JPS63248970A - 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〕 本発明は内燃機関に発生するノックを制御するためのノ
ック制御装置（ノックコントロールシステム）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がエンジンやノック
センサのバラツキにより不適切に設定され、この問題を
解決するために、本発明者らは既に特開昭６０−２４３
３６９号公報において、ノックセンサ信号の統計的な性
質を利用し、ノック判定レベルを適切な方向に自動修正
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〕

しかしながら、このようなノック判定レベルを学習によ
り修正するシステムでは、システムの安全性確保が重要
な問題になってくる。すなわち何らかの原因により誤学
習が行なわれると、ノック音が大きくなったり、逆に、
誤遅角してエンジンの出力ダウンをひきおこす。このよ
うな誤学習の確率が充分小さくなるように学習制御の精
度を上げることはもらろん必要なことではあるが、万一
誤学習した場合にも最低限の安全性確保を考えておく必
要がある。すなわちノック判定レベルが低い方向に誤学
習され、誤遅角によりトルクダウンが発生する場合はま
だ良いのであるが、ノック判定レベルが高い方向に誤学
習され、ノック判定レベルが高くなりすぎて、ノック検
出不能になると、プレイグニツシヨンを誘発し、ひいて
はエンジン破１貝に至る場合も考えられ、安全上非常に
問題である。本発明はこれを解決しようとするものであ
る。

これについて第１３図を用いて説明する。第１３図（イ
）は従来の学習方式を表わしている。すなわち、ノック
判定レベルＶ　ｒｅｆをＶｒａｔ　＝Ｋｘ■、８３、（
Ｋは比例定数、■□、はセンサ信号平均値）で作成し、
比例定数Ｋ（以下に値と呼ぶ）を初期テーブル値より±
Δにの範囲で学習するものである。このような従来方式
では上限ガード側に誤学習された場合には安全上問題に
なる。そこで本発明は第１３図（ロ）のように、ノック
判定レベルを上げる方向（すなわちノック音が大きくな
る方向）への学習許可量ΔＫ　ｕｐをノック判定レベル
を下げる方向（すなわちノック音が小さくなり、どちら
かと言えば安全側の方向）への学習許可量Δに、。□に
比べて小さくすることにより、安全性を確保しようとす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本発明は第１図に示すごとく、内燃機関のノッ
クを検出するためのノックセンサと、このノックセンサ
の信号からノック強度値りを検出するノック強度値検出
手段と、ノック判定レベルＶ　ｒｅｒを作成する判定レ
ベル作成手段と、前記ノック強度値Ｖと前記ノック判定
レベル■ｒ、ｆとの比較によりノックの有無を判定する
ノック判定手段と、この判定結果に応じて点火時期等の
ノック制御要因を制御する駆動手段と前記ノック判定レ
ベルの適否を判断してこのノック判定レベルを学習補正
する判定レベル学習補正手段と、この学習補正手段のノ
ック音が大きくなる方向への学習許可■を逆方向への学
習許可量より小さな値に制限する判定レヘル学習撥制御
手段とを備える内燃殿関用ノッキング制御装置を提供す
るものである。

〔作用〕

これにより、ノック判定レベルの適否を判断してこのノ
ック判定レベルを判定レベル学習補正手段により学習補
正すると共に、この学習補正手段のノック音が大きくな
る方向への学習許可量が判定レヘル学習星制限手段によ
って逆方向への学習許可量より小さな値に制限される。

〔実施例］ 以下本発明を図に示す実施例により説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す構成図である。

第２図において、■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゛−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（ピエヅ素子式）、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（アイドルスインチ）、１３はスロットル弁・１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０２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３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３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４図に従って説
明する。第４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ンサを用いている。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（Ｒ
ＡＭ）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１１部、８
００６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
８００５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ＣＰＵ
０００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３ｔＩＩ（例えばＩｔｌｓ）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°ＣＡ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７０
３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１桑えてアナ
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、切換時期は出力ポート８
０１０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。８００
９はデジタル信号のための入力ボートであり、このボー
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。８
０１０はデジタル信号を出力するための出力ポートであ
る。

この出力ポ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５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Ｖを取り込む。こ
の強度値Ｖ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　ｒａｙを次
のように作成する。

Ｖ、−ｔ　＝　（Ｋｏ士ΔＫ）ｘＶ、。

ここで、ＫｏはあらかじめＲＯＭ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。このに
０はノック判定レベルの学習初期値となる。Δには判定
レベル補正用に値（すなわち学習量）であり、正負号を
持っている。従って最終に値（＝に、＋ΔＫ）は初期値
に０を中心にプラス方向とマイナス方向に動くことがで
きる。このΔにはエンジン条件領域毎（例えばエンジン
回転数や吸入空気ｆｆ１Ｑ／Ｎ）に区分されたＲ　Ａ　
Ｍ　ｆｉＩ域にストアされ、バックアップされている。

ここで、Δにの初期値はＯでも良いが、マイナス側（す
なわちノック音が小さくなる側）に設定しておいた方が
ノック音が小さい側から制御されて安全上さらに良い。

この初期値は製品出荷時のみに適用されて、その後はバ
ックアップＲＡ　Ｍに保存されたΔＫがキースイッチＯ
Ｎ後の初期値として使用される。従って、Δにの初期値
は製品出荷時に１回限り適用されるだけでそれほど重要
な意味を持たないように思われるが、バッテリが外され
たりしてバックアップＲＡＭの値が破壊された場合の再
セツト値として使用することができるため、このような
考慮も重要になる。■、。は■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（ＩＩ断をする。

ステップ７００では、エンジン状態区分ごとに判定レベ
ルの学習補正を行う。

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６図のフローチャートを用いて、第５図のステップ４
００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■、、、の大・
小関係から判断し、ＹＥＳ　（Ｖ≧■ｒ、ｆ）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
００５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４００７へ進む。ステップ４００６では、遅角量Ｒを
所定量ΔＲだけ減らす。ステップ４００７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７図を用いて、第５図のステップ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
■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）ＸＶ、。

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ＤＶ５
゜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、■〈■５゜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ＣＰＨＬをデクリメントする。次にステ
ップ５０１１へ進み、■５゜をＤ■５゜たけ小さくする
。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、Ｄ　Ｖ　ｓ。を次のように設定
する。

次にステップ５０１４へ進み、Ｄ　Ｖ　ｓ。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。

次に、第８図のフローチャートを用いて、第５図のステ
ップ６００を詳細に説明する。

ステップ６００１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、ノック判定
レベルの補正インターノ＼ルが経過したかどうかを調べ
る。すなわち、ノック判定レベルの補正は所定の時間間
隔ごとに実行される。

Ｎｏの場合には第５図のステップ９００へ分岐するが、
ＹＥＳの場合には次のステップ６００３へ進む。ステッ
プ６００３ではエンジンが定常状態にあるかどうかをチ
ェックする。たとえばエンジン回転数Ｎ０の変化率ΔＮ
ｅが所定値以下のとき定常とみなすようにすれば良い。

このステップ６００３において非定常とみなされた場合
には、ノック判定レベルの補正はしない（第９図のステ
ップ７００７へ分岐）。定常とみなされた場合にはさら
にステップ６００４で定常状態が所定時間継続したかど
うかをチェックする。ここでもし、所定時間継続してい
なければ、エンジン自体は定常に達してもノック判定レ
ベル適否判断のための統計計算値が未だ定常に達してい
ないと判断し、ノック判定レベルの修正は禁止する（ス
テップ７００７へ分岐）。

第９図のフローチャートを用いて、第５図のステップ７
００を詳細に説明する。

ステップ７００１から判定レベルの補正ルーチンが始ま
ると、ステップ７００２へ進みノック状態が大きすぎる
かの判断を行う。例えばＣＰ　ＨＬ〉０またはＡ≧Ａ□
８のときノック状態が大きすぎると判断する。そして、
ＹＥＳの場合はステップ７００３へ進み、判定レベルを
小さくするために、そのときのエンジン回転数領域に該
当するΔＫを所定量ＤＫだけ小さくする。

ステップ７００２でＮＯと判断された場合はステップ７
００４へ進み、ノック状態が小さすぎるかを判断する。

例えば、ＣＰＨＬ＜Ｏのときノック状態が小さすぎると
判断する。そして、ＹＥＳの場合はステップ７００５へ
進み、判定レベルを大きくするために、そのときのエン
ジン回転数５■域に該当するΔＫを所定量ＤＫだけ大き
くする。

ステップ７００６では判定レベルを所定範囲内ヘガード
する。

すなわち、Ｋ値の学習量ΔＫを一Δに、。、≦Δに≦＋
ΔＫ　ｕｐの範囲にガードする。ここで、Δに、。□は
ノック判定レベルを小さくする方向・＼の最大学習許可
量であり、ΔＫ　ｕｐはノック判定レベルを大きくする
方向の最大学習許可量である。本実施例ではΔＫｕｐ〈
ΔＫ　ｄｏｗｎとすることにより、安全性を確保するも
のである。

なお、ΔＫ　ｕ　ｐ＋　　ΔＫ　ｄｏｗｎはエンジン条
件毎に可変する方が望ましい。（例えば、第１３図（ロ
）に示すごとくエンジン回転数のテーブルにする。）次
に、ステップ７００７では、対象気筒のＡフラグがセッ
トされているかを判断する。そして、ＹＥＳならばステ
ップ７００８へ、Ｎｏならば７００７へ進む。ステップ
７００８では、Ａを所定星ＤＡだけ大きくし、ステップ
７００９では、Ａを所定ｉＤＡだけ小さくする。次にス
テップ７０１０へ進み、Ａを所定範囲内ヘガードする。

以上のステップ７００２から７０１０までの操作を全気
筒に対して実行しステップ７０１１でこのルーチンが終
了する。

第１０図を用いて、第５図のステップ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ーメクの初
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８００３へ進み、全気筒の処理が終了した
かの判断を行う。Ｎｏの場合は次の気筒についてステッ
プ８００２の処理を行う。ＹＥＳの場合はステップ８０
０４で本ルーチンが終了する。

なお、上述した実施例では、すべてのエンジン回転数領
域でΔＫｕｐ〈ΔＫｄｏ、、、、になるようにしたが、
ノック判定レベルが大きくなりすぎてエンジン損傷が心
配されるのは比較的高回転側であるから、第１１図に示
すように高回転領域でのみΔＫ　ｕｐ〈Δに４゜□にす
ることも考えられる。（第１１図中のＣおよびｄ領域）
。

また、上述した実施例ではノック判定レベルを可変する
のに比例定数に値を用いているが、絶対レベルでダイレ
クトに学習することも考えられる。

この場合は、第１２図に示すように、やはり上限ガード
を下限ガードに比べて初期値に近づけて設定すれば良い
。

また第９図において、ステップ７００３．７００５にお
ける学習補正量ＤＫは同じ値でなくても、ステップ７０
０５における判定レベルを上げる側のＤＫの量をステッ
プ７００３における判定レベルを下げる側のＤＫの量よ
り小さくしたり、判定レベルを上げる側のＤＫの変化速
度自体を判定レベルを下げる側のＤＫの変化速度より遅
くして、より安全性を向上するようにしてもよい。

また、上述した実施例ではノックセンサ信号の強度値の
統計的な処理から平均的なノック状態を検出し、これに
よってノック判定レベルの適否判断を行なったが、ノッ
ク判定レベルの適否判断には他の方式も考えられ（たと
えば、ノックコントロールによる点火時期の動き方や、
ノック判定頻度等の情報からも可能であろう）、ノック
判定レベルで学習制御するものすべてに本発明を適用す
ることができる。

〔発明の効果］ 以上述べたように本発明においては、ノックが大きくな
る方向へのノック判定レベルの学習許可量が逆の方向へ
の学習許可量より小さな値に制限されるから、ノック判
定レベルの誤学習によるノック検出不能を防止して、エ
ンジンの破損を防止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図は本発明を実施するための装置の一実施
例を示す図、第３図は第２図中のピークホールド回路部
の構成図、第４図は第２図中の制御回路の詳細構成図、
第５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６図〜第１０図は第５図中の各ス
テップ４００〜８００の具体実施例を示すフローチャー
ト、第１１図及び第１２図は本発明装置の他の実施例に
おけるエンジン回転数−ノック判定レベル特性図、第１
３図（イ）、（ロ）は従来装置と本発明装置とにおける
エンジン回転数−ノック判定レベル特性図である。 １・・・エンジン、５・・・ディストリビュータ、６・
・・ノックセンサ、７・・・ピークホールド回路部、８
・・・制御回路、１０・・・イグナイタおよびイグニッ
ションコイル、７０３・・・ピークホールド回路、８０
００・・・中央処理ユニッｌ−，８００１・・・ＲＯＭ
、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、こ
   のノックセンサの信号からノック強度値りを検出するノ
   ック強度値検出手段と、ノック判定レベルＶ＿ｒ＿ｅ＿
   ｆを作成する判定レベル作成手段と、前記ノック強度値
   Ｖと前記ノック判定レベルＶ＿ｒ＿ｅ＿ｆとの比較によ
   りノックの有無を判定するノック判定手段と、この判定
   結果に応じて点火時期等のノック制御要因を制御する駆
   動手段と前記ノック判定レベルの適否を判断してこのノ
   ック判定レベルを学習補正する判定レベル学習補正手段
   と、この学習補正手段のノック音が大きくなる方向への
   学習許可量を逆方向への学習許可量より小さな値に制限
   する判定レベル学習量制限手段とを備える内燃機関用ノ
   ッキング制御装置。