JPS6238848A - エンジンの制御装置 - 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） 本発明は、エンジンのノッキングの発生に対応して空燃
比を調整制御するエンジンの制御装置に関するものであ
る。

（従来技術） 従来より、エンジンの制御において、例えば、特開昭５
９−２０００４２号に見られるように、空燃比のフィー
ドバックゾーンではフィードバック制御によって精瓜の
高い空燃比制御を行い、出力ゾーン（エンリッチゾーン
）ではＡ−プン制御を行うようにし、エンリッチゾーン
の高負荷状態ではノッキングが発生することから、この
ノッキングの発生時には点火時期のリタードで該ノッキ
ングの発生を解消覆るようにした技術がある。そして、
上記点火時期のリタードによるノッキングの解消は、出
力損失が大きいとともに初気温磨の上昇を伴う等の問題
があり、この点火時期のリタードだけでは効率が悪いこ
とから、点火時期のリタードにＪ：ってノッキングを解
消した後、空燃比を調整することによって点火時期を進
角して出力損失を極力なくして精度の高いエンジンのｌ
ｌ　ｅｌｌを得るようにしたものである。すなわち、上
記先行技術においては、ノッキング発生時には、まず、
点火時期をリタードしてこのノッキングの発生を抑制し
、その後にこのリタードした点火時期を最適点火時期に
戻るように、空燃比をノッキングが発生しにくい方向に
調整して点火時期を進角するようにし、上記点火時期の
リタードによる弊害を改善し、最適な状態でノッキング
が生起しないように制御するものである。

しかるに、上記のようなエンジンの制御において、ノッ
キングの発生に伴う空燃比の修正は、ノッキングが発生
しにくい方向に移行させるものであるが、その修正方向
はそのときの供給混合気の空燃比に応じて異なるもので
ある。すなわち、空気過剰率λ−１で空燃比が理論空燃
比である状態では、燃焼速度が速いのでノック限界の点
火時期は最も進角量が小さい遅角した状態にあり、これ
よりリッチ側およびリーン側の領域ではノック限界の点
火時期は進角している。そして、リーン領域で運転して
いるとぎに、ノッキングの発生に応じて空燃比をリッチ
方向に修正移行することは、空燃比が理論空燃比の方向
に移行して燃焼速度が速くなるため、さらにノッキング
が発生しやすくなってノッキングの抑制かできなくなる
ものである。また、リッチ領域にあるときに、ノッキン
グの発生に対して空燃比をリーン側に移行することもノ
ッキングが発生しやすくなり、このように運転状態に応
じて空燃比を修正する方向を変えないと、ノッキングを
確実に抑制することができない恐れがある。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、エンジンのノッキング発生時
に空燃比を修正するについて、その修正方向がノッキン
グの発生を抑制する方向として確実にノッキングを抑制
するようにしたエンジンの制御装置を提供することを目
的とするものである。

（発明の構成） 本発明の制御装置は、］−ンジンのノッキングを検出す
るノッキング検出手段と、該ノッキング検出手段の出力
を受け、ノッキング発生時に空燃比を修正する空燃比調
整手段と、ノッキング発生時の空燃比がリッチ領域かリ
ーン領域かを求める空燃比判定手段と、空燃比判定手段
の信号を受け、空燃比がリッチ領域にあるときにはリッ
チ方向に、リーン領域にあるときにはリーン方向にノッ
キング発生時の空燃比調整手段による空燃比の修正方向
を決定する修正方向決定手段とを設けたことを特徴とす
るものである。

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図であ
る。

エンジン１は、吸気系２に配設された燃料噴射ノズル３
に対する燃料噴射パルス（燃料供給量）を調整すること
によって空燃比の制御を行う。また、エンジン１にはエ
ンジンの振動等からノッキングの発生を検知するノッキ
ングセンサ等によるノッキング検出手段４を設置し、そ
のノッキング検出信号は燃料噴射ノズル３に出力する燃
料噴射パルスの制御によって空燃比を調整する空燃比調
整手段５に出力される。

この空燃比調整手段５は、ノッキング発生時に燃料供給
品を補正して、エンジン１に供給する空燃比をノッキン
グの発生を抑制する方向に修正移行するものである。

また、上記ノッキング検出手段４の信号は空燃比判定手
段６に出力され、ノッキング発生時における空燃比がリ
ッチ領域にあるかリーン領域にあるかを、例えば空燃比
調整手段５からの燃料噴射パルスに基づいて判定する。

この空燃比判定手段６の信号は修正方向決定手段７に出
力され、空燃比がリッチ領域にあるときにはリッチ方向
に、リーン領域にあるとぎにはリーン方向に供給空燃比
を修正移行するようにその移行方向を決定し、前記空燃
比調整手段５に移行方向の信号を出力してノッキングを
抑制する方向に空燃比を修正するものである。

すなわち、同一充填状態においては、第２図に示すよう
に、ノック領域（ノック限界点火進角）は空燃比が理論
空燃比（空気過剰率λ＝１）で最も遅角（進角量が小さ
い）しており、ノッキングが発生しやすい状態である。

この理論空燃比近傍の領域からリッチ側のリッチ領域■
ではリッチになるほどノッキングが発生しに（くなり、
一方、リーン側のリーン領域■ではリーンになるほどノ
ッキングが発生しにくくなる傾向にあり、ノッキング発
生時の空燃比を判定して空燃比をノッキングが発生しな
い方向へ移行するものである。

（発明の効果） 本発明によれば、ノッキングの発生に対処して空燃比を
ノッキングが発生しにくい方向に移行修正するについて
、その修正方向は空燃比に対応して変わるものであるが
、空燃比判定手段および修正方向決定手段によってノッ
キング発生時の空燃比を判定して、ノッキングを抑制す
る方向に空燃比を調整制御するようにしたことにより、
確実にノッキングを抑制することができるものである。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

この実施例は、ノッキング発生時にはまず点火時期を遅
角して応答性よくノッキングの抑制を行った後、空燃比
をノッキングが発生しにくい方向に修正制御し１．ｌ二
記遅角した点火時期を最適点火時期に進めるように制御
する例である。

第３図に示すように、エンジン１の吸気系２には上流側
から、■アクリーチ１２、吸気量を計測するエアフロー
メータ１３、吸気量を制御するスロットルバルブ１４が
それぞれ介装され、下流側の分岐通路２ａに各気筒に対
する燃料噴射ノズル。

３が配設されている。

また、エンジン本体１ａにｔｉｔ各気筒に対して点火プ
ラグ９が配設され、さらに、ノッキングの発生を検出す
るノッキングセンサ１５、エンジン回転数を検出する回
転出力センサ１６等のエンジン１の運転状態を検出する
各種センサが設置されている。

前記燃料噴射ノズル３からの燃料噴射聞および点火プラ
グ９による点火時期は、コントロールユニッ１〜１７（
マイクロコンピュータ）からの制御信号ににつで制御さ
れ、このコントロールユニツ＝７＝ ト１７には、前記■アフ［］−メータ１３、ノッキング
センサ１５、回転出力センサ１６等からの検出信号が入
力されるものである。

そして、上記コントロールユニット１７は、第１図にお
ける空燃比調整手段５、空燃比判定手段６、修正方向決
定手段７の各機能を備え２、各種センサの検出信号に応
じて空燃比および点火時期を調整し、ノックゾーンでは
学習制御を行うとともに、ノッキング発生時には点火時
期を遅らせる一方、その後には空燃比を調整して点火時
期を進めるように制御するものである。

上記コントロールユニットの動作を第４図の７０−チト
一トに沿って説明する。スタート後、ステップＳ１で回
転出力センサ１６の信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅ
を計算し、ステップＳ２でエア７０−メータ１３の信号
に基づいて吸入空気ｌＱａのＡ１０変換信号を入力する
。ステップＳ３は上記エンジン回転数Ｎｅと吸入空気量
Ｑａとから基本噴ｏＡＩＬ　（噴射パルス幅）を演算し
、同様にステップＳ４でエンジン回転数Ｎｅと吸入空気
ｍ１Ｑａとから基本点火時期θ１　（進角角度）を演痺
づる。上記ステップ８３．８４の演算は、予め設定され
たマツプから求めるように１ればよく、温度補正等の各
種補正も行う。

次に、ステップＳ５で運転状態がノックゾーンにあるか
否か判定する。この判定は、単位回転数の吸入空気量Ｑ
ａ／Ｎｅが、設定値ＫＺ以上の高負荷状態にあるか否か
によって判定し、ノックゾーンにないＮｏの低負荷域で
は、ステップ８６゜８７に進んで点火時期補正値θ２お
よび噴射量補正値１−２をクリアした後、ステップＳ８
で最終点火時期θ（雄本点火時期θ１−補正値θ２）を
計算する一方、ステップＳ９で最終噴射ｆｆ１Ｔ（基本
噴１）ｊ姐Ｔｔ　＋補正値Ｔ２　）を計算し、この計算
に基づいて、所定の点火時期に点火信号を出力するとと
もに燃料噴射を行って所定間の空燃比を得る通常の制御
を行うものである。

運転状態が高負荷でノックゾーンにある時には、前記ス
テップＳ５の判定がＹＥＳとなってステップ８１０に進
み、前回はノックゾーンか否か判定し、始めてノックゾ
ーンとなったＮｏの時には、ステップ８１１でエンジン
回転数Ｎｅのテーブルから初期空燃比補正Ｉ　Ｔ　ａを
計算し、補正値Ｔ２とする。この初期空燃比補正ｊｌ　
Ｔ　ｏはエンジン回転数に対し、例えば、１３００〜１
５００ｒｐｎ＋の範囲を理論空燃比領域とし、１３００
ｒｌ）ｎ＋以下の回転域をリーン領域に、１５００ｒｐ
ＩＩ１以上の回転域をリッチ領域に設定している。

そして、ステップＳ１２でノック回数カウンタＣｋ１学
習用レジスタＲ１およびノック強度の累積Ｒｋをクリア
してステップ８１３に進む。また、前記ステップ８１０
で前回もノックゾーンでＹＥＳの時にはそのままステッ
プ８１３に進む。

ステップ８１３はノッキングセンサ１５からの検出信号
をＡ／Ｄ変換してノック強度１ｋを入力し、これに基づ
いてステップ８１４で現在ノッキングが発生しているか
否か判定する。ノッキングが発生していないＮｏの時に
は、ステップ８１５で点火時期θを進角するため補正値
θ２を所定値ｄθだけ減算してから、ステップ８２０で
学習が完了しているか否か判定する。

また、ノッキングの発生時には前記ステップＳ１４の判
定がＹＥＳとなり、ステップ８１６で点火時期θを遅角
するため補正値θ２に所定値ｆ・Ｉｋを加斡する。この
遅角加鋒値のｆは定数でノック強度１ｋに応じてその遅
角量が異なり、大きなノッキング発生時には遅角量も大
きくなる。続いて、ステップ８１７でノック回数カウン
タＣｋをインクリメントし、ステップ８１８で点火時期
の平均を求めるために学習用レジスタＲ１を加算した後
、ステップ８１９でノック強度１ｋを加算して累積値Ｒ
ｋを酎算し、ステップ８２０に進む。

ステップ８２（１で学習が完了していない状態すなわち
ノック回数カウンタＣｋが設定値Ｇｏに達するまでのＮ
Ｏの場合には、前記ステップＳ８およびＳ９で最終点火
時期θおよび最終噴射量Ｔを演算して出力する。

一方、学習が完了してステップ８２０の判定がＹＥＳと
なった時には、ステップ８２１で前記ステップ８１８の
レジスタ値Ｒ１とカウント値Ｃ０から平均点火時期θａ
を計算するとともに、ステップ８２２で平均ノック強度
ｊａを８１停し、このレジスタ値Ｒ１，Ｒｋおよびカウ
ント値Ｃｋをクリア（８２３）する。ステップ８２４で
はエンジン回転数Ｎｅのテーブルから基準点火時期θ０
を計算する。この基準点火時期θ０はエンジン回転数の
１桿に対して進角量が増大するように設定されている。

次に、ステップ８２５で上記基準点火時期θ。と平均点
火時期θａとの偏差と前記ステップ８２２で求めた平均
ノック強度ｒａとの積のテーブルがら空燃比修正量６丁
を計算する。この空燃比修正閤へＴは、偏差（θ０−θ
ａ−八〇）が正の値であれば正の値であり、負の値であ
れば負の値で、その大きさ１ΔＴ１は偏差１Δθ１が大
きい程大きくなるように設定される。

そして、ステップ８２６〜８３０で供給空燃比を判定し
、修正方向を決定する。寸なわら、ステップ８２６でエ
ンジン回転数が１３０Ｏｒｐｍ以下か否かｖ１１定し、
ＹＥＳで１３０Ｏｒｐｍ以下（７）低回転時には現在の
空燃比がリーン領域にあることにより、ステップ８２７
で係数りを角（−１）すなわちリーン方向に設定してス
テップ８３１に進む。

一方、ステップ８２６の判定がＮＯでエンジン回転数が
１３０Ｏｒｐｍを越えている時には、ステップ８２８で
さらにエンジン回転数が１５０Ｏｒｐｍ未満か否か判定
し、この判定がＹＥＳで１３００〜１５００ｒｐｍの回
転時には理論空燃比領域にあることにより、ステップ８
２９で係数りをＯに設定して空燃比の修正を禁止してス
テップＳ３１に　　　　　□進む。一方、上記判定がＮ
ｏで１５００ｒｐｍ以上の時にはリッチ領域にあること
により、ステップＳ　３’０で係数りを正（＋１）すな
わちリッチ方向に設定してステップ８３１に進む。

ステップ８３１では、前記ステップ８２５で求めた空燃
比修正量ΔＴの値に基づいて学習補正値Ｔ２の修正を行
う。係数りが正の時には燃料噴射社を増大して空燃比を
リッチ側に修正し、ステップ８８，８９で最終点火時期
θおよび噴射量Ｔを計算して出力するものである。よっ
て、現在のエンジン回転数に対応して空燃比がリッチ領
域にある場合には、空燃比をさらにリッチ側に移行修正
する一方、リーン領域にある場合にはざらにり一ン側に
移行修正してノッキングの発生しにくい空燃比とし、ノ
ッキングの停止に伴って点火時期を進角するものである
。

なお、前記ステップ８２４において求める基準点火時期
θ０は、ステップＳ４で求めた基本点火時期θ１を使用
してもよい。

第５図のフローチャートは変形例を示すものであり、空
燃比の判定と修正方向の決定が第４図の例と異なる。ス
テップＳ１からステップ８２５の処理は前例と同様であ
り、ステップ８２５で空燃比修正邑Δ丁を求めた後、ス
テップ８２６で点火時期の偏差Δθを求める。そして、
ステップＳ２７で今回の偏差へ〇と前回の偏差△θ′と
を比較する。

−［記ステップ８２７において今回の偏差Δθの方が小
さいＹＥＳの場合は、ノッキングが抑制される方向に空
燃比が修正されていることから、すなわら、空燃比がリ
ッチ領域にあるときにはりツチ方向に、リーン領域にあ
るときにはリーン方向にそれぞれ修正されていることか
ら、ステップ８２８でフラッグＦをクリアしてからステ
ップＳ３５に進んで、第４図のス、テップ８３１と同様
に学習補正値Ｔ２の修正を行う。

また、前記ステップ８２７の判定がＮＯの場合には、ス
テップ８２９でフラッグＦがクリアされているか否か判
定し、ＮＯで７フラツグＦがセットされている場合には
、ステップ８３０で係数りをＯに設定して空燃比修正を
停止してから、ステップ８３５に進む。一方、上記ステ
ップ８２９の判定がＹＥＳでフラッグＦがクリアされて
いる場合には、ノッキングを抑制する方向に空燃比が修
正されていないことから、ステップ８３１でフラッグＦ
をセットした後、修正方向を変更するためにステップ８
３２で係数りが正か否か判定し、この判定がＹＥＳで正
（＋１）の時にはステップＳ３３で係数りを負（−１）
に設定する一方、前記判定がＮＯで負（−１）の時には
ステップ８３４で係数りを正（＋１）に設定してから、
ステップ８３５に進む。

よって、この例においても空燃比がリッチ領域にある場
合には、空燃比をさらにリッチ側に移行修正する一方、
リーン領域にある場合にはさらにリーン側に移行修正す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図、 第２図は空燃比修正の基本特性を説明するための説明図
、 第３図は本発明の構造例を示す全体構成図、第４図はコ
ントロールユニットの動作例を説明するフローチャート
図、 第５図は他の例を示すフローチャート図である。 １・・・・・・エンジン　　　　　２・・・・・・吸気
系４・・・・・・ノッキング検出手段 ５・・・・・・空燃比調整手段　　６・・・・・・空燃
比判定手段７・・・・・・修正方向決定手段 １５・・・・・・ノッキングセンサ １７・・・・・・コントロールユニット第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンのノッキングを検出するノッキング検出
   手段と、該ノッキング検出手段の出力を受け、ノッキン
   グ発生時に空燃比を修正する空燃比調整手段と、ノッキ
   ング発生時の空燃比がリッチ領域かリーン領域かを求め
   る空燃比判定手段と、空燃比判定手段の信号を受け、空
   燃比がリッチ領域にあるときにはリッチ方向に、リーン
   領域にあるときにはリーン方向にノッキング発生時の空
   燃比調整手段による空燃比の修正方向を決定する修正方
   向決定手段とを設けたことを特徴とするエンジンの制御
   装置。