JP2510767B2 - 内燃機関のノッキング検出方法とその装置及びこれを利用した内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents
内燃機関のノッキング検出方法とその装置及びこれを利用した内燃機関の点火時期制御装置Info
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- JP2510767B2 JP2510767B2 JP2177422A JP17742290A JP2510767B2 JP 2510767 B2 JP2510767 B2 JP 2510767B2 JP 2177422 A JP2177422 A JP 2177422A JP 17742290 A JP17742290 A JP 17742290A JP 2510767 B2 JP2510767 B2 JP 2510767B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関のノツキングを検出する方法とその
方法を実現するノツキング検出装置及びかかる装置を利
用して内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置
に関する。
方法を実現するノツキング検出装置及びかかる装置を利
用して内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置
に関する。
従来、内燃機関内で発生するノツキング現象を検出す
るノツキング検出方法及びその装置は種々知られてお
り、例えば特開昭58-45520号公報にも記載の様に、振動
を検出する振動ピツクアツプの出力信号の内、ノツキン
グ特有の基本周波数及びその高調波成分を複数個のフイ
ルタで通過分離し、この高周波成分が特定のレベルを超
えたか否かを判定することによつてノツキングを判別す
るノツキング検出装置が知られている。
るノツキング検出方法及びその装置は種々知られてお
り、例えば特開昭58-45520号公報にも記載の様に、振動
を検出する振動ピツクアツプの出力信号の内、ノツキン
グ特有の基本周波数及びその高調波成分を複数個のフイ
ルタで通過分離し、この高周波成分が特定のレベルを超
えたか否かを判定することによつてノツキングを判別す
るノツキング検出装置が知られている。
しかしながら、上記の従来技術においては、ノツク信
号の取り込みは常に同一のクランク角度の範囲で行われ
ており、このため、検出されるノツク信号の周波数によ
つてはその振動成分を十分に取り込むことが出来ず、む
しろ、ノツキング以外のバルブ振動等のノイズ成分を拾
う頻度が高くなつて誤判定するという問題点を有してい
た。
号の取り込みは常に同一のクランク角度の範囲で行われ
ており、このため、検出されるノツク信号の周波数によ
つてはその振動成分を十分に取り込むことが出来ず、む
しろ、ノツキング以外のバルブ振動等のノイズ成分を拾
う頻度が高くなつて誤判定するという問題点を有してい
た。
すなわち、上記従来技術では、ノツキングにより、あ
る特定の検出周波数の振動成分が最も著しく表われるク
ランク角度の範囲が、この特定の検出周波数の値によつ
て異なるという点は考慮されていない。
る特定の検出周波数の振動成分が最も著しく表われるク
ランク角度の範囲が、この特定の検出周波数の値によつ
て異なるという点は考慮されていない。
そこで、本発明では、上記の様なノツキング検出周波
数とクランク角度との関係に関する発明者らの種々の実
験に基づく発見に基づき、従来技術では十分に達成する
ことの不可能であつたノツキングの検出精度の向上を達
成し、もつて、エンジン出力及び燃費を向上することの
可能な内燃機関のノツキング検出方法とその装置及びこ
れを利用した内燃機関の点火制御装置を提供することを
目的とする。
数とクランク角度との関係に関する発明者らの種々の実
験に基づく発見に基づき、従来技術では十分に達成する
ことの不可能であつたノツキングの検出精度の向上を達
成し、もつて、エンジン出力及び燃費を向上することの
可能な内燃機関のノツキング検出方法とその装置及びこ
れを利用した内燃機関の点火制御装置を提供することを
目的とする。
上記本発明の目的は、内燃機関の振動を検出し、その
検出された振動を複数のクランク角度範囲毎に求め、そ
の求められた角度範囲における特定周波数の振動成分を
求め、その求められた振動成分と予め定められた所定値
とを比較し、その比較した結果に基づきノッキングの有
無を判定する内燃機関のノッキング検出方法において、 前記特定周波数を複数設定し、その設定された特定周
波数に対応して、それぞれの角度範囲を選定し、その選
定された角度範囲における特定周波数の振動成分の大き
さからノックを判定することを特徴とする内燃機関のノ
ッキング検出方法によって達成される。
検出された振動を複数のクランク角度範囲毎に求め、そ
の求められた角度範囲における特定周波数の振動成分を
求め、その求められた振動成分と予め定められた所定値
とを比較し、その比較した結果に基づきノッキングの有
無を判定する内燃機関のノッキング検出方法において、 前記特定周波数を複数設定し、その設定された特定周
波数に対応して、それぞれの角度範囲を選定し、その選
定された角度範囲における特定周波数の振動成分の大き
さからノックを判定することを特徴とする内燃機関のノ
ッキング検出方法によって達成される。
また、上記の本発明の目的は、内燃機関の振動を検出
する手段と、その検出された振動を複数のクランク角度
範囲毎に求める手段と、その求められた角度範囲におけ
る特定周波数の振動成分を求める手段と、その求められ
た振動成分と予め定められた所定値とを比較する手段
と、その比較した結果に基づきノッキングの有無を判定
する手段を有する内燃機関のノッキング検出装置におい
て、 前記特定周波数を複数設定し、その設定された特定周
波数に対応して、それぞれの角度範囲を選定する手段
と、その選定された角度範囲における特定周波数の振動
成分の大きさからノックを判定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によっても
達成される。
する手段と、その検出された振動を複数のクランク角度
範囲毎に求める手段と、その求められた角度範囲におけ
る特定周波数の振動成分を求める手段と、その求められ
た振動成分と予め定められた所定値とを比較する手段
と、その比較した結果に基づきノッキングの有無を判定
する手段を有する内燃機関のノッキング検出装置におい
て、 前記特定周波数を複数設定し、その設定された特定周
波数に対応して、それぞれの角度範囲を選定する手段
と、その選定された角度範囲における特定周波数の振動
成分の大きさからノックを判定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によっても
達成される。
さらに、上記本発明の目的は、上記の内燃機関のノツ
キング検出装置を備え、検出されたノツキング強度に応
じて点火時期を制御することを特徴とする内燃機関の点
火時期制御装置によつても達成されることとなる。
キング検出装置を備え、検出されたノツキング強度に応
じて点火時期を制御することを特徴とする内燃機関の点
火時期制御装置によつても達成されることとなる。
すなわち、本発明によれば、内燃機関の振動あるいは
気筒内圧の振動を検出する振動検出手段の出力信号につ
いて、その特定の検出周波数に対応して、上記出力信号
の取り込みを開始するクランク角度、又は、取り込みを
開始してから取り込みを終了するまでのクランク角度の
幅を変える様にすることにより、ノツキングによりその
周波数の振動成分が最も特徴的に表われることとなり、
ノツキングの発生を高精度で検出することが可能になる
と共に、それを利用することにより、エンジン出力や燃
費向上に最適なエンジン制御、すなわち点火時期制御が
可能となる。
気筒内圧の振動を検出する振動検出手段の出力信号につ
いて、その特定の検出周波数に対応して、上記出力信号
の取り込みを開始するクランク角度、又は、取り込みを
開始してから取り込みを終了するまでのクランク角度の
幅を変える様にすることにより、ノツキングによりその
周波数の振動成分が最も特徴的に表われることとなり、
ノツキングの発生を高精度で検出することが可能になる
と共に、それを利用することにより、エンジン出力や燃
費向上に最適なエンジン制御、すなわち点火時期制御が
可能となる。
以下、本発明の実施例について、添付の図面を参照し
ながら詳細に説明する。
ながら詳細に説明する。
先ず、実施例の説明に先立ち、本発明の基礎となる振
動センサの出力信号と、その取り込みを開始するクラン
ク角度との相互の関係について、発明者らが確認した結
果を添付の第１図（ａ）及び（ｂ）に示す。
動センサの出力信号と、その取り込みを開始するクラン
ク角度との相互の関係について、発明者らが確認した結
果を添付の第１図（ａ）及び（ｂ）に示す。
第１図（ａ）には、エンジン振動を検出する振動セン
サの出力信号について、その取り込みを開始するクラン
ク角度をθ1（＝ATDC10°）からθ2（＝ATDC16°）へと
変更し、それぞれについて周波数分析を行つた結果が第
１図（ｂ）にｍ（θ1）,m（θ2）として示されている。
これらの図からも明らかな様に、信号の取り込みを開始
するクランク角度の違いにより、ノツキングの特徴周波
数が変動する。これは、膨張行程におけるシリンダ内温
度変化により、ノッキングの固有振動数が変動すること
が原因と考えられる。したがつて、特定の周波数の振動
成分によりノツキングの判定を行う場合、その周波数に
ついて最もノツキングの特徴の現れるクランク角度の範
囲で信号を取り込み、ノツキングの判定を行うようにす
ればノツキングの検出精度が向上することとなる。
サの出力信号について、その取り込みを開始するクラン
ク角度をθ1（＝ATDC10°）からθ2（＝ATDC16°）へと
変更し、それぞれについて周波数分析を行つた結果が第
１図（ｂ）にｍ（θ1）,m（θ2）として示されている。
これらの図からも明らかな様に、信号の取り込みを開始
するクランク角度の違いにより、ノツキングの特徴周波
数が変動する。これは、膨張行程におけるシリンダ内温
度変化により、ノッキングの固有振動数が変動すること
が原因と考えられる。したがつて、特定の周波数の振動
成分によりノツキングの判定を行う場合、その周波数に
ついて最もノツキングの特徴の現れるクランク角度の範
囲で信号を取り込み、ノツキングの判定を行うようにす
ればノツキングの検出精度が向上することとなる。
次に、各周波数について、信号の取り込みを行うクラ
ンク角度の範囲を決定する方法について、添付の第２図
を用いて説明する。
ンク角度の範囲を決定する方法について、添付の第２図
を用いて説明する。
第２図（ｃ）及び（ｄ）は振動センサの出力信号につ
いて、信号取り込みを行うクランク角の位置を変更して
周波数分析を行いそれぞれ異なる周波数（1，2，
3）についてスペクトルレベルを求めた結果である。そ
して、これら第２図（ａ），（ｂ）はそれぞれノツキン
グの発生が無い場合及びノツキング発生時の周波数のス
ペクトルレベルを、周波数分析を行うクランク角度範囲
の中心であるクランク角度に対応してプロツトしたもの
である。ここでノツキングの発生タイミングは点火毎に
多少変動するのでこれらのスペクトルレベルは、所定の
点火回数分（例えば50回分）の平均値となつている。第
１図（ｅ）は上記（ａ），（ｂ）より各周波数について
ノツキング発生時とノツキングが無い場合のスペクトル
レベルの比、すなわちS/N比をクランク角度毎に求めた
ものである。
いて、信号取り込みを行うクランク角の位置を変更して
周波数分析を行いそれぞれ異なる周波数（1，2，
3）についてスペクトルレベルを求めた結果である。そ
して、これら第２図（ａ），（ｂ）はそれぞれノツキン
グの発生が無い場合及びノツキング発生時の周波数のス
ペクトルレベルを、周波数分析を行うクランク角度範囲
の中心であるクランク角度に対応してプロツトしたもの
である。ここでノツキングの発生タイミングは点火毎に
多少変動するのでこれらのスペクトルレベルは、所定の
点火回数分（例えば50回分）の平均値となつている。第
１図（ｅ）は上記（ａ），（ｂ）より各周波数について
ノツキング発生時とノツキングが無い場合のスペクトル
レベルの比、すなわちS/N比をクランク角度毎に求めた
ものである。
また、信号取り込みを行うクランク角度の範囲は、第
１図（ｅ）より各周波数についてS/N比が所定値以上
（例えば1.5以上）となる範囲で決定する。
１図（ｅ）より各周波数についてS/N比が所定値以上
（例えば1.5以上）となる範囲で決定する。
以上の手順で、信号の取込みを開始するクランク角度
αf1（ｉ＝1,2…）及び取込みを開始してから終了する
までのクランク角度の幅βf1（ｉ＝1,2…）が決定でき
る。
αf1（ｉ＝1,2…）及び取込みを開始してから終了する
までのクランク角度の幅βf1（ｉ＝1,2…）が決定でき
る。
次に、本発明の実施例について説明する。第３図は本
発明になる内燃機関の制御装置のシステム構成図であ
る。空気はエアクリーナ１の入口から入り、ダクト3,絞
弁を有するスロツトルボテイ5,吸気管６を通り、エンジ
ン７のシリンダ内に吸入される。吸入空気量はダクト３
に設けられた熱線式空気流量計２によつて検出され、検
出信号はコントロールユニツト９に入力される。一方、
燃料はインジエクタ16により噴射され、吸入空気と混合
されてエンジン７のシリンダ内に供給される。その後、
シリンダ内に吸入された混合気はエンジン７で圧縮さ
れ、点火プラグ15により着火され、爆発後に排気管８か
に排出される。排気管８には排気センサ11（例えば酸素
（O2）センサ）が設けられ、その検出信号はコントロー
ルユニツト９に入力される。
発明になる内燃機関の制御装置のシステム構成図であ
る。空気はエアクリーナ１の入口から入り、ダクト3,絞
弁を有するスロツトルボテイ5,吸気管６を通り、エンジ
ン７のシリンダ内に吸入される。吸入空気量はダクト３
に設けられた熱線式空気流量計２によつて検出され、検
出信号はコントロールユニツト９に入力される。一方、
燃料はインジエクタ16により噴射され、吸入空気と混合
されてエンジン７のシリンダ内に供給される。その後、
シリンダ内に吸入された混合気はエンジン７で圧縮さ
れ、点火プラグ15により着火され、爆発後に排気管８か
に排出される。排気管８には排気センサ11（例えば酸素
（O2）センサ）が設けられ、その検出信号はコントロー
ルユニツト９に入力される。
一方、点火コイル13で発生した高電圧は分配器14によ
つてエンジンの各気筒に分配され、点火プラグ15に供給
される。エンジンの回転状態はクランク角センサ12によ
り検出され、クランク角センサは一定角度毎に、REF信
号或いはPOS信号を出力する。エンジン７には振動を検
出する振動センサ17が取付けられており、検出信号はコ
ントロールユニツト９に入力される。この出力信号もま
たコントロールユニツト９に入力される。そして、この
コントロールユニツト９は各種センサからの信号に基づ
いて燃料供給量及び点火時期等を演算し、各アクチユエ
ータに制御信号を出力している。
つてエンジンの各気筒に分配され、点火プラグ15に供給
される。エンジンの回転状態はクランク角センサ12によ
り検出され、クランク角センサは一定角度毎に、REF信
号或いはPOS信号を出力する。エンジン７には振動を検
出する振動センサ17が取付けられており、検出信号はコ
ントロールユニツト９に入力される。この出力信号もま
たコントロールユニツト９に入力される。そして、この
コントロールユニツト９は各種センサからの信号に基づ
いて燃料供給量及び点火時期等を演算し、各アクチユエ
ータに制御信号を出力している。
第４図（ａ）は上記で説明したコントロールユニツト
９の内部構成を示す図である。コントロールユニツト９
はCPU20、A/D変換器21,ROM22,入力I/O23,RAM24,出力I/O
25で構成される。クランク角センサ12によつて検出され
るREF信号及びPOS信号は入力I/O23を通じてCPU20に取り
込まれる。振動センサ17の出力信号はA/D変換器21を通
じてCPU20に取り込まれる。このCPU20はROM22に保持し
ているプログラムに従つて演算処理を行い、演算結果は
出力I/O25から点火時期信号θ1gnとして各々のアクチユ
エータに出力される。ここで、振動センサの信号取込み
を開始するクランク角度及びクランク角度幅は既述の方
法により最適な角度位置に設定されてROM22に記憶され
ており、演算処理中の必要なデータ保持はRAM24によつ
てなされる。
９の内部構成を示す図である。コントロールユニツト９
はCPU20、A/D変換器21,ROM22,入力I/O23,RAM24,出力I/O
25で構成される。クランク角センサ12によつて検出され
るREF信号及びPOS信号は入力I/O23を通じてCPU20に取り
込まれる。振動センサ17の出力信号はA/D変換器21を通
じてCPU20に取り込まれる。このCPU20はROM22に保持し
ているプログラムに従つて演算処理を行い、演算結果は
出力I/O25から点火時期信号θ1gnとして各々のアクチユ
エータに出力される。ここで、振動センサの信号取込み
を開始するクランク角度及びクランク角度幅は既述の方
法により最適な角度位置に設定されてROM22に記憶され
ており、演算処理中の必要なデータ保持はRAM24によつ
てなされる。
次に、振動センサ信号の取り込み動作について、第４
図（ｂ）のハードウエア構成、及び第４図（ｃ）のタイ
ミングチヤートを用いて説明する。第４図（ｂ）におい
て、30はREF信号の立上りを基準としたクランク角度を
求めるためのカウンタＡ、32は信号取込みを開始してか
らのクランク角度の変位を求めるためのカウンタＢ、32
は信号の取込みを開始する角度αf1を設定するコンペア
レジスタＸ、33は信号の取込み幅βf1を設定するコンペ
アレジスタＹ（これらのコンペアレジスタX,Yの値は402
0により設定される）。34は現在のクランク角位置がＸ
の値と一致するかを調べる比較器Ａ、35は信号の取込み
を開始してから取り込みを終了するまでのクランク角変
位がＹの値と一致するかを調べる比較器Ｂである。これ
らの比較器1,2は一致を判定した時点で、A/D変換器21に
対し、それぞれA/D変換開始、終了を規定するトリガ信
号を出力する。A/D変換された信号はCPU20に取り込まれ
る。ここで各カウンタ，コンペアレジスタ，比較器,A/D
変換器は検出する周波数の数だけ用意されるものとす
る。
図（ｂ）のハードウエア構成、及び第４図（ｃ）のタイ
ミングチヤートを用いて説明する。第４図（ｂ）におい
て、30はREF信号の立上りを基準としたクランク角度を
求めるためのカウンタＡ、32は信号取込みを開始してか
らのクランク角度の変位を求めるためのカウンタＢ、32
は信号の取込みを開始する角度αf1を設定するコンペア
レジスタＸ、33は信号の取込み幅βf1を設定するコンペ
アレジスタＹ（これらのコンペアレジスタX,Yの値は402
0により設定される）。34は現在のクランク角位置がＸ
の値と一致するかを調べる比較器Ａ、35は信号の取込み
を開始してから取り込みを終了するまでのクランク角変
位がＹの値と一致するかを調べる比較器Ｂである。これ
らの比較器1,2は一致を判定した時点で、A/D変換器21に
対し、それぞれA/D変換開始、終了を規定するトリガ信
号を出力する。A/D変換された信号はCPU20に取り込まれ
る。ここで各カウンタ，コンペアレジスタ，比較器,A/D
変換器は検出する周波数の数だけ用意されるものとす
る。
信号取込み動作の手順として、第４図（ｃ）のタイミ
ングチヤートにおいて、カウンタ１はREF信号の立上り
からPOS信号の立上りをカウントし、現在のクランク角
度を求める。信号の取込み開始クランク角度はαf1、コ
ンペアレジスタＸに、REF信号の立上りからのPOS信号の
立上りの数として設定されており、カウンタA30の値が
Ｘの値と一致した時、比較器Ａの出力が立上り、A/D変
換が開始される。カウンタB31は、比較器Ａの出力が立
上つた時点から、POS信号をカウントする。信号の取込
み幅はβf1、コンペアレジスタＹに、A/D変換開始から
のPOS信号の立上りの数として設定されており、カウン
タB31の値がＹの値と一致した時比較器２の出力が立上
り、A/D変換が終了する。これらの動作は、各検出周波
数毎に行われる。
ングチヤートにおいて、カウンタ１はREF信号の立上り
からPOS信号の立上りをカウントし、現在のクランク角
度を求める。信号の取込み開始クランク角度はαf1、コ
ンペアレジスタＸに、REF信号の立上りからのPOS信号の
立上りの数として設定されており、カウンタA30の値が
Ｘの値と一致した時、比較器Ａの出力が立上り、A/D変
換が開始される。カウンタB31は、比較器Ａの出力が立
上つた時点から、POS信号をカウントする。信号の取込
み幅はβf1、コンペアレジスタＹに、A/D変換開始から
のPOS信号の立上りの数として設定されており、カウン
タB31の値がＹの値と一致した時比較器２の出力が立上
り、A/D変換が終了する。これらの動作は、各検出周波
数毎に行われる。
次に、CPU20のノツキング発生の有無の判定の演算処
理の動作を第５図のフローチヤートを用いて説明する。
理の動作を第５図のフローチヤートを用いて説明する。
まず、ステツプ200において、振動センサ出力信号の
各検出周波数1〜nについて、取り込みを開始するク
ランク角度αf1〜αfn及び取り込みを行うクランク角度
の幅βf1〜βfnを読み込みそれぞれコンペアレジスタX1
〜Xn，Y1〜Ynにセツトされるこれらの値は、先に説明し
た手順により、あらかじめ設定されているものとする。
各検出周波数1〜nについて、取り込みを開始するク
ランク角度αf1〜αfn及び取り込みを行うクランク角度
の幅βf1〜βfnを読み込みそれぞれコンペアレジスタX1
〜Xn，Y1〜Ynにセツトされるこれらの値は、先に説明し
た手順により、あらかじめ設定されているものとする。
ここで振動センサ出力信号を取り込むタイミングを第
６図を参照しながら示す。ステツプ201では、各検出周
波数について、それぞれステツプ200で設定したクラン
ク角度の範囲で、先に説明した手順に従つて信号を取り
込む。ここで、信号の取込みは、一定のサンプリング周
期（例えば12μsec毎）で取り込まれる。
６図を参照しながら示す。ステツプ201では、各検出周
波数について、それぞれステツプ200で設定したクラン
ク角度の範囲で、先に説明した手順に従つて信号を取り
込む。ここで、信号の取込みは、一定のサンプリング周
期（例えば12μsec毎）で取り込まれる。
続いて、ステツプ202では各検出周波数について取り
込まれたデータについてそれぞれ、周波数分析を行うこ
とにより振動成分の大きさmf1〜mfnを求める。周波数分
析の手法としてはFFT（Fast Fourier Tramsform）或い
はWFT（Walsh to Fourier Transform）を用いる。
込まれたデータについてそれぞれ、周波数分析を行うこ
とにより振動成分の大きさmf1〜mfnを求める。周波数分
析の手法としてはFFT（Fast Fourier Tramsform）或い
はWFT（Walsh to Fourier Transform）を用いる。
ステツプ203では、上記のステツプ202で求められたm
f1〜mfnと各検出周波数についてあらかじめ設定される
所定値lf1〜lfnとそれぞれ比較し、例としてその内のい
ずれか１つが所定値より大きい場合にノツキング発生と
判定するようにする。ここで、ノツキング発生と判定さ
れた場合、ステツプ204で点火時期を通常の点火時期に
対し、リタードするようにする。
f1〜mfnと各検出周波数についてあらかじめ設定される
所定値lf1〜lfnとそれぞれ比較し、例としてその内のい
ずれか１つが所定値より大きい場合にノツキング発生と
判定するようにする。ここで、ノツキング発生と判定さ
れた場合、ステツプ204で点火時期を通常の点火時期に
対し、リタードするようにする。
次に本発明の他の実施例について説明する。この他の
実施例では、信号の検出精度を向上するため、エンジン
回転数等の運転状態によつて検出周波数を切換えるノツ
キング検出装置に適用した例である。
実施例では、信号の検出精度を向上するため、エンジン
回転数等の運転状態によつて検出周波数を切換えるノツ
キング検出装置に適用した例である。
この他の実施例の構成は上記の実施例と同様である
が、その処理の手順が異なるものである。
が、その処理の手順が異なるものである。
すなわち、下記の第１表に示す様に、エンジン回転数
により検出周波数を切換え、検出周波数に応じ、信号取
り込みを行うクランク角度の範囲を変更するようにす
る。
により検出周波数を切換え、検出周波数に応じ、信号取
り込みを行うクランク角度の範囲を変更するようにす
る。
また、CPU20のノツキング発生の有無の判定の演算処
理の動作を第７図のフローチヤートにより説明する。
理の動作を第７図のフローチヤートにより説明する。
このフローチヤートにおいて、ステツプ300では、エ
ンジン回転数に応じ、あらかじめ設定された検出周波数
を選択する。ステツプ301において、ステツプ300で選択
された検出周波数に対応してあらかじめ設定されている
信号取込み開始クランク角α、及び信号取込みクランク
角幅βをレジスタにセツトする。ステツプ303では、ス
テツプ303で設定した検出周波数についてFFT又はWFTの
周波数分析を行い、振動成分の大きさｍを求める。ステ
ツプ304においてｍがあらかじめ設定される所定値ｌに
対して大きければノツキング発生と判定する。ノツキン
グ発生と判定された場合にはステツプ305で点火時期を
リタードするようにする。
ンジン回転数に応じ、あらかじめ設定された検出周波数
を選択する。ステツプ301において、ステツプ300で選択
された検出周波数に対応してあらかじめ設定されている
信号取込み開始クランク角α、及び信号取込みクランク
角幅βをレジスタにセツトする。ステツプ303では、ス
テツプ303で設定した検出周波数についてFFT又はWFTの
周波数分析を行い、振動成分の大きさｍを求める。ステ
ツプ304においてｍがあらかじめ設定される所定値ｌに
対して大きければノツキング発生と判定する。ノツキン
グ発生と判定された場合にはステツプ305で点火時期を
リタードするようにする。
次に本発明の更に他の実施例について説明する。この
更に他の実施例のシステム構成は上記第３図に示した実
施例のものと同様である。この更に他の実施例における
コントロールユニツト９の構成は第８図に示す。20はCP
U、21はA/D変換器、22はROM、23は入力I/O、24はRAM、2
5は出力I/O、40は振動センサ出力から、ノツキングの特
徴周波数の振動成分を分離するためのバンドパスフイル
タ、41はバンドパスフイルタの出力信号について、所定
のクランク角範囲において積分処理を行うための積分器
で、バンドパスフイルタ40,積分器41,A/D変換器21は検
出する周波数の数だけあるものとする。
更に他の実施例のシステム構成は上記第３図に示した実
施例のものと同様である。この更に他の実施例における
コントロールユニツト９の構成は第８図に示す。20はCP
U、21はA/D変換器、22はROM、23は入力I/O、24はRAM、2
5は出力I/O、40は振動センサ出力から、ノツキングの特
徴周波数の振動成分を分離するためのバンドパスフイル
タ、41はバンドパスフイルタの出力信号について、所定
のクランク角範囲において積分処理を行うための積分器
で、バンドパスフイルタ40,積分器41,A/D変換器21は検
出する周波数の数だけあるものとする。
振動センサ信号の取り込み動作について、第８図
（ｂ）のハードウエア構成、及び第９図のタイミングチ
ヤートを用いて説明する。第８図（ｂ）において、30は
REF信号の立上り基準としたクランク角度を求めるため
のカウンタＡ、32は信号取込みを開始してからのクラン
ク角度の変位を求めるためのカウンタＢ、32は信号の取
込みを開始する角度αf1を設定するコンペアレジスタ
Ｘ、33は信号の取込み幅βf1を設定するコンペアレジス
タＹである。これらのコンペアレジスタX,Yの値はCPU20
により設定される。34は現在のクランク角度がＸの値と
一致するかを調べる比較器Ａ、35はクランク角変位がＹ
の値と一致するかを調べる比較器Ｂ、40はバンドパスフ
イルタ、41は積分器である。第９図のタイミングチヤー
トにおいては、カウンタA30によりPOS信号の立上りをカ
ウントして現在のクランク角度を求める。得られたクラ
ンク角度がコンペアレジスタX32の値と一致した時点で
比較器A34の出力が立上がり、バンドパスフイルタを通
して得られた振動センサ出力の振動成分について積分器
41による積分動作を開始する。その後、このカウンタB3
1の値がコンペアレジスタY33の値と一致すると、比較器
B35の出力が立上り、この時点で積分器出力をA/D変換す
る。これらの動作は各周波数の振動成分について行われ
る。上記の動作により、予め設定されたクランク角度の
範囲における振動成分のレベルを求めることができるこ
ととなる。
（ｂ）のハードウエア構成、及び第９図のタイミングチ
ヤートを用いて説明する。第８図（ｂ）において、30は
REF信号の立上り基準としたクランク角度を求めるため
のカウンタＡ、32は信号取込みを開始してからのクラン
ク角度の変位を求めるためのカウンタＢ、32は信号の取
込みを開始する角度αf1を設定するコンペアレジスタ
Ｘ、33は信号の取込み幅βf1を設定するコンペアレジス
タＹである。これらのコンペアレジスタX,Yの値はCPU20
により設定される。34は現在のクランク角度がＸの値と
一致するかを調べる比較器Ａ、35はクランク角変位がＹ
の値と一致するかを調べる比較器Ｂ、40はバンドパスフ
イルタ、41は積分器である。第９図のタイミングチヤー
トにおいては、カウンタA30によりPOS信号の立上りをカ
ウントして現在のクランク角度を求める。得られたクラ
ンク角度がコンペアレジスタX32の値と一致した時点で
比較器A34の出力が立上がり、バンドパスフイルタを通
して得られた振動センサ出力の振動成分について積分器
41による積分動作を開始する。その後、このカウンタB3
1の値がコンペアレジスタY33の値と一致すると、比較器
B35の出力が立上り、この時点で積分器出力をA/D変換す
る。これらの動作は各周波数の振動成分について行われ
る。上記の動作により、予め設定されたクランク角度の
範囲における振動成分のレベルを求めることができるこ
ととなる。
上記で説明したCPU20のノツキング発生の有無の判定
の演算処理の動作を第10図のフローチヤートを用いて説
明する。
の演算処理の動作を第10図のフローチヤートを用いて説
明する。
まず、ステツプ400において、各検出周波数について
積分を開始するクランク角度αf1〜αfn、及び積分を行
うクランク角度の幅βf1〜βfnを読み込み、コンペアレ
ジスタX1〜Xn,Y1〜Ynにセツトする。これらの値は先に
述べた手順で予め設定されている。
積分を開始するクランク角度αf1〜αfn、及び積分を行
うクランク角度の幅βf1〜βfnを読み込み、コンペアレ
ジスタX1〜Xn,Y1〜Ynにセツトする。これらの値は先に
述べた手順で予め設定されている。
コントロールユニツト９中の積分器により、各検出周
波数についてステツプ400で設定されたクランク角度の
範囲で積分が行われる。ステツプ401では、各検出周波
数1〜nに対応する積分結果Sf1〜Sfnを読み込む。
波数についてステツプ400で設定されたクランク角度の
範囲で積分が行われる。ステツプ401では、各検出周波
数1〜nに対応する積分結果Sf1〜Sfnを読み込む。
ステツプ402において、各検出周波数について予め設
定されている所定レベルlf1〜lfnとSf1〜Sfnについてそ
れぞれ比較を行い、例えば、いずれか１つの周波数i
i＝１〜ｎについてSfi＞lfiとなつた場合にノツキング
発生と判定する。ここで、ノツキング発生と判定した場
合、ステツプ403で点火時期をリタードするようにす
る。
定されている所定レベルlf1〜lfnとSf1〜Sfnについてそ
れぞれ比較を行い、例えば、いずれか１つの周波数i
i＝１〜ｎについてSfi＞lfiとなつた場合にノツキング
発生と判定する。ここで、ノツキング発生と判定した場
合、ステツプ403で点火時期をリタードするようにす
る。
以上の様に、本実施例では、各検出周波数毎にノツキ
ングの特徴が最も現われるクランク角度の範囲における
振動成分の積分結果を用いてノツキングの判定を行うの
で、ノツキングの検出精度を向上できる。
ングの特徴が最も現われるクランク角度の範囲における
振動成分の積分結果を用いてノツキングの判定を行うの
で、ノツキングの検出精度を向上できる。
本実施例は複数の検出周波数を用いてノツキングの判
定を行つているが、その他に、運転状態の違いにより、
検出周波数を切換え、その検出周波数により、積分を行
うクランク角度の範囲を変更するようにしても良い。
定を行つているが、その他に、運転状態の違いにより、
検出周波数を切換え、その検出周波数により、積分を行
うクランク角度の範囲を変更するようにしても良い。
上記の説明からも明らかな様に、本発明によれば、検
出周波数に応じて、信号を取り込むクランク角度の範囲
を変更するようにしているので、ノツキングにより、そ
の周波数の振動成分が最も特徴的に現われるクランク角
度の範囲でノツキングの有無を判定できるので、ノツキ
ングの検出精度を向上でき、同時に、これを利用するこ
とにより点火時期をノツク発生に応じて正確に制御する
ことが可能となり、エンジン出力及び燃費を向上するこ
とが可能となる。
出周波数に応じて、信号を取り込むクランク角度の範囲
を変更するようにしているので、ノツキングにより、そ
の周波数の振動成分が最も特徴的に現われるクランク角
度の範囲でノツキングの有無を判定できるので、ノツキ
ングの検出精度を向上でき、同時に、これを利用するこ
とにより点火時期をノツク発生に応じて正確に制御する
ことが可能となり、エンジン出力及び燃費を向上するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】 第１図は（ａ）及び（ｂ）は本発明の基礎となるノツク
センサ出力信号の取込みクランク角度範囲と振動成分と
の関係を示す波形図及びグラフ、第２図（ａ）〜（ｆ）
は検出周波数に対応した最適クランク角度範囲の決定方
法を説明する図、第３図は本発明の実施例であるノツキ
ング検出装置を採用した内燃機関の制御装置の全体シス
テムを示すシステム構成図、第４図（ａ）〜（ｃ）は上
記システムのコントローラの内部を示すブロツク図、ノ
ツク信号取込み部品のハード構成を示す回路図及びその
動作を説明するタイミングチヤート、第５図は上記の実
施例におけるノツキング判定の処理動作を示すフローチ
ヤート、第６図は他の実施例のノツク信号の取込みタイ
ミングを示すタイミングチヤート、第７図は他の実施例
におけるノツキング判定の処理動作を示すフローチヤー
ト、第８図（ａ）及び（ｂ）は本発明の更に他の実施例
のコントローラ及び信号取込み部分の詳細を示す回路
図、第９図は更に他の実施例における信号取込み動作を
説明するタイミングチヤート、そして、第10図はこの更
に他の実施例のノツキング判定動作を示すフローチヤー
トである。 ７……エンジン、９……コントロールユニツト、12……
クランク角センサ、17……振動センサ、20……CPU、21
……A/D変換器、40……バンドパスフイルタ、41……積
分器。
センサ出力信号の取込みクランク角度範囲と振動成分と
の関係を示す波形図及びグラフ、第２図（ａ）〜（ｆ）
は検出周波数に対応した最適クランク角度範囲の決定方
法を説明する図、第３図は本発明の実施例であるノツキ
ング検出装置を採用した内燃機関の制御装置の全体シス
テムを示すシステム構成図、第４図（ａ）〜（ｃ）は上
記システムのコントローラの内部を示すブロツク図、ノ
ツク信号取込み部品のハード構成を示す回路図及びその
動作を説明するタイミングチヤート、第５図は上記の実
施例におけるノツキング判定の処理動作を示すフローチ
ヤート、第６図は他の実施例のノツク信号の取込みタイ
ミングを示すタイミングチヤート、第７図は他の実施例
におけるノツキング判定の処理動作を示すフローチヤー
ト、第８図（ａ）及び（ｂ）は本発明の更に他の実施例
のコントローラ及び信号取込み部分の詳細を示す回路
図、第９図は更に他の実施例における信号取込み動作を
説明するタイミングチヤート、そして、第10図はこの更
に他の実施例のノツキング判定動作を示すフローチヤー
トである。 ７……エンジン、９……コントロールユニツト、12……
クランク角センサ、17……振動センサ、20……CPU、21
……A/D変換器、40……バンドパスフイルタ、41……積
分器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−176664（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−285665（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−116865（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】内燃機関の振動を検出し、その検出された
振動を複数のクランク角度範囲毎に求め、その求められ
た角度範囲における特定周波数の振動成分を求め、その
求められた振動成分と予め定められた所定値とを比較
し、その比較した結果に基づきノッキングの有無を判定
する内燃機関のノッキング検出方法において、 前記特定周波数を複数設定し、その設定された特定周波
数に対応して、それぞれの角度範囲を選定し、その設定
された角度範囲における特定周波数の振動成分の大きさ
からノックを判定することを特徴とする内燃機関のノッ
キング検出方法。 - 【請求項２】内燃機関の振動を検出する手段と、その検
出された振動を複数のクランク角度範囲毎に求める手段
と、その求められた角度範囲における特定周波数の振動
成分を求める手段と、その求められた振動成分と予め定
められた所定値とを比較する手段と、その比較した結果
に基づきノッキングの有無を判定する手段を有する内燃
機関のノッキング検出装置において、 前記特定周波数を複数設定し、その設定された特定周波
数に対応して、それぞれの角度範囲を選定する手段と、
その選定された角度範囲における特定周波数の振動成分
の大きさからノックを判定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。 - 【請求項３】上記特許請求の範囲第２項に記載の内燃機
関のノッキング検出装置を備え、検出されたノッキング
強度に応じて点火時期を制御することを特徴とする内燃
機関の点火時期制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2177422A JP2510767B2 (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 内燃機関のノッキング検出方法とその装置及びこれを利用した内燃機関の点火時期制御装置 |
| US07/690,851 US5230316A (en) | 1990-04-27 | 1991-04-24 | Method and apparatus for detecting knock in an internal combustion engine |
| EP91303800A EP0454486B1 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-26 | Method and apparatus for detecting knock in an internal combustion engine |
| DE69105342T DE69105342T2 (de) | 1990-04-27 | 1991-04-26 | Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Klopfens in einem internen Verbrennungsmotor. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2177422A JP2510767B2 (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 内燃機関のノッキング検出方法とその装置及びこれを利用した内燃機関の点火時期制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0466753A JPH0466753A (ja) | 1992-03-03 |
| JP2510767B2 true JP2510767B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=16030654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2177422A Expired - Lifetime JP2510767B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-07-06 | 内燃機関のノッキング検出方法とその装置及びこれを利用した内燃機関の点火時期制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2510767B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006513412A (ja) * | 2003-01-08 | 2006-04-20 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ノッキング識別方法及び装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4390792B2 (ja) | 2006-10-03 | 2009-12-24 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関のノッキング判定装置、ノッキング判定方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 |
| FR2976074B1 (fr) * | 2011-06-01 | 2013-05-17 | IFP Energies Nouvelles | Methode d'estimation de l'intensite du cliquetis d'un moteur a combustion interne par inversion d'une equation d'onde |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60116865A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ノッキング制御装置 |
| JPH0726603B2 (ja) * | 1987-01-14 | 1995-03-29 | 日本電装株式会社 | 内燃機関用ノツキング制御装置 |
| JPH01285665A (ja) * | 1988-05-10 | 1989-11-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ノック制御装置 |
-
1990
- 1990-07-06 JP JP2177422A patent/JP2510767B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006513412A (ja) * | 2003-01-08 | 2006-04-20 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ノッキング識別方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0466753A (ja) | 1992-03-03 |
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