JP3031071B2 - エンジン制御装置 - Google Patents
エンジン制御装置Info
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- JP3031071B2 JP3031071B2 JP20877192A JP20877192A JP3031071B2 JP 3031071 B2 JP3031071 B2 JP 3031071B2 JP 20877192 A JP20877192 A JP 20877192A JP 20877192 A JP20877192 A JP 20877192A JP 3031071 B2 JP3031071 B2 JP 3031071B2
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- Japan
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- knocking
- ignition timing
- engine
- frequency components
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ノッキング検出手段を
備えたエンジン制御装置に関する。
備えたエンジン制御装置に関する。
【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。
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。
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】
【０００５】
【０００６】さらにまた、上記従来技術は、ノッキング
センサの共振周波数が１３ＫＨｚ程度に設定されていた
ために、１３ＫＨｚ付近の共鳴周波数成分を分離して用
いることが困難であり、ノッキングの発生の有無の判定
に用いることができなかった。このため、高負荷高速運
転時でバックグランド振動が小さくなる比較的に高い２
０ＫＨｚ程度までの周波数帯域を、ノッキングの発生の
有無の判定に用いることができなかった。このため、高
負荷高速運転時でノッキングの発生の有無の判定ができ
なかった。
センサの共振周波数が１３ＫＨｚ程度に設定されていた
ために、１３ＫＨｚ付近の共鳴周波数成分を分離して用
いることが困難であり、ノッキングの発生の有無の判定
に用いることができなかった。このため、高負荷高速運
転時でバックグランド振動が小さくなる比較的に高い２
０ＫＨｚ程度までの周波数帯域を、ノッキングの発生の
有無の判定に用いることができなかった。このため、高
負荷高速運転時でノッキングの発生の有無の判定ができ
なかった。
【０００７】
【０００８】さらにまた、上記従来技術は、点火時期の
演算のためにノッキングの発生の有無の判定をする判定
手段が高負荷高速運転時に、ノッキング判定ができなか
った。このため、高負荷高速運転時に点火時期をノッキ
ングが絶対に発生しないような領域にまで遅角した制御
せざるを得なく、エンジン出力及び燃料効率を向上でき
なかった。
演算のためにノッキングの発生の有無の判定をする判定
手段が高負荷高速運転時に、ノッキング判定ができなか
った。このため、高負荷高速運転時に点火時期をノッキ
ングが絶対に発生しないような領域にまで遅角した制御
せざるを得なく、エンジン出力及び燃料効率を向上でき
なかった。
【０００９】さらにまた、上記従来技術は、点火時期の
演算のためにノッキングの発生の有無の判定をする判定
手段がアナログ回路によって構成されていたために、Ｆ
ＦＴ（Fast Fourier Transform）のような複雑な演算処
理をリアルタイムで実行できなかった。このため振動セ
ンサに含まれる情報を充分に活用できず、高精度のノッ
キング発生の有無の判定ができず、エンジン出力及び燃
料効率が最適となるように点火時期を制御できなかっ
た。
演算のためにノッキングの発生の有無の判定をする判定
手段がアナログ回路によって構成されていたために、Ｆ
ＦＴ（Fast Fourier Transform）のような複雑な演算処
理をリアルタイムで実行できなかった。このため振動セ
ンサに含まれる情報を充分に活用できず、高精度のノッ
キング発生の有無の判定ができず、エンジン出力及び燃
料効率が最適となるように点火時期を制御できなかっ
た。
【００１０】本発明の目的は高負荷高速運転時にエンジ
ン出力及び燃料効率を向上できるエンジン制御装置を提
供することにある。また、本発明の他の目的は、振動セ
ンサに含まれる情報を有効に活用でき、エンジン出力及
び燃料効率が最適となる点火時期の制御ができるエンジ
ン制御装置を提供することにある。
ン出力及び燃料効率を向上できるエンジン制御装置を提
供することにある。また、本発明の他の目的は、振動セ
ンサに含まれる情報を有効に活用でき、エンジン出力及
び燃料効率が最適となる点火時期の制御ができるエンジ
ン制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、エンジンの状態を検出する手段と、その
検出された運転状態から点火時期を演算する手段と、そ
の演算された点火時期から点火時期制御を行う手段と、
ノッキングを検出する手段とを備え、前記ノッキング検
出手段によってノッキングが検出された時に前記点火時
期制御を行う手段によって点火時期を遅角させるように
したエンジン制御装置であって、前記ノッキング検出手
段は、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、該複数の共鳴周波数成分の少なく
とも２つの共鳴周波数成分に基づいてノッキング指標を
作り、そのノッキング指標とノッキングを判定するため
の所定値とを比較することによってノッキングの有無を
判定する判定手段を備えたことを特徴とする。また、本
発明は、ノッキング検出装置と、前記ノッキング検出装
置の出力に基づいて点火時期の補正値を演算する補正演
算手段と、エンジンの運転状態に基づいて基本点火時期
を演算する基本点火時期演算手段と、前記補正値と前記
基本点火時期に基づいて点火時期を演算する点火時期演
算手段とを備え、前記ノッキング検出装置は、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、該複数の共鳴周波数成分の少なくとも２つの共鳴
周波数成分に基づいてノッキング指標を作り、そのノッ
キング指標とノッキングを判定するための所定値とを比
較することによっ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。さらに、本発明は、エ
ンジンの状態を検出する手段と、その検出された運転状
態から点火時期を演算する手段と、その演算された点火
時期から点火時期制御を行う手段と、ノッキングを検出
する手段とを備え、前記ノッキング検出手段によってノ
ッキングが検出された時に前記点火時期制御を行う手段
によって点火時期を遅角させるようにしたエンジン制御
装置であって、前記ノッキング検出手段は、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Ａ／Ｄ変換してディジタル周波数
分析を行い、複数の周波数成分を求め、その求められた
複数の周波数成分からノッキング判定指標を作るための
複数の周波数成分を選択 し、その選択された複数の周波
数成分によりノッキング指標を作り、そのノッキング指
標に基づいてノッキングの有無を判定する手段を備えた
ことを特徴とする。さらに、本発明は、ノッキング検出
装置と、前記ノッキング検出装置の出力に基づいて点火
時期の補正値を演算する補正演算手段と、エンジンの運
転状態に基づいて基本点火時期を演算する基本点火時期
演算手段と、前記補正値と前記基本点火時期に基づいて
点火時期を演算する点火時期演算手段とを備え、前記ノ
ッキング検出装置は、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
Ａ／Ｄ変換してディジタル周波数分析を行い、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から
ノッキング判定指標を作るための複数の周波数成分を選
択し、その選択された複数の周波数成分によりノッキン
グ指標を作り、そのノッキング指標に基づいてノッキン
グの有無を判定する手段を備えたことを特徴とする。
め、本発明は、エンジンの状態を検出する手段と、その
検出された運転状態から点火時期を演算する手段と、そ
の演算された点火時期から点火時期制御を行う手段と、
ノッキングを検出する手段とを備え、前記ノッキング検
出手段によってノッキングが検出された時に前記点火時
期制御を行う手段によって点火時期を遅角させるように
したエンジン制御装置であって、前記ノッキング検出手
段は、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、該複数の共鳴周波数成分の少なく
とも２つの共鳴周波数成分に基づいてノッキング指標を
作り、そのノッキング指標とノッキングを判定するため
の所定値とを比較することによってノッキングの有無を
判定する判定手段を備えたことを特徴とする。また、本
発明は、ノッキング検出装置と、前記ノッキング検出装
置の出力に基づいて点火時期の補正値を演算する補正演
算手段と、エンジンの運転状態に基づいて基本点火時期
を演算する基本点火時期演算手段と、前記補正値と前記
基本点火時期に基づいて点火時期を演算する点火時期演
算手段とを備え、前記ノッキング検出装置は、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、該複数の共鳴周波数成分の少なくとも２つの共鳴
周波数成分に基づいてノッキング指標を作り、そのノッ
キング指標とノッキングを判定するための所定値とを比
較することによっ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。さらに、本発明は、エ
ンジンの状態を検出する手段と、その検出された運転状
態から点火時期を演算する手段と、その演算された点火
時期から点火時期制御を行う手段と、ノッキングを検出
する手段とを備え、前記ノッキング検出手段によってノ
ッキングが検出された時に前記点火時期制御を行う手段
によって点火時期を遅角させるようにしたエンジン制御
装置であって、前記ノッキング検出手段は、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Ａ／Ｄ変換してディジタル周波数
分析を行い、複数の周波数成分を求め、その求められた
複数の周波数成分からノッキング判定指標を作るための
複数の周波数成分を選択 し、その選択された複数の周波
数成分によりノッキング指標を作り、そのノッキング指
標に基づいてノッキングの有無を判定する手段を備えた
ことを特徴とする。さらに、本発明は、ノッキング検出
装置と、前記ノッキング検出装置の出力に基づいて点火
時期の補正値を演算する補正演算手段と、エンジンの運
転状態に基づいて基本点火時期を演算する基本点火時期
演算手段と、前記補正値と前記基本点火時期に基づいて
点火時期を演算する点火時期演算手段とを備え、前記ノ
ッキング検出装置は、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
Ａ／Ｄ変換してディジタル周波数分析を行い、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から
ノッキング判定指標を作るための複数の周波数成分を選
択し、その選択された複数の周波数成分によりノッキン
グ指標を作り、そのノッキング指標に基づいてノッキン
グの有無を判定する手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【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つの共鳴周波数成分を求め、
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つの共振周波数成分か
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。
力に含まれる少なくとも２つの共鳴周波数成分を求め、
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つの共振周波数成分か
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。
【００１７】振動センサの出力のディジタル値を第１の
クランク角から第２のクランク角まで所定時間間隔でサ
ンプリングしメモリに記憶し、記憶内容に基づいて周波
数成分を解析し、周波数成分によりノッキングの発生の
有無の判定をする。それによって、振動センサの出力に
含まれる任意の周波数成分を得ることができ、エンジン
の運転状態に応じた最もノッキングの発生による振動が
顕著に表われる周波数成分を用いてノッキングの発生の
有無の判定ができるため、エンジンの全ての運転状態で
微弱なノッキングの発生の有無の判定ができる。
クランク角から第２のクランク角まで所定時間間隔でサ
ンプリングしメモリに記憶し、記憶内容に基づいて周波
数成分を解析し、周波数成分によりノッキングの発生の
有無の判定をする。それによって、振動センサの出力に
含まれる任意の周波数成分を得ることができ、エンジン
の運転状態に応じた最もノッキングの発生による振動が
顕著に表われる周波数成分を用いてノッキングの発生の
有無の判定ができるため、エンジンの全ての運転状態で
微弱なノッキングの発生の有無の判定ができる。
【００１８】５ＫＨｚから１８ＫＨｚの範囲でエンジン
振動をほぼ一様に検出し、この検出に基づいてノッキン
グの発生の有無の判定をする。それによって、高負荷高
速運転時のようなバックグランド振動が小さくなる周波
数域でノッキング発生の有無の判定ができるので、高速
高負荷運転時でもノッキング発生の有無の判定ができ
る。
振動をほぼ一様に検出し、この検出に基づいてノッキン
グの発生の有無の判定をする。それによって、高負荷高
速運転時のようなバックグランド振動が小さくなる周波
数域でノッキング発生の有無の判定ができるので、高速
高負荷運転時でもノッキング発生の有無の判定ができ
る。
【００１９】振動センサの出力をディジタル信号に変
え、このディジタル信号を用いて他の振動とノッキング
に基づく振動とをディジタル処理で分離判別することに
よりノッキング発生の有無を判定し、この判定により点
火時期の制御をする。このように、ディジタル処理によ
る分離判別ができるので、高負荷高速時でも確実なノッ
キング発生の有無の判定ができ、点火時期の進角及び遅
角の制御ができ、エンジン出力及び燃料効率を向上でき
る。
え、このディジタル信号を用いて他の振動とノッキング
に基づく振動とをディジタル処理で分離判別することに
よりノッキング発生の有無を判定し、この判定により点
火時期の制御をする。このように、ディジタル処理によ
る分離判別ができるので、高負荷高速時でも確実なノッ
キング発生の有無の判定ができ、点火時期の進角及び遅
角の制御ができ、エンジン出力及び燃料効率を向上でき
る。
【００２０】振動センサのディジタル値に基づいて第１
のマイクロコンピュータが第１の記憶手段のプログラム
に従ってノッキング発生有無の判定をし、このノッキン
グの発生の有無に基づいて、第２のマイクロコンピュー
タが第３の記憶手段のプログラムに従って点火時期の演
算をする。これによって、第１のマイクロコンピュータ
はプログラムに従って複雑な処理を、しかもリアルタイ
ムでできるので、振動センサに含まれる情報と有効に活
用でき、エンジン出力及び燃料効率とが最適となるよう
に点火時期制御ができる。
のマイクロコンピュータが第１の記憶手段のプログラム
に従ってノッキング発生有無の判定をし、このノッキン
グの発生の有無に基づいて、第２のマイクロコンピュー
タが第３の記憶手段のプログラムに従って点火時期の演
算をする。これによって、第１のマイクロコンピュータ
はプログラムに従って複雑な処理を、しかもリアルタイ
ムでできるので、振動センサに含まれる情報と有効に活
用でき、エンジン出力及び燃料効率とが最適となるよう
に点火時期制御ができる。
【００２１】
【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。
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。
【００２２】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。
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。
【００２３】図１１（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１１（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。
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１１（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。
【００２４】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ρnmとすると、それに対応した共鳴周波数ｆnmが存在
する。
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ρnmとすると、それに対応した共鳴周波数ｆnmが存在
する。
【００２５】また、図１１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。
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。
【００２６】
【表１】
【００２７】図１２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。
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。
【００２８】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Ｉb 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Ｉb とノッキングの発生による振動Ｉk を含ん
で定められる指標Ｉとなる。
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Ｉb 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Ｉb とノッキングの発生による振動Ｉk を含ん
で定められる指標Ｉとなる。
【００２９】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。
波数成分を用いて数式化すると下式となる。
【００３０】 Ｉ＝ω10Ｐ(ｆ10)＋ω20Ｐ(ｆ20)＋ω01Ｐ(ｆ01) ＋ω30Ｐ(ｆ30)＋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。
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。
【００３１】図１２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Ｉb 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Ｉk 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。
共鳴周波数成分によって示されるノック判定指標Ｉb 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Ｉk 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。
【００３２】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１２（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。
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１２（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。
【００３３】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。
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。
【００３４】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。
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。
【００３５】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
１３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。
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
１３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。
【００３６】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。
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。
【００３７】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。
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。
【００３８】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。
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。
【００３９】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。
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。
【００４０】熱線式流量計２によって検出された吸入空
気量Ｑa はＡ／Ｄ変換器２１によってデイジタル値に変
換され、ＣＰＵ２０に取りこまれる。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。Ｃ
ＰＵ２０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Ｔi ，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。
気量Ｑa はＡ／Ｄ変換器２１によってデイジタル値に変
換され、ＣＰＵ２０に取りこまれる。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。Ｃ
ＰＵ２０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Ｔi ，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。
【００４１】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
信号をディジタル値に変換する。
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
信号をディジタル値に変換する。
【００４２】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。
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。
【００４３】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イジタル値を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。
ログラムに従いサンプリングされたデイジタル値を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。
【００４４】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、ＲＡＭ２
４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Ｔｉをもとめ、燃料供給のためにＲ
ＯＭ２２内に保持している図８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１０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θadv から所
定の遅角量Δθret 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２１４
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２０
８に進む。
サイクルについて図４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、ＲＡＭ２
４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Ｔｉをもとめ、燃料供給のためにＲ
ＯＭ２２内に保持している図８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１０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θadv から所
定の遅角量Δθret 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２１４
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２０
８に進む。
【００４５】ここで、ステップ２１３における遅角量Δ
θret 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６のフローチャートに示すよ
うにリタード量Δθret を回転数に基づいて可変とする
場合について説明する。すなわち、ステップ２０３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２３
２で、所定の遅角量Δθret１ を遅角値Δθret 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Δθret１より大きなΔθｒｅｔ２を遅角量Δ
θret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。
θret 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６のフローチャートに示すよ
うにリタード量Δθret を回転数に基づいて可変とする
場合について説明する。すなわち、ステップ２０３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２３
２で、所定の遅角量Δθret１ を遅角値Δθret 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Δθret１より大きなΔθｒｅｔ２を遅角量Δ
θret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。
【００４６】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θadv を進角量Δθadv 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５
０に等くなったかを判断する。この図４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５０
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２０
６で、点火時期θadv に所定の進角量Δθadv 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。
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θadv を進角量Δθadv 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５
０に等くなったかを判断する。この図４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５０
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２０
６で、点火時期θadv に所定の進角量Δθadv 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。
【００４７】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
５のフローチャートに示すように、進角量Δθadv を回
転数に応じて可変としてもよい。すなわち、ステップ２
０５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Δθadv１ を進角値
Δθadv 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、Δθadv１ よりも小さい進角量
Δθadv２ を進角値Δθadv として少しずつ進角の変更
をする。
変更量とし、急激なノッキングの発生をおさえる為、図
５のフローチャートに示すように、進角量Δθadv を回
転数に応じて可変としてもよい。すなわち、ステップ２
０５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Δθadv１ を進角値
Δθadv 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、Δθadv１ よりも小さい進角量
Δθadv２ を進角値Δθadv として少しずつ進角の変更
をする。
【００４８】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。
の発生は防ぐことができる。
【００４９】このようにしてステップ２０８で基本点火
時期θbaseに上記のごとくして求めた点火時期θadvを
加えることにより点火時期θign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θres を求める。
最大進角値θres 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θign が最大進角値θres 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θres 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θres を点火時期
θign とする。
時期θbaseに上記のごとくして求めた点火時期θadvを
加えることにより点火時期θign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θres を求める。
最大進角値θres 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θign が最大進角値θres 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θres 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θres を点火時期
θign とする。
【００５０】又、ここで、２０２のステップを実行する
前に図７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を取りこんだ後に、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。
前に図７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を取りこんだ後に、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。
【００５１】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。
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。
【００５２】ステップ２３１でエンジン回転数が所定の
回転数Ｎ3 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θirr 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θirr 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、θirr を基本点
火時期θbase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。
回転数Ｎ3 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θirr 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θirr 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、θirr を基本点
火時期θbase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。
【００５３】以上説明したごとく点火時期θign が設定
された後に、ステップ２１２でエンジン状態に応じて、
デイレイ時間ｔd ，サンプリング点数ｎs ，分周比ｔs
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。
された後に、ステップ２１２でエンジン状態に応じて、
デイレイ時間ｔd ，サンプリング点数ｎs ，分周比ｔs
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。
【００５４】なお、分周比ｔs によって振動センサの出
力のデイ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ｎs によってサンプリング点数が決まる。
力のデイ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ｎs によってサンプリング点数が決まる。
【００５５】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２５.９μs
ec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。
プリング周期２５μsec，２６.４μsec 及び２５.９μs
ec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。
【００５６】本表中の＊を付す周波数のように、前述の
第１表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
ればウエーブナンバ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。
第１表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
ればウエーブナンバ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。
【００５７】
【表２】
【００５８】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２１２でセットされるｔd，ｔs，ｎs 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。
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２１２でセットされるｔd，ｔs，ｎs 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。
【００５９】図９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はデイレイカウンタ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信号はデイレイカウンタ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の出力はデイレイカウンタ
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。
図である。タイミング回路２８はデイレイカウンタ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信号はデイレイカウンタ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の出力はデイレイカウンタ
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。
【００６０】ＣＰＵ２０からポート２７にデイレイ時間
ｔd ，サンプリング数ｎs ，分周比ｔs が出力される
と、デイレイカウンタにｔd がサンプルレートカウンタ
にｔs が、サンプルカウンタにｎs 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
カウントダウンし、カウントが零となるとゼロ端子出力
が零となる。
ｔd ，サンプリング数ｎs ，分周比ｔs が出力される
と、デイレイカウンタにｔd がサンプルレートカウンタ
にｔs が、サンプルカウンタにｎs 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
カウントダウンし、カウントが零となるとゼロ端子出力
が零となる。
【００６１】デイレイカウンタ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（トップデットセンター）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信号からハードウエア
又はＣＰＵ２０内のソフトウエアによって作られる。デ
イレイカウンタのダウンカウント値が零になるとデイレ
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。
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（トップデットセンター）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信号からハードウエア
又はＣＰＵ２０内のソフトウエアによって作られる。デ
イレイカウンタのダウンカウント値が零になるとデイレ
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。
【００６２】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。
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。
【００６３】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１０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ｎs 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の出力のデイジタル値が所定
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。
の演算処理の動作を図１０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ｎs 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の出力のデイジタル値が所定
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。
【００６４】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）をおこなう。なお、Ｗ
ＦＴ手法(Walshto Fourier Transform) を用いて周波解
析することもできる。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。
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）をおこなう。なお、Ｗ
ＦＴ手法(Walshto Fourier Transform) を用いて周波解
析することもできる。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。
【００６５】ノッキング判定指標Ｉは、これら選択され
たいくつかのＰＭ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の計算の様子は第９図のようになる。
たいくつかのＰＭ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の計算の様子は第９図のようになる。
【００６６】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ＰＭ、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）／ＰＭ（ｆ10）を使用しても
よい。ＰＭ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。
ースペクトルの平均値ＰＭ、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）／ＰＭ（ｆ10）を使用しても
よい。ＰＭ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。
【００６７】 ＰＭ＝ａ・ＰＭ＋（１−ａ）・Ｐ …（２） ただしａはＰＭの従来値の寄与率である。このＰＭ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、ＰＭ
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。
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、ＰＭ
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。
【００６８】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を読みだす。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。
ン回転数Ｎと吸入空気量Ｑを読みだす。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。
【００６９】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 に書きこみフローを終了する。
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 に書きこみフローを終了する。
【００７０】図１０のルーチンは図４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１０のルーチンは爆発直後に実行されるも
のである。
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１０のルーチンは爆発直後に実行されるも
のである。
【００７１】
【発明の効果】本発明によれば、高負荷高速時でノッキ
ング発生の有無の判定ができるので、エンジン出力及び
燃料効率が向上できる。また、振動センサの出力に含ま
れる情報を有効に活用できるので、エンジン出力及び燃
料効率が最適となるように制御できる。
ング発生の有無の判定ができるので、エンジン出力及び
燃料効率が向上できる。また、振動センサの出力に含ま
れる情報を有効に活用できるので、エンジン出力及び燃
料効率が最適となるように制御できる。
【００７２】
【００７３】
【００７４】
【００７５】
【図１】システム図。
【図２】コントロールユニットを示す図。
【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】点火時期の演算を示すフローチャート図。
【図６】点火時期の演算を示すフローチャート図。
【図７】点火時期の演算を示すフローチャート図。
【図８】基本点火時期マップ。
【図９】タイミング回路及びその動作図。
【図１０】ノッキング判定の動作を示すフローチャート
図。
図。
【図１１】振動センサの出力信号と周波数分析結果を示
す図。
す図。
【図１２】ノッキング判定指標を示す図。
【図１３】ノッキング発生の頻度とノッキング強度の関
係を示す図である。
係を示す図である。
９…コントロールユニット、１２…クランク角センサ、
１５…振動センサ、２８…タイミング回路、３０…Ａ／
Ｄ変換器、３３…クロック。
１５…振動センサ、２８…タイミング回路、３０…Ａ／
Ｄ変換器、３３…クロック。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−219874（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−148924（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−92624（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−165719（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−14526（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02P 5/152
Claims (4)
- 【請求項１】エンジンの状態を検出する手段と、その検
出された運転状態から点火時期を演算する手段と、その
演算された点火時期から点火時期制御を行う手段と、ノ
ッキングを検出する手段と備え、前記ノッキング検出手
段によってノッキングが検出された時に前記点火時期制
御を行う手段によって点火時期を遅角させるようにした
エンジン制御装置であって、 前記ノッキング検出手段は、 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、該複数の共鳴周波数成分の少なくとも２つの共鳴周
波数成分に基づいてノッキング指標を作り、そのノッキ
ング指標とノッキングを判定するための所定値とを比較
することによってノッキングの有無を判定する判定手段
を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。 - 【請求項２】ノッキング検出装置と、前記ノッキング検
出装置の出力に基づいて点火時期の補正値を演算する補
正演算手段と、エンジンの運転状態に基づいて基本点火
時期を演算する基本点火時期演算手段と、前記補正値と
前記基本点火時期に基づいて点火時期を演算する点火時
期演算手段とを備え、 前記ノッキング検出装置は、 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、該複数の共鳴周波数成分の少なくとも２つの共鳴周
波数成分に基づいてノッキング指標を作り、そのノッキ
ング指標とノッキングを判定するための所定値とを比較
することによっ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エンジン制御装置。 - 【請求項３】エンジンの状態を検出する手段と、その検
出された運転状態から点火時期を演算する手段と、その
演算された点火時期から点火時期制御を行う手段と、ノ
ッキングを検出する手段とを備え、前記ノッキング検出
手段によってノッキングが検出された時に前記点火時期
制御を行う手段によって点火時期を遅角させるようにし
たエンジン制御装置であって、 前記ノッキング検出手段は、 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Ａ／Ｄ変換してディジタル周波
数分析を行い、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からノッキング判定指標を作るため
の複数の周波数成分を選択し、その選択された複数の周
波数成分によりノッキング指標を作り、そのノッキング
指標に基づいてノッキングの有無を判定する手段を備え
たことを特徴とするエンジン制御装置。 - 【請求項４】ノッキング検出装置と、前記ノッキング検
出装置の出力に基づいて点火時期の補正値を演算する補
正演算手段と、エンジンの運転状態に基づいて基本点火
時期を演算する基本点火時期演算手段と、前記補正値と
前記基本点火時期に基づいて点火時期を演算する点火時
期演算手段とを備え、 前記ノッキング検出装置は、 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Ａ／Ｄ変換してディジタル周波
数分析を行い、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からノッキング判定指標を作るため
の複数の周波数成分を選択し、その選択された複数の周
波数成分によりノッキング指標を作り、そのノッキング
指標に基づいてノッキングの有無を判定する手段を備え
たことを特徴とするエンジン制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20877192A JP3031071B2 (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | エンジン制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20877192A JP3031071B2 (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | エンジン制御装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2096451A Division JP2684611B2 (ja) | 1989-04-14 | 1990-04-13 | ノッキング検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195930A JPH05195930A (ja) | 1993-08-06 |
| JP3031071B2 true JP3031071B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=16561825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20877192A Expired - Lifetime JP3031071B2 (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | エンジン制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3031071B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102049451B1 (ko) * | 2017-12-26 | 2019-11-27 | 유광식 | 슬라이딩 도어 가이드장치 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6332069B2 (ja) * | 2015-02-09 | 2018-05-30 | 株式会社デンソー | センサ信号処理装置 |
-
1992
- 1992-08-05 JP JP20877192A patent/JP3031071B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102049451B1 (ko) * | 2017-12-26 | 2019-11-27 | 유광식 | 슬라이딩 도어 가이드장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05195930A (ja) | 1993-08-06 |
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