JP2577101B2 - 内燃機関のノック測定の方法及び装置 - Google Patents

内燃機関のノック測定の方法及び装置

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JP2577101B2 JP1504644A JP50464489A JP2577101B2 JP 2577101 B2 JP2577101 B2 JP 2577101B2 JP 1504644 A JP1504644 A JP 1504644A JP 50464489 A JP50464489 A JP 50464489A JP 2577101 B2 JP2577101 B2 JP 2577101B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般的には内燃機関におけるノックの測定に
関し、より詳細には内燃機関におけるノック測定の方法
に関する。
〔背景技術〕
燃焼室内での混合気のデトネーションおよび自動着火
は、通常ノックと呼ばれる金属音を発生する。ノックの
原因は内燃機関での燃料の不適切な点火である。不適切
な点火はエンジン出力の低下や排気ガスの増加の原因と
なる。さらに、ノックは音響振動を発生させ、この振動
はエンジン全体に伝播し、エンジンと連結している他の
部品にも伝播することがある。これらの振動は燃焼室内
の高い圧力上昇率と相まってエンジン部品の摩耗を促進
させることがある。天然ガス使用のエンジンは、ガソリ
ンエンジンと比較して燃焼室内の圧力上昇率が大きいた
め、摩耗がより早く生じることがある。
通常、エンジン内のデトネーションは圧力センサか、
あるいは振動センサを用いて検知される。圧力検知を行
うとノック信号しか得られないが、ディーゼルエンジン
のような高圧のエンジンでは低コストで済む。これに対
して、エンジン内でのデトネーションの大きさを測定す
るための振動検知は困難である。ノックとは無関係の騒
音や振動が振動検知信号を撹乱する。この撹乱された信
号からデトネーションに関係した信号を検出するために
は複雑な濾過が必要である。これに対して、複雑な濾過
を必要としない、騒音のない信号を得ることができるセ
ンサは高価である。しかしながら、センサの出力が変動
するのでノックの正確な測定は困難である。例えば、同
一と思われる加速度計でさえ製造誤差のために変化する
ことはよくあるし、また作動条件が変わると加速度計も
不正確な信号を発する。
これまでの機構が提供する手段は、ノックを検知し、
次いで所定のエンジン作動パラメータを制御してノック
を許容可能の範囲まで減少させるものであった。近年で
は、燃焼室の音響空洞共鳴モードに相当する一または二
以上の特別な周波数を検出することによって、振動の原
因となるノックを検知する試みがなされてきた。これら
の周波数は一般には搬送波として作用し、ノックレベル
の振動によって振幅が変調される。このように変調され
ると、搬送波の包絡線の大きさはノックの大きさを表す
ようになる。空洞共鳴周波数を見つけ、それを測定する
ことによって、必要なデトネーションの情報を得るため
に行う濾過の量を減少させることができる。この情報
は、点火進角装置を遅角させることによってノックを減
少させるために用いられる。例えば、1982年12月21日付
けでチェン他に付与された米国特許第4,364,260号は、
エンジンシリンダの音響空洞共鳴周波数に同調された加
速度計を備えたノック検知装置を開示している。
空燃比の制御や遅角装置を用いてノックを許容レベル
まで減少させようとしても、これらの制御やそれに用い
るセンサはうまく作動しないことがある。特に、よく知
られた酸素センサは1000〜2000時間の比較的短い寿命し
か有していない。自動車に用いる場合にはこの寿命でも
十分である。しかしながら、作業用エンジンには10,000
時間以上の作動を要求されることがある。このため、セ
ンサや制御が作動しなくなると、エンジンはノックによ
る損傷を受けることになる。さらに、エンジンはタイミ
ングが正確に遅角されないと作動しないので、遅角にも
限界が存在する。
本発明は以上述べた問題を解決することを目的とする
ものである。
〔発明の開示〕
本発明の一つの態様として、本発明は、少なくとも一
つの燃焼室を有する内燃機関におけるノックの大きさを
測定する方法を提供する。エンジンの振動に応答して信
号が発信され、次いでこの信号は、エンジン燃焼室の空
洞共鳴周波数周囲の周波数帯域において濾過される。こ
のようにして濾過された信号は検波されて該濾過信号の
包絡線を形成する。包絡線の最大値及び最小値が検知さ
れ、各最小値に対する各最大値の比が決定される。この
比はノックの大きさに対応している。
本発明の他の態様として、本発明は、複数の燃焼室を
有する内燃機関におけるノックの大きさを測定する装置
を提供する。この装置においては、燃焼室の列の上に加
速度計が搭載されており、この加速度計はエンジンの振
動に応答して電気信号を発信するようにされている。燃
焼室の空洞共鳴周波数周囲の帯域に含まれる周波数を有
する電気信号を通すように同調されているフィルターが
設けられている。また、各包絡線の最大値および最小値
を検知する手段も設けられている。各最小値に対する各
最大値の比を求める手段も設けられている。この比はエ
ンジン内のノックの大きさと相関関係を有するものであ
る。
エンジンのノックの発生を求めることはエンジンの電
子制御の分野においては重要なことである。エンジンは
最良の効率においては少量のデトネーションを伴うだけ
で作動する。このため、ノックの大きさを正確に検知
し、かつ測定することはエンジン制御の効率に直接に影
響する。「背景技術」の項において述べたように、エン
ジン燃焼室の音響空洞共鳴周波数はノック信号を伴って
いる。これらの周波数が濾過を介して分離できれば、ノ
ックを検知することができる。しかしながら、正確な検
知を行っても、必ずしもエンジンノックを正確に測定で
きるとは限らない。たとえ同一と推測されるセンサの間
でさえ、振動センサは変化するので、これらのセンサを
用いた測定にはなお問題が残る。
この影響を最小にするため、振動センサは総合的な正
確性を有し、各センサの最大相対出力は最小相対出力で
除される。デトネーションが起こるごとにデトネーショ
ンによって振動が発生し、検知された各デトネーション
は最大値及び最小値を有する。この最小値に対する最大
値の比を求めることにより、センサの振動による影響を
除去することができる。この比はデトネーションの大き
さの相関関係を有し、エンジンのタイミング制御の際に
用いられる。
〔図面の簡単な説明〕
第１図は本発明に係るデトネーション測定装置の好適
な実施例のブロック線図、第２図はノック信号の波形
図、第３図は本発明に係るデトネーション測定装置の好
適な実施例の一部の回路図、第４図は同じ実施例の他の
部分の回路図、第５図は同じ実施例のソフトウェアの一
部のフローチャート、第６図は同じ実施例のソフトウェ
アの他の部分のフローチャートである。
〔実施例〕
第１図には、内燃機関、例えばディーゼルエンジン14
におけるノックの大きさを測定する装置10が示されてい
る。ノックとは、一般的に理解されているように、燃焼
室内での混合気の爆発的なデトネーション、すなわち自
動着火であって、金属音を伴うものである。ノックの大
きさを測定する方法はエンジン14の振動に応答して信号
を発信する工程を含む。発信された信号はエンジン14の
燃焼室を空洞共鳴周波数周囲の周波数帯域において濾過
される。濾過された信号は検波され、濾過信号の包絡線
を形成する。次いで、各包絡線の最大値および最小値が
検出される。各最小値に対する各最大値の比が求められ
る。この比はノックの大きさと相関関係を有する。この
方法は一般的には第１図および第２図を参照して、以下
に述べられ、より詳細には第３、４、５、６図を参照し
て述べられる。
第１図にはエンジン14に搭載された振動センサとして
加速度計12を示す。エンジン14は少なくとも一つの燃焼
室16、18、20、22、24、26を備える内燃機関エンジンで
ある。加速度計12は市販のものであり、少なくとも一つ
の燃焼室の空洞共鳴周波数周囲の範囲内における振動を
検知するように同調されている。
空洞が、ある周波数において共鳴することは本分野の
専門家にとっては周知のことである。ノックは燃焼室内
において音響振動を発生させるが、この振動は空洞共鳴
の周波数においてエンジンを励起させるものである。燃
焼室内の共鳴は次の（１）式により決定される。
ｆ＝Ｃ£/D ……（１） ここで、ｆは周波数〔単位：ヘルツ〕、Ｃは音速、£
は無次元数、Ｄは燃焼室の直径である。この式から空洞
共鳴周波数ｆは音速Ｃに比例し、燃焼室直径Ｄに反比例
して変化することがわかる。音速は、エンジン負荷の増
加に伴って上昇する燃焼室内の温度によって変化する。
このため、空洞共鳴周波数ｆもエンジンの作動中におい
ては変化する。エンジンのノックの状況を知るためには
第一モード空洞共鳴周波数を検知することが望ましい。
このため、加速度計12は空洞共鳴周波数ｆに相当する振
動を検知するとともに、エンジン作動中の周波数の変動
をも検知する。
第２図は代表的なノック誘発信号を示す。搬送波28は
デトネーションのレベルによって振幅変調されている。
搬送波28は検波され、包絡線30を形成する。第２図に示
すように、包絡線30は所定の時間ｔの間に、点Ａにおい
て最大値、点Ｂにおいて最小値を有する。好ましい時間
ｔの長さは、その間にエンジンの片側の列のシリンダに
おいて数回の着火が起こるような長さである。第２図で
は、時間ｔは一回のデトネーションのみが起こるような
長さとして示されているが、実際には数回のデトネーシ
ョンが起こり得る。包絡線30は振幅を変化させている
が、これがエンジンのノックに関する情報を表してい
る。加速度計12はこの種の信号をチャネル31に送る。第
１図に示すように、チャネル31は、増幅器32、帯域フィ
ルタ34、復調器36およびピーク・谷底検知器38を備えて
いる。増幅器32、帯域フィルタ34、復調器36およびピー
ク・谷底検知器38は本技術分野の専門家には構造および
機能ともによく知られているものである。このため、こ
れらの部品の詳細な回路についてはここでは触れない。
増幅器32は加速度計12から振動信号を受け取る。増幅器
32はこの振動信号を増幅し、バッファし、この増幅され
た信号を帯域フィルタ34に送る。帯域フィルタ34はこの
増幅された信号を濾過し、空洞共鳴周波数ｆの選定モー
ドの周囲の範囲内にある周波数を有する信号のみを通過
させる。一般的には、エンジン作動間における空洞共鳴
周波数の変動の範囲はエンジン実験によって決められ
る。例えば、大きなエンジンに対する第一空洞共鳴周波
数は、（１）式を用いて、4K〔Hz〕となる。エンジン作
動中の温度および負荷が変化することに伴って、空洞共
鳴周波数も2.5K〔Hz〕から5.5K〔Hz〕の範囲で変動す
る。従って、帯域フィルタ34は2.5K〔Hz〕から5.5K〔H
z〕の帯域の周波数を通過させ、エンジン作動中のノッ
クの検出を確実に行うようにされている。
濾過された信号は復調器36へ送られ、復調器36は搬送
波28の包絡線30を検出する。包絡線30はノックに応答し
て振幅を変化させるので、包絡線30の波形はエンジンの
ノックの大きさを表す良い指標となる。このように、包
絡線30はノックを表すノック信号となっており、このノ
ック信号はピーク・谷底検知器38へ送られる。
ピーク・谷底検知器38は包絡線30の最大値Ａおよび最
小値Ｂを検知する。デトネーションが生じたときには、
加速度計12はそのデトネーションの大きさに応じた大き
さの電圧信号を発する。しかしながら、加速度計12から
の出力はセンサからセンサへ至る間に変化するので、そ
の出力の最大値および最小値も変化する。各個ごとに、
最大値と最小値との比較を行うと、デトネーションの大
きさをより正確に表すことができる。この比較によっ
て、ピークデトネーション信号とバックグラウンドノイ
ズとが効果的に比較されることになるので、センサの出
力の振動による影響を除去することができる。
このため、包絡線30の最小値に対する最大値の大きさ
の比を求める手段42が設けられている。この比は色々な
方法により求めることができる。例えば、第５図に関連
して述べるようなディバイダ回路やソフトウェアを用い
ることができる。最小値Ｂに対する最大値Ａの比はノッ
クの大きさの相関関係にある。この比を求めることによ
って、ドリフトや校正に起因するセンサ誤差を最小にす
ることができる。第６図に関連して述べるように、この
比をタイミング制御44の一部として用いることにより、
ノックの大きさに応じて、例えば磁石46を介して、エン
ジンタイミングを調整することもできる。
第３図および第４図には、本発明に係るデトネーショ
ン測定装置の好適な実施例の回路図が示されている。以
下に述べる実施例は特定の型式のものである。本発明の
範囲内において種々の実施例があり得ることは当業者に
とっては明らかなことである。第３図および第４図に示
すように、回路はチャネル31を構成する。好ましくは、
振動センサが多気筒エンジンの各シリンダ列と連結して
おり、全シリンダにおけるノックを正確に検知する。例
えば、直列６気筒エンジンでは一つの振動センサを用
い、V8エンジンでは二つの振動センサを用いる。従っ
て、各振動センサは同一のチャネル31を使用する。第３
図および第４図は一つのチャネルを有する装置を示して
いるが、必要であれば、複数のチャネルを使用すること
も可能である。
抵抗50と並列に接続されている加速度計12は増幅器32
の正入力部と接続している。増幅器32はここでは緩衝増
幅器52となるように接続されている。増幅器32の出力部
は帯域フィルタ34の第一ステージ54の入力部と接続して
いる。
第一ステージ54は直列に接続されたキャパシタ56と抵
抗58とを有しており、それらは演算増幅器60の負入力部
に接続している。抵抗64と並列に接続されているキャパ
シタ62は演算増幅器60の負フィードバックループ内にあ
るように配置されている。抵抗66は演算増幅器60の出力
部と接続している。演算増幅器60の正入力部は基準電圧
VREFと接続している。帯域フィルタ34の第二ステージ68
を三極フィルタとして第４図に示す。この三極フィルタ
は直列に接続された三つの演算増幅器70、72、74を備え
ている。各演算増幅器70、72、74の正入力部は基準電圧
VREFと接続している。各キャパシタ82、84、86と直列に
接続した抵抗76、78、80は各演算増幅器70、72、74の負
入力部と接続している。さらに、各演算増幅器70、72、
74は、負フィードバックループと並列に接続された抵抗
88、90、92、および負フィードバックループとキャパシ
タ82、84、86とに並列に接続されたキャパシタ94、96、
98と接続している。帯域フィルタ34の出力部は復調器36
の入力部と接続している。
復調器36は濾過された信号を受け取り、搬送波28の包
絡線30を検出する。復調器36はダイオード102を備えた
演算増幅器100を有している。ダイオード102は負フィー
ドバックループと並列に接続されている。演算増幅器10
0の出力部はダイオード102のアノードである。抵抗106
とキャパシタ108とを備えるRCフィルタ104は演算増幅器
100の出力を受け取る。ダイオード102は入力されてくる
濾過済み信号をクリップして、零ボルト以上の部分のみ
がRCフィルタ104へ通過するようにする。第２図からわ
かるように、上方の包絡線は下方の包絡線のいずれか一
方を処理することによって必要なデトネーション情報を
得ることができる。RCフィルタ104は搬送波28の周波数
を濾過し、デトネーション信号を表す包絡線30の周波数
のみを残す。復調器36の出力部はピーク・谷底検知器38
の入力部と連結している。
ピーク・谷底検知器38は包絡線の最大値および最小値
を検出する。ピーク検知器110は復調器36と構造は全く
共通である。ピーク検知器110はダイオード114を有する
演算増幅器112を備えている。ダイオード114は負フィー
ドバックループと並列に接続されている。演算増幅器11
2の出力部はダイオード114のアノードである。RCフィル
タ116は抵抗118およびキャパシタ120を有しており、演
算増幅器112の出力を受け取る。ピーク検知器110内にお
いて、RCフィルタ116は高速放電時間および低速充電時
間を有するように選択され、これによってピークを早期
に検知し、そのピークを保持する。谷底検知器122はピ
ーク検知器110および復調器36と構造は全く同じであ
る。しかしながら、谷底検知器122のダイオード124は、
ピーク検知器110と比較すると、反対方向に付勢されて
おり、従って、谷底検知器122の演算増幅器126の出力部
はダイオード124のカソードである。ダイオード124は反
対方向に付勢され、包絡線の負の部分を検知する。演算
増幅器126の出力部と接続しているRCフィルタ128は高速
充電時間および低速減退時間を有するように選択され、
これによって谷底を早期に検知し、その谷底を保持す
る。復調器36およびピーク検知器110においては、RCフ
ィルタ104、116の抵抗106、118およびキャパシタ108、1
20は、その一方の端子において各演算増幅器100、112の
出力部と接続しており、他方の端子において基準電圧V
REFと接続している。谷底検知器122においては、抵抗13
0は、その一方の端子において演算増幅器126の出力部と
接続しており、他方の端子においてアースされ、谷底検
知器122の減衰通路を形成している。一方、キャパシタ1
32は、その一方の端子において演算増幅器126の出力部
と接続しており、他方の端子において基準電圧VREFと接
続している。好ましい実施例においては、ピーク・谷底
検知器38の出力はアナログ−ディジタル変換器（A/D）
を通過し、マイクロプロセッサ（図示せず）に送られ
る。
マイクロプロセッサは第５図および第６図に示すソフ
トウェアを内蔵している。このソフトウェアによって、
谷底信号に対するピーク信号の比が求められ、ノックの
大きさに対する比と関連づけられ、ノックの大きさに応
じてエンジンのタイミングを制御する。
第５図は、本発明に係るデトネーション測定装置の好
適な実施例に用いるソフトウェアの一部を示すフローチ
ャートである。前述したように、このソフトウェアはマ
イクロプロセッサを制御する。マイクロプロセッサはピ
ーク・谷底検知器38からデータを読み取る。マイクロプ
ロセッサは実際にはいくつかの異なったチャネル31から
データを読み取ることができるが、フローチャート150
は二つのチャネル31、31′からデータを読み取る状況を
示している。このソフトウェアは決定ブロック152から
始まる。決定ブロック152ではエンジンの加速の状態が
求められる。決定ブロック152において、急加速が検出
された場合（YESの場合）には、ブロック154においてデ
トネーション比が零にセットされ、ループは終了する。
これを行うのは、加速時に生じやすいノック周波数帯域
内のエンジン振動に起因するノックの過誤検出を避ける
ためである。決定ブロック152において、急加速が検出
されない場合（NOの場合）には、制御は決定ブロック15
6に進み、この決定ブロック156においてエンジン速度が
求められる。エンジンが低速の場合（NOの場合）には、
ブロック154においてデトネーション比は零にセットさ
れ、ループは終了する。低速ではデトネーションは起こ
っていないので、外的要因による過誤のデトネーション
信号を避けるためのデトネーション比の監視はなされな
い。ブロック156においてエンジンが低速でない場合（Y
ESの場合）には、制御はブロック158に進み、マイクロ
プロセッサはピーク検知器110、110′からデータを読み
取る。次いで、制御はブロック160に進み、マイクロプ
ロセッサは各ピーク検知器110、110′から読み取ったピ
ーク値を、それぞれ可変名称MAX1およびMAX2として蓄積
する。さらに、制御はブロック162に進み、マイクロプ
ロセッサは谷底検知器122、122′からデータを読み取
る。その後、制御はブロック164に進み、マイクロプロ
セッサは抵抗濾過フィルタを用いて谷底信号を濾過す
る。低度濾過フィルタは、例えば2.56秒の時定数を有す
るもので、このフィルタの濾過によってデトネーション
に対する感度が向上する。マイクロプロセッサは各谷底
検知器122、122′から読み取った谷底値を、それぞれ可
変名称BKGND1およびBKGND2として蓄積する。制御はブロ
ック166、168に進み、ブロック166においては、BKGND1
に対するMAX1の比が求められ、ブロック168において
は、BKGND2に対するMAX2の比が求められる。これらの二
つの比はブロック170において相互に比較され、ピーク
デトネーション比が求められる。このピークデトネーシ
ョン比は前記の二つの比のうちの大きい方の比であり、
エンジンのタイミングを調整するタイミング制御44にお
いて用いられる。
第６図は、本発明に係るデトネーション測定装置の好
適な実施例のソフトウェアの他の部分を示すフローチャ
ート174である。このソフトウェアはマイクロプロセッ
サを制御し、タイミング制御44をエンジン14に対して機
能させる。この部分的なソフトウェアへの入力は前述の
ソフトウェアから連続しているピークデトネーション比
である。このピークデトネーション比は予め選定された
設定点と比較され、デトネーションの大きさが求められ
る。決定ブロック176において、ピークデトネーショ比
は予め選定された第一の設定点Ｘと比較される。第一の
設定点Ｘは図示のエンジンにおいては燃焼室16である。
ピークデトネーション比が第一の設定点Ｘより小さい場
合には、制御はブロック178に進み、ブロック178におい
て、エンジン14のタイミングを進角するための信号が発
せされる。エンジンにはデトネーションは起きていない
ので、最良の効率を達成するためにタイミングが進角さ
せられる。ピークデトネーション比が第一の設定点Ｘよ
り小さくない場合には、制御は決定ブロック180に進
み、ブロック180において、ピークデトネーション比は
予め選定された第二の設定点Ｙと比較される。第二の設
定点Ｙは図示のエンジンにおいては燃焼室18である。ピ
ークデトネーション比が第二の設定点Ｙより小さい場合
には、制御はブロック182に進み、ブロック182におい
て、エンジンが最良の状態にあることを示すフラグがセ
ットされ、エンジンのタイミングは調整されることな
く、ループは終了する。ピークデトネーション比が第二
の設定点Ｙより小さくない場合には、制御は決定ブロッ
ク184に進み、ブロック184において、ピークデトネーシ
ョン比は予め選定された第三の設定点Ｚと比較される。
第三の設定点Ｚは図示のエンジンにおいては燃焼室22で
ある。ピークデトネーション比が第三の設定点Ｚより小
さい場合には、制御はブロック186に進み、ブロック186
において、エンジンのタイミングを遅角させる信号が発
せられる。エンジンには軽度のデトネーションが起こっ
ているので、最良の効率を得るためにエンジンタイミン
グは遅角させられる。ピークデトネーション比が第三の
設定点Ｚより小さくない場合には、制御は決定ブロック
191に進み、ブロック191において、ピークデトネーショ
ン比は予め選定された第四の設定点Ｚ′と比較される。
第四の設定点Ｚ′は図示のエンジンにおいてはタイミン
グ制御44である。ピークデトネーション比が第四の設定
点Ｚ′より小さい場合には、制御はブロック188に進
み、ブロック188において、エンジンは重度のデトネー
ションの状態にあることを示すフラグがセットされ、ル
ープは終了する。エンジンが遅角タイミング（例えば、
５秒）に応答するための時間が経過した後においても、
所定の時間（例えば、100ミリ秒）内において重度のデ
トネーションを起こしている場合には、エンジンタイミ
ングの遅角によってもデトネーションが解消していない
ことになるので、エンジン停止信号が発せられる。前記
のエンジンの応答時間内においては、エンジンを重度の
デトネーションから防護することが重要である。これ
は、デトネーションのレベルが第四の設定点Ｚ′と等し
いか、あるいはそれより大きいからであり、第四の設定
点は第三の設定点Ｚより大きいからである。ピークデト
ネーション比が第四の設定点Ｚ′と等しいか、あるいは
それより大きい場合には、制御はブロック190に進み、
ブロック190において、エンジンを即座に停止させる信
号が発せられる。
〔産業上の利用性〕
内燃機関エンジンはノックと呼ばれる現象を起こす。
ノックは燃焼室内での燃料の不適正な着火に起因して起
こる騒音である。不適当なタイミング、燃料の低オクタ
ン、不適当な燃料の混合等はすべて不適正な着火の原因
となる。ノックはエンジンに損傷を与えるほどに激しい
ときがある。装置10の機能は、ノックを正確に測定し、
そのノックの大きさに応じてエンジンのタイミングを制
御することによって、最良の燃焼効率を維持することに
ある。加速度形12は振動信号を増幅器32に送る。この振
動信号は、シリンダの空洞共鳴周波数に対応する搬送周
波数によって変調されたデトネーション信号を含んでい
る。増幅された信号は帯域フィルタ34に送られる。帯域
フィルタ34は、音響空洞共鳴周波数の周囲の範囲内にあ
る周波数を有する増幅信号たけを通過させる。包絡線は
デトネーション信号を含んでいることから、復調器36は
濾過された信号の包絡線を検出する。センサの誤差およ
びバックグラウンドノイズを除去するため、ピーク・谷
底検知器38は各デトネーション信号の最大値および最小
値を検出する。好適な実施例においては、検出された各
デトネーション信号の最大値および最小値は、A/D変換
器を通って、マイクロプロセッサに送られる。マイクロ
プロセッサは各最小値に対する各最大値の比を求め、ピ
ークデトネーション信号を発する。次いで、ピークデト
ネーション信号は前述の一連の設定点と比較され、デト
ネーションの大きさが求められる。デトネーションの大
きさが最良の燃焼状態を示している場合には、ソフトウ
ェアのタイミング制御44の部分はエンジンタイミングを
変化させず、そのままにしておく。しかしながら、デト
ネーションの大きさが最良の燃焼状態を示していない場
合には、エンジンタイミングは最良の燃焼状態を得るた
めに所定の角度だけ進角あるいは遅角させられる。ソフ
トウェアが全ループを再実行すると、デトネーションの
大きさは再び確認され、そのデトネーションの大きさに
応じてタイミングが制御される。重度のデトネーション
であることを示す大きさのピークデトネーション比が所
定数だけ発生すると、マイクロプロセッサはエンジン停
止信号を発する。エンジン14への燃料供給を制御するリ
レーを設けておき、このリレーがエンジン停止信号に応
答するように構成することが好ましい。このリレーがエ
ンジン停止信号を受け取ると、エンジンへの燃料供給が
停止され、エンジンは止まる。このようにして、ノック
に起因するエンジンの損傷が防止できる。
本発明の他の態様、目的および利点は図面、明細書お
よび請求の範囲から把握することが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カー ダグラス イー アメリカ合衆国 イリノイ州 61523 チラコシ パインウッド パーク ロッ ト 169 (72)発明者 キング ケヴィン ディー アメリカ合衆国 イリノイ州 61614 ピオーリア ウエスト フォー サイト ロード 3111 (56)参考文献 特開 昭62−188932（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−7538（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−230565（ＪＰ，Ａ)

Claims (25)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも一つの燃焼室（16,18,20,22,2
    4,26）を有する内燃機関エンジン（14）のノックの大き
    さを測定する方法であって、 エンジン（14）の振動に応じて信号を送信し、 エンジン（14）の燃焼室（16,18,20,22,24,26）の空洞
    共鳴周波数ｆの周囲の周波数帯域において前記信号を濾
    過し、 この濾過された信号を復調し、該濾過信号の包絡線（3
    0）を形成し、 第一の時間（ｔ）内に前記包絡線（30）の最大値（Ａ）
    および最小値（Ｂ）を検出し、 各最小値（Ｂ）に対する各最大値（Ａ）の比を求め、こ
    の比はノックの大きさに対応するものである方法。
  2. 【請求項２】前記第一の時間（ｔ）よりも長い第二の時
    間内において、予め定めた第一の値よりも小さい値、前
    記第一の値と等しい値、または前記第一の値よりも大き
    い値のいずれか一の値をとる前記比の発生数を計数する
    ことを特徴とする請求項（１）記載の方法。
  3. 【請求項３】前記第一の値は許容し得るノックの大きさ
    に対応する値であることを特徴とする請求項（２）記載
    の方法。
  4. 【請求項４】前記比の発生数が前記第一の値よりも小さ
    い場合には、それに応じて所定の角度だけエンジンタイ
    ミングを進角させることを特徴とする請求項（１）記載
    の方法。
  5. 【請求項５】前記比の発生数が前記第一の値よりも大き
    い前記第二の値よりも大きい場合には、それに応じて所
    定の角度だけエンジンタイミングを遅角することを特徴
    とする請求項（２）記載の方法。
  6. 【請求項６】前記比の発生数が前記第二の値よりも大き
    い第三の値より大きい場合には、エンジン（14）を停止
    させることを特徴とする請求項（５）記載の方法。
  7. 【請求項７】エンジン（14）を停止させる工程は、エン
    ジンタイミングの遅角の後に、かつ前記第二の時間より
    も長い第三の時間内において行われることを特徴とする
    請求項（６）記載の方法。
  8. 【請求項８】前記比が、前記第三の値よりも大きい第四
    の値と少なくとも等しい大きさである場合には、エンジ
    ン（14）を停止させることを特徴とする請求項（５）記
    載の方法。
  9. 【請求項９】前記第一の値よりも小さい大きさの前記比
    の発生数を計数し、 前記第二の値よりも小さく、かつ前記第一の値と等しい
    か、 または前記第一の値よりも大きい大きさの前記比の発生
    数を計数し、 前記第三の値よりも小さく、かつ前記第二の値と等しい
    か、または前記第二の値よりも大きい大きさの前記比の
    発生数を計数することを特徴とする請求項（１）記載の
    方法。
  10. 【請求項１０】前記第一の値よりも小さい大きさの前記
    比の発生数が所定の数である場合には、所定の角度だけ
    エンジンタイミングを進角させることを特徴とする請求
    項（９）記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記第二の値と等しいか、または前記第
    二の値よりも大きい大きさの前記比の発生数が所定の数
    である場合には、所定の角度だけエンジンタイミングを
    遅角させることを特徴とする請求項（９）記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記第三の値と等しいか、または前記第
    三の値よりも大きい大きさを有する前記比の発生が連続
    する場合には、エンジンタイミングを遅角させた後、エ
    ンジン（14）を停止させることを特徴とする請求項
    （７）記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記比が、それが形成された時間帯より
    も長い時間帯において発生している場合には、その発生
    数に応じて、エンジン（14）を停止する工程が実行され
    ることを特徴とする請求項（12）記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記第三の値と等しいか、または前記第
    三の値よりも大きい大きさを有する前記比の発生数を求
    めることを特徴とする請求項（９）記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記第三の値と等しいか、または前記第
    三の値よりも大きい大きさを有する前記比が発生した場
    合には、エンジン（14）を停止させることを特徴とする
    請求項（14）記載の方法。
  16. 【請求項１６】複数の燃焼室（16,18,20,22,24,26）を
    有する内燃機関エンジン（14）のノックの大きさを測定
    する装置であって、 前記燃焼室（16,18,20,22,24,26）の列の上に搭載さ
    れ、エンジンの振動に応じて電気信号を発するように構
    成されている加速度計（12）と、 前記電気信号を受信し、前記燃焼室の空洞共鳴周波数
    （ｆ）の周囲の帯域内にある周波数の電気信号のみを通
    過させるフィルタ（34）と、 前記フィルタ（34）を通過して濾過された電気信号の包
    絡線（30）を検出する復調器（36）と、 所定の時間（ｔ）内において前記包絡線（30）の最大値
    （Ａ）および最小値（Ｂ）を検出する手段（38）と、 前記各最小値（Ｂ）に対する前記各最大値（Ａ）の比を
    求める手段（42）とからなり、 前記比はノックの大きさに対応するものである装置。
  17. 【請求項１７】所定の値（X,Y,Z,Z′）よりも小さい大
    きさを有する前記比の発生数を計数する手段（176,180,
    184,191）を備えていることを特徴とする請求項（16）
    記載の装置。
  18. 【請求項１８】前記所定の値は許容し得るノックの大き
    さに対応していることを特徴とする請求項（17）記載の
    装置。
  19. 【請求項１９】前記所定の値よりも小さい大きさを有す
    る前記比の発生数が所定数である場合には、所定の角度
    だけエンジンタイミングを進角させる手段（44）を備え
    ていることを特徴とする請求項（17）記載の装置。
  20. 【請求項２０】前記所定の値よりも大きい第二の所定の
    値よりも大きい大きさを有する前記比の発生数が所定数
    である場合には、所定の角度だけエンジンタイミングを
    遅角させる手段（44）を備えていることを特徴とする請
    求項（17）記載の装置。
  21. 【請求項２１】第一の所定値（Ｘ）よりも小さい大きさ
    を有する前記比の発生数を計数する手段（176）と、 前記第一の所定の値（Ｘ）よりも大きい第二の所定の値
    （Ｙ）より小さい大きさを有する前記比の発生数を計数
    する手段（180）と、 前記第二の所定の値（Ｙ）よりも大きい第三の所定の値
    （Ｚ）より小さい大きさを有する前記比の発生数を形成
    する手段（184）と、 前記第三の所定の値（Ｚ）よりも大きい第四の所定の値
    （Ｚ′）より小さい大きさを有する前記比の発生数を計
    数する手段（191）とを備えることを特徴とする請求項
    （16）記載の装置。
  22. 【請求項２２】前記第一の所定の値（Ｘ）より小さい大
    きさを有する前記比の発生数が所定の数である場合に
    は、所定の角度だけエンジンタイミングを進角させる手
    段（178）を備えていることを特徴とする請求項（21）
    記載の装置。
  23. 【請求項２３】前記第二の所定の値（Ｙ）より大きい大
    きさを有する前記比の発生数が所定の数である場合に
    は、所定の角度だけエンジンタイミングを遅角させる手
    段（186）を備えていることを特徴する請求項（21）記
    載の装置。
  24. 【請求項２４】前記第三の所定の値（Ｚ）よりも大きい
    大きさを有する前記比の発生が連続する場合には、エン
    ジンタイミングを遅角させた後、エンジン（14）を停止
    させる手段（188）を備えていることを特徴とする請求
    項（21）記載の装置。
  25. 【請求項２５】前記第四の所定の値（Ｚ′）と等しい
    か、または前記第四の所定の値よりも大きい大きさを有
    する前記比が発生した場合にはエンジン（14）を停止さ
    せる手段（190）を備えていることを特徴とする請求項
    （21）記載の装置。
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