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JPH0647987B2 - Ignition timing control device for internal combustion engine - Google Patents
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JPH0647987B2 - Ignition timing control device for internal combustion engine - Google Patents

Ignition timing control device for internal combustion engine

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Publication number
JPH0647987B2
JPH0647987B2 JP22576285A JP22576285A JPH0647987B2 JP H0647987 B2 JPH0647987 B2 JP H0647987B2 JP 22576285 A JP22576285 A JP 22576285A JP 22576285 A JP22576285 A JP 22576285A JP H0647987 B2 JPH0647987 B2 JP H0647987B2
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JP
Japan
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knock
ignition timing
detecting means
combustion
engine
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP22576285A
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Japanese (ja)
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JPS6285176A (en
Inventor
伸孝 高橋
明人 山本
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動車等内燃機関のノッキングを抑制しつつ
MBT制御を行って運転性を高める点火時期制御装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ignition timing control device that enhances drivability by performing MBT control while suppressing knocking of an internal combustion engine such as an automobile.

(従来の技術) 内燃機関の点火時期は機関が最適に運転されるように機
関の状態に応じて決定する必要がある。そして、一般に
機関の効率燃費を考えると最大トルク時の最小進角、い
わゆるMBT(Minimum advance for Best Torque )付
近で点火するのが最良と知られており、機関の状態によ
りMBT点火時期を変えるといういわゆるMBT制御が
行われる。
(Prior Art) The ignition timing of an internal combustion engine must be determined according to the state of the engine so that the engine operates optimally. It is generally known that it is best to ignite in the vicinity of the minimum advance angle at the time of maximum torque, that is, so-called MBT (Minimum advance for Best Torque), considering the efficiency and fuel efficiency of the engine. So-called MBT control is performed.

ところが、ある機関状態においては点火時期を進めて行
くとノッキングが生じ、安定な機関運転を行うことがで
きない。例えば、低速回転、低負荷時においてはMBT
より以前にノッキング限界がきている。また、ノッキン
グ限界は温度、湿度等の大気条件にも影響を受けやす
い。
However, in a certain engine state, knocking occurs when the ignition timing is advanced, and stable engine operation cannot be performed. For example, MBT at low speed and low load
The knocking limit has come earlier. Further, the knocking limit is easily affected by atmospheric conditions such as temperature and humidity.

そこで、ノッキングの有無に応じて点火時期を制御する
といういわゆるノッキング制御を上記MBT制御併用す
るという方式のものが開発されており、例えばそのよう
なものとしては特開昭58−82074号公報に記載の
装置がある。
Therefore, a system has been developed in which the so-called knocking control in which the ignition timing is controlled according to the presence or absence of knocking is used together with the MBT control. For example, such a system is described in JP-A-58-82074. There is a device.

この装置では、燃焼室内の圧力(以下、筒内圧という)
を検出して、その圧力が最大となるクランク角度(以
下、燃焼ピーク位置という)θpmaxが機関の発生トルク
を最大にする所定位置にくるように点火時期をMBT制
御する。また、同時に筒内圧の検出信号を信号処理回路
を通してノッキングを検出し、そのノッキングレベルが
所定値を超えたときにはMBT制御よりも優先してノッ
キングを回避すべく点火時期を遅角側に制御する。これ
により、ノッキングを抑制しつつ機関の発生トルクを出
来るだけ大きくして、運転性能の向上を意図している。
In this device, the pressure in the combustion chamber (hereinafter referred to as cylinder pressure)
Is detected, and the ignition timing is MBT controlled so that the crank angle θpmax at which the pressure becomes maximum (hereinafter referred to as the combustion peak position) comes to a predetermined position at which the torque generated by the engine becomes maximum. At the same time, knocking is detected through a signal processing circuit using a signal for detecting the in-cylinder pressure, and when the knocking level exceeds a predetermined value, the ignition timing is retarded to avoid knocking with priority over MBT control. This is intended to increase the torque generated by the engine as much as possible while suppressing knocking and improve the driving performance.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の内燃機関の点火時期制
御装置にあっては、ノック検出手段の異常に拘らずその
出力に基づいて点火時期を制御する構成となっていたた
め、例えばノック検出手段が故障したような場合、誤っ
て検出されたノッキングレベルに基づいて点火時期が制
御される。そのため、ノッキングレベルが低いにも拘ら
ず点火時期が必要以上に遅角補正されたり、あるいはノ
ッキングレベルが高いにも拘らず進角補正されるという
おそれがある。その結果、機関の燃焼効率の悪化や機関
自体の故障を誘発し、運転性能の低下を招く。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a conventional ignition timing control device for an internal combustion engine, the ignition timing is controlled based on the output of the knock detection means regardless of abnormality of the knock detection means. Therefore, for example, when the knock detection means fails, the ignition timing is controlled on the basis of the knock level that is erroneously detected. Therefore, the ignition timing may be retarded more than necessary despite the low knocking level, or the ignition timing may be advanced despite the high knocking level. As a result, the combustion efficiency of the engine is deteriorated and the engine itself is broken, resulting in a decrease in operating performance.

一方、上記弊害を防ぐために、例えばノック検出手段の
異常判別機能を新たに付加するとともに、異常時にノッ
ク検出が行えるように同等のノック検出手段を設けるこ
とも考えられるが、このようにすると装置の複雑化やコ
スト高を招くことも考えられる。
On the other hand, in order to prevent the above-mentioned harmful effects, for example, it is conceivable to newly add an abnormality determination function of the knock detection means, and to provide an equivalent knock detection means so that knock detection can be performed at the time of abnormality. It may be complicated and costly.

(発明の目的) そこで本発明は、既設機能の簡単な改良で上記異常判別
とノック検出を可能なものとすることにより、ノッキン
グの誤判断に基づく点火時期制御の悪化を防止してエン
ジンの運転性能を向上させることを目的としている。
(Object of the Invention) Therefore, the present invention prevents the deterioration of the ignition timing control based on the erroneous determination of knocking by making it possible to perform the above abnormality determination and knock detection with a simple improvement of the existing function to operate the engine. The purpose is to improve performance.

(発明の構成) 本発明による内燃機関の点火時期制御装置はその基本概
念図を第1図に示すように、エンジンの燃焼圧力を検出
する圧力検出手段aと、エンジンの運転状態を検出する
運転状態検出手段bと、圧力検出手段aの出力に基づい
てエンジンのノッキングレベルを検出する第1ノックレ
ベル検出手段とc、第1ノックレベル検出手段cの出力
を所定基準値と比較して該手段cの異常を判別する異常
判別手段dと、圧力検出手段aの出力に基づいて燃焼圧
力が極大となる燃焼ピーク位置を検出するピーク位置検
出手段eと、燃焼ピーク位置がエンジンの発生トルクを
最大とする所定位置になるように点火時期を補正する燃
焼補正量を演算する第1演算手段fと、第1ノックレベ
ル検出手段cが異常と判別されたとき燃焼ピーク位置を
所定基準値と比較してノッキングレベルを検出する第2
ノックレベル検出手段gと、第1ノックレベル検出手段
cが正常であるとき該手段cの出力に基づいてノッキン
グレベルが所定値となるように点火時期を補正するノッ
ク補正量を演算し、異常であると判別されると第2ノッ
クレベル検出手段gの出力に基づいて該ノック補正量を
演算する第2演算手段hと、運転状態に基づいて基本点
火時期を設定するとともに、これを前記燃焼補正量およ
びノック補正量に応じて補正する点火時期設定手段i
と、点火時期設定手段iの出力に基づいて混合気に点火
する点火手段jと、を備えており、ノッキングの誤判断
に基づく点火時期制御の悪化を防止するものである。
(Structure of the Invention) As shown in the basic conceptual diagram of the ignition timing control device for an internal combustion engine according to the present invention, a pressure detecting means a for detecting combustion pressure of the engine and an operation for detecting an operating state of the engine are provided. The state detecting means b, the first knock level detecting means c for detecting the knocking level of the engine based on the output of the pressure detecting means a and the output of the first knock level detecting means c are compared with a predetermined reference value, and the means are compared. The abnormality determining means d for determining the abnormality of c, the peak position detecting means e for detecting the combustion peak position where the combustion pressure becomes maximum based on the output of the pressure detecting means a, and the combustion peak position for maximizing the torque generated by the engine. The first calculation means f for calculating the combustion correction amount for correcting the ignition timing so that the ignition timing is adjusted to the predetermined position, and the combustion peak position when the first knock level detection means c are determined to be abnormal. Second to detect knocking level by comparing with a fixed reference value
When the knock level detecting means g and the first knock level detecting means c are normal, the knock correction amount for correcting the ignition timing is calculated based on the output of the means c so that the knocking level becomes a predetermined value. If it is determined that there is a second knock level detection means g, the second calculation means h for calculating the knock correction amount based on the output of the second knock level detection means g, and the basic ignition timing is set based on the operating state, and the combustion correction is performed. Ignition timing setting means i for making correction according to the amount and knock correction amount
And ignition means j that ignites the air-fuel mixture based on the output of the ignition timing setting means i, and prevents deterioration of ignition timing control due to erroneous determination of knocking.

(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

第2〜9図は本発明の一実施例を示す図である。2 to 9 are views showing an embodiment of the present invention.

まず、構成を説明する。第2図において、1は筒内圧セ
ンサ(圧力検出手段)であり、筒内圧センサ1は気筒内
の燃焼圧力を圧電素子によって電荷に変換し、電荷出力
を出力する。筒内圧センサ1は具体的には第3図
(A)、(B)にその詳細を示すように、シリンダヘッ
ド2に螺着されて点火プラグ3の座金として形成され、
シリンダヘッド2の外側凹所に点火プラグ3の締付け部
3aによって押し付けられて固定される。
First, the configuration will be described. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes an in-cylinder pressure sensor (pressure detecting means), and the in-cylinder pressure sensor 1 converts the combustion pressure in the cylinder into an electric charge by a piezoelectric element and outputs an electric charge output S 1 . Specifically, the in-cylinder pressure sensor 1 is screwed to the cylinder head 2 and formed as a washer for the ignition plug 3, as shown in detail in FIGS. 3 (A) and 3 (B).
The ignition plug 3 is pressed and fixed in the outer recess of the cylinder head 2 by the tightening portion 3a of the ignition plug 3.

センサ出力Sはチャージアンプ4に入力されており、
チャージアンプ4は第4図にその詳細を示すようにオペ
アンプOP1、OP2、抵抗R1〜R8、コンデンサ1
およびダイオードD1〜D3からなるいわゆる電荷−電
圧変換増幅器を構成し、センサ出力Sを電圧信号S
に変換して信号処理回路(第1ノックレベル検出手段)
5およびコントロールユニット6に出力する。
The sensor output S 1 is input to the charge amplifier 4,
The charge amplifier 4 has operational amplifiers OP1 and OP2, resistors R1 to R8, and a capacitor 1 as shown in detail in FIG.
And a so-called charge-voltage conversion amplifier composed of the diodes D1 to D3, and the sensor output S 1 is converted into the voltage signal S 2
Signal processing circuit (first knock level detecting means)
5 and control unit 6.

信号処理回路5にはさらにコントロールユニット6から
積分区間信号Skが入力されており、信号処理回路5は
第5図にその詳細を示すようにバンドパスフィルタ(B
PF)7、整流器8および積分器9により構成される。
バンドパスフィルタ7は信号Sのうちノッキング振動
に対応する周波数帯(例えば、5KHz〜20KHz)の信号
のみを通過させ信号Sとして整流器8に出力し、整流
器8は信号Sを全波整流(半波整流でもよい)し整流
信号Sとして積分器9に出力する。積分器9には所定
期間だけ前記積分区間信号Skが入力されており、積分
器9は積分信号Skの入力に応答して整流信号Sを積
分しノック時および非ノック時の燃焼振動エネルギに関
連する物理量に相当する積分値K、Bを求めてコントロ
ールユニット6に出力する。
The integration interval signal Sk is further input from the control unit 6 to the signal processing circuit 5, and the signal processing circuit 5 uses a band pass filter (B) as shown in detail in FIG.
PF) 7, rectifier 8 and integrator 9.
The band pass filter 7 passes only the signal in the frequency band (for example, 5 KHz to 20 KHz) corresponding to knocking vibration in the signal S 2 , and outputs it as the signal S 3 to the rectifier 8, and the rectifier 8 full-wave rectifies the signal S 3. (Half-wave rectification may be used) and the rectified signal S 4 is output to the integrator 9. The integration interval signal Sk is input to the integrator 9 for a predetermined period, and the integrator 9 integrates the rectified signal S 4 in response to the input of the integration signal Sk to obtain the combustion vibration energy during knocking and when not knocking. The integrated values K and B corresponding to the related physical quantities are obtained and output to the control unit 6.

再び第2図において、コントロールユニット6にはさら
に運転状態検出手段11からの信号が入力されており、運
転状態検出手段11はクランク角センサ12およびエアフロ
ーメータ13により構成される。クランク角センサ12は爆
発間隔(6気筒エンジンではクランク角で120 ゜、4気
筒エンジンでは180 ゜)毎に各気筒の圧縮上死点(TD
C)の前の所定位置、例えばBTDC70゜で〔H〕レベ
ルのパルスとなる基準位置信号Caを出力するととも
に、クランク角の単位角度(例えば、2゜)毎に〔H〕
レベルのパルスとなる単位信号Cを出力する。なお、
信号Caのパルスを計数することによりエンジン回転数
を知ることができる。また、エアフローメータ13はエン
ジンの吸入空気量Qaを検出してアナログ信号Saを出
力する。
Referring again to FIG. 2, the control unit 6 is further supplied with a signal from the operating condition detecting means 11, and the operating condition detecting means 11 is composed of a crank angle sensor 12 and an air flow meter 13. The crank angle sensor 12 detects the compression top dead center (TD) of each cylinder at every explosion interval (crank angle 120 ° for 6 cylinder engine, 180 ° for 4 cylinder engine).
A reference position signal Ca which becomes a pulse of [H] level at a predetermined position before C), for example, BTDC 70 ° is output, and [H] is output for each unit angle (for example, 2 °) of the crank angle.
A unit signal C 1 that becomes a level pulse is output. In addition,
The engine speed can be known by counting the pulses of the signal Ca. Further, the air flow meter 13 detects the intake air amount Qa of the engine and outputs an analog signal Sa.

コントロールユニット6は異常判別手段、ピーク位置検
出手段、第2ノックレベル検出手段、第1演算手段、第
2演算手段および点火時期設定手段としての機能を有
し、CPU21、ROM22、RAM23、A/D変換器24お
よびI/Oポート25により構成される。CPU21はRO
M22に書き込まれているプログラムに従ってI/Oポー
ト25より必要とする外部データを取り込んだり、またR
AM23との間でデータの授受を行ったりしながらノック
判定および点火時期制御に必要な処理値を演算処理し、
必要に応じて処理したデータをI/Oポート25出力す
る。I/Oポート25には運転状態検出手段11、チャージ
アンプ4および信号処理回路5からの信号が入力される
とともに、I/Oポート25からは積分区間信号Sおよ
び点火信号Spが出力される。
The control unit 6 has functions as abnormality determining means, peak position detecting means, second knock level detecting means, first calculating means, second calculating means, and ignition timing setting means, and CPU 21, ROM 22, RAM 23, A / D. It is composed of a converter 24 and an I / O port 25. CPU21 is RO
According to the program written in M22, it takes in the required external data from I / O port 25, and R
While exchanging data with the AM23, the processing values necessary for knock determination and ignition timing control are calculated and processed.
The data processed as necessary is output to the I / O port 25. The I / O port 25 receives signals from the operating state detecting means 11, the charge amplifier 4, and the signal processing circuit 5, and the I / O port 25 outputs an integration interval signal S K and an ignition signal Sp. .

積分区間信号Sの出力範囲はノッキングの発生が予想
される区間(例えば、ATDC0゜〜40゜)と、ノッキ
ングが全く発生しないであろうと予想される区間(例え
ば、BTDC50゜〜10゜)の2つに設定される。これら
の区間を決めるタイミングは前述したクランク角の各パ
ルス信号Ca、Cを用いて決定される。A/D変換器
24はCPU21の命令に従って、I/Oポート25に入力さ
れた外部信号をA/D変換する。また、RMO22はCP
U21における演算プログラムを格納し、RAM23は演算
に使用するデータをマップ等の形で記憶している。点火
信号Spは点火手段26に入力されており、点火手段26は
点火コイルやディストリビュータ、点火プラグ等からな
り、点火信号Spに基づいて高電圧を発生させて混合気
に点火する。
The output range of the integration interval signal S K is a range in which knocking is expected to occur (for example, ATDC 0 ° to 40 °) and a region in which knocking is not expected to occur at all (eg, BTDC 50 ° to 10 °). Set to two. The timing for determining these sections is determined using the pulse signals Ca and C 1 of the crank angle described above. A / D converter
The A / D converter 24 A / D converts an external signal input to the I / O port 25 in accordance with an instruction from the CPU 21. Also, RMO22 is CP
A calculation program in U21 is stored, and the RAM 23 stores data used for calculation in the form of a map or the like. The ignition signal Sp is input to the ignition means 26, and the ignition means 26 is composed of an ignition coil, a distributor, an ignition plug, etc., and generates a high voltage based on the ignition signal Sp to ignite the air-fuel mixture.

次に使用を説明するが、最初に本発明の基本原理につい
て述べる。
The use will now be described, but first the basic principles of the invention will be described.

一般に、ノッキング現象とはシリンダ内の未燃混合気の
早期着火による異常燃焼のことを指し、これがシリンダ
の寸法(特にボア径)と燃焼ガス温度により定まる複数
の固有振動を持つシリンダ内の圧力の減衰振動として現
われる。この圧力振動はシリンダ壁、シリンダブロック
等を経て空気中に伝わり、人間の聴感に達した不快な高
周波音がいわゆるノッキング音と呼ばれるものである。
In general, the knocking phenomenon refers to abnormal combustion due to early ignition of unburned air-fuel mixture in the cylinder, which is caused by the pressure in the cylinder having multiple natural vibrations determined by the cylinder size (especially bore diameter) and combustion gas temperature. Appears as damped vibration. This pressure vibration is transmitted to the air through the cylinder wall, the cylinder block, etc., and an unpleasant high-frequency sound that reaches the human sense of hearing is what is called a knocking sound.

第6図は筒内圧が最大となったときのクランク角(以
下、燃焼ピーク位置という)θpmaxと感応評価によるノ
ッキングレベルとの関係を示している。これは、ある1
機種のエンジンの例であるが、他の機種においても略同
様の傾向を示す。第6図から明らかであるように、ノッ
キング発生時と非ノッキング時のそれぞれのθpmaxの間
には大きな差がある。したがって、このθpmaxを検出す
ることにより、人間の感応評価に忠実なノッキングレベ
ルの検出が可能となる。
FIG. 6 shows the relationship between the crank angle (hereinafter referred to as the combustion peak position) θpmax when the in-cylinder pressure becomes maximum and the knocking level by the sensitivity evaluation. This is one
This is an example of an engine of a model, but other models also show a similar tendency. As is clear from FIG. 6, there is a large difference between θpmax when knocking occurs and when it does not knock. Therefore, by detecting this θpmax, it is possible to detect a knocking level that is faithful to human sensitivity evaluation.

また、第7図にθpmaxを点火時期との関係を示すよう
に、点火時期を修正すればθpmaxの位置を変えることが
可能である。したがって、θpmaxを検出し、所望のノッ
キングレベルとなるθpmaxとの差から点火時期を修正す
ることにより、ノッキングを抑制することが可能とな
る。これは、θpmaxを目標値に制御するというMBT制
御におけるθpmaxの検出制御情報を利用してノッキング
の抑制ができるという本発明の基本原理を表している。
Further, as shown in FIG. 7 which shows the relationship between θpmax and ignition timing, it is possible to change the position of θpmax by modifying the ignition timing. Therefore, it is possible to suppress knocking by detecting θpmax and correcting the ignition timing based on the difference from θpmax that provides a desired knocking level. This represents the basic principle of the present invention that can suppress the knocking by utilizing the detection control information θpmax in MBT control of controlling the theta pmax to the target value.

次に、上記基本原理に基づく点火時期制御を第8図に示
すプログラムに従って説明する。
Next, the ignition timing control based on the above basic principle will be described according to the program shown in FIG.

本プログラムは第9図(a)に示すようなクランク角セ
ンサ12の基準位置信号Caの〔H〕パルスを検出する
と、単位信号Cの〔H〕パルスのカウントを開始し、
所定回数カウントしクランク角θが所定の値(例えば、
BTDC40゜)となった所でスタートする。一方、チャ
ージアンプ4の出力信号Sは第9図(b)に示すよう
に筒内圧に比例して変化し、ノッキング発生時には特有
の振動成分を含む。この電圧信号Sはバンドパスフィ
ルタ7により同図(c)に示すようにノッキング周波数
帯の振動成分のみが抽出され信号Sとなる。次いで、
信号Sは同図(d)に示すように整流器8により整流
されて信号Sになる。
When this program detects the [H] pulse of the reference position signal Ca of the crank angle sensor 12 as shown in FIG. 9 (a), it starts counting the [H] pulse of the unit signal C 1 ,
The crank angle θ is counted a predetermined number of times and a predetermined value (for example,
Start at the point where it reached BTDC 40 °). On the other hand, the output signal S 2 of the charge amplifier 4 changes in proportion to the in-cylinder pressure as shown in FIG. 9 (b), and contains a unique vibration component when knocking occurs. This voltage signal S 2 is a signal S 3 in which only the vibration component in the knocking frequency band is extracted by the bandpass filter 7 as shown in FIG. Then
Signal S 3 is a signal S 4 is rectified by a rectifier 8 as shown in FIG. (D).

さて、第8図のプログラムがスタートとすると、まずP
で積分器9をセット(積分区間信号Skを出力)し整
流出力Sの積分を開始する。次いで、Pでクランク
角θをθ(例えば、θ=BTDC5゜)と比較し、
θ<θのときはこのステップPに待機し、θ≧θ
となるとPでこのときの積分値をA/D変換する。そ
して、PでこのA/D変換値BをRAM23の所定エリ
アに記憶し、Pで積分器9をリセット(積分区間信号
Skの出力を停止)してPに進む。なお、上記積分区
間における積分値は第9図(e)に示すように非ノック
時の燃焼振動エネルギに相当する物理量Bとなる。
Now, assuming that the program shown in Fig. 8 starts, P
At 1 , the integrator 9 is set (the integration interval signal Sk is output) and the integration of the rectified output S 4 is started. Then, at P 2 , the crank angle θ is compared with θ 2 (for example, θ 2 = BTDC 5 °),
When θ <θ 2 , stand by in this step P 2 and θ ≧ θ 2
Then, in P 3 , the integrated value at this time is A / D converted. Then, at P 4 , this A / D converted value B is stored in a predetermined area of the RAM 23, and at P 5 , the integrator 9 is reset (the output of the integration interval signal Sk is stopped) and the process proceeds to P 6 . The integrated value in the integration section is a physical quantity B corresponding to combustion vibration energy when the engine is not knocked, as shown in FIG. 9 (e).

ではクランク角θをθ(例えば、θ=TDC)
と比較する。θ<θのときは待機し、θ≧θになる
とPで筒内圧に対応する電圧信号SのA/D変換を
開始する。次いで、Pでクランク角θをθ(例え
ば、θ=ATDC10゜)と比較し、θ=θになると
で積分器9をセットし整流出力Sの積分を再び開
始してP10に進み、θ≠θのときはそのままP10に進
む。P10ではそのときのクランク角θに対応する信号S
のA/D変換処理が終了するまで待機し、終了すると
11でそのときの信号SのA/D変換値をRAM23に
遠くするとともに、P12で同様にそのときのクランク角
θをRAM23に記憶する。次いで、P13でクランク角θ
をθ(例えば、θ=ATDC40゜)と比較し、θ<
θのときは再びPに戻ってP〜P13までのフロー
を繰り返す。そして、θ≧θになるとP14に進む。し
たがって、TDCからATDC40゜迄の間は第9図
(f)に示すようにクランク角θと信号SのA/D変
換値が1対1に対応してRAM23に記憶される。この記
憶内容には同図(f)に示すようにθpmaxとそのときの
筒内圧の最大値Pmax が含まれる。
At P 6 , the crank angle θ is set to θ 3 (for example, θ 3 = TDC).
Compare with. When θ <θ 3 holds, when θ ≧ θ 3 , A / D conversion of the voltage signal S 2 corresponding to the in-cylinder pressure is started at P 7 . Next, at P 8 , the crank angle θ is compared with θ 5 (for example, θ 5 = ATDC10 °), and when θ = θ 5 , the integrator 9 is set at P 9 and the integration of the rectified output S 4 is restarted. Proceed to P 10 , and if θ ≠ θ 5 , proceed directly to P 10 . At P 10 , the signal S corresponding to the crank angle θ at that time
Wait 2 of the A / D conversion processing is completed, the A / D conversion value of the signal S 2 at that time as well as far RAM23 at P 11 When finished, the crank angle θ similarly the time in P 12 It is stored in the RAM 23. Next, at P 13 , the crank angle θ
Is compared with θ 4 (for example, θ 4 = ATDC 40 °), and θ <
When the theta 4 back to P 7 repeats the flow until P 7 to P 13. Then, when θ ≧ θ 4 , the process proceeds to P 14 . Therefore, between TDC and ATDC 40 °, the crank angle θ and the A / D conversion value of the signal S 2 are stored in the RAM 23 in a one-to-one correspondence as shown in FIG. 9 (f). The stored contents include θpmax and the maximum value Pmax of the in-cylinder pressure at that time, as shown in FIG.

次いで、P14でクランク角θを(例えば、θ=ATD
C45゜)と比較し、θ<θのときは待機しθ≧θ
なるとP15でこのときの積分値をA/D変換する。P17
ではこのA/D変換値Kをノック時の燃焼振動エネルギ
に相当する物理量KとしてRAM23に記憶する。
Next, at P 14 , the crank angle θ is set (for example, θ 6 = ATD
Compared with C45 °), when θ <θ 6 stands by and when θ ≧ θ 6 , the integrated value at this time is A / D converted at P 15 . P 17
Then, this A / D conversion value K is stored in the RAM 23 as a physical quantity K corresponding to combustion vibration energy at the time of knocking.

次いで、P17でノック信号の異常を判定する。ノック信
号としては先に演算した積分値のA/D変換値K、Bあ
るいはこれらに何らかの演算を施したものが相当する。
異常の判定は、例えばこのような現実のノック信号をエ
ンジン回転数や吸入空気量等からそのときの運転条件に
おいて正常と認められるノック信号の許容限界値をテー
ブルルックアップしたものと比較して行う。このような
異常判定は、幅広い運転条件に亘ってノック信号の許容
限界値を予めデータテーブル形式で作成しておくこと
と、いわゆるソフトウェアによるプログラムの作成によ
り低コストで行うことができる。P18ではノック信号の
異常判定結果を判別し、異常のときはP19に進み、異常
でないときはP20に進む。以下、ノック信号の異常の有
無に応じて場合分けして説明する。
Next, at P 17, it is determined whether the knock signal is abnormal. The knock signal corresponds to the A / D conversion values K and B of the previously calculated integral value or those obtained by performing some calculation.
The abnormality is judged by comparing such an actual knock signal with a table lookup of the allowable limit value of the knock signal which is recognized as normal under the operating conditions at that time, from the engine speed, the intake air amount, etc. . Such an abnormality determination can be performed at low cost by previously creating the allowable limit value of the knock signal in a data table format over a wide range of operating conditions and by creating a program by so-called software. Determine the abnormality determination result of the P 18 in the knock signal, when the abnormal process proceeds to P 19, the process proceeds to P 20 and if not abnormal. Hereinafter, cases will be described according to the presence or absence of an abnormality in the knock signal.

〔I〕ノック信号が異常であると判定した場合 P19でRAM23に記憶した電圧信号SのA/D変換値
から筒内圧が最大となったときのクランク角θpmaxを検
出する。前述したようにこのθpmaxとノックレベルとは
良い相関関係があるので、この値によりノックレベルの
判定を行う。そこで、まず、P21でそのときの運転条件
において所定のノックレベルとなるθpmaxの目標値θ
をテーブルルックアップし、P22でθpmaxをこのθ
比較する。θpmax≧θのときはノックレベルが所定値
以上であると判断してP23でノック抑制のための制御
(以下、ノック制御という)を行う。
[I] When it is determined that the knock signal is abnormal: At P 19 , the crank angle θpmax at which the in-cylinder pressure becomes maximum is detected from the A / D conversion value of the voltage signal S 2 stored in the RAM 23. As described above, since the θpmax and the knock level have a good correlation, the knock level is determined based on this value. Therefore, first, at P 21 , the target value θ k of θ pmax that becomes a predetermined knock level under the operating condition at that time
Table lookup is performed, and θ pmax is compared with this θ k at P 22 . ? pmax ≧ theta k control for knock level knock suppression in P 23 was determined to be equal to or greater than the predetermined value when the (hereinafter referred to as a knock control) is performed.

ここで、ノック制御の一例として次のようなことを行
う。
Here, the following is performed as an example of knock control.

ノックを検出すると、そのノックレベルに応じて点火時
期の修正量mを演算し、前回の点火時期補正量M′と今
回の修正量mとの和M′+mを今回の点火時期補正量M
(ノック補正量に相当) M=M′+m とする。また、エンジン回転数や吸入空気量などからな
る運転条件より、例えば第10図に示すデータテーブルか
ら基本点火時期(図中では進角値で表す)Nを求め、こ
のNと上記Mより最終点火時期(N+M)を決定してそ
のタイミングになると点火信号Spを出力して点火手段
26により混合気に点火する。したがって、ノックレベル
に応じてそのノックを抑制するように点火時期が遅角制
御される。
When the knock is detected, the ignition timing correction amount m is calculated according to the knock level, and the sum M ′ + m of the previous ignition timing correction amount M ′ and the present correction amount m is calculated as the current ignition timing correction amount M.
(Corresponding to knock correction amount) M = M '+ m. The basic ignition timing (advanced in the figure) N is calculated from the data table shown in FIG. 10 based on the operating conditions such as the engine speed and the intake air amount. When the timing (N + M) is determined and the timing is reached, the ignition signal Sp is output to output the ignition means.
26 ignites the mixture. Therefore, the ignition timing is retarded so as to suppress the knock according to the knock level.

一方、上記ステップP22でθpmax<θのときはノック
レベルが所定値未満であると判断してP24でRAM23に
記憶した筒内圧のA/D変換値から筒内圧が最大となっ
たときのクランク角θpmaxを算出し、MBT制御を行
う。
On the other hand, when? Pmax <theta k-cylinder pressure from the A / D conversion value of the cylinder pressure knock level is stored in the RAM23 in P 24 was determined to be less than the predetermined value when in the step P 22 is maximized The crank angle θpmax is calculated and the MBT control is performed.

ここで、MBT制御の一例として次のようなことを行
う。
Here, the following is performed as an example of the MBT control.

最新の所定回数のθpmaxの平均値を演算するとともに、
それを目標値と比較し、その結果に応じて点火時期修正
量mを演算する。この後の処理は前述したノック制御と
同様で、このmと前回の補正量Mよりこれらの和を点火
時期補正量M{M=(M′+m)}(燃焼補正量に相
当)として求めるとともに、このMと基本点火時期Nよ
り最終点火時期(N+M)を求めて点火時期を制御す
る。これにより、発生トルクを最も大きくするように点
火時期が制御される。
While calculating the average value of the latest predetermined number of times θpmax,
It is compared with a target value, and the ignition timing correction amount m is calculated according to the result. The subsequent process is similar to the knock control described above, and the sum of these m and the previous correction amount M is obtained as the ignition timing correction amount M {M = (M '+ m)} (corresponding to the combustion correction amount). The final ignition timing (N + M) is obtained from this M and the basic ignition timing N to control the ignition timing. As a result, the ignition timing is controlled so as to maximize the generated torque.

このように、ノック信号が異常である場合、すなわち本
来のノック検出手段が故障してもそのときのθpmaxに基
づいてノックの検出を行い、適切なノッキングレベル範
囲内でMBT制御を行うことができる。すなわち、装置
の複雑化を避けて低コストでノッキングの誤判断に基づ
く点火時期制御の悪化を防止することができる。その結
果、エンジンの燃焼効率の悪化やエンジン自体の故障を
誘発するという従来例で指摘したような不具合を避ける
ことができ、燃費や運転性能を向上させることができ
る。
In this way, when the knock signal is abnormal, that is, even if the original knock detecting means fails, the knock is detected based on θpmax at that time, and the MBT control can be performed within an appropriate knocking level range. . That is, it is possible to prevent the device from becoming complicated and prevent the ignition timing control from deteriorating at a low cost based on an erroneous determination of knocking. As a result, it is possible to avoid the inconvenience such as the deterioration of the combustion efficiency of the engine and the failure of the engine itself, which is pointed out in the conventional example, and it is possible to improve the fuel consumption and the driving performance.

〔II〕ノック信号が正常であると判定した場合 まず、P20でノックレベルの指標(ノックパラメータ)
としてノック時および非ノック時の燃焼振動エネルギに
関連した物理量に相当する積分値K、Bの関数f(K,
B)を演算する。関数f(K,B)としては、例えばK
とBの比(K/B)を演算し、これをノックパラメータ
として用いる。次いで、P25でそのときの運転条件にお
いて所定のノックレベルとなるf(K,B)の目標値S
LをROM22に記憶されているデータテーブルからルッ
クアップし、P26でノックパラメータ(K/B)をこの
目標値SLと比較する。K/B≧SLのときはノックレ
ベルが所定値以上であると判断してP23で前述のものと
同様のノック制御を行う。また、K/B<SLのときは
ノックレベルが所定値未満であると判断して、P27で前
記ステップP19と同様の処理を行ってθpmaxを検出し、
24でMBT制御を行う。
[II] When it is determined that the knock signal is normal First, at P 20 , a knock level index (knock parameter)
As a function f (K, B of integral values K and B corresponding to physical quantities related to combustion vibration energy during knocking and non-knocking
B) is calculated. As the function f (K, B), for example, K
And the ratio (K / B) of B is calculated, and this is used as a knock parameter. Next, at P 25 , the target value S of f (K, B) that gives a predetermined knock level under the operating conditions at that time
L is looked up from the data table stored in the ROM 22 , and the knock parameter (K / B) is compared with this target value SL at P 26 . When K / B ≧ SL, it is determined that the knock level is equal to or higher than a predetermined value, and the knock control similar to that described above is performed at P 23 . When K / B <SL, it is determined that the knock level is less than the predetermined value, and the same processing as in step P 19 is performed in P 27 to detect θpmax,
MBT control is performed at P 24 .

このように、ノック信号が正常であるときはノックを抑
制しつつMBT制御を行って、これら両者による本来の
制御性能が有効に発揮される。
As described above, when the knock signal is normal, the MBT control is performed while suppressing the knock, and the original control performance by both of them is effectively exhibited.

なお、本実施例では、ノック検出のパラメータとしてK
/Bを用いているがこれに限るものではない。例えば、
KのみあるいはKに所定の演算を施したものでもノック
の検出が可能なことが知られている。
In this embodiment, K is used as the knock detection parameter.
Although / B is used, it is not limited to this. For example,
It is known that knocking can be detected by only K or by applying a predetermined calculation to K.

(効果) 本発明によれば、装置の複雑を避けて低コストでノック
信号の異常を適切に判別してノッキングの誤判断に基づ
く点火時期制御の悪化を防止することができ、燃焼効率
の悪化やエンジン自体の故障を誘発するという不具合を
避けて、燃費や運転性能を向上させることができる。
(Effects) According to the present invention, it is possible to avoid the complexity of the device and appropriately determine the abnormality of the knock signal at a low cost to prevent the deterioration of the ignition timing control based on the erroneous judgment of the knocking, and the deterioration of the combustion efficiency. It is possible to improve fuel efficiency and driving performance by avoiding the problem of causing engine or engine failure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の基本概念図、第2〜9図は本発明の一
実施例を示す図であり、第2図はそのブロック構成図、
第3図(A)はその筒内圧センサの取付状態を示す断面
図、第3図(B)はその筒内圧センサのみの平面図、第
4図はそのチャージアンプの詳細な回路図、第5図はそ
の信号処理回路の詳細なブロック構成図、第6図はその
θpmaxとノックレベルとの関係を示す図、第7図はその
θpmaxと点火時期との関係を示す図、第8図はその点火
時期制御のプログラムを示すフローチャート、第9図
(a)〜(f)はその各部信号波形を示す図である。 1……筒内圧センサ(圧力検出手段)、 5……信号処理回路(第1ノックレベル検出手段)、 6……コントロールユニット(異常判別手段、ピーク位
置検出手段、第2ノックレベル検出手段、第1演算手
段、第2演算手段、点火時期設定手段)、 11……運転状態検出手段、 26……点火手段。
FIG. 1 is a basic conceptual diagram of the present invention, FIGS. 2 to 9 are diagrams showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block configuration diagram thereof.
3 (A) is a sectional view showing the mounting state of the cylinder pressure sensor, FIG. 3 (B) is a plan view of only the cylinder pressure sensor, and FIG. 4 is a detailed circuit diagram of the charge amplifier. FIG. 6 is a detailed block diagram of the signal processing circuit, FIG. 6 is a diagram showing the relation between θpmax and knock level, FIG. 7 is a diagram showing the relation between θpmax and ignition timing, and FIG. 9A to 9F are flowcharts showing a program for ignition timing control, and FIGS. 9A to 9F are diagrams showing signal waveforms of respective parts. 1 ... In-cylinder pressure sensor (pressure detection means), 5 ... Signal processing circuit (first knock level detection means), 6 ... Control unit (abnormality determination means, peak position detection means, second knock level detection means, second 1 calculating means, 2nd calculating means, ignition timing setting means), 11 ... Operating state detecting means, 26 ... Ignition means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】a)エンジンの燃焼圧力を検出する圧力検
出手段と、 b)エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 c)圧力検出手段の出力に基づいてエンジンのノッキン
グレベルを検出する第1ノックレベル検出手段と、 d)第1ノックレベル検出手段の出力を所定基準値と比
較して該手段の異常を判別する異常判別手段と、 e)圧力検出手段の出力に基づいて燃焼圧力が極大とな
る燃焼ピーク位置を検出するピーク位置検出手段と、 f)燃焼ピーク位置がエンジンの発生トルクを最大とす
る所定位置になるように点火時期を補正する燃焼補正量
を演算する第1演算手段と、 g)第1ノックレベル検出手段が異常と判別されたとき
燃焼ピーク位置を所定基準値と比較してノッキングレベ
ルを検出する第2ノックレベル検出手段と、 h)第1ノックレベル検出手段が正常であるとき該手段
の出力に基づいてノッキングレベルが所定値となるよう
に点火時期を補正するノック補正量を演算し、異常であ
ると判別されると第2ノックレベル検出手段の出力に基
づいて該ノック補正量を演算する第2演算手段と、 i)運転状態に基づいて基本点火時期を設定するととも
に、これを前記燃焼補正量およびノック補正量に応じて
補正する点火時期設定手段と、 j)点火時期設定手段の出力に基づいて混合気に点火す
る点火手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装
置。
1. A) pressure detecting means for detecting combustion pressure of the engine, b) operating state detecting means for detecting operating state of the engine, and c) knocking level of the engine based on output of the pressure detecting means. A first knock level detecting means for: d) an abnormality determining means for comparing the output of the first knock level detecting means with a predetermined reference value to determine an abnormality of the means; and e) a combustion based on the output of the pressure detecting means. Peak position detecting means for detecting a combustion peak position where the pressure becomes maximum; and f) first calculating a combustion correction amount for correcting the ignition timing so that the combustion peak position becomes a predetermined position where the torque generated by the engine is maximized. And a second knock level detecting means for detecting a knocking level by comparing the combustion peak position with a predetermined reference value when the first knock level detecting means is determined to be abnormal. H) When the first knock level detecting means is normal, a knock correction amount for correcting the ignition timing is calculated based on the output of the means so that the knocking level becomes a predetermined value, and when it is determined that the knocking level is abnormal. Second computing means for computing the knock correction amount based on the output of the second knock level detecting means; i) setting a basic ignition timing based on the operating state, and using this as the combustion correction amount and the knock correction amount. An ignition timing control device for an internal combustion engine, comprising: an ignition timing setting means for making a corresponding correction; and j) an ignition means for igniting an air-fuel mixture based on the output of the ignition timing setting means.
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