JPH03279655A - 内燃機関のノッキング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ノッキングを検出しつつ点火時期を進遅角補
正することにより、ノッキングレベルを適正値にコント
ロールするノッキング制御装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、内燃機関の電子制御式の点火制御装置では、機関
の回転速度や負荷に応じて設定された基本点火時期をノ
ッキング発生の有無に応じて進遅角補正することが一般
に行われている。即ち、ノッキングを発生しない場合は
、少しずつ進角方向に補正していき、ノッキングを発生
すると比較的大きく遅角させる制御を繰り返してノッキ
ングレベルをノッキングを抑制しつつトルクを十分に高
めるような大きさに制御している（特開昭５８−１０５
０３６号参照）。

上記従来のノッキング制御装置においては、ノッキング
の検出を機関に設けたノッキングセンサからの検出信号
を常時加重平均してハックグラウンドレベル（以下Ｂ　
Ｇ　Ｌと略す）を設定し、このＢＧＬに機関回転速度Ｎ
に応じて設定されるスライスレベルを加算して得られる
基準値と、検出値とを比較して検出値の方が大きい時に
ノッキング発生と判別して点火時期の補正を行うように
している。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、ノッキングの特性（レベルの大きさ）は
後述するように機関冷却水温度（以下水温という）等の
機関運転条件や吸気温度、湿度等の環境条件によって大
きく左右される。ノッキングレベルと点火時期制御特性
との関係は、例えば水温の場合では、第４図に示すよう
に水温が高い程ノッキングは発生し易くなるため、ノッ
キングレベルを上記のような適正レベルとする点火時期
は高温時の方が低温時に比較して遅角側に制御される。

このため、高温時と低温時とのノッキングレベル適正レ
ベル制御点での機関トルクは低温時の方が高温時より大
きくなる。その場合、ノッキングセンサによって検出さ
れる機関の振動レベルは燃焼圧に関連する値であるから
機関トルクと比例的に増大するため同一の基準値と比較
してノッキング発生を判別すると、第５図（ａ）、（ｂ
）に示すように機関トルク犬侍即ち低温時の方がノッキ
ング発生と判別される割合が増大する。したがって、あ
る水温に対してノッキング発生判定用のスライスレベル
が最適に設定されているとすると、これより最適点火時
期に対して低温側では進角側に制御され、高温側では遅
角側に制御されることとなる。従って、水温の変化によ
ってノッキングレベルヲ常には最適レベルにコントロー
ルできていないのが実状であった。

このことは、吸気温度や湿度の変化に対しても同様であ
り、吸気温度の場合は温度が上昇する程ノッキングを発
生し易いため、水温の場合と同様最適点火時期に対して
低温側では進角側に制御され高温側では遅角側に制御さ
れる。また、湿度の場合は、最適点火時期に対して低湿
度側では遅角側に制御され高湿度側では進角側に制御さ
れる。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、ノッキングの発生し易さに影響を及ぼす条件変化に
応じてノッキング発生判別用の基準レベルを補正するこ
とにより、かかる条件変化に影響されることなくノッキ
ングレベルを最適に保つ点火時期制御が行えるようにし
た内燃機関のノッキング制御装置を提供することを目的
とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため本発明は第１図に示すように、機関運転状態に
応じて基本点火時期を設定する基本点火時期設定手段と
、機関振動を検出する機関振動検出手段と、該機関振動
の検出値と該検出値の現在及び過去の値の加重平均値に
機関回転速度に応じて設定されるスライスレベルを加算
した基準値とを比較し前者が後者より大であるときにノ
ッキング発生と判定するノッキング判定手段と、ノッキ
ング発生の有無に応じて前記基本点火時期を進遅角補正
することによりノッキングレベルをコントロールするノ
ッキング制御手段とを備えた内燃機関のノッキング制御
装置において、前記ノッキング判定手段におけるスライ
スレベルを機関回転速度以外の機関運転状態及び環境条
件に応じて補正するスライスレベル補正手段を設けた構
成とする。

く作用〉 ノッキングが発生し難い時には点火時期が進角方向に制
御され機関トルクが大きいので機関振動検出手段により
検出される機関振動のレベルが増大する。

そこで、スライスレベル補正手段は、水温等の機関回転
速度以外の機関運転状態、吸気温度、湿度等の環境条件
の変化に応じてノッキングを発生し難い変化方向に対し
て、基準レベルを増大方向に補正する。

これにより、ノッキング判定手段により判定されるノッ
キング発生率を前記機関運転状態や環境条件の変化に影
響されることなく一定化することができ、基本点火時期
設定手段により設定される基本点火時期を前記ノッキン
グ判別手段で判別されるノッキング発生の有無に応じて
最適点火時期に制御でき、ノッキングレベルを最適に制
御できる。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

一実施例の構成を示す第２図において、内燃機関１には
、エアクリーナ２．吸気ダクト３．スロットルチャンバ
４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入される。

吸気ダクト３には、エアフローメータ６が設けられてい
て、吸入空気流量Ｑを検出する。スロットルチャンバ４
には図示しないアクセルペダルと連動するスロットル弁
７が設けられていて、吸入空気流量Ｑを制御する。前記
スロットル弁７には、その開度ＴＶＯをポテンショメー
タにより検出するスロットルセンサ１５が付設されてい
る。

吸気マニホールド５には、各気筒毎に電磁式の燃料噴射
弁８が設けられていて、図示しない燃料ポンプから圧送
されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に制御さ
れる燃料を吸気マニホールド５に噴射供給する。

燃料噴射量の制御は、マイクロコンピュータ内蔵のコン
トロールユニット９において、エアフローメータ６によ
り検出される吸入空気流量Ｑと、ディストリビュータ１
３に内蔵されたクランク角センサ１０からの信号に基づ
き算出される機関回転速度Ｎとから基本燃料噴射量Ｔ、
を演算し、この基本燃料噴射量ＴＰを冷却水温度等に基
づいて補正することにより最終的な燃料噴射量Ｔ１を演
算し、この燃料噴射量Ｔ１に相当するパルス幅の駆動パ
ルス信号を機関回転に同期して燃料噴射弁８に出力する
ことにより、機関１に対して要求量の燃料が噴射供給さ
れるようになっている。

また、機関１の各気筒には夫々点火栓１１が設けられて
いて、これらには、点火コイル１２にて発生する電圧が
ディストリビュータ１３を介して常時印加され、これに
より、火花点火して混合気を着火燃焼させる。ここで、
点火コイル１２は、付設されたパワートランジスタ１２
ａを介して高電圧の発生時期が制御されるようになって
いる。したがって点火時期（点火進角値）　ＡＤＶの制
御は、前記パワートランジスタ１２ａのＯＦＦ時期をコ
ントロールユニット９からの点火時期制御で制御するこ
とにより行う。

コントロールユニット９は、前記基本燃料噴射量ＴＰと
機関回転速度Ｎとにより区分される複数の運転領域毎に
ＲＯＭに記憶しであるマツプから、当該運転条件に対応
する基本点火時期ＡＤＶ、を検索して求めると共に、所
定のノッキング検出運転領域においては、圧電素子によ
りノッキングを検出するノッキング検出手段としてのノ
ッキングセンサ１４からの検出信号に基づいてノッキン
グの有無を判別して進遅角補正を行い、最終的な点火時
期ＡＤＶを設定し、該設定点火時期ＡＤＶに基づいてパ
ワートランジスタ１２ａに点火制御信号を出力する。

尚、前記ノッキング発生の有無を判別するための基準レ
ベルを補正するため、水温センサ１６．吸気温度センサ
１７及び湿度センサ１８が設けられ、これらからの検出
信号はコントロールユニット９に入力される。

ここで、コントロールユニット９によって行われる点火
時期ＡＤＶのノッキング検出に基づく進遅角制御を、第
３図のフローチャートに示すプログラムに従って説明す
る。

第３図のフローチャートに示すプログラムは、クランク
角センサ１０の基準クランク角毎（４気筒内燃機関では
１８０　″毎）のリファレンス信号ＲＥＦが出力される
毎に実行される。

ステップ（図ではＳと記す）１では、ノッキングセンサ
１４からの機関振動信号ｋｎ／ｓ、水温センサ１６から
の水温信号Ｔ、１．吸気温度センサ１７からの吸気温度
信号Ｔａ＋湿度センセン８からの湿度信号Ｈ２０クラン
ク角センサ１０からの機関回転速度信号Ｎ、スロットル
センサ１５からのスロットル弁開度信号ＴＶＯ，エアフ
ローメータ６からの吸入空気流量信号Ｑが入力される。

ステップ２では、ノッキングを発生し易いノッキング検
出を要求される領域であるかを判定する。

ノッキング検出要求領域でないと判定された場合はステ
ップ３へ進み、進遅角補正量Ｘを０に設定した後ステッ
プ９へ進み、機関回転速度Ｎと負荷（例えば基本燃料噴
射量ＴＰ）から基本点火時期へＯＶ、を設定する。

０ また、ステップ２でノッキング検出要求領域であると判
定された場合にはステップ４へ進み、ノッキングセンサ
１４の検出信号ｋｓｉを過去の加重平均値と適当な重み
付けで次式により加重平均演算してＢＧＬを求める。

ステップ５では前記ＢＧＬに加算されるスライスレベル
ＳＬを後述するようにして設定する。まず機関回転速度
Ｎに基づいて基本値ＳＬ、を求める。

この場合、ノッキングセンサ１４は機関１の気筒配列方
向中央部に設けられるため、該設置箇所に近い気筒から
発生する振動レベルは大きく検出され、設置箇所から離
れた気筒から発生する振動レベルは小さく検出される。

そこで、気筒毎に機関回転速度Ｎに対する基本値ＳＬ、
のマツプテーブルを設けて検索する。

次いで、水温Ｔ８に対する補正係数Ｋ　ｒ　ｗ　Ｔ吸気
温度Ｔ、に対する補正係数に１ａ及び湿度Ｈ２０に対す
る補正係数Ｋ）１２０を夫々マツプテーブルから検索す
る。ここで、補正係数ＫＴいは水温Ｔいが低い時に大き
く高くなるほど小さくなる特性、補正量１ 数Ｋ　Ｔａは吸気温度Ｔ、か低い時に大きく高くなるほ
ど小さくなる特性、補正係数ＫＨ２ｏは湿度Ｈ２０が高
くなるほど大きくなる特性に夫々設定されている。

そして、前記基本値ＳＬ、を各種の補正係数に、いＫＴ
ａ、　Ｋ）ｌｚｏを乗じて補正することにより、最終的
な基準レベルＳＬを設定する。即ち、このステップ５の
機能がスライスレベル補正手段に相当する。

次にステップ６では、機関振動ｋｎ／ｓのレベルとステ
ップ３で演算したＢＧＬにステップ５で設定したスライ
スレベルＳＬを加算して得られる基準値との大小を比較
する。

この結果、ｋｎ／ｓ＞　Ｂ　Ｇ　Ｌ　＋ＳＬの場合はス
テップ７へ進んで進遅角補正量Ｘを遅角補正量（−β）
を設定し、ｋｎ／ｓ≦ＢＧＬ＋ＳＬの場合はステップ８
へ進み、進遅角補正量Ｘを進角補正量αに設定した後、
夫々ステップ９へ進み、前述したようにして基本点火時
期ＡＤＶ、を検索する。尚、このステップ９の機能が基
本点火時期設定手段に相当する。

次いで、ステップ１０では最終的な点火時期ＡＤＶ２ を、前記基本点火時期ＡＤＶ、に進遅角補正量Ｘを加算
した値で設定する。このステップ１００機能がノッキン
グ制御手段に相当する。

ステップ１１では、設定された点火時期ＡＤＶをレジス
タにセットする。これにより、設定された点火時期ＡＤ
Ｖに点火信号が点火コイル１２に出力されて点火栓１１
による点火が行われる。

かかる構成とすれば、水温Ｔ９．吸気温度Ｔ３湿度）＋
２０の変化に応じて、夫々ノッキングが発生し難くなる
ほど進角方向制御により機関トルクが増大するが、これ
に見合ってスライスレベルＳＬが補正係数Ｋｒｗ＋　Ｋ
Ｔａｌ　Ｋ）Ｉｚｏにより増大補正されるので、ノッキ
ング発生を高精度に判定することができ、以てノッキン
グレベルを前記条件変化に影響されることなく最適値に
保つ点火時期制御が行われる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、機関運転状態や環
境条件の変化に影響されずノッキングの発生を高精度に
判定して点火時期制御を行うため、３ 常にノッキングレベルを最適値に制御することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例の構成を示す図、第３図は同上実施例のノ
ッキング制御を示すフローチャート、第４図はノッキン
グ制御時の各種状態を示す線図、第５図（ａ）、（ｂ）
は従来のノッキング判定の状態を説明するためのタイム
チャートである。 １・・・機関　　９・・・コントロールユニット１０・
・・クランク角センサ　　１４・・・ノッキングセンサ
１６・・・水温センサ　　１７・・・吸気温度センサ　
　１８・・・湿度センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関運転状態に応じて基本点火時期を設定する基本点火
   時期設定手段と、機関振動を検出する機関振動検出手段
   と、該機関振動の検出値と該検出値の現在及び過去の値
   の加重平均値に機関回転速度に応じて設定されるスライ
   スレベルを加算した基準値とを比較し前者が後者より大
   であるときにノッキング発生と判定するノッキング判定
   手段と、ノッキング発生の有無に応じて前記基本点火時
   期を進遅角補正することによりノッキングレベルをコン
   トロールするノッキング制御手段とを備えた内燃機関の
   ノッキング制御装置において、前記ノッキング判定手段
   におけるスライスレベルを機関回転速度以外の機関運転
   状態及び環境条件に応じて補正する基準レベル補正手段
   を設けたことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装
   置。