JP3546438B2 - 内燃機関のノッキング検出装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関に発生するノッキング(ノック)の発生状態を検出するノック検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ノック検出装置は、内燃機関に発生するノックを検出するノックセンサと、このノックセンサからの出力信号からノック特有の周波数帯の信号を取り出すフィルタと、このフィルタを通した信号を増幅する増幅器とを少なくとも有している。そして、この増幅器から出力された信号を積算してその値が一定値以上であればノックが発生したと判定したり、また、前記増幅器から出力された信号の最大値を検出し、この値が所定値以上のときにノックが発生したと判定している。
【0003】
このようなノック検出装置において、前記フィルタにはオペアンプが使われており、このオペアンプには直流的なオフセット分がある。このオフセット分は次に信号が入力される増幅器によりさらに増幅されるため、正確なノック検出ができなかった。
また、近年マイクロコンピュータによりノック検出する装置が増えてきている。このマイクロコンピュータにはA/D分解能を有効に使うためセンサ信号を一定に保つオートゲインコントロールが採用されている。このような場合には、一定のオフセット分があると、図9に示すような増幅率切り替え時にオフセット分に増幅率を乗じた分だけのずれが生じ、ノックを誤検出するおそれがある。
【0004】
また、これらの解決法として、特開昭63−129170号公報に開示されているような、ノック判定に用いるK値をオフセット分に応じて補正するという方法がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭63−129170号公報に開示されている方法では、各増幅率毎に補正値を設定する必要があり、適合工数、ROM容量がかかる。また、あらかじめ、固定の補正量を設定するため、検出回路毎のばらつきまで補正することができない。
【0006】
また、A/D変換器のオフセット分を検出し、補正を行うというものが特開昭59−49351号公報に開示されている。しかしながら、これはA/D変換器のみのオフセット分を補正するためのもので、オフセット分が増幅器等で増減するような装置におけるオフセット分を補正するものではない。
そこで、本発明は適合工数もかからず、検出回路毎のばらつきも吸収できるオフセット補正を備えたノック検出装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、図1に示すように、内燃機関のノッキング発生状態を検出するノッキング検出手段と、少なくとも、オペアンプを用いてこのノッキング検出手段の検出信号のうちノッキング特有の周波数帯のみを通過させるフィルタ回路と、このフィルタ回路からの出力信号をマイクロコンピュータにより選択される増幅率にて増幅する増幅回路とからなる前置回路と、前記前置回路に所定信号を入力し、この所定信号が前記前置回路を通った信号に基づいて前記前置回路のオフセット分を検出するオフセット分検出手段と、前記前置回路の出力信号から前記オフセット分検出手段により検出した前記前置回路のオフセット分を差し引くことにより前記前置回路の出力信号を補正するオフセット分補正手段と、このオフセット分補正手段により補正された信号を前記増幅回路の増幅率に応じて補正した値に基づいてノッキングが発生しているかを判定するノッキング判定手段とを備えることを特徴とする内燃機関のノッキング検出装置を提供する。
【0008】
【作用】
ノッキング検出手段は内燃機関のノッキング発生状態を検出する。また、前置回路は、少なくとも、オペアンプを用いたフィルタ回路と増幅回路とからなり、このフィルタ回路は、このノッキング検出手段の検出信号のうちノッキング特有の周波数帯のみを通過させ、増幅回路はこのフィルタ回路からの出力信号を増幅する。
【0009】
そして、オフセット分検出回路は、この前置回路に所定信号を入力し、この所定信号が前記前置回路を通った信号に基づいて前記前置回路のオフセット分を検出する。さらに、オフセット分補正手段は、前記前置回路の出力信号から前記オフセット分検出手段により検出したオフセット分を補正する。
このようにして補正された信号に基づいて、ノッキング判定手段はノッキングが発生しているかを判定する。
【0010】
【実施例】
本発明を図2に示した構成をもつノッキング(ノック)検出装置に用いた実施例について説明する。図2は本実施例の構成を表したブロック図である。
図2において、1は内燃機関のノックによる振動,音等を検出するノックセンサ、2は内燃機関始動時に一回だけ所定信号(0V信号)をこれ以降の処理回路のオフセットを検出するために出力し、その後はノックセンサ1からの信号を送るマルチプレクサである。3は図3に示したように、オペアンプ31を用いてノックセンサ1の検出信号のうちノック特有の周波数帯のみを通過させるフィルタ回路(バンドパスフィルタ)、4はバンドパスフィルタ2の信号を増幅率1倍または4倍にする増幅部である。
【0011】
この増幅部の回路図を示したものが図4である。この図に示されているようにこの増幅部は、増幅率選択マルチプレクサがC端子を選択すれば入力信号を1倍し、D端子を選択すれば入力信号を4倍するものである。この端子の選択はマイクロコンピュータ7によって制御されている。
5はATDC(上死点後)10°CA(クランク角度)からATDC80°CAまでにノックセンサ1から出力された信号の最大出力値を出力するピークホールド回路、6は検出信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するA/D変換器である。
【0012】
7はA/D変換器6を内蔵したマイクロコンピュータであり、中央処理装置(CPU),記憶装置(RAM,ROM),入出力装置(I/O)等を備え、先に述べたマルチプレクサ2の入力信号の選択、増幅部4の増幅率の選択等を行う。さらに、マイクロコンピュータ7は各回路のオフセット分を検出するとともに、このオフセット分とノックセンサ1から出力され、各回路によって処理された信号とに基づいてノック判定を行う。
【0013】
以上の構成をもつノック検出装置において、マイクロコンピュータ7が実行するオフセット分検出およびノック検出処理を示したフローチャートが図5,図6である。以下、これらの図にしたがって説明する。
図5に示したフローチャートはオフセット電圧を検出する処理を示したもので、イグニッションオン時に1回だけ実行される。
【0014】
まず、ステップ1においてマルチプレクサ2の入力としてB端子を選択させて、所定の電圧(本実施例では0V)を入力させる。次に、ステップ2において、増幅部4の増幅率を1倍にする。そして、ステップ3では、この入力信号がバンドパスフィルタ3,増幅部4(増幅率1倍),ピークホールド回路5を通った信号をA/D変換する。ステップ4では、このA/D変換された信号をオフセット分OSとして、RAMに記憶する。そして、ステップ5において、マルチプレクサ2の入力端子をAにしてこのルーチンを終了する。
【0015】
以上の処理を実行することにより、マルチプレクサ2以降のマイクロコンピュータ7までの回路のオフセット分を検出することができる。
次に、このオフセット分OSを用いてノック検出する処理を図6に示したフローチャートにしたがって説明する。なお、本実施例では、センサ出力の最大値の平均値を所定倍したものをノック判定値Kとして用いている。また、このフローチャートは点火サイクル毎に実行される。
【0016】
まず、ステップ11において、ノック判定区間(ATDC10°CA〜ATDC80°CA)開始時に、ステップ19,ステップ20,ステップ21において求めておいた増幅部4の増幅率を選択する。そして、ステップ12ではノック判定区間内においてノックセンサ1の出力値をピークホールドする。ステップ13ではノック判定区間終了時のピークホールド値をA/D変換し、この値をVADとする。次にステップ14において、先のフローチャートで求めたオフセット分OSをVADより差し引き、この値をVAD’とする。そして、ステップ15において、本実施例では増幅率が1倍と4倍とであるから、このVAD’が4倍の増幅率であったなら1倍し、1倍の増幅率であったなら4倍し、この値をVP とする。この処理を数式で表したものが次式である。
【0017】
【数1】
この式により増幅率の違いを補正することができる。
【0018】
ステップ16では、このVP とノック判定レベルVKDとを比較してノック判定を行い、VP >VKDであると判定されてノックが検出されると、ステップ17に進み遅角制御する。また、ノックが検出されなければステップ18に進み、進角制御しステップ19に進む。ステップ19では、ノック判定レベルを次式により更新する。
【0019】
【数2】
VKD=K×VMEANi ,VMEANi =(15×VMEANi−1 +Vp )/16
さらに、ステップ20において、VKDが所定値Vthより大きいか判定する。大きければステップ21に進み、増幅率を1倍にする。大きくなければステップ22に進み増幅率を4倍にする。そして、このルーチンを抜ける。
【0020】
以上の処理により、オフセット電圧に影響されることなくノック検出を行うことができる。
次に、図7に示したタイムチャートに従って、ATDC10°CA〜ATDC80°CAの間にセンサ信号に行われる処理を説明する。
ATDC10°CAになると、設定されていた増幅率でセンサ信号を増幅するとともにセンサ出力の最大値を検出するためのピークホールドを開始する。そして、ATDC80°CAになると、そのときの出力値をA/D変換してピークホールドを終了する。このときのA/D変換された信号の値がVADとなる。
【0021】
本実施例において、ノックセンサがノッキング検出手段に、バンドパスフィルタ,増幅部,ピークホールド回路,A/D変換器が前置回路に、マルチプレクサ,ステップ1〜ステップ5がオフセット分検出手段に、ステップ14がオフセット分補正手段に、ステップ16〜ステップ18がノック判定手段にそれぞれ相当し、機能する。
【0022】
また、他の実施例として以下に述べるフェイルセーフを併用してもよい。
このフェイルセーフは、先に述べたフローチャートより求めたVADの値が所定回数(例えば10回)同じ値が続いたときに異常であると判定するものである。これは、ノック検出装置が正常のときには、ノックセンサ出力の最大値はある程度ばらつきを持っているが、センサが異常になるとその出力が一定値になるためである。
【0023】
この異常判定処理は図6に示したフローチャートのステップ19とステップ20の間に、図8に示したように、ステップ31からステップ36までを付け足したものである。
まず、ステップ31において、前回の出力値VP−1 と今回の出力値VP とを比較し、これらがほぼ等しいときにはステップ32に進み、異常フラグCFAILを1つインクリメントする。等しくなかったときにはステップ33に進み、異常フラグCFAILを0にする。そして、ステップ34に進む、ステップ34では、この異常フラグCFAILの値が10より大きいかを判手する。10より大きいときには異常時であるとしてステップ35でフェイル時であると判定する。そして、ステップ36において今回のVP をVP−1 としてRAMに記憶してこのルーチンを抜ける。以上の処理により、ノック検出装置のフェイルセーフを行うことができる。
【0024】
なお、本実施例では、前置回路として、バンドパスフィルタ,増幅部,ピークホールド回路,A/D変換器を備えているが、他にも、ピークホールド回路の代わりに積分回路を備えてもよい。このとき、所定区間内(一燃焼区間内)のセンサ出力値が積分回路によって加算された値が、所定値を上回ったときにノックが発生したと判定する。
【0025】
また、増幅部の増幅率は、本実施例では2段(1倍と4倍)になっているが、何段のものでもよい。
さらに本実施例では、オフセット検出処理の実行をイグニッションオン時の1回のみとしているが、その限りではなく例えば、ノック判定区間(ATDC10〜80°CA)以外で所定期間毎や所定回数毎に行うようにしても良い。
【0026】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によればノッキング検出器から、ノッキング検出を行うマイクロコンピュータまでの回路のオフセット分を吸収でき、オフセット分によるノッキングの誤検出をなくすことができる。
また、自動的に増幅部の増幅率をマイクロコンピュータを用いて切り換える機能を備えた装置では増幅率切り替え時のずれがなくなるため、オフセット分によるノッキングの誤検出をなくすことができる。さらに、オフセット分による誤差を増幅率毎に記憶していたノッキング検出装置においては、その記憶手段をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクレーム対応図である。
【図2】本発明を用いた実施例のブロック図である。
【図3】本実施例に用いたバンドパスフィルタの回路図である。
【図4】本実施例に用いた増幅部の回路図である。
【図5】本実施例に用いたマイクロコンピュータが実行するオフセット電圧検出ルーチンを示したフローチャートである。
【図6】本実施例に用いたマイクロコンピュータが実行するノック検出ルーチンを示したフローチャートである。
【図7】本実施例において、ノックセンサから出力される信号のタイムチャートである。
【図8】他の実施例として本発明にフェイルセーフ機能を加えたときの処理を示すフローチャートである。
【図9】オフセット分の補正がないときの内燃機関回転数とノックセンサ出力との関係を表したグラフである。
【符号の説明】
1 ノックセンサ
2 マルチプレクサ
3 バンドパスフィルタ
4 増幅部
5 ピークホールド回路
6 A/D変換器
7 マイクロコンピュータ
Claims (3)
- 内燃機関のノッキング発生状態を検出するノッキング検出手段と、
少なくとも、オペアンプを用いてこのノッキング検出手段の検出信号のうちノッキング特有の周波数帯のみを通過させるフィルタ回路と、このフィルタ回路からの出力信号をマイクロコンピュータにより選択される増幅率にて増幅する増幅回路とからなる前置回路と、
前記前置回路に所定信号を入力し、この所定信号が前記前置回路を通った信号に基づいて前記前置回路のオフセット分を検出するオフセット分検出手段と、
前記前置回路の出力信号から前記オフセット分検出手段により検出した前記前置回路のオフセット分に基づいてオフセット分を差し引くことにより前記前置回路の出力信号を補正するオフセット分補正手段と、
このオフセット分補正手段により補正された信号を前記増幅回路の増幅率に応じて補正した値に基づいてノッキングが発生しているかを判定するノッキング判定手段とを備えることを特徴とする内燃機関のノッキング検出装置。 - 前記オフセット分補正手段は、前記前置回路の出力信号に対して、前記オフセット分検出手段により検出したオフセット分を加算または減算する手段を含むことを特徴とする請求項1記載の内燃機関のノッキング検出装置。
- 前記ノッキング判定手段は、所定のノッキング判定区間にのみノッキング判定を行い、前記オフセット分検出手段はノッキング判定区間外のときに所定信号を前記前置回路に入力し、この入力信号と前記前置回路を通した出力信号との差をオフセット分とすることを特徴とする請求項1または請求項2記載の内燃機関のノッキング検出装置。
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JP12381793A JP3546438B2 (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 内燃機関のノッキング検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH06330802A JPH06330802A (ja) | 1994-11-29 |
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ID=14870085
Family Applications (1)
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JP12381793A Expired - Lifetime JP3546438B2 (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 内燃機関のノッキング検出装置 |
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JP (1) | JP3546438B2 (ja) |
-
1993
- 1993-05-26 JP JP12381793A patent/JP3546438B2/ja not_active Expired - Lifetime
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