JPS60195361A - 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
内燃機関のノン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、機関運転時のノンキングを検出して抑制す
るノンキング抑制装置の開発、採用が盛んである。こ＼
でこのノンキング現象は、一般に機関運転条件のうち、
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、笑際上、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、かつ季節が一年全周期として変化するために、
ノン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ｙ同程度でろって、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はｙ同じ
でるる。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
の変動全追随補正できない点などに不備がろって、未だ
効果的なノンキング抑制をなし得ないものでめった。

〔発明の概要〕

この発明は従来のこのような果状に鑑み、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全なし、ま
た特にノッキング発生要因に変動の多い過渡運転時には
、その変動分に相当する補正制御全行なえるようにして
、内燃機関運転時のノンキングを効果的にし力・も応答
性よく抑制し得るノッキング抑制装ｆｆｌ提供するもの
でるる。

〔発明の実施例〕

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

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
ろる。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けこの点
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
および閉路角制御して、所望のパルス中の点火パルス（
第３Ｎ囚、第４図（ト）、第５図（４）参照）′！！−
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、この移送
されたパルス（第３図（至）、第４図（２）、第５図（
２）参照）全出力する移相器、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るる。

また６は機関の振動加速度を検出して振動信号を出力す
る加速度センサ、７はこ−の加速度センサ６から入力さ
れる振動信号によジ、機関のノッキングに伴って発生す
るノンキング成分を選別し、そのノッキング強度に対応
したレベルのノンキング信号（第３図（Ｂ）、第４図（
Ｂ）、第５図（Ｂ）参照）を出力し、力・つ後述する波
形整形回路力・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サ、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〃・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ンキング信号と
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り、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からの
ディジタル化した圧力信号と、波形整形回路１０からの
定時間パルスと力・ら機関の運転状態をめ、かつ前記Ａ
Ｄ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ｆした
基準制御信号ＶＲの入力により制御信号（第３図（Ｃ）
、第４図（Ｑ、第５図（Ｃ）参照）′ｆＩ：演算出力す
る演算器、１２は第２図に示す前記基準制御信号ＶＲを
記憶するメモリ、１４は前記吸気管１３内に配されて、
機関の出力全調整するスロットル弁、１５はこのスロッ
トル弁１４の開閉制御作動に連動して抵抗値が可変され
る可変抵抗でろる。

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のそれぞれによりィグナイタ部が構成されており、
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
（例えばバルブ弁の作動に伴って検出されるノイズ信号
）と共（、ノッキングに伴なう振動によって生じたノン
キング成分が重畳して含ま九ている。

また、第２図は機関におけるそれぞれの運転状態に対応
して前記メモリ１２に記憶される基準制御信号の一例で
るる。ぞしてこの第２図の場合、運転状態は機関の負荷
Ｌｏ＝Ｌ＋と回転数Ｎｏ〜Ｎ４とにｊジ定められている
。

記憶されている基準制御信号ｖＲＦｉ、例えば回転数Ｎ
２〜Ｎ３の範囲において、負荷Ｌｏ−Ｌ＋での運転の場
合に社基準制御信号■８０．負荷Ｌ１〜Ｌ２での運転の
場合には基準制御信号ＶＲ２＋負荷Ｌ２〜Ｌ３での運転
の場合には基準制御信号ｖＲ３となり、負荷の増加に従
ってその基準制御信号が大きくなる。

さらに第３図（４）〜（２）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同各部の波形を、第４図
（４）〜Ｏ）はノッキング制御の必要な機関運転状態で
の前記第１同各部の波形を、第５図（Ａ）〜Ｄ）は各シ
リンダ間の燃焼状態が若干異なっていて、第４図（４）
〜■）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同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。

まず機関の回転に伴って点火信号発生器１がら点火信号
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、閉路角制御されて、所足パルス中の点火パルスとし
て出力さｔｌる。そしてこの点火パルスに移相器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ｔｔ
断続し、その給電遮断時に点火コイル５で発生される点
火電圧により各シリンダへの点火がなされ、こｔ′ＬＶ
Ｃ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ｔＡＤ
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
を表わす信号とじて演算器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り、さらにこのと
き加速度センナ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１
はこの振動信号からノッキング成分全選別して、ノンキ
ング強度に対応したレベルのノッキング信号ヲ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
さ九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力
・ら入力される定時間パルスの周期により機関の回転数
をめ、かつ前記ＡＤ変換器９ｔ−経て入力されるディジ
タル化された圧力信号により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Ａ
Ｄ変換器９を経て入力されるディジタル化されたノッキ
ング信号により機関のノンキング全検出する。そしてこ
の演算器１１により検出される機関のノッキングは、前
記のようにしてめた運転状態のそれぞれにおいて、各運
転状態でのノッキング信号を、それぞれの運転状態に対
応する基準制御信号としてメモリ１２に記憶させ、これ
によって第２図に示す基準制御信号ＶＲのマツプ全作成
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。

［１）　ノンキングが発生していない機関運転状態の場
合 （第３図（至）〜Ｄ）を参照） この場合はノンキング検出器７からの出力が同図ＣＢ）
のように零でろ９、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
出力上回移相の、同図回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ｔ２での給電遮断がなされて点火電
圧が発生し、機関は通常通りに運転される。

〔１１〕　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（４）〜Ｑ））を参照） この場合は時点ｔ３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１．へＤ変換器９
全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
工うに、この運転状態に対応した基準制御信号ＶＲ４（
！−読み出して出力する。従ってこの基準制御信号■□
　の入力により、移相器３４ｅ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ＣＤ）Ｋ示す
ように、角度θまたけ時間的に遅れる側に移相させ７を
点火パルスとし、これ全スイッチ回路４へ出力すること
になジ、スイッチ回路４ではこの角度θ１だけ移相器せ
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ｔ６よジもそれぞれに角度θＩ
および角度θ２ずつ遅角した時点ｔ５およびｔ７での給
電遮断がなされて点火電圧が発生し、この点火電圧によ
り機関の運転がなさｎるために、結果的にはノッキング
が解消され、機関線ノッキングのない通常通りに運転さ
れる。

［１１１Ｆ　各７リング間の燃焼状態が若干異なってい
て、第４図（Ｃ）の基準制御信号による制御では幾分か
制御不足で、引き続き低レベルのノッキングが継続烙れ
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）〜■）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１ｏ
７ｊ）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〃・ら
同運転状態をめると共に、メモリ１２力・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Ｖ
Ｒ５を読み出して出力する。従ってこの基準制御信号ｖ
Ｒ５の入力によジ、移相器３は波形整形回路２〃・ら入
力する同図（５）の点火パルスの位相を、同図■）に示
すように、角度θ３たけ時間的に遅ｎ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
になり、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′１［全断
続させ、基準時点ｔ９よりも角度θ３だけ遅角した時点
ｔ＋ｏでの給電遮断がなさｎて点火電圧が発生し、この
点火電圧によＶ機関の運転がなされる。

セしてこ＼では、今、前記したように、角度θ３だＴ／
ｙ遅角した時点ｔｏｏ　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、低レベルのノンキングが
引き続き発生していると、ノック検出器７カ・らは同図
（Ｂ）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ＶＲ３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ｔｌ
ｌｊジも角度θ４だけ遅角した時点ｔ１２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、機関ベンツキングのない
通常通ジに運転される。

そしてこの場合、角度θ４は角度θ３よジも大きく、そ
の差、つまジバラッキ補正角度は０４−０３となってノ
ンキング信号にのレベルに対応するもので、このように
実際の制御量がメモリ１２から読み出した基準制御信号
よりも所足値以上に大きく変動した場合ＫＨ、メモリ１
２の基準制御信号値を修正、記憶させることにより、機
関のノンキング発生要因の大きな変動に対し追随しての
ノッキング抑制が可能となり、前述したノンキング発生
要因としての季節的変化に対応する適切な値の基準制御
信号値得られるのである。

しかしてまた機関でのノンキングは、前記した定常運転
時よりも過渡運転時において大きく発生するもので、こ
のために機関の運転状態全検出して、過渡運転時には制
御信号値を適宜補正して制御きせるようにすることが望
ましく、機関にめって伐スロットル弁の開度によって出
力調整がなされるから、このスロットル弁の開度変化に
より機関の負荷状態、換言すると運転状態を検出するこ
とができる。そこでこの実施例においては、スロットル
弁開度の変化率が所定値を越えたときに過渡運転状態で
るることを検出すると共に、制御信号値の補正をこの過
渡状態検出後の一定時間に亘って行ない、かつこの補正
期間をスロットル弁開度の変化率に対応させることによ
って、特にノッキング発生要因の変動の大きい過渡運転
時に発生するノッキングを適正な制御信号により抑制さ
せるようにしている。

すなわち、仁の実施例にめって前記過渡運転状態は、機
関の出力全調整するところの、前記吸気管１３に配した
スロットル弁１４の開度変化によって検出し、その開度
変化を開閉操作に連動して作動される可変抵抗１５の抵
抗値変化として取り出す。そしてこの可変抵抗１５の抵
抗値変化は前記演算器１１に入力され、この演算器１１
ではその変化量が所定値以上であると、スロットル弁２
１の開度変化率（ｄα／ｄｔ　）　が所定以上の過渡状
態（いわゆる加速状態）になつ斤ことを検出する。

この過渡状態の領域判定の一例を第６図に示してめり、
こ＼ではスロットル弁一度変化率（ｄα／ｄｔ）がα１
以下でるれは定常状態、α１以上でろれげ過渡状態でろ
るものと判断するようにしている。

一方２機関でのノッキングは、負荷の増加に従って発生
し易く、かつ負荷の増加に対応して大きく発生するとい
う特性を有している〃）ら、制御（Ｎ号値の補正は、前
記したように負荷の増７７［１皐、すなわち、スロット
ル弁開度の変化率（ｄα／ｄＬ）に対応して一定時間だ
け行なうようにするのがよい。第７図には過渡状態に際
してスロットル弁開度の変化率に対応させた補正時間の
特性例が示されており、こ＼ではスロットル弁開度の変
化率に対して比例する補正時間としている。しかし夾用
土は機関の特性、この機関全搭載する自動車の特性、な
らびにそのシステム方式などを充分に考慮してより綿密
な補正をなし得るようにするのがよい。

また第８図は定常状態と過渡状態との制御信号値の補正
例全示すもので、定常状態における制御信号ＶＲ５に対
し、過渡状態では補正量全加算して大きくした制御信号
ＶＲ６となっている。つまり過渡状態においては、−例
としてノック検出器７からのノンキング信号ｖＫに基づ
く補正信号を加算させた制御信号ＶＲＩＩ　とするので
ろる。

なお、ノッ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力・、るるいは燃料制御による
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英用化されていて、これ
らへの適用が容易でろり、かつ低コストで実現できる〃
・らでめる。そして空燃比制御による例としては、燃料
噴射装置による燃料の噴射量をノンキング信号に対応す
る基準制御信号により増量させるようＫすればよく、前
記と同等の機能が得られる。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明によれば、機関の振動加速
度からノッキング強度に対応したレベルのノンキング信
号を取り出すようにし、また機関の負荷状態と回転数と
〃・らそねそ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１ｃ６って、そ
のノッキング信号と基準制御値と力・らノッキング制御
のｆｃ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ると共に、併せてノッキング発
生要因の変動に追随した制御が可能となり、さらに機関
の過渡運転状態を検出するようにしたから、この過渡運
転状態検出に基すいて、竹にノッキング発生要因の変動
の大きい過渡運転状態においても、基準制御値に対して
その運転状態に対応する適宜の補正を加えることができ
、同様に適切なノンキング抑制を効果的に行ない得るな
どの特長を有するものでるる。

【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図社同上メモリ
に記憶される基準制御信号の例を示す説明図、第３図囚
〜（２）、第４図囚〜（２）、第５図（４）〜■）はそ
れぞれ第１同各部での波形図、第６図は運転領域の区分
を示す説明図、第７図および第８図は基準制御信号に対
する補正時間および補正量の例を示すそれぞれ説明図で
るる。 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
・・・・点火コイル、６・・・・加速度センサ、７・・
・・ノック検出器、８・・・・圧力センサ、９・・・・
ＡＤ変換器、１１・・・・演Ｗ５．１２・・・・メモリ
、１３・・・・吸気管、１４・・・・スロットル弁、１
５・・・・可変抵抗。 代理人　大　岩　増　雄 沿１図 第２図 ＠転数 第３図　第４図 第５図 第６図 第７図 ／−、七（）１イ１％！ 手続補正書（自発） ５９９２０ 昭和　年　月　日 １、事件の表示　特願昭５９−５１６２９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 代表者片山仁へ部 ５、補正の対象 （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７頁第１６〜１７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。 （２）同書第１０頁第１０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。 （３）同書第１２頁第２行の「および角度θ２」を削除
する。 （４）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全検出して振動信
   号全出力する加速度センサと、前記振動信号からノンキ
   ングに伴って発生するノッキング成分を選別して、ノン
   キング強度に対応したレベルのノンキング信号を出力す
   る手段と、内燃機関の負荷状態全検出する手段と、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
   転数とにより、内燃機関の運転状態を判断して、各運転
   状態に対応したノンキング抑制のための基準制御値を記
   憶する記憶手段と、前記スロットル弁開度の検出により
   、その開度変化率が所定値を越えて内燃機関の過渡運転
   状態を表わしたときに検出信号を出力する手段と、この
   検出信号によって前記基準制御値を適宜に補正する補正
   手段と、前記ノンキング信号と前記基準制御値、もしく
   は補正された基準制御値からノッキング制御のための制
   御信号を演算出力する演算手段と全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）内燃機関の過渡運転状態を表わす検出信号を、ス
   ロットル弁開度の変化率に対応した一足時間出力させる
   ようにしたこと全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。