JP3410060B2 - イオン電流を用いたノック検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼状
態を検出するためのイオン電流を用いたノック検出方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、自動車などに備えら
れる内燃機関における燃料（混合気）の燃焼状態を検出
する方法の１つとして、ノッキング（以下、単にノック
ともいう）を検出するノック検出方法が知られている。

【０００３】そして、ノック検出方法としては、例え
ば、燃料の燃焼により発生するイオンによって内燃機関
の気筒内に流れるイオン電流を用いた方法がある。この
イオン電流を用いたノック検出方法は、イオン電流から
ノックに対応する所定の周波数特性を有するノック電流
（以下、ノック信号ともいう）を抽出し、例えば、この
ノック信号のピーク値に基づいてノック強度を判定する
ことでノックを検出する方法である。

【０００４】しかしながら、イオン電流から抽出したノ
ック信号には、ノック以外の要因によりイオン電流が変
動することで生じる信号成分が含まれることがあり、こ
の信号成分が大きい場合にノック信号のピーク値が大き
くなってしまい、誤ってノックと判定してしまうという
問題があった。

【０００５】この問題に対するノック検出方法として、
特許公報第２９６２９５２号に記載のようなイオン電流
を用いたノック検出方法が提案されている。この特許公
報に記載のノック検出方法では、まず、点火プラグの電
極間に流れるイオン電流から、ノックに対応する所定周
波数特性を有するノック信号を抽出して、このノック信
号を積分する。そして、このノック信号の積分値と、例
えば、ノックを判定するために予め定められたノック判
定値とを比較することにより、ノックを検出するのであ
る。

【０００６】このとき、ノック信号の積分値は、ノック
発生時と未発生時では値が異なるためノック判定が可能
であり、また、ノック以外の要因によるイオン電流の変
動の影響による値の変動が小さい。このため、ノック信
号の積分値に基づいてノック強度を判定することで、ノ
ック以外の要因によって生じるイオン電流の変動による
誤判定の発生を抑えて、内燃機関に発生するノックを検
出することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
許公報に記載のイオン電流によるノック検出方法では、
内燃機関の経時変化によるイオン電流のレベル変化によ
り、正確にノック判定できなくなる虞がある。

【０００８】つまり、内燃機関は時間経過に伴い、点火
プラグの電極消耗や点火プラグにカーボンが付着する等
の要因により、点火プラグの電極間における抵抗値が変
化してしまう。そして、電極消耗等により電極間の抵抗
値が上昇した場合、イオン電流が流れる電流経路の抵抗
値が上昇することになり、イオン電流のレベルが低下し
てしまう。このように、経時変化によってイオン電流の
レベルが低下すると、イオン電流から抽出されるノック
信号のレベルについても低下し、これに伴いノック信号
の積分値が小さくなってしまう。

【０００９】このため、ノックを判定するためのノック
判定値を予め定められた固定値としてノック判定を行っ
た場合、経時変化によってノック信号の積分値のレベル
が低下してしまい、ノックが発生しているにも拘わらず
正確にノックを検出できなくなる可能性がある。

【００１０】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、ノックを検出するにあたり、内燃機関におけ
る経時変化による影響を抑えて、正確にノックを検出す
ることができるイオン電流を用いた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】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１記載の発明方法は、燃料の燃焼に
より内燃機関の気筒内に流れるイオン電流を用いたノッ
ク検出方法であって、イオン電流からノックに対応する
所定周波数成分を有するノック信号を抽出し、抽出した
ノック信号がノック成分を識別するために定められた規
定値以上となる超過時間または超過回数を検出し、検出
した超過時間または超過回数と、ノック判定のために設
定したノック判定値とを比較することによりノックを検
出するノック検出方法であり、ノック判定値を、ノック
と判定されない燃焼サイクルにおいて検出された超過時
間または超過回数を用いて最適値となるように更新する
こと、を特徴とする。

【００１２】つまり、本ノック検出方法では、まず、イ
オン電流から抽出したノック信号がノック成分を識別す
るために定められた規定値以上となる超過時間または超
過回数を検出し、そして、この超過時間または超過回数
とノック判定値とを比較することでノックを検出してい
る。

【００１３】ここで、ノック信号と規定値とを比較する
ことで値が決定される超過時間または超過回数は、ノッ
ク発生時とノック未発生時（正常燃焼時）では値が異な
るためノック判定が可能であり、また、ノック以外の要
因によるイオン電流の変動の影響によって値が大きく変
化することがない。

【００１４】よって、本ノック検出方法では、ノック以
外の要因によって生じるイオン電流の変動により超過時
間または超過回数が大きく変化することがないため、ノ
ック以外の要因によるイオン電流の変動がノック判定に
大きな影響を与えることがなく、ノックの誤判定を防ぐ
ことができる。

【００１５】また、本発明方法では、ノック判定値を所
定の運転状態において検出されるイオン電流に基づき最
適値となるよう更新し、更新したノック判定値と超過時
間または超過回数とを比較してノックの判定を行うこと
が、特に注目すべき点である。このように、ノック判定
値を固定値ではなく最適値に更新される可変値とするこ
とで、経時変化により、例えば、点火プラグの電極間の
抵抗値が変化してイオン電流のレベルが変化した場合で
も、ノック判定値は経時変化に応じた最適な値に設定さ
れる事になる。つまり、本発明方法は、超過時間または
超過回数と、ノック判定値との比較によるノック判定
を、経時変化に応じて適正に行うことができ、正確にノ
ック判定を行うことができるのである。

【００１６】したがって、本発明（請求項１）のイオン
電流を用いたノック検出方法によれば、超過時間または
超過回数を用いてノックの判定を行うため、ノック以外
の要因によるイオン電流の変動による誤判定を抑えて、
ノックを正確に検出することができる。また、ノック判
定値を最適値に更新するため、経時変化によるイオン電
流のレベルの変動がノック判定に影響するのを抑えるこ
とができ、正確にノック判定を行うことが可能となる。

【００１７】また、本発明では、ノック判定値を最適値
に更新するにあたり、ノックと判定されない燃焼サイク
ルにおいて検出された超過時間または超過回数を用いて
設定している。つまり、正常に燃料の燃焼が行われる正
常燃焼時の燃焼サイクル、すなわち、ノックと判定され
ない燃焼サイクルにおいて検出される内燃機関の状態量
は、当然ながら、正常燃焼が行われたことを示す値とし
て用いることができる。そして、正常燃焼時に検出され
る状態量は、経時変化による影響が反映されて数値が変
動することから、正常燃焼時に検出される状態量を用い
ることで、ノック判定値を経時変化に応じた最適値に設
定することができる。

【００１８】そして、内燃機関の状態量の１つであるイ
オン電流は経時変化による影響を受けることから、イオ
ン電流を用いて検出される超過時間または超過回数につ
いても、経時変化による影響が反映された値を示すこと
となる。そして、ノック判定値は、超過時間または超過
回数と比較される値であるため、正常燃焼時における超
過時間または超過回数を用いてノック判定値を設定する
ことで、経時変化による影響が反映された最適な値にノ
ック判定値を設定することができる。

【００１９】なお、正常燃焼時での内燃機関の状態量が
検出されていない初期段階においては、内燃機関の初期
状態に応じて予め設定された初期値（ノック初期判定
値）に基づきノック判定を行うようにし、そのあと、内
燃機関の運転が行われるに従い、正常燃焼と判定された
燃焼サイクルにおいて検出される超過時間または超過回
数を用いて、ノック判定値を更新することで、ノック判
定値を内燃機関の経時変化に応じた最適値に設定するこ
とができる。

【００２０】よって、本発明（請求項１）のノック検出
方法によれば、ノックと判定されない燃焼サイクルにお
ける超過時間または超過回数を用いることで、ノック判
定値を、内燃機関の経時変化に応じた最適値に設定する
ことができ、経時変化による誤判定の発生を抑えて正確
にノック判定を行うことが可能となる。

【００２１】ここで、内燃機関の経時変化に応じてノッ
ク判定値を更新するにあたり、ノック判定値を無制限に
変化させた場合、何らかの原因により不適正な値が設定
されてしまい、正確にノック判定を行うことができなく
なる虞がある。そこで、上述のようにノック判定値を更
新するにあたっては、請求項２に記載のように、ノック
判定値は、ノック判定が適正に行われるように、設定可
能な値の範囲が予め定められているとよい。

【００２２】このように、ノック判定値として設定可能
な値の範囲を、ノック判定が適正に行われるよう予め定
めておくことで、何らかの原因によりノック判定値に不
適正な値が設定されるのを防ぐことができる。そして、
ノック判定値として、設定可能な範囲以外の値が設定さ
れた場合には、設定可能な値に変更することにより、ノ
ックの誤判定が発生するのを抑えるのであるよって、本
発明（請求項２）のノック検出方法によれば、ノック判
定値を更新するにあたり、ノック判定を行うに際して不
適正な値が設定されることがなくなり、正確にノック判
定を行うことが可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面と
共に説明する。まず、図１は、実施例のイオン電流を用
いたノック検出機能を備えた内燃機関用点火装置の構成
を表す電気回路図である。なお、本実施例で説明する内
燃機関用点火装置は複数の気筒を備えた内燃機関に適用
することも可能であるが、図１では、図面を見やすくす
るために、１気筒分のみを記載している。

【００２４】図１に示すように、本実施例の内燃機関用
点火装置１は、直流定電圧（例えば電圧１２Ｖ）を発生
する直流電源装置（バッテリ）１１と、一次巻線Ｌ１と
二次巻線Ｌ２とを備えた点火コイル１３と、一次巻線Ｌ
１と直列接続されたｎｐｎ型トランジスタからなる主制
御用トランジスタ１５と、二次巻線Ｌ２とともに閉ルー
プを形成して中心電極１７ａと接地電極１７ｂとの間に
火花放電を発生する点火プラグ１７と、二次巻線Ｌ２お
よび点火プラグ１７からなる閉ループ上に設けられて燃
料（混合気）の燃焼により発生するイオンにより流れる
イオン電流を検出するためのイオン電流検出回路２９
と、イオン電流検出回路２９にて検出されたイオン電流
からノック信号を抽出し、このノック信号と外部からの
規定値信号とを比較するノック信号比較回路４１と、点
火プラグ１７に火花放電を発生させるために主制御用ト
ランジスタ１５に対して点火指令信号ＩＧを出力し、ま
た、ノック信号比較回路４１に対して規定値信号Ｖｓを
出力するとともにノック信号比較回路４１での比較結果
を表す検出信号Ｓcpが入力される内燃機関制御用の電子
制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）２１と、を備えてい
る。

【００２５】そして、点火コイル１３における一次巻線
Ｌ１は、一端が直流電源装置１１の正極に接続され、他
端が主制御用トランジスタ１５のコレクタに接続されて
いる。また、二次巻線Ｌ２は、一端が点火プラグ１７の
中心電極１７ａに接続され、他端がイオン電流検出回路
２９に接続されている。さらに、点火プラグ１７の接地
電極１７ｂは、直流電源装置１１の負極と同電位のグラ
ンドに接地されており、主制御用トランジスタ１５のベ
ースはＥＣＵ２１における点火指令信号ＩＧの出力端子
に接続され、主制御用トランジスタ１５のエミッタは、
直流電源装置１１の負極と同電位のグランドに接地され
ている。

【００２６】このため、主制御用トランジスタ１５のベ
ースに入力される点火指令信号ＩＧがローレベル（一般
にグランド電位）である場合には、主制御用トランジス
タ１５にベース電流は流れず、主制御用トランジスタ１
５はオフ状態となり、主制御用トランジスタ１５を通じ
て一次巻線Ｌ１に電流が流れることはない。また、点火
指令信号ＩＧがハイレベル（例えば、定電圧電源からの
供給電圧５［ｖ］）である場合には、主制御用トランジ
スタ１５はオン状態となり、直流電源装置１１の正極側
から点火コイル１３の一次巻線Ｌ１を通り、主制御用ト
ランジスタ１５を介して直流電源装置１１の負極側に至
る一次巻線Ｌ１の通電経路を形成し、一次巻線Ｌ１に一
次電流ｉ１が流れる。

【００２７】なお、ここで、主制御用トランジスタ１５
のオン状態とは、主制御用トランジスタ１５のコレクタ
−エミッタ間が導通した状態（短絡された状態）を表
し、オフ状態とは、主制御用トランジスタ１５のコレク
タ−エミッタ間が導通していない状態（開放された状
態）を表している。

【００２８】したがって、点火指令信号ＩＧがハイレベ
ルであることで一次巻線Ｌ１に一次電流ｉ１が流れてい
る時に、点火指令信号ＩＧがローレベルになると、主制
御用トランジスタ１５がターンオフし、一次巻線Ｌ１へ
の一次電流ｉ１の通電を停止（遮断）することになる。
すると、点火コイル１３の磁束密度が急激に変化して二
次巻線Ｌ２に点火用高電圧が発生し、この点火用高電圧
が点火プラグ１７に印加されることで、点火プラグ１７
の電極１７ａ−１７ｂ間に火花放電が発生する。

【００２９】尚、点火コイル１３は、主制御用トランジ
スタ１５による一次巻線Ｌ１における一次電流ｉ１の通
電・遮断により、点火プラグ１７の中心電極１７ａ側に
グランド電位よりも低い負の点火用高電圧を発生させる
ように構成されている。これにより、点火プラグ１７で
の火花放電に伴い二次巻線Ｌ２に流れる二次電流ｉ２
は、点火プラグ１７の中心電極１７ａから二次巻線Ｌ２
を通って、イオン電流検出回路２９に流れる。

【００３０】次に、イオン電流検出回路２９は、一端が
接地された抵抗３１と、この抵抗３１の接地側とは反対
側の端部に直列接続されたコンデンサ３５と、カソード
が接地されるとともにアノードが抵抗３１とコンデンサ
３５との接続点に接続されて、抵抗３１に並列接続され
たダイオード３３と、アノードが接地されるとともにカ
ソードがコンデンサ３５における抵抗３１との接続側と
は反対側の端部と接続されて、抵抗３１およびコンデン
サ３５からなる直列回路に並列接続されたツェナーダイ
オード３７と、を備えて構成されている。このように構
成されたイオン電流検出回路２９は、コンデンサ３５と
ツェナーダイオード３７との接続点が二次巻線Ｌ２に接
続されており、抵抗３１とコンデンサ３５との接続点が
ノック信号比較回路４１に接続されている。

【００３１】そして、イオン電流検出回路２９は、二次
巻線Ｌ２に点火用高電圧が発生して火花放電が発生した
直後においては、二次巻線Ｌ２から流れ込む二次電流ｉ
２は、コンデンサ３５，ダイオード３３を通過する経路
を通って流れる。このあと、二次電流ｉ２が流れること
によりコンデンサ３５が充電されてコンデンサ３５の両
端電圧が上昇していき、コンデンサ３５およびダイオー
ド３３からなる直列回路の両端電圧が、ツェナーダイオ
ード３７のツェナー電圧Ｖｚと等しくなると、二次電流
ｉ２はツェナーダイオード３７を通じて流れるようにな
る。このため、コンデンサ３５は、ツェナーダイオード
３７のツェナー電圧Ｖｚからダイオード３３の順方向電
圧Ｖｆだけ小さい電圧Ｖｃ（＝Ｖｚ−Ｖｆ）で充電され
ることになる。

【００３２】このあと、二次巻線Ｌ２における点火用高
電圧が低下して火花放電が終了し、点火用高電圧による
二次電流ｉ２が流れなくなると、充電されたコンデンサ
３５の放電により、コンデンサ３５，二次巻線Ｌ２，点
火プラグ１７，抵抗３１の順にイオン電流Ｉioが流れ
る。このとき、抵抗３１の両端電圧Ｖioは、このイオン
電流Ｉioの大きさに比例した値となり、この両端電圧Ｖ
ioがイオン電流信号Ｓioとしてノック信号比較回路４１
に入力される。

【００３３】なお、コンデンサ３５の放電時における点
火プラグ１７への印加電圧Ｖｐは、コンデンサ３５の充
電電圧Ｖｃから抵抗３１での電圧降下分だけ差し引いた
電圧値（Ｖｐ＝Ｖｃ−Ｒ×Ｉio；但し、Ｒは抵抗３１の
抵抗値）となる。そして、この印加電圧Ｖｐは、点火プ
ラグ１７が火花放電しない程度（例えば、３００Ｖ程
度）とする必要があり、即ち、ツェナーダイオード３７
のツェナー電圧Ｖｚは、この印加電圧Ｖｐに基づいて設
定する必要がある。

【００３４】次に、ノック信号比較回路４１について説
明する。ノック信号比較回路４１は、イオン電流検出回
路２９からのイオン電流信号Ｓioにおけるノックに対応
する所定周波数成分（例えば、３［kHz ］〜２０［kHz
］）を抽出してノック信号Ｓknとして出力するバンド
パスフィルタ（以下、ＢＰＦという）４３と、ＢＰＦ４
３からのノック信号ＳknとＥＣＵ２１から入力される規
定値信号Ｖｓとを比較し、ノック信号Ｓknが規定値信号
Ｖｓ以上となる場合に検出信号Ｓcpを出力するコンパレ
ータ４５と、から構成されている。

【００３５】つまり、ノック信号比較回路４１は、イオ
ン電流信号Ｓioからノックに対応する周波数帯の成分を
ノック信号Ｓknとして抽出し、ノック信号ＳknがＥＣＵ
２１からの規定値信号Ｖｓ以上となるときに、ＥＣＵ２
１に対して検出信号Ｓcpを出力するように動作する。

【００３６】ここで、本実施例の内燃機関用点火装置に
おける点火指令信号ＩＧ，イオン電流Ｉio，ノック信号
Ｓknの各状態を表すタイムチャートを図２に示す。な
お、図２では、イオン電流Ｉioの波形については、抵抗
３１からコンデンサ３５に向かう方向を負の値として表
しており、波形の値が負の値になるほど（図２において
下になるほど）大きいイオン電流Ｉioが流れていること
になる。

【００３７】そして、図２に示す時刻ｔ１にて、点火指
令信号ＩＧがローレベル（一般にグランド電位）からハ
イレベル（例えば、定電圧電源からの供給電圧５
［ｖ］）になると、主制御用トランジスタ１５がオン状
態となり、一次電流ｉ１の通電が開始される。そして、
時刻ｔ２にて点火指令信号ＩＧがハイレベルからローレ
ベルになると、一次電流ｉ１が遮断されて、二次巻線Ｌ
２に点火用高電圧が発生して、点火プラグ１７の電極間
に火花放電が発生する。

【００３８】この時刻ｔ２からしばらく経過して火花放
電が終了すると、イオン電流Ｉioが流れはじめ、イオン
電流Ｉioは、大きく変動（振動）したあと一旦小さい電
流値を示し、そのあと徐々に電流値が大きくなり、時刻
ｔ３から僅かに経過した時点でピーク値となり、そのあ
と徐々に電流値が小さくなっていく。

【００３９】そして、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで期間に
おいては、イオン電流Ｉioの波形が振動しており、ま
た、この期間におけるノック信号Ｓknが大きな値を示し
ており、このような波形を示すのは、ノックが発生して
いるためである。また、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期
間、すなわち、点火時期の直後においても、ノック信号
Ｓknは大きな値を示しているが、これはノック以外の要
因によるものである。

【００４０】このため、ノック信号Ｓknに基づいてノッ
ク判定を行う際には、点火時期の直後ではなく、図２に
示す時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間に相当するノック
信号Ｓknを用いてノック判定を行うことが望ましい。な
お、本実施例では、ＥＣＵ２１で実行される後述のノッ
ク検出処理において、内燃機関の運転状態に基づいてノ
ック判定に用いるノック信号Ｓknの期間を定めている。

【００４１】次に、ノック信号Ｓknと規定値信号Ｖｓと
の比較によりコンパレータ４５から出力される検出信号
Ｓcpの波形の例を、図３に示す。図３に示すように、検
出信号Ｓcpは、ノック信号Ｓknの波形が直線で示す規定
値信号Ｖｓ以上となる時にハイレベルとなり、ノック信
号Ｓknが規定値信号Ｖｓよりも小さいときにローレベル
を示すことが判る。

【００４２】このようにして、ノック信号Ｓknと規定値
信号Ｖｓとを比較した結果を表す検出信号Ｓcpが、ノッ
ク信号比較回路４１からＥＣＵ２１に入力されており、
ＥＣＵ２１では、検出信号Ｓcpに基づいてノック判定を
行う。次に、この検出信号Ｓcpが入力されるＥＣＵ２１
で実行される処理について説明する。

【００４３】なお、ＥＣＵ２１は、内燃機関の運転状態
に基づいて、内燃機関の火花放電発生時期（点火時
期）、燃料噴射量、エンジン回転数等を総合的に制御す
るために備えられており、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよ
び入出力部を主要部とするマイクロコンピュータ（以
下、マイコンともいう）にて構成されている。そして、
ＥＣＵ３１は、以下に説明する点火制御処理やノック検
出処理の他に、内燃機関の吸入空気量（吸気管圧力），
回転速度，スロットル開度，冷却水温，吸気温等、機関
各部の運転状態を検出する運転状態検出処理や、燃料噴
射時期で燃料を吸気管内に供給するための燃料制御処理
などを行っている。

【００４４】まず、点火プラグ１７に火花放電を発生さ
せるために実行される点火制御処理について説明する。
なお、点火制御処理は、内燃機関の始動後、例えば、内
燃機関の回転角度（クランク角）を検出するクランク角
センサからの信号に基づき、内燃機関が、吸気，圧縮，
燃焼，排気を行う１燃焼サイクルに１回の割合で実行さ
れる。

【００４５】そして、内燃機関が始動されて点火制御処
理が開始されると、まず、別途実行される運転状態検出
処理にて検出された内燃機関の運転状態を読込み、読み
込んだ運転状態に基づいて予め設定されたマップあるい
は計算式を用いて、内燃機関の運転状態に適した点火時
期を設定する。なお、点火時期を設定するための上記マ
ップあるいは計算式は、例えば、内燃機関のエンジン回
転速度やエンジン負荷などの運転状態をパラメータとし
て、内燃機関の運転状態に応じた点火時期を設定するよ
うに構成するとよい。

【００４６】続いて、点火制御処理では、設定された点
火時期（図２における時刻ｔ２）を基準として、この点
火時期よりも所定時間だけ早い時刻（図２における時刻
ｔ１）で、点火指令信号ＩＧをハイレベルに変化させて
主制御用トランジスタ１５をオン状態にすることで、一
次電流ｉ１の通電を開始する。ここで、所定時間とは、
火花放電前の一次電流通電時間のことであり、着火性の
劣る運転条件においても確実に燃料に着火できる火花放
電を発生させるため、つまり、高い点火用高電圧を発生
させるために、一次電流通電時間には点火コイルに十分
な磁束エネルギを蓄積できる時間が予め設定されてい
る。

【００４７】そして、点火制御処理では、点火指令信号
ＩＧをハイレベルに変化させてから一次電流通電時間が
経過した点火時期にて、点火指令信号ＩＧをローレベル
に変化させて、主制御用トランジスタ１５をオフ状態に
する。こうして主制御用トランジスタ１５をオフ状態に
することで一次電流ｉ１を急峻に遮断し、誘導起電力で
ある点火用高電圧を二次巻線Ｌ２に発生させて、点火プ
ラグ１７に火花放電を発生させる。

【００４８】よって、点火制御処理は、内燃機関の運転
状態に応じて点火時期を設定し、この点火時期から予め
定められた一次電流通電時間だけ早い通電開始時期で点
火指令信号ＩＧをハイレベルに変化させて一次電流ｉ１
の通電を開始する（図２における時刻ｔ１）。このあ
と、一次電流通電時間が経過した時点、すなわち、内燃
機関の運転状態に応じて設定した点火時期（図２におけ
る時刻ｔ２）で、点火指令信号ＩＧをローレベルに変化
させて、点火プラグ１７の電極間に火花放電を発生さ
せ、燃料（混合気）を燃焼させる処理を行っている。

【００４９】次に、ノック検出処理について、図４に示
すフローチャートに従い説明する。なお、ノック検出処
理は、内燃機関が始動されるとともに、１燃焼サイクル
に１回の割合で起動されて処理を開始する。そして、ノ
ック検出処理が起動されると、まず、Ｓ１１０では、別
途実行される運転状態検出処理にて検出された内燃機関
の運転状態を読込む処理を行う。

【００５０】次のＳ１２０では、Ｓ１１０で読み込んだ
内燃機関の運転状態に基づいてノック判定に用いるノッ
ク信号Ｓknの期間（ノック検出ウィンドウ）を定めてい
る。この時のノック検出ウィンドウの設定は、開始時期
とウィンドウの長さを決定することで行い、例えば、点
火時期から３［msec］経過した時点から４［msec］経過
するまでの期間をノック検出ウィンドウとして設定す
る。

【００５１】続くＳ１３０では、今回の燃焼サイクル
（ｎ回目の燃焼サイクル）におけるＳ１２０で決定した
ノック検出ウィンドウに対応する期間における検出信号
Ｓcpに基づき、ノック信号Ｓknが規定値信号Ｖｓよりも
大きくなる超過時間Ｔｎを計測する。この時、超過時間
Ｔｎの計測は、例えば、ノック検出ウィンドウに対応す
る期間において、検出信号Ｓcpがハイレベル状態となる
時間を積算することで行う。なお、Ｓ１３０での処理と
しては、超過時間Ｔｎではなく、ノック信号Ｓknが規定
値信号Ｖｓよりも大きくなる超過回数Ｔｎを計測する処
理を行うようにしてもよく、検出信号Ｓcpがハイレベル
になる回数をカウントすることで、超過回数Ｔｎを計測
することができる。なお、超過回数Ｔｎを計測する場合
には、以下の処理は超過回数Ｔｎに対応したものとな
る。

【００５２】次のＳ１４０では、後述するＳ１７０にお
いて、超過時間Ｔｎ（または超過回数Ｔｎ）が５個以上
保存されたか否かを判断しており、肯定判定されるとＳ
１９０に移行し、否定判定されるとＳ１５０に移行す
る。そして、Ｓ１４０で否定判定されてＳ１５０に移行
すると、Ｓ１５０では、Ｓ１３０で計測された超過時間
Ｔｎ（または超過回数Ｔｎ）が、ノック初期判定値Ａ０
に係数Ｂを乗じた値よりも大きいか否かを判断してお
り、肯定判定されるとＳ１８０に移行し、否定判定され
るとＳ１６０に移行する。なお、ノック初期判定値Ａ０
および係数Ｂは、正常燃焼時での内燃機関の状態量が検
出されていない初期段階においてノックを判定するため
に予め設定された固定値である。

【００５３】そして、Ｓ１５０で否定判定されてＳ１６
０に移行すると、Ｓ１６０では今回の燃焼サイクルが正
常燃焼であると判定し、続くＳ１７０では今回の燃焼サ
イクルで計測された超過時間Ｔｎ（または超過回数Ｔ
ｎ）を保存する。なお、Ｓ１７０では、超過時間Ｔｎ
（または超過回数Ｔｎ）を５個保存することができる。
そして、Ｓ１７０の処理が終了すると、本ノック検出処
理は終了する。

【００５４】また、Ｓ１５０で肯定判定されてＳ１８０
に移行すると、Ｓ１８０では今回の燃焼サイクルでノッ
クが発生していると判定する。そして、Ｓ１８０の処理
が終了すると、本ノック検出処理は終了する。一方、Ｓ
１４０で肯定判定されてＳ１９０に移行すると、Ｓ１９
０では、Ｓ１７０または後述するＳ２４０で保存された
最新の５個の超過時間Ｔｎ（または超過回数Ｔｎ）にお
ける平均値ave_Ｔｎを算出する。

【００５５】続くＳ２００では、Ｓ１９０で算出した平
均値ave_Ｔｎが、上限判定値Ｄより小さく、かつ下限判
定値Ｅより大きいか否かを判定しており、肯定判定され
るとＳ２２０に移行し、否定判定されると２１０に移行
する。なお、上限判定値Ｄおよび下限判定値Ｅは、ノッ
ク判定を適正に行うために、ノック判定値として設定可
能な値の範囲を示すよう予め定められた固定値である。

【００５６】そして、Ｓ２００で否定判定されてＳ２１
０に移行すると、Ｓ２１０では平均値ave_Ｔｎを、上限
判定値Ｄまたは下限判定値Ｅのいずれか近い値に変更す
る。つまり、Ｓ１９０で算出された平均値ave_Ｔｎの値
が上限判定値Ｄに近い場合には上限判定値Ｄの値を、ま
た、Ｓ１９０で算出された平均値ave_Ｔｎの値が下限判
定値Ｅに近い場合には下限判定値Ｅの値を、平均値ave_
Ｔｎの値として設定するのである。

【００５７】また、Ｓ２００で肯定判定されるか、また
はＳ２１０の処理が終了するとＳ２２０に移行する。Ｓ
２２０では、今回の燃焼サイクルにおける超過時間Ｔｎ
（または超過回数Ｔｎ）が、平均値ave_Ｔｎに係数Ｆを
乗じた値よりも大きいか否かを判断しており、否定判定
されるとＳ２３０に移行し、肯定判定されるとＳ２５０
に移行する。なお、係数Ｆは予め設定された固定値であ
り、平均値ave_Ｔｎに係数Ｆを乗じた値と超過時間Ｔｎ
（または超過回数Ｔｎ）とを比較してノックを判定する
にあたり、正確にノックを判定できる値が設定されてい
る。

【００５８】そして、Ｓ２２０で否定判定されてＳ２３
０に移行すると、Ｓ２３０では今回の燃焼サイクルが正
常燃焼であると判定し、続くＳ２４０では今回の燃焼サ
イクルで計測された超過時間Ｔｎ（または超過回数Ｔ
ｎ）を保存する。なお、このとき既に過去の処理によっ
て５個の超過時間Ｔｎ（または超過回数Ｔｎ）が保存さ
れているが、このうち最も古い時期に保存された超過時
間Ｔｎ（または超過回数Ｔｎ）に代えて、今回の超過時
間Ｔｎ（または超過回数Ｔｎ）を保存する。そして、Ｓ
２４０の処理が終了すると、本ノック検出処理は終了す
る。

【００５９】また、Ｓ２２０で肯定判定されてＳ２５０
に移行すると、Ｓ２５０では今回の燃焼サイクルでノッ
クが発生していると判定する。そして、Ｓ２５０の処理
が終了すると、本ノック検出処理は終了する。このよう
に、ノック検出処理は、正常燃焼時における超過時間Ｔ
ｎ（または超過回数Ｔｎ）を５個保存するまでは、Ｓ１
４０以降はＳ１５０からＳ１８０における処理を実行す
る。そして、正常燃焼時における超過時間Ｔｎ（または
超過回数Ｔｎ）を５個保存すると、Ｓ１４０以降はＳ１
９０からＳ２５０における処理を実行する。

【００６０】また、Ｓ１９０からＳ２５０における処理
では、正常燃焼と判定される燃焼サイクルにおける超過
時間Ｔｎ（または超過回数Ｔｎ）を用いて、ノック判定
に用いる平均値ave_Ｔｎを更新している。このとき、超
過時間Ｔｎ（または超過回数Ｔｎ）については、内燃機
関の経時変化による影響が反映された値を示すことか
ら、平均値ave_Ｔｎは経時変化に応じた値に更新される
ことになる。

【００６１】そして、超過時間Ｔｎ（または超過回数Ｔ
ｎ）と、平均値ave_Ｔｎに係数Ｆを乗じた値を比較する
ことでノック判定を行うことから、経時変化に応じて最
適な値に設定されたノック判定値（ave_Ｔｎ×Ｆ）を用
いてノック判定を行うことになる。なお、更新された平
均値ave_Ｔｎは、ノック判定が適正に行われるよう上限
判定値Ｄと下限判定値Ｅとで定められた範囲から逸脱し
ている場合（Ｓ２００で否定判定される場合）には、上
限判定値Ｄまたは下限判定値Ｅの値に変更される。この
ため、平均値ave_Ｔｎは、何らかの原因により誤って不
適正な値が設定されることがない。

【００６２】よって、ノック検出処理は、適正にノック
判定できる範囲内において、内燃機関の経時変化に応じ
て平均値ave_Ｔｎを更新し、経時変化に応じたノック判
定値（ave_Ｔｎ×Ｆ）を用いてノック判定を行ってい
る。なお、ノック検出処理において、ノック発生と判定
されると、ノックの発生を回避するためのノック対応処
理が別途実行される。

【００６３】以上説明したように、本実施例のイオン電
流を用いたノック検出機能を備えた内燃機関用点火装置
によれば、ノック検出ウィンドウとして設定される期間
内のイオン電流を用いて超過時間Ｔｎ（または超過回数
Ｔｎ）を計測して、ノック判定を行う。そして、超過時
間Ｔｎ（または超過回数Ｔｎ）は、ノック発生時とノッ
ク未発生時（正常燃焼時）では値が異なるためノック判
定が可能であり、また、ノック以外の要因によるイオン
電流の変動の影響によって値が大きく変化することがな
い。このため、ノック以外の何らかの要因により発生す
るイオン電流の変動が、ノック判定に大きな影響を与え
ることがなくなり、ノックの誤判定を防ぐことができ
る。

【００６４】また、本実施例では、ノック判定値として
用いる平均値ave_Ｔｎを、正常燃焼と判定された超過時
間Ｔｎ（または超過回数Ｔｎ）を用いて更新することか
ら、ノック判定値（ave_Ｔｎ×Ｆ）を経時変化に応じた
最適な値に設定することができる。このように、ノック
判定値を固定値ではなく最適値に更新される可変値とす
ることで、経時変化により、例えば、点火プラグの電極
間の抵抗値が変化してイオン電流のレベルが変化した場
合でも、ノック判定値は経時変化に応じた最適な値に設
定される事になる。つまり、本実施例は、超過時間Ｔｎ
（または超過回数Ｔｎ）と、ノック判定値との比較によ
るノック判定を、経時変化に応じて適正に行うことがで
き、正確にノック判定を行うことができるのである。

【００６５】したがって、本実施例のイオン電流を用い
たノック検出機能を備えた内燃機関用点火装置によれ
ば、ノック以外の要因によるイオン電流の変動による変
化が少ない超過時間Ｔｎ（または超過回数Ｔｎ）を用い
てノック判定を行うため、イオン電流の変動による誤判
定を抑えて、ノックを正確に検出することができる。ま
た、ノック判定値に用いる平均値ave_Ｔｎを、正常燃焼
と判定された燃焼サイクルにおける超過時間Ｔｎ（また
は超過回数Ｔｎ）を用いて更新するため、経時変化によ
るイオン電流のレベルの変動がノック判定に影響するの
を抑えることができ、正確にノック判定を行うことが可
能となる。

【００６６】また、平均値ave_Ｔｎとして設定可能な範
囲が、ノック判定が適正に行われるよう上限判定値Ｄと
下限判定値Ｅとで定められていることから、何らかの原
因により、平均値ave_Ｔｎに誤って不適正な値が設定さ
れることがなくなり、正確にノック判定を行うことが可
能となる。

【００６７】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の態様を採ることができる。例えば、平均値ave_Ｔｎ
を算出するための、超過時間Ｔｎ（または超過回数Ｔ
ｎ）の個数は５個に限ることはなく、ノック判定に適し
た平均値ave_Ｔｎが算出できる個数にすればよい。

【００６８】また、ノック初期判定値Ａ０については、
固定値ではなく、前回の運転時において最後に設定され
た平均気ave_Ｔｎに基づいて最適な値を設定するように
しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例のイオン電流を用いたノック検出機能
を備えた内燃機関用点火装置の構成を表す電気回路図で
ある。

【図２】 実施例の内燃機関用点火装置における各部の
状態を表すタイムチャートである。

【図３】 ノック信号Ｓkn，規定値信号Ｖｓおよび検出
信号Ｓcpの波形例である。

【図４】 ノック検出処理の処理内容を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１…内燃機関用点火装置、１１…直流電源装置、１３…
点火コイル、１５…主制御用トランジスタ、１７…点火
プラグ、２１…電子制御装置（ＥＣＵ）、２９…イオン
電流検出回路、４１…ノック信号比較回路、４３…バン
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）、４５…コンパレータ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−159431（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−34244（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−13612（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−9108（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−77629（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−86531（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−24832（ＪＰ，Ａ) 特開2001−82309（ＪＰ，Ａ) 特開2001−107830（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 17/00 - 17/04 F02D 29/00 - 29/06 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 43/04 F02D 45/00 F02P 17/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料の燃焼により内燃機関の気筒内に流
   れるイオン電流を用いたノック検出方法であって、 前記イオン電流からノックに対応する所定周波数成分を
   有するノック信号を抽出し、抽出した該ノック信号がノ
   ック成分を識別するために定められた規定値以上となる
   超過時間または超過回数を検出し、 該検出した超過時間または超過回数と、ノック判定のた
   めに設定したノック判定値とを比較することによりノッ
   クを検出するノック検出方法であり、該ノック判定値を、ノックと判定されない燃焼サイクル
   において検出された前記超過時間または前記超過回数を
   用いて最適値となるように更新すること、 を特徴とする
   イオン電流を用いたノック検出方法。
2. 【請求項２】 前記ノック判定値は、ノック判定が適正
   に行われるように、設定可能な値の範囲が予め定められ
   ていること、を特徴とする請求項１に記載のイオン電流
   を用いたノック検出方法。