JPS6161965A - エンジン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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンのノッキング抑制装置に関するも
のである。

〔従来技術〕

一般にエンジンのノッキング抑制装置は、エンジンにノ
ッキングが発生したときに、ノックセンサの出力に応じ
て点火時期、排気ガス還流量（ＥＧＲ量）あるいは混合
気の空燃比をフィードバック制御し、エンジンを良好な
燃焼状態に保持してノッキングの発生を抑制しようとす
るものである。

上述のようにノッキングの抑制を図るために制御を行な
う対象としては、点火時期、　　ＥＧＲ量、混合気の空
燃比等積々のものがあるが、以下では点火時期制御によ
りノッキング抑制を行なう場合を例にとり説明する。

近年、車両用エンジンでは、軽榊化等の観点等から小さ
な排気量で高い出力を得ようとする傾向にあるが、この
小型高出力エンジンにおいては圧縮比を高くする必要が
あることから、この高い圧縮比に起因して混合気が自己
着火して異常燃焼を起こし、ノッキングが継続して発生
してエンジンの耐久性に悪影響を及ぼすという問題があ
る。特に、最近のエンジンでは、出力アンプの観点等か
ら、過給機を搭載する傾向にあり、かかる過給機付エン
ジンにおいては一ヒ述のノッキング発生の問題が特に懸
念される。

そしてこのような問題を解消する方法として、従来より
、ノッキングが発生したときに点火時期を遅角させれば
よいことが知られているが、この場合、ノックセンサの
出力に応じて点火時期を一律に一定量遅角させるように
すると、ノッキング現象がエンジンの個体差、経年変化
等によって異なることから、ノッキングを抑制できなか
ったり、あるいは制御が過制御となってエンジン出力が
低下したりするという不具合が生じる。

そこで従来のノッキング抑制装置では、例えば特開昭５
８−２２２９７６号公報に示されるように、ノックセン
サの出力に応じて点火時期を遅角補正する一方、エンジ
ンの運転領域を複数に区画して各運転領域毎に最適な点
火時期遅角量を学習し、これをメモリに記ｔ、ａさせて
おき、次に同一運転状態になったときにはその学習した
最適な遅角量でもって点火時期を遅角補正するようにし
たものがあった。

しかしながらこの従来のノッキング抑制装置では、単に
その時点の運転領域における学習値でもって点火時期を
遅角補正していたので、例えばエンジンの加速時には補
正制御が遅れぎみになり、その結果、−発ノツクと呼ば
れるノッキングが発生して運転者に不快感を与えるとい
う問題があった。

〔発明の目的） この発明は、かかる問題点に鑑み、加速時における一発
ノツクの発生を確実に抑制できるエンジンのノッキング
抑制装置を提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

そして本件発明者は加速時における一発ノツクの抑制方
法について鋭意研究した結果、次のようなことを見い出
した。即ち、エンジンの加速時においては、エンジン負
荷は通常アクセルペダルの踏み込みに応じてこれに追従
性よく変化するが、エンジン回転数は負荷変化に比して
その追従変化が遅く、回転数変化に対する補正制御の遅
れはそれほど問題ではなく、負荷変化に対する補正制御
の遅れが上述の一発ノツクの発生原因番こなっているも
のと考えられる。

従ってエンジンの加速時には、その時点の回転数領域の
負荷方向における最大の基本補正量を読み出し、これを
用いて点火時期の遅角補正を行なうようにすれば、上述
の一発ノツクはこれを確実に抑制できると期待される。

そこでこの発明は、エンジンの各種燃焼状態制御装置に
よる制御を、ノックセンサの出力及び基本補正量に基い
てノッキング抑制方向に補正する一方、エンジンの運転
領域を複数に区画して各運転領域毎に最適な゛基本補正
量を求めて記憶するようにしたエンジンのノッキング抑
制装置において、エンジンの加速時にはその時点の回転
数領域の負荷方向における最大基本補正量を読み出し、
これを用いて各種燃焼状態制御装置による制御を補正す
るようにしたものである。

即ち、この発明は、第８図の機能ブロック図に示される
ように、記憶手段３０に、エンジンの燃焼状態を支配す
る各種燃焼状態制御装置３５による制御をノッキングを
抑制する方向に補正するための基本補正量を複数の各運
転領域毎に記憶させ、ノックセンサ３１でエンジンのノ
ッキングを検知するとともに、加速センサ３２でエンジ
ンの加速を検知し、第１読み出し手段３３で上記記憶手
段３０からエンジンの運転状態に対応する基本補正量を
読み出し、補正手段３４でこの読み出した基本補正量と
上記ノックセンサ３１の出力とに応じて上記各種燃焼状
態制御装置３５による制御をノソキングを抑制する方向
に補正するとともに、書き換え手段３６により一ヒ記ノ
ックセンサ３１の出力と補正手段３４の出力とからその
運転状態における最適基本補正量を求めて一ヒ記記憶手
段３０の記憶内容を書き換え、又エンジンの加速時には
第２読み出し手段３７で−に記記憶手段３０からその運
転状態の回転数領域の負荷方向における最大基本補正量
を読み出し、それを上記第１読み出し手段３３からの基
本補正量に代えて上記補正手段３４に出力するようにし
たものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第７図は本発明の一実施例によるエンジン
のノッキング抑制装置を示す。図において、１はエンジ
ンで、該エンジン１の吸気通路２途中にはサージタンク
３が形成され、該サージタンク３上流側の吸気通路２に
はスロットルバルブ４及びエアフローメータ５が配設さ
れ、吸気通路２の上流端はエアクリーナ６に至っており
、又吸気通路２の下流端側には燃料噴射弁７が設けられ
ている。またエンジン１には燃焼室１ａに対面して点火
プラグ８が設けられ、又エンジン１のｆｕｌ１面にはエ
ンジンのノッキングを検出するノックセンサ９が設けら
れている。

また図中、１０はクランクシャフト１ｂの回転角を検出
する回転角センサ、１１は吸気負圧を検出１−る負圧セ
ンサ、１２はフロソトルハルブ４の開度を検出するフロ
ノトル開度センサ、１３はスタータスインチ、１４はイ
グニッションスイッチ、１５はアイドルスイッチ、１６
はエンジンの冷却水温度を検出する水温センサ、】７は
吸気ン晶度をヰ★出する吸気温センサである。

また１８はインターフェース＋９．ＣＰｔＪ２０及びメ
モリ２１からなり、点火装置であるイグナイタ２２及び
燃ネー１噴射弁７を制御するエンジンコントロールユニ
ットで、上記メモリ２１には基本補正量のメモリマツプ
（第７図参照）やＣＰ　ＬＪ　２０の演算処理のプログ
ラム（第２図〜第６図参！（６）等が格納されている。

また上記ＣＰＩＪ２０は、エンジン回転数と吸気負圧と
に応して燃料噴射弁７を制御し、又エンジンの始動時及
びアイドル時には始動用及びアイドル用の実際点火時期
を求め、又Ｊｇ運転時にはエンジン回転数と吸気負圧と
に応じて基本点火時期を求めてそれに水温補正、吸気温
補正及びノッキング補正を行なって実際点火時期を求め
、これらの実際点火時期に応してイグナイタ２２を制御
する。

そしてＣＰ　ｔＪ　２０は、上述のノッキング補正を行
なう場合、定常運転時はエンジン回転数と吸気負圧とに
応じて基本補正量のメモリマツプからノック補正進角を
読み出すとともに、それをノックセンサ出力に応じて増
減補正してそれに応じてノッキング補正を行なうととも
に、その際求めた最適なノック補正進角でもって基本補
正量のメモリマツプを書き換え、又減速時には上記メモ
リマツプから読み出したノック補正進角でもってノッキ
ング補正を行ない、又加速時にはその時点の同一回転数
領域の負荷方向における最大ノック補正進角を上記メモ
リマツプから読み出してそれに応してノッキング補正を
行なう。

なお以−ヒのような構成において、スロットル開度セン
サ１２が第８図に示す加速センサ３２となっており、又
点火プラグ８及びイグナイタ２２が第８図に示す各種燃
焼状態制御装置３５となっており、又上記ＣＰ　ｔＪ　
２０が第１．第２読み出し手段３３．３７．補正手段３
４及び書き換え手段３６の各機能を実現するものとなっ
ており、又−ｈ記メモリ２１が第８図に示す記憶手段３
０となっている。

次に第２図ないし第７図を用いて動作について説明する
。ここで第２図は各種データ読取りのへツクグラウンド
ルーチン、第３図はエンジン回転数演算の第１インター
ラブドルーチン、第４図は吸気負圧演算の第２インター
ラブドルーチン、第５図は点火時期演算の第３インター
ラブドルーチンの各フローチャートを、又第６図は第３
インターラブドルーチンにおけるノック補正進角の算出
ステップ５８のより詳細なフローチャートを、第７図は
基本補正量のメモリマツプを示す。

イグニッションスイッチ１４がＯＮされると、ＣＰＵ２
０は第２図に示すハックグラウンドルーチンあるいは第
３．４図に示す第１．第２インターラブドルーチンの処
理を実行し、バンクグラウンドルーチンにおいては、ま
ずシステムを初期化した後（ステップ４０）、負圧セン
サ１１．アイドルスイッチ１５．イグニッションスイッ
チ１４゜スロットル開度センサ１２．水温センサ１６及
び吸気温センサ１７の各信号を読み込み（ステップ４１
〜４６）、また第１インターラブドルーチンにおいては
クランク角センサ１０の信号を読み込んでその周期から
エンジン回転数を演算しくステップ４７．４８　）　、
又第２インターラブドルーチンにおいては負圧センサ１
１の信号を平均化して吸気負圧を演算する（ステップ４
９）。

このようにして各種データの読み込み及び演算を行なっ
ている際に所定のクランク角タイミングになると、ＣＰ
Ｕ２０は第５図に示す第３インターラブドルーチンの処
理に移り、まずスタータスイッチ１３の信号から始動時
か否かを判定しくステップ５０）、始動時の場合は始動
時固定進角θｓｔａを算出してそれをレジスタθｉｇに
格納しくステップ５１．５２　）　、始動時でない場合
はアイドルスイッチ１５の信号からアイドル時か否かを
判定しくステップ５３）、アイドル時の場合はアイドル
進角θｊｄｌ　を算出しそれをレジスタθｉｇに格納す
る（ステップ５４．５５　’）。また通常運転時の場合
は、ＣＰＵ２０は、エンジン回転数と吸気負圧とから基
本進角θｂａｓｅを算出するとともに（ステップ５６）
、水温センサ１６の信号から水温補正進角θｗｔを、吸
気温センサ１７の信号から吸気温補正進角θａｔを各々
算出しくステップ５７）、又ノックセンサ９の信号から
ノック補正進角θｋを算出しくステップ５８）、上記基
本進角θｂａｓｅと各補正進角θｗｔ。

θａｔ、　　θにとから実際点火進角を算出してそれを
レジスタθｉＨに格納する（ステップ５９）。そしてこ
のようにして算出した点火進角θｉｇの値をイグナイタ
２２の点火カウンタにプリセントしくステップ６０）、
上述のバックグラウンドルーチンあるいは第１．第２イ
ンターラブドルーチン（第２゜３．４図参照）の処理に
戻る。これによりイグナイタ２２は、始動時には始動固
定点火タイミングに、アイドル時にはアイドル点火タイ
ミングに、通常運転時にはエンジン回転数と吸気負圧と
によって決まる基本点火タイミングに対し水温補正及び
吸気温補正を行なった実際点火タイミングに各々混合気
を点火し、又通常運転時にノッキングが発生したときに
は上記実際点火タイミングを遅角させたタイミングに混
合気を点火することとなる。

ここで上述のノック補正進角の算出処理をより詳細に説
明する。ノック補正進角の算出ステップ５８においては
、ＣＰＵ２０は、まずエンジン回転数と吸気負圧とから
エンジンがノッキング制御運転領域にあるか否かを判定
しくステップ６１）、ノッキング制御運転領域にない場
合はノック補正進角θにの値をＯとして（ステップ６２
）、上述のステップ５９に進み、又エンジンがノッキン
グ制御運転領域にある場合は減速時か否かを判定しくス
テップ６３）、減速時の場合はエンジン回転数と吸気負
圧とに応じて基本補正量のメモリマツプ（第７図参照）
から格納値θｇを読み出しくステップ６４）、それをノ
ック補正進角θにと設定する（ステップ６５）。このよ
うに減速時にはメモリマツプ内の最適なノック補正進角
を用いて点火時期の遅角補正が行なわれることとなる。

また減速時でない場合はスロットル開度センサ１２の信
号から加速時か否かを判定しくステップ６６）、加速時
でない場合、即ち定常運転時の場合は、加速フラグＫａ
ｃｒ、を“０″とした１１２（ステップ６７）、ノック
センサ９の信号からノッキングが発生したか否かを判定
しくステップ６８）、ノッキングが発生していない場合
は現在のノック補正進角θｋを設定値Δθだけ小さな値
に、即ち進角側に補正しくステップ６９）、上述のステ
ップ５９に進む。一方、ノッキングが発生している場合
はそのノッキングレベルを判定しくステップ７０．７３
．７５）、ノッキングレベルに応じた設定値θａ、θｂ
、θＣ２θｄ　（θａ〈θｂ〈θＣ〈θｄ）だけ現在の
ノック補正進角θｋを遅角側に補正しくステップ’？１
，７４，７６．７７　）　、その際ノッキングレベルが
微ノックの場合には上記遅角側に補正したノック補正進
角θｋ　（−θに→−θａ）でもって基本補正量メモリ
マツプ（第７図参照）のエンジン回転数と吸気負圧とに
よって決まる領域の格納値θｇ　　（ｙ。

Ｘ）を書き換える（ステップ７２）。このように定常運
転時には点火時期がノックセンサ出力に応じてフィード
バンク制御されるとともに、そのときの最適なノック補
正進角でもってメモリマツプの格納値が更新されること
となる。

そしてノッキング制御運転領域においてエンジンが加速
された場合、ＣＰＵ２０は、加速フラグＫ　ａｃｃが“
０”か否かを判定しくステップ７８）、エンジンが加速
された当初は加速フラグＫａｃｃは０′であることから
、ステップ７８でＹＥＳと判定し、基本補正量のメモリ
マツプのｙアドレスレジスタ、即ち負荷方向のアドレス
レジスタＣに１を格納するとともにレジスタθｇｌＩｌ
ａｗＯ値をＯとしくステップ７９．８０　’）　、その
時点の同一回転数領域における１番地の格納値θｇ　　
（１，ｘ）を読み出しそれがレジスタθｇｍａｘより大
きいか否かを判定しくステップ８１）、大きい場合は読
み出した値θｇ（１，Ｘ）をレジスタθｇ＋ｗａｘに格
納しくステップ８２）、アドレスレジスタＣの値を１つ
増やして（ステップ８４）同様の処理を行ない、上記格
納値θｇ（ｃ、ｘ）がレジスタθｇｍａにより小さい場
合は直接ステップ８４に進み、このような処理をｙアド
レスの１番地からｎ番地まで行なう（ステップ８３）。

次にこのようにして求めたレジスタθｇｍａにの値をノ
ック補正進角θにと設定しくステップ８５）、加速フラ
グＫ　ａｃｃを１″として上記ステップ５９に進み、次
にこのノック補正進角の算出ステップ５８に来ると、加
速フラグＫ　ａｃｃが“１″となっていることから、上
述のフィードバック制御の処理（ステップ６８〜７７）
を行なう。このように加速時にはその時点の同一回転数
領域の負荷方向における最大ノック補正進角が読み出さ
れ、それを用いて点火時期の補正制御が行なわれること
となる。

またＣＰＵ２０は、エンジンの運転状態に応じた制御信
号を燃料噴射弁７に加え、燃料噴射量の制御を行なうが
、その動作は従来と全く同しであるのでその詳細な説明
は省略する。

以上のような本実施例の装置では、ノッキング制御運転
領域における加速時にはその時点の回転数領域の負荷方
向の最大ノック補正進角を読み出して点火時期の遅角補
正を行なうようにしたので、加速時における一発ノツク
の発生を確実に防止できる。

またこのような最大ノック補正進角を用いて点火時期の
遅角補正を行なうようにすると、エンジン出力の低下が
懸念されるが、この最大ノック補正進角はその時点の同
一回転数領域における負荷方向の最大値であり、実際の
負荷に対応したノック補正進角とそれほど大きく異なら
ないことから、実用上、それほどエンジン出力低下の問
題は生じないものである。

なお上記実施例では点火時期制御による場合について説
明したが、本発明はＥＧＲ量制御、空燃比制御による場
合についても適用でき、ＥＧＲ量制御の場合はノッキン
グの発生を抑制するためにはＥＧＲ量を増量させればよ
く、又空燃比制御の場合はノッキングの発生を抑制する
ためには混合気の空燃比を理論空燃比からずらせるよう
にすればよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、エンジンの各種燃焼状態
制御装置による制御を、ノックセンサの出力及び基本補
正量に基いてノッキング抑制方向に補正する一方、エン
ジンの運転領域を複数に区画して各運転領域に最適な基
本補正量を求めて記憶するようにしたエンジンのノッキ
ングの抑制装置において、エンジンの加速時にはその時
点の回転数領域の負荷方向における最大基本補正量を読
み出し、これを用いて各種燃焼状態制御装置による制御
を補正するようにしたので、加速時における一発ノツク
の発生を確実に防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるエンジンのノッキング
抑制装置の概略構成図、第２図、第３図。 第４図、第５図、及び第６図は各々上記装置におけるＣ
ＰＵ２０の演算処理のフローチャートを示す図、第７図
は上記装置における基本補正量のメモリマツプを示す図
、第８図は本発明の構成を示す機能ブロック図である。 ３０・・・記憶手段、３１・・・ノックセンサ、３２・
・・加速センサ、３３・・・第１読み出し手段、３４・
・・補正手段、３５・・・各種燃焼状態制御装置、３６
・・・書き換え手段、３７・・・第２読み出し手段、１
・・・エンジン、８・・・点火プラグ、９・・・ノック
センサ、１２・・・スロットル開度センサ、２０・・・
ＣＰ　Ｕ、２１・・・メモリ、２２・・・イグナイタ。 特　許　出　願　人　マツダ株式会社 代理人　　　弁理士　早　瀬　憲　− 第１図 ’ｉｂ 第２図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンのノッキングを検知するノックセンサと
   、エンジンの加速を検知する加速センサと、エンジンの
   燃焼状態を支配する各種燃焼状態制御装置と、該各種燃
   焼状態制御装置による制御をノッキングを抑制する方向
   に補正するための基本補正量を複数の各運転領域毎に記
   憶している記憶手段と、該記憶手段からエンジンの運転
   状態に対応する基本補正量を読み出す第１読み出し手段
   と、該読み出した基本補正量と上記ノックセンサの出力
   とに応じて上記各種燃焼状態制御装置による制御をノッ
   キングを抑制する方向に補正する補正手段と、上記ノッ
   クセンサの出力と補正手段の出力とからその運転状態に
   おける最適基本補正量を求めそれに応じて上記記憶手段
   の記憶内容を書き換える書き換え手段と、上記加速セン
   サの出力を受け加速時には上記記憶手段からその運転状
   態の同一回転数領域の負荷方向における最大基本補正量
   を読み出しそれを上記第１読み出し手段からの基本補正
   量に代えて上記補正手段に出力する第２読み出し手段と
   を備えたことを特徴とするエンジンのノッキング抑制装
   置。