JPH0330705B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はノツキングの検出に基づいて点火時期
および空燃比を制御するエンジンのノツキング制
御装置に関するものである。

（従来技術） 従来、エンジンのノツキングを抑制する一つの
手段として、ノツキング発生時に点火時期をリタ
ードするようにノツキング検出信号に応じて点火
時期を制御する装置が知られており、例えば実開
昭51−154619号公報では、エンジンの発生音の検
出およびエンジン回転の検出に基づいてノツキン
グレベルを判定し、これに応じて点火時期を制御
するようにした装置が示されている。また、ノツ
キング抑制の別の手段として、ノツキング検出信
号に応じて空燃比を制御し、すなわちノツキング
発生時には空燃比をリツチにすることにより、混
合気温度を下げるとともに緩慢燃焼させてノツキ
ングを制御する手法も知られている。例えば特開
昭56−138435号公報では、高速高負荷運転域等で
ノツキング検出信号に応じて空燃比を補正制御す
るようにした装置が示されている。

この二つの手段を比較した場合、空燃比を補正
する手段では補正燃料が燃焼室に達するまでに多
少の時間がかかるため、応答性の面からは点火時
期を制御する方が好ましく、一方、出力のロスや
出力変動によるシヨツクを防止する等の面からは
空燃比を制御する方が好ましい。このように上記
両手段にはそれぞれ異なる面で長所を有するた
め、双方の長所を共に生かすような装置の出現が
要望されていた。

なお、前記の特開昭56−138435号公報では、点
火時期制御手段と空燃比制御手段とを併用するこ
とも提案されているが、ここに示された装置は、
点火時期制御手段と空燃比制御手段とをそれぞれ
異なる運転領域で個別に作動させるか、高負荷域
ではノツキングに関係なく空燃比をリツチにする
という程度のものであつて、上記両手段の特徴を
同時的にかつ相乗的に生かすまでには至つていな
かつた。

また、ノツキング発生時に点火時期の制御と空
燃比の制御とを同時的に行なうことも考えられる
が、ノツキング強度に応じて点火時期を遅角させ
ると同時に空燃比もノツキング強度に応じて大き
く急変させるというような制御では、点火時期の
変動による影響に空燃比の急変による影響が上乗
せされて出力のロスやシヨツクが生じる。また、
点火時期および空燃比の補正制御によつてノツキ
ングが抑制されたときに、それに応じて点火時期
および空燃比をともに復帰方向に制御すると、点
火時期が基本点火時期に復帰されるまえにノツキ
ングが再発するという事態が生じ易くなり、点火
時期の遅角補正による出力ロス等が充分低減され
ない。このように、ノツキングに応じた補正制御
およびノツキング抑制に応じた復帰制御を上記両
手段で同時的に行うようにするだけでは、上記両
手段の特徴を充分に生かすことができない。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、ノツキング検
出信号に応じて点火時期を制御する手段と空燃比
を制御する手段の各長所を生かし、応答性良く、
しかも出力のロスやシヨツクを防止しつつノツキ
ングを抑制することができ、燃費的にもすぐれた
エンジンのノツキング制御装置を提供するもので
ある。

（発明の構成） 本発明装置は、エンジンのノツキングを検出す
るノツキング検出手段と、エンジンの運転状態を
検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段
の出力を受けて基本点火時期を決定する基本点火
時期決定手段と、ノツキング制御のための点火時
期補正手段および空燃比制御手段を備えている。
上記点火時期補正手段は、ノツキング検出手段の
出力を受け、ノツキング発生時に上記基本点火時
期をノツキング強度に応じた所定量遅角方向に補
正し、ノツキング抑制後に点火時期を基本点火時
期まで復帰させるように制御する。また、上記空
燃比制御手段は、ノツキング検出手段の出力を受
け、ノツキングが発生したときからエンジンに供
給する混合気の空燃比を所定の時定数に基づいて
徐々にリツチ方向に補正制御し、かつ、上記点火
時期の遅角補正後の基本点火時期への復帰が終了
するまでは空燃比のリツチ方向への補正制御を継
続するようにしている。

（実施例） 第１図において、１はエンジンのシリンダ、２
はシリンダ１内のピストン３上方に形成された燃
焼室、４は上流端側がエアクリーナ５に接続され
た吸気通路、６は排気通路である。上記燃焼室２
には、吸気通路４に連通する吸気ポート７と、排
気通路６に連通する排気ポート８とが開口し、こ
の各ポート７，８には吸気弁９および排気弁１０
がそれぞれ装備され、また燃焼室２の所定箇所に
は点火プラグ１１が設けられている。この点火プ
ラグ１１には点火コイル１２からデイストリビユ
ータ１３を介して高圧二次電流が供給される。ま
た、上記吸気通路４には、アクセル操作に応じて
開閉作動させるスロツトル弁１４が設けられると
ともに、その下流に燃料噴射弁１５が設けられて
いる。

上記点火プラグ１１の点火時期および燃料噴射
弁１５からの燃料噴射量は制御回路２０によつて
制御され、この制御回路２０には、エンジンのノ
ツキングを検出するノツクセンサ１６と、デイス
トリビユータ１３に取付けたクランク角センサ１
７と、吸気マニフオールド内の吸気負圧を検出す
る負圧センサ１８とからの各検出信号が入力され
ている。上記ノツクセンサ１６は、ノツキングに
よつて生じるエンジン振動を検出するように振動
センサを用いて形成されている。また、上記クラ
ンク角センサ１７および負圧センサ１８は運転状
態検出手段を構成し、クランク角センサ１７から
の検出信号に基づいて制御回路２０内で周期の計
測によりエンジン回転数が検出され、このエンジ
ン回転数と負圧センサ１８で検出されるマニフオ
ールド圧力とによつてエンジンの運転状態が検出
されるようにしている。

上記制御回路２０は、マイクロコンピユータ等
を用いて第２図に示すように構成されている。す
なわち、制御回路２０内のCPU２１に対し、ノ
ツクセンサ１６からノツキング検出回路２２およ
びＡ／Ｄ変換器２３を介してノツク強度Ikの検出
信号が送られるとともに、クランク角センサ１７
から波形整形器２４を介して例えばBTDC120゜の
クランク角位置を検出する信号がインタラプト
（割込み信号）として与えられ、さらに負圧セン
サ１８からＡ／Ｄ変換器２５を介してマニフオー
ルド圧力Pmの検出値が送られるようにしてい
る。また、ROM２６およびRAM２７からなる
メモリには、後に詳述するような制御のためのプ
ログラム、運転状態に応じた燃料の基本噴射量お
よび基本点火時期を求めるためのマツプ、ノツキ
ング発生時の補正のための補正値等が予め記憶さ
れるとともに、制御に必要な各種データが随時記
憶されるようにしている。さらに制御回路２０に
は、周期の計算に必要な第１タイマ２８と、
CPU２１において求められる燃料噴射時間Tfお
よび点火までの時間Tsをセツトする第２タイマ
２９および第３タイマ３０と、第２タイマ２９か
らの信号を受けて燃料噴射弁を駆動する駆動回路
３１と、第３タイマ３０からの信号を受けて点火
コイル１２への通電を制御する出力回路３２とが
設けられている。

前記ノツキング検出回路２２は、第３図に示す
ように構成されている。すなわち、このノツキン
グ検出回路２２においては、前記ノツクセンサ１
６の出力が増幅器３３を介してバンドパスフイル
タ３４に入力され、ここでノツキングに起因した
振動の周波数に相当する特定周波数領域の振動波
のみ通される。このバンドパスフイルタ３４を通
過した振動数は比較器３５のプラス側に入力さ
れ、基準レベルと比較される。この場合、正常な
エンジン作動による振動の強さもエンジンの回転
数等によつて変化し、単に振動の強さを一定値と
比較しても正しくノツキングを検出することはで
きないので、上記基準レベルとして、上記振動波
を積分回路３６によつて積分した値が上記比較器
３５のマイナス側に入力される。そして、周波数
のピーク値が上記の積分値を越えたときパルス信
号が比較器３５から出力され、さらにこの出力が
積分回路３７によつて積分される。また、この積
分回路３７は、前記波形整形器２４から送られる
リセツト信号によつて周期的にリセツトされ、こ
れによつてノツキング以外のノイズ信号が除去さ
れるようにしている。このようにして、ノツキン
グ検出回路２２の出力側には、ノツキングの強度
に応じた検出信号が得られるようにしている。

このように形成された制御回路２０は基本点火
時期決定手段、点火時期補正手段および空燃比制
御手段としての機能を有し、その制御のプログラ
ムをフローチヤートで示すと第４図および第５図
のようになる。

第４図はバツクグラウンドルーチンを示す。こ
のルーチンにおいては、先ずステツプA₁でイニ
シヤライズを行つた後、ステツプA₂で、後述す
るインタラプトルーチンにおいて求められた周期
T₀から回転数Neを計算し、さらにステツプA₃で
マニフオールド圧力Pmを読込む。次にステツプ
A₄で、上記のエンジン回転数Neとマニフオール
ド圧力Pmとに基づき、運転状態に応じた燃料の
基本噴射量（噴射時間）T₁をメモリ内のマツプ
から計算する。さらにステツプA₅で、上記のエ
ンジン回転数Neとマニフオールド圧力Pmとに基
づき、運転状態に応じた基本点火時期T₂を計算
する。この基本点火時期T₂とは、所定クランク
角位置よりどれだけ前に点火するかを時間で示す
ものである。その後ステツプA₂に戻つてフロー
を繰返すようになつている。

また第５図はインタラプトルーチンを示す。こ
のルーチンは前記クランク角センサ１７から波形
整形器２４を介して送られる割込み信号により始
まり、先ずステツプB₁で第１タイマ２８からこ
の割込みの時刻t₂を読み、ステツプB₂で、この時
刻t₂と前回の割込時刻t₁とから周期T₀（＝t₂−t₁）
を計算する。そして、ステツプB₃で前回割込時
刻をt₂に更新する。次にステツプB₄で、前記ノツ
クセンサ１６からノツキング検出手段２２および
Ａ／Ｄ変換器２３を介して送られる信号によりノ
ツク強度Ikを読込み、ステツプB₅でノツキング
の有無を判定する。

ノツキングがあつたときにはステツプB₆で点
火時期のノツク遅角量Tscを所定量（Ks・Ik）
だけ大きくし、さらにステツプB₇で、ノツク燃
料増加量Tfcを所定の微少量ΔTfcだけ大きくす
る。上記ノツク遅角量Tscとはノツキングに応じ
た点火時期の遅角方向補正値を意味し、ノツク燃
料増加量Tfcとはノツキングに応じた燃料の増加
方向補正値を意味するもので、いずれも時間をも
つて表わしたものである。

一方、ノツキングがなかつたときには、ステツ
プB₈で、ノツク遅角量Tscを０以上の範囲にある
場合に限つて所定の微少量ΔTscだけ小さくし、
さらにステツプB₉でノツク遅角量Tscが０か否か
を判別し、０でなければステツプB₁₀でノツク燃
料増加量Tfcを微少量ΔTfcだけ大きくし、ノツ
ク遅角量Tscが０であればステツプB₁₁でノツク
燃料増加量Tfcを微少量ΔTfcだけ小さくする。
上記ステツプB₆〜B₁₁で点火時期補正手段および
空燃比制御手段としての機能が果される。つま
り、ステツプB₆およびステツプB₈により、ノツ
キング発生時にノツキング強度に応じた点火時期
遅角補正を行つて、ノツキング抑制後に点火時期
を基本点火時期まで復帰させる制御を行い、また
ステツプB₇およびステツプB₁₀により、ノツキン
グが発生したときから空燃比を所定の時定数
（ΔTfc）で徐々にリツチ方向に補正制御し、か
つ、この空燃比のリツチ方向への補正制御を上記
基本点火時期への復帰が完了するまで継続する処
理を行う。

このようにノツキングの有無等に応じてノツク
遅角量Tscおよびノツク燃料増加量Tfcを調整し
てから、ステツプB₁₂で燃料の噴射量すなわち噴
射時間Tfが計算される。この時間Tfは、前記の
バツクグラウンドルーチンにおいて求められた基
本噴射量T₁と上記燃料増加量Tfcとから、［T₁＋
Tfc］で求められる。またステツプB₁₃で点火ま
での時間Tsが計算される。この時間Tsは、周期
T₀とバツクグラウンドルーチンにおいて求めら
れた基本点火時期T₂と上記ノツク遅角量Tscとか
ら、［T₀−T₂＋Tsc］で求められる。

次にステツプB₁₄で、前記第２タイマ２９に上
記のステツプB₁₂で計算した時間Tfをセツトする
ことにより、噴射を開始して上記時間Tfの経過
後に噴射を終了するように、前記駆動回路３１を
介して燃料噴射弁１５を制御する。またステツプ
B₁₅で、前記第３タイマ３０に上記のステツプ
B₁₃で計算した時間Tsをセツトすることにより、
前記点火コイル１２に通電を開始して上記時間
Tsの経過後に点火を行うように、前記出力回路
３２を介して点火コイル１２への通電を制御す
る。その後バツクグラウンドルーチンに戻され
る。そして、前記割込み信号を受けるごとにこの
インタラプトルーチンが繰返されるようにしてい
る。

以上のフローチヤートに従つた制御によるノツ
キングに応じた点火時期および空燃比の変化をタ
イムチヤートで示すと第６図イ，ロにようにな
る。すなわち、ノツキング発生時t₀には、点火時
期が、運転状態に対応する基本点火時期よりもノ
ツキング強度に応じた所定量（Ks・Ik）だけ遅
らされ、これによつてノツキングが抑制される。
そしてその後は前記インタラプトルーチンの繰返
しにより点火時期が徐々に戻され、一定時間経過
後に元の基本点火時期に復帰する。一方、ノツキ
ング発生時t₀から点火時期が元に復帰する時点
t′までの期間は、前記インタラプトルーチンの繰
返しにより燃料が徐々に増量され、従つて空燃比
がリツチ方向に制御される。また点火時期が復帰
した時点t′からは空燃比が徐々にリーン方向に変
化して元の状態へ戻される。このときノツキング
が再発すれば、その時点t₀′から上記の点火時期
補正および空燃料制御が行われる。

このような制御により、ノツキング発生直後は
点火時期補正による作用で応答性良くノツキング
が抑制され、つまり空燃比制御による場合の応答
遅れをカバーする意味でその応答遅れに相当する
程度の期間は点火時期がリタードされる一方、引
き続き点火時期補正に代つて作用する空燃比の制
御で出力的なロスやシヨツクを避けつつノツキン
グが抑制される。この場合、点火時期のリタード
に加えて空燃比が大きく急変されるとシヨツクお
よび出力ロスが生じるが、空燃比は徐々にリツチ
側に制御されるので、空燃比の急変によるシヨツ
クや出力ロスが避けられて、スムーズに制御対象
が点火時期から空燃比へ移行する。しかも、点火
時期が基本点火時期に復帰されるまでは空燃比の
リツチ側への補正制御が継続されることにより、
点火時期復帰途中でノツキングが再発することが
防止される。

さらに、当実施例では点火時期が復帰した後も
ノツキングが発生しなければ空燃比がリーン方向
に戻されることにより、燃費的にも有利な状態に
制御されることとなる。

なお、上記実施例では点火時期をノツキング発
生時に遅角方向に補正してから徐々に復帰させる
ようにしているが、所定時間後に一時に復帰させ
てもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明は、ノツキング発生時に点
火時期をノツキング強度に応じた所定量遅角方向
に補正するとともに、ノツキングが発生したとき
から空燃比を所定の時定数に基づいて徐々にリツ
チ方向に制御するようにしているため、応答性良
くノツキングを抑制できるという点火時期制御の
利点を生かし、しかも、空燃比の急変を避けつつ
ノツキングに対する制御対象を点火時期から空燃
比へ移行させることができる。さらに、点火時期
の遅角補正後に基本点火時期への復帰が終了する
までは空燃比のリツチ方向への補正制御を継続す
るようにしているため、上記基本点火時期への復
帰前にノツキングが再発することを防止して、ノ
ツキング抑制後の基本点火時期への復帰を確実に
することができる。従つて、出力ロスやシヨツク
を低減することができ、燃費的にも好ましい制御
を行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示す概略図、第
２図は制御回路のブロツク図、第３図は制御回路
中のノツキング検出回路の回路説明図、第４図お
よび第５図は制御のフローチヤート、第６図イ，
ロはタイムチヤートである。 １１…点火プラグ、１２…点火コイル、１５…
燃料噴射弁、１６…ノツクセンサ、１７…クラン
ク角センサ、１８…負圧センサ、２０…制御回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンのノツキングを検出するノツキング
   検出手段と、エンジンの運転状態を検出する運転
   状態検出手段と、運転状態検出手段の出力を受け
   て基本点火時期を決定する基本点火時期決定手段
   と、上記ノツキング検出手段の出力を受け、ノツ
   キング発生時に上記基本点火時期をノツキング強
   度に応じた所定量遅角方向に補正し、ノツキング
   抑制後に点火時期を基本点火時期まで復帰させる
   ように制御する点火時期補正手段と、上記ノツキ
   ング検出手段の出力を受け、ノツキングが発生し
   たときからエンジンに供給する混合気の空燃比を
   所定の時定数に基づいて徐々にリツチ方向に補正
   制御し、かつ、上記点火時期の遅角補正後の基本
   点火時期への復帰が終了するまでは空燃比のリツ
   チ方向への補正制御を継続する空燃比制御手段と
   を設けたことを特徴とするエンジンのノツキング
   制御装置。