JPS6161968A - 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〕

−ａｈ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・ツクセンサの出力に
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、軽量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、出力アップの観点等か
ら、過給機を搭載する傾向にあり、かかる過給機付エン
ジンにおいては上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、単にノックセン
サの出力に応じて点火時期を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、これをメモリに記憶させてお
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、前回
の同一運転領域におけるノッキングの発生しない最適遅
角量でもって点火時期を遅角補正していたので、例えば
エンジンの過渡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。ここでエンジ
ンの過渡時としては、エンジンの加速時、ｉ１ｉ速時の
他、例えばオートマチック車においては、アクセルペダ
ルの踏み込み量が一定であっても変速機の変速位置が自
動的に変更されてエンジン回転数が色部に変化した場合
等がある。

〔発明の目的〕

この発明は、かかる問題点に鑑み、過渡時における一発
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、エンジンの過渡時における一発ノ
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、この種のノッキング抑制装置
では、同一運転状態の継続時においてはノッキング発生
の有無に応じて点火時期を遅角、進角させるという補正
を繰り返し、点火時期が微ノックの発生するいわゆるト
レースノック値に達したときにそのときの遅角量を最適
遅角量としてメモリするようにしており、そのため上述
のようにエンジンの過渡時にはノッキング抑制の補正制
御の遅れが顕著になっていたものと考えられる。

これに対し、上述の遅角、進角補正時における最大の遅
角量をメモリし、これを用いてノッキング抑制の遅角補
正を行なうようにすれば、エンジン過渡時における補正
制御の遅れはそれほど問題でなくなり、上述の一発ノツ
クの発生は抑制されると期待できる。

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、同一の運転領域における最大基本補正量を求め
て記憶し、次に同一運転領域になった時はその最大基本
補正量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３４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
ッキングを検知し、読み出し手段３２で上記記憶手段３
０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３３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３４による制御をノッ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３５により上記補正手段
３３の出力からその運転状態における最大の基本補正量
を求めて上記記憶手段３０の記憶内容を書き換えるよう
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、■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７）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の側面にはエンジン
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は吸気負圧を検出する負圧セン
サ、１２はスロットルバルブ４の開度を検出するスロッ
トル開度センサ、１３はスタータスイッチ、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、１７は吸
気温度を検出する吸気温センサである。

また１８はインターフェース１９．ＣＰＵ２０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
料噴射弁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ＣＰＵ２０の演算処理のプログラム（第２図
〜第６図参照）等が格納されている。また上記ＣＰＵ２
０は、エンジン回転数と吸気負圧とに応じて燃料噴射弁
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、又通常運転
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
時期に応じてイグナイタ２２を制御する。

そしてＣＰＵ２０は、上述のノッキング補正を行なう場
合、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、その際求めたト
レースノック値近傍の最大のノック補正進角でもって基
本補正量のメモリマツプの書き換えを行なう。

なお以上のような構成において、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３４と
なっており、又上記ＣＰＵ２０が読み出し手段３２．補
正手段３３及び書き換え手段３５の各機能を実現するも
のとなっており、又上記メモリ２１が第８図に示す記憶
手段３０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バツクグラウンド
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図に示すバン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、バッ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．スタータスイッチ１３
．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１１の信
号を平均化して吸気負圧を演算する（ステップ４９）。

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１−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θｉｄｌ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１７の信号から水温補正進角θ−ｔを、吸気
温センサ１６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θ−ｔ。

θａｔ、　　θにとから実際点火進角を算出してそれを
レジスタθｉｇ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ットしくステップ６０）、
上述のバン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０とするとともに最大補
正進角を記憶するレジスタθｐの値をＯとして（ステッ
プ６２゜６３）、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同一領域の運
転状態が継続されているか否かを判定しくステップ６４
）、同一領域の運転が継続されている場合はノックセン
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６５）、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６６）、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６７．６８．６
９）　、ノッキングレベルに応じた設定値θａ、θｂ、
θＣ２θｄ（θａく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７０，７１
，７２゜７３）、その際ノッキングレベルが微ノックの
場合、即ち点火時期がいわゆるトレースノック値に制御
されている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）が最大補正進角のレジスタθ
ｐの格納値より大きいか否かを判定しくステップ７４）
、大きい場合にはその補正進角θにでもって最大補正進
角のレジスタθｐの格納値及び基本補正量のメモリマツ
プ（第７図参照）の格納値θｇ　　（ｙ、ｘ）を書き換
える（ステップ７５゜７６）。このように同一領域の運
転が継続されている場合には点火時期がノックセンサ出
力に応じてフィードバック制御されるとともに、そのと
きの最大の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の運転
状態が変更されると、ＣＰＵ２０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格納
値θｇを読み出しくステップ７８）、それをノック補正
進角θにと設定するとともに、最大補正進角レジスタθ
ｐの格納値をＯとして（ステップ７９．６３　）、上述
のステップ５９に進む。このようにエンジンの過渡時に
はメモリマツプ内に格納されている最大のノック補正進
角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じ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、同一のノッキング制
御運転領域における最大ノック補正進角を求めて記憶し
、次に同一の運転領域になった場合にはその最大ノック
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、過渡時における制御の遅れはそれほど問題
でなくなり、−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トレースノッ
ク値近傍の最大値であり、最適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毎に基本補
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、同一運転領域における最大基本補正
量を求めて記憶しておき、次に同一運転領域になったと
きにはその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、エンジンの過渡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・
・・読み出し手段、３３・・・補正手段、３４・・・各
種燃焼状態制御装置、３５・・・書き換え手段、１・・
・エンジン、８・・・点火プラグ、９・・・ノックセン
サ、２０・・・ＣＰＵ、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

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、
   該補正手段の出力からその運転状態における最大の基本
   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。