JPS60195360A - 内燃機関のノツキング抑制装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は内燃機関のノッキング抑制装置に関し、特に
内燃機関のノッキング発生要因の大きな変動に対しても
常時適切なノッキング抑制をなし得るノッキング抑制装
置に係るものである。

〔従来技術〕

内燃機関においては、機関効率（燃費）、出力などの向
上のために、機関運転時のノッキングを検出して抑制す
るノッキング抑制装置の開発、採用が盛んである。こ＼
でこのノッキング現象は、一般に楼閣運転条件のうち、
点火時期、空燃比。

燃焼室温度、吸気温度および湿度などのそれぞれに数多
くの要因に左右されて発生するが、これらの各要因のう
ちでも、実際上、吸気温度および湿度の変動に大きく影
響され、しかもこの吸気温度および湿度は季節によって
変化し、かつ季節が一年を周期として変化するために、
ノッキングの発生も一年周期で変化することになる。つ
まり同一運転状態で短期間において発生するノッキング
ははソ同程度であって、その発生頻度、大きさに大差は
なく、このために同一運転状態で発生するノッキングを
抑制するのに必要な制御信号は短期間において＃１ｙ同
じである。従来、この事象を利用したノッキング抑制装
置の提案がなされているが、個々の要因解析、殊に各要
因の変動を追随補正できない点などに不備があって、未
だ効果的々ノッキング抑制をなし得ないものであった。

〔発明の概要〕

この発明は従来のこのような実状に鑑み、ノッキング発
生に際しては、各運転状態に対応してそれぞれに予めメ
モリに記憶されているノッキング抑制に必要な適正値の
制御信号を迅速に出力させてノッキング抑制をなし、ま
たノッキング発生要因の変動にも完全に対処し得て、内
燃機関運転時のノッキングを効果的にしかも応答性よく
抑制し得るノッキング抑制装置を提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下この発明に係る内燃機関のノッキング抑制装置の一
実施例につき、添付図面を参照して詳細に説明する。

第１図はこの実施例装置の概要を示すブロック構成図で
ある。この第１図において、符号１は機関の回転に伴っ
て基準点火信号を発生する点火信号発生器、２はこの点
火信号発生器１から入力される基準点火信号を波形整形
お工び閉路角制御して、所望のパルス巾の点火パルス（
第３図囚、第４図囚、第５図（４）参照）を出力する波
形整形回路、３はこの波形整形回路２から入力される点
火パルスの位相を、後述する演算器からの制御信号に対
応して時間的に遅れ側に移相させ、この移相されたパル
ス（第３図０．第４図（２）、第５図（至）参照）を出
力する移相器、４はこの移相器３から入力される点火パ
ルスに対応して点火コイル５への給電を断続するスイッ
チ回路である。

まｆｃ６＃′ｉ機関の撮１ｊｈ加速度を検出して振動信
号を出力する加速度センサ、１はこの加速度センチ６か
ら入力される振動信号にょシ、機関のノッキングに伴っ
て発生するノッキング成分を選別し、ソノノッキング強
度に対一応したレベルのノッキング信号（第３図の）、
第４図の）、第５図（Ｊ３）参照〕を出力し、かつ後述
する波形整形回路からの定時間パルスによってリセット
されるノック検出器である。

そして８は機関の吸気管１３の内圧を検出して、検出圧
力に対応する圧力信号を出力する圧力センナ、９は前記
ノック検出器７から入力するノッキング信号と、圧力セ
ンサ８から入力する圧力信号とをレベル対応にディジタ
ル化し、これらのディジタル化したノッキング信号と圧
力信号とを出力するＡＤ変換器、１０は前記点火コイル
５の駆動端子電圧によシ、点火時期に定時間パルスを出
力する波形整形回路、１１は前記ＡＤ変換器９がらのデ
ィジタル化した圧力信号と、波形整形回路１０からの定
時間パルスとから機関の運転状態をめ、かつ前記、−変
換器９からのディジタル化したノンキング信号からノッ
キング強度をめて、後述するメモリに記憶された基準制
御信号ＶＢの入力にニジ制御信号（第３図（Ｑ、第４図
（Ｑ　、第５図り参照）を演算出力すると共に、所定期
間に＼では点火動作が所定回数だけなされる期間）に亘
って前記運転状態が同一状態で継続されたとき、前記基
準制御信号■を演算して次に述べるメモリに記憶された
同基準制御信号ＶＲを更新する演算器、１２鉱この演算
器１１の演算出力と更新出力としての第２図に示す基準
制御信号ｖＲを記憶するメモリである。

しかして前記装置においては、点火信号発生器１、波形
整形回路２、移相器３、スイッチ回路４および点火コイ
ル５のそれぞれにょシイブナイタ部が構成されておシ、
そして前記加速度センサ６から出力される振動信号には
、機関作動から生じた機械的なノイズによるノイズ信号
（例えばパルプ弁の作動に伴って検出されるノイズ信号
）と共に、ノンキングに伴なう振動によって生じたノッ
キング成分が重畳して含まれている。

また第２図は機関におけるそれぞれの運転状態に対応し
て前記メモ９１２に記憶される基準制御信号の一例であ
る。そしてこの第２図の場合、運転状態は機関の負荷Ｌ
０〜Ｌ４と回転数Ｎ、−Ｎ。

とによシ定められている。　、 記憶されている基準制御信号ＶＲは、例えば回°転数Ｎ
２〜Ｎ、の範囲において、負荷Ｌｏ−Ｌ１での運転の場
合に蝶基準制御信号ＶＲＩ、負荷Ｌ１〜Ｌ３での運転の
場合には基準制御信号ＶＲ２゜負荷Ｌ！〜Ｌ３での運転
の場合に抹基準制御信号ＶＲ３とな勺、負荷の増加に従
ってその基準制御信号が大きくなる。

そしてこれらの基準制御信号ＶＲＩ　、ＶＲ２？ＶＨ３
は、機関の運転が同一状態で所定期間継続されたとき、
各運転状態でめられた新たな適切な制御量にそれぞれ更
新される０すなわち、例えば機関回転数Ｎ２〜Ｎ３の範
囲で、負荷Ｌ０〜Ｌ１の範囲の運転が所定期間継続され
ると、新たに基準制御信号がめられて、これが新た女基
準制御信号Ｖとして更新記憶されるのである。

さらに第３図囚〜０はノッキングが発生していない機関
運転状態での前記第１図各部の波形を、第４図（４）〜
（６）はノッキング制御の必要な機関運転状態での前記
第１図各部の波形を、第５図（４）〜（ハ）は各シリン
ダ間の燃焼状態が若干具なっていて、第４図囚〜（６）
の基準制御信号による制御では幾分か制御不足となる機
関運転状態での前記第１図各部の波形をそれぞれに示し
ている。

次に前記実施例装置の全般的な動作について述べる０ まず機関の回転に伴って点火信号発生器１から点火信号
が発生し、この点火信号は波形整形回路２により波形整
形、閉路角制御さ！して、所定パルス巾の点火パルスと
して出力される。そしてこの点火パルスは移相器３を経
てスイッチ回路４に入力され、このスイッチ回路４では
点火パルス信号入力に対応して点火コイル５への給Ｎを
断続し、その給電遮断時に点火コイル５で発生される点
火電圧にニジ各シリンダへの点火がなされ、これによっ
て機関が運転状態となる。

また前記機関の運転状態で、圧力センサ８は吸気管１３
の内圧を検出して、その圧力に対応した圧力信号を紛変
換器９に出力する。そしてこのＡＤ変換器９では、入力
される圧力信号がディジタル化され、機関の負荷状態を
表わす信号として演算器１１に出力されるが、こ＼で吸
気管の内圧は機関の負荷状態に敏感に反応して変化する
ために、圧力センサ８で得た圧力信号レベルから機関の
負荷状態をめることができるのであシ、さらにこのとき
加速度センサ６は機関の振動加速度を検出して、その振
動信号をノック検出器７に出力させ、ノック検出器７は
この振動信号からノッキング成分を選別して、ノッキン
グ強度に対応したレベルのノッキング信号をＡＤ変換器
９に出力し、このＡＤ変換器９では前記と同様に入力さ
れるノッキング信号がディジタル化されて演算器１１に
出力される。

ついで前記演算器１１においては、波形整形回路１０か
ら入力される定時間パルスの周期にニジ機関の回転数を
め、かつ前記ＡＤ変換器９を経て入力されるディジタル
化された圧力信号に工す機関の負荷状態をめて、これら
の値から機関の運転状態を判断すると共に、前記ＡＤ変
換器９を経て入力されるディジタル化されたノッキング
信号によシ機関のノッキングを検出する０そして今、機
関にノッキングが発生していると、前記したように、演
算器１１は定時間パルスと圧力信号とにニジ機関の運転
状態をめると共に、点火回数の定時間パルスによる計数
で、この運転状態が所定期間に亘って一定、つ′１シ定
常運転状態であれば、このときのノッキング信号をその
運転状−における基準制御信号としてメモリ１２に記憶
させる０すなわち、例えば第２図に示す機関回転数Ｎ、
〜Ｎ・３．負荷Ｌ０〜Ｌ１での領域の運転が、所定期間
に亘って継続されたとすれば、そのときのノンキング信
号を基準制御信号ＶＲＩとしてメモリ１２に記憶させ、
以下同様にして、機関にノッキング信号が発生した運転
状態でのそれぞれにおいて、各々の運転状態に対応した
ノッキング信号を、各々の運転状態に対応し次基準制御
信号ＶＲＩとしてメモリ１２に記憶させることにより、
第２図に示す基準制御信号ＶＲのマツプを作成すること
ができる。

続いて前記機関の各運転状態での具体的な装置作動につ
いて述べる。

ＣＩ）　ノッキングが発生していない機関運転状態の場
合 （第３図（４）〜（至）を参照） この場合はノッキング検出器７からの出力が同図（Ｂ）
のように零であシ、このために演算器１１の出力も同図
（Ｑのように零となって、移相器３での移相制御が行な
われず、波形整形回路２からの同図囚に示す点火パルス
出力と同移相の、同図■に示す点火パルスがスイッチ回
路４に入力される。

従ってこのスイッチ回路４では、入力される点火パルス
に対応して点火コイル５への給電を断続させるために、
基準時点ｔ１およびｔ、での給電遮断がなされて点火電
圧が発生し、機関は通常通シに運転される。

（Ｉｔ）　ノンキング制御を必要とする機関運転状態の
場合 （第４図囚〜０を参照） この場合は時点ｔ８での点火後にノッキング制御が必要
な運転状態になり、演算器１１では、波形整形回路１０
から入力される定時間パルスの周期と、ＡＤ変換器９を
経て入力される圧力センサ８の信号レベルとから同運転
状態をめると共に、メモリ１２から同図（Ｃ）に示すよ
うに、この運転状態に対応した基準制御信号ＶＲ４を読
み出して出力する。従ってこの基準制御信号ＶＲ４の入
力により、移相器３は波形整形回路２から入力する同図
囚の点火パルスの位相を、同図０に示すように、角度θ
！たけ時間的に遅れる側に移相させた点火パルスとし、
これをスイッチ回路４へ出力することになシ、スイッチ
回路４で鉱この角度θまたけ移相させた点火パルスに対
応して点火コイル５への給電を断続させ、基準時点ｔ４
および−よりもそれぞれに角度θ１および角度θ意づ＼
遅角した時点ｔｓおよびｔ７での給電遮断が女されて点
火電圧が発生し、この点火電圧にニジ機関の運転がなさ
れるために、結果的にはノッキングが解消され、機関は
ノッキングのない通常通シに運転される０ 〔■〕　各シリンダ間の燃焼状態が若干具なっていて、
第４図（Ｃ）の基準制御信号による制御でｉｌｔ幾分か
制御不足で、引き続き低レベルのノッキングが継続され
ること＼なるために、この制御不足の補正を必要とする
機関運転状態の場合 （第５図（４）〜（２）を参照） この場合は時点ｔ、での点火後にノンキング制御が必要
な運転状態になシ、演算器１１では、波形整形回路１０
から入力される定時間パルスの周期と、ＡＤ変換器９を
経て入力される圧力センサ８の信号レベルとから同運転
状態をめると共に、メモリ１２から同図（Ｑに示すよう
に、この運転状態に対応した基準制御信号ＶＲ５を読み
出して出力する。従ってこの基準制御信号ＶＲ５の入力
により、移相器３は波形整形回路２から入力する同図（
４）の点火パルスの位相を、同図（２）に示すように、
角度θ３だけ時間的に遅れる側に移相させた点火パルス
とし、これをスイッチ回路４へ出力することになシ、ス
イッチ回路４ではこの角度θ３だけ移相させた点火パル
スに対応して点火コイル５への給電を断続させ、基準時
点ｔ９　よシも角度θ３だけ遅角した時点ｔ１゜での給
電遮断がなされて点火電圧が発生し、この点火電圧にニ
ジ機関の運転がなされる。

そしてこ＼では、今、前記した工うに、角度θ３だけ遅
角した時点ｔ１゜だけ遅角した時点ｔ１゜で点火された
のにも拘わらず、燃焼状態が少し変動していて、低レベ
ルのノッキングが引き続き発生していると、ノック検出
器７からは同図０３）に示すノック信号Ｋが出力される
。従って演算器１１はこのノック信号にの入力により、
その信号レベルに対応する補正を前記基準制御信号ＶＲ
５に加えた基準制御信号ＶＲ６を出力し、次の点火をそ
の基準時点ｔ１□よシも角度θ４だけ遅角した時点ｔｔ
ｚで行なって補正させ、結果的にはこの引き続き発生す
る低レベルのノッキングをも充分に抑制でき、機関はノ
ッキングのない通常通りに運転される。

そしてこの場合、角度θ４は角度θ３よシも大きく、そ
の差、つまシバラツキ補正角度はθ４−θ、となってノ
ッキング信号にのレベルに対応する。またノッキング信
号にはノッキング条件（すなわち燃焼状態）の変動に基
すいて変化するが、これはメモリ１２に記憶される基準
制御量と、移相器３に入力される実際の制御量との差を
表わしている。すなわち、ノッキング信号Ｋが発生した
状態で、これに対応すべきメモリ１２の記憶基準制御量
が適正値からずれている、つまりこの場合はその適正値
よりも記憶基準制御量が小さいことを意味しておシ、同
ノッキング信号にのレベルに対応した大きな量に補正さ
せて、メモリ１２内の基準制御ｉを適正値に更新するこ
とが必要である。

めて実行するのがよいが、そのすべてをめることは実際
上不可能であるから、実用上有効にしてかつ充分な所定
数のデータからめて適確に更新させるようにするのであ
る。

そしてこのためには、まず機関が安定した運転状態にあ
るかどうかの判別が必要である。この実施例の場合、同
判別は所定期間における運転状態から行なうようにして
いて、この状態が一定で変化しなければ定常状態である
ものと判断する。例えば第２図に示す機関回転数Ｎ２〜
Ｎ３で、かつ負荷ＬＯ’＝Ｌ１の領域での運転が所定期
間に亘って継続されると、機関が定常運転状態にあると
判断し得るのである。また前記所定期間は機関の運転に
必須の点火回数を計数、つまシこ＼では前記波形整形回
路１０からの定時間パルスを計数することによシ、確実
でしかも容易にデータ数（燃焼回数）を演算できるので
ある。

しかして前記はメモリ１２に記憶されている基準制御量
が実際の制御量よシも小さく、この基準制御量を増加さ
せて大きく更新させる場合であるが、反対に基準制御量
が適正値ニジも大きくて、この基準制御量を減少させて
小さく更新させる場合もある。そしてこの場合には、基
準制御量が適正値よシも大きいために、ノッキング信号
Ｋが発生せず、従ってノッキング信号Ｋが発生しない定
常運転が前記所定期間に亘って継続され、かつこれが所
定回数繰シ返されると、こ＼ではメモリ１２に記憶され
ている基準制御量よシも大きいと”判断して、この基準
制御量を減少させて、これよシも小さい値である適正値
に更新させ得るのである。

すなわち、このよりにして、定常運転時のノッキング信
号にの有無、およびそのレベルから、メモリ１２に記憶
されている基準制御量の補正の必要性、およびその補正
量を容易に判断し得るのでから読み出される基準制御値
よシも所定値以上に大きく変化した場合には、この記憶
されている基準制御値を修正（基準制御信号の更新）さ
せることによって、機関のノンキング発生状態の大きな
変化に対応して基準制御信号を修正でき、結果的にはさ
きに述べたノッキング発生要因の季節的変化に対応させ
た修正が可能となり、常時適切な値の基準制御信号を記
憶させておくことができるのである。

ｊ汁 あるいはこれらの平均値を一律に記憶させておいてもよ
く、いずれにせよ初期値を零とした場合ニジも初期の制
御性を改善できる。また前記実施例ではノック検出器の
出力のリセットを点火時期毎に行なうようにしているが
、これに限定されるものではなく、ノッキング発生後の
点火時期に行なうようにしてもよいことは勿論である。

さらに検出信号を加算し、ノッキング発生時の変化量を
検出して補正制御するようにしてもよく、この場合、出
力が所定値になったときにリセットさせるようにすれば
よい。

そしてまた、ノンキング抑制のための制御手段は、前記
実施例で示した点火時期制御とか、あるいは燃料制御に
↓る空燃比制御が望ましい。これはこの点火時期制御、
空燃比制御に係る装置が既に数多く実用化されていて、
これらへの適用が容易であシ、かつ低コストで実現でき
るからである。

そして空燃比制御による例としては、燃料噴射装置にＬ
る燃料の噴射量をノッキング信号に対応する基準制御信
号によシ増量させるようにすればよく、前記と同等の機
能が得られる。

〔発明の効果〕

以上詳述したよ５にこの発明によれば、機関の振動加速
度からノンキング強度に対応したレベルのノンキング信
号を取ル出すようにし、また機関の負荷状態と回転数と
からそれぞれの運転状態を判断して、各運転状態に対応
したノッキング抑制のためのそれぞれの基準制御値を予
め記憶させておき、ノッキング発生時にあって、そのノ
ッキング信号と基準制御値とからノッキング制御のため
の制御信号を出力させるようにしたから、発生時の各運
転状態にそれぞれ適切に対応するノッキング抑制を迅速
に行ない得られ、また併せてノッキング発生要因の変動
に対しては、その変化分に相当する補正制御をなし、か
つこれを逐次補正させることＫよって常時効果的なノッ
キング制御ができる。さらに点火回数などを計数して得
る所定期間に、運転状態が一定条件で継続されて梢正量
が適正値以上になったときとか、同所定期間に亘って定
常運転が所定回数繰力返されて補正値が適正値以下であ
ると判断されたときなどには、記憶されている基準制御
値を修正させるために、ノッキング発生要因の大きな変
動にも充分に追随した制御が可能となるなどの特長を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る内燃機関のノンキング抑制装置
の一実施例を示すブロック説明図、第２図は同上メモリ
に記憶される基準制御信号の例を示す説明図、第３図（
４）〜（至）、第４図（４）〜（２）、第５図（５）〜
■）はそれぞれ第１図各部での波形図である。 １・・・・点火信号発生器、２，１０・・・・波形整形
回路、３・・・・移相器、４・・・・スイッチ回路、５
・・・Φ点火コイル、６・・・・加速度センサ、Ｉ・・
・・ノック検出器、８・・・・圧力センサ、９・・・・
ＡＤ変換器、１１・・・・演算器、１２・・・・メモリ
。 代理人　大　岩　増　雄 第１図 回転歎 第。ヮ　第４図 第５図 εＡｌｆ１ 手続補正書（自発） １、事件の表示　特願昭５９−５１６２８号２、発明の
名称　内燃機関のノッキング抑制装置３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名　称　
（６０１）三菱電機株式会社 代表者片由仁八部 ４、代理人 住　所　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号（１）明
細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第５頁第１０行の「１３」を削除する。 （２）　同１第８頁ｇ１行の「■」をｒＶ＋ｔｌＪと補
正する。 （３）同書同頁第２〜３行の［ノッキングが発生してい
ない」を「ノッキング制御を必要としない」と補正する
。 （４）同書第９頁第３行の「１３」を削除する。 （５）　同書第１０頁第９〜１０行の「点火回数の〜計
数で」を「点火毎の定時間パルスの計数によシ」と補正
する。 （６）同書第１１頁第７行の「ノッキングが発生してい
ない」を「ノッキング制御を必要としない」と補正する
。 （力　同書第１２頁第１９行の「および角度θ！」を削
除する。 （８）同書第１４頁第１１行の「だけ遅角した時点ｔｌ
Ｇだけ遅角した時点ｔ、。」を「だけ遅角した時点ｔ、
。」と補正する。 （９）同書第１７頁第６行の「大きい」を「小さい」と
補正する。 （Ｉｌｌｌ　第４図を別紙の通シ補正する。 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットル弁の開度によって出力調整される内燃
   機関において、内燃機関の振動加速度を検出して振動信
   号を出力する加速度上ノサと、前記振動信号からノッキ
   ングに伴って発生するノッキング成分を選別して、ノッ
   キング強度に対応したレベルのノッキング信号を出力す
   る手段と、内燃機関の負荷状態を検出する手段と、内燃
   機関の回転数を検出する手段と、前記負荷状態と前記回
   転数とによシ、内燃機関の運転状態を判断して、各運転
   状態に対応したノッキング抑制のための基準制御値を記
   憶する記憶手段と、前記ノッキング信号と前記基準制御
   値とからノッキング制御のための制御信号を演算出力し
   、かつ前記運転状態が所定期間に亘って一定条件で継続
   されたとき、または所定期間に亘って定常運転が所定回
   数繰シ返されたときに、前記基準制御値を修正させるよ
   うにした演算手段とを備えたことを特徴とする内燃機関
   のノッキング抑制装置。
2. （２）　点火回数の計数によって所定期間を設定させる
   よりにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の内燃機関のノッキング抑制装置。