JPH04234571A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関のノッキング
制御装置に関し、より具体的には予定するオクタン価燃
料以外の燃料が使用されたときも、その実際に使用され
た燃料のオクタン価に対応するノッキング限界内におい
て点火時期を最適に決定する様にした内燃機関のノッキ
ング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関のノッキング制御装置と
してはノッキングセンサにより機関に発生するノッキン
グを検出し、その有無に応じて点火時期を進、遅角させ
る技術が一般に知られている。更に近時は燃料のオクタ
ン価に対応した点火時期制御が提案されており、その一
例として特開昭５８─１４３１６９号公報記載の技術を
挙げることができる。この従来技術においては高低２種
のオクタン価燃料に対応して２つの点火時期特性を設定
し、ノッキングの発生状態に応じて点火時期特性を切り
換える様に構成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来技術において
はノッキングの発生状態に応じて高オクタン価側のノッ
キング限界を規定する点火時期特性と低オクタン価側の
ノッキング限界を規定する点火時期特性とを選択的に切
り換えているが、現実には両者のオクタン価燃料を混合
して使用する場合もあり、その場合にはノッキング限界
が両特性の中間域に位置することになる。この従来技術
にあってはその場合には低オクタン価側の特性が選択さ
れることから、実際の点火時期が遅角側に設定されるこ
ととなって機関出力ロス、燃費の悪化を招き、機関性能
を十分発揮することができない不都合があった。また誤
って一旦低オクタン価燃料の使用と判定されると、実際
は高オクタン価燃料を使用するときでも低オクタン価側
の特性で点火時期が制御される不都合があった。

【０００４】従って、本発明の目的は従来技術の斯る欠
点を解消することにあり、実際に使用される燃料のオク
タン価特性を推定してそれに即応した点火時期を設定し
、オクタン価の異なる燃料が使用される場合であっても
常に使用される燃料のオクタン価に相当したノッキング
限界で点火時期を決定することができ、ノッキングを回
避しつつ機関出力を最大限に向上する様にした内燃機関
のノッキング制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めに本発明に係る内燃機関のノッキング制御装置は、機
関の運転状態を検出する運転状態検出手段、機関のノッ
キング状態を検出するノッキング状態検出手段、検出さ
れた運転状態に基づいて基本点火時期を設定する基本点
火時期設定手段、検出された運転状態に基づいて機関で
使用されている燃料のオクタン価を推測するオクタン価
推測手段、推測されたオクタン価に基づいて点火時期の
補正値を決定する補正値決定手段、及び決定された補正
値から前記基本点火時期を補正して最終点火時期を決定
し、その値で点火指令する点火時期決定手段からなる如
く構成した。

【０００６】

【作用】使用されている燃料のオクタン価を推測して点
火時期の補正値を決定することから、予定するオクタン
価燃料以外の燃料乃至は異種の燃料を混合したものを使
用した場合であっても、常に使用オクタン価に相応した
制御が可能となり、機関の性能を十分発揮することがで
きる。

【０００７】

【実施例】以下、添付図面に即して本発明の実施例を説
明する。図１は本発明に係る内燃機関のノッキング制御
装置を全体的に示す説明図である。

【０００８】同図に従って説明すると、符号１０は６気
筒からなる車両用の多気筒の内燃機関を示す。内燃機関
１０は吸入空気路１２を備えており、エアクリーナ１４
から流入した空気は、スロットル弁１６でその流量を調
節されつつインテークマニホルド１８を経て、一の気筒
の燃焼室２０内に導入される。吸入空気路１２にはスロ
ットル弁下流の適宜位置においてパイプ２４が接続され
て分岐させられており、その分岐路の終端付近に吸入空
気の圧力を絶対値で測定して機関負荷を検出する吸気圧
力センサ２６が設けられる。また内燃機関１０の冷却水
通路２８の付近には水温センサ３０が設けられて機関冷
却水の温度を検出すると共に、吸入空気路１２のスロッ
トル弁１６付近の適宜位置にはスロットル位置センサ３
２が設けられ、スロットル弁開度を検出する。

【０００９】また内燃機関１０の近傍にはディストリビ
ュータ３６が設けられると共に、その内部にはピストン
３８の上下動に伴って回転するクランク軸（図示せず）
の回転に同期して回転する磁石及びそれに対峙して配置
された部材からなる角度検出用のクランク角センサ４０
が収納され、所定クランク角度毎にパルス信号を出力す
る。また内燃機関１０のシリンダブロック４２の適宜位
置には燃焼室２０から発生するノッキングに基づく振動
を検出する圧電型のノックセンサ４４が設けられる。上
記した吸気圧力センサ等のセンサ２６，３０，３２，４
０，４４の出力は、制御ユニット５０に送られる。

【００１０】図２は制御ユニット５０の詳細を示してお
り、同図に従って説明すると、吸気圧力センサ２６等の
アナログ出力は、制御ユニット内においてレベル変換回
路５２に入力されて所定レベルに変換された後、マイク
ロ・コンピュータ５４に入力される。マイクロ・コンピ
ュータ５４は、Ａ／Ｄ変換回路５４ａ、Ｉ／Ｏ５４ｂ、
ＣＰＵ５４ｃ、ＲＯＭ５４ｄ、ＲＡＭ５４ｅを主として
備えており、レベル変換回路出力はＣＰＵ５４ｃの指令
に応じてＡ／Ｄ変換回路５４ａにおいてデジタル値に変
換された後、ＲＡＭ５４ｅに一時格納される。またクラ
ンク角センサ４０等のデジタル出力は波形整形回路５６
に入力され、そこで波形整形された後、Ｉ／Ｏ５４ｂを
介してマイクロ・コンピュータ内に入力される。

【００１１】尚、前記したノックセンサ４４の出力は制
御ユニット５０に送出された後、ノック検出回路６０に
入力される。ノック検出回路６０はフィルタ手段６０ａ
及びコンパレータ手段６０ｂ並びにＤ／Ａ変換手段６０
ｃを備え、コンパレータ手段６０ｂにおいて、マイクロ
・コンピュータよりＤ／Ａ変換手段６０ｃを通じて送出
される基準値とフィルタ手段６０ａを通じて送出される
センサ出力値とを比較してノッキングの発生状態を検出
する。

【００１２】またマイクロ・コンピュータ５４において
ＣＰＵ５４ｃは後述の如く、クランク角センサ４０の出
力から機関回転数を算出すると共に、吸気圧力センサ２
６の出力から機関負荷状態を判断して点火時期を算出し
、ノッキングの発生状態からそれを適宜補正して最終点
火時期を決定し、出力回路６８を経てイグナイタ等から
なる点火装置７０に点火を指令し、ディストリビュータ
３６を介して所定気筒の点火プラグ７２を点火して燃焼
室２０内の混合気を着火する。またＣＰＵ５４ｃは機関
回転数と機関負荷状態とから燃料噴射の基本制御値を算
出すると共に、適宜それを補正して最終制御値を決定し
、第２の出力回路７４を経て燃料噴射装置７６に送出し
、噴射弁７８を通じて燃焼室２０に燃料を供給する。

【００１３】続いて図３のフロー・チャート以下を参照
して本装置の動作を説明する。同図は点火時期制御のメ
イン・プログラムを定めるフロー・チャートであって、
該プログラムは所定クランク角度で起動される。

【００１４】以下説明すると、先ずＳ１０で値Ｏｎを初
期化する。この値Ｏｎは後述の如く使用燃料のオクタン
価を推測する値を意味する。従って、この初期化作業に
おいては使用され得る燃料のオクタン価の最高値、例え
ば１００とする。次いでＳ１２で実際のノッキング発生
状態に応じてＯｎの値を修正する。換言すれば、ノッキ
ングの発生状態から現実の燃料のオクタン価を推測し、
Ｏｎの値がその推測値を意味する様に修正する。

【００１５】図４はその修正作業を示すサブルーチン・
フロー・チャートである。以下説明すると、先ずＳ１０
０で値αが零であるか否か判断する。このα値は図７に
関して後述する如くスロットル開度等を通じて検出され
る機関負荷状態に応じて設定される係数であり、α値は
低負荷域では零であって負荷が増加する程大きくなる様
に設定される。従ってＳ１００では図７に示す特性から
検出した機関負荷状態に応じてα値を算出し、α値が零
（低負荷域にある）と判断されるときはＳ１０２に進ん
でＯｎ値を前回値のままとする。これは、低負荷域では
設定点火時期とノックゾーンとの余裕度が大きいため、
ノッキングが発生することが殆どないためである。

【００１６】次いでＳ１０４に進んでノッキングが発生
しているか否か判断し、肯定されるときはＳ１０６にお
いて前回値Ｏｎ−１から所定量ΔＯｎを減算した値を今
回値Ｏｎとし、Ｓ１０８に進んで進角するための待機期
間を定める待機カウンタ値を初期値にリセットしてプロ
グラムを一旦終了する。

【００１７】Ｓ１０４でノッキングの発生なしと判断さ
れたときはＳ１１０に進み、そこで前記した待機期間の
経過を判断し、未経過と判断されるときはＳ１１２に進
んでカウンタ値をデクリメントすると共に、Ｓ１０２に
おいてＯｎ値を前回値のままとすると共に、Ｓ１１０で
待機期間経過と判断されるときはＳ１１４に進んで前回
値に所定量ΔＯｎを加算した値を今回値とし、Ｓ１１６
で待機カウンタ値をリセットする。即ち、このＯｎ値は
現実に機関に発生するノッキング限界を示す指標であっ
て、機関が現実に使用するオクタン価の推測指標となる
。

【００１８】再び図３フロー・チャートに戻ると、次い
でＳ１４でΔＲの値を算出する。図５はその算出を示す
サブルーチン・フロー・チャートであり、そのＳ２００
において今求めたＯｎ値に応じてテーブル値を検索して
ΔＲ値を算出する。図６はこのＯｎ−ΔＲ特性テーブル
値を示す説明図である。ここで横軸の値Ｏｎはオクタン
価推測指標であることから、そこに示すＯｎ１とＯｎｎ
は当該内燃機関で使用され得る最小オクタン価（＝９０
）と最大のオクタン価（＝１００）を意味する。またＯ
ｎテーブルは複数種設定され、機関回転数毎、例えば１
０００，２０００，．．ｒｐｍ、に応じて検索自在に設
定される。縦軸は値ΔＲを示しており、図示の如くにオ
クタン価が大きくなるにつれて減少する様に設定される
。例えば今Ｓ１２で算出したＯｎ値が矢印の位置にあり
、機関回転数が１０００ｒｐｍとすると、ΔＲの値も矢
印で示す如くになる。即ち、値ΔＲは推測オクタン価と
機関回転数とに基づいて決定される点火時期補正量に関
連する値を意味する。

【００１９】再び図３フロー・チャートに戻ると、次い
でＳ１６で前記したα値を検索する。これは先に述べた
様に図７に示すテーブルから機関負荷状態に応じて検索
する

【００２０】次いでＳ１８において基本点火時期θｉｇ
Ｂａｓｅを算出する。これは機関回転数と機関負荷状態
とから予め設定しておいたマップを検索して行う。この
手法自体は公知であるので、その詳細は説明は省略する
。続いてＳ２０に進み、図示の式から最終点火時期ＩＧ
ｇｏｕｔを算出する。これから明らかな如く、最終点火
時期は、機関回転数と機関負荷状態とから決定されたノ
ッキング状態に関連する補正量で基本点火時期を修正し
て求められる。最後にＳ２２で算出された最終点火時期
を出力して再びＳ１２にループする。

【００２１】本実施例は上記の如く、予定するオクタン
価燃料以外の燃料が使用された場合であっても、発生す
るノッキング状態に応じてノッキング限界指標を求め、
それを機関回転数と機関負荷状態とから修正して基本点
火時期を求める如く構成したので、例え異種のオクタン
価燃料が混合された場合であっても的確にそのノッキン
グ限界を求めてその付近に点火時期を制御することがで
き、よってノッキングを有効に回避しつつ機関出力を最
大限度向上させることができる。またオクタン価に応じ
て複数種の点火時期制御特性マップを用意する場合に比
し、図６に示すテーブルは機関回転数に対して複数種備
えることになるが、マップ格子点より少なくて良いこと
から、構造も簡易となる。尚、機関回転数と機関負荷状
態とから検索するマップ構造にしても良いことは言うま
でもない。

【００２２】尚、上記において燃料のオクタン価に応じ
て点火時期を最適に決定する例を示したが、これは過給
圧制御において目標過給圧をオクタン価に応じて補正す
ることにも応用可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係る内燃機関のノッキング制御
装置は、機関の運転状態を検出する運転状態検出手段、
機関のノッキング状態を検出するノッキング状態検出手
段、検出された運転状態に基づいて基本点火時期を設定
する基本点火時期設定手段、検出されたノッキング状態
に基づいて機関で使用されている燃料のオクタン価を推
測するオクタン価推測手段、推測されたオクタン価に基
づいて点火時期の補正値を決定する補正値決定手段、及
び決定された補正値から前記基本点火時期を補正して最
終点火時期を決定し、その値で点火指令する点火時期決
定手段からなる如く構成したので、予定するオクタン価
以外の燃料乃至は異種燃料を混合したものを使用した場
合であっても常に使用されているオクタン価に相応する
点火時期制御が可能となり、機関出力をノッキングを回
避しつつ最大限利用することができ、その性能を十分発
揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関のノッキング制御装置を
全体的に示す説明図である。

【図２】図１中の制御ユニットの詳細を示すブロック図
である。

【図３】本発明に係る内燃機関のノッキング制御装置の
動作を示すメイン・フロー・チャートである。

【図４】図３中のオクタン価推測値Ｏｎの算出を示すサ
ブルーチン・フロー・チャートである。

【図５】図３中の点火時期補正量ΔＲの算出を示すサブ
ルーチン・フロー・チャートである。

【図６】図５のΔＲ−Ｏｎ特性を示す説明図である。

【図７】図３中の機関負荷係数値αの特性を示す説明図
である。

【符号の説明】

１０　　内燃機関 １４　　エアクリーナ １６　　スロットル弁 ２０　　燃焼室 ２４　　パイプ ２６　　吸気圧力センサ ３０　　水温センサ ３２　　スロットル位置センサ ３６　　ディストリビュータ ３８　　ピストン ４０　　クランク角センサ ４４　　ノックセンサ ５０　　制御ユニット ５２　　レベル変換回路 ５４　　マイクロ・コンピュータ ５６　　波形整形回路 ６０　　ノック検出回路 ６８，７４　　出力回路 ７０　　点火装置 ７２　　点火プラグ ７６　　燃料噴射装置 ７８　　噴射弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ．機関の運転状態を検出する運転状態検
   出手段、 ｂ．機関のノッキング状態を検出するノッキング状態検
   出手段、 ｃ．検出された運転状態に基づいて機関の基本点火時期
   を設定する基本点火時期設定手段、 ｄ．検出されたノッキング状態に基づいて機関で使用さ
   れている燃料のオクタン価を推測するオクタン価推測手
   段、 ｅ．推測されたオクタン価に基づいて点火時期の補正値
   を決定する補正値決定手段、及び ｆ．決定された補正値から前記基本点火時期を補正して
   最終点火時期を決定し、その値で点火指令する最終点火
   時期決定手段、からなることを特徴とする内燃機関のノ
   ッキング制御装置。