JPS63219873A - エンジンの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、エンジンめノッキングおよびその強度を検出
し、ノッキングを抑制するようにエンジンの制御量を制
御するエンジンのノッキング制御装置に関するものであ
る。

先行技術 ノックセンサの出力の平均値を増幅し、オフセットを加
えて得たノック判定レベルとノックセンサの出力を比較
して、ノックセンサ出力が、ノック判定レベルを越えた
場合に、ノッキングと判定し、かつ、ノック判定レベル
を越えた電圧を積分した値をノッキングの強度として、
ノッキング強度に応じ、エンジンの点火時期などの制御
量を、ノッキングを抑制するように制御するノッキング
制御装置が知られている（たとえば、特開昭５９−２０
１９７７号など）。

発明の解決しようとする問題点 一般に、ノッキング発生時のノックセンサの出力には、
ノッキングによるエンジン振動の他に、燃焼や機械的動
作によるエンジン振動のノッキング周波数成分も含まれ
ており、実際のノックセンサ出力は、ｑれらが合成され
たものになるが、それぞれの振動に位相差があるため、
結局、ノックセンサ出力は、これらの振動がベクトル的
に合成されたものになる。したがって、ノックセンサ出
力は、ノッキング自体による振動に対するノックセンサ
出力よりも、大きくなったり、小さくなったりすること
は、不可避である。

このようにノックセンサの出力が、ノイズによって変動
するため、ノック判定レベルを小さく定めるときは、ノ
ッキングが発生していないにもかかわらず、ノッキング
と判定するおそれがあり、したがって、このような自体
を防止するために、ノック判定レベルは、ノッキングが
発生していない場合のノックセンサ出力の最大値より大
きい値に設定しなければならないとされていた。

しかしながら、このように、ノック判定レベルを大きな
値に設定するときは、検出されるノッキング強度が、実
際より小さくなってしまうことば避けられず、遅角量が
ノッキングを抑制するために必要とされる遅角よりも小
さくなってしまい、可聴ノッキングの発生が問題となっ
ていた。

発明の目的 本発明は、ノイズによるノッキングの誤判定を防止しつ
つ、ノッキング強度を精度よく検出し、ノッキングを効
果的に抑制することのできるエンジンのノッキング制御
装置を提供することを目的とするものである。

発明の構成 本発明のかかる目的は、ノックセンサの出力を第１の基
準値と比較し、ノックセンサ発生の有無を判定する手段
とノックセンサの出力を第１の基準値より小さい第２の
基準値と比較し、第２の基準値を越える出力部分を積分
してノッキング強度を検出する手段とを設けることによ
って達成される。

このように、本発明によれば、ノッキングの発生の有無
の判定は、高いレベルの第１基準値に基づいておこなっ
ているため、ノッキングの誤判定を防止して、精度よく
ノッキングの発生を判定することができ、他方、ノッキ
ング強度の検出は、第１の基準値より小さい第２の基準
値に基づいておこなっているため、ノッキング強度の検
出値を実際のノッキング強度値と一致させることが可能
となり、適切なノッキング補正量を算出して、効果的に
ノッキングを抑制するように制御することが可能となる
。

実施例 以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施例につき、
詳細に説明を加える。

第１図は、本発明の一実施例に係るエンジンのノッキン
グ制御装置を含むエンジンの全体図である。

第１図において、その内部を上下に往復運動するピスト
ン１を備えたシリンダボア２には、吸気通路３に連なる
吸気ボート４および排気通路５に連なる排気ポート６が
、それぞれ開口し、吸気通路３の吸気ボート４の近傍に
は、燃料噴射ノズル７が設けられ、吸気通路３の上流側
には、エアフローセンサ８およびスロットルバルブ９が
、それぞれ設けられている。また、シリンダボア２の頂
部には、点火コイル１０により、シリンダボア２内の混
合気に点火をおこなう点火プラグ１１が、シリンダボア
２内に臨むように設けられ、シリンダボア２内の燃焼圧
力に起因して生ずる振動を検出するノックセンサ１２が
、シリンダボア２の側部に設けられている。エアフロー
センサ８およびノックセンサ１２の出力は、図示しない
第１および第２クランク角センサから、配電器１３を経
た第１および第２クランク角信号とともに、コントロー
ルユニット１４に人力せしめられ、コントロールユニッ
）１４は、これらの入力信号に基づいて、必要な演算を
おこない、種々のエンジン制御信号を出力する。コント
ロールユニット１４には、あらかじめ、基本点火時期制
御値が、エンジン回転数とエンジン負荷の関数として実
験的に求められ、マツプの形で記憶せしめられおり、各
時点のエンジン回転数と負荷にしたがって、基本点火時
期制御値を演算算出し、点火時期制御信号を点火コイル
１２に出力するように構成されている。

１３［！ｌ、コントロールユニット１４内のブロック図
であり、第２図は、コントロールユニット１４内のノッ
キング検出器のブロック図である。

第３図において、第１クランク角センサ２０および第２
クランク角センサ２１の出力は、コントロールユニット
１４０ウエーブシヤーバー２２１．：出力され、その波
形が整形される。波形が整形された第２クランク角セン
サ２１の出力は、コンピュータユニット２３ふよび第３
プログラマブルカウンタ２６へ送られ、後述のように、
点火時期の演算のタイミングを決定するのに用いられる
。また、波形が整形された第２クランク角センサ２０の
出力は、コンピュータユニット２３および第１プログラ
マブルカウンタ２４へ送られ、後述のように、ノッキン
グ判定およびノッキング強度検出のタイミングを決定す
るのに用いられる。第３プログラマブルカウンタ２６は
、アウトプットインターフェイス２７を経て、後述のよ
うに、点火コイル１０の通電時間を決定する。コンピュ
ータユニット２３には、基準となる時間をカウントする
フリーランニングカウンタ２８が設けられている。

また、情報の記憶のために、ＲＡＭ　（ランダムアクセ
スメモリ）２９およびＲＯＭ　（リードオンリーメモリ
）３０が設けられている。ノッキング検出器４０は、ア
ナログバッファ３１内に設けられており、ノッキング検
出器４０には、ノッキングセンサ１２の出力、第２プロ
グラマブルカウンタ２５からのノッキング判定およびノ
ッキング強度検出のタイミングを決定する後述のゲート
の開閉信号ならびに後述するアウトプットポート３２か
らのリセット信号Ｒ１およびＲ２が、それぞれ、入力せ
しめられており、また、ノッキング判定信号およびノッ
キング強度検出信号が、それぞれ、インプットポート３
３およびＡ／Ｄ変換器３４に出力されるように構成され
ている。エアフローセンサ８の出力は、アナログバッフ
ァ３１およびＡ／Ｄ変換器３４を経て、コンピュータユ
ニット２３に送られ、後述のように、充填量、補正点火
時期の演算に用いられる。

第２図および第３図において、アナログバッファ３１内
に、ノッキング検出器４０が設けられており、ノックセ
ンサ１２の出力は、ノッキング検出器４０のバンドパス
フィルタ４１に送られる。

このバンドパスフィルタ４１において、ノックセンサ１
２の出力信号の高周波成分のみが取り出され、増幅器４
２によって、増幅される。増幅器４２の出力信号は、所
定のタイミングで所定の期間開かれるゲート４３を経て
、第１比較器４４、第２比較器４５および整流器４６に
、それぞれ、送られる。４７は、ゲート４３にゲート開
閉信号を人力するゲート開閉信号入力端子である。整流
器４６に送られた信号は、整流され、平均化手段４８に
より、平均化された後、増幅器４９によって増幅されて
、それぞれ、第１オフセット手段５０および第２オフセ
ット手段５１に送られ、第１オフセット手段５０および
第２オフセット手段５１において、第１基準値および第
２基準値が、それぞれ設定される。ここに、第１基準値
は、ノッキングが発生していない場合のノックセンサ出
力の最大値より大きい値に設定され、第２基準値は、第
１基準値より小さい値で、そのレベルを越えた電圧を所
定時間積分したとき、実際のノッキング強度が与られる
ような値に設定される。こうして設定された第１基準値
および第２基準値は、それぞれ第１比較器４４および第
２比較器４５に出力される。

第１比較器４４においては、第１オフセット手段５０か
ら出力された第１基準値信号と、ゲート４３を経て、入
力せしめられた増幅器４２の出力信号とが比較され、ノ
ッキングの発生の有無が判定されて、フリップフロップ
回路５２を経て、インプットポート３３へ、判定結果が
出力される。

他方、第２比較器４５においては、第２オフセット手段
５１から出力された第２基準値信号と、ゲート４３を経
て、入力せしめられた増幅器４２の出力信号とを比較し
、増幅器４２の出力信号のうち、第２基準値信号より大
きい部分のみを取り出して、積分器５３に出力する。積
分器５３は、ゲート４３が開かれている間、積分をおこ
ない、ノッキング強度を演算算出し、Ａ／Ｄ変換器３４
へ出力する。第３図において、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ
、第１リセツト信号および第２リセツト信号の入力端子
である。

第４Ａ図、第４Ｂ図および第４Ｃ図は、本発明の一実施
例に係るエンジンのノッキング制御装置のフローチャー
トであり、第５図は、タイミングチャートである。

第４Ａ図において、まず、ＴＤＣ周期ＴＯからエンジン
回転数ＮＥ　（ＮＥ＝３０／Ｔｏ）が演算され、次いで
エアフローセンサ８の出力信号ＱＡが入力されて、充填
量ＣＥ　（ＣＥ＝３０ＸＱＡ／ＮＥ）が演算される。こ
のエンジン回転ＩＮＥと充填量ＣＥに基づき、あらかじ
め記憶されているマツプから、基本点火時期ＡＢが演算
される。次いで、充填量ＣＥが所定値（この場合は、３
００ＣＣ）を越えているか否かによって、ノッキングゾ
ーンか否が判定される。充填量ＣＥが所定値を越えてい
るときは、ノッキングゾーンと判定され、フラグがＦＫ
＝１とセットされ、他方、充填量ＣＥが所定値以下のと
きは、ノッキングゾーンではないと判定され、フラグが
クリアされ、ＦＫ＝　０にセットされる。　　　・′ 第４Ｂ図は、点火時期の演算のフローチャートであり、
クランク角が上死点後６０度となる毎にこのフローチャ
ートで示される処理がなされる。

第５図に示されるように、第２クランク角センサ２１よ
り出力される第１クランク角信号は、クランク角が上死
点後６０度となった時点で立ち上がるので、この第１ク
ランク角信号にしたがって、その処理が開始されるよう
に構成されている。

第４Ｂ図において、まず、フリーランニングカウンタ４
３のカウントしている時刻ＴＩが読み込まれ、ＴＤＣ周
期ＴＯが、Ｔ１と前回に読み込んだ時刻Ｔ２との差とし
て、演算されて、前回の時刻Ｔ２がＴｌに更新される。

しかる後、ノッキングゾーンが否か、つまり、ＦＫ＝　
１か否かが判定され、ノッキングゾーンにないと判定さ
れたときは、フィードバック補正値ＡＦ／Ｂをクリアし
、ＡＦ／Ｂ＝Ｏとセットする。他方、ＹＥＳのときは、
ノッキングの発生の有無が判定され、Ｎｏのときは、フ
ィードバック補正値を、次のように進角補正する。

ＡＦ／Ｂ＝ＡＦ／Ｂ−０，１（度） 他方、ＹＥＳ、すなわち、ノッキングが発生したと判定
されたときは、ノッキング強度Ｉが人力され、このノッ
キング強度■に基づいて、フィードバック補正値が、次
式のように遅角補正される。

ＡＦ／Ｂ＝ＡＦ／Ｂ＋ＣＲＸ　Ｉ こうして、フィードバック補正値を、進角または遅角補
正した後、リセット端子Ｒ１のリセット信号を「低」に
して、フリップフロップ回路５４をリセットし、次いで
リセット端子Ｒ２のリセット信号を「低」にして、ノッ
キング強度をリセットする。

こうして進角または遅角補正されたフィードバック補正
値に基づいて、次式にしたがって、点火時期Ａｓが演算
される。

ＡＳ＝ＡＢ−ＡＦ／Ｂ 次いで、点火までの時間（通電時間）ＴＣが、次式にし
たがって演算され、 ＴＣ＝ＴＯＸ　（９０−ＡＳ）／１８０通電時間ＴＣを
第３プログラマブルタイマー２６に、上死点後クランク
角９０度の時点からＴＣ後に点火がなされるようにセッ
トする。

第３プログラマブルタイマー２６は、点火コイル１０に
、ＴＣ信号を出力し、点火プラグ１１の点火時期が、ノ
ッキングを抑制するように制御される。

第４Ｃ図は、クランク角が上死点前３０度になる毎に、
開始される。第５図に示されるように、第１クランク角
センサ２０より出力される第１クランク角信号は、クラ
ンク角が上死点前３０度になった時点で立ち上がるので
、第４Ｃ図に示される処理は、この第１クランク角信号
にしたがって、開始されるように構成されている。

第４Ｃ図において、まず、ＴＤＣ周期ＴＯに基づいて、
ゲート４３が開かれるまでの時間ＴＧＯを次式にしたが
って計算する。

ＴＧ○＝ＴＯＸ１０／１８０ 次いで、次式にしたがって、ゲート４３が開いている時
間ＴＧＣを計算する。

ＴＧＣ＝ＴＯＸ　（５０−１０）／１８０ＴＧＯおよび
ＴＧＣを、上死点後、ＴＧ○経過してから、ＴＧＣの時
間だけゲート４３が開くように、第１プログラマブルタ
イマー２４および第２プログラマブルタイマー２５に出
力する。

しかる後、リセット端子Ｒ２のリセット信号を「高」に
して、ノッキング強度積分器５３を動作可能状態にし、
さらに、リセット端子Ｒ２のリセット信号を「高」にし
て、フリップフロップ回路５２を動作可能状態にする。

こうして、第２プログラマブルタイマー２５からのＴＧ
Ｏ信号およびＴＧＣ信号にしたがって、ゲート４３が開
くと、ノックセンサ１２の出力信号に基づいて、ノッキ
ング発生の有無の判定および積分器５３においてノッキ
ング強度の検出のための積分がおこなわれる。

以上のようにして、ノッキングが発生したと判定され、
ノッキング強度が算出されると、コントロールユニット
１４は、演算算出した基本点火時期制御値を、算出され
たノッキング強度によって補正し、点火時期制御信号を
点火コイル１０へ出力し、その通電時間を制御すること
により、点火プラグ１１の点火時期を、ノッキングを抑
制するように制御する。

本発明は、以上の実施例に限定されることなく特許請求
の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能で
あり、それらも本発明の範囲内に包含されるものである
ことはいうまでもない。

たとえば、前記実施例における各制御量の演算式は、−
例にすぎず、他の演算式にしたがって、点火時期をはじ
めとする各制御量を演算してもよいシ、マた、コントロ
ールユニット１４およびノッキング検出器４０内の構成
も前述したものに限定されることな（、種々の変更を加
えることができる。

発明の効果 本発明によれば、ノッキングの誤判定を防止して、精度
よくノッキングの発生を判定することができるとともに
、実際のノッキング強度を検出することができ、適切な
ノッキング補正量を算出して、効果的にノッキングを抑
制するように制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るエンジンのノッキン
グ制御装置を含むエンジンの全体図であり、第２図は、
本発明の一実施例に係るエンジンのノッキング検出器の
ブロック図であり、第３図は、本発明の一実施例に係る
エンジンのノッキング制御装置を含むコントロールユニ
ットのブロック図である。第４Ａ図、第４Ｂ図および第
４Ｃ図は、本発明の一実施例に係るエンジンのノッキン
グ制御装置のフローチャートであり、第５図は、タイミ
ングチャートである。 １・・・ピストン、　　２・・・シリンダボア、３・・
・吸気通路、　４・・　吸気ボート、５・・・排気通路
、　６・・・排気ボート、７・・・燃料噴射ノズル、 ８・・・エアフローセンサ、 ９・・φスロットルバルブ、 １０・・・点火コイル、 １１・・・点火プラグ〈 １２・・・ノックセンサ、 １３・・・配電器、 １４１・令コントロールユニット、 ２０・・・第１クランク角センサ、 ２１・・・第２クランク角センサ、 ２２・・・ウェーブシャーパー、 ２３・・・コンピュータユニット、 ２４・・・第１プログラマブルカウンタ、２５・・・第
２プログラマブルカウンタ、２６・・・第３プログラマ
ブルカウンタ、２７・・・アウトプットインターフェイ
ス、２８・・・フリーランニングカウンタ、２９・・・
ＲＡＭ、　　　３０　・・・ＲＯＭ。 ３１・・・アナログバッファ、 ３２　・　・　・アウトプットボート、３３・・・イン
プットボート、 ３４・・・Ａ／Ｄ変換器、 ４０・・・ノッキング検出器、 ４１・・・バンドパスフィルタ、 ４２．４９・・・増幅器、 ４　３　　・　　・　　・　ゲ　−　ト　、４４・・・
第１比較器、 ４５・・・第２比較器、 ４６・・・整流器、 ４７・・・ゲート開閉信号端子、 ４８・・・平均化手段、 ５０・・・第１オフセット手役、 ５１・・・第２オフセット手段、 ５２・・・フリップフロップ回路、 ５３・・・積分器。 第４Ａ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ノックセンサの出力に基づいて、ノッキングの発生の有
   無を判定するとともに、ノッキング強度を検出し、ノッ
   キングを抑制するようにエンジンの制御量を制御するエ
   ンジンのノッキング制御装置において、前記ノックセン
   サの出力を第１の基準値と比較し、ノッキングの発生の
   有無を判定する手段と該ノックセンサの出力を前記第１
   の基準値より小さい第２の基準値と比較し、第２の基準
   値を越える出力部分を積分してノッキング強度を検出す
   る手段とを設けたことを特徴とするエンジンのノッキン
   グ制御装置。