JP3118022B2 - 複数バンクを有する多気筒エンジンのノック検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノックセンサからの検
出出力に基づいてノック発生の有無を判定する複数バン
クを有する多気筒エンジンのノック検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、エンジンの混合気の異常
燃焼により発生するノックは、燃焼圧力振動として、あ
るいは、シリンダブロックなどに伝達する機械的振動と
して、ノックセンサにより検出することができる。

【０００３】このノックセンサからの信号処理に関して
は、本出願人は、先に提出した特開平２−２７２３２７
号公報及び特開平２−２７２３２８号公報において、ノ
ックセンサからの信号を燃焼サイクルの特定期間内で連
続して高速にアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換する、
いわゆるデジタルノック検出処理の技術を提案してお
り、この技術により、アナログ波形処理の経年変化によ
る信頼性低下を伴うことなく、正確にノック発生の有無
を判定することができるようになった。

【０００４】一般に、このデジタルノック検出処理にお
いては、所定のクランク角に対応するサンプル区間でノ
ックセンサからの信号を高速にＡ／Ｄ変換し、このＡ／
Ｄ変換データからノックセンサ信号の振幅の区間内平均
値を求める。この区間内平均値は、ノイズの大きさやノ
ックの有無により変化し、サイクル間で変動するため、
通常、加重平均処理後、エンジン回転数などの運転条件
に応じた係数を乗じ、比較基準レベルであるバックグラ
ンドレベルを設定する。そして、このバックグランドレ
ベルを越える振幅のＡ／Ｄ変換データを抽出してバック
グランドレベルとの差を積分し、この積分値とノック判
定レベルを比較してノック発生の有無を判定するように
している。

【０００５】しかし、ノックが連続して発生した場合に
は、加重平均処理してもバックグランドレベルが次第に
上昇し、最終的にノック検出不良となるおそれがある。

【０００６】これに対処するに、特開昭６３−５１４３
号公報には、ノッキング検出手段の所定クランク角期間
の出力を定量化するとともに、これを重みづけして平滑
化した値をバックグランドレベル（バックグランドノイ
ズ）とし、このバックグランドレベルに上限値を設定す
ることにより、異常発生時におけるバックグランドレベ
ルの異常な増大を抑制する技術が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多気筒
エンジンで複数のノックセンサを使用するシステムにお
いては、ノックセンサ中のノイズは、気筒やノックセン
サ毎に大きさが異なり、また、バックグランドレベル
は、エンジンが高回転、高負荷のとき大きくなり、過渡
運転時などには急変する。

【０００８】このため、１つの気筒で発生したノックに
より、他の気筒のバックグランドレベル演算値が変化し
てしまい、特に、ノックが連続して発生した場合には、
その影響が強くなり、バックグランドレベルが上限値に
はりつくおそれがある。

【０００９】すなわち、単に１つのバックグランドレベ
ルに対して上限を設定するのみでは、エンジン運転状態
及びノック検出位置による相互干渉を排除して精度良く
バックグランドレベルを設定することは困難であり、ノ
ック誤検出やノック検出不良を生じるおそれがある。

【００１０】本発明は上記事情に鑑み、エンジン運転状
態及びノック検出位置による相互干渉を防止してバック
グランドレベルの設定精度を向上すると共に異常上昇を
防止し、ノック誤検出やノック検出不良を防止すること
のできる複数バンクを有する多気筒エンジンのノック検
出方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明による複数バンクを有する多気
筒エンジンのノック検出方法は、各気筒毎にサンプル区
間を設定し、サンプル区間においてノックセンサからの
信号をＡ／Ｄ変換して、このＡ／Ｄ変換データと中心値
との差の絶対値を積算して振幅データ積分値を算出し、
上記Ａ／Ｄ変換データと中心値との差の絶対値が該当気
筒に対するバックグランドレベルを越えている時、上記
Ａ／Ｄ変換データと中心値との差の絶対値から上記該当
気筒に対するバックグランドレベルを減算して、該減算
値をノック強度として積算し、サンプル区間の終了時
に、上記振幅データ積分値から上記サンプル区間内にお
ける振幅データの平均値を求め、更にこの平均値を加重
平均処理することにより該当気筒に対するバックグラン
ドレベルを設定すると共に、上記ノック強度と、エンジ
ン運転状態に基づいて設定されたノック判定レベルとの
比較により該当気筒のノックを判別する多気筒エンジン
のノック検出方法において、上記多気筒エンジンは複数
のバンクを有して、各バンクにノックセンサを配設した
エンジンであって、サンプル区間において該当気筒の属
するバンクに配設されたノックセンサからの信号をＡ／
Ｄ変換し、加重平均処理によりバックグランドレベルを
設定する際に用いる加重平均の重みを、エンジン運転状
態に応じ、エンジン回転数に比例すると共に、加速時に
は値が小さく、ノック発生が判別された時には大きな値
に設定し、バンク毎にバックグランド係数を設定し、前
記サンプル区間の終了時に、上記ノック判定レベル、上
記加重平均の重み、及び該当気筒の属するバンクに対応
するバックグランド係数を読み出して、ノック判定レベ
ルと前記ノック強度とを比較してノックを検出すると共
に、前記振幅データ積分値から求めたサンプル区間内に
おける振幅データの平均値を、上記加重平均の重みによ
り加重平均し、更にこの加重平均値に上記バックグラン
ド係数を乗算することにより該当気筒に対するバックグ
ランドレベルを設定することを特徴とする。請求項２記
載の発明は、請求項１記載の発明において、上記バック
グランドレベルの設定時、バックグランドレベルを上限
値と比較し、バックグランドレベルが上限値を上回ると
きには、バックグランドレベルを上限値により規制する
ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明は、複数のバンクを有する
多気筒エンジンの各バンク毎にノックセンサを配設し、
ノックを検出するに際し、サンプル区間において該当気
筒の属するバンクに配設されたノックセンサからの信号
をＡ／Ｄ変換する。そして、加重平均処理によりバック
グランドレベルを設定する際に用いる加重平均の重み
を、エンジン運転状態に応じ、エンジン回転数に比例す
ると共に、加速時には値が小さく、ノック発生が判別さ
れた時には大きな値に設定する。また、バンク毎にバッ
クグランド係数を設定する。そして、各気筒毎にサンプ
ル区間の終了時に、上記加重平均の重み、及び該当気筒
の属するバンクに対応するバックグランド係数を読み出
して、該当気筒のサンプル区間においてノックセンサ信
号のＡ／Ｄ変換データと中心値との差の絶対値を積算し
て算出した振幅データ積分値から求めたサンプル区間内
における振幅データの平均値を、加重平均の重みにより
加重平均し、更にこの加重平均値に上記バックグランド
係数を乗算することにより該当気筒に対するバックグラ
ンドレベルを設定して、該当気筒のノック強度の算出に
反映させる。

【００１３】請求項２記載の発明は、バックグランドレ
ベルの設定時、バックグランドレベルを上限値と比較
し、バックグランドレベルが上限値を上回るときには、
バックグランドレベルを上限値により規制する。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１〜図１３は本発明の第１実施例を示し、図１
はノック検出及びバックグランドレベル設定ルーチンの
フローチャート（その１）、図２はノック検出及びバッ
クグランドレベル設定ルーチンのフローチャート（その
２）、図３はサンプル開始設定ルーチンのフローチャー
ト、図４はメインコンピュータにおける処理ルーチンの
フローチャート、図５はエンジン制御系の概略図、図６
はクランクロータとクランク角センサの正面図、図７は
図６の側面図、図８は第１のクランクロータと第１のク
ランク角センサの正面図、図９は第２のクランクロータ
と第２のクランク角センサの正面図、図１０はカムロー
タとカム角センサの正面図、図１１は制御装置の回路構
成図、図１２はノック検出の時系列を示す説明図、図１
３はノック信号の処理を示す説明図である。

【００１５】［エンジン制御系の構成]図５において、
図中の符号１はエンジン本体であり、図においては６気
筒水平対向型エンジンを示す。このエンジン本体１は、
シリンダブロック２がクランクシャフト１ａを中心とし
て両側のバンク（図の右側が左バンク、左側が右バン
ク）に２分割されており、例えば、右バンクに＃１，＃
３，＃５気筒の気筒群が配置され、左バンクに＃２，＃
４，＃６気筒の気筒群が配置されている。

【００１６】上記各バンクの各シリンダヘッド３には、
それぞれ吸気ポート４が形成され、各吸気ポート４にイ
ンテークマニホルド５が連通されている。また、上記イ
ンテークマニホルド５の上流に、各バンクに対応してス
ロットルチャンバ６ａ，６ｂが連通され、さらに、各ス
ロットルチャンバ６ａ，６ｂが合流して上流側にエアチ
ャンバ７が連通されている。

【００１７】上記エアチャンバ７上流側には、吸気管８
を介してエアクリーナ９が取付けられており、このエア
クリーナ９の直下流に吸入空気量センサ（図において
は、ホットフィルム式エアフローメータ）１０が介装さ
れている。

【００１８】また、上記各スロットルチャンバ６ａ，６
ｂと上記エアチャンバ７との間に、それぞれ、スロット
ルバルブ１１ａ，１１ｂが介装され、一方のスロットル
バルブ１１ｂに、スロットル開度センサ１２ａとスロッ
トルバルブ全閉を検出するアイドルスイッチ１２ｂとが
連設されている。

【００１９】さらに、各スロットルチャンバ６ａ，６ｂ
を連通する通路６ｃに可変吸気バルブ１１ｃが介装さ
れ、各スロットルバルブ１１ａ，１１ｂの直下流側が通
路６ｄによって連通され、この通路６ｄと上記エアチャ
ンバ７との間に、アイドルスピードコントロールバルブ
（ＩＳＣＶ）１３が介装されている。

【００２０】また、上記インテークマニホルド５の各気
筒の各吸気ポート４の直上流側にインジェクタ１４が配
設され、さらに、上記各シリンダヘッド３の各気筒毎
に、その先端を燃焼室に露呈する点火プラグ１５が取付
けられている。この点火プラグ１５の端子部には、点火
コイル１５ａが直接取付けられ、イグナイタ１６に接続
されている。

【００２１】上記インジェクタ１４には、燃料タンク１
７内に設けられたインタンク式の燃料ポンプ１８から燃
料フィルタ１９を経て燃料が圧送され、プレッシャレギ
ュレータ２０にて調圧される。

【００２２】また、上記シリンダブロック２に形成され
た冷却水通路（図示せず）に冷却水温センサ２１が臨ま
されるとともに、上記シリンダブロック２の各バンク
に、それぞれ、右バンクノックセンサ２２ａ、左バンク
ノックセンサ２２ｂが取付けられており、上記各シリン
ダヘッド３の各排気ポート２３から、各バンク毎に設け
た各排気管２４ａ，２４ｂが連通されている。

【００２３】上記各排気管２４ａ，２４ｂには、それぞ
れ、右バンクＯ2 センサ２５ａ，左バンクＯ2センサ２
５ｂが臨まされ、各Ｏ2 センサ２５ａ，２５ｂの下流側
に、それぞれ、触媒コンバータ２６ａ，２６ｂが介装さ
れ、さらに、各触媒コンバータ２６ａ，２６ｂの下流側
合流部に、触媒コンバータ２７が介装されている。

【００２４】一方、上記エンジン本体１のクランクシャ
フト１ａには、クランクスプロケット１ｂが軸着され、
このクランクスプロケット１ｂにタイミングベルト２８
が張設されている（図７参照）。そして、上記クランク
シャフト１ａの回転が上記タイミングベルト２８を介し
てカムシャフト１ｃに伝達され、このカムシャフト１ｃ
が上記クランクシャフト１ａに対し1/2 回転する。

【００２５】また、上記クランクシャフト１ａにクラン
ク角検出用の第１のクランクロータ２９とグループ気筒
判別用の第２のクランクロータ３０とが軸着され、第
１，第２のクランクロータ２９，３０の外周に、被検出
体である突起を検出する電磁ピックアップなどからなる
第１，第２のクランク角センサ３１，３２が、それぞれ
対設されている。また、上記カムシャフト１ｃにカムロ
ータ３３が軸着され、このカムロータ３３の外周に電磁
ピックアップなどからなるカム角センサ３４が対設され
ている。

【００２６】図７に示すように、上記各クランクロータ
２９，３０は、所定の間隔Ｌ2 をもって互いに近接して
軸着され、各クランクロータ２９，３０の外周に、上記
各クランク角センサ３１，３２が所定のクリアランスＳ
を介して対設されている。

【００２７】また、上記各クランクロータ２９，３０の
間隔Ｌ2 は、各クランク角センサ３１，３２の間隔Ｌ1
( 上記クランクシャフト１ａの軸方向の間隔）よりも小
さく、従って、上記第１のクランク角センサ３１の軸中
心は、上記第１のクランクロータ２９（クランク角検出
用クランクロータ）の板厚中心に対して上記クランクス
プロケット１ｂ側へ僅かにオフセットしており、また、
上記第２のクランク角センサ３２の軸中心は、上記第２
のクランクロータ３０（グループ気筒判別用クランクロ
ータ）の板厚中心に対して上記エンジン本体１側へ僅か
にオフセットしている。

【００２８】さらに、図６に示すように、上記各クラン
ク角センサ３１，３２は、上記クランクシャフト１ａの
軸中心に対して所定の開き角θ0 （例えば２５°）で配
置され、上記各クランク角センサ３１，３２を被検出体
が通過する際に生じる磁束変化により互いに影響を受け
てノイズが発生しないよう所定の空間的距離が保たれ
る。

【００２９】すなわち、上記各クランクロータ２９，３
０の軸方向の取付け長さが最小にされるとともに上記ク
ランク角センサ３１，３２の相互干渉が防止されてコン
パクト化を図ることができ、さらに、上記各クランクロ
ータ２９，３０の構成を簡単にすることができる。

【００３０】また、上記クランク角検出用の第１のクラ
ンクロータ２９は、図８に示すように、その外周に突起
２９ａが形成されており、また、上記グループ気筒判別
用の第２のクランクロータ３０は、図９に示すように、
その外周にグループ気筒判別用の突起３０ａが形成され
ている。

【００３１】そして、上記各クランク角センサ３１，３
２を上記各突起２９ａ，３０ａが通過する際に磁束を変
化させ、その結果、電磁誘導により上記各クランク角セ
ンサ３１，３２から交流電圧の信号列が出力され、それ
ぞれ、クランクパルス、グループ判別パルスに変換され
る。

【００３２】上記クランク角検出用の第１のクランクロ
ータ２９は、詳細には、突起２９ａが、例えば、各気筒
の圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）１０°を起点として３０°
間隔で等間隔に形成され、この突起２９ａを検出する上
記第１のクランク角センサ３１からの信号が波形整形さ
れ、クランク角３０°毎のクランクパルスが得られるよ
うになっている。

【００３３】例えば、ＢＴＤＣ７０°を示すクランクパ
ルスは、エンジン回転数ＮEを算出する際の基準クラン
ク角であり、また、点火時期設定、燃料噴射時期設定の
際の基準クランク角となる。さらに、ＢＴＤＣ１０°を
示すクランクパルスは、始動時の固定点火時期のクラン
ク角となる。

【００３４】また、上記グループ気筒判別用の第２のク
ランクロータ３０の突起３０ａは、例えば、＃１，＃２
気筒のＢＴＤＣ５５°の位置に１個形成され、＃３，＃
４気筒のＢＴＤＣ５５°の位置から３０°毎に２個、＃
５，＃６気筒のＢＴＤＣ５５°の位置から３０°毎に３
個形成されており、上記突起３０ａを検出する上記第２
のクランク角センサ３２からの信号が同様に波形整形さ
れ、グループ判別パルスが得られる。

【００３５】図１２に示すように、上記グループ判別パ
ルスは、３０°ＣＡ毎のクランクパルス間に０個ないし
１個出力され、ＢＴＤＣ１００°とＢＴＤＣ７０°との
間には、いずれの気筒においてもグループ判別パルスは
存在せず、上記グループ判別パルスが、無し、有りのパ
ターンの後のクランクパルスは、常にＢＴＤＣ４０°を
示し、次のクランクパルスはＢＴＤＣ１０°を示す。

【００３６】一方、図１０に示すように、上記カムロー
タ３３には、特定気筒の圧縮上死点を判別するため、例
えば＃１気筒の圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）４３．２°の
位置に、突起３３ａが１個形成されており、カム角セン
サ３４からのカムパルスと上記グループ判別パルスとに
より、個々の気筒を判別することができる。

【００３７】尚、上記第１，第２のクランクロータ２
９，３０、あるいは、上記カムロータ３３の外周には、
突起の代わりにスリットを設けても良く、さらには、上
記第１，第２のクランク角センサ３１，３２、及び、カ
ム角センサ３４は、電磁ピックアップなどの磁気センサ
に限らず、光センサなどでも良い。

【００３８】［制御装置の回路構成]一方、図１１にお
いて、符号４０は、マイクロコンピュータからなる制御
装置（ＥＣＵ）であり、このＥＣＵ４０は、点火時期制
御、燃料噴射制御などを行なうメインコンピュータ４１
と、ノック検出処理を行なう専用のサブコンピュータ４
２との２つのコンピュータから構成されている。

【００３９】また、上記ＥＣＵ４０内には定電圧回路４
３が内蔵され、この定電圧回路４３から各部に安定化電
圧が供給されるようになっている。この定電圧回路４３
は、ＥＣＵリレー４４のリレー接点を介してバッテリ４
５に接続され、上記ＥＣＵリレー４４のリレーコイルが
キースイッチ４６を介して上記バッテリ４５に接続され
ている。また、上記バッテリ４５に、燃料ポンプリレー
４７のリレー接点を介して燃料ポンプ１８が接続されて
いる。

【００４０】上記メインコンピュータ４１は、メインＣ
ＰＵ４８、ＲＯＭ４９、ＲＡＭ５０、タイマ５１、シリ
アルインターフェース（ＳＣＩ）５２、及び、Ｉ／Ｏ
インターフェース５３がバスライン５４を介して互いに
接続されている。

【００４１】上記Ｉ／Ｏ インターフェース５３の入力
ポートには、吸入空気量センサ１０、スロットル開度セ
ンサ１２ａ、冷却水温センサ２１、右バンクＯ2センサ
２５ａ、及び、左バンクＯ2センサ２５ｂが、Ａ／Ｄ変
換器５５ａを介して接続されるとともに、アイドルスイ
ッチ１２ｂ、第１，第２のクランク角センサ３１，３
２、カム角センサ３４が接続され、さらに、上記バッテ
リ４５が接続されてバッテリ電圧がモニタされる。

【００４２】また、上記Ｉ／Ｏ インターフェース５３
の出力ポートには、イグナイタ１６が接続され、さら
に、駆動回路５５ｂを介して、ＩＳＣＶ１３、インジェ
クタ１４、燃料ポンプリレー４７のリレーコイルが接続
されている。

【００４３】一方、サブコンピュータ４２は、サブＣＰ
Ｕ５６、ＲＯＭ５７、ＲＡＭ５８、タイマ５９、ＳＣＩ
６０、及び、Ｉ／Ｏインターフェース６１がバスライン
６２を介して互いに接続されて構成されている。

【００４４】上記Ｉ／Ｏインターフェース６１の入力ポ
ートには、第１，第２のクランク角センサ３１，３２、
及び、カム角センサ３４が接続されるとともに、右バン
クノックセンサ２２ａ、左バンクノックセンサ２２ｂ
が、それぞれ、アンプ６３、周波数フィルタ６４、Ａ／
Ｄ変換器６５を介して接続されている。

【００４５】上記各ノックセンサ２２ａ，２２ｂは、例
えばノック振動とほぼ同じ固有周波数を持つ振動子と、
この振動子の振動加速度を検知して電気信号に変換する
圧電素子とから構成される共振形のノックセンサであ
り、エンジンの爆発行程における燃焼圧力波によりシリ
ンダブロックなどに伝わる振動を検出し、その振動波形
をノック信号として出力する。

【００４６】このノック信号は上記アンプ６３により所
定のレベルに増幅された後、上記周波数フィルタ６４に
より必要な周波数成分が抽出され、Ａ／Ｄ変換器６５で
アナログデータからデジタルデータに変換される。

【００４７】上記メインコンピュータ４１と上記サブコ
ンピュータ４２とは、ＳＣＩ５２，６０を介したシリア
ル回線により接続されるとともに、上記サブコンピュー
タ４２のＩ／Ｏインターフェース６１の出力ポートが、
上記メインコンピュータ４１のＩ／Ｏインターフェース
５３の入力ポートに接続されている。

【００４８】上記メインコンピュータ４１では、クラン
クパルスに基づいて点火時期などを演算し、所定の点火
時期に達すると、該当気筒に点火信号を出力し、一方、
上記サブコンピュータ４２では、クランクパルスの入力
間隔からエンジン回転数を算出し、このエンジン回転数
とエンジン負荷とに基づいて各ノックセンサ２２ａ，２
２ｂからのノック信号のサンプル区間を設定し、このサ
ンプル区間で各ノックセンサ２２ａ，２２ｂからのノッ
ク信号を高速にＡ／Ｄ変換して振動波形を忠実にデジタ
ルデータに変換し、ノック発生の有無を判定する。

【００４９】このノック発生の有無の判定結果は、サブ
コンピュータ４２のＩ／Ｏインターフェース６１に出力
され、ノック発生の場合には、ＳＣＩ６０，５２を介し
たシリアル回線を通じてサブコンピュータ４２から上記
メインコンピュータ４１にノックデータが読込まれ、上
記メインコンピュータ４１では、このノックデータに基
づいて直ちに該当気筒の点火時期を遅らせ、ノックを回
避する。

【００５０】［動 作］まず、サブコンピュータ４２に
おけるノック判定処理について説明する。サブコンピュ
ータ４２では、基準クランクパルスが入力される度に、
図３に示すサンプル開始設定ルーチンが割込みスタート
し、右バンクノックセンサ２２ａあるいは左バンクノッ
クセンサ２２ｂからの信号のサンプル開始タイミングが
設定される。

【００５１】この基準クランク角は、例えば、ＢＴＤＣ
１０°であり、ＢＴＤＣ１０°のクランクパルスがサブ
コンピュータ４２に入力されて割込み処理が起動される
と、ステップS101で、気筒＃ｉを判別し、判別した気筒
＃ｉに応じてノックセンサを選択する。例えば、判別し
た気筒＃ｉが、＃１，＃３，＃５の場合には右バンクノ
ックセンサ２２ａを選択し、判別した気筒＃ｉが、＃
２，＃４，＃６の場合には左バンクノックセンサ２２ｂ
を選択する。

【００５２】この気筒判別は、第２のクランク角センサ
３２からのグループ判別パルスが、ＢＴＤＣ１００°と
ＢＴＤＣ７０°との間には、いずれの気筒においても存
在しないことから、例えば、ある気筒のＢＴＤＣ１００
°を起点として次の気筒のＢＴＤＣ１００°までの間に
存在するグループ判別パルスのパターンを調べることに
より行なうことができ、＃１，＃２気筒、＃３，＃４気
筒、＃５，＃６気筒の各グループに対し、グループ毎の
気筒判別を行ない、さらに、カム角センサ３４からのカ
ムパルスにより、個々の気筒を判別する。

【００５３】次いで、ステップS102へ進み、クランクパ
ルス入力間隔時間Ｔ0 にサンプル開始角θSTA を乗算し
た値をクランクパルス間の角度θ（例えば、３０°）で
除算することにより、サンプル開始角θSTAを基準クラ
ンク角からのサンプル開始時間ＴSTA に変換する（ＴST
A ←Ｔ0 ×θSTA ／θ）。

【００５４】上記サンプル開始角θSTA は、予めＲＯＭ
５７に最適な値がストアされている。すなわち、ノック
発生位置は点火時期により影響され、この点火時期は、
エンジン回転数ＮE、エンジン負荷Ｌをベースとした運
転条件によって設定されるため、ノック検出の適正なサ
ンプル開始角θSTA を、例えば、エンジン回転数ＮE、
エンジン負荷Ｌなどを考慮して実験などにより求め、予
め、ＲＯＭ５７にストアしておくのである。

【００５５】その後、ステップS103へ進み、上記ステッ
プS102で変換したサンプル開始時間ＴSTA をサンプル開
始タイマＴＭ1 にセットすると、ステップS104で、この
サンプル開始タイマＴＭ1 による割込みを許可し、ルー
チンを抜ける。

【００５６】このサンプル開始設定ルーチンによりセッ
トされたサンプル開始タイマＴＭ1の計時がサンプル開
始時間ＴSTA になると、図１及び図２に示すノック検出
及びバックグランドレベル設定ルーチンがタイマ割込み
により起動する（図１２参照）。

【００５７】そして、ステップS201で、後述する振幅デ
ータ積分値Ｐ1及びノック積分値Ｐ2の前回のルーチン実
行時における値をクリアすると（Ｐ1←０、Ｐ2←０）、
ステップS202で、サンプル区間内でのサンプリング回数
をカウントするためのカウント値Ｎをクリアし（Ｎ←
０）、ステップS203で、エンジン回転数ＮEをパラメー
タとしてサンプル区間終了時刻をタイマセットする。

【００５８】次いで、前述のサンプル開始設定ルーチン
にて設定した該当バンクのノックセンサからの出力をＡ
／Ｄ変換し、全波整流したデータを読込み、このＡ／Ｄ
変換データを、ステップS204でノック判定用データＫＮ
ADとしてＲＡＭ５８の所定アドレスにストアするととも
に、ステップS205でバックグランドレベル設定用データ
ＢＧADとしてＲＡＭ５８の所定アドレスにストアする。

【００５９】そして、ステップS206で、バックグランド
レベル設定用データＢＧADとノックセンサ中心電圧ＡＤ
CNTとの差（絶対値）を振幅データ積分値Ｐ1に加算し
（Ｐ1←Ｐ1＋｜ＢＧAD−ＡＤCNT｜）、ステップS207
で、カウント値Ｎをカウントアップし（Ｎ←Ｎ＋１）、
ステップS208で、ノック判定用データＫＮADとノックセ
ンサ中心電圧ＡＤCNTとの差（絶対値）を、前回までの
該当気筒に対するバックグランドレベルＢＧＬiと比較
し、バックグランドレベルＢＧＬiに対して所定量を越
えているか否かを判別する。

【００６０】上記ステップS208で、｜ＫＮAD−ＡＤCNT
｜＜ＢＧＬiの場合には、上記ステップS208からステッ
プS211へジャンプし、｜ＫＮAD−ＡＤCNT｜≧ＢＧＬiの
場合には、上記ステップS208からステップS209へ進ん
で、ノック判定用データＫＮADとノックセンサ中心電圧
ＡＤCNTとの差（絶対値）から、バックグランドレベル
ＢＧＬiを減算した値を変数Ｋにストアし（Ｋ←｜ＫＮA
D−ＡＤCNT｜−ＢＧＬi）、ステップS210で、この変数
Ｋの値をノック積分値Ｐ2に加算する（Ｐ2←Ｐ2＋
Ｋ）。

【００６１】次いで、ステップS211で、サンプル区間が
終了したか否かを判別し、サンプル区間が終了していな
い場合には、前述のステップS204へ戻ってノック信号の
Ａ／Ｄ変換を継続し、サンプル区間が終了した場合に
は、ステップS212へ進んで、ノック積分値Ｐ2をノック
強度データＫＮPとする（ＫＮP←Ｐ2）。

【００６２】次に、ステップS213へ進み、該当バンクに
対するノック判定レベルＫＮLVLjをＲＡＭ５８から読出
し、このノック判定レベルＫＮLVLjとノック強度データ
ＫＮPとを比較してノック判定を行なう。

【００６３】すなわち、図１３に示すように、ノックセ
ンサからのノック信号データを中心電圧に対して全波整
流した振幅データ｜ＫＮAD−ＡＤCNT｜のうち、バック
グランドレベルＢＧＬiを越えるデータを積分し、この
ノック積分値Ｐ2をノック判定レベルＫＮLVLjと比較す
ることによりノック発生の有無を判別するのである。

【００６４】その結果、上記ステップS213で、ＫＮP≧
ＫＮLVLjの場合には、ノック発生と判別し、ステップS2
14へ進んで、ノック判定フラグＦＬＡＧKNをセットして
（ＦＬＡＧKN←１）ステップS216へ進み、ＫＮP＜ＫＮL
VLjの場合には、ノック発生無しと判別して、ステップS
215で、ノック判定フラグＦＬＡＧKNをクリアする（Ｆ
ＬＡＧKN←０）。

【００６５】その後、ステップS216へ進み、振幅データ
積分値Ｐ1をカウント値Ｎで除算してサンプル区間内で
の平均値ＢＧAVEを算出し（ＢＧAVE←Ｐ1／Ｎ）、ステ
ップS217で、このサンプル区間内での平均値ＢＧAVE
を、バックグランドレベル加重平均率（加重平均の重
み）Ｘにより加重平均し、ＲＡＭ５８の所定アドレスに
ストアされている該当気筒の加重平均後振幅期間内平均
値ＢＧAVEXiを更新する（ＢＧAVEXi←（ＢＧAVE＋（Ｘ
−１）×ＢＧAVEXi）／Ｘ）。

【００６６】上記バックグランドレベル加重平均率Ｘ
は、エンジン回転数ＮEに比例するとともに、加速時に
は値が小さく、さらに、ノック発生が判別された時には
値が大きくなるよう、エンジン運転状態に応じて設定さ
れており、低回転時、加速時のバックグランドレベルの
応答性悪化を防止するとともに、ノック発生時のバック
グランドレベルの安定性を向上させる。

【００６７】そして、上記ステップS217からステップS2
18へ進み、上記加重平均後振幅期間内平均値ＢＧAVEXi
に、設定された該当バンクのバックグランドレベル係数
ＫBGj（右バンクノックセンサバックグランドレベル係
数ＫBG1、あるいは、左バンクノックセンサバックグラ
ンドレベル係数ＫBG2）を乗算して該当気筒のバックグ
ランドレベルＢＧＬiを設定し（ＢＧＬi←ＫＢＧj×Ｂ
ＧAVEXi）、ステップS219へ進む。

【００６８】上記右バンクノックセンサバックグランド
レベル係数ＫBG1及び左バンクノックセンサバックグラ
ンドレベル係数ＫBG2は、それぞれ、エンジン形式毎に
異なる適正値が、例えばエンジン回転数ＮEをパラメー
タとして、予め実験などにより求められ、ＲＯＭ５７の
テーブルにストアされている。

【００６９】すなわち、各ノックセンサ２２ａ，２２ｂ
からの信号を、運転状態に応じたバックグランドレベル
加重平均率Ｘにて統計処理するとともに、該当バンク毎
のバックグランドレベル係数ＫBGjを乗じてバックグラ
ンドレベルを設定するため、運転状態及びノック検出位
置の相互干渉を受けることなくバックグランドレベルを
適切に設定することができ、ノック検出精度を向上する
ことができるのである。

【００７０】次に、上記ステップS218からステップS219
へ進むと、上記ステップS218で設定したバックグランド
レベルＢＧＬiを、ＲＯＭ５７の所定アドレスから読出
したバックグランドレベル上限値ＢＧＬLMTと比較し、
ＢＧＬi＜ＢＧＬLMTのときにはそのままルーチンを抜
け、ＢＧＬi≧ＢＧＬLMTのときにはステップS220へ進
み、ＲＯＭ５７から読出したバックグランドレベル上限
値ＢＧＬLMTを該当気筒のバックグランドレベルＢＧＬi
として（ＢＧＬi←ＢＧＬLMT）ルーチンを抜ける。

【００７１】上記バックグランドレベル上限値ＢＧＬLM
Tは、予め実験などにより最適値を求めＲＯＭ５７の所
定アドレスにストアされているものであり、このバック
グランドレベル上限値ＢＧＬLMT以下に該当気筒のバッ
クグランドレベルＢＧＬiを抑えるため、ノックが連続
して発生した場合であっても、バックグランドレベル上
昇によるノック検出不良を確実に防止することができ
る。

【００７２】一方、メインコンピュータ４１において
は、図４に示す処理手順により、ノック発生の有無に応
じて点火時期を制御する。

【００７３】すなわち、図４のステップS301で、サブコ
ンピュータ４２のＩ／Ｏインターフェース６１の出力ポ
ートからノック判定フラグＦＬＡＧKNのデータを読込
み、ステップS302で、ノック発生有りか否かを判別す
る。

【００７４】上記ステップS302で、ＦＬＡＧKN＝０、す
なわちノック発生無しの場合には、そのままルーチンを
抜け、ＦＬＡＧKN＝１、すなわちノック発生有りの場合
には、上記ステップS302からステップS303へ進んで、サ
ブコンピュータ４２へシリアル回線を通してノックデー
タ送信を要求し、ステップS304で、ノックデータＫＮP
を受信してルーチンを抜ける。

【００７５】その結果、上記メインコンピュータ４１か
ら出力される該当気筒の点火時期が、上記サブコンピュ
ータ４２にてノック発生なしの判定結果が出力されるま
で遅角化される。

【００７６】［第２実施例］図１４は本発明の第２実施
例に係わり、ノック検出及びバックグランドレベル設定
ルーチンのフローチャート（その２）である。

【００７７】この第２実施例は、バックグランドレベル
上限値ＢＧＬLMTを、固定値とせずにエンジン回転数ＮE
に基づいて設定するものであり、前述の第１実施例に対
し、ノック検出及びバックグランドレベル設定ルーチン
のフローチャート（その２）のステップS218とステップ
S219との間にバックグランドレベル上限値設定のステッ
プを追加したものである。

【００７８】すなわち、ステップS218で該当気筒のバッ
クグランドレベルＢＧＬiを設定すると、このステップS
218からステップS2180へ進み、エンジン回転数ＮEに基
づき、バックグランドレベル上限値テーブルを参照して
バックグランドレベル上限値ＢＧＬLMTを設定すると、
このバックグランドレベル上限値ＢＧＬLMTと該当気筒
のバックグランドレベルＢＧＬiとをステップS219で比
較する。

【００７９】上記バックグランドレベル上限値テーブル
は、フローチャート中に示すように、エンジン回転数を
パラメータとして、エンジン形式毎の特性により異なる
バックグランドレベル上限値の最適値を予め実験などに
より求め、これらの最適値データをＲＯＭ５７にテーブ
ルとしてストアしておくものであり、前述の第１実施例
に対し、該当気筒のバックグランドレベルＢＧＬiの上
限を運転状態に応じてより緻密なものとすることができ
る。

【００８０】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではなく、ノックセンサを気筒毎に設け、各ノック
センサに対してノック判定レベル、バックグランドレベ
ルを設定するようにしても良い。

【００８１】また、メインコンピュータ４１にてノック
判定処理を行っても良く、ノック検出用のＥＣＵと点火
時期・燃料噴射制御用のＥＣＵとを別にしても良い。さ
らに、ノックセンサ２２ａ，２２ｂは、共振型のセンサ
に限定されることなく、シリンダブロックなどに伝達さ
れるエンジンの機械的振動のみならず、燃焼圧力、振動
音などを、振動波形として検出するものでも良い。

【００８２】

【発明の効果】以上、説明したように請求項１記載の発
明によれば、複数のバンクを有する多気筒エンジンの各
バンク毎にノックセンサを配設し、ノックを検出するに
際し、サンプル区間において該当気筒の属するバンクに
配設されたノックセンサからの信号をＡ／Ｄ変換する。
そして、加重平均処理によりバックグランドレベルを設
定する際に用いる加重平均の重みを、エンジン運転状態
に応じ設定すると共に、バンク毎にバックグランド係数
を設定する。そして、各気筒毎にサンプル区間の終了時
に、上記加重平均の重み、及び該当気筒の属するバンク
に対応するバックグランド係数を読み出して、該当気筒
のサンプル区間においてノックセンサ信号のＡ／Ｄ変換
データと中心値との差の絶対値を積算して算出した振幅
データ積分値から求めたサンプル区間内における振幅デ
ータの平均値を、加重平均の重みにより加重平均し、更
にこの加重平均値に上記バックグランド係数を乗算する
ことにより該当気筒に対するバックグランドレベルを設
定して、該当気筒のノック強度の算出に反映させるの
で、エンジン運転状態および各バンクの特性に応じて該
当気筒に対するノック強度のベース値となるバックグラ
ンドレベルを、全ての運転状態に的確に対応して、全て
の気筒に対し適切に設定することができる。 また、エン
ジン運転状態に応じて気筒毎に的確に設定されたバック
グランドレベルを用いてノック強度を算出し、このノッ
ク強度に基づいてノック検出を行うので、ノックの発生
した気筒に影響されることなく、全てのエンジン運転状
態、全ての気筒に対してノック発生の有無を的確に判定
することができ、ノック連続発生時の相互干渉を排除し
てノック誤検出やノック検出不良を防止することが可能
となり、ノック検出精度を著しく向上することができ
る。 バックグランドレベルを加重平均処理により算出す
る際の、加重平均の重みを設定するに際し、加重平均の
重みをエンジン回転数に比例して設定するので、ノック
センサ出力に対するバックグランドレベルの応答性が要
求されるエンジン低回転時は、加重平均の重みの値が小
さくなり、これにより、バックグランドレベルの応答性
を向上することができる。 また、ノックセンサ出力に対
するバックグランドレベルの応答性が要求される 加速時
においても、加重平均の重みの値が小さく設定されるた
め、バックグランドレベルの応答性を向上することがで
きる。 さらに、バックグランドレベルの安定性が要求さ
れるノック発生時は、加重平均の重みの値が大きく設定
されるため、バックグランドレベルの安定性を向上する
ことができる。 従って、何れのエンジン運転状態にも適
応して、バックグランドレベルの応答性と安定性とを両
立することができ、よりノック検出精度を向上すること
ができる。 請求項２記載の発明によれば、バックグラン
ドレベルの設定時、バックグランドレベルを上限値と比
較し、バックグランドレベルが上限値を上回るときに
は、バックグランドレベルを上限値により規制するの
で、上記請求項１記載の発明の効果に加え、ノックが連
続して発生した場合であっても、バックグランドレベル
の上昇を抑制し、バックグランドレベル上昇によるノッ
ク検出不良を確実に防止することができる効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係わり、ノック検出及び
バックグランドレベル設定ルーチンのフローチャート
（その１）

【図２】本発明の第１実施例に係わり、ノック検出及び
バックグランドレベル設定ルーチンのフローチャート
（その２）

【図３】本発明の第１実施例に係わり、サンプル開始設
定ルーチンのフローチャート

【図４】本発明の第１実施例に係わり、メインコンピュ
ータにおける処理ルーチンのフローチャート

【図５】本発明の第１実施例に係わり、エンジン制御系
の概略図

【図６】本発明の第１実施例に係わり、クランクロータ
とクランク角センサの正面図

【図７】本発明の第１実施例に係わり、図６の側面図

【図８】本発明の第１実施例に係わり、第１のクランク
ロータと第１のクランク角センサの正面図

【図９】本発明の第１実施例に係わり、第２のクランク
ロータと第２のクランク角センサの正面図

【図１０】本発明の第１実施例に係わり、カムロータと
カム角センサの正面図

【図１１】本発明の第１実施例に係わり、制御装置の回
路構成図

【図１２】本発明の第１実施例に係わり、ノック検出の
時系列を示す説明図

【図１３】本発明の第１実施例に係わり、ノック信号の
処理を示す説明図

【図１４】本発明の第２実施例に係わり、ノック検出及
びバックグランドレベル設定ルーチンのフローチャート

【符号の説明】

２２ａ 右バンクノックセンサ ２２ｂ 左バンクノックセンサ ＢＧＬi 該当気筒のバックグランドレベル ＫBGL1 右バンクバックグランドレベル係数 ＫBGL2 左バンクバックグランドレベル係数 ＢＧＬLMT バックグランドレベル上限値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−141846（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−41667（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−216058（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−85374（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−315647（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−5143（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−109234（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−43924（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 5/145 - 5/155 F02D 43/00 - 45/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各気筒毎にサンプル区間を設定し、サンプ
   ル区間においてノックセンサからの信号をＡ／Ｄ変換し
   て、このＡ／Ｄ変換データと中心値との差の絶対値を積
   算して振幅データ積分値を算出し、上記Ａ／Ｄ変換デー
   タと中心値との差の絶対値が該当気筒に対するバックグ
   ランドレベルを越えている時、上記Ａ／Ｄ変換データと
   中心値との差の絶対値から上記該当気筒に対するバック
   グランドレベルを減算して、該減算値をノック強度とし
   て積算し、サンプル区間の終了時に、上記振幅データ積
   分値から上記サンプル区間内における振幅データの平均
   値を求め、更にこの平均値を加重平均処理することによ
   り該当気筒に対するバックグランドレベルを設定すると
   共に、上記ノック強度と、エンジン運転状態に基づいて
   設定されたノック判定レベルとの比較により該当気筒の
   ノックを判別する多気筒エンジンのノック検出方法にお
   いて、 上記多気筒エンジンは複数のバンクを有して、各バンク
   にノックセンサを配設したエンジンであって、サンプル
   区間において該当気筒の属するバンクに配設されたノッ
   クセンサからの信号をＡ／Ｄ変換し、 加重平均処理によりバックグランドレベルを設定する際
   に用いる加重平均の重みを、エンジン運転状態に応じ、
   エンジン回転数に比例すると共に、加速時には値が小さ
   く、ノック発生が判別された時には大きな値に設定し、 バンク毎にバックグランド係数を設定し、 前記サンプル区間の終了時に、上記ノック判定レベル、
   上記加重平均の重み、及び該当気筒の属するバンクに対
   応するバックグランド係数を読み出して、ノック判定レ
   ベルと前記ノック強度とを比較してノックを検出すると
   共に、前記振幅データ積分値から求めたサンプル区間内
   における振幅データの平均値を、上記加重平均の重みに
   より加重平均し、更にこの加重平均値に上記バックグラ
   ンド係数を乗算することにより該当気筒に対するバック
   グランドレベルを設定することを特徴とする複数バンク
   を有する多気筒エンジンのノック検出方法。
2. 【請求項２】上記バックグランドレベルの設定時、バッ
   クグランドレベルを上限値と比較し、バックグランドレ
   ベルが上限値を上回るときには、バックグランドレベル
   を上限値により規制することを特徴とする請求項１記載
   の複数バンクを 有する多気筒エンジンのノック検出方
   法。