JPH0374571A - 内燃機関用ノック制御装置及び方法 - Google Patents
内燃機関用ノック制御装置及び方法Info
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Abstract
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Description
ノックを検出し、内燃機関の制御パラメータをノック抑
制方向に制御する装置及び方法に関し、特に制御性の改
善及びコストダウンを実現した内燃機関用ノック制御装
置及び方法に関するものである。
の気筒により駆動されており、各気筒において圧縮され
た混合気を最適な点火位置で燃焼させる必要がある。こ
のため、内燃機関制御用にマイクロコンピュータ<EC
U)を用い、各気筒毎のイグナイタによる点火時期及び
インジェクタによる燃料噴射順序等を最適に制御してい
る。
ラメータのうち、例えば、点火位置が進角側に制御され
過ぎると、異常燃焼によりノッキングと呼ばれる振動が
発生し、気筒を損傷するおそれがある。従って、異常振
動を検出したときには、内燃機関の制御パラメータをノ
ック抑制方向に(例えば、気筒の点火位置を遅角側に、
又は、燃料噴射量を減少側に)制御する必要がある。
ク図である。
それぞれに取り付けられたノックセンサであり、内燃機
関のノック振動を検出するための圧電素子等からなって
いる。
ック検出回路であり、ノッキング特有の周波数(例えば
、7kHz)を通過させるフィルタ(21〉と、フィル
タ(21)の出力信号を所定のタイミングで周期的に通
過させるゲート(2z)と、ゲート(22)の出力信号
A′に基づいてバックグランドレベル(以下、BGLと
いう)を生成するBGL発生器(23)と、ゲー) (
22)の出力信号A′とBGLとを比較して出力信号A
′がBGLを越えたときに出力信号をオンにする比較器
(24)と、比較器(24)の出力信号を積分する積分
器(25〉とを備えている。(3)は積分器(25)の
出力信号をデジタルの積分値vllに変換するAD変換
器である。
制御するECU(マイクロコンピュータ)であり、気筒
点大毎に、ゲート(22)に対するマスク信号Mと積分
器(25〉に対するリセット信号Rとを出力するように
なっている。ECU(4)は、ノック抑制手段としての
遅角反映処理部(45〉を備えており、この遅角反映処
理部(45)は、積分値■、に基づいて気筒点火位置を
遅角させるための遅角制御角θ、を生成するようになっ
ている。
従来の内燃機関用ノック制御装置の動作について説明す
る。
手前の位置(B5°〉で点火され、混合気の爆発は、T
DCから10°〜60”程度過ぎたクランク角度位置(
A10°〜Ago”)付近で起こるので、異常燃焼によ
るノックも、この爆発タイミングで発生する。
、ノックセンサ(1)の出力信号Aは、第8図のように
周期的で且つ振幅の大きい波形となる。
号Aを効率的に受信するように、ゲート(22)に対し
て所定周期毎に反転するマスク信号Mを出力する。
て、例えば、立ち上がりが第1の基準位置(B75°)
に設定され、立ち下がりが第2の基準位置(B5”)に
設定されており、レベルがrHJのときにゲート(22
)をリセットし、出力信号A′の生成を禁止する。又、
積分器(25)に対して所定周期毎にリセット信号Rを
出力するが、このリセット信号Rの出力タイミングは、
マスク信号Mの立ち上がりと一致する。
発生時の周波数成分を通過させ、ゲー) (22)は、
マスク信号Mが「し」レベルの期間だけ出力信号Aを通
過させる。BGL発生器(23)は、ゲート(22)の
出力信号A′に基づいて、出力信号A′に含まれるバッ
クグランドを判別し、ノック検出の判別基準となるBG
Lを生成する。
に、出力信号A′がノック発生レベルであることを判別
し、出力信号をrl(Jレベルとする。積分器(25)
は、リセット信号Rでリセットされる毎に比較器(24
)の出力信号を積分し、AD変換器(3)は、積分器(
25)の出力信号をデジタルの積分値V8に変換してE
CU (4)に入力する。
の点火毎に取り込み、積分値vRに基づいて遅角制御角
θ8を生成し、ノック抑制方向に点火位置を遅角補正す
る。このとき、遅角反映処理部(45)は、前回の遅角
制御角08本に今回の遅角量Δθ、を累積加算して、今
回の遅角制御角θ、を生成する。従、って、今回の遅角
制御角θ8は、 θ、=θ1+Δθ、 ・・・■で表わ
され、0式中の今回の遅角量Δθ8は、Δθ1l=VJ
IXL で表わされる。但し、しは積分値V*を遅角補正に反映
させる定数即ち反映率である。
ドウェアi或のノック検出回路(2)が、BGL発生器
(23)、比較器(24〉及び積分器(25)等からな
るノック判別手段を含んでいるため、制御におけるハー
ドウェアの負担が大きくなるうえ、全体槽底が複雑とな
り、コストダウンが計れないという問題点があった。
たもので、ハードウェア構成を簡略化してハードウェア
の負担を軽減し、ECUの制御性の自由度を高くするこ
とにより、コストダウンを実現した内燃機関用ノック制
御装置及び方法を得ることを目的とする。
のノックを検出するノックセンサと、ノックセンサの出
力信号に基づいて内燃機関の気筒の基準位置に対する所
定区間毎の振動1/ベルを生成する信号処理手段と、振
動レベルの平均値を生成するフィルタ手段と、平均値に
基づいてノック判別用のスレッショルドを生成する演算
部と、振動レベルがスレッショルドを越えたときにノッ
ク判別信号を出力する比較部と、ノック判別信号に基づ
いて内燃機関の制御パラメータをノック抑制方向に制御
するためのノック抑制手段とを備えたものである。
クセンサの出力信号に基づく振動レベルを平均化処理し
て平均値を生成するステップと、平均値に基づいてノッ
ク判別用のスレッショルドを生成するステップと、振動
レベルとスレッショルドを比較してノックを判別するス
テップと、振動レベルがスレッショルドを越えたときに
、内燃機関の制御パラメータをノック抑制方向に制御す
るステップとを備えたものである。
がノックセンサの出力信号を気筒基準位置に対する所定
区間毎の振動レベルに変換し、フィルタ手段が振動レベ
ルを平均化処理して平均値を生成し、演算部が平均値に
基づいてスレッショルドを生成し、比較部が振動レベル
とスレッショルドとを比較してノックの発生を判別し、
ノック抑制手段が、ノック判別信号に基づいて内燃機関
の制御パラメータをノック抑制方向に制御する。
図はこの発明の一実施例による内燃機関用ノック制御装
置を示すブロック図であり、(1)、(3〉及び(45
)は前述と同様のものである。
間に挿入されたインタフェース回路であり、ノックセン
サの出力信号Aに基づいて気筒基準位置に対する所定区
間毎の振動レベルを生成するための信号処理手段を構成
している。この場合、インタフェース回路(20)は、
振動レベルとしてピークレベルVpを生成するピークホ
ールド回路(26)から構成されている。
前述と同様に内燃機関の回転に同期しており、例えば、
各気筒に対する第1の基準位置(B2S3)で立ち上が
り、第2の基準位置(B5°〉で立ち下がるパルスから
なっている。従って、ピークホールド回路(26)は、
各気筒の第1の基準位置B75゛におけるピークレベル
をA、 D変換器を介してE CU <40)に入力す
るようになっている。
pを平均化処理して第1のBGLに相当する第1平均値
■A1を生成する第1フィルタ(41)と、第1平均値
V A lを所定期間毎に平均化処理して第2のBGL
に相当する第2平均値V A 2を生成する第2フィル
タ(42)と、第2平均値VA2に基づいてノック判別
用のスレッショルドV y Mを生成する演算部(43
)と、ピークレベルVpとスレ・ンショルドV ? M
とを比較し、ピークレベルVpがスレッショルドV ?
11を越えたときに差動形のノック判別信号Vkを出
力する比較部(44)と、ノック判別信号Vkに基づい
て遅角制御角θ8を生成する遅角反映処理部(45〉と
を備えている。
2)は、ピークレベルVp(振動レベル)の平均値を生
成するフィルタ手段を構成している。尚、ここでは、フ
ィルタ手段が二段構成であり、演算部(43)は、第2
フィルタ(42)からの第2平均値■A2に基づいてス
レッショルドVT、lを生成するようになっているが、
平均化処理が一段で十分であれば、第2フィルタ(42
)を省略して、第1フィルタ(41)からの第1平均値
VA、に基づいてスレッショルドV□を生成してもよい
。
参照しながら、第1図に示したこの発明による内燃機関
用ノック制御装置の動作及び内燃機関用ノック制御方法
について説明する。
動用の気筒の振動を検出してノック検出用の出力信号A
を生成し、E CU (40)は、気筒点火毎に、ノッ
クセンサ(1)の出力信号AのピークレベルVpをAD
変換して取り込む。
出力信号Aのピークレベルを保持し、所定区間毎のピー
クレベルを、AD変換器(3)によりデジタルのピーク
レベルVpに変換してE CU (40)に入力する(
ステップS1)。
ークレベルVpをサンプリングすると、第2図のように
マスク信号Mを立ち上げて、ピークホールド回路(26
)を基準位置B75゛(実際にはB2S3のわずか@)
でリセットするくステップS2)。
間はリセットされ続け、マスク信号Mの立ち下がりの時
点、即ち基準位置B12から動作を開始する。これによ
り、E CU (40)は、基準位置75″″のピーク
レベルVpが得られる毎に、B2S3の処理ルーチン(
第3図参照〉を繰り返す。
るピークレベルVpは、ノックセンサ(1)の出力信号
Aの変動に応じてサンプリングサイクル毎に変動する。
いるが、諸条件に対するピークレベルVpの経時変化等
を考慮すると、ノックを確実に検出するためには、ピー
クレベルVpにある程度追従するBGLを求める必要が
ある。
、基準位置B75゛でのピークレベルVpを平均化処理
し、。
・−@但し、VAl”:前回の第1平均値 から求める(ステップS3)、但し、■式において、V
A己は前回の第1平均値である。又、k、は平均化処理
におけるピークレベルVpの寄与率を示す定数であり、 0<k+<1 を満たす範囲内で任意に設定される。
均値■A−に対して今回のピークレベルVpが寄与した
値にシフトし、その都度書換えられることになる。ピー
クレベルVpの寄与率を決定する定数に1は、例えば1
/8程度に設定されるが、第1平均値■。のレベルシフ
トの追従性を早くしたい場合には、定数に、を更に大き
い値に設定すればよい。
タイマ割込処理が行われている。即ち、第1フィルタ(
41)で得られた第1平均値■A1に対して、更に平均
化処理を行い、第2平均値VA2を、VA2=(1k2
)VA2”+kz・V、 −■から求める(ステップ
S3′)。但し、■式において、■A−は前回の第2平
均値である。又、k2は平均化処理における第1平均値
V A lの寄与率を示す定数であり、 0<k2<1 を満たす範囲内で任意に設定される。
VA2重に対して現在の第1平均値VAIが反映された
値にシフトし、その都度書換えられる。
2は、ピークレベルVpの変動にあまり寄与しない安定
した値となる。
は、第2平均値VA2を増幅し且つオフセットV。Fを
加算して、最終的にノックの判別に用いられるスレッシ
ョルドV Tllを、 V ts= K ’V A2+V or ・
”■但し、K:増幅係数 から求める(ステップS4)。このとき、第2平均値V
A2が十分に平滑化されているため、■式で得られるス
レッショルドV T +1は、サイクル毎の変動のバラ
ツキが抑制され、信頼性の高い値となる。
クレベルVpとスレッショルド■、とを比較するため、 Vk=Vp−Vyt+ から両者の差Vkを求め(ステップS5)、この差Vk
が正か否かを判定する(ステップS6)。
とき(即ち、Vk>0のとき)、これをノッキングの発
生を示すノック判別信号vKとして出力する。
場合、遅角反映処理部(45)は、ノック抑制に必要な
遅角量Δθ、を、 ΔθR=(Vk/VtM)XL’ ・・・■但し、L
′:反映率 から演算する(ステップS7)、このとき、■式のよう
に、ノック判別信号VkとスレッショルドV4との比に
基づいて遅角量Δθ、が演算されるので、振動レベルV
pそのものが変動しても、常に適切な遅角量Δθ3が得
られる。
位置を遅角させるための遅角制御角θ、を、前述の0式
、 θ、=θ、1車+Δθ、 但し、θ、l*:前回の遅角制御角 から求める(ステップS8〉。
合は、ノック判別信号Vkは出力されず、■式より、遅
角量Δθ8は、 Δθ、=O となる(ステップS9)、従って、遅角制御角θ3は前
回の値のままとなる。
る気筒の点火位置は遅角側に補正され、ノックの発生は
抑制される。
るのはピークホールド回路(26)のみであり、他のノ
ック判別手段はE CU (40)内に構成されるので
、制御性の自由度が高くなり、且つ、ハードウェア負担
が軽減されてコストダウンが実現する。
VpとスレッショルドV tMとの差をノック判別信号
Vkとして出力するようにしたが、振動レベルVpがス
レッショルドV、工を越えたときに、単にrH,レベル
の出力信号を生成するようにしてもよい。
20)を、ピークレベルVpを出力するピークホールド
回路(26)で構成したが、従来例と同様の積分器(2
5)で構成しても同等の効果を奏することは言うまでも
ない。
ノック制御装置の実施例を示すブロック図である。
ンタフェース回路であり、ノックセンサ(1)の出力信
号Aの積分値を、内燃機関の回転に同期し且つ各気筒に
対応した所定の第1及び第2の基準角度位置でE CU
(40A )からのリセット信号Rにより、AD変換
された積分値■、をE CU (4QA)に入力するよ
うになっている。
る積分値v、2を平均化処理するフィルタ(41)と、
フィルタ(41)からの平均値■、に基づいてスレッシ
ョルドV?Hを生成する演算部(43)と、第1の基準
位置B75°における積分値V Rlとスレッショルド
V?llとを比較する比較部(44)と、比較部(44
)がらのノック判別信号Vkに基づいて遅角制御角θ、
を生成する遅角反映処理部(45〉とを備えている。
照しながら、第4図に示した内燃機関用ノック制御装置
の動作並びにノック制御方法について説明する。
器(25〉により積分され、E CU <4OA)から
リセット信号Rが印加される毎に、AD変換器(3)を
介し、第1の基準位置B75°における積分値■、及び
第2の基準位置B5°における積分値V。2となって、
E CU (40A )に取り込まれる。
て、ノック判別並びにノック抑制用の遅角補正処理を行
う、即ち、内燃機関の回転に同期し各気筒に対応した所
定の第1の基準位置B75°及び第2の基準位置B5°
での各々の処理を第6図のステップに従って行う。
、積分器(25)からの積分値をAD変換して、第1の
基準位fiB75°における積分値V q )を得る(
ステップ511)。
、比較部(44)において、第1の基準位置B75°の
積分値V^1とスレッショルドV?Hとの比較により、
ノック判別信号Vkを、 Vk=V、−V、□ から求める(ステップ513)。尚、スレッショルドV
H+を作成する第2の基準位置B5°における処理は後
述する。
号Vkが、 Vk>0 を満たすか否かを判定する(ステップ519)。
別された場合は、遅角反映処理部(45)は、遅角量Δ
θを、 Δθ=Vk −L# 但し、L“;反映率 から求め(ステップ520)、 θ、=θ、4+Δθ8 から遅角制御角θ8を演算する(ステップ522)。
分器(25)のリセットを解除するくステップ523)
。
と同様に、ノック判別信号Vkとスレッショルド■!8
との比に基づいて行ってもよい。
、 Vk≦O であって、ノックなしと判定された場合は、遅角量Δθ
^を、 Δθ1=0 として(ステップ521)、ステップS22及びS23
を実行する。
を求めるための第2の基準位置B5°の処理ルーチンに
ついて説明する。
ステップ514)、積分器(25)をリセット(ステッ
プ515) した後、フィルタ(41〉により積分値V
R□を平均化処理し、 VA= (1−k)VA*十k・VA12但し、k:積
分値VA2の寄与率 ■A*:前回の平均値 から平均値vAを求める(ステップ516)。
ト加算し、 V?+1= K −VA+ Vat から、スレッショルド■、14を演算する(ステップ5
17) 、こうして、スレッショルドV y )1が得
られると、ECU(40A)は、積分器(25)のリセ
ットを解除しくステップ518) 、スレッショルド演
算ルーチンを終了する。
簡略化され、ノック判別がECU(40A)内で行われ
るので、気筒別のノック判別制御が可能となり、安価で
自由度のある且つ制御性の高いノック制御装置が得られ
る。
レベルを含まないように、第2の基準位置85″″にお
ける積分値V3□をスレッショルドVア、の演算に用い
たが、通常はノックが発生しないことを考慮すれば、第
1の基準位置B75°における積分値vIIIに基づい
てスレッショルドV!Hを演算しても特に支障はない。
出するノックセンサと、ノックセンサの出力信号に基づ
いて内燃機関の気筒の基準位置に対する所定区間毎の振
動レベルを生成する信号処理手段と、振動レベルの平均
値を生成するフィルタ手段と、平均値に基づいてノック
判別用のスレッショルドを生成する演算部と、振動レベ
ルがスレッショルドを越えたときにノック判別信号を出
力する比較部と、ノック判別信号に基づいて内燃機関の
制御パラメータをノック抑制方向に制御するためのノッ
ク抑制手段とを設けたので、ハードウェア構成を簡略化
してコストダウンを実現すると共に信頼性の高い内燃機
関用ノック制御装置が得られる効果がある。
く振動レベルを平均化処理して平均値を生成するステッ
プと、平均値に基づいてノック判別用のスレッショルド
を生成するステップと、振動レベルとスレッショルドを
比較してノックを判別するステップと、振動レベルがス
レッショルドを越えたときに、内燃機関の制御パラメー
タをノック抑制方向に制御するステップとを設けたので
、経済的で信頼性の高い内燃機関用ノック制御方法が得
られる効果がある。
実施例を示すブロック図、第2図は第1図の実施例の動
作を説明するための波形図、第3図はこの発明による内
燃機関用ノック制御方法の一実施例を示すフローチャー
ト図、第4図はこの発明による内燃機関用ノック制御装
置の他の実施例を示すブロック図、第5図は第4図の実
施例の動作を説明するための波形図、第6図はこの発明
による内燃a開用ノック制御方法の他の実施例を示すフ
ローチャート図、第7図は従来の内燃機関用ノック制御
装置を示すブロック図、第8図は第7図の従来装置の動
作を説明するための波形図である。 <1)・・・ノックセンサ (20〉・・・インタフェース回路(信号処理手段)(
41)・・・第1フィルタ(フィルタ手段)(42)・
・・第2フィルタ(フィルタ手段)(43)・・・演算
部 (44)・・・比較部(45)・・・遅角
反映処理部(ノック抑制手段)A・・・ノックセンサの
出力信号 B75°・・・第1の基準位置く基準位置)B5°・・
・第2の基準位置 Vp・・・ピークレベル(振動レベル)vl・・積分値
(振動レベル) V 111・・・第1の振動レベル VR2・・・第2の振動レベル V^・・・平均値 V A l・・・第1平均
値VA2・・・第2平均値 V T H・・・スレ
ッショルドVk・・・ノック判別信号 θ、・・・遅角
制御角S3、S3’、S16・・・平均値を生成するス
テップS4、S17・・・スレッショルドを生成するス
テップS8、S19・・・ノックを判別するステップS
8・・・ノック抑制方向に制御するステップ尚、図中、
同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (4)
- (1)内燃機関のノックを検出するノックセンサと、こ
のノックセンサの出力信号に基づいて前記内燃機関の気
筒の基準位置に対する所定区間毎の振動レベルを生成す
る信号処理手段と、 前記振動レベルの平均値を生成するフィルタ手段と、 前記平均値に基づいてノック判別用のスレッショルドを
生成する演算部と、 前記振動レベルが前記スレッショルドを越えたときにノ
ック判別信号を出力する比較部と、前記ノック判別信号
に基づいて前記内燃機関の制御パラメータをノック抑制
方向に制御するためのノック抑制手段と、 を備えた内燃機関用ノック制御装置。 - (2)フィルタ手段は、 振動レベルを平均化処理して第1平均値を生成する第1
フィルタと、 前記第1平均値を平均化処理して第2平均値を生成する
第2フィルタと、 を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の内
燃機関用ノック制御装置。 - (3)信号処理手段は、気筒の第1及び第2の基準位置
における第1及び第2の振動レベルを生成し、演算部は
、前記第2の振動レベルに基づいてスレッショルドを生
成し、比較部は、前記第1の振動レベルと前記スレッシ
ョルドとの差に基づいてノック判別信号を生成すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の内燃機関用ノ
ック制御装置。 - (4)ノックセンサの出力信号に基づく振動レベルを平
均化処理して平均値を生成するステップと、前記平均値
に基づいてノック判別用のスレッショルドを生成するス
テップと、前記振動レベルと前記スレッショルドを比較
してノックを判別するステップと、 前記振動レベルが前記スレッショルドを越えたときに、
内燃機関の制御パラメータをノック抑制方向に制御する
ステップと、 を備えた内燃機関用ノック制御方法。
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10863790A Expired - Lifetime JP3237838B2 (ja) | 1989-05-01 | 1990-04-26 | 内燃機関用ノック制御装置及び方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3237838B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7051575B2 (en) | 2004-05-14 | 2006-05-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
JP2020172886A (ja) * | 2019-04-10 | 2020-10-22 | マツダ株式会社 | エンジンの制御装置 |
-
1990
- 1990-04-26 JP JP10863790A patent/JP3237838B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7051575B2 (en) | 2004-05-14 | 2006-05-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
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JP3237838B2 (ja) | 2001-12-10 |
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