JPH0765561B2

JPH0765561B2 - 内燃機関用ノツク制御装置

Info

Publication number: JPH0765561B2
Application number: JP61289425A
Authority: JP
Inventors: 榊原　　浩二; 寛原口; 誠一郎西川
Original assignee: 日本電装株式会社
Priority date: 1986-12-04
Filing date: 1986-12-04
Publication date: 1995-07-19
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPS63140866A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は内燃機関に発生するノックを制御するためのノ
ック制御装置（ノックコントロールシステム）に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来のノックコントロールシステムでは、ノックの有無
を判定するためのノック判定レベルの最適値がエンジン
・ノックセンサのバラツキにより変わるため、車輛ごと
に制御時のノック音が大きくばらつくという問題があっ
た。

この問題を解決するために、本発明者らは既に特開昭60
−243369号公報において、ノックセンサ信号の統計的な
性質を利用し、ノック判定レベルを適切な方向へ自動修
正する方法及び装置を開示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この方法は、統計的性質によりノック状態を検出し、目
標より大きいか小さいかを判断し、このノック状態だけ
で判定レベルを各々下げるか上げるかしている。そのた
め、あるエンジン条件Ａでノックしにくく、他のエンジ
ン条件Ｂでノックしやすい気筒があった場合、その気筒
の判定レベルはＡで上げられて過大になるため、Ｂにな
ったときノックの検出ができなくなるという問題があ
る。逆にエンジン条件Ｂでその気筒の判定レベルが下げ
られて過小になるため、エンジン条件Ａになった時ノッ
クでないのにノックと誤判定するという問題がある。

さらに、詳細に説明すると、ノック状態だけでノック判
定レベルを補正するノックコントロール装置（例えば、
特開昭60−256539号公報）には次のような問題点があ
る。

例えば、点火時期，空撚比等のノック制御要因を気筒一
律に制御し、気筒毎に判定レベルを補正するものにおい
て、低速ではａ気筒がノックしやすく、高速ではｂ気筒
がノックしやすいエンジンを想定する。低速では、ａ気
筒がノックしやすいため、ａ気筒の判定レベルは適切に
補正されるが、ｂ気筒はノックが発生しないため、判定
レベルは必要以上に上げられてしまう。そして、高速に
移ると、ｂ気筒がノックしやすくなるが、低速でｂ気筒
の判定レベルが必要以上に上げられているため、ノック
検出ができず、大きなノックが発生する。しばらくする
とｂ気筒の判定レベルは下げられ、適切値になり、適切
なノックコントロールができるようになる。しかし、こ
の高速ではａ気筒はノックしないので、ａ気筒の判定レ
ベルは必要以上に上げられてしまう。このため、低速に
移ると大きなノックが発生してしまう。このように、ノ
ック状態だけで判定レベルを補正するとノックが発生し
ない気筒の判定レベルが必要以上に上げられ、その気筒
がノックしやすいエンジン条件になったときに大きなノ
ックが発生するという問題がある。

そこで本発明は各気筒のノック判定レベルを適切に制御
することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本発明は第１図に示すごとく、内燃機関のノッ
クを検出するためのノックセンサと、このノックセンサ
の信号から所定区間のノック強度値Ｖを検出するノック
強度値検出手段と、ノック判定レベルV_refを作成する判
定レベル作成手段と、前記ノック強度値Ｖとノック判定
レベルV_refとの比較によりノックの有無を判定するノッ
ク判定手段と、この判定結果に応じて点火時期あるいは
空燃比等のノック制御要因を全気筒共通に制御する駆動
手段と、前記ノック強度値Ｖの分布形状からから気筒毎
のノック状態を検出するノック状態検出手段と、前記ノ
ック判定手段から全気筒のノック判定結果発生頻度を検
出する全気筒ノック判定状況検出手段と、前記ノック判
定手段から気筒別のノック判定結果を検出する気筒別ノ
ック判定状況検出手段と、これら各ノック判定状況検出
手段およびノック状態検出手段の検出結果の相互関係に
応じて、対象気筒のノック状態が大きいにもかかわらず
対象気筒がノックでないと判定された場合及び全気筒の
ノック判定結果発生頻度が少ない場合には対象気筒のノ
ック判定レベルを小さくすると共に、対象気筒のノック
発生状態が小さいにもかかわらず対象気筒がノックと判
定された場合には対象気筒のノック判定レベルを大きく
するように気筒毎のノック判定レベルを補正するノック
判定レベル補正手段とを備えることを特徴とする内燃機
関用ノック制御装置を提供するものである。

〔作用〕

これにより、本発明は気筒別のノック状態、全気筒のノ
ック判定結果発生頻度および気筒別のノック判定結果の
結果に応じて、気筒別のノック判定レベルを補正する。

気筒別に判定レベルを補正するものは気筒毎にノック状
態を検出していくため、気筒別のノック判定結果は必要
でも全気筒のノック判定結果発生頻度は原理的には特に
必要としない。

しかしながら、これはあくまで気筒別にノック制御要因
（例えば、点火時期）が制御された場合であって、全気
筒一律制御の場合には、他気筒の情報も互いに考慮する
必要がでてくる。

なぜなら、ひとつの気筒のノック判定レベルはその気筒
のノック判定を左右し、さらにそのノック判定結果は他
気筒のノック制御要因（従って他気筒のノック状態）に
影響を与えるからである。従って全気筒一律制御の場合
には上記２つの情報、すなわち、全気筒のノック判定結
果発生頻度および気筒別のノック判定結果をうまく使っ
て判定レベルを正しい方向に修正していくことが必要で
ある。

もし、全気筒のノック判定結果発生頻度のみを使うと、
前例のエンジンにおいては、低速でｂ気筒がノック発生
していないことを検出できないため、前述の同じ問題が
発生する。逆に、もし、気筒別のノック判定結果のみを
使うと、低速でノック判定しているのはａ気筒というこ
とはわかるが、全体の判定結果発生頻度がわからないの
で、低速で、ａ気筒の判定レベルを不適切に補正する恐
れがある。すなわち、例えば、判定レベル補正のインタ
ーバルを1sec,点火時期の進・遅角制御を１回のノック
判定で0.5℃Ａ遅角,0.4sec間ノックなしの場合、0.5℃
Ａ進角とする。そして、補正インターバルの1sec間にノ
ック状態が大きすぎると検出され、かつ１回だけノック
判定があったものとする。すると、ノック状態が大きす
ぎても、ノック判定をしているので、適切な判定レベル
が設定されているものと判断してしまう。しかしなが
ら、1sec間に１回だけのノック判定なので、点火時期は
ノック状態大なのに進角しているのである。このような
場合には1sec間に全気筒のノック判定が２回以上行われ
ているときに判定レベルは適切であると判断すべきであ
る。

このように、判定レベルの補正には、全気筒のノック判
定結果発生頻度および気筒別のノック判定結果が必要で
ある。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例により説明する。第２図
は本発明の一実施例を示す構成図である。第２図におい
て、１は４気筒４サイクルエンジン、２はエアクリー
ナ、３はエンジン１の吸入空気量を検出しこれに応じた
信号を出力するエアフローメータ、４はスロットル弁、
５はエンジン１の基準クランク角度位置（たとえば上死
点）を検出するための基準角センサ5A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5Bを内蔵したディストリビュータである。６はエン
ジン１のノック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ためのノックセンサ、７は
ノックセンサの出力を気筒毎にピークホールドするピー
クホールド回路部である。９はエンジンの冷却水温に応
じた信号を発生する水温センサ、12はスロットル弁４が
全閉状態であるときに信号を出すための全閉スイッチ
（アイドルスイッチ）、13はスロットル弁４がほぼ全開
状態であるときに信号を出力するための全開スイッチ
（パワースイッチ）、14は排気ガスの空燃比（A/F）が
理論空燃比に比べて濃い（リッチ）か薄い（リーン）か
に応じて出力信号を発生するO₂センサである。

８は前記各センサ及び各スイッチからの入出力信号状態
に応じてエンジンの点火時期及び空燃比を制御するため
の点火時期制御回路、10は制御回路８から出力される点
火時期制御信号を受けてイグニションコイルへの通電遮
断を行うイグナイタ及びイグニションコイルである。イ
グニションコイルで発生した高電圧はディストリピュー
タ５の配電部を通して適切な時期に所定の気筒の点火プ
ラグに印加される。11は制御回路８で決定された燃料噴
射時間（τ）に基づいて吸気マニホルドに燃料を噴射す
るためのインジェクターである。

次に第３図を用いてピークホールド回路部７の詳細構成
を説明する。第３図の701はノックセンサ６の出力信号
をノック周波数成分のみ選別して取出すためのバンドパ
ス，ハイパス等のフィルタ、702は増幅器、703は制御回
路８からの気筒切換信号を基に702より出力されるノッ
クセンサの信号を例えばコンデンサ等によりピークホー
ルドをするピークホールド回路である。

次に制御回路８の詳細構成及び動作を第４図に従って説
明する。第４図において8000は点火時期及び燃料噴射量
を演算するための中央処理ユニット（CPU）で８ビット
構成のマイクロプロセッサを用いている。8001は制御プ
ログラム及び演算に必要な制御定数を記憶しておくため
の読み出し専用の記憶ユニット（ROM）、8002はCOU8000
がプログラムに従って動作中演算データを一時記憶する
ための一時記憶ユニット（RAM）である。8003は基準角
センサ5Aの出力信号を波形整形するための波形整形回
路、8004は同じくクランク角センサ5Bの出力信号を波形
整形するための波形整形回路である。

8005は外部あるいは内部信号によってCPU8000に割り込
み処理を行わせるための割込制御部、8006はCPU動作の
基本周期となるクロック周期毎にひとつずつカウント値
が上がるように構成された16ビットのタイマである。こ
のタイマ8006と割込制御部8005によってエンジン回転
数、及びクランク角度位置が次のようにして検出され
る。すなわち基準角センサ5Aの出力信号により割込みが
発生するごとにCPU8000はタイマのカウント値を読み出
す。タイマのカウント値はクロック周期（たとえば１μ
ｓ）毎に上っていくため、今回の割込時のカウント値と
先回の割込時のカウント値との差を計算することによ
り、基準角センサ信号の時間間隔すなわちエンジン１回
転に要する時間が計測できる。こうしてエンジン回転数
が求められる。また、クランク角度位置は、クランク角
センサ5Bの信号か一定クランク角度（たとえば50℃Ａ）
毎に出力されるので基準角センサ5Aの上死点信号を基準
にしてそのときのクランク角度を30℃Ａ単位で知ること
ができる。この30℃Ａ毎のクランク角度信号は点火時期
制御信号発生の基準点と、ピークホールド回路703の気
筒切換信号に使用される。

8007は複数のアナログ信号を適時切換えてアナログ−デ
ジタル変換器（A/D変換器）8008に導くためのマルチプ
レクサであり、切換時期は出力ポート8010から出力され
る制御信号により制御される。本実施例においては、ア
ナログ信号としてノックセンサ信号のピークホールド回
路部７からの出力信号と、エアフローメータ３からの吸
入空気量信号及び水温センサ９からの水温信号が入力さ
れる。8008はアナログ信号をデジタル信号に変換するた
めのA/D変換器である。8009はデジタル信号のための入
力ポートであり、このポートには本実施例の場合アイド
ルスイッチ12からのアイドル信号、パワースイッチ13か
らのパワー信号、O₂センサ14からのリッチリーン信号が
入力される。8010はデジタル信号を出力するための出力
ポートである。この出力ポートからはイグナイタ10に対
する点火時期制御信号、インジェクタ11に対する燃料噴
射信号、ピークホールド回路７に対する気筒切換信号、
マルチプレクサ8007に対する制御信号が出力される。80
11はCPUバスであり、CPU8000はこのバス信号線に制御信
号及びデータ信号を乗せ、周辺回路の制御及びデータの
送受を行う。

以上、本発明を実現するための装置の構成について説明
したので、第５図のフローチャートを用いて、ノックコ
ントロールの内容を説明する。

ステップ100からノックコントロールルーチンが始まる
と、ステップ200でノック強度値Ｖを取り込む。この強
度値Ｖは、例えば、ノックセンサ信号の所定区間内の最
大ピーク値である。

ステップ300では、気筒別にノック判定レベルV_refを次
のように作成する。

V_ref＝Ｋ×KC×V50 ここで、ＫはあらかじめROMにかきこまれた定数であ
り、エンジン回転数のテーブルになっている。KCは気筒
別に決定される判定レベル補正用Ｋ値であり、ステップ
700で作成される。また、このKCもエンジン回転数，エ
ンジン１回転当りの吸入空気量Q/Nのテーブルで持ち、
かつ、バックアップすることが望ましい。V50はＶの分
布の中央値であり、気筒別にステップ500で作成され
る。

ステップ400では、ノック判定および遅角量の算出をす
る。

ステップ500では、ノック状態検出用パラメータを更新
する。

ステップ600では、判定レベル補正条件が成立したかの
判断をする。

ステップ700では、気筒別に判定レベルの補正を行う。

ステップ800では、ノック状態検出用パラメータを初期
化する。

ステップ900でノックコントロールルーチンが終了す
る。

第６図のフローチャートを用いて、第５図のステップ40
0を詳細に説明する。

ステップ4001からノック判定および遅角量算出のルーチ
ンが始まると、ステップ4002でエンジンがノックコント
ロール領域かを判断し、YESならばステップ4003へ進
む。ステップ4003では、ノックがあったかをＶとV_refの
大・小関係から判断し、YES（Ｖ≧V_ref）ならば、ステ
ップ4004へ進む。ステップ4004では、遅角量Ｒを所定量
ΔＲだけ増す。次のステップ4005では、全気筒ノック判
定カウンタCKNKをインクリメントする。次のステップ40
06では判定を行った気筒のノック判定フラグをセットす
る。

ステップ4003でNOと判断された場合はステップ4007へ進
みノックなしが所定期間続いたかを判断し、YESならば
ステップ4008へ、NOならばステップ4009へ進む。ステッ
プ4008では、遅角量Ｒを所定量ΔＲだけ減らす。ステッ
プ4009では、遅角量Ｒを所定範囲内へガードする。

ステップ4002でNOと判断された場合はステップ4010へ進
み、遅角量に初期値ROを設定する。

ステップ4011で本ルーチンが終了する。

第７図を用いて第５図のステップ500を詳細に説明す
る。

ステップ5001からノック状態検出用パラメータの更新が
始まると、ステップ5002で、今回とり込まれたＶがV50
より大きいかを判断し、YESならばステップ5003へ進
む。ステップ5003では、レベルVhを次のように作成す
る。

Vh＝（Ａ＋Ｄ）×V50 ここで、Ａはステップ700で作成される気筒別の変数で
ある。Ｄはあらかじめ定められた定数であり、エンジン
回転数Ne,Q/Nのテーブルとして種々の値を持つようにし
てもよい。

次のステップ5004では、Vhを所定値以下にガードする。
次にステップ5005へ進み、Ｖ≧Vhの判断を行い、YESな
らばステップ5006へ、NOならばステップ5007へ進む。ス
テップ5006では、ノック状態検出用カウンタCPHL（気筒
別）をインクリメントする。次にステップ5007へ進み、
V50をDV50だけ大きくする。

ステップ5002でNOと判断された場合はステップ5008へ進
み、Ｖ＜V50の判断を行う。ここで、YESと判断された場
合はステップ5009へ進み、Ａ×Ｖ≦V50の判断を行う。
ここで、YESと判断された場合はステップ5010へ進み、
ノック状態検出用カウンタCPHLをデクリメントする。次
にステップ5011へ進み、V50をDV50だけ小さくする。次
にステップ5012へ進み、現在処理を行っている気筒のＡ
フラグをセットする。

ステップ5008および5009でNOと判断された場合はステッ
プ5013へ進む。

ステップ5013では、DV50を次のように設定する。

次にステップ5014へ進み、DV50を所定範囲内へガードす
る。ステップ5015で本ルーチンが終了する。

第８図のフローチャートを用いて、第５図のステップ60
0を詳細に説明する。

ステップ6001から判定レベル補正条件成立の判断のルー
チンが始まると、ステップ6002で、前回のステップ6003
以降の全気筒の処理が終了した時点から所定期間経過し
たかの判断を行う。そして、YESの場合はステップ6003
へ、NOの場合はステップ900へ進む。こうすることによ
り、ステップ6003の処理が所定期間ごとに実行されるこ
とになる。ステップ6003ではノックコントロール領域内
かつ定常状態かを判断し、YESならばステップ6005へ、N
Oならば第９図のステップ7010へ進む。

ステップ6005で本ルーチンは終了して、ステップ700へ
進む。

第９図のフローチャートを用いて、第５図のステップ70
0を詳細に説明する。

ステップ7001から判定レベルの補正ルーチンが始まる
と、ステップ7002へ進み、ノック状態が大きすぎるかの
判断を行う。例えば、CPHL＞０またはＡ≧Amaxのときノ
ック状態が大きすぎると判断する。そして、YESの場合
はステップ7003へ進み、現在処理している気筒（対象気
筒）のノック判定フラグがセットされているかの判断を
行う。そして、YESの場合はステップ7004へ進み、全気
筒ノック判定カウンタCKNKが所定値以下かを判断する。
ステップ7004でYES、ステップ7003でNOの場合はステッ
プ7005へ進み、対象気筒の判定レベルを小さくする。例
えば、KCを所定量DKだけ小さくする。

ステップ7002でNOと判断された場合はステップ7006へ進
み、ノック状態が小さすぎるかを判断する。例えば、CP
HL＜０のときノック状態が小さすぎると判断する。そし
て、YESの場合はステップ7007へ進み、対象気筒のノッ
クフラグがセットされているかを判断する。そして、YE
Sの場合はステップ7008へ進み、対象気筒の判定レベル
を大きくする。例えば、KCを所定量DKだけ大きくする。

ステップ7009でぱ判定レベルを所定範囲内へガードす
る。例えは、KCをKCminとKCmaxの間へガードする。この
KCminとKCmaxはエンジン回転数のテーブルでもつことが
望ましい。

ステップ7010では、対象気筒のＡフラグがセットされて
いるかを判断する。そして、YESならばステップ7011
へ、NOならば7012へ進む。ステップ7011では、気筒別変
数Ａを所定量DAだけ大きくし、ステップ7012では、気筒
別変数Ａを所定量DAだけ小さくする。次にステップ7013
へ進み、Ａを所定範囲内へガードする。次にステップ70
14へ進み、全気筒の処理が終了したかを判断する。そし
て、YESならばステップ7015へ、NOならば次の気筒の処
理をステップ7001から始める。ステップ7015で本ルーチ
ンが終了する。

第10図を用いて、第５図のステップ800を詳細に説明す
る。

ステップ8001からノック状態検出用パラメータの初期化
ルーチンが始まると、ステップ8002へ進み、CPHL,Aフラ
グ，ノックフラグをクリアーする。次にステップ8003へ
進み、全気筒の処理が終了したかの判断を行う。そし
て、YESの場合はステップ8004へ進み、NOの場合は次の
気筒についてステップ8002の処理を行う。ステップ8004
では、CKNKをクリアーする。ステップ8005で本ルーチン
が終了する。

なお、全気筒のノック判定結果発生頻度は、全気筒ノッ
ク判定カウンタCKNKのカウント値の代わりに点火時期の
進・遅角の動きから判断してもよい。例えば、第６図の
ステップ4005を廃止し、第９図のステップ7004を遅角量
が前回以下（点火時期は前回と同じか進角している）か
の判断とし（第11図のステップ7004A）、第９図のステ
ップ7015の前に現在の遅角量を記憶する第11図のステッ
プ70141を挿入する。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明においては、気筒別にノックの
有無を判定して、ノック制御要因を全気筒共通に制御す
るものにおいて、気筒別のノック状態、全気筒のノック
判定結果発生頻度、及び気筒別のノック判定結果に応じ
て、対象気筒のノック状態が大きいにもかかわらず対象
気筒がノックと判定していない場合にはノック判定レベ
ルが高い方向に誤っているとして対象気筒のノック判定
レベルを小さくすることによって、対象気筒のノック判
定レベルの過大を確実に防止し、かつ対象気筒のノック
状態が小さいにもかかわらず対象気筒がノックと判定し
ている場合にはノック判定レベルが低い方向に誤ってい
るとして対象気筒のノック判定レベルを大きくすること
によって、対象気筒のノック判定レベルの過小を確実に
防止し、さらに、対象気筒のノック状態が大きく対象気
筒がノックと判定している場合には対象気筒のノック判
定レベルが正しく、補正する必要はないのであるが、そ
れにもかかわらず全気筒のノック判定結果発生頻度が少
ない場合には対象気筒のノック判定レベルを小さくする
ことによって、ノック制御要因を全気筒共通に制御する
場合において一部の気筒のみがノックしやすいものにお
いても、他の気筒のノック状態を考慮してノック制御要
因を良好に制御できるように各気筒のノック判定レベル
を適切に制御することができ、これにより、特定の気筒
がある運転条件でノックしにくく、他の運転条件でノッ
クしやすい状態にあり、この特定の気筒に対してノック
しにくい運転条件からノックしやすいエンジン条件にな
ったとしてもノックの発生を良好に制御することができ
るという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる装置の構成を明示するための全体
構成図、第２図は本発明を実施するための装置の一実施
例を示す図、第３図は第２図中のピークホールド回路部
の構成図、第４図は第２図中の制御回路の詳細構成図、
第５図は本発明におけるノックコントロールの手順を示
すフローチャート、第６図〜第10図は第５図中のステッ
プ400〜800の具体実施例を示すフローチャート、第11図
は第９図のフローチャートに対する他の実施例における
ステップ7004A,70141を示すフローチャートである。１……エンジン,5……ディストリビュータ,6……ノック
センサ,7……ピークホールド回路部,8……点火時期制御
回路,10……イグナイタおよびイグニションコイル,703
……ピークホールド回路,8000……中央処理ユニット,80
01……ROM,8002……RAM。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関のノックを検出するためのノック
センサと、このノックセンサの信号から所定区間のノッ
ク強度値Ｖを検出するノック強度値検出手段と、ノック
判定レベルV_refを作成する判定レベル作成手段と、前記
ノック強度値Ｖとノック判定レベルV_refとの比較により
ノックの有無を判定するノック判定手段と、この判定結
果に応じて点火時期あるいは空燃比等のノック制御要因
を全気筒共通に制御する駆動手段と、前記ノック強度値
Ｖの分布形状から気筒毎のノック状態を検出するノック
状態検出手段と、前記ノック判定手段から全気筒のノッ
ク判定結果発生頻度を検出する全気筒ノック判定状況検
出手段と、前記ノック判定手段から気筒別のノック判定
結果を検出する気筒別ノック判定状況検出手段と、前記
ノック状態検出手段からの各気筒毎のノック状態と、前
記全気筒ノック判定状況検出手段からの全気筒のノック
判定結果発生頻度と、前記気筒別ノック判定状況検出手
段からの気筒別のノック判定結果との相互関係に応じ
て、対象気筒のノック状態が大きいにもかかわらず対象
気筒がノックでないと判定された場合及び全気筒のノッ
ク判定結果発生頻度が少ない場合には対象気筒のノック
判定レベルを小さくすると共に、対象気筒のノック発生
状態が小さいにもかかわらず対象気筒がノックと判定さ
れた場合には対象気筒のノック判定レベルを大きくする
ように気筒毎にノック判定レベルを補正するノック判定
レベル補正手段とを備えることを特徴とする内燃機関用
ノック制御装置。
【請求項２】前記全気筒ノック判定状況検出手段は、全
気筒のうち幾つの気筒が前記ノック判定手段によりノッ
クと判定されているかをカウントする全気筒ノック判定
カウンタを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の内燃機関用ノック制御装置。