专利摘要:

公开号:WO1991005160A1
申请号:PCT/JP1990/001267
申请日:1990-10-02
公开日:1991-04-18
发明作者:Koji Sakakibara;Hirohiko Yamada
申请人:Nippondenso Co., Ltd.;
IPC主号:F02D35-00
专利说明:
[0001] 明 細 書
[0002] ェ ンジン用ノ ッ ク発生制御装置 技術分野
[0003] 本発明は、 エ ンジ ンに発生するノ ッ クを検出して、 ノ ッ ク制御要因 (例えば、 点火時期、 空燃比、 過給圧等) を制御するェンジン用ノ ッ ク発生制御装置に関し、 特に ノ ッ ク判定レベルの設定を舍むエ ンジ ン用ノ ッ ク発生制 御装置に関する ものである。 背景技術
[0004] 一般的に、 ノ ッ ク判定レベル V K Dはノ ッ クセ ンサ信号 の平均レベルに定数 κを乗じて作成している。 このよう な K C S はェ ンジ 'ン、 ノ 'ン ク セ ンサ等の製造バラ ツキあ るいは経時変化等により最適な κ値が変わり、 正確なノ ッ ク検出ができな く なる という問題点がある。 この問題 点を解決するために、 ノ ックセ ンサ信号の代表値に関す る頻度分布形状が第 1 5図に示すよう に、 ノ ッ クが発生- している場合の分布形状 (破線) がノ ッ クが.発生してい ない場合の分布形状 (実線) に比べて、 ノ ッ クセ ンサ信 号の代表値が大きい領域へ く ずれる こ とに着目 して、 こ の く ずれ具合 (例えば、 第 1 5図の領域①の面積と領域 ④の面積との大小関係) からノ ッ ク判定レベルを自動修 正する装置が提案されている (例えば、 特開昭 6 2 — 2 6 7 5 7 4号公報) 。 しかしながら、 前述の装置のように第 1 5図の領域① や領域④をノ ック判定レベルを修正のパラメータとする 場合、 代表値が領域①ゃ領域④である確率が小さいため、 ノ ック判定レベルを修正するのに十分なデータを得るま でに時間がかかる。 よって、 適切なノ ック判定レベルに 自動修正されるまでに時間がかかり、 その間ノ ック検出 が不適切に行われるという問題点がある。
[0005] 発明の開示
[0006] 本発明は、 前述のような問題点を解決するためになさ れたものであり、 その目的とするところは、 適切なノ ッ ク判定レベルを短時間で自動修正する装置を提供するこ とにある。
[0007] 第 1図は、 本発明装置の構成素子同士の間の機能的関 係をわかり易く図解した機能ブ ック図である。
[0008] そして、 上記の目的を達成するために、 本発明は、 第 1図に示したように、
[0009] エンジンに発生するノ ック現象を検出するノ ッ クセ ン サと、
[0010] このノ ックセンサからの信号のうちノ ック検出のため に有効な代表値を検出する代表値検出手段と、
[0011] 前記代表値の対数変換値の頻度分布における標準偏差 に対応する量 S G Mを検出する標準偏差検出手段と、 前記頻度分布における累積%点の値を検出する累積% 点検出手段と、 * 前記標準偏差に対応する量 S G Mと前記累積%点に対 応する量とに応じてノ ッ ク判定レベルを設定するノ ッ ク 判定レベル設定手段と、
[0012] 前記代表値と前記ノ ッ ク判定レベルとに応じてノ ッ ク の発生を検出するノ ッ ク検出手段と、
[0013] こ のノ ッ ク検出手段の検出信号に応じてノ ッ クを抑制 するよう にノ ッ ク制御因子を調節する調節手段と
[0014] を備えるエ ンジ ン用ノ ッ ク発生制御装置を提供する。 なお、 上記の頻度分布における累積%点の値とは、 頻 度分布曲線のグラフ表示において、 発生度数の累積百分 率を示すグラ フの横軸上の位置を表わす値を指している また、 上記のエ ンジ ン用ノ ッ ク発生制御装置において は、
[0015] 前記ノ ッ ク判定レベル設定手段は、
[0016] 前記ェ ンジ ンの機関状態を検出する機関状態検出手段 を備え、
[0017] 前記標準偏差に対応する量 S G Mと前記累積%点に対 応する量と前記機関状態とに応じて時間当たりのノ. ック 判定頻度が所有値となるよう にノ ッ ク判定レベルを設定 する こ とにしても良い。
[0018] そ こで、 前記機関状態検出手段は、
[0019] 前記エ ンジ ンの回転数を検出する回転数検出手段を備 える こ とにしても良い。
[0020] また、 前記代表値 Vの対数変換値 £ Vを
[0021] £ V = A X £ o g ( V Z a ) ( A, a は定数) により形成する対数変換手段を備えることもできる。 そ こで前記対数変換手段は、
[0022] 前記対数変換値を予め記憶している記憶手段と、 前記代表値に対応する前記対数変換値を前記記憶手段 から読み出す読出手段と
[0023] を備えるこ ととしてもよい。
[0024] 更に、 前記ノ ッ ク判定レベル設定手段は、
[0025] 前記ノ ッ ク判定レベル VKDを、 前記標準偏差に対応す る量 S G Mと前記累積%点の値 VP とに応じて、 VKD =
[0026] S G Mu X VP ( uは前記機関状態により定まる変数) の形で設定するよう にする ことができ-る。
[0027] さ らに、 前記ノ ッ ク判定レベル設定手段は、
[0028] 前記 u値を、 前記機関状態を表わす値が大きい程、 大 き く なるよう に設定する u値設定手段を備えるよう にす る こ とができる。
[0029] また、 前記ノ ッ ク判定レベル設定手段は、
[0030] 前記エ ンジ ン回転数と前記標準偏差に対応する量 S G
[0031] Mと前記累積%点の値 VF とに応じて設定されたノ ッ ク 判定レベルを、 所定値にて補正するノ ッ ク判定レベル補 正手段を備える こ とができる。
[0032] また、 前記標準偏差検出手段は、
[0033] 前記標準偏差に対応する量 S G Mは、 前記代表値 Vと 累積%点の値 V p に対して、 V F / S G M≤ V≤ V p と なる確率が 1 Z 3 と、 VP / S GM≤ V≤ VP X S G M となる確率が 2 / 3 との、 少な く とも一方が満足するよ う に更新する更新手段を備える こ とができる。
[0034] そ して、 前記標準偏差検出手段は、
[0035] 前記エ ンジンがノ ッ クが発生しやすい状態である こ と を検出する第 1 の検出手段を備え、
[0036] この第 1 の検出手段により前記エンジンがノ ッ クが発 生しやすい状態である こ とが検出された時のみ前記標準 偏差に対応する量 S G Mの検出を行う よう にする こ とが でき る。 ' さ らに、 前記標準偏差検出手段は、
[0037] 前記エ ンジンがノ ッ クが発生しに く い状態である こ と を検出する第 2 の検出手段と、
[0038] この第 2 の検出手段により前記エ ンジンがノ 'ン クが発 生しに く い状態である こ とが検出された時、 その状態に おける前記標準偏差に対応する量 S G Mを検出し、 こ の 検出された標準偏差に対応する量 S G Mを前記標準偏差 に対する上限値に設定する上限値設定手段と、
[0039] 前記標準偏差に対応する量が前記上限値を抑制する抑 制手段と
[0040] を備える こ とと してもよい。
[0041] また、 前記調節手段は、
[0042] 前記標準偏差に対応する量 S G Mと前記累積%点の値 V P とに応じて、 前記ノ ツ ク判定レベルより大きい基準 レベルを設定する基準レベル設定手段と、
[0043] 前記代表値と前記基準レベルとに応じて前記ノ ッ ク制 御因子を調整する調整量を設定する調整量設定手段と を備えるようにしてもよい。
[0044] そして、 前記累積%点の値 V P を、 累積 5 0 %点 (中 央値) V M E D とするようにしてもよい。
[0045] また、 前記累積%点検出手段は、
[0046] 前記ェ ンジ ンの画転数を検出する面転数検出手段と、 前記画転数を対数変換する面転数対数変換手段と、 前記対数変換された回転数に応じて前記累積%点を補 正する累積%点補正手段と
[0047] を備えるよう にする こ とができる。
[0048] また、 前記機関状態検出手段は、
[0049] 前記ェンジ ンの画転数を検出する回転数検出手段と、 前記エ ンジ ンの負荷を検出する負荷検出手段との少な く ともいずれか一方を備えるよう にしてもよい。
[0050] そして、 前記累積%点検出手段は、
[0051] 各気筒に対応する前記代表値の平均値を検出する平均 値検出手段と、
[0052] 前記平均値に応じて前記累積%点を補正する累積%点 補正手段と
[0053] を備えるよう にしてもよい。
[0054] また、 前記標準偏差検出手段は、
[0055] 前記頻度分布の所定領域に前記代表値が入る確率を検 出する確率検出手段と、
[0056] 前記確率に応じて前記標準偏差を補正する標準偏差補 正手段と
[0057] を備えるよう にする こ とができる。 また、 本発明は、 前述の目的達成のために、
[0058] ェ ンジ ンの回転数を検出する回転数検出手段と、 前記エ ンジ ンに発生するノ ッ ク現像を検出するノ ッ ク セ ンサと、
[0059] こ のノ ッ ク セ ンサからの信号のう ちノ ッ ク検出のため に有効な代表値を検出する代表値検出手段と、
[0060] 前記代表値の対数変換値の頻度分布における標準偏差 に対応する量 S G Mを検出する標準偏差検出手段と、 前記頻度分布における累積%点の値を検出する累積% 点検出手段と、
[0061] 前記ェ ンジ ン画転数と前記標準偏差に対応する量 S G Mと前記累積%点に対応する量とに応じて、 時間当たり のノ ッ ク判定頻度が所定値となる よ う にノ ッ ク判定レべ ルを設定するノ ッ ク判定レベル設定手段と、
[0062] 前記代表値と前記ノ ッ ク判定レベルとに応じてノ ッ ク の発生を検出する ノ 'ン ク検出手段と、
[0063] このノ ッ ク検出手段の検出信号に応じてノ ッ クを抑制 するよう に、 ノ ッ ク制御因子を調節する調節手段と
[0064] を備えるェ ンジン用ノ ッ ク発生制御装置を提供する。 以上に述べた構成を有する本発明装置においては、 ノ
[0065] 'ン ク セ ンサでエ ンジ ンに発生する ノ ッ ク現象が検出され る。 代表値検出手段でノ ッ クセ ンサ信号のう ちノ ッ ク検 出のために有効な代表値が検出される。
[0066] 一方、 ノ ッ ク判定レベル設定竽段において、 標準偏差 検出手段により検出される標準偏差に対応する量と累積 %点検出手段により検出される累積%点に対応する量と により、 ノ ック判定レベルが設定される。
[0067] そして、 ノ ック検出手段で代表値とノ ッ ク判定レベル とに応じてノ ックの発生が検出される。 また、 調節手段 は、 ノ ック検出手段からの検出信号に応じてノ ックを抑 制するように、 ノ ック制御因子を調節する。 図面の簡単な説明
[0068] 第 1図は本発明に関する機能ブロ ック図、
[0069] 第 2図は前記第 1 , 第 2実施例の構成図、
[0070] 第 3図は前記第 1 , 第 2実施例における代表値検出手 段の構成図、
[0071] 第 4図、 第 7図、 第 9図、 第 1 1図、 第 1 2図、 第 1 4図、 第 1 6図は前記第 1実施例の作動説明に供する フ ローチヤ一ト、
[0072] 第 1 7図、 第 1 8図、 第 2 0図、 第 2 1図、 第 2 2図. 第 2 3図は前記第 2実施例の作動説明に供するフローチ ャ— ト、
[0073] 第 5図、 第 6図、 第 1 O A図〜 1 0 D図、 第 1 3 A及 び 1 3 B図、 第 1 5図、 第 1 9図、 第 2 4 A〜 2 4 C図 は代表値の頻度分布の特性図、
[0074] 第 8図は回転数と u値との特性図である。 発明を実施するための最良の形態
[0075] 以下、 本発明を適応した秦 1 実施例を第 2図〜第 1 6 図に基づいて説明する。
[0076] 第 2図は第 1 実施例の構成図である。
[0077] 第 2図において、 1 は 4気筒 4 サイ クルエ ンジン (ェ ンジ ン) であり、 吸入空気が図示しないエアク リ ーナ、 ヱアフ ロメ ータを通って吸気管 2 よりエ ンジン 1 へ供給 される。 そして、 エ ンジ ン 1 へ供給される吸入空気量は スロ ッ トル弁 3 により調節される。 4 はエ ンジ ン 1 の基 準ク ラ ンク角度 (例えば、 上死点) を検出するための基 準角セ ンサ 4 a とエ ンジン 1 の一定ク ラ ンク角度毎に出 力信号を発生するク ラ ンク角セ ンサ 4 b とを内蔵したデ イ ス ト リ ビュータである。 そ して、 後述する電子制御装 置 ( E C U ) 9 でク ラ ンク角セ ンサ 4 bからの信号に基 づいてエ ンジ ン回転数が演算される。
[0078] 5 はエ ンジン 1 のノ ッキ ング現象に対応したエ ンジン ブロ ッ ク の振動を圧電素子式 ( ピヱゾ素子式) 、 電磁式 (マグネ ッ ト、 コ イ ル) 等によって検出するノ ッ ク検出 手段と してのノ ッ ク セ ンサ、 6 はエ ンジ ン 1 の冷却水温 に応じた信号を発生する水温セ ンサである。 そ して、 7 は E C U 9からの制御信号に基づいて、 吸気マ二ホール ドへ燃料を噴射するためのイ ンジヱクタである。
[0079] 8 は、 ノ ッ クセ ンサ 5 からの出力信号 (ノ ッ クセ ンサ 信号) から代表値 Vを検出する代表値検出手段であり、 第 3 図に示すように、 ノ ッ クセ ンサ信号のう ちノ ッ ク周 波数成分のみを選別して取り $すためのフ ィ ルタ回路 8 a 、 このフ ィ ルタ回路 8 a からの信号を増幅する増幅 画路 8 b、 代表値 Vと して、 所定ク ラ ンク角度内のノ ッ クセ ンサ信号のビーク値 V,peakを検出する ピークホール ド回路 8 cにより構成する。 ここで、 所定ク ラ ンク角度 としては、 例えば、 本実施例では、 ノ ッ クは燃焼圧間の みで発生するため、 ノ イ ズによるノ ッ クの誤検出を防止 するために点火出力後の一定期間 (ノ ッ ク判定期間) と している。
[0080] E C U 9 は周知のとおり、 種々の演算を行う セ ン ト ラ ル . プロセ ッ シング ' ユニ ッ ト ( C P U ) 9 a、 制御プ ログラム等を記憶している リ ー ド ' オンリ ' メ モ リ ( R 0 M ) 9 b、 演算データ等を一時的に記憶する書き込み、 読み出し可能なラ ンダム · アクセス ' メ モ リ ( R AM ) 9 c、 アナ口グ信号をディ ジタル信号へ変換するアナ口 グ * ディ ジタル ' コ ンバータ ( A D C ) 9 d、 前記各種 セ ンサからのセ ンサ信号を E C U 9 に取り込むための入 カボー ト 9 e、 前記各種ァクチユエータへ制御信号を出 力するための出力ポー ト 9 f 、 これらを相互に接続する バス 9 gにより構成されている。
[0081] そ して、 E C U 9 は、 前記各種セ ンサからの信号及び ノ ッ クの発生状態に応じて点火時期、 燃料噴射量等を制 御する。
[0082] 以下、 ノ ッ ク検出及びノ ッ ク判定レベル VKDの設定に ついて第 4 , 7 , 9 , 1 1 , 1 2 , 1 6図に示すフロー チャー トに基づいて説明する。 ' 以下のルーチンは、 各サイ クル毎に処理される もので あり、 E C U 9 からピークホール ド回路 8 c へ出力され るゲー ト信号の立ち下がり、 即ち、 E C U 9 がピーク値 V Peal{を読み込んだ直後から開始される ものである。
[0083] ステ ップ S 0 0からこのルーチンが始ま り、 ステ ップ S O 1 でピークホール ド回路 8 c で検出される ピーク値
[0084] " pe a k ^T Sn:み込 、。
[0085] そして、 補正手段と してのステ ップ S 0 2 でピーク値 V peakを次式により対数変換し、 £ V Pkを求める。' そし て以下のステ ップでビーク値 vPeakの頻度分布が正規分
[0086] - 布となるよ う に点火、 遅角により補正する。
[0087] £ V Pk = A X.£ og ( V peak/ a ) ……(1) '
[0088] A = 6 A / £ og ( 4 )
[0089] a = 4
[0090] こ こで、 A , a は定数 (詳細は後述) 。 続く ノ ッ ク判 定レベル設定手段と してのステ ッ プ S 0 3 でノ ッ ク判定 レベル V KDを設定する (詳細は後述) 。
[0091] こ こ で、 V KDは、 代表値 V pea kの対数変換値 £ V に 対し、 ί V Pkの頻度分布のダラフ上で求めたノ ッ ク判定 レベルである。 ステ ップ S 0 4 ではノ ッ ク検出を行う。 も し、 V pk≥ V KDならばノ ッ クあり と判定する。 この 結果に応じてノ ッ ク コ ン ト 口 ール領域 (例えば、 高負荷 領域) では、 点火時期等が制御される。 ステ ップ S 0 5 はェ ンジンの運転条件が特定条件を満たしているかを判 断する。 こ の特定条件とは、 例えば次に示す条件のう ち 1 つあるいは複数によ り規定される。 ① ヱンジンの負荷が所定値以上、
[0092] ② ェンジン面転速度 N eが所定範囲内、
[0093] ③ ェンジン負荷の変化率が所定値以下、
[0094] ④ £ VPli分布の中央値 VMED が所定範囲内、 ステップ S 0 5で Y E Sならばステップ S 0 6へ、
[0095] N 0ならばステップ S 0 7へ進む。 S 0 6 は標準偏差検 出手段であり、 対数変換値 VPkの頻度分布 (正規分布 における標準偏差に対応する値 (標準偏差) S G Mを更 新する (詳細は後述) 。 ステップ S 0 7 は、 累積%点検 出手段であり、 対数変換値 £ V pkの頻度分布における累 積%点 (本実施例では、 5 0 %点、 すなわち、 中央値 V„ED ) を更新する (詳細は後述) 。
[0096] ステップ S 0 8で処理を終了する。
[0097] 次に、 前述のステップ S 0 2における対数変換 : つい て詳述する。
[0098] 第 (1)式において、 本実施例では定数 A, aを
[0099] A = 6 4 / £ og 4
[0100] a = 4
[0101] と している。
[0102] これらの定数 A , a の意味は、
[0103] ① ノ ックが全く発生しない場合のピーク値 V p • e a kの 対数正規分布 (第 5図) 全体 (大きな出力と小さな出力 との比が 4程度) を 6 4分割する。
[0104] ② 4 b i t や 8 b i t の C P Uで扱い易いように、 A D C 9 dにより A/D変換された i O bit のピーク値 V Peakを 8 bit のデータに圧縮する。
[0105] こ とである。
[0106] 以下、 この 2 つの条件を満たす式を導出する。
[0107] 第 5図に示すよう な対数正規分布を、 第 6図に示すよ うな正規分布に変換する。
[0108] £ V L = A X £ og ( V L / a ) (2)
[0109] ^ V H = A X £ og ( V„ / a ) ……(3) とする。
[0110] こ こで、 分布全体を 6 4分割にするためには、
[0111] ^ V„ - £ V L = 6 4 …… (4) の条件が満たされる必要がある。
[0112] V„ = 4 X V L (5) である。 したがって、 第 (2)〜(5)式より、
[0113] A X £ og 4 = 6 4
[0114] A = 6 4 / £ og 4
[0115] 1 0 bit の A/D変換値の最大値 2 1 Dを変換して 8 bit データの最大値 2 8 とするためには、
[0116]
[0117] a = 1 0 2 4 / e x p ( 2 5 6 / A ) = 4
[0118] したがって、 前述の条件を満たす対数変換式は、
[0119] £ V = 6 4 / £ og ( 4 ) X £ og ( V /' 4 )
[0120] となる。 (なお、 必ずしもこの値とする必要はない。 ) 現在の技術水準では、 C P U 9 a で直接対数変換する と時間がかかり、 実際の制御においては適応できないた め、 実際の制御においては予めピーク値 V Peakに対応す る対数変換値 V Pkを計算し、 R O M 9 bに記憶してお き、 逐次読み出すよう にすればよい。 また、 ピーク値 Vpeakが 28 以上の場合、 ビーク値 Vpeakの 4分の 1 の 値に対応する対数変換値 £ V Pkを R O M 9 bから読み出 して、 その値に 6 4 を加算するよう にする ことで、 求め るこ とができるため、 R 0 M 9 b に記憶してお くデータ と しては 28 ( = 2 5 6 ) バイ 卜で済む。
[0121] 第 4図のステ ップ S 0 3 のノ ッ ク判定レベルの設定に ついて、 第 7図に示すフ ローチャー ト に基づいて説明す る。 ステ ップ S O 3 0 力、らこのルーチンが始まり、 ステ ップ S 0 3 1 でエ ンジ ン回転数 N e を対数変換する。 対 数変換の方法としては、 第 4図のステ ップ S O 2 と同じ である。 ステ ップ S 0 3 2では、 今 HIの制御タイ ミ ング におけるヱ ンジン回転数 N e の対数変換値 N e と、 前 回の制御タ イ ミ ングにおけるエ ンジ ン回転数 N e の対数 変換値 £ N e O との偏差 d £ N eを求める。 続く ステツ プ S 0 3 3 では、 今回の対数変換値 £ N e を、 次回の制 御タイ ミ ングにおける前画の対数変換値 N e 0 と して 記憶する。 ステ ップ S 0 3 4 でピーク値 V peakの対数変 換値 £ VPkの全気筒における平均値 VHALLを次式により 補正する (詳細は後述) 。
[0122] V HALL^- V„ALL + β X d £ N e
[0123] こ こで、 /5 は 2程度の定数であり、 平均値 VMALLは、 第 4図におけるステップ S 0 7 で制御タイ ミ ング毎に更 新される。 ' 続く ステ ップ S 0 3 5 で中央値 VMED を次式により補 正する。
[0124] MED " V MAL L + d V M ED
[0125] こ こで、 d VMED は毎筒毎の中央値 VMED と平均値 VMALLとの偏差である。 この偏差 d VMED は、 第 4図に おける S 0 7 で制御タイ ミ ング毎に更新される。
[0126] そして、 ステ ッ プ S 0 3 6 でノ ッ ク判定レベル V KDを 次式により設定する。
[0127] V KD^ ~~ u X S G M十 V M E D
[0128] -こ こで、 V KDは、 代表値 V pea¾の対数変換値 £ V P "こ 対し、 V Pkの頻度分布のグラフ上で求めたノ ッ ク判定 レベルであり、 u は、 エ ンジン回転数 N e に応じて設定 される値であり (詳細は後述) 、 S G Mは対数変換値 £ V Pkの頻度分布における標準偏差に対応する値であり、 V„ED は対数変換値 V Pkの頻度分布における中央値で ある。 そして、 ステ ップ S O 3 7 で本ルーチンを終了す る。
[0129] 次に、 第 7図のステ ップ S 0 3 4 における平均値
[0130] VMALLの補正について.説明する。
[0131] 発明者らが種々のエ ンジンについて実験を行ったとこ ろ、 ピーク値 V Peakの対数変換値 V の頻度分布にお ける中央値 V ME D は次式で与えられる こ とがわかった。
[0132] V ME D =. V 0 X N e ^
[0133] ここで、 V。 , /5 はエ ンジン、 気筒、 ノ ッ クセ ンサ等 で決まる定数であり、 ^は 1. 5 ~ 2. 5程度の値である。 また、 N e はエ ンジ ン面転数である。
[0134] 今、 回転数 N e が上昇率 a rpmsec で変化している と仮定すると、 1 サイ クル当たりの中央値 VMED の上昇 率 d V Z d n ( nはサイ クル数) は以下のよう になる。
[0135] d V d V d N e d t
[0136] d n d N e d t d n
[0137] 1 2 0
[0138] V o β N e β a
[0139] N e
[0140] で、 β = 2で近似する と、
[0141] d V MED / d n = 2 4 0 or V o
[0142] 即ち、 1 サイ クル毎に平均値 V MALtに 2 4 0 o V。 だ けが加算する こ とにより、 過渡時の平均値 V MALLの追従 遅れを防止する こ とができる。
[0143] しかし、 V。 はエ ンジ ン、 気筒、 ノ ッ ク セ ンサ等によ つて大き く 異なるため、 これら全ての組合せを満足させ る加算値はない。 したがって、 上昇率 に応じて平均値 V M ALLを適切に補正するこ とは困難である。
[0144] こ こで、 ピーク値 V peakとエ ンジ ン回転数 N e とを対 数変換する こ とにより、 V。 の影響をな く すこ とができ る。
[0145] 詳し く は、 まず前記の式 V MED = V。 X N e の両辺 を対数変換する。
[0146] A X £ og ( V MED / a )
[0147] r V o X N e # )
[0148] = A X H og
[0149] J N e
[0150] = A X £ og V o + β X A £ og
[0151] 1 4
[0152] こ こで、 xを対数変換した値を x という よう に表現 する と、
[0153] i V HED = A X £ og V o + β £ N e
[0154] 上式において、 右辺第 1 項は定数項なので、 両辺を微 分する と次式のよう になる。
[0155]
[0156] したがって、 V ME D の対数の上昇率はサイ クル毎又は 点火毎に d ^ N e Z d nを検出して、 / X d £ N e Z d nを加算する こ とにより、 V。 を無視して平均値
[0157] V MAL Lを補正する こ とができ る。
[0158] 以下、 第 7図のステ ップ S O 3 6 のノ ッ ク判定レベル V KDの設定について説明する。
[0159] 今、 進 · 遅角量の仕様を 1 回のノ ッ クで 1 ° C A遅角、
[0160] 1 秒毎に 1 ° C A進角する ものとする。 この進 · 遅角量 の仕様において、 ノ ッ クが発生していない時、 進 · 遅角 が安定するノ ゲク判定頻度は 1 回 Zsec である。 ノ ッ ク 判定頻度が 1 回/ sec となるよう にノ ック判定レベル V KDを設定した時、 遅角量 R 一定の値に収束するため、 点火時期はほぼ一定に制御される こ とになる。
[0161] しかし、 エ ンジンの最大 トルク は、 若干のノ ッ クが発 生している領域で得られる。 よ って、 ノ ッ クが発生して いない状態において、 点火時期が常に進角するよう に制 御される必要がある。
[0162] δ したがって、 ノ ック判定頻度を前述のよう な進角 - 遅 角が安定するノ ッ ク判定頻度より小さ く なるよう に設定 すればよい。
[0163] 今、 4気筒エンジンにおいて、 ノ ッ ク判定頻度を 1 画
[0164] / 4 s ec とするとノ ッ ク判定確率 Ρ κ
[0165] 1 2 0 1 1
[0166] Ρ κ = X X
[0167] N e 4 4
[0168] となる。 画転数 N eが 2000rpm ならば Ρ κ = 0. 0375 で あり、 このノ ッ ク判定確率 Ρ κ に対する uの値を正規分 布表から u = 2. 6 7 を導く ことができる。 また、 ェ ンジ ン面転数 N eが 4000rpm ならば、 Ρ κ = 0. 001875であり、 u = 2. 9 0 を導く こ とができる。 第 8図にエ ンジ ン回転 数 N e と u値の特性図を示す。 こ こで、 パラメ ータの T は、 ノ ッ クを検出する周期である。 第 8図の特性図より 明らかなよう に、 ノ ッ ク検出頻度が一定 (すなわち T = 一定) の時、 u値はェンジン回転数 N eが大き く なる程 大き く なる。
[0169] 通常、 進 · 遅角量の仕様は一定であるので、 ノ ッ ク検 出頻度を一義的に設定する こ とができる。 よって、 画転 数 N e に対応する u値を予め正規分布表より求めて R 0 M 9 b に記憶させておき、 逐次回転数 N e に対応する u 値を読み出すよう にする とよい。
[0170] また、 軽負荷ではノ ックが発生しに く いので、 ェンジ ン 1 の負荷を検出して、 軽負荷では u値を大き く するよ うにしてもよい。 また、 本実施例においては、 u値を所定のノ ッ ク検出 頻度 (例えば、 T = 4 ) となるように設定しているが、 ノ ックが発生していない時に点火時期が常に進角するよ う に制御するためには、 例えば前述の進 . 遅角量の仕様 においては、 u値は第 8図に示す Τ = 1 の特性より も大 きな値に設定すればよい。
[0171] 次に、 第 4図のステ ップ S 0 4 のノ ッ ク判定について の詳細を第 9図に示すフローチ ヤ一 卜に基づいて説明す る。
[0172] ステ ップ S 0 4 0 からこのルーチンが始ま り、 まずス テ ツプ S 0 1 でビーク値 V peakを対数変換した値 ^ VPKに応じてノ ッ ク判定を行う。 詳し く は、 次式が満 たされている時、 ノ ッ クが発生している と判断する。
[0173] S. V Pk≥ V KD
[0174] こ こで、 ノ ッ クが発生している場合はステ ッ プ S 0 4 2 へ進み、 ノ ッ クが発生していない場合はステ ップ S 0 4 9 へ進む。
[0175] ステ ッ プ S O 4 2 〜ステ ッ プ S O 4 6 で対数変換値 ί V Pkの大きさに応じて遅角量 Rを計箕する。 まず、 ステ ップ S O 4 2 で対数変換値 V Pkが次式を満足するか否 かを判定する。
[0176] £ V Pk≥ V KD + S G
[0177] こ こ で、 こ の式を満足していない場合は、 ステ ッ プ S 0 4 6 で遅角量 Rを所定 fit厶 Rだけ大き く 設定する。 こ の A Rは前述の進 · 遅角量の仕様であり、 前述の仕様の 場合、 A R = 1 ° C Aである。
[0178] また、 ステップ S O 4 2で前述の式を満足している場 合、 ステップ S O 4 3へ進む。
[0179] ステ ップ S 0 4 3では、 対数変換値 £ V Pkが次式を満 足するか否かを判定する。
[0180] £ V PK≥ V kd+ 2 S G M
[0181] ここで、 こ ©式を満足していない場合は、 ステップ S 0 4 5で遅角量 Rを所定値 2 X△ Rだけ大き く設定する。 また、 ステップ S O 4 3で前述の式を満足している場 合は、 ステ ップ S 0 4 4で遅角量 Rを所定値 3 X厶 Rだ け大き く設定する。
[0182] そして、 ステ ップ S O 4 7 、 ステ ップ S O 4 8 で遅角 量 Rに対してガー ド処理を行う。 まず、 ステップ S 0 4 7 でステ ップ S 0 4 4〜ステ ップ S 0 4 6 で設定された 遅角量 Rが上限値 R max より大きいか否かを判定する。 ここで、 上限値 R max はエンジンの状態に応じて設定さ れる値である。 そして、 遅角量 Rが上限値 R max より大 きい場合は、 ステップ S 0 4 8で遅角量 Rを上限値 Rmax に再設定する。
[0183] また、 ステ ップ S 0 4 7 において遅角量 Rが上限値 R max より小さい場合は、 ステ ップ S 0 4 9へ進む。 ス テツプ S 0 4 9では、 所定時間 Tad経過したか否かを判 定する。 こ こで、 所定時間 Tadは進角に要する時間であ り、 例えば本実施例においては 1 sec である。 そして、 所定時間 Tad経過している ¾合は、 ステ ップ S 0 4 Aで 2 l
[0184] o t 5 遅角量 Rが所定値厶 Rだけ小さ く なるよう に設定する。 続く ステ ッ プ S 0 4 B、 ステ ッ プ S O 4 Cで遅角量 R に対してガー ド処理を行う。 まず、 ステ ップ S 0 4 Bで 遅角量 Rが下限値 Rmin より小さいか否かを判定する。 こ こで、 下限値 Rmin は上限値 R max と同様にエ ンジ ン の伏態に応じて設定される値である。 そして、 遅角量 R が下限値 R mi n より小さい場合は、 ステ ッ プ S 0 4 Cで 遅角量 Rを下限値 Rmin に再設定する。
[0185] 以上で、 ノ ッ ク判定のルーチンを終了する。
[0186] 0 - また、 制御性を考えて、 ノ ッ クが I〜 2つの気筒に集 中して発生する場合の方が複数の気筒に分散して発争す る場合より も遅角量 Rを大き く 設定するよう にする と好 ま しい。 例えば、 ノ ッ クが発生した気筒を記憶しておき 連続して同一気筒にノ 'ン クが発生した場合は、 運角量 R をさ らに遅角させるよう に、 所定値 2 X A Rを加算する , 第 9図のステ ップ S O 4 2において、 遅角量 Rを対数 変換値 £ VPkがノ ッ ク判定レベル VKDに標準偏差 S GM を加えた値より大きいか否かにより変える こ とについて 説明する。
[0187] 0 第 I 0 A〜 l 0 B図において、 対数変換値 V Pkのノ ッ クが発生していない時の分布は実線のよう に正規分布 となり、 ノ ッ クが発生している時 (ノ ッ クが発生してい ないサイ ク ルとノ ッ クが発生しているサイ ク ルとが混在 している時) の分布は破線の.よ .う に高出力側で分布がく ずれている。 また、 その く ずれ方は同じノ ッ ク の発生状 態においても第 1 0 A図に示すようにノ ックが発生して いない時の対数変換値 VPkの標準偏差 S GMが小さい 場合に比べて、 第 1 0 B図に示すように標準偏差 S G M の大きい場合の方がくずれ方が大き く なる。 ただし、 く ずれている部分の確率は同じである。 このため、 基本の 判定レベル VKDに対し、 ノ ック強度判定のための判定レ ベルを、 例えば VKD' , = VKD+ k ( kは定数) と前提 すれば、 対数変換値 £ V Pkがノ ック判定レベル VKDを超 える確率は同じノ ック発生状態にもかかわらず異なつて しまう という問題点がある。 こ こで、 第 1 0 A及び 1 0 B図において、 対数軸上で話をして ·いるので、 定数 kは 加箕となっているが、 実軸上でいえばノ ック判定レベル VKDは定数 k倍しているこ ととなる。 すなわち、 ノ ック 強度の判定レベル VKD' , も基本判定レベルの定数倍で あるため、 たとえ基本判定レベルが最適値であつたとし ても、 正確なノ ック強度判定ができない。 これに対し、 第 1 0 C及び 1 0 D図に示すように標準偏差 S GMをも とにノ ック強度判定レベルを VKD' 2 = VKD+ S GMと 設定すれば、 分布形状に応じたノ ック強度判定レベル VKD' z を設定することができる。 即ち、 ノ ック強度判 定レベル V KD' 2 を超える確率が全ての分布形状に対し て同一とすることができる。
[0188] そして、 第 4図のステップ S O 6 の標準偏差 S GMの 更新について、 第 1 1図に示すフローチャー トに基づい て説明する。 こ のルーチ ンはステ ッ プ S 0 6 0 から開始され、 ステ ップ S 0 6 1 で対数変換値 £ V P)(が VHED — S G Mと V MED との間の範囲内にあるか否かを判定する。 こ こで 上述の条件を満足している場合はステ ッ プ S 0 6 2 へ進 み、 上述の条件を満足していない場合はステ ッ プ S O 6 3 へ進む。
[0189] そして S 0 6 2 では次式により標準偏差 S G Mを更 新する。
[0190] S G M S G M - 2 X dsgm
[0191] dsgmは標準偏差 S G Mの更新量であり、 ェ ン ジ ン状態の変化に応じて設定される ものである。 例えば エ ンジ ン回転数 N e の対数変換値 £ N e の偏差 d £ N e が大きい時は更新量 dsgmも大き く 設定する。 また、 ェ ン ジ ン負荷の 化が大きい時も更新量 dsgmを大き く 設定す る。
[0192] また、 ステ ップ S 0 6 3 では次式により標準偏差 S G Mを更新する。
[0193] S G S .G M + dsgm
[0194] 以上で標準偏差 S G Mの更新のルーチ ンを終了する。 また、 標準偏差 S G Mの更新の他の実施例を第 1 2図 に示すフ ローチ ヤ一 トに基づいて説明する
[0195] こ のルーチ ンはステ ッ プ S O 6 5 から開始され、 ステ ップ S 0 6 1 で対数変換値 ί V Pkが V «ED 一 S G Mと V HED + S G Mとの範囲内にあるか否かを判定する。 こ こ で、 上述の条件を満足してい ¾場合はステ ップ S 0 6 7 へ進み、 上述の条件を満足していない場合はステップ S 0 6 8へ進む。
[0196] ステップ S 0 6 7では次式により標準偏差 S G Μを更 新する。
[0197] S U- S G Μ— dsgm
[0198] また、 ステップ S 0 6 8では次式により標準偏差 S G Mを更新する。
[0199] S G M=< S G M十 2 X dsgm
[0200] 以上で標準偏差 S G Mの更新における他の実施例のル —チンを終了する。
[0201] ここで、 上述の処理により標準偏差 S G Mが求まるこ とについて説明する。
[0202] 第 1 3 A図において、 対数変換値 £ V P1;が V MED — S G Mから V MED の範囲 (斜線部分) である確率を P S と すると、 前述の第 1 1図に示すフローチ ャー トの処理に より標準偏差 S G Mの安定する点においては、
[0203] - P s X 2 Xdsgm+ ( 1 - P s ) X dsgm= 0
[0204] P s = 1 / 3
[0205] となる。 この標準偏差 S G Mに対応する uの値を正規分 布表から求めると、 u ^ 0. 9 7であり、 標準偏差 ( u = 1. 0 ) とほぼ等し く なる。
[0206] 同様にして、 第 1 3 B図において対数変換値 £ V PFCが V MED 一 S G Mから V ME D S G Mの範囲 (斜線部分) である確率を P S とすると、 前述の第 1 1図に示すフロ 一チ ヤ一トの処理により標準偏差 S G Mの安定する点に おいては、
[0207] - P s X dsgm十 ( 1 — P s ) X 2 X dsgm = 0
[0208] .·. P s = 2 / 3
[0209] となる。 この標準偏差 S G Mに対応する u の値を正規分 布表から求める と、 標準偏差とほぼ等しい値となる。
[0210] したがって、 前述の第 1 1 , 1 2図に示すフローチ ヤ ー トの処理により、 標準偏差 S G Mを簡単に求める こ と ができ る。
[0211] また、 前述のよう な方法に限らず、 例えば第 1 1 図の ステ ップ S 0 6 2 を次式のように変更してもよい。
[0212] S G S G M— 3 X dsgm
[0213] しかし、 この場合、 P s = 1 ノ 4 となり、 u = 0. 6 7 であり、 上式により求められる標準偏差 S G Mは実際の 標準偏差の 0. 6 7倍の値となる。
[0214] したがって、 標準偏差 S G Mの增域量のバラ ンスまた は後処理の容易さを考えれば、 第 1 1 , 1 2図に示すよ う な処理の方が好ま しい。
[0215] 次に、 第 4図にステ ッ プ S O 7 の中央値 VMED の更新 について、 第 1 4図に示すフローチャー トに基づいて説 明する。
[0216] こ のルーチ ンはステ ッ プ S 0 7 0 から開始され、 ステ ップ S 0 7 1 で対数変換値 £ νΡ が中央値 VMED より大 きいか否かを判定する。 こ こで、 V Pk> VMED な らば ステ ップ S 0 7 2 へ進み、 V Pk≤ V MED ならばステツ プ S 0 7 3 へ進む。 ステップ S 0 7 2では、 d V MED — - d V M E D 十 d V m を演算し、 ステップ S O 7 5へ進む し、 d V m は偏差 d VHED の更新量である。 ステップ S O 7 3では、 対数変換値 VPkが中央値より小さいか否かを 判定する。 こ こで、 £ V < V MED ならばステップ S 0 7 4 へ進み、 £ V≥ V MED ならばステ ップ S 0 7 5へ進む。 ステ ップ S 0 7 4 では、 d V MED —— d V ME D - d V m を演算する。 そして、 ステップ S 0 7 5では、 VMALL -—— V HALL+ ( £ V PK - V MAL L ) / N S を演算する。 こ こで N s は機関状態の変化に応じて設定される定数であ る。 例えば、 ヱンジン面転数の対数変換値の偏差 d Ne が大きければ定数 N s を小さ くする。 また、 負荷あるい は負荷の変化率が特定条件 (例えば、 高負荷あるいは負 荷の変化率が大きい) になってから所定期間だけ定数 N s を小さ くするようにしても有効である。
[0217] 以上の処理により以下のような効果がある。
[0218] ノ ッ クセ ンサからの信号が正規分布に従うよう にノ ッ ク強度値を対数変換し、 中央値と標準偏差とに基づいて, ノ ッ ク判定レベルを作成するため、 エンジン、 気筒、 ノ ックセ ンサ等による分布の変化に左右されるこ とな く正 確なノ ック判定が可能である。
[0219] また、 中央値と標準偏差とは各サイ クル毎に更新され るため、 すばやく適切なノ ッグ判定レベルを設定するこ とができる。
[0220] ノ ッ ク強度値を次式により対数変換することにより、 1 0 bit のデータを 8 bit のデータに圧縮できる
[0221] , V
[0222] £ V = A X £ og
[0223] a
[0224] したがって、 4 bit 、 8 bit の C P Uで扱い易 く なる エ ンジ ン状態を対数変換し、 その対数変換した結果に 応じてノ ッ ク判定レベルを補正するため、 過渡時におけ るノ ッ ク判定レベルの追従遅れを防止する こ とができる さ らに、 対数により処理を行う ため、 乗算が加算と し て、 べき乗が乗算と して取り扱う こ とができ るため、 C P Uの負荷を軽減する こ とができる。
[0225] - また、 ノ ッ ク判定レベル VKDは、 ス ッ クが発生しない 状態において、 ヱ ンジン状態に関係な く ノ ッ ク判定確率 が一定になるよう に uの値が設定されるため、 従来技術 のよう に適合値 Kを求めてお く 必要がない。
[0226] 以上の第 1実施例に、 さ らに以下の処理を付加するよ う にしてもよい。
[0227] ① エ ンジンが所定の状態の時に、 特定気筒あるいは 全気筒の中央値 VMED 、 標準偏差 S G Mを補正する。
[0228] この処理により、 エ ンジンがある状態となった時にの み、 中央値 VMED 、 標準偏差 S G Mが他状態に比べて大 幅に変化する場合に対応する こ とができる。 例と して、 N e = 3000rpm の場合の # 3気筒の標準偏差 S G Mが他 状態あるいは他気筒に比べて極端に大きい場合を想定す る。 この場合、 標準偏差 S G Mを各サイ ク ル毎に更新し ても運転条件によっては追従.できないこ ともあり得る。 このよう な問題点を解決するだめに、 例えば次のような 補正を加えるようにする。 第 7図のステップ S 0 3 6、 第 1 1図のステップ S 0.6 1、 第 1 2図のステップ S O 6 6における標準偏差 S G Mを次式により補正する。
[0229] S G —— S G M + S G M T
[0230] ここで、 S G M Tは標準偏差 S G Mの補正項であり、 ェンジン回転数の対数変換値 £ N e に対応して R 0 M9b に記憶するようにする。 前述の例の場合は、 N e =3000 rpm 付近に対応した所に極端に大き く なつた時の標準偏 差 S G Mと通常の標準偏差 S G Mとの差を、 即ち補正項 S G M Tを記憶しておく ようにする。 また、 他の条件、 他の気筒の補正項 S G M Tは、 0 と ·しておけば他に悪影 響を及ぼさない。 こうすることにより、 過渡時の標準偏 差 S G Mの追従遅れ、 および N e = 3000rpnt で定常運転 したときに標準偏差 S G Mが他 件に比べて過大になる ことを防止することができる。 以上、 標準偏差 S GMを 例にとったが、 中央値 VMED についても同様にすること ができる。
[0231] ②中央値 VMED と標準偏差 S G Mによって第 1 5図に 示すように分割された領域に入る対数変換値 V Pkの確 率に応じて標準偏差 S G Mを補正する。 標準偏差 S GM を前述の第 1 2図に示すフローチャー トで更新した場合- 中央値 VMED と標準偏差 S G Mにより対数変換値 £ の分布を第 1 5図の領域①, ②, ③, ④のよう に分割で きる。 そして、 対数 ¾換値 £ V Pkがその領域に入る確率 を各々 P . , P z , P 3 , P 4 とする。 ノ ッ クが発生しない状態では、 = P 4 = 1 / 6 , P z = P 3 = 1 / 3である。 しかし、 ノ ッ クが発生し分 布が破線のように く ずれる と、 P 3 が斜線分だけ減少し P 3 く 1 / 3 となるため、 P 2 + P 3 = 2 / 3を満たす よう に標準偏差 S G Mを必要以上に大き ぐしてしま う と いう現象がおこる。 こ の問題点を解決するために、 この 現象を検出して標準偏差 S G Mを小さ く なる方向へ補正 してやれば良い。 この現象がおこ る と、 Ρ 3 < ΓΖ3 と なるだけでな く 次の特徴が現れる。 つま り、 標準偏差 S G Mが大き く なるので、 Ρ , く 1 /6 , Ρ ζ > 1 Ζ 3ま た、 Ρ 3 + Ρ 4. = 1 Ζ 2 なので、 Ρ 4 〉 1 Ζ 6 となる。 — つま り、 これらの特徴のう ちいずれか 1 つあるいはこれ らの組合せにより この現象を検出して標準偏差 S G Mを 小さ く なる方向に補正すれば良い。
[0232] 例えば、 次のよう に処理する。 標準偏差 S G Mに対し て対数変換値 £ V Pkが①の領域に入ったときは +dSgm、 ②の領域では— dsgm、 ③の領域では +dsgmと し、 6 サイ クル毎に一 dsgtnとする。 ①, ④の領域の確率を各々 P e , P h とする と、 標準偏差 S G Mの 1 サイ クル当たり の変 化量の期待値 dsは、 次式のよ う になる。 ds == 1 X P e — I X ( 1 / 2 - P e ) + 1 X ( 1 / 2 - P h )
[0233] ds = - 1 / 6
[0234] つま り、
[0235] ds- P e — l / Z + P e + l / S — P h— l Ze
[0236] = 2 X P e - P h - l / 6 標準偏差 S G Mの安定する条件は、 ds= 0 であり、 ノ ッ クが発生していないならば分布は中央値 VMED に対し て対称なので P = P e = P h とおく と、 ds- Ρ — 1ノ 6 = 0。 よって、 P - 1 Z6となり、 標準偏差に近い量を 得る こ とができる。
[0237] また、 ノ ッ クが発生し、 分布が第 1 5図の破線のよう になると、 P h > l / 6 となるため、 dsく 0 となる。 す なわち、 ノ ッ クが所定レベル以上になる と標準偏差 S G Mは小さ く なるように変化し、 ノ ック検出性を向上させ る こ とができる。
[0238] さ らに、 第 4図のステップ S O 5〜 S 0 6を第 1 6図 に示すよう にして、 標準偏差 S G Mを所定範囲内へ制限 するよう にしても有効である。 ステ ップ S O 5 0からこ のルーチンが始まり、 第 1 の検出手段としてのステ ップ S O 5 1 で特定条件①か否かを判断し、 特定条件①なら ばステップ S 0 6 へ進み、 特定条件①でないならばステ ップ S O 5 2 へ進む。 ここで、 特定条件①とは例えば前 述の第 4図におけるステ ップ S 0 5 の特定条件と同じで ある。 また、 ステップ S 0 6 も第 4図のステ ップ S 0 6 と同じでよい。 第 2 の検出手段と してのステ ップ S 0 5 2 では、 特定条件②か否かが判断され、 特定条件②なら ばステ ップ S 0 5 3 へ進み、 特定条件②でないならばス テツプ S 0 5 8 へ進む。 ここで、 特定条件②とは、 例え ば以下に示す条件のう ちの 1 つあるいは複数で規定され るものである。 ® ェ ンジ ンの負荷が所定値以下、
[0239] © ェ ンジ ン回転数が所定値内、
[0240] © ェ ンジ ン負荷の変化率が所定値以下、
[0241] ③ VMED が所定範囲内。
[0242] つま り、 特定条件①がノ ッ クが発生しやすい条件であ る のに対し、 特定条件②はノ ッ クが発生しに く い条件で ある。 ま'た、 適切な標準偏差 S G Mが得られる、 つま り ェ ンジ ン状態が比較的安定していて、 セ ンサ信号の分解 能が十分得られる条件という点では両者同様である ス テ ッ プ S 0 5 3 では、 特定条件②の場合の変数である標 準偏差 S G M 2 を更新する。 'こ の更新方法はステ ッ プ S 0 6 と同様である。 続 く ステ ッ プ S O δ 4 では変数 S G M 2 と上限値 S G M L M T との大小比較を行う。 S G M 2 〉 S G -M L M Tな らばステ ッ プ S 0 5 5 へ進み、 S G M 2 く S G M L M Tな らばステ ッ プ S 0 5 8 へ進む e そ して、 ステ ッ プ S 0 δ 5 では変数 S G Μ 2 の値を上限値 S G M L M Tへ代入する。
[0243] 一方、 ステ ッ プ S 0 5 6 では、 ステ ッ プ S 0 6 で更新 された標準偏差 S G Μと上限値 S G M L Μ Τとの大小比 較を行う。 S G Μ > S G M L Μ Τならばステ ッ プ S 0 δ 7 へ進み、 S G Μく S G M L Μ Τならばステ ッ プ S 0 5 8 へ進む ステ ッ プ S O 5 7 では、 標準偏差 S G Mを上 限値 S G M L M Tに再設定する。 ステ ッ プ S 0 5 8 で本 ルーチ ンが終了する。 以上の実施例では、 標準偏差 S G の上限のみを上限値 S G M L U で制限したが、 下 も制限してもよい。
[0244] また、 特定条件②の場合は、 標準偏差 S G Mを、 その 場合の標準偏差 S G M 2 の最大値で制限したが、 最大値 に限らず最大値十 o ( a : 定数) で制限するようにして もよい。 つまり、 ノ ックが発生しない領域での変数 S G M 2 の値に応じて制限すれば良い。
[0245] また、 この.よう に制限せずとも標準偏差 S G Mと変数 S G M 2 の差が所定値以上になったらノ ッ クが大きいと 判断して、 ノ ッ ク制御要因もし く はノ ッ ク判定レベルを ノ ッ クがな く なる方向に制御しても良い。
[0246] 以上の処理により、 ノ ッ クが発生した時に標準偏差 S G Mが過大になるこ とを防止できる。
[0247] ところで、 前述の第 1 実施例では、 ノ ッ ク強度値を検 出したのち、 それが正規分布になるよう に変換したが、 ノ ッ クセ ンサ信号あるいはバン ドパスフ ィ ルタ等の出力 信号が正規分布になるよう に構成してもよい。
[0248] 例えば、 対数特性をもつた増幅器をバン ドパスフ ィ ル タの後に設け、 こ の出力からノ ッ ク強度値を求める。
[0249] あるいは、 ノ ックセ ンサを工夫して出力に対数特性を 持たせる等である。
[0250] 前述の実施例では、 代表値 Vを対数変換した変換値 Vを使ってノ ック判定を行ったが、 代表値 Vをそのまま 使ってノ ッ ク判定を行う こ とも可能である。
[0251] 以下、 代表値 Vを対数変換せずにそのまま使ってノ ッ ク判定を行う実施例につ て第 1 7図に示すフローチヤ ー トに基づいて説明する。
[0252] 以下のルーチンも前述の実施例と同様に、 第 3図のピ ークホール ド回路 8 cからピーク値 V peakを読み込んだ 後から開始される。
[0253] ステ ップ S 1 0からこのルーチンが始ま り、 ステップ S 1 1 でノ ッ クセ ンサ信号の代表値 Vを検出する。 この 代表値 V とは、 例えば、 第 1 実施例と同様に所定ク ラ ン ク角度内のノ 'ン クセ ンサ信号のピークホール ド値 V peal{ である。 ステ ップ S 1 2 ではノ ッ ク判定を行う。 も し、 V V KDならばノ ッ クあり と判定する。 2 2 で、 VKDは- 対数変換しない代表値 Vの分布曲線のグラフ上で求めた ノ ッ ク判定レベルである。 この結果に応じて、 第 1 実施 例と同様に点火時期等が制御される。 ステ ップ S 1 3 は ェ ンジンの運転条件が特定条件を満たしているかを判断 する。 この特定条件とは、 例えば次に示す条件のう ち 1 つあるいは複数により規定される。
[0254] ① エ ンジンの負荷が所定値以上、
[0255] ② エ ンジン回転数が所定範囲内、
[0256] ③ ェ ンジン負荷の変化率が所定値以下、
[0257] ④ VM が所定範囲内。
[0258] ステップ S 1 3 で Y E Sならばステ ップ S 1 4 へ、
[0259] N 0ならばステ ッ プ S 1 5 へ進む。 ステ ップ S 1 4 では、 代表値 Vの対数変換値; g og ( V ) の頻度分布の標準偏差 に対応する値 S G Mを更新す.る (詳細は後述) 。 ステツ プ S 1 5 では、 代表値 Vの分布の中央値 V MED を更新す る (詳細は後述) 。
[0260] ステ ップ S 1 6 で、 ノ .ッ ク判定頻度に対応した uの値 を求める。 この u は前述の第 1実施例の u と同一のもの である。
[0261] そして、 ステップ S 1 7 で標準偏差 S G Mと中央値 V MED に応じて次式でノ ック判定レベル V KDを設定する。
[0262] V KD = S G MU X V MED
[0263] ステ ップ S 1 8で本ルーチンを終了する。
[0264] 第 1 8図は第 1 7図中のステップ S 1 4 の標準偏差 S G Mの更新についての詳細なフローチャー トである。 ス テツブ S 1 0からこのルーチンが始まり、 ステップ S 1 4 1 で V ≤ V MED の判断をし、 Y E Sならばステ ップ S 1 4 2 へ、 N Oならばステップ S 1 4 4へ進む。 ステ ップ S 1 4 2では、 S G M X V > V HED の判断をし、 Y E Sならばステ ップ S 1 4 3へ、 N 0ならばステップ S 1 4へ進む。 ステップ S 1 4 3では、 S G Mを 2 Χ Δ Sだけ小さ く する。 ステ ップ S 1 4 4 では、 S G Mを厶 Sだけ大き く する。 こ こで、 厶 Sは定数である。 ステ ツ プ S 1 5 で本ルーチンが終了する。
[0265] 前述の第 1 8図に示される処理では、 S G Mが £ og ( V ) 分布の標準偏差に相当する値になる理由を第 1 9 図を用いて説明する。 X = og ( V ) の分布の中央値 X H = £ og (V M ) , — 点を X - a = £ og ( V M ) ― ΰ κ ( σ χ は χ の分 の標準偏差) とする と、 図中の斜 線部分の確率の積分は、 XM
[0266] Ϊ P (X) d x = 0. 3 4
[0267] jt - a となる。 これは、 x — tf ≤ x ≤ x H となる確率が 0.34 という こ とを意味する。 一方、 第 I 8図の処理によれば- V„ED / S G M < V < VMED となる確率が lノ 3 (約 33 %) にな よう に S G Mが補正される こ ととなる。 即ち. I サイ ク ル当たり の標準偏差 S G Mの変化量の期待値 Ks は、
[0268] V„ED
[0269] Ks = P ( V ) d V X ( - 2 X A S G M )
[0270] V M E D / S G M -
[0271] + ( l — S P ( V) d V ) X厶 S GM
[0272] V M E D /S G M
[0273] であり、 標準偏差 S G Mは Ks = 0 となる
[0274] I P ( V ) d V = l / 3を満たす値に収束する ヽ M E D S G M
[0275] のである。 したがって、
[0276] 0 = £ og. ( S G M )
[0277] が成り立つ。 この標準偏差 S G Mを用いて、 例えば V K D == S G M 3 X V HE D
[0278] を作成すれば、 ノ ッ ク判定レベル V K Dは、 £ og ( V ) 分 布の 3 ί点に設定される こ とになる。
[0279] また、 第 I 8図の他の実施例と して、 第 2 0図に示す フローチ ヤ一 トのよう な処理を行つてもよい。
[0280] ステ ップ S I 4 6からこのルーチンが始ま り、 ステツ プ S I 4 7 で V≤ V MED X S G Mの判断を し、 Y E Sな らばステップ S 1 4 8へ進み、 N 0ならばステ ップ S 14 Aへ進む。 ステップ S 1 4 8で S GM X V > VMED の判 断をし、 Y E Sならばステップ S 1 4 9へ進み、 N Oな らばステップ S 1 4 Aへ進む。
[0281] ステ ップ S 1 4 9では S G Mを Δ Sだけ小さ く し、 ス テ ツプ S I 4 Aでは S GMを 2 X A Sだけ大き く する。 ステ ップ S 1 4 Bで本ル一チンが終了する。
[0282] 次に、 -第 2 1図を用いて、 第 1 7図のステップ S 1 5 の代表値 Vの分布の中央値 VKED の更新ルーチ ンを詳細 に説明する。 ステップ S 1 5 0から VMED の更新ルーチ ンが始まり、 ステップ S 1 5 1 で V > VMED 判断がされ、 Y E Sならばステ ップ S 1 5 2へ、 N 0ならばステップ S 1 5 3へ進む。 ステップ S 1 5 2では、 V ME D を厶 V だけ大き く する。 ステップ S 1 5 3では、 Vく V ME D の 判断がされ、 Y E Sならばステップ S 1 5 4へ、 N Oな らばステ ップ S 1 5 5へ進む。 ステ ップ S 1 5 4では、 V„ED を Δ Vだけ小さ く する。 ステ ップ S 1 5 5では △ Vの更新をする。 ステップ S 1 5 6で本ルーチンが終 了する。
[0283] 以上の説明の中で S GMおよび VM は気筒別に更新さ れる ものである。
[0284] また、 ェ ンジン状態あるいは気筒に応じて制御ノ ック レベルを変えるために、 定数を用いて判定レベルを補正 してもよい。 例えば、 V KD = S G M3 X C X V M ( C : エ ンジン状態あるいは気筒に応じて設定する定数) とす る。
[0285] また、 必要に応じて Sを所定範囲内に制限する こ とも 有効である。
[0286] また、 必要に応じてノ ック判定レベルを所定範囲内へ 制限する こ とも有効である。
[0287] また、 第 1 7図のステ ップ S 1 6、 ステ ップ S 1 7 に おけるノ ッ ク判定レベル設定の他の実施例について、 ,第 2 2図に示すフ ローチヤ一トに基づいて説明する。
[0288] まず、 ステ ップ S 1 6 1 で u ' の値を求める。 u ' は 第 1 7図のステップ S 1 6 における u と同様の方法によ つて求める力、'、 u ' と してはノ ッ クが発生しない時、 進 - 遅角量が安定するよう なノ ッ ク判定頻度に対応する値 である。 例えば、 前述の進 · 遅角量の仕様について考え る と、 進 · 遅角量が安定するノ ッ ク判定頻度は 1 回/ sec であ り 、 4気筒エ ンジ ンで回転数 N e力、' 2000rimi の 場合のノ ッ ク判定確率は 1. 5 %であり、 それにより u ' = 2. 1 7 という値が求められる。
[0289] そして、 ステ ップ S 1 7 1 で次式により ノ ッ ク判定レ ベル V KDを設定する。
[0290] V KD^—— K X S G Μυ' X V ME D
[0291] こ こで、 Kは 1 より大きい定数である。 定数 Κは 1 よ り大きいため、 uを進 · 遅角量が安定するノ ッ ク判定頻 度より小さ く 設定したこ とと同様であり、 ノ ッ クが発生 していない時は必ず進角させる こ とができる。
[0292] さ らに、 特開昭 6 0 — 2 4 3 3 6 9号公報の技術に u の概念を適応する こ ともできる。 それを、 第 2 3図のフ 口一チヤ一 卜に基づいて説明する。
[0293] ステ ップ S 1 8 0から本ルーチ ンが始まり、 S 1 8 1 で変数 Aを A = S G M U 十 D と計算する。 ここで、 Dは、 ノ ッ クセンサの出力信号の分布形状により定まる変数で ある。 ステップ S 1 8 3ではエ ンジ ンの運転条件、 ある いはノ ックセ ンサ信号が特定条件を満たしたかを判断し,
[0294] Y E Sならばステップ S 1 8 4 へ、 N 0ならばステ ップ S 1 8 8へ進む。 この特定条件とは、 例えば、
[0295] ( i ') エ ンジ ン負荷が所定値以上、
[0296] ( ϋ ) エ ンジ ン回転数が所定範囲内、
[0297] ( iii ) エ ンジ ン画転数の変化率が所定値以下、
[0298] ( iv ) V„ が所定範囲内。
[0299] である。 ステ ップ S 1 8 4 では、 V≤ V H E D / Aの判断 がされ、 Y E Sならばステ ップ S 1 8 5 へ、 N 0ならば ステ ップ S 1 8 6へ進む。 ステ ップ S 1 8 5では、 Dを 2 Δ Dだけ大き く する。 ステップ S 1 8 6では、 V >
[0300] V K Dの判断がされ、 Y E Sならばステ ップ S 1 8 7 へ、 N 0ならばステップ S 1 8 8へ進む。 ステップ S 1 8 7 では、 Dが厶 Dだけ小さ く される。 ステップ S 1 8 8で 本ルーチンが終了する。 ここで、 Dは正に限らず、 負の 値もあり得る。 かく して、 変数 Dは、 ノ ッ ク状態が大き いとき、 すなわち第 1 5図の中の領域④の頻度が大きい とき、 小さ く なるよう に補正され、 ノ ッ ク状態が小さい とき、 すなわち第 1 5図の中の領域①の頻度が大きいと
[0301] δ き、 大き く なるように補正される。
[0302] 以上の処理により、 過渡時等で中央値 VMED が真値か らずれた場合には、 標準偏差 S G Mがそのずれを補正す るよう に動く ため、 過渡時でも正確なノ ッ ク判定ができ る。
[0303] 以下、 前述の効果について、 第 2 4 A〜 2 4 C図を用
[0304] d V
[0305] いて捕足説明をする。 加速時等の > 0 の条件で
[0306] d t
[0307] は、 第 2 4 B図に示すごと く VMED が真値より小さめに0 な-る (定常時では第 2 4 A図に示すごと く VMED が真値 と一致する) 。 例えば、 今、 VMED が累積 4 0 %点にあ
[0308] V 5 0
[0309] る とする と、 ί Ρ ( V ) d V = 1 0 % ( V 50は中央値
[0310] V…
[0311] V M E D
[0312] の真値) となるので、 i V M E D P ( V ) d V = 3 3 %を5
[0313] S G M M E D
[0314] 満足するためには、 i S G M P ( V ) d V = 7 すな
[0315] E D
[0316] わち、 が累積 Ί %点に収束するよう に S G M0 S G M
[0317] が補正される こ 'とになる。 累積 4 0 %点および 7 %点は 各々 一 0. 2 5 び点および— 1. 4 7 び点に対応する (正規 分布表より求める) ので、 結局 S G Mは、 ピーク値の頻 度分布の 〔一 0. 2 5 — (— 1. 4 7 ) 〕 ίτ = 1. 2 2 び に対 応する量へ向かって補正される こ ととなり、 真値より大 きな値をとる。 したがって、 VMED の真値からずれを S G Mが補正する形となるため、 ノ ッ ク誤判定を防ぐ d V
[0318] とができる。 逆に、 減速時等の < 0 の条件では d t
[0319] 第 2 4 C図に示すごと く 、 VMED が真値より大きめにな る。 例えば、 今、 VMED が累積 6 0 %点にある とする と、 上と同様の考え方で が累積 2 7 %点 ( 6 0 -
[0320] S G M
[0321] 3 3 = 2 7 ) となるよう に S G Mが補正される。 累積 60 %点および 2 7 %点は各々 一 0. 2 5 a点および— 0. 6 1 び点に対応するので、 結局 S G Μは · ( 0. 2 5 十 0. 6 1 ) び = 0. 8 6 び に対応する量へ補正されるため、 真値より 小さな値となり、 VMED の真値からのずれを補正する。
[0322] 以上詳述したよう に、 本発明によれば、 以下のような 優れた効果が得られる。
[0323] ① 代表値の頻度分布における累積%点と標準偏差と 機関状態とに応じて、 ノ ック判定レベルを設定するため- エ ンジ ン、 気筒、 ノ ッ クセ ンサ等による頻度分布の変化 に左右されるこ とがない。 よって、 正確なノ ッ ク判定が 可能である。
[0324] ② 累積%点と標準偏差とは各サイ クル毎に検出され るため、 すばや く適切なノ ッ ク判定レベルを設定するこ とができる。
[0325] ③ ノ ッ クが発生していない時、 ノ ッ ク判定頻度が一 定となるよう にノ ッ ク判定レベルを設定するため、 点火 時期は常に一定の割合で進角するよう に制御する こ とが できる。
权利要求:
Claims請 求 の 範 囲
(1) エ ンジンに発生するノ ック現象を検出するノ ック センサと、
このノ ックセンサからの信号のう ちノ ック検出のため に有効な代表値を検出する代表値検出手段と、
前記代表値の対数変換値の頻度分布における標準偏差 に対応する量を検出する標準偏差検出手段と、
前記頻度分布における累積%点の値を検出する累積% 点検出手段と、
前記標準偏差に対応する量と前記累積%点に対応する 量とに応じてノ ッ ク判定レベルを設定するノ ッ ク判定レ ベル設定手段と、
前記代表値と前記ノ ック判定レベルとに応じてノ ック の発生を検出するノ ック検出手段と、
このノ ック検出手段の検出信号に応じてノ ックを抑制 するようにノ ック制御因子を調節する調節手段と
を備えるエンジン用ノ ック発生制御装置。
(2) 前記ノ ック判定レベル設定手段は、
前記エンジンの機関状態を検出する機関状態検出手段 を備え、
前記標準偏差に対応する量と前記累積%点に対応する 量と前記機関状態とに応じて時間当たりのノ ック判定頻 度が所定値となるようにノ ック判定レベルを設定するェ ンジン用ノ ッ ク発生制御装置。
(3) 前記機閬状態検出手段は、 前記エ ンジ ンの回転数を検出する画転数検出手段を備 えるヱ ンジ ン用ノ ッ ク発生制御装置。
(4) ク レーム 1 のエ ンジ ン用ノ ッ ク制御装置において 前記代表値 Vの対数変換値 £ Vを
£ V = A X £ og ( V/ a ) ( A, a は定数)
により形成する対数変換手段を備えるヱ ンジ ン用ノ ック 発生制御装置。
(5) 前記対数変換手段は、
前記対数変換値を予め記憶している記憶手段と、 前記代表値に対応する前記対数変換値を前記記憶手段 から読み出す読出手段と
を備えることを特徴とする請求項 (1)ないし (4)記載のェ ンジ ン用ノ ッ ク発生制御装置。
(6) 前記ノ ッ'ク判定レベル設定手段は、
前記ノ ック判定レベル V KDを前記標準偏差に対応する 量 S G Mと前記累積%点の値 V ^ とに応じて、 V KD= S G MU X V P ( uは前記機関状態により定まる変数) の 形で設定することを特徴とする請求項 (1)ないし (5)のいず れかに記載のエ ンジ ン用ノ ック発生制御装置。
(7) 前記ノ ッ ク判定レベル設定手段は、
前記 u値を、 前記機関状態を表わす値が大きい程大き く なるように設定する u値設定手段を備えることを特徴 とする請求項(1)ないし (6)のいずれかに記載のエ ンジ ン用 ノ ッ ク発生制御装置。
(8) 前記ノ ッ ク判定レベル設定手段は、 前記ェンジン回転数と前記標準偏差に対応する量と前 記累積%点の値とに応じて設定されたノ ック判定レベル を、 所定値にて補正するノ ック判定レベル補正手段を備 えることを特徴とする請求項 (1)ないし (7)のいずれかに記 載のエ ンジン用ノ ック発生制御装置。
(9) 前記標準偏差検出手段は、
前記標準偏差に対応する量 S G Mは、 前記代表値 Vと 累積%点の値 V P に対して、 V F / S G M≤ V ≤ V P と なる確率が 1 Z3 と V P / S G M≤ V ≤ V P X S G Mと なる確率が 2 / 3 との少なく とも一方が満足するように 更新する更新手段を備えることを特徴とする請求項 (1)な いし (8)のいずれかに記載のェンジン用ノ ック発生制御装
(10) 前記標準偏差検出手段は、
前記エンジンがノ ックが発生しやすい状態であること を検出する第 1 の検出手段を備え、
この第 1 の検出手段により前記ヱンジンがノ ックが発 生しやすい状態であることが検出された時のみ前記標準 偏差に対応する量の検出を行う ことを特徴とする請求項 (1)ないし (9)のいずれかに記載のェンジン用ノ ック発生制 御装置。
(11) 前記標準偏差検出手段は、
前記ェンジンがノ ックが発生しにく い状態であること を検出する第 2 の検出手段と、
この第 2の検出手段により前記エンジンがノ ックが発 生しに く い状態であることが検出された時、 その状態に おける前記標準偏差に対応する量を検出し、 こ の検出さ れた標準偏差に対応する量を前記標準偏差に対する上限 値に設定する上限値設定手段と、
前記標準偏差に対応する量が前記上限値を抑制する抑 制手段と
を備えることを特徴とする請求項 (1)ないし ΟΦのいずれ かに記載のエ ンジ ン用ノ ック発生制御装置。
(!2) 前記調節手段は、
-前記標準偏差に対応する量と前記累積%点の値とに応 じて前記ノ ッ ク判定レベルよ り大きい基準レベルを設定 する基準レベル設定手段と、
前記代表値と前記基準レベルとに応じて前記ノ ック制 御因子を調整する調整量を設定する調整量設定手段と を備えることを特徴とする請求項 (1)ないし (10のいずれ かに記載のエ ンジ ン用ノ ック発生制御装置。
03) 前記累積%点の値 V P を、 累積 5 0 %点 (中央値) V M E D とすることを特徴とする請求項 (1)ないし (12)のいず れかに記載のェンジン用ノ ック発生制御装置。
04) 前記累積%点検出手段は、
前記ェンジ ンの回転数を検出する画転数検出手段と、 前記回転数を対数変換する画転数対数変換手段と、 前記対数変換された回転数に応じて前記累積%点を補 正する累積%点補正手段と .
を備えることを特徴とする請求項 (1)ないし (13)のいずれ かに記載のェンジン用ノ ック発生制御装置。
03 前記機関状態検出.手段は、
前記:!:ンジ ンの回転数を検出する回転数検出手段と、 前記ェンジ ンの負荷を検出する負荷検出手段との少な く ともいずれか一方を備えることを特徴とする請求項 (1) ないし (14)のいずれかに記載のェンジン用ノ ック発生制御
前記累積%点検出手段は、
各気筒に対応する前記代表値の平均値を検出する平均 値検出手段と、
前記平均値に応じて前記累積%点.を補正する累積%点 補正手段と
を備えることを特徴とする請求項 (1)ないし (13のいずれ かに記載のエ ンジ ン用ノ ック発生制御装置。
07) 前記標準偏差検出手段は、
前記頻度分布の所定領域に前記代表値が入る確率を検 出する確率検出手段と、
前記確率に応じて前記標準偏差を補正する標準偏差補 正手段と
を備えることを 徴とする請求項 (1)ないし (16)のいずれ かに記載のエ ンジ ン用ノ ック発生制御装置。
08) ェンジ ンの画転数を検出する画転数検出手段と、 前記ヱンジンに発生するノ ック現象を検出するノ ック セ ンサと、
このノ ックセンサからの信号のう ちノ ック検出のため に有効な代表値を検出する代表値検出手段と、
前記代表値の対数変換値の頻度分布における標準偏差 に対応する量を検出する標準偏差検出手段と、
前記頻度分布における累積%点の値を検出する累積% 点検出手段と、
前記ェ ンジン画転数と前記標準偏差に対応する量と前 記累積%点に対応する量とに応じて、 時間当たりのノ ッ ク判定頻度が所定値となるようにノ ック判定レベルを設 定するノ ック判定レベル設定手段と、
前記代表値と前記ノ ック判定レベルとに応じてノ ック の発生を検出するノ ック検出手段と、
このノ ック検出手段の検出信号に応じてノ ックを抑制 するようにノ ック制御因子を調節する調節手段と
を備えるヱ ンジン用ノ ッ ク発生制御装置。
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