JP2730490B2

JP2730490B2 - ノッキング検出装置

Info

Publication number: JP2730490B2
Application number: JP6221385A
Authority: JP
Inventors: 伸夫栗原; 昌美兼安; 耕司北野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 1998-03-25
Anticipated expiration: 2013-03-25
Also published as: JPH07151598A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はノッキング検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンにノッキングが発生すると特有
の共鳴周波数成分を持った振動が発生する。ノッキング
の発生の有無の検出は、振動センサによって検出される
エンジン振動から、ノッキングの発生による振動とノッ
キング以外で生ずるバックグランド振動とを分離判別す
ることによってなされる。すなわち、従来のノッキング
検出装置は、例えば特開昭58−45520 号公報に記載のよ
うに、エンジン振動から、８〜１５ＫＨｚの範囲のなか
の特定の１又は２の共鳴周波数成分をあらかじめ定め、
その周波数に同調したバンドパスフィルターを用いて分
離し、所定レベルより大きくなったか否かの判定により
ノッキングの発生の有無を判定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、振動
センサの出力に含まれる特定の周波数成分のみを用いて
ノッキングの発生の有無の判定をしているために、バッ
クグランド振動が大きくなる高負荷高速運転時にバック
グランド振動の変動がノッキング発生による振動よりも
大きくなってしまう。このために、振動センサの出力か
らノッキング発生による振動とバックグランド振動とを
分離できなくなりノッキングの発生の有無の判定ができ
なかった。

【０００４】本発明の目的は、高負荷高速運転時でもノ
ッキングの発生の有無の判定ができ、かつ微弱なノッキ
ングの発生の有無の判定ができるノッキング検出装置を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、エンジンの
振動あるいはシリンダ内圧振動を検出してノッキングの
発生の有無を判定するノッキング検出装置において、エ
ンジンの振動あるいはシリンダ内圧を検出する振動セン
サと、前記振動センサの出力をディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器によって変換され
たディジタル信号を周波数分析して複数の周波数成分を
求め、その求められた複数の周波数成分に対してエンジ
ン回転数に応じて定められる重み(ω)を乗じて得られた
複数の重み付け周波数成分に基づいてノッキングの有無
を判定する手段とを備えたことによって達成される。ま
た、エンジンの振動あるいはシリンダ内圧振動を検出し
てノッキングの発生の有無を判定するノッキング検出装
置において、エンジンの振動あるいはシリンダ内圧振動
を検出する振動センサと、前記振動センサの出力から複
数の共鳴周波数成分を求め、その求められた複数の共鳴
周波数成分に対してエンジン回転数に応じて定められる
重み(ω)を乗じて得られた複数の重み付け共鳴周波数成
分に基づいてノッキングの有無を判定する判定手段とを
備えることによって達成される。

【０００６】

【作用】ディジタル周波数分析によって振動センサの出
力に含まれる少なくとも２つの周波数成分を求め、ノッ
キング発生の有無の判定をする。それによって、振動セ
ンサに含まれる少なくとも２つの周波数成分から複合的
にノッキング発生の有無の判定ができるので、バックグ
ランド振動が大きくなる高負荷高速運転時でも、ノッキ
ングの発生による振動とバックグランド振動の分離判別
ができ、ノッキング発生の有無の判定ができる。

【０００７】

【実施例】まず始めに、本発明におけるノッキングの発
生の有無の判定の原理について説明する。エンジンの振
動には多くの振動成分が含まれている。例えば、ピスト
ンの摩擦，クランク軸の回転，弁の作動などによる振動
成分などである。さらに、これらの振動成分はエンジン
状態によって変化する。

【０００８】エンジンにノッキングが発生すると、ノッ
キングに特有な振動が発生する。ノッキングの発生の有
無の判定は、振動センサが検出するエンジンの全体の振
動からノッキングに特有な振動を分離することによって
なされる。

【０００９】図８（ａ）及び（ｂ）は、ノッキングが発
生していない時の振動センサの出力及び、振動センサの
出力の周波数成分の解析結果を表わした図である。一
方、図８（ｃ）及び（ｄ）は、ノッキングが発生した時
の振動センサの出力及び振動センサの出力の周波数成分
の解析結果を表わした図である。

【００１０】表１に示すように、シリンダの周方向の次
数をｎ，径方向の次数をｍとしたときの共鳴振動モード
をρ_nmとすると、それに対応した共鳴周波数ｆ_nmが存在
する。

【００１１】また、図８の（ｂ）と（ｄ）を比較すれば
分かるように、ノッキングが発生している場合は、ノッ
キングが発生していない場合に比して、各々の共鳴周波
数成分が大きくなっている。

【００１２】

【表１】

【００１３】図９を用いて、ノッキング判定指標を用い
たノッキング発生の有無の判定について説明する。な
お、原理動作の説明のために、共鳴周波数ｆ₁₀(６.３Ｋ
Ｈｚ）とｆ₀₁(１３.０ＫＨｚ）の周波数成分を用いて説
明する。しかしながら、これに拘束されるものではな
く、任意の２以上の共鳴周波数成分を用いてノッキング
発生の有無の判定ができる。

【００１４】振動センサはノッキング発生による振動と
バックグランド振動を含んだ振動を合成して検出する。
したがって、ノッキング判定指標Ｉは、ノッキングが発
生していないときはバックグランド振動で定められる指
標Ｉ_bとなり、ノッキングが発生したときはバックグラ
ンド振動Ｉ_bとノッキングの発生による振動Ｉ_kを含ん
で定められる指標Ｉとなる。

【００１５】上記ノッキング判定指標Ｉを主要な共鳴周
波数成分を用いて数式化すると下式となる。

【００１６】Ｉ＝ω₁₀Ｐ(ｆ₁₀)＋ω₂₀Ｐ(ｆ₂₀)＋ω₀₁Ｐ(ｆ₀₁)＋ω₁₀Ｐ(ｆ₁₀) ＋ω₁₁Ｐ(ｆ₁₁) …（１）ここで、ωはエンジン回転数で定まる実数値をとる。ま
た、１か０かの２値をとることもできる。Ｐは各共鳴周
波数成分の振動強度（パワースペクトル）である。この
ように測定された周波数成分Ｐに重みωを乗じて得られ
た重み付け周波数成分に基づいて判定指標が求められ
る。

【００１７】図９に示すようにバックグランド振動の共
鳴周波数成分によって示されるノック判定指標Ｉ_bとノ
ッキングの発生による振動の共鳴周波数成分によって示
される指標Ｉ_kは方向と大きさを異にしている。これは
人間による聴覚試験でも明らかなように、ノック無の場
合のエンジン音に対しノック有の場合は例えばカリカリ
等という音で聴き分けられるものであり、ノック有り無
しによって音色が異なるためである。

【００１８】バックグランド振動にノッキングの発生に
よる振動が加わってくると、振動センサに含まれる
ｆ₀₁，ｆ₁₀成分によるノック判定指標Ｉは図９（ａ）の
場合ではノック判定閾値Ｉ₀₁を下回る領域に入り、また
同図（ｂ）で閾値Ｉ₀₂の外側に出ることによりノッキン
グ発生の有りを判定することができる。

【００１９】なお、本明細書において、（１）式の右辺
の５つの項に限らず、振動センサの出力に含まれる複数
の共鳴周波数成分を複合的に用いたものをすべてノッキ
ング判定指標と定義する。

【００２０】このように、ノッキング判定指標を用いる
とバックグランド振動に対してノッキングの発生による
特有な周波数成分の構成が考慮されるので、バックグラ
ンド振動が大きくなってもノッキング発生の有無が判定
できる。

【００２１】また、本発明はエンジンの燃焼実験から得
られた以下に説明する知見に基づいている。すなわち、
第１は、ノッキング発生の共鳴振動数はエンジンの型式
などによって定まる固有のものである。第２は、ノッキ
ングが発生すると各共鳴振動数の成分はそれぞれの強度
（パワースペクトル）を持つが、ノッキングにより発生
するエネルギーはこの強度（パワースペクトル）の総和
として把えられることも可能である。そして、第３は図
１０に示すように燃焼サイクル毎に変動するエネルギー
及び共鳴振動数の成分の頻度分布は、ノッキングにより
発生するエネルギーに対して、非心分布で観測される。

【００２２】ノッキングの発生の有無の判定の原理に続
き、具体的な構成について説明する。図１はシステム構
成図である。空気はエアクリーナー１の入口部より入
り、ダクト３，絞弁を有するスロットルボディ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
って検出され、検出信号はコントロールユニット９に入
力される。

【００２３】一方、燃料は図示していない燃料タンクか
らインジェクタ１６を経て噴射され、吸入通路内で吸入
空気と混合されエンジン７のシリンダ内に供給される。
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から排出される。排気管８に
は排気センサ１１が設けられており、検出信号はコント
ロールユニット９に入力される。

【００２４】点火コイル１３で発生した高電圧は分配器
１４によって各気筒に分配され、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
よって検出され、クランク角センサ１２は１回転毎の絶
対位置を示すＲef信号および当該絶対位置からの所定角
度移動した位置を示すＰos信号を出力する。Ｒef信号及
びＰos信号はコントロールユニット９に入力される。エ
ンジン７には振動を検出する振動センサ１５１が取りつ
けてあり、検出信号はコントロールユニット９に入力さ
れる。

【００２５】コントロールユニット９は各センサからの
信号に基づいて燃料供給量及び点火時期等を演算し、イ
ンジェクタ１６及び点火コイル１３に制御信号を出力す
る。図２は、コントロールユニット９の詳細を示す図で
ある。コントロールユニット９はＣＰＵ２０，Ａ／Ｄ変
換器２１，ＲＯＭ２２,入力Ｉ／Ｏ２３,ＲＡＭ２４，DP
RAM25 ，出力Ｉ／Ｏの２６およびバス３７で構成される
制御用ブロック３４、及び、ＣＰＵ２９，ポート２７，
タイミング回路２８，Ａ／Ｄ変換器３０，ＲＯＭ３１，
ＲＡＭ３２，クロック３３，オペレーショナル回路３
８、およびバス３６で構成されるノッキング検出用のブ
ロック３５に分けられる。ここで、ＣＰＵ２０，ＣＰＵ
２９のデータの交換はデュアルポートＲＡＭであるDPRA
M25を通じてなされる。

【００２６】熱線式流量計２によって検出された吸入空
気量Ｑ_aはＡ／Ｄ変換器２１によってディジタル値に変
換され、ＣＰＵ２０に取り込まれる。またクランク角セ
ンサ１２によって検出される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。ＣＰＵ２
０はＲＯＭ２２に保持しているプログラムに従って演算
処理し、演算結果は出力Ｉ／Ｏ２６から燃料噴射量を意
味する燃料噴射時間信号Ｔ_i，点火時期信号θ_ignとし
ての各々のアクチュエータに伝えられる。演算処理中の
必要なデータ保持はＲＡＭ２４によってなされる。

【００２７】一方、タイミング回路２８は、オペレーシ
ョン回路３８が上死点（Top DeadCenter）を示すＴＤＣ
信号を発生すると、ＣＰＵ２０がポート２７に入力した
内容に従って、クロック３３の発生する周期信号を分周
してサンプリング信号を発生する。サンプリング信号が
発生すると、Ａ／Ｄ変換器３０は振動センサ１５の出力
信号をデイジタル値に変換する。

【００２８】ノッキングを検出するための振動センサ
は、従来のものは図３（ａ）に示すように１３ＫＨｚ付
近で共振するが、本実施例では少なくとも１８〜２０Ｋ
Ｈｚまでの共鳴周波数成分を得るために、図３（ｂ）に
示すような１８ＫＨｚ以上で共振するものを用いる。

【００２９】ＣＰＵ２９はＲＯＭ３１に保持しているプ
ログラムに従いサンプリングされたディジタル値をＲＡ
Ｍ３２に格納すると共に、格納したデータに基づいて周
波数分析し、ノッキングの発生の有無の判定をする。ノ
ッキングの発生の有無の判定結果はDPRAM25 を介してＣ
ＰＵ２０に伝えられる。

【００３０】ＣＰＵ２０は点火時期の演算動作を毎点火
サイクルについて図４(ａ)のフローチャートを用いて説
明する。このフローチャートの動作は一定時間周期、例
えば１０msec毎に起動される。ステップ２０１で、ＲＡ
Ｍ２４内に設定された所定のレジスタからエンジン回転
数Ｎ及び吸入空気量Ｑを読みこむ。ステップ２０２で、
単位回転数あたりの吸入空気量Ｑ／Ｎを演算しさらにＱ
／Ｎから燃料噴射時間幅Ｔ_iをもとめ、燃料供給のため
にＲＯＭ２２内に保持している図５に示すような基本点
火時期マップからステップ２０２で基本点火時期θ _base
を求め、以後のステップにおいて用いる点火時期θ _adv
として、ここで求めた基本点火時期 θ _base の値を用い
る。ステップ２０３で、後述する図７のフローチャート
により判定したノックフラグ（knock flag）の内容によ
ってノッキングの発生の有無の判定をする。ノッキング
が発生していれば、ステップ２１３で点火時期θ_advか
ら所定の遅角量Δθ_retを減算する。なお、この減算に
よって点火時期が遅角（リタード）される。ステップ２
１４で、ＲＡＭ２４中にあり、ノッキング発生により、
遅角させた点火時期を所定の回数例えば５０と比較する
こと（ステップ２０５）でリカバーするペースを決定す
る。カウントデータＡが５０より大きくなっていれば、
ステップ２０７でカウントデータＡを初期化してステッ
プ２０８に進む。

【００３１】ここで、ステップ２１３における遅角量Δ
θ_retの演算は、高速回転時における急激なノッキング
の発生をおさえるため、図４（ｃ）のフローチャートに
示すようにリタード量Δθ_retを回転数に基づいては可
変とする場合について説明する。すなわち、ステップ２
０３でノッキング発生していれば、ステップ２３１でエ
ンジン回転数Ｎが所定の回転数Ｎ₂より大きいか否かを
判断する。所定の回転数Ｎ₂より小さい場合は、ステッ
プ２３２で、所定の遅角量Δθ_ret１を遅角量Δθ_ret
とする。また、所定の回転数Ｎ₂より大きい場合はステ
ップ２３３でΔθ_ret１より大きなΔθ_ret２を遅角量
Δθ_retとすることによりノッキングを抑える適切な遅
角量とすることが可能である。

【００３２】ステップ２０３でノッキングが発生してい
なければ、ステップ２０４で、カウントデータＡを１つ
カウントアップする。カウントデータＡはノッキング発
生により遅角された点火時期θ_advを進角量Δθ_advだけ
リカバーする時間になったかを判定するために用いられ
る。ステップ２０５で、カウントデータＡが所定値５０
に等くなったかを判断する。この図４(ａ)に示すフロー
は１０msec毎に起動されるので、カウントデータＡが５
０に等しくなるときは、カウントデータＡが初期化され
てから０.５秒が経過したときであり、０.５秒経過毎に
リカバーされる。ステップ２０５で、カウントデータＡ
が５０以下であればステップ２０６に進む。ステップ２
０６で、点火時期θ_advに所定の進角量Δθ_adv加算す
る。この加算により点火時期がリカバーされることにな
る。

【００３３】また、ステップ２０６において適切な進角
変更量とし、急激なノッキングの発生をおさえる為図４
（ｂ）のフローチャートに示すように、進角量Δθ_adv
を回転数に応じて可変としてもよい。すなわち、ステッ
プ２０５でＡ＝５０となった場合は、ステップ２２１で
エンジン回転数が所定の回転数Ｎ₁よりも大きいか否か
の判断がなされる。所定の回転数Ｎ₁よりも大きい場合
には、ステップ２２２で所定の進角量Δθ_adv１を進角
値Δθ_advとする。所定の回転Ｎ₁よりも大きくない場
合、ステップ２２３で、Δθ_adv１よりも小さい進角量
Δθ_adv２を進角値Δθ_advとして少しずつ進角の変更
をする。

【００３４】この為、急激な進角変更によるノッキング
の発生は防ぐことができる。

【００３５】このようにしてステップ２０８で基本点火
時期θ_baseに上記のごとくして求めた点火時期θ_advを
加えることにより点火時期θ_ignを演算する。ステップ
２０９で、エンジン回転数Ｎ及び単位回転数あたりの吸
入空気量Ｑ／Ｎに応じて、最大進角値θ_resを求める。
最大進角値θ_resはＲＯＭ３１内に格納されている最大
進角値マップから読みだすことによってなされる。ステ
ップ２１０で点火時期θ_ignが最大進角値θ_resを超えた
かを判断する。超えていなければステップ212に進む。
最大進角値θ_resを超えていると、進角しすぎているの
で、ステップ２１１で最大進角値θ_resを点火時期θ_ign
とする。

【００３６】又、ここで、２０２のステップを実行する
前に図４（ｄ）のフローチャート図に示すように、回転
数Ｎ，吸入空気量Ｑを取り込んだ後に、振動センサの出
力に基づいて、振動センサの異常を判断することによ
り、振動センサの信頼性を向上する場合について説明す
る。なお、振動センサが異常であれば異常の処理をす
る。

【００３７】ステップ２０１で回転数Ｎ及び吸入空気量
Ｑを取り込んだ後に、ステップ231でエンジン回転数Ｎ
が所定の回転数Ｎ₃より大きいか否かの判定をする。所
定の回転数Ｎ₃より小さければ、振動センサの出力が異
常検出できるほど大きくなっていないのでステップ２０
２に進む。

【００３８】ステップ２３１でエンジン回転数が所定の
回転数Ｎ₁よりも大きければ、ステップ２３２で振動セ
ンサが所定レベルＫより大きいかを判定する。大きけれ
ば、振動センサは正常であると判断しステップ２０２に
進む。振動センサの出力が所定レベルより小さければ振
動センサは異常であると判断し、ステップ２３４で振動
センサの異常時のための点火時期を求める。ステップ２
３４では回転数Ｎ及び単位回転あたりの吸入空気量に応
じた異常時の点火時期θ_irrをＲＯＭ２２内に格納され
ているマップから検索する。なお、検索された異常時点
火時期θ_irrは基本点火時期のマップに格納されている
値より充分遅角した値であり、ノッキングが発生しない
ようなものとなる。ステップ２３５で、θ_irrを基本点
火時期θ_baseとし、ノッキング検出による点火時期の演
算をすることなくフローを終了する。

【００３９】以上説明したごとく点火時期θ_ignが設定
された後に、ステップ２１２でエンジン状態に応じて、
ディレイ時間ｔ_d，サンプリング点数ｎ_S，分周比ｔ_S
をポート２７に出力する。ステップ２１３でエンジン状
態に応じて主比較共鳴周波数ｆをDPRAM25 にセットしフ
ローを終了する。

【００４０】なお、分周比ｔ_Sによって振動センサの出
力のディジタル値のサンプリング周期が決まり、サンプ
リング点数ｎ_Sによってサンプリング点数が決まる。

【００４１】なお、サンプリング点数を３２とし、サン
プリング周期２５μsec ，２６.４μsec 及び２５.９μ
sec とした場合のDMRAM25 にセットし解析できる周波数
成分を表２に示す。

【００４２】本表中の＊を付す周波数のように、前述の
表１における主要な共鳴周波数と一致する周波数成分を
得るには、例えばｆ₁₁＝１８.１ＫＨｚならば、本表中
のようにサンプリングタイミングを２５.９μsecとすれ
ばウェーブナンバ１５に１８.０９８ＫＨｚが得られ、
１８.１ＫＨｚにおける正確な周波数分析が可能とな
る。

【００４３】

【表２】

【００４４】このように、サンプリング周期とサンプリ
ング点数によって、周波数解析の分解能が決まる。ステ
ップ２１５でセットされるｔ_d，ｔ_S，ｎ_Sはエンジン
の運転状態に応じて、ノッキングの発生の有無の判定に
必要となる共鳴周波数成分が得られるように決定され、
セットされる。

【００４５】図６は、タイミング回路２８及びその動作
図である。タイミング回路２８はディレイカウンタ４
１，サンプルレートカウント４２，サンプルカウンタ４
４，入力端子にインバータを備えたアンドゲート４３よ
り構成される。ＴＤＣ信号はディレイカウンタ４１のセ
ット端子及びサンプルカウンタ４４のセット端子に入力
される。また、クロック３３の出力はディレイカウンタ
４１のイネーブル端子及びアンドゲート４３のインバー
タを備えた端子に入力される。アンドゲート４３の出力
はサンプルレートカウンタ４２のイネーブル端子に入力
される。サンプルレートカウンタ４２のゼロ出力はサン
プルカウンタ４４のイネーブル端子に入力される。また
サンプルレートカウンタ４２自身のセット端子に入力さ
れ、さらに、サンプリング信号として出力される。サン
プリングカウンタ４４のゼロ出力はアンドゲート４３に
入力される。

【００４６】ＣＰＵ２０からポート２７にディレイ時間
ｔ_d，サンプリング数ｎ_S，分周比ｔ_Sが出力される
と、ディレイカウンタにｔ_dがサンプルレートカウンタ
にｔ_Sが、サンプルカウンタにｎ_Sが、それぞれダウン
カウンタ４の初期値としてセットされる。なお、それぞ
れのカウンタはセット端子に信号が入力されるとゼロ端
子が１となり、イネーブル端子に信号が入力される毎に
カウントダウントし、カウントが零となるとゼロ端子出
力が零となる。

【００４７】ディレイカウンタ４１のセット端子にＴＤ
Ｃ信号が入力されるとゼロ出力が１になり、クロック３
３の信号がイネーブル端子に入力される毎にカウンタが
順にダウンカウントしていく。ＴＤＣ信号はクランク軸
の角度が上死点（トップデットカンター）に相当する角
度になったときに出力される信号で、クランク角センサ
の出力するＲef信号及びＰos信号からハードウェア又は
ＣＰＵ２０内のソフトウェアによって作られる。ディレ
イカウンタのダウンカウント値が零になるとディレイカ
ウンタのゼロ出力が零となり、アンドゲート４３に１が
入力される。なお、この状態ではサンプルカウンタ４４
はすでにＴＤＣ信号を受けているためにゼロ出力は１と
なっているので、クロック３３の出力信号はそのままサ
ンプルレートカウンタ４２のイネーブル端子に入力され
る。

【００４８】サンプルレートカウンタ４２はクロック信
号が発生する毎にカウントダウンし、カウント値が零と
なる毎にサンプリング信号を出力する。また、自身のセ
ット端子に信号を入力し再びｔ _sをカウント値とする。
ゼロ出力はサンプリングカウンタ４４のイネーブル端子
に入力される。ダウンカウントしサンプルカウンタ４４
のカウンタ値が零になるとゼロ出力が零になるとクロッ
ク信号がアンドゲートを通過できなくなりサンプリング
信号は出力されなくなる。

【００４９】ＣＰＵ２９のノッキング発生の有無の判定
の演算処理の動作を図７のフローチャート図を用いて説
明する。このフローチャートの動作は相連続する爆発サ
イクルにおいて毎回実行され、ＴＤＣ信号で開始される
所定回数ｎ_S回のＡ／Ｄ変換の終了直後に起動される。
つまり振動センサ１５の出力のディジタル値が所定個数
ＲＡＭ３２内のメモリに保持されたとき、すなわち、サ
ンプルカウンタ４４のゼロ端子出力が１から零に立ち下
がったときに、ＣＰＵ２９に割込信号が出力され起動さ
れる。

【００５０】まずステップ３００で振動センサの測定デ
ータをＦＦＴにより周波数分析する。分析するデータ
は、ＲＡＭ３２の所定メモリに保持されているサンプリ
ング値である。振動センサの出力に含まれている共鳴周
波数成分を解析するために、サンプリング値からＦＦＴ
手法（Fast Fourier Transform）を行う。なお、ＷＦＴ
手法（Walshto Fourier Transform）を用いて周波解析
することもできる。

【００５１】ステップ３０１で（１）式でノッキング判
定指標Ｉを計算する際に使用する共鳴周波数ｆを選択す
る。この選択方法は５つの共鳴周波数に対するパワース
ペクトルＰ(ｆ₀₁)，Ｐ(ｆ₂₀)，Ｐ(ｆ₀₁)，Ｐ(ｆ₃₀)，Ｐ
(ｆ₁₁)のうちの最大のものからｎ個（ｎ≦５）だけ選択
するものである。次に、ステップ３０２でノッキング判
定指標Ｉを計算する。

【００５２】ノッキング判定指標Ｉは、これら選択され
たいつかのＰによって（１）式に基づいて計算される。
例えば、Ｐ(ｆ₁₀）及びＰ(ｆ₀₁）が選択されたのなら
ば、指標Ｉの計算の様子は図９のようになる。

【００５３】ここで（１）式におけるＰの代わりにパワ
ースペクトルの平均値Ｐ_AV 、即ちバックグランドレベル
で標準化した値を使用することができる。例えばＰ（ｆ
₁₀）の代わりにＰ（ｆ₁₀）／Ｐ_AV（ｆ₁₀）を使用しても
よい。Ｐ_AVは毎爆発で計算されるＰの値から以下に示す
（２）式によって計算される。

【００５４】Ｐ_AV＝ａ・Ｐ_AV＋（１−ａ）・Ｐ …（２）ただしａはＰ_AVの従来値の寄与率である。このＰ_AVの更
新はノッキング有と判定されなかった場合に限り実行さ
れ、このＰがバックグランドレベルとなる。なお、Ｐ_AV
の初期値はＲＯＭ３１に予め設定され、読み出すことに
よって得られる。

【００５５】ステップ３０３ではＲＡＭ３２からエンジ
ン回転数Ｎと吸入空気量Ｑを読み出す。ステップ３０４
では、ＲＯＭ３１内に格納されたテーブルに基づいて、
エンジン回転数Ｎと吸入空気量Ｑから閾値Ｉ₀₁又はＩ₀₂
を選択する。

【００５６】ノッキング判定指標ＩがＩ₀₁またはＩ₀₂よ
り大きければステップ３０５でノッキング発生と判断し
knock フラグを１とし、ノッキング判定指標Ｉが小さけ
ればノッキングが発生していないと判断しknock フラグ
を０とし、DPRAM25 に書き込むフローを終了する。

【００５７】図７のルーチンは図４（ａ）のルーチンが
起動されるより以前に実行される。すなわち図４のルー
チンはある気筒の爆発工程の以前にその点火時期を定め
るプログラムであり、通常圧縮工程もしくは吸入工程で
実行されるが、図７のルーチンは爆発直後に実行される
ものである。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、２つの周波数成分から
ノッキング発生の有無の判定ができるので、バックグラ
ンド振動が大きくなる高負荷高速時でもノッキングの発
生の有無の判定ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステム図。

【図２】コントロールユニット図。

【図３】振動センサの特性を示す図。

【図４】点火時期の演算を示すフローチャート図。

【図５】基本点火時期マップ。

【図６】タイミング回路及びその動作図。

【図７】ノッキング判定の動作を示すフローチャート
図。

【図８】振動センサの出力信号と周波数分析結果図。

【図９】ノッキング判定指標を示す図。

【図１０】ノッキング発生の頻度とノッキングの強度の
関係を示す図。

【符号の説明】

９…コントロールユニット、１２…クランク角センサ、
２８…タイミング回路、３０…Ａ／Ｄ変換器、３３…ク
ロック、１５１…振動センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｇ０１Ｍ 15/00 Ａ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの振動あるいはシリンダ内圧振動
を検出してノッキングの発生の有無を判定するノッキン
グ検出装置において、エンジンの振動あるいはシリンダ内圧振動を検出する振
動センサと、前記振動センサの出力をディジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器によって変換されたディジタル信号を
周波数分析して複数の周波数成分を求め、その求められ
た複数の周波数成分に対してエンジン回転数に応じて定
められる重み(ω)を乗じて得られた複数の重み付け周波
数成分に基づいてノッキングの有無を判定する手段とを
備えたことを特徴とするノッキング検出装置。
【請求項２】エンジンの振動あるいはシリンダ内圧振動
を検出してノッキングの発生の有無を判定するノッキン
グ検出装置において、エンジンの振動あるいはシリンダ内圧振動を検出する振
動センサと、前記振動センサの出力から複数の共鳴周波数成分を求
め、その求められた複数の共鳴周波数成分に対してエン
ジン回転数に応じて定められる重み(ω)を乗じて得られ
た複数の重み付け共鳴周波数成分に基づいてノッキング
の有無を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする
ノッキング検出装置。