JP2563100B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明はエンジンの制御装置に関し、特に、ノッキ
ングを抑制するためのエンジン制御量を加速時に使用燃
料のオクタン価に応じて補正するものに関する。

《従来の技術》 周知のように、エンジンの加速時には、空燃比がリー
ン状態となり、制御の時間遅れなどの要因からノッキン
グが発生し易くなるので、点火時期を定常時よりも遅く
することが行なわれている。一方、エンジンにノッキン
グが発生するノッキング限界は、エンジンの使用燃料の
オクタン価によって異なることも良く知られている。

従って、エンジンの点火時期をエンジンの運転状態に
のみ着目して、加速時と定常時とで単純に変更する制御
では以下の問題が生ずる。

すなわち、例えば点火時期を普通オクタン価燃料（以
下レギュラーと称す）に合せて設定すると、高オクタン
価燃料（以下ハイオクと称す）を使用した場合には、点
火時期がノッキング限界よりも必要以上に遅角した状態
となって出力損失を来たす。

また、点火時期をハイオクに合せて設定すると、レギ
ュラーを使用した場合に、点火時期の遅角量が不足して
ノッキングを起こす。

そこで、例えば特開昭58−143169号公報に開示されて
いるように、ハイオク燃料側に点火時期を設定してお
き、ノッキングが生ずるとレギュラー側に点火時期をシ
フトするエンジンの制御と、前述した加速時の点火時期
の制御とを組合せれば上記問題が解消されるものと考え
られるが、このようなエンジンの制御においても以下に
説明する問題があった。

《発明が解決しようとする問題点》 すなわち、上記公報の制御と加速時の制御の組合せで
は、ノッキング限界が使用燃料によって異なることには
対応できるにしても、ノッキング限界が空燃比に応じて
変化し、しかも空燃比がリッチからリーン側に移行する
につれて、レギュラーとハイオクとのノッキング限界の
間隔がひらく傾向にあって、ノッキング限界と空燃比と
の関係で求められる曲線の勾配がハイオクとレギュラー
とで異なっているので、点火時期の単純なシフトではこ
れに充分対応することができないという問題があった。

《問題点を解決するための手段》 上記目的を達成するために、この発明ではエンジンの
制御装置を、エンジンのノッキングを検出するノッキン
グ検出手段と、ノッキング検出時にノッキングを抑制す
るようにエンジン制御量を補正するノッキング抑制手段
と、エンジンに供給される燃料のオクタン価を検出する
燃料成分検出手段と、加速要求変化度合を検出する加速
要求変化度合検出手段と、該加速要求変化度合検出手段
に基づいて、該変化度合が所定値以上のとき加速時と判
断する加速時判定手段と、加速時にエンジンに供給する
燃料を増量する燃料増量手段と、を備え、上記ノッキン
グ検出手段は、この燃料成分検出手段の出力を受け、加
速時、オクタン価が小さい程上記燃料増量手段による燃
料の増量を大きくするように構成した。

《作 用》 上記構成のエンジンの制御装置によれば、乗員による
加速要求変化度合が所定値以上のエンジンの加速時に燃
料増量するとともに、この加速増量値を使用燃料のオク
タン価で補正し、オクタン価が小さくなる程増量値が大
きくなるようにしているから、使用燃料のオクタン価に
応じて最適な加速増量を行なわせることができ、ノッキ
ング防止と共に燃費向上が図れる。

《実施例》 以下、この発明の好適な実施例を添附図面に基づいて
詳細に説明する。

第１図から第３図は、この発明に係るエンジンの制御
装置の第１実施例を示している。

第１図はこの実施例装置の全体構成を示しており、エ
ンジン10のシリンダブロック10aとシリンダヘッド10bと
で形成した燃焼室12には、吸気バルブ14と排気バルブ16
および点火プラグ18とが配置されている。

燃焼室12には、吸気バルブ14で開閉される吸気通路20
と、排気バルブ16で開閉される排気通路22とがそれぞれ
接続されており、吸気通路20には、その上流側から吸気
空気量（Ｑ）を計測するエアフローセンサ24、吸入空気
量（Ｑ）を制御するスロットルバルブ26,燃焼室12に燃
料を噴射供給する燃料噴射弁28が順次配置されている。

排気通路22には、排気ガス中の酸素量（O2）を計測す
るO2センサ30が設けられるとともに、エンジン10のノッ
キングを検出するノックセンサ32がシリンダブロック10
aに設けてある。

点火プラグ18には、コントロールユニット34の点火信
号を受けて、高圧を発生するイグニッションコイル36
と、イグニッションコイル36の高圧を各気筒の点火プラ
グ18に分配するディストリビュータ38とが接続されてお
り、ディストリビュータ38の回転角はクランク角信号と
してコントロールユニット34に入力される。

コントロールユニット34は、Cpu,ROM,RAM,I/Fなどで
構成されたマイクロコンピュータが使用され、第２図な
いしは第３図に示す制御フローに従ってエンジン10の点
火時期をコントロールする。

第２図はコントロールユニット36で行なわれる制御の
メインルーチンを示しており、制御がスタートすると、
まず、ステップS1でユニット36を初期化する。

続くステップS2では、クランク角信号の周期T0より回
転数Neを演算し、ステップS3でエアフローセンサ24の出
力値から吸入空気量Qaが入力される。

ステップS4では、ステップSS2と同S3で得たNeとQaと
に基いて充填量Ceが演算され、ステップS5で充填量Ceに
係数ＫIを乗算して、燃料噴射弁28による基本噴射量ＴB
が演算される。

ステップS6では、回転数Neと充填量Ceの値から、これ
らを関数として予め定められているマップに基いて基本
点火時期θＢが演算される。

次のステップS7と同S8とでは、充填量Ceと回転数Neと
が、それぞれ所定の値（CeER,NeER）よりも大きいか否
かが判断され、CeとNeがいずれもCeER,NeERよりも小さ
いと判断された場合には、ステップS9でO2センサ30の出
力値Voが入力され、ステップS10でVoが所定値（0.5V）
よりも大きいか否かが判断され、Voが0.5Vよりも小さけ
れば空燃比がリーン側にあるので、ステップS11でフィ
ードバック係数が大きくなるような処理をする一方、Vo
が0.5Vよりも大きい場合には、空燃比がリッチ側にある
ので、ステップS12でフィードバック係数が小さくなる
よう処理が行なわれ、次のステップS13でエンリッチ係
数CERの初期化が実行される。

ステップS7と同S8とで、CeおよびNeがそれぞれCeER,N
eERよりも大きいと判断された場合には、現在の運転状
態がエンリッチゾーンにあるので、ステップS13でフィ
ードバック係数の初期化を行なった後、ステップS14でC
eとNeのマップからエンリッチ係数ＣERが演算される。

以上のエンジンの運転状態に応じてフィードバック制
御ないしはエンリッチ制御が終了すると、ステップS15
でステップS4で求めた今回の充填量Ceから前回の充填量
Ce＊を減算して充填量の変化分ΔCeが求められ、次のス
テップS16では、前回の充填量Ce＊をCeとしてその更新
が行なわれる。

ここで、充填量Ceの変化分ΔCeは、エンジン10の加速
に対応し、この変化分ΔCeを算出することで乗員の加速
要求変化度合が検出されることになる。そして、ステッ
プS17ではΔCeが所定の値ΔＣACCよりも大きいか否かが
判断され、ΔCeが所定の値ΔＣACCよりも大きいか等し
ければ加速中なので、ステップS18で加速遅角量θACCの
計算が行なわれる。

つまり、この実施例では当該変化分ΔCeの算出に寄与
するエアフローセンサ24やディストリビュータ38等の各
種センサ類及びコントロールユニット34が加速要求変化
度合検出手段並びに加速時判定手段を構成している。

加速遅角量θACCは、加速基本遅角量θACCBに、第３
図に示す制御フローで求められる使用燃料のオクタン価
を反映したノックフィードバック遅角量の平均値θＲを
乗算して求められる。

一方、ステップS17でΔCeがΔＣACCよりも小さく非加
速中と判断された場合には、ステップS18で加速遅角量
θACCが０よりも大きいか否かが判断され、θACCが０よ
りも大きく加速に対して点火時期の遅角補正が行なわれ
ている場合には、ステップS19でθACCからΔＣACCを減
算し、ステップS20で減算したθACCが０よりも小さいか
否かを判断し、この比較でθACCが０以上であればステ
ップS22に移行し、メインルーチンを繰返すことでθACC
を徐々に減衰させ、θACCが０よりも小になるとステッ
プS21で、θACCを０にセットする。

加速中の加速遅角量θACCの演算ないしは非加速中の
θACCの減衰が行なわれた後は、ステップS22でバッテリ
電圧ＶBが入力され、ステップS23でＶBのテーブルから
無効噴射時間ＴVが求められた後、ステップS24で最終噴
射量Tiが求められ、ステップS2にリターンする。

第３図は上記ステップS18で加速遅角量θACCを演算す
る時に用いるノックフィードバック遅角量θＲを求め、
且つ最終点火時期を演算し、その結果を点火プラグ18に
出力するインタラプトルーチンを示している。

このインタラプトルーチンは所定のクランク角（ATDC
60度）毎に実行され、制御がスタートすると、ステップ
S30で割込時刻t2が入力され、ステップS31で前回の割込
時刻t1をt2から減算して、第２図に示したステップS2で
用いられる周期T0が計算された後、ステップS32で次回
の周期を求めるために割込時刻t1がt2に更新される。

次いで、ステップS33では、第２図のステップS4で求
めた充填量Ceが所定の値CeKCよりも大きいか否かが判断
される。

なお、ここで用いる所定値CeKCは、充填量がこの値以
下では、レギュラーに対してノッキングが発生する惧れ
が殆どない値に設定されている。

ステップS33でCeがCeKCよりも大きいと判断される
と、ステップS34でノックセンサ32の出力値（ノック強
度Ik）が入力され、続くステップS35でIkの値が０より
も大きいか否かが判断される。

ステップS35でＩKが０よりも大きいと判断された場合
には、ステップS36で現在のノックフィードバック遅角
量θＲに、ノッキング強度ＩKに所定の定数ＫRを乗算し
た値を加算して新たなノックフィードバック遅角量θＲ
をセットする。

また、ステップS35でＩKが０よりも小さいと判断され
た場合には、ステップS37で現在のノックフィードバッ
ク遅角量θＲから微小角度ΔθＲを減算し、新たなノッ
クフィードバック遅角量を求め、ステップS38でその値
が０よりも小さいか否かが判断される。

ステップS38でθＲが０よりも小さいと判断されると
ステップS39でθＲを０に設定する。

つまり、上記ステップS34〜同36では、エンジン10が
現在の点火遅角量でノッキングを起こしていればノック
フィードバック遅角量θＲが大きくなるように補正する
一方、ノッキングを起こしていなければステップS37で
ノックフィードバック遅角量θＲを微小角度だけ進角さ
せているとともに、ノックフィードバック遅角量θＲが
０以下になると、ベースの遅角量θＢが最大出力時に設
定されている関係から、出力の低下を来たすのでθＲが
０以下にならないようにしている。

ステップS36と同37とで新たなノックフィードバック
遅角量θＲを設定すると、続くステップS40〜S43で現在
のエンジン10の運転状態がオクタン価判定ゾーンにある
か否かが判断される。

この実施例では充填量の上・下限値（CeoCTH,CeoCT
L）と回転数の上・下限値（NeoCTH,NeoCTL）とを設定
し、現在のエンジン10の充填量Ceと回転数Neとがこれら
の上・下限値で区画されたゾーン内にあれば、ステップ
S44で複数個のノックフィードバック遅角量θＲから荷
重平均を求め、平均ノックフィードバック遅角量θＲを
演算する。

ここで求められる平均ノックフィードバック遅角量θ
Ｒは、ノックフィードバック遅角量θＲがノック強度Ｉ
Kの大きさないしは有無によって、インタラプトルーチ
ンが実行される度に増減補正され、且つその値の荷重平
均なので、エンジン10に使用されている燃料のオクタン
価を反映したものとなる。

つまり、同じ充填量で比較すると、オクタン価の高い
ハイオクの場合よりもオクタン価の低いレギュラーの方
が遅角量θＲを大きくしなければノッキングが起こるこ
とになるが、θＲはノック強度ＩKの大きさないしは有
無によって補正されており、その結果θＲの値は使用燃
料（ハイオク，レギュラー）によって異なるノッキング
限界を検知しているとともに、その平均値を求めれば使
用燃料の種類、すなわち使用燃料のオクタン価を間接的
に検知できることになる。

ステップS33で充填量CeがCeKCより小さいと判断され
ると、ステップS45でノックフィード値をθＲを０に設
定し、ステップS46の最終点火時期の計算が行なわれる
とともに、ステップS40〜同S43でオクタン価判定ゾーン
にないと判断された時、およびステップS44で平均ノッ
クフィードバック遅角量θＲが求められた後にステップ
S46が実行される。

ステップS46では、ベースの遅角量θＢからステップS
18で求めた加速遅角量θACCと、上記ステップS36,S37,S
39で求めたθＲとをそれぞれ減算して最終点火時期θＳ
を演算し、ステップS47でステップS24で求めた最終噴射
量Tiをタイマーに出力して燃料噴射弁28から燃料の噴射
を行ない、続くステップS48で最終点火時期θＳ用いて
通電時間ＴSを演算した後、ステップS49でＴSを点火タ
イマに出力し、イングニッションコイル36とディストリ
ビュータ38とを介して点火プラグ18に通電し、再びスタ
ートに戻る。

さて、以上の如き制御が行なわれるエンジン10の制御
装置では、エンジン10の加速時に、点火時期が加速に対
する遅角に加えて、エンジン10の使用燃料のオクタン価
を反映した遅角が設定され、オクタン価が低い程点火時
期の遅角量が大きくなるように制御される。

従って、使用燃料によってノッキング限界が異なり、
特に加速時にノッキングが発生し易くなるのが防止でき
る。

第４図から第10図は、この発明に係るエンジンの制御
装置の第２実施例を示している。

同図に示す実施例では、加速時における燃料補正を使
用燃料のオクタン価に応じてさらに補正するものであっ
て、上記第１実施例と同一若しくは相当する部分には同
符号を付して説明を省略し、以下にその特徴点について
のみ説明する。

この実施例では第４図にその全体図を示すように、上
記実施例と同様にマイクロコンピュータで構成したコン
トロールユニット34で制御を行なうが、コントロールユ
ニット34にはフュエルタンク40に設けられたオクタン価
センサ42、吸気通路20に設けられた圧力センサ44、スロ
ットルバルブ26に設けられたスロットル開度センサ46、
エンジン10のピストン10cに連結されたクランク軸10dの
回転を検出するクランク角センサ48の出力がそれぞれ入
力され、燃料噴射弁28からの燃料噴射を以下の制御フロ
ーに基いてコントロールする。

第５図はコントロールユニット34の基本ルーチンを示
しており、制御がスタートするとステップS100で、ま
ず、初期化され続くステップS101で圧力センサ44の出力
値が入力され、マニホールド圧が読み込まれる。

ステップS102では、マニホールド圧とクランク角セン
サ48から演算された回転数Ｎとに基づき基本燃料噴射パ
ルス巾ＰINJが演算され、続くステップS103ではオクタ
ン価センサ42の出力値が読み込まれる。ステップS104で
はオクタン価センサ42の出力値に応じた加速燃料補正係
数ＨPREの演算が行なわれ、スタートにリターンする。

ここで、加速燃料補正係数ＨPREは、第８図に示すよ
うに、オクタン価が大きくなる程小さい値となるように
設定されている。

一方、一定時間、例えば5ms経過毎に第６図に示す割
込みルーチンが実行される。同図に示す割込みルーチン
では、ステップS105でスロットル開度センサ46の出力値
θTHが入力され、ステップS106で前回のスロットル開度
センサ46の出力値θBEFと、θTHの変化量θが演算さ
れ、ステップS107では、次回の変化分を求めるためにス
ロットル開度の更新を行う。

しかる後、ステップS108で変化分θが加速判定定数θ
ACCよりも大きいか否かが判断され、θがθACCよりも小
さければ加速時でないのでスタートに戻るが、θがθAC
Cよりも大きければ加速時なのでステップS109が実行さ
れる。

ステップS109では、θ（加速要求変化度合）に応じた
臨時噴射基パルス巾ＰEXが演算され、このＰEXは第９図
に示すようにθが大きくなる程大きくなるように設定さ
れている。

次のステップS110では、上記ステップS104で演算した
オクタン価に応じた加速増量補正係数ＨPREをＰEXに乗
算して、臨時噴射パルス巾Ｐ′Wの計算が行われ、ステ
ップS111ではＰ′Wのパルス巾で臨時噴射がセットさ
れ、燃料噴射弁28から臨時噴射が行われ、加速に対する
燃料増量の時間遅れを回避している。

そして、次のステップS112では、θ（加速要求変化度
合）に応じた基本加速増量率ＨACCBが求められるが、こ
のＨACCBはＰEXと同様にθが大きくなる程大きくなるよ
うに設定されている。

ステップS113では、ステップS112で演算した基本加速
増量率ＨACCBに、ステップS104で求めたオクタン価に応
じた加速増量補正係数ＨPREを乗算して、オクタン価補
正された加速増量補正値ＨACCを演算してスタートに戻
る。

さらに、一定のクランク角毎に第７図に示す割込みル
ーチンが実行される。

同図に示す割込みルーチンでは、まず、ステップS114
でクランク角センサ48の出力値に基づいて割込み時刻が
読み出された後、ステップS115で前回の割込み時刻との
差によりエンジン10の回転数Ｎが算出される。

続くステップS116では、噴射パルス巾ＰWがステップS
102で求めた基本燃料噴射パルス巾ＰINJに、ステップS1
13で求めたオクタン価補正された加速増量補正値ＨACC
を乗算して演算され、ステップS117では加速増量ＨACC
から所定の減衰定数ＤACCを減算して、新たな加速増量
Ｈ′ACCを設定した後、ステップS118でＨ′ACCが１より
も大きいか否かが判断され、Ｈ′ACCが１よりも大きけ
ればステップS119でＰWでパルス巾で燃料噴射がセット
されてスタートに戻る。

一方、ステップS118でＨ′ACCが１よりも小さいと判
断されると、ステップS120でＨ′ACCを１にセットして
ステップS119が実行される。

以上の各ステップを経て燃料の噴射が行なわれる状態
を第10図に示している。

さて、以上のようにしてエンジン10の噴射燃料を制御
する本実施例装置においては、加速時の燃料噴射は、加
速度合に応じて加速が大きい程大きくなる臨時噴射パル
ス巾ＰW′を、オクタン価に応じてオクタン価が高くな
る程小さくなる加速増量補正係数ＨPREで補正して直ち
に臨時噴射するので、加速直後の空燃比の低下が防止さ
れる。

また、加速要求変化度合に応じた基本加速増量率ＨAC
CBも、加速の度合とオクタン価とに応じて補正されるの
でノッキングが生じ易くなることが回避される。

以上の作用をより具体的に示したのが第11図であり、
同図は空燃比と充填量との関係で、ハイオクとレギュラ
ーとのノッキング限界を示している。

今、エンジン10の運転状態が第11図のＡ点にあって、
加速の要求があったとすると、加速増量を全く行なわな
いとすれば、同図の実線で示す曲線を経て加速後の動作
点Ｂに至達し、ハイオク，レギュラーのノッキング限界
を通ってしまう。

ここで、加速増量を行えばノッキング限界を通過しな
くなるが、単純な加速増量では、使用燃料に適合させる
ことができない。そこで、本実施例では加速増量に加え
て、その増量値を使用燃料のオクタン価で補正し、オク
タン価が小さくなる程大きくなるようにしている。

これにより、加速前動作点Ａから加速後動作点Ｂに至
る経路は、使用燃料のオクタン価によって異なったもの
となり、ハイオク，レギュラーのノッキング限界をそれ
ぞれ回避してＡ→Ｂに到達し、使用燃料のそれぞれに最
適な加速増量が行われる。

なお、上記第２実施例で示した制御の加速判定定数θ
ACCを、オクタン価に応じたものとし、オクタン価が低
い場合には、小さな加速状態でも加速増量を行う一方、
オクタン価が高い場合にはかなり大きな加速状態になら
なければ加速増量を行わないようにし、加速判定レベル
を設けてもよい。

《発明の効果》 以上実施例で詳細に説明したように、この発明に係る
エンジンの制御装置によれば、乗員による加速要求変化
度合が所定値以上のエンジンの加速時に燃料増量すると
ともに、この燃料の加速増量値を使用燃料のオクタン価
で補正し、オクタン価が小さくなる程増量値が大きくな
るようにしているから、使用燃料のオクタン価に応じて
最適な加速増量を行なわせることができ、ノッキング防
止と共に燃費向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明装置の第１実施例を示してお
り、第１図は同装置の全体説明図、第２図および第３図
は同装置の制御用フローチャート図、第４図から第11図
は本発明装置の第２実施例を示しており、第４図は同装
置の全体説明図、第５図から第７図は同装置の制御用フ
ローチャート図、第８図はオクタン価とその補正係数と
の関係を示す説明図、第９図は加速と臨時噴射パルス
巾，基本加速増量率との関係を示す説明図、第10図は加
速時のスロットル開度、噴射パルス巾、減衰定数の関係
を示す説明図、第11図は同装置の作動を示す説明図であ
る。 10……エンジン、18……点火プラグ 26……スロットルバルブ、28……燃料噴射弁 32……ノックセンサ、38……ディストリビュータ 42……オクタン価センサ、46……スロットル開度センサ 48……クランク角センサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンのノッキングを検出するノッキン
   グ検出手段と、 ノッキング検出時にノッキングを抑制するようにエンジ
   ン制御量を補正するノッキング抑制手段と、 エンジンに供給される燃料のオクタン価を検出する燃料
   成分検出手段と、 加速要求変化度合を検出する加速要求変化度合検出手段
   と、 該加速要求変化度合検出手段に基づいて、該変化度合が
   所定値以上のとき加速時と判断する加速時判定手段と、 加速時にエンジンに供給する燃料を増量する燃料増量手
   段と、 を備え、 上記ノッキング検出手段は、この燃料成分検出手段の出
   力を受け、加速時、オクタン価が小さい程上記燃料増量
   手段による燃料の増量を大きくすることを特徴とするエ
   ンジンの制御装置。