JPH07293314A - 内燃機関のノック制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、内燃機関のノック制御方法に関し、
その目的は、内燃機関のノックの発生を検出し、ノック
が機関を破壊する前にノックを防止する内燃機関のノッ
ク制御方法を提供することにある。 【構成】ノックを検出し、点火時期を遅角させても、尚
ノックを検出し続ける場合は、ノック検出センサ信号を
分析する区間に、エンジンからのノイズが含まれている
と判断し、該区間を変えることにより、ノイズの影響を
最少とする分析区間を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のノック制御方
法において、内燃機関のノックの発生を検出し、ノック
が機関を破壊する前にノックを防止する内燃機関のノッ
ク制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のノック検出装置においては、例え
ば特開昭60−82931 号公報に示されるように、エンジン
ブロックに取り付けられたノック検出センサの信号を、
ノック発生時の振動周波数群のうち、代表的な周波数で
ある７〜１４ＫＨｚに中心周波数を持つ、第１のアナロ
グ式バンドパスフィルタと、ノイズ発生時の周波数成分
を通過させる、第２のアナログ式バンドパスフィルタを
持ち、第１及び第２のフィルタの出力の偏差と設定値と
を比較し、その結果によりノック判定を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すように、エンジンノイズはノック発生時の帯域と完
全に一致するわけではないが、エンジン又はエンジンの
運転状態によってはノックの発生を顕著に表す周波数帯
域と同じ帯域に発生する。その出力レベルはノック発生
時とほぼ同等にまで達する事があり、このような状態に
おいては、単にノック発生時の周波数成分出力を積分す
る方式では、エンジンノイズ発生時にも前記積分後出力
の増加をもたらし、ノック判定を誤ってしまうという不
具合が発生し、最悪の場合においては、異常遅角のため
にエンジンの排気温度が上昇し、触媒の劣化やターボチ
ャージャの溶融などの危険性が存在した。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この不具合を解決するた
めに、ノック制御開始後、ノックの判定により点火時期
が遅角されてもなおノックの判定が続く場合は、設定し
た周波数分析をする区間内に、エンジン回転時の各機械
部品の摩擦や吸排気弁の打音が含まれていると判断し、
周波数分析をする区間の設定を変える。

【０００５】

【作用】ノック検出センサ出力により、ノックの発生を
顕著に表す周波数帯を抽出し、ノックの判定を行い、ノ
ック発生と判定された場合、通常は点火時期が遅角さ
れ、ノックが発生しなくなる。しかし、遅角されてもな
お、ノック発生の判定が続く場合は周波数分析をする区
間内にエンジンから発生する吸排気弁の打音等のエンジ
ンノイズが含まれていて、このノイズがノックの発生を
顕著に表す周波数と、ある程度一致していると判断し、
周波数分析をする区間の設定を変えて再びノック制御を
開始する。本制御により、エンジンから発生する吸排気
弁の打音等のエンジンノイズの影響を最少とする周波数
分析をする区間の設定が可能となる。

【０００６】

【実施例】本発明の第１実施例のシステム構成を図１に
基づき説明する。本実施例は４気筒エンジンである。エ
ンジン１には各気筒ごとに点火コイル４が設置される。
基準位置信号を検出するために、クランク軸に凹凸リン
グ７が取り付けられ、それを検出するためのクランク角
センサ６が設置される。また、先に述べた基準位置信号
だけでは気筒判別が出来ないので、カム軸へ歯欠けリン
グ５を取り付け、カム角センサ２によってカム角度を検
出し、カム角度とクランク軸からの基準位置信号とによ
り、気筒判別を行う。エンジン１が回転を始めると、カ
ム角センサ２，クランク角センサ６は図２に示す信号を
発生する。図２において２０１は、クランク角センサ６
より発生する基準位置信号、２０２はカム角センサ２よ
り発生するカム角度信号である。これらの信号は、図１
のユニット１０に入力され、ユニット１０は、図２の信
号群及び吸入空気量センサ１１，スロットルセンサ１
２，水温センサ８，ノックセンサ１３等の信号より決定
した点火時期及び気筒位置に対してユニット１０はパワ
ートランジスタ９に信号を送る。パワートランジスタ９
はこの信号に応じて該当する点火コイル４の電流を遮断
し気筒別に点火を行う。またユニット１０は同様にこれ
らの信号から燃料噴射量及び噴射時期を決定し噴射弁３
へ制御信号を送る。ここで、本発明のノック制御を図
３，図４，図５，図６，図７を用いて説明する。ノック
発生時にノックセンサ１３が発生する信号は、図３に示
すセンサ信号３０１となり、ノック制御として使用され
るのは、設定された周波数分析をする区間だけのセンサ
出力であり、その出力を周波数分析すると図４に示すよ
うに数種類の周波数成分に分けられる。ノック判定は、
各周波数成分の出力と、ノック無し時の同周波数成分の
出力をもとに行われる。図５は、この処理のブロック図
であり、ノックセンサ１３より発生したセンサ信号３０
１は、信号増幅回路４０２およびアナログ−デジタル変
換器４０３,４０４,４０５，４０６によりデジタル信号
に変換され、さらにデジタルフィルタ４０７，４０８，
４０９，４１０を介して各周波数成分ごとの出力レベル
に変換される。なお、アナログ−デジタル変換器および
デジタルフィルタ部はアナログ回路，マイクロコンピュ
ータによる高速フーリエ変換，デジタルシグナルプロセ
ッサなどにより実現される。また、出力レベル信号のう
ちｆ１ｎ，ｆ２ｎ，ｆ３ｎは、ノック発生時にピークを
持つ周波数、ｆ４ｎはエンジンノイズ発生時にピークを
持つ周波数に設定される。このｆ１ｎからｆ４ｎまでの
信号は信号処理部４１１に入力され、ノック判定をうけ
る。この判定により点火時期が設定されパワートランジ
スタ９に信号が送られパワートランジスタ９はこの信号
に応じて該当する点火コイル４の電流を遮断し気筒別に
点火を行う。この処理タイミングは、各気筒のノック発
生タイミング付近で所定クランク角度に同期して行われ
る。信号処理部４１１におけるノック判定詳細を示した
ものが図６のフローチャートである。図６は、図５の処
理終了後に続いて行われ、図５の処理が再開する以前に
終了するように構成されている。図６の処理では、まず
ステップ５０１で、ノック検出センサ１３が正常に機能
しているか否かを判定し、異常時にはステップ５０９に
て周波数出力平均値ｆａ１ｎ，ｆａ２ｎ，ｆａ３ｎ，fa
4nを０にイニシャライズし、図６のフローを終了する。
ステップ５０１にてセンサが正常と判断されたときには
ステップ５０２に進み、エンジン運転状態がノック検出
領域であるかを判定する。ここで、ノック検出領域であ
ると判定されたときにはステップ５０３に進み現在入力
された各周波数の強度ｆ１ｎ，ｆ２ｎ，ｆ３ｎ，ｆ４ｎ
と各強度の加重平均値ｆａ１ｎ，ｆａ２ｎ，ｆａ３ｎ，
ｆａ４ｎより、ノック判定指数ｇ１ｎ，ｇ２ｎ,ｇ３ｎ,
ｇ４ｎを算出する。次にステップ５０４で、周波数ごと
に計算された値ｇ１ｎ，ｇ２ｎ，ｇ３ｎが、それぞれ所
定の値ａ,ｂ,ｃ以上であるかを判定し、判定が真である
ならば、ステップ５０５に進む。ステップ５０５ではｇ
４ｎの値が所定値ｄより小であるかを判定し、小である
と判定された場合はステップ５０６で、第ｎ気筒のノッ
ク検出中であることを示す第ｎ気筒ノック検出フラグを
セットし、このフローを終了する。一方、ステップ５０
２，５０４，５０５にて、判定が偽であった場合にはス
テップ５０７に進み、第ｎ気筒ノック検出フラグをゼロ
クリアし、ステップ５０８でｆａ１ｎからｆａ４ｎまで
の加重平均を計算した後、このフローを終わる。なお、
ステップ５０８でαは１以下の数である。また、ステッ
プ５０４、および５０５での判定指数ａ，ｂ，ｃ，ｄ
は、気筒別に所定値を持っており、さらに、エンジン運
転状態に応じて判定指数を変更することもノック制御の
精度を向上させるのに効果的である。図６のフローチャ
ートでセットされたノック検出フラグは、図７の点火時
期遅角処理フローチャート中の処理にて使用される。ス
テップ６０１にてセンサが正常と判断されたときにはス
テップ６０２に進み、エンジン運転状態がノック検出領
域であるかを判定する。ステップ６０１及び６０２にて
判定結果が偽であったときにはステップ６０７に進み、
ノック遅角量Ｒｎに０をセットしたのちステップ６１４
に進む。ステップ６０２にて、ノック検出領域であると
判定されたときにはステップ６０３にてノック判定フラ
グをチェックする。ステップ６０３でノック検出フラグ
がセットされていると判定されたら、ステップ６０４で
ノック遅角量Ｒｎが所定量ｆ以上か否かを判定する。Ｒ
ｎがｆ未満であるときは、ステップ６０５にてＲｎに２
を加えたのち、ステップ６０６へ進み、点火時期復帰デ
ィレイカウンタＣＯＵＮＴに０をセットする。ステップ
６０４にてＲｎがｆ以上の時には、ステップ６１５にて
ノック発生時にピークをもつ各周波数の強度ｆ１ｎ，ｆ
２ｎ，ｆ３ｎの平均をａｆｎとし、その後ステップ６１
６にて、予め記憶されている、周波数の強度ｍａｆｎ未
満か否かを比較する。ステップ６１６に於ける判定が真
であればステップ６１７でａｆｎの値をｍａｆｎとして
記憶する。また、その時の周波数分析をする区間の設定
値も記憶する。こうすることによって、各周波数強度の
平均が最小である時の周波数分析をする区間の設定値が
常に記憶されるので、最終的にエンジンノイズなどの影
響を最小にする周波数分析をする区間の設定が可能とな
る。ステップ６１８では、周波数分析をする区間の開始
をγｄｅｇ変化させる。その後ステップ６１９で最初に
設定された周波数分析をする区間の開始角度が、α１ｄ
ｅｇ以上，α２ｄｅｇ未満かチェックする。これは周波
数分析をする区間がノック発生領域から完全に外れてし
まうのを防ぐためである。ステップ６１９での判定が真
であれば、ステップ６０６へ進む。ステップ６１９での
判定が偽であれば、ステップ６１７で記憶されている周
波数分析をする区間を使用する。その後同様に、ステッ
プ６０６へ進み点火時期復帰ディレイカウンタＣＯＵＮ
Ｔを０とし、ステップ６１２で第ｎ気筒のノック検出フ
ラグをクリアし、ステップ６１４でＲｎだけ遅角させ
る。また、ステップ６０３で、ノック検出フラグがセッ
トされていないと判定されたときには、ステップ６０８
にてCOUNTの値がβ以上であるかをチェックする。β以
上であったときには、ステップ609にてＣＯＵＮＴに０
をセットし、ステップ６１０でＲｎの値が正のときのみ
ステップ６１１を実行する。ステップ６０８で、ＣＯＵ
ＮＴの値がβ未満であったときにはステップ６１３にて
ＣＯＵＮＴを１増しステップ６１４へと進む。

【０００７】ステップ６１１で、Ｒｎの値を１減じた
後、ステップ６１４に進み、点火時期ＩｎへＭ−Ｒｎの
結果をセットすることにより、ノック制御を行う。

【０００８】図３及び図８より周波数分析をする区間の
設定の変更について、詳しく説明する。まず、初期デー
タとして、メインＣＰＵ８１２より、周波数分析をする
区間の開始角度の初期値ＷＩＮＳ０，周波数分析をする
区間の角度の初期値WINW0 をサブＣＰＵ８１１内のブロ
ック８０５のＲＡＭ１に送る。また、同様に周波数強度
ｍａｆｎは、ブロック８０６のＲＡＭ２に送られる。図
３より、周波数分析をする区間の開始角度とは基準位置
（この場合ＢＴＤＣ１０ｄｅｇ）から、周波数分析をす
る区間の開始までの角度ＷＩＮＳのことである。また、
周波数分析をする区間の角度は、Ａ／Ｄ変換を行う区間
ＷＩＮＷのことである。ＲＡＭ１に送られた、周波数分
析をする区間の開始角度，周波数分析をする区間の角度
よりブロック８０３で、Ａ／Ｄ変換を行い、ブロック８
０１で各周波数の強度計算が行われる。この強度計算結
果を基に、ブロック８０２にて平均値ａｆｎが算出され
る。この平均値ａｆｎは、ＲＡＭ２内に予め記憶されて
いる、周波数強度ｍａｆｎと、ブロック８０４にて比較
される。比較した結果、ａｆｎがｍａｆｎより小さけれ
ば、ａｆｎの値がメインＣＰＵ内のブロック８０８ＲＡ
Ｍ４に転送されmafnとして、次の判定に使われる。ま
た、その時の周波数分析をする区間開始角度,周波数分
析をする区間の角度もブロック８０７のＲＡＭ３へ送ら
れる。こうすることで、各周波数の強度の平均ａｆｎが
最少のときの周波数分析をする区間の設定が、ＲＡＭ３
に記憶される。もし、ｍａｆｎがａｆｎより小さけれ
ば、そのままｍａｆｎがＲＡＭ４へ送られる。ブロック
８０４の判定後、ブロック８１０にて周波数分析をする
区間の設定を変え、周波数分析をする区間の開始角度が
ある範囲にあれば、変更した周波数分析をする区間の開
始角度と周波数分析をする区間の角度がＲＡＭ１に送ら
れ、次のＡ／Ｄ変換に使われる。もし、周波数分析をす
る区間の開始角度が範囲外である場合またはノック検出
フラグが、セットされなくなったなら、ＲＡＭ３に記憶
されている周波数分析をする区間の開始角度，周波数分
析をする区間の角度をＲＡＭ１に転送し、Ａ／Ｄ変換が
行われる。

【０００９】以上の方法により、ＲＡＭ３にエンジンノ
イズなどの影響を最少にする、周波数分析をする区間の
開始角度，周波数分析をする区間の角度が記憶され、そ
れを使用することでノイズを最少とする周波数分析をす
る区間の設定が可能である。

【００１０】

【発明の効果】本発明によれば、エンジンノイズによる
ノック制御の誤動作を防ぐ事が可能となり、ノック検出
精度をさらに高めることができるため点火時期を最適に
設定でき、高トルクで経済性の良いエンジンを供給でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステム構成図である。

【図２】センサ信号図である。

【図３】ノックセンサ信号図である。

【図４】ノック周波数とエンジンノイズを示す図であ
る。

【図５】信号処理ブロック図である。

【図６】第ｎ気筒のノック判定フローチャートである。

【図７】第ｎ気筒の点火時期遅角処理フローチャートで
ある。

【図８】周波数分析をする区間の変更処理ブロック図で
ある。

【符号の説明】

１…エンジン、２…カム角センサ、３…噴射弁、４…点
火コイル、５…歯欠けリング、６…クランク角センサ、
７…凹凸リング、８…水温センサ、９…パワートランジ
スタ、１０…ユニット、１１…吸入空気量センサ、１２
…スロットルセンサ、１３…ノックセンサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関に設置されたノック検出センサの
   信号をデジタル周波数分析してノック判定を行うものに
   おいて、ノック検出センサの信号をデジタル周波数分析
   する区間があらかじめ設定されており、該区間を内燃機
   関の状態によって変えることを特徴とする内燃機関のノ
   ック制御方法。
2. 【請求項２】請求項１において、周波数分析をする区間
   は内燃機関の各気筒ごとに設定することを特徴とする内
   燃機関のノック制御方法。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、周波数
   分析する区間の変更は、周波数分析開始位置を変えるこ
   とを特徴とする内燃機関のノック制御方法。