(57)【要約】    【課題】  電気負荷の電流変化等に伴ってノッキング発生が誤判定され、点火時期が誤ってリタードされてしまうことを回避する。    【解決手段】  ノイズ判定区間とノック判定区間とを設定し、ノイズ判定区間においてノック検出信号が所定範囲を超えて変動した回数、又は、ノイズ判定区間におけるノック検出信号の積算値が所定値以上になると、次回のノック判定区間におけるノック制御を禁止する。【選択図】  図２
2006307807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のノッキング振動を検出するノックセンサを備え、該ノックセンサから出力される検出信号に基づいてノッキング発生の有無を判断し、ノッキングの発生を判断したときに、所定のノッキング対応処理を行う内燃機関のノッキング制御装置において、
ノック判定区間とノイズ判定区間とを設定し、前記ノイズ判定区間における前記ノックセンサの検出信号に基づいて前記検出信号に対するノイズ影響を判定し、該判定結果に応じて前記ノック判定区間における前記検出信号に基づくノッキング発生の判断又は前記ノッキング対応処理の実行を禁止することを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置。
【請求項２】
前記ノイズ判定区間に点火時期を含まないことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のノッキング制御装置。
【請求項３】
前記ノイズ判定区間が各気筒の点火時期の間に設定され、点火時期直後のノック判定区間における前記検出信号に基づくノッキング発生の判断又は前記ノッキング対応処理の実行を、直前のノイズ判定区間の判定結果に応じて禁止することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関のノッキング制御装置。
【請求項４】
前記ノッキング発生の判断又は前記ノッキング対応処理の実行が禁止される状態が所定以上継続したときに、前記禁止処理を強制的に解除することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング制御装置。
【請求項５】
前記ノッキング発生の判断又は前記ノッキング対応処理の実行が禁止される状態が所定以上継続したときに、ノイズ判定の異常を判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノックセンサから出力される検出信号に基づいてノッキング発生の有無を判断し、ノッキングの発生を判断したときに、点火時期のリタードなどのノッキング対応処理を行う内燃機関のノッキング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ノックセンサの検出信号に基づいてノッキング発生の有無を判断するノック検出装置として、ノック判定レベルを、ノッキングがないときのノックセンサの検出結果から機械振動ノイズ成分及び電気ノイズ成分を除去した値とする装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２０５０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、スロットルバルブを開閉駆動するスロットルモータなどの電気負荷に大電流が流れると、グランドレベルに変動が生じ、係るグランドレベルの変動や電気負荷から発せられる放射ノイズによって、ノックセンサ出力が変動し、実際にはノッキングが発生していないのに、ノッキング発生を誤判定し、点火時期が誤ってリタードされてしまう可能性があった。
【０００４】
特に、加速要求に伴ってスロットル弁を開弁させるべくスロットルモータに大電流を流したときに、ノッキング発生が誤判断されて点火時期が遅角されると、加速性能が低下するという問題が発生する。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、電気負荷の電流変化等に伴ってノッキング発生が誤判定され、点火時期が誤ってリタードされてしまうことを回避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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため請求項１記載の発明では、ノック判定区間とノイズ判定区間とを設定し、前記ノイズ判定区間におけるノックセンサの検出信号に基づいて前記検出信号に対するノイズ影響を判定し、該判定結果に応じて前記ノック判定区間における前記検出信号に基づくノッキング発生の判断又はノッキング対応処理の実行を禁止する構成とした。
係る構成によると、ノック検出信号に対してノイズ影響があるか否かをノイズ判定区間における検出信号に基づいて判定し、ノイズ影響があると判定した場合には、ノック判定区間におけるノック検出信号に基づくノッキング判定を禁止するか、ノッキングの発生を判定しても点火時期の遅角補正などのノッキング対応処理を行わないようにする。
【０００６】
従って、例えばスロットルモータに大電流が流れ、グランドレベルの変動や電気負荷から発せられる放射ノイズによってノック検出信号が変動すると、このノッキング発生とは無関係な検出信号の変動がノイズ判定区間において検出され、ノイズ影響を受けたノック検出信号に基づきノッキング発生が誤判定され、また、ノッキング対応処理が誤って実行されることが回避される。
【０００７】
請求項２記載の発明では、前記ノイズ判定区間に点火時期を含まない構成とした。
係る構成によると、点火ノイズが発生しない区間をノイズ判定区間とし、このノイズ判定区間におけるノック検出信号から、ノッキング発生の判断又はノッキング対応処理の実行を禁止するか否かを判断する。
従って、グランドレベルの変動や電気負荷から発せられる放射ノイズに因るノック検出信号の変動をノイズ判定区間において精度良く判定できる。
【０００８】
請求項３記載の発明では、前記ノイズ判定区間が各気筒の点火時期の間に設定され、点火時期直後のノック判定区間における前記検出信号に基づくノッキング発生の判断又は前記ノッキング対応処理の実行を、直前のノイズ判定区間の判定結果に応じて禁止する構成とした。
係る構成によると、ノック判定区間におけるノック検出信号に基づいて通常にノッキング判定及びノッキング対応処理を行うか否かが、直前のノイズ判定区間におけるノイズ判定結果に基づいて判断される。
【０００９】
従って、ノック判定区間におけるノック検出信号にノイズが影響するか否かを、直前の状態から精度良く判断でき、ノッキング発生の判断又はノッキング対応処理の実行を的確に禁止することができる。
請求項４記載の発明では、前記ノッキング発生の判断又は前記ノッキング対応処理の実行が禁止される状態が所定以上継続したときに、前記禁止処理を強制的に解除する構成とした。
【００１０】
係る構成によると、ノイズ判定区間においてノイズ影響を判定した結果、ノッキング発生の判断又はノッキング対応処理の実行が禁止される状態が所定以上継続すると、禁止処理を強制的に解除することで、ノッキング判定及びノッキング対応処理を実行させる。
従って、実際にノッキングが発生しているのに、ノッキング対応処理がなされないまま放置されることが回避され、ノッキング発生に対して機関を保護することができる。
【００１１】
請求項５記載の発明では、前記ノッキング発生の判断又は前記ノッキング対応処理の実行が禁止される状態が所定以上継続したときに、ノイズ判定の異常を判断する構成とした。
係る構成によると、ノイズ判定区間においてノイズ影響を判定した結果、ノッキング発生の判断又はノッキング対応処理の実行が禁止される状態が所定以上継続すると、ノイズ判定に異常があると判断する。
【００１２】
従って、ノイズ影響の誤判定によって、不当に、ノッキング発生の判断又はノッキング対応処理の実行が禁止されている状態を判断でき、実際にノッキングが発生しているのに、ノッキング対応処理がなされないまま放置されることを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における内燃機関のシステム構成を示す。
図１において、車両用内燃機関１には、エアクリーナ２からの空気が吸気ダクト３、スロットル弁４及び吸気マニホールド５を経て吸入される。
前記内燃機関１の吸入空気量は、スロットル弁４の開度によって制御され、前記スロットル弁４は、スロットルモータ４ａによって開閉駆動される。
【００１４】
また、吸気マニホールド５に設けた電磁式の燃料噴射弁６から機関回転に同期した所定のタイミングで燃料が噴射される。
そして、各気筒の燃焼室にて、混合気が点火栓７による火花点火によって着火して燃焼する。
前記燃料噴射弁６による燃料噴射量及び燃料噴射時期、前記点火栓７による点火時期、前記スロットルモータ４ａによるスロットル弁４の開閉駆動は、マイクロコンピュータ内蔵の電子制御ユニット８により制御される。
【００１５】
前記電子制御ユニット８には、各種のセンサから信号が入力される。
前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３にエアフローメータ９が設けられ、これにより内燃機関１の吸入空気流量Ｑが検出される。
また、クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ１０が設けられ、該クランク角センサ１０の検出信号に基づき、前記電子制御ユニット８において内燃機関１の回転速度Ｎｅが算出される。
【００１６】
また、スロットル弁４にスロットルセンサ１１が取付けられ、これによりスロットル開度ＴＶＯが検出され、更に、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ１３が設けられており、前記アクセル開度センサ１３の検出結果に基づいて設定される目標開度に、スロットルセンサ１１で検出される実際の開度が一致するように、前記スロットルモータ４ａがフィードバック制御される。
【００１７】
また、内燃機関１のシリンダブロックにノックセンサ１２が取付けられる。このノックセンサ１２は、圧電素子によってノッキング振動を検出するセンサであり、グランドラインが機関本体（又は車体）に接続されるタイプのセンサである。
但し、前記ノックセンサ１２は、そのグランドラインが前記電子制御ユニット８に接続されるアイソレートタイプのものであっても良い。
【００１８】
ここで、前記電子制御ユニット８は、前記ノックセンサ１２からの検出信号に基づいてノッキング発生の有無を判定し、ノッキング発生を判定すると点火栓７による点火時期（点火進角値）をリタードして、ノッキングの解消を図るようになっている。
図２のフローチャートは、前記ノッキング制御の第１実施形態を示す。
まず、ステップＳ１１では、機関負荷及び機関回転速度で区分される運転領域のうちのノック制御領域であるか否かを判別し、ノック制御領域であれば、ステップＳ１２へ進む。
【００１９】
ステップＳ１２では、予め設定されたノイズ判定区間であるか否かを判別する。
前記ノイズ判定区間は、各気筒の点火時期の間に設定され、詳細には、各気筒の圧縮上死点直後に設定されるノック判定区間以外で、各気筒の点火時期，吸気バルブの着座時期，排気バルブの着座時期及び燃料噴射弁の終了時期を含まない、必要充分な角度を確保できる区間として設定される（図３参照）。
【００２０】
本実施形態では、図３に示すように、例えば各気筒の点火前にノイズ判定区間が設定され、点火する気筒の吸気バルブが着座する時期から、直後の燃料噴射終了時期までの間にノイズ判定区間が設定される。
但し、ノック判定区間と吸気バルブの着座時期との相関や、燃料噴射終了時期と点火時期との相関から、ノイズ判定区間は、必ずしも吸気バルブの着座時期から燃料噴射終了時期までの間に限定されるものではなく、前述のように、ノック判定区間以外で、かつ、各気筒の点火時期，吸気バルブの着座時期，排気バルブの着座時期及び燃料噴射弁の終了時期を含まず、かつ、必要充分な角度を確保できる区間であればよい。
【００２１】
前記ノイズ判定区間は、直後のノック判定区間でノッキング発生が誤判定されるような変動がノック検出信号に生じているか否かを判定するものであり、各気筒の点火時期，吸気バルブの着座時期，排気バルブの着座時期及び燃料噴射弁の終了時期を含まないことから、点火ノイズ，機関バルブの着座ノイズ及び燃料噴射の終了に伴う逆起電力の発生を原因とするものではない、ノック検出信号の変動が求められることになる。
【００２２】
前記ステップＳ１２で前記ノック判定区間であると判定されると、ステップＳ１３へ進む。
ステップＳ１３では、ノックセンサ１２の出力が上限の閾値ＳＬで挟まれる所定範囲Ｗを超えて変動しているか否かを判断し（図４参照）、所定範囲Ｗを超える変動が発生している場合には、ステップＳ１４へ進んで、ノイズ判定カウンタをカウントアップする。
【００２３】
そして、次のステップＳ１５では、前記ノイズ判定カウンタの値が所定値以上になっているか否かを判別する。
ここで、前記ノイズ判定カウンタの値が所定値以上になると、ステップＳ１６へ進んでノック制御の禁止を設定する。
一方、前記ノイズ判定カウンタの値が所定値未満であれば、ステップＳ１６を迂回することで、前記ノイズ判定区間においてノック検出信号が大きく変動したときにのみ、前記ノック制御の禁止を設定する。
【００２４】
例えば、本実施形態のように、スロットルモータ４ａでスロットル弁４を開閉駆動する機関では、アクセルの踏み込みに対応させるべくスロットルモータ４ａに大電流を流してスロットル弁４を開こうとすると、バッテリ電圧が変動することで、機関１のグランド（ＧＮＤ）レベルと電子制御ユニット８のグランド（ＧＮＤ）レベルとに差異が生じ、ノッキングの発生とは無関係にノック検出信号が変動し、更に、放射ノイズがセンサ出力ラインに混入する（図５参照）。
【００２５】
係るグランドレベルの変動や放射ノイズの混入によるノック検出信号の変動を、前記ノイズ判定区間におけるノック検出信号の変動から判断するものであり、前記ノイズ判定区間には、各気筒の点火時期，吸気バルブの着座時期，排気バルブの着座時期及び燃料噴射弁の終了時期を含まないことから、点火ノイズ，機関バルブの着座ノイズ及び燃料噴射の終了に伴う逆起電力の発生を原因とする変動以外の、ノック判定区間におけるノッキング判定に影響を及ぼすノック検出信号の変動が検出されることになる。
【００２６】
そして、前記ノイズ判定カウンタの値が所定値以上になってノック制御の禁止を設定することで、グランドレベルの変動や放射ノイズの混入によるノック検出信号の変動に基づいて、ノッキング発生が誤判定されたり、誤判定に基づいて点火時期の遅角補正等のノッキング対応処理が誤って実行されたりすることを防止する（図５参照）。
ステップＳ１２でノイズ判定区間ではないと判定されると、ステップＳ１７へ進み、ノック判定区間であるか否かを変別する。
【００２７】
前記ノック判定区間は、図３に示すように、各気筒の圧縮上死点直後の機関バルブの着座時期を避けた区間として設定される。
前記ノック判定区間であるときには、ステップＳ１８へ進み、直前のノイズ判定区間でのノック制御の禁止が設定されたか否かを判別する。
ノック制御に禁止が設定されていない場合には、ステップＳ１９へ進み、ノック制御の禁止設定の連続回数をカウントする禁止回数カウンタを０にリセットした後、ステップＳ２０へ進む。
【００２８】
ステップＳ２０では、ノックセンサ１２から出力されるノック検出信号を周波数分析し、ノック振動に特有の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の強度の大小によって、ノッキング発生の有無を判断する。
ステップＳ２１では、ノッキングが発生したと判定されたか否かを判別し、ノッキングが発生したときには、ステップＳ２２へ進んでノッキング対応処理として点火時期を遅角補正し、ノッキングが発生しなかった場合には、ステップＳ２３へ進んで点火時期を進角補正する。
【００２９】
尚、ステップＳ２２での遅角補正量に対して、ステップＳ２３の進角補正量を小さくすることが好ましい。
ステップＳ２６では、次回のノイズ判定区間に備えて、前記ノイズ判定カウンタの値をゼロにリセットする。
一方、ステップＳ１８でノック制御の禁止が設定されていると判断されると、ステップＳ２４へ進む。
【００３０】
ステップＳ２４では、ノック制御の禁止が設定された回数をカウントする前記禁止回数カウンタをカウントアップし、次のステップＳ２５では、前記禁止回数カウンタの値が所定値以上になっているか否かを判別する。
前記禁止回数カウンタの値が所定値未満であれば、ステップＳ２０〜２３を迂回してステップＳ２６に進むことで、ノッキング判定及びノッキング対応処理の実行を禁止する。
【００３１】
これにより、グランドレベルの変動や放射ノイズの混入によるノック検出信号の変動によってノッキング発生が誤判定され、ノッキング対応処理が誤って実行されることを防止できる。
一方、前記禁止回数カウンタの値が所定値以上であると判断されたときには、ステップＳ２０へ進んで、通常に、ノッキング判定及びノッキング対応処理を実行させる。
【００３２】
前記禁止回数カウンタの値が所定値以上になった場合は、所定回数以上連続してノック制御の禁止が設定されたことになり、グランドレベルの変動や放射ノイズの混入によるノック検出信号の変動が継続する期間を超えていて、ノイズ判定が異常であると判断する。
そして、ノック制御の禁止設定に基づいてノッキング対応処理の禁止をそのまま継続させると、ノッキング発生状態が放置されてしまう可能性がある。
【００３３】
そこで、禁止回数カウンタの値が所定値以上になると強制的に禁止措置を解除し、ノッキング発生を判定した場合には、点火時期の遅角補正を実行させる。
尚、上記実施形態では、ノック制御の禁止が設定されると、ステップＳ２０のノック検出信号の分析を行わない構成としたが、ノック検出信号の分析は行わせるが、その結果に基づくノッキング対応処理（点火時期補正）を行わない構成とすることができる。
【００３４】
図６のフローチャートは、ノッキング制御の第２の実施形態を示す。
この図６のフローチャートは、ノイズ判定区間におけるノック検出信号の変動を検出するための変数が、図２のフローチャートに示した第１実施形態と異なる。
即ち、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ３１でノック制御領域であると判定され、かつ、ステップＳ３２でノイズ判定区間であると判別されると、ステップＳ３３へ進み、ノックセンサ１２の出力値を積算する。
【００３５】
詳細には、バックグランドレベルを０として符号付きとした検出信号の絶対値を積算する。
そして、ステップＳ３４では、前記ステップＳ３３で求めた積算値が所定値以上になったか否かを判別し、積算値が所定値以上になった場合には、グランドレベルの変動や放射ノイズの混入によるノック検出信号の変動が発生していて、ノック判定区間でノッキングが誤判定される可能性があると判断し、ステップＳ３５へ進んでノック制御の禁止を設定する（図７参照）。
【００３６】
一方、ステップＳ３２でノイズ判定区間ではないと判別され、ステップＳ３６以降へ進むと、ステップＳ３６〜４５では、前記図２のフローチャートのステップＳ１７〜２６と同様な処理を行うが、ステップＳ４５では、ステップＳ３３で求めた積算値をゼロにリセットする。
尚、上記各実施形態では、ノッキング対応処理を点火時期の補正としたが、点火時期の補正に限定するものではない。
【００３７】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング制御装置において、
ノックセンサのグランドラインが、内燃機関本体に接続されることを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置。
【００３８】
係る構成によると、電気負荷に大電流が流れてバッテリ電圧が変動することで、機関のグランドレベルと制御ユニットのグランドレベルとに差異が生じ、これによってノックセンサの検出信号が見かけ上変動しても、ノッキング発生を誤判断し、また、ノッキング対応処理が誤ってなされることを防止できる。
（ロ）請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング制御装置において、
前記ノイズ判定区間におけるノックセンサの検出信号が所定範囲を超えた回数を計数し、該計数結果が所定数以上になったときに、
前記ノック判定区間における前記検出信号に基づくノッキング発生の判断又は前記ノッキング対応処理の実行を禁止することを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置。
【００３９】
係る構成によると、ノック判定区間でノックセンサの検出信号が大きく変動し、所定範囲を超える回数が多くなると、これを、グランドレベルの変動や放射ノイズの混入に因るものであると判断し、係る変動に基づいてノッキング発生の判定又はノッキング対応処理の実行を禁止する。
（ハ）請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング制御装置において、
前記ノイズ判定区間におけるノックセンサの検出信号の積算値が所定数以上になったときに、
前記ノック判定区間における前記検出信号に基づくノッキング発生の判断又は前記ノッキング対応処理の実行を禁止することを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置。
【００４０】
係る構成によると、ノック判定区間でノックセンサの検出信号が大きく変動し、積算値が大きくなると、これを、グランドレベルの変動や放射ノイズの混入に因るものであると判断し、係る変動に基づいてノッキング発生の判定又はノッキング対応処理の実行を禁止する。
（ニ）請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング制御装置において、
前記ノイズ判定区間に、点火時期，機関バルブの着座時期及び燃料噴射の終了時期を含まないことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置。
【００４１】
係る構成によると、点火・着座ノイズ、更に、燃料噴射弁の閉弁動作に伴う逆起電力などの、ノック判定区間に影響のない外乱を排除し、ノック判定区間のノック検出信号に影響するノイズの有無を判定する。
従って、ノッキング発生を誤判定させることになるノイズの有無を精度良く判定し、ノッキング発生の判断又はノッキング対応処理の実行を的確に禁止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態における車両用内燃機関のシステム図。
【図２】ノッキング制御の第１実施形態を示すフローチャート。
【図３】前記実施形態におけるノイズ判定区間及びノック判定区間を示すタイムチャート。
【図４】前記第１実施形態におけるノック検出信号が所定範囲Ｗを超えて変動した回数の計数状態を示すタイムチャート。
【図５】スロットルモータへの大電流を要因とするノッキングの誤判定を説明するためのタイムチャート。
【図６】ノッキング制御の第２実施形態を示すフローチャート。
【図７】前記第２実施形態におけるノック検出信号の積分状態を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００４３】
１…内燃機関、４…スロットル弁、４ａ…スロットルモータ、６…燃料噴射弁、７…点火栓、８…電子制御ユニット、９…エアフローメータ、１０…クランク角センサ、１１…スロットルセンサ、１２…ノックセンサ、１３…アクセル開度センサ
【図１】
2006307807.tif 000003
【図２】
2006307807.tif 000004
【図３】
2006307807.tif 000005
【図４】
2006307807.tif 000006
【図５】
2006307807.tif 000007
【図６】
2006307807.tif 000008
【図７】
2006307807.tif 000009