JPS63253174A - エンジンの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、エンジンのノッキングの発生に対応してこの
ノンキングを解消するように点火時期等を制御するよう
にしたエンジンのノッキング制御装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来より、エンジンのノッキング制御装置として、ノッ
キングの発生を検出すると点火時期その他の燃焼状態を
支配する制６１１ｆｆｉを制御してノッキングの発生を
抑制する技術は知られている。また、ノッキングの発生
を判定するについては、例えば、特開昭５８−２８６４
６号に見られるように、予めノッキングの発生していな
い状態でのノッキングセンサ出力の平均値を求め、これ
に対応して各エンジンおよび各ノッキングセンサにおい
て一定のノッキング判定レベルを設定し、この判定レベ
ルとノッキングセンサ出力とを比較し、センサ出力が判
定レベルを越えた場合をノッキング発生時と判定するも
のがある。

（発明が解決しようとツる問題点） しかして、上記のようにエンジン振動をノッキングセン
サによって検出し、このノッキングセンサの検出値に基
づくノッキング判定に応じてエンジンの燃焼状態を制御
する場合に、ノッキングが発生じていない状態でのノッ
キングセンサ出力はエンジンの運転に伴って定常的に発
生するバルブの開閉音等の振動によるノイズを検出して
いるものぐあり、ノッキングが発生している場合には上
記バックグラウンドノイズにノッキング振動が重畳した
状態で検出信号が出力される。そして、ノッキング判定
レベルは両者間に精度よく設定しないとノッキング検出
精度が低下し、ひいてはノッキング制御の制仰稍度が低
下することになるものである。

しかし、上記バックグラウンドノイズおよびノッキング
信号は個々のエンジンおよび経年変化、エンジン回転数
、雰囲気条件等の運転条件によっても異なり、さらに、
個々のノッキングセンサの検出誤差、経年変化によって
も影響を受けて変化するしのであり、前記のように一定
の値に判定レベルを設定すると、ノイズをノッキングの
弁士状態と判定したり、ノッキングの発生を正確に判定
できなかったりして、不必要にエンジン出力を抑制する
か、ノッキングの発生を抑制できずにエンジンの耐久性
に悪影響を与える恐れがあるものである。

そこで水ブて明は上記小間に鑑み、ノッキングセンサの
検出信号から正確なノッキング発生状態を判定しバック
グラウンドノイズ等に影響されることなく精度の高いノ
ッキング制御を行うようにしたエンジンのノッキング制
御装置を提供することを目的とするものである。

上記ノッキングセンサによるエンジン振動の検出で、エ
ンジン運転の少なくとも上死点近傍のノッキングＲ１期
間の振動における最大値ｐｅを所定回数検出すると、そ
の統計的処理にお（ブる分イ［特性は、例えば第２図に
示すようになり、ノッキングの発生していない状態での
検出信号すなわちバックグラウンドノイズは最大値ｐｅ
の大きさに対する発生度数が実線のように略正規分布と
なり、一方、これにノッキングが発生すると破線で示す
ように検出出力のハイレベル領域での発生度数が増加し
、前記ノイズの正規分布のハイレベル側が広がるように
分布幅Δｐｅが変化する分布特性となることが判明し、
この特性に基づき制６１１精度を向上せんとするしので
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明のノッキング制御２′ｌｌ装置は、エンジン振動
をノッキングセンサによって検出し、このノッキングセ
ンサの検出値に基づくノッキング判定に応じてエンジン
の燃焼状態を制御するについて、エンジン１サイクル中
の少なくともノッキング発生期間におけるノッキングセ
ンサの検出信号の最大値を所定回数求める最大値検出手
段と、この複数の検出最大値の大きさに対する発生度数
の分布特性を求める分布幅演算手段と、該分布特性の分
布幅を求める分布幅演算手段と、該分布幅演算手段の信
号を受け分布幅が所定範囲内となるようにノッキング制
御の制御量を設定する制御量設定手段とを備えたことを
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描成図であ
る。

エンジン１は、例えば点火プラグ３に対する点火時期制
御により、その燃焼状態を変更制御してノッキング抑制
を行う燃焼状態制御手段２を備えている。上記燃焼状態
制御手段２は、点火時期制御のほか、空燃比制御、ＥＧ
Ｒ制御、ノッキング抑制剤の供給制御等の制御手段によ
って構成するようにしてもよい。

また、エンジン１にはエンジンの振動を検出するノッキ
ングセンサ４を設置し、その検出信号は最大値検出手段
５に出力される。この最大値検出手段５は、少なくとも
上死点近傍のノッキング発生期間におけるノッキングセ
ンサ４の検出信号の最大値を所定回数求めるものである
。この最大値検出手段５で求めた所定回数の最大値は分
布幅演算手段６に出力され、この複数の検出最大値が統
計処理されてその大きさに対する発生度数の分布特性を
求める。分布幅演算手段７は上記分布特性から最もレベ
ルの高い値から最も低い値の分布幅ΔＰｅを演算するも
のであり、この分布幅は制御量設定手段８に出力され、
この制御Ｉ吊段設定手段で分布幅に基づいて該分布幅が
所定範囲内となるようにノック判定レベル等のノッキン
グ制御の制御２ｐ争を設定し、前記燃焼状態制罪手段２
に信号を出力して、ノッキング発生時には例えば点火時
期を遅角してノッキングを抑制する方向に燃焼状態を移
行するとともに、ノッキングが発生していないときには
例えば点火時期を進角してエンジン出力等の面で好まし
い燃焼状態に移行する信号を出力するノッキング制御を
行うものである。

（作用） 上記のようなノッキング制ｎａ装置では、エンジン振動
を検出するノッキングセンサの検出信号の最大値を所定
回数求め、この複数の検出最大値の大きさに対する弁士
度数の分布特性を求め、その分布特性から分布幅を演算
し、この分布幅に基づいてノンキング制御の制御量を設
定してノッキング制御を行うものであり、個々のノッキ
ングセンサの誤差、個々のエンジンもしくは運転状態、
経年変化等に応じてバックグラウンドノイズおよびノッ
キング１３号が変化しても、ノイズは略正現分布となり
ノッキング信号はそのハイレベル側に発生し分布幅が広
くなる特性は変らないことから、その分布特性の変化に
対応してノッキング制御の制御量を設定し、ノッキング
の発生状態を１羅に捕らえ、これにともなってＶＪ度の
高いノッキング制御を行うようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本弁明の実施例を説明する。

第３図は具体例の全体構成図である。この実施例は、エ
ンジンの点火時期の制御によってノッキング制ビ０を行
う例について示す。

エンジン１の気筒の燃焼室１１に臨んで点火プラグ３が
配設され、この点火プラグ３にはディストリビュータ１
２を介してイグニションコイル１３からの敢゛肩電圧が
印加され、該イグニションコイル１３にはコントロール
ユニット１４からの点火信号が出力されて点火時期が調
整制御される。

一方、エンジン１の燃焼室１１に吸気弁１６の開閉に対
応して吸気を供給する吸気通路１７には、上流側から吸
入空気量を検出する吸気量センサ１８、吸気量を制御す
るスロットル弁１９、インジェクタ２０が順に介装され
ている。また、燃焼室１１からの排気ガスが排気弁２１
の開閉によって排出される排気通路２２には、触媒装置
２３が介装されている。また、エンジン１にはエンジン
振動を検出するノッキングセンサ４が配設され、さらに
、前記ディストリビュータ１２には所定クランク角（上
死点）で信号を出力する第１クランク角センサ２５およ
び他の所定クランク角（上死点ｖ２５０°）で信号を出
力する第２クランク角センサ２６が設置され、これらの
各種センサからの検出１３号が前記コントロールユニッ
ト１４に入力される。

そして、上記コントロールユニット１４は各種センサの
検出信号に応じて、エンジン回転数と負荷（充填量）と
から基本的な点火時期設定を行うとともに、学習値３Ｓ
ｔに基づいてノック判定レベル３ｅを設定し、この判定
レベル３ａとノッキングセンサ４からの最大値ｐｃとを
比較したノッキング判定により点火時期のフィードバッ
ク制御を行う。さらに、ノッキングセンサ４出力の最大
値ｐｅを所定回数入力し、その分布特性から信号全体の
分布幅ΔＰｅを求め、この分布幅ΔＰｅが目標値ＰＴと
なるように判定レベルを学習制御するものである。

第４図は上記コントロールユニット１４の内部構造を示
し、このコントロールユニット１４はＣＰＵ２８、演算
プログラムを記・ｌしたＲＯＭ２９、学習値等を記憶す
るＲ　Ａ　Ｍ　３０、ＣＰＵ２８によって時間の設定を
行うＰＴＭ３２（プログラムタイマ）を備えるとともに
、波形整形回路３５を介して第１および第２クランク角
センサ２５，２６のクランク角信号が割り込み信号とし
て入力され、さらに、アナログバッフ１３６およびＡ／
Ｄコンバータ３７を介して吸気量センサ１８の吸入空気
量信号およびノッキングセンサ４の検出信号が入力され
る。

上記ノンキングセンサ４の検出信号は、アナ凸グバッフ
ァ３６のノック検出回路３８（第５図に詳細を図示）で
、ゲート信号ＧＡおよびリセット信号ＲＥに基づ′いて
処理きれ、ノンキング発生期間の最大値信号Ｐｅ　　（
ピーク電圧）がＣＰＵ２８に入力される。また、ＣＰＵ
２８の演締結果としての点火時期がＰＴＭ３２に設定さ
れて第１クランク角センサ２５のトリガ信号で作動し、
このＰＴＭ３２の出力信号を出力インターフェイス４１
を介して点火信号として前記イグニションコイル１３に
出力するように構成されている。

前記ノック検出回路３８は、第５図に示すように、ノッ
キングセンサ４の信号を受けるＢＰＦ４５（バンドパス
フィルタ）はノッキング周波数成分を取り出すものであ
り、この信号は入力ＡＭＰ４６で増幅され、前記ゲート
信号ＧＡに伴うアナログスイッチ４７のゲート開閉作動
でノッキングｎ生期間（上死点後θ〜５０゛）の信号の
みピークツ１−−ルド回路４８に入力させる。ピークホ
ールド回路４８はゲート間期間のピーク値の保持により
最大値Ｐｃを求め、リセット信号ＲＥによってリセット
される。

上記コントロールユニット１４の作動を、第６図および
第７図の７０−ヂヤートに基づいて説明する。第６図は
上死点での割り込みルーチンで、スタート後、ステップ
Ｓ１で初期化し、ステップＳ２でクランク角信号に基づ
＜ＴＤＣ周期からエンジン回転数Ｎｅを読み込むととも
に、吸気量センサ１８の出力からの吸入空気量とエンジ
ン回転数とから充１ａｆｆｉＣｅを読み込む。そして、
最大値ｐｅを検出するために、ピークホールド回路４８
にリセット信号ＲＥを出力してりけツ１−する（Ｓ３）
。

ステップＳ４は運転状態が７ツクゾーンにあるか否かを
、例えば前記充ｂｉ　ｅ　ｃ　ｅの値によって判定し、
ノックゾーンにあるＹＥＳ時には、ステップＳ５でノッ
クコントロールフラグＦｋを１にセットする。一方、ス
テップＳ４の判定がＮｏでノックゾーンにない場合には
、ステップＳＣでノックコントロールフラグＦｋをＯに
クリアし、運転状態が軽負荷ゾーンか否かを判定する（
Ｓ７）。

この軽負荷ゾーンは、例えば、エンジン回転数が１５０
０〜２０００ｒｐｎ＋　、充填量が５０〜４０％程度の
領域とする。

上記ステップＳ７の判定がＹＥＳで軽負荷ゾーンにある
場合には、ステップＳ８で前記ピークホールド回路４８
からこの軽負荷時のノッキングセンサ４出力から最大値
ｐｃ２（ピーク電圧）を読み込み、検出回数Ｎ２が所定
回数（１ｏｏｏ回）に達したか否かを判定する（Ｓ９）
。所定回数に達するまでのＮｏ判定時には、ステップＳ
１０でこの検出口ｋ　Ｎ　２をインクリメントし、ステ
ップ８１１で上記最大値ｐｃ２を分布計篩用マツプに納
める。

次に前記ステップＳ９の判定がＹＥＳで検出回数Ｎ２が
所定回数に達すると、ステップ８１２で分布計樟用マツ
プから求めた最大値Ｐｅ２の最も大きい値ｐ　ｔａａｘ
２と最も小さい値ｐＩＩｌｉｎ２との差から、全体の分
布幅Δｐｅ２を算出する。そして、この軽負荷時の検出
分布幅Δｐｅ２と、軽負荷時の初期分布幅△ｐｅａとの
比を演ｎして、補正係数Ｔｋを求めておく。この補正係
数Ｔｋにより、経年変化、雰囲気条件の変化等に対応し
て目標値を修正するためのものである。

第７図は上死点後５０°での削り込みルーチンで、スタ
ート後、ステップ８１４で初期化し、ピークボールド回
路４８からノッキング判定のための最大値Ｐｃ１（ピー
ク電圧）を読み込み（８１５）、さらに、ステップ８１
６でエンジン回転Ｂ３　Ｎ　ｅと充填ｆｆ１ｃｅを読み
込み、ステップＳ１７でノックコントロールフラグＦｋ
からノックゾーンか否かを判定する。この判定がＮＯで
ノックゾーンにない場合には、ステップ８１８で基本点
火時期マツプより現ゾーンの基本点火時期Ａｂを索引し
、この基本点火時期Ａｂによって最終点火時期Ａ（点火
進角）を設定しく８１９）、ステップ８４５で最終点火
時期Ａに基づいてＰＴＭ３２に点火時間をセットし、所
定時期に点火信号を出力するように制御するものである
。

一方、前記ステップ８１７の判定がＹＥＳで７ツクゾー
ンにあるときには、ステップ８２０で充填示Ｃｅとエン
ジン回転数Ｎｅとに基づき、学習回数マツプより学習回
数Ｎ１、学習終了マツプから学習終了フラグＥ１判定し
ベル字間値マツプがら学習値Ｓｓｔ、基本判定レベルマ
ツプから初期値Ｓｉｎをそれぞれ読み込むものである。

そして、ステップ８２１で前記判定レベルの初期値３ｉ
ｎと学習値Ｓｓｔとから最終判定レベルＳｅを求めると
ともに、この判定レベルＳｅと最大値Ｐｅ１との差から
ノック強度Ｉｋを演算する＜８２２）。このノック強度
１ｋが０より大きいか否かをず１ノ定しく５２３）、こ
の判定がＮｏでノッキングが発生していない場合には、
ステップ８２６で点火時期のフィードバック補正値Ａｆ
ｂに所定値加惇して進角修正する。一方、前記ステップ
８２３の判定がＹＥＳでノッキング発生時には、ステッ
プ８２４で上記ノック強度１ｋに基づいてフィードバッ
ク定数テーブルから遅角定数ｔ（ｒを索引し、この遅角
定数）（ｒにより点火時期のフィードバック補正値Ａｆ
ｂを設定する（８２５＞。上記フィードバック定数テー
ブルは、ノック強度１ｋが太きな値となるほどシヱ角定
数Ｋ「も大きな値となるように設定されている。

次にステップＳ２７は、字間終了マツプから索引した現
ゾーンの字間終了フラグＥが１にセットされている学習
終了状態か否かを判定するものであり、この判定がＮｏ
で未学習状態の場合には、前記学習回数Ｎ１が所定回数
（１０００回）に達したか否かを判定する（３２８）。

この判定がＮＯで所定回数に達するまでは、ステップ８
２９でこの学習回数Ｎ１をインクリメントし、学習回数
マツプの現ゾーンの値を更新しく８３０）、ステップ８
３１で最大値Ｐｅ１を分布計等用マツプの所定ゾーンに
納める。

一方、前記ステップ８２８の判定がＹＥＳで現ゾーンの
学習回数ＮＫが所定回数（１０００回）に達すると、ス
テップ３３２でこの現ゾーンの学習回数Ｎ１をＯにクリ
アするとともに、ステップＳ３３で分布計算用マツプか
ら最大（Ｍ　ＰＯ２の最も大きい値ｐ＋ａａｘｌと、最
も小さい値ｐ１ｍｉｎ１とを臣出し、この値に基づいて
全体の分布幅ΔＰｅ１を計鋒する（３３４）。そして、
ステップ８３５で学習マツプから学習値３Ｓｔを索引す
るとともに、基本分布幅マツプから基本分布幅Ｔｂａを
索引し、この基本分イｌｉ＠Ｔｂａを軽負荷ゾーンで求
めた前記補正係数Ｔｋによって補正して目標分布幅ＴＰ
を演算する（Ｓ３６）。

ステップ３３７は前記検出分布幅Δｐｅ１が目標分布幅
ＴＰと等しいか否かを判定するものであり、この判定が
Ｎｏで目性値に収束していない場合には、ステップＳ３
８で検出分布幅ΔＰｅ１が目標分布幅ＴＰより大きいか
否かを判定する。この判定がＹＥＳで検出弁イ１幅Δｐ
ｅ１が目標分布幅ＴＰより大きいノッキング発生時には
、判定レベルＳｅが高いことからステップ８３９で判定
レベルＳｅの学習値３Ｓｔを所定値０．１減算して低レ
ベル側に修正する。一方、上記ステップ３３８の判定が
ＮＯで検出分布幅Δｐｅ１が目標分布幅ＴＰより小さく
ノッキング非発生時には、判定レベル３ｅが低いことか
らステップ８４０で判定レベルＳｅの学習値３ｓｔを所
定値０．１加算して高レベル側に修正するものである。

また、１１１記ステツプＳ３７のγ１ｊ定がＹＥＳで検
出９４５幅Δｐｅｌが目標分４５幅ＴＰに収束した場合
には、ステップ８４１で前記学習終了マツプの該当ゾー
ンの学習完了フラグＥを１にセットする。

上記のように学習値ＳＳｔを設定した後、ステップ８４
２で学習マツプの現ゾーンの学習値ＳＳｔの更新を行う
。そして、ステップ５４３で現ゾーンの基本点火時期Ａ
ｂおよびフィードバック補正値Ａｆｔ）を索引し、この
基本点火時期Ａｂと前記フィードバック補正値Ａｆｂと
によって最終点火時期Ａを計等しく８４４）、ステップ
８４５でこの最終点火時期Ａに基づいて点火セットし所
定時期に点火信号を出力するものである。

上記のような実施例では、ノッキングセンサ４の検出信
号からノッキングが発生する所定期間における最大値ｐ
ｅｌを求め、所定回数検出した最大値ｐｅ１を統計的処
理によって発生度数の分布特性を求め、その分布幅Δｐ
ｅ１が目標値となるように判定レベルを学習制御し、こ
の判定レベルと最大値との比較に基づいて点火時期をフ
ィードバック制ｔｌｌＯするものであり、ノッキングの
発生によって分布幅が広くなるのを判定レベルの修正に
よって点火時期を遅角させてノッキング限界に収束させ
るものであり、収束状態の判定レベルの補正値を学習マ
ツプに記憶し、ノッキング制御の精度を向上するように
している。

なお、上記実施例においてはノック判定レベルを設定し
てノッキングの発生状態を判定して点火時期のフィード
バック制御を行うようにしているが、判定レベルを設定
することなく検出分布幅と目標分４５幅との差に応じて
その差が所定値となるように直接点火時期を制υ０する
ようにしてもよい。

また、上記実施例では全くノッキングがｎ１していない
状態よりも、エンジンの耐久性等に影響のない範囲で若
干のノッキングが発生している状態に制御するようにし
ているが、その設定は適宜変更可能である。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、エンジン振動を検出づ”
ろノッキングセンサの検出信号の最大値を所定回数求め
、この複数の検出最大値の大きさに対するＲ生度数の分
布特性を求め、その分布幅が所定範囲となるように制御
量を設定してノッキング制御を行うようにしたことによ
り、個々のノッキングセンサの誤差、個々のエンジンも
しくは運転状態、経年変化等に応じてバックグラウンド
ノイズおよびノッキング信号が変化しても、その分１５
特性の変化に対応して制御量を設定し、ノッキングの弁
士状態を正確に捕らえて粘度の高いノッキング制御が行
えるものである。

【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図はノッキングセンサの検出信号から求めた最大値
の分布特性の例を示す説明図、第３図は本発明の具体例
を示す全体構成図、第４図はコントロールユニットの内
部構成を示すブロック図、 第５図はノック検出回路のブロック図、第６図および第
７図はコントロールユニットの処理を説明するためのフ
ローチャート図である。 １・・・・・・エンジン、２・・・・・・燃焼状態制御
手段、４・・・・・・ノッキングセンサ、５・・・・・
・最大値検出手段、６・・・・・・分布幅演算手段、７
・・・・・・分布幅演算手段、８・・・・・・制御量設
定手段、１４・・・・・・コントロールユニット、３８
・・・・・・ノック検出回路、４７・・・・・・アナロ
グスイッチ、４８・・・・・・ピークホールド回路。 第１図 第２図 Ｐｍ　ｉｎ　　　　　　　　　Ｐ　ｍａｔ晶にイＡＰｅ
（上方しベル　） 第５図 ＧＡ　　　　　　　　　Ｆ？Ｅ 第７図　Ｃ８）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン振動をノッキングセンサによつて検出し
   、このノッキングセンサの検出値に基づくノッキング判
   定に応じてエンジンの燃焼状態を制御するエンジンのノ
   ッキング制御装置であつて、エンジン１サイクル中の少
   なくともノッキング発生期間におけるノッキングセンサ
   の検出信号の最大値を所定回数求める最大値検出手段と
   、この複数の検出最大値の大きさに対する発生度数の分
   布特性を求める分布特性演算手段と、該分布特性の分布
   幅を求める分布幅演算手段と、該分布幅演算手段の信号
   を受け分布幅が所定範囲内となるようにノッキング制御
   の制御量を設定する制御量設定手段とを備えたことを特
   徴とするエンジンのノッキング制御装置。