JPS59224470A - 機関点火時期制御装置 - 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】 本発明は機関のノッキングを検出して点火時期を制御す
る機関の点火時期制御装置に関するものである。

一般にこの・種の僅来の装置に２いては、あらかじめ設
定された基準点火時期特性に基ついた時期に発生する点
火信号全ノッキングの発生毎に一足角度あるいはノッキ
ング強度に応じた角度だけ遅角移相させ、ノッキングの
ない場合はこの遅角位相量金所足の時定数で減少させて
点火時期’＋１１Ｊ御を行なうというフィードバック’
＋ｊｉｌｌ　ｔｉｔが行なわれている。

ところがこの制御に２いては、ノッキング抑制のための
制御全基準点火時期力・らの遅角量として制御するため
、基準点火時期は予めノック限界よりも進角したところ
に設定しており・ねばならず、制御の開始点の点火時期
に必ずノック限界を越えてあ・ジ大きなノッキングが発
生する。また（次間の運転状態が変化した場合、フィー
ドバック制御量は運転状態変化前のものがそのまま変化
後の運転状態に適用されるため、変化後の運転状態での
制御目標値にｊｉｌＪ御縫が収まるまでに大きなタイム
ラグが出る。即し、運転状態の変化に対しての応答性が
悪かった１、さらＶＣ１ｌｉｌＪ御装置としてはノック
抑制全必要とする岨転領域全てをフィードバック制御ｉ
ｉ　Ｊ汁の大きさの変化によって制御するため、広いダ
イナミックレンジが゛及求され全ての運転領域に亘って
正確に点火時期の制御１４１１．Ｈすることが困黒であ
った７、 ところで、ノッキングは機関の動作特性のうち点火時期
、空燃比、吸気温度、吸気湿度等数多くの′決素ＶＣ−
よってその発生が左右されるが、吸気温度、吸気湿度な
ど自然条件の変化に依存するものはその変化の周ｊυ）
が１日あるいは季節を単位とするような時間的には非常
に長いものである。従って、これらの変化によるノッキ
ングの発生状況の変化もまた長周期となる。これを逆に
ぎえば、同一運転状態で短期間に発生するノッキングは
ほぼ同程度であり、発生頻度、強さに大差はない。つる
ので、特定の運転ノクラメータＶ′乙よって規定された
機関の同一運転状態では以前に３己１．はしたｉ補正制
却値全今回の補正制御値として制御し、制御中のわずか
なノッキングの発生に対してはその点火時期補正範囲も
狭ＸＡものでよいため、発生毎にノック検出信号により
遂次補正ｉ１＋ｌＪ御金行なえば、極めて応答性よく高
精度（（ノッキング発生毎できる。

又、先に述べた長周期での変化型ｉｇ　Ｋ対しては、上
記補正１１１１Ｊ御値をゆっくりと変更することｖｃＪ
、ｐ補正かり能となる。

しかし、万一機関運転中に機関振動全検出するセンサや
電気回路等に故障又は２μ動作等の異常が発生した場合
には、ノッキングが演出できないため点火時期は進角方
向に更新制御されてしまい、この定めノッキングが発生
しているにも拘らず点火時期が遅角制御されず早期点火
が連続して行なわれる危険性がある、。

本発明は上記し１こノッキング発生の特徴に鑑み、前述
した従来装置の欠点を除去するとともにノック検出手段
に異常が発した場合にも安全な機関運転全実現するため
になされたもので、機関の各運転状態に対応して記憶領
域を設け、機関の各運転状態における補正制御値を対応
する記憶領域に記憶１〜、機関運転状態七ンサからの出
力によって対応する補正制御値を読み出し、読み出され
た補正制御値を発生したノッキングの強さに応じて補正
して点火時期全制御し、ノッキング発生毎に遂次ノック
制御を行なうことに、ｃジ、ノッキングの抑制を応答性
良く行い、上記記憶されている補正制御１ｇｉ　ｋ所定
の周期でノッキングが発生している状態では遅角方向の
値に更新し、ノッキングの発生が無い場合ｉ’ｌ−Ｊ進
角方向の値に更新してノッキング発生要因の長周期での
変化に応答させることによって、機関の運転状態変化時
のノッキング抑制のタイムラグをなくし、全ての運転モ
ードに２いてノッキング抑制の応答性、精度の向上をは
かり、さらに万一ノッキングの検出に異常が発生しｌこ
場合、上記補正制御値の更新制御全停止させることによ
り機関の早期点火全防止し機関の安全運転全確保するこ
とを目的とする３、 以下、本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図は本実施例の基不的構成全ボし、負荷検出手段ｌ
により検出される機関の負荷状態と、回転数検出手段２
に↓り検出される機関回転数とから基準制御値発生手段
３はその時の機関運転状態ＶＣ対応した基準点火時期全
与える基準制御値を発生する。また記憶手段４は機関の
負荷状態と回転数によって予め２次元的に区画され１こ
布地に記憶されている補正制御値のうち対応する補正制
御ｆｉｌ：ｆ　ｋ読み出し、制御量演算手段５Ｖｃ送出
する。１ｌｉｌＪ御鼠演算手段５は上記読み出された補
正制御値とノック検出手段６に、、Ｃり検出されるノッ
キング信号とｔ演算して点火時期補正制御量全発生する
。制御Φ 量演算手段から発生される点火時期補正制御量と上記基
準点火時期全与える基準制御１直とからタイミング変換
丁股７に１点火時期を決定し、この点火時期ＶＣ７Ｊ　
Ｌｉ、しｆこ時期にタイミング信号を発生し、点火手段
）（全ｉ：ｒｌｌ　ｔｉｔ４１する３、また上記記憶手
段４はノック検出Ｙ＝Ｉり６の（）ｓ出信号の有無によ
って補正制御値を更新する。異常検出手段９げノック検
出子ｊ友６に異常がうｌ生した場合これ孕検出し、上記
記笛手段４の補正１１ｉ１１　に１４１１１ｆｊ：更新
動作全停止させる。

第２図は本：　ＥＪ！、栴例のｌＬ体体面成全示し、図
においてＩ　Ｉ　Ｉ：Ｊ機関の回転（・こ従い基質クラ
ンク角度信はケ発生するクランク角センサ、’　２　（
ｒ：ｒ　撮ＩＪの吸気盾）王ゲ１史出しぞの圧力に対応
した）Ｅカ信号を出力−「るＩｌ、力七ンザ、１．３Ｑ
フ、ＬＩＥカセンサ１２エリ出力すｈ　７−ＩＳ’、　
−、ＩＪ　；、ｊ　舛倉そのレベルに応Ｕ、て−ｆ’ｒ
　ノタル化すイ萌口のＡ／Ｊ）変１．Ｆ、４器゛、Ｊ４
は機１死に取り付けられ鴎閂の振動加速度（Ｃ検出する
加速度センサ、１５ｋｌ：加速度センサ１４の検出出力
から機関のノッキングに伴い発生し７こノッキング成分
を弁別しノソ−＼’、　７　りＪｉＩｉ　度に応じたレ
ベルのノッキング情号年出カーｊ−るノックｌ炙出ビニ
！ｉ、１６はノック検出器１５の出力可１ｆけをう゛イ
ジタル化する第２のＮ勺変換器、１９は加速度センサ１
４の検出出力のノイズレベルからノック検出部の異常全
検出する異常検知回路である。２０はマイクロコンピュ
ータであり、主にマイクロプロセッサ（中央演算装置）
２１と、メモリ（記憶装置）２２と、インターフェース
（入出力信号処理装置）２：３とから構成されている。

１７はマイクロコンピュータ２０によ’）　’＋ｉｉ制
御される点火回路、１８はタイミング変換器である。

仄ＶにのようＶＣ構成された本人力伍例の動作について
説明する。クランク角センリ−１１は機関の回転に従い
、１点火周期ＶＣ１回機関の回転角Ｉｆ位置を検出しク
ランク基準角・ぐルス金出力し、これはマイクロコンピ
ュータ２０のインターフェース２３に入力される。圧力
センサ１２は機関の吸気前圧全検出し、その圧力に対応
するレベルの圧力（ｇ号音発生する。機関の吸気管圧は
機関の負荷状態に敏感に反応し変化する／こめ、この吸
気管圧欠検出して優られる圧力信号のレベル〃１ら機関
の賃荷状態？知ることができる。圧力センサ１２から発
生さ７１．た圧力信号は第１の〜■変換器１３によりデ
ィジタル化されインターフェース２３に入力される。一
方、加速度センサ１４は機関に取り付けられてゴ？す、
常時（次間の４辰！！（ＩＪ　ｋ　４莢出している。こ
の検出出力には機関の作動により生じた機械ノイズによ
るノイズ信号にノッキングに伴−発生した撮動によるノ
ッキング成分が重畳して含まれる。ノック検出器Ｉ５は
上記加速度センサ１４からの検出出力からノッキング成
分全弁別し、ノッキング強度に応じたレベルのノッキン
グ信号を出力する。

このノッキング信号は第２の〜Φ変換器１６でディジタ
ル化されインターフェース２３に入力される。またノッ
ク検出器１５はマイクロプロセッサ２１０指令でインタ
ーフェース２３によってリセットされ、ノッキング検出
のための初期化がなされる。

マイクロコンピュータ２０のメモリ２２は）ＬＯＭとＲ
，ＡＭ′ｆｃ有し、Ｒ（ＪＭは機関の回転数及び負荷状
態に対応して予め定められた各番地に該各番地に対応し
た機関の各運転状態ＶＣ，％−ける基準の点火進角＋Ｗ
を与える基準１１ｉｌ制御値を記憶する領域（以下進角
マツプと呼ぶ。）全有し、ＲＡＭは機関の回転数及び負
荷状態に対応して予め定められた各番地ｖＣ該各番地に
対応した機関の各運転状態における上記ノック検出器１
５の出力に基づいて演算された各補正制御値を記憶する
領域（以下学習マツプと呼ぶ。）を有している。マイク
ロコンピュータ２０は上記のクランク角七ンサ１１、圧
力センサ１２、加速度セン＋ｊ１４の各センサ情報から
点火時期補正制御量を計算して最適な点火時期全算出し
、決定された点火時期に２いてタイミング信号全発生す
るタイミング変換器１８に介して点火回路１７０点火コ
イルの通電を遮断し機関全点火する。またマイクロコン
ピュータ２０は機関の運転状！出が例えば次の条ｆｌ＋
−１満足する場合、ノック（’（Ｉ　：１７１Ｊの補正
制御値更新のための処理全開始する。

条件１　更新処理開始時点からの回転数変動が５　Ｏｒ
ｐｍ以下。

条件２　更新処理開始時点からの負荷変動が５％以下。

機関がたとえば連続する１００点火周期に亘つて上記条
件１　、２　ｋ　’／＋：’４足した状態で運転され、
その間にルキングが発生してノック抑制の遂次補正全行
なっている場合、この遂次補正値全補正制御値に加算し
更新された補正制御値とし、又遂次補正散がＯの場合即
ちノッキングがこの期間全く発生しなかったとすれば、
上記補正制御値から１単位量全差し引き更新された補正
制御値とし、現在の）表門運転状態に対応する学習マツ
プの領域に上記更新された値全記憶させる。このように
してノック抑制の補正制御値が更新されると、以降はこ
の更：ＩＪ「された補正制御値盆もとにしてノック抑制
の遂次制御が開始される。つ捷り遂次補正値が最小とな
るべく補正制御値が更新され最適な点火時期での点火が
実行される。

次に機関の運転状態が変化し他の運転状態に移行したと
する。この時上記条件１及び２により運転状態変化の過
渡状態においては学習マツプに記憶されている補正制御
値の更新は行なわれない。

従って機関の過渡運転状態において発生したノッキング
によって作成される遂次補正値全補正制御値の更新に用
いることがなく、無意味な（その時の運転状態に対応し
な−）情報全記憶することが防止される。また、機関運
転状態変化途中及び変化後のノック抑制制御はその時点
における運転状態に対応する学習マツプ上の領域から補
正制御値が読み出され、この読み出された補正制＠値を
もとにして、ノック抑制の遂次補正が開始される即ち、
従来装置のように運転状態変化ｉｉＪのノック抑制制御
量から制御を始めるということがなく、既に求められて
いる補正制御値による制御状態に即座に入るため、ノッ
ク抑ｆｌｊｌＪ制御の応答性に著しく向上する。

一方、異常検知回路１９は加速度センサ１４の検出出力
全席に監視している。先に述べたように加速度センサ１
４の検出出力には機関の機械ノイズが含まれている。万
−加速度センサ１４の故障やその出力リード線の外れ、
短絡等が発生した場合、加速度センサ１４からの出力は
無（零）となり、上記の機械ノイズは異常検知回路１９
１／Ｃ入力ｄれなくなり、異常検知回路１９はそのノイ
ズレベルの低下全検知し加速度センサ１４部の異常を検
出してインターフェース２３に異常発生信号を出力する
。この異常発生信号を受けてマイクロコンピュータ２０
は上述の補正制御計更新の処理全停止する。これにエリ
、ノック検出部に異常が発生しノッキングの検出が不可
能となっても、補正制御計の進角１（１１への更新が停
止されるので早期点火が防止され、従って早期点火によ
る機関の不調、悪影響全未然に防止して安全な機関運転
全可能とし得るものである１、 ここで、上述の制御全実行するフローチャート′ＩＣ第
３図に示す。図中のＰ１〜Ｆ２６はフローチャートの各
ステツチを示す。ｉｕυ御演算演算えば１点火周期に１
回、クランク基準角′パルス入力時に実行される。まず
、ＩＪｚでクランク基準角パルスを入カレ、Ｐｓで前回
のクランク基準角・やルスからの周期を求め回転数に換
算する１、Ｐ４で圧力信号を入力し、Ｐｓで機関の負荷
状態を計■：で求める。Ｐ６でｎ　Ｐｓ　、ＰｓでＫｌ
’算した回転数及び負荷状態に対応する基準制御貞全進
角マツプ、ｌ：り検索しＡレジスタに記憶させる。Ｐ７
ではＰ６と同様に回転数及び負荷状態に対応したノック
抑制の補正制御量を学習マツプエリ検索しＢレジスタに
記憶させる。Ｐｓでノツ、り信号を入力し、Ｐｓでノッ
ク検出器１５’にリセットする信号全発生して次回のノ
ッキングの発生全検出するための準備をする。ＰｌｏＴ
ｎＰｓで入力されたノッキング信号の強度に対応しｆｃ
量の制御量全算出し、Ｃレジスタに記憶されている前回
の遂次補正値に加算し再びＣレジスタに記憶させる。ヤ
ノｒいてｐＨで異常検知回路１９の出力信号全入力し、
Ｐ１□でノック検出部に異常が発生したか否かを確かめ
る。

異常が発生している時には、Ｉ’２３でＤレジスタの値
をＯＫしＰ２４で遂次補正量全記憶しているＣレジスタ
をＯにし、補正制御値の更新処理奮せずに後述のＰ２５
の処理に飛ぶ。ここでＤレジスタは、Ｔｉ１ｉ正制御値
の更新時期を決定するための点火回数計数用レジスタで
ある。ノック検出部に異常が発生してｂないときには、
ＰＩ３及びＰＩ４で回転数変動が５　Ｏｒｐｍ以下（条
件１）でかつ負荷変動が５φ以下（条件２）かどうか確
かめる。条件ｌまたは条件２葡満足しない場合、Ｐ２１
でＤレジスタの値をＯとし、Ｐ２４で運転モード変化前
の無意味な遂次補正量（４−０とし、”２５の処理に飛
ぶ。条件１及び条件２を共に満足する場合には、Ｐ＋ｒ
＋でＤレジスタの値に１全加算しＤレノスタｒＣ再び記
・１、σきせる。つづいてＰ１６ではＩ）レジスタの値
が１（）０であるか否かを確かめる。即ち条件１，２を
満足して１００点火周期全経過したか否か？確かめる。

Ｄ天１．　ＯＯの場合には更新時期に達して−ないので
Ｐ２５の処理に飛ぶ。

Ｄ　＝　１．０　（ｌの場合にはＰＩ３でＣレジスタに
記憶されている遂次補正量がＯが否かを確かめる。Ｃ＝
０の場合、Ｐ２１１でＰ７において検索し求めた補正制
御値ケ一時的に記憶している１３レノスタの値から１単
位制御鼠を引き１３レノスタに記憶させる。ＣＮ３の場
合ばＰｌｇで１３レジスタのｆ＋αにＣレジスタのＩＩ
ＩＩを加算しその結果ｔ、　１３レジスタに記憶させ、
ＰＩ３で遂次補正液全記憶してｂるＣレジスタの１１Ｉ
ｊ、全０とする。１］２Ｉでは”１８　＋　Ｐ２１１で
変更されたＢレジスタの値を＞’Ｊｉ　ｌ／い補正１１
１１制御値として学習マツプの現在の運転状態ｉＩＣノ
・１応じた位置ＶＣ記憶させる。Ｐ２２でに入口の学習
マツプ更新のための準備としてＤレジスタの値を０とす
る。ｐｚｓではＰ６で進角マツプより検索して求めＡレ
ジスタに記憶されている基準制御値とＢレジスタに記憶
されている補正制御値（Ｐｌｓ〜Ｐ２２の処理全通過し
た場合は更新された補正制御値）とＣレジスタに記憶さ
れている遂次補正値を演算し目標とする点火進角度を決
定する。Ｐ２６にお−てはＰ２５で決定された点火進角
度全上記クランクλお準用パルス位置からの遅れ時間デ
ータに変換する。

この角度一時間変換の演算はＰ３に２ける回転数情報に
基づいて容易に可能である。このＰ２６において時間に
変換された進角制御量はクランク基準角・ぐルスに同期
してタイミング変換器１８のカウンタにプリセットされ
、この進角制御量にズ」応した時間経過後にカウンタが
ＯＫ達したところで点火タイミング信号が発生して点火
回路１７の点火コイルの通電全遮断し、機関を点火する
３、本芙施例の制御は以上のように成されて分り、従来
のノック抑制装置ではノッキングの抑１ｈ１」制御全設
定された点火進角度よりの遅角債全制御すること即ら一
方向の１ｌｉｌｌ　’１ｉｉｌｌ　ＶＣ工って行なって
いるのに対して本Ｓ施例では設駕された点火進角度に対
して進角、遅角両側ＶＣ点火進角度全補正することがτ
ｊＪ能となっている。従って、基準点火進角度を記１、
はしておく信用マツプのデータとしては、啜ｉ！設置１
１時ｉ／Ｃお−で最適の値として求められた点火進角度
全記憶させ、さらに捕ＩＦ制御値全記憶する学習マツｆ
の全領域Ｖこ初期値としてＯ？ｃ−記憶させておくこと
Ｖこニジ、初ｊυＪのノック抑制：＃ｉＪ御は機関設計
値ｋ　ｚｉ！　’Ｖ＼ＶＣ開始され、機関個々のバラツ
キ、季節変化等ＶＣより生じるノツ・ｔング會補正制御
値で補正することになり、従来装置αのように予めノッ
ク抑制の、１４１Ｊ御ｌｌ’ｉｉｓ金見込んで設定する
必要がなく、初（υ１の制御性も大′幅に同上する。

以−４二のように、本発明によれは機関に発生したノッ
キングを検出し、その検出出力に対応して制１ｉ１１１
　（ｉ：ｉ号に’５Ｆｖ生してノッキングを抑制するフ
ィードバック１ｌＩＩＩ御系ＶＣおいて、機関の回転数
、負荷状態に対応して１尼１、ζで碩域奮設け、機関の
各運転状態にｂｉＪるノック：”ｌ’　１ｊｉｌｌのた
めの補正制御値全対応する記憶領域に記憶させ、機関運
転時、には上記記憶領域から対応する補正制御値音読み
出し、この補正制御値によりノッキング発生要素全制御
して、制御中に発生するわずかなノッキングに対しては
遂次補正値として上記補正制御値にけ加してノック抑制
制御を行うようにしており、ノッキングの抑制が応答性
よく行なわれる。また、ノッキングの発生があって上記
遂次補正がなされている場合、所定の周期で上記遂次補
正値全上記補正制御値に０加し、ノッキングの発生が無
く上記遂次補正値が零の場合には、補正制御値を所定の
周期で所定の量減少させ対応する記憶領域に記憶させ補
正制御値を更新することにより、ノック発生要因の長周
期での変化に対して適切に応答し、また機関の運転状態
が変化した場合にも、変化前及び変化途中の無意味なノ
ック抑制制御の影響が収り除〃）れ、ノック抑制のタイ
ムラグが無くなジノツクＪｊｐ制の応答性は著しく向上
する。

一方、ノック検出部の異常全検出する手段金膜け、常に
ノック検出部の動きを監視し、異常が発生し／こ賜金に
はすみやかにノック抑制のための補ｉＥ　１ｌｉｌＪ御
値の更新を禁止させることによって、ノツキングイ３号
検出が−どきないことにより補正制御値が進角方向へ史
Ａノ「されて行き機関を早期点火するということが防止
できる。１従って、早期点火によるし関の不調、悪影響
ケ未然に防止して安全な機関運転が用能となる３、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の基本的構成図、第２図は２１−、
発明装置の具体的（ｎ成因、第３図は本発明装置の制御
ｒ＋ｔｔｒ作ゲ示すフローチャートである。 １・・負荷検出手段、２　・回転数検出手段、３・・基
準制御値発生手段、４・・・記憶手段、５・・・’＋ｔ
；ＩＪ御以演３９手段、６・・ノック検出手段、７・・
・タイミング変侯手段、８・・点火手段。 代理人　　大　岩　増　雄 第１図 第２図 ｒ、わ゛、補正　書　（自発） 昭和３７年３月）−２０ ｆｌ、ｉ’ｌ’ｌｉ長′自殿 １、＋１！ｆ′Ｉの表示　　　　１．１・願昭　５８−
９９６８２２、づと明の名（ｊ、 機関点火時期制御装置 ：う、補止をする者 代表台片山仁へ部 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面。 ６、補正の内容 （１）明細書の下記に示す各頁各行の「遂次」を「逐次
」と訂正する。 記 第４頁第１１行。 第５頁第１２行。 第１１頁第２行、第３行、第４行、第１２行、第２０行
。 第１２頁第７行。 第１４頁第８行、第１３行。 第１５頁第２行、第１１行、第１７行。 第１６頁第６行。 第１８頁第４〜５行、第８行、第９行、第１０行。 （２）　　同第１６頁第４行のｒ　ＰＩ３　ＪをＩＰＩ
７Ｊと訂正する。 （３）図面の第３図を別紙の通り訂正する。 ７、添付書類の目録 第３図の訂正図面　　　　　　　　　１　通以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関のノッキング全検出するノック検出手段、機
   関の運転状態全検出する運転状態センサ、機関の各運転
   状態に対して基準点火時期特性を与える基準制御値全発
   生する手段、機関の各運転状態におけるノック検出手段
   の出力に基づいて計算された補正制御値を記憶し、運転
   状態センサ力・らの検出出力Ｖ′ｃ工って対応する番地
   の記憶値が読み出されるメモリ手段、ノッキングが発生
   °しているときには処理時点ＶＬ分ける運転状態に対応
   するメモリ手段の番地の記憶値を所定の周」υ］で遅角
   方向に更〃［し、ノッキングが発生していないときは進
   角方向ＶＣ更新制御する更新制御手段、メモリ手段より
   １ノシみ出された記憶値とノック検出手段の出力とから
   点火時期補正制ｒｊｌ量を発生する制御量演算手段、制
   御量演算手段の出力と上記基準制御値から演算された制
   御＋１ｒｃにより点火時期を決定する手段、ノック検出
   手段の異常全検出しノック検出手段の異常時には更新制
   御手段に、Ｊ：る記憶値の更新全禁止する手段金偏えた
   こと全特徴とする城門点火時期制御装置。