JPS63138162A - 内燃機関用ノツキング制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関に発生するノックを制御するためのノ
ック制御装置（ノックコントロールシステム）に関する
ものである。

（従来の技術〕 従来のノックコントロールシステムでは、ノックの有無
を識別するためのノック判定レベルがエンジンやノック
センサのバラツキにより不適切に設定され、この問題を
解決するために、本発明者らは既に特開昭６０−２４３
３６９号公報において、ノックセンサ信号の統計的な性
質を利用し、ノック判定レベルを適切な方向に自動修正
する方法及び装置を開示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このシステムにおいては、統計的な計算を実行している
ため、基本的に定常状態のみノック判定レベルの修正を
許可しているが、その後の調査の結果、エンジン運転条
件が急変して後定常に達した場合、定常に達した直後に
判定レベルの修正を許可すると誤動作することが判明し
た。この誤動作する原因はエンジンが定常状態に達して
も、統計計算に遅れが生じるため、計算値自体がまだ定
常値に達していないためである。

本発明はこれを解決するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本発明は第１図に示すごとく、内燃機関のノッ
クを検出するためのノックセンサと、このノックセンサ
の信号からノック強度値■を検出するノック強度値検出
手段と、ノック判定レベルＶ　ｒａｆを作成する判定レ
ベル作成手段と前記ノック強度値■と前記ノック判定レ
ベルＶ　ｒａｔとの比較によりノックの有無を判定する
ノック判定手段と、この判定結果に応じて点火時期等の
ノック制御要因を制御する駆動手段と、内燃機関が定常
状態であるか否かを判別する定常判別手段と、統計計算
結果に基づき内燃機関の定常状態時にノック判定レベル
を修正するノック判定レベル修正手段と、内燃機関が定
常状態に達してからも所定期間だけノック判定レベルの
修正を禁止する定常信号遅延手段とを備えることを特徴
とする内燃機関用ノック制御装置を提供するものである
。

〔作用〕

これにより、内燃機関が定常状態に達してからも所定時
間だけノック判定レベル修正手段によるノック判定レベ
ルの修正を定常信号遅延手段により禁止して、ノック判
定レベル修正手段における統計計算の遅れを補償する。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例により説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す構成図である。

第２図において、１は４気筒４サイクルエンジン、２は
エアクリーナ、３はエンジン１の吸入空気量を検出しこ
れに応じた信号を出力するエアフローメータ、４はスロ
ットル弁、５はエンジンｌの基準クランク角度位置（た
とえば上死点）を検出するための基準角センサ５Ａと、
エンジンｌの一定クランク角度毎に出力信号を発生する
クランク角センサ５Ｂを内蔵したディストリビュータで
ある。

６はエンジン１のノック現象に対応したエンジンブロッ
クの振動を圧電素子式（ピエゾ素子式）、電磁式（マグ
ネット、コイル）等によって検出するためのノックセン
サ、７はノックセンサの出力を気筒毎にピークホールド
するピークホールド回路部である。９はエンジンの冷却
水温に応じた信号を発生する水温センサ、１２はスロッ
トル弁４が全閉状態であるときに信号を出すための全閉
スイッチ（アイドルスイッチ）、１３はスロットル弁４
がほぼ全開状態であるときに信号を出力するための全開
スイッチ（パワースイッチ）、１４は排気ガスの空燃比
（Ａ／Ｆ）が理論空燃比に比べて濃い（リッチ）か薄い
（リーン）かに応じて出力信号を発生する０□センサで
ある。

８は前記各センサ及び各スイッチからの入出力信号状態
に応じてエンジンの点火時期及び空燃比を制御するため
の制御回路、１０は制御回路８から出力される点火時期
制御信号を受けてイグニションコイルへの通電遮断を行
うイグナイタ及びイグニションコイルである。イグニシ
ョンコイルで発生した高電圧はディストリビュータ５の
配電部を通して適切な時期に所定の気筒の点火プラグに
印加される。１１は制御回路８で決定された燃料噴射時
間（τ）に基づいて吸気マニホルドに燃料を噴射するた
めのインジェクターである。

次に第３図を用いてピークホールド回路部７の詳細構成
を説明する。第３図の７０１はノックセンサ６の出力信
号をノック周波数成分のみ選別して取出すためのバンド
パス、バイパス等のフィルタ、７０２は増幅器、７０３
は制御回路８からの気筒切換信号を基に７０２より出力
されるノックセンサの信号を例えばコンデンサ等により
ピークボールドをするピークホールド回路である。

次に制御回路８の詳細構成及び動作を第４回に従って説
明する。第４図において８０００は点火時期及び燃料噴
射量を演算するための中央処理ユニット（ＣＰＵ）で８
ビツト構成のマイクロプロセッサを用いている。８００
１は制御プログラム及び演算に必要な制御定数を記憶し
てお（ための読み出し専用の記憶ユニッ）　（ＲＯＭ）
、８００２はＣＰＵ８０００がプログラムに従って動作
中演算データを一時記憶するための一時記憶ユニット（
ＲＡＭ）である。８００３は基準角センサ５Ａの出力信
号を波形整形するための波形整形回路、８００４は同じ
くクランク角センサ５Ｂの出力信号を波形整形するため
の波形整形回路である。

８００５は外部あるいは内部信号によってＣＰＵ８００
０に割り込み処理を行わせるための割込制御部、８００
６はＣＰＵ動作の基本周期となるクロック周期毎にひと
つずつカウント値が上がるように構成された１６ビツト
のタイマである。このタイマ８００６と割込制御部８０
０５によってエンジン回転数、及びクランク角度位置が
次のようにして検出される。すなわち基準角センサ５Ａ
の出力信号により割込みが発生するごとにＣＰＵ８００
０はタイマのカウント値を読み出す。タイマのカウント
値はクロック周期（例えば１μｓ）毎に上っていくため
、今回の割込時のカウント値と先回の割込時のカウント
値との差を計算することにより、基準角センサ信号の時
間間隔すなわちエンジン１回転に要する時間が計測でき
る。こうしてエンジン回転数が求められる。また、クラ
ンク角度位置は、クランク角センサ５Ｂの信号が一定ク
ランク角度（たとえば３０″ＣＡ）毎に出力されるので
基準角センサ５Ａの上死点信号を基準にしてそのときの
クランク角度を３０″ＣＡ単位で知ることができ之、こ
の３０　’ＣＡ毎のクランク角度信号は点火時期制御信
号発生の基準点と、ピークホールド回路７０３の気筒切
換信号に使用される。

８００７は複数のアナログ信号を適時切換えてアナログ
−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）８００８に導びくた
めのマルチプレクサであり、切換時期は出カポ−）８０
１０から出力される制御信号により制御される。本実施
例においては、アナログ信号としてノックセンサ信号の
ピークホールド回路部７からの出力信号と、エアフロメ
ータ３からの吸入空気量信号及び水温センサ９からの水
温信号が入力される。８００８はアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器である。８００９
はデジタル信号のための入力ボートであり、このポート
には本実施例の場合アイドルスイッチ１２からのアイド
ル信号、パワースイッチ１３からのパワー信号、０２セ
ンサ１４からのリッチ、リーン信号が入力される。８０
１０はデジタル信号を出力するための出力ポートである
。

この出力ポートからはイグナイタ１０に対する点火時期
制御信号、インジェクタ１１に対する燃料噴射信号、ピ
ークホールド回路７に対する気筒切換信号、マルチプレ
クサ１１に対する制御信号が出力される。８０１１はＣ
ＰＵバスであり、ＣＰｕ５ｏｏｏはこのバス信号線に制
御信号及びデータ信号を乗せ、周辺回路の制御及びデー
タの送受を行う。

以上、本発明を実現するための装置の構成について説明
したので、第５図のフローチャートを用いて、ノックコ
ントロールの内容を説明する。

ステップ１００からノックコントロールルーチンが始ま
ると、ステップ２００でノック強度値■を取り込む、こ
の強度値■は、例えば、ノックセンサ信号の所定区間内
の最大ピーク値である。

ステップ３００では、ノック判定レベルＶ　ｒｌｌｆを
次のように作成する。

Ｖ　ｒａｆ＝　Ｋ　Ｘ　Ｋ　ＣＸ　Ｖ　５０ここで、Ｋ
はあらかじめＲＯＭに書き込まれた定数であり、エンジ
ン回転数のテーブルになっている。ＫＣは判定レベル補
正用に値であり、ステップ７００で作成される。また、
このＫＣもエンジン回転数、エンジン−回転当りの吸入
空気ｆｉＱ／Ｎのテーブルで待ち、かつ、バックアップ
することが望ましい。Ｖ２Ｏは■の分布の中央値であり
、気筒別にステップ５００で作成される。

ステップ４００では、ノック判定および遅角量の算出を
する。

ステップ５００では、ノック状態検出用パラメータを更
新する。

ステップ６００では、判定レベル補正条件が成立したか
の判断をする。

ステップ７００では、判定レベルの補正を行う。

ステップ８００では、ノック状態検出用パラメータを初
期化する。

ステップ９００でノックコントロールルーチンが終了す
る。

第６図のフローチャートを用いて、第５図のステップ４
００を詳細に説明する。

ステップ４００１からノック判定および遅角量算出のル
ーチンが始まると、ステップ４００２でエンジンがノッ
クコントロール領域かを判断し、ＹＥＳならばステップ
４００３へ進む。ステップ４００３では、ノックがあっ
たかをＶとＶ　ｒ＊ｆとの大・小関係から判断し、ＹＥ
Ｓ　（Ｖ≧■、。、）ならば、ステップ４００４へ進む
。ステップ４００４では、遅角ＩＪＩＲを所定量ΔＲだ
け増す。

ステップ４００３でＮＯと判断された場合はステラ７’
４００５へ進み、ノックなしが所定期間続いたかを判断
し、ＹＥＳならばステップ４００６へ、ＮＯならばステ
ップ４００７へ進む。ステップ４００６では、遅角ｉＲ
を所定量ΔＲだけ減らす。ステップ４００７では、遅角
ＩＲを所定範囲内へガードする。

ステップ４００２でＮＯと判断された場合はステップ４
００８へ進み、遅角量Ｒに初ｊｌＪｌ値ＲＯを設定する
。

ステップ４００９で本ルーチンが終了する。

第７図を用いて、第５図のステップ５００を詳細に説明
する。

ステップ５００１からノック状態検出用パラメータの更
新が始まると、ステップ５００２で、今回とり込まれた
■がＶ２Ｏより大きいか判断し、ＹＥＳならばステップ
５００３へ進む。ステップ５００３では、レベルｖｈを
次のように作成する。

Ｖｈ＝　（Ａ＋Ｄ）ｘＶ５０ ここで、Ａはステップ７００で作成される気筒別の変数
である。Ｄはあらかじめ定められた定数であるが、エン
ジン回転数、Ｑ／Ｎのテーブルとして種々の値を持つよ
うにしてもよい。

次のステップ５００４ではｖｈを所定値以下にガードす
る。次にステップ５００５へ進み、Ｖ≧ｖｈの判断を行
い、ＹＥＳならばステップ５００６へ、ＮＯならばステ
ップ５００７へ進む。ステップ５００６では、ノック状
態検出用カウンタＣＰＨＬ　（気筒別）をインクリメン
トする。次にステップ５００７へ進み、Ｖ２ＯをＤＶ５
０だけ大き（する。

ステップ５００２でＮＯと判断された場合はステップ５
００８へ進み、Ｖ＜Ｖ２Ｏの判断を行う。

ここで、ＹＥＳと判断された場合はステップ５００９へ
進み、ＡＸＶ≦Ｖ５０の判断を行う。ここで、ＹＥＳと
判断された場合はステップ５０１０へ進み、ノック状態
検出用カウンタＣＰＨＬをデクリメントする。次にステ
ップ５０１１へ進み、Ｖ２ＯをＤＶ５０だけ小さくする
。次にステップ５０１２へ進み、現在処理を行っている
気筒のＡフラグをセットする。

ステップ５００８および５００９でＮｏと判断された場
合はステップ５０１３へ進む。

ステップ５０１３では、ＤＶ５０を次ように設定する。

次にステップ５０１４へ進み、ＤＶ５０を所定範囲内へ
ガードする。ステップ５０１５で本ルーチンが終了する
。

次に、第８図のフローチャートを用いて第５図のステッ
プ６００を詳細に説明する。この部分が本発明の特徴的
な部分である。

ステップ６００１から判定レベル補正条件成立の判断ル
ーチンが始まると、ステップ６００２でノック判定レベ
ルの補正インターバルが経過したかどうかを調べる。す
なわち、ノック判定レベルの補正は所定の時間間隔ごと
に実行される。ＮＯの場合には第５図のステップ９００
へ分岐するが、ＹＥＳの場合には次のステップ６００３
へ進む。

ステップ６００３ではエンジンが定常状態にあるかどう
かをチェックする。たとえばエンジン回転数Ｎ０の変化
率ΔＮ、が所定値以下のとき定常とみなすようにすれば
良い。このステップ６００３において非定常とみなされ
た場合には、ノック判定レベルの補正はしない（第９図
のステップ７００７へ分岐）。定常とみなされた場合に
はさらにステップ６００４で定常状態が所定時間継続し
たかどうかをチェックする。ここでもし、所定時間継続
していなければ、エンジン自体は定常に達してもノック
判定レベル適否判断のための統計計算値が未だ定常に達
していないと判断し、ノック判定レベルの修正は禁止す
る（ステップ７００７へ分岐）。

すなわち第１１図において、第１１図（Ａ）に示すエン
ジン回転数Ｎ、が定常に達する時点ａから第１１図（Ｂ
）に示す統計計算値（たとえばセンサ信号の分布中央値
■５０）が定常に達する時点すまでの期間Ｔ（たとえば
１秒）だけノック判定レベルの補正を禁止することによ
り、統計計算の遅れによる誤判断・誤修正を防止するこ
とができる。

第９図のフローチャートを用いて、第５図のステップ７
００を詳細に説明する。

ステップ７００１から判定レベルの補正ルーチンが始ま
ると、ステップ７００２へ進みノック状態が大きすぎる
かの判断を行う０例えばＣＰＨＬ〉０またはＡ≧Ａ、□
のときノック状態が大きすぎると判断する。そして、Ｙ
ＥＳの場合はステップ７００３へ進み、判定レベルを小
さくする。例えば、ＫＣを所定量Δにだけ小さくする。

ステップ７００２でＮＯと判断された場合はステップ７
００４へ進み、ノック状態が小さすぎるかを判断する。

例えば、ＣＰＨＬ＜Ｏのときノック状態が小さすぎると
判断する。そして、ＹＥＳの場合はステップ７００５へ
進み、判定レベルを大きくする。例えば、ＫＣを所定量
Δにだけ大きくする。

ステップ７００５では判定レベルを所定範囲内ヘガード
する０例えば、ＫＣをＫ　Ｃ１１ｉｎとＫＣｍａｘの間
ヘガードする。このＫ（、ｓｉｎとＫＣｔａａｘはエン
ジン回転数のテーブルでもつことが望ましい。

ステップ７００７では、対象気筒のＡフラグがセットさ
れているかを判断する。そして、ＹＥＳならばステップ
７００８へ、ＮＯならば７００７へ進む。ステップ７０
０８では、Ａを所定量ＤＡだけ大きくし、ステップ７０
０９では、Ａを所定ＩＤＡだけ小さくする。次にステッ
プ７０１０へ進み、Ａを所定範囲内へガードする。

以上のステップ７００２から７０１０までの操作を全気
筒に対して実行しステップ７０１１でこのルーチンが終
了する。

第１０図を用いて、第５図のステップ８００を詳細に説
明する。

ステップ８００１からノック状態検出用パラメータの初
期化ルーチンが始まると、ステップ８００２へ進み、Ｃ
ＰＨＬ、Ａフラグをクリアーする。

次にステップ８００３へ進み、全気筒の処理が終了した
かの判断を行う。ＮＯの場合は次の気筒についてステッ
プ８００２の処理を行う。ＹＥＳの場合はステップ８０
０４で本ルーチンが終了する。

なお、上述した実施例において、ノックセンサ信号の最
大波高値の分布形状でノック判定レベルを修正したが、
ノックセンサ信号の所定区間の積分出力値等の別の強度
値を用いても良い。また、ノックセンサ信号の強度値で
なくても、いわゆる何らかの統計的な計算結果に基づい
てノック判定レベルを修正するものすべてについて同様
に本発明を適用することができる。

また、上述した実施例においては、エンジン条件が定常
状態に達してから一定時間だけノック判定レベルの補正
を禁止するようにしたが、点火サイクルを計数してエン
ジン回転回数に対応する所定時間だけノック判定レベル
の補正を禁止するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明においては、エンジンが定常状
態に達してから所定時間だけノック判定レベルの修正を
禁止してノック判定レベル修正手段による統計計算の遅
れを補正することができて、エンジン運転条件が急変し
た後、定常に達した場合においても、定常に達した直後
における判定レベルの誤修正を防止することができると
いう優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる装置の構成を明示するための全体
構成図、第２図は本発明を実施するための装置の一実施
例を示す図、第３図は第２図中のピークホールド回路部
の構成図、第４図は第２図中の制御回路の詳細構成図、
第５図は本発明におけるノックコントロールの手順を示
すフローチャート、第６図〜第１０図は第５図中の各ス
テップ４００〜８００の具体実施例を示すフローチャー
ト、第１１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明装置の作動説明に
供するエンジン回転数変化特性図およびそれに対応する
センサ信号の５０％点変化特性図である。 １・・・エンジン、５・・・ディストリビュータ、６・
・・ノックセンサ、７・・・ピークホールド回路部、８
・・・制御回路、１０・・・イグナイタおよびイグニソ
シゴンコイル、７０３・・・ピークホールド回路、８０
００・・・中央処理ユニット　８００１・・・ＲＯＭ、
８００２・・・ＲＡＭ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関のノックを検出するためのノックセンサと、こ
   のノックセンサの信号からノック強度値Ｖを検出するノ
   ック強度値検出手段と、ノック判定レベルＶ＿ｒ＿ｅ＿
   ｒを作成する判定レベル作成手段と、前記ノック強度値
   Ｖと前記ノック判定レベルＶ＿ｒ＿ｅ＿ｒにとの比較に
   よりノックの有無を判定するノック判定手段と、この判
   定結果に応じて点火時期等のノック制御要因を制御する
   駆動手段と、内燃機関が定常状態であるか否かを判別す
   る定常判別手段と、統計計算結果に基づき内燃機関の定
   常状態時にノック判定レベルを修正するノック判定レベ
   ル修正手段と、内燃機関が定常状態に達してからも所定
   期間だけノック判定レベルの修正を禁止する定常信号遅
   延手段とを備えることを特徴とする内燃機関用ノック制
   御装置。