JP3236766B2 - 振動検出装置 - Google Patents
振動検出装置Info
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- JP3236766B2 JP3236766B2 JP27718595A JP27718595A JP3236766B2 JP 3236766 B2 JP3236766 B2 JP 3236766B2 JP 27718595 A JP27718595 A JP 27718595A JP 27718595 A JP27718595 A JP 27718595A JP 3236766 B2 JP3236766 B2 JP 3236766B2
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関で燃焼室内
の圧力振動を検出してプレイグニション等を判定する振
動検出装置に関する。
の圧力振動を検出してプレイグニション等を判定する振
動検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の自動車等のガソリンエンジンで
は、ノックコントロールシステムを備えているのが一般
的になっている。ノックコントロールシステムは、例え
ばノッキングに固有な周波数域の燃焼室における圧力振
動を検出するノッキングセンサをシリンダブロックに設
けてノッキングを検出し、ノッキングが発生したときに
は点火時期を遅角せしめることにより燃焼室温度を下
げ、ノッキングの拡大を回避できるようになっている。
これによりノッキングの発生するノック点がＭＢＴ（Ｍ
ｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ Ｂｅｓｔ Ｔ
ｏｒｑｕｅ）より遅角側にあるときに、点火時期をノッ
ク点に設定して高い出力を取り出せるようになってい
る。
は、ノックコントロールシステムを備えているのが一般
的になっている。ノックコントロールシステムは、例え
ばノッキングに固有な周波数域の燃焼室における圧力振
動を検出するノッキングセンサをシリンダブロックに設
けてノッキングを検出し、ノッキングが発生したときに
は点火時期を遅角せしめることにより燃焼室温度を下
げ、ノッキングの拡大を回避できるようになっている。
これによりノッキングの発生するノック点がＭＢＴ（Ｍ
ｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ Ｂｅｓｔ Ｔ
ｏｒｑｕｅ）より遅角側にあるときに、点火時期をノッ
ク点に設定して高い出力を取り出せるようになってい
る。
【０００３】ところで最近、燃費の向上や、エミッショ
ンの低減等を図るため高圧縮比化、空気燃料比のストイ
キ化が進んでいる。このため燃焼室温度が高くなる傾向
があり、ノッキングによりさらに燃焼室温度が上昇する
と、設定した点火時期よりも前に自発火するプレイグニ
ションを誘発するおそれがあった。そこで、実開平１−
８８０４２号公報には、プレイグニション発生時に上記
ノッキングセンサで検出される燃焼室における圧力振動
に着目し、設定した点火時期以前の所定期間に上記ノッ
キングセンサが上記圧力振動を検出するとプレイグニシ
ョンと判定し、点火後に上記ノッキングセンサが圧力振
動を検出するとノッキングと判定する振動検出方法が示
されている。
ンの低減等を図るため高圧縮比化、空気燃料比のストイ
キ化が進んでいる。このため燃焼室温度が高くなる傾向
があり、ノッキングによりさらに燃焼室温度が上昇する
と、設定した点火時期よりも前に自発火するプレイグニ
ションを誘発するおそれがあった。そこで、実開平１−
８８０４２号公報には、プレイグニション発生時に上記
ノッキングセンサで検出される燃焼室における圧力振動
に着目し、設定した点火時期以前の所定期間に上記ノッ
キングセンサが上記圧力振動を検出するとプレイグニシ
ョンと判定し、点火後に上記ノッキングセンサが圧力振
動を検出するとノッキングと判定する振動検出方法が示
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記振
動検出方法では、例えばピストンの燃焼室側の端面に堆
積したデポジットと燃焼室内壁の衝突による衝撃で発生
する振動のような、プレイグニションにより発生する圧
力振動以外の振動を誤検出するおそれがあり、信頼性に
問題がある。
動検出方法では、例えばピストンの燃焼室側の端面に堆
積したデポジットと燃焼室内壁の衝突による衝撃で発生
する振動のような、プレイグニションにより発生する圧
力振動以外の振動を誤検出するおそれがあり、信頼性に
問題がある。
【０００５】そこで本発明ではプレイグニションにより
発生する圧力振動をそれ以外の振動と区別してプレイグ
ニションを正確に検出することのできる振動検出装置を
提供することを目的とする。
発生する圧力振動をそれ以外の振動と区別してプレイグ
ニションを正確に検出することのできる振動検出装置を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、発明者らは実験研究を重ねた結果、プレイグニショ
ン発生時には燃焼室内の圧力振動がノッキングに固有な
振動成分の周波数域を含む広い周波数域で起きているこ
とを確認した。本発明はこの知見に基いてなされたもの
で、本発明の請求項１記載の構成では、振動検出手段で
検出される複数の周波数域の振動成分のそれぞれの大き
さを、振動成分比較手段が予め設定したしきい値と比較
する。そしてしきい値以上の大きさで起きている振動成
分が、ノッキングに固有な振動成分の周波数域以外の振
動成分を含めて複数あれば、圧力振動が広い周波数域で
起きていることが分かる。このとき振動判定手段が、燃
焼室においてプレイグニションが発生したものと判定す
る。ノッキング等による他の振動であれば圧力振動は特
定の周波数域でのみ発生するから、これらの振動を誤検
出することなく正確にプレイグニション発生時の圧力振
動を検出することができる。
め、発明者らは実験研究を重ねた結果、プレイグニショ
ン発生時には燃焼室内の圧力振動がノッキングに固有な
振動成分の周波数域を含む広い周波数域で起きているこ
とを確認した。本発明はこの知見に基いてなされたもの
で、本発明の請求項１記載の構成では、振動検出手段で
検出される複数の周波数域の振動成分のそれぞれの大き
さを、振動成分比較手段が予め設定したしきい値と比較
する。そしてしきい値以上の大きさで起きている振動成
分が、ノッキングに固有な振動成分の周波数域以外の振
動成分を含めて複数あれば、圧力振動が広い周波数域で
起きていることが分かる。このとき振動判定手段が、燃
焼室においてプレイグニションが発生したものと判定す
る。ノッキング等による他の振動であれば圧力振動は特
定の周波数域でのみ発生するから、これらの振動を誤検
出することなく正確にプレイグニション発生時の圧力振
動を検出することができる。
【０００７】なお、上記振動検出手段を請求項２記載の
手段とすることにより、内燃機関に設けられる１つの振
動検出器から複数の周波数域の振動成分を検出すること
ができる。これにより構成を簡単にすることができる。
手段とすることにより、内燃機関に設けられる１つの振
動検出器から複数の周波数域の振動成分を検出すること
ができる。これにより構成を簡単にすることができる。
【０００８】また上記振動検出手段を請求項３記載の手
段とすることにより、各振動検出器を、各振動検出器が
検出する振動成分が強く現れる気筒の近傍に配すること
ができ、利得を大きく取ることができる。
段とすることにより、各振動検出器を、各振動検出器が
検出する振動成分が強く現れる気筒の近傍に配すること
ができ、利得を大きく取ることができる。
【０００９】更に、上記振動検出手段を請求項４記載の
手段とすることにより、プレイグニションの他にノッキ
ングを検出することができる。
手段とすることにより、プレイグニションの他にノッキ
ングを検出することができる。
【００１０】更にまた、上記振動検出手段を請求項５記
載の手段とすることができる。請求項５記載の発明によ
れば、点火時期が遅角する前後におけるノッキングに固
有な振動成分の大きさが減少しているとき、ノッキング
発生と判定するノッキング判定手段を設けたことで、点
火前に自発火するプレイグニションでは振動成分の大き
さは点火時期のタイミングに依存しないから、点火時期
が遅角する前後におけるノッキングに固有な振動成分の
大きさが減少するのはノッキングに限定される。これに
よりプレイグニションの他にノッキングを検出すること
ができる。
載の手段とすることができる。請求項５記載の発明によ
れば、点火時期が遅角する前後におけるノッキングに固
有な振動成分の大きさが減少しているとき、ノッキング
発生と判定するノッキング判定手段を設けたことで、点
火前に自発火するプレイグニションでは振動成分の大き
さは点火時期のタイミングに依存しないから、点火時期
が遅角する前後におけるノッキングに固有な振動成分の
大きさが減少するのはノッキングに限定される。これに
よりプレイグニションの他にノッキングを検出すること
ができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】 （第１実施形態）本発明の振動検出装置の説明に先立ち
発明者らの得た知見について説明する。発明者等が燃焼
室における圧力振動（以下、燃焼圧振動という）の挙動
を解析したところ次のことが分かった。図６（Ａ）、図
６（Ｂ）、図６（Ｃ）はエンジンブロックに設けた振動
検出センサで燃焼圧を測定したときの、振動検出センサ
の出力のパワースペクトラムの一例で、振動成分の大き
さの周波数分布を示している。図６（Ａ）は正常燃焼の
ときのもので、１kHz 以下のごく低周波域以外に振動成
分はない。図６（Ｂ）はノッキングが発生したときのも
ので、８．０kHz 付近の周波数域に強いピークが現れ
る。このピークはノッキングに固有な振動成分で、従来
からノッキングの検出に利用されてきたものである。図
６（Ｃ）はプレイグニションが発生したときのもので、
ノッキングに固有な振動成分の周波数域も含む１〜１０
kHz の広い周波数域にわたって振動が現れる。ノッキン
グによる自発火が発生する場所はほぼ定位置で、共鳴モ
ードが一定であることからノッキングによる燃焼圧振動
は常に同一の周波数域に現れる。しかし、プレイグニシ
ョンが起こるときは燃焼室内の温度が相当、高温になっ
ており、自発火が多数の場所で発生し、燃焼圧振動の周
波数分布が広がるものと認められる。また振動検出セン
サで検出される振動のうち、ピストンの燃焼室側の端面
に堆積したデポジットと燃焼室内壁の衝突による衝撃で
発生する振動のような、プレイグニションとは関係のな
い振動は周波数域が広がることはない。したがって上記
広い周波数域にわたって振動が現れるときは、プレイグ
ニションが起きているときである。本発明はかかる知見
にもとずきなされたものである。
発明者らの得た知見について説明する。発明者等が燃焼
室における圧力振動（以下、燃焼圧振動という）の挙動
を解析したところ次のことが分かった。図６（Ａ）、図
６（Ｂ）、図６（Ｃ）はエンジンブロックに設けた振動
検出センサで燃焼圧を測定したときの、振動検出センサ
の出力のパワースペクトラムの一例で、振動成分の大き
さの周波数分布を示している。図６（Ａ）は正常燃焼の
ときのもので、１kHz 以下のごく低周波域以外に振動成
分はない。図６（Ｂ）はノッキングが発生したときのも
ので、８．０kHz 付近の周波数域に強いピークが現れ
る。このピークはノッキングに固有な振動成分で、従来
からノッキングの検出に利用されてきたものである。図
６（Ｃ）はプレイグニションが発生したときのもので、
ノッキングに固有な振動成分の周波数域も含む１〜１０
kHz の広い周波数域にわたって振動が現れる。ノッキン
グによる自発火が発生する場所はほぼ定位置で、共鳴モ
ードが一定であることからノッキングによる燃焼圧振動
は常に同一の周波数域に現れる。しかし、プレイグニシ
ョンが起こるときは燃焼室内の温度が相当、高温になっ
ており、自発火が多数の場所で発生し、燃焼圧振動の周
波数分布が広がるものと認められる。また振動検出セン
サで検出される振動のうち、ピストンの燃焼室側の端面
に堆積したデポジットと燃焼室内壁の衝突による衝撃で
発生する振動のような、プレイグニションとは関係のな
い振動は周波数域が広がることはない。したがって上記
広い周波数域にわたって振動が現れるときは、プレイグ
ニションが起きているときである。本発明はかかる知見
にもとずきなされたものである。
【００１２】図１は本発明の振動検出装置を示すもの
で、内燃機関たるガソリンエンジン１のシリンダブロッ
クに振動検出器たる振動検出センサ５が設けてあり、燃
焼圧振動を、振動する電気信号に変換するようになって
いる。振動検出センサ５の周波数特性は図２の実線で示
すように、やや右上がりの傾向で燃焼圧振動が分布する
１〜１５kHz までの範囲の広い周波数域で利得を有して
いる。振動検出センサ５が利得を有する周波数域には、
図６に示したようにノッキングに固有な周波数域である
８kHz 付近や、プレイグニションで出力が現れる１kHz
から８kHz 付近までの範囲が含まれる。振動検出センサ
５にはＥＣＵ（電子制御装置）２が結線してある。
で、内燃機関たるガソリンエンジン１のシリンダブロッ
クに振動検出器たる振動検出センサ５が設けてあり、燃
焼圧振動を、振動する電気信号に変換するようになって
いる。振動検出センサ５の周波数特性は図２の実線で示
すように、やや右上がりの傾向で燃焼圧振動が分布する
１〜１５kHz までの範囲の広い周波数域で利得を有して
いる。振動検出センサ５が利得を有する周波数域には、
図６に示したようにノッキングに固有な周波数域である
８kHz 付近や、プレイグニションで出力が現れる１kHz
から８kHz 付近までの範囲が含まれる。振動検出センサ
５にはＥＣＵ（電子制御装置）２が結線してある。
【００１３】ＥＣＵ２には、振動検出センサ５の出力を
入力として信号分離手段たるバンドパスフィルタ６１，
６２が設けてある。バンドパスフィルタ６１，６２の周
波数特性は図２に破線で示すように、バンドパスフィル
タの一方６１が中心周波数を８．０kHz とする狭帯域
（図２のＡ）としてあり、他方６２が中心周波数を４．
５kHz とする狭帯域（図２のＢ）としてある。８．０kH
z を中心とする帯域はノッキングに固有な振動成分の周
波数域内にある。そして４．５kHz を中心とする狭帯域
はノッキングに固有な振動成分の周波数域の外にある。
各バンドパスフィルタ６１，６２の出力を入力として増
幅器６３，６４が設けてあり、各バンドパスフィルタ６
１，６２を通過した電気信号の利得を上げるようになっ
ている。増幅器６３，６４の出力を入力としてＡ／Ｄコ
ンバータ７１，７２が設けてあり、増幅器６３，６４で
利得を上げた電気信号をデジタル信号に変換するように
なっている。振動検出センサ５、バンドパスフィルタ６
１，６２、増幅器６３，６４が振動検出手段４Ａを構成
している。
入力として信号分離手段たるバンドパスフィルタ６１，
６２が設けてある。バンドパスフィルタ６１，６２の周
波数特性は図２に破線で示すように、バンドパスフィル
タの一方６１が中心周波数を８．０kHz とする狭帯域
（図２のＡ）としてあり、他方６２が中心周波数を４．
５kHz とする狭帯域（図２のＢ）としてある。８．０kH
z を中心とする帯域はノッキングに固有な振動成分の周
波数域内にある。そして４．５kHz を中心とする狭帯域
はノッキングに固有な振動成分の周波数域の外にある。
各バンドパスフィルタ６１，６２の出力を入力として増
幅器６３，６４が設けてあり、各バンドパスフィルタ６
１，６２を通過した電気信号の利得を上げるようになっ
ている。増幅器６３，６４の出力を入力としてＡ／Ｄコ
ンバータ７１，７２が設けてあり、増幅器６３，６４で
利得を上げた電気信号をデジタル信号に変換するように
なっている。振動検出センサ５、バンドパスフィルタ６
１，６２、増幅器６３，６４が振動検出手段４Ａを構成
している。
【００１４】中心周波数を８．０kHz とする狭帯域成分
をデジタル化した電気信号（以下、高域側検出信号とい
う）と中心周波数を４．５kHz とする狭帯域成分をデジ
タル化した電気信号（以下、低域側検出信号という）と
を入力として演算部３が設けてあり、上記高域側検出信
号、低域側検出信号の信号処理を行うようになってお
り、振動成分比較手段、振動判定手段、ノック強度判定
手段、ノッキング判定手段をなしている。ＥＣＵ２から
ガソリンエンジン１の図略のイグニション回路に点火時
期制御信号を入力するようにしてあり、演算部３が点火
時期制御手段として点火時期の制御をするようになって
いる。またＥＣＵ２は点火時期制御の他、燃料の供給制
御、スロットル開度の制御、空気燃料比の制御等を行う
ようになっている。
をデジタル化した電気信号（以下、高域側検出信号とい
う）と中心周波数を４．５kHz とする狭帯域成分をデジ
タル化した電気信号（以下、低域側検出信号という）と
を入力として演算部３が設けてあり、上記高域側検出信
号、低域側検出信号の信号処理を行うようになってお
り、振動成分比較手段、振動判定手段、ノック強度判定
手段、ノッキング判定手段をなしている。ＥＣＵ２から
ガソリンエンジン１の図略のイグニション回路に点火時
期制御信号を入力するようにしてあり、演算部３が点火
時期制御手段として点火時期の制御をするようになって
いる。またＥＣＵ２は点火時期制御の他、燃料の供給制
御、スロットル開度の制御、空気燃料比の制御等を行う
ようになっている。
【００１５】上記振動検出装置の作動を説明する。振動
検出センサ５が１〜１０kHz の周波数域にわたって振動
を検出し電気信号に変換する。この電気信号から一方の
バンドパスフィルタ６１で８．０kHz を中心とする狭帯
域の振動成分の信号が分離される。他方のバンドパスフ
ィルタ６２で４．５kHz を中心とする狭帯域の振動成分
の信号が分離される。そしてバンドパスフィルタ６１，
６２を通過した電気信号は増幅器６３，６４、Ａ／Ｄコ
ンバータ７１，７２を介してデジタル化され、高域側検
出信号、低域側検出信号として演算部３に入力する。
検出センサ５が１〜１０kHz の周波数域にわたって振動
を検出し電気信号に変換する。この電気信号から一方の
バンドパスフィルタ６１で８．０kHz を中心とする狭帯
域の振動成分の信号が分離される。他方のバンドパスフ
ィルタ６２で４．５kHz を中心とする狭帯域の振動成分
の信号が分離される。そしてバンドパスフィルタ６１，
６２を通過した電気信号は増幅器６３，６４、Ａ／Ｄコ
ンバータ７１，７２を介してデジタル化され、高域側検
出信号、低域側検出信号として演算部３に入力する。
【００１６】図３は演算部３における作動フローを示す
もので、まず各気筒ごとに、正常燃焼時にＴＤＣから９
０度ＣＡまでの期間における高域側検出信号、低域側検
出信号のピーク値をそれぞれ保持し、保持したピーク値
の平均を演算する。各平均を高域側背景雑音ＢＧH 、低
域側背景雑音ＢＧL として保持する。一方、高域側検出
信号のピーク値（以下、ノック強度という）ＫＩ0 ，低
域側検出信号のピーク値ＰＩを保持する。次いでノック
強度ＫＩ0 を高域側背景雑音ＢＧH と比較し、ノック強
度ＫＩ0 の大きさが段階分けされる。段階分けで最低の
段階に属するノック強度はノック強度ＫＩ0 が高域側背
景雑音ＢＧH に２を乗じた値より小さいもので、このと
きノッキング無しと判定される。ノック強度ＫＩ0 が高
域側背景雑音ＢＧH に２を乗じた値より大きければノッ
キングのおそれ有りと判定する（ステップ１０１）。こ
こで高域側背景雑音ＢＧH に２を乗じた値はノッキング
のおそれの有無を判定するしきい値であると同時に、ノ
ッキングに固有な振動成分の大きさたるノック強度ＫＩ
0 の大小を判ずるときに高域側背景雑音ＢＧH より大き
な値に設定したしきい値である。
もので、まず各気筒ごとに、正常燃焼時にＴＤＣから９
０度ＣＡまでの期間における高域側検出信号、低域側検
出信号のピーク値をそれぞれ保持し、保持したピーク値
の平均を演算する。各平均を高域側背景雑音ＢＧH 、低
域側背景雑音ＢＧL として保持する。一方、高域側検出
信号のピーク値（以下、ノック強度という）ＫＩ0 ，低
域側検出信号のピーク値ＰＩを保持する。次いでノック
強度ＫＩ0 を高域側背景雑音ＢＧH と比較し、ノック強
度ＫＩ0 の大きさが段階分けされる。段階分けで最低の
段階に属するノック強度はノック強度ＫＩ0 が高域側背
景雑音ＢＧH に２を乗じた値より小さいもので、このと
きノッキング無しと判定される。ノック強度ＫＩ0 が高
域側背景雑音ＢＧH に２を乗じた値より大きければノッ
キングのおそれ有りと判定する（ステップ１０１）。こ
こで高域側背景雑音ＢＧH に２を乗じた値はノッキング
のおそれの有無を判定するしきい値であると同時に、ノ
ッキングに固有な振動成分の大きさたるノック強度ＫＩ
0 の大小を判ずるときに高域側背景雑音ＢＧH より大き
な値に設定したしきい値である。
【００１７】ステップ１０１でノッキングのおそれ有り
と判定されたときは、上記段階に応じて点火時期の遅角
量を決定し、決定した遅角量にもとずいて上記イグニシ
ョン回路に点火時期制御信号を送信する。しかして燃焼
室における点火時期が遅角し（ステップ１０２）、燃焼
室温度を下げる作用をする。
と判定されたときは、上記段階に応じて点火時期の遅角
量を決定し、決定した遅角量にもとずいて上記イグニシ
ョン回路に点火時期制御信号を送信する。しかして燃焼
室における点火時期が遅角し（ステップ１０２）、燃焼
室温度を下げる作用をする。
【００１８】燃焼室における点火時期を遅角した後のノ
ック強度ＫＩ1 を点火時期が遅角化する前の上記ノック
強度ＫＩ0 と比較し大小を判ずる（ステップ１０３）。
ＫＩ1 ≧ＫＩ0 のときは、ステップ１０１におけるＫＩ
0 ＞２ＢＧL と併せてＫＩ1＞２ＢＧL となるが、これ
はノッキングに固有な振動成分の大きさたるノック強度
ＫＩ1 が予め高域側背景雑音ＢＧH より大きな値に設定
したしきい値より大きいことを表している。
ック強度ＫＩ1 を点火時期が遅角化する前の上記ノック
強度ＫＩ0 と比較し大小を判ずる（ステップ１０３）。
ＫＩ1 ≧ＫＩ0 のときは、ステップ１０１におけるＫＩ
0 ＞２ＢＧL と併せてＫＩ1＞２ＢＧL となるが、これ
はノッキングに固有な振動成分の大きさたるノック強度
ＫＩ1 が予め高域側背景雑音ＢＧH より大きな値に設定
したしきい値より大きいことを表している。
【００１９】次いで点火時期を遅角した後の低域側検出
信号のピーク値ＰＩを、低域側背景雑音ＢＧL に４を乗
じた値と比較する（ステップ１０４）。ここで低域側背
景雑音ＢＧL に４を乗じた値はノッキングに固有な振動
成分以外の振動成分の背景雑音ＢＧL より大きな値に設
定したしきい値となる。ステップ１０４でＰＩ＞４ＢＧ
L のときは、ノッキングに固有な振動成分の周波数域以
外の周波数域の振動成分の大きさたる低域側検出信号の
ピーク値ＰＩが、予め低域側背景雑音ＢＧL より大きな
値に設定したしきい値より大きいことを表している。そ
して上記のごとくノッキングに固有な振動成分の大きさ
たるノック強度ＫＩ1 が予め高域側背景雑音ＢＧH より
大きな値に設定したしきい値より大きいから、これと併
せて燃焼圧振動の周波数分布は広がっているものと判断
しプレイグニションが発生したと判定する（ステップ１
０５）。そしてフュエルカット、スロットル開度の縮
減、空気燃料比のリッチ化等の制御を行ないプレイグニ
ションが回避される。
信号のピーク値ＰＩを、低域側背景雑音ＢＧL に４を乗
じた値と比較する（ステップ１０４）。ここで低域側背
景雑音ＢＧL に４を乗じた値はノッキングに固有な振動
成分以外の振動成分の背景雑音ＢＧL より大きな値に設
定したしきい値となる。ステップ１０４でＰＩ＞４ＢＧ
L のときは、ノッキングに固有な振動成分の周波数域以
外の周波数域の振動成分の大きさたる低域側検出信号の
ピーク値ＰＩが、予め低域側背景雑音ＢＧL より大きな
値に設定したしきい値より大きいことを表している。そ
して上記のごとくノッキングに固有な振動成分の大きさ
たるノック強度ＫＩ1 が予め高域側背景雑音ＢＧH より
大きな値に設定したしきい値より大きいから、これと併
せて燃焼圧振動の周波数分布は広がっているものと判断
しプレイグニションが発生したと判定する（ステップ１
０５）。そしてフュエルカット、スロットル開度の縮
減、空気燃料比のリッチ化等の制御を行ないプレイグニ
ションが回避される。
【００２０】ステップ１０１でノッキング無しと判定さ
れたときはステップ１０１が繰り返されるが、その間、
各気筒ごとに高域側検出信号のピーク値、低域側検出信
号のピーク値、高域側背景雑音ＢＧH 、低域側背景雑音
ＢＧL を更新する。
れたときはステップ１０１が繰り返されるが、その間、
各気筒ごとに高域側検出信号のピーク値、低域側検出信
号のピーク値、高域側背景雑音ＢＧH 、低域側背景雑音
ＢＧL を更新する。
【００２１】なお、ステップ１０３でＫＩ1 ＜ＫＩ0 の
ときは、ステップ１０２で行った点火時期の遅角により
ノッキングに固有な振動成分が経時的に小さくなってい
る。したがって上記振動成分の大きさが点火時期に依存
しないプレイグニションの可能性はなくノッキングと判
断する。再びステップ１０１に戻り、高域側検出信号か
らノッキングのおそれの有無を判定する。
ときは、ステップ１０２で行った点火時期の遅角により
ノッキングに固有な振動成分が経時的に小さくなってい
る。したがって上記振動成分の大きさが点火時期に依存
しないプレイグニションの可能性はなくノッキングと判
断する。再びステップ１０１に戻り、高域側検出信号か
らノッキングのおそれの有無を判定する。
【００２２】（第２実施形態）本発明の別の振動検出装
置を図４に示す。図１の振動検出装置の振動検出手段４
Ａに代えて別の振動検出手段４Ｂにしたもので、相違点
を中心に説明する。振動検出手段４Ｂは２つの振動検出
器たる共振型振動検出センサ８１，８２で構成してあ
り、各共振型振動検出センサ８１，８２の出力が増幅器
９１，９２に入力するようになっている。図５は共振型
振動検出センサ８１，８２の周波数特性を示すもので、
一方の共振型振動検出センサ８１はＡで示すようによう
にノッキングに固有な振動成分の周波数域である８．０
kHz を中心とする狭帯域に選択的に利得を有している。
他方の共振型振動検出センサ８２は図略のシリンダブロ
ックのプレイグニションが発生しやすい気筒の近傍に設
けてあり、Ｂで示すように４．５kHz を中心とする狭帯
域に選択的に利得を有している。
置を図４に示す。図１の振動検出装置の振動検出手段４
Ａに代えて別の振動検出手段４Ｂにしたもので、相違点
を中心に説明する。振動検出手段４Ｂは２つの振動検出
器たる共振型振動検出センサ８１，８２で構成してあ
り、各共振型振動検出センサ８１，８２の出力が増幅器
９１，９２に入力するようになっている。図５は共振型
振動検出センサ８１，８２の周波数特性を示すもので、
一方の共振型振動検出センサ８１はＡで示すようによう
にノッキングに固有な振動成分の周波数域である８．０
kHz を中心とする狭帯域に選択的に利得を有している。
他方の共振型振動検出センサ８２は図略のシリンダブロ
ックのプレイグニションが発生しやすい気筒の近傍に設
けてあり、Ｂで示すように４．５kHz を中心とする狭帯
域に選択的に利得を有している。
【００２３】上記振動検出装置では、振動検出手段４Ｂ
を２つの共振型振動検出センサ８１，８２で構成し他方
の共振型振動検出センサ８２をプレイグニションが発生
しやすい気筒の近傍に設けることにより、プレイグニシ
ョンによる燃焼圧振動の周波数分布の広がりを感度良好
に検出することができる。
を２つの共振型振動検出センサ８１，８２で構成し他方
の共振型振動検出センサ８２をプレイグニションが発生
しやすい気筒の近傍に設けることにより、プレイグニシ
ョンによる燃焼圧振動の周波数分布の広がりを感度良好
に検出することができる。
【００２４】なお、振動成分の周波数域を４．５kHz を
中心とする狭帯域と８．０kHz を中心とする狭帯域とし
たが本発明の主旨に反しない限り別の周波数域でもよ
く、例えば４．５kHz を中心とする狭帯域の代わりに
９．５kHz を中心とする狭帯域としてもよい。また、ノ
ッキングの検出が不要であれば８．０kHz を中心とする
狭帯域のようなノッキングに固有な振動成分の周波数域
とする必要はない。また、燃焼圧振動の周波数分布は内
燃機関のシリンダの形状等で変わるから、バンドパスフ
ィルタの通過帯域や共振型振動検出センサの共振周波数
を内燃機関の種類ごとに周波数分布に応じて適宜設定す
ればよい。
中心とする狭帯域と８．０kHz を中心とする狭帯域とし
たが本発明の主旨に反しない限り別の周波数域でもよ
く、例えば４．５kHz を中心とする狭帯域の代わりに
９．５kHz を中心とする狭帯域としてもよい。また、ノ
ッキングの検出が不要であれば８．０kHz を中心とする
狭帯域のようなノッキングに固有な振動成分の周波数域
とする必要はない。また、燃焼圧振動の周波数分布は内
燃機関のシリンダの形状等で変わるから、バンドパスフ
ィルタの通過帯域や共振型振動検出センサの共振周波数
を内燃機関の種類ごとに周波数分布に応じて適宜設定す
ればよい。
【００２５】振動成分の大きさを比較するしきい値を２
ＢＧH 、４ＢＧL としたが、必ずしもこれに限定される
ものではなく、プレイグニションの検出感度を上げるの
であればこれより小さくし、検出感度を下げるのであれ
ばこれより大きくすればよい。
ＢＧH 、４ＢＧL としたが、必ずしもこれに限定される
ものではなく、プレイグニションの検出感度を上げるの
であればこれより小さくし、検出感度を下げるのであれ
ばこれより大きくすればよい。
【００２６】図３のフローチャートにおいて、ステップ
１０３を省略し、ステップ１０２をステップ１０４のＮ
o 出力に続くように演算部２を設定してもよい。この場
合、ステップ１０４でＮo のとき、すなわちＫＩ0 ＞２
ＢＧH かつＰＩ≦４ＢＧL のときノッキングと判定し、
ステップ１０４でＹesのとき、すなわちＫＩ0 ＞２ＢＧ
H かつＰＩ＞４ＢＧL のときプレイグニションと判定す
る。
１０３を省略し、ステップ１０２をステップ１０４のＮ
o 出力に続くように演算部２を設定してもよい。この場
合、ステップ１０４でＮo のとき、すなわちＫＩ0 ＞２
ＢＧH かつＰＩ≦４ＢＧL のときノッキングと判定し、
ステップ１０４でＹesのとき、すなわちＫＩ0 ＞２ＢＧ
H かつＰＩ＞４ＢＧL のときプレイグニションと判定す
る。
【００２７】なお、検出する振動成分を２つとしたがこ
れ以上の数でもよく、その中にノッキングに固有な振動
成分の周波数域以外の周波数域の振動成分が含まれてい
ればよい。各振動成分の大きさを比較するしきい値につ
いても各実施形態記載のしきい値と同様に設定すればよ
い。この場合、プレイグニションと判定するのは、検出
する振動成分のうち、ノッキングに固有な振動成分の周
波数域以外の少なくとも１つの周波数域を含む複数の周
波数域の振動成分の大きさについて上記しきい値より大
きいとき、燃焼室においてプレイグニションが発生した
ものと判定する。
れ以上の数でもよく、その中にノッキングに固有な振動
成分の周波数域以外の周波数域の振動成分が含まれてい
ればよい。各振動成分の大きさを比較するしきい値につ
いても各実施形態記載のしきい値と同様に設定すればよ
い。この場合、プレイグニションと判定するのは、検出
する振動成分のうち、ノッキングに固有な振動成分の周
波数域以外の少なくとも１つの周波数域を含む複数の周
波数域の振動成分の大きさについて上記しきい値より大
きいとき、燃焼室においてプレイグニションが発生した
ものと判定する。
【図１】本発明の振動検出装置の全体ブロック図であ
る。
る。
【図２】本発明の振動検出装置の要部を説明するグラフ
である。
である。
【図３】本発明の振動検出装置の作動を説明するフロー
チャートである。
チャートである。
【図４】本発明の別の振動検出装置の全体ブロック図で
ある。
ある。
【図５】本発明の別の振動検出装置の要部を説明するグ
ラフである。
ラフである。
【図６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の基となった
知見を説明する第１、第２、第３のグラフである。
知見を説明する第１、第２、第３のグラフである。
１ ガソリンエンジン（内燃機関） ２ ＥＣＵ（点火時期制御手段） ３ 演算部（振動成分比較手段、振動判定手段、ノッキ
ング強度判定手段、ノッキング判定手段） ４Ａ，４Ｂ 振動検出手段 ５ 振動検出センサ（振動検出器） ６１，６２ バンドパスフィルタ（信号分離手段） ８１，８２ 共振型振動検出センサ（振動検出器）
ング強度判定手段、ノッキング判定手段） ４Ａ，４Ｂ 振動検出手段 ５ 振動検出センサ（振動検出器） ６１，６２ バンドパスフィルタ（信号分離手段） ８１，８２ 共振型振動検出センサ（振動検出器）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｍ 15/00 (72)発明者 渡辺 聖彦 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 小林 日出夫 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 蟻沢 克彦 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７−248253（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−108915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−12514（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−151598（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−43924（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01H 17/00 F02D 45/00 368 F02P 5/152 F02P 5/153 G01L 23/22 G01M 15/00
Claims (5)
- 【請求項１】 内燃機関の燃焼室における圧力振動のう
ち、ノッキングに固有な振動成分の周波数域以外の少な
くとも１つの周波数域を含む複数の周波数域の振動成分
のそれぞれの大きさを検出する振動検出手段と、上記各
振動成分の大きさを、予め上記各振動成分の背景雑音よ
りも大きな値に設定したしきい値と比較する複数の振動
成分比較手段と、上記複数の周波数域の振動成分のう
ち、上記少なくとも１つの周波数域を含む複数の周波数
域の振動成分の大きさについて上記振動成分比較手段が
上記しきい値より大きいと判ずると、燃焼室においてプ
レイグニションが発生したものと判定する振動判定手段
とを具備せしめたことを特徴とする振動検出装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の振動検出装置において、
上記振動検出手段を、燃焼室における圧力振動に対し、
上記少なくとも１つの周波数域を含む複数の周波数域で
利得を有する振動検出器と、該振動検出器の出力を入力
とし、少なくとも１つの周波数域を含む複数の周波数域
の各周波数域を通過帯域とする複数の信号分離手段とを
具備せしめた振動検出装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の振動検出装置において、
上記振動検出手段を、上記少なくとも１つの周波数域を
含む複数の周波数域の振動成分のそれぞれの周波数域を
選択的に検出する複数の振動検出器とを具備せしめた振
動検出装置。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１つの請求
項記載の振動検出装置において、上記振動検出手段が検
出する周波数域の１つをノッキングに固有な振動成分の
周波数域とし、かつ振動判定手段を、ノッキングに固有
な振動成分の大きさのみについて上記信号比較手段が上
記しきい値より大きいと判ずると、ノッキングと判定す
るように設定した振動検出装置。 - 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれか１つの請求
項記載の振動検出装置において、上記振動検出手段が検
出するノッキングに固有な振動成分の大きさについて上
記振動成分比較手段が上記しきい値より大きいと判ずる
と、燃焼室における点火時期を遅角せしめる点火時期制
御手段と、該点火時期制御手段により上記点火時期が遅
角する前後におけるノッキングに固有な振動成分の大き
さの増減を判ずるノック強度判定手段と、上記点火時期
制御手段により上記点火時期が遅角する前後におけるノ
ッキングに固有な振動成分の大きさが減少していると上
記ノック強度判定手段が判ずると、燃焼室においてノッ
キングが発生したものと判定するノッキング判定手段と
を具備せしめた振動検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27718595A JP3236766B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 振動検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27718595A JP3236766B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 振動検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0996559A JPH0996559A (ja) | 1997-04-08 |
| JP3236766B2 true JP3236766B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=17580000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27718595A Expired - Fee Related JP3236766B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 振動検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3236766B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018105703A1 (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の異常燃焼検出装置及びその検出方法 |
| CN111473859A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-07-31 | 中国航发湖南动力机械研究所 | 整机振动限制值的制定方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3867577B2 (ja) * | 2002-01-11 | 2007-01-10 | 株式会社デンソー | 振動波判定装置及び振動波判定方法 |
| JP4919020B2 (ja) * | 2006-10-12 | 2012-04-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関のノック判定装置 |
| JP5832130B2 (ja) * | 2011-04-20 | 2015-12-16 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP5708543B2 (ja) * | 2012-03-28 | 2015-04-30 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP6312618B2 (ja) * | 2015-03-13 | 2018-04-18 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の制御装置及び異常燃焼検出方法 |
| JP6369692B2 (ja) * | 2015-07-07 | 2018-08-08 | マツダ株式会社 | エンジンの異常燃焼検出装置及びエンジンの制御装置 |
| CN106762133B (zh) * | 2016-11-28 | 2019-11-22 | 天津大学 | 一种基于震动的早燃和爆震检测系统及其检测方法 |
-
1995
- 1995-09-29 JP JP27718595A patent/JP3236766B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018105703A1 (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の異常燃焼検出装置及びその検出方法 |
| JP2018096240A (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の異常燃焼検出装置 |
| CN111473859A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-07-31 | 中国航发湖南动力机械研究所 | 整机振动限制值的制定方法 |
| CN111473859B (zh) * | 2020-05-21 | 2022-07-29 | 中国航发湖南动力机械研究所 | 整机振动限制值的制定方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0996559A (ja) | 1997-04-08 |
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