JPH0423101B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、火花点火式エンジンのノツキング制
御方法に係り、更に詳細には、点火時期の進角度
の制御とエンジンへ供給される混合気の濃度の制
御により、ターボチヤージヤを備えた火花点火式
エンジンに於ける如く排気ガス温度の上限が限ら
れるべき場合に排気ガス温度の上昇を抑制しつつ
ノツキングの発生を抑制するノツキング制御方法
に係る。

［従来の技術］ 火花点火式エンジンに於て、ノツキングを抑制
すべく、ノツキングセンサによりノツキングを検
出し、ノツキング発生時には点火時期の進角を小
さくすることは、例えば特開昭53−60430号公報
に示されている如く既に公知である。

また火花点火式エンジンに於て、ノツキングを
抑制すべく、ノツキングセンサによりノツキング
を検出し、ノツキング発生時にはエンジンへ供給
する混合気の濃度を上げること、即ち混合気の空
燃比を小さくすることは、例えば特開昭55−
43206号公報に示されている如く既に公知である。

火花点火式エンジンに於て、ノツキング限界を
考慮して点火時期進角及び混合気濃度を総合的に
コンピユータ制御することは、特開昭54−112号
公報に於いて既に提案されており、又先願の特願
昭56−41007号（特開昭57−157039号）にはノツ
キングの発生に応じて点火時期の進角を減ずるこ
とと混合気の濃度を上げることをノツキングが止
むまで順にくりかえすことが提案されている。
尚、この先願に於いては、ノツキング抑制のため
に点火時期の進角を減ずることによつてエンジン
出力が低下することに鑑み、混合気の濃度を上げ
ることは、点火時期の進角を減じることによるエ
ンジン出力低下を回避する目的を兼ねている。

［発明が解決しようとする課題］ 点火時期の進角が小さくされることによりノツ
キングの発生は抑制されるが、エンジンより排出
される排気ガスの温度が上昇し、ターボチヤージ
ヤ等を備えた火花点火式エンジンに於いては、排
気ガス温度の上昇による過熱が生ずる恐れがあ
る。

混合気の濃度を上げる場合には、排気ガス温度
が高くなると云う問題は生ぜず、排気ガス温度は
寧ろ低くなる傾向にあるが、混合気の濃化のみに
よりノツキングの発生を回避するためには、混合
気の濃度をかなり大きく上げる必要があり、これ
は燃費の著しい悪化を招く。

特開昭53−60430号公報による如くノツキング
発生時には点火時期の進角を小さくすることと特
開昭55−43206号公報による如くノツキング発生
時にはエンジンへ供給する混合気の濃度を上げる
ことを組合わせて両方を制御すること、或いは特
開昭54−112号公報の提案による如きノツキング
限界を考慮して点火時期進角及び混合気濃度を総
合的にコンピユータ制御することにより、点火時
期の進角と混合気の濃度の両方によつてノツキン
グを抑制することは、機能的には可能であると理
解されるが、一方の制御の度合は他方の制御に残
される制御度合に直接影響するので、これら両制
御の間の関係を具体化しなければ技術的意味はな
い。

この点に於いて、先願の特願昭56−41007号に
は、ノツキングの発生を監視しながら点火時期の
進角を減じたり或いはそれを元に戻したりする制
御と混合気の濃度を上げたり或いはそれを元に戻
したりする制御を交互に繰返す要領にて両制御を
組合わせることが提案されているが、制御の暴走
を避けるためには、点火時期の進角を減じること
と混合気の濃度を上げることとは、それぞれによ
るノツキング抑制効果が現われる時間遅れを待つ
て行なわれなけれならない筈であり、点火時期の
進角を減じることと混合気の濃度を上げることの
同時進行性に乏しく、これら両者の同時制御の効
果を得にくいものと思われる。。

本発明は、排気ガス温度の上昇を所定の限界内
に保ちつつエンジンノツキングを抑制すること
を、点火時期の進角を減ずることとエンジンへ供
給される混合気の濃度を上げることの両者の同時
的実施によつてより効果的に行なう火花点火式エ
ンジンのノツキング制御方法を提供することを課
題としている。

［課題を解決するための手段］ かかる課題は、本発明によれば、 制御ルーチ
ンの各走査回毎にノツキングセンサによりエンジ
ンに於けるノツキングの有無を検出し、ノツキン
グが検出された時には点火時期の進角を所定の減
分だけ減じ又ノツキングが検出されない時には点
火時期の進角を所定の増分だけ増すことを積算す
ることにより進角修正量を求め、基本進角度から
前記進角修正量を減じると共に前記進角修正量に
比例した量をエンジンへ供給する混合気の濃度増
分として混合気の濃度を加算的に増すことを特徴
とする火花点火式エンジンのノツキング制御方法
によつて達成される。

［発明の作用及び効果］ 上記の方法によれば、点火時期の進角を減じる
ことによるノツキング抑制作用と混合気の濃度を
上げることによるノツキング抑制作用とを、それ
ぞれによるノツキング抑制効果が現われる時間遅
れを待つことなく、それぞれのノツキング抑制効
果を予測して同時的に組合わせることができ、両
制御の度合を常にノツキングの監視によつてフイ
ードバツク制御しつつ調整することができ、これ
によつてノツキング抑制に要する点火時期進角の
低減を少なくして排気ガスの温度上昇を押え、ま
たノツキング抑制に要する混合気濃度の増大を少
なくして燃費の悪化を抑えることができる。

又、上記の如くノツキング抑制のために点火時
期の進角を減じ又その必要が無くなつたときに進
角を増大方向へ戻すと同時にこれに合せて混合気
濃度を増減するに当つて、ノツキング抑制のため
に基本進角度から差し引く進角補正量を、制御ル
ーチンの各走査回毎のノツキングの有無に応じて
前回の値に所定の増分又は減分を順次加減算する
積算により求め、逐次この進角補正量をノツキン
グ抑制分として基本進角度から差し引いて進角を
行うと共に、上記の積算された進角補正量と比例
した量をエンジンへ供給する混合気の濃度増分と
して混合気の濃度を加算的に増すことにより、ノ
ツキングの抑制に相乗的に作用する点火時期進角
の減量と混合気濃度の増量という二つの変量を、
その一方についてのみ目標追従制御を行うことに
よつて、総合的に制御することができる。この場
合、上記目標追従制御の追従性はノツキングが発
生したか否かに応じて進角を減じたり増したりす
る前記の所定減分又は所定増分の大きさと、これ
らが積算された前記進角補正量に対する前記混合
気濃度増分の比例係数とを調整することにより、
ノツキング抑制に対する進角減量の効果と混合気
濃度増量の効果とを総合して調整することができ
る。

［実施例］ 以下に添付の図を参照して本発明を実施例につ
いて詳細説明する。

第１図は本発明によるノツキング制御方法が実
施されて好適な火花点火式エンジンの一つの実施
例を示す概略構成図である。図に於て、１はエン
ジンを示しており、該エンジン１はシリンダブロ
ツク２とシリンダヘツド３とを有しており、シリ
ンダブロツク２はその内部に形成されたシリンダ
ボアにピストン４を受入れており、そのピストン
４の上方に前記シリンダヘツドと共働して燃焼室
５を郭定している。

シリンダヘツド３には吸気ポート６と排気ポー
ト７とが形成されており、これらポートは各々吸
気バルブ８と排気バルブ９により開閉されるよう
になつている。又シリンダヘツド３には点火プラ
グ１０が取付けられており、該点火プラグ１０は
点火コイル１１が発生する電流をデイストリビユ
ータ１２を経て供給され、燃焼室５内にて放電に
よる火花を発生するようになつている。吸気ポー
ト６には吸気マニホールド１３、サージタンク１
４、スロツトルバルブ１６を備えたスロツトルボ
デイ１５、ターボチヤージヤ３０のコンプレツサ
ハウジング３１、吸気管１７、接続チユーブ１
８、エアフローメータ１９及び図示されていない
エアクリーナが順に接続され、これらがエンジン
の吸気系を構成している。吸気マニホールド１３
の吸気ポート６に対する接続端近くには燃料噴射
弁２０が取付けられている。燃料噴射弁２０は図
示されていない燃料タンクに貯容されているガソ
リンの如き液体燃料を燃料ポンプにより燃料供給
管を経て供給され、後述する制御装置５０が発生
する信号により開弁時間を制御されて燃料噴射量
を計量制御するようになつている。

排気ポート７には排気マニホールド２１及びタ
ーボチヤージヤ３０のタービンハウジング３２が
接続されている。

ターボチヤージヤ３０はそのコンプレツサハウ
ジング３１内にコンプレツサホイール３３を有し
ており、このコンプレツサホイールは軸３４によ
りタービンハウジング３２内に設けられたタービ
ンホイール３５に接続され、該タービンホイール
３５がエンジン１より排出される排気ガスの圧力
により回転駆動されることによりコンプレツサホ
イール３３が回転し、エンジン１に対し吸入空気
の過給を行うようになつている。またタービンハ
ウジング３２にはタービンホイール３５の配設部
分をバイパスして設けられたバイパス通路３６が
設けられており、このバイパス通路３６はバイパ
ス弁３７により選択的に開閉されるようになつて
いる。バイパス弁３７はリンク要素３８を経てダ
イヤフラム装置３９に接続され、該ダイヤフラム
装置３９によつて駆動されるようになつている。
ダイヤフラム装置３９はその図示されていないダ
イヤフラム室に導管４０を経てエンジン１の吸気
管圧力を導入され、吸気管圧力がエンジン１の耐
久性等により定められる所定値以上の時にはバイ
パス弁３７を開弁させてバイパス通路３６を開く
ようになつている。

制御装置５０は一般的なマイクロコンピユータ
であつてよく、このマイクロコンピユータは燃料
噴射量と点火時期を制御するようになつており、
その一例が第２図によく示されている。このマイ
クロコンピユータ５０は、中央処理ユニツト
（CPU）５１と、リードオンリメモリ（ROM）
５２と、ランダムアクセスメモリ（RAM）５３
と、入力ポート装置５４及び出力ポート装置５５
とを有し、これらは双方性のコンモンバス５６に
より互いに接続されている。

入力ポート装置５４は、エアフローメータ１９
が発生する空気流量信号と、エアフローメータ１
９に取付けられた吸気温センサ４１が発生する吸
気温信号と、シリンダブロツク２に取付けられた
水温センサ４２が発生する冷却水温度信号と、タ
ービンハウジング３２に取付けられたO₂センサ
４４が発生する空気過剰率信号（酸素濃度信号）
と、デイストリビユータ１２に取付けられた気筒
判別センサ４５及び回転角センサ４６が発生する
気筒判別信号とクランク回転角信号とを各々入力
され、それらのデータを適宜に信号変換して
CPU５１の指示に従いCPU及びRAM５３へ出力
するようになつている。CPU５１はRAM５に記
憶されているプログラムに従つて前記各センサに
より検出されたデータに基き燃料噴射量及び点火
時期を決定し、それに基く燃料噴射信号を出力ポ
ート装置５５より燃料噴射弁２０へ、又点火時期
信号を出力ポート装置５５よりイグナイタ４７へ
各々出力するようになつている。

イグナイタ４７は第１図に示されている如く点
火コイル１１に取付けられており、マイクロコン
ピユータ５０が発生する点火時期信号を与えられ
るとき点火コイル１１の一次コイルの電源回路を
遮断し、点火時期の進角を抑制するようになつて
いる。

以下に第３図及び第４図に示されたフローチヤ
ートを参照して本発明の制御方法が実施される要
領について説明する。

第３図は燃料噴射量を決定するステツプを含ん
だメインルーチンを、第４図は点火時期の進角を
決定する割り込みルーチンを各々示しており、先
ず第４図に示されたルーチンによる点火時期制御
の要領を説明する。この割込みルーチンは所定の
クランク角度毎に行われ、最初にステツプに於
て、回転数センサ４６により検出されたクランク
回転角に基き算出されたエンジン回転数と、エア
フローメータ１９により検出された吸入空気量
と、ノツキングセンサ４３が検出したノツキング
発生状態のデータの読込みが行われる。次のステ
ツプに於ては、エンジン回転数と吸入空気量に基
き基本進角θaが決定される。

次のステツプに於ては、前回のエンジン行程に
於てノツキングが発生したか否かの判別が行われ
る。前回のエンジン行程にてノツキングが発生し
ていれば、進角を所定の減分だけ減じることが行
なわれる。進角を減じる作動は、第４図の実施例
では、基本進角θaから進角修正量θrを減算する過
程に於いて、進角修正量θrを増大させることによ
り行なわれる。即ちこの場合前回の割込みルーチ
ンにより決定されてRAM５３に記憶されている
一回前の進角修正量θr_i-1に増分１を加算する計算
が行われ、新しい進角修正量θrが算出される。こ
れに対し前回の行程にてノツキングが発生してい
なければ、次に以前の10行程に於てノツキングが
発生したか否かの判別が行われる。以前の10回の
エンジン行程に於てノツキングが発生じていなけ
れば、点火時期の進角のこれ迄に減じられた分の
一部を戻す余裕があると判断され、前回の進角修
正量θr_i-1により減分１を減算する計算が行われ、
新しい進角修正量θrが算出される。ノツキングが
発生していない状態が10行程に満たない時にはθr
は一回前の進角修正量θr_i-1に同じとされる。

上述の如く進角修正量θrが算出されると、次の
ステツプに於て、RAM５３に記憶されている一
回前の進角修正量θr_i-1が新しい進角修正量θrに書
き換えられる。

次のステツプに於ては、（基本進角θa）−（進角
修正量θr）なる演算が行われ、実行進角θが算出
され、これがRAM５３に記憶され、この値が点
火時期の制御に使用される。進角修正量θrが大き
ければ大きい程、実行進角θは基本進角θaより
減じられ、即ち進角は小さくなる。かくして実行
進角の増減はルーチンの各走査回毎に上記の増分
１又は減分１ずつ行われる。

点火時期信号は上述の如き要領にて決定された
実行進角θと気筒判別センサ４５が検出する気筒
位相と回転角センサ４６が検出するクランク回転
角に応じて定められ、所定の時期にイグナイタ４
７へ出力される。

次に第３図に示されたフローチヤートを参照し
て空燃比制御の要領について説明する。このルー
チンに於ては、まずエンジン回転数と吸入空気量
に基き基本燃料噴射時間TPが決定される。

次のステツプに於ては、吸気温センサ４１が検
出する吸気温度と、水温センサ４２が検出する冷
却水温度と、O₂センサ４４が検出する排気ガス
の空気過剰率とに応じて燃料噴射量に対する修正
係数ｆ（χ）が決定される。尚、高負荷運転域に
於ては、エンジンへ理論空燃比より小さい空燃比
の高出力時空燃比の混合気を供給すべくO₂セン
サ信号により空燃比のフイードバツク制御は行わ
れない。

次のステツプに於ては、上述した割込みルーチ
ンによつて決定されRAM５３に記憶されている
進角修正量θrが零より大きいか否かの判別が行わ
れる。θr＞０でない時には、ノツキング抑制のた
めの進角の修正に対応した空燃比の制御は行われ
ないものとし、燃料噴射量補正係数Tcを１とす
る。これに対しθr＞０の時には、Tc＝１＋θr×
ｋ（但しｋは定数）なる演算が行われ、進角を基
本進角θaより減じる進角修正量θrに比例した増分
による燃料噴射量補正係数Tcが算出される。進
角修正量θrはノツキングの有無により前記の増分
１又は減分１ずつ増減されているので、燃料噴射
量補正係数Tcは進角の減分１又は増分１に対応
してその都度増分１×ｋ又は減分１×ｋずつ加算
的又は減算的に増減され、従つてまた下記の式に
より算出される実行燃料噴射時間に応じてエンジ
ンへ供給される燃料量もそれに対応した増分又は
減分により加算的又は減算的に増減される。

次のステツプに於ては実行燃料噴射時間TAU
の算出が下式に従つて行われる。

TAU＝TP×ｆ（χ）×Tc 上述の如くして実行燃料噴射時間TAUが決定
されることによ、点火時期の進角が減じられてい
ない時にエンジンにはほぼ理論空燃比又は高出力
時空燃比の混合気が供給され、ノツキングの発生
に対処して点火時期の進角が減じられている時に
は、実行燃料噴射時間TAUが点火時期進角の減
小に関連した大きさにて延長されて一回のエンジ
ン行程に於ける燃料噴射量が増大され、エンジン
には理論空燃比より小さい空燃比の混合気が供給
されるようになる。このように進角が減じられた
時にはその減少量に直接関連して理論空燃比より
小さくされた空燃比の濃混合気が供給されること
により、エンジンノツキングが起つた時にはノツ
キング抑制のために止むをえず生ずるエンジン排
気ガス温度の上昇と燃料の増大との間に常に最適
の調和を保ち、これによつて排気ガス温度の上昇
と燃費の増大の何れをも極く僅かの値に抑えてノ
ツキングの抑制を達成することができる。しかも
この場合、燃料の増量は排気ガス温度を下げる効
果を有するもので、上述の最適調和を達成するこ
とにより排気ガス温度の上昇は殆ど生じないよう
にすることが可能である。

尚、上述した実施例に於ては、燃料噴射量補正
係数Tcの算出がメインルーチンによつて行われ
たが、この算出は他の一つの割込みルーチンによ
つて算出されてもよい。またこの燃料噴射量補正
係数Tcは進角が基本進角より増大されている時
には１以下の数値となつて燃料噴射量を減少する
よう定められてもよい。このような燃料噴射量制
御が必要な場合には第５図に示されている如くθr
の正負を判別せずそのまま使用するルーチンによ
り燃料噴射量が決定されればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるノツキング制御方法が実
施されるに適当な火花点火式エンジンの一つの実
施例を示す概略構成図、第２図は本発明方法を実
施する制御装置の一例を示すブロツク線図、第３
図乃至第５図は各々本発明方法及びこれに関連し
た制御を行うためのマイクロコンピユータのルー
チンを示すフローチヤートである。 １……エンジン、２……シリンダブロツク、３
……シリンダヘツド、４……ピストン、５……燃
焼室、６……吸気ポート、７……排気ポート、９
……排気バルブ、１０……点火プラグ、１１……
点火コイル、１２……デイストリビユータ、１３
……吸気マニホールド、１４……サージタンク、
１５……スロツトルホデイ、１６……スロツトル
バルブ、１７……吸気チユーブ、１８……接続チ
ユーブ、１９……エアフローメータ、２０……燃
料噴射弁、２１……排気マニホールド、３０……
ターボチヤージヤ、３１……コンプレツサハウジ
ング、３２……タービンハウジング、３３……コ
ンプレツサホイール、３４……軸、３５……ター
ビンホイール、３６……バイパス通路、３７……
バイパス弁、３８……リンク要素、３９……ダイ
ヤフラム装置、４０……導管、４１……吸気温セ
ンサ、４２……水温センサ、４３……ノツキング
センサ、４４……O₂センサ、４５……気筒判別
センサ、４６……回転角センサ、４７……ノツキ
ング、５０……制御装置（マイクロコンピユー
タ）、５１……中央処理ユニツト（CPU）、５２
……リードオンリメモリ（ROM）、５３……ラ
ンダムアクセスメモリ（RAM）、５４……入力
ポート装置、５５……出力ポート装置、５６……
コモンバス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 制御ルーチンの各走査回毎にノツキングセン
   サによりエンジンに於けるノツキングの有無を検
   出し、ノツキングが検出された時には点火時期の
   進角を所定の減分だけ減じ又ノツキングが検出さ
   れない時には点火時期の進角を所定の増分だけ増
   すことを積算することにより進角修正量を求め、
   基本進角度から前記進角修正量を減じると共に前
   記進角修正量に比例した量をエンジンへ供給する
   混合気の濃度増分として混合気の濃度を加算的に
   増すことを特徴とする火花点火式エンジンのノツ
   キング制御方法。