JPH02504307A - 内燃エンジンにおけるノツキングを検出する方法 - 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】 内燃エンジンにおけるノッキングを検出する方法本発明は内燃エンジンにおける ノッキングの検出に関するものである。

ノッキングを検出するための公知の方法は、適当な検出器を用いてエンジンシリ ンダー内の圧力、またはシリンダーからの音、の測定を含むものである。しかし 、普通にエンジンで生じている信号から、ノッキングによって生じる信号を識別 することは難しく、またそのためそれらの方法は普通、満足できるものではない 。

エンジンの中での燃料／空気混合気の爆発の間には、イオンが発生し、そしてエ ンジンのシリンダーにおけるプローブギャップ（一般的にはスパークプラグの形 をしている）両端で電流を測定することによシミ離電流が検出されるということ も公知である。（１９６１年版ＪＳＭＥ会報第４巻第１４号３５２〜３５フイー ジのに、ｔｌｉ沼による「イオン化電流によるエンジン燃焼過程の研究」を参照 ） ノッキングが発生した場合、高い周波数の振動が電離電流中に生じる。これら振 動はフィルターされ、そして次に、それがノッキングに関係する特徴的事項を含 んでいるかどうかを決めるために解釈される。

しかし、エンジンのディストリビュータ−の回転によっては、イグニション電圧 の減衰した後でさえ（イグニションコイル中の残留エネルギーによって）ディス トリビュータ−内においてスパークオーバーが惹起され得る。スパ−クオーバー は測定回路におけるダイオードを、阻止状態から、急激な信号の上昇を生じさせ る導通状態に切替えることができる。この急激な信号上昇は、ノッキングに関係 したのと同じような信号を含む多くの周波数成分を有している。こうして妨害が 生じ、そしてフィルターされた信号のある特性がノッキングによる結果であるか どうかを決めることがしばしば不可能になる。

妨害および不要信号の影響を受けない、ノッキング検出の方法を提供するのが不 発明の目的である。

本発明によれば、少なくとも１つのフィルターされていない信号のパラメーター がノッキングと調和して見い出される時にのみ、ノッキングの発生を検出するた めに、燃料の燃焼の特性に関連したフィルターされた信号をチェックすることに よって、この目的が達成される。

１つの実施例においては、そのパラメーターはそのフィルターされていない信号 がスレッショールド値に達することである。逆に、あるいはそれに加えて、スレ ッショールド値に達した後の前もって決められた期間内において、その信号が第 １臨界量だけ降下せず、そして次に第２臨界量だけ上昇するということを・ぐラ メ−ターとすることもできる。

ツクラメ−ターとしては、最大信号が臨界値未満でちシ、および／または信号が スレッショールド電流に達した時が臨界値よシ前である、とすることもできる。

ノやラメ−ターとしては、信号がスレッショールド値に達し、そしてスレッショ ールド値に戻る間の周期ないし期間が臨界値よυも太きい、とすることもできる 。

フィルターされた信号は固定された周期ないし期間にわたってチェックされるこ とが望ましい。この固定すした周期はフィルターされていない信号がスレッショ ールド値に達した後の固定された遅延の後に開始されることが望ましい。

２つ以上のエンジンシリンダーの信号がチェックされることが望ましい。各エン ジンシリンダーの信号がチェックされることが望ましい。測定される燃焼の特性 は電離電流であることが望ましい。

単に１つの例として、本発明の特定の実施例が添付図面を参照しながら説明され る。

第１図は実施例に用いられた装置の概略的な回路図であシ、 第２図ａおよび第２図すはそれぞれ、クランク角に対するフィルターされた、お よびフィルターされていない電離電流をグラフとして表わした図であシ、第３ａ 図および第３ｂ図はそれぞれ、測定位相内における信号中断を含む、クランク角 に対するフィルターされていない、およびフィルターされている電離電流をグラ フとして表わした図である。

まず第１図を参照すると、英雄された装置は基本的には、イグニションコイルｌ Ｏ、コンタクトプレーカー１２、ダイオード１６を通してコイルに接続されてい るイグニションディストリビュータ−１４、および高圧リード２０によってディ ストリビュータ−に接続されている４つのスパークプラグ１８とを有する内燃エ ンジンのための、１般的な電気的装置である。高圧リード２２は高圧リード２０ の各々に接続され、そしてそれぞれのダイオード２４を通して共通な出力に接続 されてダイオード２４を順方向バイアスする２００Ｖ電位差源２６に接続されて いる。電位差源の出力は抵抗２８によってアースＥに接続されている。

どの１つのシリンダーにおいてでも燃料／空気混合気の点火によってイオンが形 成され、関係するスパ−クプラグの点火電圧の減少が続き、関係するダイオード ２４は１時的にその反対方向において導通し、こうして電離電流が流れることが でき、それは出力３０とアースＥとの間で測定することが可能である。

標本的に測定される電流は第２図ａに示されているが、これはクランク角（α） Ｃ時間に対応するクランク角）に対する電離電流（Ｉ）のグラフを表わした図で ある。この電流Ｉはノッキングの間に（いずれにしても、実際にはノッキングに よって）生じる周波数のみを通す帯域フィルター３２を通るように供給され、そ して第２図すにおいてはクランク角に対する、フィルターされた電流（工′）の 生成グラフが示されている。

標準的な周波数は５　ＫＨｚから２０ＫＨｚの間の周波数である。

フィルターされていない電離電流Ｉがスレッショールド値Ｉｓに達した時の点α Ｓにおいて、フィルターされた信号をサンプリングするためのサンプリングウィ ンドーが初期化される。最初に、固定した時間間隔△αＥ（フィルターの過渡時 間）が経過し、そしてサンプリングウィンドー自体がαＦＢから開始される。フ ィルターされていない電離電流Ｉは再びサンプルされて、△αＳ〉△α５ｅｒｉ ｔであるような特定の時間制限△α５ｃｒｉｔ内にＩｓよシもさらに大きくなる ことを確実にされ、そしてこれは適切な時間内にはスレッショールド値Ｉｓを越 えたままであると仮定され、次にフィルターされた電離電流Ｉ′はαＦＥで終わ る固定されたクランク角△αＦだけ開いているウィンドー内で評価され、そして チェックされる。逆に、もし△αｓく△α５ｃｒｉｔであれば、αＢは除かれ、 △αＳ＞□５ｃｒｉｔの次の瞬間がこのサイクル内で求められる。周期△αＦに わたって、フィルターされた電離電流１′は、ノッキングが生じたかどうかを決 めるために公知の方法（すなわちピーク値または整流されたかまたは積分された 信号が臨界値を越えているかどうか）でチェックされる。この例においては、実 際にノツテングが生じている。

付言さるべきはフィルターされた電離電流信号Ｉ′中に他の２つの目立つ摂動Ａ およびＢが生じていることである。しかし、相応するフィルターされていない電 離電流ＩＡおよびＩＢはスレッショールド値ＩＳに達していないクランク角αＡ およびαＢで生じているため、両方の場合ともサンプリングウィンドーが設ケラ れていない。フィルターされた信号がチェックされる前に、フィルターされてい ない電流がある値に達していなければならないと規定することによって、フィル ターされた信号の２つの不要な調査を避けることができる。

フィルターされた信号が調査されている周期中には、電離電流Ｉは不連続性に関 して、そして特に信号中断に関してチェックされる。特に、信号Ｉは、短かい時 間周期△ｔ　（これは臨界周期△Ｔより小さい）の間に信号ｌにおける何らかの 降下△ＩＡＧが臨界値△ＩＡＧＣよシ大きく、そして次に臨界量△Ｉ　ＡｎＣよ シも大きな量△ＩＡｎだけ再び増加するかどうかを決めるために、チェックされ る。これは第３ａ図に示されておシ、ここではそのような条件が満たされている ため、このサンプルウィンドーは不連続である。

スパークプラグ１８とリード２０においてイグニョン［圧の減小した後でさえ、 （イグニションコイルにおける残留エネルギーのために）ディストリビュータ− １４の回転がディストリビュータ−内にスノや一りオーバーを引き起こすことが あるので、前述の条件は重要である。リード２０の電圧はこうして再び短時間上 昇し、そして高電圧ダイオード２４はそれらの導通状態から阻止状態に移行し、 結果的に測定回路における信号中断を生じさせる。コイルにおける残留エネルギ ーは小さいため、この中断は極めて短時間だけ生じる。

この中断はノッキングの発生とは無関係であっても、それらの急激な勾配のため に帯域通過フィルターを通った信号において、それらは妨害となる。

電離電流Ｉはまた、信号最大値ＩｍａＸが臨界値ＩｍａＸｅｒｉｔよシも小さい ことを確認するためにもチェックされる。しかも、電離電流Ｉがスレッショール ド値ｉｓを越えた瞬間αＳは、臨界値α。ｃｒｉｔの前であることを確認するた めにもチェックされる。さらに、前述のように、時間間隔△α５ｃｒｉｔ（電流 がスレッショールド値Ｉｓに達し、そしてそれに戻るまでの間の時間またはクラ ンク角範囲）に達したかどうかを知るためにも、これはチェックされている。

前記４つの条件のうちの何かが合致していなければ、その内燃サイクルのノッキ ング検出は普通、不可能である。もし前記条件のうちの何かが、ちる頻度を越え れば、診断信号が安全機能をトリガーするために、例えばターゲチャージャーの チャージ圧を減少するように、またはイグニションの角度を調節するように、送 られる。

電離電流の測定の代わシに、燃焼の間に発生する放射の放射率を測定することも 可能である。検出器からの、フィルターされた、およびフィルターされていない 電気信号は次に、前に説明したのと同じ方法で処理される。

また、説明と請求の範囲の中で言及されている「周期」は時間的な周期に限定す る必要はなく、クランク角度範囲として解釈することもできることを指摘してお きたい。同様に、時間的な「瞬間」は特定のクランク角度として解釈されること もできるものである。

当然ながら、値、周期およびスレッショールドは負荷および速度のような、ある 動作条件の下で変更されるものである。

−４Ｑ・　　　　−２０−０・　　　　２０・　　　　４０・　　　　６ひα国 際調査報告 国際調査報告 ＥＰ８εり０３フＯ ５Ａ　　　　２１９７４

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．エンジンの少なくとも１つのシリンダーにおける燃料の燃焼の特注に関連し た信号を検出し、ノッキングに関連する特性を持つ部分を選択するためにその信 号をフィルターする、内燃エンジンにおけるノッキングを検出する方法において 、 フィルターされていたい信号（Ｉ）の少なくとも１つのパラメーターがノッキン グに合致することが認められた時にのみ、ノッキングの発生を決定するために、 フィルターされた信号（Ｉ′）がチエツクされることを特徴とする方法。
2. ２．フィルターされていない信号（Ｉ）がスレッショールド値に達したかどうか の感知を行なうような、請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．スレツショールド値（ＩＳ）に達した後、前もって決められた周期（ΔＴ） 内に、フィルターされていない信号（Ｉ）が第１臨界量（ΔＩＡＧｃｒｉｔ）だ け降下せず、そして次に第２臨界量（ΔＩＡＮｃｒｉｔ）だけ上昇する、ことの 感知を行なうような、請求の範囲第２項記載の方法。
4. ４．フィルターされていない信号の最大値（Ｉｍａｘ）が臨界値未満であること の感知を行なうような、請求の範囲第１項から第３項までのいずれかに記載の方 法。
5. ５．信号（Ｉ）がスレツショールド値に達した時の瞬間が臨界値（αＳｃｒｉｔ ）以前であるかどうかの感知を行たうような、請求の範囲第１項から第４項まで のいずれかに記載の方法。
6. ６．信号がスレッショールド値（ＩＳ）に達してからスレツショールド値（ＩＳ ）に戻るまでの間の周期ないし期間（ΔαＳ）が臨界値（ΔαＳ）より大きいか どうかの感知を行なうような、請求の範囲第１項から第５項までのいずれかに記 載の方法。
7. ７．フィルターされた信号（Ｉ′）が固定された周期（ΔαＦ）にわたってチエ ツクされるような、請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに記載の方法。
8. ８．フィルターされていない信号がスレツショールド値（ＩＳ）に達した後の固 定された遅延（ΔαＥ）の後に、固定された周期が開始されるような、請求の範 囲第７項記載の方法。
9. ９．２つ以上のシリンダーに関する、フィルターされていない信号が検出される ような、請求の範囲第１項から第８項までのいずれかに記載の方法。
10. １０．測定される、燃焼の特性が電離電流であるような、前記の請求の範囲のい ずれかに記載の方法。