JPH03145551A - 内燃機関用ノック制御装置 - 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１ この発明は、自動車用ガソリンエンジン等の内燃機関の
ノックを検出して気筒点火位置を遅角補正する制御装置
に関し、特にエンジンやノックセンサのバラツキによる
ノック誤検出を防止した内燃機関用ノック制御装置に関
するものである。

［従来の技術］ 一般に、複数気筒により駆動される内燃機関は、効率的
に出力トルクを得るために、マイクロコンピュータ（Ｅ
ＣＵ）を用いて、各気筒毎の点火時期及び燃料噴射順序
等を負荷状態等に応じて制御している。

しかし、高速運転時等において点火位置が進角側に制御
され過ぎると、異常燃焼によりノッキング（以下、ノッ
クという〉と呼ばれる振動が発生し、気筒を損傷するお
それがある。このようなノックの発生を抑制するため、
従来より、点火時に異常振動を検出したときには、振動
に応じて気筒点火位置を遅角側に補正している。

第３図は従来の内燃機関用ノック制御装置を示すブロッ
ク図である。

図において、（１）は内燃機関駆動用の気筒の１つ又は
各々に取り付けられたノックセンサであり、振動検出用
の圧電素子等からなり、特にノ・ツク特有の周波数（例
えば、７　ｋ　Ｉｔ　ｚ程度）に同調する共振特性を有
している。

（２）はノックセンサ（１〉の出力信号Ａのピークレベ
ルＰを所定の点火タイミング毎に生成するピークホール
ド回路、（３）は内燃機関のクランク軸又はカム軸に取
り付けられて所定のクランク角位置θを検出するクラン
ク角センサ、（４）はクランク角位置θに基づいてピー
クホールド回路（２）をリセットするためのタイミング
信号Ｔを生成するタイミング信号発生器、（５）はクラ
ンク角位置θに基づいて内燃機関の回転数Ｒを検出する
回転数検出器、（６）は回転数Ｒに対応したスレッショ
ルドレベル（閾値）ＴＩ−１を生成する関数発生器であ
る。

（７）はコンパレータ等からなるノック判別器であり、
ピークレベルＰと閾値Ｔ　Ｈとを比較して、ＡＴＨ の場合に「１」レベルの比較出力Ｃを出力するようにな
っている。（８）は比較出力Ｃに基づいて気筒点火位置
補正用の遅角量θ、を生成する遅角量計算器である。（
９）は気筒の点火時期（点火位置）を制御する点火時期
制御器であり、内燃機関の回転数や負荷状態に応じて決
定されるベース進角値を遅角量θ８により補正するよう
になっている。

尚、所定期間毎に生成されるタイミング信号Ｔは、内燃
機関の回転に同期した気筒の基準位置に対応しており、
例えば、各気筒の第１の基準位置Ｂ７５°で立ち上がり
、第２の基準位ＷＢ５°で立ち下がるパルスからなって
いる。従って、ピークホールド回路（２）は、第１の基
準位ｆｉＢ７５°でリセットされ、この第１の基準位置
Ｂ７５°から第２の基準位置Ｂ５°までの間はマスクさ
れる。そして、成る気筒の第２の基準位置Ｂ５”から次
の気筒の第１の基準位ｇ　Ｂ　７５°までの間イネーブ
ルとなって、ピークレベルＰを保持するようになってい
る。

次に、第４図の波形図及び第５図の特性図を参照しなが
ら、第３図に示した従来の内燃機関用ノック制御装置の
動作について説明する。

通常、各気筒は、ＴＤＣ（上死点−０°）から５°程度
手前の第２の基準位ＷＢ５°の付近で点火されるので、
混合気の爆発は、ＴＤＣから１０°〜６０°程度過ぎた
クランク角位］　Ａ　１Ｇ”〜Ａ６０°付近で起こり、
異常燃焼によるノックも、この爆発タイミングと同期し
て発生する。

ノックセンサ（１）は、気筒のシリンダ等に固定されて
振動を検出しており、ノックが発生すると、他の振動レ
ベルに対して振幅が大きい出力信号Ａ（第４図参照）を
生成する０例えば、成る気筒でノックが発生した場合、
ノックセンサ（１〉の出力信号Ａは、クランク角位１Ａ
１０°〜＾６０゛付近で周期的に大きい振幅を有する波
形となる。

クランク角センサ（３）は、気筒の動作に対応した第１
及び第２の基準位置Ｂ７５°及びＢ５°を示すクランク
角位置θを生成し、このクランク角位置θに基づいて、
タイミング信号発生器（４〉はパルス状のタイミング信
号Ｔを出力する。

ピークホールド回路（２）は、タイミング信号Ｔの立ち
上がり（第２の基準位ｉｔ　Ｂ　５°）から、ノックセ
ンサ（１〉の出力信号ＡのピークレベルＰを検出し、こ
れをタイミング信号Ｔの立ち下がり（第１の基準位置Ｂ
７５°）でリセットされるまで保持する。

回転数検出器（５）は、クランク角位置θから内燃機関
の回転数Ｒを検出し、この回転数Ｒに対応した信号レベ
ルを生成する。関数発生器（６）は、例えばＲＯＭテー
ブルからなり、第５図のように、回転数Ｒの上昇に応じ
て増大する閾値Ｔ　Ｈを生成する。なぜなら、回転数Ｒ
が上昇するにつれて、ノック及びノイズによる振動量が
大きくなり、ピークレベルＰの振幅が全体に大きくなる
からである。第５図のような閾値Ｔ　Ｉ−１の特性は、
関数発生器（６）内のＲＯＭ等に予め設定されている。

ノック判別器（７）は、ピークレベルＰを閾値τ１１と
比較して、ピークレベルＰが閾値ＴＨを越えた場合にノ
ック発生と判別し、「１」レベルの比較出力Ｃを生成す
る。遅角量計算器（８〉は、比較出力Ｃが生成された場
合（ノックが発生した場合）には遅角量θ８を所定値だ
け増大させ、比較出力Ｃが生成されない場合〈ノックが
発生しない場合）には所定時間毎に遅角量θ８を所定値
ずつ減少させる。

点火時期制御Ｈ（９）は、遅角量θ８によりベース進角
値を補正し、気筒点火位置の演算制御を行う。

この結果、制御対象となる気筒の点火位置はノック抑制
側に遅角補正され、ノックは発生しなくなる。

しかし、閾値ＴＨが運転状態に対して一意的に設定され
るのに対して、ピークレベルＰに含まれるノイズレベル
は、運転状態が同一であっても内燃機関（エンジン）や
ノックセンサ（１）の特性のバラツキにより変動する。

このため、ピークレベルＰがたとえノイズレベルであっ
ても、閾ｆ１αＴ　Ｈを越える可能性がある。

もし、ノイズをノックと判別して遅角制御を行うと、気
筒点火位置がノック検出毎に積算遅角されてしまい、気
筒の制御効率が著しく損なわれてしまうことになる。

［発明が解決しようとする課題１ 従来の内燃機関用ノック制御装置は以上のように、運転
状態に対応して予め設定された閾値Ｔ　Ｉ−１を用いて
ピークレベルＰを判別しているので、ピークレベルＰの
ノイズレベルが変動した場合に、ノイズをノックとして
誤検出しやすくなり、気筒点火位置を連続的に遅角制御
してしまい、制御効率が大きく損なわれるという問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、エンジンやノックセンサのバラツキによりピ
ークレベルが変動しても、ノイズの誤検出を防ＩＥでき
る内燃機関用ノック制御装置を得ることを目的とする。

「課題を解決するための手段］ この発明に係る内燃機関用ノック制御装置は、運転状態
に対応した閾値を格納する第１の記憶手段と、運転状態
に対応したノイズレベルを格納する第２の記憶手段と、
ノックセンサの出力信号に対応したセンサレベルと第２
の記憶手段から読出されたノイズレベルとに基づいて第
１の記憶手段から読出された閾値を補正する閾値補正演
算処理部とを設け、センサレベルと閾値補正演算処理部
からの補正閾値とを比較してノックの有無を判別するよ
うにしたものである。

［作用］ この発明においては、センサレベルの平均値が予め設定
されたノイズレベルより大きくなった場合には、闇値が
大きくなるように補正して、ノイズによる不要な遅角制
御を抑制する。

「実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、（１
）〜（４）は前述と同様のものである。

又、（１７）〜（１９）は（７〉〜（９）にそれぞれ対
応している。

（１０〉はピークレベルＰをデジタル値に変換するＡＤ
変換器であり、ピークホールド回路（２）とノック判別
処理部（１７）との間に挿入されている。

（１１）は回転数Ｒとは異なる運転状態として負荷状態
りを検出する負荷センサであり、例えば、アクセルによ
る吸気状態を検出する半導体等から構成されている。

（１２）はクランク角位置θ及び負荷状態りに基づいて
二次元に区分された運転領域りを決定する運転状態処理
部であり、クランク角位置θから回転数Ｒを検出する回
転数検出器（５）（第３図参照）と、負荷状ｆｉＬから
負荷レベルを検出する負荷検出器とを含んでいる。（１
３）は各運転領域りに対応した閾値ＴＨを三次元マツプ
テーブルとして格納する第ｌＲＯＭであり、運転領域り
に対する閾値ＴＨが読出されるようになっている。　（
１４）は各運転領域りに対応した平均的なノイズレベル
Ｎを格納する第２ＲＯＭであり、運転領域りに対するノ
イズレベルＮが読出されるようになっている。

（２０〉はピークレベルＰ及びノイズレベルＮに基づい
て閾値ＴＨを補正する閾値補正演算処理部であり、所定
期間毎にピークレベルＰを平均化する平均化処理部（２
１）と、平均化処理部（２１）からの平均値ｐｇと第２
ＲＯＭ（１４）から読出されたノイズレベルＮとの比か
ら補正係数Ｋを生成する除算部〈２２〉と、第１ＲＯＭ
（１３）から読出された閾値ＴＨに補正係数Ｋを乗算し
て補正閾値ＴＨＥを生成する乗算部（２３〉とを備えて
いる。

ノック判別処理部（１７）は、ＡＤ変換器（１０）を介
したピークレベルＰと閾値補正演算処理部（２０）から
出力された補正閾値Ｔ　Ｈ軍とを比較して比較出力Ｃを
生成し、遅角量３１算処理部（１８）は、比較出力Ｃに
基づいて遅角量θ８を生威し、点火時期制御部（１９〉
は、遅角量θ８に基づいて気筒点火位置を遅角制御する
ようになっている。これらは運転状態処理部（１２）、
第１　Ｒ−ＯＭ　（１３）、第２　ＲＯＭ　（１４）及
びｌ：（ｌ値補正演算処理部（２０）と共に、マイクロ
コンピュータ内に構成されている。

次に、第２図のフローチャート図を参照しながら、第１
図に示したこの発明の一実施例の動作について説明する
。

ピークボールド回１ｉ’８（２）は、前述と同様にタイ
ミング信号Ｔに応じてノックセンサ（１）の出力信号Ａ
のピークレベルＰを生成し、ＡＤ変換器（１０〉は、ピ
ークレベルＰをデジタル値に変換してノック判別処理部
（１７）に入力する。

運転状態処理部（１２〉は、クランク角センサ（３）か
らのクランク角位置θと負荷センサ（１１）からの負荷
状ＵＬとに基づいて検出時点の回転数Ｒ及び負荷レベル
を区分し、二次元の運転領域りに対応した閾値ＴＨを第
１Ｔ’（ＯＭ（１３）から読出す。

このとき、第１ＲＯＭ（１３）内には、回転数Ｒ及び負
荷レベルの各運転領域りに対応した閾値ＴＨが予め格納
されており、相対的にノイズレベルが大きくなる軽負荷
時には高レベルの閾値ＴＨが読出され、ノックを誤判別
しにくくなっている。

閾値補正演算処理部（２０〉は、第２図の閾値補正処理
ルーチンに従い、まず、ノック検出時に相当する回転数
及び負荷レベル等を初期設定する（ステップＳｌ）。

次に、設定されたノック検出時の回転数が否がを判定し
くステップＳ２）、設定回転数に達していれば、更に、
設定負荷レベルか否かを判定する（ステップＳ３）。

もし、ノック枚用時の設定回転数及び設定負荷レベルに
達していれば、平均化処理部（２１）により、現在のピ
ークレベルＰの平均値１本を算出する（ステップＳ４）
。

続いて、現在の回転数及び負荷レベルに対応し且つ平均
値ｐｇに対応して予め設定されたノイズレベルＮを、第
２　ＲＯＭ　（１４）から読出しくステップＳ５）、除
算部〈２２）により平均値Ｐ宜及びノイズレベルＮの比
をとって、 Ｋ＝ＰＸ／Ｎ から、補正係数Ｋを算出する（ステップＳ６）。

Ｒ後に、乗算部（２３）により、第１ＲＯＭ（１３）か
ら読出された閾ｆ！ｆＴＨに補正係数Ｋを乗算し、Ｔ　
　Ｈ業＝　　Ｔ　　Ｉ−Ｉ　　Ｘ　　Ｋから、補正ｒ：
ＡＭＴＨ’をｊＨ［Ｌ（スｆッ７”Ｓ７）、コノ補正閾
値Ｔ　Ｈ１をノック判別処理部（１７）の基準端子に入
力する。

一方、ステップＳ２又はＳ３において、設定回転数又は
設定負荷レベルに達していないと判定された場合は、ノ
ック検出が行われないので、閾値補正処理ルーチンも実
行せず、直ちにリターンして終了する。

以上の閾値補正処理により、運転状態に対応して予め設
定された閾値ＴＨは、ノック判別処理部（１７）の基準
レベルとしてそのまま用いられることはなく、その時点
のピークレベルＰの平均値Ｐ”の変動に対応して補正さ
れる。

もし、平均値１京が予め設定されたノイズレベルＮより
大きい場合は、補正係数Ｋが、 Ｋ＞１ となるため、補正閾値ＴＨ８は、 Ｔ　Ｈ車＞　Ｔ　Ｈ となり、ノイズレベルをノックレベルとして誤検出する
ことが抑制されるにのように、ノックセンサ（１ンの個
々の特性バラツキ等によりピークレベルＰが変動しても
、その変動分は閾値補正演算処理部（２０）により吸収
され、常にピークレベルＰに対応した補正閾値Ｔ　Ｈ”
を基準として、正確なノック判別を行うことができる。

尚、上記実施例においては、運転状態を検出するセンサ
手段として、回転数に対応したクランク角位置θを検出
するクランク角センサ（３）と、負荷レベルに対応した
負荷状態りを検出する負荷センサ（１１）とを用いたが
、他のセンサ手段を用いてもよく、又、第３図のように
１つのセンサ手段を用いてもよい。

又、ノックセンサ（１）の出力信号Ａに対応したレベル
としてピークレベルＰを用いたが、積分回路を介した積
分レベルを用いてもよい。

更に、ノック判別処理部（１７）を比較回路で構成した
が、比較演算回路で椙成し、入力信号差に応じた出力信
号を得るようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、運転状態に対応した閾
値を格納する第１の記憶手段と、運転状態に対応したノ
イズレベルを格納する第２の記憶手段と、ノックセンサ
の出力信号に対応したセンサレベルと第２の記憶手段か
ら読出されたノイズレベルとに基づいて第１の記憶手段
から読出された閾値を補正する閾値補正演算処理部とを
設け、センサレベルと閾値補正演算処理部からの補正閾
値とを比較してノックの有無を判別するようにしたので
、ノック誤検出による不要な遅角制御を抑制することが
でき、信頼性を向上させた内燃機関用ノック制御装置が
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は第１図内の閾値補正演算処理部の動作を説明するため
のフローチャート図、第３図は従来の内燃機関用ノック
制御装置を示すブロック図、第４図は第３図の装置の動
作を説明するための波形図、第５図は第３図内の関数発
生器の内容を示す特性図である。 （ｌ　・・・ノックセンサ （３・・・クランク角センサ （１１−＝ｆｉ荷センサ（１３）−第１ＲＯＭ（１４・
・・第２　ｎ　ＯＭ （１７・・・ノック判別処理部 （２０・・・閾値補正演算処理部 Ａ・・・ノックセンサの出力信号 θ・・・クランク角位置　　し・・・負荷状態Ｔ　Ｈ・
・・閾値　　　　　　ＴＨＬ・・補正閾値Ｎ・・・ノイ
ズレベル　　　Ｐ・・・ピークレベルＣ・・・比較出力 θ８・・・遅角量 尚、 図中、 同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の振動を検出するノックセンサと、前記内燃機
   関の運転状態を検出するセンサ手段と、 前記運転状態に対応した閾値を格納する第１の記憶手段
   と、 前記運転状態に対応したノイズレベルを格納する第２の
   記憶手段と、 前記ノックセンサの出力信号に対応したセンサレベルと
   前記第２の記憶手段から読出されたノイズレベルとに基
   づいて前記第１の記憶手段から読出された閾値を補正す
   る閾値補正演算処理部と、この閾値補正演算処理部から
   の補正閾値と前記センサレベルとを比較してノックの有
   無を判別するノック判別手段とを備えた内燃機関用ノッ
   ク制御装置。