JPS59224471A - 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。

一般にこの種の従来の装置においては、あらかじめ設定
された基準点火時期特性に基づいた時期に発生する点火
信号をノッキングの発生毎に一定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を所定の時定数で減少させて点
火時期制御を行なうというフィードバック制御が行なわ
れている。

ところが、この制御においてはノッキング抑制のための
制御を基準点火時期か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
設定しておかねばならず、制御の開始点の点火時期は必
ずノック限界を越えておシ大きなノッキングが発生する
。また機関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ｔ’Ｌるため、変化後の運転状態での制御
目標値に制御量が収まる壕でに大きなタイムラグが出る
。即ち、運転状態の変化に対しての応答性が悪かった。

さらに制御装置としてはノック抑制全必要とする運転領
域全て全フィードバック制御量の大きさの変化によって
１ｆｆｌＪ御するため、広いダイナミックレンジが要求
さ几全ての運転領域に亘って正確に点火時期の制御をす
ることが困難であった。

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要素によって
その発生が左右されるが、吸気温１１、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期が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′ｎを逆に言え
ば、同　　゛−運転状態で短期間に発生するノッキング
はほぼ同程度であシ、発生頻度、強さに大差はない。つ
まシ同−運転状態で発生したノッキング全抑制するのに
要する補正制御値は短期間ではほぼ同一であるので、特
定の運転パラメータによって規定された機関の同一運転
状態では以前に記憶した補正制御値を今回の補正制御値
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いものでよいため、発
生毎にノック検出信号によυ遂次補正制御を行なえば極
めて応答性よく高精度にノッキングを抑制し点火時期を
ノック限界に制御できる。又、先に述べた長周期での変
化要因に対しては、上記補正制御値全ゆつくりと変更す
ることによυ補正が可能となる１゜しかし、万一機関運
転中に機関振動を検出するセンサや電気回路等に故障又
は誤動作等の異常が発生した場合には、ノッキングが検
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、このた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ノック限界を越えて早期点火が
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を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
憶領域に記憶し、機関運転状態センサからの出方によっ
て対応する補正制御値をＪｌ−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
火時期を制御し、ノッキング発生毎に遂次ノック制御を
行なうことにょｐ、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値を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には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
イムラグをなくシ、全ての運転モードにおいてノッキン
グ抑制の応答性、精度の向上をはがシ、さらに万一ノッ
キングの検出に異常が発生した場合、上記補正制御値の
更新制御を停止させ、機関の運転状態に対応する領域に
記憶されている補正制御値に所定の値の遅角制御値を加
え基準の点火時期を補正することにより、機関の早期点
火を防止し機関の安全運転を確保することを目的とする
ものである。

以下、本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図は本実施例の基本的構成を示し、負荷検出手段１
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
よシ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に対応した基準点火時期を与
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次元的に区画さ扛た番
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
値全読み出し、制御量演算手段５に送出する。制御量演
算手段５は上記読み出さ北た補正制御値とノック検出手
段６によｐ検出されるノッキング信号とを演算して点火
時期補正制御量を発生する。制御量演算手段５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力える
基準制御値とから、タイミング変換手段７は点火時期を
決定し、この点火時期に対応した時期にタイミング信号
を発生し、点火手段８を制御する。また上記記憶手段４
はノック検出手段６の検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はノック検出手段６に異
常が発生した場合とｆｌ’ｚ検出し、上記記憶手段４の
補正制御値更新動作全停止させ、さらに制御量演算手段
５に運転状態に対応した番地に記憶されている補正制御
値と所定の遅角制御値から演算さｉｔだ点火時期補正制
御量を発生させる。

第２図は本実施例の具体的構成を示し、図において１１
は機関の回転に従い基準クランク角度信号を発生するク
ランク角センサ、１２は機関の吸気管圧を検出しその圧
力に対応した圧力信号を出力する圧力センサ、１３は圧
カセンザ１２よ多出力された圧力信号をそのレベルに応
じてディジクル化する第１のＡ／Ｄ変換器、１４は機関
に取υ付けられ機関の振動加速度全検出する加速度セン
サ、１５は加速度センサ１４の検出出力から機関のノン
キングに伴い発生した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ノッ
ク検出器、１６はノック検出器１５の出力信号をディジ
タル化する第２のＡ／Ｄ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を
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、王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、インク−フェース
（入出力信号処理装置）２３とから構成されている。１
７はマイクロコンピュータ２０によジ制御される点火回
路、１８はタイミング変換器である。

次にこのように構成された本実施例の動作につぃて説明
する。クランク角センサ１１は機関の回転に従い、１点
火周期に１回機関の回転角度位置を検出しクランク基準
角パルスを出方し、これはマイクロコンピュータ２ｏの
インターフェース２３に入力される。圧力センサ１２は
機関の吸気管圧を検出し、その圧力に対応するレベルの
圧力信号全発生する。ここで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ため、この吸気管圧を検
出して得られる圧力信号のレベルから機関の負荷状態を
知ることができる。圧力センサ１２から発生された圧力
信号は第１のＡ／Ｄｆ換器１１３によυ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ｉｔでおり、常時機関の振
動を検出している。この検出出力にはイ次間の作動によ
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
い発生した振動によるノッキング成分が重畳して含贅れ
る。ノック検出器１５は上記加速度センサ１４からの検
出出方からノッキング成分を弁別し、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Ａ／Ｄ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２ｏのメモリ２２はＲＯＭとＲＡ
Ｍを有し、ＲＯＭ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
運転状態における基準の点火進角度を与える基準制御値
を記憶する領域（以下進角マツプと呼ぶ。）を有し、Ｒ
ＡＭ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にお
けるノック検出器１５の出方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）。）を
有している。マイクロコンピュータ２゜は上記のクラン
ク角センサ１１、圧力センサ１２、加速度センサ１４の
各センサ情報がら点火時期補正制御量を計算して最適な
点火時期全詐出し、決定された点火時期においてタイミ
ング信号を発生するタイミング変換器１８を介して点火
回路１７の点火コイルの通電を遮断し、機関を点火する
。

また、マイクロコンピュータ２０は機関の運転状態が例
えば次の条件全満足する場合ノック抑制の補正制御値更
新のだめの処理を開始する。

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襲以下。

機関がたとえば連続する１００点火周期に亘って上記条
件１．２を満足した状態で運転され、その間にノッキン
グが発生してノック抑制の遂次補正を行なっている場合
、この遂次補正値を補正制御値に加算し更新さｉ％だ補
正制御値と（〜、又遂次補正量が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単位量を差し引き更新された補正制御値とし
、現在の機関運転状態に対応する学習マツプの領域に上
記更新された値を記憶させる。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、以降はこの更新された
補正制御値をもとにしてノック抑制の遂次制御が開始さ
れる。つ−！シ遂次補正値が最小となるべく補正制御値
が更新され最適なノック限界の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によシ運転状態変化の過
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
グによって作成キルる遂次補正値を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
ない）情報を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御値をも
とにしてノック抑制の遂次補正が開始さｎる。即ち、従
来装置のように運転状態変化前のノック抑制制御量から
制御全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、ノック抑制
制御の応答性は著しく同上する。

一方、異常検知回路１９は加速度センサ１４の検出出力
を常に監視している。先に述べたように加速度センサ１
４の検出出刃には機関の機械ノイズが含まれている。万
一、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がらの出力
は無（零）となシ、上記の機械ノイズは異常検知回路１
９に入力さｉ″Ｌなくｌν、異常検知回路１９はそのノ
イズレベルの低下を検知し加速度センザ部の異常を検出
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
上述の補正制御量更新の処理を停止し、現在の運転状態
に対応する学習マツプ上の番地に記憶されている以前の
同一運転状態におけるノック限界を与える補正制御値に
、例えば３度程度の遅角に相当する遅角制御値ΔＲｋ加
えて点火時期補正制御量として進角マッグから読み出し
た基準制御量を補正して点火時期を決定し、タイミング
変換器７に出力して機関全点火する。これにより、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、補正制御量の進角（Ｉｌへの更新が停止されさ
らに所定量の遅角量が付加さ九るので早期点火が確実に
防止さ力１、従って早期点火による機関の不調、悪影響
を未然に防止して安全な機関運転を可能とし得るもので
ある。

ここで、上述の制御ヲ央行するフローチャートを第３図
に示す。図中のＰ１〜Ｐ２９はフローチャートの各ステ
ッｆｆ示す。尚、制御演算は例えば１点火周期に７回、
クランク基準角・々ルス入力時に実行される。まず、Ｐ
２でクランク基準角・母ルスを人力し、Ｐ３で前回のク
ランク基率角／Ｆルスからの周期を求め回転数に換算す
る。Ｐ４で圧力信号を入力し、Ｐ５で機関の負荷状態を
計算で求める。Ｐ６でｉｌｌ−１Ｐ　、　Ｐ５で計算し
た回転数及び負荷状態に対応する基準制御値を進角マツ
プより検索しＡレジスタに記憶させる。Ｐ７ではＰ６と
同様に回転数及び９荷状態に対応したノック抑制の補正
制御値を学習マツ７’よシ検索しＢレジスタに記憶させ
る。Ｐ８でノック信号を入力し、Ｐ、でノック検出器１
５をリセットする信号を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。ＰＩＯではＰ８で人力
さ７’したノッキング信号の強度に対応した量の制御量
を算出し、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。

続いて、Ｐｌ＋で異常検知回路１９の出力信号を入力し
、Ｐｌ２でノック検出部に異常が発生したか否かを確か
める。異常が発生した時には、Ｐ２１１でＤレジスタの
値全Ｏにし、Ｐ２６で遂次補正値全記憶しているＣレジ
スタに所定の遅角量に対応する制御量ΔＲを記憶させ、
補正ηｉ制御値の更新をせずに後述のＰ２□の処理に飛
ぶ。ここで、Ｄレジスタは補正制御値の更新時期を決定
するだ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いないときにはＰ　Ｉ　３及びＰｌ
４　で回転数変動が５０　ｒｐｍ以下（条件１）でかつ
負荷変動が５％以下（条件２）かどうか確かめる。条件
１または条件２を満足しない場合Ｐ？４にでＤレジスタ
の値全０とし、Ｐｌ４で運転モード変化前の無意味な遂
次補正値Ｃを０とし、Ｐ２□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　Ｉ　５でＤレジスタ
の値に１を加算しＤレジスタに再び記憶させる。

つづいてＰｌａではＤレジスタの値が１００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
期を経過したか否かを確かめる。Ｄ＼１００の場合には
更新時期に達していないのでＰ２７の処理に飛ぶ。Ｄ＝
１００の場合にはＰｌ７でＣレジスタに記憶されている
遂次補正値が０か否かを確かめる。Ｃ＝０の場合Ｐ２ｏ
でＰ７において検索し求めた補正制御値を一時的に記憶
しているＢレジスタの値から１単位制御量を引きＢレジ
スタに記憶させる。Ｃ＼０の場合はＰ　Ｉ　８でＢレジ
スタの値にＣレジスタの値を加算しその結果をＢレジス
タに記憶させ、Ｐｌ、で遂次補正値を記憶しているＣレ
ジスタ゛の値全０とする。Ｐ２１ではＰ　Ｉ　８１Ｐ　
２０で変更されたＢレジスタの値を新しい補正制御値と
して学習マツプの現在の運転状態に対応した位置に記憶
させる。Ｐ２２では次回の学習マツプ更新のための準備
としてＤレジスタの値全０とする。

Ｐ２□ではＰ。で進角マツプよシ検索して求めＡレジス
タに記憶さｎ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（Ｐｌ、〜Ｐ１１２　の処理を通過し
た場合は更新さ几た補正制御値）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。Ｐ２８においてはＰ２７゜で決定された点火進
角度を、上記クランク基準角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
おける回転数情報に基づいて容易に可能である。このＰ
２８において時間に変換された進角制御量はクランク基
準角パルスに同期してタイミング変換器１８のカウンタ
にプリセットさ几、この進角制御量に対応した時・同経
３１へ後にカウンタが０に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を遮
断し、機関を点火する。

以上のようにして本実施例の制御は実現されており、先
に述べたように、従来のノック抑制装置ではノッキング
の抑制制御を設定された点火進角度よりの遅角量を制御
すること即ち一方向の制御によって行なっているが、本
実施例では設定された点火進角度に対して進角、遅角両
側に点火進角度を補正することが可能である。従って、
基準点火進角度を記憶しておく進角マツプのデータとし
ては、機関設計時において最適の値として求めらルた点
火進角度を記憶させ、さらに補正制御値を記憶する学資
マツプの全領域に初期値として０を記憶させておくこと
によυ、初期のノック抑制制御は機関設計値を基準に開
始され、機関側々の・ぐラツキ、季節変化等により生じ
るノッキングを補正制御値で補正することになり、従来
装置のように予めノック抑制の制御幅を見込んで設定す
る必要がなく、初期の制御性も大幅に向上する。

以上のように、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御信号を発生し
てノッキングを抑制するフィート。

パック制御系において、機関の回転数、負荷状態に対応
して記憶領域を設け、機関の各運転状態におけるノック
抑制のための補正制御値全対応する３「シ憶領域に記憶
させ、機関運転時には上記記憶領域から対応する補正制
御値を読み出し、この補正制御値によりノッキング発生
要素全制御し、制御中に発生するわずかなノッキングに
対しては遂次補正量として上記補正制御値に付加してノ
ック抑制制御全行うようにしてお９、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
り、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：ｔ’を上記補正制御値に付加し、ノッキン
グの発生が無く上記遂次補正量が零の場合には、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［７、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取り除かれ、ノ
ック抑制のタイムラグが無くな９ノツク抑制の応答性り
こ著しく向上する。

一方、ノック検出部の異常を検出する手段を設け、常に
ノック検出部の動き全監視し、異常が発生した場合には
すみやかにノック抑制のだめの補正制御値の更新を禁止
させることによって、ノッキング信号検出ができないこ
とにより補正制御値が進角方向へ更新されることが防止
さ′Ｊ上る。′またノック検出部異常発生時の点火時期
をその運転状態における補正制御値に所定の遅角−臀を
加えたもので補正することによって７′ツク限界を越え
た角度での点火が防止され、早期点火による機関の不調
、悪影響を未然に防止できるものである。

【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図は不発明装
置の具体的構成図、第３図は本発明製置の制御動作を示
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・・・
制御量演算手段、６・・・ノック検出手段、７・・タイ
ミング変換手段、８・・・点火手段。 代理人　大岩増雄 第１図 第２図 ↑−１・許庁長宮殿 １．事件の表示　　　１・５°願昭５８−９９６８３２
、発明の名称 機関点火時期制御装置 ：３．補正を−づる青 事件との関係　　右′許出屑１人 住　所　　　　　東京都千代目１区丸の内二Ｊ−目２番
３号名　称　　（６０１ト乏菱電機株式会社代表考片山
仁八部 ４、代理人 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）明細書の下記各員各行の「遂次」を「逐次」と訂
正する。 記 第４頁第１４行。 第５頁第１５行。 第１１頁第１３行、第１４行、第１５行。 第１２頁第３行、第１１行、第１８行。 第１５頁第７行、第１１行。 第１６頁第１行、第１Ｏ行、第１丁行。 第１７頁第６行。 第１９頁第４行、第８行、第９行、第ｉｏ行。 （２）同第１７頁第４行のＣ’　Ｐ＋ｓＪをＩＰｒｒＪ
と訂正する０ （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）機関のノッキングを検出するノック検出手段、機
   関の運転状態を検出する運転状態センサ、機関の＠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を発
   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全記憶し、運転
   状態センサからの検出出力によ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にお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期で遅角方向に更新し、
   ノッキングが発生していないときは進角方向に更新制御
   する更新制御手段、メモリ手段よジ読み出さ肛た記憶値
   とノック検出手段の出力とから点火時期補正制御量を発
   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値により点火時期を決定す
   る手段、ノック検出手段の異常を検出しノック検出手段
   の異常時には更新制御手段による記憶値の更新を禁止す
   る手段を備え、更新禁止時には制御量演算手段はメモリ
   手段より読み出された記憶値と所定の遅角制御値を演算
   し、点火時期補正制御量を発生するように構成されたこ
   とを特徴とする機関点火時期制御装置。