JPH01318744A - 内燃機関のノッキング検出装置 - 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〉 本発明は、機関の振動を検出する手段からの信号を処理
してノッキングの発生を検出するノッキング検出装置に
関する。

〈従来の技術〉 従来のノッキング検出とこれに基づく点火時期の制御は
第４図に示されるような装置によって行われている（特
開昭５９−４９３６９号公報等参照）。

Ｖ型６気筒機関１のシリンダヘッドには、該シリンダヘ
ッド壁の振動を検出して電圧として出力するノッキング
センサ２が装着されており、該ノッキングセンサ２から
の信号の中ノッキング信号に相当する高周波成分のみを
バンドパスフィルタ３によって抽出する。

次に、整流積分回路４は、前記パンドパスフλルタ３か
らの信号をノッキングを発生する頻度の高い所定のクラ
ンク角区間のみ積分し、その他の区間では積分すること
なく、次段のＡ／Ｄ変換器５に出力する。

Ａ／Ｄ変換器５から直接人力した信号と、この信号を気
筒判別信号に応じて気筒毎に平均化処理した信号とをノ
ッキング判定部６において比較する。

そして、ノッキング発生時は前記積分区間における信号
の積分値が平均化処理した値を上回ってノッキング有り
と判定され、それ以外のときはノッキング無しと判定さ
れる。

この判定に基づき、気筒別の点火時期補正量演算部７が
、気筒別に点火時期の補正量を設定する。

例えば図示のように第１気筒と、第２気筒でノ・ソキン
グ有りと検出された場合は、これらの気筒の点火時期は
所定量ずつ遅角（リタード）され、ノッキング無しと判
定された第３気筒等の点火時期は所定量ずつ進角（アド
バンス）して設定される。

次いで点火時期演算部８において、機関の負荷を代表す
る燃料の基本噴射量Ｔｐと、機関回転速度Ｎとに基づい
て、基本点火時期ＡＤＶ。を予めＲＯＭに記憶されたマ
ツプから検索して求め、これに、前記点火時期補正量演
算部７で演算した補正量を加算することにより、最終的
な点火時期を設定する。

設定された点火時期に基づいて、点火時期駆動回路９に
より、機関の対応する点火気筒に点火信号を出力する。

これにより、設定された点火時期に点火が行われる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の装置にあっては、ノッ
キング判定部５より前段のノッキング信号の処理を行う
ハードウェアとして、バンドパスフィルタ、整流積分回
路及びＡ／Ｄ変換器が必要でありハードウェア自体に掛
かるコストが高く付く上に、バンドパスフィルタの調整
工数が嵩むことによる製造コストの増大等の要因により
ノッキング制御に要するコストが相当大きなものとなっ
ていた。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、ノッキング信号処理を可及的にソフトウェアで実行
することにより、上記の問題点を解決した内燃機関のノ
ッキング信号処理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〉 このため本発明は第１図に示すように、機関に生じる振
動を検出して電圧信号として出力する振動検出手段と、 ノッキングを発生する頻度の高い所定のクランク角区間
を検出するノッキング発生区間検出手段と、 前記振動検出手段からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変
換器と、 前記ノッキング発生区間検出手段によって検出される区
間は、その他の区間より、前記振動検出手段からの信号
を前記Ａ／Ｄ変換器により変換する頻度を大に制御する
変換頻度制御手段と、Ａ／Ｄ変換器により変換された信
号を記憶する信号記憶手段と、 前記信号記憶手段に記憶された信号の中から前記所定の
クランク角区間における最大値及び最小値の少なくとも
一方を判別して記憶する極値記憶手段と、 前記判別して記憶された最大値及び最小値の少なくとも
一方と、前記所定のクランク角区間以外のクランク角区
間におけるＡ／Ｄ変換された信号値とを比較してノッキ
ングの有無を判別するノッキング判別手段と、 を含んで構成される。

〈作用〉 振動検出手段は、機関に生じる振動をノッキングによる
振動を含めて検出し、電圧信号としてＡ／Ｄ変換器に出
力する。

ノッキング発生区間検出手段は、ノッキングを発生する
頻度の高い所定のクランク角区間を検出し、これにより
、変換頻度制御手段は該所定の区間ではＡ／Ｄ変換器に
よるＡ／Ｄ変換の頻度を大きく制御Ｉｌシ、それ以外の
区間ではＡ／Ｄ変漠の頻度を小さく制御する。

このようにしてＡ／Ｄ変換された信号が信号記憶手段に
より記憶され、該記憶された信号の中、前記所定のクラ
ンク角区間におけるものの最大値及び最小値の少なくと
も一方が極値記憶手段により、判別して記憶される。

ノッキング判別手段は、前記判別記憶された最大値及び
最小値の少なくとも一方と、前記所定のクランク角区間
以外のクランク角区間におけるＡ／Ｄ変換値とを比較し
て、その偏差の大きさ等によってノッキングの有無を判
別する。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

一実施例の構成を示す第２図において、第４図に示した
ものと同一の構成要素には、同一の符号を付しである。

図において、振動検出手段としてのノッキングセンサ２
からの電圧信号はＡ／Ｄ変換器１１に出力される。

Ａ／Ｄ変換頻度制御部１２は、機関１の所定のクランク
角毎に信号を出力するクランク角センサ２１（燃料噴射
制御等のため一般に設けられている）からの信号を入力
して、ノッキング発生頻度の高い所定の区間を検出して
、当該区間では前記Ａ／Ｄ変換器１１によるＡ／Ｄ変換
動作を高い頻度で行い、それ以外の区間では低い頻度で
行わせる。即ち、この機能がノッキング発生区間検出手
段と、変換頻度制御手段との機能を兼ね備える。

該変換されたデジタル信号は、その中前記ノッキング発
生頻度の高い所定の区間におけるものは信号ピークホー
ルド処理部１３において、ピークホールド（最大値及び
最小値のみ保持）して記憶される。

一方前記所定の区間以外の区間における記憶された信号
は、平均化処理部１４において平均化処理される。

そして、前記信号ピークホールド処理部１３に記憶され
た最大値及び最小値と、平均化処理部１４において平均
化処理された値とはノッキング判定部１５に人力され、
該ノッキング判定部１５において、両者が比較され、最
大値及び最小値と平均化処理された値との間に大きな偏
差を有するとき等にはノッキング有りとの判定を下し、
それ以外のときはノッキング無しとの判定を下す。

以降、ノッキングの有無に応じて、点火時期補正量演算
部７が、気筒別に点火時期の補正量を設定し、点火時期
演算部８において、基本点火時期ＡＤＶ。に、前記補正
量を加算することにより、最終的な点火時期を設定し、
点火時期駆動回路９により、機関の対応する点火気筒に
点火信号を出力することにより、設定された点火時期に
点火を行う制御については、従来と同様に行われる。

次に、ノッキングの検出を第３図に示したフローチャー
トに従って、より詳細に説明する。

ステップ（図ではＳと記す）■では、クランク角センサ
２１からの信号に基づいて、ノッキング発生頻度の高い
区間９例えば上死点後ｌＯ°〜５７°のクランク角区間
か否かを判別する。この部分がノッキング発生区間検出
手段に相当する。

ノッキング発生頻度の高い区間であると判定された場合
は、ステップ２へ進み、当該区間に合わせて設定された
高い頻度のＡ／Ｄ変換タイミングに一致しているか否か
を判定する。

そして、一致した時にステップ３へ進んでノッキングセ
ンサ２からの電圧信号をＡ／Ｄ変換器１１によりＡ／Ｄ
変換させると共に、当該区間のＡ／Ｄ変換値を逐次ＲＡ
Ｍに記憶する。即ち、この機能とＲＡＭとは信号記憶手
段に相当する。

ステップ４では、この区間に変換されたデジタル信号の
中で最大値であるか否かを判定し、最大値と判定された
場合はステップ５へ進んでその値をメモリＤＭＡＸに記
憶する。

ステップ４の判定がＮＯであるときには、ステップ６へ
進んで前記変換されたデジタル信号の中で最小値である
か否かを判定し、最小値と判定された場合はステップ７
へ進んでその値をメモリＤＭＩＮに記憶する。

これらステップ４〜ステツプ７までの機能が極値記憶手
段に相当する。

ステップ１でノッキング発生頻度の低い区間と判定され
た場合は、ステップ８へ進んで頻度の高い区間から低い
区間に移行した直後か否かを判定する。

そして、該判定がＮｏの場合はステップ９へ進み、低い
頻度で設定されたＡ／Ｄ変換タイミングに一致している
か否かを判定する。

尚、ステップ２，３．９の機能が変換頻度制御手段に相
当する。

一致した時にはステップ１０へ進んでノッキングセンサ
２からの電圧信号をＡ／Ｄ変換器１１によりＡ／Ｄ変換
させるると共に、当該区間のＡ／Ｄ変換値を逐次ＲＡＭ
に記憶する。即ち、この機能も信号記憶手段に相当する
。

次いでステップ１１へ進んで当該区間の信号データを加
重平均処理する。

ステップ１２では、前記処理されたデータをメモリＢＧ
Ｌに記ｆ意する。

また、ステップ８の判定がＹＥＳの場合はステップ１３
へ進み、ステップ５で記憶された最大値のデータＤＭＡ
Ｘと、前記加重平均処理された値ＢＧＬとを比較する。

そして、前者の値が後者の値より設定値以上大きいとき
にはステップ１４へ進むが、そうでないときにはステッ
プ１５へ進んでノッキング無しとの判定を下す。

次に、ステップ１４では今度はステップ７で記憶された
最小値のデータＤＭＩＮと、前記加重平均処理された値
ＢＧＬとを比較する。そして、前者の値が後者の値より
設定値以上率さいときには、ステップ１６へ進んでノッ
キング有りとの判定が下し、そうでないときにはステッ
プ１５へ進んでノッキング無しとの判定を下す。

ここで、ステップ１１〜ステツプ１６のでの部分がノッ
キング判別手段に相当する。

ノッキング発生区間以外での加重平均値ＢＧＬは、振動
を生じないときのノッキングセンサからのバイアス電圧
に近い値であるため、これに対して最大値ＤＭＡＸが十
分大きな値であり、且つ、最小値ＤＭＩＮが十分率さい
ときには機関振動の振幅がノッキング発生時に生じるも
のに相当する大きさを有していると判断して、ノッキン
グをりとの判定を行うのである。但し、簡易のため加重
平均値ＢＧＬを求めることなく、予めわかっているバイ
アス電圧と比較してもよく、この場合ノッキング発生頻
度の低い区間でのＡ／Ｄ変換は全く行わなくて済む。即
ち、本発明は、ノッキング発生頻度の低い区間でのＡ／
Ｄ変換の頻度を０とするものを含むものである。

かかる構成とすれば、Ａ／Ｄ変換器の他は、ノッキング
検出のための信号処理を全てソフトウェアで行うことが
でき、Ａ／Ｄ変換の頻度もノッキングの発生し易い特定
の区間のみ頻度を大きくすればよいから、他の区間で内
燃機関の他の制御のための演算を十分行う余裕が有り、
演算速度大の専用のＡ／Ｄ変換器を設ける必要もない。

したがって、従来ノッキング検出のために必要となって
いたハードウェア及びその調整のためにアップしていた
コストを大幅に引き下げることができると共に、調整も
不要となる。

尚、本実施例の場合、ノッキングセンサのバイアス電圧
を大きく取ることにより、最大値と最小値を捉えてノッ
キングの有無を判別するため、高精度を判定を行えるが
、ノッキングセンサからの信号を半波整流して最大値又
は最小値のみを捉えてノッキングの判別を行う構成とし
てもよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によればノッキング検出の
ためのハードウェアを大幅に簡略化でき大幅なコストダ
ウンを図れると共に、ハードウェアの調整が不要となる
という利点を備えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成を示すブロック図、第２図は、
本発明の一実施例の構成を示す図、鵠ヰ上実施例のノッ
キング検出ルーチンを示すフローチャート、第４図は、
従来例の構成を示す図である。 ｌ・・・■型６気筒機関　　２・・・ノッキングセンサ
１１・・・Ａ／Ｄ変換器　　１２・・・Ａ／Ｄ変換頻度
制御部１３・・・信号ピークホールド処理部　　１４・
・・平均化処理部　　１５・・・ノッキング判定部 特許出願人　　　　日本電子機器株式会社代理人　弁理
士　笹　島　　冨二雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機関に生じる振動を検出して電圧信号として出力する振
   動検出手段と、 ノッキングを発生する頻度の高い所定のクランク角区間
   を検出するノッキング発生区間検出手段と、 前記振動検出手段からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変
   換器と、 前記ノッキング発生区間検出手段によって検出される区
   間は、その他の区間より、前記振動検出手段からの信号
   を前記Ａ／Ｄ変換器により変換する頻度を大に制御する
   変換頻度制御手段と、Ａ／Ｄ変換器により変換された信
   号を記憶する信号記憶手段と、 前記信号記憶手段に記憶された信号の中から前記所定の
   クランク角区間における最大値及び最小値の少なくとも
   一方を判別して記憶する極値記憶手段と、 前記判別して記憶された最大値及び最小値の少なくとも
   一方と、前記所定のクランク角区間以外のクランク角区
   間におけるＡ／Ｄ変換された信号値とを比較してノッキ
   ングの有無を判別するノッキング判別手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関のノッキン
   グ検出装置。