JPS63106365A - 内燃機関の点火時期制御方法 - 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〕 本発明は内燃機関の点火時期制御方法に係り、特にノッ
キング制御システムを備えた内燃機関の点火時期制御方
法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、気筒内エンドガスの自己着火に伴って発生す
る気柱振動であるノッキングが発生したか否かを検出し
て、ノッキングを制御するノッキング制御システムを備
えた点火時期制御装置が知られている。この点火時期制
御装置においては、各気筒点火後の所定クランク角度範
囲（例えば、１０＠ＣＡ　　ＡＴＤＣ〜５０°ＣＡ　　
ＡＴＤＣ）における機関振動のピーク値ａと、ノッキン
グによらない機関振動のレベルすなわちバックグラウン
ドレベルｂに定数Ｋを乗算して求めた判定レベルに−ｂ
と、を比較してノッキングが発生したか否かを判定する
ようにしている。ここでピーク値ａは機関振動を電気信
号に変換する圧電素子や磁歪素・子等で構成されたノッ
キングセンサをシリンダブロックに取付け、ノッキング
固有の周波数帯域（６〜８ＫＨｚ）の信号が通過可能な
ノ々ンドノ々スフィルタを介して電気信号をピークホー
ルド回路に入力し、所定クランク角度範囲におけるピー
ク値をホールドすることにより得られる。また、判定レ
ベルに−ｂはノッキングによらない機関振動に対応する
電気信号を積分回路によって積分した値（バックグラウ
ンドレベル）に定数Ｋを乗算することにより求められる
。そして、ノッキングが発生したと判定されたときはノ
ッキングの発生が判定される毎に点火時期を所定量遅角
しかつ所定点火回数の間ノッキングが発生しないと判断
されたときは点火時期を進角させる補正遅角量を演算し
、この補正遅角量を用いて点火時期を補正することによ
りノッキングが発生しない最大進角（ノッキング限界）
に点火時期を制御するようにしている（例えば、実開昭
５７−９２０７４号公報、特開昭６０−２６１７２号公
報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のノッキング制御システムを備えた
点火時期制御装置では、機関及びノッキングセンサの製
造誤差等によってノッキングが発生したと誤判定された
り、気象条件の変化によってノッキングが発生し易くな
ったり、無線等の電気ノイズによってピーク値が大きく
なってノッキングが発生したと誤判定されると、これに
伴って補正遅角量が大きくなり、点火時期が要求点火時
期より遅角側に制御されることになる。このように点火
時期が遅角側に制御されると、排気温が上昇して排ガス
浄化率が悪化するばかりでなく機関出力が低下する、と
いう問題が発生する。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、ノッ
キング制御システムによる点火時期の遇する。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、機関運転状態に応
じて定まる点火進角とノッキングが発生したとき点火時
期を遅角しかつノッキングが発生しないとき点火時期を
進角する補正遅角量とに基づいて点火時期を制御する内
燃機関の点火時期制御方法において、運転領域を機関回
転速度に応じて複数の学習領域に区分して各学習領域で
運転中における前記補正遅角量の最大値になるように更
新される学習値を各学習領域領毎に求め、特定の学習領
域で運転中での補正遅角量が該特定の学習領域以外の学
習領域に対応する学習値から定められた制限値を越えな
いように制限したことを特徴とする 〔作用〕 本発明によれば、ノッキングが発生したとき点火時期を
遅角しかつノッキングが発生しないとき点火時期を進角
させる補正遅角量が求められ、この補正遅角量”と機関
運転状態に応じて定まる点火進角とに基づいて点火時期
が制御される。運転領域は機関回転速度に応じて複数の
学習領域に区分されており、各学習領域で運転中におけ
る補正遅角量の最大値を各学習領域毎に学習して学習値
が求められる。すなわち、機関回転速度に応じて区分さ
れた各学習領域で運転中における補正遅角量の最大値に
基づいて学習値が更新され、各学習領域で運転中での補
正遅角量の最大値が学習値として各学習領域毎に記憶さ
れる。そして、特定の学習領域で運転中での補正遅角量
がこの特定の学習領域以外の学習領域に対応する学習値
から定められた制限値を越えないように制限される。こ
の結果、特定の学習領域で運転中にノッキング発生の誤
判定によって遅角量が大きくなった場合でも、ノッキン
グ発生の誤判定が発生していない他の学習領域の学習値
に基づいて制限値が定められ、この制限値によって補正
遅角量が制限されるため、点火時期の過遅角が防止され
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、運転中の学習領域
以外の学習領域の学習値から定められた制限値によって
補正遅角量を制限しているため、ノッキング発生の誤判
定による補正遅角量が制限値を越えるのが防止され、過
遅角による出力低下を防止することができる、という効
果が得られる。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図には、本発明が適用可能な点火時期制御装置を備
えた内燃機関（エンジン）の−例が示されている。４サ
イクル６気筒ガソリン機関１０のディストリビュータ１
４には、ディストリビュータシャフトに固定されたシグ
ナルローフとディストリビュータハウジングに固定され
たピックアップとで各々構成された気筒判別センサ１６
及び回転角センサ１８が取付けられている。気筒判別セ
ンサ１６は、ディストリビュータシャフトが１回転する
毎、すなわちクランク軸が２回転する毎（７２０°ＣＡ
毎）に１つのパルスを発生する。このパルスの発生位置
は、例えば第１気筒の上死点（ＴＤＣ）である０回転角
センサ１８はディストリビュータシャフトが１回転する
毎に例えば２４個のパルス、従って３０”ＣＡ毎に１つ
のパルスを発生する。気筒判別センサ１６及び回転角セ
ンサ１８は、マイクロコンピュータ等で構成された制御
回路２０に接続され、各センサで発生された電気信号が
制御回路２０に入力されている。

また、制御回路２０には、吸気通路２２のスロットル弁
２５の上流側に取付けられたエアフローセンサ２４から
の吸入空気量信号が入力されている。

機関１０のシリンダブロックには、機関振動を検出する
磁歪素子等で構成されたノッキングセンサ１２が取付け
られており、このノッキングセンサ１２から出力された
電気信号が制御回路２０に入ノｊされている。一方、制
御回路２０からは、イグナイタ２６に点火信号が出力さ
れ、イグナイタ２６に設けられた点火コイルによって形
成された高電圧はディストリビュータ１４によって分配
され、各気筒毎に取付けられた点火プラグ２８に順に供
給される。

なお、通常の内燃機関には運転状態パラメータを検出す
る吸気温センサ等の各種のセンサが取付けられ、制御回
路２０は燃料噴射弁２９等の制御も行なうが、これらは
本発明と直接関係しないため、以下の説明ではこれらの
説明を省略する。

マイクロコンピュータを含んで構成された制御回路２０
は、第３図に示すように、ランダムアクセスメモリ（Ｒ
ＡＭ）５Ｂ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）６０、マイ
クロプロセツシングユニツ）　（ＭＰＵ）６２、第１の
入出カポ−トロ４、第２の入出カポ−トロ６、第１の出
力ポートロ８、第２の出力ポードア０及びこれらを接続
するデータバスやコントロールバス等のバス７２を備え
ている。第１の入出カポ−トロ４は、アナログ−デジタ
ル（Ａ／Ｄ）変換器７４、マルチプレクサ７６及びバッ
ファ７８Ａを介してエアフロメータ２４に接続されると
共に、図示しないバッファを介して図示しない吸気温セ
ンサや機関冷却水温センサ等に接続されている。また、
第１の入出カポ−トロ４は、Ａ／Ｄ変換器７４及びマル
チプレクサ７６に制御信号を供給するよう接続されてい
る。

上記第２の入出カポ−トロ６には、波形整形回路８０を
介して気筒判別センサ１６及び回転角センサ１８が接続
されると共に、入力回路８２を介してノッキングセンサ
１２が接続されている。

上記入力回路８２は、第４図に示すように、一端がノッ
キングセンサ１２に接続されたノックゲート回路８２Ａ
とピークホールド回路８２Ｂとから成る直列回路と、こ
の直列回路に対して並列に接続された積分回路８２Ｅと
、直列回路及び積分回路８２Ｂに接続されたマルチプレ
クサ８２Ｃと、マルチプレクサ８２Ｃに接続されたＡ／
Ｄ変換器８２Ｄとから構成されている。そしてノックゲ
ート回路８２Ａ１マルチプレクサ８２Ｃ及びＡ／Ｄ変換
器８２Ｄば、第２の入出カポ−トロ６からの制御１３号
によって制御されるように接続されている。

上記第１の出力ポートロ８は駆動回路８６を介してイグ
ナイタ２６に接続され、第２の出力ポードア０は駆動回
路８日を介して燃料噴射弁２９に接続されている。なお
、９０はクロック、９２はタイマである上記ＲＯＭ６０
には、以下で説明する制御ルーチンのプログラムが予め
記憶されている。

次に、上記制御ルーチンを説明しながら本発明の実施例
の作用を詳細に説明する。第５図は本実施例のメインル
ーチンを示すもので、ステップ１００においてエンジン
回転速度Ｎ及び吸入空気ｉＱを取込みステップ１０２に
おいてエンジン回転速度Ｎと吸入空気ＩＱとから基本燃
料噴射時間ＴＰを演算し、そして次のステップ１０４に
おいて吸気温やエンジン冷却水温等に応じて基本燃料噴
射時間ＴＰを補正すると共に０２センサ（図示せず）か
ら得られる空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを用い
て基本燃料噴射時間ＴＰを補正して燃料噴射時間ＴＡＵ
を演算する０次のステップ１０６では、気筒判別信号及
び回転角信号に基づいて現在のピストン位置が圧縮上死
点（ＴＤＣ）か否かを判断する。ＴＤＣのときはステッ
プ１１４においてマルチプレクサ８２Ｃを制御してノッ
キングセンサ１２出力を積分回路８２Ｂ及びマルチプレ
クサ８２Ｃを介してＡ／Ｄ変換器８２Ｄに入力し、積分
回路８２Ｅ出力すなわちバックグラウンドレベルｂのＡ
／Ｄ変換を開始する。これによって、ノッキングによら
ない機関振動のレベルすなわちバックグラウンドレベル
ｂのデジタル値が求められ、Ａ／Ｄ変換終了時にこのデ
ジタル値がＲＡＭの所定エリアに記憶される。一方、ス
テップ１０６でＴＤＣでないと判断されたときは、ステ
ップ１０Ｂにおいて現在のピストン位置が例えば１５”
ＣＡ　　ＡＴＤＣか否かを判断し、ステップ１０８の判
断が肯定のときはステップ１１０において第２の入出カ
ポ−トロ６からノックゲート回路８２Ａに制御信号を出
力してノックゲート回路８２Ａをオーブンし、ノッキン
グセンサ１２からノックゲート回路８２Ａ、ピークホー
ルド回路８２Ｂ１マルチプレクサ８２Ｃを介してノッキ
ングセンサ１２出力をＡ／Ｄ変換器８２Ｄに入力させる
０次のステップ１１２では現在時刻と予め定められてい
る所定クランク角度範囲に対応する時間とからノックゲ
ート回路８２Ａをクローズする時刻ｔ　　（９０”ＣＡ
　　ＡＴＤＣに対応する）を算出してコンベアレジスタ
にセットする。

第６図はステップ１１２にセットされた時刻になったと
きに割り込まれる時刻一致割込みルーチンを示すもので
、現在時刻がコンベアレジスタにセットされた時刻と一
致するとステップ１１６において第２の入出カポ−トロ
６からＡ／Ｄ変換器８２Ｄに制御信号を出力してピーク
ホールド回路８２Ｂ出力のＡ／Ｄ変換を開始してメイン
ルーチンにリターンする。

第７図は積分回路８２Ｂ出力のＡ／Ｄ変換が終了したと
きのＡ／Ｄ変換器８２ＤからのＡ／Ｄ変換終了信号によ
って割り込まれる割込みルーチンを示すもので、ステッ
プ１１８においてＡ／Ｄ変換値をピーク値ａとしてＲＡ
Ｍの所定エリアに記憶し、ステップ１２０において第２
の入出カポ−トロ６からノックゲート回路８２Ａに制御
信号を出力してノックゲート回路８２Ａをクローズする
。

第８図は点火時期を演算すると共に学習値θＧ（第９図
に示す学習領域毎に定められているが代表してθＧと表
わす）を更新するルーチンを示すもので、ステップ１４
２において機関負荷Ｑ／Ｎが所定値（例えば、０．　７
１／ｒｅｖ　）以上か否かを判断することによりノッキ
ング制御領域か否かを判断し、ノッキング制御領域でな
いときはステップ１４４において機関負荷Ｑ／Ｎと機関
回転速度とで定められたマツプから補間法により演算さ
れる基本点火進角θ、５．を実行点火進角θ１としてメ
インルーチンへリターンする。一方、ステップ１４２で
ノッキング制御領域と判断されたときは、ピーク値ａと
バックグラウンドレベルｂとを取込みステップ１４６に
おいてピーク値ａと判定レベルに−ｂとを比較する。ピ
ーク値ａが判定レベルに−ｂより大きいときはノッキン
グが発生したと判断してステップ１４８において補正遅
角量θ３を所定値（例えば、１＠ＣＡ）大きくする。

一方、ピーク値ａが判定レベルに−ｂ以下と判断された
ときには、ノッキングが発生しないと判断してステップ
１５０において所定点火回数（例えば、１００点火）経
過したか否かを判断し、所定点火回数経過していればス
テップ１５２において補正遅角量θ、を所定値（例えば
、ｌ″ＣＡ）大きくする０次のステップ１５４では機関
負荷Ｑ／Ｎとエンジン回転速度Ｎとに基づいて現在の運
転状態が学習領域に属しているか否かを判断すると共に
学習領域のどの領域に属しているか否かを判断する。こ
の学習領域は、第９図に示すように、機関負荷Ｑ／Ｎと
エンジン回転速度Ｎとに基づいて所定機関負荷（例えば
、０．７１／ｒｅｖ）以上の領域においてエンジン回転
速度Ｎに応じて区分されており、エンジン回転速度が１
２００〜２８ＱＱｒｐｍの領域をＡ　’ｐＭ域、２８０
０〜４８００ｒｐｍの領域をＢ領域、４８００〜６４０
０　ｒ　ｐｍの領域をＣ領域として定められている。ス
テップ１５４で現在の運転状態が学習領域に属していな
いと判断されたときには、ステップ１５６においてフラ
グＦをリセットとした後ステップ１７２に進む、一方、
ステップ１５４で現在の運転状態が学習領域のいずれか
の領域（Ａ−Ｃ領域）に属していると判断されたときに
は、ステップ１６６においてフラグＦがセットされてい
るか否かを判断する。フラグＦがリセットされていると
き、すなわち運転状態が学習領域外から学習領域に初め
て入ったときには、ステップ１５８において初めて入っ
た学習領域の学習値θＧ（第９図に示す学習領域のＡ　
ｆＩＩ域、Ｂ　ｅＱ域及びＣ領域に対応して各々の学習
値θＧＡ、θＧＢ、θＧＣがそれぞれ定められているが
以下ではいずれか１つを代表してθＧとして表わす）か
ら所定値（例えば、３゜ＣＡ）減算した値と補正遅角間
θ、とを比較する。学習値θＧから所定値減算した値が
補正遅角■θ、よりも大きければステップ１６０におい
て学習値θＧから所定値減算した値を補正遅角量θ、と
じてステップ１６２に進む、一方、補正遅角量θえが学
習値θＧから所定値減算した値以上のときには、そのま
まステップ１６２に進む。ステップ１６２では、運転状
態が学習領域外から学習領域内に初めて入ったことを示
すためにフラグＦをセットし、ステップ１６４において
補正遅角量θ、を学習値θＧとして記憶する。

以上の結果運転状態が学習領域外から学習領域内に初め
て入ったときには、補正遅角量と学習値から所定値減算
した値とが比較され、いずれか大きい方の値が現在の運
転状態が属する特定の学習領域の学習値として記憶され
る。

一方、ステップ１６６でフラグＦがセットされていると
判断されたとき、すなわち運転状態が学Ｈ８Ｎ域に属し
ている状態でこのルーチンの実行が２回目以降であると
きには、ステップ１６８において補正遅角量θ、と現在
の運転状態が存在している特定の学習領域における学習
値θＧと比較し、θ、〈θＧの場合はそのままステップ
１７２に進み、θや≧θＧの場合にはステップ１７０に
おいて補正遅角量θ、を特定の学習領域における学習値
θＧとして記憶する。

以上の結果、現在の運転状態が特定の学習領域に継続し
て存在しているときには、補正遅角量と、その特定の学
習領域に対応する学習値θＧとが比較され、補正遅角量
が大きくなるに従って学習値θＧが更新され、学習値θ
Ｇの値は特定の学習領域内で運転しているときの補正遅
角量の最大値と等しくなる。

ステップ１７２では、第１図のルーチンで演算される制
限値θ□、８と補正遅角量θイとを比較し、θ、≧θ□
□ならばステップ１７４で補正遅角量θ、の値をθ□、
Ｘの値として補正遅角量θ糞が制限値θ０１、を越えな
いように制限した後ステップ１７６へ進み、θいくθ０
．８ならばそのままステップ１７６へ進む。ステップ１
７６では、基本点火進角θＩＡＩＥからステップ１４８
及びステップ１５２で演算されると共にステップ１７２
及びステップ１７４で制限された補正遅角量θ、を減算
することにより実行点火進角θｉを演算しメインルーチ
ンへリターンする。

このように実行点火進角θｉが演算された後イグナイタ
がオンされ実行点火進角θｉに対応するクランク角でイ
グナイタがオフされてこの実行点火進角θｉになった時
点で点火されるように点火時期が制御される。

第１図は上記実施例の補正遅角量θ、の制限値θ、□８
を演算するルーチンを示すもので、ステップ１８０にお
いて機関負荷Ｑ／Ｎとエンジン回転速度Ｎとに基づいて
現在の運転状態が学習領域のＡ　ＳＭ域に存在している
か否かを判断する。現在の運転状態がＡ　’ｐＭ域に存
在していると判断されたときには、ステップ１８２にお
いて８６１域の学習値θＧＢとＣｆ１１域の学習値θＧ
Ｃとの相加平均値を演算すると共にこの相加平均値に所
定値Ｋｌ（例えば、２）を乗算した値を制限値θえＩＩ
ＩＩｍとしてメインルーチンへリターンする。一方、ス
テップ１８０において現在の運転状態がへ領域に存在し
ていないと判断されたときには、ステップ１８４におい
て現在の運転状態が学習領域のＢ　ｗ４域に存在してい
るか否かを判断する。運転状態がＢ　Ｓｉ域に存在して
いると判断されたときには、ステップ１８６においてＡ
領域の学習値θＧＡとＣ領域の学習値θＧＣとの相加平
均値を演算すると共にこの相加平均値に所定値に２（例
えば、２．５〜３）を乗算した値を制限値θ□、とする
。また、ステップ１８４において現在の運転状態が学習
領域のＢ　％ｌ、域に存在していないと判断されたとき
、すなちわ現在の運転状態が学習領域のＣ領域に存在し
ていると判断されたときには、ステップ１８８において
へ領域の学習値θＧＡとＢ領域の学習値θＧＢとの相加
平均値を演算すると共にこの相加平均値に所定値に３（
例えば、２）を乗算した値を制限値θ、□８とする。

ここで、上記の所定値Ｋｌ、に２及びに３は、Ｋｌ＜Ｋ
ｌ＞Ｋ３を満足するように定められている。すなわち、
一般に中回転速度域のＢ　ｆｉｇ域においてはノッキン
グが発生し易く、低回転速度域のＡ　ｊＪｌ域及び高回
転速度域のＣＳｉ域においてはノッキングが発生しにく
いため、−ａ的に学習値の大きさはθＧＡ＜θＧＢ＞θ
ＧＣとなる。このため本実施例では、ノッキングの発生
しにくい領域の学習値からノッキングが発生し易い領域
の制限値θ、□を演算する場合に所定値に２を大きくし
て点火時期の過進角によるノッキングの発生を抑制して
いる。また、ノッキングが発生し易い令頁域の学習値と
ノッキングが発生しにくい領域の学習値とに基づいてノ
ッキングが発生しにくい領域の制限値θＸｍＩＩＸを演
算する場合には、所定値に１、Ｋｌを所定値に３より小
さくして点火時期の過遅角による出力低下を防止してい
る。この所定値に１〜に３は等しくしてもよい（例えば
、全てを２とする）、なお、上記の所定値Ｋｌ、Ｋｌ及
びに３は実験によって最適値を設定するのが好ましい。

また、補正遅角量θ、が制限値θＫｃａｌを越えないよ
うに制限されかつ学習値θＧは補正遅角量θ、の最大値
になるように更新されるため、電気ノイズ等によってノ
ッキング発生の誤判定が成され補正遅角量が大きくなっ
た場合には、補正遅角量θ、が制限値θに、□で制限さ
れているためこの制限値θ０．＊は学習値θＧの制限値
としても作用し、補正遅角量θイが異常に大きくなった
ときに制限値θに＋＋１ｌｌＸで■１限されて制限され
た値が補正遅角量の最大値として学習され、これにより
学習値の誤学習を防止することができる。

以上説明したように本実施例によれば、特定の回転域で
運転中での補正遅角量を他の回転域で学習された学習値
を用いて制限しているため、ノッキングの誤判定によっ
て補正遅角量が大きくなった場合においてもこの制限値
によって補正遅角量が所定値を越えないように制限され
るため、点火時期の過遅角による機関出力の低下や排気
温の上昇が防止される、という効果が得られる。また、
気象条件等の変化でノッキングが発生し易い状態になっ
た場合には、ノッキング発生状態に応じて学習値が大き
くされ、これに伴って制限値が大きくなるためノッキン
グが頻発した場合においても効率良くノッキングを抑制
することができる。

なお、上記では吸入空気量とエンジン回転速度とで基本
点火進角を演算するエンジンについて説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、吸気管圧力とエン
ジン回転速度とに基づいて基本点火進角を定めるエンジ
ンにも適用することが可能である。また、上記では所定
機関負荷以上のノッキング制御領域をエンジン回転速度
に応じて複数の学習領域に区分した例について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、機関負荷
に関してノッキング制御領域と学習領域とを異ならせる
ようにしてもよい、また更に上記では学習値の相加平均
値に基づいて制限値を定める例について説明したが、ノ
ッキングが発生し易い領域の制限値を定める場合にノッ
キングが発生しにくい領域の学習値の重みを重くして重
み付き平均値を演算するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の制限値θ、□、演算ルーチン
を示す流れ図、第２図は本発明が適用可能な点火時期制
？ｉｌ装置を備えた内燃機関の概略図、第３図は第２図
の制御回路の詳細を示すブロック図、第４図は第３図の
入力回路の詳細を示すブロック図、第５図は本発明の実
施例のメインルーチンを示す流れ図、第６図は上記実施
例の時刻−数刻込みルーチンを示す流れ図、第７図は上
記実施例のＡ／Ｄ変換終了割込みルーチンを示す流れ図
、第８図は上記実施例の点火時期演算ルーチンと学習ル
ーチンを示す流れ図、第９図は上記実施例の学習領域を
示す線図である。 １２・・・ノッキングセンサ、 １６・・・気筒判別センサ、 １８・・・回転角センサ、 ２０・・・制御回路、 ２４・・・エアフロメータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関運転状態に応じて定まる点火進角とノツキン
   グが発生したとき点火時期を遅角しかつノツキングが発
   生しないたとき点火時期を進角する補正遅角量とに基づ
   いて点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御方法に
   おいて、運転領域を機関回転速度に応じて複数の学習領
   域に区分して各学習領域で運転中における前記補正遅角
   量の最大値になるように更新される学習値を各学習領域
   毎に求め、特定の学習領域で運転中での補正遅角量が該
   特定の学習領域以外の学習領域に対応する学習値から定
   められた制限値を越えないように制限したことを特徴と
   する内燃機関の点火時期制御方法。