JP3412350B2 - 内燃機関のノック判定装置 - Google Patents

内燃機関のノック判定装置

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JP3412350B2
JP3412350B2 JP18671295A JP18671295A JP3412350B2 JP 3412350 B2 JP3412350 B2 JP 3412350B2 JP 18671295 A JP18671295 A JP 18671295A JP 18671295 A JP18671295 A JP 18671295A JP 3412350 B2 JP3412350 B2 JP 3412350B2
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    • G01L23/22Devices 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
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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、内燃機関のノック
振動をノックセンサにより検出してノックの有無を判定
する内燃機関のノック判定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】実公平6−41151号公報に示すよう
に、ノックセンサの出力信号を点火毎になまし処理して
バックグランド値を求め、このバックグランド値を基準
にしてノック判定レベルを算出した後、ノックセンサの
出力信号をノック判定レベルと比較してノックの有無を
判定するようにしたものがある。更に、このものでは、
ノックセンサの出力信号を点火毎になまし処理してバッ
クグランド値を求める際に、なまし処理の重み付け度合
いを決定するなまし係数を、過渡運転時に小さくするよ
うに補正することで、過渡運転時にバックグランド値に
反映させるノックセンサの最新の出力信号の割合を増大
させて、過渡運転時のノック判定精度を向上させるよう
にしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、過渡
運転時になまし係数を小さくする理由は、過渡運転時に
ノックセンサの出力が急変するため、バックグランド値
に反映させるノックセンサの最新の出力信号の割合を増
大させてバックグランド値の応答性を良くするものだ
が、最近の本発明者らの試験結果によれば、過渡運転時
でもなまし係数を変えずにバックグランド値が十分に応
答できる場合(つまりノックセンサの出力変化が小さい
場合)もあるし、逆に、それほどの過渡運転状態ではな
いが、ノックセンサの出力が急変し、バックグランド値
の応答性を高める必要がある場合もある。
【0004】例えば、過渡運転状態と判定される同じ負
荷の変化率でも、低速時と高速時では要求される応答性
が異なり、また、エンジンのばらつきによっても要求さ
れる応答性が異なり、過渡運転状態とバックグランド値
の応答性との間に、直接の相関関係はない。従って、上
記公報のように、過渡運転状態であることを検出してな
まし係数を小さくするように補正すると、バックグラン
ド値の応答性が実際には要求されていないとき、つまり
ノックセンサの出力変化が小さくバックグランド値の安
定性が要求されているときに、なまし係数を小さくして
バックグランド値がばらついてノック判定精度が低下し
たり、逆にバックグランド値の応答性が要求されている
ときに、なまし係数が切り替えられず、応答遅れにより
ノックを誤判定する場合がある。
【0005】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、バックグランド値の
応答性が実際に要求されているときになまし係数を変化
させることができて、バックグランド値の応答性と安定
性とを両立させることができ、ノック判定精度を向上す
ることができる内燃機関のノック判定装置を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1の内燃機関のノック判定装置は内
燃機関のノック振動を検出するノックセンサと、前記ノ
ックセンサの出力信号を点火毎になまし処理してバック
グランド値を求めるバックグランド値算出手段と、前記
バックグランド値を基準にしてノック判定レベルを求め
るノック判定レベル設定手段と、前記ノックセンサの出
力信号を前記ノック判定レベルと比較してノックの有無
を判定するノック判定手段とを備えたものにおいて、前
記バックグランド値算出手段は、点火毎に前記ノックセ
ンサの出力信号と前回処理で求めたバックグランド値と
の差を求め、その差に応じてなまし係数を可変してバッ
クグランド値を更新するようにしたものであり、具体的
には、ノックセンサの出力信号と前回処理で求めたバッ
クグランド値との差が大きくなるほど、なまし係数を小
さくしてバックグランド値に反映させるノックセンサの
最新の出力信号の割合を増大させるようにしたものであ
る。
【0007】この構成では、ノックセンサの出力信号を
点火毎になまし処理してバックグランド値を求める際
に、点火毎にノックセンサの出力信号と前回処理で求め
たバックグランド値との差を求め、その差に応じてなま
し係数を可変する。この場合、ノックセンサの出力信号
とバックグランド値との差は、ノックセンサの出力信号
の変化によるバックグランド値の応答遅れを表している
ので、両者の差に応じてなまし係数を可変すれば、なま
し係数がノックセンサの出力信号の変化を反映したもの
となる。従って、このなまし係数を用いて算出されるバ
ックグランド値もノックセンサの出力信号の変化を反映
したものとなる。本発明では、ノックセンサの出力信号
の変化が大きいときには、ノックセンサの出力信号と前
回処理で求めたバックグランド値との差が大きくなっ
て、なまし係数が小さくなり、バックグランド値に反映
させるノックセンサの最新の出力信号の割合が増大し
て、バックグランド値の応答性が高められる。反対に、
ノックセンサの出力信号とバックグランド値との差が小
さいときには、ノックセンサの出力信号の変化が小さく
なって、なまし係数が相対的に大きくなり、該バックグ
ランド値に反映させるノックセンサの最新の出力信号の
割合が低下して、バックグランド値の安定性が高められ
る。
【0008】更に、請求項2では、前記バックグランド
値算出手段は、前記ノックセンサの出力信号と前回処理
で求めたバックグランド値との差についてもなまし処理
して求める。これにより、ノックセンサの出力信号とバ
ックグランド値との差についても、なまし処理により安
定性と応答性を調和させ、信頼性の高い値を求めること
ができる。
【0009】
【0010】以上説明した請求項1,2では、ノックセ
ンサの出力信号とバックグランド値との差に応じてなま
し係数を可変してバックグランド値を更新するようにし
たが、これ以外のバックグランド値更新方法として、請
求項では、点火毎にノックセンサの出力信号と前回処
理で求めたバックグランド値との差を求め、その差に応
じた値を該バックグランド値に加算することで、該バッ
クグランド値を更新する。これにより、なまし係数を可
変する場合と同じく、ノックセンサの出力信号とバック
グランド値との差、つまりノックセンサの出力信号の変
化によるバックグランド値の応答遅れをバックグランド
値の更新に反映させることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施形態を
図1乃至図5に基づいて説明する。まず、図2及び図3
に基づいてエンジン制御系システム全体の概略構成を説
明する。内燃機関であるエンジン11の吸気ポート12
に接続された吸気管13の上流側にはエアフローメータ
14が設けられ、このエアフローメータ14で測定した
吸入空気流量がエアフローセンサ15で電圧信号に変換
されて出力される。また、エアフローメータ14の下流
側には、吸入空気温度を検出する吸気温センサ16とス
ロットル弁17が設けられ、このスロットル弁17の開
度がスロットルセンサ18によって検出される。更に、
吸気ポート12の近傍には燃料噴射弁19が設けられて
いる。
【0012】一方、エンジン11の排気ポート20に接
続された排気管21には、排出ガス中の酸素濃度を検出
するO2 センサ22や排出ガス浄化触媒23が設けられ
ている。また、エンジン11のシリンダブロック24に
は、ノック振動を検出するノックセンサ51と、エンジ
ン冷却水温を検出する水温センサ25とが取り付けられ
ている。また、エンジン11の各シリンダの点火プラグ
26に高圧電流を配給するディストリビュータ27に
は、特定気筒のクランク角基準位置を判別するための気
筒判別センサ28と、エンジン回転数に応じた周波数の
パルス信号を出力する回転角センサ29が設けられてい
る。上記ディストリビュータ27にはイグナイタ30の
高圧二次電流が供給される。
【0013】一方、エンジン11の運転を制御する制御
回路31(ECU)は、図3に示すように、エアフロー
センサ15、O2 センサ22、スロットルセンサ18、
水温センサ25、吸気温センサ16からのセンサ信号を
マルチプレクサ32で選択してA/D変換回路33と入
出力ポート35を介して読み込み、また、気筒判別セン
サ28と回転角センサ29からのセンサ信号を波形整形
回路34で整形して入出力ポート36を介して読み込
む。また、ノックセンサ51からの信号は、フィルタ5
2で所定周波数帯域の振動成分が取り出され、その振動
成分が点火(TDC)毎のノック判定区間(図5参照)
でピークホールド回路53(P/H)でピークホールド
され、そのピーク値がA/D変換回路54でA/D変換
されて入出力ポート36を介して読み込まれる。このよ
うにして入出力ポート35,36から読み込んだ各種の
センサ信号をデータバス45を介してCPU37に読み
込んで燃料噴射量や点火時期を演算し、その演算により
求めた制御信号を入出力ポート36から駆動回路42,
43に出力して、イグナイタ30や燃料噴射弁19の動
作を制御する。
【0014】この制御回路31には、CPU37にクロ
ックを与える発振回路46、RAM47、ROM49等
が設けられている。ROM49には、燃料噴射制御、点
火制御等の各種のエンジン制御プログラムの他、図1に
示すノック判定ルーチンのプログラムが記憶されてい
る。このノック判定ルーチンを実行することにより、ノ
ックセンサ51の出力信号(以下「ノックセンサ信号」
という)を点火毎になまし処理してバックグランド値V
meanを求める際に、点火毎にノックセンサ信号Vと前回
処理で求めたバックグランド値Vmean(i-1) との差をな
まし処理して求め、その差に応じてバックグランド値V
mean(i) をなまし処理するなまし係数を可変する。
【0015】以下、このノック判定ルーチンの具体的処
理内容を図1のフローチャートに従って説明する。この
ノック判定ルーチンは点火毎に繰り返し実行され、処理
が開始されると、まずステップ101で、点火毎のノッ
ク判定区間でピークホールドされたノックセンサ信号V
(ピーク値)を読み込み、続くステップ102で、前回
処理で求めたバックグランド値Vmean(i-1) に所定の定
数Kを掛け合わせることで、ノック判定レベルVref を
算出する。このステップ102の処理が特許請求の範囲
でいうノック判定レベル設定手段として機能する。次の
ステップ103で、ノックセンサ信号Vをノック判定レ
ベルVref と比較し、ノックセンサ信号Vがノック判定
レベルVref 以下であれば、ノック無しと判定するが
(ステップ104)、ノックセンサ信号Vがノック判定
レベルVref を越えれば、ノック有りと判定する(ステ
ップ105)。これらステップ103〜105の処理が
特許請求の範囲でいうノック判定手段として機能する。
【0016】次のステップ106で、ノックセンサ信号
Vと前回処理で求めたバックグランド値Vmean(i-1) と
の差Verm(i)を次式によりなまし処理して求める。 Verm(i)=15/16×Verm(i-1)+1/16×{(V
−Vmean(i-1) )−Verm(i-1)} ここで、Verm(i-1)は前回処理で求められたVerm であ
る。上式のなまし処理は、1/16なましであるが、例
えば1/12まなし、1/8まなし、1/4まなし等で
あっても良い。
【0017】次のステップ107で、上記ステップ10
6で算出したVerm(i)の絶対値が次の〜のいずれに
該当するか判定する。 |Verm(i)|<8 8≦|Verm(i)|<12 |Verm(i)|≧12 ここで、|Verm(i)|<8の場合には、ステップ108
に進んで、バックグランド値Vmean(i) を1/nなまし
処理するためのなまし係数nを16に設定し、8≦|V
erm(i)|<12の場合には、ステップ109に進んで、
なまし係数nを8に設定し、|Verm(i)|≧12の場合
には、ステップ110に進んで、なまし係数nを4に設
定する。このような処理により、ノックセンサ信号Vと
前回処理で求めたバックグランド値Vmean(i-1) との差
Verm(i)が大きくなるほど、つまりノックセンサ信号V
の変化が大きくなるほど、なまし係数nを小さくして、
バックグランド値Vmean(i) に反映させる最新のノック
センサ信号Vの割合を増大させ、バックグランド値Vme
an(i) の応答性を高める。
【0018】次のステップ111で、上記ステップ10
8〜110で求めたなまし係数nを用いて次式によりバ
ックグランド値Vmean(i) をなまし処理して求める。 Vmean(i) =(n−1)/n×Vmean(i-1) +1/n×
(V−Vmean(i-1) ) 上記ステップ107〜111の処理が特許請求の範囲で
いうバックグランド値算出手段として機能する。
【0019】以上説明した実施形態では、ノックセンサ
信号Vの変化を表すデータとして、ノックセンサ信号V
と前回処理で求めたバックグランド値Vmean(i-1) との
差Verm(i)を求め、その差Verm(i)が大きくなるほど、
なまし係数nを小さくするようにしたので、ノックセン
サ信号Vの変化が大きくなるほど、バックグランド値V
mean(i) に反映させる最新のノックセンサ信号Vの割合
を増大させ、バックグランド値Vmean(i) の応答性を高
めることができる。このため、図4(a)に示すよう
に、ノックセンサ信号Vが急激に大きく変化しても、バ
ックグランド値Vmean(i) がノックセンサ信号Vに追従
して変化して応答遅れが少なくなり、ノックの誤判定を
防ぐことができる。
【0020】これに対し、従来は、図4(b)に示すよ
うに、ノックセンサ信号Vの変化が大きくなっても、な
まし係数nは変化しないので、バックグランド値Vmean
(i)の応答遅れが大きくなり、ノックを誤判定するおそ
れがある。
【0021】また、上記実施形態ではノックセンサ信号
Vとバックグランド値Vmean(i-1)との差Verm(i)が小
さいとき、つまりノックセンサ信号Vの変化が少ないと
きには、なまし係数nを大きくして、バックグランド値
Vmean(i) に反映させる最新のノックセンサ信号Vの割
合を低下させる。これにより、ノックセンサ信号Vの変
化が少ないときには、バックグランド値Vmean(i) の応
答性をある程度低下させて安定性を向上させることがで
き、バックグランド値Vmean(i) のばらつきを少なくし
て安定したノック判定を行うことができる。
【0022】以上説明した第1の実施形態では、ノック
センサ信号Vとバックグランド値Vmean(i-1) との差V
erm(i)の絶対値でなまし係数nを変化させるようにした
が、これは、バックグランド値Vmean(i) の応答遅れを
上昇及び下降の両方で見ているためである。ここで一般
的に応答遅れが問題になるのは上昇の方であるため、V
erm(i)の絶対値ではなく、正の方向についてのみVerm
(i)に応じてなまし係数nを変化させるようにしても良
い。この場合、Verm(i)が負の値のときにはなまし係数
nは変化しない。
【0023】また、上記第1の実施形態では、なまし係
数nを3段階に変化させるようにしたが、Verm(i)の絶
対値又は正の値に応じてなまし係数nを2段階或は4段
階以上変化させるようにしても良いことは言うまでもな
い。
【0024】ところでノックセンサ信号Vとバックグラ
ンド値Vmean(i-1) との差Verm(i)は、ノックセンサ信
号Vの変化によるバックグランド値の応答遅れを表して
いることから、Verm(i)に応じてなまし係数nを変化さ
せる代わりに、前回処理で求めたバックグランド値Vme
an(i-1) にVerm(i)に応じた値を加算することで、新た
なバックグランド値Vmean(i) を求めるようにしても良
い。
【0025】以下、これを具体化した第2の実施形態を
図6に基づいて説明する。図6のフローチャートは、図
1のフローチャートのステップ107〜111をステッ
プ112に変更したものであり、これ以外の処理は同じ
である。つまり、図6では、ステップ106で、ノック
センサ信号Vと前回処理で求めたバックグランド値Vme
an(i-1) との差Verm(i)をなまし処理して求めた後、ス
テップ112に進んで、Verm(i)に定数aを掛け合わせ
た値を、前回処理で求めたバックグランド値Vmean(i-
1) に加算して新たなバックグランド値Vmean(i) を求
める。
【0026】このようにバックグランド値Vmean(i-1)
にVerm(i)に応じた値を加算するようにしても、なまし
係数nを可変する場合と同じく、ノックセンサ信号Vと
バックグランド値Vmean(i-1) との差、つまりノックセ
ンサ信号の変化によるバックグランド値の応答遅れをバ
ックグランド値の更新に反映させることができ、バック
グランド値の応答性と安定性とを両立させることがで
き、ノック判定精度を向上することができる。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項1の構成によれば、ノックセンサ信号を点火毎
になまし処理してバックグランド値を求める際に、点火
毎にノックセンサの出力信号と前回処理で求めたバック
グランド値との差を求め、その差が大きくなるほど、な
まし係数を小さくするようにしたので、バックグランド
値の応答性が実際に要求されているとき、つまりノック
センサ信号が急激に変化するときに、なまし係数を小さ
くしてバックグランド値に反映させる最新のノックセン
サ信号の割合を増大させることができて、バックグラン
ド値の応答性と安定性とを両立させることができる。
【0028】更に、請求項2では、ノックセンサ信号と
前回処理で求めたバックグランド値との差についてもな
まし処理して求めるようにしたので、この差の算出もな
まし処理により応答性と安定性とを両立させることがで
きる。
【0029】
【0030】また、請求項では、点火毎にノックセン
サ信号と前回処理で求めたバックグランド値との差を求
め、その差に応じた値を該バックグランド値に加算する
ことで、該バックグランド値を更新するようにしたの
で、なまし係数を可変する場合と同じく、ノックセンサ
の出力信号とバックグランド値との差、つまりノックセ
ンサの出力信号の変化によるバックグランド値の応答遅
れをバックグランド値の更新に反映させることができ
て、バックグランド値の応答性と安定性とを両立させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態におけるノック判定ル
ーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図2】エンジン制御系システム全体の概略構成を示す
【図3】制御回路の構成を示すブロック図
【図4】第1の実施形態と従来のバックグランド値の応
答性の相違を説明する図
【図5】ノックセンサ信号の処理タイミングを示すタイ
ムチャート
【図6】本発明の第2の実施形態におけるノック判定ル
ーチンの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
11…エンジン(内燃機関)、31…制御回路(バック
グランド値算出手段,ノック判定レベル設定手段,ノッ
ク判定手段)、51…ノックセンサ、52…フィルタ、
53…ピークホールド回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−4580(JP,A) 特開 平6−288818(JP,A) 特開 平3−141846(JP,A) 特開 平4−86531(JP,A) 特開 平2−210228(JP,A) 特開 昭62−79320(JP,A) 特開 平1−116283(JP,A) 特開 平1−216058(JP,A) 特開 平1−285643(JP,A) 特開 平4−43924(JP,A) 特公 平6−56321(JP,B2) 特公 平3−7603(JP,B2) 特公 平3−27057(JP,B2) 実公 平6−41151(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 45/00 F02P 5/152 F02P 5/153

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関のノック振動を検出するノック
    センサと、 前記ノックセンサの出力信号を点火毎になまし処理して
    バックグランド値を求めるバックグランド値算出手段
    と、 前記バックグランド値を基準にしてノック判定レベルを
    求めるノック判定レベル設定手段と、 前記ノックセンサの出力信号を前記ノック判定レベルと
    比較してノックの有無を判定するノック判定手段と を備えた内燃機関のノック判定装置において、 前記バックグランド値算出手段は、点火毎に前記ノック
    センサの出力信号と前回処理で求めたバックグランド値
    との差を求め、その差が大きくなるほど、前記なまし処
    理に用いるなまし係数を小さくして、前記バックグラン
    ド値に反映させる前記ノックセンサの最新の出力信号の
    割合を増大させて前記バックグランド値を更新するよう
    にしたことを特徴とする内燃機関のノック判定装置。
  2. 【請求項2】 前記バックグランド値算出手段は、前記
    ノックセンサの出力信号と前回処理で求めたバックグラ
    ンド値との差をなまし処理した値に応じて前記なまし係
    数を求めるようにしたことを特徴とする請求項1に記載
    の内燃機関のノック判定装置。
  3. 【請求項3】 内燃機関のノック振動を検出するノック
    センサと、 前記ノックセンサの出力信号を点火毎になまし処理して
    バックグランド値を求めるバックグランド値算出手段
    と、 前記バックグランド値を基準にしてノック判定レベルを
    求めるノック判定レベル設定手段と、 前記ノックセンサの出力信号を前記ノック判定レベルと
    比較してノックの有無を判定するノック判定手段と を備えた内燃機関のノック判定装置において、前記バッ
    クグランド値算出手段は、点火毎に前記ノックセンサの
    出力信号と前回処理で求めたバックグランド値との差を
    求め、その差に応じた値を該バックグランド値に加算す
    ることで、該バックグランド値を更新するようにしたこ
    とを特徴とする内燃機関のノック判定装置。
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