JP2729329B2 - ノッキング制御装置 - Google Patents

ノッキング制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 エンジンのノック発生を検出して点火時期を制御する
ノッキング制御装置に関し、 ノック発生の有無を精度良く判定できるようにするこ
とを目的とし、 エンジンのノッキングを検出するノックセンサと、該
センサから得られるノッキング信号のピークを保持する
ピークホールド回路と、該ピークホールド回路の出力を
A/D変換するA/D変換器と、今回のA/D変換値との比較結
果で増減される第1のバックグランドを設定し、今回の
A/D変換値大のときは該第1のバックグランドを増加方
向に更新し、また今回のA/D変換値小のときは該第1の
バックグランドを減少方向に更新する第1のバックグラ
ンド計算手段と、今回のA/D変換値と前記第1のバック
グランドに所定値を掛けた値とを比較し、今回のA/D変
換値小のときは第2のバックグランドを該第1のバック
グランドと同方向に更新し、また今回のA/D変換値大の
ときは該第2のバックグランドを減少方向に更新する第
2のバックグランド計算手段と、前記第1のバックグラ
ンドに所定のノック判定係数を乗じて今回のA/D変換値
と比較し、今回のA/D変換値大のときは第1の遅角量を
一定量だけ増加させる第1の遅角量計算手段と、前記第
1および第2のバックグランドの違いを所定の換算係数
で第2の遅角量に変換する第2の遅角量計算手段と、前
記第1および第2の遅角量からトータル遅角量を算出す
るトータル遅角量計算手段とを備えるよう構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、エンジンのノック発生を検出して点火時期
を制御するノッキング制御装置に関する。
エンジンの点火時期を上死点より進角側に移すとトル
クを増大させることができるが、あまり進角側に移し過
ぎるとノック(ノッキング)が発生する。ノックは搭乗
フィーリングを悪化させるだけでなく、エンジン破損等
の原因にもなるので、点火進角はノック発生限界直前を
目標とするようにフィードバック制御するのが理想的で
ある。
〔従来の技術〕
エンジンのノッキングは圧電素子等のノックセンサを
エンジンブロックに取付けて検出する。このセンサはエ
ンジンに発生するノック以外の振動(ノイズ)等も検出
するため、ノック制御処理ではノックとノイズを識別す
る必要がある。
従来、ノックセンサの出力を平均化して定常的なバッ
クグランド(ノイズレベル)BGを求め、これに所定のノ
ック判定係数Kを掛けた値K*BGをノイズ判別レベルと
して使用する方法がある。この方法ではノックセンサの
瞬時またはピークホールド出力VPiをノイズ判別レベル
K*BGと比較し、その大小関係で点火進角を制御する。
例えばセンサ出力がノイズ判別レベルを越えたらノック
発生と判定し、点火進角を減少する(点火時期を遅くす
る)。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来のBGは VPi>BGi-1のときBGi=BGi-1+1 VPi<BGi-1のときBGi=BGi-1−1 なる式で増減されるため、第7図(a)のようにノック
が無ければVP,BGの頻度分布の中心は一致するが、
(b)のようにノックが発生するとBGの頻度中心はVPの
中心より大きい方へ移動する。従って VPi>K*BGiでノック有り VPi<K*BGiでノック無し と判定する場合、第8図(a)でノック有りと判定でき
る範囲の一部が同図(b)ではノック無しと誤判定され
る欠点がある。ノック無しと判定すると遅角頻度が減少
するので、BGは益々大きい方へずれ、遂には全てノック
無しと誤判定する。
本発明はノック発生を防止する遅角量AKCSにバックグ
ランドBGの変化を反映させることにより、上述した問題
点を解決しようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の構成図で、101はノックセンサ、102
はセンサ出力の中からノック信号だけを通過させる中心
周波数7KHz程度のバンドパスフィルタ(BPF)、103はノ
ック信号のピークを検出して保持するピークホールド回
路、104はピーク電圧VPをA/D変換するA/D変換器、105は
点火制御用のコンピュータである。
このコンピュータ105はプログラムにより構成された
演算処理手段、つまり今回のA/D変換値との比較結果で
増減される第1のバックグランドを設定し、今回のA/D
変換値大のときは該第1のバックグランドを増加方向に
更新し、また今回のA/D変換値小のときは該第1のバッ
クグランドを減少方向に更新する第1のバックグランド
計算手段と、今回のA/D変換値と前記第1のバックグラ
ンドに所定値を掛けた値とを比較し、今回のA/D変換値
小のときは第2のバックグランドを該第1のバックグラ
ンドと同方向に更新し、また今回のA/D変換値大のとき
は該第2のバックグランドを減少方向に更新する第2の
バックグランド計算手段と、前記第1のバックグランド
に所定のノック判定係数を乗じて今回のA/D変換値と比
較し、今回のA/D変換値大のときは第1の遅角量を一定
量だけ増加させる第1の遅角量計算手段と、前記第1お
よび第2のバックグランドの違いを所定の換算係数で第
2の遅角量に変換する第2の遅角量計算手段と、前記第
1および第2の遅角量からトータル遅角量を算出するト
ータル遅角量計算手段とを備える。
〔作用〕
第2図は動作波形図である。4気筒エンジンの場合、
#1→#3→#4→#2→#1の気筒順にTDC(上死
点)が到来する。トルクを増大するため点火はTDCより
進角側で行われる。ノックは一般にTDCより遅角側で発
生するので、コンピュータ105はピークホールド回路103
の出力VPが安定したタイミングでA/D変換器104のA/D値
を取込み、その直後に次の取込みに備えてピークホール
ド値をリセットする。
コンピュータ105内では2種類のバックグランドBG,BG
2を演算して点火時期の制御を行う。
第1のバックグランドBGは前述したようにA/D変換値V
Pの大きさに応じて変化するため、ノイズだけの場合に
は小さく、ノックが発生すると大きくなる。
第2のバックグランドBG2は、VPi<K2*BGiのときは
第1のバックグランドBGと同じ変化をするが、VPi>K2
*BGiのときは第1のバックグランドBGから離れるよう
に変化をする(例えば減少する)。所定値K2は例えば1.
5である。
第3図はVP,BG,BG2の各値と発生頻度との関係を示し
ている。同図(a)に示すように、ノックなしの場合VP
は正規分布となる。これに対しノック有りの場合VPは分
布中心が右側(VP大の方向)へずれ、同図(b)に示す
ように正規分布ではなくなる。
第1のバックグランドBGはいずれの場合でもVPを分布
中心となる。これに対し、VPi>K2*BGのときに第2の
バックグランドBG2を第1のバックグランドBGとは逆に
減少させるようにすると、ノック有りのVPの分布特性右
端(K2*BGより大きい部分)があたかも左端にあるよう
に扱われる。一例として VPi>1.5*BGiのときBG2i=BG2i-1−1 1.5BGi≧VPi>BGiのときBG2i=BG2i-1+1 VP1≦BGiのときBG2i=BG2i-1−1 とする。
このようにすると、ノック無しの場合は第3図(a)
のようにBGとBG2は頻度分布的に互いに概略同じ範囲内
(分布中心付近)で一致しているが、ノック有りの場合
は同図(b)のようにBGとBG2は頻度分布的に互いに逆
の方向に動くため、両者に差が生ずる。そこでこの違い
を遅角量AKCSに反映させることにより、ノック発生を防
止することを考える。尚、「頻度分布的に」とは、BG,B
G2の値を1点1点見るとノック無しでも計算式によって
は一時的に離れることもあるが、全体として巨視的(頻
度分布的)に見れば同じ範囲内で分布点が集中してい
る、ノック有りの場合はその分布点が互いに離れる、と
いう意味を指す。
本発明の遅角量AKCSには、BGによって速やかに変化す
る第1の遅角量AKCS1とBGとBG2の違いを反映して緩やか
に変化する第2の遅角量AKCS2とが含まれる。第1の遅
角量AKCS1はVPi>K*BGi、つまりノック有りのときに
増加させ、一定時間毎に減少させる。これに対し第2の
遅角量AKCSはBGとBG2の違い、例えば比BG/BG2(または
差|BG−BG2|)に所定の換算係数K3を乗じて算出する。
第1の遅角量AKCS1はノック発生時に支配的になるの
で、ノック発生時は速やかに遅角してノック発生を防止
できる。これに対し第2の遅角量AKCS2はシステム安定
時に支配的になるので、これがあると従来のような誤判
定の発散が起っても遅角することが可能になる(誤判定
の発散そのものもBG2の導入で低減されている)。
〔実施例〕
第4図はエンジンシステムの一例を示している。図
中、1はエンジンで、その付近にスパークプラグ2とイ
ンジェクタ3が配置される。このエンジン1の吸気系か
ら排気系にかけて吸気温センサ4、スロットルポジショ
ンセンサ5、バキュームセンサ6、クランク角センサ
7、水温センサ8、O2センサ9、排気温センサ10等が配
置される。
11はスパークプラグ2の点火制御とインジェクタ3の
噴射制御を行うエンジン・コントロール・コンピュータ
で、その入力には上述したセンサ4〜10の他に車速セン
サ12、ニュートラル・スタート・スイッチ(A/T車の場
合)13、エアコン(A/C)14、スタータ15、バッテリ16
等がある。
このコンピュータ11はイグナイタ17を通してスパーク
プラグ2を制御する。この他に排気温が異常に上昇した
ら排気温警告ランプ18を点灯し、またアイドル回転数を
安定させるために、スロットル19を迂回するアイドル回
転数制御用バルブ20の開度を制御する。燃料ポンプ21を
駆動するためにサーキット・オープニング・リレー22に
通電するのも制御内容の1つである。
このシステムにノックセンサ101を追加し、コンピュ
ータ11は前述したノック制御を行う。
第5図は第4図のエンジン制御系をブロック化して示
したものである。コンピュータ11はCPU31を中心にアナ
ログ入力用のインタフェース32とデジタル入力用のイン
タフェース33を備え、インタフェース32で取り込んだ信
号はA/Dコンバータ34でデジタル化してCPU31に入力す
る。
CPU31はメモリ35を備え、定電圧電源36で動作する。3
7は排気温センサ10の出力から排気温が異常値に上昇し
たか否かを検出する回路、38は該異常値に達したとき排
気温ランプ18を点灯させる駆動回路、39はインジェクタ
3、リレー22、バルブ20、イグナイタ17を制御する各信
号の出力インタフェースである。インジェクタ3の数は
気筒数に対応し、6気筒では#1〜#6の6本である。
第1図のコンピュータ105はエンジンコントロール・
コンピュータ11と考えることができ、この場合はA/D変
換器104は内蔵のもの(34)を使用できる。
第6図は本発明の処理を示すフローチャートで、
(a)はバックグランドおよび遅角量計算処理、(b)
はAKCS1減少処理、(c)は進角計算処理である。
(a)の処理は例えば4気筒の場合180゜クランク角毎
に起動される。
BG計算AはステップS1〜S3からなる。ステップS1は今
回A/D変換したピーク値VPiを前回までのバックグランド
(平均値)BGi-1と比較する処理である。ここでVPi>BG
i-1と判定されたらステップS2でBGiをインクリメント
し、VPi>BGi-1と判定されたらステップS3でBGiをデク
リメントする。
BG2計算BはステップS4〜S7からなる。ステップS4で
は今回のピーク値VPiを、今回の第1のバックグランドB
Gに所定値K2(例えば1.5)を乗じた値(K2*BGi)と比
較し、VPiが大きければ、ステップS7で第2のバックグ
ランドBG2iをデクリメントする。ステップS4でVPiが小
さいと判定されたらステップS5でBGiと比較し、VPi大で
あればステップS6でBG2iをインクリメントする。しか
し、ステップS5でVPi小であればステップS7でBG2iをデ
クリメントする。このステップS5からステップS6または
S7への流れはBGと同じである。BG2特有の処理はステッ
プS4からステップS7への流れである。これらのフローに
よれば、ノックがほとんどない場合、BGとBG2の求め方
は同じ要領であるため、同じ範囲に位置する、例えばノ
ックがほとんどなく、VPiがBGの前後で微動作している
場合はBGも同じように追従する。BG2もBGと同様で、両
者共分布中心付近に位置する。ところが大きいノックが
発生し、VPiがK2*BGiよりも大きいと、BGは右方向に、
BG2は左方向に移動する。以上の説明はBG,BG2の値1つ
1つではなく、頻度分布としての動きを示したものであ
る。
尚、K2の値を1.5としているが、これは車両実験によ
り、ノックが発生している時のVPiの値に基づくもの
で、車両の種類によってはこれに限るものではない。
AKCS1計算CはステップS8〜S10からなる。ステップS8
はノック判定係数Kの計算である。これは回転数NEから
マップ計算するのが一般的である(NEが高いほどKを大
きくする)。ステップS9はBGによるノック判定である。
ここでVPi>K*BGiと判定されたらステップS10でAKCS1
を一定量α増加させる。VPi<K*BGiのときは何もしな
い。
AKCS2計算DはステップS11だけの簡単なもので、ここ
ではBG,BG2の比を用いてAKCS2値を計算する。
上式の右辺第2項はBGとBG2の差であってもよい。
トータル遅角量AKCS計算EはAKCS1とAKCS2を加算する
ステップS12だけで良い。
AKCS1は(b)のステップS21で一定時間(例えば256m
S毎)に一定量βだけ減少させられる。従って、(a)
のステップS10で増加してもやがてはゼロまで減少す
る。これに対しAKCS2は(a)のステップS11だけで決定
されるので、安定状態においても何らかの値を持つ。
トータル遅角量AKCSは(c)の進角値計算に使用され
る。進角値は、ステップS31でベース進角量ABSEをマッ
プ計算し、これからステップ32で遅角量AKCSを引くこと
により計算される。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、ノック発生時に差
が広がる2種類のバックグランドを用いて遅角量を修正
するので、ノック発生時の応答性を損なわずに誤動作の
少ないノック制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成図、 第2図は第1図の動作波形図、 第3図は本発明の動作説明図、 第4図はエンジンシステムの構成図、 第5図はエンジン制御系のブロック図、 第6図は本発明の実施例のフローチャート、 第7図は従来のバックグランドの説明図、 第8図は従来のノック判定方法の説明図である。 図中、101はノックセンサ、103はピークホールド回路、
104はA/D変換器、105はマイクロコンピュータ、Aは第
1のバックグランド計算手段、Bは第2のバックグラン
ド計算手段、Cは第1の遅角量計算手段、Dは第2の遅
角量計算手段、Eはトータル遅角量計算手段である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンのノッキングを検出するノックセ
    ンサ(101)と、 該センサから得られるノッキング信号のピークを保持す
    るピークホールド回路(103)と、 該ピークホールド回路の出力をA/D変換するA/D変換器
    (104)と、 今回のA/D変換値(VPi)との比較結果で増減される第1
    のバックグランド(BG)を設定し、今回のA/D変換値大
    (VPi>BGi-1)のときは該第1のバックグランド(B
    Gi)を増加方向に更新し、また今回のA/D変換値小(VPi
    <BGi-1)のときは該第1のバックグランドを減少方向
    に更新する第1のバックグランド計算手段(A)と、 今回のA/D変換値(VPi)と、前記第1のバックグランド
    (BGi)に所定値(K2)を掛けた値(K2・BGi)及び前記
    第1のバックグランド(BGi)とを比較し、今回のA/D変
    換値小(VPi<K2・BGi)であって且つA/D変換値(VPi
    が前記第1のバックグランド(BGi)よりも大きいとき
    第2のバックグランド(BG2i)を増加方向に更新し、ま
    た今回のA/D変換値小(VPi<K2・BGi)であって且つA/D
    変換値(VPi)が前記第1のバックグランド(BGi)より
    も小さいとき、及び今回のA/D変換値大(VPi>K2・B
    Gi)のときは該第2のバックグランドを減少方向に更新
    する第2のバックグランド計算手段(B)と、 前記第1のバックグランドに所定のノック判定係数
    (K)を乗じて今回のA/D変換値と比較し、今回のA/D変
    化値大(VPi>K・BGi)のときは第1の遅角量(AKCS
    1)を一定量(α)だけ増加させる第1の遅角量計算手
    段(C)と、 前記第1および第2のバックグランドの違いを所定の換
    算係数(K3)で第2の遅角量(AKCS2)に変換する第2
    の遅角量計算手段(D)と、 前記第1および第2の遅角量からトータル遅角量(AKC
    S)を算出するトータル遅角量計算手段(E)とを備え
    てなることを特徴とするノッキング制御装置。
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