(57)【要約】    【課題】  電気負荷の電流変化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】  スロットルモータの電流指令値が閾値以上であるとき、又は、電流値の単位時間当たりの変化量が閾値以上であるときに、ノック検出信号に基づくノッキング判別を禁止するか、又は、ノッキング判定に基づく点火時期の遅角補正を禁止する。【選択図】  図５
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【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、
前記内燃機関の電気負荷における電流の変化時に、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】
前記内燃機関の電気負荷における電流値が閾値以上であるときに、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】
前記内燃機関の電気負荷における電流値の単位時間当たりの変化量が閾値以上であるときに、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請求項１記載の内燃機関のノッキング制御装置。
【請求項４】
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が禁止される状態が所定時間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。
【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、内燃機関の電気負荷における電流の変化時に、ノックセンサの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、スロットルモータなどの電気負荷の電流が変化すると、これに伴うバッテリ電圧の変化によってノックセンサのグランドレベルが変動して、ノックセンサの検出信号が見かけ上変動し、この変動をノッキング発生に因るものであると誤判断する可能性があるので、電気負荷の電流が変化するときには、ノッキング発生の判断を禁止するか、たとえノッキング発生が判断されても、点火時期のリタードなどのノッキング対応処理を実行させないようにする。
【０００６】
従って、電気負荷の電流変化に伴ってノッキング発生が誤検出され、また、誤ってノッキング対応処理が実行されることを回避でき、機関運転性の悪化を防止できる。
請求項２記載の発明では、前記電気負荷における電流値が閾値以上であるときに、ノックセンサの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。
【０００７】
係る構成によると、電気負荷の電流が閾値以上であるときには、この大電流に影響されてバッテリ電圧が変化し、これによって、ノックセンサの検出信号に変動が生じていると判断し、ノッキング発生の判断を禁止するか、たとえノッキング発生が判断されても、ノッキング対応処理を実行させないようにする。
従って、ノックセンサの検出信号が電気負荷の電流変化に影響されて変動する状態を精度良く判断し、ノッキング発生が誤検出され、また、誤ってノッキング対応処理が実行されることを的確に防止できる。
【０００８】
請求項３記載の発明では、前記電気負荷における電流値の単位時間当たりの変化量が閾値以上であるときに、ノックセンサの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、電気負荷の電流が急激に変化する状態では、バッテリ電圧が変化し、これによって、ノックセンサの検出信号に変動が生じていると判断し、ノッキング発生の判断を禁止するか、たとえノッキング発生が判断されても、ノッキング対応処理を実行させないようにする。
【０００９】
従って、ノックセンサの検出信号が電気負荷の電流変化に影響されて変動する状態を精度良く判断し、ノッキング発生が誤検出され、また、誤ってノッキング対応処理が実行されることを的確に防止できる。
請求項４記載の発明では、ノックセンサの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が禁止される状態が所定時間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、電気負荷の電流変化に基づ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が禁止される状態が過剰に長く続くと、実際にノッキングが発生している場合に、このノッキングを解消する対策がなされずに放置されることになってしまうので、所定時間以上に渡って禁止処理が継続した場合には、禁止処理を強制的に解除し、たとえ電気負荷の電流が変化している状態であっても、ノッキング発生の判断及びノッキング対応処理の実行を許可する。
【００１１】
従って、実際にノッキングが発生している状態で、ノッキング対応処理がなされることなく放置されることを防止でき、機関の保護を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、ノックセンサ１２の検出信号（以下、ノック検出信号ともいう）の分析によってノッキング発生の有無を判断する。
【００１８】
具体的には、ノック検出信号を周波数分析して、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Ｓ１２では、前記ステップＳ１１における分析でノッキング発生が判定されたか否かを判断する。
ノッキング発生が判定されていない場合には、ステップＳ１３へ進んで、点火時期（点火進角値）を進角補正して、ノッキングが発生しない範囲で点火時期を極力進角させるようにする。
【００１９】
一方、ノッキング発生が判定されている場合には、ステップＳ１４へ進んで、前記スロットルモータ４ａの制御電流値が、予め記憶された閾値以上であるか否かを判別する。
本実施形態において、図３に示すように、スロットル開度を急増させるべくスロットルモータ４ａ（電気負荷）に大電流が流れると、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。
【００２０】
上記の電気負荷に大電流が流れたこと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てしまうと、実際にはノッキングが発生していないのに、点火時期がリタードされてしまい、機関１の運転性が損なわれてしまう。
そこで、前記ステップＳ１４では、スロットルモータ４ａの制御電流値が閾値以上であるか否かを判断することで、グランドレベルの変動や放射ノイズを発生させることになる電気負荷の電流変化が生じているか否かを判断するものである。
【００２１】
尚、本実施形態では、グランドレベルの変動や放射ノイズを発生させることになる電気負荷をスロットルモータ４ａとしたが、この他、可変動弁機構のアクチュエータとしてのモータなどであっても良く、グランドレベルの変動や放射ノイズを発生させることになる電気負荷を適宜選定して、その電流値を監視するようにすれば良い。
ステップＳ１４で、スロットルモータ４ａの制御電流値が閾値以上であると判断されたときには、前述のようにスロットルモータ４ａに対して大電流が流れることで、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、また、放射ノイズがセンサ出力ラインに混入し、これによってノッキング発生が誤判定された可能性があるので、ステップＳ１５へ進む。
【００２２】
ステップＳ１５では、スロットルモータ４ａの制御電流値が閾値以上である状態が所定時間以上継続しているか否かを判断し、所定時間内であれば、ステップＳ１６へ進んで、ノッキング対応処理としての点火時期の遅角補正を禁止する（図３参照）。
一方、スロットルモータ４ａの制御電流値が閾値以上であると判断され、ノッキング発生が誤判定された可能性がある状態であっても、ステップＳ１５で所定時間以上継続していると判断されると、ステップＳ１７へ進んで、点火時期を遅角補正する。
【００２３】
これにより、実際にノッキングが発生しているにも関わらず、ノッキング対応処理（点火時期の遅角補正）がなされないまま放置されることを回避できる。
また、ステップＳ１４で、スロットルモータ４ａの制御電流値が閾値未満であると判断されたときには、今回のノッキング発生判定は、少なくとも電気負荷（スロットルモータ４ａ）の電流変化に影響された結果ではなく、実際にノッキングが発生していると判断できるので、ステップＳ１７へ進んで、ノッキング対応処理としての点火時期の遅角補正を実行する。
【００２４】
上記構成によると、スロットルモータ４ａなどの電気負荷における制御電流値から、グランドレベルの変動や放射ノイズを発生させることになる電気負荷の電流変化を検出し、ノッキング発生判定に基づくノッキング対応処理を禁止するので、誤検出されたノッキングに基づいて点火時期が誤って遅角されることを防止できる。
特に、スロットル弁４の開度を増大させて機関１を加速させるために、スロットルモータ４ａに大電流を流したときに、ノッキング発生の誤判定により点火時期が誤って遅角されることを防止できるので、スロットルモータ４ａを用いる機関１における加速性能の低下を回避できる。
【００２５】
更に、スロットルモータ４ａの制御電流値が閾値以上である状態が長く継続する場合には、点火時期の遅角補正の禁止を解除するので、実際にノッキングが発生している状態で、点火時期を遅角補正することなく放置されてしまうことを回避できる。
ところで、最初に、グランドレベルの変動や放射ノイズを発生させることになる電気負荷の電流変化が発生しているか否かを判別し、前記電流変化が発生している場合に、ノック検出信号の分析を行わないことで、ノッキング発生判断を禁止し、前記電流変化が発生していないときに、通常にノッキング検出信号の分析及びノッキング対応処理を実行させることができ、係る構成とした第２実施形態を、図４のフローチャートに従って説明する。
【００２６】
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では、前記ステップＳ１４と同様に、スロットルモータ４ａの制御電流値が閾値を越えているか否かを判断することで、グランドレベルの変動や放射ノイズを発生させることになる電気負荷の電流変化が生じているか否かを判断する。
そして、スロットルモータ４ａの制御電流値が閾値を越えている場合には、グランドレベルの変動や放射ノイズの発生によってノック検出信号が変動し、ノッキング発生を誤判定する可能性があるので、ステップＳ２２へ進んで、制御電流値が閾値を越えている状態の継続時間が所定時間以上になっているか否かを判断し、継続時間が所定時間未満であれば、ステップＳ２３へ進んで、ノック検出信号の分析によるノッキング検出を禁止する（図５参照）。
【００２７】
一方、スロットルモータ４ａの制御電流値が閾値以下であれば、グランドレベルの変動や放射ノイズの発生によってノック検出信号が変動する条件ではなく、ノック検出信号からノッキング発生の有無を精度良く判断できるので、ステップＳ２４へ進み、前記ステップＳ１１と同様にして、ノック検出信号の分析によってノッキング発生の有無を判断する。
【００２８】
また、ステップＳ２２で継続時間が所定時間以上になっていると判断されたときにも、ステップＳ２４へ進んで、ノック検出信号の分析によってノッキング発生の有無を判断する。
そして、ステップＳ２５では、ノッキング発生が判定されたか否かを判断し、ノッキング発生が判定されている場合には、ステップＳ２６へ進んで点火時期を遅角補正し、ノッキングが発生していないと判定されている場合には、ステップＳ２７へ進んで点火時期を進角補正する。
【００２９】
ところで、上記各実施形態では、スロットルモータ４ａ（電気負荷）の制御電流値と閾値とを比較したが、スロットルモータ４ａ（電気負荷）の電流値の単位時間当たりの変化量が閾値以上であるか否かを判断することで、グランドレベルの変動や放射ノイズを発生させることになる電気負荷の電流変化が発生しているか否かを判定させることができる。
図６のフローチャートは、前記電流値の単位時間当たりの変化量を判断させる第３実施形態を示す。
【００３０】
図６のフローチャートは、前記図２のフローチャートに対して、ステップＳ３４の部分のみが異なり、他のステップＳ３１〜３３，３５〜３７は、図２のフローチャートのステップＳ１１〜１３，１５〜１７と同様な処理を行う。
ステップＳ３４では、スロットルモータ４ａ（電気負荷）の電流値の単位時間当たりの変化量が閾値以上であるか否かを判断する。
【００３１】
前記変化量が閾値以上である電流の過渡状態は、図７に示すように、例えばスロットル開度の急増に対応すべく制御電流値を増大変化させたときであり、この場合も、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。
【００３２】
そこで、前記変化量が閾値以上であると判断されたときには、ノック検出信号がグランドレベルの変動や放射ノイズに影響されて変動した結果、ノッキング発生が誤判断されている可能性があると判断し、ステップＳ３５で継続時間が所定時間内であると判断されれば、ステップＳ３６へ進んで、ノッキング発生の判断に対して点火時期の遅角補正（ノッキング対応処理）を禁止する（図７参照）。
【００３３】
一方、前記変化量が閾値以上であると判断されても、ステップＳ３５で継続時間が所定時間以上になっていると判断されたときには、ステップＳ３７へ進んで、ノッキングを解消すべく点火時期を遅角補正する。
図８のフローチャートは、前記スロットルモータ４ａ（電気負荷）の電流値の単位時間当たりの変化量が閾値以上であるか否かの判断結果に基づいて、ノック検出信号の分析によるノッキング発生の判断を禁止する第４実施形態を示す。
【００３４】
図８のフローチャートは、前記図４のフローチャートに対して、ステップＳ４１の部分のみが異なり、他のステップＳ４２〜４７は、図２のフローチャートのステップＳ２２〜２７と同様な処理を行う。
ステップＳ４１では、スロットルモータ４ａ（電気負荷）の電流値の単位時間当たりの変化量が閾値以上であるか否かを判断する。
【００３５】
そして、スロットルモータ４ａの電流値の単位時間当たりの変化量が閾値以上であると判断され、かつ、ステップＳ４２で継続時間が所定時間内であると判断された場合には、ステップＳ４３へ進んでノック検出信号の分析によるノッキング検出を禁止する（図９参照）。
一方、スロットルモータ４ａの電流値の単位時間当たりの変化量が閾値以上であると判断されても、ステップＳ４２で継続時間が所定時間以上であると判断されると、ステップＳ４４へ進んでノック検出信号の分析によるノッキング検出を実行させる。
【００３６】
尚、上記各実施形態では、スロットルモータ４ａの電流のみを監視したが、複数の電気負荷についてのその電流値及び／又は電流値の過渡状態を検知し、いずれかの電気負荷でグランドレベルを変動させる大電流が流れる状態若しくは条件であるときに、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構成とすることができる。
更に、複数の電気負荷に対する電流が同時に変化する状態又は複数の電気負荷の加算値が閾値を越える状態で、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構成とすることができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、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。
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１〜３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において、
前記電気負荷が、スロットル弁を開閉駆動するスロットルモータであ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、スロットルモータに大電流が流れ、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放射ノイズによって、ノックセンサ出力が変動しても、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１〜３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。
【００３９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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】前記第１実施形態における制御特性を示すタイムチャート。
【図４】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５】前記第２実施形態における制御特性を示すタイムチャート。
【図６】ノッキング制御の第３実施形態を示すフローチャート。
【図７】前記第３実施形態における制御特性を示すタイムチャート。
【図８】ノッキング制御の第３実施形態を示すフローチャート。
【図９】前記第３実施形態における制御特性を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００４１】
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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