JPS62107273A - 内燃機関の点火時期制御装置 - 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、内燃機関において、ノックセンサによる検
出信号に基づいてノッキング発生の有無を判別し、ノッ
キングレベルを所定値以下に抑えるように点火時期を制
御する点火時期制御装置に関し、特に例えば機関に供給
される燃料のオクタン価によりノッキングの発生の仕方
が変化する時に有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の内燃４１ｉ関の点火時１ｔＪＪ　ＮＪ制御装置と
しては、例えば特公昭５９−４８３０８号公報に記載さ
れているようなものがある。

これは、ノッキング検出手段の出力により１機関状態に
応じて定まる点火時期のノッキングによる補正量をノッ
キングが生じている場合は所定量遅角側に修正し、ノッ
キングが生じていない場合は所定Ｊ！進角側に修正する
点火時期補正量演算手段を備えた装置である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の点火時期制御ｔｕｆｆ
にあっては、機関の筒内圧のピーク付近におけるサンプ
リング期間の高周波成分からノッキング振動レベルを検
出して、その検出振動レベルが一定の判別レベルを越え
た時にノッキング発生と判別して点火時期を遅角側に修
正するようにしているため１次のような問題点があった
。

すなわち、筒内圧のピーク付近から検出した高周波成分
のノッキング振動レベルは、第６図（ハ）に示すように
使用するガソリンのオクタン価によって異なることが知
られている（図中、破線がオクタン価９１　ＲＯＮのレ
ギュラーガソリン使用時のデータで、実線の方がオクタ
ン価９ｃｌＲＯＮのハクオフガソリン゛使用時のデータ
である）。

これは、ハイオクガソリンを使用した方がノッキングが
発生しに＜＜、第６図（ロ）に示す最大トルク点を与え
る点火時期（ＭＢＴ）付近のＰ、点にトレースノックレ
ベルが存在するが、燃焼速度も速くなっているので、自
己発火によるノッキング振動に通常の燃焼による振動成
分が重畳しているためと考えられる。

ハイオクガソリンを使用することを前提とじた内燃機関
では、トレースノックに制御するため。

ノッキング振動レベルの判別に供する判別レベルを第６
図（ハ）に示すＳＬ２のところに設定すれば良い。

ところが、ユーザーがハイオクガソリンの代りにレギュ
ラーガソリンを入れた場合、このＳＬ２の判別レベルで
は点Ｐ２に対応する点火時期に制御されてしまうので、
第６図（イ）から解るように、官能評価でミディアムノ
ックと云うレベルになってしまい、不快なノック音とな
る。

なお、この場合には、判別レベルを第６図（ハ）に示す
ＳＬ、にし、点火時期を同図（ロ）に示すように２３点
付近まで遅角しないと、トレースノックレベルにはなら
ない。

逆に、レギュラーガソリンの使用を前提とした内燃機関
にハイオクガソリンを入れた場合は、判別レベルをＳＬ
ｌに設定しておくと、ノッキングの発生を検出して点火
時期をフィードバック制御した場合、点火時期は第６図
（ハ）に示すＰ４より進角しないことになるので、この
場合のトルク向上代が同図（ロ）に示すｕ１分だけ得ら
れるものの、２１点まで進角した場合のトルク向上代ｕ
２は得られないことになる。

この発明は、このような従来の点火時期制御装置におけ
る問題点を解決して、ノッキングを常に最適に抑えつつ
、トルクの向上が最大限まで計られるようにすることを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、この発明による内燃４１１Ｉ！ｌの点火時期制
御装置は、上記の問題点を解決するため、第１図に機能
ブロック図で示すように、内燃機関の燃焼現象により生
ずる振動又は燃焼圧力の振動を検出するノックセンサＡ
と、そのノックセンサＡの検出信号を判別レベルと比較
してノッキング発生の有無を判別するノッキングレベル
判定手段Ｂと、ノッキング発生時に点火時期を遅角補正
する遅角制御手段Ｃと、ノッキング未発生時に点火時期
を進角補正する進角制御手段りとを有し１点火信号発生
手段Ｅによる点火信号の発生時期を制御する内燃機関の
点火時期制御装置において１点火時期の進角量に対する
ノッキング発生レベルの特性変化を検出する特性変化検
出手段Ｆと、この特性変化検出手段Ｆによって検出され
る特性変化に応じてノッキング発生の有無を判別するた
めの判別レベルを演算する判別レベル演算手段Ｇとを設
けて構成する。

〔作　用〕

このようにすれば、特性変化検出手段Ｆによって検出さ
れる点火時期の進角量に対するノッキング発生レベルの
特性変化により、例えば使用するガソリンがレギュラー
ガソリンかハイオクガソリンかが判別され、その判別結
果に応じて判別レベル演算手段Ｇがノッキング発生の有
無を判別するための判別レベルを適正に演算するので、
ノッキングレベル判別手段Ｂは常に適正なノッキング判
別を行なうことができ、それによってノッキング粉適正
に抑制しつつ、トルク向上を最大限に実現できる。

〔実　施　例〕

以下、この発明の実施例を図面の第２図以降を参照しな
がら説明する。

第２図は、この発明の一実施例を示す内燃機関の要部構
成図であり、１は機関のシリンダブロック、２は点火プ
ラグ乙の座金部に取り付けられたノックセンサである。

このノックセンサ２は、内燃機関の燃焼現象により生ず
る機械的振動を、例えば圧電素子によって電気的な振幅
変動に変換して検出する周知のものである。なお、この
ノックセンサ２は、各気筒毎に取り付けた点火プラグ乙
に座金型の筒内圧センサとして装着しているので、燃焼
圧力の振動をも検出する。

４はディストリビュータで、このディストリビュータ４
にはクランク角センサ５〜７が設けられている。

クランク角センサ５は気筒判別用であり、この機関が６
気筒であるとすると、ディストリビュータ軸が１回転す
る毎、すなわちクランク軸が２回転する毎（７２０°Ｃ
Ａ毎）に１つのパルスを発生する。その発生位置は、例
えば第１気筒の上死点に設定される。

クランク角センサ６は、ディストリビュータ軸が１回転
する間に６個のパルス、すなわちクランク角１２０°毎
に１パルスを発生する。

さらに、クランク角センサ７はクランク角度２６毎にパ
ルスを発生し、そのパルスはクランク軸の回転角度をカ
ウントするために用られる。

これらのノックセンサ２及びクランク角センサ５〜７か
らの電気信号は、制御回路１０に入力される。この制御
回路１０にはさらに、機関の吸気通路１１に設けられた
エアフローセンサ１２からの吸入空気流電を表わす信号
も入力される。

一方、制御回路１０からは、イグナイタ１３に点火信号
が出力され、そのイグナイタ１３によって形成されたス
パーク電流が、ディストリビュータ４を介して各気筒の
点火プラグ３に分配される。

機関には１通常、運転状態パラメータを検出するその他
の種々のセンサが設けられ、また制御回路１０は、燃料
噴射弁１４等の制御をも行うが、これらはこの発明とは
直接関係しないため、以下の説明ではこれらを全て省略
する。

第６図は、第２図の制御回路１０の構成例を示すブロッ
ク図である。

この制御回路１０において、エアフローセンサ１２から
の電圧信号は、バッファ２０を介してアナログマルチプ
レクサ２１に入力され、マイクロコンピュータ３０から
の指示に応じて選択されてＡ／Ｄ変換器２２によってデ
ジタル信号（２通信号）に変換された後、入出力ポート
３１からマイクロコンピュータ３０内に取り込まれる。

クランク角センサ５からのクランク角７２０゜毎のパル
ス、クランク角センサ６からのクランク角１２０°毎の
パルス及びクランク角センサ７からのクランク角２°毎
のパルスは、整形回路２３を介して人出力ボート３２に
入力される。

ノックセンサ２からの検出信号は入力回路２４及びＡ／
Ｄ変換器２５を介してデジタル信号に変換されて、入出
力ポート３２に入力される。

入力回路２４は、ノックセンサ２の圧電素子が発生する
電荷呈を電圧に変換するチャージアンプや、その出力の
高周波成分のみを検出するためのバンドパスフィルタ、
及び筒内圧のピーク付近の所定のクランク角度の期間に
フィルタ出力である全波整流信号を積分する積分器等か
ら構成される。

Ａ／Ｄ変換器２５のＡ／Ｄ変換開始は、入出力ポート３
２及び信号線２日を介してマイクロコンピュータ３０か
ら印加されるＡ／Ｄ変換起動信号によって行なわれる。

またＡ／Ｄ変換が終了すると、Ａ／Ｄ変換器２５は信号
線２７及び入出力ポート３２を介して、マイクロコンピ
ュータ３０にＡ／Ｄ変換完了通知を行う。

一方、マイクロコンピュータ３０から、出カポ−１〜３
３を介して駆動回路２８に点火信号が出力されると、こ
れが駆動信号に変換されてイグナイタ１３を付勢し、そ
の点火信号の持続時間及び持続時期に応じた点火制御が
行なわれる。

マイクロコンピュータ３０は、前述の入出力ポート３１
，３２．３３と、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）３４、
ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３５、リードオンリ
メモリ　（ＲＯＭ）３Ｇ、クロック発生回路３７及びこ
れらを接続するバス３８等から構成されており、ＲＯＭ
！１６内に格納されている制御プログラムに従って種々
の処理をする。なお、ＲＡＭ３５の一部には、不揮発性
メモリを使用する。

次に、この制御回路１０によってこの発明による点火時
期制御を行なうための具体的な動作プログラムの説明を
行なう。

第４図のフローチャートで示される動作プログラム（処
理手順）は、第３図のクランク角センサ６から前述した
電気信号が出方される毎に、入出力ポート３２を介して
ＭＰＵ３４に割込みかがけられた時に実行される。

なお、この電気信号（クランク角基準信号）は。

各気筒の圧縮上死点前１１０″’ＣＡ毎の信号であり、
６気筒機関では、クランク角１２０”毎の信号となる。

先ず、起動後ステップ１で全気筒に共通な基本点火時期
βをテーブルルックアップする。この表引きはβ＝ｆｕ
ｎｃ　（Ｑ　ａ　、　Ｎ）で行なわれ、Ｑａは機関負荷
（吸入空気量等）で、Ｎは機関回転数である。

ステップ２では、機関が予め定めた高負荷条件下にある
か否かを判定して、低負荷であればステップ３に飛ぶ。

そして、このステップ３では、第１気筒乃至第６気筒（
以下、［＃ｌ〜＃６」と表記する）の設定点火時期α１
〜α６及び出力点火時期αを全てステップｌで求めたβ
にする（αｌ＝α２＝α３＝α４＝α５＝α６＝α＝β
）。

ステップ２で高負荷と判断されれば、ステップ４以降の
気筒別ノッキング制御に入る。

先ず、ステップ４では、第３図のクランク角センサ５，
６からの電気信号（７２０°信号と１２０°信号）に基
づいて点火気筒の判別を行ない、次のステップ５でその
判別結果が＃１　（第１気筒）であるか否かを判定する
。

＃１でなければ、ステップ６で＃２（第２気筒）か否か
を判定し、以下＃ｎ　（ｎ＝２〜５）でなければ次順＃
５までの気筒判別チェックを行なって。

＃１〜＃６の振分処理を行なう。

なお、第４図では＃１．＄２の制御処理のみを示すが、
ｔｔ３〜＃６についても＄１．＃２とそのアルゴリズム
は同様である。

ステップ５で＃Ｉと判定されれば、ステップ７で、＃１
のノッキング振動レベルに１を読み込むべくＡ／Ｄ変換
器２５に起動信号を出力してＡ／Ｄ変換を開始させると
共に、Ａ／Ｄ変換器２５がら変換完了通知が来た時点で
その変換したノッキング振動レベル（ノッキング発生レ
ベル）Ｋｌを読み込んでＲＡＭ３５に記憶する。

このに１の値は、第６図（ハ）に示すような振動レベル
を示すが、機関回転数によって点火時期に対する振動レ
ベルの特性が多少異なる。

また、燃料のオクタン価の推定は、第６図（ハ）に示し
た特性図に基づいて作成したオクタン価テーブル　０Ｃ
Ｔ＝ｆｕｎｃｘ　（Ｋｌ　、ａＩ）をテーブルルックア
ップすることで行なう。但し、前述の如＜Ｋ、がＮによ
って異なるので、例えば以下のような３つの回転数領域
でテーブルを異ならせ（３つのテーブルをＮをパラメー
タとしてテーブルマツプ化したものを使う）、Ｎが所定
値Ｎｌ＋よりも小さければ、０ＣＴ＝ｆ　Ｉ（Ｋ＋　−
α１）とし。

Ｎｌｌ≦Ｎ　＜　Ｎ　２１では、別のテーブルｆ２で与
え、Ｎ　２．５　Ｎでは、ｆ３なるテーブルで与える（
ステップ８〜１２参照）。

このように、機関回転数によって異なってくるのは、ノ
ッキング振動に入ってくる機械振動成分の差、ターボチ
ャージャ等の過給の差も含めた充填効率の差等があるた
めである。但し、気筒による空燃比Ａ／Ｆの差や圧縮比
の差あるいは冷却の差等によって、これ等の設定機関回
転数（ＮＩＩ＋Ｎ２１）を変えた方が望ましく、＃２で
は、上記Ｎ　ＩＩ　ｔ　Ｎ　２１に対応する値をＮ　＋
２　＊　Ｎ　２２としている。

上記プロセスで得られたオクタン価ＯＣＴに従って、次
段の各ステップ１３〜１７で、適切なノック判定の判別
レベル（スライスレベル）ＳＬを選ぶ。

低オクタン価の場合（ＯＣＴ　＜　ＯＣＴ　＋　）はＳ
Ｌ＋＋（第６図のＳＬ、に相当）、中オクタン価の場合
（ＯＣＴ、５ＯＣＴ＜ＯＣＴ２）は。

の場合（ＯＣＴ、≦ＯＣＴく０ＣＴ２）はＳＬ２゜（第
６図のＳＬ、とＳＬ２の間の値に相当）、ハイオクタン
ノ場合（ＯＣＴ２　≦０ＣＴ）＋ｔ、５Ｌ３１（第６図
のＳＬ２に相当）とすると、同一点火時期に対してＳＬ
Ｂ＞５Ｌ２１＞５Ｌ３１の傾向がある。

このようにして、判別レベルＳＬの選定演算が終ったら
、次のステップ１８で＃１のノッキング振動レベルに１
が判別レベルＳＬ、以上か否かを判定し、Ｋ１≧ＳＬで
あればノッキング発生と判定し、次のステップ１９で所
定量γだけを点火時期補正量Δｕ１遅角する補正を行な
う。

すなわち、ｕｌの点火時期α１の補正量ｕＩをｕｌ−γ
としてその新たなＩｌｌをＲＡＭ３５に記憶する。逆に
、Ｋ＋＜ＳＬであれば、ステップ２０で所定量δだけ遅
角する補正を行なう（Δｕ１←Δｕ工＋δ）。

そして、ステップ２１で＃１の点火時期α１をβ＋Δｕ
１とした後、次のステップ２２で点火時期を出力するた
めのアドレスメモリにα１を格納して出力点火時期αを
α１にする。

なお、ステップ７〜２２が＃１の制御ルーチンであり、
ステップ４での判別気筒が＃２の場合は。

ステップ２３〜３８に示す＃１と同様なアルゴリズムの
制御ルーチンを実行することによって出力点火時期αが
決定され、＃３〜＃６の各場合も同様である。

このようにして、出力点火時期αが決まった後に、第５
図に示す次段の処理に進む。

先ず、第４図のステップ３でαが決まった時には、第５
図のステップ４５に飛んで、そのαに基づく点火時期制
御を実行した後、図示しないメイン処理ヘリターンする
。

次に、第４図のステップ２２．３８乃至第５図の前述し
た＃３〜＃６の制御ルーチンを経てαが決まった時には
、ステップ３９で、進角し過ぎを防止するための進角リ
ミット値ＡＬ＝ｆａ（Ｎ。

Ｑａ）をテーブルルックアップし、次のステップ４０で
、出力すべき点火時期αの進角度をチェックする。

α＞ＡＬであれば、ステップ４１でα＝ＡＬとする。

α≦ＡＬであれば、ステップ４２で遅角し過ぎを防止す
るための遅角リミット値ＲＬ＝ｆｒ（Ｎ。

Ｑ　ａ　）をテーブルルックアップし、次のステップ４
３でαの進角度をチェックする。

α＜ＲＬであれば、ステップ４４でα＝ＲＬとする。

そして、αの進角／進角度のチェックが行なわれ、最終
的なαが定まったら、ステップ４５でそのαに基づく点
火制御を実行し、その後図示しないメイン処理ヘリター
ンする。

なお、関数形ｆａ、ｆｒは各気筒に共通なものを用いる
ものとする。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、点火時期の進角量に対するノ
ンキング発生レベルの特性（オクタン価）の変化を検出
する特性変化検出手段と、その検出特性変化に応じてノ
ッキング発生の有無を判別するための判別レベルを演算
して、最適な判別レベルを求める判別レベル演算手段と
を設けたため。

オクタン価が変化しても常に同一のノッキングレベル以
下に制御することができ、又トルクの向上をぎりぎりま
で引き出すことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による点火時期制御装置の基本構成を
示す機能ブロック図、 第２図はこの発明の一実施例を示す内燃機関の要部楕成
図。 第３図は第２図における制御回路１０の構成例を示すブ
ロック図、 第４図及び第Ｓ図は夫々第３図の制御回路１０における
ＭＰＵ：５４が実行するこの発明に係る点火時期制御プ
ログラムを示すフロー図、第６図はこの発明が解決しよ
うとする問題点の説明に供する線図である。 Ａ、２・・・ノックセンサ Ｂ・・・ノンキングレベル判別手段 Ｃ・・・進角制御手段　　Ｄ・・・遅角制御手段Ｅ・・
・点火信号発生手段　　Ｆ・・・特性変化検出手段Ｇ・
・・判別レベル演算手段　　３・・・点火プラグ４・・
・ディストリビュータ ５〜７・・・クランク角センサ　　１０・・・制御回路
１２・・・エアフローセンサ　　１３・・・イグナイタ
１４・・・燃料噴射弁　　３０・・・マイクロプロセッ
サ第１図 第２図 第３図 １．０ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関の燃焼現象により生ずる振動又は燃焼圧力
   の振動を検出するノックセンサと、該ノックセンサの検
   出信号を判別レベルと比較してノッキング発生の有無を
   判別するノッキングレベル判定手段と、ノッキング発生
   時に点火時期を遅角補正する遅角制御手段と、ノッキン
   グ未発生時に点火時期を進角補正する進角制御手段とを
   有する内燃機関の点火時期制御装置において、 点火時期の進角量に対するノッキング発生レベルの特性
   変化を検出する特性変化検出手段と、該手段によって検
   出される特性変化に応じて前記ノッキング発生の有無を
   判別するための判別レベルを演算する判別レベル演算手
   段とを設けたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御
   装置。