JPS6380046A - 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制御装置に関し、特に
、散発する過大なノッキングを抑制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。このようなエンジンの制御装置は
、最適な点火時期の学習補正値をフィードバック補正値
の平均値として学習するように構成されている。

ところで、ノッキングは、確率的に発生する現象であり
、上記のようにして得られた学習値では、頻度は小さい
が過大なノッキングを発生することがある。

ところが、上記従来のエンジンのノッキング制御装置で
は、過大なノッキングでも発生頻度が小さければ学習補
正値に反映されず、抑制することができないという欠点
を有していた。

また、エンジンの運転条件の変動により、−時的にノッ
キングの発生頻度が小さくなった場合には、学習値はノ
ッキングを発生しやすい値に修正されてしまい、やはり
、過大なノッキングを抑制することができないという欠
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、発生頻度は小さくても過大なノッキングは確実
に抑制することか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、
上記学習制御手段による学習値の更新を、新たに求まっ
た学習値がそれまでの学習値よりノッキング抑制方向の
値であった時のみ行う学習制限手段を備え、フィードバ
ック制御の可能な範囲では、学習値の更新をノッキング
抑制方向にだけ行い、ノッキングを発生しゃしすい方向
への制御はフィードバックによって行うことにより、散
発する過大なノッキングを確実に抑制することができる
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、吸気ポート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
ポート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および排気ポート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４
０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、上記学習
制御手段による学習値の更新を、新たに求まった学習値
がそれまでの学習値よりノッキング抑制方向の値であっ
た時のみ行う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にて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）。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Ｎ０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
８を入力しく３３）、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Ｎ０と空気充填量Ｃ０とに応じた基本点火時
期θヨを読み込み（Ｓ５）、冷却水温ＴＷを入力する（
Ｓ６）。

また一般に、暖気運転中つまり冷却水温Ｔ、ｌ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Ｔ８に応じてあらかじめ設定さ
れた暖気補正進角θい、を読み込む（Ｓ７）。

次に、空気充填量Ｃ１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ＦＫＣをセットしくＳ９）、
クランク軸の回転速度Ｎ０と空気充填ｆｆ１Ｃ０とに対
応する学習ゾーンＮ２を決定しく５１０）、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θＬＣＮＺを読み込んでθＬＣ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Ｎ、ごとに暖機後の典型的な冷却水温のと
きに行うために、予め第５図に示すように回転速度Ｎ０
に対応する学習実行水温Ｔ８Ｌｃを設定しておき、３１
２でこれを読み込む。

さらに、上記のように、学習は回転速度Ｎ８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θＬｅＨ２より
も大きな値であると考えられる。そこで、水’／Ｔｎ　
Ｔ　、１のときに最適な点火時期の補正値と、学習実行
水温Ｔ。Ｌ、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Ｃ！Ｆとすれば、冷却水温Ｔ。と
学習実行水温Ｔ１．ｌＬｃとの比と、学習補正値反映係
数Ｃ８，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Ｔ、と学習実行水温Ｔ、Ｌ、との差の
絶対値が許容値ΔＴ　ＷＬＣよりも小さいかどうか調べ
る（３１４）。そして実際の水温Ｔ８が学習実行水温’
ｒｗｔｅ±ΔＴｏＬｃの範囲内であれば、学習許可フラ
グＦＬＣをセットしく５１５）、その範囲になければ、
学習許可フラグＦＬＣをリセットして（Ｓ１６）、Ｓ１
７に進む。

Ｓ１７では、前回に回転速度Ｎ、と空気充填量Ｃ，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ＮＬ、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３１８）、前回学習ゾーンＮ２′を更新して（
Ｓ１９）、Ｓ２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θＬｃが影響しないように学習補正値反映
係数Ｃア、をＯにしく５２１）、非ノツク回数ＮＬＣ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ク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ｔ２を入力しく５３１）、これと前回割り
込み時刻１．とからＡＴＤＣ６０゜信号の周期Ｔ０を計
算しく５３２）、前回割り込み時刻ｔ、を更新する（Ｓ
３３）。

つづいて、３３４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（Ｓ３４）、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Ｏにして（Ｓ３５
）、Ｓ６１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■、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（Ｓ３７）、ノッキングが発
生したかどうかを判定する（３３８）。

３３Ｂ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■８にあらかじめ設定された遅角定数に、Ｉ
を乗じた量だけ加算してフィードバック補正値θＦ／ｌ
を遅角修正する（Ｓ３９）。次に、フィードバック補正
値θＦ／８があらかじめ設定された補正値上限θ、１１
８を超えていないか調べ（Ｓ４０）、超えていれば補正
値上限θ□□をフィードバック補正値θＦ／Ｂとしく５
４１）、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、セントされていなければ
Ｓ４５に移行し、セントされていればノック強度■ヤが
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（Ｓ４３）。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θＬＣＮ２をフィードバック補正値θ、／８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）、３４５に移行する。また、Ｓ４３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３４５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。

ＣＴをクリアして（３４６）、Ｓ６１に移行する。

一方、３３Ｂ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／ＩＩをあらかじめ設定された進角定数
Δθ、だけ減して進角修正する（Ｓ　４７）。但し、フ
ィードバック補正値θＦ／１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Ｏにしく３４９）、０以上であればそのままで
、Ｓ５０に移行する。

Ｓ５０では、ノッキングが発生したときの８４２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
。Ｓ５１では、フィードバック補正値θＦ／ｌがＯ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
θＦ／Ｂ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
Ｓ６１に移行する。そして、フィードバック補正値θＦ
／ｌがＯ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ＮＬｃをインクリメント
し、この連続非ノツク回数ＮＬＣがあらかじめ設定され
た学習許可連続非ノツク回数Ｎ　ｔｃｏ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Ｎ
Ｌｃ０を越えるまで、つまり、フィードバック補正値θ
Ｆ／ｌ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ΔθＬＣだけ減じて進角修正しく
５５４）、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θＬＣＨ２は負数にならない
ようにするため、０以下になったかどうかを調べ、０以
下であればＯ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。ＣＴ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５６１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）、Ｓ６１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（くなったような場合でも、学習補正値θＬＣＨ
２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
θＬＣＮ２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Ｏ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θ、と暖気補正進角θ
、Ｔとの和から、フィードバック補正値θＦ７８、およ
び学習補正値反映係数Ｃ１Ｆと点火時期学習補正値θ、
Ｃとの積を減じて、最終点火時期θ、を計算する。そし
て、これと、ＡＴＤＣ６０゜信号の周期Ｔ０、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４７
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
、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ノッキング制御装置は、以上め
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、上記学習制御手
段による学習値の更新を、新たに求まった学習値がそれ
までの学習値よりノッキング抑制方向の値であった時の
み行う学習制限手段を備えた構成である。これにより、
フィードバック制御の可能な範囲では、学習値の更新を
ノッキング抑制方向にだけ行い、ノッキングを発生しゃ
しすい方向への制御はフィードバックによって行い、散
発する過大なノッキングを確実に抑制することができる
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っ
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　　　。 体 はあらかじめ設定された回転速度Ｎ０と冷却水温　　　
ぜを例示するグラフである。 ４０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 梁市 第４図 ｅｗｒ ＄６図 ＥＦ ｉ　　　　　　ＴＷＬＣ １、事件の表示 昭和６１年　特　許　願　第２２２７８９号２、発明の
名称 エンジンのノッキング制御装置 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　木　　健　− ４、代理人　曇５３０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、上記学習制御手段に
   よる学習値の更新を、新たに求まった学習値がそれまで
   の学習値よりノッキング抑制方向の値であった時のみ行
   う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。