JPH06323191A - 内燃機関のノッキング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンのばらつきや経時変化等に拘らず、
ノッキングを抑えつつ車両の動力性能を最大限に引き出
すことができる内燃機関のノッキング制御装置を提供す
ること。 【構成】 過渡時の変速中であるか否かを判定する変速
時判定手段３を設けると共に、この変速時判定手段３に
よって過渡時の変速中であると判定されたときに、この
変速中にノッキングの発生を検出したか否かによって過
渡時の変速中のノッキング判定レベルを変更するノッキ
ング判定レベル変更手段４を設ける。そして、ノッキン
グ判定手段２によってノックセンサ１よりの検出値と変
更後のノッキング判定レベルとを比較してノッキング発
生の有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のノッキング制
御装置に係り、特に内燃機関に生じるノッキングをノッ
クセンサにより検出し、この検出値とノッキング判定レ
ベルとを比較してノッキングの発生の有無を検出する内
燃機関のノッキング制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のシリンダ内の混合気が異常燃
焼すると、燃焼室内の圧力上昇は正常な燃焼の時に比べ
て非常に速くなる。このため各シリンダで燃焼が起こる
度に、ハンマで叩くようなノッキング音を繰り返し生じ
る。そして、軽度のノッキングが発生する状態で燃焼を
行なうことは、燃費やトルク等の観点からは好ましい
が、ノッキングの頻度や大きさ等が許容範囲を越えると
エンジンにとって好ましくなくなる。

【０００３】そこで、ノッキングの頻度あるいは大きさ
を検出し、この検出結果に基づいて点火時期を遅角ある
いは進角させて点火時期をフィードバック制御すること
によってノッキングを制御するエンジン用点火時期制御
装置が従来知られている（特開昭５７−３２０６５号公
報）。

【０００４】この従来の装置においては、ノッキング発
生の有無の判定基準となるバックグランド信号は、ノッ
クセンサからの検出値をなまし処理して得ているため、
エンジン回転数が急変する過渡時例えば加速時にはノッ
クセンサ信号の出力の増加に対してノッキングの有無の
判定基準となるバックグランド信号の追従遅れが生じる
ので、ノッキング判定レベルの低下によってノッキング
の有無を誤判定する場合がある。そこで、この誤判定を
防止すべくエンジン回転数が急変する過渡時例えば加速
時にはノッキング判定レベルをかさ上げして、定常時と
は別のノッキング判定レベルを設定し、バックグランド
信号の追従遅れによるノッキング判定レベルの不足分を
補っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来の装置では、例えば加速時のノッキング判定レベルの
かさ上げ量が固定されているため、エンジンのばらつき
や経年変化等によって最適なノッキング判定レベルが変
化した場合、即ちノッキング判定レベルの要求かさ上げ
量が変化した場合には、設定かさ上げ量が要求かさ上げ
量より大きくなってしまい、ノッキングが発生していて
もノッキングと判定しなかったり、あるいは設定かさ上
げ量が要求かさ上げ量より小さくなってしまいノッキン
グが発生していないにも拘らずノッキングと判定してし
まうといった誤判定をしてしまう可能性があった。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、過渡時の変速中におけるノッキング発生の有無に
応じて過渡時のノッキング判定レベルを最適レベルに変
更することにより、エンジンのばらつきや経年変化等に
拘らず、ノッキングを最小限に抑えつつ車両の動力性能
を最大限に引き出すことができる内燃機関のノッキング
制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図である。

【０００８】同図に示すように本発明は、内燃機関のノ
ッキングを検出するノックセンサ１と、このノックセン
サよりの検出値とノッキング判定レベルとを比較してノ
ッキングの発生の有無を判定するノッキング判定手段２
とを備えたノッキング制御装置において、過渡時の変速
中であるか否かを判定する変速時判定手段３と、前記変
速時判定手段３によって過渡時の変速中であると判定さ
れたときに、該変速中にノッキングの発生を検出したか
否かによって過渡時の変速中のノッキング判定レベルを
変更するノッキング判定レベル変更手段４と、を備えて
いる。

【０００９】

【作用】変速時判定手段によって過渡時の変速中である
か否かが判定される。そして、過渡時の変速中であると
判定されると、この変速中にノッキングの発生を検出し
たときはノッキング判定レベル変更手段によってノッキ
ング判定レベルが変更される。この変更されたノッキン
グ判定レベルとノックセンサよりの検出値とが比較さ
れ、この比較結果に基づいてノッキングの有無が判定さ
れる。そしてこの判定結果に基づいて点火時期を遅角あ
るいは進角させて点火時期をフィードバック制御するこ
とによってノッキングが制御される。

【００１０】従って、エンジンのばらつきや経年変化等
に拘らず、ノッキングを最小限に抑えつつ車両の動力性
能を最大限に引き出すことができる。

【００１１】

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。図２は、本発明になるノッキング制御装置を搭載
してなる内燃機関（エンジン）の要部構成図である。

【００１２】同図に示すように、エアクリーナ（図示せ
ず）の下流側には吸気温センサ１２及びスロットル弁１
３が配設されている。このスロットル弁１３には、スロ
ットル弁１３の開度を検出するスロットル開度センサ１
４が取り付けられている。

【００１３】また、スロットル開度センサ１４内には、
スロットル弁全閉時（アイドル時）にオンするアイドル
スイッチ（図示せず）が設けられている。吸気温センサ
１２は、スロットル弁１３の上流側の吸気管壁に配設さ
れている。更に、スロットル弁１３の下流側にはサージ
タンク１６が配設されている。サージタンク１６はイン
テークマニホルド１８，吸気ポート１９及び吸気弁２０
を介して機関本体２１の燃焼室２２に連通されている。
このインテークマニホールド１８には、各気筒に対応す
るように燃料噴射弁２３が取り付けられている。

【００１４】燃焼室２２は、排気弁２４，排気ポート２
５及びエキゾーストマニホルド２６を介して三元触媒
（図示せず）に連通されている。このエキゾーストマニ
ホールド２６には、排気ガス中の残留酸素濃度を検出し
て理論空燃比に対応する値を境に反転した信号を出力す
るＯ₂ センサ２７が取り付けられている。

【００１５】シリンダブロック２８には、燃焼室２２で
発生するノッキングを検出する前記したノックセンサ１
に相当するノックセンサ２９，及びウォータジャケット
内に吐出するよう配設され冷却水温を検出する水温セン
サ３０が取り付けられている。シリンダヘッド３１に
は、各々の燃焼室２２内に突出するように点火プラグ３
２が取り付けられている。点火プラグ３２は、ディスト
リビュータ３３及び点火コイルを備えたイグナイタ３４
を介してマイクロコンピュータ等で構成された電子制御
装置（以下、ＥＣＵという）３５に接続されている。

【００１６】ディストリビュータ３３には、ディストリ
ビュータシャフトに固定されたシグナルロータとディス
トリビュータハウジングに固定されたピックアップとで
各々構成された気筒判別センサ３６及び回転角センサ３
７が取り付けられている。気筒判別センサ３６は、例え
ば７２０℃Ａ毎に気筒判別信号を出力し、回転角センサ
３７は、例えば３０℃Ａ毎に回転角信号を出力する。そ
して、この回転角信号の周期から機関回転速度（ＮＥ）
を演算することができる。

【００１７】ＥＣＵ３５は、図３に示すように、マイク
ロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）３８，リード・オ
ンリ・メモリ（ＲＯＭ）３９，ランダム・アクセス・メ
モリ（ＲＡＭ）４０，バックアップＲＡＭ（Ｂ−ＲＡ
Ｍ）４１，入出力ポート４２，入力ポート４３，出力ポ
ート４４，４５及びこれらを接続するデータバスやコン
トロールバス等のバス４６を備えている。

【００１８】入出力ポート４２には、アナログ−デジタ
ル（Ａ／Ｄ）変換器４７及びマルチプレクサ４８が順に
接続されており、このマルチプレクサ４８には、バッフ
ァ４９を介して吸気温センサ１２が接続されると共に、
バッファ５０及びバッファ５１を夫々介して水温センサ
３０及びスロットル開度センサ１４が接続されている。
また、マルチプレクサ４８には、バッファ５２を介して
圧力センサ１７が接続されている。そして、入出力ポー
ト４２は、Ａ／Ｄ変換器４７及びマルチプレクサ４８に
接続されて、ＭＰＵ３８からの制御信号に応じて吸気温
センサ１２からの出力、圧力センサ１７からの出力、水
温センサ３０からの出力及びスロットル開度センサ１４
からの出力を順次所定周期でＡ／Ｄ変換するように制御
する。

【００１９】入力ポート４３には、コンパレータ５３及
びバッファ５４を介してＯ₂ センサ２７が接続されると
共に波形整形回路５５を介して気筒判別センサ３６及び
回転角センサ３７が接続され、また図示しないバッファ
を介してアイドルスイッチ１５が接続されている。そし
て、出力ポート４４は駆動回路５６を介してイグナイタ
３４に接続され、出力ポート４５は駆動回路５７を介し
て燃料噴射弁２３に接続されている。

【００２０】上記ハードウェア構成のＥＣＵ３５は、変
速時判定手段３及びノッキング判定レベル変更手段４を
ソフトウェア処理動作として実現するものである。以
下、ＥＣＵ３５の行なうノッキング制御動作について説
明する。

【００２１】図４はノッキング判定レベルのかさ上げ許
可判定ルーチンであり、このルーチンは一定時間毎例え
ば６４ms毎の割込みによって実行される処理である。

【００２２】先ず、ステップ１００において、このルー
チンが実行される周期６４msの間における機関回転数
（ＮＥ）の変化量ＤＬＮＥの絶対値｜ＤＬＮＥ｜が８rp
m 未満か否か、即ち過渡時の加減速中か否かが判定され
る。そして、｜ＤＬＮＥ｜が８rpm 未満でないと判定さ
れたとき、即ち過渡時の加減速中であるときには、ステ
ップ１０２において水温センサ３０によって検出される
冷却水温ＴＨＷが６０℃未満か否かが判定され、冷却水
温ＴＨＷが６０℃未満でないと判定されたときは、ステ
ップ１０４の処理に進みフェイルセーフフラグＸＫＦＡ
ＩＬが１か否かが判定される。尚、このフェイルセーフ
フラグＸＫＦＡＩＬはノックセンサ２９等に故障が有る
場合に１となるフラグである。そして、ステップ１０４
においてフェイルセーフフラグＸＫＦＡＩＬが１でない
と判定されたときは、ステップ１０６でカウンタＣＫＣ
ＳＮが１だけインクリメントされて処理はステップ１１
０に進む。

【００２３】ステップ１１０においてカウンタＣＫＣＳ
Ｎが４８ms相当以上か否か、即ち冷却水温が６０℃以上
でフェイルが無く、かつ過渡時の加減速状態が４８ms以
上継続しているか否かが判定され、カウンタＣＫＣＳＮ
が４８ms相当以上であると判定されたときは、ステップ
１１２でかさ上げ許可フラグＸＫＣＳＮが１にセットさ
れてノッキング判定レベルのかさ上げが許可されてこの
ルーチンを終了する。

【００２４】一方、ステップ１００で機関回転数（Ｎ
Ｅ）の変化量の絶対値｜ＤＬＮＥ｜が８rpm 未満と判定
されたとき、即ち過渡時の加減速中ではないと判定され
たとき、ステップ１０２で冷却水温ＴＨＷが６０℃未満
であると判定されたとき、ステップ１０４でフェイルセ
ーフフラグＸＫＦＡＩＬが１であると判定されたとき、
即ちノックセンサ２９等に故障が有ると判定されたとき
は、ステップ１０８でカウンタＣＫＣＳＮは０にクリア
され、更にステップ１１４でかさ上げ許可フラグＸＫＣ
ＳＮが０にクリアされてノッキング判定レベルのかさ上
げが禁止されてこのルーチンを終了する。

【００２５】また、ステップ１１０において、カウンタ
ＣＫＣＳＮが４８ms未満であると判定されたとき、冷却
水温が６０℃以上でフェイルが無く、かつ過渡時の加減
速状態が４８ms以上継続していないと判定されたときに
は、ステップ１１４でかさ上げ許可フラグＸＫＣＳＮが
０にクリアされてノッキング判定レベルのかさ上げが禁
止されてこのルーチンを終了する。

【００２６】図５はノッキング判定レベルの算出及びノ
ッキング判定レベルのかさ上げ量変更ルーチンであり、
このルーチンは一定時間毎例えば６４ms毎の割り込みに
よって実行される処理である。尚、以下に説明するステ
ップ２００〜ステップ２０６及びステップ２１８がノッ
キング判定レベルの算出ルーチンであり、ステップ２０
８〜ステップ２１６がノッキング判定レベルのかさ上げ
量変更ルーチンである。

【００２７】先ず、ステップ２００でエンジン回転数
（ＮＥ）より適合定数Ｋの値をテーブルサーチし、バッ
クグランドレベルＶＭＥＡＮにこのＫ値を乗じてノッキ
ング判定基準値ＶＭＭを算出する。ここで適合係数Ｋ
は、エンジン回転数（ＮＥ）より一義的に定まる定数で
あり，またバックグラントレベルＶＭＥＡＮは、ノック
センサ２９からの検出値をなまし処理して得られるもの
である。

【００２８】次に、ステップ２０２でかさ上げ許可フラ
グＸＫＣＳＮが１か否か、即ち、図４のかさ上げ判定ル
ーチンでかさ上げが許可されているか否かが判定され、
ＸＫＣＳＮが１でかさ上げが許可されていると判定され
たときは、ステップ２０４でかさ上げ量ｔＶＯＳＮＥを
所定量（本実施例では４）とし、ステップ２０８でかさ
上げ量増加フラグＸＫＣＳＮＬが１か否かが判定され
る。

【００２９】ここで、かさ上げ量増加フラグＸＫＣＳＮ
Ｌについて図６を参照しながら説明する。図６はかさ上
げ量増加判定ルーチンであり、このルーチンは一定時間
毎例えば気筒ＴＤＣ毎の割込みによって実行される処理
である。

【００３０】先ず、ステップ３００においてかさ上げ許
可フラグＸＫＣＳＮが１か否かが判定され、ＸＫＣＳＮ
が１であると判定されたとき、即ちノッキング判定レベ
ルのかさ上げが許可されているときは、ステップ３０２
において変速時の点火遅角量ＡＥＣＴが所定量（本実施
例では２０℃Ａ）以上か否かが判定される。そして、変
速時の点火遅角量ＡＥＣＴが２０℃Ａ以上であるとき、
即ち、機関回転数（ＮＥ）が急変しノッキング判定レベ
ルはかさ上げされるが、点火時期は遅角されてノッキン
グが発生しない状態であるときはステップ３０４でノッ
キングの検出が有るか否かが判定され、ノッキングの検
出が有ると判定されたときは、ノッキング判定レベルの
かさ上げ量が不足しているために誤判定したものと判断
し、ステップ３０６でかさ上げ量増加フラグＸＫＣＳＮ
Ｌを１にセットし、かさ上げ量の増加を許可してこのル
ーチンを終了する。

【００３１】一方、ステップ３００において、かさ上げ
許可フラグＸＫＣＳＮが１でないと判定されたとき、即
ちかさ上げが禁止されていると判定されたときは、ステ
ップ３０８でかさ上げ量増加フラグＸＫＣＳＮＬが０に
セットされて、かさ上げ量の増加が禁止されてこのルー
チンを終了する。また、ステップ３０４でノッキングの
検出が無いと判定されたときは、ノッキング判定レベル
のかさ上げ量が過大であるのか、あるいは適当であるの
かが判定不能であるため、ステップ３０８でかさ上げ量
増加フラグＸＫＣＳＮＬが０にセットされて、かさ上げ
量の増加が禁止されてこのルーチンを終了する。

【００３２】尚、このルーチンのＳ３０２が前記した変
速時判定手段に相当するものである。

【００３３】再び図５の説明に戻り、ステップ２０８で
図６で説明したかさ上げ量増加フラグＸＫＣＳＮＬが１
でないと判定されたとき、即ちノッキング判定レベルの
かさ上げ量の増加が禁止されているときは、ステップ２
１２でノッキング無し判定カウンタＣＶＯＳＮＬが所定
値（本実施例では１０カウント）以上か否かが判定さ
れ、１０カウント以上であると判定されたときはかさ上
げ量が過大であるためノッキングを判定しないと判断
し、ステップ２１４で前回のかさ上げ量の補正量ｔＶＯ
ＳＮＬ_i-1 を１カウントだけディクリメントして今回の
かさ上げ量の補正量ｔＶＯＳＮＬを算出すると共に、ノ
ッキング無し判定カウンタＣＶＯＳＮＬを０にクリアす
る。即ち、ノッキング無し判定カウンタＣＶＯＳＮＬ
は、かさ上げが許可されている状態でノッキングの検出
が無いときにカウントアップされ、一方ノッキングの検
出が有るときにクリアされるものである。また、かさ上
げ量の補正量ｔＶＯＳＮＬはイニシャルルーチンによっ
ての初期値が０とされている。

【００３４】次いでステップ２１６でステップ２０４で
定めたかさ上げ量ｔＶＯＳＮＥにステップ２１４で算出
した今回のかさ上げ量の補正量ｔＶＯＳＮＬとを加算し
たものをかさ上げ量ｔＶＯＳＮＥとし、更にステップ２
１８でステップ２００で算出したノッキング判定基準Ｖ
ＭＭとステップ２１６で算出したかさ上げ量とを加算し
て新たなノッキング判定基準値ＶＬＥＶ１を算出してこ
のルーチンを終了する。

【００３５】一方、ステップ２０８でかさ上げ量増加フ
ラグＸＫＣＳＮが１であると判定されたとき、即ちノッ
キング判定レベルのかさ上げ量の増加が許可されている
ときは、ステップ２１０で前回のかさ上げ量の補正量ｔ
ＶＯＳＮＬ_i-1 を１カウントだけインクリメントして今
回のかさ上げ量の補正値ｔＶＯＳＮＬを算出し、その後
上記と同様のステップ２１６及びステップ２１８の処理
がこの順に行なわれてこのルーチンを終了する。

【００３６】また、ステップ２０２でかさ上げ許可フラ
グＸＫＣＳＮが１でないと判定されたとき、即ちかさ上
げが禁止されていると判定されたときは、かさ上げ量ｔ
ＶＯＳＮＥを０とし、かさ上げを行なわずに、上記と同
様のステップ２１８の処理が行なわれてこのルーチンを
終了する。従って、この場合はステップＳ２１８で算出
される新たなノッキング判定基準値ＶＬＥＶ１は、ステ
ップ２００で算出したノッキング判定基準値と同一の値
となる。即ち、ステップ１１０で過渡時の加減速中では
ないと判定されたとき等はノッキング判定レベルのかさ
上げは行なわれない。

【００３７】そして、前記したノッキング判定手段２に
よって、図５のステップ２１８で算出された新たなノッ
キング判定基準値ＶＬＥＶ１とノックセンサ２９よりの
検出値とを比較し、ノックセンサ２９よりの検出値が新
たなノッキング判定基準値ＶＬＥＶ１よりも大きいとき
はノッキングの発生有りと判定され、一方ノックセンサ
２９よりの検出値が新たなノッキング判定基準値ＶＬＥ
Ｖ１以下であるときはノッキングの発生無しと判定され
る。そして、この判定結果に基づいて点火時期を遅角あ
るいは進角させて点火時期をフィードバック制御するこ
とによってノッキングが制御される。

【００３８】以上のような本実施例によれば、変速時判
定手段３によって過渡時の変速中か否かを判定し、過渡
時の変速中と判定されたときには、ノッキング判定レベ
ル変更手段４によって変速中のノッキングの検出の有無
に基づいてノッキング判定レベルを最適なレベルに変更
し、この変更したノッキング判定レベルに基づいてノッ
キングを最適に制御しているので、エンジンのばらつき
や経時変化等に拘らずノッキングを最小に抑えつつ車両
の動力性能を最大限に引き出すことができる。

【００３９】尚、以上の実施例において、ステップ２０
４でのかさ上げ量ｔＶＯＳＮＥは４に限定されるもので
はなく、例えばステップ２１６で補正されたｔＶＯＳＮ
Ｅを記憶学習し、この学習結果に基づいた値等であって
も良い。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、過渡時のノッキング判
定レベルを最適レベルに変更し、この最適レベルに基づ
いてノッキングを制御しているので、エンジンのばらつ
きや経年変化等に拘らずノッキングを最小限に抑えつつ
車両の動力性能を最大限に引き出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例であるノッキング制御装置を
搭載したエンジンの構成図である。

【図３】ＥＣＵのハードウェア構成を示す図である。

【図４】ノッキング判定レベルのかさ上げ許可判定ルー
チンを示すフローチャートである。

【図５】ノッキング判定レベルの算出及びノッキング判
定レベルのかさ上げ量変更ルーチンを示す図である。

【図６】かさ上げ量増加判定ルーチンを示す図である。

【符号の説明】

１，２９ ノックセンサ ２ ノッキング判定手段 ３ 変速時判定手段 ４ ノッキング判定レベル変更手段 １２ 吸気センサ １３ スロットル弁 １４ スロットル開度センサ １７ 圧力センサ ２０ 吸気弁 ２２ 燃焼室 ２３ 燃料噴射弁 ３０ 水温センサ ３２ 点火プラグ ３３ ディストリビュータ ３４ イグナイタ ３５ 電子制御装置（ＥＣＵ） ３７ 回転角センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のノッキングを検出するノック
   センサと、このノックセンサよりの検出値とノッキング
   判定レベルとを比較してノッキングの発生の有無を判定
   するノッキング判定手段とを備えたノッキング制御装置
   において、 過渡時の変速中であるか否かを判定する変速時判定手段
   と、 前記変速時判定手段によって過渡時の変速中であると判
   定されたときに、該変速中にノッキングの発生を検出し
   たか否かによって過渡時の変速中のノッキング判定レベ
   ルを変更するノッキング判定レベル変更手段と、 を備えていることを特徴とする内燃機関のノッキング制
   御装置。