JP3391790B2 - 内燃機関の適応式ノッキング制御方法 - Google Patents

内燃機関の適応式ノッキング制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】 従来の技術 本発明は以下に述べるような方法ステップに基づく内
燃機関の適応式ノッキング制御方法に関する。
すなわち シリンダにノッキングが発生した場合に点火角の遅角
調整を行い、 “進角”方向での調整による点火角の戻し調整を行
い、 適応特性マップに瞬時の点火角遅角調整値を記憶し、
該特性マップは内燃機関の動作パラメータの大きさに依
存して分割された領域を有しており、この場合常に１つ
の点火角遅角調整値（これは動作中に、所属の領域で求
められる）が記憶されるものであり（これは例えばこの
領域から離脱する際に行われる） 所定の領域への変更の際に、当該領域に対して記憶さ
れた点火角遅角調整値の設定を行う。
内燃機関が動作している場合、いわゆる“ノッキン
グ”はクリティカルな動作状態を表わすものである。こ
のノッキングは内燃機関の寿命に悪影響を及ぼすもので
ある。内燃機関のシリンダにおいてノッキングを検出し
た場合に、点火角を遅らせる方向（遅角方向）で調整す
る、いわゆるノッキング制御方法は公知である。この方
法によってノッキング状態を取り除くことが可能であ
る。所定の時間が経過した後では点火角の進角方向での
戻し調整が行われる。この戻し調整は有利には段階的に
行われる。すなわち遅角調整の際に点火角が比較的大き
な段階幅で調整される。この比較的大きな段階幅は戻し
調整の際に、比較的小さく相互に間隔をあけた段階幅で
減じられる。このことはノッキングが再び発生するか又
は点火角のプリセット調整値がノッキングの発生を伴わ
ずに達成されるまで行われる。さらに適応特性マップが
設けられている。この特性マップは内燃機関の動作パラ
メータの大きさに依存して、分割された領域を有する。
各領域の中で点火角遅角調整値（この値は動作中にこの
領域で求められる）が当該領域（これは当該領域を離脱
する際に存する点火角遅角調整値でもあり得る）を離脱
する際に記憶される。領域が変更された場合には、すな
わち新たな領域に入った場合には動作制御が次のような
点火角遅角調整値で開始される。すなわち当該領域に入
った際にそこに記憶されている点火角遅角調整値で開始
される。この値が目下の動作状態に対して大きすぎるこ
とが判明したならば、つまり前記値が“遅角”方向で過
度に調節移動させたならば、当該値はアンチノッキング
制御に従って戻し調整される。
発明の利点 請求の範囲１項に記載された特徴を有する本発明によ
る方法は次のような利点を有する。すなわち適応特性マ
ップの領域の変更の際に目下の動作状態に対して最適な
点火角が非常に迅速に選定され得る。それぞれ記憶され
た遅角調整点火角に基づいて動作状態が非常に短い時間
で目下の実際のノッキングの限界に近づけられる。この
ようなことが行われたならばノッキング制御は通常のよ
うに経過する。すなわち新たな領域においてノッキング
状態が発生したならば、それに基づいてまず点火角遅角
調整が再び行われ、その後点火角の“進角”方向での戻
し調整が行われる。但しこの戻し調整は比較的大きな戻
し速度で行われるものではない。本発明の方法によれば
公知のシステムよりも出力が得られるものとなる。これ
は特に市街走行において顕著に表れる。
本発明の別の構成によれば前記したように点火角の段
階的な遅角調整ないし進角調整が行われる。
例えば進角速度の増加を得るために、順次連続する調
整の段階幅を進角方向での点火角の戻し調整の際に比較
的小さくすることが可能である。しかしながら付加的に
又は選択的に次のことも可能である。すなわち点火角の
戻し調整が領域の変更なしに行われた場合に動作に比べ
て比較的大きな進角調整段階幅を許容させることも可能
である。
比較的小さな段階幅は例えばプログラミング可能な係
数によって設定可能である。それによりそれぞれ使用さ
れる内燃機関への個別の適合が可能となる。
有利にはノッキング制御は内燃機関の制御装置によっ
て行われる。このことは新たな領域をとった際に制御装
置回路に制御フラグビットをセットする場合に有利であ
る。このフラグビットはそのセット状態では進角調整速
度の増加をトリガする。新たな領域においてノッキング
が発生したならばフラグがリセットされ、通常の段階幅
で動作が続けられる。
動作パラメータとして有利には例えば吸気管圧力又は
空気量又は絞り弁の角度位置等の内燃機関の負荷と、内
燃機関の回転数が用いられる。その場合は適応特性マッ
プの各領域に負荷区分と回転数区分とが割付けられる。
この負荷区分及び回転数区分は負荷閾値及び回転数閾値
によって相互に分離され得る。例えば適応特性マップは
カルテシアン座標系として構成される。すなわち縦軸に
は例えば負荷がプロットされ、横軸には内燃機関の回転
数がプロットされる。それにより縦軸及び横軸に負荷区
分と回転数区分とが得られる。負荷の閾値及び／又は回
転数の閾値を越えた場合には、特性マップの中で領域の
変更が行われる。
既に前記したように、各領域においてノッキング状態
の最初の発生の後で点火角の進角調整、すなわち遅角位
置から進角方向での調整移動が行われる場合、通常の進
角調整速度で行われる（つまり進角調整速度は増加され
ない）。
段階幅は有利には段階幅計数器の計数間隔によって定
められ得る。進角調整速度を増加させるために計数値の
開始値及び／又は最終値を計数間隔が短縮されるように
変更することができる。点火角遅角調整の１段階の段階
高さは前記したように点火角の戻し調整の場合よりも高
い。従って遅角調整領域は、新たなノッキングが発生す
るまでか又はノッキングが何も発生しない限り、点火角
のプリセット値に達した場合に段階的に再び縮小され
る。それにより計数状態の最終値に達した場合には常に
点火角進角調整が段階高さに相当する増加分だけ行われ
る。
次に本発明を図面に基づき以下に詳細に説明する。
図１には適応式ノッキング制御部に対するブロック回
路図が示されている。
図２には適応特性マップが示されている。
図３には点火角調整経過と段階幅計数器の信号を表す
グラフが示されている。
図１には内燃機関において適応式ノッキング制御方法
を実施するためのブロック回路図が示されている。内燃
機関は制御装置１によって操作される。この制御装置１
はノッキングセンサ評価回路２、プロセッサ３（マイク
ロプロセッサμｃ）、デジタル／アナログ変換器４、及
び点火出力段５を有している。
内燃機関のシリンダにおけるノッキング状態を検出す
るために１つ又は複数のノッキングセンサ６が設けられ
ている。このノッキングセンサ６はノッキングセンサ評
価回路２に接続している。さらに内燃機関は回転数セン
サ７を備えており、この回転数センサ７は回転数ｎに相
応する信号をマイクロコンピュータμｃに供給する。そ
の他にこのマイクロコンピュータμｃには内燃機関の別
のパラメータが供給される。このパラメータは内燃機関
の負荷Ｌを表す。この負荷Ｌは例えば絞り弁角度位置か
らか又は吸気管圧力から求められ得る。
ノッキングセンサ評価回路２はデジタル／アナログ変
換器４を介してプロセッサ３と接続する。このプロセッ
サ３の出力側は点火出力段６と接続しており、この点火
出力段５は所属の点火コイルＺに給電する。この点火コ
イルＺの端子は当該内燃機関を有している車両の蓄電地
UBATの正極と接続される。
適応式ノッキング制御を実施するためにマイクロコン
ピュータμｃは適応特性マップ８を有している。このこ
とは図２に示されている。この適応特性マップ８は複数
の領域、例えばＩ〜XVに分割されている。この領域を表
す数字は実施形態に応じて予め定められ得る（例えばプ
ログラミングされ得る）。図２のダイアグラムの縦軸に
は負荷Ｌがプロットされ、横軸には回転数ｎがプロット
される。負荷の閾値L0,L1,L2,L3によって縦軸には負荷
区分が形成され、回転数閾値n1,n2,n3,n4,n5によって回
転数区分が形成される。各負荷区分と、所属の回転数区
分により所定の領域Ｉ〜XVが定められる。負荷閾値L0は
内燃機関の最小負荷に相応し、負荷閾値L3は内燃機関の
最大負荷を表す。回転数に対しても同様である。すなわ
ち回転数閾値L1は内燃機関の最小回転数を表し、これに
対して回転数閾値L5は内燃機関の最大回転数を表す。最
小負荷L0よりも小さな負荷に対しては領域９が設けられ
ている。この領域内ではノッキング制御は行われない。
負荷閾値L0〜L3は、回転数に亘って示される特性曲線と
なるように設定することが可能である。
次に適応式ノッキング制御の原理を図３に基づいて詳
細に説明する。
適応式ノッキング制御方法を実施するためには、内燃
機関のシリンダのノッキングセンサ６によってノッキン
グ状態を検出することが行われなければならない。図３
の上側のダイアグラム（この図では点火角αＺが動作周
期Asのパラメータに亘ってプロットされている）におい
てノッキングの発生がK1で示されている。ノッキング状
態に入るまでに内燃機関の相応のシリンダが点火角αZ,
KFで動作される。これはハイオクタン価燃料での動作に
対して有効でかつ最適な出力を得ることのできる特性ダ
イアグラム点火角であるべきである。ノッキングを伴っ
た燃焼状態K1の発生により点火角αＺは“遅角”方向で
調整移動される。プロセッサ３の段階幅計数器が減算方
向でその最終値Ｅに達すると点火角は“進角”方向に戻
し調整される。この計数器は例えばノッキングの伴った
燃焼状態の発生と同期的にその開始値に戻し調整される
（しかしながら非同期的に経過させることも可能であ
る）。前記“進角”方向での戻し調整は段階的に次のよ
うに行われる。すなわち点火角αＺの戻し調整の際の段
階高さShが点火角αＺの遅角調整の際の１段階分よりも
小さくなるように行われる。そのため点火角αＺの戻し
調整の際の段階高さShは増加分にのみ相応する。段階幅
計数器が最終値Ｅに達することにより、再び当該段階幅
計数器はその開始値Stにセットされ、新たな最終値Ｅに
向けて減算が行われる。それにより実際の点火角αＺが
段階毎に再びその初期値に近似させられる。この場合新
たなノッキングK2が発生したならば、再び点火角αＺの
遅角調整が行われる。この過程は内燃機関の動作点が符
号Ｉ′で示された状態内にとどまる限り、相応に頻繁に
繰り返される。
時点T1では領域の変更が行われる。すなわち適応特性
マップ８の当該領域Ｉ〜XVを離れ、新たな領域Ｉ〜XVに
移ることが行われる（例えば領域Ｘから領域XIへの変更
が行われ得る）。このことは動作中に当該領域において
求められた点火角遅角調整値（例えば領域Ｘからの離脱
の際に存する有効な点火角遅角調整値ZW1も）が適応特
性マップ８の領域Ｘに記憶されることにつながる。同時
に先行する動作により領域XIに記憶された点火角遅角調
整値ZW2が出力され、内燃機関の相応するシリンダの動
作に対して受け入れられる。
本発明によれば記憶された点火角遅角調整値ZW2に基
づく領域の変更により点火角αＺの戻し調整が“進角”
方向で進角調整速度の増加によって行われる。このこと
は次のことによって実現される。すなわち段階幅計数器
を開始値Stの場合に開始させるのではなく比較的小さな
開始値St/2の場合に開始させることにより実現される。
この比較的小さな開始値は例えばプログラミング可能な
係数（Devisor）によって予め設定され得る。それによ
り段階的な点火角の戻し調整の段階幅が縮小され、その
ことによって前記したような進角調整速度の増加が生じ
るものとなる。これにより内燃機関の動作は図３中に符
号II′で示された状態で行われる。新たなノッキングK3
が発生したならば、再び点火角αＺは“遅角”方向で調
整移動され、さらに通常の進角調整アルゴリズムに従っ
て、すなわち進角調整速度を増加しないで戻し調整が行
われる（状態III′）。その後再びノッキングK4が発生
したならば前記したような動作が相応に（調整速度を増
加させることなく）続けられる。本発明による方法の利
点は次のようなことである。すなわち適応特性マップ８
の領域の変更の際の大きなダイナミック特性により、そ
の折々の動作状態に対して最適な値を内燃機関が非常に
迅速にとるようになることである。このことは特に市街
走行において出力が得られることにより顕著に認識する
ことができる。
負荷閾値L0,L1,L2,L3並びに回転数閾値n1,n2,n3,n4,n
5は有利にはプログラミングにより設定することができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘーミング，ヴェルナー ドイツ連邦共和国 Ｄ―6956 ノイデナ ウ―ヘアボルツハイム ナハティガレン ヴェーク 15 (56)参考文献 特開 平２−61366（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−178559（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−155283（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02P 5/145 - 5/155

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】記憶されている特性マップに応じて点火角
    が送出される、内燃機関の適応式ノッキング制御方法で
    あって、 シリンダにノッキングが発生した場合に点火角の遅角調
    整を行い、 ノッキングが何も発生していない場合に、“進角”方向
    での調整（進角調整）によって点火角の戻し調整を行
    い、 目下の点火角遅角調整値を適応特性マップに記憶し、前
    記適応特性マップは、内燃機関の動作パラメータの値に
    依存して分割された領域を有しており、ここでは機関動
    作中に、対応する領域において求められた点火角遅角調
    整値のうちの１つの値が記憶され、 所定の領域への変更の際に、該領域に対して記憶された
    点火角遅角調整値を設定する、適応式ノッキング制御方
    法において、 領域（Ｉ〜XV）の変更の際に、当該領域に対して予め記
    憶されている点火角（αＺ）の戻し調整を、当該領域
    （Ｉ〜XV）にてノッキングが発生するか又は点火角（α
    Ｚ）の設定値に達するまで、進角調整速度の増加と共に
    行うことを特徴とする、内燃機関の適応式ノッキング制
    御方法。
  2. 【請求項２】前記点火角遅角調整と点火角進角調整を段
    階的に行う、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】前記進角調整速度を増加させるために段階
    幅を縮小させる、請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】前記縮小された段階幅を、プログラミング
    可能な係数によって設定する、請求項２または３記載の
    方法。
  5. 【請求項５】前記進角調整速度を増加させるために進角
    調整段階の大きさ、すなわち段階高さを拡大させる、請
    求項２〜４いずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】新たな領域に到達する際に制御機器におい
    て制御フラッグビットのセットを行い、該制御フラグビ
    ットはそのセット状態で進角調整速度の増加をトリガす
    るものである、請求項１〜５いずれか１項記載の方法。
  7. 【請求項７】前記動作パラメータは内燃機関の負荷と内
    燃機関の回転数（ｎ）である、請求項１〜６いずれか１
    項記載の方法。
  8. 【請求項８】前記適応特性マップの各領域に負荷区分及
    び回転数区分を割り付ける、請求項１〜７いずれか１項
    記載の方法。
  9. 【請求項９】前記負荷区分及び回転数区分を、負荷閾値
    及び回転数閾値によって相互に分離する、請求項８記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】ノッキング状態の最初の発生の後で各領
    域における点火角進角調整を、通常の進角調整速度で行
    う、請求項１〜９いずれか１項記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記段階幅を段階幅計数器の計数間隔に
    よって定め、前記進角調整速度を増加させるために、前
    記計数状態の開始値及び／又は終了値を当該計数間隔が
    縮小されるように変更する、請求項２〜10いずれか１項
    記載の方法。
  12. 【請求項１２】点火角遅角調整における１段階の段階高
    さを、点火角進角調整の場合よりも大きくする、請求項
    ５〜11いずれか１項記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記計数状態の終了値に達した場合には
    常に点火角進角調整を、段階高さに相当する増加分だけ
    行う、請求項11または12記載の方法。
  14. 【請求項１４】記憶されている特性マップに応じて点火
    角が送出される、内燃機関の適応式ノッキング制御方法
    であって、 シリンダにノッキングが発生した場合に点火角の遅角調
    整を行い、 ノッキングが何も発生していない場合に、“進角”方向
    での調整（進角調整）によって点火角の戻し調整を行
    い、 目下の点火角遅角調整値を適応特性マップに記憶し、前
    記適応特性マップは、内燃機関の動作パラメータの値に
    依存して分割された領域を有しており、ここでは機関動
    作中に、対応する領域において求められた点火角遅角調
    整値のうちの１つの値が当該領域からの離脱の際に常時
    記憶されており、 所定の領域への変更の際に、該領域に対して記憶された
    点火角遅角調整値を設定する、適応式ノッキング制御方
    法において、 領域（Ｉ〜XV）の変更の際に、当該領域に対して予め記
    憶されている点火角（αＺ）の戻し調整を、当該領域
    （Ｉ〜XV）にてノッキングが発生するか又は点火角（α
    Ｚ）の設定値に達するまで、進角調整速度の増加と共に
    行うことを特徴とする、内燃機関の適応式ノッキング制
    御方法。
JP50405991A 1990-03-15 1991-02-28 内燃機関の適応式ノッキング制御方法 Expired - Lifetime JP3391790B2 (ja)

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PCT/DE1991/000170 WO1991014097A1 (de) 1990-03-15 1991-02-28 Verfahren zur adaptiven klopfregelung einer brennkraftmaschine

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