JPH05505439A - 内燃機関の適応式ノッキング制御方法 - 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】 内燃機関の適応式ノッキング制御方法 従来の技術 本発明は以下に述べる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、 適応特性ダイアダラムに瞬時の点火角遅角調整値を記憶し、該特性ダイアグラム 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 定を行うというステップである。

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よくない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センシングした場合に、点火角を遅らせる方向 （遅角方向）で調整移動する、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（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ステップ毎に行われる。すなわち遅角調整の際に点火角 が比較的大きなステップによって調整移動される。この比較的大きなステップは 戻し調整の際に、比較的小さく相互に間隔をおいたステップで減じられる。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。さらに適応特性ダイヤグラムが設け らでいる。この特性ダイアグラム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逐角調 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れたならば、当該値はアンチノッキング創 部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。すなわち適応特性ダイアダラム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０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ステップ毎の遅角調整ないし 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、順次連続するステップのステップ幅を進角 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 的大きな進角調整ステップを許容させることも可能である。

比較的小さなステップ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ビット（フラッグ）をセットする場合 に有利である。このフラッグ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ッグがリセットされ 、通常のステップ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 ダイアグラム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０例えば 適応特性ダイアグラム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、特性ダイアグラムの中で領域の変更が行わ れる。

特表平５−５０５４３９　（３） 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）。

ステップ幅は有利にはステップ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ステツプのステップの 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ステップ毎に再び縮小される。それにより 計数間隔の最終値に達した場合には常に点火角進角調整がステップの高さに相応 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には適応特性ダイアグラムが示されている。

図３には点火角調整経過とステップ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、プロセンサ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りを表す、この負荷りは例えば 絞り弁角度位置からか又は吸気管圧力からめられ得る。

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池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は適応特性ダ イアグラム８（以下適応特性ダイアダラムと称する）を有している。このことは 図２に示さている。この適応特性ダイアグラム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）０図２のダイアグラムの縦軸には負荷りがプロ 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ＬＯ，Ｌｌ、Ｌ２゜ Ｌ３によって縦軸には負荷区分が形成され、回転数閾値ｎｌ、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■〜Ｘｖが定められる。負荷閾値ＬＯ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０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ＬＯ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ＬＯ−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かに１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 た燃焼状態に１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のステップ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ステップ毎に次のように行われる。すなわち点火角 αＺの戻し調整の際のステップ高さｓｈが点火角αＺの遅角調整の際の１ステッ プ分よりも小さくなるように行われる。そのため点火角αＺの戻し調整の際のス テップ高さｓｈは増加分にのみ相応する。ステップ幅計数器が最終値Ｅに達する ことにより、再び当該ステップ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がステップ毎に 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に２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。

特表平５−５０５４３９　（４） 時点Ｔ１では領域の変更が行われる。すなわち適応特性ダイアグラム８の当該領 域１−ＸＶを離れ、新たな領域工〜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めら れた点火角逐角調整値（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ＺＷＩも）が適応特性ダイアグラム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逐角調整値ＺＷ２に基づ（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。すなわちステップ幅計数器を開始値Ｓ ｔ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。それによりステップ毎の 点火角の戻し調整のステップ幅が縮小され、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。新たなノッキングに３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に４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。

すなわち適応特性ダイアグラム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ＬＯ，Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３並びに回転数閾値ｎｌ、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。

要　約　書 本発明は内燃機関の適応式ノッキング制御方法に関するものである０本発明は領 域（１−ＸＶ）の変更の際に点火角の戻し調整を、当該領域（１−ＸＶ）にてノ ッキングが発生するか又は点火角（αＺ）の予め設定された値が達成されるまで の間、進角調整速度を増加させて行うことを特徴とする。

選択図　（図３） 国際ｖ４査報告 １゜＋ｅｎｗａｅｍ＋ゆ、１．。１、。ＰＣＴ／ＤＥ　９１／■１７０国際調査 報告 ＤＥ　９１００１７０ ＳＡ　４４７９７ 国際調査報告 ＤＥ　９１００１７０ ＳＡ　４４７９７

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．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進角調整を行い、 “一過角”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、 適応特性ダイアグラムに瞬時の点火角進角調整値を記憶し、該適応特性ダイアグ ラム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、さらに功動中所属の領域において求められた点火角進角調整値のうちの１つ の値を例えば当該領域から離脱する際に意に配置するものであり、所定の後場へ の変１の際に、当該領域に対して記憶された点火角進角調整値を設定する、ノッ キング方法において、 領域（Ｉ〜ＸＶ）の変更の際に点火角の戻し調整を、当該領域（Ｉ〜ＸＶ）にて ノッキングが発生するか又は点火角（αＺ）の予め設定された値値が達成される までの間進角調整速度を増加させて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. ２．前記点火角進角調整ないし点火角進角調整をステップ毎に行う、請求の範囲 第１項記載の方法。
3. ３．前記進角調整速度を増加させるためにステップ幅を縮小させる、請求の範囲 第１項又は２項記載の方法。
4. ４．前記縮小されたステップ幅を、プログラミング可能な係数によって設定する 、請求の範囲第１項〜３項いずれか１項記載の方法。
5. ５．前記進角調整速度を増加させるために進角調整ステップの大きさ（ステップ の高さ）を拡大させる、請求の範囲第１項〜４項いずれか１項記載の方法。
6. ６．新たな領域に到達する際に制御機器において制御ピット（フラッグ）のセッ トを行い、該制御ピ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、請求の範囲第１項〜５項いずれか１項記載の方法。
7. ７．前記動作パラメータは内燃機関の負荷、例えば吸気管圧力（ＰＳ）又は空気 量又は絞り弁角度位置と、内燃機関の回転数（ｎ）である、請求の範囲第１項〜 ６項いずれか１項記載の方法。
8. ８．前記適応特性ダイアグラムの各領域に負荷区分及び回転数区分を割り付ける 、請求の範囲第１項〜７項いずれか１項記載の方法。
9. ９．前記負荷区分及び回転数区分を、負荷調整値及び回転数調整によって相互に 分離する、請求の範囲第１項〜８項いずれか１項記載の方法。
10. 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、速 度が増加されていない通常の進角調整速度で行う、請求の範囲第１項〜９項いず れか１項記載の方法。
11. １１．前記ステップ幅をステップ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、請求の範囲第１項〜１０項いずれか１項記載 の方法。
12. １２．点火角進角調整における例えば１ステップでのステップの高さを、点火角 進角調整１の場合よりも大きくする、請求の範囲第１項〜１１項いずれか１項記 載の方法。
13. １３．前記計数間隔−終了値が達成された場合には常に点火角進角調整を、ステ ップの高さに相応する増加分だけ行う、請求の範囲第１項〜１２項いずれか１項 記載の方法。