JPS63246443A - 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） 本発明はノッキングの検出にも１ついて点火時１■もし
くは空燃比を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） 従来から、ノッキングの検出に基づき、ノッキング発生
時にエンジンのｖｊ御哉をノッキング抑１１方向に制御
するようにした工〕／ジンの制御装置は種々知られてい
る。例えば特開昭５６−４７６６３号公報の見られるよ
うに、ノッキング現象に対応した感動等の検出に基づい
てノッキング状態を検出するノッキング検出手段と、そ
の検出信号に応じて点火時期を制御する手段とを設け、
ノッキング発生時に点火時期を遅角させるようにした装
置がある。あるいは、ノッキング検出信号に応じＣ燃料
噴射酸を制御することにより、ノッキング発生時に燃料
を増量して空燃比をリッチ側に制御するようにした装置
も知られているう ところで、従来のこの種装置では、点火時期によるノッ
キング制御と空燃比によるノッキング制御とを１！！！
焼室内の混合気の燃焼状態に応じて選択的に行な”）よ
うにしたものがなく、ノッキング発１時には、常に点火
時期だけを制御し、または空燃比だけを制御しているに
すぎなかった。しかし、このような制御では、ノッキン
グ発生時の燃焼状態によっては、ノッキング抑制作用お
よびエンジン出力にとって必ずしも最適な１１′／Ａを
行なうことができない場合があった。

すなわら、一般にエンジンの点火時期や空燃比を制御す
る場合、予め、エンジン１〜ルクやノッキング発生限界
等からエンジンの運転状態に応じた最適な点火時期や燃
料噴射量が実験的に想定される。そして、このように予
め想定したエンジン制御量によるだけでは、エンジン個
々のばらつきや外的条件の変化等により現実の状態にお
いてエンジン制御１が最適値からずれることがあるので
、ノッキング発生時に点火時期または空燃比が、予め設
定された基準値に対して上記のように補正制御されるの
であるが、このときのノッキングが発生する原因として
は、空燃比はエンジン出力上の要求に適合するように比
較的リッチ側に調整されているが点火時期が進みすぎて
いる場合と、点火時期は適正であるが空燃比がリーン側
にずれている場合とがある。これらの場合に同一のエン
ジン制御８５１を制御するだけでは、例えば空燃比の制
御によると、前者の原因でノッキングが発生している場
合に、エミッションを悪化させない範囲で空燃比をリッ
チ側に補正しても効率良くノッキングを解消することが
難しく、また点火時期の制御によると、後者の原因によ
る場合に、空燃比がリーンな状態で点火時期が遅らされ
るに伴ってエンジンのトルクロスが大きくなり、出力的
に不利となる。

（発明の目的） 本発明は上記のような従来の問題点を解消し、燃焼室内
の混合気の燃焼状態に応（じ、ノッキングを効率良く抑
制しつつ、エンジントルク、エミッションおよび燃費等
を良好に保つように％Ｉ］　Ｉｌｌづ−ることができる
エンジンの制御装置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明の構成を第１図を参照して説明する４゜本発明は
、エンジンのノッキングを検出するノッキング検出手段
へと、エンジン燃焼室内の混合気の燃焼状態を検出する
燃焼状態検出手段Ｂと、エンジンの点火時期を制御信号
に応じて調整する点火時Ｗ４調整手段Ｃと、エンジンの
空燃比を制御信号に応じて調整する空燃比調整手段りと
、上記ノッキング検出手段Ａおよび燃焼状態検出手段Ｂ
の出力を受け、ノッキング発生時に、上記燃焼状態が良
いときは点火時期をノッキング抑制方向に制御する信号
を上記点火時期調整手段Ｃに出力し、燃焼状態が悪いと
きは空燃比をノッキング抑制方向に制御する信号を上記
空燃比調整手段りに出力する制御手段Ｅとを備えたもの
である。

この構成により、空燃比が比較的リッチであって混合気
の燃焼状態が良いときの、点火時期の進み過ぎに起因し
たノッキング発生時には、点火時期の制ｔ！１１１ｍよ
って効率良くノッキングが抑制され、空燃比がリーン側
にずれていることに起因した燃焼状態が悪いときのノッ
キング発生時には、空燃比の制御によってトルクロスを
避けつつノッキングが抑制されることとなる。

（実施例） 第２図は本発明の一実施例についての装置の概略構造を
示し、この図におい１．１はエンジン、２は吸気通路、
３はエンジ〉・１の燃焼室に装備された点火プラグ４に
よる点火時期をｙ４整する点大装置であり、点火装置３
は、イクナイタ、コイル、ディストリビュータ等で構成
されている。Ｆ記吸気通路２には、燃料噴射量を調整す
ることによって空燃比を調整する燃料噴射弁５が設けら
れている。上記点火装＠３および燃料噴射弁５　（、ｔ
、第１図中の点火時期調整手段ＣＩｌ！５よび空燃比調
整手段りにぞれぞれ相当づる。

また、エンジン１の各燃焼室には、燃焼ｎ、杏検出する
燃焼圧センサ６が配設され、当実施例ｒ　Ｌ！この燃焼
圧の検出に基づき、ノッキングの検出と、燃焼室内の混
合気の燃焼状態の検出とを行なっている。ずなわち、Ｅ
記燃焼圧センサ６の出力は、マルチプレクサ７および増
幅器８を経てバイパスフィルタつとローパスフィルタ１
０とに送られ、上記バイパスフィルタ９によってノッキ
ングによる燃焼圧振動に相当する高周波成分が選択的に
通される一方、ローパスフィルタ１０によって燃焼によ
る基本的燃焼圧変動（燃焼室内の混合気の燃焼状態を示
す）に相当する低周波成分が選択的に通される。そして
、各フィルタ９，１０を通過した信号はそれぞれ増幅器
１１．１２を介して振幅値検出回路１３．１４に送られ
、各振幅値検出回路１３．１４により、燃焼圧の高周波
成分の振幅ｖｈおよび低周波成分の振幅ＶΩがそれぞれ
検出される。こうして、上記燃焼圧センサ６とバイパス
フィルタ９、増幅器１１および振幅値検出回路１３とで
第１図中のノッキング検出手段へが構成されるとともに
、上記燃焼圧センサ６とローパスフィルタ１０、増幅器
１２および振幅値検出回路１４とで第１図中の燃焼状態
検出手段Ｂが構成されている。

上記高周波成分の振幅ｖｈおよび低周波成分の振幅■Ω
の各検出信号はコントロールユニット１５　（ＥＣＵ）
に入力される。さらにこのコントロールユニット１５に
は、エアフローメータによる吸気量検出信号１６、吸気
温センサからの信号１７、水温センサからの信号１８、
大気圧センサからの信号１９、空燃比センサからの信号
２０、クランク角センサからの信＠（回転数信号）２１
、気筒識別信号２２、スロットル開度センサからの信号
２３が入力されており、このコントロールユニット１５
から上記点火装置３および燃料噴射弁５にそれぞれ制御
信号が出力されている。このコントロールユニット１５
は、運転状態等に応じて点火時期および燃料噴射量の基
本的な制御を行なうとともに、第１図中の制御手段Ｅを
含み、ノッキング発生時に、ノッキング抑制方向への点
火時期の補正制御もしくは燃料噴射量の補正制御を、燃
焼室内の混合気の燃焼状態に応じて選択的に行なうよう
になっている。

第３図乃至第５図は上記コントロールユニット・１５に
よる制御の具体例をフローチャー１−で示している。

第３図はノッキング発生時のノッキング抑制方向への補
正制御を点火時期と燃料噴射量のいずれによって行なう
かを選定するルーチンであって、このルーチンがスター
トすると、まずステップＳ１、Ｓ２で燃焼圧の低周波成
分の振幅値■Ωおよび高周波成分の振幅値ｖｈを読込む
。続いてステップ＄３で、上記低周波成分の振幅値■ρ
の平均値ＡＱを求め、さらにステップＳ４で、上記低周
波成分の振幅値゛Ｖｈの分散値８塁を求める。この分散
値Ｓ１２は、上記振幅値ＶＱのばらつき度合、つまり燃
焼圧ピーク値のばらつき度合を示すものである。

次にステップＳ５で、エンジン回転数およびスロットル
開度等で調べられる運転状態がｌツク制御ゾーン（ノッ
キングが発生する可能性のある運転域）か否かを調べる
。、ｌツク制御ゾーンにある場合は、上記高周波成分の
振幅値ｖｈと予め設定されたノッキング判定基準値ＫＳ
との差（）ｋを求めてこれが０より大きいか否かを調へ
（ステップＳｓ　、８７　）　、Ｏ以下のときはそのま
まリターンする。

上記差Ｄｋが０より大きいときは、ステップＳ８で上記
平均値ＡＱに対する上記分散値ＳＱの比率Ｒρを求める
。この比率Ｒ１２は燃焼室内の混合気の燃焼状態の良否
を示すもので、この比率ＲＱが大きい程、燃焼圧が不安
定に変動していて燃焼状態が悪いことを意味する。そし
てと配化率ＲＱが所定値より大きいか否かの判定（ステ
ップ８９　＞にもとづき、その判定結果がＹＥＳのとき
はス′ｔツブＳ１ｏで制御対蒙指定用のフラッグＦｋを
Ｏとし、判定結果がＮｏのときはステップＳｕでフラッ
グＦｋを１とする。

なお、上記ステップＳ５でノック制御ゾーン（−ないこ
とが判定されたときは、ステップＳηで、後述の第４図
のルーチンの中で求められる点火時期のノック補正進角
θｋｎおよび第５図のルーチンの中で求められる燃料噴
射量のノック補正ｔａＣｋｎをそれぞれ０どクリアする
。

第４図は点火時期ｉｂｉ制御のためのルーチンを示１７
、このルーチンがスタートすると、まずステップＳ２１
でエンジンの始動時が否かを調べ、始動時であれば、点
火時期を機械的に設定′するハード点火に切替える（ス
テップ５２２）。始動時でなければ、点火時期の演算制
御を行なうソフト点火に切替え〈ステップ５２３）、さ
らにステップＳ２４τ゛アイドル運転状態か否かを凋べ
、アイドル運転状態であればアーイドル進角θｉｄを算
出してこれを点火時期の最終出力進角θｉｇとしくステ
ップＳ２５．８２６＞、ｆｈから後記ステップＳ　３５
を経てリターン−Ｃｆる。

ステップＳ２Ａでアイドル運転状態でないことが判定さ
れたときは、ステップ８２７でエンジン回転数および吸
入空気量に応じて点火時期の基本進角θｂを篩出し、ス
テップＳ　２ａ−３３０で、水温に応１；り補正進角Ｏ
ｗ、吸気１ｆｆｌｋ一応じた？ｔｌ　ｉＥ　ｉ＃ｉ　Ａ
θａおよび加速時の補正進角θａＣをそれぞれＣ）出す
る。

続いてステップ５３１〜８３３で、第３図のルーチンに
おいて定めたフラッグＦｋの値に応じ、上記フラッグＦ
ｋが１のときは前述の高周波成分の＠幅値ｖｈによって
検出されるノッキングの大きさに応じてノック補正進角
θｋｎを算出し、フラッグ［−”ｋが１でないときはノ
ック補正進角θｋｎを０とづ−る。次にステップＳ　３
４で、点火時期の最終出力進角θｉｇを θｔｇ−θｂ＋θａ＋θＷ−θｋＯ−θａＣと演算する
。それから、ステップＳ３５で、点火時期の最終出力進
角０１ｇを、点火までの時間を決める点火カウンタにプ
リセットした後、リターンする。

第５図は燃料噴射伍を制御するためのルーチンをホし、
このルーチンがスタートすると１．まずステップ３４１
で始動時か否かを調べ、始動時であれば、始動時用の噴
射時間（燃料噴射ｆｆ１）Ｔｓｔべ（プ出してこれを＠
ｔ４ｔＵＭパルス幅［ｉとしくステップＳ４２　＋　８
４３　）　、それから後記ステップＳｓａを経でリター
ンする。

始動時でない場合は、ステップＳ　４４でエンジン回転
数お人び吸入空気母に応じて基本噴ｑ４吊Ｔｔ）庖埠出
し、さらにステップ３４５〜８５Ｇで、水温）二応１；
だ補正１ｉ１１ｃｗ、　＠気温に応じた補正値Ｃａ、大
気圧に応じた補正値Ｃｐ、空燃比センサ２０の出力に基
づくフィードバック補正値（：　ｆｂ、高負荷時のエン
リッチ補正値Ｃｅおよび加減速時の補正（ｔｌｌｃａｅ
、　Ｃｄｅをそれぞれ算出する。続いＣステップＳ　５
１　＝　Ｓ　５］で、第３図のルー°ｆ−ンにおいて定
めたフラッグＦｋの値に応じ、Ｆ記フラ・ｌグ「ｋが０
のときは前述の高周波成分の振幅値ｖｈによつ（検出さ
れる）・ソキングの大きさに応じて燃料噴ｉ１ｍのノッ
ク補正［１Ｃｋｎを算出し、フラッグＦｋが０でないと
きは、ノック補正ＷＩＣｋｎｔＯとする。

さらにステップ８５４で無効噴射時間ＴＶを１出する。

次にステップＳｓｓで、最終噴射パル；ζ幅（ｒ５柊燃
料噴射量〉Ｔｉを Ｔｉ　＝丁ｂｘＣａｘＣｐｘ　（１＋Ｃｗ−ｉ−Ｃａｃ
＋　（’；ｒｌｅｑ−Ｃｅ　＋　ＣＩ＋Ｃｋｎ）　十Ｔ
　Ｖと演Ｉ″Ｊする。それから、ステップＳ　５１３で
、４柊噴射パルス幅Ｔｉを、燃料噴射時間を決める噴射
カウンタに１リセッ１−シた後、リターンする。

以−トのような制御による作用を、第６図を参照しＣ次
に説明グる。

第６図は空燃比と点火時期のノッキング限界進角、′：
の関係を示し、この図のように、空燃比がリーンになる
程、ノッキング限界進角は遅れ側となる。また、エンジ
ンや環境の変化でノッキングが発生し易い状態となると
、空燃比に対するノッキング限界進角の特性はこの図の
実線から破線へと変化し、ノッキング限界進角が・一定
の度合で遅れ側にずれる。

このようなノッキング限界進角の変化によってノッキン
グが発生したとき、それに応じた点火時期もしくは燃料
噴＠―の補正υ１ｔａｎが行なわれるわけであるが、こ
の場合に、空燃比が比較的り・ソチ側にあるときは、前
述の燃焼圧の低周波吸、分の変動のばらつき（分散ｆｔ
１．ＳＱと平均’ａＭ　Ａ　Ｑとの比ＲＱ１によって調
べられる混合気の燃焼状態（ｊ良い、このように空燃比
が比較的リッ′ｆ側にある状奪１・のノッキング発生時
には、もし燃料噴射ばのｊ（１聯補正によってノッキン
グを抑ｌ！ｉＸ　ｔＪようとすると、エミ・ソションが
悪化し易く、丁ミツシ３ンを悪イ；二さぜない節回では
効率良くノッキングを抑制することが難しい。そＳ−２
てこのときは、第３図のルーチ〕・においてスデ・ｔ　
７”　Ｓ　ｇて′の１′；Ｉ定に応し；“（ステツブＳ
１１でフラッグＦｋが１とされることに基づき、第４図
のルーチンにおいて点火時期が補正される一方、第５図
のルーチンにおいて燃料噴射量のノック補正値Ｑｋｎが
Ｏとされ、つまり第６図に矢印ａで示すように点火時期
が遅らされる。これにより、ノッキングが効率良く抑制
される。

一方、空燃比がリーン側にあると燃焼圧が不安定に変動
して混合気の燃焼状態が悪く、このような場合のノッキ
ング発生時には、もし点火時期を遅れ側に補正制御する
と、空燃比がリッチ側にあるときよりも遅れている点火
時期が補正によって一層大きく遅らされることとなり、
このように点火時期の遅れが大きい側ではエンジントル
クの低下率が増大する傾向があるため、トルクロスが増
大する。そこでこのときは、第３図のルーチンにおいて
ステップＳ９での判定に応じてステップＳ１ｏでフラッ
グＦｋがＯとされることに基づき、第４図のルーチン５
おいてノック補正進角θｋｎがＯとされる一方、第５図
のルーチンにおいて燃料噴射量がノッキングに応じて補
正され、つまり燃料噴射量が増分されることによって空
燃比が第６図に矢印すで示すようにリッチ側に変えられ
る。これにより、トルクロスの増大を避けつつノッキン
グが抑制される。

〈発明の効果） 以上のように本発明は、空燃比が比較的リッチ側にあっ
て燃焼室内の混合気の燃焼状態が良い場合のノッキング
発生時には、ノッキングの抑制を点火時期制御によって
行ない、空燃比が比較的リーン側にあって上記燃焼状態
が悪いときのノッキング発生時には、ノッキングの抑制
を空燃比制御によって行なうようにしているため、上記
燃焼状態に応じ、効果的にノッキングを抑制しつつ、空
燃比が比較的リッチ側にある場合のエミッションや燃費
の悪化、および空燃比が比較的リーン側にある場合のエ
ンジンのトルクロスを抑えることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示す装置概略図、第３図乃至第５図
は制御のフローチャート、第６図は制御の作用を示す説
明図である。 Ａ・・・ノッキング検出手段、８・・・燃焼状態検出手
段、Ｃ・・・点火時期調整手段、Ｄ・・・空燃比調整手
段、Ｅ・・・制御手段、１・・・エンジン、３・・・点
火装置、５・・・燃料噴射弁、６・・・燃焼圧センサ、
９・・・バイパスフィルタ、１０・・・ローパスフィル
タ、１３．１４・・・振幅値検出回路、１５・・・コン
トロールユニット。 特許出願人　　　　　　マ　ツ　ダ　株式会社代　理　
人　　　　　　弁理士　　小谷　悦司同　　　　　　　
　弁理士　　長１）　正向　　　　　　　　弁理士　　
板谷　皇夫第　　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出するノッキング検出手
   段と、エンジン燃焼室内の混合気の燃焼状態を検出する
   燃焼状態検出手段と、エンジンの点火時期を制御信号に
   応じて調整する点火時期調整手段と、エンジンの空燃比
   を制御信号に応じて調整する空燃比調整手段と、上記ノ
   ッキング検出手段および燃焼状態検出手段の出力を受け
   、ノッキング発生時に、上記燃焼状態が良いときは点火
   時期をノッキング抑制方向に制御する信号を上記点火時
   期調整手段に出力し、燃焼状態が悪いときは空燃比をノ
   ッキング抑制方向に制御する信号を上記空燃比調整手段
   に出力する制御手段とを備えたことを特徴とするエンジ
   ンの制御装置。