JP2934253B2 - 内燃機関のノツキング制御装置 - Google Patents

内燃機関のノツキング制御装置

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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関のノツキングを制御するための装
置に関し、さらに詳しくは、加速時などの過渡状態にお
ける応答性の改善されたノツキング制御装置に関する。
従来の技術 内燃機関の点火時期制御は、たとえば内燃機関の回転
速度と吸気圧とから求められる値を、吸入空気の温度と
冷却水の温度とで補正した値を基本進角量とし、ノツキ
ング制御装置によつてこの基本進角量付近を進角または
遅角制御して行われる。
典型的な従来技術のノツキング制御装置では、先ず、
内燃機関に固定した加速度センサなどのようなノツキン
グ検出手段によつてノツキング現象を検出し、所定の検
出期間内に、その検出レベルが予め定めるノツク判定レ
ベル以上となった回数を計測して、ノツキング強度が検
出される。次に、こうして検出されたノツキング強度に
応じて、ノツキング制御の遅角量を設定し、ノツキング
の発生を抑える制御が行われる。
この従来技術においては、前記ノツク判定レベルは、
微少な変動や電気ノイズを吸収して進角安定性を確保す
るために、過去のノツキング検出手段からの出力が、そ
の出力時点からの経過時間に応じて重み付けが行われ、
こうしてなました値の平均値に設定される。またこの判
定レベルは、ノツキング検出手段と各気筒の燃焼室との
距離に対応するために、各気筒毎に設定されている。
発明が解決しようとする課題 上述のような従来技術では、各気筒毎のなまし演算に
はかなりの時間を要するため、たとえば変速機の変速段
が第1速においての加速時のように、前記所定の検出期
間内に内燃機関の回転速度が急激に変化した場合には、
前記判定レベルは低いままである。したがつて、内燃機
関の回転速度の上昇に伴つて増大するノツキング検出手
段の出力のノイズ成分までがこの判定レベル以上となつ
てしまい、ノツキングが発生していないにも拘わらず、
異常な遅角制御が行われ、燃費の低下やドライバビリテ
イの悪化を招く。
本発明の目的は、定常走行時の進角安定性を確保する
とともに、過渡応答性を改善して過渡時の異常遅角を防
止し、燃費およびドライバビリテイを向上することがで
きる内燃機関のノツキング制御装置を提供することであ
る。
課題を解決するための手段 本発明は、内燃機関のノッキングを検出するノッキン
グ検出手段と、 前記ノッキング検出手段の出力に応答して、予め定め
る期間に亘るノッキング検出手段の出力の平均値を演算
する平均値演算手段と、 前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段
と、 前記内燃機関の加速状態を検出する加速状態検出手段
と、 前記回転速度検出手段の出力に応答して、回転速度が
高くなるほど小さくなる第1係数Kを設定する第1係数
設定手段と、 前記加速状態検出手段の出力に応答して、加速状態が
大きくなるほど大きくなる第2係数αを設定する第2係
数設定手段と、 前記平均値演算手段により演算された平均値と、前記
第1係数設定手段により設定された第1係数Kと、前記
第2係数設定手段により設定された第2係数αとにより
弁別レベルを設定するレベル設定手段と、 前記ノッキング検出手段の出力を前記弁別レベルで弁
別し、所定検出期間内における検出されたノッキングが
前記弁別レベル以上である回数を求め、この回数に対応
した遅角量だけ点火時期を遅らせる点火時期制御手段と
を含むことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置
である。
作 用 本発明に従えば、ノツキング検出手段の出力は平均値
演算手段において予め定める期間の平均値が演算され
る。平均値演算手段の出力はレベル設定手段に与えられ
ており、このレベル設定手段にはまた、第1および第2
係数設定手段の出力が与えられている。第1係数設定手
段は、内燃機関の回転速度が高くなる程、第1係数Kを
小さく設定する。第2係数設定手段は、内燃機関の加速
状態が大きくなる程、第2係数αを大きく設定する。レ
ベル設定手段は前記平均値と、第1および第2係数K,α
とによって、弁別レベルを設定する。レベル設定手段か
らの出力と、前記ノツキング検出手段からの出力とは、
点火時期制御手段に与えられる。該点火時期制御手段
は、所定検出期間内における検出されたノツキングを前
記弁別レベルでレベル弁別して弁別レベル以上である回
数を求め、この回数に対応した遅角量だけ点火時期を遅
らせる。
本発明に従えば、内燃機関の回転速度が高い場合、内
燃機関の振動等のノイズをノックセンサが検出してしま
い、弁別レベルが不要に高くなってしまい、ノッキング
を確実に検出できないという点に鑑み、内燃機関の回転
速度が高くなるほど小さくなる第1補正係数Kを用い
て、弁別レベルを補正する。
さらに本発明に従えば、内燃機関の加速状態が大きく
変動する過渡時には、第2係数αによって、その加速状
態に応じた弁別レベルが設定されるので、該過渡時に前
記ノツキング検出手段の出力に混入するノイズなどは、
比較的高い弁別レベルでレベル弁別されて除去される。
また、前記ノイズ成分の発生が少ない定常時には、比較
的低い弁別レベルで、高精度で安定したノツキング制御
を行うことができる。こうして定常時の進角安定性を確
保することができるとともに、過渡応答性を改善して過
渡時の異常遅角を防止し、燃費およびドライバビリテイ
を向上することができる。
実施例 第1図は、本発明の一実施例のノツキング制御が行わ
れる内燃機関の制御装置1と、それに関連する構成を示
すブロツク図である。吸気口2から導入された燃焼用空
気は、エアクリーナ3で浄化され、吸気管4から該吸気
管4に介在されるスロツトル弁5でその流入量が調整さ
れた後、サージタンク6に流入する。サージタンク6か
ら流出した燃焼用空気は、吸気管7に介在される燃料噴
射弁8から噴射される燃料と混合され、吸気弁9を介し
て内燃機関10の燃焼室11に供給される。燃焼室11には点
火プラグ12が設けられており、この燃焼室11からの燃焼
排ガスは、排気弁13を介して排出され、排気管14から三
元触媒15を経て大気中に放出される。
前記吸気管4には吸入空気の温度を検出する吸気温度
検出器21が設けられ、前記スロツトル弁5にはスロツト
ル弁開度検出器22が設けられ、サージタンク6には吸気
圧検出器23が設けられる。また前記燃焼室11付近には、
冷却水温度検出器24と、たとえば加速度センサなどで実
現されるノツキング検出器37とが設けられている。排気
管14において、三元触媒15より上流側には酸素濃度検出
器25が設けられ、三元触媒15より下流側には排気温度検
出器26が設けられる。内燃機関10の回転速度および加速
状態は、クランク角検出器27によつて検出される。
制御装置1には、前記各検出器21〜27,37とともに、
車速検出器28と、内燃機関10を始動させるスタータモー
タ33が起動されているかどうかを検出するスタート検出
器29と、冷房機の使用などを検出する空調検出器30と、
該内燃機関10が搭載される自動車が自動変速機付きであ
るときには、その自動変速機の変速段がニユートラル位
置であるどうかを検出するニユートラル検出器31とから
の検出結果が入力される。さらにまたこの制御装置1
は、バツテリ34によつて電力付勢されており、該制御装
置1は前記各検出器21〜31,37の検出結果、および電圧
検出器20によつて検出されるバツテリ34の電源電圧など
に基づいて、燃料噴射量や点火時期などを演算し、前記
燃料噴射弁8および点火プラグ12などを制御する。
前記吸気管4にはまた、スロツトル弁5の上流側と下
流側とをバイパスする側路35が形成されており、この側
路35には流量制御弁36が設けられている。この流量制御
弁36は、制御装置1からの出力に基づいて、スロツトル
弁5がほぼ全閉であるアイドリング時の燃焼用空気の流
量を調整制御する。制御装置1はまた、内燃機関10が運
転されているときには、燃料ポンプ32を駆動する。
第2図は、制御装置1の具体的構成を示すブロツク図
である。前記検出器20〜25の検出結果は、入力インタフ
エイス回路41からアナログ/デジタル変換器42を介し
て、平均値演算手段であるとともにレベル設定手段であ
り、さらに点火時期制御手段である処理回路43に与えら
れる。また前記検出器22,27〜31,37の検出結果は、入力
インタフエイス回路44を介して前記処理回路43に与えら
れる。処理回路43内には、各種の制御用マツプや学習値
などを記憶するためのメモリ45が設けられており、また
この処理回路43には、前記バツテリ34からの電力が定電
圧回路46を介して供給される。
処理回路43からの制御出力は、出力インタフエイス回
路47を介して導出され、前記燃料噴射弁8に与えられて
燃料噴射量が制御され、またイグナイタ48を介して点火
プラグ12に与えられて点火時期が制御され、さらにまた
前記流量制御弁36に与えられてアイドル時の側路35を介
する流入空気流量が制御され、また燃料ポンプ32に与え
られて該燃料ポンプ32が駆動制御される。前記排気温度
検出器26の検出結果は、制御装置1内の排気温度検出回
路49に与えられており、その検出結果が異常に高温であ
るときには、駆動回路50を介して警告灯51が点灯され
る。
上述のように構成された制御装置1において、内燃機
関10がたとえば4気筒、4サイクル内燃機関である場合
には、クランク角検出器27からは第3図(1)で示され
るように、時刻t1〜t2間の180゜クランク角(「CA」と
いう。)毎に上死点信号が導出される。処理回路43は、
第3図(2)において参照符W1で示されるように、前記
上死点信号間の所定の期間を検出期間とし、第3図
(3)で示されるノツキング検出器37からの検出出力
を、後述するようにして予め設定されるノツク判定レベ
ルVLVLでレベル弁別する。前記検出期間W1内において、
ノツキング検出器37からの出力がノツク判定レベルVLVL
以上となつた回数が計測され、その回数に対応してノツ
キングの強度を検出することができる。
一方、処理回路43は、第4図に示されるように、点火
時期を予め定める周期ΔT毎に予め定めるクランク角Δ
θずつ進角してゆき、この第4図において時刻t3,t4で
示されるように、前述のようにして検出されたノツキン
グ強度が予め定める値以上となると、その値に対応した
遅角量だけ遅角制御を行う。
また、前記ノツク判定レベルVLVLは以下のようにして
決定される。すなわち先ず、ノツキング検出器37の出力
をVADとし、その出力を加えた今回の平均値VMADiは、前
回の平均値をVMAD(i−1)とするとき、 から求め、この平均値VMADiと、前回のバツクグランド
レベルVMEAN(i−1)とから今回のバツクグランドレ
ベルVMEANiを求める。
次に、こうして求められたバツクグランドレベルVMEA
Nを、第5図で示されるように、クランク角検出器27に
よつて検出される内燃機関10の回転速度NEに対応して決
定される補正係数Kと、第6図で示されるように、前記
回転速度NEの単位時間当たりの変化率ΔNE、すなわち加
速状態に基づいて求められる過渡補正係数αとによつて
補正し、さらにノイズ補正値OFFSETを加算することによ
つて前記ノツク判定レベルVLVLが求められる。
VLVL=VMEAN*K*α+OFFSET …(3) なお、前記第5図で示される回転速度NEと補正係数K
とのグラフ、および第6図で示される時間変化率ΔNEと
過渡補正係数αとのグラフは、メモリ45内にマツプとし
て予めストアされている。
したがつて、上述のようにして求められたノツク判定
レベルVLVLは、内燃機関10の回転速度NEの時間変化率Δ
NE、すなわち加速状態が大きくなるにつれて大きく選ば
れる過渡補正係数αで補正される。これによつて良好な
応答性で、急加速時のような過渡時にはこのノツク判定
レベルVLVLは比較的高めに設定され、したがつてノツキ
ング検出器37からのノイズ成分の出力を除去して、ノツ
キング現象のみを確実に検出することができる。こうし
て、前記ノイズ成分までもノツキングに誤検出してしま
うような不具合が解消され、加速時における異常遅角制
御などの不所望な制御を防止して、燃費およびドライバ
ビリテイを向上することができる。
また、内燃機関10の定常時には、前記ノツク判定レベ
ルVLVLは、ノツキング検出器37の今回の出力VADを、前
回以前の出力の平均値でなました値が用いられており、
安定したノツキング制御を行うことができる。
第7図は、処理回路45における前記ノツク判定レベル
VLVLの算出動作を説明するためのフローチヤートであ
る。ステツプn1で、前記上死点信号が入力され、前記時
刻t1,t2で示されるタイミングとなると、ステツプn2
で、この入力時刻がタイマT1からアキユムレータACCに
ストアされる。ステツプn3では前記タイマT1がリセツト
され、該タイマT1は再び計時動作を開始する。ステツプ
n4では、前記アキユムレータACCのストア内容が今回の
上死点信号の周期としてレジスタTiにストアされる。
ステツプn5では、前回の上死点信号の周期T(i−
1)と今回の上死点信号の周期Tiとの差が0以上である
かどうか、すなわち内燃機関10が加速中であるかどうか
が判断され、そうであるときにはステツプn6に移る。ス
テツプn6では、前回の周期T(i−1)と今回の周期Ti
との差が予め定める加速検知レベルb以上であるかどう
かが判断され、そうであるとき、すなわち急激な加速が
行われているときにはステツプn7に移る。
ステツプn7では、今回の周期Tiから回転速度NEの時間
変化率ΔNEが求められ、この時間変化率ΔNEから前記第
6図で示されるグラフのマツプテーブルを用いて、過渡
補正係数αが補間演算して求められ、アキユムレータAC
Cにストアされ、ステツプn8に移る。また、前記ステツ
プn5において前回の周期T(i−1)と今回の周期Tiと
の差が負であるとき、およびステツプn6において前記差
が加速検知レベルb未満であるときにはステツプn9に移
り、アキユムレータACCに1がストアされた後、ステツ
プn8に移る。ステツプn8では、アキユムレータACCのス
トア内容が過渡補正係数αとしてレジスタA1にストアさ
れる。
ステツプn10では、今回の上死点信号の周期Tiがアキ
ユムレータACCにストアされる。ステツプn11では、その
周期Tiから回転速度NEが求められ、この回転速度NEから
前記第5図に基づいて補正係数Kが補間演算して求めら
れ、アキユムレータACCにストアされる。
ステツプn12では、前記レジスタA1にストアされてい
る過渡補正係数αとアキユムレータACCにストアされて
いる補正係数Kとが演算されてアキユムレータACCにス
トアされる。さらにステツプn13では、前記アキユムレ
ータACCのストア内容がバツクグランドレベルVMEANと演
算されてアキユムレータACCのストア内容が更新され
る。ステツプn14では、前記アキユムレータACCのストア
内容がさらに補正係数OFFSETで補正されて更新される。
こうしてステツプn12〜n14における演算動作によつて前
記第3式に対応する演算が行われ、ステツプn15でアキ
ユムレータACCのストア内容がノツク判定レベルVLVLと
してレジスタA2にストアされ、動作を終了する。
このようにして内燃機関10の加速状態に対応した最適
なノツク判定レベルVLVLを設定することができ、該ノツ
ク判定レベルVLVLを用いることによつて、定常時には進
角安定性を確保することができ、また過渡時には応答性
を向上することができ、こうして内燃機関10を常に最適
なノツクキング制御を行うことができ、燃費およびドラ
イバビリテイを向上することができる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、ノツキング検出手段の
検出結果を予め定める期間に亘つて平均し、この平均値
を、第1係数Kおよび第2係数αで補正して弁別レベル
を設定する。第1係数Kは、内燃機関の回転速度が高く
なる程小さく設定され、したがって内燃機関の回転速度
が高い場合、内燃機関の振動等のノイズにかかわらず、
ノッキングを確実に検出することを可能にする。また上
述のように第1係数αで平均値を補正して弁別レベルを
設定し、所定検出期間内における検出されたノッキング
を、その弁別レベル弁別して弁別レベル以上である回数
を求め、この回数に対応した遅角量だけ点火時期を遅ら
せるようにしたので、内燃機関の加速状態が大きく変動
する過渡時には、その加速状態に応じた弁別レベルが設
定される。
したがつて、該過渡時に前記ノツキング検出手段の出
力に混入するノイズなどは比較的高い弁別レベルで弁別
されて除去され、また前記ノイズ成分の発生が少ない定
常時には比較的低い弁別レベルで高精度で安定したノツ
キング制御を行うことができる。こうして定常時の進角
安定性を確保することができるとともに、過渡応答性を
改善して過渡時の異常遅角を防止し、燃費およびドライ
バビリテイを向上することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例の内燃機関の制御装置1とそ
れに関連する構成を示すブロツク図、第2図は制御装置
1の具体的構成を示すブロツク図、第3図はノツキング
検出動作を説明するための波形図、第4図は進角および
遅角制御動作を説明するための波形図、第5図は内燃機
関10の回転速度NEと補正係数Kとの関係を示すグラフ、
第6図は前記回転速度NEの時間変化率ΔNEと過渡補正係
数αとの関係を示すグラフ、第7図はノツク判定レベル
VLVLの算出動作を説明するためのフローチヤートであ
る。 1……制御装置、10……内燃機関、20〜31,37……検出
器、43……処理回路、45……メモリ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02P 5/152 F02D 45/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関のノッキングを検出するノッキン
    グ検出手段と、 前記ノッキング検出手段の出力に応答して、予め定める
    期間に亘るノッキング検出手段の出力の平均値を演算す
    る平均値演算手段と、 前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段
    と、 前記内燃機関の加速状態を検出する加速状態検出手段
    と、 前記回転速度検出手段の出力に応答して、回転速度が高
    くなるほど小さくなる第1係数Kを設定する第1係数設
    定手段と、 前記加速状態検出手段の出力に応答して、加速状態が大
    きくなるほど大きくなる第2係数αを設定する第2係数
    設定手段と、 前記平均値演算手段により演算された平均値と、前記第
    1係数設定手段により設定された第1係数Kと、前記第
    2係数設定手段により設定された第2係数αとにより弁
    別レベルを設定するレベル設定手段と、 前記ノッキング検出手段の出力を前記弁別レベルで弁別
    し、所定検出期間内における検出されたノッキングが前
    記弁別レベル以上である回数を求め、この回数に対応し
    た遅角量だけ点火時期を遅らせる点火時期制御手段とを
    含むことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置。
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