JPS6380045A

JPS6380045A - エンジンのノツキング制御装置

Info

Publication number: JPS6380045A
Application number: JP22278886A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Tawara; 田原　良隆
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1988-04-11

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、エンジンの燃焼状態を最適に保ち、特に、冷
却水温度が変動する場合でも燃焼状態を最適な状態にす
ることのできるエンジンのノッキング制御装置に関する
ものである。

〔従来技術〕

従来からエンジンのノッキング状態を検出して燃焼状態
をフィードバック補正するものとして、例えば特開昭５
８−１２６４６７号公報に示される如く、ノッキングに
より点火時期をフィードバック制御するものが知られて
いる。また、さらに、このフィードバック補正値に基づ
いて学習値を求め、該学習値を記憶、更新することによ
り、ノッキングに対する制御応答性を高めようとしたも
のも提案されている。

ところで、エンジンのノッキング発生度合は冷却水の温
度によって変化する。特に、エンジンが始動後の暖気運
転時には、例えば、点火時期のノッキング限界は大きく
進角した点火時期になるため、これを学習してしまうと
通常運転時にノッキングが発生しやすくなってしまう。

従って、一般には、エンジンのノッキング制御装置は、
暖気運転のときは学習制御をしないようにするための制
限手段を備えている。

ところが、冷却水温の制御は、通常、サーモスタットの
開閉によって行われており、暖気運転が終わった後でも
エンジンの運転状態に応じて常に変動し、これにつれて
ノッキング発生度合も変動している。従って、上記従来
のエンジンのノッキング制御装置では冷却水温の変動に
応じて学習値が変動して安定せず、精度のよい最適な学
習値が得られないために、可聴ノックや過剰遅角による
出力の損失が発生するという欠点を有していた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来の問題点を考慮してなされたもので
あって、冷却水温に応じて精度のよい最適な燃焼状態を
得る制御値を学習し、可聴ノックや過剰遅角による出力
の損失の発生を低減することができるエンジンのノッキ
ング制御装置の提供を目的とするものである。

〔発明の構成〕

本発明に係るエンジンのノッキング制御装置は、上記の
目的を達成するために、ノッキングの発生を検出してエ
ンジンの燃焼状態をノッキング抑制方向にフィードバッ
ク補正するとともに、このフィードバック補正値に基づ
いて学習値を求め、該学習値を記憶、更新する学習制御
手段を備えたエンジンのノッキング制御装置において、
エンジンの冷却水温度を検出し、水温が暖機後の水温で
、かつ、所定の範囲にあるときのみ上記学習制御手段の
学習を実行する学習制限手段を備え、所定の水温のとき
にだけフィードバック補正値に基づいて学習することに
より、冷却水温が変動しても、精度のよい最適な燃焼状
態を得る制御値を学習し、可聴ノックや過剰遅角による
出力の損失の発生を低減することができるように構成し
たことを特徴とするものである。

〔実施例〕

本発明の一実施例として、燃焼状態の制御を点火時期を
制御することによって行う例について、第１図ないし第
６図に基づいて説明すれば、以下の通りである。

吸気通路１は、第１図に示すように、エアフローメータ
２、図示しない運転室の加速ペダルに連動して吸気通路
１を開閉する絞り弁３、サージタンク４、吸気管５、燃
料噴射弁６、吸気ボート７、および吸気弁８が順に設け
られている。一方、排気通路１１は、排気弁１２、排気
ボート１３、排気管１４および排気ガス中の酸素濃度を
検出する空燃比センサ１５が順に設けられている。

吸気通路１と排気通路１１とが接続される機関本体２１
は、図示しない他の３つの気筒とともに、合計４つの気
筒からなり、それぞれ吸気ボート７および排気ボート１
３に連通ずる燃焼室２２が設けられている。この燃焼室
２２は、シリンダヘッド２３、吸気弁８、排気弁１２、
シリンダブロック２４、及びピストン２５によって区画
形成される。ピストン２５は、図示しないクランク軸が
１８０°回転するごとに、第１気筒・第３気筒・第４気
筒・第２気筒の順で圧縮行程の上死点に達するようにな
っている。

シリンダヘッド２３の頂部には点火プラグ３１が設けら
れ、クランク軸によって駆動される配電器３２を介して
点火コイル３３に接続され、各気筒が上記圧縮行程に達
するごとに、順次点火されるようになっている。また、
この配電器３２には、４つの気筒がそれぞれ圧縮行程の
上死点に達した後、クランク軸が６０°回転したことを
検出する、図示しないクランク角センサが設けられてい
る。

また、シリンダブロック２４にはノッキングの有無を検
出するノックセンサ３４が取り付けられてノック検出器
３５に接続されるとともに、冷却水温センサ３６が取り
付けられている。

電子制御装置４０には、エアフローメータ２、空燃比セ
ンサ１５、ノックセンサ３４、冷却水温センサ３６、お
よびクランク角センサの各センサと、燃料噴射弁６およ
び点火コイル３３が接続されている。この電子制御装置
４０は、ノッキングの発生を検出してエンジンの燃焼状
態をノッキング抑制方向にフィードバック補正するとと
もに、このフィードバック補正値に基づいて学習値を求
め、該学習値を記憶、更新する学習制御手段と、エンジ
ンの冷却水温度を検出し、水温が暖機後の水温で、かつ
、所定の範囲にあるときのみ上記学習制御手段の学習を
実行する学習制限手段とを兼ねている。

電子制御装置４０の詳細な構成は、第２図に示すように
、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、マルチプレク
サ４４、アナログ／ディジタル変換器４５、燃料噴射タ
イマ４６、点火タイマ４７、および出力回路５３が、互
いにバス４８を介して接続されている。ＲＡＭ４３の一
部には、図示しない補助電源が接続されており、電子制
御装置４０への電力が供給されていないときでも、記憶
を保持することができる。

エアフローメータ２、空燃比センサ１５、ノック検出器
３５、冷却水温センサ３６及び図示しないバッテリ電圧
検出端子は、入力回路４９およびマルチプレクサ４４を
介してアナログ／ディジタル変換器４５に接続されてい
る。燃料噴射タイマ４６は、駆動回路５０を介して燃料
噴射弁６に接続され、点火タイマ４７は、イグナイタ５
１を介して点火コイル３３に接続されている。さらに、
ＣＰＵ４１には、クランク角センサからの信号が、入力
回路５２を介して割り込み信号として接続されている。

また、出力回路５３の出力はリセット信号としてノック
検出器３５に入力されている。

上記の構成において、学習制御手段および学習制限手段
を兼ねる電子制御装置４０で行われる処理動作を、第３
図（ａ）（ｂ）に示すフローチャートに基づいて以下に
説明する。

まず、常に実行を繰り返すバックグラウンドルーチンは
、第３図（ａ）に示すように、スタート後、最初に定数
の設定等のイニシャライズを行う（Ｓｌ）。一つづいて
４つの気筒がそれぞれ圧縮工程の上死点に達した後、ク
ランク軸が６０°回転したときにクランク角センサから
入力される信号（以下ＡＴＤＣ６０°信号と称する。）
の周期Ｔ０に基づいたクランク軸の回転速度Ｎ、を計算
しくＳ２）、エアフローメータ２を通過する吸入空気量
Ｑ、を入力しくＳ３）、１行程で１気筒当たりに吸入さ
れる空気充填１ｃ、を計算しくＳ４）、基本点火時期を
記憶した基本点火時期マツプから、そのときのクランク
軸の回転速度Ｎ、と空気充填量Ｃ０とに応じた基本点火
時期θ３を読み込み（Ｓ５）、冷却水温Ｔ１を入力する
（Ｓ６）。

また一般に、暖気運転中つまり冷却水温Ｔ。が低いほど
、点火時期を大きく進角する必要がある゛　ので、第４
図に示すように、冷却水温Ｔ１に応じてあらかじめ設定
された暖気補正進角θ８？を読み込む（Ｓ７）。

次に、空気充填量Ｃ８がノックゾーン判定基準ＣＫＮ（
例えば０．４５ｇ）よりも大きいかどうか、つまりエン
ジンの運転状態が、ノッキングの起きやすい、点火時期
のフィードバック制御および学習を必要とするノックゾ
ーンにあるかどうかを判定する（Ｓ８）。Ｓ８で、エン
ジンの運転状態がノックゾーンにあると判定されると、
ノックコントロールフラグＦｘｃをセットしく３９）、
クランク軸の回転速度Ｎ、と空気充填量Ｃ０とに対応す
る学習ゾーン　Ｎ２を決定しく５ＩＯ）、学習点火時期
を記憶した学習点火時期マツプから、現ゾーンＮ２の学
習補正値θＬＣＮ□を読み込んでθ１．とする。

また、冷却水の平均水温は、回転速度Ｎ、基以外エンジ
ンの運転条件が同じならば、回転速度Ｎ。

が上がるにつれて高くなる。したがって、点火時期の学
習を回転速度Ｎ１ごとに暖機後の典型的な冷却水温のと
きに行うために、あらかじめ、第５図に表すように回転
速度Ｎ０に対応する学習実行水温ＴＷＬＣを設定してお
き、Ｓ１２でこれを読み込む。

さらに、上記のように、学習は回転速度Ｎ９ごとに一定
の水温のときに行われるが、これと異なった水温のとき
に、最適な点火時期に制御するための点火時期の補正値
は、例えば、水温が高いほど学習補正値θＬｅＮＺより
も大きな値であると考えられる。そこで、水温Ｔ８のと
きに最適な点火時期の補正値と、学習実行水温Ｔ、１．
ｃのときに最適な点火時期の補正値との比を、学習補正
値反映係数Ｃｔｒとすれば、冷却水温Ｔいと学習実行水
温ＴＷＬＣとの比と、学習補正値反映係数ＣＥＦとの関
係を、第６図に示すように、あらかじめ設定しておき、
Ｓ１３でこれを読み込む。

次に、実際の水温Ｔ８と学習実行水温Ｔ、ｃとの差の絶
対値が許容値ΔＴＷＬＣよりも小さいかどうか調べる（
Ｓ１４）、そして実際の水温Ｔｗが学習実行水温Ｔ。Ｌ
Ｃ±ΔＴ　ＷＬＣの範囲内であれば、学習許可フラグＦ
ＬｅをセットしくＳ　１５）　、その範囲になければ、
学習許可フラグＦ’ｔｃをリセットして（３１６）、３
１７に進む。

Ｓ１７では、前回に回転速度Ｎ、と空気充填量Ｃ０を計
算したときの前回学習ゾーンＮ２′に対して現在の学習
ゾーンＮ２が変化したかどうか調べる。つまり、学習ゾ
ーンが変化していないときは、続けてノッキングが起こ
らなかった回数、連続非ノツク回数ＮＬｃを引き続きカ
ウントすればよいので、そのままＳ２に戻って、以上の
ループを繰り返す。一方、学習ゾーンが変化していると
きは、新たに現在の学習ゾーンＮ２における連続非ノツ
ク回数をカウントするために、連続非ノツク回数ＮＬＣ
をクリアしく５１８）、前回学習ゾーンＮ２′を更新し
て（３１９）、３２に戻る。

また、Ｓ８でエンジンの運転状態がノックゾーンにない
と判定されると、ノックコントロールフラグＦＫＣをリ
セットしく５２０）、前回学習ゾーンに対して読み込ん
だ学習補正値θ１．が影響しないように学習補正値反映
係数ＣＷｔを０にしく５２１）、非ノツク回数ＮＬ、は
前回までの学習ゾーンにおけるものなのでクリアして（
Ｓ２２）、Ｓ２に戻る。

次に、クランク角センサからＡＴＤＣ６０°信号が入力
されるごとに実行されるインタラブドルーチンについて
、第３図（ｂ）に示すフローチャートに基づいて以下に
説明する。

ＡＴＤＣ６０”信号が入力されると、まず、そのときの
割り込み時刻１ｔを入力しく５３１）、これと前回割り
込み時刻ｔ、とからＡＴＤＣ６０”信号の周期Ｔ０を計
算しく５３２）、前回割り込み時刻ｔ８を更新する（Ｓ
３３）。

つづいて、Ｓ３４で、ノック制御フラグＦＫＣによって
、エンジンの運転状態がノックゾーンにあるかどうかを
調べ（３３４）、ノックゾーンになければ、点火時期の
フィードバック制御および学習は行わないので、点火時
期フィードバック補正値θＦ／ＩＩを０にして（Ｓ３５
）、３６１に移行する。

一方、Ｓ３４で、エンジンの運転状態がノックゾーンに
あると判定されれば、ノック強度Ｉ６を入力しく５３６
）、次に発生するノッキングに備えてノック検出器３５
をリセットしておいてから（３３７）、ノッキングが発
生したかどうかを判定する（３３８）。Ｓ３８でノッキ
ングが発生したと判定されれば、まず、ノック強度■、
に予め設定された遅角定数に□を乗じた量だけ加算して
フィードバック補正値θＦ／ＩＩを遅角修正する（Ｓ３
９）。次に、フィードバック補正値θＦ７Ｂがあらかじ
め設定された補正値上限θ□ｌを超えていないか調べ（
Ｓ４０）、超えていれば補正値上限θＩＩＭＡＸをフィ
ードバック補正値θＦ／Ｂとしく３４１）、超えていな
ければそのままで３４２に移行する。Ｓ４２では、冷却
水温によって学習許可フラグがセットされているかどう
かを判定し、セットされていなければＳ４５に移行し、
セットされていれば、ノック強度■、が学習最低ノック
強度Ｉ　ＫＬＣよりも大きいかどうかを判定する（Ｓ　
４３）。つまり、ノッキングの発生が激しいかどうかを
判定し、激しいと判定されたときだけ学習補正値θＬＣ
Ｎ□をフィードバック補正値θＦ／ＩＩに１６分の１の
重みづけしたものを加算して遅角修正しく５４４）、Ｓ
４５に移行する。また、３４３でノッキングの発生が軽
微であることが判定されると点火時期の学習はしないで
Ｓ４５に移行する。

Ｓ４５では、ノッキングが発生したのだから、連続非ノ
ツク回数ＮＬｃをクリアし、さらに、学習補正値の進角
修正が連続したことを検出するオクタン価カウンタＮ。

、７をクリアして（３４６）、Ｓ６１に移行する。

一方、３３８でノッキングが発生しなかったと判定され
ると、ノッキングが発生したときとは逆に、フィードバ
ック補正値θＦ／ｌをあらかじめ設定された進角定数Δ
θ４だけ凍じて進角修正する（Ｓ４７）。但し、フィー
ドバック補正値θ、７゜は負数にならないようにするた
め、負数になったかどうかを調べ（３４８）、負数であ
れば０にしく５４９）、０以上であればそのままで、Ｓ
５０に移行する。Ｓ５０では、ノッキングが発生したと
きの３４２と同様に、学習許可フラグＦＬＣによって点
火時期の学習をするかどうかを判定し、学習しないと判
定されればＳ６１に移行し、学習すると判定されれば、
Ｓ５１に移行する。

３５１では、フィードバック補正値θ２７．が０である
かどうかを判定する。つまり、フィードバック補正値θ
Ｆ７．が０でなければ、点火時期はまだフィードバック
による制御が可能だから、点火時期の学習は停止してＳ
６１に移行する。そして、フィードバック補正値θ、７
．が０である、つまり、フィードバックによる制御は限
界であるときのみ３５２に移行する。Ｓ５２では、連続
非ノツク回数ＮＬ、をインクリメントし、この連続非ノ
ツク回数ＮＬ、が予め設定された学習許可連続非ノツク
回数ＮＬＣＯを越えているかどうか判定しく５５３）、
学習許可連続非ノツク回数ＮＬＣＩＩを越えるまで、つ
まり、フィードバック補正値θ、７．がＯになった後も
安定してノッキングが発生していないと判定されるまで
学習を保留してＳ６１に移行する。

そして、Ｓ５３で安定してノッキングが発生していない
と判定されると、学習補正値θＬＣＮＺを、あらかじめ
設定された進角修正量Δθ４．だけ減して進角修正しく
３５４）、連続非ノツク回数ＮＬｃをクリアして（３５
５）　、Ｓ５６に移行する。

Ｓ５６では、学習補正進角θＬＣＮ□は負数にならない
ようにするため、Ｏ以下になったかどうかを調べ、０以
下であれば０にしく５５７）、Ｓ６１に移行する。また
Ｏ以下でなければ、オクタン価カウンタＮ。ｃ７をイン
クリメントして（３５８）、あらかじめ設定された学習
補正値限界修正回数ＮＨＯＣＴと比較しく５５９）、こ
れ以下であればそのまま３６１に移行し、超えていれば
、学習点火時期マツプの全ゾーンの値をクリアして（Ｓ
６０）、３６１に移行する。つまり、使用燃料の種類な
どエンジンの運転条件が変わったためにノッキングが発
生しにくくなったような場合でも、学習補正値θＬｅＮ
□の進角修正はフィードバック限界に達したときにしか
行われないので、最適な点火時期が得られるまでに相当
な時間を要する。そのような場合のために、学習補正値
θＬｅＮ２が正数であって、フィードバック補正値θ、
７．が、フィードバックによる進角修正限界である０で
ある状態が長期間継続するときは、その学習点火時期マ
ツプは変化する前の運転条件に対するものとしてクリア
する。

Ｓ６１では、以上の基本点火時期θ８と暖気補正進角θ
ｗｔとの和から、フィードバック補正値θＦ７ＩＩ、お
よび学習補正値反映係数Ｃ１，と点火時期学習補正値θ
ＬＣとの積を滅じて、最終点火時期θＳを計算する。そ
して、これと、ＡＴＤＣ６０゜信号の周期Ｔ。、および
インタラブドルーチン実行時間ΔＴから、点火コイルの
通電時間Ｔ３を求める（Ｓ６２）。次に、点火タイマ４
７に最終点火時期Ｔ、をセットする（Ｓ６３）ことによ
り、イグナイタ５１は点火コイル３３に通電を開始し、
Ｔ！Ｉ後に通電を停止して燃焼室２２内の混合気を点火
し、また、インクラブドルーチンはバックグラウンドル
ーチンにリターンする。

尚、本実施例では、点火時期を制御することによって、
燃焼状態の制御を行う例について述べたが、本発明はこ
れにかぎらず、例えば、排気再循環を制御することによ
って燃焼状態を制御する場合等にも適用できる。

〔発明の効果〕

本発明に係るエンジンの制御装置は、以上のように、ノ
ッキングの発生を検出してエンジンの燃焼状態をノッキ
ング抑制方向にフィードバック補正するとともに、この
フィードバック補正値に基づいて学習値を求め、該学習
値を記憶、更新する学習制御手段を備えたエンジンのノ
ッキング制御装置において、エンジンの冷却水温度を検
出し、水温が暖機後の水温で、かつ、所定の範囲にある
ときのみ上記学習制御手段の学習を実行する学習制限手
段を備えた構成である。これにより、所定の水温のとき
にだけフィードバック補正値に基づいて学習し、冷却水
温が変動しても、精度のよい最適な燃焼状態を得る制御
値を学習し、可聴ノックや出力の損失の発生を低減する
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図本発明の一実施例を示すものであづ
て、第１図は、全体の構成を示す構成図、第２図は電子
制御装置の詳細例を示すブロック図、第３図（ａ）は電
子制御装置で行われるバックグラウンドルーチンによる
動作を示すフローチャート、第３図（ｂ）は電子制御装
置で行われるインタラブドルーチンによる動作を示すフ
ローチャート、第４図はあらかじめ設定された冷却水温
７’、４　　　　Ｊ七と暖気補正進角θＩｌｌ？との関係を例示するグラフ、
　　　　腺槙第５図はあらかじめ設定された回転速度Ｎ、と冷　　　
二イ（ｈ４０は電子制御装置（学習制御手段、学習制限手段）で
ある。特許出願人　　　　マツダ　株式会社第４図ｅｗｒ第６図ＥＦｉ　　　　　　ＴＷＬＣ１、事件の表示昭和６１年　特　許　願　第２２２７８８号２、発明の
名称エンジンのノアキング制御装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　広島県安芸郡府中町新地３番１号名　称（３１
３）マ　ツ　ダ　株式会社代表者　　山　本　　健　− ４、代理人　８５３０

Claims

【特許請求の範囲】

１、ノッキングの発生を検出してエンジンの燃焼状態を
ノッキング抑制方向にフィードバック補正するとともに
、このフィードバック補正値に基づいて学習値を求め、
該学習値を記憶、更新する学習制御手段を備えたエンジ
ンのノッキング制御装置において、エンジンの冷却水温
度を検出し、水温が暖機後の水温で、かつ、所定の範囲
にあるときのみ上記学習制御手段の学習を実行する学習
制限手段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。