JP2544511Y2 - 内燃機関のノッキング検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は内燃機関のノッキング検
出装置に関し、詳しくは、機関振動レベルの検出結果に
基づいてノッキング発生の有無を検出する装置における
検出精度の向上技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関において、所定レベル以上のノ
ッキングが発生すると、出力を低下させるのみならず、
衝撃により吸・排気バルブやピストンに悪影響を及ぼす
ため、ノッキングを検出して点火時期を補正することに
よって、速やかにノッキングを回避できるようにしたノ
ッキングコントロールシステムを備えているものがある
（特開昭５８−１０５０３６号公報等参照）。

【０００３】かかるノッキングコントロール機能を有し
た点火時期制御装置では、機関本体に付設された振動セ
ンサ（ノッキングセンサ）の検出信号からノッキング周
波数成分を取り出し、該ノッキング周波数成分からノッ
キングレベルを判別してノッキング発生の有無を検出す
るようにしており、かかるノッキング成分の取り出しの
ために、検出信号を平均化演算してバックグラウンドレ
ベル（スライスレベル）を設定し、例えばこのバックグ
ラウンドレベルに対して所定以上の偏差を有する出力レ
ベルが存在するときに、これをノッキング発生によるも
のと判断して、点火時期のリタード処理を行うようにし
ている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、機関故
障などによって発生したメカニカルノイズが、ノッキン
グに特有な振動周波数に重なると、前記メカニカルノイ
ズとノッキングとの区別ができないために、振動レベル
からノッキングが発生しているものと判断し、実際には
ノッキングが発生していないにも関わらず、点火時期が
大きくリタードされて、機関出力の低下及び運転性の悪
化を招く惧れがあった。

【０００５】本考案は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、一般的には、機関故障によって生じるメカニカル
ノイズのレベルがノッキングによる振動レベルよりも高
くなることに着目し、メカニカルノイズに基づいてノッ
キング発生が誤検出されることを防止し得るノッキング
検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため本考案にかかる
内燃機関のノッキング検出装置は、図１に示すように構
成される。図１において、振動センサは、機関本体に付
設され機関振動を検出するものであり、ノッキング発生
判別手段は、この振動センサからの検出信号と第１のス
ライスレベルとを比較し、第１のスライスレベルを越え
る検出信号成分に基づいてノッキング発生の有無を判別
する。

【０００７】一方、ノッキング判別無効手段は、振動セ
ンサからの検出信号と前記第１のスライスレベルよりも
大きな第２のスライスレベルとを比較し、検出信号が前
記第２のスライスレベルを越えるときに前記ノッキング
発生判別手段によるノッキング発生有りの判別を無効と
する。

【０００８】

【作用】即ち、振動センサの検出信号が第１のスライス
レベルよりも大きな第２のスライスレベルよりも大きい
ときには、ノッキング発生によって振動レベルが大きく
なったのではなく、異常なメカニカルノイズを振動セン
サで検出したものと見做して、たとえ第１のスライスレ
ベルを越える検出信号成分が存在しても、ノッキング発
生有りの判別が下されないようにした。

【０００９】

【実施例】以下に、本考案の実施例を図面に基づいて説
明する。一実施例のシステム構成を示す図２において、
内燃機関１のシリンダブロックにノックセンサ２が取り
付けられている。このノックセンサ２は、圧電素子を有
して、機関１の振動に対応した電気信号を出力する振動
センサである。

【００１０】ノックセンサ２からの検出信号は、バンド
パスフィルタ３により、ノッキング振動に対応する周波
数成分（例えば７〜11ＫＨｚ）のみ通過され、積分回路
４に入力される。積分回路４は、予め定められた積分区
間（例えばＡＴＤＣ10°〜ＡＴＤＣ60°）、前記バンド
パスフィルタ３を通過した検出信号（ノッキング周波数
成分）を積分する。

【００１１】そして、前記積分回路４の積分結果（積分
値のピーク値）は、Ａ／Ｄ変換器５によりディジタル信
号に変換されて、マイクロコンピュータ６に読み込まれ
る。マイクロコンピュータ６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ等を備え、前記積分値のピーク値に基づいてノッキン
グ発生の有無を判別し、それに応じて点火時期の補正を
行い、最終的に各気筒の燃焼室に設けられた点火栓７に
よる点火動作を制御する。

【００１２】尚、機関１には、機関の所定回転毎に信号
を出力するクランク角センサ８と、機関１の吸入空気流
量Ｑを検出するエアフローメータ９と、冷却水温度Ｔｗ
を検出する水温センサ10とが設けられており、前記ノッ
クセンサ２の検出信号と共にマイクロコンピュータ６に
入力されるようになっている。ここで、図３のフローチ
ャートに従って、マイクロコンピュータ６によって行わ
れる前記積分値のピーク値に基づくノッキング発生有無
の判別を説明する。尚、本実施例において、ノッキング
発生判別手段とノッキング判別無効手段としての機能
は、前記図３のフローチャートに示すように、マイクロ
コンピュータ６がソフトウェア的に備えているものとす
る。

【００１３】ステップ１（図中ではＳ１としてある。以
下同様）では、前記積分回路４から積分区間における積
分値のピーク値を読み込む。また、ステップ２では、水
温センサ10で検出された冷却水温度Ｔｗ，クランク角セ
ンサ８からの検出信号から算出される機関回転速度Ｎ，
エアフローメータ９で検出された吸入空気流量Ｑの情報
を入力する。

【００１４】そして、ステップ３では、ノックセンサ２
らの検出信号に基づいてノッキング発生の有無を判別す
ると共に、該判別結果に基づいて点火時期を補正するノ
ックコントロールを行うべき運転条件であるか否かを判
別する。ここでは、例えば機関１が完暖状態でかつノッ
キングの発生し易い低回転・高負荷領域を、前記ノック
コントロール条件とする。

【００１５】ステップ３でノックコントロール条件が成
立していると判別されたときには、ステップ４へ進み、
吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎとから求められる機関
負荷を代表する基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ；Ｋ
は定数）及び機関回転速度Ｎをパラメータとして前記ピ
ーク値レベル判定のための第１，第２スライスレベルＳ
Ｌ１，ＳＬ２を記憶したマップから、現在の運転条件に
対応する第１，第２スライスレベルＳＬ１，ＳＬ２を検
索して求める。

【００１６】前記第１スライスレベルＳＬ１は、ノッキ
ング発生があったときに前記積分ピーク値が越える程度
のレベルに設定されており、第２スライスレベルＳＬ２
は、何らかの異常によってノッキング周波数域のメカニ
カルノイズが発生した場合に前記積分ピーク値が越える
程度のレベルに設定されている。即ち、通常のノッキン
グ発生時には、積分ピーク値は前記第１スライスレベル
ＳＬ１を越えるが、第２スライスレベルＳＬ２は越えな
いように、第１スライスレベルＳＬ１よりも第２スライ
スレベルＳＬ２が大となるように設定されている。

【００１７】尚、前記第１，第２スライスレベルＳＬ
１，ＳＬ２は、本実施例のように１つのノックセンサ２
で機関振動を検出する場合には、各気筒別に設定される
ことが好ましい。ステップ５では、今回入力した積分ピ
ーク値と、前記第１のスライスレベルＳＬ１とを比較
し、積分ピーク値が第１のスライスレベルＳＬ１を越え
る場合には、ノッキング発生の疑いがあるものと見做し
てステップ６へ進む。

【００１８】ステップ６では、今回入力した積分ピーク
値と、前記第２のスライスレベルＳＬ２とを比較し、積
分ピーク値が大きくなっている原因が、異常なメカニカ
ルノイズの発生によるものであるか否かを判別する。第
２のスライスレベルを実際の積分ピーク値が越える場合
には、ノッキングによって発生した振動ではなく、異常
なメカニカルノイズの発生によるものであると推定し、
たとえ第１のスライスレベルＳＬ１を越える積分ピーク
値が検出されていても、ステップ７へ進んでノッキング
発生無しの判断を下す。即ち、積分ピーク値が第１のス
ライスレベルＳＬ１を越えていることによるノッキング
発生有りの判別を無効とする。

【００１９】一方、ステップ６で積分ピーク値が第２の
スライスレベルＳＬ２未満であると判別された場合に
は、今回第１のスライスレベルＳＬ１を越えたのはノッ
キング発生によるものであると見做し、ステップ８へ進
んでノッキング発生有りを最終的に判別する。即ち、何
らかの異常によってノッキング周波数域のメカニカルノ
イズが発生する場合には、通常のノッキング発生時の振
動レベルよりも大きくなるのが一般的であるため、ノッ
キング検出のための第１スライスレベルＳＬ１よりも大
きな通常のノッキング発生時には越えることのない第２
スライスレベルＳＬ２を前記メカニカルノイズの検出用
として用い、メカニカルノイズの発生に基づいてノッキ
ング発生が誤検出されることを回避するようにしてあ
る。

【００２０】ステップ９では、前記ノッキング発生の有
無の判別に基づいて各気筒別に点火時期補正を施すが、
具体的には、ノッキング発生有りが検出された場合に
は、点火時期を所定角度ずつ遅角補正し、逆にノッキン
グ発生無しが検出されると点火時期を進角補正し、ノッ
キングの発生が回避される最大進角値で点火制御される
ようにする。

【００２１】ここで、異常なメカニカルノイズによって
ノッキング発生が誤検出されることがないので、前記メ
カニカルノイズをノッキング発生と誤検出して、点火時
期が誤補正されることを防止できる。尚、上記実施例で
は、ノッキング周波数成分の積分値と機関運転条件に基
づいて設定されるスライスレベルとの比較に基づいてノ
ッキング発生を検出するものについて述べたが、かかる
検出構成に限定されるものではない。例えばノックセン
サ２からの検出信号を加重平均してバックグラウンドレ
ベルを設定すると共に、このバックグラウンドレベルに
対して機関運転条件に応じて設定される所定値を加算し
て最終的なスライスレベルを設定し、該スライスレベル
を越える検出信号があったときにノッキング発生を検出
するよう構成されたノッキング検出装置であっても良
く、この場合、前記所定値を大小２つ設定し、大きな所
定値を前記バックグラウンドレベルに加算して得られる
大きなスライスレベルを越えるときには、ノッキング発
生有りの判別を無効とし、異常なメカニカルノイズが発
生しているものと判断させるようにすれば良い。

【００２２】

【考案の効果】以上説明したように本考案によれば、異
常なメカニカルノイズの発生によってノッキング発生が
誤検出されることを防止でき、ノッキング検出に基づい
て点火時期を補正する場合に、点火時期が無用に遅角補
正されて機関出力を低下させることを未然に防止できる
ようになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の構成を示すブロック図。

【図２】本考案の一実施例のシステム構成を示す図。

【図３】実施例におけるノッキング判別及び点火時期補
正の様子を示すフローチャート。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ ノックセンサ（振動センサ） ３ バンドパスフィルタ ４ 積分回路 ５ Ａ／Ｄ変換器 ６ マイクロコンピュータ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】機関本体に付設され機関振動を検出する振
   動センサと、 該振動センサからの検出信号と第１のスライスレベルと
   を比較し、前記第１のスライスレベルを越える検出信号
   成分に基づいてノッキング発生の有無を判別するノッキ
   ング発生判別手段と、 前記振動センサからの検出信号と前記第１のスライスレ
   ベルよりも大きな第２のスライスレベルとを比較し、検
   出信号が前記第２のスライスレベルを越えるときに前記
   ノッキング発生判別手段によるノッキング発生有りの判
   別を無効とするノッキング判別無効手段と、 を含んで構成された内燃機関のノッキング検出装置。