JP3199662B2 - 内燃機関のノッキング検出装置 - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
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- G—PHYSICS
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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- G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
- G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
- G01N27/626—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using heat to ionise a gas
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に配設さ
れている点火プラグを利用してノッキング状態の発生を
検出する内燃機関のノッキング検出装置に関するもので
ある。
れている点火プラグを利用してノッキング状態の発生を
検出する内燃機関のノッキング検出装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関の燃焼室に配設された点
火プラグを用い、点火火花の発生直後に燃焼室内を流れ
るイオン電流に基づきノッキング状態の発生を検出する
内燃機関のノッキング検出装置が知られている。このよ
うな内燃機関のノッキング検出装置では、検出されたイ
オン電流信号が、図４に示すように、マスク回路２３に
てマイクロコンピュータ３０からのタイミング信号に基
づき設定されたマスク区間のみの信号とされ、ＢＰＦ
（Band Pass Filter）２４でノック信号を含む周波数帯
域の信号とされ、ピークホールド回路２５でマイクロコ
ンピュータ３０からのタイミング信号に基づき設定され
たゲート区間にてピークホールドされた信号とされ、更
に、Ａ／Ｄ変換器２６でＡ／Ｄ変換されたのちマイクロ
コンピュータ３０に取込まれる。そして、この信号の大
きさが所定値以上であるときにノッキング状態が発生し
ていると判定される。
火プラグを用い、点火火花の発生直後に燃焼室内を流れ
るイオン電流に基づきノッキング状態の発生を検出する
内燃機関のノッキング検出装置が知られている。このよ
うな内燃機関のノッキング検出装置では、検出されたイ
オン電流信号が、図４に示すように、マスク回路２３に
てマイクロコンピュータ３０からのタイミング信号に基
づき設定されたマスク区間のみの信号とされ、ＢＰＦ
（Band Pass Filter）２４でノック信号を含む周波数帯
域の信号とされ、ピークホールド回路２５でマイクロコ
ンピュータ３０からのタイミング信号に基づき設定され
たゲート区間にてピークホールドされた信号とされ、更
に、Ａ／Ｄ変換器２６でＡ／Ｄ変換されたのちマイクロ
コンピュータ３０に取込まれる。そして、この信号の大
きさが所定値以上であるときにノッキング状態が発生し
ていると判定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、点火プラグ
に印加される電圧が１００Ｖ程度であるとき、燃焼室内
の点火火花の発生直後に生成されるイオン電流はμＡ単
位の微小であり、各種ノイズの影響を極めて受け易い。
これに対処するため、特開昭６１−５７８３０号公報で
は、ノッキング状態が発生するときの周波数成分が多く
含まれる帯域とそれ以外の周波数成分が多く含まれる帯
域とに分離し、両帯域の出力比率を基準レベルと比較し
て燃焼異常としてのノッキング状態の発生を判定すると
している。しかしながら、単に出力比率を用いただけの
判定では、ノック信号の大きさが考慮されていないた
め、正確にノッキング状態の発生を検出することは無理
であった。
に印加される電圧が１００Ｖ程度であるとき、燃焼室内
の点火火花の発生直後に生成されるイオン電流はμＡ単
位の微小であり、各種ノイズの影響を極めて受け易い。
これに対処するため、特開昭６１−５７８３０号公報で
は、ノッキング状態が発生するときの周波数成分が多く
含まれる帯域とそれ以外の周波数成分が多く含まれる帯
域とに分離し、両帯域の出力比率を基準レベルと比較し
て燃焼異常としてのノッキング状態の発生を判定すると
している。しかしながら、単に出力比率を用いただけの
判定では、ノック信号の大きさが考慮されていないた
め、正確にノッキング状態の発生を検出することは無理
であった。
【０００４】そこで、この発明はかかる不具合を解決す
るためになされたもので、ノイズの発生の影響を受ける
ことなく正確にノッキング状態の発生を検出することが
できる内燃機関のノッキング検出装置の提供を課題とし
ている。
るためになされたもので、ノイズの発生の影響を受ける
ことなく正確にノッキング状態の発生を検出することが
できる内燃機関のノッキング検出装置の提供を課題とし
ている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の内燃機関のノ
ッキング検出装置によれば、ノック判定手段にて第１の
信号抽出手段を介したノック周波数帯域の信号と第２の
信号抽出手段を介したノック周波数帯域以外の全ての信
号とのうち、ノック周波数帯域の信号の大きさが所定値
以上であり、かつノック周波数帯域の信号の大きさとノ
ック周波数帯域以外の全ての信号の大きさとの比が所定
値以上であるときには内燃機関にノッキング状態が発生
していると判定される。このように、ノック信号とノイ
ズ信号との出力比の判定に加えて、ノック信号自身の大
きさも考慮されるため、ノイズの発生の影響を受けるこ
となく極めて正確に内燃機関におけるノッキング状態の
発生を検出することができる。
ッキング検出装置によれば、ノック判定手段にて第１の
信号抽出手段を介したノック周波数帯域の信号と第２の
信号抽出手段を介したノック周波数帯域以外の全ての信
号とのうち、ノック周波数帯域の信号の大きさが所定値
以上であり、かつノック周波数帯域の信号の大きさとノ
ック周波数帯域以外の全ての信号の大きさとの比が所定
値以上であるときには内燃機関にノッキング状態が発生
していると判定される。このように、ノック信号とノイ
ズ信号との出力比の判定に加えて、ノック信号自身の大
きさも考慮されるため、ノイズの発生の影響を受けるこ
となく極めて正確に内燃機関におけるノッキング状態の
発生を検出することができる。
【０００６】請求項２の内燃機関のノッキング検出装置
によれば、遅角制御禁止手段にて第１の信号抽出手段を
介したノック周波数帯域の信号と第２の信号抽出手段を
介したノック周波数帯域以外の全ての信号とのうち、ノ
ック周波数帯域の信号の大きさが所定値以上であり、か
つノック周波数帯域の信号の大きさとノック周波数帯域
以外の全ての信号の大きさとの比が所定値未満であると
きにはノイズの発生であるとして、内燃機関に対する点
火時期の遅角制御が禁止される。このように、ノッキン
グ状態とノイズの発生が的確に判別されることで、ノッ
キング状態の発生に対応させ内燃機関における点火時期
を進角／遅角制御するノック制御システムの信頼性を向
上することができる。
によれば、遅角制御禁止手段にて第１の信号抽出手段を
介したノック周波数帯域の信号と第２の信号抽出手段を
介したノック周波数帯域以外の全ての信号とのうち、ノ
ック周波数帯域の信号の大きさが所定値以上であり、か
つノック周波数帯域の信号の大きさとノック周波数帯域
以外の全ての信号の大きさとの比が所定値未満であると
きにはノイズの発生であるとして、内燃機関に対する点
火時期の遅角制御が禁止される。このように、ノッキン
グ状態とノイズの発生が的確に判別されることで、ノッ
キング状態の発生に対応させ内燃機関における点火時期
を進角／遅角制御するノック制御システムの信頼性を向
上することができる。
【０００７】請求項３の内燃機関のノッキング検出装置
によれば、所定周波数より高い周波数域からなる信号の
みを通過するフィルタ手段が、ノック信号とノイズ信号
との特徴的な波形を抽出する前段に挿設されることで、
ノック信号とノイズ信号とでほぼ同様の波形形状を呈す
る所定周波数より低い周波数域の成分が予め除去され
る。このため、ノッキング状態またはノイズの発生をよ
り正確に判定できることとなり、ノック制御システムの
信頼性を向上することができる。
によれば、所定周波数より高い周波数域からなる信号の
みを通過するフィルタ手段が、ノック信号とノイズ信号
との特徴的な波形を抽出する前段に挿設されることで、
ノック信号とノイズ信号とでほぼ同様の波形形状を呈す
る所定周波数より低い周波数域の成分が予め除去され
る。このため、ノッキング状態またはノイズの発生をよ
り正確に判定できることとなり、ノック制御システムの
信頼性を向上することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。
例に基づいて説明する。
【０００９】図１は本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のノッキング検出装置を示す概略構成図で
ある。なお、前述の従来装置と同様の構成または相当部
分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し
て示す。また、図２は本発明の実施の形態の一実施例に
かかる内燃機関のノッキング検出装置で検出されるイオ
ン電流信号の周波数成分を示す特性図である。
かる内燃機関のノッキング検出装置を示す概略構成図で
ある。なお、前述の従来装置と同様の構成または相当部
分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し
て示す。また、図２は本発明の実施の形態の一実施例に
かかる内燃機関のノッキング検出装置で検出されるイオ
ン電流信号の周波数成分を示す特性図である。
【００１０】図１において、１０は点火コイルであり、
１０ａは点火コイル１０の１次巻線、１０ｂは点火コイ
ル１０の２次巻線である。１２は図示しない内燃機関の
燃焼室に配設される点火プラグである。点火コイル１０
の１次巻線１０ａにはスイッチング素子１１が接続され
ており、このスイッチング素子１１のゲートに図示しな
いＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニッ
ト）からの点火信号ＩＧｔが入力され、スイッチング素
子１１がオンとされることで、点火コイル１０の１次巻
線１０ａにバッテリ電源＋Ｂからの１次電流Ｉ1 が通電
される。
１０ａは点火コイル１０の１次巻線、１０ｂは点火コイ
ル１０の２次巻線である。１２は図示しない内燃機関の
燃焼室に配設される点火プラグである。点火コイル１０
の１次巻線１０ａにはスイッチング素子１１が接続され
ており、このスイッチング素子１１のゲートに図示しな
いＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニッ
ト）からの点火信号ＩＧｔが入力され、スイッチング素
子１１がオンとされることで、点火コイル１０の１次巻
線１０ａにバッテリ電源＋Ｂからの１次電流Ｉ1 が通電
される。
【００１１】また、点火コイル１０の２次巻線１０ｂ側
における２次電流Ｉ2 が環流する電流路は、点火プラグ
１２、点火コイル１０の２次巻線１０ｂ、ツェナダイオ
ード１３及びツェナダイオード１４によって形成されて
いる。ここで、ツェナダイオード１４は２次電流Ｉ2
（２次環流電流）の流れる方向に対して順方向に接続さ
れている。なお、ツェナダイオード１３は、これに並列
に接続されたイオン電流検出用電源としてのコンデンサ
１５を充電するためのダイオードである。また、ツェナ
ダイオード１４に並列に抵抗１６が接続されている。
における２次電流Ｉ2 が環流する電流路は、点火プラグ
１２、点火コイル１０の２次巻線１０ｂ、ツェナダイオ
ード１３及びツェナダイオード１４によって形成されて
いる。ここで、ツェナダイオード１４は２次電流Ｉ2
（２次環流電流）の流れる方向に対して順方向に接続さ
れている。なお、ツェナダイオード１３は、これに並列
に接続されたイオン電流検出用電源としてのコンデンサ
１５を充電するためのダイオードである。また、ツェナ
ダイオード１４に並列に抵抗１６が接続されている。
【００１２】イオン電流検出時には、コンデンサ１５か
ら点火コイル１０の２次巻線１０ｂ、点火プラグ１２の
順にイオン電流ＩION が流れ、更に、演算増幅器２０の
反転（−）端子側からイオン電流検出抵抗１７を介して
イオン電流ＩION が流れ、そのイオン電流検出抵抗１７
によってイオン電流ＩION が検出される。なお、演算増
幅器２０の反転（−）端子と出力端子との間に接続され
た抵抗２１は演算増幅器２０のゲインを設定するための
増幅用抵抗である。
ら点火コイル１０の２次巻線１０ｂ、点火プラグ１２の
順にイオン電流ＩION が流れ、更に、演算増幅器２０の
反転（−）端子側からイオン電流検出抵抗１７を介して
イオン電流ＩION が流れ、そのイオン電流検出抵抗１７
によってイオン電流ＩION が検出される。なお、演算増
幅器２０の反転（−）端子と出力端子との間に接続され
た抵抗２１は演算増幅器２０のゲインを設定するための
増幅用抵抗である。
【００１３】このイオン電流ＩION に基づく演算増幅器
２０からの出力信号としてのイオン電流信号ＳＩION に
は、ノッキング状態が発生しているときには例えば、６
ＫＨｚ近傍の周波数帯域に特徴的な図２に一点鎖線にて
示すノック信号波形が現れ、また、スパイクノイズや火
炎ノイズ等のノイズが発生しているときには例えば、４
ＫＨｚ近傍の周波数帯域に特徴的な図２に破線にて示す
ノイズ信号波形が現れる。そこで、イオン電流信号ＳＩ
ION からこれらの特徴的な波形を抽出するため、まず、
イオン電流信号ＳＩION が３ＫＨｚ（カットオフ周波
数）のＨＰＦ（High Pass Filter）２２を通過され、ノ
ック信号やノイズ信号を含む３ＫＨｚより高い周波数域
からなる信号とされる。ここでは、ノック信号とノイズ
信号とでほぼ同様の波形形状を呈する３ＫＨｚより低い
周波数域をイオン電流信号ＳＩIONから予め除去するこ
とで、ノッキング状態またはノイズの発生をより正確に
判定できることとなる。
２０からの出力信号としてのイオン電流信号ＳＩION に
は、ノッキング状態が発生しているときには例えば、６
ＫＨｚ近傍の周波数帯域に特徴的な図２に一点鎖線にて
示すノック信号波形が現れ、また、スパイクノイズや火
炎ノイズ等のノイズが発生しているときには例えば、４
ＫＨｚ近傍の周波数帯域に特徴的な図２に破線にて示す
ノイズ信号波形が現れる。そこで、イオン電流信号ＳＩ
ION からこれらの特徴的な波形を抽出するため、まず、
イオン電流信号ＳＩION が３ＫＨｚ（カットオフ周波
数）のＨＰＦ（High Pass Filter）２２を通過され、ノ
ック信号やノイズ信号を含む３ＫＨｚより高い周波数域
からなる信号とされる。ここでは、ノック信号とノイズ
信号とでほぼ同様の波形形状を呈する３ＫＨｚより低い
周波数域をイオン電流信号ＳＩIONから予め除去するこ
とで、ノッキング状態またはノイズの発生をより正確に
判定できることとなる。
【００１４】次に、ＨＰＦ２２を通過された信号はマス
ク回路２３に入力され、後述のマイクロコンピュータ３
０からのタイミング信号に基づき設定されたマスク区間
のみの信号とされる。このマスク回路２３を通過された
信号はノッキング状態の発生を検出するための例えば、
６ＫＨｚのＢＰＦ（Band Pass Filter：特定周波数帯域
通過フィルタ）２４及びノイズの発生を検出するための
例えば、６ＫＨｚのＢＥＦ（Band Elimination Filter
：特定周波数帯域阻止フィルタ）２７に入力される。
ク回路２３に入力され、後述のマイクロコンピュータ３
０からのタイミング信号に基づき設定されたマスク区間
のみの信号とされる。このマスク回路２３を通過された
信号はノッキング状態の発生を検出するための例えば、
６ＫＨｚのＢＰＦ（Band Pass Filter：特定周波数帯域
通過フィルタ）２４及びノイズの発生を検出するための
例えば、６ＫＨｚのＢＥＦ（Band Elimination Filter
：特定周波数帯域阻止フィルタ）２７に入力される。
【００１５】そして、ＢＰＦ２４でフィルタリングされ
たノック信号（６ＫＨｚ近傍の周波数帯域）を含む信号
は、ピークホールド回路２５を介してマイクロコンピュ
ータ３０からのタイミング信号に基づき設定されたゲー
ト区間にてピークホールドされ、更に、Ａ／Ｄ変換器２
６でＡ／Ｄ変換（アナログ−ディジタル変換）されたの
ちマイクロコンピュータ３０にＢＰＦ出力値として取込
まれる。一方、ＢＥＦ２７でフィルタリングされたノイ
ズ信号（４ＫＨｚ近傍の周波数帯域）を含む信号は、ピ
ークホールド回路２８を介してマイクロコンピュータ３
０からのタイミング信号に基づき設定されたゲート区間
にてピークホールドされ、更に、Ａ／Ｄ変換器２９でＡ
／Ｄ変換（アナログ−ディジタル変換）されたのちマイ
クロコンピュータ３０にＢＥＦ出力値として取込まれ
る。なお、マイクロコンピュータ３０は、周知の各種演
算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ、制御プ
ログラムを格納したＲＯＭ、各種データを格納するＲＡ
Ｍ、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ、入出力回路及びそ
れらを接続するバスライン等からなる論理演算回路とし
て構成されている。
たノック信号（６ＫＨｚ近傍の周波数帯域）を含む信号
は、ピークホールド回路２５を介してマイクロコンピュ
ータ３０からのタイミング信号に基づき設定されたゲー
ト区間にてピークホールドされ、更に、Ａ／Ｄ変換器２
６でＡ／Ｄ変換（アナログ−ディジタル変換）されたの
ちマイクロコンピュータ３０にＢＰＦ出力値として取込
まれる。一方、ＢＥＦ２７でフィルタリングされたノイ
ズ信号（４ＫＨｚ近傍の周波数帯域）を含む信号は、ピ
ークホールド回路２８を介してマイクロコンピュータ３
０からのタイミング信号に基づき設定されたゲート区間
にてピークホールドされ、更に、Ａ／Ｄ変換器２９でＡ
／Ｄ変換（アナログ−ディジタル変換）されたのちマイ
クロコンピュータ３０にＢＥＦ出力値として取込まれ
る。なお、マイクロコンピュータ３０は、周知の各種演
算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ、制御プ
ログラムを格納したＲＯＭ、各種データを格納するＲＡ
Ｍ、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ、入出力回路及びそ
れらを接続するバスライン等からなる論理演算回路とし
て構成されている。
【００１６】図３は、上述したように、演算増幅器２０
からのイオン電流信号ＳＩION がＨＰＦ２２、マスク回
路２３からＢＰＦ２４側の経路を通ってマイクロコンピ
ュータ３０に取込まれたＢＰＦ出力値〔ｍＶ〕と、演算
増幅器２０からのイオン電流信号ＳＩION がＨＰＦ２
２、マスク回路２３からＢＥＦ２７側の経路を通ってマ
イクロコンピュータ３０に取込まれたＢＥＦ出力値〔ｍ
Ｖ〕との出力分布を示すマップである。
からのイオン電流信号ＳＩION がＨＰＦ２２、マスク回
路２３からＢＰＦ２４側の経路を通ってマイクロコンピ
ュータ３０に取込まれたＢＰＦ出力値〔ｍＶ〕と、演算
増幅器２０からのイオン電流信号ＳＩION がＨＰＦ２
２、マスク回路２３からＢＥＦ２７側の経路を通ってマ
イクロコンピュータ３０に取込まれたＢＥＦ出力値〔ｍ
Ｖ〕との出力分布を示すマップである。
【００１７】図３において、ノッキング状態が発生して
いるときにはＢＰＦ出力値が大きくなり、ノイズが発生
しているときにはＢＥＦ出力値が大きくなる。したがっ
て、マイクロコンピュータ３０にて、取込まれたＢＰＦ
出力値及びＢＥＦ出力値のうち、まず、ＢＰＦ出力値が
予め設定された所定値α以上の領域にあるかが判定さ
れ、この判定条件が成立するときには更に、ＢＰＦ出力
値とＢＥＦ出力値との比が予め設定された傾きで表され
る所定値β以上の領域、即ち、（ＢＰＦ出力値）／（Ｂ
ＥＦ出力値）≧βとなる図３に実線にて示す斜線領域に
あるかが判定される。この判定条件が成立するときに
は、マイクロコンピュータ３０にて内燃機関で実際にノ
ッキング状態が発生していると判定される。そして、こ
の判定に基づき内燃機関に対する周知の点火時期の遅角
制御が実行される。
いるときにはＢＰＦ出力値が大きくなり、ノイズが発生
しているときにはＢＥＦ出力値が大きくなる。したがっ
て、マイクロコンピュータ３０にて、取込まれたＢＰＦ
出力値及びＢＥＦ出力値のうち、まず、ＢＰＦ出力値が
予め設定された所定値α以上の領域にあるかが判定さ
れ、この判定条件が成立するときには更に、ＢＰＦ出力
値とＢＥＦ出力値との比が予め設定された傾きで表され
る所定値β以上の領域、即ち、（ＢＰＦ出力値）／（Ｂ
ＥＦ出力値）≧βとなる図３に実線にて示す斜線領域に
あるかが判定される。この判定条件が成立するときに
は、マイクロコンピュータ３０にて内燃機関で実際にノ
ッキング状態が発生していると判定される。そして、こ
の判定に基づき内燃機関に対する周知の点火時期の遅角
制御が実行される。
【００１８】なお、マイクロコンピュータ３０にて、Ｂ
ＰＦ出力値が予め設定された所定値α以上の領域にあ
り、かつＢＰＦ出力値とＢＥＦ出力値との比が所定値β
未満の領域、即ち、（ＢＰＦ出力値）／（ＢＥＦ出力
値）＜βとなる図３に破線にて示す斜線領域にあるとき
には、ノイズの発生であると判定される。このときに
は、ノッキング状態が発生しているわけではないため、
マイクロコンピュータ３０にて内燃機関に対する点火時
期の遅角制御が禁止される。
ＰＦ出力値が予め設定された所定値α以上の領域にあ
り、かつＢＰＦ出力値とＢＥＦ出力値との比が所定値β
未満の領域、即ち、（ＢＰＦ出力値）／（ＢＥＦ出力
値）＜βとなる図３に破線にて示す斜線領域にあるとき
には、ノイズの発生であると判定される。このときに
は、ノッキング状態が発生しているわけではないため、
マイクロコンピュータ３０にて内燃機関に対する点火時
期の遅角制御が禁止される。
【００１９】このように、本実施例の内燃機関のノッキ
ング検出装置は、内燃機関の燃焼室に配設された点火プ
ラグ１２を用い、点火火花の発生直後に前記燃焼室内を
流れるイオン電流ＩION をイオン電流信号ＳＩION とし
て検出するコンデンサ１５、点火コイル１０の２次巻線
１０ｂ、点火プラグ１２、イオン電流検出抵抗１７、演
算増幅器２０等にて構成されるイオン電流検出手段と、
前記イオン電流検出手段で検出されたイオン電流信号Ｓ
ＩION からノック周波数帯域としての６ＫＨｚ近傍の信
号を抽出する第１の信号抽出手段としてのＢＰＦ２４
と、前記イオン電流検出手段で検出されたイオン電流信
号ＳＩION からノック周波数帯域としての６ＫＨｚ近傍
以外の全ての信号を抽出する第２の信号抽出手段として
のＢＥＦ２７と、ＢＰＦ２４で抽出された信号に基づく
ＢＰＦ出力値の大きさが所定値α以上であり、かつその
ＢＰＦ出力値の大きさとＢＥＦ２７で抽出された信号に
基づくＢＥＦ出力値の大きさとの比が所定値β以上であ
るときノッキング状態が発生していると判定するマイク
ロコンピュータ３０にて達成されるノック判定手段とを
具備するものである。
ング検出装置は、内燃機関の燃焼室に配設された点火プ
ラグ１２を用い、点火火花の発生直後に前記燃焼室内を
流れるイオン電流ＩION をイオン電流信号ＳＩION とし
て検出するコンデンサ１５、点火コイル１０の２次巻線
１０ｂ、点火プラグ１２、イオン電流検出抵抗１７、演
算増幅器２０等にて構成されるイオン電流検出手段と、
前記イオン電流検出手段で検出されたイオン電流信号Ｓ
ＩION からノック周波数帯域としての６ＫＨｚ近傍の信
号を抽出する第１の信号抽出手段としてのＢＰＦ２４
と、前記イオン電流検出手段で検出されたイオン電流信
号ＳＩION からノック周波数帯域としての６ＫＨｚ近傍
以外の全ての信号を抽出する第２の信号抽出手段として
のＢＥＦ２７と、ＢＰＦ２４で抽出された信号に基づく
ＢＰＦ出力値の大きさが所定値α以上であり、かつその
ＢＰＦ出力値の大きさとＢＥＦ２７で抽出された信号に
基づくＢＥＦ出力値の大きさとの比が所定値β以上であ
るときノッキング状態が発生していると判定するマイク
ロコンピュータ３０にて達成されるノック判定手段とを
具備するものである。
【００２０】つまり、ノック判定手段としてのマイクロ
コンピュータ３０にてＢＰＦ２４を介したＢＰＦ出力値
とＢＥＦ２７を介したＢＥＦ出力値とのうち、ＢＰＦ出
力値が所定値α以上であり、かつＢＰＦ出力値とＢＥＦ
出力値との比が所定値β以上であるときには内燃機関に
ノッキング状態が発生していると判定される。このよう
に、ノック信号とノイズ信号との出力比の判定に加え
て、ノック信号自身の大きさも考慮されるため、ノイズ
の発生の影響を受けることなく極めて正確に内燃機関に
おけるノッキング状態の発生を検出することができる。
コンピュータ３０にてＢＰＦ２４を介したＢＰＦ出力値
とＢＥＦ２７を介したＢＥＦ出力値とのうち、ＢＰＦ出
力値が所定値α以上であり、かつＢＰＦ出力値とＢＥＦ
出力値との比が所定値β以上であるときには内燃機関に
ノッキング状態が発生していると判定される。このよう
に、ノック信号とノイズ信号との出力比の判定に加え
て、ノック信号自身の大きさも考慮されるため、ノイズ
の発生の影響を受けることなく極めて正確に内燃機関に
おけるノッキング状態の発生を検出することができる。
【００２１】また、本実施例の内燃機関のノッキング検
出装置は、更に、第１の信号抽出手段としてのＢＰＦ２
４で抽出された信号に基づくＢＰＦ出力値の大きさが所
定値α以上であり、かつそのＢＰＦ出力値の大きさと第
２の信号抽出手段としてのＢＥＦ２７で抽出された信号
に基づくＢＥＦ出力値の大きさとの比が所定値β未満で
あるときノイズが発生しているとして内燃機関に対する
点火時期の遅角制御を禁止するマイクロコンピュータ３
０にて達成される遅角制御禁止手段を具備するものであ
る。
出装置は、更に、第１の信号抽出手段としてのＢＰＦ２
４で抽出された信号に基づくＢＰＦ出力値の大きさが所
定値α以上であり、かつそのＢＰＦ出力値の大きさと第
２の信号抽出手段としてのＢＥＦ２７で抽出された信号
に基づくＢＥＦ出力値の大きさとの比が所定値β未満で
あるときノイズが発生しているとして内燃機関に対する
点火時期の遅角制御を禁止するマイクロコンピュータ３
０にて達成される遅角制御禁止手段を具備するものであ
る。
【００２２】つまり、遅角制御禁止手段としてのマイク
ロコンピュータ３０にてＢＰＦ２４を介したＢＰＦ出力
値とＢＥＦ２７を介したＢＥＦ出力値とのうち、ＢＰＦ
出力値が所定値α以上であり、かつＢＰＦ出力値とＢＥ
Ｆ出力値との比が所定値β未満であるときにはノイズの
発生であるとして、内燃機関に対する点火時期の遅角制
御が禁止される。このように、ノッキング状態とノイズ
の発生が的確に判別されることで、ノッキング状態の発
生に対応させ内燃機関における点火時期を進角／遅角制
御するノック制御システムの信頼性を向上することがで
きる。
ロコンピュータ３０にてＢＰＦ２４を介したＢＰＦ出力
値とＢＥＦ２７を介したＢＥＦ出力値とのうち、ＢＰＦ
出力値が所定値α以上であり、かつＢＰＦ出力値とＢＥ
Ｆ出力値との比が所定値β未満であるときにはノイズの
発生であるとして、内燃機関に対する点火時期の遅角制
御が禁止される。このように、ノッキング状態とノイズ
の発生が的確に判別されることで、ノッキング状態の発
生に対応させ内燃機関における点火時期を進角／遅角制
御するノック制御システムの信頼性を向上することがで
きる。
【００２３】そして、本実施例の内燃機関のノッキング
検出装置は、更に、コンデンサ１５、点火コイル１０の
２次巻線１０ｂ、点火プラグ１２、イオン電流検出抵抗
１７、演算増幅器２０等にて構成されるイオン電流検出
手段と第１の信号抽出手段としてのＢＰＦ２４及び第２
の信号抽出手段としてのＢＥＦ２７との間にイオン電流
信号ＳＩION に対して所定周波数より高い周波数域から
なる信号のみを通過するフィルタ手段としてのカットオ
フ周波数が３ＫＨｚのＨＰＦ２２を具備するものであ
る。
検出装置は、更に、コンデンサ１５、点火コイル１０の
２次巻線１０ｂ、点火プラグ１２、イオン電流検出抵抗
１７、演算増幅器２０等にて構成されるイオン電流検出
手段と第１の信号抽出手段としてのＢＰＦ２４及び第２
の信号抽出手段としてのＢＥＦ２７との間にイオン電流
信号ＳＩION に対して所定周波数より高い周波数域から
なる信号のみを通過するフィルタ手段としてのカットオ
フ周波数が３ＫＨｚのＨＰＦ２２を具備するものであ
る。
【００２４】つまり、フィルタ手段としてのＨＰＦ２２
がノック信号とノイズ信号との特徴的な波形を抽出する
前段に挿設されることで、イオン電流信号ＳＩION から
ノック信号とノイズ信号とでほぼ同様の波形形状を呈す
る３ＫＨｚより低い周波数域の成分が予め除去される。
このため、ノッキング状態またはノイズの発生をより正
確に判定できることとなり、ノック制御システムの信頼
性を向上することができる。
がノック信号とノイズ信号との特徴的な波形を抽出する
前段に挿設されることで、イオン電流信号ＳＩION から
ノック信号とノイズ信号とでほぼ同様の波形形状を呈す
る３ＫＨｚより低い周波数域の成分が予め除去される。
このため、ノッキング状態またはノイズの発生をより正
確に判定できることとなり、ノック制御システムの信頼
性を向上することができる。
【００２５】ところで、上記実施例では、第１の信号抽
出手段としてノック周波数帯域としての６ＫＨｚ近傍の
信号を抽出するＢＰＦ２４を用いているが、本発明を実
施する場合には、これに限定されるものではなく、内燃
機関に特有のノック周波数帯域に適合させることが重要
である。
出手段としてノック周波数帯域としての６ＫＨｚ近傍の
信号を抽出するＢＰＦ２４を用いているが、本発明を実
施する場合には、これに限定されるものではなく、内燃
機関に特有のノック周波数帯域に適合させることが重要
である。
【００２６】また、上記実施例では、第２の信号抽出手
段としてノック周波数帯域としての６ＫＨｚ近傍以外の
全ての信号を抽出するＢＥＦ２７を用いており、内燃機
関の機関回転数によりノイズ発生周波数帯域が図２に示
す４ＫＨｚ近傍から多少変動したとしても抽出される信
号に何ら影響を与えることがない。このため、ノッキン
グ状態の発生をノイズの発生と区別し正確に判定するこ
とができるという優れた効果がある。
段としてノック周波数帯域としての６ＫＨｚ近傍以外の
全ての信号を抽出するＢＥＦ２７を用いており、内燃機
関の機関回転数によりノイズ発生周波数帯域が図２に示
す４ＫＨｚ近傍から多少変動したとしても抽出される信
号に何ら影響を与えることがない。このため、ノッキン
グ状態の発生をノイズの発生と区別し正確に判定するこ
とができるという優れた効果がある。
【００２７】そして、上記実施例では、ピークホールド
回路２５，２８を用いているが、本発明を実施する場合
には、これに限定されるものではなく、これらに代えて
積分回路を用いＢＰＦ２４、ＢＥＦ２７からの出力信号
をそれぞれ積分してもよい。
回路２５，２８を用いているが、本発明を実施する場合
には、これに限定されるものではなく、これらに代えて
積分回路を用いＢＰＦ２４、ＢＥＦ２７からの出力信号
をそれぞれ積分してもよい。
【図１】 図１は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のノッキング検出装置を示す概略構成図であ
る。
る内燃機関のノッキング検出装置を示す概略構成図であ
る。
【図２】 図２は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のノッキング検出装置で検出されるイオン電
流信号の周波数成分を示す特性図である。
る内燃機関のノッキング検出装置で検出されるイオン電
流信号の周波数成分を示す特性図である。
【図３】 図３は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のノッキング検出装置で用いられる出力分布
を示す説明図である。
る内燃機関のノッキング検出装置で用いられる出力分布
を示す説明図である。
【図４】 図４は従来の内燃機関のノッキング検出装置
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
１０ 点火コイル １０ｂ ２次巻線（イオン電流検出手段） １２ 点火プラグ（イオン電流検出手段） １５ コンデンサ（イオン電流検出手段） ２０ 演算増幅器（イオン電流検出手段） ２２ ＨＰＦ（フィルタ手段） ２４ ＢＰＦ（第１の信号抽出手段） ２７ ＢＥＦ（第２の信号抽出手段） ３０ マイクロコンピュータ（ノック判定手段・遅角
制御禁止手段）
制御禁止手段）
フロントページの続き (72)発明者 茂木 和久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 中田 浩一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−210175（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−57830（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−159129（ＪＰ，Ａ) 西独国特許3128027（ＤＥ，Ｂ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02P 17/12 F02D 45/00 G01M 15/00
Claims (3)
- 【請求項１】 内燃機関の燃焼室に配設された点火プラ
グを用い、点火火花の発生直後に前記燃焼室内を流れる
イオン電流を検出するイオン電流検出手段と、 前記イオン電流検出手段で検出された前記イオン電流か
らノック周波数帯域の信号を抽出する第１の信号抽出手
段と、 前記イオン電流検出手段で検出された前記イオン電流か
らノック周波数帯域以外の全ての信号を抽出する第２の
信号抽出手段と、 前記第１の信号抽出手段で抽出された信号の大きさが所
定値以上であり、かつ、その信号の大きさと前記第２の
信号抽出手段で抽出された信号の大きさとの比が所定値
以上であるとき、ノッキング状態が発生していると判定
するノック判定手段とを具備することを特徴とする内燃
機関のノッキング検出装置。 - 【請求項２】 更に、前記第１の信号抽出手段で抽出さ
れた信号の大きさが所定値以上であり、かつ、その信号
の大きさと前記第２の信号抽出手段で抽出された信号の
大きさとの比が所定値未満であるときノイズが発生して
いるとして前記内燃機関に対する点火時期の遅角制御を
禁止する遅角制御禁止手段を具備することを特徴とする
請求項１に記載の内燃機関のノッキング検出装置。 - 【請求項３】 更に、前記イオン電流検出手段と前記第
１の信号抽出手段及び前記第２の信号抽出手段との間に
前記イオン電流に対して所定周波数より高い周波数域か
らなる信号のみを通過するフィルタ手段を具備すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関
のノッキング検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15822497A JP3199662B2 (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 内燃機関のノッキング検出装置 |
| DE19826714A DE19826714A1 (de) | 1997-06-16 | 1998-06-16 | Klopferfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor und Klopferfassungsverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15822497A JP3199662B2 (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 内燃機関のノッキング検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH112175A JPH112175A (ja) | 1999-01-06 |
| JP3199662B2 true JP3199662B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=15667000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15822497A Expired - Fee Related JP3199662B2 (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 内燃機関のノッキング検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3199662B2 (ja) |
| DE (1) | DE19826714A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3696759B2 (ja) * | 1999-08-31 | 2005-09-21 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関のノック検出装置 |
| JP3281624B2 (ja) * | 2000-02-25 | 2002-05-13 | ダイハツ工業株式会社 | イオン電流による内燃機関のノック検出方法 |
| DE10025656B4 (de) * | 2000-05-24 | 2005-05-04 | Beru Ag | Schaltungsanordnung zum Bestimmen des Ionenstroms in der Brennkammer einer Brennkraftmaschine |
| DE10032702C2 (de) * | 2000-07-05 | 2003-10-30 | Conti Temic Microelectronic | Verfahren zur Erkennung klopfender Verbrennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine |
| JP3619219B2 (ja) * | 2002-08-06 | 2005-02-09 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の燃焼状態検出装置 |
| JP3878923B2 (ja) | 2003-05-19 | 2007-02-07 | 三菱電機株式会社 | ノッキング検出装置および検出法 |
-
1997
- 1997-06-16 JP JP15822497A patent/JP3199662B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-06-16 DE DE19826714A patent/DE19826714A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH112175A (ja) | 1999-01-06 |
| DE19826714A1 (de) | 1998-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |