JPH1113612A - 内燃機関のノッキング抑制制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノッキングの誤判定を回避しながら、ノッキ
ング抑制／復帰制御を適正化する。 【解決手段】 点火プラグ１９の電極に流れるイオン電
流をイオン電流検出回路４０により検出し、このイオン
電流検出回路４０の出力信号を、ノッキング発生周波数
帯域の信号と、このノッキング発生周波数帯域以外の周
波数帯域の信号（ノイズ成分）とに信号処理回路５３に
よって分離すると共に、分離されたノッキング発生周波
数帯域の信号をノッキング判定基準値と比較することで
ノッキングの有無を判定し、ノッキング発生周波数帯域
以外の周波数帯域の信号が所定レベル以上の時にノッキ
ングの判定を禁止してノッキングの誤判定を回避する。
更に、判定禁止の発生頻度に応じてノッキング判定基準
値を補正したり、或は、ノッキング抑制／復帰制御の制
御値（ノッキング検出時の遅角量又は復帰制御時の進角
速度）を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノッキングを検出
する手段を備え、ノッキング発生時にノッキングを抑制
するように制御する内燃機関のノッキング抑制制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子制御化されたエンジン制御で
は、ノッキングの振動をエンジンのシリンダブロックに
取り付けたノックセンサで検出し、このノックセンサの
出力信号をノッキング判定基準値と比較してノッキング
の有無を判定し、ノッキング発生時には、点火時期を遅
角補正してノッキングを抑え、ノッキング無しの状態が
続くと、徐々に進角補正して、点火時期を最も燃焼効率
の良いノッキング限界（ノッキングの発生しない範囲で
最も進角した点火時期）に制御することで、エンジン出
力と燃費を向上させるようにしている。

【０００３】この場合、ノッキングの検出は、ノックセ
ンサを用いる検出方法の他、エンジンの燃焼室内で混合
気が燃焼する際にイオンが発生して点火プラグの電極に
イオン電流が流れる点に着目し、このイオン電流を検出
して、イオン電流からノッキングの有無を判定すること
が考えられている（特開平６−１５９１２９号公報参
照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ノッキ
ングの判定を常に正確に行えるとは限らず、ノイズ等に
よってノッキングを誤判定するおそれがある。ノッキン
グを誤判定して点火時期を補正すると、点火時期をノッ
キング限界で制御することができなくなり、エンジン出
力の低下や燃費の悪化を招いてしまう。

【０００５】この対策として、本出願人は、特願平８−
２３３００６号の明細書に示すように、ノイズによるノ
ッキングの誤判定を回避するために、イオン電流検出回
路の出力信号を、ノッキング発生周波数帯域の信号と、
このノッキング発生周波数帯域以外の周波数帯域の信号
（ノイズ成分）とに分離し、ノッキング発生周波数帯域
以外の周波数帯域の信号が所定レベル以上の時にノッキ
ングの判定を禁止し、そうでない時に、ノッキング発生
周波数帯域の信号に基づいてノッキングの有無を判定す
ることを提案している。

【０００６】しかし、判定禁止中は、実際にノッキング
が発生していても、ノッキングが検出されず、ノッキン
グが発生していない時と同様の点火時期の進角補正（つ
まりノッキング抑制制御から徐々に復帰する制御）が行
われる。このため、判定禁止の発生頻度が多くなるに従
って、点火時期がノッキング限界を越えて進角補正され
る頻度が増加し、ノッキングの発生頻度が増加してしま
う。要するに、ノイズによるノッキングの誤判定を回避
するために、判定禁止期間を設けると、ノッキング抑制
／復帰制御（点火時期の遅角／進角補正）が誤った方向
に働いてしまうおそれがある。

【０００７】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、ノッキングの誤判定
を回避しながら、ノッキング抑制／復帰制御を適正化で
きる内燃機関のノッキング抑制制御装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関のノッキング抑制制御
装置によれば、ノッキング判定手段は、ノッキング信号
出力手段の出力信号を所定のノッキング判定基準値と比
較することでノッキングの有無を判定するが、ノイズ等
によりノッキングの判定が困難な状況の時には、ノッキ
ング判定手段によるノッキングの判定を判定禁止手段に
より禁止して、ノッキングの誤判定を回避する。そし
て、この判定禁止手段による判定禁止の発生頻度に応じ
て前記ノッキング判定基準値を判定基準値補正手段によ
り補正する。この際、例えば、判定禁止の発生頻度が増
加するほど、ノッキング判定基準値を低くすると、ノッ
キング判定可能な期間に比較的軽度なノッキングも検出
され、ノッキング有りと判定される頻度が増加する。こ
の増加分を、判定禁止期間中のノッキングの発生頻度
（換言すればノッキングを検出できない頻度）に対応さ
せることで、内燃機関運転中に実際に発生するノッキン
グの頻度とノッキング有りと判定される頻度との差を少
なくすることが可能である。これにより、ノッキング抑
制制御（点火時期の遅角補正）と復帰制御（点火時期の
進角補正）との割合が適正化され、内燃機関をノッキン
グ限界で制御することが可能となり、エンジン出力と燃
費を向上させることができる。

【０００９】また、本発明は、判定禁止の発生頻度に応
じてノッキング判定基準値を補正する代わりに、請求項
２のように、判定禁止の発生頻度に応じてノッキング抑
制制御の制御値と復帰制御の制御値の少なくとも一方を
制御値補正手段により補正するようにしても良い。本発
明では、判定禁止期間中に発生するノッキングを検出で
きないため、判定禁止の発生頻度（ノッキングを検出で
きない頻度）に応じてノッキング抑制制御の制御値を増
加補正したり、或は、復帰制御の制御値を減少補正する
ことが考えられる。このようにすれば、判定禁止期間中
に発生するノッキングを検出できなくても、判定禁止期
間中に発生するノッキングを見込んだノッキング抑制／
復帰制御が可能となり、ノッキング抑制／復帰制御を適
正化できる。

【００１０】この場合、請求項３のように、判定禁止の
発生頻度に応じて、ノッキング判定基準値を補正すると
共に、ノッキング抑制制御の制御値と復帰制御の制御値
の少なくとも一方を補正するようにしても良い。このよ
うにしても、ノッキング抑制／復帰制御を適正化できる
ことは言うまでもない。

【００１１】ところで、ノッキング信号出力手段は、ノ
ックセンサを用いても良いが、点火プラグの電極に流れ
るイオン電流を検出するイオン電流検出手段を用いても
良い。この場合、請求項４のように、イオン電流検出手
段の出力信号を、ノッキング発生周波数帯域の信号（つ
まりノッキング成分）と、このノッキング発生周波数帯
域以外の周波数帯域の信号（つまりノイズ成分）とに分
離手段によって分離すると共に、分離されたノッキング
発生周波数帯域の信号を所定のノッキング判定基準値と
比較することでノッキングの有無を判定し、ノッキング
発生周波数帯域以外の周波数帯域の信号に基づいて判定
禁止期間を設定するようにしても良い。このようにすれ
ば、イオン電流検出手段の出力信号からノイズ成分を取
り除いてノッキングの有無を判定できるため、ノッキン
グの判定精度を向上できる。しかも、ノイズ成分のみに
よって判定禁止期間を設定できるため、ノッキングの有
無の影響を受けずに、判定禁止期間を適正に設定でき、
判定禁止期間を必要最小限にすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。まず、エンジン制御システム全体
の構成を図１に基づいて説明する。内燃機関であるエン
ジン１１の吸気管１２の上流部には、エアクリーナ１３
と、このエアクリーナ１３を通過した吸入空気量を測定
するエアフローメータ１４とが設けられ、このエアフロ
ーメータ１４の下流側にはスロットルバルブ１５が設け
られている。この吸気管１２内を流れる吸気をエンジン
１１の各気筒内に導入する吸気マニホールド１７には、
燃料供給系（図示せず）から供給される燃料を噴射する
燃料噴射弁１８が取り付けられている。

【００１３】エンジン１１のシリンダヘッドには、各気
筒毎に点火プラグ１９が取り付けられ、各気筒の吸気ポ
ートと排気ポートには、それぞれ吸気弁２０と排気弁２
１が設けられている。また、エンジン１１のウォータジ
ャケット２２には、冷却水温を検出する水温センサ２３
が設けられている。エンジン１１の排気管２４には、排
ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ２５や排ガス浄
化用の触媒（図示せず）が設けられている。

【００１４】点火プラグ１９に高電圧を印加する点火系
は、点火コイル２６と、この点火コイル２６の一次電流
を断続して二次側に高電圧を発生させるイグナイタ２７
と、点火コイル２６の二次側に発生した高電圧を各気筒
の点火プラグ１９に配電するディストリビュータ２８と
から構成されている。また、ディストリビュータ２８に
は、気筒判別のために例えば７２０℃Ａ毎に基準信号を
発生する気筒判別センサ２９と、例えば３０℃Ａ毎にク
ランク角信号を発生するクランク角センサ３０が設けら
れている。

【００１５】これら各種のセンサの出力信号は、エンジ
ン制御回路３１に入力される。このエンジン制御回路３
１は、マイクロコンピュータを主体として構成され、Ｃ
ＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、ディジタル入力Ｉ
／Ｆ３５、アナログ入力Ｉ／Ｆ３６、出力Ｉ／Ｆ３７等
を内蔵している。気筒判別センサ２９やクランク角セン
サ３０の出力信号は、ディジタル入力Ｉ／Ｆ３５を介し
てエンジン制御回路３１内に取り込まれ、エンジン回転
数Ｎｅの算出や気筒判別等に使用される。エアフローメ
ータ１４、水温センサ２３、酸素センサ２５の各出力信
号は、アナログ入力Ｉ／Ｆ３６を介してエンジン制御回
路３１内に取り込まれ、燃料噴射量の算出等に使用され
る。そして、エンジン制御回路３１は、ＣＰＵ３２で演
算した点火指令信号を出力Ｉ／Ｆ３７からイグナイタ２
７に出力することで、点火時期を制御し、噴射指令信号
を出力Ｉ／Ｆ３７から燃料噴射弁１８に出力すること
で、燃料噴射制御を行う。

【００１６】次に、点火プラグ１９の電極に流れるイオ
ン電流を検出するイオン電流検出回路４０（イオン電流
検出手段）の構成を図２に基づいて説明する。図２に
は、イオン電流検出回路４０と点火系の回路構成が示さ
れている。点火コイル２６の一次コイル４１の一端はバ
ッテリ４２に接続され、該一次コイル４１の他端は、イ
グナイタ２７に内蔵されたパワートランジスタ４３のコ
レクタに接続されている。点火コイル２６の二次コイル
４４の一端もバッテリ４２に接続され、該二次コイル４
４の他端は、ディストリビュータ２８（図２には図示が
省略されている）と逆流防止用のダイオード４５を介し
て点火プラグ２７に接続されている。

【００１７】イオン電流検出回路４０は、点火プラグ１
９と並列に接続されており、次のような構成となってい
る。保護ダイオード４６とイオン電流検出用の抵抗４７
とバイアス電源４８との直列回路が点火プラグ１９の中
心電極３８とグランドとの間に接続されている。これに
より、保護ダイオード４６とイオン電流検出用の抵抗４
７との間に、イオン電流に応じた電圧が発生し、この電
圧が直流成分カット用のコンデンサ４９と抵抗５０を介
して増幅回路５１に入力されて増幅され、この増幅回路
５１の出力端子５２からイオン電流の交流成分に比例し
た電圧信号（イオン電流検出信号）が信号処理回路５３
に出力される。

【００１８】ここで、図４に基づいて点火系とイオン電
流検出回路４０の動作を説明する。図４は図２の各部の
電圧波形を示し、上から順に、点火指令信号、一次コイ
ル４１のグランド側（Ｐ点）電圧、二次コイル４４の高
電圧側（Ｓ点）電圧、イオン電流検出回路４０の増幅回
路５１の入力（Ｒ点）電圧の各波形を表している。

【００１９】時刻ｔ1 において、点火指令信号がハイレ
ベルとなり、パワートランジスタ４３がオンすると、点
火コイル２６の一次コイル４１のグランド側（Ｐ点）電
圧のが低下し、バッテリ４２から一次コイル４１に電流
（一次電流）が流れる。これにより、二次コイル４４の
高電圧側（Ｓ点）に負の高電圧パルスが誘導されるが、
この負の高電圧パルスは、点火プラグ１９やイオン電流
検出回路４０への流れ込みが逆流防止用のダイオード４
５によって阻止される。

【００２０】この後、時刻ｔ2 において、点火指令信号
がローレベルとなり、パワートランジスタ４３がオフし
て、一次電流が遮断される。これにより、一次コイル４
１のグランド側（Ｐ点）電圧が急激に上昇し、二次コイ
ル４４の高電圧側（Ｓ点）に正の高電圧パルスが誘導さ
れる。この正の高電圧パルスは、逆流防止用のダイオー
ド４５に阻止されることなく点火プラグ１９に流れ込ん
で火花放電を発生させるが、イオン電流検出回路４０へ
の流れ込みは保護ダイオード４６によって阻止される。

【００２１】この後、点火プラグ１９の火花放電後の時
刻ｔ3 〜ｔ4 にかけて、点火プラグ１９に接続されてい
る高圧コード５５等が浮遊インダクタンスや浮遊キャパ
シタンスを有することに起因して、点火コイル２６に残
留しているエネルギによるＬＣ共振が発生する。一方、
気筒内の混合気は点火プラグ１９の火花放電により着火
し、火炎が拡散する過程で気筒内にイオンが発生するた
め、ＬＣ共振後に点火プラグ１９の電極３８，３９間に
イオン電流が流れ始める。このイオン電流は、気筒内の
圧力の上昇に応じて増加し、気筒内の圧力の低下ととも
に減少する。

【００２２】そして、エンジン１１にノッキングが発生
した場合には、イオン電流がピークに到達した後の減少
時期に、特定の周波数帯域（６〜７ＫＨｚ）のノッキン
グ信号が重畳する。従って、イオン電流によってノッキ
ングを精度良く検出するためには、この特定周波数帯域
のノッキング信号だけを検出し、他の周波数帯域の信号
（例えばＬＣ共振波形）は除去することが好ましい。こ
の観点から、ノッキングウインドを設け、このノッキン
グウインドを、余分な信号のなくなる時刻ｔ5で開と
し、イオン電流減少後の適当な時刻ｔ6 （例えばＡＴＤ
Ｃ６０゜ＣＡ）で閉とすることで、ノッキングウインド
が開となっている期間（ｔ5 〜ｔ6 ）のイオン電流検出
回路４０の出力信号に基づいてノッキングを検出するこ
とが好ましい。

【００２３】このような事情を考慮し、イオン電流検出
回路４０の出力信号を処理する信号処理回路５３は、図
３に示すように構成されている。イオン電流検出回路４
０の出力信号は、ＬＣ共振マスク５６に入力され、ＬＣ
共振波形が取り除かれる。このＬＣ共振マスク５６の出
力は、ノッキング発生周波数帯域（６〜７ＫＨｚ）の信
号成分だけを通過させるバンドパスフィルタ５７に入力
される。このバンドパスフィルタ５７の出力はピークホ
ールド回路５８に入力され、そのピーク値が保持され
る。尚、ピークホールド回路５８に代えて、バンドパス
フィルタ５７の出力を積分する積分回路を使用しても良
い。

【００２４】ＬＣ共振マスク５６の出力は、ノッキング
発生周波数帯域以上の高周波数帯域（例えば１４〜１６
ＫＨｚ成分）の信号成分だけを通過させる高周波数帯域
バンドパスフィルタ５９にも入力される。このバンドパ
スフィルタ５９を通過する信号にはスパイクノイズが含
まれる。このスパイクノイズは、点火プラグ１９の碍子
表面に点火終了時に帯電した電荷が点火プラグ１９の金
属ハウジングにコロナ放電することで発生する。

【００２５】上記高周波数帯域バンドパスフィルタ５９
の出力は、高周波数成分比較器６０に入力され、スパイ
クノイズの判定基準値と比較されて、該バンドパスフィ
ルタ５９の出力が所定レベル以上の時（つまりスパイク
ノイズが大きい時）に、高周波数成分比較器６０の出力
が“１”レベル（ハイレベル）に反転し、この“１”レ
ベル信号が高周波数成分ラッチ６１に入力される。この
高周波数成分ラッチ６１の出力とピークホールド回路５
８の出力は、エンジン制御回路３１に取り込まれる。こ
の場合、ＬＣ共振マスク５６、バンドパスフィルタ５７
及び高周波数帯域バンドパスフィルタ５９により、特許
請求の範囲でいう分離手段が構成されている。

【００２６】イオン電流検出回路４０の動作は、エンジ
ン制御回路３１から出力されるイオン電流取込み制御信
号によって制御される。イオン電流取込み制御信号は、
ＬＣ共振マスク５６、ピークホールド回路５８及び高周
波数成分ラッチ６１に入力される。このイオン電流取り
込み制御信号は、ＬＣ共振が発生している期間にＬＣ共
振マスク５６をオフ状態に維持してＬＣ共振波形が取り
込まれることを防止する。更に、このイオン電流取込み
制御信号によって、前記ノッキングウインドの期間内の
ピークホールド回路５８及び高周波数成分ラッチ６１の
動作が許容される。

【００２７】エンジン制御回路３１内のＲＯＭ３３（記
憶媒体）には、燃料噴射制御プログラム（図示せず）、
図５のノッキング抑制制御プログラム、図６のバックグ
ランド値算出処理プログラム、図７の点火時期制御プロ
グラム等の各種のエンジン制御プログラムが記憶され、
これらのプログラムをエンジン制御回路３１内のＣＰＵ
３２で実行することで、燃料噴射制御、点火時期制御、
ノッキング抑制制御が実行される。

【００２８】本実施形態では、ノイズによりノッキング
の判定が困難な状況の時に、ノッキングの判定を禁止し
て、ノッキングの誤判定を回避する。判定禁止中は、実
際にノッキングが発生していても、ノッキングが検出さ
れないため、何等かの対策を施さないと、エンジン運転
中のノッキングの検出頻度が実際のノッキングの発生頻
度よりも少なくなってしまう。この対策として、判定禁
止の発生頻度に応じてノッキングの判定基準値を補正す
る（図８参照）。この際、判定禁止の発生頻度が増加す
るほど、ノッキング判定基準値を低く設定する。これに
より、ノッキング判定可能な期間に比較的軽度なノッキ
ングも検出され、ノッキングの検出頻度が増加する。こ
の結果、ノッキングの検出頻度とエンジン運転中に実際
に発生するノッキングの頻度との差が少なくなり、ノッ
キング抑制制御（点火時期の遅角補正）と復帰制御（点
火時期の進角補正）との割合が適正化される。

【００２９】更に、本実施形態では、図９に示すよう
に、判定禁止の発生頻度に応じてノッキング抑制制御か
ら復帰する復帰制御（進角補正）の制御値である進角補
正値ＬＴを補正し、進角速度（図９の進角補正時の直線
の傾き）を補正する。これにより、判定禁止期間中に発
生するノッキングを検出できなくても、判定禁止期間中
に発生するノッキングを見込んだ復帰制御（進角補正）
が可能となり、復帰制御を適正化できる。この場合、復
帰制御の進角補正値ＬＴの補正に代えて、ノッキング抑
制制御の制御値（ノッキング１回当りの遅角量）を補正
しても良く、勿論、復帰制御の進角補正値ＬＴとノッキ
ング抑制制御の制御値の双方を補正しても良い。

【００３０】以上説明したノッキング抑制／復帰制御
は、図５乃至図７に示す各プログラムによって実行され
る。以下、これら各プログラムの処理内容を説明する。

【００３１】図５のノッキング抑制制御プログラムは、
各気筒の点火時期演算タイミング毎に起動される（各変
数は気筒毎に定められる）。本プログラムが起動される
と、まずステップ１０１で、１００点火中の判定禁止回
数ｎをカウントした後、ステップ１０２で、判定禁止の
発生頻度（ｎ／１００）に基づいてノッキング判定基準
値の補正係数Ｃ1 を算出する。この補正係数Ｃ1 は、予
め判定禁止の発生頻度（ｎ／１００）に応じて設定され
た補正係数Ｃ1 のマップ又は関数式により算出すれば良
い。

【００３２】この後、ステップ１０３で、ノッキング抑
制制御から復帰する復帰制御（進角補正）の進角補正値
ＬＴの補正係数Ｃ2 を判定禁止の発生頻度（ｎ／１０
０）を用いて次式により算出する。 Ｃ2 ＝１−ｎ／１００

【００３３】この後、ステップ１０４で、ピークホール
ド回路５８にホールドされたノッキング発生周波数帯域
の信号成分のピーク値ＶＫＮを読み込み、続くステップ
６１で、高周波数成分ラッチ６１にラッチされたノッキ
ング発生周波数帯域以上の周波数帯域の信号レベル（以
下「ノイズ信号レベル」という）ＶＮＣＬを読み込む。
そして、次のステップ１０６で、高周波数成分ラッチ６
１にラッチされたノイズ信号レベルＶＮＣＬが“１”レ
ベルであるか否か、即ちイオン電流中に含まれるノッキ
ング発生周波数帯域以上の周波数帯域の成分（スパイク
ノイズ）が所定レベル以上であるか否かを判定する。

【００３４】このステップ１０６で「Ｙｅｓ」と判定さ
れた場合、即ちスパイクノイズが大きいと判定された場
合には、ノッキングが発生しているか否かを誤って判定
するおそれがあるため、ノッキングは発生していないも
のとみなして、ステップ１１１に進み、点火時期補正値
△ＴＩを、予め定められた進角補正値ＬＴに補正係数Ｃ
2 を乗算した値に設定して、ステップ１１２に進み、後
述する図７の点火時期制御プログラムを実行する。尚、
判定禁止の発生頻度に応じて点火時期補正値△ＴＩをマ
ップ等から算出するようにしても良い（この場合にはス
テップ１０３の処理が不要となる）。上記ステップ１０
６の処理が特許請求の範囲でいう判定禁止手段として機
能し、また、ステップ１０３，１１１の処理が特許請求
の範囲でいう制御値補正手段として機能する。

【００３５】一方、上記ステップ１０６で「Ｎｏ」と判
定された場合、即ちイオン電流中に含まれるノッキング
発生周波数帯域以上の周波数帯域の成分（スパイクノイ
ズ）が所定レベル未満である場合には、ステップ１０７
に進んで、バックグランド値ＶＢＧ算出プログラムを実
行する（処理の内容は後述する）。この後、ステップ１
０８で、ノッキング判定基準値Ｖref を、バックグラン
ド値ＶＢＧに係数Ｋ（Ｋ＞０）とステップ１０１で算出
した補正係数Ｃ1 を乗算して求める（Ｖref ＝ＶＢＧ×
Ｋ×Ｃ1 ）。尚、ステップ１０１，１０８の処理が特許
請求の範囲でいう判定基準値補正手段として機能する。

【００３６】この後、ステップ１０９で、ノッキング発
生周波数帯域の信号成分のピーク値ＶＫＮをノッキング
判定基準値Ｖref と比較して、ノッキングの有無を判定
する。このステップ１０９の処理が特許請求の範囲でい
うノッキング判定手段として機能する。このステップ１
０９で、ＶＫＮ＞Ｖref の場合には、ノッキング有りと
判定してステップ１１０に進み、点火時期補正値△ＴＩ
を予め定められた遅角量（一ＤＴＬ）に設定して、ステ
ップ１１２に進み、後述する図７の点火時期制御プログ
ラムを実行する。これらステップ１１０，１１２の処理
が特許請求の範囲でいうノッキング抑制制御手段として
機能する。

【００３７】一方、ステップ１０９で、ＶＫＮ≦Ｖref
の場合には、ノッキング無しと判定してステップ１１１
に進み、点火時期補正値△ＴＩを、予め定められた進角
補正値ＬＴに補正係数Ｃ2 を乗算した値に設定して、ス
テップ１１２に進み、後述する図７の点火時期制御プロ
グラムを実行する。これらステップ１１１，１１２の処
理が特許請求の範囲でいう復帰制御手段として機能す
る。

【００３８】次に、前記ステップ１０７で実行されるバ
ックグランド値算出プログラムの処理の流れを説明す
る。本プログラムでは、まずステップ２０１で、バック
グランド値ＶＢＧの更新量ＤＬＢＧを次式により算出す
る。 ＤＬＢＧ＝｜ＶＢＧ(i-1) −ＶＫＮ｜／４

【００３９】ここで、ＶＢＧ(i-1) は、前回の処理で算
出されたバックグランド値ＶＢＧであり、ＶＫＮは、ピ
ークホールド回路５８でピークホールドされたノッキン
グ発生周波数帯域の信号成分のピーク値である。更新量
ＤＬＢＧは、前回のバックグランド値ＶＢＧ(i-1) と今
回のピーク値ＶＫＮとの差の絶対値の１／４の値として
算出される。

【００４０】そして、次のステップ２０２で、更新量Ｄ
ＬＢＧを予め設定された上限ガード値ＧＤＬＢＧと比較
してガード処理を行い、更新量ＤＬＢＧを上限ガード値
ＧＤＬＢＧ以下に制限する。即ち、更新量ＤＬＢＧが上
限ガード値ＧＤＬＢＧ以下であれば、更新量ＤＬＢＧを
変更せずに、ステップ２０４に進むが、更新量ＤＬＢＧ
が上限ガード値ＧＤＬＢＧを越えていれば、更新量ＤＬ
ＢＧを上限ガード値ＧＤＬＢＧに設定した上で（ステッ
プ２０３）、ステップ２０４に進む。

【００４１】このステップ２０４では、今回のピーク値
ＶＫＮが前回のバックグランド値ＶＢＧ(i-1) の例えば
１．５倍よりも大きいか否かを判定し、大きければ、ス
テップ２０６に進み、前回のバックグランド値ＶＢＧ(i
-1) に更新量ＤＬＢＧを加算した値を今回のバックグラ
ンド値ＶＢＧとして更新する（ＶＢＧ＝ＶＢＧ(i-1)＋
ＤＬＢＧ）。

【００４２】今回のピーク値ＶＫＮが前回のバックグラ
ンド値ＶＢＧ(i-1) の例えば１．５倍以下の場合には、
ステップ２０４からステップ２０５に進み、今回のピー
ク値ＶＫＮが前回のバックグランド値ＶＢＧ(i-1) より
も大きいか否かを判定し、大きければ、ステップ２０７
に進み、前回のバックグランド値ＶＢＧ(i-1) に更新量
ＤＬＢＧと調整係数αを加算した値を今回のバックグラ
ンド値ＶＢＧとして更新する（ＶＢＧ＝ＶＢＧ(i-1) ＋
ＤＬＢＧ＋α）。ここで、調整係数αは、バックグラン
ド値ＶＢＧを適切な範囲の値に調整するための係数であ
る。

【００４３】また、今回のピーク値ＶＫＮが前回のバッ
クグランド値ＶＢＧ(i-1) 以下の場合には、ステップ２
０５からステップ２０８に進み、前回のバックグランド
値ＶＢＧ(i-1) に更新量ＤＬＢＧを加算し、調整係数α
を減算した値を今回のバックグランド値ＶＢＧとして更
新する（ＶＢＧ＝ＶＢＧ(i-1) ＋ＤＬＢＧ−α）。

【００４４】以上のようにしてバックグランド値ＶＢＧ
を更新した後、ステップ２０９で、次回のバックグラン
ド値ＶＢＧの算出に備えて、ＶＢＧ(i-1) の記憶値を今
回のバックグランド値ＶＢＧで更新して、本プログラム
を終了する。

【００４５】次に、図５のノッキング抑制制御プログラ
ムのステップ１１２で実行される図７の点火時期制御プ
ログラムの処理の流れを説明する。まず、ステップ３０
１で、クランク角センサ３０から出力されるパルス信号
の間隔から検出されるエンジン回転数Ｎｅとエアフロー
メータ１４で検出される吸入空気量Ｑａを読み込む。こ
の後、ステップ３０２で、エンジン回転数Ｎｅと吸入空
気量Ｑａとをパラメータとして設定された関数又はマッ
プを用いて、その時のＮｅ，Ｑａに応じた基準点火時期
ＴＢを算出する。

【００４６】この後、ステップ３０３で、前回算出され
た点火時期ＴＩ(i-1) に図５のステップ１１０又は１１
１で設定した点火時期補正値△ＴＩを加算して今回の点
火時期ＴＩを求める（ＴＩ＝ＴＩ(i-1) ＋△ＴＩ）。こ
の場合、△ＴＩ＞０の時に点火時期は進角し、△ＴＩ＜
０の時に点火時期は遅角される。

【００４７】そして、続くステップ３０４〜３０７で、
今回の点火時期ＴＩを最進角点火時期（基準点火時期）
ＴＢと最遅角点火時期ＴＤとの範囲に収めるように、ガ
ード処理する。即ち、今回の点火時期ＴＩが最進角点火
時期ＴＢを越えて進角されていれば（ＴＩ≧ＴＢの場
合）、今回の点火時期ＴＩを最進角点火時期ＴＢに設定
し（ステップ３０６）、今回の点火時期ＴＩが最遅角点
火時期ＴＤを越えて遅角されていれば（ＴＩ≦ＴＤの場
合）、今回の点火時期ＴＩを最遅角点火時期ＴＤに設定
する（ステップ３０７）。今回の点火時期ＴＩが最進角
点火時期（基準点火時期）ＴＢと最遅角点火時期ＴＤと
の範囲内に収まっていれば、今回の点火時期ＴＩをその
まま用いる。

【００４８】このようにして、点火時期ＴＩをガード処
理した後、ステップ３０８に進み、出力Ｉ／Ｆ３７から
イグナイタ２７に点火指令信号を出力し、点火を実行す
る。この後、次回の点火時期ＴＩの演算に備えて、点火
時期ＴＩ(i-1) の記憶値を今回の点火時期ＴＩで更新し
て、本プログラムを終了する。

【００４９】以上説明した本実施形態によれば、スパイ
クノイズによりノッキングの判定が困難な状況の時に
は、ノッキングの判定を禁止するようにしたので、スパ
イクノイズによるノッキングの誤判定を回避することが
できる。しかも、判定禁止の発生頻度に応じてノッキン
グ判定基準値を補正するようにしたので、エンジン運転
中に実際に発生するノッキングの頻度とノッキングの検
出頻度との差を少なくすることができて、ノッキング抑
制制御（点火時期の遅角補正）と復帰制御（点火時期の
進角補正）との割合を適正化することができる。

【００５０】更に、本実施形態では、判定禁止の発生頻
度に応じて、ノッキング抑制制御から復帰する復帰制御
（進角補正）の制御値である進角補正値ＬＴを補正する
ようにしたので、判定禁止期間中に発生するノッキング
を検出できなくても、判定禁止期間中に発生するノッキ
ングを見込んだ復帰制御が可能となり、復帰制御を適正
化できる。これにより、点火時期をノッキング限界で制
御することが可能となり、エンジン出力と燃費を向上さ
せることができる。

【００５１】尚、本実施形態では、判定禁止の発生頻度
に応じて、ノッキング判定基準値と進角補正値ＬＴの双
方を補正するようにしたが、いずれか一方のみを補正す
るようにしても良い。

【００５２】また、本実施形態では、ノッキングの程度
に応じた電気信号を出力するノッキング信号出力手段と
してイオン電流検出回路４０（イオン電流検出手段）を
用いたが、ノックセンサを用いても良い。また、イオン
電流検出回路４０の構成も図２の構成に限定されない。

【００５３】また、本実施形態では、点火コイル２６の
二次側に発生させた高電圧をディストリビュータ２８に
よって各気筒の点火プラグ１９へ配電するようにした
が、ディストリビュータを省略して、点火コイル２６か
ら点火プラグ１９に高電圧を直接配電するＤＬＩ点火方
式（Distributor-Less Ignition System）を採用しても
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるエンジン制御シス
テム全体の構成を示す図

【図２】点火系とイオン電流検出回路の構成を示す電気
回路図

【図３】信号処理回路の構成を示すブロック図

【図４】点火系とイオン電流検出回路の各部の電圧波形
図

【図５】ノッキング抑制制御プログラムの処理の流れを
示すフローチャート

【図６】バックグランド値算出プログラムの処理の流れ
を示すフローチャート

【図７】点火時期制御プログラムの処理の流れを示すフ
ローチャート

【図８】判定禁止頻度とピークホールド回路の出力分布
と判定基準値との関係を説明する図

【図９】（ａ）は判定禁止頻度０％の時の点火時期制御
の一例を示すタイムチャート、（ｂ）は判定禁止頻度４
０％の時の点火時期制御の一例を示すタイムチャート

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、１９…点火プラグ、２６
…点火コイル、２７…イグナイタ、３１…エンジン制御
回路（ノッキング抑制制御手段，復帰制御手段，判定禁
止手段，判定基準値補正手段，制御値補正手段）、４０
…イオン電流検出回路（イオン電流検出手段，ノッキン
グ信号出力手段）、４１…一次コイル、４３…パワート
ランジスタ、４４…二次コイル、４５…逆流防止用のダ
イオード、４６…保護ダイオード、４７…イオン電流検
出用の抵抗、４９…直流成分カット用のコンデンサ、５
１…増幅回路、５３…信号処理回路、５６…ＬＣ共振マ
スク（分離手段）、５７…バンドパスフィルタ（分離手
段）、５８…ピークホールド回路、５９…高周波数帯域
バンドパスフィルタ（分離手段）、６０…高周波数成分
比較器、６１…高周波数成分ラッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高桑 栄司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 茂木 和久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のノッキングの程度に応じた電
   気信号を出力するノッキング信号出力手段と、 前記ノッキング信号出力手段の出力信号を所定のノッキ
   ング判定基準値と比較することでノッキングの有無を判
   定するノッキング判定手段と、 前記ノッキング判定手段でノッキング有りと判定された
   時に前記内燃機関のノッキング抑制制御を行うノッキン
   グ抑制制御手段と、 前記ノッキング判定手段でノッキング無しと判定された
   時に前記ノッキング抑制制御から徐々に復帰させる復帰
   制御を行う復帰制御手段と、 ノッキングの判定が困難な状況の時に前記ノッキング判
   定手段によるノッキングの判定を禁止する判定禁止手段
   と、 前記判定禁止手段による判定禁止の発生頻度に応じて前
   記ノッキング判定基準値を補正する判定基準値補正手段
   とを備えていることを特徴とする内燃機関のノッキング
   抑制制御装置。
2. 【請求項２】 内燃機関のノッキングの程度に応じた電
   気信号を出力するノッキング信号出力手段と、 前記ノッキング信号出力手段の出力信号を所定のノッキ
   ング判定基準値と比較することでノッキングの有無を判
   定するノッキング判定手段と、 前記ノッキング判定手段でノッキング有りと判定された
   時に前記内燃機関のノッキング抑制制御を行うノッキン
   グ抑制制御手段と、 前記ノッキング判定手段でノッキング無しと判定された
   時に前記ノッキング抑制制御から徐々に復帰させる復帰
   制御を行う復帰制御手段と、 ノッキングの判定が困難な状況の時に前記ノッキング判
   定手段によるノッキングの判定を禁止する判定禁止手段
   と、 前記判定禁止手段による判定禁止の発生頻度に応じて前
   記ノッキング抑制制御の制御値と前記復帰制御の制御値
   の少なくとも一方を補正する制御値補正手段とを備えて
   いることを特徴とする内燃機関のノッキング抑制制御装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の内燃機関のノッキング
   抑制制御装置において、 前記判定禁止手段による判定禁止の発生頻度に応じて前
   記ノッキング判定基準値を補正する判定基準値補正手段
   を備えていることを特徴とする内燃機関のノッキング抑
   制制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃
   機関のノッキング抑制制御装置において、 前記ノッキング信号出力手段として、点火プラグの電極
   に流れるイオン電流を検出するイオン電流検出手段を用
   い、 前記イオン電流検出手段の出力信号を、ノッキング発生
   周波数帯域の信号と、このノッキング発生周波数帯域以
   外の周波数帯域の信号とに分離する分離手段を設け、 前記ノッキング判定手段は、前記分離手段によって分離
   されたノッキング発生周波数帯域の信号を所定のノッキ
   ング判定基準値と比較することでノッキングの有無を判
   定し、 前記判定禁止手段は、前記分離手段によって分離された
   ノッキング発生周波数帯域以外の周波数帯域の信号に基
   づいて前記ノッキング判定手段によるノッキングの判定
   を禁止することを特徴とする内燃機関のノッキング抑制
   制御装置。