JPS63243458A - 内燃機関用ノツキング制御装置 - 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〕 本発明は内燃機関（エンジン）に発生するノッキング（
以下ノックと記す）の発生状態を検出し、点火時期ある
いは空燃比、吸気圧力等のノック制御要因を制御するノ
ッキング制御装置（以下、ノックコントロールシステム
と記す）に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のノックコントロールシステムでは、ノックの有無
を判定するためのノック判定レベルの最適値がエンジン
・ノックセンサのバラツキより変わるため、車輌ごとに
制御時のノック音が大きくばらつくという問題があった
。この問題を解決するために、本発明者らは既に特開昭
６０−２４３３６９号公報において、ノック判定レベル
を適切な方向へ自動修正する方法及び装置を開示してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、この種のものにおいてノック判定レベルＶ　
ｒｓｆは、ノックセンサ信号に応じて変化する！（たと
えばノック強度値■の中央値Ｖ５６）に適合定数Ｋを乗
じて作られているのが一般的であり（さらにオフセット
値θ、を加え、Ｖｒ＊ｆ＝’ｌ”１０×に＋θ、とする
場合もある）、上記判定レベルの自動修正を行う場合は
、適合定数Ｋを修正することにより行われている。

しかしながら、従来のこの方法では、ノックセンサ信号
に応じて変化する量（例えば■、。）が低速回転域で第
２図に示す如く小さくなるために、判定レベルｖ、、、
ｆ＝■、。×にのに値を修正しても、判定レベル自体は
ほとんど修正されず、従っていくらに値を修正しても目
標のノック状態まで至らないという問題がある。

また、この低速回転域の対策のために１回あたりのに値
の補正量を大きくすると、今度は逆に高速回転域で分解
能が不足し、判定レベルのハンチング及びノック音のバ
ラツキの問題が発生してくるという問題がある。

そこで、本発明は上記の問題を解決することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段］ そのため本発明は、第１図に示す如く、内燃機関のノッ
クを検出するためのノックセンサと、ノックを判定する
ためのノック判定レベルを作成するノック判定レベル作
成手段と、このノック判定レベルと前記ノックセンサの
信号とに応じてノックを判定するノック判定手段と、こ
のノック判定手段の結果に応じてノック制御要因の値を
制御する制御手段と、ノック判定レベルが適切かどうか
を判断するノック判定レベル適否判断手段と、この判定
レベル適否判断によるノック判定レベルの修正を、前記
ノックセンサの信号レベルに応じて変化する量に乗じる
倍率Ｋを変化させる判定レベル修正手段で行う場合と、
前記ノックセンサの信号レベルに無関係に定まる絶対量
を変化させる判定レベル修正手段で行う場合とを、内燃
機関の運転領域に応じて選択するための運転領域識別手
段とを備えるものである。

〔作用〕

これにより、ノック判定レベル適否判断手段の適否判断
による判定レベルの修正を、ノックセン弁信号レベルに
応じて変化する量に乗じる倍率Ｋを変化させる場合と、
ノックセンサの信号レベルに無関係に定まる絶対量を変
化させる場合とを、運転領域識別手段により識別した内
燃機関の運転状態に応じて選択する。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例により説明する。

第３図は本発明の一実施例を示す構成図である。

第３図において、１は４気筒４サイクルエンジン、２は
エアクリーナ、３はエンジン１の吸入空気量を検出し、
これに応じた信号を出力するエアフローメータ、４はス
ロットル弁、５はエンジン１の基準クランク角度位置（
たとえば上死点）を検出するための基準角センサ５Ａと
、エンジン１の一定クランク角度毎に出力信号を発生す
るクランク角センサ５Ｂを内蔵したディストリビュータ
である。６はエンジン１のノック現象に対応したエンジ
ンブロックの振動を圧電素子式（ピエゾ素子式）、電磁
式（マグネット、コイル）等によって検出するためのノ
ックセンサで、エンジン１の側壁に固定されている。７
はノックセンサの出力を気筒毎にピークホールドするピ
ークホールド回路部である。９はエンジンの冷却水温に
応じた信号を発生する水温センサ、１２はスロットル弁
４が全閉状態であるときに信号を出すための全閉スイッ
チ（アイドルスイッチ）、１３はスロットル弁４がほぼ
全開状態であるときに信号を出力するための全開スイッ
チ（パワースイッチ）１４は排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ
）が理論空燃比に比べて濃い（リッチ）か薄い（リーン
）かに応じて出力信号を発生する０□センサである。

８は前記各センサ及び各スイッチからの入出力信号状態
に応じてエンジンの点火時期及び空燃比を制御するため
の点火時期制御回路、１０は制御回路８から出力される
点火時期制御信号を受けてイグニッションコイルへの通
電遮断を行うイグナイタ及びイグニッションコイルであ
る。イグニッションコイルで発生した高電圧はディスト
リビュータ５の配電部を通して適切な時期に所定の気筒
の点火プラグに印加される。１１は制御回路８で決定さ
れた燃料噴射時間（τ）に基づいて吸気マニホルドに燃
料を噴射するためのインジェクターである。

次に第４図を用いてピークホールド回路部７の詳細構成
を説明する。第４図の７０１はノックセンサ６の出力信
号をノック周波数成分のみ選別して取り出すためのバン
ドパス、バイパス等のフィルタ、７０２は増幅器、７０
３は制御回路８からの気筒切換信号を基に７０２より出
力されるノックセンサの信号を、例えばコンデンサ等に
よりピークホールドをするピークホールド回路である。

次に制御回路８の詳細構成及び動作を第５図に従って説
明する。第５図において８０００は点火時期及び燃料噴
射量を演算するための中央処理ユニット（ＣＰＵ）で８
ビツト構成のマイクロプロセッサを用いている。８００
１は制御プログラム及び演算に必要な制御定数を記憶し
ておくための読み出し専用の記憶ユニ′ット（ＲＯＭ）
　、８００２はＣＰＵ８０００がプログラムに従って動
作中演算データを一時記憶するための一時記憶ユニット
（ＲＡＭ）である。８００３は基準角センサ５Ａの出力
信号を波形整形するための波形整形回路、８００４は同
じくクランク角センサ５Ｂの出力信号を波形整形するた
めの波形整形回路である。

８００５は外部あるいは内部信号によってＣＰＵ８００
０に割り込み処理を行わせるための割込制御部、８００
６はＣＰＵ動作の基本周期となるクロック周期毎にひと
つずつカウンタ値が上がるように構成された１６ビツト
のタイマである。このタイマ８００６と割込制御部８０
０５によってエンジン回転数、及びクランク角度位置が
次のようにして検出される。すなわち基準角センサ５Ａ
の出力信号により割り込みが発生するごとにＣＰＵ００
０はタイマのカウント値を読み出す、タイマのカウント
値はクロック周期（例えば１μｓ）毎に上っていくため
、今回の割込時のカウント値と先回の割込時のカウント
値との差を計算することにより、基準角センサ信号の時
間間隔すなわちエンジン１回転に要する時間が計測でき
る。こうしてエンジン回転数が求められる。また、クラ
ンク角度位置は、クランク角センサ５Ｂの信号が一定ク
ランク角度（たとえば３０’ＣＡ）毎に出力されるので
基準角センサ５Ａの上死点信号を基準にしてそのときの
クランク角度を３０°ＣＡ単位で知ることができる。こ
の３０℃Ａ毎のクランク角度信号は点火時期制御信号発
生の基準点と、ピークホールド回路７０３の気筒切換信
号に使用される。

８００７は複数のアナログ信号を適時切り換えてアナロ
グ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）８００８に導くた
めのマルチプレクサであり、切換時期は出力ボート８０
１０から出力される制御信号により制御される。本実施
例においては、アナログ信号としてノックセンサ信号の
ピークホールド回路部７からの出力信号と、エアフロメ
ータ３からの吸入空気量信号及び水温センサ９からの水
温信号が入力される。８００８はアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器である。８００９
はデジタル信号のための入力ポートであり、このポート
には本実施例の場合アイドルスイッチ１２からのアイド
ル信号、パワースイッチ１３からのパワー信号、０□セ
ンサ１４からのリッチ、リーン信号が入力される。８０
１０はデジタル信号を出力するための出力ボートである
。

この出力ボートからはイグナイタ１０に対する点火時期
制御信号、インジェクタ１１に対する燃料噴射信号、ピ
ークホールド回路７に対する気筒切換信号、マルチプレ
クサ１１に対する制御信号が出力される。８０１１はＣ
ＰＵバスであり、ＣＰＵ８０００はこのバス信号線に制
御信号及びデー夕信号を載せ、周辺回路の制御及びデー
タの送受を行う。

以上、本発明を実現するための装置の構成について説明
したので、第６図のフローチャートを用いて、ノックコ
ントロールの内容を説明する。

ステップ１００からノックコントロールルーチンが始ま
ると、ステップ２００でノック強度値■を取り込む、こ
の強度値■は、例えば、ノックセンサ信号の所定区間内
の最大ピーク値である。

ステップ３００では、ノック判定レベルＶ　ｒａｆを次
のように作成する。

Ｖｒｍｔ　”＝　（Ｋ　＋　Ｋ　Ｃ）　Ｘ　Ｖｓ。＋０
．にこで、ＫはあらかじめＲＯＭ８００１に書き込まれ
た定数であり、エンジン回転数のテーブルになっている
。ＫＣはＶ、。に乗じるノック判定レベル修正用に値で
あり、０．Ｃはノック判定レベルを絶対量で修正するた
めのものであり、ＫＣ。

０、Ｃ共にステップ７００で作成される。また、このＫ
Ｃ，ｏｓｃはエンジン回転数、エンシフ１回転当たりの
吸入空気量Ｑ／Ｎのマツプ状で待ち、かつ、バックアッ
プされている。■、。はＶの分布の中央値であり、気筒
別にステップ５００で作成される。

ステップ４００では、ノック判定および遅角量の算出を
する。

ステップ５００では、ノック状態検出用パラメータを更
新する。

ステップ６００では、判定レベル補正条件が成立したか
の判断をする。

ステップ７００では、判定レベルの補正を行う。

ステップ８００では、ノック状態検出用パラメータを初
期化する。

ステップ９００でノックコントロールルーチンが終了す
る。

第７図のフローチャートを用いて、ステップ４００を詳
細に説明する。

ステップ４００１からノック判定および遅角量算出のル
ーチンが始まると、ステップ４００２でエンジンがノッ
クコントロール領域かを判断し、ＹＥＳならばステップ
４００３へ進む。ステップ４００３では、ノックがあっ
たかをＶとＶ　ｒａｔの大・小関係から判断し、ＹＥＳ
　（Ｖ≧ｖ１゜、）ならば、ステップ４００４へ進む。

ステップ４００４では、遅角量Ｒを所定量ΔＲだけ増す
。

ステップ４００３でＮｏと判断された場合はステップ４
００７へ進み、ノックなしが所定期間続いたかを判断し
、ＹＥＳならばステップ４００８へ、ＮＯならばステッ
プ４００９へ進む、ステップ４００８では、遅角量Ｒを
所定量ΔＲだけ減らす。ステップ４００９では、遅角量
Ｒを所定範囲内へガードする。

ステップ４００２でＮＯと判断された場合はステップ４
０１０へ進み、遅角量Ｒに初期値ＲＯを設定する。

ステップ４０１１で本ルーチンが終了する。

第８図を用いて、ステップ５００を詳細に説明する。

ステップ５００１からノック状態検出用パラメータの更
新が始まると、ステップ５００２で、今回取り込まれた
Ｖが■、。より大きいか判断し、ＹＥＳならばステップ
５００３へ進む。ステップ５００３では、レベルｖｈを
次のように作成する。

Ｖｈ＝　（Ａ＋Ｄ）ｘＶｓ。

ここで、Ａはステップ７００で作成される気筒別の変数
である。Ｄはあらかじめ定められた定数であり、エンジ
ン回転数、Ｑ／Ｎなどのテーブルとして種々の値を持つ
ようにしてもよい。

次のステップ５００４ではｖｈを所定値以下にガードす
る。次にステップ５００５へ進み、■≧ｖｈの判断を行
い、ＹＥＳならばステップ５００６へ、Ｎｏならばステ
ップ５００７へ進む。ステップ５００６では、ノック状
態検出用カウンタＣＰＨＬ　（気筒別）をインクリメン
トする。次にステップ５００７へ進み、■、。をＤＶ、
。たけ大きくする。

ステップ５００２でＮｏと判断された場合はステップ５
００８へ進み、Ｖ＜Ｖ、。の判断を行う。

ここで、ＹＥＳと判断された場合はステップ５００９へ
進み、ＡＸＶ≦■、。の判断を行う。ここで、ＹＥＳと
判断された場合はステップ５０１０へ進み、ノック状態
検出用カウンタＣＰ）ｆＬをデクリメントする。次にス
テップ５０１１へ進み、■、。

をＤＶ、。だけ小さくする。次にステップ５０１２へ進
み、現在処理を行っている気筒のＡフラグをセットする
。

ステップ５００８および５００９でＮｏと判断された場
合はステップ５０１３へ進む。

ステップ５０１３では、ＤＶ、。を次のように設定する
。

次にステップ５０１４へ進み、ＤＶ、。を所定範囲内へ
ガードする。ステップ５０１５で本ルーチンが終了する
。

第９図のフローチャートを用いて、ステップ６００を詳
細に説明する。

ステップ６００Ｉから判定レベル補正条件成立の判断の
ルーチンが始まると、ステップ６００２で、前回のステ
ップ６００３以降の金気筒の処理が終了した時点から所
定時間経過したかの判断を行う。そして、ＹＥＳの場合
はステップ６００３へ、ＮＯの場合はステップ９００へ
進む。こうすることにより、ステップ６００３の処理が
所定期間ごとに実行されることになる。

ステップ６００３ではノックコントロール領域内、かつ
定常状態を判断し、ＹＥＳならばステップ６００５へ、
ＮＯならばステップ７０１０へ進む。

ステップ６００５で本ルーチンは終了して、ステップ７
００へ進む。

第１０図のフローチャートを用いて、ステップ７００を
詳細に説明する。

ステップ７００１からノック状態の判断および判定レベ
ルの補正ルーチンが始まると、ステップ７００２でノッ
ク状態が大きすぎるかの判断を、例えば、ＣＰＨＬ＞０
またはＡ≧Ａ、、、　で求め、ＹＥＳであればステップ
７００３へ進み、Ｎｏであればステップ７００８へ進む
。ステップ７００３ではその時のエンジン条件が所定回
転数以上であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステ
ップ７００４で、■、。に乗じるＫＣを所定量ΔＫＣＫ
算し、判定レベルを小さくしてステップ７００５へ進む
。また、Ｎｏの場合は、ステップ７００６で絶対量θ６
Ｃを所定量Δθ１減算することにより判定レベルを小さ
くし、ステップ７００７へ進む。

ステップ７００８ではノック状態が小さすぎるかの判断
を、例えばＣＰＨＬ＜Ｏで求め、ＹＥＳであればステッ
プ７００９へ進み、Ｎｏであればステップ７０１２へ進
む。ステップ７００９ではその時のエンジン条件が所定
回転数以上かどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ
７０１０でＶＳＯの定数ＫＧを増算して判定レベルを大
きくし、ステップ７００５へ進む。また、Ｎｏの場合は
ステップ７０１１で絶対量θ３Ｃを増算して判定レベル
を大きくし、ステップ７００７へ進む。ステップ７００
５ではＫＣを所定範囲内で修正するためのガードであり
、ステップ７００７ではθ、Ｃを所定範囲内で修正する
ガードであって、その後火のステップ７０１２に進む。

ステップ７０１２では、対象気筒のＡフラグがセ、ツト
されているかを判断する。そして、ＹＥＳならばステッ
プ７０１３へ、ＮＯならば７ｏ１４へ進む。ステップ７
０１３では、Ａを所定量ＤＡだけ大きくし、ステップ７
０１４では、Ａを所定量ＤＡだけ小さくする。次にステ
ップ７ｏ１５へ進んでＡを所定範囲内で修正するための
ガードを実行した後、ステップ７０１６へ進み、全気筒
の処理が終了したかを判断する。そして、ＹＥＳならば
ステップ７０１７へ、Ｎｏならば次の気筒の処理をステ
ップ６００３から始める。

ステップ７０１７で本ルーチンが終了する。

第１１図を用いて、ステップ８００を詳細に説明する。

ステップ８００１からノック状態検出用パラ−メタの初
期化ルーチンが始まると、ステップ８００２へ進み、Ｃ
ＰＨＬ、Ａフラグをクリアーする。次にステップ８００
３へ進み、全気筒の処理が終了したかの判断を行う。そ
して、ＹＥＳの場合はステップ８００４へ進み、ＮＯの
場合は次の気筒についてステップ８００２の処理を行う
。

ステップ８００４で本ルーチンが終了する。

なお、上述した実施例での判定レベルは、第６図のステ
ップ３００に示す如く、ノック強度値Ｖの分布の中央値
Ｖ、。で求めたが、他のノックセンサ信号レベルに応じ
て変化する量でもよい（例えば、センサ信号の平均値Ｖ
　ｍ＊ｖｈｎ、又はセンサ信号の所定レベル以上のパル
ス数等）。

また、第１０図のステップ７００３及び７００９では、
判定レベルの修正（θ１かＫか）を所定エンジン回転数
で選択したが、第１２図に示すようにエンジン回転数Ｎ
ｅと負荷との２次元マツプで決まるエンジン運転領域で
選択してもよい。

また、第１０図のステップ７００２および７００８では
、判定レベルの適否判断をノックの状態検出で行ったが
、第１３図のステップ７００２Ａ。

７００８Ａに示すように、ノックの強度を検出して判定
レベルの修正を行ってもよく、また同じようにノックの
頻度を検出し、ノック判定レベルを修正するようにして
もよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明においては、例えばセンサ信
号レベルの小さなエンジン運転領域ではセンサ信号に無
関係な絶対量で判定レベルが修正され、かつ、センサ信
号レベルの大きなエンジン運転領域ではそのセンサ信号
レベルに応じテ変化する量に乗じるＫで判定レベルが修
正されるため、すべてのエンジン領域で判定レベルが適
切に修正され、正確にノッキングを制御することができ
るという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる装置の構成を明示するための全体
構成図、第２図はエンジン回転数とノックセンサ信号に
応じて変化する量の関係を示す特性図、第３図は本発明
を実施するための装置の一実施例を示す図、第４図は第
３図中のピークホールド回路部の構成図、第５図は第３
図中の制御回路の詳細構成図、第６図は本発明における
ノックコントロールの手順を示すフローチャート、第７
図〜第１１図は第６図中のステップ４００〜８０Ｏをよ
り詳細に示すフローチャート、第１２図は本発明の他の
実施例における判定レベル修正のための運転領域を決定
するための判定領域図、第１３図は第６図中のステップ
７００の他の実施例を示す要部のフローチャートである
。 １・・・エンジン、５・・・ディストリビユータ、６・
・・ノックセンサ、７・・・ピークホールド回路部、８
・・・点火時期制御回路、１０・・・イグナイタおよび
イブニラシリンコイル、７０３・・・ピークホールド回
路。 ８０００・・・中央処理ユニット　８００１・・・ＲＯ
Ｍ。 ８００２・・・ＲＡＭ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関のノックを検出するためのノックセンサと、ノ
   ックを判定するためのノック判定レベルを作成するノッ
   ク判定レベル作成手段と、このノック判定レベルと前記
   ノックセンサの信号とに応じてノックを判定するノック
   判定手段と、このノック判定結果に応じてノック制御要
   因の値を制御する制御手段と、前記ノック判定レベルが
   適切かどうかを判断するノック判定レベル適否判断手段
   と、この判定レベル適否判断による前記判定レベルの修
   正を、前記ノックセンサの信号レベルに応じて変化する
   量に乗じる倍率Ｋを変化させる場合と、前記ノックセン
   サの信号レベルに無関係に定まる絶対量を変化させる場
   合とを、内燃機関運転領域に応じて選択するための運転
   領域識別手段とを備えることを特徴とする内燃機関用ノ
   ッキング制御装置。