JPH0396641A - ノック制御装置 - 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、エンジンの燃焼時に発生するノックを検出し
てエンジンの出力を制御するノック制御装置に関し、特
にノック判定レベルの設定に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ノック発生の検出精度を向上させるために、ノッ
ク信号に応じてノック判定レベルを更新する装置が種々
、提案されている。例えば、特公平１−２３６７０号公
報に開示される装置のように、所定角度内におけるノッ
ク信号の積分値がノック判定レベルより大きい場合は、
即ち、ノックが発生している場合は、ノック判定レベル
の更新を行わないようにするもの。また、特公平１−２
４２４７号公報に開示される装置のように、ノック判定
レベルより小さい基準レベルを設定し、この基準レベル
より大きいノック信号に関しては、ノック判定レベルの
更新を行わないようにするものがある。

〔発明が解決しようとする課題］ ここで、ノック判定レベルの更新は正常燃焼状態におけ
るノック信号のみに基づいて行われる必要がある。とこ
ろが、特公平１−２３６７０号公報に開示されるような
装置においては、正常時のノック信号より大きい異常燃
焼状態におけるノック信号であるにもかかわらず、ノッ
ク判定レベルより小さなノック信号（ノックとは、判定
しないが微少なノックが生じているときの信号）によっ
て、ノック判定レベルが更新され、ノック判定レベルが
必要以上に上昇するという問題点がある。

また、特公平１−２４２４７号公報に開示されるような
装置においては、各ノック信号について基準レベルと比
較して、その比較結果に応じてノック判定レベルの更新
を行うか否かを決定している。

第４図にノック発生時のノック信号の特性と正常燃焼時
のノック信号の包絡線とを示す。第４図において、正常
燃焼状態とはノックが全く発生しない状態であり、異常
燃焼状態とは、ノック信号が第４図の正常燃焼時のノッ
ク信号の包路線を超えるような状態である。第４図にお
いて、ノックが発生している場合には、 その影響が残るため、基準【ノベルよりは小さいが、正
常燃焼状態におけるノック信号よりは大きい範囲が生じ
る。したがって、このような範囲においてノック判定レ
ベルが更新されるという問題点がある。

本発明は、前述のような問題点を解決するためになされ
たものであり、その目的とするところはノック信号によ
り正常燃焼か否かを確実に検出して、ノック判定レベル
を設定することにより、ノック発生の検出精度の高いノ
ック制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明は、第ｌ図に示すように、エンジンのノッ
クを検出するノック検出手段と、このノック検出手段か
ら出力されるノック信号の所定期間内における代表値を
検出する代表値検出手段と、 前記代表値に応して、次回の同一気筒についてのノック
判定レベルを設定するノック判定レヘル設定手段と、 前記ノック信号と前記ノック判定レベルとに応じて前記
エンジンのノックの発生を検出するノック発生検出手段
と、 このノック発生検出手段からの出力信号に応して前記エ
ンジンのノックを抑制するように制御する制御手段と を備えるノック制御装置であって、 前記ノック判定レベル設定手段は、 前記ノック信号の所定期間内における正常燃焼時の代表
値の頻度分布に基づいて、前記ノック判定レベルより小
さい基準レベルを設定する基準レベル設定手段と、 前記代表値が前記基準レベルより大きい場合、次回の同
一気筒に対する前記ノック判定レベルの上昇を抑制する
制御手段と を備えるノック制御装置を要旨としている。

また、前記設定手段は、 前記エンジンが過渡状態であるときは、前記抑制手段に
よる前記ノック判定レベルの上昇の抑制を禁止する禁止
手段を設えるようにすると好まし〔作用〕 以上により、代表値検出手段によりノック検出手段から
出力されるノック信号に応じて、所定期間内におけるノ
ック信号の代表値が検出される。

そして、ノック判定レベル設定手段により代表値に応じ
て、気筒毎にノック判定レベルが設定され、ノック発生
検出手段でノック信号とノック判定レベルとに応じてノ
ックの発生が検出される。このノックの発生の検出結果
に基づいて、制御手段によりエンジンのノックを抑制す
るように制御される。

一方、ノック判定レベル設定手段により設定されるノッ
ク判定レベルは、抑制手段によって、代表値が基準レベ
ル設定手段でノック信号の所定期間内における正常燃焼
時の代表値の頻度分布にもとづいて設定される、ノック
判定レベルより小さい基準レベルより大きい場合は、上
昇が抑制される。

さらに、エンジンが過渡状態においては、禁止手段によ
りノック判定レベルの上昇の抑制が禁止される。

〔実施例〕

本発明を第２図のように構威される一実施例に基づいて
説明する。

第２図において、１は４気筒４サイクルエンジン（エン
ジン）であり、吸入空気が図示しないエアクリーナ，エ
アフロメータを通って吸気管２よリエンジン１へ供給さ
れる。そして、エンジンｌへ供給される吸入空気量はス
ロットル弁３により調節される．４はエンジン１の基準
クランク角度（例えば、上死点）を検出するための基準
角センサ４ａとエンジン１の一定クランク角度毎に出力
信号を発生するクランク角センサ４ｂとを内蔵したディ
ストリビュー夕である。

５はエンジンｌのノッキング現象に対応したエンジンブ
ロックの振動を圧電素子式（ピエゾ素子式），電磁式（
マグネット，コイル）等によって検出するノック検出手
段としてのノックセンサ、６はエンジン１の冷却水温に
応じた信号を発生する水温センサである。そして、７は
後述する電子制御装置（ＥＣＵ）９からの制御信号に基
づいて、吸気マニホールドへ燃料を噴射するためのイジ
ジェクタである。

８はノックセンサ５からの出力信号のうちノック周波数
戒分のみを選別して取り出すためのフィルタ部であり、
第３図に示すようにフィルタ回路８ａ，増幅回路８ｂに
より構威されている。

ＥＣＵ９は周知のとおり、種々の演算を行うセントラル
・プロセッシング・ユニット（ＣＰＵ）９ａ、制御プロ
グラム等を記憶しているリード・オンリ・メモリ（ＲＯ
Ｍ）９ｂ、演算データ等を一時的に記憶する書き込み，
読み出し可能なランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）
９　ｃ，アナログ信号をディジタル信号へ変換するアナ
ログ・ディジタル・コンバータ（ＡＤＣ）９ｄ、前記各
種センサからのセンサ信号をＥＣＵ９に取り込むための
入力ポート９ｅ、前記各種アクチュエー夕へ制御信号を
出力するための出力ボー｝９ｆ、これらを相互に接続す
るバス９ｇにより構成されている。

ここで、本発明者らが種々のエンジンについて実験した
ところ、後述するノック判定期間におけるノック信号の
ピーク値の頻度分布は第５図に示すようになることが明
らかになった。即ち、異常燃焼状態におけるピーク値の
頻度分布は、正常燃焼（ノックが全く生じていない）状
態におけるピーク値の頻度分布に比べて、出力の大きい
頻度が高くなる。よって、正常燃焼状態と異常燃焼状態
との頻度分布の違いに着目することにより、正常燃焼状
態か異常燃焼状態かを検出することができる。

しかし、実際の制御においては頻度分布を直接検出する
ことは困難である。そこで、例えばノック判定期間内に
おけるノック信号■の平均値Ｖ　ＭＡＤに着目した場合
、第５図に示すように正常燃焼状態における平均値Ａ１
と正常燃焼状態における最大値近傍の値Ａ２との比率ａ
は１．５〜２．５の値であった。また、ノック判定期間
内におけるノック信号Ｖのピーク値Ｖ　ｐｌｌｍｋにつ
いても同様であった。

したがって、ノック判定期間内におけるノック信号Ｖの
代表値Ｖ　（ｉ）が、正常燃焼状態における代表値にａ
を乗算した値を超える場合は、異常燃焼であると判定し
て、このような代表値Ｖ　（ｉ）については、ノック判
定レベルの更新に反映させないようにする。

そして、ＥＣＵ９は前記各種センサからの信号に応して
点火時期，燃料噴射量等を制御する。

次に、ＥＣＵ９におけるノック発生検出の処理を第６図
に示すフローチャートに基づいて説明する。

ここで、ノックは燃焼区間のみで発生するためノイズに
よるノックの誤検出を防止するために点火出力後の一定
期間（ノック判定期間）のみノック判定を行う。

まず、ステップ１０１でノック判定期間開始か？かを判
定する。ノック判定期間開始でない場合は処理を終了す
る。

また、ステップ１０１でノック判定期間の場合は、ステ
ップ１０２，ステップ１０３によりノック判定を行う。

詳しくは、ノック判定期間内にノックセンサ５からのノ
ック信号■をＡＤＣ９　ｄでＡＤ変換したＡＤ変換値■
Ａわがノック判定レベルＶ　ＬＥＶより大きい回数をカ
ウントする。ステップ１０２によりＡＤ変換値ＶＡＤが
ノック判定レベルＶ　ＬＥＶより大きいか否かを判定す
る。ここで、ノック判定レベルＶＬＫＶは、ノック判定
期間におけるノック信号の代表値Ｖ　（ｉ）をなまし平
均したバックグランドレベルＶｘｔａｓ（ｉ）を所定値
Ｋ倍した値である。ここで、所定値Ｋは２〜８の値であ
り、エンジン状態によりかわる値である。添字ｉは気筒
に対応するものであり、代表値Ｖ（ｉ），バックグラン
ドレベル■■■（ｉ）ともに各気箇別に設定される。

ステップ１０２でＡＤ変換値ＶＡわがノック判定レベル
Ｖ　ＬｔＶより大きい場合は、ステップ１０３でノック
判定区間内にＡＤ変換値Ｖ，Ｈがノック判定レベルＶ　
ＬＥＪより大きい回数をカウントするカウンターＣに１
を加算する。

続く、ステップ１０４にてＡＤ変換値ｖＡＤのノック判
定期間内における平均値ＶＭＡＤを求める。

詳しくは前回の処理までの平均値Ｖ．ＡＩｌと今回の処
理におけるＡＤ変換値■１とを１／１６なまし平均して
平均値Ｖ　ＭＡＤを求める。

そして、ステップ１０５でノック判定期間終了か否かを
判定する。ノック判定期間終了でない場合は前述のステ
ップ１０２〜ステップ１０４の処理を再度行う。

また、ステップ１０５でノック判定期間終了の場合は代
表値検出手段としてのステップ１０６で本点火気筒にお
ける代表値Ｖ　（ｉ）を平均値ＶＭＡＤに設定する。

次にステップ１０７でステソプ１０６により設定された
代表値Ｖ（ｉ）が所定レベルより大きいか否かを判定す
る。ここで、所定レベルはバックグランドレベルＶＭｔ
Ａｓ（ｉ）を所定値ａ倍した値であ？。ここで、所定値
ａは前述のように１．５〜２．５の値である。本実施例
では、ａ　＝　１．　５の固定値としているが、エンジ
ン状態によって切換えるようにしてもよい．その場合で
も所定値Ｋ，ａの関係はＫ＞ａである。そして、代表値
Ｖ（ｉ）が所定レベルより小さい場合はステップ１１０
へ進む。

一方、ステップ１０７で代表値Ｖ［ｉ）が所定レベルよ
り大きい場合は禁止手段としてのステップ１０Ｂで過渡
状態か否かを判定する。ここで、過渡状態はエンジン回
転数の変化率，スロットル開度の変化率等により判定す
ることができる。そして、過渡状態である場合はステッ
プ１１０へ進む。

また、ステップ１０８で過渡状態でない場合、即ち、正
常状態の場合は抑制手段であるステップ１０９でバック
グランドレベルＶｓｔＡｎ（ｉ）の上昇を抑制するため
にＶ（ｉ）を前回の処理までに設定された今回の処理の
気筒に対応するバックグランドレベル■■Ａイ（ｉ）に
再設定する。

そして、ステップ１１０で前回の処理までに設定された
今回の処理の気筒に対応するバックグランドレベルＶｓ
ｒａ．４（ｉ）と、今回の処理における代表値Ｖ　（ｉ
）との１／４なまし平均をすることにより、バックグラ
ンドレベル■ＭｔＡＮ（ｉ）を設定する。

最後にステップ１１２〜ステップ１１４でノック発生を
検出する。まず、ステップ１１２でカウンクＣが所定値
Ｎ以上か否かを判定する。カウンクＣが所定値Ｎ以上の
場合は、ノックが発生していると判断してステップ１１
３でノックの発生状態を示すノックフラグＦＫをセット
（ＦＫ＝１）する。一方、カウンクＣが所定値Ｎ以下の
場合は、ノックが発生していないと判断してステップ１
１４でノックフラグＦＫをリセット（ＦＫ＝Ｏ）する． 以上によりノック発生検出の処理を終了する。

そして、ａ）１節手段としてノックの発生状態に基づ＜
　ＥＣＵ９における点火時期制御を第７図に示すフロー
チャートにより説明する。

以下の処理は外部割り込みにより開始するものであり、
例えば各気筒毎ＢＴＤＣ６０゜ＣＡのタイミングにより
開始される。

まず、ステップ２０１でノックの発生状態を検出する。

ノックフラグＦＫがＯ、即ちノックが発生していない場
合はステップ２０２により遅角値θＤをθ，（例えば０
．　２゜ＣＡ）だけ減算する。

また、ステップ２０１でノックフラグＦＫが１、即ちノ
ックが発生している場合は、ステップ２ｏ３により遅角
値θ。にカウンタＣとθ２　（例えば０．　３゜ＣＡ）
との乗算値を加算する。

そして、ステップ２０４により制御進角値θ．を基本進
角値θから遅角値θ。減算した値に設定する．さらに、
ステップ２０５でステップ２０４により設定された制御
進角値θ．を時間に変換する． 最後にステップ２０６でステップ２０５で変換された制
御進角値θ．に対応する時間を点火信号として出力する
。

以上のノック発生検出処理により、ノック判定期間にお
けるノック信号Ｖの代表値Ｖ　（ｉ）が所定レベルより
大きい場合は、バックグランドレベルＶＭＥ＾Ｎ（ｉ）
の更禁を禁止する。また、所定レベル？ａＸＶ■ＡＮ（
ｉ）とすることにより、異常燃焼による代表値Ｖ　（ｉ
）を検出することができるため、バックグランドレベル
ＶＨＥＡｕ（ｉ）を精度よく設定することができる。し
たがって、ノック判定の検出精度が向上する。

本実施例においては、代表値Ｖ（ｉ）としてノック判定
期間におけるノック信号ＶのＡＤ変換値■Ａゎの平均値
Ｖ　ＭＡＤとしたが、第６図のステップｌ０４のかわり
に、第８図に示すようにフィルタ８にピークホールド回
路８ｃを設けて、代表値Ｖ（ｉ）としてノッキング判定
区間におけるノック信号Ｖのピーク値■，．．としても
、本発明に適用可能である。

また、本実施例では、ノンキング発生時にノック判定レ
ベルｖ　ｔｔｗが上昇するのを抑制するために、第６図
のステップ１０９にて代表値Ｖ　（ｉ）をバックグラン
ドレベルＶ，４ｔＡＮ（ｉ）に再設定することにより、
ステップ１１０により設定されるバックグランドレベル
ＶＮＥ■（ｉ）の上昇を抑制しているが、第６図のステ
ップ１０９のかわりに、第９図のステップ１２０に示す
ように代表値Ｖ　（ｉ）をカウンタＣで割った値を代表
値Ｖ　（ｉ）　として再設定するようにしても、代表値
Ｖ　（ｉ）はカウンクＣが大きい程、即ちノック強度が
大きい程、小さな値となるため、バックグランドレベル
Ｖ．ＡＥＮ（ｉ）の上昇を抑制することができる。

さらに、本実施例ではノックの発生状態に応じて点火時
期を調節することによりエンジン出力を制御してノック
が所定の大きさとなるようにしているが、ノックの発生
状態に応じて空燃比，過給圧等を調節することによって
ノックを所定の大きさとなるように制御することもでき
る。

また、第６図のステップ１０７〜ステップ１０８のかわ
りに、第１０図に示すステップ１３０〜ステップ１３２
の処理を行うようにしてもよい。

つまり、ステップ１３０でエンジンが過渡状態であるか
否かを検出する。検出方法としては第６図のステップ１
０８と同様である。そして、エンジンが過渡状態である
場合は、ステップ１３１で代表値Ｖ（ｉ）に所定値αを
加算した値を代表値Ｖ（ｉ）？再設定する。また、エン
ジンが過渡状態でない場合は、ステップ１３２で代表値
Ｖ　（ｉ）が所定レベルより大きいか否かを判定し、代
表値Ｖ　（ｉ）が所定レベルより大きい場合は、ステッ
プ１０９で代表値Ｖ（ｉ）を前回の処理までに設定され
ている今回の処理に対応する点火気筒におけるバックグ
ランドレベルＶ■Ａ−（ｉ）に再設定する。以上の処理
により、エンジンが過渡状態である場合は、代表値Ｖ（
ｉ）に所定値αを加算した値を代表値Ｖ　（ｉ）に再設
定することにより、過渡状態におけるノック判定レベル
ｖＬＥｖの追従性が向上する．〔発明の効果〕 以上詳述したように本発明は、所定期間内におけるノッ
ク信号の代表値の頻度分布に着目して、正常燃焼でない
場合のノック信号を確実に検出し、ノック判定レベルの
設定に反映させないようにすることにより、ノック発生
の検出精度が向上するという優れた効果がある。

また、過渡状態においては、ノック信号が異常燃焼と判
断されるような場合においても、ノック判定レベルの設
定に反映させるようにすることにより、過渡状態におけ
るノック判定レベルの上昇に追従することが可能である
ため、過渡状態においてもノック発生の検出精度が向上
するという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図は本発明を適用した第
１実施例の構威図、第３図は前記第１の実施例のフィル
タ８の構或図、第４図はノック信号の時間特性、第５図
はノック信号の代表値の対数頻度分布図、第６図は第１
の実施例におけるノック発生検出の作用説明に供するフ
ローチャート、第７図は第１の実施例における点火時期
制御の作用説明に供するフローチャート、第８図は第２
の実施例におけるフィルタ８の構威図、第９図は第３の
実施例におけるノック発生検出の作用説明に供するフロ
ーチャート、第１０図は第４の実施例におけるノック発
生検出の作用説明に供するフロ一チャートである。 ５・・・ノック検出手段，９・・・電子制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンのノックを検出するノック検出手段と、 このノック検出手段から出力されるノック信号の所定期
   間内における代表値を検出する代表値検出手段と、 前記代表値に応じて、次回の同一気筒についてのノック
   判定レベルを設定するノック判定レベル設定手段と、 前記ノック信号と前記ノック判定レベルとに応じて前記
   エンジンのノックの発生を検出するノック発生検出手段
   と、 このノック発生検出手段からの出力信号に応じて前記エ
   ンジンのノックを抑制するように制御する制御手段と を備えるノック制御装置であって、 前記ノック判定レベル設定手段は、 前記ノック信号の所定期間内における正常燃焼時の代表
   値の頻度分布に基づいて、前記ノック判定レベルより小
   さい基準レベルを設定する基準レベル設定手段と、 前記代表値が前記基準レベルより大きい場合、次回の同
   一気筒に対する前記ノック判定レベルの上昇を抑制する
   制御手段と を備えることを特徴とするノック制御装置。
2. （２）前記設定手段は、 前記エンジンが過渡状態であるときは、前記抑制手段に
   よる前記ノック判定レベルの上昇の抑制を禁止する禁止
   手段を設えることを特徴とする請求項（１）記載のノッ
   ク制御装置。