JPH0819888B2 - 内燃機関のノッキング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、機関の所定クランク角位置で基準信号を発
生するクランク角センサを備え、該基準信号発生時から
設定された点火時期までの時間を、少なくとも基準信号
の発生周期の演算値に基づいて推定演算し、基準信号発
生時から前記演算された時間の経過時に点火信号を出力
する一方、機関運転状態に応じた点火時期の進遅角補正
量を、ノッキング発生の有無に応じて更新学習する学習
機能を備えた内燃機関のノッキング制御装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、内燃機関の電子制御式の点火制御装置では、機
関運転状態に応じて点火時期（クランク角位置）を設定
し、このタイミングにて点火信号を出力することにより
点火を行わせるのであるが、このために、各気筒の所定
クランク角位置で基準信号を発生すると共にクランク角
１°又は２°毎の単位信号を発生するクランク角センサ
を用い、各気筒の基準信号発生後の単位信号の発生数を
計測してクランク角位置を知ることにより、設定された
点火時期にて点火を行わせるのが一般的である。

しかし、単位信号発生機能を有するクランク角センサ
は高精度を要求されコスト高につく。

そこで、基準信号と気筒判別信号のみを発生するクラ
ンク角センサを用い、基準信号の発生時に基準信号の発
生周期（前回の基準信号からの時間）を演算し、この周
期に基づいて基準信号からの点火時期までの時間を推定
演算し、この時間の経過時に点火信号を出力して点火を
行わせる時間制御方式のものが考えられている。尚、特
開昭61−286584号公報にフェールセーフを目的とするも
のではあるが時間制御方式のものが開示されている。

また、上記クランク角センサを用いて、基準信号の発
生周期の他、発生周期の変化率（最新の発生周期と前回
の発生周期との偏差）を演算し、これら発生周期と、そ
の変化率とに応じてクランク角速度変化をも考慮してよ
り高精度に推定演算して点火時期制御を行うことも試み
られている。

一方、前記点火時期制御における点火時期の設定は、
機関に発生するノッキングをノッキングセンサによって
検出し、機関の回転速度や負荷に応じて設定された基本
点火時期をノッキング発生の有無に応じて進遅角補正す
ることが一般に行われている。即ち、ノッキングを発生
しない場合は、少しずつ進角方向に補正していき、ノッ
キングを発生すると比較的大きく遅角させる制御を繰り
返してノッキングレベルを適度に制御している。

そして、近年では機関回転速度と負荷で区別される機
関運転状態毎に、進遅角補正量を修正学習して記憶する
と共に、この学習された進遅角補正量を使用して進遅角
補正を行って点火時期を設定することにより、迅速にノ
ッキングレベルを最適とする点火時期に制御する、所謂
ノッキング学習を並行して行うことも一般化している
（特開昭64−8356号参照）。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記クランク角センサを用いて点火タイミ
ングを設定すると同時に、上記ノッキング学習を行いつ
つ点火時期を設定する方式を採用した従来のノッキング
制御装置においては、後述するような問題を有してい
た。

即ち、急加速時、特に低速時からの急加速時において
は、加速開始直後には空気量増大による圧縮エネルギー
の増加に燃焼エネルギーの増加が遅れを生じ、第５図に
示すように一時的に回転速度が低下する。その場合、上
記クランク角センサを用いて点火タイミングを時間制御
する方式では、回転速度の低下に対する応答遅れによ
り、進角方向の誤差を生じ、ノッキングを発生すること
がある。

その時ノッキングを抑制すべく遅角方向に補正が為さ
れると同時に、この時の遅角補正によって機関回転速度
と負荷とで区分される同一の運転状態における進遅角補
正量を遅角方向に修正学習することとなる。

かかる学習が行われると、急加速時以外の時には、ク
ランク角センサによる進角方向の誤差を生じないか、生
じても小さい誤差であるため、急加速時に学習された進
遅角補正量の使用によって遅角方向に誤制御されてしま
い、最適点火時期への制御に遅れを生じる。具体的に
は、遅角制御により出力不足等を生じる。

一方、常時学習されている進遅角補正量を用いて急加
速時の点火時期を設定することも、該補正量が進角方向
に学習されている場合には、進角方向の誤差をより拡大
される結果となってノッキングの発生を助長することと
なる。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたも
ので、急加速時と、それ以外の時の点火時期制御に際
し、学習による悪影響を回避してノッキング制御性能を
良好に維持できるようにした内燃機関のノッキング制御
装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため本発明は第１図に示すように、機関の所定ク
ランク角位置で基準信号を発生するクランク角センサを
備え、該基準信号発生時から点火時期設定手段により設
定された点火時期までの時間を、少なくとも基準信号の
発生周期の演算値に基づいて推定演算し、基準信号発生
時から前記演算された時間の経過時に点火信号を出力す
る点火時期制御手段を備える一方、機関運転状態に応じ
た点火時期の進遅角補正量を、ノッキング検出手段によ
って検出されるノッキング発生の有無に応じて更新学習
するノッキング学習手段を備えた内燃機関のノッキング
制御装置において、所定の急加速状態を検出する急加速
検出手段と、該所定の急加速状態では、前記ノッキング
学習手段による学習を停止させると共に点火時期の設定
に際しノッキング学習手段の学習された進遅角補正量の
使用を所定の急加速状態では停止させ、それ以外の時は
前記ノッキング学習手段による学習を実行させると共に
点火時期の設定に際しノッキング学習手段の学習された
進遅角補正量を使用させる学習制御手段と、を設けた構
成とする。

〈作用〉 急加速検出手段によって所定の急加速状態が検出され
たときには、点火時期設定手段による点火時期の設定に
際して、学習制御手段によりノッキング学習手段に記憶
されている進遅角補正量の使用が停止されると同時に、
ノッキング学習手段における学習、即ち機関回転速度や
負荷等によって区分される同一運転領域の点火時期の進
遅角補正量の修正更新が停止される。

また、所定の急加速状態以外の時には、学習制御手段
により点火時期の設定に際し、学習された進遅角補正量
が使用されると共に、ノッキング学習が実行される。

点火時期制御手段は、クランク角センサから発生され
る基準信号の少なくとも発生周期に基づいて基準信号発
生時から、前記設定された点火時期までの時間を推定演
算し、基準信号発生時から演算さた時間経過時に点火信
号を出力する。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

一実施例の構成を示す第２図において、内燃機関１に
は、エアクリーナ2,吸気ダクト3,スロットルチャンバ４
及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入される。

吸気ダクト３には、エアフローメータ６が設けられて
いて、吸入空気流量Ｑを検出する。スロットルチャンバ
４には図示しないアクセルペダルと連動するスロットル
弁７が設けられていて、吸入空気流量Ｑを制御する。前
記スロットル弁７には、その開度TVOをポテンショメー
タにより検出するスロットルセンサ15が付設されてい
る。

吸気マニホールド５には、各気筒毎に電磁式の燃料噴
射弁８が設けられていて、図示しない燃料ポンプから圧
送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に制御
される燃料を吸気マニホールド５に噴射供給する。

燃料噴射量の制御は、マイクロコンピュータ内蔵のコ
ントロールユニット９において、エアフローメータ６に
より検出される吸入空気流量Ｑと、ディストリビュータ
13に内蔵されたクランク角センサ10からの信号に基づき
算出される機関回転速度Ｎとから基本燃料噴射量T_Pを演
算し、この基本燃料噴射量T_Pを冷却水温度等に基づいて
補正することにより最終的な燃料噴射量T_Iを演算し、こ
の燃料噴射量T_Iに相当するパルス幅の駆動パルス信号を
機関回転に同期して燃料噴射弁８に出力することによ
り、機関１に対して要求量の燃料が噴射供給されるよう
になっている。

ここで、前記クランク角センサ10は、第３図に示すよ
うに各気筒の圧縮上死点前75°の位置で立ち上がり圧縮
上死点前５°の位置で立ち下がる基準信号REFを出力す
ると共に、特定の基準信号に近接して小パルスの気筒判
別信号を出力する。そして、前記機関回転速度の検出
は、基準信号REF位置の発生周期（前回の基準信号REF発
生時からの時間）の逆数として演算される。

また、機関１の各気筒には夫々点火栓11が設けられて
いて、これらには、点火コイル12にて発生する電圧がデ
ィストリビュータ13を介して常時印加され、これによ
り、火花点火して混合気を着火燃焼させる。ここで、点
火コイル12は、付設されたパワートランジスタ12aを介
して高電圧の発生時期が制御されるようになっている。
したがって点火時期（点火進角値）ADVの制御は、前記
パワートランジスタ12aのOFF時期をコントロールユニッ
ト９からの点火時期制御で制御することにより行う。こ
の場合、前記クランク角センサ10からの基準信号REFに
基づき、第３図を参照して後述する演算式により基準信
号REF発生時から点火時期ADVまでの時間ADVTを、後述す
る演算式により推定演算し、基準信号REF発生時からタ
イマで計時して演算された時間の経過時に点火信号（パ
ワートランジスタ12aのOFF信号）を出力する。

ADVT＝TREFL×（75−ADV）/110 −Ｋ×（TREFO−TREF）×（75−ADV）/180・・・（１） 上記（１）式右辺の第１項は基準信号REF発生周期に
比例した値、即ち、回転速度が一定であるとして推定さ
れる時間を示す項であり、第２項は基準信号REF発生周
期の変化率に比例定数Ｋを乗じた値であり、回転速度が
増加変化する時には該増加率の大きさに応じて点火時期
を早める、つまり進角方向に補正し、回転速度が減少変
化する時には該減少率の大きさに応じて、点火時期を遅
らす、つまり遅角方向に補正するようになっている。

コントロールユニット９は、前記基本燃料噴射量T_Pと
機関回転速度Ｎとにより区分される複数の運転領域毎に
ROMに記憶してあるマップから、当該運転条件に対応す
る基本点火時期ADV_Oを検索して求めると共に、所定のノ
ッキング検出運転領域においては、圧電素子によりノッ
キングを検出するノッキング検出手段としてのノッキン
グセンサ14からの検出信号に基づいてノッキングの有無
を判別して進遅角補正を行い、最終的な点火時期ADVを
設定する。

更に、前記ノッキング検出領域においては、所定の急
加速運転状態以外を除き、前記基本点火時期ADV_Oのマッ
プと同一に区分される運転領域毎に前記進遅角補正量を
記憶しておき、点火時期ADVの設定に際しては、ノッキ
ングの有無に基づく進遅角補正量に基づいて新たな進遅
角補正量を記憶更新する所謂ノッキング学習を行った
後、該学習された進遅角補正量によって基本点火時期AD
V_Oを進遅角補正して設定する。また、前記所定の急加速
運転状態では、当該運転領域の学習された進遅角補正量
を使用することなく、基本点火時期ADV_Oを直接進遅角補
正して点火時期ADVを設定し、且つ、この時の進遅角補
正量による進遅角補正量の修正更新つまり学習を行わな
い。

ここで、コントロールユニット９によって行われる点
火時期ADVのノッキング検出に基づく進遅角制御を、第
４図のフローチャートに示すプログラムに従って説明す
る。

第４図のフローチャートに示すプログラムは、クラン
ク角センサ10の基準クランク角毎（４気筒内燃機関では
180°毎）のリファレンス信号REFが出力される毎に実行
される。

ステップ（図ではＳと記す）１では、当該基準信号RE
F入力時から後述するようにして演算される点火時期ま
での時間ADDTを計時するタイマＴを０リセットする。

ステップ２では、ノッキングを発生し易いノッキング
検出を要求される領域であるかを判定する。

ノッキング検出要求領域でないと判定された場合はス
テップ３へ進み、点火時期ADVを別ルーチン（BGJ）で機
関回転速度Ｎと負荷（例えば基本燃料噴射量T_P）から求
めた基本点火時期ADV_Oとして、そのままセットする。

また、ステップ２でノッキング検出要求領域であると
判定された場合にはステップ４へ進み、ノッキングセン
サ14の検出信号ksiに基づいてノッキング発生の有無を
判定する。

そして、ノッキング発生と判定された時には、ステッ
プ５へ進んでα°の遅角補正量を設定する。

次いでステップ６へ進み、スロットルセンサ15により
検出されるスロットル弁開度の変化率等によって所定以
上の急加速状態であるかを判定する。

所定以上の急加速状態であると判定されたときにはス
テップ７へ進み、所定値以下の低回転速度領域かを判定
する。

所定値以下の低回転速度領域と判定されたときにはス
テップ８へ進み、点火時期ADVを、前記同様にして求め
られた基本点火時期ADV_Oから遅角補正量αを減じた値で
設定する。

また、ステップ６又はステップ７の判定がNOの場合に
は、ステップ９へ進み、RAMに機関回転速度Ｎと基本燃
料噴射量T_Pとで区分された各運転領域に記憶された進遅
角補正量ｘの学習マップから、現在の運転領域に記憶さ
れた進遅角補正量ｘを検索し、該学習された進遅角補正
量ｘから前記進角補正量αを減じた値によって前記マッ
プの同一領域の進遅角補正量ｘを更新記憶する。但し、
かかるノッキング学習は、進遅角補正量ｘの過去の加重
平均値と今回の補正量とを適当な重み付けで加重平均し
て行うような構成としてもよい（後述するステップ15で
も同様）。

次いでステップ10へ進み、点火時期ADVを基本点火時
期ADV_Oに前記学習された進遅角補正量ｘを加算して設定
する。

また、ステップ４でノッキング発生無しと判定された
時にはステップ11へ進み、β°の進角補正量を設定す
る。

そして、以下、ノッキング発生時と同様に、ステップ
12,ステップ13で急加速、低回転速度領域の判別を行
い、共にYESの判定の場合はステップ14へ進んで、点火
時期ADVを基本点火時期ADV_Oに進角補正量βをう加算し
た値で設定し、いずれかの判定がNOの場合にはステップ
15へ進んで進遅角補正量ｘを、検索値に進角補正量βを
加算した値で更新した後、ステップ16へ進んで点火時期
ADVを基本点火時期ADV_Oに進遅角補正量ｘを加算した値
で設定する。

このようにして、ステップ3,8,10,14,16のいずれかで
点火時期ADVを設定した後、ステップ17へ進み、前記
（１）式を用いて、当該基準信号REF発生時から前記設
定された点火時期ADVまでの時間ADVTを推定演算する。

ステップ18では、前記タイマＴの計測値が前記演算さ
れた時間ADVTに達したかを判定し、達するまで待機して
達した時にステップ19へ進んで点火信号を出力する。

かかる点火時期制御によるノッキング制御を行えば、
低回転速度からの急加速時には、進遅角補正量の学習が
停止され、且つ点火時期設定に際して学習された進遅角
補正量の使用が停止される。これにより、推定時間ADVT
の進角方向の誤差による遅角補正が、学習値に影響して
定常運転時の誤遅角補正による運転性悪化を防止できる
と共に、学習された進遅角補正量の使用によるノッキン
グ発生の助長を防止できる。

尚、第４図において、ステップ6,7で急加速及び低回
転速度を判別するための検出機構であるスロットルセン
サ15とクランク角センサ10とが、急加速検出手段を構成
し、ステップ9,15の機能がノッキング学習手段を構成
し、ステップ6,7の判別によりノッキング学習の実行，
停止及び学習された進遅角補正量の使用，不使用が制御
されるからステップ6,7の機能が学習制御手段を構成
し、ステップ3,8,10,14,16の機能が点火時期設定手段を
構成し、ステップ17,18,19の機能が点火時期制御手段を
構成する。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、所定の急加速状
態ではノッキング学習を停止すると共に、点火時期の設
定に学習値を使用しない構成としたため、時間制御型の
クランク角センサによる定常運転時の誤遅角補正によっ
て運転性が悪化することを防止できると共に、学習され
た進遅角補正量の使用による急加速時のノッキング発生
の助長を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成を示すブロック図、第２図は、
本発明の一実施例の構成を示す図、第３図は、本実施例
で使用するクランク角センサからの信号に基づいて点火
時期までの推定時間演算を説明するためのタイミングチ
ャート、第４図は、同上実施例のノッキング制御を示す
フローチャート、第５図は、低回転速度からの急加速時
の状態を示す線図である。 １…機関、９…コントロールユニット 10…クランク角センサ、14…ノッキングセンサ 15…スロットルセンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の所定クランク角位置で基準信号を発
   生するクランク角センサを備え、該基準信号発生時から
   点火時期設定手段により設定された点火時期までの時間
   を、少なくとも基準信号の発生周期の演算値に基づいて
   推定演算し、基準信号発生時から前記演算された時間の
   経過時に点火信号を出力する点火時期制御手段を備える
   一方、機関運転状態に応じた点火時期の進遅角補正量
   を、ノッキング検出手段によって検出されるノッキング
   発生の有無に応じて更新学習するノッキング学習手段を
   備えた内燃機関のノッキング制御装置において、所定の
   急加速状態を検出する急加速検出手段と、該所定の急加
   速状態では、前記ノッキング学習手段による学習を停止
   させると共に点火時期の設定に際しノッキング学習手段
   の学習された進遅角補正量の使用を所定の急加速状態で
   は停止させ、それ以外の時は前記ノッキング学習手段に
   よる学習を実行させると共に点火時期の設定に際しノッ
   キング学習手段の学習された進遅角補正量を使用させる
   学習制御手段と、を設けたことを特徴とする内燃機関の
   ノッキング制御装置。