JPS5912164A - 内燃機関の点火時期制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の点火時期制御方法に係り、特に、
電子制御点火時期制御装置を備えた自動車（１） 用ガソリンエンジンに用いるのに好適な、機関の運転状
態に応じて決定された基本の点火時期を、ノックセンサ
出力が判定値以上となったことから検知されるノッキン
グの有無に応じて補正するようにした内燃機関の点火時
期制御方法の改良に関する。

一般に、内燃機関、特に、自動車等の車両に搭載される
ガソリンエンジンのような火花点火式内燃機関において
は、その点火時期を機関の運転状態に合った適切な値に
制御することは、該内燃機関の出力及び燃費を向上する
上で極めて重要なことである。このような内燃機関に用
いられる点火時期制御方法としては、種々のものが実用
化されているが、近年、内燃機関のシリンダブロックに
、該シリンダブロック壁の撮動かも内燃機関のノッキン
グ状態を検出するノックセンサを配設し、機関の運転状
態に応じて決定された基本の点火時期を、前記ノックセ
ンサの出力から判定されるノッキングの有無に応じて補
正することにより、内燃機関のノッキング状態に応じた
点火時期制御を行（２） うようにした内燃機関の点火時期制御方法が提案されて
いる。

このような点火時期制御方法におけるノッキングの有無
の判定に際して、従来は、ノックセンサ出力を積分する
ことによって得られるバックグランドノイズを所定値倍
した値を判定値とし、該判定値とノックセンサ出力を比
較して、ノックセンサ出力が前記判定値以上となったこ
とからノッキングを検知するようにしており、このよう
な方法によれば、ノックセンサの特性のばらつきやエン
ジン騒音のばらつきに拘らず、ノッキングの有無を判定
することができるという特徴を有する。しかしながら、
α）バックグランドノイズ検出回路は、ノックセンサ出
力を積分するための積分回路から成っており、必ず時定
数を有している。従って、過渡状態においては正確な判
定値を得ることができない。又、（２）エンジン状態の
急変時や過渡時等、何らかの原因で大きなノッキングが
発生し始めた時、これに応じてバックグランドノイズも
大きくなるため、判定値も高くなってノッキングが検出
し難くなり、時として、ノッキングが発生しているにも
拘らず、ノッキング無しと判定して、逆に進角してしま
うことがある。このような場合、エンジン破壊に至るこ
とがある。更に、（３）ノックセンサ出力を積分してバ
ックグランドノイズを得るためのバックグランド検出回
路と、ノックゲートが開かれている時のノックセンサ出
力のピーク値を保持するためのノックセンサ出力検出回
路の、二つの検出回路が必要であり、回路が複雑化する
等の欠点を有していた。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべ（なされたもの
で、エンジン状態に拘らずノッキングの有無を適確に検
出して、点火時期制御の精度を向上することができ、又
、検出回路を単純化することも容易な、内燃機関の点火
時期制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、機関の運転状態に応じて決定された基本の点
火時期を、ノックセンサ出力が判定値以上となったこと
から検知されるノッキングの有無に応じて補正するよう
にした内燃機関の点火時期制御方法において、前記判定
値を、ノッキングが発生しない運転領域で学習するよう
にして、前記目的を達成したものである。

又、前記判定値を、ノックセンサ出力の積分値から学習
するようにして、従来と同様の検出回路が用いられるよ
うにしたものである。

或いは、前記判定値を、ノックセンサ出力のピークホー
ルド値から学習するようにして、検出回路を単純化でき
るようにしたものである。

以下図面を参照して、本発明に係る内燃機関の点火時期
制御方法が採用された、自動車用エンジンの吸入空気量
式デジタル制御装置の実施例を詳細に説明する。

本実施例は、第１図に示す如（、自動車用エンジン１０
の吸気通路１２に設けられた、吸入空気量を検出するた
めのエアフローメータ１４と、スロットルボディ１６に
配設され、運転席に配設されたアクセルペダル（図示省
略）と連動して開閉するようにされた、吸入空気の流量
を制御するためのスロットル弁１８と、吸気干渉を防止
するた（５） めのサージタンク２０と、吸気マニホルド２２に配設さ
れた、エンジン１０の吸気ボートに向けてガソリン等の
燃料を噴射するためのインジェクタ２４と、燃焼室２６
内に導入された混合気に着火するための点火プラグ２８
と、エンジンブロックに配設された、エンジン冷却水温
を検出するための冷却水温センサ３０と、排気マニホル
ド３２と、点火１次信号を頼生ずるイグナイタ３４と、
該イグナイタ３４で発生された点火１次信号を高圧の点
火２次信号に変換する点火コイル３６と、機関クランク
軸の２回転で１回転するディストリビュータ軸３８ｍの
回転に応じて、前記点火コイル３６から与えられる高圧
の点火２次信号を機関の各気筒に分配して、対応する気
筒の点火プラグ２８に与えるためのディストリビュータ
３８と、該ディストリビュータ３８に内蔵された、前記
ディストリビュータ軸３８ｍの回動状態を検出して、ク
ランク軸２回転毎に気筒判別信号を出力する気筒判別セ
ンサ４０及び所定のクランク角、例えば、３０°ＣＡ毎
に回転角信号を出力する回転角センサ（６） ４２と、エンジン１０のシリンダブロック壁１０ａに配
設された、機関の振動状態からノッキングを検出するた
めのノックセンサ４４と、前記エアフローメータ１４出
力から検知される吸入空気量と前記回転角センサ４２出
力から求められるエンジン回転速度から決定した基本の
点火時期を、前記ノックセンサ４４の出力が判定値以上
となったことから検知されるノッキングの有無に応じて
補正することによって決定した点火時期に応じた点火指
令信号を前期イグナイタ３４に出力すると共に、同じ（
、吸入空気量と機関回転速度から算出した基本の燃料噴
射時間を、エンジン状態等に応じて補正することによっ
て求めた燃料噴射信号を前記インジェクタ２４に出力す
るデジタル制御回路４６とを備えた自動車用エンジン１
０の吸入空気量式デジタル制御装置において、前記デジ
タル制御回路４６内で、前記判定値を、エンジン負荷（
例えばエンジン１回転当りの吸入空気！：）とエンジン
回転速度に応じて定まるノッキングが発生しない運転領
域のノックセンサ出力の積分値（バックグランドノイズ
）から学習し、更に、ノック制御領域になった時に、同
一エンジン回転速度における積分値から求められる判定
値をもとにノッキングの判定を行うようにしたものであ
る。

前記デジタル制御回路４６は、第２図に詳細に示す如く
、各種演算処理を行うための、例えばマイクロプロセッ
サからなる中央処理装置（ＭＰＵと称する）４８と、バ
ッファ５０．５２を介して入力される前記エアフローメ
ータ１４、冷却水温センサ３０出力のアナログ信号を順
次デジタル信号に変換して、前記ＭＰＵ４８に取込むた
めの、マルチプレクサ５６、アナログ−デジタル変換器
（Ａ／Ｄ変換器と称する）５８及び第１の入出カポ−ト
ロ０と、整形回路６２を介して入力される前記気筒判別
センサ４０及び回転角センサ４２の出力、フィルタ回路
６４、ピークホールド回路６６、積分回路６８及びＡ／
Ｄ変換器７０を介して入力される前記ノックセンサ４４
の出力を適切なタイミングで前記ＭＰＵ４８に取込むた
めの第２の入出カポ−ドア２と、前記ＭＰＵ４８におけ
る演算データ等を一時的に記憶するためのランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭと称する）７４と、プログラムや各
種定数等を記憶するためのリードオンリーメモリ（ＲＯ
Ｍと称する）７６と、クロック発生回路７８と、前記Ｍ
ＰＵ４８出力の点火指令信号を、駆動回路８０を介して
前記イグナイタ３４に出力するための第１の出力ボート
８２と、同じ（前記ＭＰＵ４８出力の燃料噴射信号を、
駆動回路８４を介して前記インジェクタ２４に出力する
ための第２の出力ボート８６と、前記各構成機器間を接
続するコモンバス８８とから構成されている。

以下作用を説明する。

本実施例におけるノック判定値の学習及び学習結果に基
（点火時期の補正は、第３図に示すような流れ図に従っ
て実行される。即ち、前記気筒判別センサ４０及び回転
角センサ４２出力からクランク角が上死点であると判定
されると、ステップ１０１に入り、前記回転角センサ４
２出力から求められるエンジン回転速度Ｎと、前記エア
フローメータ１４出力の吸入空気ｉ′Ｑと前記エンジン
回（９） 転速塵Ｎから求められる、エンラフ１回転当リノ吸入空
気量立を取り込む。次いでステップ１０２に進み、現在
のエンジン回転速度Ｎに応じて、前記ＲＯＭ７６に予め
記憶されている、第４図に示すような、エンジン回転速
度Ｎと、ノックセンサ４４出力を前記積分回路６８で積
分することによって得られるバックグランド値をノッキ
ングが発生しない運転領域で学習することによって得ら
れるバックグランドの学習値との関係を表わしたテーブ
ルから、バックグランドの学習値すを補間によって求め
る。次いでステップ１０３に進み、現在のエンジン回転
速度Ｎ及びエンジン１回転当りの吸入空気量基から、第
５図に示すような関係を用いて、ノック制御を行うべき
ノック制御領域であるか否かを判定する。利足結果が否
である場合には、ステップ１０４に進み、同じくエンジ
ン回転速度Ｎとエンジン１回転当りの吸入空気量旦かも
、ノックセンサ出力を学習するのに適した学習領域であ
るか否かを判定する。ここで、エンジン１回転当りの吸
入空気量且が大である領域をノツｒｌｏ） り制御領域としているのヲ言、この領域が高負荷領域で
ありノッキングが発生し易いからである。又、エンジン
１回転当りの吸入空気量ｑ−が小さい領域で学習を行わ
ないようにしているのは、このような低負荷領域では、
エンジン１０の振動が小さく、適切なバックグランド値
が学習できないためである。

前出ステップ１０４における判定結果が正である時、即
ち、エンジン運転状態が中負荷領域にあり、ノックセン
サ４４の出力を学習するのに適した学習領域にある時に
は、ステップ１０５に進み、前記ノックセンサ４４出力
を前記積分側ＦＮ１６８で積分することによって得られ
た今回のバックグランド値ＢをＲＡＭ７４から取り出す
。次いで、今回のバックグランド値Ｂと、バックグラン
ド学習値すとの偏差に応じて、例えば次式に示す如く、
中間点Ｂ２及びＢＭを平行移動することによって、バッ
クグランドの学習値を学習補正する（第４図参照）。

一方、前出ステップ１０３における判定結果が正である
時、即ち、ノック制御を行うべき高負荷領域にある時に
は、ステップ１０７に進み、前記ピークホールド回路６
６で記憶された、ノックゲートが開かれている時のノッ
クセンサ４４出力のピークホールド値ａをＲＡＭ７４か
ら取り出す。

次いでステップ１０８に進み、ピークホールド値ａが、
前出ステップ１０２で求められたバックグランドの学習
値すに所定値に１を乗じた値に、　Ｘ　ｂ以上であるか
否かを判定する。判定結果が正である時、即ち、ノッキ
ング有りと判定された時には、ステップ１０９に進み、
次式に示す如く、それまでのノック補正量θｋを１°Ｃ
Ａだげ遅角した値を、新たなノック補正量θにとする。

θに←θに一１°ＣＡ　　・・・・・・・曲・・・・（
２）一方、前出ステップ１０８における判定結果が否で
ある時、即ち、ノッキング無しと判定された時には、ス
テップ１１０に進み、次式に示す如（、それまでのノッ
ク補正量θｋを１°ＣＡだけ進角した値を、新たなノッ
ク補正量θにとする。

θに←θに＋１°ＣＡ　・・・・・・・・・・・・・・
（３）ステップ１０６．１０９．１１０終了後、或いは
、前出ステップ１０４における判定結果が否である時に
は、次のルーチンに進む。

本実施例においては、ノック判定値を、ノックセンサ出
力の積分値から学習するようにしているので、従来と同
様のデジタル制御回路により本発明を容易に実施するこ
とができる。

次に、本発明に係る内燃機関の点火時期制御方法が採用
はれた、自動車用エンジンの吸入空気量式デジタル制御
装置の第２夾施例を詳細に説明する。

本実施例は、前記第１実施例と同様の、エアフローメー
タ１４．スロットルボディ１６、スロットル弁１８、サ
ージタンク２０、吸気マニホルド２２、インジェクタ２
４、点火プラグ２８、冷却水温センサ３０、排気マニホ
ルド３２、イグナイタ３４、点火コイル３６、ディスト
リビュータ３８、気筒判別センサ４０、回転角センサ４
２、ノックセンサ４４及びデジタル制御回路４６を有す
る自動車用エンジン１０の吸入空気量式デジタル制御装
置において、前記デジタル制御回路４６内のノックセン
サ出力を入力するための回路を、第６図に示す如（、フ
ィルタ回路６４、ピークホールド＠ｆ５６６及びＡ／Ｄ
変換器７０がら構成すると共に、前記デジタル制御回路
４６内で、ノック判定値を、エンジン１回転当りの吸入
空気量とエンジン回転速度に応じて定まるノッキングが
発生しない運転領域で、エンジン回転速度Ｎに対応させ
て学習し、更に、ノック制御領域になった時に、同一エ
ンジン回転速度におけるピークホールド値から求められ
るノック判定値を基にノック判定を行うようにしたもの
である。他の点については前記第１実施例と同様である
ので説明は省略する。

本実施例におけるノック判定値の学習及び学習結果に基
づく点火時期の補正は、第７図に示すような流れ図に従
って実行される。即ち、まずステップ２０１で、エンジ
ン回転速度Ｎ及びエンジン１回転当り吸入空気量式を敗
り込む。次いでステツブ２０２に進み、前記ピークホー
ルド回路６６出力から求められるノックセンサ４４出力
のピークボールド値の学習値Ａを、第８図に示す如く、
その時のエンジン回転速度Ｎに応じて、テーブルから補
間して求める。次いでステップ２０３に進み、ノック制
御領域であるか否かを判定する。判定結果が否である時
には、ステップ２０４に進ミ、学習領域であるか否かを
判定する。判定結果が正である時には、ステップ２０５
に進み、ＲＡＭ７４に記憶されている今回のピークホー
ルド値ａをＲＡＭ７４から取り出す。次いでステップ２
０６に進み、次式に示す如く、ノックセンサ出力のピー
クボールド値を学習補正する。

一方前出ステップ２０３における判定結果が正である時
は、ステップ２０７に進み、ＲＡＭ７４に記憶されてい
るピークホールド値ａをＲＡＭ７４から取り出す。次い
でステップ２０８に進み、ピークホールド値ａが、ピー
クホールドを学習した値Ａに所定値に才・（＜Ｋｌ）を
乗じた値に＊ｘＡ以上であるか否かを判定する。判定結
果が正である時、即ち、ノッキング有りと判定された時
には、ステップ２０９に進み、前出（２）式に示す如（
、ノック補正量θｋを１°ＣＡだけ遅角する。一方、前
出ステップ２０８における判定結果が否である時、即ち
、ノッキング無しと判定された時には、ステップ２１０
に進み、前出（３）式に示す如く、ノック補正量θｋを
１°ＣＡだげ進角する。ステップ２０６．２０９．２１
０終了後、或いは、前出ステップ２０４における判定結
果が否である時は、次のルーチンへ進む。

本実施例においては、ノック判定値を、ノックセンサ出
力のピークホールド値から直接学習するようにしている
ので、ノックセンサ出力を積分するためのバックグラン
ドノイズ検出回路が不要となり、検出回路を単純化して
、コストダウンを図ることができる。

前記実施例においては、バックグランド値の学習値す或
いはピークホールド値の学習値Ａが、いずれも、エンジ
ン回転速度Ｎでほとんど決まり、エンジン１回転当りの
吸入空気量ｌの値によってはほとんど変化しないことを
利用して、エンジン回転速度Ｎに対応させて学習するよ
うにしているので、適切な学習値を容易に得ることがで
きる。

なお、前記学習値を、エンジン１回転当りの吸入空気量
式とエンジン回転速度Ｎの両者に対応づけて学習補正す
ることも勿論可能である。

又、前記実施例においては、いずれも、今回のバックグ
ランド値Ｂ或いはピークホールドＩＣ＆と、学習値す或
いはＡとの偏差に応じて、学習値す或いはＡを直ちに学
習補正するようにしていたので、学習補正のための演算
が単純である。なお学習補正の方法はこれに限定されず
、例えば、次式にバックグランド値の学習値すの場合を
例示する如（、（１７） 学習値と測定値で重みをつけて学習補正を行うことも勿
論可能である。

更に、前記実施例においては、いずれも、ノック判定結
果に応じて、ノッキング有りと判定された時はノック補
正量θｋを１°ＣＡだげ遅角し、ノッキング無しと判定
された時は、１°ＣＡだけ進角するようにしていたが、
ノッキングの有無に応じて点火時期を補正する具体的な
方法はこれに限定されない。

前記実施例は、いずれも、本発明を、吸入空気量式のデ
ジタル制御装置を備えた自動車用エンジンに適用したも
のであるが、本発明の適用範囲ヲマこれに限定されず、
吸気圧力式のデジタル制御装置を備えた自動車用エンジ
ン、或いは一般の点火時期制御装置を備えた内燃機関に
も同様に適用できることは明らかである。

以上説明した通り、本発明によれば、エンジン（１８） 状態の急変時や過渡時等においても、ノック判定値が追
従しきれなかったり、或いは、ノッキング振動によりノ
ック判定値のレベルがシフトしてしまうことがなく、エ
ンジン運転状態に拘らず、適確なノッキング判定を行う
ことができる。従って、点火時期を適確に制御すること
ができる。又、検出回路を単純化してコストダウンを図
ることもできる等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る内燃機関の点火時期制御方法が
採用された、自動車用エンジンの吸入空気量式デジタル
制御装置の第１実施例の構成を示す、一部ブロック線図
を含む断面図、第２図は、前記第１実施例で用いられて
いるデジタル制御回路の構成を示すブロック線図、第３
図は、同じ（、ノック判定値の学習及び学習結果に基づ
く点火時期の補正のためのルーチンを示す流れ図、第４
図は、同じ（、エンジン回転速度とバックグランド値の
学習値の関係を示す線図、第５図は、同じく、エンジン
回転速度及びエンジン１回転当りの吸入空気量と、ノッ
ク制御領域、学習領域の関係を示す線図、第６図は、本
発明に係る内燃機関の点火時期制御方法が採用された、
自動車用エンジンの吸入空気量式デジタル制御装置の第
２実施例で用いられているデジタル制御回路の構成を示
すブロック線図、第７図は、同じ（、ノック判定値の学
習及び学習結果に基づ（点火時期の補正のためのルーチ
ンを示す流れ図、第８図は、同じ（、エンジン回転速度
とピークホールド値の学習値の関係を示す線図である。 １０・・・エンジン、１４・・・エアフローメータ、２
４・・・インジェクタ、２８・・・点火プラグ、３４・
・・イグナイタ、３６・・・点火コイル、３８・・・デ
ィストリビュータ、４０・・・気筒判別センサ、４２・
・・回転角センサ、４４・・・ノックセンサ、４６・・
・デジタル制御回路、４８・・・中央処理装置、６４・
・・フィルタ回路、６６・・・ピークホールド回路、６
８・・・積分回路、７０・・・アナログ−デジタル変換
器、７２・・・入出力ボート。 代理人　　高　矢　　　　論 （ほか１名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関の運転状態に応じて決定された基本の点火時
   期を、ノックセンサ出力が判定値以上となったことから
   検知されるノッキングの有無に応じて補正するようにし
   た内燃機関の点火時期制御方法において、前記判定値を
   、ノッキングが発生しない運転領域で学習するようにし
   たことを特徴とする内燃機関の点火時期制御方法。
2. （２）前記判定値を、ノックセンサ出力の積分値から学
   習するようにした特許請求の範囲第１項に記載の内燃機
   関の点火時期制御方法。
3. （３）前記判定値を、ノックセンサ出力のピークホール
   ド値から学習するようにした特許請求の範囲第１項に記
   載の内燃機関の点火時期制御方法。