JPS6116270A

JPS6116270A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JPS6116270A
Application number: JP59136707A
Authority: JP
Inventors: Yuji Nakajima; 雄二中島; Akito Yamamoto; 明人山本; Toshimi Anpo; 安保　敏巳; Hiroyuki Naito; 内藤　宏幸
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-06-30
Filing date: 1984-06-30
Publication date: 1986-01-24
Also published as: JPH0459467B2

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に点火一時
期を制御する制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置
として、例えば機関の筒内圧力を検出する複数の筒内圧
センサ（燃焼圧力振動センサ）を備え、この筒内圧セン
サの検出結果に基づいて機関の筒内圧力が最大となるク
ランク角位置を予め定めた目標値となるように各気筒毎
に点火時期を補正制御するものがある（特開昭５．３−
５６４２９号公報参照）。

つまり、機関において筒内圧力が最大となるクランク角
位置θｐｍａｘは、圧縮上死点（ＴＤＣ）より若干遅れ
た位置、機関によって異なるが通常上死点後（ＡＴＤＣ
）１０”〜２０“の位置にあり、このクランク角位置θ
ｐｍａｘは点火時期を変化させることによって変化する
。

そこで、機関の筒内圧力からこのクランク角位置θｐｍ
ａｘを検出して、この検出結果に応して点火時期を制御
してクランク角位置θｐｍａｘがＡＴＤＣｌｏ”〜２０
゛の内の予め定め′た目標値になるように制御して１機
関の発生トルクを最大にし、燃費効率を高めるようにし
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような点火時期制御装置にあっては
、特定の気筒と筒内圧センサとの対応関係は一義的に固
定され、その特定の気筒の点火時期制御は１個の筒内圧
センサの検出出力のみに基づいて行なうようになってい
る。

そのため、筒内圧センサの破壊、配線の断線あるいはシ
ョート等の異常が発生したときには、その異常が発生し
た筒内′圧センサの出力に基づいて点火時期制御を行な
っている気筒の点火時期が不適切になる。

例えば、点火時期が正規の点火時期よりも遅角すること
による、発生トルクの減少、燃費の低下。

排気温の過度の上昇、正規の点火時期よりも進角するこ
とによるノンキングの発生等の事態が生じる。特に、点
火時期の進角し過ぎによって発生するヘビーノックは、
最悪の場合機関の破壊につながる恐れがある。

〔問題を解決するための手段Ｊそのため、この発明による内燃機関の制御装置は、第１
図に示すように内燃機関の筒内圧力を検出する複数の筒
内圧センサＡの検出結果に基づいて各気筒若しくは各気
筒群についての点火時期制御系に異常が発生したか否か
を判定する判定手段Ｂと、複数の筒内圧センサＡの検出
結果に基づいて各気筒若しくは各気筒群の点火時期を制
御すると共に、判定手段Ｂの判定結果に基づいて点火時
期制御系に異常が発生した気筒若しくは気筒群の点火時
期を、点火時期制御系が正常な他の気筒又は気筒群の点
火時期と同じに制御する点火時期制御手段Ｃとを設けた
ものである。

〔作用〕

点火時期制御系に異常が発生したときには、その点火時
期制御系によって制御される気筒若しくは気筒群の点火
時期を、正常な点火時期制御系による点火時期制御を行
なっている他の気筒若しくは気筒群の点火時期と同じに
制御することによって、点火時期制御系の異常に伴なう
不都合を抑制する。

し実施例Ｊ以下、この発明の実施例を添伺図面を参照して説明する
。

第２図は、この発明を実施した４気筒内燃機関の制御装
置の全体概略構成図である。

この内燃機関においては、エアクリーナ１．エアフロメ
ータ２及びスロットルバルブ３を介してインテークマニ
ホールド４に取入れられた空気と、インジェクタ５によ
って供給される燃料とが混合された混合気が内燃機関６
に供給され、点火プラグ７によって点火されて燃焼し、
この燃焼によって発生した排気ガスは排気管から触媒コ
ンバータ８及びマフラー９を介して排出される。

一方、全体の制御を司るコントロールユニット１１には
、エアフロメータ２からの吸入空気流量信号、スロット
ルバルブ乙の開度を検出するスロットルスイッチ１２か
らのスコツ１−ルバルブ位置信号、クランク角センサ１
６からの回転信号、トランスミッション１４のニュート
ラル位置を検出するニュートラルスイッチ１５からのニ
ュートラル信号、車速センサ１６からの車速信号が入力
される。

また、燃料温度を検出する燃温センサ１７からの燃温信
号、排気ガス中の酸素濃度を検出する０２センサ１８か
らの酸素濃度信号、冷却水温度を検出する水温センサ１
９からの水温信号が入力される。

さらに、各機関６の筒内圧を検出する筒内圧センサ２１
からの筒内圧信号が入力される。なお、以下では第１気
筒から第４気筒の各筒内圧センサ２１を、夫々「筒内圧
センサ２１Ａ〜２１Ｄ」と称する。

そして、コントロールユニット１１は、これ等の各入力
信号及び内部に格納した各種データに基づいて、インジ
ェクタ５を駆動制御して燃料供給量を制御し、点火プラ
ク７７＞高電圧を供給するイクニツションコイル２２の
一次電流を断続制御して点火を制御する。

なお、イクニツションコイル２２からの高電圧はここで
は図示を省略したディストリビュータによって各気筒の
点火プラグ７に分配される。また、以下の説明では第１
気筒〜第４気筒の点火プラグ７を「点火プラグ７Ａ〜７
１］Ｊど称する。

また、Ａ’Ａ　Ｃバルブ２３を駆動制御してスロットル
バルブ６をバイパスする空気流量を制御してアイドル回
転数を制御し、ＶＣＭＣバルブ２３御してＥＧＲバルブ
２５を制御してＥＧＲ量を制御等する。

なお、この第２図中、２日はフューエルポンプ。

２７はキャニスタ−２２８はＢＣバルブ、２Ｂはチェッ
クバルブである。

第３図及び第４図は、この内燃機関の制御装置における
コントロールユニット１１の構成を示すブロック図であ
る。

まず、第１気筒の筒内圧センサ２１Ａは、圧電変換型圧
力センサであり、第４図（イ）、（ロ）に示すようにシ
リンダ・＼ラド６Ａに取付けた点火プラク７Ａの座金と
して取付けられ、前述したように第１気筒の筒内圧（シ
リンダ内圧力）に応じた電荷信号Ｓｌ＋を出力する。

なお、他の第２気筒〜第４気筒の筒内圧センサ２１Ｂ〜
２１Ｄについても、筒内圧センサ２１Ａと同様に取付け
られ、第２気筒〜第４気筒の各筒内圧に応じた電荷信号
ＳＩ２〜Ｓ１４を出力する。

チャージアンプ３１Ａは、例えば第５図に示すように、
オペオンブＯＰ、、抵抗Ｒ，，Ｒ２、コンデンサＣ１＋
ダイオードＤ　Ｉ　＋　Ｄ　２からなる電荷−電圧変換
回路によって、筒内圧センサ２１Ａからの電荷信号Ｓｌ
＋を電圧信号に変換した後、この電圧信号をオペアンプ
ＯＰ　＋　２ｍ　抗Ｒ３〜Ｒ８及びダイオードＤ３から
なる増幅回路によって増幅して、検出信号Ｓ２１として
出力する。

なお、その他のチャージアンプ３１Ｂ−３１０について
も、チャージアンプ５１Ａと同妻に構成され、各々筒内
圧センサ２１Ｂ〜２１Ｄからの電荷信号ＳＩ２〜Ｓ１４
を電圧信号に変換した後増幅して、検出信号８２□〜Ｓ
　２４として出力する。

つまり、これ等の筒内圧センサ２１八〜２１１）及びチ
ャージアンプ３１　Ａ−３１０によって第１図の複数の
燃焼圧力振動センサＡを構成している。

また、クランク角センサ１３は、各気筒の圧縮上死点前
（ＢＴＤ（１）７０°で基準信号Ｓ２を出力すると共に
、クランク角の１度又は２度毎に位置信号Ｓ３を出力す
る。

なお、その基準信号Ｓ２の内、第１気筒に対応する基準
信号については、他の気筒に対応する基準信号よりもパ
ルス幅を広くしている。

また、その位置信号Ｓ３は、その他の例えば０゜１度等
の角度毎に出力するようにしてもよく、細くする程制御
精度が向上する。

一方、コントロールユニット１１は、第１図の判定手段
Ｂ及び点火時期制御手段Ｃを兼ねた回路であり、マルチ
プレクサ（ＭＰＸ）り２．信号処理゛回路３３及゛び主
制御回路６４からなる。

そのマルチプレクサ３２は、主制御回路３４からの選択
信号に応じて入力されるチャーシアンブ３１　Ａ−３１
ＤからのＳ、２１〜Ｓ　２４を選択して、検出信号Ｓ２
ｎとして出力する。

信号処理回路３３は、第６図に示すようにバンドパスフ
ィルタ３３Ａと、増幅回路３３Ｂと、整流回路３３Ｇと
、積分器３３Ｄとからなり、マルチプレクサ３２からの
検出信号Ｓ２ｎを所定の信号処理をして積分信号Ｓ５と
して出力する。

つまり、そのバンドパスフィルタ３３Ａは、チャージア
ンプ３１　Ａ−３１Ｄからの検出信号３２１〜Ｓ　２４
の内のいずれかであるマルチプレクサ３２からの検出信
号Ｓ２ｎから所定周波数、すなわちノッキングに関連す
る周波数帯域（約６〜１７ＫＨｚ）の信号成分のみを抽
出して、この抽出した信号成分を検出信号Ｓ４として出
力する。

増幅回路３３Ｂは、第７図に示すようにオペアンプＯＰ
３．抵抗Ｒ、ｏ−Ｒ，４及びコンデンサＣ２からなり、
バンドパスフィルタ３３Ａからの検出信号Ｓ４を増幅し
て検出信号Ｓ５として出力する。

整流回路３３Ｇは、第７図に示すようにオペアンプＯＰ
４．抵抗Ｒ７５〜Ｒ１８，コンデンサＣ３＋ダイオード
Ｄ’４　＋　Ｄ　５からなり、増幅回路３３Ｂからの検
出信号Ｓ５を半波整流して検出信号Ｓ６として出力する
。

積分器３３Ｄは、第７図に示すようにオペアンプＯＰ５
．抵抗Ｒ１９〜Ｒ２２，コンデンサＣ４，ツェナダイオ
ードＺＤからなる積分回路と、抵抗Ｒ２３及びトランジ
スタＱ１からなるリセット回路とからなる。

そして、そのリセット回路のトランジスタＱ１に入力さ
れる後述する主制御回路３４からのセット／リセット信
号ＳＳＲでタイミングをとられて、整流回路３３Ｃから
の検出信号Ｓ６を積分回路で積分して積分信号Ｓ７とし
て出力する。

なお、この積分器３３Ｄは、主制御回路３７からのセッ
ト／リセット信号ＳＳＲがハイレベル゛Ｈ″のときに、
トランジスタＱ１がオフ状態になって積分可能状態にな
り、そのセット／リセット信号ＳＳＲが”　Ｌ　”のと
きに、トランジスタＱ＋がオン状態になってコンデンサ
Ｃ４の両端がショートされて積分停止状態になる。

第６図に戻って、主制御回路３４は、ＣＰＵ３５、ＲＯ
Ｍ３Ｇ、ＲＡＭ３７及びＡ／Ｄ変換器等を内蔵したｌ１
０３８からなるマイクロコンピュータによって構成しで
ある。

この主制御回路３４は、クランク角センサ１３からの基
準信号Ｓ２及び位置信号Ｓ３と、信号処理回路３３から
の積分信号８７等とを入力する。

そして、クランク角センサ１３からの基準信号Ｓ２及び
位置信号Ｓ３に基づいて信号処理回路３６の積分器３３
Ｄにセット／リセット信号ＳＳＲを出力してその積分動
作を制御する。

なお、ここでは主制御回路３４は、圧縮上死点前４０度
（ＢＴＤＣ４０“）で積分器３３Ｄの積分動作を開始さ
せ、圧縮上死点（ＴＤＣ）でその積分動作を停止させ、
圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）５”で再度積分動作を開始さ
せ、ＡＴＤＣ４５“で積分動作を停止させる。

また、主制御回路３７は、前述した各入力信号に基づい
て、ノッキングに関する判定１点火時期制御系（ここで
は筒内圧センサ２１Ａ〜２１Ｄ及びチャージアンプりＩ
Ａ−３１０）の異常判定。

点火時期の修正量の決定９点火時期の決定等の点火時期
制御に関する処理をして、この処理結果に基づいて点火
装置４０のパワートランジスタ４１をオン・オフ制御し
て点火時期を制御する。

なお、この点火時期の制御（パワートランジスタ４１の
オン・オフ制御）は、ｌ１０３８の内部に設けた図示し
ない進角値（ＡＤＶ）レジスタ。

トウエル角（ＤＷＥＵＬ）　レジスタに決定した点火時
期に相当する値（進角値、トウエル角）をセットし、こ
れ等のレジスタの値と位置信号Ｓ３ををカウントするカ
ウンタの値とを比較して、一致した時点でパワートラン
ジスタ４１をオユノ状態又はオフ状態にする。

また、その点火装置４０は、パワートランジスタ４１が
オン・オフ制御されることによって、八ツテリ４２から
給電されているイグニッションコイル２２の一次電流が
断続されてその二次側に高電圧が発生し、この高電圧を
テイストリヒュータ４３によって第１気筒〜第４気筒の
点火プラグ７Ａ〜７Ｄに選択的に分配して印加して火花
放電を発生させて点火する。

なお、この主制御回路３４は１点火時期に関する制御以
外の制御もするが、その詳細な説明は省略する。

次に、このように構成したこの実施例の作用について第
８図以降をも参照して説明する。

ます、この実施例におけるノッキングの検出原理につい
て説明する。

先ず、筒内圧力振動のパワースペクトルは、例えば第８
図に示すように、非ノツク時には線Ｉで、比較的大きな
レベルを有するノック時には線■で示すようになる。

なお、これは４気筒１８００ｃｃの内燃機関について全
負荷、４８００ＲＰＭで運転した場合の本出願人による
実験結果であるが、他の内燃機関についても略同様であ
ることを確認している、この第８図から分るように、ノ
ック時と非ノツク時とでは６〜１７ＫＨｚの周波数帯域
においてパワーレベルに大きな差がある。

そこで、筒内圧センサの電荷信号を電圧信号に変換して
、この信号から上記周波数帯域の信号成分を抽出するこ
とによって、非ノツク時およびノック時に例えば第９図
（イ）及び同図（ロ）に示すような信号（以下「抽出信
号」と称す）が得られる。゛なお、これ等は筒内圧の高
周波振動の波形を示すものである。

ここで、特定周波数帯域の信号ｘ　（ｔ）のパワーは、
一般に Φ”　（１／２Ｔｌ　、１：ｘ２（Ｌ）　ｄ　ｔ　　　
・・・■で表わされる。つまり、信号振幅の２乗の時間
平均として得られる。

したがって、第Ｓ図に示す信号の絶対値の積分を堪えれ
ば、となる。

この第０式の右辺は、信号ｘ（ｔＪのＲＭＳ　（二乗平
均）を示すことから、この第０式の左辺は。

信号ｘ（ｔ）のパワーを示す量、あるいは少なくともパ
ワーと一価に相関のある量と考えることができる。

なお、ここでは、第０式および第０式の信号Ｘ（ｔ）を
単に一周波数の信号と仮定したが複数の周波数成分を含
んでいても実用上さしつかんない。

そこで、第９図（イ）に示す非ノツク時の抽出信号を、
クランク角で上死点前４０度（ＢＴＤＣ４０′′）から
上死点後４０°　（ＡＴＤＣ４０”）までの範囲につい
て絶対値積分をしたとき、その積分信号は例えば第１０
図（イ）に示すようになる。

同様に、第Ｓ図（ロ）に示すノック時の抽出信号を、ク
ランク角で上死点前４０°（ＢＴＤＣ４０°）から上死
点後４０度（ＡＴＤＣ４０”）までの範囲について絶対
値積分をしたとき、その積分信号は例えは第１０図（ロ
）に示すようになる。

これ等の各積分信号は、上記クランク角範囲における筒
内圧振動エネルギに対応するものである。

つまり、上記第０式で（１７２Ｔ）の項を落したもので
ある。

その第１０図（イ）から分るように、非ノツク時には、
積分信号はほぼ線型に増加しており、クランク角によら
ず常に一定の振幅エネルギが存在している。すなわち、
非ノツク時には上死点（Ｔの関係が成立している。

一方、第１０図（ロ）から分るように、ノック時には、
ＴＤＣ後の膨張行程においてノッキングに起因するエネ
ルギの増分が現われる。

ところで、一般に人間の聴感によるノックレベルの判定
は、定常的に発生している背景雑音による音圧レベルと
、ノッキング振動による音圧レベルとの相対的な強度差
によっておこなわれていると考えられている。

したかつて、非ノツク時における筒内圧の振動エネルギ
と、ノッキング時における筒内圧の振動のエネルギとを
直接比較すれば、官能表価と良く一致するノッキングレ
ベルの検出が可能となる。

ここで、上記第０式によれば、経験的に上死点前にノッ
キングが発生することは無いと考えて良いことから上死
点前の積分信号は、上死点後のノッキングの発生の有無
にかかわらず、非ノツク時の上死点後の膨張行程におけ
る筒内圧力の振動エネルギの予測値となっていると云え
る。

したがって、上死点前のクランク角所定範囲内における
筒内圧振動の（整流）積分値と、上死点後のクランク角
所定範囲内、あるいは上死点前の範囲を含む所定範囲内
における筒内圧振動の（整流）積分値とを比較すること
により、非ノツク時の筒内圧の振動エネルギと、燃焼行
程中の筒内圧の振動エネルギとを直接比較することにな
り、人間の官能表価と良く一致したノツキンクレベルを
検出できる。

なお、本出願人による種々の実験によれば、第１０図に
示す関係は、殆んどの運転条件下で成立していると着す
ことができる。

ただし、積分区間は、吸・排気弁の着座・離座の振動に
よって生じる点火プラクの振動による影響を受けて第０
式の関係が成立しなくなるようなことがないように選択
する必要がある（この実施例ではＢＴＤＣ４０”〜ＴＤ
Ｃ及びＡＴＤＣ５゜〜ＡＴＤＣ４５”　とする）。

次に、このような処理をするための主制御回路３４によ
る信号処理回路３３の積分器３３Ｄの積分動作の制御に
ついて第１１図（以下ここでは「同図」と称す）を参照
して説明する。

ます、４気筒機関においては、第１気輛＃１〜第４気筒
＃４を＃１−＃３−＃４−＃２−＃］の順序で点火制御
する。

このとき、クランク角センサ１６からは、同図（イ）に
示すように各気筒の上死点（ＴＤＣ）前７０”で基準信
号Ｓ２が出力され、曲述したように第１気筒についての
基準信号Ｓ２のパルス幅は他の気筒についての基準信号
よりもパルス幅が広い。

また、このクランク角センサ１６からは、同図（ロ）に
示すようにクランク角１°　（又は２°）毎に位置信号
Ｓ３が出力される。

一方、筒内圧センサ２１Ａ及びチャージアンプ３１Ａが
正常なときには、チャージアンプ３１Ａからは、同図（
ハフに示すような検出信号８２１が出力され、他のチャ
ージアンプ３１Ｂ−３１Ｄからも同様な検出信号８２２
〜Ｓ　２４が出力されるので、マルチプレクサ３２から
は、同図（ニ）に示すような検出信号Ｓ２ｎが出力され
る。

それによって、このマルチプレクサ３２からの検出信号
Ｓ２ｎから信号処理回路３３のバントパスフィルタ３３
Ａで所定周波数の信号のみを抽出して、増幅回路３３Ｂ
で増幅したとき、この増幅回路３３Ｂからは、同図（ホ
）に示すような検出信号Ｓ５か出力され、これを整流回
路３３Ｃで判波整流することによって同図（へ）に示す
ような検出信号Ｓ６か積分器３３Ｄに入力される。

そこで、主制御回路３４は、クランク角センサ１３から
の基準信号Ｓ２が入力された時点から内部カウンタを起
動して位置信号Ｓ２のカウントを開始する。

そして、主制御回路３４は、同図（チ）に示すように例
えば第１気筒についてＢＴＤＣ４６”になった時点ｔ１
で、セット／リセット信号ＳＳＲを”　Ｈ”にして積分
器３３Ｄの積分動作を開始させ、ＴＤＣになった時点ｔ
２でセット／リセット信号ＳＳＲをＬ″にして積分動作
を停止させる。

その後、ＡＴＤＣ５”になった時点ｔ３で同様にして積
分器３３Ｄの積分動作を開始させ、ＡＴＤＣ４５°にな
った時点ｔ４で積分動作を停止させる。

そ九によって、積分器３３Ｄから出力される積分信号Ｓ
７は、時点ｔ１〜ｔ４の間では例えば同図（ト）に示す
ようになり、時点１１〜１２間の積分動作によって非２
９９時振動エネルギに相関する積分値か得られ、時点ｔ
３〜１４間の積分動作によってノック時振動エネルギに
相関する積分値か得られる。

なお、主制御回路３４は、第２気筒〜第４気筒について
も同様なタイミングで積分器３３Ｄの積分動作を制御す
るので、積分器３３Ｄから出力される積分信号Ｓ７は全
体として同図（ト）に示すようになる。

そこで、主制御回路３４は４図示しない処理において、
各ＴＩ）Ｃにおける積分信号Ｓ７をＡＩＤ変換して、こ
のＡ／Ｄ変換値を非ノツク時の振動エルネギに相関した
量ＢとしてＲＡＭ３７の所定のアドレスに格納し、また
各ＡＴＤＣ４５°における積分信号Ｓ７をＡ／Ｄ変換し
て、このＡ／Ｄ変換値をノック時の振動エネルギに相関
した量にとしてＲＡＭ３７の所定のアドレスに格納する
。

そして、この量Ｂと量にとの比（Ｋ／Ｂ）又は差（Ｋ−
Ｂ）を算出して、量Ｋを正規化する。

次に、センサ故障等の点火時期制御系の異常判定の原理
について説明する。

一般に、圧縮行程初期の筒内圧力Ｐａ（例えばＢＴＤＣ
６０”の筒内圧力〕と爆発行程の筒内圧力ｐｂ（例えば
ＡＴＤＣＩＯ”の筒内圧力）とを比較した場合、必ずＰ
　ａ　＜　Ｐ　ｂの関係になる。

そこで、第１１図（二ンに示すように、筒内圧力に相関
するマルチプレクサ３２からの検出信号Ｓ２ｎを所定の
クランク角度１例えば上述したようにＢＴＤＣ６０°及
びＡＴＤＣＩＯｏでＡ／Ｄ変換して筒内圧力Ｐａ、Ｐｂ
に相関する相関値（以下［筒内圧力相関値Ｐａ、ＰｂＪ
と称す）を得て、その筒内圧力相関値Ｐａ、Ｐｂを比較
することによって、Ｐａ上Ｐｂとなったときに、その時
の気筒についての点火時期制御系に異常が発生したと判
定することができる。

次に、主制御回路３４が実行する異常判定・点火時期制
御の詳細について第１２図以降を参照して説明する。

第１２図を参照して、５ＴＥＰ　１で気筒判別処理をす
る。これは、クランク角センサ１３からの基準信号Ｓ２
か入力されたとき（立上ったとき）に内部カウンタを起
動してクランク角センサ１３からの位置信号Ｓ３をカウ
ントし、基準信号Ｓ２が立下ったときのカウント値から
第１気筒か否かを判別し、この判別結果に基づいて他の
気筒を判別する。

つまり、前述したように第１気筒の上死点前７０”で出
力される基準信号Ｓ２のパルス幅は他の気筒の上死点前
７０”で出力される基準信号Ｓ２よりもパルス幅が広い
。例えば第１気筒についての基準信号Ｓ２のパルス幅は
１４”程度であるのに対して、第２気筒〜第４気筒につ
いての基準信号Ｓ２のパルス幅は４゛〜５°である。

そこで、入力された基準信号Ｓ２のパルス幅を計測する
ことによって、例えばカウント値がＩＯ”以上であれば
第１気筒と判定することができ、以後入力される基準信
号Ｓ２は第３気筒、第４気筒。

第２気筒の順であるので各々の気筒を判別することがで
きる。

そして、５ＴＥＰ　２でマルチプレクサ３２を駆動して
、５ＴＥＰ　］での気筒判別結果に応じた気筒に対応す
るチャージアンプ３１　Ａ−３１Ｄからの検出信号８２
１〜Ｓ　２４のいずれかを選択して、検出信号Ｓ２ｎと
して出力させる。

その後、５ＴＥＰ　３で前述したような信号処理回路６
３の積分器３３Ｄの積分タイミングをセットして、ＢＴ
ＤＣ４０°〜ＴＤＣの間及びＡＴＤＣ５”〜４５”の間
で積分器３３Ｄの積分動作を行なわせる。

そして、５ＴＥＰ　４〜１０で５ＴＥＰ　ｌでの気筒判
別結果に応じて点火時期制御系の異常判定及び点火時期
の修正量の決定をする第１気筒修正量決定処理〜第４気
筒修正量決定処理をする。

第１３図乃至第１６図は、各々この第１２図における第
１気筒修正量決定処理〜第４気筒修正量決定処理に詳細
を示すフロー図である。

ます、各図に共通する略称に意味（既に説明にしたもの
を除く）について説明しておく。

ＦＬＧ　：　ＲＡＭ３７に予め格納した４ビツトの異常
気筒フラグであり、ビットｂＯは第１気筒。

ビット、は第２気筒、ビット、は第３気筒、ビットｂ３
は第４気筒の正常・異常を示す。

ｄ、ｃ：点火時期の修正量であり、ｄｅｌは第１気筒、
ｄｃ２は第２気筒１ｄｃ３は第３気筒、ｄｃ４は第４気
筒の各点火時期修正風を意味する。

なお、ｄｃは正であれば、進角側修正量を表わし、負で
あれば遅角側修正量を表わす。すなわち、修正量が大き
くなる程点火時期は進むものとする。

Ｍｉｎ　（ｄｃｉ）：当該気筒を除く他の気筒（例えば
第１気筒であれば他の第２気筒〜第４気筒ンの各点火時
期の修正量の内の最も遅角側の点火時期修正量を意味す
る。

次に、第１気筒修正量決定処理について第１３図を参照
して説明する。

この場合には、前述した５ＴＥＰ　２の処理によってマ
ルチプレクサ３２からはチャージアンプ３１Ａからの検
出信号Ｓ２１が選択されて検出信号Ｓ２ｎとして信号処
理回路３６に入力されている。

そこで、　５ＴＥＰＩ　１でその検出信号Ｓ２　ｎ　（
Ｓ２１）をＢＴＤＣ６０”　、ＡＴＤＣＩ　Ｏ”でＡ／
Ｄ変換して筒内圧力相関値Ｐａ、量Ｂ、筒内圧力相関値
Ｐｂを求め、さらに検出信号Ｓ２ｎの所定角度範囲での
整流積分出力Ｓ７をＴＤＣ，でＡ／Ｄ変換して量Ｂを求
める。

そして、　５ＴＥＰ　１２で筒内圧力相関値Ｐａと筒内
圧力相関値ｐｂとを比較して、Ｐ　ｂ　＞　Ｐ　ａか否
かをチェックして正常か否かを判定する。

このとき、Ｐｂ＞Ｐａであれば、すなわち第１気筒の点
火時期制御系（燃焼圧力振動センサ）が正常であれば、
フラグＦＬＧの第１気筒の正常・異常を示す最下位ビッ
トｂｏを「０」にする。

つまり、読出したノックＦＬＧ　（ビットｂ３〜ｂｏ）
の値とｒｌ　１１０Ｊとの論理積（ＦＬＧ・１１１０）
をとることによってビットｂｏをｒＯＪｌこし、この結
果をノックＦＬＧとしてＲＡＭ３７に格納する。

そして、　５ＴＥＰ　１４で、マルチプレクサ３２から
の検出信号Ｓ２　ｎ　（Ｓ２＋）の所定角度範囲での整
流積分出力Ｓ７をＡＴＤＣ４５”でＡ、／Ｄ変換して量
Ｋを求める。

その後、第１気筒の点火時期の修正量ｄｃ１を□算出す
る処理をする。

これに刻して、５ＴＥＰ１２でＰ　ｂ　＞　Ｐ　ａでな
ければ、すなわち第１気筒の点火時期制御系（燃焼圧力
振動センサ）に異常が発生したときには、ノックＦＬＧ
のヒツトｂｏを「１」にする。

つまり、読出したノックＦＬＧ　（ビットｂ３〜ｂｏ）
とｒｏ　ＯＯＩＪとの論理和（ＦＬＧ＋０Ｏ０１）をと
ることによってフラグＦＬＧのビットｂＯをＩＩＪにし
、この結果をフラグＦＬＧとしてＲＡＭ３７に格納する
。

その後、５ＴＥＰ　ｌ　７でフラグＦＬＧがｒｌ　１１
１Ｊか否かをチェックして、すべての気筒についての点
火時期制御系（燃焼圧力振動センサ）が異常か否かを判
別する。

このとき、フラグＦＬＧがｒｌ　１１　Ｎでなければ、
すなわち１以上の気筒の燃焼圧力振動センサが正常であ
れば、５ＴＥＰ１８でその正常気筒中の最も遅角してい
る点火時期修正量Ｍｉｎ（ｄｃｉ）を第１気筒の点火時
期修正量ｄｃ１と決定する（ｄｃｌ←Ｍｉｎ　（ｄｃ　
’ｒ））。

つまり、燃焼圧力振動センサに異常が発生したときには
、その気筒の点火時期を、燃焼圧力振動センサが正常な
他の気筒にの内の最もノッキングが起こり易い気筒、つ
まり点火が最も遅れている気筒の点火時期に合わせる。

これに対して、　５ＴＥＰ　１７でフラグＦＬＧが「１
１１１」であれば、すなわちすべての気筒の燃焼圧力振
動センサが異常であれば、第１気筒の点火時期の修正量
ｄｅｌを「０」にする（ｄｃ１←０）。

つまり、このときにはノック限界に充分余裕をもって設
定さ九ている基本点火時期に制御する。

なお、第２気筒修正量決定処理〜第４気筒修正量決定処
理については、この第１気筒修正量決定処理と基本的に
同しであり、燃焼圧力振動センサが正常・異常の場合の
ノックＦＬＧの「Ｏ」又はｒｌＪにするビットか異なる
たけであるので、第１気筒修正量決定処理に各５ＴＥＰ
ＩＩ〜１９に対応して２０番台、３０番台、４０番台の
各５ＴＥＰ番号を付してその説明を省略する。

次に、第１３図乃至第１６図における正常時の点火時期
修正量算出処理（ＳＴＥＰＩ　４，２４，３４゜４４）
の詳細について第１７図を参照して説明する。

まず、同図における各略称の意味（既に説明したものを
除く）について説明しておく。

ＳＬ二ノツキンクの有無を判定するための基準値である
。

ＫＦＬＧ：ノッキングの有無の判定に使用するフラグで
ある。

ＢＣＮＴ：フラグＫＦＬＧがリセットされた時からの点
火回数を示す値（以下では「カウント値ＢＣＮＴＪ　と
称す）Ｋ、ＣＮＴ：ノックＫＦＬＧがセットされた時からの点
火回数を示す値（以下では［カウント値ＫＣＮＴＪと称
す少なお、ＫＦＬＧ、ＫＣＮ、Ｔ、ＢＣＮＴは各気筒に修正
量決定処理毎に個別的に設けられる。

先ず、５ＴＥＰ５．１で前述した非ノツク時の振動エネ
ルギ相関値である量Ｂとノック時の振動エネルギ相関値
である量にとの比（Ｋ／Ｂ値）を算出して、量Ｂに基づ
いて量Ｋを正規化するに／Ｂ算出処理をする。

なお、量Ｂと量にとの比を比を算出する代わりに、量Ｂ
と量にとの差（Ｋ　−’Ｂ　）を算出して正規化するこ
ともできる。

そして、　５ＴＥＰ５２で上述した処理によって算出し
たに／Ｂ値を基準値ＳＬと比較して、Ｋ／Ｂ値＞ＳＬか
否かを判別して、ノッキングが発生したか否かを判定す
る。

ここで、基準値ＳＬについて説明しておくと、まず、６
気筒エンジンにおける各種ノッキング現象についてのに
／Ｂ値の頻度の分布は１例えば第　１８図に示すように
、非ノツク時は実線で、トレース、ノック時は二点鎖線
で、ライトノック時は一点鎖線で、ミディアムノック時
は破線で示すようになる。

なお、このに／Ｂ値の頻度の分布は１本出願人の実験結
果であるが、殆んとのエンジンについて共通であると考
えられる。

そこで、基本的には基準値ＳＬを、例えは５Ｌ＝１．１
に設定して、ノッキングの有無の判定をする。

ところで、機関回転数が高回転域にあるときには、エン
ジン自体の機械的振動の影響によって人間の官能評価が
低下するので、ノックの許容ゾーンが広くなる。

そこで、例えば機関回転数に応じて基準値ＳＬを変化さ
せることによって、効率の高い運転を実現できるように
している。なお、基準値ＳＬを固定値（上記値に限らな
い）としてもよいことは勿論である。

第１７図に戻って、５ＴＥＰ５２でに／Ｂ値＞ＳＬであ
れば、すなわちノックが発生していれば、後述する５Ｔ
ＥＰ６３に移行する。

これに対して、Ｋ／Ｂ値＞ＳＬでなければ、すなわちに
／Ｂ値≦ＳＬであって、ノッキングが発生していなけれ
ば、５ＴＥＰ５３で後述する５ＴＥＰ６４でノッキング
の発生時にセットする（「１」にする）ノックＫＦＬＧ
が「０」か否かを判別する。

このとき、−フラグＫＦＬＧが「０」であれば、すなわ
ちノッキングが発生していなければ、　５ＴＥＰ５４〜
５７でノッキングが発生した時からに／Ｂ値≦ＳＬの状
態が２０サイクル以上継続したときに点火時期を１度進
角する処理をする。

つまり、　５ＴＥＰ、５４でカウント値ＢＣＮＴをイン
クリメント（＋１）した後、５ＴＥＰ５５でそのカウン
ト値ＢＣＮＴが「２０」を越えた（ＢＣＮＴ＞２０）か
否かを判別する。

このとき、ＢＣＮＴ＞２０でなければ、そのまま処理を
終了し、ＢＣＮ、Ｔ＞２０であれば、５ＴＥＰ５６で点
火時期の修正量ｄｃをインクリメント（＋Ｌ）Ｌ、て点
火時期を１度進角させた後、５ＴＥＰ５７でカウント値
ＢＣＮＴをクリア（ＢＣＮＴ＝０）して処理を終了する
。

これに対して、フラグＫＦＬＧが「０」でなければ、す
なわち過去にノッキングが発生していれば、５ＴＥＰ５
８〜６２においてに／Ｂ値＞ＳＬになった時から２０サ
イクル以上に／Ｂ値≦ＳＬの状態が継続したときには、
非ノツクとするための処理をする。

つまり、５ＴＥＰ５８でカウント値ＫＣＮＴをインクリ
メント（＋１）した後、　５ＴＥＰ５９でカウント値Ｋ
ＣＮＴか「２０」を越えた（ＫＣＮＴ＞２０）か否かを
判別する。

このとき、ＫＣＮＥ＞２０でなければ、そのまま処理を
終了し、またＫＣＮＴ＞２０であれば、５ＴＥＰ６０で
フラグＫＦＬＧをリセットした後、　５ＴＥＰ６１でカ
ウント値ＫＣＮＴをクリア（ＫＣＮＴ＝０）し、５ＴＥ
Ｐ６２でカウント値ＢＣＮＴをクリアして処理を終了す
る。

コレニ対シテ、５ＴＥＰ５２でに／Ｂ値＞ＳＬになった
とき、すなわちノックが発生したときには、５ＴＥＰ６
３　テア−７グＫＦＬＧがｒＯＪが否がをチェックして
、最初のノッキング発生が否かを判別する。

このとき、ノックＫＦＬＧが「ｏ」であれば、すなわち
最初のノッキングであれば、ＳＴＥ’Ｐ６４でフラグＫ
ＦＬＧをセット（ＫＦ’ＬＧ＝１）した後、５ＴＥＰ６
５でカウント値ＫＣＮＴをクリアして処理を終了する。

これに対して、フラグＫＦＬＧがｒＱＪでなければ、す
なわち２回目以降のノッキングの発生であれば、５ＴＥ
Ｐ６６で過去の点火回数が１０回以内（ＫＣＮＴ≦１０
）が否が、すなわち１ｏサイクル以内にに／Ｂ値＞ＳＬ
になったが否かを判別する。

このとき、に、ＣＮＴ≦ＩＯでなければ、前述した５Ｔ
ＥＰ６５を実行して処理を終了し、またＫＣＮＴ≦１０
であれば、　５ＴＥＰ６７で点火時期の修正量ｄｃをチ
クリメント（−ｊ）Ｌ、て点火時期を１度遅角させた後
、前述した５ＴＥＰ６５を実行して処理を終了する。

なお、ここでＩＯサイクル以内にに／Ｂ値〉ＳＬになっ
たときに、すなわちノックが発生した後火のノックか１
０サイクル以内に発生したときに。

点火時期を遅角するのは、前述した第１８図がら累積頻
度を求めた場合、ＳＬを１．１　とした場合トレースノ
ック時には１０／１００の割合でに／Ｂ値が基準値ＳＬ
を越えるので、確率的に１００／１０＝１０、すなわち
１０回に１回の割合でこの条件（Ｋ／Ｂ値＞ＳＬ）が発
生することなるということに基づいている。

したがって、同様にこの値をライトノックの場合は１０
０／３３＝３　ＣＮ）、ミディアムノックの場合は１０
０／６７＝１．５　（回）とすることによって、機関を
所望のノックレベルに制御できる。このことは、本出願
人による実験によって確認した。

このように、ここでは、ノックが発生したときには、そ
のノックの発生頻度を判定して、この頻度の判定結果に
基づいて点火時期の修正量を決定するようにしている。

なお、上記各５ＴＥＰ５６　、６７における修正量ｄｃ
については、補正後の修正量ｄｃが予め定めた値を越え
ていないか否かの判定等をして、修正量ｄｃの値を制限
することによって点火時期が所定値以上進角あるいは遅
角しないようにすることもできる。

また、５ＴＥＰ６７でチクリメントする遅角量は、１、
／２度、１／４度というように１度に限るものではなく
、またに／Ｂ値の大きさ、すなわちノックの強度ないし
程度に応じて値にすることもできる。

そして１例えばクランク角センサ１３からの基準信号Ｓ
２が入力されたときにエントリイされる第２０図に示す
ような処理を行なうプログラムによって点火時期を制御
する。

つまり、　５ＴＥＰ７１で、吸入空気量及び機関回転数
等に応じた基本点火時期ＡＤを決定する。なお、これは
Ｒ６Ｍ３Ｆ）に格納した例えば第２１図に示すような特
性値のテーブルルックアップによって行なう。

そして、　５ＴＥＰ７２〜７８で、この決定した基本点
火時期り及び前述した処理によって決定して修正量ｄｃ
に基ついて、（７０−（Ｄ＋ｄｃ　ｉ））の演算をして
、ＢＴＤＣ（Ｄ＋ｄｃ）を基準信号Ｓ２の入力タイミン
グからの角度に変換し、５ＴＥＰ７９でこの演算結果を
ｌ１０３８の前述した進角値（Ａ、ＤＶ）レジスタにセ
ットする。

このように、この内燃機関の制御装置においては、各気
筒の点火時期制御系に異常が発生したときには、他の点
火時期制御系が正常な気筒の点火時期に制御する。

それによって２一部の気筒についての点火時期制御系に
異常か発生した場合でも、発生トルクの減少、燃費の低
下、排気温の上昇、ノッキングの発生等の不都合を抑制
することができる。

そして、この場合、上記実施例にように他の正常な気筒
の内の点火時期が最も遅い気筒に合せることによって、
ノッキングの発生をおさえつつ発生トルクの減少、燃費
の低下、排気温の上昇等を最小限に抑制することができ
る。

また、上記実施例のようにすべての気筒が異常になった
ときにも、ノック限界に余裕をもって遅角側に設定して
いる基本点火時期で制御することによって、ノッキング
発生を抑制してかっ、発生トルクの減少、燃費の低下、
排気温の上昇等を抑制することができる。

なお、上記各実施例においては、筒内圧センサを点火プ
ラグに設けたが、麟謂振動センサをシリンダブロックに
設ける構成等にすることもできる。

また、上記実施例では、ノッキングを検出してこの検出
結果に基づいて点火時期を制御する例について述べたが
、前述したように筒内圧力が最大となるように点火時期
を制御する所謂Ｍ’ＢＴ制御を行なう場合にもこの発明
を同様に実施できる。

さらに、上記実施例では、各気筒毎に点火時期を制御す
る例について述べてか、複数の気筒を１群として各気筒
群毎に点火時期を制御する場合にもこの発明を同様に実
施できる。

〔発明の効果〕　　　” 以上説明したように、この発明によれば１点火時期制御
系に異常が発生した気筒若しくは気筒群の点火時期を、
点火時期制御系が正常な気筒若しくは気筒群の点火時期
と同じに制御するようにしたので１点火時期制御系の故
障によるノンキングの発生をおさえつつ発生トルクの減
少、燃費の低下、排気温め上昇等の不都合を抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の構成を示す機能ブロック図、第２
図は、この発明を実施した内燃機関の制御装置の概略構
成図、第３図は、第２図のコントロールユニットの一例を示す
ブロック図、第４図は、同じく筒内圧センサの一例を示す断面図及び
平面図、第５図は、同じくチャージアンプの一例を示す回路図。第６図は、同じく信号処理回路の一例を示すブロック図
、第７図は、同じく信号処理回路の一部の具体例を示す回
路図、第８図、第Ｓ図及び第１０図は、夫々この実施例におけ
るノッキング検出の原理説明に供する波形図。第１１図は、主制御回路が実行する積分器の積分動作制
御処理の説明に供するタイミングチャート図。第１２図は、主制御回路が実行する異常判定・点火時期
修正量決定処理の一例を示すフロー図。第１３図乃至第１６図は、夫々第１２図の第１気筒、第
２気筒、第３気筒、第４気筒修正量決定処理の一例を示
すフロー図、第１７図は、第１３図乃至第１６図における正常時の点
火時期修正量決定処理の一例を示すフロー図、第１８図は、第１７図の説明に供する各ノック現象にお
けるに／Ｂ値の発生頻度の一例を示す説明図、第１Ｓ図は、主制御回路が実行する点火制御処理の一例
を示すフロー図、第２０図は、第１Ｓ図の基本点火時期算出処理の説明に
供する機関回転数・吸入空気流量−進角値特性を示す線
図である。１１゛°・コントロールユニット１３・・・クランク角センサ２１Ａ〜２１Ｄ・・筒内圧センサ３１　Ａ−３１０・・・チャージアンプ３３・・・信号
処理回路　　　３３Ｄ・・・積分器３４・・・主制御回
路　　　　４０・点火装置第１４図第１５図第１９図第２０図

Claims

【特許請求の範囲】１　内燃機関の燃焼圧力振動の検出結果に基づいて各気
筒若しくは各気筒群毎に点火時期を制御する内燃機関の
制御装置において、前記機関の燃焼圧力振動を検出する
複数の燃焼圧力振動センサと、該複数の燃焼圧力振動セ
ンサの検出結果に基づいて前記各気筒若しくは各気筒群
についての点火時期制御系に異常が発生したか否かを判
定する判定手段と、前記複数の燃焼圧力振動センサの検
出結果に基づいて各気筒若しくは各気筒群の点火時期を
制御すると共に、前記判定手段の判定結果に基づいて点
火時期制御系に異常が発生した気筒若しくは気筒群の点
火時期を、点火時期制御系が正常な他の気筒又は気筒群
の点火時期と同じに制御する点火時期制御手段とを設け
たことを特徴とする内燃機関の制御装置。２　判定手段が、前記燃焼圧力振動センサに異常が発生
したか否かを判定する手段を備えている特許請求の範囲
第１項記載の内燃機関の制御装置。３　点火時期制御手段が、点火時期制御系に異常が発生
した気筒若しくは気筒群の点火時期の修正量を、点火時
期制御系が正常な他の気筒又は気筒群の点火時期の修正
量と同じにする手段を備えている特許請求の範囲第１項
又は第２項記載の内燃機関の制御装置。４　点火時期制御手段が、点火時期制御系に異常が発生
した気筒若しくは気筒群の点火時期を点火時期制御系が
正常な気筒又は気筒群の点火時期の内の最も点火時期が
遅角している気筒若しくは気筒群の点火時期と同じにす
る手段を備えている特許請求の範囲第１項乃至第３項の
いずれかに記載の内燃機関の制御装置。５　点火時期制御手段が、点火時期制御系が正常な気筒
又は気筒群が存在しないときには各気筒若しくは各気筒
群の点火時期を基本点火時期とする手段を備えている特
許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の内燃
機関の制御装置。