JP2004100485A - 内燃機関のノッキング検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関のノッキング検出装置において、ノッキングの発生を精度良く検出できるようにすることができる。
【解決手段】デジタル信号処理回路４は、燃焼イオン電流検出回路３の出力信号のサンプリングデータをメモリに記憶するものの、ノイズの発生を判定したときにはこのノイズの影響を受けた「ｍ＋１」個のサンプリングデータだけをメモリから消してメモリに記憶された各サンプリングデータを用いてノッキングの発生の判定を行う。したがって、ノッキングが発生したか否かを判定を周期的に行うようにして、サンプリングデータの変化がノイズの発生によるものであることを判定した時を含む一周期分の各サンプリングデータを、ノッキングの発生の判定に用いないようにした場合に比べて、ノッキングの発生を見落とすことを抑制できる。
【選択図】 図１
【解決手段】デジタル信号処理回路４は、燃焼イオン電流検出回路３の出力信号のサンプリングデータをメモリに記憶するものの、ノイズの発生を判定したときにはこのノイズの影響を受けた「ｍ＋１」個のサンプリングデータだけをメモリから消してメモリに記憶された各サンプリングデータを用いてノッキングの発生の判定を行う。したがって、ノッキングが発生したか否かを判定を周期的に行うようにして、サンプリングデータの変化がノイズの発生によるものであることを判定した時を含む一周期分の各サンプリングデータを、ノッキングの発生の判定に用いないようにした場合に比べて、ノッキングの発生を見落とすことを抑制できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノッキングを検出する内燃機関のノッキング検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、この種の検出装置においては、燃焼室またはエンジンブロックの振動をセンサによって検出する検出回路と、この検出回路の検出信号をフィルタリングして所定周波数帯（以下、ノッキング周波数帯という）の信号成分を出力するバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタから出力される信号成分に基づいて、ノッキングが発生したか否かを判定するノック判定回路とを備えるようにしたものがある。
【０００３】
このものにおいて、例えば、放電等により電気的ノイズが発生しこのノイズがセンサにより検出されると、検出回路の検出信号がスパイク的な信号波形になる。このような波形の信号には、広い範囲の周波数帯の信号成分が含まれている。したがって、ノッキングが発生していなくても、検出信号が、上述したノッキング周波数帯と同一の周波数帯の信号を含むようになり、ノック判定回路が、ノッキングの発生を誤って判定する可能性がある。
【０００４】
ここで、本発明者等の検討によれば、上述のようにノイズがセンサにより検出されたときには検出信号の波形がスパイク的に変化するため、検出信号の信号振幅の変化を順次検出すれば、検出信号の変化が、ノイズの発生によるものであるの否かを判定できると考えられる。
【０００５】
そこで、ノック判定回路がノッキングが発生したか否かの判定を周期的に行うようにして、検出信号の変化がノイズの発生によるものであることを判定したとき、この判定を行った時を含む一周期分の検出信号を、ノッキングの発生の判定に用いないようにすれば、ノッキングの発生の誤判定を未然に防止できると考えられる。しかし、この場合、上述した一周期内においては、ノッキングが発生してもノッキングの発生を見落すといった問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、電気的なノイズが発生しても、ノッキングの発生を精度良く検出できるようにした内燃機関のノッキング検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内燃機関の燃焼室またはエンジンブロックの振動を検出する振動検出回路と、この振動検出回路からの検出信号をフィルタリングし、このフィルタリング後の検出信号によりノッキング検出を行うノッキング検出回路とを備え、ノッキング検出回路は、振動検出回路からの検出信号を順次サンプリングする手段と、この手段によりサンプリングされる検出信号に基づき、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定すると、この判定を行った時点から所定期間の間の振動検出回路からの検出信号をフィルタリングに用いないようにする手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
このように、当該判定を行った時点から所定期間の間の振動検出回路からの検出信号をフィルタリングに用いないようにする。したがって、ノッキングの発生の判定を周期的に行うようにして、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定した時を含む一周期分の検出信号を、フィルタリングに用いないようにした場合に比べて、ノッキングの発生の見落としを抑制できるので、ノッキングの発生を精度良く検出できる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、内燃機関の燃焼室内に存在する燃焼イオンを検出して検出信号を出力する燃焼イオン検出回路（３）と、この燃焼イオン検出回路からの検出信号をフィルタリングし、このフィルタリング後の検出信号によりノッキング検出を行うノッキング検出回路（４）とを備え、ノッキング検出回路は、燃焼イオン検出回路からの検出信号を順次サンプリングする手段（４０１）と、この手段によりサンプリングされる検出信号に基づき、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定すると、この判定を行った時点から所定期間の間の燃焼イオン検出回路からの検出信号をフィルタリングに用いないようにする手段（４０４）と、を有することを特徴とする。
【００１０】
このように、当該判定を行った時点から所定期間の間の燃焼イオン検出回路からの検出信号をフィルタリングに用いないようにする。したがって、ノッキングの発生の判定を周期的に行うようにして、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定した時を含む一周期分の検出信号を、フィルタリングに用いないようにした場合に比べて、ノッキングの発生の見落としを抑制できるので、ノッキングの発生を精度良く検出できる。
【００１１】
ここで、請求項３に記載の発明のように、燃焼イオン検出回路は、燃焼イオンを点火プラグにより検出するものであり、所定期間としては、点火プラグから燃焼イオン検出回路までの電気回路の時定数に相当するものを用いるようにしてもよい。
【００１２】
具体的には、請求項４に記載の発明では、内燃機関の燃焼室内に存在する燃焼イオンを検出して検出信号を出力する燃焼イオン検出回路（３）と、この燃焼イオン検出回路からの検出信号をフィルタリングし、このフィルタリング後の検出信号によりノッキング検出を行うノッキング検出回路（４）とを備え、ノッキング検出回路は、 燃焼イオン検出回路からの検出信号を順次サンプリング記憶する記憶手段（４０１）と、この記憶手段に記憶されている検出信号に基づき、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定すると、この判定を行った時の検出信号から所定数の検出信号を記憶手段から消去する処理を行う手段（４０４）と、この手段による処理が終わった後に記憶手段に記憶されている検出信号に対してフィルタリングを行う手段（４０８）と、を有するように構成してもよい。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る車両の内燃機関のノッキング検出装置が適用された点火装置の一実施形態を示す。
【００１５】
点火装置は、点火プラグにより点火させるとともに燃焼室内の燃焼イオンを利用してノッキングの発生を判定するもので、図１に示すように、トランス（点火コイル）２、燃焼イオン電流検出回路３、デジタル信号処理回路４およびスイッチングトランジスタ５を備える。
【００１６】
トランス２は、一次巻線２０１、二次側巻線２０２を有しており、一次巻線２０１の一端側には車載バッテリ６の正極端子が接続されている。一次巻線２０１の他端側にはスイッチングトランジスタ５が接続されている。スイッチングトランジスタ５は、エンジン制御用ＥＣＵ７により制御されて、車載バッテリ６から一次巻線２０１に電流を断続的に流す。
【００１７】
二次側巻線２０２の一端側には、点火プラグ１の入力端子が接続されており、二次側巻線２０２には、一次巻線２０１に流れる電流に基づく二次電流が点火プラグ１から流れる。点火プラグ１は、エンジンの燃焼室に突出するようにエンジンに取り付けられたもので、エンジンの燃焼室内で二次電流に基づき放電してこの放電により燃料と空気の混合気に点火する。また、点火プラグ１は、混合気の燃焼により発生する燃焼イオンを検出する役割を果たす。なお、点火プラグ１の構成は後述する。
【００１８】
燃焼イオン電流検出回路３は、コンデンサ３０１、抵抗素子３０２およびツェナーダイオード３０３、３０４を備えている。コンデンサ３０１は、二次側巻線２０２と直列的に接続されており、コンデンサ３０１は、二次側巻線２０２に流れる電流に基づき電荷を蓄えてこの電荷により点火プラグ１に電圧を出力する。また、抵抗素子３０２は、コンデンサ３０１およびグランドの間に接続されている。ツェナーダイオード３０３は、コンデンサ３０１と並列的に接続されており、ツェナーダイオード３０４は、抵抗素子３０２と並列的に接続されている。
【００１９】
デジタル信号処理回路４は、ＣＰＵ、メモリなどから構成されて、抵抗素子３０２およびコンデンサ３０１との共通端子３０５の電圧を順次サンプリングするとともに、各サンプリングデータに基づきノッキングの発生を判定する。また、デジタル信号処理回路４は、後述するように、ノイズが発生したことを判定した場合この判定を行った時点からの所定数（後述する「ｍ＋１」個）のサンプリングデータをノッキングの発生の判定に用いないようにするための処理を行う。
【００２０】
次に、点火プラグ１の概略構成について図２を参照して説明する。図２は、点火プラグ１の部分断面図である。
【００２１】
点火プラグ１は、金属製で筒状に形成されたハウジング１０と、ハウジング１０の内側に配設された筒状の絶縁碍子１１と、絶縁碍子１１の内側に配設された中心電極１２と、中心電極１２に対して放電ギャップ１６を介して対向するように配設された接地電極１３とを有する。接地電極１３は、ハウジング１０に電気的に接続されており、また中心電極１２は、ステー１４などを介して入力端子１５に接続されている。
【００２２】
次に、本実施形態の作動について図３を用いて説明する。図３は、スイッチングトランジスタ５の動作を示すタイミングチャートである。
【００２３】
先ず、エンジン制御用ＥＣＵ７が、スイッチングトランジスタ５をオンさせると、車載バッテリ６の正極端子から一次巻線２０１に電流が流れる。この後、エンジン制御用ＥＣＵ７が、スイッチングトランジスタ５をオフさせると、一次巻線２０１に流れる電流に基づく電磁誘導により、二次側巻線２０２には、点火プラグ１の中心電極１２からの電流が流れ込む。これに伴い、中心電極１２には高電圧が発生して放電ギャップ１６での放電が生じる。このため、放電によってエンジンの燃焼室内の混合気が点火されるため、混合気が燃焼する。
【００２４】
また、点火プラグ１の中心電極１２から二次側巻線２０２に流れ込んだ電流は、コンデンサ３０１に流れ込むため、コンデンサ３０１には電荷が蓄積されることになる。このため、放電ギャップ１６での放電が終わると、コンデンサ３０１は、この蓄えた電荷に基づき、電圧を中心電極１２に出力することになる。
【００２５】
ここで、エンジンの燃焼室内の混合気の燃焼に伴って燃焼イオンが発生している場合、中心電極１２にはコンデンサ３０１から電圧が印加されているため、中心電極１２から燃焼イオンを介して接地電極１３に電流が流れる。当該電流は、コンデンサ３０１から二次側巻線２０２を通して中心電極１２に流れるものであるため、当該電流に基づき、コンデンサ３０１および抵抗素子３０２の共通端子３０５の電圧値が、変動する。
【００２６】
但し、ノッキングが発生した場合、ノッキングによる圧力振動により燃焼イオンが振動するため、当該電流も振動するように流れる。すなわち、中心電極１２および接地電極１３の間において、ノッキング周波数を含む周波数で交流電流が流れることになる。
【００２７】
当該電流は、コンデンサ３０１から二次側巻線２０２を通して中心電極１２に流れるものであるため、コンデンサ３０１および抵抗素子３０２の共通端子３０５の電圧値が、ノッキングに応じて変動する。このことにより、燃焼イオン電流検出回路３が、ノッキングによる圧力振動を示す出力信号（検出信号）を共通端子３０５から出力することになる。そこで、デジタル信号処理回路４は、共通端子３０５からの出力信号を検出して、この検出信号に基づいてノッキングの発生を判定する。
【００２８】
以下、デジタル信号処理回路４によるノッキング判定処理の詳細について説明する。
【００２９】
先ず、スイッチングトランジスタ５のオフ後の所定タイミングＴＡで、エンジン制御用ＥＣＵ７が、デジタル信号処理回路４に対してノッキング判定処理を開始させるように指令する。なお、所定タイミングＴＡでノッキング判定処理を開始させる理由は、後述する。
【００３０】
その後、デジタル信号処理回路４が、当該指令を受けると、図４示すフローチャートに従って、ノッキング判定処理の実行を開始する。
【００３１】
すなわち、共通端子３０５の電圧値を一定周期毎にｎ回サンプリングしてサンプリングデータｘ（１）〜ｘ（ｎ）をメモリに記憶する（ステップ４０１）。ここで、サンプリングの周波数は、ノッキング周波数より十分高く、例えば、ノッキング周波数が７ＫＨｚの場合、サンプリングの周波数を５０ＫＨｚに設定してもよい。
【００３２】
次に、内蔵カウンタにサンプリングデータの番号ｉとして「１」を記憶させる（ステップ４０２）。さらに、サンプリングデータｘ（１）と次のサンプリングデータｘ（２）との差の絶対値｜ｘ（２）−ｘ（１）｜が閾値Ｄｃに比べて大きいか否かを判定する（ステップ４０３）。当該閾値Ｄｃは、ノッキングの発生した時の燃焼イオン電流検出回路３の出力変化よりも大きく設定してある。
【００３３】
ここで、絶対値｜ｘ（２）−ｘ（１）｜が閾値Ｄｃに比べて小さいとき、ステップ４０６に移行して、内蔵カウンタに記憶されるサンプリングデータの番号ｉをインクリメントする（ｉ＝２）。この後、内蔵カウンタに記憶される番号ｉが、サンプリングデータの個数ｎに比べて大きいか否かを判定して（ステップ４０７）、番号ｉが個数ｎに比べて小さいときにはＮＯと判定してステップ４０３に戻る。
【００３４】
このため、サンプリングデータｘ（ｉ）と次のサンプリングデータｘ（ｉ＋１）との差の絶対値｜ｘ（ｉ）−ｘ（ｉ＋１）｜が、閾値Ｄｃに比べて小さいと判定する限り、番号インクリメント処理（ステップ４０６）、番号判定処理（ステップ４０７）、サンプリングデータ判定処理（ステップ４０３）を繰り返すことになる。
【００３５】
このようにサンプリングデータｘ（１）〜ｘ（ｎ）についてサンプリングデータｘ（ｉ）とサンプリングデータｘ（ｉ＋１）との差の絶対値｜ｘ（ｉ）−ｘ（ｉ＋１）｜が閾値Ｄｃに比べて小さいことを判定した場合には、メモリに記憶されたサンプリングデータｘ（１）〜ｘ（ｎ）に対してノッキングの周波数の信号成分を抽出すためのフィルタリングを行う（ステップ４０８）。
【００３６】
これに伴い、この抽出された信号成分に基づき、ノッキングが発生しているか否かを判定する（ステップ４０９）。すなわち、信号成分が所定閾値Ｈに比べて大きいか否かを判定して、信号成分が所定閾値Ｈに比べて大きいことを判定したときには、ノッキングが発生していることを判定する。
【００３７】
また、ステップ４０３において、サンプリングデータｘ（ｉ）と次のデータｘ（ｉ＋１）との差の絶対値｜ｘ（ｉ＋１）−ｘ（ｉ）｜が、所定閾値Ｄｃに比べて大きい場合には、ＹＥＳと判定とする。この場合、サンプリングデータｘ（ｉ）からサンプリングデータｘ（ｉ＋ｍ）までの「ｍ＋１」個のサンプリングデータをメモリから消去する（ステップ４０４）。なお、個数ｍを設定した根拠は後述する。
【００３８】
このように「ｍ＋１」個のサンプリングデータを消去すると、ステップ４０５に移行して、内蔵カウンタに番号ｉとして「ｉ＋ｍ」を設定するとともに（ｉ＝ｉ＋ｍ）、ステップ４０６に移行して、当該設定された番号ｉをインクリメントする（ｉ＝ｉ＋ｍ＋１）。これに加えて、ステップ４０７に進んで、番号ｉ（＝ｉ＋ｍ＋１）が個数ｎに比べて小さいときにはＮＯと判定してステップ４０３に移行する。
【００３９】
その後、ステップ４０３において、絶対値｜ｘ（ｉ）−ｘ（ｉ＋１）｜が閾値Ｄｃに比べて小さいことを判定した場合には、番号インクリメント処理（ステップ４０６）、番号判定処理（ステップ４０７）を行う。
【００４０】
また、ステップ４０３において、絶対値｜ｘ（ｉ）−ｘ（ｉ＋１）｜が閾値Ｄｃに比べて大きいことを判定した場合には、サンプリングデータの消去処理（ステップ４０４）、番号「ｉ＋ｍ」設定処理（ステップ４０５）、番号インクリメント処理（ステップ４０６）、番号判定処理（ステップ４０７）を行う。
【００４１】
以上により、サンプリングデータｘ（ｉ）がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定すると、この判定を行った時のサンプリングデータｘ（ｉ）からサンプリングデータｘ（ｉ＋ｍ）までの「ｍ＋１」のサンプリングデータをメモリから消去することになる。
【００４２】
これに伴って、メモリに記憶されている各サンプリングデータに対してノッキングの周波数の信号成分を抽出すためのフィルタリングを行う（ステップ４０８）。この抽出された信号成分が所定閾値Ｈに比べて大きいか否かを判定することにより、ノッキングが発生しているか否かを判定する（ステップ４０９）。
【００４３】
次に、ノッキング判定処理の開始タイミングを設定した根拠について図３を参照して説明する。
【００４４】
先ず、点火プラグ１の中心電極１２と接地電極１３の間での放電が終わると、その放電直後には、放電終了の影響を受けて、中心電極１２の電位が、振動状態になる。これに伴い、燃焼イオン電流検出回路３の共通端子３０５からの出力信号は、ノッキングやノイズに関わりなく、交流信号となる。このため、出力信号が交流信号となっているとき、共通端子３０５の電圧値をサンプリングして各サンプリングデータに基づき、ノッキング判定処理を行っても、この処理を精度良く行うことができない。
【００４５】
これに対して、放電後に期間ｔａ経過すると、中心電極１２の電位が、放電終了の影響を受けなくなる。したがって、中心電極１２の電位が、ノッキングやノイズが生じない限り、コンデンサ３０１から出力される電圧に基づいて、一定値に収束する。このため、共通端子３０５からの出力信号が、ノッキングやノイズが生じない限り、一定値に収束する。そこで、出力信号が、放電終了の影響を受けなくなった時点に開始タイミングＴＡを設定すれば、ノッキング判定処理を精度良く行うことができる。
【００４６】
以上のように、開始タイミングＴＡを設定した根拠は、共通端子３０５からの出力信号が、放電終了の影響を受けなくなってから、ノッキング判定処理を開始させることにより、ノッキング判定処理を精度良く行うことができるようにするためである。
【００４７】
次に、ノイズの発生を判定したときに消去するサンプリングデータの個数を設定した根拠について説明する。
【００４８】
先ず、ノイズが発生したときに共通端子３０５の出力信号が受けるノイズの影響を調べるために次のような実験を行った。すなわち、点火プラグ１のハウジング１０および絶縁碍子１１の間でコロナ放電を生じたときの共通端子３０５の出力信号を計測するとともに、当該出力信号に含まれるノッキング周波数帯の信号をデジタルフィルタにより抽出した。さらに、コロナ放電の発生期間Ａの出力信号を周波数分析するとともに、コロナ放電の終了直後の一定期間Ｂの出力信号を周波数分析したところ、図５（ａ）、図５（ｂ）、図６に示す実験結果が得られた。
【００４９】
図５（ａ）は、共通端子３０５の出力信号の波形を示す図、図５（ｂ）は、デジタルフィルタの出力波形を示す図である。図６中のグラフαは、発生期間Ａの出力信号の周波数分析の結果を示し、グラフβは、一定期間Ｂの出力信号の周波数分析の結果を示す。
【００５０】
先ず、コロナ放電が生じたとき、共通端子３０５の出力波形は、コロナ放電に伴うノイズにより、図５（ａ）に示すように、スパイク状に変化する。このため、図６中グラフαに示すように、発生期間Ａでは、共通端子３０５の出力信号は、ノッキング周波数帯を含む広い周波数領域の信号成分を含むことになる。
【００５１】
また、コロナ放電の終了直後の一定期間Ｂでは、図５（ｂ）に示すように、デジタルフィルタの出力信号としても振動状態となるものの、共通端子３０５の出力信号は、図６中グラフβに示すように、ノッキング周波数帯の信号成分を含まないことが分かる。なお、一定期間Ｂの間で、デジタルフィルタの出力信号が振動状態となる理由は、後述する。
【００５２】
このように、発生期間Ａでは、共通端子３０５の出力信号がコロナ放電の影響を受けるものの、発生期間Ａが終われば、出力信号が、コロナ放電の影響を受けないようになる。したがって、ノッキング判定処理を行うのに、発生期間Ａでの各サンプリングデータを用いないようにすればよいことが分かる。すなわち、ノッキング判定処理を行うのに、発生期間Ａでの各サンプリングデータをメモリから消去すればよいことが分かる。
【００５３】
ここで、発生期間Ａについて説明すると、点火プラグ１がコロナ放電が生じた場合、デジタル信号処理回路４としては、コロナ放電に伴う電圧変動を、点火プラグ１、二次側巻線２０２および燃焼イオン電流検出回路３を介して受けることになる。
【００５４】
そして、コロナ放電が極めて短期間で発生したとすると、発生期間Ａとしては、点火プラグ１、二次側巻線２０２および燃焼イオン電流検出回路３から構成される電気回路が、コロナ放電に応答するのに要する時間とすることができる。このため、「応答するのに要する時間」としては、当該電気回路の時定数τを用いることができる。例えば、時定数τを０．１ｍｓ、サンプリング周波数を５０ｋＨｚ（サンプル周期０．０２ｍｓ）とした場合、消去するサンプリングデータの個数ｍは、０．１／０．０２＝５となる。
【００５５】
以上のように、サンプリングデータの個数ｍを設定した根拠は、コロナ放電の影響（すなわち、ノイズの影響）を受けたサンプリングデータをメモリから消すためである。
【００５６】
また、一定期間Ｂの間で、デジタルフィルタの出力信号が振動状態となる理由を説明すると、あるタイミングｔでのデジタルフィルタとしては、タイミングｔでの共通端子３０５の出力信号のサンプリングデータと、タイミングｔよりも過去の所定期間での各サンプリングデータとの加重平均を行ってその平均値を出力信号として出力している。
【００５７】
したがって、当該所定期間と、共通端子３０５の出力信号がスパイク状に変化した期間とが重なった場合、タイミングｔでのデジタルフィルタとしては、当該変化を含んだ状態のサンプリングデータを用いてフィルタリングを行うことになる。このため、一定期間Ｂでフィルタリングを行うと、その出力信号としても、複数のピークを含むようになる。このことにより、デジタルフィルタの出力信号が振動状態となる。
【００５８】
以上説明したように本実施形態によれば、コロナ放電の影響（すなわち、ノイズの影響）を受けた「ｍ＋１」個のサンプリングデータだけをメモリから消してメモリに記憶された各サンプリングデータを用いてノッキングの発生の判定を行う。したがって、ノッキングが発生したか否かを判定を周期的に行うようにして、サンプリングデータの変化がノイズの発生によるものであることを判定した時を含む一周期分の各サンプリングデータを、ノッキングの発生の判定に用いないようにした場合に比べて、ノッキングの発生を見落とすことを抑制でき、ノッキングの発生を精度良く検出できるようにすることができる。
【００５９】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、ノッキング検出を行うノッキング検出回路としては、燃焼イオンを介して流れる電流を用いてノッキング検出を行うものを示したが、圧電素子などを用いて、ノッキングに伴う機械的振動を検出してこの検出に基づきノッキングを検出するようにしてもよい。
【００６０】
具体的には、内燃機関のノッキング検出装置としては、内燃機関の燃焼室またはエンジンブロックの振動を検出する振動検出回路と、この振動検出回路からの検出信号をフィルタリングし、このフィルタリング後の検出信号によりノッキング検出を行うノッキング検出回路とを備え、ノッキング検出回路は、振動検出回路からの検出信号を順次サンプリングする機能と、この機能によりサンプリングされる検出信号に基づき、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定すると、この判定を行った時点から所定期間の間の振動検出回路からの検出信号をフィルタリングに用いないようにする機能と、を有するように構成するようにしてもよい。
【００６１】
さらに、上記実施形態では、ノイズが発生したことを判定したときには、この判定した時のサンプリングデータｘ（ｋ）からサンプリングデータｘ（ｋ＋ｍ）まので「ｍ＋１」個のサンプリングデータをメモリから消去するものを示したが、「ｍ＋１」個のサンプリングデータをメモリから消去しなくても、「ｍ＋１」個のサンプリングデータをノッキング検出に用いないようにすればよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、ノイズの発生を判定したときに消去するサンプリングデータの個数「ｍ＋１」としては、点火プラグ１でコロナ放電が生じた場合を想定して決めたが、コロナ放電に代えてアーク放電を想定して決めるようにしてもよい。さらには、点火プラグ１に代えてトランス２で放電が生じたことを想定して個数「ｍ＋１」を決めるようにしてもよい。また、アーク放電、コロナ放電ではなく、スイッチングトランジスタ等のスイッチングに基づきノイズが生じることを想定して、個数「ｍ＋１」を決めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のノッキング検出装置の一実施形態を示す電気回路図である。
【図２】図１に示す点火プラグの半断面図である。
【図３】図１に示す点火プラグおよびスイッチングトランジスタの作動を示すタイミングチャートである。
【図４】図１に示すデジタル信号処理装置の作動を示すフローチャートである。
【図５】図１に示す燃焼イオン電流検出回路の共通端子の出力信号およびこの出力信号に含まれるノッキング周波数帯の信号成分を示す図である。
【図６】図１に示す燃焼イオン電流検出回路の共通端子の出力信号の周波数分析の結果を示す図である。
【符号の説明】
１…点火プラグ、２…トランス、３…燃焼イオン電流検出回路、
４…デジタル信号処理回路、５…スイッチングトランジスタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノッキングを検出する内燃機関のノッキング検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、この種の検出装置においては、燃焼室またはエンジンブロックの振動をセンサによって検出する検出回路と、この検出回路の検出信号をフィルタリングして所定周波数帯（以下、ノッキング周波数帯という）の信号成分を出力するバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタから出力される信号成分に基づいて、ノッキングが発生したか否かを判定するノック判定回路とを備えるようにしたものがある。
【０００３】
このものにおいて、例えば、放電等により電気的ノイズが発生しこのノイズがセンサにより検出されると、検出回路の検出信号がスパイク的な信号波形になる。このような波形の信号には、広い範囲の周波数帯の信号成分が含まれている。したがって、ノッキングが発生していなくても、検出信号が、上述したノッキング周波数帯と同一の周波数帯の信号を含むようになり、ノック判定回路が、ノッキングの発生を誤って判定する可能性がある。
【０００４】
ここで、本発明者等の検討によれば、上述のようにノイズがセンサにより検出されたときには検出信号の波形がスパイク的に変化するため、検出信号の信号振幅の変化を順次検出すれば、検出信号の変化が、ノイズの発生によるものであるの否かを判定できると考えられる。
【０００５】
そこで、ノック判定回路がノッキングが発生したか否かの判定を周期的に行うようにして、検出信号の変化がノイズの発生によるものであることを判定したとき、この判定を行った時を含む一周期分の検出信号を、ノッキングの発生の判定に用いないようにすれば、ノッキングの発生の誤判定を未然に防止できると考えられる。しかし、この場合、上述した一周期内においては、ノッキングが発生してもノッキングの発生を見落すといった問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、電気的なノイズが発生しても、ノッキングの発生を精度良く検出できるようにした内燃機関のノッキング検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内燃機関の燃焼室またはエンジンブロックの振動を検出する振動検出回路と、この振動検出回路からの検出信号をフィルタリングし、このフィルタリング後の検出信号によりノッキング検出を行うノッキング検出回路とを備え、ノッキング検出回路は、振動検出回路からの検出信号を順次サンプリングする手段と、この手段によりサンプリングされる検出信号に基づき、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定すると、この判定を行った時点から所定期間の間の振動検出回路からの検出信号をフィルタリングに用いないようにする手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
このように、当該判定を行った時点から所定期間の間の振動検出回路からの検出信号をフィルタリングに用いないようにする。したがって、ノッキングの発生の判定を周期的に行うようにして、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定した時を含む一周期分の検出信号を、フィルタリングに用いないようにした場合に比べて、ノッキングの発生の見落としを抑制できるので、ノッキングの発生を精度良く検出できる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、内燃機関の燃焼室内に存在する燃焼イオンを検出して検出信号を出力する燃焼イオン検出回路（３）と、この燃焼イオン検出回路からの検出信号をフィルタリングし、このフィルタリング後の検出信号によりノッキング検出を行うノッキング検出回路（４）とを備え、ノッキング検出回路は、燃焼イオン検出回路からの検出信号を順次サンプリングする手段（４０１）と、この手段によりサンプリングされる検出信号に基づき、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定すると、この判定を行った時点から所定期間の間の燃焼イオン検出回路からの検出信号をフィルタリングに用いないようにする手段（４０４）と、を有することを特徴とする。
【００１０】
このように、当該判定を行った時点から所定期間の間の燃焼イオン検出回路からの検出信号をフィルタリングに用いないようにする。したがって、ノッキングの発生の判定を周期的に行うようにして、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定した時を含む一周期分の検出信号を、フィルタリングに用いないようにした場合に比べて、ノッキングの発生の見落としを抑制できるので、ノッキングの発生を精度良く検出できる。
【００１１】
ここで、請求項３に記載の発明のように、燃焼イオン検出回路は、燃焼イオンを点火プラグにより検出するものであり、所定期間としては、点火プラグから燃焼イオン検出回路までの電気回路の時定数に相当するものを用いるようにしてもよい。
【００１２】
具体的には、請求項４に記載の発明では、内燃機関の燃焼室内に存在する燃焼イオンを検出して検出信号を出力する燃焼イオン検出回路（３）と、この燃焼イオン検出回路からの検出信号をフィルタリングし、このフィルタリング後の検出信号によりノッキング検出を行うノッキング検出回路（４）とを備え、ノッキング検出回路は、 燃焼イオン検出回路からの検出信号を順次サンプリング記憶する記憶手段（４０１）と、この記憶手段に記憶されている検出信号に基づき、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定すると、この判定を行った時の検出信号から所定数の検出信号を記憶手段から消去する処理を行う手段（４０４）と、この手段による処理が終わった後に記憶手段に記憶されている検出信号に対してフィルタリングを行う手段（４０８）と、を有するように構成してもよい。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る車両の内燃機関のノッキング検出装置が適用された点火装置の一実施形態を示す。
【００１５】
点火装置は、点火プラグにより点火させるとともに燃焼室内の燃焼イオンを利用してノッキングの発生を判定するもので、図１に示すように、トランス（点火コイル）２、燃焼イオン電流検出回路３、デジタル信号処理回路４およびスイッチングトランジスタ５を備える。
【００１６】
トランス２は、一次巻線２０１、二次側巻線２０２を有しており、一次巻線２０１の一端側には車載バッテリ６の正極端子が接続されている。一次巻線２０１の他端側にはスイッチングトランジスタ５が接続されている。スイッチングトランジスタ５は、エンジン制御用ＥＣＵ７により制御されて、車載バッテリ６から一次巻線２０１に電流を断続的に流す。
【００１７】
二次側巻線２０２の一端側には、点火プラグ１の入力端子が接続されており、二次側巻線２０２には、一次巻線２０１に流れる電流に基づく二次電流が点火プラグ１から流れる。点火プラグ１は、エンジンの燃焼室に突出するようにエンジンに取り付けられたもので、エンジンの燃焼室内で二次電流に基づき放電してこの放電により燃料と空気の混合気に点火する。また、点火プラグ１は、混合気の燃焼により発生する燃焼イオンを検出する役割を果たす。なお、点火プラグ１の構成は後述する。
【００１８】
燃焼イオン電流検出回路３は、コンデンサ３０１、抵抗素子３０２およびツェナーダイオード３０３、３０４を備えている。コンデンサ３０１は、二次側巻線２０２と直列的に接続されており、コンデンサ３０１は、二次側巻線２０２に流れる電流に基づき電荷を蓄えてこの電荷により点火プラグ１に電圧を出力する。また、抵抗素子３０２は、コンデンサ３０１およびグランドの間に接続されている。ツェナーダイオード３０３は、コンデンサ３０１と並列的に接続されており、ツェナーダイオード３０４は、抵抗素子３０２と並列的に接続されている。
【００１９】
デジタル信号処理回路４は、ＣＰＵ、メモリなどから構成されて、抵抗素子３０２およびコンデンサ３０１との共通端子３０５の電圧を順次サンプリングするとともに、各サンプリングデータに基づきノッキングの発生を判定する。また、デジタル信号処理回路４は、後述するように、ノイズが発生したことを判定した場合この判定を行った時点からの所定数（後述する「ｍ＋１」個）のサンプリングデータをノッキングの発生の判定に用いないようにするための処理を行う。
【００２０】
次に、点火プラグ１の概略構成について図２を参照して説明する。図２は、点火プラグ１の部分断面図である。
【００２１】
点火プラグ１は、金属製で筒状に形成されたハウジング１０と、ハウジング１０の内側に配設された筒状の絶縁碍子１１と、絶縁碍子１１の内側に配設された中心電極１２と、中心電極１２に対して放電ギャップ１６を介して対向するように配設された接地電極１３とを有する。接地電極１３は、ハウジング１０に電気的に接続されており、また中心電極１２は、ステー１４などを介して入力端子１５に接続されている。
【００２２】
次に、本実施形態の作動について図３を用いて説明する。図３は、スイッチングトランジスタ５の動作を示すタイミングチャートである。
【００２３】
先ず、エンジン制御用ＥＣＵ７が、スイッチングトランジスタ５をオンさせると、車載バッテリ６の正極端子から一次巻線２０１に電流が流れる。この後、エンジン制御用ＥＣＵ７が、スイッチングトランジスタ５をオフさせると、一次巻線２０１に流れる電流に基づく電磁誘導により、二次側巻線２０２には、点火プラグ１の中心電極１２からの電流が流れ込む。これに伴い、中心電極１２には高電圧が発生して放電ギャップ１６での放電が生じる。このため、放電によってエンジンの燃焼室内の混合気が点火されるため、混合気が燃焼する。
【００２４】
また、点火プラグ１の中心電極１２から二次側巻線２０２に流れ込んだ電流は、コンデンサ３０１に流れ込むため、コンデンサ３０１には電荷が蓄積されることになる。このため、放電ギャップ１６での放電が終わると、コンデンサ３０１は、この蓄えた電荷に基づき、電圧を中心電極１２に出力することになる。
【００２５】
ここで、エンジンの燃焼室内の混合気の燃焼に伴って燃焼イオンが発生している場合、中心電極１２にはコンデンサ３０１から電圧が印加されているため、中心電極１２から燃焼イオンを介して接地電極１３に電流が流れる。当該電流は、コンデンサ３０１から二次側巻線２０２を通して中心電極１２に流れるものであるため、当該電流に基づき、コンデンサ３０１および抵抗素子３０２の共通端子３０５の電圧値が、変動する。
【００２６】
但し、ノッキングが発生した場合、ノッキングによる圧力振動により燃焼イオンが振動するため、当該電流も振動するように流れる。すなわち、中心電極１２および接地電極１３の間において、ノッキング周波数を含む周波数で交流電流が流れることになる。
【００２７】
当該電流は、コンデンサ３０１から二次側巻線２０２を通して中心電極１２に流れるものであるため、コンデンサ３０１および抵抗素子３０２の共通端子３０５の電圧値が、ノッキングに応じて変動する。このことにより、燃焼イオン電流検出回路３が、ノッキングによる圧力振動を示す出力信号（検出信号）を共通端子３０５から出力することになる。そこで、デジタル信号処理回路４は、共通端子３０５からの出力信号を検出して、この検出信号に基づいてノッキングの発生を判定する。
【００２８】
以下、デジタル信号処理回路４によるノッキング判定処理の詳細について説明する。
【００２９】
先ず、スイッチングトランジスタ５のオフ後の所定タイミングＴＡで、エンジン制御用ＥＣＵ７が、デジタル信号処理回路４に対してノッキング判定処理を開始させるように指令する。なお、所定タイミングＴＡでノッキング判定処理を開始させる理由は、後述する。
【００３０】
その後、デジタル信号処理回路４が、当該指令を受けると、図４示すフローチャートに従って、ノッキング判定処理の実行を開始する。
【００３１】
すなわち、共通端子３０５の電圧値を一定周期毎にｎ回サンプリングしてサンプリングデータｘ（１）〜ｘ（ｎ）をメモリに記憶する（ステップ４０１）。ここで、サンプリングの周波数は、ノッキング周波数より十分高く、例えば、ノッキング周波数が７ＫＨｚの場合、サンプリングの周波数を５０ＫＨｚに設定してもよい。
【００３２】
次に、内蔵カウンタにサンプリングデータの番号ｉとして「１」を記憶させる（ステップ４０２）。さらに、サンプリングデータｘ（１）と次のサンプリングデータｘ（２）との差の絶対値｜ｘ（２）−ｘ（１）｜が閾値Ｄｃに比べて大きいか否かを判定する（ステップ４０３）。当該閾値Ｄｃは、ノッキングの発生した時の燃焼イオン電流検出回路３の出力変化よりも大きく設定してある。
【００３３】
ここで、絶対値｜ｘ（２）−ｘ（１）｜が閾値Ｄｃに比べて小さいとき、ステップ４０６に移行して、内蔵カウンタに記憶されるサンプリングデータの番号ｉをインクリメントする（ｉ＝２）。この後、内蔵カウンタに記憶される番号ｉが、サンプリングデータの個数ｎに比べて大きいか否かを判定して（ステップ４０７）、番号ｉが個数ｎに比べて小さいときにはＮＯと判定してステップ４０３に戻る。
【００３４】
このため、サンプリングデータｘ（ｉ）と次のサンプリングデータｘ（ｉ＋１）との差の絶対値｜ｘ（ｉ）−ｘ（ｉ＋１）｜が、閾値Ｄｃに比べて小さいと判定する限り、番号インクリメント処理（ステップ４０６）、番号判定処理（ステップ４０７）、サンプリングデータ判定処理（ステップ４０３）を繰り返すことになる。
【００３５】
このようにサンプリングデータｘ（１）〜ｘ（ｎ）についてサンプリングデータｘ（ｉ）とサンプリングデータｘ（ｉ＋１）との差の絶対値｜ｘ（ｉ）−ｘ（ｉ＋１）｜が閾値Ｄｃに比べて小さいことを判定した場合には、メモリに記憶されたサンプリングデータｘ（１）〜ｘ（ｎ）に対してノッキングの周波数の信号成分を抽出すためのフィルタリングを行う（ステップ４０８）。
【００３６】
これに伴い、この抽出された信号成分に基づき、ノッキングが発生しているか否かを判定する（ステップ４０９）。すなわち、信号成分が所定閾値Ｈに比べて大きいか否かを判定して、信号成分が所定閾値Ｈに比べて大きいことを判定したときには、ノッキングが発生していることを判定する。
【００３７】
また、ステップ４０３において、サンプリングデータｘ（ｉ）と次のデータｘ（ｉ＋１）との差の絶対値｜ｘ（ｉ＋１）−ｘ（ｉ）｜が、所定閾値Ｄｃに比べて大きい場合には、ＹＥＳと判定とする。この場合、サンプリングデータｘ（ｉ）からサンプリングデータｘ（ｉ＋ｍ）までの「ｍ＋１」個のサンプリングデータをメモリから消去する（ステップ４０４）。なお、個数ｍを設定した根拠は後述する。
【００３８】
このように「ｍ＋１」個のサンプリングデータを消去すると、ステップ４０５に移行して、内蔵カウンタに番号ｉとして「ｉ＋ｍ」を設定するとともに（ｉ＝ｉ＋ｍ）、ステップ４０６に移行して、当該設定された番号ｉをインクリメントする（ｉ＝ｉ＋ｍ＋１）。これに加えて、ステップ４０７に進んで、番号ｉ（＝ｉ＋ｍ＋１）が個数ｎに比べて小さいときにはＮＯと判定してステップ４０３に移行する。
【００３９】
その後、ステップ４０３において、絶対値｜ｘ（ｉ）−ｘ（ｉ＋１）｜が閾値Ｄｃに比べて小さいことを判定した場合には、番号インクリメント処理（ステップ４０６）、番号判定処理（ステップ４０７）を行う。
【００４０】
また、ステップ４０３において、絶対値｜ｘ（ｉ）−ｘ（ｉ＋１）｜が閾値Ｄｃに比べて大きいことを判定した場合には、サンプリングデータの消去処理（ステップ４０４）、番号「ｉ＋ｍ」設定処理（ステップ４０５）、番号インクリメント処理（ステップ４０６）、番号判定処理（ステップ４０７）を行う。
【００４１】
以上により、サンプリングデータｘ（ｉ）がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定すると、この判定を行った時のサンプリングデータｘ（ｉ）からサンプリングデータｘ（ｉ＋ｍ）までの「ｍ＋１」のサンプリングデータをメモリから消去することになる。
【００４２】
これに伴って、メモリに記憶されている各サンプリングデータに対してノッキングの周波数の信号成分を抽出すためのフィルタリングを行う（ステップ４０８）。この抽出された信号成分が所定閾値Ｈに比べて大きいか否かを判定することにより、ノッキングが発生しているか否かを判定する（ステップ４０９）。
【００４３】
次に、ノッキング判定処理の開始タイミングを設定した根拠について図３を参照して説明する。
【００４４】
先ず、点火プラグ１の中心電極１２と接地電極１３の間での放電が終わると、その放電直後には、放電終了の影響を受けて、中心電極１２の電位が、振動状態になる。これに伴い、燃焼イオン電流検出回路３の共通端子３０５からの出力信号は、ノッキングやノイズに関わりなく、交流信号となる。このため、出力信号が交流信号となっているとき、共通端子３０５の電圧値をサンプリングして各サンプリングデータに基づき、ノッキング判定処理を行っても、この処理を精度良く行うことができない。
【００４５】
これに対して、放電後に期間ｔａ経過すると、中心電極１２の電位が、放電終了の影響を受けなくなる。したがって、中心電極１２の電位が、ノッキングやノイズが生じない限り、コンデンサ３０１から出力される電圧に基づいて、一定値に収束する。このため、共通端子３０５からの出力信号が、ノッキングやノイズが生じない限り、一定値に収束する。そこで、出力信号が、放電終了の影響を受けなくなった時点に開始タイミングＴＡを設定すれば、ノッキング判定処理を精度良く行うことができる。
【００４６】
以上のように、開始タイミングＴＡを設定した根拠は、共通端子３０５からの出力信号が、放電終了の影響を受けなくなってから、ノッキング判定処理を開始させることにより、ノッキング判定処理を精度良く行うことができるようにするためである。
【００４７】
次に、ノイズの発生を判定したときに消去するサンプリングデータの個数を設定した根拠について説明する。
【００４８】
先ず、ノイズが発生したときに共通端子３０５の出力信号が受けるノイズの影響を調べるために次のような実験を行った。すなわち、点火プラグ１のハウジング１０および絶縁碍子１１の間でコロナ放電を生じたときの共通端子３０５の出力信号を計測するとともに、当該出力信号に含まれるノッキング周波数帯の信号をデジタルフィルタにより抽出した。さらに、コロナ放電の発生期間Ａの出力信号を周波数分析するとともに、コロナ放電の終了直後の一定期間Ｂの出力信号を周波数分析したところ、図５（ａ）、図５（ｂ）、図６に示す実験結果が得られた。
【００４９】
図５（ａ）は、共通端子３０５の出力信号の波形を示す図、図５（ｂ）は、デジタルフィルタの出力波形を示す図である。図６中のグラフαは、発生期間Ａの出力信号の周波数分析の結果を示し、グラフβは、一定期間Ｂの出力信号の周波数分析の結果を示す。
【００５０】
先ず、コロナ放電が生じたとき、共通端子３０５の出力波形は、コロナ放電に伴うノイズにより、図５（ａ）に示すように、スパイク状に変化する。このため、図６中グラフαに示すように、発生期間Ａでは、共通端子３０５の出力信号は、ノッキング周波数帯を含む広い周波数領域の信号成分を含むことになる。
【００５１】
また、コロナ放電の終了直後の一定期間Ｂでは、図５（ｂ）に示すように、デジタルフィルタの出力信号としても振動状態となるものの、共通端子３０５の出力信号は、図６中グラフβに示すように、ノッキング周波数帯の信号成分を含まないことが分かる。なお、一定期間Ｂの間で、デジタルフィルタの出力信号が振動状態となる理由は、後述する。
【００５２】
このように、発生期間Ａでは、共通端子３０５の出力信号がコロナ放電の影響を受けるものの、発生期間Ａが終われば、出力信号が、コロナ放電の影響を受けないようになる。したがって、ノッキング判定処理を行うのに、発生期間Ａでの各サンプリングデータを用いないようにすればよいことが分かる。すなわち、ノッキング判定処理を行うのに、発生期間Ａでの各サンプリングデータをメモリから消去すればよいことが分かる。
【００５３】
ここで、発生期間Ａについて説明すると、点火プラグ１がコロナ放電が生じた場合、デジタル信号処理回路４としては、コロナ放電に伴う電圧変動を、点火プラグ１、二次側巻線２０２および燃焼イオン電流検出回路３を介して受けることになる。
【００５４】
そして、コロナ放電が極めて短期間で発生したとすると、発生期間Ａとしては、点火プラグ１、二次側巻線２０２および燃焼イオン電流検出回路３から構成される電気回路が、コロナ放電に応答するのに要する時間とすることができる。このため、「応答するのに要する時間」としては、当該電気回路の時定数τを用いることができる。例えば、時定数τを０．１ｍｓ、サンプリング周波数を５０ｋＨｚ（サンプル周期０．０２ｍｓ）とした場合、消去するサンプリングデータの個数ｍは、０．１／０．０２＝５となる。
【００５５】
以上のように、サンプリングデータの個数ｍを設定した根拠は、コロナ放電の影響（すなわち、ノイズの影響）を受けたサンプリングデータをメモリから消すためである。
【００５６】
また、一定期間Ｂの間で、デジタルフィルタの出力信号が振動状態となる理由を説明すると、あるタイミングｔでのデジタルフィルタとしては、タイミングｔでの共通端子３０５の出力信号のサンプリングデータと、タイミングｔよりも過去の所定期間での各サンプリングデータとの加重平均を行ってその平均値を出力信号として出力している。
【００５７】
したがって、当該所定期間と、共通端子３０５の出力信号がスパイク状に変化した期間とが重なった場合、タイミングｔでのデジタルフィルタとしては、当該変化を含んだ状態のサンプリングデータを用いてフィルタリングを行うことになる。このため、一定期間Ｂでフィルタリングを行うと、その出力信号としても、複数のピークを含むようになる。このことにより、デジタルフィルタの出力信号が振動状態となる。
【００５８】
以上説明したように本実施形態によれば、コロナ放電の影響（すなわち、ノイズの影響）を受けた「ｍ＋１」個のサンプリングデータだけをメモリから消してメモリに記憶された各サンプリングデータを用いてノッキングの発生の判定を行う。したがって、ノッキングが発生したか否かを判定を周期的に行うようにして、サンプリングデータの変化がノイズの発生によるものであることを判定した時を含む一周期分の各サンプリングデータを、ノッキングの発生の判定に用いないようにした場合に比べて、ノッキングの発生を見落とすことを抑制でき、ノッキングの発生を精度良く検出できるようにすることができる。
【００５９】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、ノッキング検出を行うノッキング検出回路としては、燃焼イオンを介して流れる電流を用いてノッキング検出を行うものを示したが、圧電素子などを用いて、ノッキングに伴う機械的振動を検出してこの検出に基づきノッキングを検出するようにしてもよい。
【００６０】
具体的には、内燃機関のノッキング検出装置としては、内燃機関の燃焼室またはエンジンブロックの振動を検出する振動検出回路と、この振動検出回路からの検出信号をフィルタリングし、このフィルタリング後の検出信号によりノッキング検出を行うノッキング検出回路とを備え、ノッキング検出回路は、振動検出回路からの検出信号を順次サンプリングする機能と、この機能によりサンプリングされる検出信号に基づき、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定すると、この判定を行った時点から所定期間の間の振動検出回路からの検出信号をフィルタリングに用いないようにする機能と、を有するように構成するようにしてもよい。
【００６１】
さらに、上記実施形態では、ノイズが発生したことを判定したときには、この判定した時のサンプリングデータｘ（ｋ）からサンプリングデータｘ（ｋ＋ｍ）まので「ｍ＋１」個のサンプリングデータをメモリから消去するものを示したが、「ｍ＋１」個のサンプリングデータをメモリから消去しなくても、「ｍ＋１」個のサンプリングデータをノッキング検出に用いないようにすればよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、ノイズの発生を判定したときに消去するサンプリングデータの個数「ｍ＋１」としては、点火プラグ１でコロナ放電が生じた場合を想定して決めたが、コロナ放電に代えてアーク放電を想定して決めるようにしてもよい。さらには、点火プラグ１に代えてトランス２で放電が生じたことを想定して個数「ｍ＋１」を決めるようにしてもよい。また、アーク放電、コロナ放電ではなく、スイッチングトランジスタ等のスイッチングに基づきノイズが生じることを想定して、個数「ｍ＋１」を決めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のノッキング検出装置の一実施形態を示す電気回路図である。
【図２】図１に示す点火プラグの半断面図である。
【図３】図１に示す点火プラグおよびスイッチングトランジスタの作動を示すタイミングチャートである。
【図４】図１に示すデジタル信号処理装置の作動を示すフローチャートである。
【図５】図１に示す燃焼イオン電流検出回路の共通端子の出力信号およびこの出力信号に含まれるノッキング周波数帯の信号成分を示す図である。
【図６】図１に示す燃焼イオン電流検出回路の共通端子の出力信号の周波数分析の結果を示す図である。
【符号の説明】
１…点火プラグ、２…トランス、３…燃焼イオン電流検出回路、
４…デジタル信号処理回路、５…スイッチングトランジスタ
Claims (4)
- 内燃機関の燃焼室またはエンジンブロックの振動を検出する振動検出回路と、
この振動検出回路からの検出信号をフィルタリングし、このフィルタリング後の検出信号によりノッキング検出を行うノッキング検出回路とを備え、
前記ノッキング検出回路は、
前記振動検出回路からの検出信号を順次サンプリングする手段と、
この手段によりサンプリングされる検出信号に基づき、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定すると、この判定を行った時点から所定期間の間の前記振動検出回路からの検出信号を前記フィルタリングに用いないようにする手段と、を有することを特徴とする内燃機関のノッキング検出装置。 - 内燃機関の燃焼室内に存在する燃焼イオンを検出して検出信号を出力する燃焼イオン検出回路（３）と、
この燃焼イオン検出回路からの検出信号をフィルタリングし、このフィルタリング後の検出信号によりノッキング検出を行うノッキング検出回路（４）とを備え、
前記ノッキング検出回路は、
前記燃焼イオン検出回路からの検出信号を順次サンプリングする手段（４０１）と、
この手段によりサンプリングされる検出信号に基づき、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定すると、この判定を行った時点から所定期間の間の前記燃焼イオン検出回路からの検出信号を前記フィルタリングに用いないようにする手段（４０４）と、を有することを特徴とする内燃機関のノッキング検出装置。 - 前記燃焼イオン検出回路は、前記燃焼イオンを点火プラグにより検出するものであり、
前記所定期間は、前記点火プラグから前記燃焼イオン検出回路までの電気回路の時定数に相当するものであることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のノッキング検出装置。 - 内燃機関の燃焼室内に存在する燃焼イオンを検出して検出信号を出力する燃焼イオン検出回路（３）と、
この燃焼イオン検出回路からの検出信号をフィルタリングし、このフィルタリング後の検出信号によりノッキング検出を行うノッキング検出回路（４）とを備え、
前記ノッキング検出回路は、
前記燃焼イオン検出回路からの検出信号を順次サンプリング記憶する記憶手段（４０１）と、
この記憶手段に記憶されている検出信号に基づき、検出信号がノッキング発生時の変化よりも大きく変化していることを判定すると、この判定を行った時の検出信号から所定数の検出信号を前記記憶手段から消去する処理を行う手段（４０４）と、
この手段による処理が終わった後に前記記憶手段に記憶されている検出信号に対してフィルタリングを行う手段（４０８）と、を有することを特徴とする内燃機関のノッキング検出装置。
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