JPH01240755A - 内燃機関のノック検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、内燃機関のノック発生を検出する内燃機関
のノック検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 内燃機関のノックを感度よく測定するために燃焼気筒内
の圧力振動を検出する方法がある。この筒内圧力検出手
段として圧電形筒内圧センサが一般に用いられている。

この圧電形筒内圧センサは圧力に感応して電荷を発生す
る圧電素子に直接的あるいは間接的に気筒内の圧力が印
加されて。

印加圧力に応じた電荷量を出力するものである。

例えば圧電形筒内圧センサの一例を第４図に示す。

図において、＜２１）は圧電素子、（２２）は２枚の圧
電素子（２１）に挟まれ、出力信号をリード線（２３）
に導く電極、（２４）はセンサの内部構造部品を覆うケ
ースである。この圧電形筒内圧センサ（１）はリング状
の形状をしており、第５図に示すようにエンジンの燃焼
気筒の上壁をなすシリンダヘッド（２）と点火プラグ（
３）との間に装着される。そして、燃焼気筒内の圧力が
点火プラグ（３）を通じて圧電形筒内圧センサ（１）の
圧電素子（２１）に伝達され、第６図に示されるような
筒内圧力波形に応じた電荷が出力される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の内燃機関のノ・・Ｉり検出装置では
、第６図の筒内圧力波形において、ノックによる振動成
分を測定する場合、圧電形筒内圧センサによって検出さ
れる振動成分にはノックによるもの以外に、池の筒内圧
力振動や、バルブ開開時の気筒壁の振動等によるものも
含まれるため。

これらのノ、イズ成分を除去する必要があった。そこで
、ノックの発生時期が概ね点火時期の上死点後にあるこ
とから１点火時期あるいは上死点後の所定期間にウィン
ドウを設け、その期間のみ圧電形筒内圧センサの出力す
る振動信号成分を抽出する方法が取られていたが、上死
点付近にもノイズ成分が出力されることもあり、しかも
ノックの発生時期が上述した上死点後にあるとは言え、
その発生時期はサイクル毎に変動するため完全にノイズ
とノックとを分離する時期を設定するのは困難であると
いう問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、筒内圧センサの出力信号からノイズを除去し、ノ
ックによる振動信号のみを得ることができる内燃機関の
ノック検出装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る内燃機関のノック検出装置は。

内燃機関の燃焼気筒内の圧力を検出する筒内圧力検出手
段と、この筒内圧力検出手段の出力から筒内圧力の最大
時点を検知するタイミング手段と。

このタイミング手段の出力時点から所定の区間において
前記筒内圧力検出手段の出力信号から得られるノック信
号を通過させるゲート手段とを備えたものである。

［作用］ この発明においては、ゲート回路は、タイミング手段の
出力信号から筒内圧力の最大時点を検出して、その検出
時点から所定の期間だけ筒内圧センサからの検出信号の
ノック信号を通過させる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例による内燃機関のノック検
出装置の構成を示す図である０図において、（１）は圧
電形筒内圧センサ、（１１）は電流−電圧変損器（以下
、Ｉ／Ｖ変換器という）であって。

オペアンプ（ｌｌａ）、抵抗（ｌｌｂ）、コンデンサ（
ｌｌｃ）とから構成され、圧電形筒内圧センサ〈１）の
出力がオペアンプ（ｌｌａ）の反転入力と接続され、抵
抗（ｌｌｂ）とコンデンサ（ｌｌｃ）は並列にオペアン
プ（ｌｌａ＞の出力と反転入力との間に接続される。（
１２）はＩ／Ｖ変換器（１１）と接続されるバンドパス
フィルタ、（１３）はバンドパスフィルタ（１２）と接
続されるゲート回路、（１４）はゲート回路と接続され
るノック判別回路、（１５）はＩ／Ｖ変換器（１１）と
接続されるローパスフィルタ、（１６）はローパスフィ
ルタ（１５）と接続される零クロス検出器、（１７）は
タイマであって、その入力が零クロス検出器の出力と接
続され、その出力がゲート回路（１３）の制御端子と接
続される。

第２図は第１図の各部の動作波形を示す図である。

上記のように構成された内燃機関のノック検出装置にお
いて、いま、圧電形筒内圧センナ（１）の出力から、第
２図（ａ）に示される筒内圧力に応じた電荷Ｑが出力さ
れると、オペアンプ（１１ａ）のフィードバック制御に
よって、抵抗（ｌｌｂ＞には第２図（ｂ）に示されるよ
うな−ｄＱ／ｄｔなる電流がオペアンプ（１１ａ）から
出力される。そして、抵抗（ｌｌｂ）の電圧降下によっ
て、オペアンプ（ｌｌａ）の出力電圧Ｖ１は抵抗（ｌｌ
ｂ）の抵抗値をＲ１とすると。

Ｖ　、＝　−Ｒ１（ｄ　Ｑ／ｄ　ｔ　）となる、すなわ
ち、圧電形筒内圧センナ（１）の出力電流ｄＱ／ｄｔが
電圧値に変換されたものである。このオペアンプ（ｌｌ
ａ）の出力電圧■、は筒内圧力を時間微分したものに相
当する。

ここで、ノック等の圧力振動成分については圧力振動に
よる圧電形筒内圧センサ（１）の出力信号を周波数ｆに
ついて。

Ｑ＝Ｑｅｓ　ｉ　ｎ（２ｘ　ｆ　ｔ） とすると、オペアンプ（ｌｌａ）の出力電圧■１はコン
デンサ（ｌｌｃ）の静電容量Ｃ２を考慮すると。

Ｖ　＋ニー（２ｇｆＲ＋／（ＩＪ（２１ｆＣ＋Ｒ＋＞）
　・Ｑｏｅｏｓ（２１ｆｔ）となり、ｆ＞１／２πＣ，
Ｒ，なる周波数領域では。

Ｖ＋−（Ｑｓ／Ｃ）ｓ　ｉ　ｎ（２πｆ　ｔ）＝Ｑ／Ｃ
となる。すなわち、比較的周波数の高い圧力振動成分は
そのままオペアンプ（１，１ａ）に出力される。

Ｉ／Ｖ変換器（１１）の出力はバンドバスフィルタ（１
２）およびローパスフィルタ（１５）に入力される。バ
ンドパスフィルタ（１２）を通して得られる出力波形は
第２図（ｃ）に示されるようにノイズ信号とノック信号
の両方が重畳した波形となる。また、Ｉ／Ｖ変換器（１
１）の出力をローパスフィルタ（１５）に通すと第２図
（ｂ）の出力波形から高周波成分がカットされた第２図
（ｄ）に示すような出力波形が得られる。この出力波形
は零クロス検出器（１６）に印加され、零クロス点が検
出される。

この検出時点でタイマ（１７）は動作を開始し、所定の
区間で終了して第２図（ｆ）に示される波形がタイマ（
１７）から得られる。バンドパスフィルタ（１２）の出
力波形はゲート回路（１３）に印加され５タイマ（１７
）が出力パルスを出力している間は。

ゲート回路はバンドパスフィルタ（１２）の出力波形を
通過させ、第２図（ｇ）に示すような出力波形が得られ
、ノック信号成分を抽出する。この抽出信号がノック判
別回路（１４）に加えられ、ノックが判別される。

なお、上記実施例ではノック判別回路（１４）をゲート
回路（１３）の後に設けたが、第３図に示すようにゲー
ト回路の前に設けても上記実施例と同様な効果を奏する
。

また、上記実施例ではゲート回路（１３）を制御する制
御手段としてタイマ（１７）を用いたが。

第３図に示されようなフリップフロップ（２０）を用い
て、零クロス検出器（１６）による零クロス検出時点で
セットし、クランラ角度センサ（１８）からの検出信号
をクランク角演算回路く１９）で演算した演算出力信号
によってリセットして得られた出力パルスによってゲー
ト回路（１３）を制御しても上記実施例と同様な効果を
奏する。

［発明の効果］ この発明は以上説明しなとおり、内燃機関の燃焼気筒内
の圧力を検出する筒内圧力検出手段と。

この筒内圧力検出手段の出力から筒内圧力の最大時点を
検知するタイミング手段と、このタイミング手段の出力
時点から所定の区間において前記筒内圧力検出手段の出
力信号から得られるノック信号を通過させるゲート手段
とを備えているので。

筒内圧センサの出力信号からノイズを除去してノックに
よる振動信号成分のみを抽出できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による内燃機関のノック検
出装置の構成図、第２図は第１図の各部の動作波形図、
第３図はこの発明の他の実施例による内燃機関のノック
検出装置の構成図、第４図は圧電形筒内圧センナの一例
を示す図、第５図は圧電形筒内圧センサをエンジンの燃
焼気筒に収り付けた場合の構造図、第６図は圧電形筒内
圧センサの検出出力波形図である。 図において、（１）・・・圧電形筒内圧センサ。 （１１）・・・Ｉ／Ｖ変換器、（１２＞・・・バンドパ
スフィルタ、（１３）・・・ゲート回路、（１，５）・
・ローパスフィルタ、（１６）・・・零クロス検出器、
（１４）・・・タイマ、（２０）・・・フリップフロッ
プである。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 昂２図 釘°″″１ｔ（１６）＊　　　　　　”　　　　　１呂
力凍“を多（ｅ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の燃焼気筒内の圧力を検出する筒内圧力検出手
   段と、この筒内圧力検出手段の出力から筒内圧力の最大
   時点を検知するタイミング手段と、このタイミング手段
   の出力時点から所定の区間において前記筒内圧力検出手
   段の出力信号から得られるノック信号を通過させるゲー
   ト手段とを備えたことを特徴とする内燃機関のノック検
   出装置。