JP3423862B2 - 内燃機関のノック制御装置 - Google Patents
内燃機関のノック制御装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
- F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
- F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
- F02P5/15—Digital data processing
- F02P5/152—Digital data processing dependent on pinking
- F02P5/1525—Digital data processing dependent on pinking with means for compensating the variation of the characteristics of the pinking sensor or of the electrical means, e.g. by ageing
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のノック
制御装置に関し、より詳細には、燃焼室内のイオン電流
に基づくノック制御装置に関する。
制御装置に関し、より詳細には、燃焼室内のイオン電流
に基づくノック制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガソリンエンジンでは、点火プラグから
与えられる火花で点火プラグ付近の混合気が着火せしめ
られ、その火炎が混合気全体に伝わることによって、ガ
ソリンの燃焼が起こる。その場合の異常燃焼の一つにノ
ックがある。ノックは、火炎伝播の途中で圧力が異常に
高くなった場合に火炎の伝播を待たずに未燃焼部分（端
末ガス）が自己着火する現象である。ノックが発生する
と、燃焼ガスが振動することにより熱が伝搬しやすくな
り、その結果、エンジンが破損するおそれがある。ノッ
クは、点火時期と密接な関係があり、点火時期を早める
と燃焼最大圧力が高まり、ノックが発生しやすくなる。
与えられる火花で点火プラグ付近の混合気が着火せしめ
られ、その火炎が混合気全体に伝わることによって、ガ
ソリンの燃焼が起こる。その場合の異常燃焼の一つにノ
ックがある。ノックは、火炎伝播の途中で圧力が異常に
高くなった場合に火炎の伝播を待たずに未燃焼部分（端
末ガス）が自己着火する現象である。ノックが発生する
と、燃焼ガスが振動することにより熱が伝搬しやすくな
り、その結果、エンジンが破損するおそれがある。ノッ
クは、点火時期と密接な関係があり、点火時期を早める
と燃焼最大圧力が高まり、ノックが発生しやすくなる。
【０００３】一方、熱効率を高め、燃料消費率を低減す
るためには、高い圧縮比を達成することが好ましい。そ
こで、ノックの発生を検出しつつノックが発生する限界
近傍まで点火時期を早める制御すなわちノック制御が点
火時期制御の一部として行われている。かかるノック検
出方法としては、従来、シリンダブロック等に振動セン
サを取り付け、ノック振動を検出するものが一般的であ
ったが、近年においては、ノック発生時におけるシリン
ダ内イオン電流変化を利用するものが提案されている。
るためには、高い圧縮比を達成することが好ましい。そ
こで、ノックの発生を検出しつつノックが発生する限界
近傍まで点火時期を早める制御すなわちノック制御が点
火時期制御の一部として行われている。かかるノック検
出方法としては、従来、シリンダブロック等に振動セン
サを取り付け、ノック振動を検出するものが一般的であ
ったが、近年においては、ノック発生時におけるシリン
ダ内イオン電流変化を利用するものが提案されている。
【０００４】すなわち、点火プラグによる放電が起き、
燃焼室内の混合気が燃焼すると、その混合気はイオン化
する。混合気がイオン化した状態にあるときに、点火プ
ラグに電圧を印加すると、イオン電流が流れる。このイ
オン電流を検出し、解析処理を行うことによって、ノッ
クの発生を検出することができるのである。通常、ノッ
クが発生すると、イオン電流に６〜７ｋＨｚの振動成分
が現れる。イオン電流に基づくノック検出装置は、その
ノック特有の周波数成分をフィルタ（濾波器）で抽出
し、その大きさに基づいてノック判定を行う。
燃焼室内の混合気が燃焼すると、その混合気はイオン化
する。混合気がイオン化した状態にあるときに、点火プ
ラグに電圧を印加すると、イオン電流が流れる。このイ
オン電流を検出し、解析処理を行うことによって、ノッ
クの発生を検出することができるのである。通常、ノッ
クが発生すると、イオン電流に６〜７ｋＨｚの振動成分
が現れる。イオン電流に基づくノック検出装置は、その
ノック特有の周波数成分をフィルタ（濾波器）で抽出
し、その大きさに基づいてノック判定を行う。
【０００５】例えば、特開平7-286552号公報は、点火コ
イルの一次電流の遮断時に生ずる二次電流によりイオン
電流生成用電源となるコンデンサを一定電圧に充電し、
火花放電後、このコンデンサと点火コイル二次巻線と点
火プラグと電流検出抵抗とからなる閉回路に流れるイオ
ン電流を検出するように構成された装置を開示してい
る。このような装置では、イオン電流が流れる経路内に
点火コイル二次巻線（二次コイル）が含まれるため、イ
オン電流以外の電流も流れる。
イルの一次電流の遮断時に生ずる二次電流によりイオン
電流生成用電源となるコンデンサを一定電圧に充電し、
火花放電後、このコンデンサと点火コイル二次巻線と点
火プラグと電流検出抵抗とからなる閉回路に流れるイオ
ン電流を検出するように構成された装置を開示してい
る。このような装置では、イオン電流が流れる経路内に
点火コイル二次巻線（二次コイル）が含まれるため、イ
オン電流以外の電流も流れる。
【０００６】すなわち、点火プラグでの放電が終了して
も、点火コイルは残留磁気エネルギを持っている。点火
コイルはこのエネルギを放出しようとし、コイルのイン
ダクタンスＬと高電圧線路の浮遊容量Ｃとの間でＬＣ共
振が起こる。このように、放電終了時にはコイルの残留
磁気エネルギによるＬＣ共振電流が流れ、これはイオン
電流とは無関係のものであるため、ノック検出上、ノイ
ズ（以下、残留磁気ノイズという）となる。そこで、上
記公報は、点火前の所定時期からイオン電流検出回路の
出力のマスクを開始し、火花放電終了後の残留磁気ノイ
ズの発生を直接検出し、その検出時点から一定時間経過
後にそのマスクを解除することにより、残留磁気ノイズ
を確実に除去してからイオン電流のみを検出するよう提
案している。
も、点火コイルは残留磁気エネルギを持っている。点火
コイルはこのエネルギを放出しようとし、コイルのイン
ダクタンスＬと高電圧線路の浮遊容量Ｃとの間でＬＣ共
振が起こる。このように、放電終了時にはコイルの残留
磁気エネルギによるＬＣ共振電流が流れ、これはイオン
電流とは無関係のものであるため、ノック検出上、ノイ
ズ（以下、残留磁気ノイズという）となる。そこで、上
記公報は、点火前の所定時期からイオン電流検出回路の
出力のマスクを開始し、火花放電終了後の残留磁気ノイ
ズの発生を直接検出し、その検出時点から一定時間経過
後にそのマスクを解除することにより、残留磁気ノイズ
を確実に除去してからイオン電流のみを検出するよう提
案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ノック振動
に関連する周波数成分を抽出するため、マスク処理後の
イオン電流出力をバンドパスフィルタに導き、さらにそ
のバンドパスフィルタの出力を積分回路又はピークホー
ルド回路に導く際、その積分又はピークホールドの期間
すなわちゲート期間を設定する必要がある。かかるゲー
ト期間は、通常、ノックによる振動が現れる期間に一致
せしめられる。そして、ノックによる振動が現れる期間
は、クランク角度時期に依存しており、例えば、15〜60
°CA ATDC（上死点後クランク角度）である。
に関連する周波数成分を抽出するため、マスク処理後の
イオン電流出力をバンドパスフィルタに導き、さらにそ
のバンドパスフィルタの出力を積分回路又はピークホー
ルド回路に導く際、その積分又はピークホールドの期間
すなわちゲート期間を設定する必要がある。かかるゲー
ト期間は、通常、ノックによる振動が現れる期間に一致
せしめられる。そして、ノックによる振動が現れる期間
は、クランク角度時期に依存しており、例えば、15〜60
°CA ATDC（上死点後クランク角度）である。
【０００８】以上の説明のように、イオン電流以外の電
流すなわち残留磁気ノイズを除去するためマスク期間を
設けるとともに、ノック判定をするためゲート期間を設
けた場合、以下のような不都合がある。すなわち、コイ
ルを含むシステムの個体差（製造誤差等）、経時変化等
により火花放電時間がばらつくため、マスク終了時期は
一定しない。さらに、エンジン高回転領域では、低回転
領域に比較してマスク終了時期からノック発生時期（15
°CA ATDC ）までの時間が短くなる。したがって、マス
ク期間の終了時期がゲート期間内に入り込む場合があり
うる。
流すなわち残留磁気ノイズを除去するためマスク期間を
設けるとともに、ノック判定をするためゲート期間を設
けた場合、以下のような不都合がある。すなわち、コイ
ルを含むシステムの個体差（製造誤差等）、経時変化等
により火花放電時間がばらつくため、マスク終了時期は
一定しない。さらに、エンジン高回転領域では、低回転
領域に比較してマスク終了時期からノック発生時期（15
°CA ATDC ）までの時間が短くなる。したがって、マス
ク期間の終了時期がゲート期間内に入り込む場合があり
うる。
【０００９】マスク期間とゲート期間とが重複した場合
には、以下の不具合がある。すなわち、マスク解除時に
おける信号の不連続性に起因して発生する広い領域の周
波数成分のうちバンドパスフィルタを通過するものが現
れ、それがゲート期間内まで入り込む。このようにマス
ク解除に伴うノイズが発生している時期をノック検出ゲ
ート期間に含む状態では、ノック検出精度の悪化を招
き、ノック判定基準レベルの適合値がずれてくる。
には、以下の不具合がある。すなわち、マスク解除時に
おける信号の不連続性に起因して発生する広い領域の周
波数成分のうちバンドパスフィルタを通過するものが現
れ、それがゲート期間内まで入り込む。このようにマス
ク解除に伴うノイズが発生している時期をノック検出ゲ
ート期間に含む状態では、ノック検出精度の悪化を招
き、ノック判定基準レベルの適合値がずれてくる。
【００１０】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、点火
コイル二次側をイオン電流経路に含む構成のイオン電流
検出回路を採用してイオン電流に基づきノック制御を行
う装置において、確実に残留磁気ノイズを除去すべくマ
スク期間が変動するのに応じてノック検出ゲート期間を
適切に制御するとともに、かかるゲート期間の制御に応
じて点火時期を適切に制御することにある。
コイル二次側をイオン電流経路に含む構成のイオン電流
検出回路を採用してイオン電流に基づきノック制御を行
う装置において、確実に残留磁気ノイズを除去すべくマ
スク期間が変動するのに応じてノック検出ゲート期間を
適切に制御するとともに、かかるゲート期間の制御に応
じて点火時期を適切に制御することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明の第１の態様によれば、点火コイルと、前記点火
コイルの一次側に接続され、一次電流の通電及び遮断を
切り換えるスイッチング手段と、前記点火コイルの二次
側に接続され、前記スイッチング手段による一次電流の
遮断に伴い発生する二次側高電圧に応じて火花放電を起
こすことにより、シリンダ内の混合気を着火せしめる点
火プラグと、を有する内燃機関におけるノック制御装置
であって、前記点火コイル二次側及び前記点火プラグと
ともにイオン電流経路を構成するとともに、前記点火プ
ラグに電圧を印加し、混合気の燃焼時にシリンダ内に発
生するイオンを介して前記点火プラグに流れるイオン電
流を検出するイオン電流検出手段と、放電終了後に生ず
るノイズを除去すべく、放電開始前の所定時期から放電
終了後一定時間が経過する時期までをマスク期間とし、
該マスク期間の間、前記イオン電流検出手段の出力をマ
スクするマスク手段と、前記マスク手段の出力からノッ
ク振動に関連する周波数成分を抽出するバンドパスフィ
ルタと、ノック振動が現れる期間を包含すべく設定され
るゲート期間の間、前記バンドパスフィルタの出力をピ
ークホールド処理又は積分処理し、該処理結果に基づい
てノックの有無を判定するノック判定手段と、前記ノッ
ク判定手段によって判定されるノックの有無に応じて点
火時期を制御する点火時期制御手段と、前記マスク期間
の終了時期よりも前記ゲート期間の開始時期が遅くなる
ように、前記ゲート期間の開始時期を前記マスク期間の
終了時期の変動に応じて学習する学習手段と、を具備す
る、内燃機関のノック制御装置が提供される。
本発明の第１の態様によれば、点火コイルと、前記点火
コイルの一次側に接続され、一次電流の通電及び遮断を
切り換えるスイッチング手段と、前記点火コイルの二次
側に接続され、前記スイッチング手段による一次電流の
遮断に伴い発生する二次側高電圧に応じて火花放電を起
こすことにより、シリンダ内の混合気を着火せしめる点
火プラグと、を有する内燃機関におけるノック制御装置
であって、前記点火コイル二次側及び前記点火プラグと
ともにイオン電流経路を構成するとともに、前記点火プ
ラグに電圧を印加し、混合気の燃焼時にシリンダ内に発
生するイオンを介して前記点火プラグに流れるイオン電
流を検出するイオン電流検出手段と、放電終了後に生ず
るノイズを除去すべく、放電開始前の所定時期から放電
終了後一定時間が経過する時期までをマスク期間とし、
該マスク期間の間、前記イオン電流検出手段の出力をマ
スクするマスク手段と、前記マスク手段の出力からノッ
ク振動に関連する周波数成分を抽出するバンドパスフィ
ルタと、ノック振動が現れる期間を包含すべく設定され
るゲート期間の間、前記バンドパスフィルタの出力をピ
ークホールド処理又は積分処理し、該処理結果に基づい
てノックの有無を判定するノック判定手段と、前記ノッ
ク判定手段によって判定されるノックの有無に応じて点
火時期を制御する点火時期制御手段と、前記マスク期間
の終了時期よりも前記ゲート期間の開始時期が遅くなる
ように、前記ゲート期間の開始時期を前記マスク期間の
終了時期の変動に応じて学習する学習手段と、を具備す
る、内燃機関のノック制御装置が提供される。
【００１２】また、本発明の第２の態様によれば、前記
本発明の第１の態様に係る、内燃機関のノック制御装置
において、前記学習手段は、学習されるゲート期間開始
時期の過度の遅延を制限するためのガード値を備えてお
り、前記点火時期制御手段は、前記学習手段によってゲ
ート期間開始時期が該ガード値よりも遅延せしめられる
条件にある場合に点火時期を所定の時期に固定する。
本発明の第１の態様に係る、内燃機関のノック制御装置
において、前記学習手段は、学習されるゲート期間開始
時期の過度の遅延を制限するためのガード値を備えてお
り、前記点火時期制御手段は、前記学習手段によってゲ
ート期間開始時期が該ガード値よりも遅延せしめられる
条件にある場合に点火時期を所定の時期に固定する。
【００１３】また、本発明の第３の態様によれば、前記
本発明の第１の態様に係る、内燃機関のノック制御装置
において、前記ノック判定手段は、前記学習手段の学習
によりゲート期間開始時期が遅延せしめられてゲート期
間が短縮されるのに応じてノックの有無を判定するため
の基準値を変更する。
本発明の第１の態様に係る、内燃機関のノック制御装置
において、前記ノック判定手段は、前記学習手段の学習
によりゲート期間開始時期が遅延せしめられてゲート期
間が短縮されるのに応じてノックの有無を判定するため
の基準値を変更する。
【００１４】上述の如く構成された、本発明の第１の態
様に係る、内燃機関のノック制御装置においては、放電
終了後一定時間が経過するまでイオン電流検出手段の出
力がマスクされることにより、放電終了後に生ずるノイ
ズが完全に除去されるとともに、マスク期間の終了時期
よりもノック検出のゲート期間の開始時期が遅くなるよ
うに、ゲート期間の開始時期がマスク期間の終了時期の
変動に応じて学習されるため、マスク解除に伴う信号の
不連続性に起因するノイズの影響が排除される。
様に係る、内燃機関のノック制御装置においては、放電
終了後一定時間が経過するまでイオン電流検出手段の出
力がマスクされることにより、放電終了後に生ずるノイ
ズが完全に除去されるとともに、マスク期間の終了時期
よりもノック検出のゲート期間の開始時期が遅くなるよ
うに、ゲート期間の開始時期がマスク期間の終了時期の
変動に応じて学習されるため、マスク解除に伴う信号の
不連続性に起因するノイズの影響が排除される。
【００１５】また、本発明の第２の態様に係る装置にお
いては、ゲート期間の開始時期が過度に遅延せしめられ
るような条件下にある場合に、点火時期が所定の時期に
固定され、ノック検出が不可能な状態でノック制御がな
されるという不都合が回避される。
いては、ゲート期間の開始時期が過度に遅延せしめられ
るような条件下にある場合に、点火時期が所定の時期に
固定され、ノック検出が不可能な状態でノック制御がな
されるという不都合が回避される。
【００１６】また、本発明の第３の態様に係る装置にお
いては、ゲート期間の開始時期が遅延せしめられてゲー
ト期間が短縮されるのに応じてノックの有無を判定する
ための基準値が変更されるため、常に正確なノック判定
を行うことが可能となる。
いては、ゲート期間の開始時期が遅延せしめられてゲー
ト期間が短縮されるのに応じてノックの有無を判定する
ための基準値が変更されるため、常に正確なノック判定
を行うことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。
の実施形態について説明する。
【００１８】図１は、点火装置及び本発明の一実施形態
に係るノック制御装置の回路構成を示す図である。点火
コイル１の一次巻線１ａの一端は、バッテリ２の正電極
に接続され、他の一端は、スイッチング手段としてのト
ランジスタ３のコレクタに接続されている。そのトラン
ジスタ３のエミッタは接地され、そのベースには点火信
号が印加されるように構成されている。点火コイル１の
二次巻線１ｂの一端は、点火プラグ４の中心電極４ａに
接続されている。点火プラグ４の外側電極４ｂは、接地
されている。
に係るノック制御装置の回路構成を示す図である。点火
コイル１の一次巻線１ａの一端は、バッテリ２の正電極
に接続され、他の一端は、スイッチング手段としてのト
ランジスタ３のコレクタに接続されている。そのトラン
ジスタ３のエミッタは接地され、そのベースには点火信
号が印加されるように構成されている。点火コイル１の
二次巻線１ｂの一端は、点火プラグ４の中心電極４ａに
接続されている。点火プラグ４の外側電極４ｂは、接地
されている。
【００１９】点火コイル１の二次巻線１ｂの他の一端側
には、イオン電流検出回路１０が設けられている。ま
ず、イオン電流生成用電源となるコンデンサ１１が二次
巻線１ｂに接続されている。このコンデンサ１１には、
点火コイル二次電流によりコンデンサ１１に充電される
電圧を一定値に制限するための定電圧ダイオード（ツェ
ナーダイオード）１２が並列に接続されている。コンデ
ンサ１１の他の一端は、グランド方向へのみ電流を流す
ダイオード１３を介して接地されるとともに、イオン電
流検出抵抗１４を介して接地されている。
には、イオン電流検出回路１０が設けられている。ま
ず、イオン電流生成用電源となるコンデンサ１１が二次
巻線１ｂに接続されている。このコンデンサ１１には、
点火コイル二次電流によりコンデンサ１１に充電される
電圧を一定値に制限するための定電圧ダイオード（ツェ
ナーダイオード）１２が並列に接続されている。コンデ
ンサ１１の他の一端は、グランド方向へのみ電流を流す
ダイオード１３を介して接地されるとともに、イオン電
流検出抵抗１４を介して接地されている。
【００２０】そして、コンデンサ１１とイオン電流検出
抵抗１４との接続点は、反転増幅回路２０に接続されて
いる。この反転増幅回路２０は、非反転入力端子（＋端
子）が接地された演算増幅器（オペアンプ）２１と、演
算増幅器２１の反転入力端子（−端子）に接続される入
力抵抗２２と、演算増幅器２１の出力端子から反転入力
端子（−端子）への帰還抵抗２３とで構成されている。
抵抗１４との接続点は、反転増幅回路２０に接続されて
いる。この反転増幅回路２０は、非反転入力端子（＋端
子）が接地された演算増幅器（オペアンプ）２１と、演
算増幅器２１の反転入力端子（−端子）に接続される入
力抵抗２２と、演算増幅器２１の出力端子から反転入力
端子（−端子）への帰還抵抗２３とで構成されている。
【００２１】反転増幅回路２０の出力は、マスク回路３
０に導かれる。マスク回路３０は、イオン電流出力信号
をマスクすることにより、ノイズが発生する期間におい
ては信号を後段に伝達しないようにするものである。ま
ず、反転増幅回路２０の出力は、直流成分をカットする
ためのコンデンサ３１の一端に接続され、コンデンサ３
１の他端は、出力電圧を得るための抵抗３２を介して接
地されるとともに、トランジスタ３３のコレクタに接続
されている。トランジスタ３３のエミッタは、接地され
ている。また、トランジスタ３３のベースには、マスク
期間を指定するマスク信号が印加される。すなわち、マ
スク信号がアクティブの間、マスク回路３０の出力電圧
は、零となる。
０に導かれる。マスク回路３０は、イオン電流出力信号
をマスクすることにより、ノイズが発生する期間におい
ては信号を後段に伝達しないようにするものである。ま
ず、反転増幅回路２０の出力は、直流成分をカットする
ためのコンデンサ３１の一端に接続され、コンデンサ３
１の他端は、出力電圧を得るための抵抗３２を介して接
地されるとともに、トランジスタ３３のコレクタに接続
されている。トランジスタ３３のエミッタは、接地され
ている。また、トランジスタ３３のベースには、マスク
期間を指定するマスク信号が印加される。すなわち、マ
スク信号がアクティブの間、マスク回路３０の出力電圧
は、零となる。
【００２２】そのマスク信号を作成するために、フリッ
プフロップ（ＦＦ）３４、ワンショットマルチバイブレ
ータ（ＯＳＭＶ）３５及びＯＲゲート３６が設けられて
いる。ＦＦ３４のセット入力は、反転増幅回路２０の出
力に接続される。ＦＦ３４のリセット入力には、点火信
号が印加される。ＦＦ３４の非反転出力は、ＯＳＭＶ３
５の入力に導かれ、反転出力は、ＯＲゲート３６の一方
の入力に導かれる。ＯＲゲート３６の他方の入力には、
ＯＳＭＶ３５の出力が導かれる。また、ＯＳＭＶ３５の
出力は、中央処理装置（ＣＰＵ）４３に導かれており、
ＣＰＵ４３は、ＯＳＭＶ３５の出力の立ち下がりにて割
り込みが発生するように設定されている。そして、ＯＲ
ゲート３６の出力すなわちマスク信号は、トランジスタ
３３のベースに接続される。
プフロップ（ＦＦ）３４、ワンショットマルチバイブレ
ータ（ＯＳＭＶ）３５及びＯＲゲート３６が設けられて
いる。ＦＦ３４のセット入力は、反転増幅回路２０の出
力に接続される。ＦＦ３４のリセット入力には、点火信
号が印加される。ＦＦ３４の非反転出力は、ＯＳＭＶ３
５の入力に導かれ、反転出力は、ＯＲゲート３６の一方
の入力に導かれる。ＯＲゲート３６の他方の入力には、
ＯＳＭＶ３５の出力が導かれる。また、ＯＳＭＶ３５の
出力は、中央処理装置（ＣＰＵ）４３に導かれており、
ＣＰＵ４３は、ＯＳＭＶ３５の出力の立ち下がりにて割
り込みが発生するように設定されている。そして、ＯＲ
ゲート３６の出力すなわちマスク信号は、トランジスタ
３３のベースに接続される。
【００２３】マスク回路３０の出力は、バンドパスフィ
ルタ（ＢＰＦ）（帯域通過濾波器）４１に導かれる。Ｂ
ＰＦ４１は、マスク回路３０の出力信号を入力してその
中からノック振動に関連する周波数成分すなわち６〜７
ｋＨｚ付近の周波数成分を抽出する。また、ＢＰＦ４１
の後段に設けられた積分回路４２は、ＣＰＵ４３から供
給されるゲート信号がアクティブの間、ＢＰＦ４１の出
力信号を積分する。なお、積分回路に代えて、ピークホ
ールド（Ｐ／Ｈ）回路を設けてもよい。
ルタ（ＢＰＦ）（帯域通過濾波器）４１に導かれる。Ｂ
ＰＦ４１は、マスク回路３０の出力信号を入力してその
中からノック振動に関連する周波数成分すなわち６〜７
ｋＨｚ付近の周波数成分を抽出する。また、ＢＰＦ４１
の後段に設けられた積分回路４２は、ＣＰＵ４３から供
給されるゲート信号がアクティブの間、ＢＰＦ４１の出
力信号を積分する。なお、積分回路に代えて、ピークホ
ールド（Ｐ／Ｈ）回路を設けてもよい。
【００２４】中央処理装置（ＣＰＵ）４３は、ノック制
御を含む点火時期制御を行うものであり、積分回路４２
のアナログ出力電圧をディジタル出力電圧に変換し、そ
の値が所定の基準値以上となったときにノックありと判
定する。そして、ＣＰＵ４３は、クランク角センサ４４
及び吸気圧センサ４５を含む各種センサからの出力に基
づいて運転状態を検出し、ノックの有無とともにエンジ
ンの状態を総合的に判定し、最適な点火時期を決定し、
点火信号を出力する。また、ＣＰＵ４３は、積分回路４
２におけるゲート期間を決定し、ゲート信号を積分回路
４２に供給する。
御を含む点火時期制御を行うものであり、積分回路４２
のアナログ出力電圧をディジタル出力電圧に変換し、そ
の値が所定の基準値以上となったときにノックありと判
定する。そして、ＣＰＵ４３は、クランク角センサ４４
及び吸気圧センサ４５を含む各種センサからの出力に基
づいて運転状態を検出し、ノックの有無とともにエンジ
ンの状態を総合的に判定し、最適な点火時期を決定し、
点火信号を出力する。また、ＣＰＵ４３は、積分回路４
２におけるゲート期間を決定し、ゲート信号を積分回路
４２に供給する。
【００２５】図２及び図３は、図１の装置におけるノッ
ク判定処理を説明するための各種信号のタイムチャート
であって、図２は、ノックなしと判定される場合を示
し、図３は、ノックありと判定される場合を示す。ま
ず、時期（タイミング）ｔ0 において、点火信号がハイ
となり、トランジスタ３がオンすると、点火コイル一次
巻線１ａに電流が流れる。また、時期ｔ0 においては、
点火信号によりＦＦ３４がリセットされるとともに、Ｆ
Ｆ３４の反転出力を受けてＯＲゲート３６の出力がハイ
となる。
ク判定処理を説明するための各種信号のタイムチャート
であって、図２は、ノックなしと判定される場合を示
し、図３は、ノックありと判定される場合を示す。ま
ず、時期（タイミング）ｔ0 において、点火信号がハイ
となり、トランジスタ３がオンすると、点火コイル一次
巻線１ａに電流が流れる。また、時期ｔ0 においては、
点火信号によりＦＦ３４がリセットされるとともに、Ｆ
Ｆ３４の反転出力を受けてＯＲゲート３６の出力がハイ
となる。
【００２６】次いで、時期ｔ1 において、点火信号がロ
ウとされてトランジスタ３がオフにされることにより一
次電流が遮断されると、点火コイル１の二次巻線１ｂに
高電圧が誘起され、その結果、点火プラグ４にて火花放
電が起こる。すなわち、点火プラグ４の中心電極４ａに
マイナス極性の高電圧が印加されることにより、中心電
極４ａと外側電極（接地電極）４ｂとの間で火花放電が
起こり、点火コイル二次巻線１ｂから、コンデンサ１１
及び定電圧ダイオード１２、ダイオード１３、並びに点
火プラグ４を介して、二次巻線１ｂへと一巡する二次電
流が時期ｔ1 からｔ2 までの間流れる。この過程におい
て、コンデンサ１１は、定電圧ダイオード１２のツェナ
ー電圧（１００Ｖ程度）に一致する電圧にまで充電され
る。
ウとされてトランジスタ３がオフにされることにより一
次電流が遮断されると、点火コイル１の二次巻線１ｂに
高電圧が誘起され、その結果、点火プラグ４にて火花放
電が起こる。すなわち、点火プラグ４の中心電極４ａに
マイナス極性の高電圧が印加されることにより、中心電
極４ａと外側電極（接地電極）４ｂとの間で火花放電が
起こり、点火コイル二次巻線１ｂから、コンデンサ１１
及び定電圧ダイオード１２、ダイオード１３、並びに点
火プラグ４を介して、二次巻線１ｂへと一巡する二次電
流が時期ｔ1 からｔ2 までの間流れる。この過程におい
て、コンデンサ１１は、定電圧ダイオード１２のツェナ
ー電圧（１００Ｖ程度）に一致する電圧にまで充電され
る。
【００２７】放電終了時期すなわち時期ｔ2 において
は、点火コイルは残留磁気エネルギを放出しようとし、
点火コイル二次巻線１ｂのインダクタンスＬ2 と高電圧
線路に形成される浮遊容量Ｃ2 （図１において符号５で
示される）との間でＬＣ共振が起こり、ＬＣ共振による
二次電流が流れる。そのＬＣ共振電流は、イオン電流検
出抵抗１４を流れるため、放電終了後のイオン電流検出
回路１０及び反転増幅回路２０の各出力波形には、急峻
な変化が現れるが、これは残留磁気ノイズ（ＬＣ共振ノ
イズ）であってイオン電流ではない。また、時期ｔ2 に
おいては、反転増幅回路２０の出力を受けてＦＦ３４が
セットされ、それを受けてＯＳＭＶ３５が一定時間すな
わち時期ｔ2 から時期ｔ4 までハイ信号を出力する。そ
の結果、ＯＲゲート３６の出力は、時期ｔ0 から時期ｔ
4 までハイとなる。なお、かかる一定時間ｔ4 −ｔ
2 は、残留磁気ノイズの発生時間よりも大きくなるよう
に設定されており、時期ｔ4 は、ＬＣ共振電流が流れ終
わる時期ｔ3 よりも後になる。
は、点火コイルは残留磁気エネルギを放出しようとし、
点火コイル二次巻線１ｂのインダクタンスＬ2 と高電圧
線路に形成される浮遊容量Ｃ2 （図１において符号５で
示される）との間でＬＣ共振が起こり、ＬＣ共振による
二次電流が流れる。そのＬＣ共振電流は、イオン電流検
出抵抗１４を流れるため、放電終了後のイオン電流検出
回路１０及び反転増幅回路２０の各出力波形には、急峻
な変化が現れるが、これは残留磁気ノイズ（ＬＣ共振ノ
イズ）であってイオン電流ではない。また、時期ｔ2 に
おいては、反転増幅回路２０の出力を受けてＦＦ３４が
セットされ、それを受けてＯＳＭＶ３５が一定時間すな
わち時期ｔ2 から時期ｔ4 までハイ信号を出力する。そ
の結果、ＯＲゲート３６の出力は、時期ｔ0 から時期ｔ
4 までハイとなる。なお、かかる一定時間ｔ4 −ｔ
2 は、残留磁気ノイズの発生時間よりも大きくなるよう
に設定されており、時期ｔ4 は、ＬＣ共振電流が流れ終
わる時期ｔ3 よりも後になる。
【００２８】そして、残留磁気エネルギによるＬＣ共振
電流すなわち残留磁気ノイズの終了時期ｔ3 以後におい
ては、イオン電流が流れる。すなわち、点火プラグ４に
おける火花放電により、燃焼室内の混合気が着火し燃焼
すると、その混合気はイオン化する。混合気がイオン化
した状態にあるときには、点火プラグ４の両電極間は導
電性を有する。なおかつ、コンデンサ１１の充電電圧に
より点火プラグ４の両電極間には電圧が印加されている
ため、イオン電流が流れる。このイオン電流は、コンデ
ンサ１１の一端から、点火コイル二次巻線１ｂ、点火プ
ラグ４、及びイオン電流検出抵抗１４を介して、コンデ
ンサ１１の他端へと流れる。そして、イオン電流検出抵
抗１４とコンデンサ１１との接続点には“−イオン電流
値×検出抵抗値”の電位が現れ、その電位は反転増幅回
路２０において反転増幅される。反転増幅回路２０の出
力は、マスク回路３０に供給される。
電流すなわち残留磁気ノイズの終了時期ｔ3 以後におい
ては、イオン電流が流れる。すなわち、点火プラグ４に
おける火花放電により、燃焼室内の混合気が着火し燃焼
すると、その混合気はイオン化する。混合気がイオン化
した状態にあるときには、点火プラグ４の両電極間は導
電性を有する。なおかつ、コンデンサ１１の充電電圧に
より点火プラグ４の両電極間には電圧が印加されている
ため、イオン電流が流れる。このイオン電流は、コンデ
ンサ１１の一端から、点火コイル二次巻線１ｂ、点火プ
ラグ４、及びイオン電流検出抵抗１４を介して、コンデ
ンサ１１の他端へと流れる。そして、イオン電流検出抵
抗１４とコンデンサ１１との接続点には“−イオン電流
値×検出抵抗値”の電位が現れ、その電位は反転増幅回
路２０において反転増幅される。反転増幅回路２０の出
力は、マスク回路３０に供給される。
【００２９】そして、前述したように、時期ｔ3 の後の
時期ｔ4 においては、ＯＲゲート３６の出力すなわちマ
スク信号がインアクティブとなり、マスクが解除され
る。したがって、マスク回路３０の出力は、マスク解除
時期ｔ4 において不連続に変化することとなる。このス
テップ的な信号変化は広い領域の周波数成分を持つた
め、後段のＢＰＦ４１を通過する成分が現れ、これがノ
イズとなる。
時期ｔ4 においては、ＯＲゲート３６の出力すなわちマ
スク信号がインアクティブとなり、マスクが解除され
る。したがって、マスク回路３０の出力は、マスク解除
時期ｔ4 において不連続に変化することとなる。このス
テップ的な信号変化は広い領域の周波数成分を持つた
め、後段のＢＰＦ４１を通過する成分が現れ、これがノ
イズとなる。
【００３０】イオン電流信号は、筒内圧力に同期した山
形状の低周波数信号であるが、ノックが発生した場合に
は、図３に示されるように、その山の頂上以降、すなわ
ち筒内圧力最大時（通常、15°CA ATDC 付近）以降に、
ノックによる振動が重なる。ノック振動が現れる期間
は、エンジン回転速度によらず、ほぼ一定のクランク角
度範囲であり、具体的には15〜60°CA ATDC 程度であ
る。そこで、ＣＰＵ４３から積分回路４２に供給される
ゲート信号によって指定されるゲート期間すなわち時期
ｔ5 から時期ｔ6 までの期間は、マスク解除時に発生す
るノイズを避けかつノック振動が現れる期間を考慮した
ものとされる必要がある。このゲート期間の設定につい
ては、後に詳細に説明する。
形状の低周波数信号であるが、ノックが発生した場合に
は、図３に示されるように、その山の頂上以降、すなわ
ち筒内圧力最大時（通常、15°CA ATDC 付近）以降に、
ノックによる振動が重なる。ノック振動が現れる期間
は、エンジン回転速度によらず、ほぼ一定のクランク角
度範囲であり、具体的には15〜60°CA ATDC 程度であ
る。そこで、ＣＰＵ４３から積分回路４２に供給される
ゲート信号によって指定されるゲート期間すなわち時期
ｔ5 から時期ｔ6 までの期間は、マスク解除時に発生す
るノイズを避けかつノック振動が現れる期間を考慮した
ものとされる必要がある。このゲート期間の設定につい
ては、後に詳細に説明する。
【００３１】適切にゲート期間が設定されている場合に
おいて、ノックが発生しなかったときには、図２に示さ
れるように、ＢＰＦ４１の出力はゲート期間において小
さなレベルを有し、積分回路４２の出力も小さくなる。
一方、ノックが発生したときには、図３に示されるよう
に、ＢＰＦ４１の出力はゲート期間において大きなレベ
ルを有し、積分回路４２の出力も大きくなる。ＣＰＵ４
３は、積分回路４２の出力を所定の判定基準値と比較す
ることにより、ノックの有無を判定する。
おいて、ノックが発生しなかったときには、図２に示さ
れるように、ＢＰＦ４１の出力はゲート期間において小
さなレベルを有し、積分回路４２の出力も小さくなる。
一方、ノックが発生したときには、図３に示されるよう
に、ＢＰＦ４１の出力はゲート期間において大きなレベ
ルを有し、積分回路４２の出力も大きくなる。ＣＰＵ４
３は、積分回路４２の出力を所定の判定基準値と比較す
ることにより、ノックの有無を判定する。
【００３２】図４は、マスク期間の変動を考慮せずにゲ
ート期間を設定した場合の問題点を説明するための各種
信号のタイムチャートである。前述したように、火花放
電時間のばらつきによりマスク終了時期は一定せず、ま
た、エンジン高回転領域では低回転領域に比較してマス
ク終了時期からノック発生時期までの時間が短くなる。
したがって、マスク期間の終了時期がゲート期間内に入
り込む場合がある。前述のように、マスク解除時期ｔ4
には、マスク回路３０の出力は、ステップ状の変化を呈
する。ステップ状に変化する信号は、広い領域の周波数
成分を含むため、ＢＰＦ４１を通過する成分が現れる。
そして、ゲート期間の開始時期すなわちゲートオープン
時期ｔ5 がマスク期間の終了時期すなわちマスク解除時
期ｔ4 より早い状態では、ノイズ成分が積分されるた
め、誤判定のおそれがあり、また、ノック判定基準レベ
ルを変更する必要性も生じてくる。
ート期間を設定した場合の問題点を説明するための各種
信号のタイムチャートである。前述したように、火花放
電時間のばらつきによりマスク終了時期は一定せず、ま
た、エンジン高回転領域では低回転領域に比較してマス
ク終了時期からノック発生時期までの時間が短くなる。
したがって、マスク期間の終了時期がゲート期間内に入
り込む場合がある。前述のように、マスク解除時期ｔ4
には、マスク回路３０の出力は、ステップ状の変化を呈
する。ステップ状に変化する信号は、広い領域の周波数
成分を含むため、ＢＰＦ４１を通過する成分が現れる。
そして、ゲート期間の開始時期すなわちゲートオープン
時期ｔ5 がマスク期間の終了時期すなわちマスク解除時
期ｔ4 より早い状態では、ノイズ成分が積分されるた
め、誤判定のおそれがあり、また、ノック判定基準レベ
ルを変更する必要性も生じてくる。
【００３３】そこで、本発明では、ゲート期間の開始時
期すなわちゲートオープン時期をマスク期間の終了時期
すなわちマスク解除時期の変動に応じて学習するように
している。すなわち、ＣＰＵ４３は、図５に示されるよ
うに、運転条件（ｎ）ごとのゲートオープン時期ＴＧＡ
ＴＥ（ｎ）のマップを備え、その内容を学習する。な
お、運転条件は、クランク角センサ４４によって検出さ
れる回転速度ＮＥと、吸気圧センサ４５によって機関負
荷として検出される吸気管圧力ＰＭとに基づく。また、
ＴＧＡＴＥ（ｎ）は、圧縮上死点後クランク角度位置と
して表された数値である。
期すなわちゲートオープン時期をマスク期間の終了時期
すなわちマスク解除時期の変動に応じて学習するように
している。すなわち、ＣＰＵ４３は、図５に示されるよ
うに、運転条件（ｎ）ごとのゲートオープン時期ＴＧＡ
ＴＥ（ｎ）のマップを備え、その内容を学習する。な
お、運転条件は、クランク角センサ４４によって検出さ
れる回転速度ＮＥと、吸気圧センサ４５によって機関負
荷として検出される吸気管圧力ＰＭとに基づく。また、
ＴＧＡＴＥ（ｎ）は、圧縮上死点後クランク角度位置と
して表された数値である。
【００３４】図６は、本発明の一実施形態に係るゲート
オープン時期学習ルーチンの処理手順を示すフローチャ
ートである。図７は、図６に示される学習によりゲート
オープン時期が更新されていく様子を例示するタイムチ
ャートである。本ルーチンは、ＯＳＭＶ３５の出力信号
の立ち下がり時に発生する割り込みによって起動せしめ
られる。まず、ステップ１０１では、クランク角センサ
４４の出力に基づき現在のクランク角度位置を算出す
る。ＯＳＭＶ３５の出力信号の立ち下がり時期であるｔ
4 （図２及び図３参照）にて本ルーチンが起動されるた
め、検出されるクランク角度位置は、マスク終了時期Ｔ
ＭＳＫＥＮＤを表すこととなる。
オープン時期学習ルーチンの処理手順を示すフローチャ
ートである。図７は、図６に示される学習によりゲート
オープン時期が更新されていく様子を例示するタイムチ
ャートである。本ルーチンは、ＯＳＭＶ３５の出力信号
の立ち下がり時に発生する割り込みによって起動せしめ
られる。まず、ステップ１０１では、クランク角センサ
４４の出力に基づき現在のクランク角度位置を算出す
る。ＯＳＭＶ３５の出力信号の立ち下がり時期であるｔ
4 （図２及び図３参照）にて本ルーチンが起動されるた
め、検出されるクランク角度位置は、マスク終了時期Ｔ
ＭＳＫＥＮＤを表すこととなる。
【００３５】次いで、ステップ１０２では、ＴＭＳＫＥ
ＮＤ＋αとＴＧＡＴＥＬＩＭ（ｎ）とを比較する。ここ
で、αは、マスク終了時期とゲートオープン時期との間
に必要なマージン（ディレイ時間を含む）であり、ＴＧ
ＡＴＥＬＩＭ（ｎ）は、運転条件ｎにおいてノック検出
を行う上で遅くともいつまでにゲートオープンしなけれ
ばならないかをクランク角度位置で表す限界値であり、
マップとして保持されている。ＴＭＳＫＥＮＤ＋α＞Ｔ
ＧＡＴＥＬＩＭ（ｎ）のとき、すなわちマスク終了時期
後にゲートオープン時期を設定しようとするとノック検
出不可となるときには、ステップ１０４に進んで、ノッ
ク制御禁止フラグＸＩＮＨを１にセットし、本ルーチン
を終了する。一方、ＴＭＳＫＥＮＤ＋α≦ＴＧＡＴＥＬ
ＩＭ（ｎ）のとき、すなわちノック検出不可となること
なくマスク終了時期後にゲートオープン時期を設定する
ことができる場合には、ステップ１０３に進み、ノック
制御禁止フラグＸＩＮＨを０にクリアする。なお、ステ
ップ１０２、１０３及び１０４は、必須のものではな
い。
ＮＤ＋αとＴＧＡＴＥＬＩＭ（ｎ）とを比較する。ここ
で、αは、マスク終了時期とゲートオープン時期との間
に必要なマージン（ディレイ時間を含む）であり、ＴＧ
ＡＴＥＬＩＭ（ｎ）は、運転条件ｎにおいてノック検出
を行う上で遅くともいつまでにゲートオープンしなけれ
ばならないかをクランク角度位置で表す限界値であり、
マップとして保持されている。ＴＭＳＫＥＮＤ＋α＞Ｔ
ＧＡＴＥＬＩＭ（ｎ）のとき、すなわちマスク終了時期
後にゲートオープン時期を設定しようとするとノック検
出不可となるときには、ステップ１０４に進んで、ノッ
ク制御禁止フラグＸＩＮＨを１にセットし、本ルーチン
を終了する。一方、ＴＭＳＫＥＮＤ＋α≦ＴＧＡＴＥＬ
ＩＭ（ｎ）のとき、すなわちノック検出不可となること
なくマスク終了時期後にゲートオープン時期を設定する
ことができる場合には、ステップ１０３に進み、ノック
制御禁止フラグＸＩＮＨを０にクリアする。なお、ステ
ップ１０２、１０３及び１０４は、必須のものではな
い。
【００３６】ステップ１０３に次いで実行されるステッ
プ１０５では、ＴＭＳＫＥＮＤ＋αとＴＧＡＴＥ（ｎ）
とを比較する。ここで、ＴＧＡＴＥ（ｎ）は、現運転条
件ｎでのノック検出ゲートオープン時期の学習値であっ
て、前記した図５のマップにより与えられるものであ
る。ＴＭＳＫＥＮＤ＋α≦ＴＧＡＴＥ（ｎ）のとき、す
なわち今回のマスク終了時期に基づいて要求されるゲー
トオープン時期が既に学習されているゲートオープン時
期より早い時期であるときには、本ルーチンを終了す
る。一方、ＴＭＳＫＥＮＤ＋α＞ＴＧＡＴＥ（ｎ）のと
き、すなわち今回のマスク終了時期に基づいて要求され
るゲートオープン時期が既に学習されているゲートオー
プン時期より遅い時期であるときには、ステップ１０６
に進み、マップ内のＴＧＡＴＥ（ｎ）の内容をＴＭＳＫ
ＥＮＤ＋αの値で更新した後、本ルーチンを終了する。
本ルーチンの走行により、マップ値ＴＧＡＴＥ（ｎ）
は、図７に例示されるように更新されていく。
プ１０５では、ＴＭＳＫＥＮＤ＋αとＴＧＡＴＥ（ｎ）
とを比較する。ここで、ＴＧＡＴＥ（ｎ）は、現運転条
件ｎでのノック検出ゲートオープン時期の学習値であっ
て、前記した図５のマップにより与えられるものであ
る。ＴＭＳＫＥＮＤ＋α≦ＴＧＡＴＥ（ｎ）のとき、す
なわち今回のマスク終了時期に基づいて要求されるゲー
トオープン時期が既に学習されているゲートオープン時
期より早い時期であるときには、本ルーチンを終了す
る。一方、ＴＭＳＫＥＮＤ＋α＞ＴＧＡＴＥ（ｎ）のと
き、すなわち今回のマスク終了時期に基づいて要求され
るゲートオープン時期が既に学習されているゲートオー
プン時期より遅い時期であるときには、ステップ１０６
に進み、マップ内のＴＧＡＴＥ（ｎ）の内容をＴＭＳＫ
ＥＮＤ＋αの値で更新した後、本ルーチンを終了する。
本ルーチンの走行により、マップ値ＴＧＡＴＥ（ｎ）
は、図７に例示されるように更新されていく。
【００３７】図８は、本発明の一実施形態に係る点火時
期算出ルーチンの処理手順を示すフローチャートであ
る。本ルーチンは、所定のクランク角周期で実行され
る。なお、点火時期は、圧縮上死点前クランク角度位置
として求められる。まず、ステップ２０１では、前述の
ゲートオープン時期学習ルーチンで設定されるノック制
御禁止フラグＸＩＮＨについて判定する。ＸＩＮＨ＝１
のときすなわちノック制御が禁止されるときには、ステ
ップ２０５に進み、現運転条件ｎにて確実にノックを抑
制することができる固定点火時期として所定のマップに
記憶された値ＡＯＰＭＡＸ（ｎ）に最終点火時期ＡＯＰ
を設定し、本ルーチンを終了する。
期算出ルーチンの処理手順を示すフローチャートであ
る。本ルーチンは、所定のクランク角周期で実行され
る。なお、点火時期は、圧縮上死点前クランク角度位置
として求められる。まず、ステップ２０１では、前述の
ゲートオープン時期学習ルーチンで設定されるノック制
御禁止フラグＸＩＮＨについて判定する。ＸＩＮＨ＝１
のときすなわちノック制御が禁止されるときには、ステ
ップ２０５に進み、現運転条件ｎにて確実にノックを抑
制することができる固定点火時期として所定のマップに
記憶された値ＡＯＰＭＡＸ（ｎ）に最終点火時期ＡＯＰ
を設定し、本ルーチンを終了する。
【００３８】一方、ＸＩＮＨ＝０のときすなわちノック
制御が禁止されていないときには、ステップ２０２、２
０３及び２０４を実行する。ステップ２０２では、現運
転条件ｎでの基本点火時期として所定のマップに記憶さ
れた値ＡＢＳＥ（ｎ）に基本点火時期ＡＢＳＥを設定す
る。次いで、ステップ２０３では、後述するノック制御
（ＡＫＣＳ算出）ルーチンの実行により、ノック制御補
正量ＡＫＣＳを算出する。そして、ステップ２０４で
は、 ＡＯＰ←ＡＢＳＥ＋ＡＫＣＳ＋ＡＸ なる演算により、最終点火時期ＡＯＰを算出する。な
お、ＡＸは、ノック制御補正量以外の補正量である。
制御が禁止されていないときには、ステップ２０２、２
０３及び２０４を実行する。ステップ２０２では、現運
転条件ｎでの基本点火時期として所定のマップに記憶さ
れた値ＡＢＳＥ（ｎ）に基本点火時期ＡＢＳＥを設定す
る。次いで、ステップ２０３では、後述するノック制御
（ＡＫＣＳ算出）ルーチンの実行により、ノック制御補
正量ＡＫＣＳを算出する。そして、ステップ２０４で
は、 ＡＯＰ←ＡＢＳＥ＋ＡＫＣＳ＋ＡＸ なる演算により、最終点火時期ＡＯＰを算出する。な
お、ＡＸは、ノック制御補正量以外の補正量である。
【００３９】図９は、前述の点火時期算出ルーチンのス
テップ２０３で実行されるノック制御（ＡＫＣＳ算出）
ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。ま
ず、ステップ３０１では、積分回路４２の出力電圧を入
力し、それをＡ／Ｄ変換して積分値ＶＫＮを得る。次い
で、ステップ３０２では、ノック判定を行う上で把握さ
れるべき通常レベルとしてのバックグランドＶＢＧを算
出する。そのＶＢＧは、いままで検出されてきたＶＫＮ
に基づく平均値、中央値又はばらつき値のいずれでもよ
い。次いで、ステップ３０３では、現回転速度ＮＥに基
づき図１０に示される如きマップを参照し補間計算を行
うことで、第１のノック判定係数Ｋ１を算出する。次い
で、ステップ３０４では、Ｋ１を１．５倍してそれを第
２のノック判定係数Ｋ２とする。
テップ２０３で実行されるノック制御（ＡＫＣＳ算出）
ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。ま
ず、ステップ３０１では、積分回路４２の出力電圧を入
力し、それをＡ／Ｄ変換して積分値ＶＫＮを得る。次い
で、ステップ３０２では、ノック判定を行う上で把握さ
れるべき通常レベルとしてのバックグランドＶＢＧを算
出する。そのＶＢＧは、いままで検出されてきたＶＫＮ
に基づく平均値、中央値又はばらつき値のいずれでもよ
い。次いで、ステップ３０３では、現回転速度ＮＥに基
づき図１０に示される如きマップを参照し補間計算を行
うことで、第１のノック判定係数Ｋ１を算出する。次い
で、ステップ３０４では、Ｋ１を１．５倍してそれを第
２のノック判定係数Ｋ２とする。
【００４０】次いで、ステップ３０５及び３０６では、
ＶＫＮ、ＶＢＧ、Ｋ１及びＫ２の値に基づいてノック判
定を行う。すなわち、ＶＫＮ＜ＶＢＧ×Ｋ１のときに
は、ノック発生なしとみなす。一方、ＶＢＧ×Ｋ１＜Ｖ
ＫＮ＜ＶＢＧ×Ｋ２が成立するときには、小さな度合い
のノックが発生しているとみなす。さらに、ＶＢＧ×Ｋ
２＜ＶＫＮのときには、大きな度合いのノックが発生し
ているとみなす。そして、ステップ３０７、３０８及び
３０９では、ノック判定結果に応じて点火時期に関する
ノック制御補正量ＡＫＣＳを以下のように設定する。
ＶＫＮ、ＶＢＧ、Ｋ１及びＫ２の値に基づいてノック判
定を行う。すなわち、ＶＫＮ＜ＶＢＧ×Ｋ１のときに
は、ノック発生なしとみなす。一方、ＶＢＧ×Ｋ１＜Ｖ
ＫＮ＜ＶＢＧ×Ｋ２が成立するときには、小さな度合い
のノックが発生しているとみなす。さらに、ＶＢＧ×Ｋ
２＜ＶＫＮのときには、大きな度合いのノックが発生し
ているとみなす。そして、ステップ３０７、３０８及び
３０９では、ノック判定結果に応じて点火時期に関する
ノック制御補正量ＡＫＣＳを以下のように設定する。
【００４１】すなわち、ノックが発生してないときに
は、点火時期を進角せしめるべく、ＡＫＣＳを＋ａ（０
＜ａ）に設定する。また、小さな度合いのノックが発生
しているときには、点火時期をある程度遅角せしめるべ
く、ＡＫＣＳを−ｂ（０＜ｂ）に設定する。また、大き
な度合いのノックが発生しているときには、点火時期を
かなり遅角せしめるべく、ＡＫＣＳを−ｃ（ｂ＜ｃ）に
設定する。このようにして求められたノック制御補正量
ＡＫＣＳは、前述した点火時期算出ルーチンのステップ
２０４で使用される。
は、点火時期を進角せしめるべく、ＡＫＣＳを＋ａ（０
＜ａ）に設定する。また、小さな度合いのノックが発生
しているときには、点火時期をある程度遅角せしめるべ
く、ＡＫＣＳを−ｂ（０＜ｂ）に設定する。また、大き
な度合いのノックが発生しているときには、点火時期を
かなり遅角せしめるべく、ＡＫＣＳを−ｃ（ｂ＜ｃ）に
設定する。このようにして求められたノック制御補正量
ＡＫＣＳは、前述した点火時期算出ルーチンのステップ
２０４で使用される。
【００４２】ところで、上述の制御により設定されるノ
ック検出ゲート期間は、様々なばらつき要因により、初
期設定のマップ値より変動する。そのときには、ゲート
期間が変化することで、図１０に示されるノック判定係
数Ｋ１も初期の適合値からずれる可能性がある。これを
補償すべく、ゲートオープン時期の学習による変更とと
もに、その運転条件でのノック判定係数もゲートオープ
ン時期に応じた最適値を利用することで、より精度の高
いノック制御を実現することができる。そこで、図１０
に示されるマップに代えて、図１１に示されるマップを
設け、機関回転速度ＮＥとゲートオープン時期ＴＧＡＴ
Ｅとに応じてノック判定係数Ｋ１を変更することが好ま
しい。
ック検出ゲート期間は、様々なばらつき要因により、初
期設定のマップ値より変動する。そのときには、ゲート
期間が変化することで、図１０に示されるノック判定係
数Ｋ１も初期の適合値からずれる可能性がある。これを
補償すべく、ゲートオープン時期の学習による変更とと
もに、その運転条件でのノック判定係数もゲートオープ
ン時期に応じた最適値を利用することで、より精度の高
いノック制御を実現することができる。そこで、図１０
に示されるマップに代えて、図１１に示されるマップを
設け、機関回転速度ＮＥとゲートオープン時期ＴＧＡＴ
Ｅとに応じてノック判定係数Ｋ１を変更することが好ま
しい。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
点火コイル二次側をイオン電流経路に含む構成のイオン
電流検出回路を採用してイオン電流に基づきノック制御
を行う装置において、確実に残留磁気ノイズを除去すべ
くマスク期間が変動するのに応じてノック検出ゲート期
間が適切に制御されるとともに、かかるゲート期間の変
動に応じて点火時期も適切に制御される。
点火コイル二次側をイオン電流経路に含む構成のイオン
電流検出回路を採用してイオン電流に基づきノック制御
を行う装置において、確実に残留磁気ノイズを除去すべ
くマスク期間が変動するのに応じてノック検出ゲート期
間が適切に制御されるとともに、かかるゲート期間の変
動に応じて点火時期も適切に制御される。
【図１】点火装置及び本発明の一実施形態に係るノック
制御装置の回路構成を示す図である。
制御装置の回路構成を示す図である。
【図２】図１の回路構成におけるノック判定処理を説明
するための各種信号のタイムチャートであって、ノック
なしと判定される場合を示すものである。
するための各種信号のタイムチャートであって、ノック
なしと判定される場合を示すものである。
【図３】図１の回路構成におけるノック判定処理を説明
するための各種信号のタイムチャートであって、ノック
ありと判定される場合を示すものである。
するための各種信号のタイムチャートであって、ノック
ありと判定される場合を示すものである。
【図４】マスク期間の変動を考慮せずにゲート期間を設
定した場合の問題点を説明するための各種信号のタイム
チャートである。
定した場合の問題点を説明するための各種信号のタイム
チャートである。
【図５】運転条件（回転速度ＮＥ及び吸気管圧力ＰＭ）
に応じてゲートオープン時期ＴＧＡＴＥ（ｎ）を定める
学習マップを示す図である。
に応じてゲートオープン時期ＴＧＡＴＥ（ｎ）を定める
学習マップを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るゲートオープン時期
学習ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
学習ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】ゲートオープン時期学習ルーチンでの学習によ
り運転条件ｎでのゲートオープン時期ＴＧＡＴＥ（ｎ）
が更新されていく様子を例示するタイムチャートであ
る。
り運転条件ｎでのゲートオープン時期ＴＧＡＴＥ（ｎ）
が更新されていく様子を例示するタイムチャートであ
る。
【図８】本発明の一実施形態に係る点火時期算出ルーチ
ンの処理手順を示すフローチャートである。
ンの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態に係るノック制御（ＡＫＣ
Ｓ算出）ルーチンの処理手順を示すフローチャートであ
る。
Ｓ算出）ルーチンの処理手順を示すフローチャートであ
る。
【図１０】回転速度ＮＥに応じてノック判定係数Ｋ１を
定めるマップを示す図である。
定めるマップを示す図である。
【図１１】回転速度ＮＥとゲートオープン時期ＴＧＡＴ
Ｅとに応じてノック判定係数Ｋ１を定めるマップを示す
図である。
Ｅとに応じてノック判定係数Ｋ１を定めるマップを示す
図である。
１…点火コイル
１ａ…一次巻線
１ｂ…二次巻線
２…バッテリ
３…トランジスタ
４…点火プラグ
４ａ…中心電極
４ｂ…外側電極
１０…イオン電流検出回路
１１…コンデンサ
１２…定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）
１３…ダイオード
１４…イオン電流検出抵抗
２０…反転増幅回路
２１…演算増幅器（オペアンプ）
２２…入力抵抗
２３…帰還抵抗
３０…マスク回路
３１…コンデンサ
３２…抵抗
３３…トランジスタ
３４…フリップフロップ（ＦＦ）
３５…ワンショットマルチバイブレータ（ＯＳＭＶ）
３６…ＯＲゲート
４１…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）（帯域通過濾波
器） ４２…積分回路 ４３…中央処理装置（ＣＰＵ） ４４…クランク角センサ ４５…吸気圧センサ
器） ４２…積分回路 ４３…中央処理装置（ＣＰＵ） ４４…クランク角センサ ４５…吸気圧センサ
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(56)参考文献 特開 平４−136485（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02P 5/152
F02D 45/00 368
F02P 5/153
F02P 17/12
Claims (3)
- 【請求項１】 点火コイルと、前記点火コイルの一次側
に接続され、一次電流の通電及び遮断を切り換えるスイ
ッチング手段と、前記点火コイルの二次側に接続され、
前記スイッチング手段による一次電流の遮断に伴い発生
する二次側高電圧に応じて火花放電を起こすことによ
り、シリンダ内の混合気を着火せしめる点火プラグと、
を有する内燃機関におけるノック制御装置であって、 前記点火コイル二次側及び前記点火プラグとともにイオ
ン電流経路を構成するとともに、前記点火プラグに電圧
を印加し、混合気の燃焼時にシリンダ内に発生するイオ
ンを介して前記点火プラグに流れるイオン電流を検出す
るイオン電流検出手段と、 放電終了後に生ずるノイズを除去すべく、放電開始前の
所定時期から放電終了後一定時間が経過する時期までを
マスク期間とし、該マスク期間の間、前記イオン電流検
出手段の出力をマスクするマスク手段と、 前記マスク手段の出力からノック振動に関連する周波数
成分を抽出するバンドパスフィルタと、 ノック振動が現れる期間を包含すべく設定されるゲート
期間の間、前記バンドパスフィルタの出力をピークホー
ルド処理又は積分処理し、該処理結果に基づいてノック
の有無を判定するノック判定手段と、 前記ノック判定手段によって判定されるノックの有無に
応じて点火時期を制御する点火時期制御手段と、 前記マスク期間の終了時期よりも前記ゲート期間の開始
時期が遅くなるように、前記ゲート期間の開始時期を前
記マスク期間の終了時期の変動に応じて学習する学習手
段と、 を具備する、内燃機関のノック制御装置。 - 【請求項２】 前記学習手段は、学習されるゲート期間
開始時期の過度の遅延を制限するためのガード値を備え
ており、前記点火時期制御手段は、前記学習手段によっ
てゲート期間開始時期が該ガード値よりも遅延せしめら
れる条件にある場合に点火時期を所定の時期に固定す
る、請求項１に記載の内燃機関のノック制御装置。 - 【請求項３】 前記ノック判定手段は、前記学習手段の
学習によりゲート期間開始時期が遅延せしめられてゲー
ト期間が短縮されるのに応じてノックの有無を判定する
ための基準値を変更する、請求項１に記載の内燃機関の
ノック制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19888097A JP3423862B2 (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | 内燃機関のノック制御装置 |
| US09/097,502 US5979406A (en) | 1997-07-24 | 1998-06-15 | Knock control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19888097A JP3423862B2 (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | 内燃機関のノック制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1137028A JPH1137028A (ja) | 1999-02-09 |
| JP3423862B2 true JP3423862B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=16398467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19888097A Expired - Lifetime JP3423862B2 (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | 内燃機関のノック制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5979406A (ja) |
| JP (1) | JP3423862B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE69841396D1 (de) * | 1997-01-20 | 2010-01-28 | Yanmar Diesel Engine Co | Verfahren zur Klopfsteuerung eines Verbrennungsmotors |
| US6246952B1 (en) * | 1998-04-14 | 2001-06-12 | Denso Corporation | Engine control signal processing system with frequency analysis by fourier transform algorithm |
| JP3505419B2 (ja) * | 1999-01-27 | 2004-03-08 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の燃焼状態検出装置 |
| DE19922747C2 (de) * | 1999-05-18 | 2003-02-06 | Bayerische Motoren Werke Ag | Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstromes für eine Brennkraftmaschine |
| JP3659565B2 (ja) * | 1999-09-01 | 2005-06-15 | 三菱電機株式会社 | ノック検出装置 |
| JP3715847B2 (ja) * | 1999-09-20 | 2005-11-16 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関のノック制御装置 |
| AT409406B (de) * | 2000-10-16 | 2002-08-26 | Jenbacher Ag | Zündsystem mit einer zündspule |
| US6722183B2 (en) * | 2002-03-04 | 2004-04-20 | Delphi Technologies, Inc. | System and method for impulse noise suppression for integrator-based ion current signal processor |
| EP2532864B1 (en) * | 2004-06-04 | 2014-08-27 | Nissan Motor Co., Ltd. | Engine control device and control method |
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| JP4188367B2 (ja) * | 2005-12-16 | 2008-11-26 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関点火装置 |
| JP2009523960A (ja) * | 2006-01-24 | 2009-06-25 | エルドル・コルポラティオン・エス．ピー．エ−． | 内燃機関の全てのシリンダのノッキングを評価する高域通過フィルタが装備された方法及び装置 |
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| US20190280464A1 (en) * | 2018-03-07 | 2019-09-12 | Semiconductor Components Industries, Llc | Ignition control system for a high-voltage battery system |
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| KR950006653B1 (ko) * | 1990-10-02 | 1995-06-21 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 내연기관용 점화장치 |
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-
1997
- 1997-07-24 JP JP19888097A patent/JP3423862B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-06-15 US US09/097,502 patent/US5979406A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5979406A (en) | 1999-11-09 |
| JPH1137028A (ja) | 1999-02-09 |
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