JPH0536998Y2

JPH0536998Y2 -

Info

Publication number: JPH0536998Y2
Application number: JP3679087U
Authority: JP
Priority date: 1987-03-12
Filing date: 1987-03-12
Publication date: 1993-09-20
Anticipated expiration: 2002-03-12
Also published as: JPS63143744U

Description

【考案の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本考案は、自動車等内燃機関のノツキング制御
装置に係り、特に、運転状態に応じて点火時期あ
るいは空燃比を制御してノツキングを制御する内
燃機関のノツキング制御装置に関する。（従来の技術）一般に、内燃機関の点火時期は機関の運転状態
に応じて効率が最も良くなるように決定するのが
望ましく、MBT（Minimum advance for Best
Torque）に接近した進角側に設定することは良
く知られている。ところが、機関の運転状態によ
つてノツキングが発生して機関の出力が低下する
とともに、場合によつては機関の損傷を招くこと
もある。そこで、機関の効率を重視しつつノツキングを
制御する、いわゆるノツキング制御が行われてお
り、このような従来の内燃機関のノツキング制御
装置としては例えば、特開昭56−138435号公報に
記載のものがある。この装置では、ノツキングが
発生したときの運転状態が高負荷高回転領域にあ
るときは空燃比をリツチ側に補正し、これ以外の
運転状態のときは点火時期を遅角側に補正するこ
とでそれぞれノツキングを抑制している。（考案が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の内燃機関のノ
ツキング制御装置にあつては、機関の運転状態が
高負荷高回転領域でのノツキング制御を空燃比を
リツチ化するのみで行い、点火時期については考
慮されていない構成となつていたため、次のよう
な問題点があつた。すなわち、空燃比をリツチ化してノツキングを
抑制すると、点火時期に遅れが生じることもあ
り、このような場合、点火時期はMBTに比較し
て著しく遅角側になつてしまう。したがつて、エ
ンジン出力が低下し、特に急加速時の応答性が悪
化してスムーズな加速を行うことができない。そ
のため、加速時にあつてはノツキングを抑制しつ
つも、特に、エンジン出力の低下を防止して、エ
ンジンの運転性を向上させることが望ましい。（考案の目的）そこで本考案は、所定の加速状態でノツキング
が発生すると、空燃比をリツチ側に補正してノツ
キングを抑制するとともに、点火時期を所定量だ
け進角側に補正することにより、ノツキング抑制
時の点火時期を適切なものとして、加速時におけ
るエンジン出力の低下を防止し運転性を向上させ
ることを目的としている。（問題点を解決するための手段）本考案による内燃機関のノツキング制御装置は
上記目的達成のため、その基本概念図を第１図に
示すように、エンジンに発生するノツキングを検
出するノツク検出手段ａと、エンジンの運転状態
を検出する運転状態検出手段ｂと、エンジンが所
定の加速状態にあることを判別する加速判別手段
ｃと、エンジンの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ｄと、非加速
状態で、かつノツキングが発生している場合に、
徐々に大きくなる遅角補正量を演算する遅角補正
量演算手段ｅと、点火時期を進角側に補正する進
角補正量を設定する進角補正量設定手段ｆと、エ
ンジンの運転状態に基づいて基本空燃比を設定す
る基本空燃比設定手段ｇと、加速状態で、かつノ
ツキングが発生している場合、空燃比をリツチ側
に補正する空燃比補正量を演算する空燃比補正量
演算手段ｈと、非加速状態で、かつノツキングが
発生している場合は前記基本点火時期と遅角補正
量に基づいて非加速状態の点火時期を決定し、加
速状態で、かつノツキングが発生している場合は
前記遅角補正量を保持しつつ、基本点火時期と遅
角補正量と進角補正量に基づいて加速時の点火時
期を決定する点火時期設定手段ｉと、点火時期設
定手段ｉの出力に基づいて混合気に点火する点火
手段ｊと、非加速状態で、かつノツキングが発生
している場合は基本空燃比に基づいて空燃比を演
算し、加速状態で、かつノツキングが発生してい
る場合は基本空燃比と空燃比補正量に基づいて空
燃比を演算する空燃比制御手段ｋと、空燃比制御
手段ｋの出力に基づいて吸入空気量あるいは燃料
の供給量を変えて空燃比を操作する操作手段ｌ
と、を備えている。（作用）本考案では、所定の加速状態でノツキングが発
生すると、空燃比がリツチ側に補正されてノツキ
ングが抑制されるとともに、MBTとの関連で点
火時期が所定量だけ進角側に補正される。したが
つて、ノツキング抑制時の点火時期が適切なもの
となつて加速時におけるエンジン出力の低下が防
止され、スムーズな加速感が得られる。また、非
加速状態で、かつノツキングが発生している場合
は基本点火時期と遅角補正量に基づいて非加速状
態の点火時期を決定し、加速状態で、かつノツキ
ングが発生している場合は前記遅角補正量を保持
しつつ、基本点火時期と遅角補正量と進角補正量
に基づいて加速時の点火時期を決定しているた
め、加速後に非加速運転（定常運転）に戻つたと
きに、点火時期が過進角になることがなく、ノツ
クの抑制が適切に行なわれる。（実施例）以下、本考案を図面に基づいて説明する。第２〜４図は本考案に係る内燃機関のノツキン
グ制御装置の一実施例を示す図であり、本考案を
４気筒エンジンに適用した例である。まず、構成を説明する。第２図において、１は
コントロールユニツトであり、コントロールユニ
ツト１はノツキング検出回路２、Ｉ／Ｏインタフ
エース３、MPU４、ROM５、RAM６、点火駆
動回路７およびインジエクタ駆動回路８から構成
される。コントロールユニツト１には気筒毎に配
設された筒内圧センサ９ａ〜９ｄからの信号が入
力され、筒内圧センサ９ａ〜９ｄはそれぞれ気筒
内の燃料圧力を電荷信号に変換してコントロール
ユニツト１内のノツキング検出回路２に出力す
る。ノツキング検出回路２は図示されていない
が、電荷信号を電圧信号に変換するチヤージアン
プ、ノツキングに特有な周波数成分を抽出するフ
イルタおよび信号のエンベロープを抽出する積分
器等により構成され、ノツキング検出回路２は筒
内圧センサ９ａ〜９ｄの電荷信号からノツキング
信号K_Nを抽出してＩ／Ｏインタフエース３に出
力する。ノツキング検出回路２および筒内圧セン
サ９ａ〜９ｄはノツク検出手段１０を構成する。
Ｉ／Ｏインタフエース３にはノツク検出手段１０
からの信号の他に運転状態検出手段１１からの信
号が入力されており、運転状態検出手段１１はエ
アフローメータ１２、クランク角センサ１３およ
びスロツトルセンサ１４により構成される。エア
フローメータ１２はエンジンの吸入空気量Qaを
検出し、スロツトルセンサ１４はスロツトルバル
ブの開度Cvを検出する。クランク角センサ１３
はエンジンのクランク角を検出し、クランク角度
180°毎の基準信号Refおよび2°毎の位置信号Posを
出力する。Ｉ／Ｏインタフエース３は信号の入出
力を制御しており、図示はされていないが各種デ
ータを記憶するレジスタやアナログ信号をデイジ
タル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを有する。
Ｉ／Ｏインタフエース３はノツキング信号K_Nお
よび吸入空気量Qaやスロツトル開度Cvに対応す
る信号をデイジタル値に変換してMPU４に出力
するとともに、基準信号Ref、位置信号Posを
MPU４に出力する。MPU４はROM５に格納さ
れている後述のプログラムに従つてＩ／Ｏインタ
フエース３やRAM６との間でデータの授受を行
い、ROM５に格納されている点火時期や燃料噴
射量に関する制御値をテーブルルツクアツプする
などして必要な処理値を演算する。Ｉ／Ｏインタ
フエース３、MPU４、ROM５およびRAM６は
加速判別手段、基本点火時期設定手段、遅角補正
量演算手段、進角補正量設定手段、基本空燃比設
定手段、空燃比補正量演算手段、点火時期設定手
段および空燃比制御手段としての機能を有する。
MPU４は演算結果に基づく点火タイミング信号
Tsおよび燃料噴射のタイミングと噴射時間に関
する信号TiをＩ／Ｏインタフエース３を介して
それぞれ点火駆動回路７およびインジエクタ駆動
回路８に出力する。点火駆動回路７は点火タイミ
ング信号T_Sに基づいてかく気筒毎の点火信号S_P1
〜S_P4を発生し、点火装置１５に出力する。点火
装置１５は図示はされていないが各気筒に配設さ
れた点火プラグ、各点火プラグ毎のイグニツシヨ
ンコイル、各イグニツシヨンコイルの通電を
ON／OFF制御するトランジスタ群等で構成さ
れ、点火信号S_P1〜S_P4に従つて所定のタイミング
で混合気に点火する。点火駆動回路７および点火
装置１５は点火手段としての機能を有し、いわゆ
る電子配電システムとなつている。一方、インジ
エクタ駆動回路８は信号Tiに基づいて各気筒毎
の噴射信号I_P1〜I_P4を発生し、インジエクタ１６
に出力する。インジエクタ１６は図示はされてい
ないが各気筒に配設され、噴射信号I_P1〜I_P4に従
つて所定のタイミングでかつ所定の噴射時間だけ
燃料を噴射する。インジエクタ駆動回路８および
インジエクタ１６は操作手段としての機能を有
し、いわゆるシーケンシヤルインジエクシヨンシ
ステムとなつている。次に、作用を説明する第３図は点火時期制御のプログラムを示すフロ
ーチヤートであり、本プログラムはノツク検出手
段１０によるノツキング振動の検出タイミング毎
（圧縮上死点後50°付近）に発生する割込信号によ
つて起動される。まず、P₁で基本点火時期ADVφをテーブルマ
ツプから読み出す。基本点火時期ADVφは
〔ADVφ＝f_uoc（Qa，Ｎ）但し、Ｎ：エンジン回転
数〕で表される関数に従つてあらかじめ設定され
ている。次いで、P₂でノツク検出手段１０から
のノツキング信号K_Nに基づいてノツクレベルＫ
を演算し、P₃でスライスレベルSLをテーブルマ
ツプから読み出す。スライスレベルSLはノツキ
ングの有無を判別するための基準値であり、〔SL
＝f_uoc（Ｎ）〕で表される関数に従つてあらかじめ
設定されている。P₄ではノツクレベルＫをスラ
イスレベルSLと比較し、Ｋ≧SLのときはノツク
有りと判断してP₅に進む。P₅では、ノツクの有
無を示すノツクフラグFNKを〔１〕にセツトし、
P₆で加速状態を示す加速フラグFACCが〔１〕で
あるか否かを判別する。加速フラグFACCは後述
するプログラムでセツトおよびリセツトが行われ
る。FACC＝０のときは所定の加速状態にないと
判断してP₇に進み、フイードバツク補正量F_B1（遅
角補正量）を次式に従つて演算する。但し、δ₁
はあらかじめ設定された定常時ノツク補正量であ
り、例えば1°が選定される。 F_B1＝F_B1′−δ₁ …… なお、式において、F_B1′は前回の定常時フイ
ードバツク補正量であり、各フイードバツク補正
量F_B1およびF_B1′は正あるいは負の符号を持つた
値である。次いで、P₈で今回の定常時フイード
バツク補正量F_B1を次回の演算のために前回の定
常時フイードバツク補正量F_B1′としてRAM６に
記憶し、P₉で最終フイードバツク補正量F_Bとし
て今回の定常時フイードバツク補正量F_B1を採用
する。最後に、P₁₀で最終点火時期ADVを基本点
火時期ADVφおよび最終フイードバツク補正量
F_Bから次式に従つて演算し、今回の処理を終
了する。 ADV＝ADVφ＋F_B …… これにより、最終点火時期ADVに対応するタ
イミングで点火信号S_P1〜S_P4が気筒順に出力さ
れ、点火装置１５によつて混合気に点火される。
したがつて、ノツキングが発生したとき所定の加
速状態になければ、最終点火時期ADVがノツク
補正量δ₁だけ遅角されてノツキングが抑制され
る。すなわち、このときは点火時期を操作してノ
ツキングが抑制される。一方、P₆で加速フラグがFACC＝１のときは所
定の加速状態にあると判断してP₁₁に進み、最終
フイードバツク補正量F_Bを次式に従つて演算
する。 F_B＝F_B1′＋δ₂ …… 但し、δ₂：進角補正量なお、進角補正量δ₂は冷却水温TW、エンジン
回転数Ｎ、吸入空気量（エンジン負荷）Qaの関
数として設定されることが望ましく、次式で表
される。 δ₂＝f_uoc（TW，Ｎ，Qa） …… 次いで、P₈，P₉をジヤンプしてP₁₀に進み、最
終点火時期ADVを前記式に従つて演算する。
このとき、次回の演算のために記憶されているフ
イードバツク補正量F_B1′は前回記憶したフイード
バツク補正量F_B1′である。このように、ノツキン
グが発生したとき所定の加速状態にあれば、フイ
ードバツク補正量F_B1′を保持しつつ最終点火時期
ADVが進角補正量δ₂だけ進角補正される。これ
は、ノツクの抑制を点火時期でなく空燃比をリツ
チ化して行うからであり、このとき点火時期を進
角するのはMBTよりも遅角し過ぎないようにす
るためである。したがつて、δ₂なる分だけトルク
が回復し、例えばノツキングを起こし易いエンジ
ンであれば、定常時フイードバツク補正量F_B1′の
遅角側の補正量が大きくなつているから、このよ
うな遅角補正によるトルクの回復効果が大きい。
但し、ADV＝ADVφ＋FBなる最終値がMBTよ
りも進角しないように所定の進角制限値が考慮さ
れており、フロー中ではこの図示を省略してい
る。また、前記P₄でＫ＜SLのときはノツク無しと
判断し、P₁₂でノツクフラグFNKを

〔０〕にセツ
トする。次いで、P₁₃で今回のフイードバツク補
正量F_B1を次式に従つて演算した後、P₈に進む。 F_B1＝F_B1′＋δ₃ …… 但し、δ₃：あらかじめ設定された進角補正量したがつて、ノツキングが発生していないときは
最終点火時期ADVが進角補正量δ₃だけ進角補正
され、出来る限りMBTに近づくように燃焼状態
が制御される。但し、この場合も最終点火時期
ADVはMBTよりも進角しないように制限され
る。第４図は燃料噴射制御のプログラムを示すフロ
ーチヤートであり、本プログラムは所定のインタ
ーバル、例えば4msec毎に一度実行される。まず、P₂₁でエアフローメータ１２の出力から
吸入空気量Qaを読み込み、P₂₂でクランク角セン
サ１３の出力を読み込んでエンジン回転数Ｎを演
算する。次いで、P₂₃で高負荷相当時に基本噴射
量Tpを増量補正する基本増量補正量KMRφをテ
ーブルマツプからルツクアツプする。基本増量補
正量KMRφは〔KMRφ＝f_uoc（Qa，Ｎ）〕で表さ
れる関数に従つてあらかじめ設定される。P₂₄で
は所定の加速状態にあるか否かを判別する。加速
途中あるいは加速終了直後の所定の時間内にある
ときは、所定の加速状態にあると判別してP₂₅で
加速フラグFACCを〔１〕にセツトし、P₂₆でノ
ツクフラグFNKが〔１〕であるか否かを判別す
る。FNK＝１のときはノツク有りと判断してP₂₇
で最終増量補正量KMRを次式に従つて演算す
る。 KMR＝KMRφ＋β …… 但し、β：リツチ補正量式において、リツチ補正量βは空燃比をリツ
チ化してノツキングを抑制するためのもので、ト
ルク低下を起こさない程度の値であり、このとき
点火時期を進角させる前記進角補正量δ₂はこれに
関連づけて決められる。この場合、進角補正量δ₂
と同様に冷却水温Tw、エンジン回転数Ｎ、吸入
空気量Qaの関数とすることが望ましく、リツチ
補正量βは次式式で表される。 β＝f_uoc（Tw，Ｎ，Qa） …… なお、空燃比の補正によるノツキングの抑制は
加速時のみであり、これは空燃比のリツチ化によ
る燃費の悪化を最小限にするためである。次いで、P₂₈で冷却水量の増量補正、バツテリ
電圧の補正等の補正演算を行い、P₂₉でλコント
ロール（空燃比のフイードバツク制御）の補正演
算を行つてP₃₀に進む。なお、P₂₈，P₂₉で行われ
る各種の補正演算はよく知られている一般的なも
のであるとともに、本考案に係るノツキング制御
とは直接関係するものではないので詳細は省略す
る。P₃₀では上記補正演算による補正値を加えた
最終燃料噴射量Tiを演算し、P₃₁で最終燃料噴射
量TiをＩ／Ｏインタフエース３のレジスタにセ
ツトして今回の処理を終了する。これにより、最
終燃料噴射量Tiに基づき、インジエクタ１６に
よつて燃料の噴射が気筒順に行われる。このよう
に、所定の加速状態のときノツキングが発生する
と、燃料の噴射量が増量されて混合気がリツチ化
され、発生したノツキングが抑制される。このと
き、前述の通り点火時期はδ₂だけ進角補正され、
MBTに対して遅角しないように制御される。し
たがつて、リツチ化した空燃比に対して点火時期
が遅れ気味になるという事態を確実に避けて
MBT近傍の燃焼状態に維持される。その結果、
急加速時（特に軽負荷からの急加速時）にあつて
もノツキングを抑制しつつエンジン出力の低下を
防止することができ、スムーズな加速感を得て運
転性を向上させることができる。また、加速状態
で、かつノツキングが発生している場合はフイー
ドバツク補正量F_B1′を保持しつつ、基本点火時期
ADVφとフイードバツク補正量F_B1′と進角補正
量δ₂に基づいて加速式の点火時期を決定している
ため、加速後に非加速運転（定常運転）に戻つた
ときに、点火時期が過進角になるのを防止するこ
とができ、ノツクの抑制を適切に行なうことがで
きる。また、本実施例は気筒別に制御できる、い
わゆるシーケンシヤル噴射システムおよび気筒別
ノツキング制御システムを組合せたものであるか
ら、加速時にノツキングが発生している気筒のみ
に燃料を増量するので、燃費の悪化、エミツシヨ
ンの悪化を最小限に抑えることができる。一方、P₂₆でノツクフラグFKNが

〔０〕のとき
はノツク無しと判断し、P₂₇をジャンプしてP₂₈に
進み、P₂₈〜P₃₁を経て今回の処理を終了する。す
なわち、ノツキングが発生していないときは噴射
する燃料の増量補正が行われず、単に基本増量補
正量KMRφに基づいて燃料の噴射が行われるに
とどまる。また、P₂₄で所定の加速状態にないときはP₃₂で
加速フラグFACCを

〔０〕にセツトし、P₂₈〜P₃₁
を経て今回の処理を終了する。したがつて、ノツ
キングが発生していないときと同様の燃料の増量
補正が行われず、基本増量補正量KMRφに基づ
いてのみ燃料の噴射が行われる。なお、本実施例では所定の加速時に発生したノ
ツキングの抑制を燃料の噴射量を増量して空燃比
をリツチ化することによつて行つたものである
が、本考案の実現はこれに限られるものではな
い。すなわち、空燃比は空気と燃料の比率である
から空気量を操作してリツチ化してもよい。さらに、本実施例では燃料噴射装置としてシー
ケンシヤルインジエクシヨンシステムを用いたが
シングルポイントインジエクシヨンシステムであ
つても本考案の適用が可能である。（効果）本考案によれば、所定の加速状態でノツキング
が発生すると、空燃比をリツチ側に補正してノツ
キングを抑制するとともに、点火時期を所定量だ
け進角補正しているので、ノツキング抑制時の点
火時期をMBTに関連した適切なものとして加速
時におけるエンジン出力の低下を防止することが
でき、スムーズな加速感を得て運転性を向上させ
ることができる。また、非加速状態で、かつノツ
キングが発生している場合は基本点火時期と遅角
補正量に基づいて非加速状態の点火時期を決定
し、加速状態で、かつノツキングが発生している
場合は前記遅角補正量を保持しつつ、基本点火時
期と遅角補正量と進角補正量に基づいて加速時の
点火時期を決定しているので、加速後に非加速運
転（定常運転）に戻つたときに、点火時期が過進
角になるのを防止することができ、ノツクの抑制
を適切に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の基本概念図、第２〜４図は本
考案に係る内燃機関のノツキング制御装置の一実
施例を示す図であり、第２図はその全体構成を示
すブロツク図、第３図はその点火時期制御のプロ
グラムを示すフローチヤート、第４図はその空燃
比制御のプログラムを示すフローチヤートであ
る。１……コントロールユニツト、３……Ｉ／Ｏイ
ンタフエース、４……MPU、５……ROM、６
……RAM（部材番号３〜６は、加速判別手段、
基本点火時期設定手段、遅角補正量演算手段、進
角補正量設定手段、基本空燃比設定手段、空燃比
補正量演算手段、点火時期設定手段、空燃比設定
手段である）、７……点火駆動回路（点火手段）、
１０……ノツク検出手段、１１……運転状態検出
手段、１５……点火装置（点火手段）、｛８……イ
ンジエクタ駆動回路、１６……インジエクタ｝
（操作手段）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】ａエンジンに発生するノツキングを検出するノ
ツク検出手段と、ｂエンジンの運転状態を検出する運転状態検出
手段と、ｃエンジンが所定の加速状態にあることを判別
する加速判別手段と、ｄエンジンの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と、ｅ非加速状態で、かつノツキングが発生してい
る場合に、徐々に大きくなる遅角補正量を演算
する遅角補正量演算手段と、ｆ点火時期を進角側に補正する進角補正量を設
定する進角補正量設定手段と、ｇエンジンの運転状態に基づいて基本空燃比を
設定する基本空燃比設定手段と、ｈ加速状態で、かつノツキングが発生している
場合、空燃比をリツチ側に補正する空燃比補正
量を演算する空燃比補正量演算手段と、ｉ非加速状態で、かつノツキングが発生してい
る場合は前記基本点火時期と遅角補正量に基づ
いて非加速状態の点火時期を決定し、加速状態で、かつノツキングが発生している
場合は前記遅角補正量を保持しつつ、基本点火
時期と遅角補正量と進角補正量に基づいて加速
時の点火時期を決定する点火時期設定手段と、ｊ点火時期設定手段の出力に基づいて混合気に
点火する点火手段と、ｋ非加速状態で、かつノツキングが発生してい
る場合は基本空燃比に基づいて空燃比を演算
し、加速状態で、かつノツキングが発生している
場合は基本空燃比と空燃比補正量に基づいて空
燃比を演算する空燃比制御手段と、ｌ空燃比制御手段の出力に基づいて吸入空気量
あるいは燃料の供給量を変えて空燃比を操作す
る操作手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関のノツキング
制御装置。