JP2001107798A - 内燃機関のノック検出装置 - Google Patents

内燃機関のノック検出装置

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JP2001107798A JP28549499A JP28549499A JP2001107798A JP 2001107798 A JP2001107798 A JP 2001107798A JP 28549499 A JP28549499 A JP 28549499A JP 28549499 A JP28549499 A JP 28549499A JP 2001107798 A JP2001107798 A JP 2001107798A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノックレベル状態によらずバックグランドレ
ベルを最適化し、ノックレベルシフト時のノイズまたは
ノックの誤検出を防止して信頼性を向上させた内燃機関
のノック検出装置を得る。 【解決手段】 イオン電流からノックレベル信号Nを算
出する手段12と、ノックレベル平均値AVEを算出す
る平均化手段13Aと、オフセット値を用いてバックグ
ランドレベルBGLAを算出する手段14Aと、ノック
レベル信号とバックグランドレベルとを比較してノック
判定する手段15と、ノックレベル平均値が所定領域に
あることを判定する手段16と、所定領域判定結果に応
じてオフセット値を補正する手段17とを設け、所定領
域に応じてノックレベル平均値の増減を相殺する方向に
オフセット値を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の燃焼
時に点火プラグを介して流れるイオン電流に基づいて内
燃機関のノックを検出する装置に関し、特にノックレベ
ル信号の増加または減少方向へのシフト状態におけるノ
イズ誤検出またはノック誤検出を防止した内燃機関のノ
ック検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、内燃機関の制御装置において
は、運転中にノック発生の有無を判定し、ノック発生が
検出された場合には、内燃機関の損傷を防ぐために、ノ
ック量に応じて内燃機関の制御量をノック抑制側(たと
えば、点火時期を遅角側)に補正している。
【0003】そこで、内燃機関のノックを検出するため
に、内燃機関の燃焼時に生じるイオン量の変化を検出す
る装置が提案されている。イオン電流を用いた内燃機関
のノック検出装置は、ノックセンサを用いることなく、
各気筒毎のノック強度を検出することができるので、コ
ストダウンを実現するうえで有効である。
【0004】この種の装置においては、イオン電流の重
畳ノイズによるノック誤検出を防止するために、イオン
電流検出信号に対してバックグランドレベルが設定され
る。たとえば特開平10−9108号公報に記載された
装置においては、ノック電流の検出信号に波形整形処理
などを施した信号に対して、検出信号強度の平均値と運
転状態に応じた不感帯領域(オフセット値)との和より
算出されたバックグランドレベル(ノイズレベルの判定
基準)を設定している。
【0005】図6は従来の内燃機関のノック検出装置を
概略的に示すブロック図である。また、図7は図6内の
各信号の動作波形を示すタイミングチャートであり、イ
オン電流検出信号Eiの波形整形信号Fiにノック信号
Kiが重畳した場合を示している。
【0006】図6において、内燃機関(エンジン)の点
火装置1は、一次巻線および二次巻線を有する点火コイ
ルと、点火コイルの一次電流i1(図7参照)を通電遮
断するパワートランジスタと(ともに図示せず)を含
む。
【0007】点火装置1内のパワートランジスタは、E
CU5からの点火信号Pに応答して、点火コイルの一次
電流i1をオンオフ(通電遮断)制御し、点火コイル
は、パワートランジスタのオンオフに応答して、二次巻
線から点火用高電圧V2(図7参照)を発生する。
【0008】点火プラグ2は、点火装置1から印加され
る点火用高電圧V2により点火火花を発生して、エンジ
ンの各気筒内の混合気を所定タイミングで着火する。
【0009】イオン電流検出回路3は、燃焼時に点火プ
ラグ2のギャップ間に流れるイオン電流を検出するため
に、点火装置1内の点火コイルを介して点火プラグ2に
バイアス電圧を印加するバイアス手段(コンデンサ)
と、イオン電流検出信号Eiを出力する抵抗器と(とも
に図示せず)を含む。
【0010】各種センサ4は、周知のスロットル開度セ
ンサ、クランク角センサおよび温度センサなどを含み、
内燃機関の運転状態を示す各種センサ信号を生成する。
たとえば、各種センサ4内のクランク角センサは、エン
ジン回転数に応じたクランク角信号SGT(図7参照)
を出力する。
【0011】イオン電流検出信号Eiおよびクランク角
信号SGTを含む各種センサ信号は、マイクロコンピュ
ータからなるECU5に入力される。クランク角信号S
GTは、各気筒のクランク角基準位置を示したパルスエ
ッジを有しており、ECU5内において種々の制御演算
に用いられる。
【0012】ECU5は、イオン電流検出信号Eiに基
づいてノックを検出するノック検出手段6と、ノック検
出手段6のノック検出結果に基づいて点火信号Pを遅角
補正する点火制御手段7とを備えている。
【0013】ECU5内のノック検出手段6は、バンド
パスフィルタからなるフィルタ手段11、カウンタ手段
12、平均化手段13、オフセット手段14および比較
手段15を備えている。
【0014】フィルタ手段11は、波形整形手段を含
み、イオン電流検出信号Eiの波形整形信号Fi(図7
参照)から所定周波数帯域のノック信号Kiを抽出す
る。カウンタ手段12は、波形処理手段を含み、ノック
信号Kiの波形処理後のパルス数Nをカウントする。
【0015】カウンタ手段12は、ノックレベル算出手
段を構成しており、ノック信号Kiに基づいて、エンジ
ンのノック状態に対応したパルス数N(ノックレベル信
号)を算出する。パルス数N(ノックレベル信号)は、
ノック発生量を示している。
【0016】平均化手段13は、パルス数Nを平均化処
理してノックレベル平均値AVEを算出する。オフセッ
ト手段14は、ノックレベル平均値AVEをオフセット
して、バックグランドレベルBGL(ノイズレベルの判
断基準)を生成する。
【0017】オフセット手段14は、エンジンの運転状
態に応じてノックレベル平均値AVEに対するオフセッ
ト値OFSを算出するオフセット算出手段と、ノックレ
ベル平均値AVEおよびオフセット値OFSを加算して
バックグランドレベルBGLを算出するバックグランド
レベル算出手段とを含む。
【0018】比較手段15は、ノック判定手段を構成し
ており、パルス数N(ノックレベル信号)とバックグラ
ンドレベルBGLとを比較してエンジンのノック状態を
判定する。比較手段15は、パルス数Nがバックグラン
ドレベルBGLを越えたときに、ノック発生を示す比較
結果を出力する。
【0019】次に、図6、図7とともに、図8のフロー
チャートを参照しながら、従来の内燃機関のノック検出
装置の動作について説明する。まず、ECU5は、各種
センサ4からクランク角信号SGTなどを取り込み、運
転状態に応じた種々の演算を行い、点火装置1などの各
種アクチュエータに対して駆動信号を出力する。
【0020】たとえば、ECU5は、点火信号Pにより
点火装置1内のパワートランジスタをオンオフして一次
電流i1を通電遮断する。このとき、一次電流i1の通
電時に点火コイルに発生する一次電圧V1により、イオ
ン電流検出回路3内のバイアス電源(コンデンサ)が充
電される。
【0021】また、一次電流i1の遮断時(エンジンの
点火時期に対応)に一次電圧V1が上昇し、点火コイル
の二次巻線からは、さらに昇圧された二次電圧V2(数
10kV)が発生する。二次電圧V2は、点火制御気筒
の点火プラグ2に印加されて燃焼室内の混合気を燃焼さ
せる。
【0022】こうして混合気が燃焼すると、燃焼気筒の
燃焼室内にイオンが発生するので、イオン電流検出回路
3内のコンデンサに充電されたバイアス電圧は、点火制
御直後の点火プラグ2を介して放電する。
【0023】イオン電流検出回路3内の抵抗器は、イオ
ン電流を電圧変換してイオン電流検出信号Eiとして出
力する。このように、燃焼後に点火プラグ2を介して流
れるイオン電流は、イオン電流検出信号EiとしてEC
U5内のノック検出手段6に入力される。
【0024】このとき、エンジンにノックが発生した場
合、イオン電流にノック振動成分が重畳するので、イオ
ン電流検出信号Eiの波形整形信号Fiは、図7のよう
に、ノック振動成分が重畳した波形となる。
【0025】イオン電流検出信号Eiの処理動作を示す
図8において、まず、ECU5内のノック検出手段6の
フィルタ手段11は、イオン電流検出信号Eiの波形整
形信号Fiからノック信号Kiのみを抽出する(ステッ
プS1)。
【0026】カウンタ手段12は、ノック信号Kiを波
形整形してノックパルス列Kpに変換した後、ノックパ
ルス列Kpのパルス数Nをカウントする(ステップS
2)。パルス数Nは、ノック強度と大きく関連してお
り、後述するように、ノック判定に用いられるととも
に、次回のバックグランドレベルBGLの更新演算に用
いられる。
【0027】すなわち、ノック検出手段6内の比較手段
15は、パルス数Nと前回算出済みのバックグランドレ
ベルBGLとを比較し、パルス数Nがバックグランドレ
ベルBGLよりも大きいか否かを判定する(ステップS
3)。
【0028】パルス数Nは、ノック強度が大きくなれば
なるほど大きくなるので、比較手段15は、パルス数N
の大きさに基づいてノックの有無およびノック強度を判
定することができる。
【0029】点火制御手段7は、ステップS3におい
て、N>BGL(すなわち、YES)と判定されれば、
点火時期を遅角(ノックを抑制)するための遅角制御量
を計算し(ステップS4)、N≦BGL(すなわち、N
O)と判定されれば、点火時期を進角するための進角制
御量を計算する(ステップS5)。
【0030】このとき、点火制御手段7は、ステップS
4においては、前回および今回の点火制御時の遅角補正
量を参照し、ステップS5においては、前回の点火制御
時の進角補正量を参照して、それぞれ制御量を計算す
る。
【0031】また、ステップS3において、N>BGL
(ノック発生)の状態が連続して判定されれば、遅角量
を順次積算していき、ノック発生が判定されなくなった
時点で遅角量の積算を停止させる。
【0032】ノック判定用の比較基準となるバックグラ
ンドレベルBGL(所定パルス数)は、エンジン回転数
や検出信号Eiの波形整形レベルなどによっても異なる
が、たとえば、5〜20程度の値に設定される。
【0033】こうして、パルス数Nに基づき、比較手段
15によりノック発生が検出された場合には、ノック抑
制側に制御量を補正(すなわち、ノック発生気筒に対す
る点火時期を最適化)することにより、ノックを効果的
に抑制することができる。
【0034】一方、ノック検出手段6内の平均化手段1
3は、パルス数Nを平均化処理(フィルタ処理)し、以
下の(1)式、(2)式を用いてノックレベル平均値A
VEを算出する(ステップS6)。
【0035】 AVE=AVE(n−1)×KF+NP×(1−KF)・・・(1) NP=max{N−BGL(n−1),0} ・・・(2)
【0036】ただし、(1)式において、AVE(n−
1)はノックレベル平均値AVEの前回値、KFは平均
化処理係数(0<KF<1)である。また、(2)式に
おいて、BGL(n−1)はバックグランドレベルBG
Lの前回値である。
【0037】また、オフセット手段14は、ノックレベ
ル平均値AVEにオフセット値OFSを加算して、以下
の(3)式のようにバックグランドレベルBGLを算出
する(ステップS7)。
【0038】BGL=AVE+OFS ・・・(3)
【0039】最後に、ECU5は、(3)式により算出
されたバックグランドレベルBGLを、次回の点火制御
時のノック判定用の比較基準としてオフセット手段14
に格納し(ステップS8)、図8の処理ルーチンを終了
する。
【0040】次に、図9および図10の説明図を参照し
ながら、ノックレベル平均値AVEがシフト(増加また
は減少)した場合のノック検出動作について説明する。
図9および図10において、横軸は時間、縦軸(棒グラ
フ状に示す各レベル)はパルス数Nであり、ノイズレベ
ルに相当するパルス数Pnおよびノック発生レベルに相
当するパルス数Pkが示されている。
【0041】また、各図において、実線曲線はノックレ
ベル平均値AVEの時間変化、点線曲線はオフセット値
OFSの時間変化であり、一点鎖線曲線は、バックグラ
ンドレベルBGL(=AVE+OFS)の時間変化であ
る。ここで、オフセット値OFS(点線)は、運転状態
が変化していないので、一定値である。
【0042】図9は基準領域(定常状態)から減少側の
第1の所定領域にシフトし、さらに基準領域に復帰した
場合の時間変化を示している。図10は基準領域から増
加側の第2の所定領域にシフトし、さらに基準領域に復
帰した場合の時間変化を示している。
【0043】図9において、基準領域でのパルス数N
(ノックレベル信号)に基づくバックグランドレベルB
GL(ノック判定レベル)は、比較的安定に且つ適切に
推移している。
【0044】したがって、ノック発生レベルに相当する
パルス数Pkが検出された場合には、N>BGLにより
ノック判定が正常に行われ、また、ノイズレベルに相当
するパルス数Pnが検出された場合には、N≦BGLに
よりノイズ判定が正常に行われる。
【0045】しかし、点火プラグ2を含むイオン電流検
出系の経時変化により、図9のように、第1の所定領域
にシフトした場合には、ノック信号Kiに含まれる定常
的なノイズレベルが減少するので、ノックレベル平均値
AVEが低下し、ノックレベル平均値AVEに追従して
バックグランドレベルBGLも低下する。
【0046】したがって、第1の所定領域においては、
バックグランドレベルBGLが適切に推移しないので、
ノイズレベルのパルス数PnがバックグランドレベルB
GLを越えてしまい、誤ってノック発生状態と判定され
てしまう。
【0047】また、図10において、点火プラグ2を含
むイオン電流検出系の経時変化により、基準領域から第
2の所定領域にシフトした場合には、ノック信号Kiに
含まれる定常的なノイズレベルが増大するので、ノック
レベル平均値AVEが上昇し、ノックレベル平均値AV
Eに追従してバックグランドレベルBGLも上昇する。
【0048】したがって、第2の所定領域においては、
バックグランドレベルBGLが適切に推移しないので、
ノック発生レベルのパルス数Pkがバックグランドレベ
ルBGL以下となってしまい、誤ってノイズ信号と判定
されてしまう。
【0049】
【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関のノッ
ク検出装置は以上のように、運転状態が変化しない場合
にはオフセット値OFSが一定値であることから、第1
または第2の所定領域でのバックグランドレベルBGL
が不適となってしまい、ノックを正確に判定することが
できないという問題点があった。
【0050】すなわち、第1の所定領域においては、ノ
ック未発生時のノイズ信号のパルス数Pnをノック発生
時のパルス数Pkと誤判定してしまい、第2の所定領域
においては、ノック頻発時のパルス数Pkをノイズ信号
のパルス数Pnと誤判定してしまうという問題点があっ
た。
【0051】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、ノックレベル信号のシフト状態
によらずバックグランドレベルを最適値に維持すること
により、ノックレベル信号が増加状態または減少状態に
シフトした場合のノイズ誤検出またはノック誤検出を防
止し、信頼性を向上させた内燃機関のノック検出装置を
得ることを目的とする。
【0052】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る内燃機関のノック検出装置は、内燃機関の運転状態を
検出する各種センサと、内燃機関の燃焼時に点火プラグ
を介して流れるイオン電流を検出するイオン電流検出手
段と、イオン電流からノック信号を抽出するフィルタ手
段と、ノック信号に基づいて内燃機関のノック状態に対
応したノックレベル信号を算出するノックレベル算出手
段と、ノックレベル信号を平均化処理してノックレベル
平均値を算出する平均化手段と、内燃機関の運転状態に
応じてノックレベル平均値のオフセット値を算出するオ
フセット算出手段と、ノックレベル平均値およびオフセ
ット値を加算してバックグランドレベルを算出するバッ
クグランドレベル算出手段と、ノックレベル信号とバッ
クグランドレベルとを比較して内燃機関のノック状態を
判定するノック判定手段とを備えた内燃機関のノック検
出装置において、ノックレベル平均値が所定領域にある
ことを判定する所定領域判定手段と、所定領域判定手段
の判定結果に応じてオフセット値を補正するオフセット
補正手段とを設け、所定領域判定手段は、ノックレベル
平均値が基準領域よりも増加状態または減少状態にある
場合に所定領域を判定し、オフセット補正手段は、所定
領域判定手段の判定結果に応じて、ノックレベル平均値
の増加量または減少量を相殺する方向にオフセット値を
補正し、バックグランドレベルを最適値に補正設定する
ものである。
【0053】また、この発明の請求項2に係る内燃機関
のノック検出装置は、請求項1において、内燃機関の回
転数が所定回転数以下の低回転領域を示す場合に、オフ
セット補正手段の処理を禁止するためのオフセット補正
禁止手段を設けたものである。
【0054】また、この発明の請求項3に係る内燃機関
のノック検出装置は、請求項1において、オフセット補
正手段は、所定領域判定手段の判定結果に応じてオフセ
ット補正係数を選択設定し、オフセット手段は、オフセ
ット補正係数を用いてオフセット値を補正するものであ
る。
【0055】また、この発明の請求項4に係る内燃機関
のノック検出装置は、請求項3において、オフセット補
正手段は、ノックレベル平均値が基準領域の下限値より
も小さい第1の所定領域を示す場合に、オフセット補正
係数を1よりも大きい値に設定し、ノックレベル平均値
が基準領域の上限値よりも大きい第2の所定領域を示す
場合に、オフセット補正係数を1よりも小さい値に設定
するものである。
【0056】また、この発明の請求項5に係る内燃機関
のノック検出装置は、請求項1において、平均化手段
は、ノックレベル平均値の増加側に対してノックレベル
信号の反映率を大きく設定する第2の平均化手段を含
み、所定領域判定手段は、第2の平均化手段により算出
された第2のノックレベル平均値に基づいて所定領域を
判定するものである。
【0057】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態1を図について説明する。図1はこの発明の
実施の形態1を概略的に示すブロック図であり、前述
(図6参照)と同様のものについては、前述と同一符号
を付して詳述を省略する。
【0058】図1において、ECU5A内のノック検出
手段6Aは、フィルタ手段11〜比較手段15に加え
て、さらに、所定領域判定手段16、オフセット補正手
段17およびオフセット補正禁止手段18を備えてい
る。
【0059】この場合、平均化手段13Aは、ノックレ
ベル平均値AVEの増加側に対してパルス数N(ノック
レベル信号)の反映率を大きく設定する第2の平均化手
段(図示せず)を含み、第2の平均化手段により算出さ
れた第2のノックレベル平均値AVE2を生成する。
【0060】所定領域判定手段16は、第2のノックレ
ベル平均値AVE2に基づいて、ノックレベル平均値A
VEが所定領域(基準領域よりも増加状態または減少状
態)にあることを判定し、所定領域判定信号Hを判定結
果として生成する。
【0061】オフセット補正手段17は、所定領域判定
信号Hに応じてオフセット補正係数CFを選択設定す
る。これにより、オフセット手段14Aにおいて、ノッ
クレベル平均値AVEの増加量または減少量を相殺する
方向にオフセット値OFSが補正され、バックグランド
レベルBGLAは最適値に補正設定される。
【0062】すなわち、オフセット補正手段17は、第
2のノックレベル平均値AVE2が基準領域の下限値β
よりも小さい第1の所定領域を示す場合には、オフセッ
ト補正係数CFを「1」よりも大きい値に設定し、第2
のノックレベル平均値AVE2が基準領域の上限値αよ
りも大きい第2の所定領域を示す場合には、オフセット
補正係数CFを「1」よりも小さい値に設定する。
【0063】オフセット補正禁止手段18は、エンジン
回転数が所定回転数以下の低回転領域を示す場合に、オ
フセット補正禁止信号Jを生成して、オフセット補正手
段17の処理を禁止する。
【0064】オフセット手段14Aは、オフセット補正
係数CFを用いて、ノックレベル平均値AVEの増加量
または減少量を相殺する方向にオフセット値OFSを補
正し、バックグランドレベルBGLAを設定する。
【0065】次に、図2の説明図および図3のフローチ
ャートを参照しながら、図1に示したこの発明の実施の
形態1の動作について説明する。図2は第2のノックレ
ベル平均値AVE2とオフセット補正係数CFとの関係
を示している。
【0066】図2において、オフセット補正係数CF
は、第2のノックレベル平均値AVE2が第1の所定領
域(ノイズレベル減少領域)を示す場合には「1」より
も大きい値(増加側)に設定され、第2の所定領域(ノ
ック頻発領域)を示す場合には「1」よりも小さい値
(減少側)に補正され、基準領域(定常領域)を示す場
合には「1」(無補正の通常値)に設定される。
【0067】図3において、前述(図8参照)と同様の
ステップS1〜S8については、同一符号を付して詳述
を省略する。なお、ステップS3A、S7Aは、それぞ
れ、前述のステップS3、S7に対応している。
【0068】まず、ECU5A内のノック検出手段6A
は、イオン電流検出信号Eiからノック信号Kiを取得
(ステップS1)して、ノック周波数のパルス数Nをカ
ウント(ステップS2)し、ノック判定(ステップS3
A)に基づく点火時期制御量の演算(ステップS4、S
5)を実行した後、平均化手段13Aにおいて、ノック
レベル平均値AVEを算出する(ステップS6)。
【0069】続いて、オフセット補正禁止手段18は、
各種センサ4から入力される運転情報からエンジン回転
数Neを参照し、エンジン回転数Neが低回転側を示す
所定回転数Nr(たとえば、1500rpm)以下か否
かを判定する(ステップS10)。
【0070】もし、Ne≦Nr(すなわち、YES)と
判定されれば、オフセット補正禁止手段18は、オフセ
ット補正禁止信号Jを生成して、オフセット補正手段1
7の処理を禁止して、後述する無補正処理(ステップS
13)に進む。
【0071】これにより、低回転運転領域においては、
オフセット値OFSの補正による不必要なバックグラン
ドレベルBGLAの上昇補正が禁止される。なぜなら、
低回転側においては、第2のノックレベル平均値AVE
2が非常に小さくなるので、所定領域の判定結果にかか
わらず、ノックレベルとノイズレベルとを容易に判定す
ることができるからである。
【0072】一方、ステップS10において、Ne>N
r(すなわち、NO)と判定されれば、平均化手段13
Aは、第2のノックレベル平均値AVE2を、以下の
(4)式のように算出する(ステップS11)。
【0073】 AVE2=AVE2(n−1)+{NP−AVE2(n−1)}×KF2 ・ ・・(4)
【0074】ただし、(4)式において、AVE2(n
−1)は第2のノックレベル平均値AVE2の前回値で
あり、KF2は第2の平均化処理係数(KF2>1)で
ある。
【0075】第2の平均化処理係数KF2は、パルス数
Nの大きさによって可変設定され、パルス数Nが前回の
第2のノックレベル平均値AVE2(n−1)よりも大
きいほど大きい係数値に設定される。
【0076】したがって、(4)式の平均化処理によれ
ば、第2のノックレベル平均値AVE2は、ノイズレベ
ル増大側に対して追従性が速くなり、ピークノイズに近
い値に設定される。
【0077】次に、所定領域判定手段16は、第2のノ
ックレベル平均値AVE2を基準領域に対応した上限値
αおよび下限値βと比較して、現在のパルス数Nの検出
状態がどの領域にあるかを判定する。
【0078】まず、第2のノックレベル平均値AVE2
が基準領域の範囲内にあるか否かを判定し(ステップS
12)、α≧AVE2≧β(すなわち、YES)と判定
されれば、基準領域にあることを示す所定領域判定信号
Hを出力する。
【0079】これにより、オフセット補正手段17は、
データマップから基準領域のオフセット補正係数CF
(=1)を参照し(ステップS13)、オフセット手段
14Aに入力する。このとき、オフセット手段14Aに
おいて、オフセット値OFSは補正されずに通常値に維
持される。
【0080】一方、ステップS12において、基準領域
の範囲外(すなわち、NO)と判定されれば、続いて、
第2のノックレベル平均値AVE2が下限値βよりも小
さい第1の所定領域にあるか否かを判定する(ステップ
S14)。
【0081】もし、AVE2<β(すなわち、YES)
と判定されれば、所定領域判定手段16は、第1の所定
領域にあることを示す所定領域判定信号Hを出力する。
これにより、オフセット補正手段17は、第1の所定領
域のオフセット補正係数CF(>1)を参照して(ステ
ップS15)、オフセット手段14Aに入力し、オフセ
ット値OFSを増加側に補正させる。
【0082】また、ステップS14において、AVE2
>α(すなわち、NO)と判定されれば、所定領域判定
手段16は、第2の所定領域にあることを示す所定領域
判定信号Hを出力する。
【0083】これにより、オフセット補正手段17は、
第2の所定領域のオフセット補正係数CF(<1)を参
照して(ステップS16)、オフセット手段14Aに入
力し、オフセット値OFSを減少側に補正させる。
【0084】以下、オフセット手段14Aは、各ステッ
プS13、S15、S16で設定されたオフセット補正
係数CFを用いて、以下の(5)式のように、補正後の
バックグランドレベルBGLAを算出する(ステップS
7A)。
【0085】 BGLA=AVE2+OFS×CF ・・・(5)
【0086】最後に、(5)式から算出されたバックグ
ランドレベルBGLAを、ステップS3Aにおける次回
のノック判定値として格納し(ステップS8)、図3の
処理ルーチンを終了する。
【0087】次に、図4および図5の説明図を参照しな
がら、ノックレベル平均値AVEがシフト(増加または
減少)した場合のノック検出動作について説明する。図
4および図5は前述の図9および図10に対応してお
り、前述と同様のものについては同一符号を付して詳述
を省略する。
【0088】この場合、実線曲線は第2のノックレベル
平均値AVE2の時間変化、点線曲線は補正後のオフセ
ット値OFS+CFの時間変化であり、一点鎖線曲線
は、補正後のバックグランドレベルBGLA(=AVE
2+OFS×CF)の時間変化である。
【0089】図4は第1の所定領域にシフトした場合、
図5は第2の所定領域にシフトした場合の時間変化を示
している。図4、図5において、補正後のオフセット値
OFS×CF(点線)は、所定領域の判定結果に応じて
増減され、それにつれてバックグランドレベルBGLA
も増減されている。
【0090】図4のように、イオン電流検出系の経時変
化により、パルス数N(ノックレベル信号)が第1の所
定領域(ノイズレベル減少領域)にシフトすると、第2
のノックレベル平均値AVE2の低下を相殺するオフセ
ット補正係数CF(>1)が参照されるので、増加補正
後のオフセット値OFS×CFの加算により、ノック判
定レベルBGLA(一点鎖線)の低下は抑制される。
【0091】したがって、ノック発生レベルに相当する
パルス数Pkが検出された場合には、N>BGLAによ
りノック判定が正常に行われ、また、ノイズレベルに相
当するパルス数Pnが検出された場合には、N≦BGL
Aによりノイズ判定が正常に行われるので、ノック誤判
定を防止することができる。
【0092】また、図5のように、パルス数Nが第2の
所定領域(ノック頻発領域)にシフトすると、第2のノ
ックレベル平均値AVE2の増加を相殺するオフセット
補正係数CF(<1)が参照されるので、増加補正後の
オフセット値OFS×CFの加算により、ノック判定レ
ベルBGLA(一点鎖線)の増加が抑制される。
【0093】したがって、ノック判定およびノイズ判定
が正常に行われ、ノイズ誤判定を防止することができ
る。
【0094】このように、所定領域の判定結果に応じて
オフセット値OFSを補正することにより、ノイズレベ
ル判定基準となるバックグランドレベルBGLAを最適
値に推移させることができる。
【0095】したがって、経時変化によりノックレベル
が変化して、パルス数Nが第1または第2の所定領域に
シフトしても、適正なノック判定に基づいてノック検出
の信頼性を維持することができ、ノック発生時の点火時
期の遅角制御状態を向上させることができる。
【0096】また、オフセット補正禁止手段18によ
り、エンジン回転数Neの低回転側でのオフセット補正
を禁止することにより、ノイズレベルが非常に小さい低
回転域における不必要なバックグランドレベルBGLA
の上昇補正を防止することができる。
【0097】なお、上記実施の形態1では、ノックレベ
ル信号として、ノック信号Kiのパルス数Nを用いた
が、周知のように、ノック信号Kiのピーク値または積
分値など任意のパラメータが用いられ得ることは言うま
でもない。
【0098】また、第2のノックレベル平均値AVE2
から所定領域を判定したが、通常のノックレベル平均値
AVEに基づいて所定領域を判定してもよい。
【0099】さらに、オフセット補正禁止手段18を設
けて、低回転側におけるオフセット補正を禁止したが、
特に支障がなければ、オフセット補正禁止手段18を省
略して、低回転側においてもオフセット補正処理を実行
してもよい。
【0100】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1によ
れば、内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、内
燃機関の燃焼時に点火プラグを介して流れるイオン電流
を検出するイオン電流検出手段と、イオン電流からノッ
ク信号を抽出するフィルタ手段と、ノック信号に基づい
て内燃機関のノック状態に対応したノックレベル信号を
算出するノックレベル算出手段と、ノックレベル信号を
平均化処理してノックレベル平均値を算出する平均化手
段と、内燃機関の運転状態に応じてノックレベル平均値
のオフセット値を算出するオフセット算出手段と、ノッ
クレベル平均値およびオフセット値を加算してバックグ
ランドレベルを算出するバックグランドレベル算出手段
と、ノックレベル信号とバックグランドレベルとを比較
して内燃機関のノック状態を判定するノック判定手段と
を備えた内燃機関のノック検出装置において、ノックレ
ベル平均値が所定領域にあることを判定する所定領域判
定手段と、所定領域判定手段の判定結果に応じてオフセ
ット値を補正するオフセット補正手段とを設け、所定領
域判定手段は、ノックレベル平均値が基準領域よりも増
加状態または減少状態にある場合に所定領域を判定し、
オフセット補正手段は、所定領域判定手段の判定結果に
応じて、ノックレベル平均値の増加量または減少量を相
殺する方向にオフセット値を補正し、バックグランドレ
ベルを最適値に維持するようにしたので、ノックレベル
信号が増加状態または減少状態にシフトした場合のノイ
ズ誤検出またはノック誤検出を防止し、信頼性を向上さ
せた内燃機関のノック検出装置が得られる効果がある。
【0101】また、この発明の請求項2によれば、請求
項1において、内燃機関の回転数が所定回転数以下の低
回転領域を示す場合に、オフセット補正手段の処理を禁
止するためのオフセット補正禁止手段を設けたので、低
回転時の不必要な補正を回避して、さらに信頼性を向上
させた内燃機関のノック検出装置が得られる効果があ
る。
【0102】また、この発明の請求項3によれば係る内
燃機関のノック検出装置は、請求項1において、オフセ
ット補正手段は、所定領域判定手段の判定結果に応じて
オフセット補正係数を選択設定し、オフセット手段は、
オフセット補正係数を用いてオフセット値を補正するよ
うにしたので、ノックレベル信号が増加状態または減少
状態にシフトした場合のノイズ誤検出またはノック誤検
出を防止し、信頼性を向上させた内燃機関のノック検出
装置が得られる効果がある。
【0103】また、この発明の請求項4によれば、請求
項3において、オフセット補正手段は、ノックレベル平
均値が基準領域の下限値よりも小さい第1の所定領域を
示す場合に、オフセット補正係数を1よりも大きい値に
設定し、ノックレベル平均値が基準領域の上限値よりも
大きい第2の所定領域を示す場合に、オフセット補正係
数を1よりも小さい値に設定するようにしたので、ノッ
クレベル信号が増加状態または減少状態にシフトした場
合のノイズ誤検出またはノック誤検出を防止し、信頼性
を向上させた内燃機関のノック検出装置が得られる効果
がある。
【0104】また、この発明の請求項5によれば、請求
項1において、平均化手段は、ノックレベル平均値の増
加側に対してノックレベル信号の反映率を大きく設定す
る第2の平均化手段を含み、所定領域判定手段は、第2
の平均化手段により算出された第2のノックレベル平均
値に基づいて所定領域を判定するようにしたので、ノッ
クレベル信号が増加状態または減少状態にシフトした場
合のノイズ誤検出またはノック誤検出を防止し、信頼性
を向上させた内燃機関のノック検出装置が得られる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を示すブロック図で
ある。
【図2】 この発明の実施の形態1によるオフセット補
正動作を示す説明図である。
【図3】 この発明の実施の形態1によるオフセット補
正動作を示すフローチャートである。
【図4】 この発明の実施の形態1による第1の所定領
域でのノック検出動作を示す説明図である。
【図5】 この発明の実施の形態1による第2の所定領
域でのノック検出動作を示す説明図である。
【図6】 従来の内燃機関のノック検出装置を示すブロ
ック図である。
【図7】 従来の内燃機関のノック検出装置の動作を示
す波形図である。
【図8】 従来の内燃機関のノック検出装置によるバッ
クグランドレベル算出動作を示すフローチャートであ
る。
【図9】 従来の内燃機関のノック検出装置による第1
の所定領域でのノック検出動作を示す説明図である。
【図10】 従来の内燃機関のノック検出装置による第
2の所定領域でのノック検出動作を示す説明図である。
【符号の説明】
1 点火装置、2 点火プラグ、3 イオン電流検出回
路、4 各種センサ、5A ECU、6A ノック検出
手段、7 点火制御手段、11 フィルタ手段、12
カウンタ手段(ノックレベル算出手段)、13A 平均
化手段、14Aオフセット手段(オフセット算出手段、
バックグランドレベル算出手段)、15 比較手段(ノ
ック判定手段)、16 所定領域判定手段、17 オフ
セット補正手段、18 オフセット補正禁止手段、AV
E ノックレベル平均値、AVE2 第2のノックレベ
ル平均値、BGLA バックグランドレベル、CFオフ
セット補正係数、Ei イオン電流検出信号、H 所定
領域判定信号(判定結果)、J オフセット補正禁止信
号、Ki ノック信号、N パルス数(ノックレベル信
号)、Ne エンジン回転数、Nr 所定回転数、OF
S オフセット値、α 上限値、β 下限値、S3A
ノック発生を判定するステップ、S6ノックレベル平均
値を算出するステップ、S10 低回転側を判定するス
テップ、S11 第2のノックレベル平均値を算出する
ステップ、S12 基準領域を判定するステップ、S1
4 所定領域を判定するステップ、S15 第1の所定
領域のオフセット補正係数を参照するステップ、S16
第2の所定領域のオフセット補正係数を参照するステ
ップ、S7A 補正後のバックグランドレベルを算出す
るステップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 浩一 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 棚谷 公彦 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 小岩 満 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 3G022 CA06 DA02 EA02 EA10 FA01 GA05 GA13 3G084 BA16 CA09 DA00 DA20 DA38 EA11 EB25 FA25 FA33

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の運転状態を検出する各種セン
    サと、 前記内燃機関の燃焼時に点火プラグを介して流れるイオ
    ン電流を検出するイオン電流検出手段と、 前記イオン電流からノック信号を抽出するフィルタ手段
    と、 前記ノック信号に基づいて前記内燃機関のノック状態に
    対応したノックレベル信号を算出するノックレベル算出
    手段と、 前記ノックレベル信号を平均化処理してノックレベル平
    均値を算出する平均化手段と、 前記内燃機関の運転状態に応じて前記ノックレベル平均
    値のオフセット値を算出するオフセット算出手段と、 前記ノックレベル平均値および前記オフセット値を加算
    してバックグランドレベルを算出するバックグランドレ
    ベル算出手段と、 前記ノックレベル信号と前記バックグランドレベルとを
    比較して前記内燃機関のノック状態を判定するノック判
    定手段とを備えた内燃機関のノック検出装置において、 前記ノックレベル平均値が所定領域にあることを判定す
    る所定領域判定手段と、 前記所定領域判定手段の判定結果に応じて前記オフセッ
    ト値を補正するオフセット補正手段とを設け、 前記所定領域判定手段は、前記ノックレベル平均値が基
    準領域よりも増加状態または減少状態にある場合に前記
    所定領域を判定し、 前記オフセット補正手段は、前記所定領域判定手段の判
    定結果に応じて、前記ノックレベル平均値の増加量また
    は減少量を相殺する方向に前記オフセット値を補正し、
    前記バックグランドレベルを最適値に補正設定すること
    を特徴とする内燃機関のノック検出装置。
  2. 【請求項2】 前記内燃機関の回転数が所定回転数以下
    の低回転領域を示す場合に、前記オフセット補正手段の
    処理を禁止するためのオフセット補正禁止手段を設けた
    ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のノック検
    出装置。
  3. 【請求項3】 前記オフセット補正手段は、前記所定領
    域判定手段の判定結果に応じてオフセット補正係数を選
    択設定し、 前記オフセット手段は、前記オフセット補正係数を用い
    て前記オフセット値を補正することを特徴とする請求項
    1に記載の内燃機関のノック検出装置。
  4. 【請求項4】 前記オフセット補正手段は、 前記ノックレベル平均値が前記基準領域の下限値よりも
    小さい第1の所定領域を示す場合に、前記オフセット補
    正係数を1よりも大きい値に設定し、 前記ノックレベル平均値が前記基準領域の上限値よりも
    大きい第2の所定領域を示す場合に、前記オフセット補
    正係数を1よりも小さい値に設定することを特徴とする
    請求項3に記載の内燃機関のノック検出装置。
  5. 【請求項5】 前記平均化手段は、前記ノックレベル平
    均値の増加側に対して前記ノックレベル信号の反映率を
    大きく設定する第2の平均化手段を含み、 前記所定領域判定手段は、前記第2の平均化手段により
    算出された第2のノックレベル平均値に基づいて前記所
    定領域を判定することを特徴とする請求項1に記載の内
    燃機関のノック検出装置。
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