JP3054919B2 - 内燃機関のノッキング検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のノッキング
検出装置に関し、詳しくは機関振動の検出信号からノッ
キングの有無を検出する装置の改善技術に関する。

【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・排気弁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
り速やかにノッキングを回避するようにした点火時期制
御装置を備えているものがある。

【０００３】前記ノッキングの検出は、次のようにして
行われている。圧電素子によって機関振動レベルに応じ
た検出信号を出力するノックセンサを機関のシリンダブ
ロック等に取付け、１以上のバンドパスフィルタ (以下
ＢＰＦという) によって、前記ノックセンサの検出信号
からノッキング特有の周波数の成分を夫々取り出し、ノ
イズフィルタを通過させて平滑化 (積分) した後、Ａ／
Ｄ変換してマイクロコンピュータに入力させる。マイク
ロコンピュータは、前記ＢＰＦによって得られた周波数
成分の非ノッキング時とノッキング時とのレベル差や特
定周波数の時間的な変化特性等に基づいてノッキングの
発生を検出する。

【０００４】ところで、前記のようにアナログ信号を処
理するＢＰＦを複数設けると部品点数が増大し、コスト
アップとなる。このため、ノックセンサからの検出信号
をＡ／Ｄ変換したデジタル信号をマイクロコンピュータ
でフーリエ変換演算等を行ってノッキングに特有の周波
数成分の抽出を行ってノッキングの検出を行うことが考
えられるが、演算のために大きなメモリ容量が必要とな
り、かつ、特定周波数の波形の時間的推移をリアルタイ
ムに得ることができないため、実質的に採用は困難であ
る。

【０００５】そこで、近年、図３に示すようにノックセ
ンサ11からの機関振動の検出信号をインターフェース回
路12を介してデジタル信号に変換してデジタルプロセッ
サで構成される信号処理ＩＣ13に入力させ、該信号処理
ＩＣ13で前記検出信号に対して高速フーリエ演算等を行
ってノッキング特有の特定周波数成分の抽出と該抽出さ
れた各周波数成分レベルの積分演算とを行い、該積分値
をマイクロコンピュータ (ＣＰＵ) 14に入力させ、マイ
クロコンピュータ14が前記積分値に基づいてノッキング
の有無を検出するようにしたものが提案されている (特
公平６−３５９３７号等参照) 。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ものでは、信号処理ＩＣで演算された積分値をマイクロ
コンピュータにアドレスバス・データバスを使用して送
信しているため、ノッキング判定用のマイクロコンピュ
ータとして外部ＲＡＭとの間のアドレスバス・データバ
スを備えないシングルチップマイクロコンピュータを使
用することができなかった。

【０００７】また、機関種類によってノッキング発生状
態が異なるため、前記信号処理ＩＣにおいて抽出される
各特定周波数 (各ＢＰＦにおける中心周波数) を種々変
更しつつ最適な値を初期設定する必要があり、該特定周
波数の設定を、図示のように複数本設けられた外部設定
端子 (ピン) のレベルを１本ずつ変更しながら行ってい
たため設定のマッチングに時間が掛り、また、ピン数が
多く、パッケージサイズが大きいため、コスト，実装面
積でのデメリットが大きかった。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、信号処理用のデータの伝達方式を変更
することにより、上記問題点を解決した内燃機関のノッ
キング検出装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、機関
本体に付設されて機関振動を検出する振動センサにより
検出された信号から特定周波数成分を抽出する特定周波
数成分抽出手段と、前記抽出された特定周波数成分のレ
ベルを積分する積分手段と、からなる機関振動信号処理
装置と、クロック信号を発生するクロック信号発生手段
を含み、前記機関振動信号処理装置からの積分値に基づ
いてノッキングの有無を検出する制御装置と、により構
成される内燃機関のノッキング検出装置において、前記
特定周波数成分抽出手段における特定周波数成分の初期
データ及び前記積分値データの授受を前記制御装置との
間でシリアル通信により行うと共に、前記シリアル通信
において、単位量のデータの送信が終了する毎に、デー
タ区間信号を出力し、該データ区間信号出力後、次のデ
ータと前記クロック信号発生手段から発生するクロック
信号とを対応させて送信させることにより、データのず
れを修正する機能を持たせたことを特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【作用】本発明によれば、特定周波数成分の初期データ
や積分値データの授受を前記制御装置との間でシリアル
通信により行う構成としたため、データ授受のための端
子数が大幅に削減でき、それに伴う内部回路の簡易化と
も相まって、機関振動信号処理装置を小型化，低コスト
化することができるまた、シリアル通信において同期ク
ロックに発生するノイズの影響で送信データと受信デー
タとの間にタイミングのずれを生じても、単位量のデー
タ内に留めることができ、後続するデータに影響を与え
ることがないので、ノッキング検出エラーを可及的に抑
制することができる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。一実施例の構成を示す図１において、機関のシリン
ダブロック等に取付けられるノックセンサ11は、圧電素
子によって機関振動レベルに応じた検出信号を出力す
る。

【００１３】該ノックセンサ11からの検出信号は、イン
ターフェース回路12を介してデジタル信号としてデジタ
ルプロセッサで構成される信号処理装置としての信号処
理ＩＣ21に入力される。前記信号処理ＩＣ21は、前記検
出信号に対して高速フーリエ演算等を行ってノッキング
特有の特定周波数成分の抽出と該抽出された周波数成分
レベルの積分演算とを行う。

【００１４】そして、前記信号処理ＩＣ21によって演算
された積分値のデータが制御装置としてのマイクロコン
ピュータ22に入力され、該マイクロコンピュータ22は、
前記周波数成分の積分値のデータに基づいて周波数成分
の非ノッキング時とノッキング時とのレベル差や特定周
波数の時間的な変化特性等に基づいてノッキングの発生
を検出する。

【００１５】ここで、本発明に係る構成として、信号処
理ＩＣ21からの積分値のデータのマイクロコンピュータ
22への送信及び、信号処理ＩＣ21において抽出される特
定周波数 (各ＢＰＦにおける中心周波数) を最適な値に
初期設定する際の信号処理ＩＣへのデータの送信を、マ
イクロコンピュータ22からのシリアル通信により行う構
成としている。

【００１６】上記シリアル通信を行うため、マイクロコ
ンピュータ22から信号処理ＩＣ21へデータを送信するた
めの送信ラインＴｘ (信号処理ＩＣ21側からみれば受信
ライン) と、信号処理ＩＣ21からマイクロコンピュータ
22にデータを受信するための受信ラインＲｘ (同じく信
号処理ＩＣ21側からみれば送信ライン) と、送受信の同
期をとるために送信側から発せられるクロック信号ライ
ンＣＬＫとを備える。

【００１７】そして、前記信号処理ＩＣ21の特定周波数
初期設定の際には、マイクロコンピュータ22から該初期
設定用のデータを前記送信ラインＴｘによってクロック
信号に同期してシリアル通信によって送信しつつ、信号
処理ＩＣ21がクロック信号に同期してデータを読み取っ
ていく。また、ノッキング検出時には、信号処理ＩＣ21
で演算された各特定周波数毎の積分値のデータを前記ラ
インＲｘを介して同様にシリアル通信して送信しつつ、
ラインＴｘを介してマイクロコンピュータ22が該データ
を読み取っていく。

【００１８】また、本実施例では、単位量例えば１バイ
ト分のデータの通信が終了する毎にデータ区間信号を出
力する構成とし、マイクロコンピュータ22から信号処理
ＩＣ21への送信時には、該データ区間信号を出力するた
めのデータ区間信号ラインＤＥＬを設ける。例えば、マ
イクロコンピュータ22から信号処理ＩＣ21へシリアル通
信でデータを送信する場合、図２に示すようにマイクロ
コンピュータ22から発生するクロック信号がクロック信
号ラインを介して送信中にノイズを発生すると、該ノイ
ズによって同じデータ値 (図示Ｄ２) が２回読み取られ
てしまい、それ以降のデータ値が１つずつずれてしまう
こととなる。この場合、１バイト分のデータでの影響は
小さいが、そのままでは図示の従来方式のようにそれ以
降のバイト分のデータ値が全てずれこんでしまうため、
大きな影響を与えてしまうこととなる。そこで、前記デ
ータ区間信号を出力して信号処理ＩＣ21へ入力させるこ
とにより、該信号処理ＩＣ21が該データ区間信号によっ
てリセットをかけて、その後クロック信号が入力されて
から読み込まれたデータをデータ値として扱うようにす
れば、図示の本方式のようにノイズ発生後のバイトのデ
ータ値は正常なものとなるから、ノイズの影響を無視で
きる程度に可及的に小さなものとすることができる。

【００１９】また、信号処理ＩＣ21からマイクロコンピ
ュータ22にシリアル通信でデータを送信する場合も同様
である。このように、本実施例によれば、信号処理ＩＣ
21とマイクロコンピュータ22との間のデータの授受をシ
リアル通信で行う構成としたため、マイクロコンピュー
タとして外部ＲＡＭとの送信用のデータバス，アドレス
バスを備えないシングルチップマイコンを採用すること
ができ、一方、信号処理ＩＣ21側も前記データバス，ア
ドレスバス及び外部設定端子が無くなり、代わりにシリ
アル通信用の計３本とデータ区間信号ラインを加えても
計４本の端子で済むため、大幅に端子数を削減すること
ができ、そのための内部回路も簡易化されることとも相
まって信号処理ＩＣ21のパッケージを大幅に小型化する
ことができ、延いては大幅なコストダウンを図れる。

【００２０】また、特定周波数初期設定をマイクロコン
ピュータ22の入力データを変更する簡単な作業で行われ
るため、マッチング時間も短縮でき、この点でもコスト
ダウンを図れる。更に、前記データ区間信号を出力する
ことでシリアル通信で問題となるノイズの影響も可及的
に抑制することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、機関振動信号処理装置と制御装置との間で特定周波
数成分の初期データや積分値データの授受をシリアル通
信により行う構成としたため、データ授受のための端子
数が大幅に削減でき、それに伴う内部回路の簡易化とも
相まって、機関振動信号処理装置を小型化，低コスト化
することができるまた、同期クロックに発生するノイズ
の影響で送信データと受信データとの間にタイミングの
ずれを生じても、単位量のデータ内に留めることがで
き、後続するデータに影響を与えることがないので、ノ
ッキング検出エラーを可及的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック回路図。

【図２】同上実施例のシリアル通信時の様子を従来方式
と比較して示すタイムチャート。

【図３】従来例を示すブロック回路図。

【符号の説明】

11 ノックセンサ 21 信号処理ＩＣ 22 マイクロコンピュータ ＣＬＫ クロック信号ライン Ｔｘ 送信ライン Ｒｘ 受信ライン ＤＥＬ データ区間信号ライン

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関本体に付設されて機関振動を検出する
   振動センサにより検出された信号から特定周波数成分を
   抽出する特定周波数成分抽出手段と、前記抽出された特
   定周波数成分のレベルを積分する積分手段と、からなる
   機関振動信号処理装置と、クロック信号を発生するクロック信号発生手段を含み、
   前記機関振動信号処理装置からの積分値に基づいてノッ
   キングの有無を検出する制御装置と、 により構成される内燃機関のノッキング検出装置におい
   て、 前記特定周波数成分抽出手段における特定周波数成分の
   初期データ及び前記積分値データの授受を前記制御装置
   との間でシリアル通信により行うと共に、 前記シリアル通信において、単位量のデータの送信が終
   了する毎に、データ区間信号を出力し、該データ区間信
   号出力後、次のデータと前記クロック信号発生手段から
   発生するクロック信号とを対応させて送信させることに
   より、データのずれを修正する機能を持たせたことを特
   徴とする内燃機関のノッキング検出装置。