JPH0275744A - 内燃機関のノッキング制御装置 - 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に発生するノックを検出して、点火
時期、空燃比等のノック制御要因を制御するノック制御
装置（ノックコントロールシステム）に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

エンジンのノック制御装置においては、ノックセンサ判
定結果（ノックの有無）とフェイル判定結果（フェイル
の有無）とを合成して１本の信号線で送出するものが特
開昭６１−２３４２７３号公報により開示されているが
、このときのフェイル判定は断線検出である。このよう
に、断線若しくはショート時だけフェイル検出するもの
であればフェイル検出時に合成後の出力がノック検出状
態保持となってもよい。ここで、ノックセンサ信号のレ
ベル検出まで行う場合は、第６図に示すように、エンジ
ンの低回転域等のノックセンサ出力の小さい領域ではノ
ックセンサ出力がフェイル判定レベルＬ　ｎ＋ｉｎより
も小さくなってしまうためノック判定は可能であるが、
フェイルのレベル検出はノックセンサ故障のために出力
が小さい、のか、低回転域のために出力が小さいのかの
判定ができなかった。従って、フェイル判定領域外では
フェイル判定を無効にする必要がある。しかし、ノック
判定結果とフェイル判定結果を合成して１本の信号線で
送出する装置においては、かかる低回転域でフェイルを
誤検出してしまい、結果として、ノック判定においてノ
ック有りと判定されるために、正常なノック検出ができ
ないという問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

これを解決するためには、特開昭５７−１７６３６２号
公報に示されるように、ノック判定結果とフェイル判定
結果を互いにタイミングをずらして合成して、読み取る
時にノック判定とフェイル判定でタイミングを変えるこ
とによって、低回転域でのフェイル判定結果を無効にし
、ノック判定を正常に行うようにすることもできる。し
かしながら、低回転域での断線・短絡時は合成後の出力
がノック判定保持状態になるので、直接フェイル判定は
できないものの、徐々に遅角はしていくが１ノック当り
の遅角量は決まっているので、安全な点火時期に遅角す
るまで時間がかかるという問題点がある。

本発明の目的は、ノック検出結果とフェイル検出結果を
谷底して１本の信号線で送出でき、かつ低回転域等のフ
ェイル判定領域外での正常なノック検出が可能となり、
さらに信号線の断線・短絡時にはフェイル判定領域内外
にかかわらず、直ちにフェイルセーフすることによって
フェイルセーフの応答性を向上できる内燃機関のノッキ
ング制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明は第１図に示すように、内燃機関Ｍｌｌ
に発生するノックを検出するためのノックセンサＭ１２
と、そのノックセンサ信号を同ノックセンサ信号にて作
成されるノック判定レベルと比較してノックの有無を判
定し、そのノック判定結果を送出するノック判定手段Ｍ
１３と、ノックセンサ信号あるいはノックセンサ信号に
・応じた信号をフェイル判定レベルと比較することによ
り、上記ノック判定系のフェイルの有無を判定して、そ
のフェイル判定結果を送出するフェイル判定手段Ｍ１４
と、前記ノック判定手段Ｍ１３の出力とフェイル判定手
段Ｍ１４の出力とを合成して１本の信号線に送出する合
成手段Ｍ１５と、内燃機関Ｍｌｌの運転状態を検出する
運転状態検出手段Ｍ１６と、前記運転状態検出手段Ｍ１
６により内燃機関Ｍｌｌがフェイル判定領域外にあると
きに前記フェイル判定手段Ｍ１４による判定結果を無効
にするとともに、その他のときに前記信号線からの合成
信号の内容に応じてノック制御要因を調整する調整手段
Ｍ１’７とを備えた内燃機関のノッキング制御装置にお
いて、 前記ノック判定手段Ｍ１３のノック判定結果とフェイル
判定手段Ｍ１４のフェイル判定結果を互いに異なったタ
イミングで送出させる信号出力制御手段Ｍ１８と、ノッ
クセンサ信号が前記ノック判定レベルより大きくなった
とき、又は、ノックセンサ信号あるいはノックセンサ信
号に応じた信号が前記フェイル判定レベルより大きくな
ったときにフェイル判定手段Ｍ１４の出力信号をリセッ
トするリセット手段Ｍ１９と、前記信号線からの合成信
号を入力して、異なった時期に同信号の内容を読み出す
ことにより、ノック判定手段Ｍ１３の出力とフェイル判
定手段Ｍ１４の出力の内容を検知して前記調整手段Ｍ１
７に出力する信号読出手段Ｍ２０と、この信号読出手段
Ｍ２０によりノック判定が所定期間連続した時に、フェ
イル判定領域内外にかかわらず、フェイル判定する全領
域フェイル判定手段Ｍ２１とを備えた内燃機関のノッキ
ング制御語ｒをその要旨とするものである。

〔作用〕

これにより、リセット手段Ｍ１９はノックセンサ信号が
ノック判定レベルより大きくなったとき、又は、ノック
センサ信号あるいはノックセンサ信号に応じた信号がフ
ェイル判定レベルより大きくなったとき、即ち、ノック
センサ出力の小さなフェイル判定領域外においても、ノ
ック判定可能な状態になるとフェイル判定手段Ｍ１４の
出力信号をリセットする。又、信号出力制御手段Ｍ１８
はノック判定手段Ｍ１３のノック判定結果とフェイル判
定手段Ｍ１４のフェイル判定結果を互いに異なったタイ
ミングで送出させ、信号読出手段Ｍ２０は信号線からの
合成信号を入力して異なった時期に同信号の内容を読み
出すことにより、ノック判定手段Ｍ１３の出力とフェイ
ル判定手段Ｍ１４の出力の内容を検知して、調整手段Ｍ
１７に出力する。その結果、フェイル判定領域外にある
ときに、ノック制御要因を調整する調整手段Ｍ１７によ
る誤ったノック制御が回避される。

また、全領域フェイル判定手段Ｍ２１はフェイル判定領
域内外にかかわらずノック判定が所定期間連続したとき
に、フェイル判定信号を調整手段Ｍ１７に出力すること
によって、フェイル判定９Ｍ域外にあるときの断線・短
絡によるフェイルセーフの応答性を向上することができ
る。

〔実施例〕

以下、この発明を具体化した第１実施例を図面に従って
説明する。

第２図に示すように、ノックセンサ１はエンジンＥｇの
シリンダブロック等に設置され、同エンジンＥｇのノッ
クによる振動を検出する。入力処理回路２は、そのノッ
クセンサ信号を入力して同ノックセンサ信号を特定周波
数帯域だけ通過させ、ノック特有の信号のみを取り出す
とともに、増幅等の処理を行い、第３図中の伽）に示す
信号を出力する。

調整手段、信号読出手段、ノック判定無効手段及び全領
域フェイル判定手段としてのマイクロコンピュータ（以
下、ＭＰＵという）３は、第３図中の（ａ）に示すノッ
ク判定区間信号をノックの有無を判定するノック判定手
段としてのノック判定処理回路４及びフェイルの有無を
判定するフェイル判定手段としてのフェイル判定処理回
路５に出力する。

ノック判定処理回路４は前記入力処理回路２からノック
センサ信号を入力して前記ノック判定区間信号によるそ
のノック判定期間でのノックセンサ信号の平均値を求め
るとともに、その平均値を定数倍してノック判定レベル
Ｌｋを作成する。さらに、同ノック判定処理回路４はノ
ック判定期間でノックセンサ信号とノック判定レベルＬ
ｋとを比較して、第３図中の（Ｃ）、　（ｄ）に示すよ
うにノックセンサ信号がノック判定レベルＬｋを越える
たびに発生するパルス信号数を積算する。そして、ノッ
ク判定処理回路４はその積算値が所定値Ｌａ以上になる
とノック有りと判断して第３図中の（ｅ）に示すローレ
ベルのノック判定信号を送出するとともに、ノック判定
区間信号の立ち下がりにてそのノック判定信号をリセッ
トする。尚、このノック判定処理回路４で作成されるノ
ック判定レベルＬｋは後記するフェイル判定レベルＬｍ
ｉｎより小さくならないようになっている。

フェイル判定処理回路５は前記入力処理回路２からノッ
クセンサ信号を入力して第３図中の（ｂ）に示すように
その信号と予め設定されたフェイル判定レベルＬ　ｗｉ
ｎとを比較し、ノックセンサ信号がフェイル判定レベル
Ｌａ１ｎより小さい状態が所定点火サイクル連続したと
きは、フェイル有りとして第３図中の（ｆ）に示すロー
レベルのフェイル判定信号を送出する。

又、リセット手段としてのフェイル判定リセット回路６
は前記ノック判定処理回路４のノック判定信号（第３図
の（ｅ））を入力してその立ち下がりにて前記フェイル
判定処理回路５にリセット信号を出力してフェイル判定
を解除させるべく、立ち下がっている（ローレベルとな
っている）フェイル判定信号を立ち上げる（リセットす
る）。

合成手段としてのアンド回路７の一方の入力端子には、
前記ノック判定処理回路４が接続されるとともに、他方
の入力端子には前記フェイル判定処理回路５がオア回路
１１を介して接続され、さらに、アンド回路７の出力端
子は１本の信号線８にて前記ＭＰＵ３に接続されている
。そして、同アンド回路７はノック判定処理回路４のノ
ック判定信号とフェイル判定処理回路５のフェイル判定
信号を入力して両信号を合成して、第３図の（ロ）に示
す合成信号を前記信号線８を介してＭＰＵ３に送出する
。

前記ＭＰＵ３は、第３図の（ａ）、　（ｈ）に示すよう
にノック判定区間信号の立ち下がりに対し、ｔｏだけ遅
いタイミングをフェイル読出タイミング（第３図の（ハ
）で“マ”と表示）とするとともに、ノック判定区間信
号の立ち下がりに対してｔｏだけ早いタイミングをノッ
ク読出タイミング（第３図の（ハ）で“”と表示）とし
ている。このフェイル読出しタイミングはアンド回路７
からの合成信号からフェイルの有無を読み出すためのタ
イミングであり、ノック読出タイミングは同じく合成信
号からノックの有無を読み出すためのタイミングである
。そして、ＭＰＵ３はアンド回路７からの合成信号を入
力して、そのノック読出タイミングでのノック判定結果
に応じて調整手段としての点火時期制御装置９を制御し
て、所定量の点火時期の進遅角制御を行い、又、フェイ
ル判定頭載内において、フェイル読出タイミングでフェ
イル有りと判断すると、ノック判定にかかわらず、前述
した点火時期の進遅角制御は行わず、通常の点火時期制
御よりも所定量遅角する。

運転状態検出手段としてのエンジン回転数センサ１０は
、エンジンＥｇの回転数を検出してその検出信号をＭＰ
Ｕ３に出力する。ＭＰＵ３は同センサ１０からの信号に
て現在のエンジン回転数Ｎを検知するとともに、第６図
に示すようにその回転数Ｎがノックセンサｌのフェイル
判定のためのフェイル判定レベルＩ、＋ｉｎに対応する
回転数Ｎｍ１ｎ以上か未満かを判定している。

本実施例では、フェイル判定処理回路５の信号出力線が
オア回路１１の一方の入力端子に接続されるとともに、
オア回路１１の他方の入力端子はノック判定区間信号線
に接続され、さらにオア回路１１の出力端子がアンド回
路７に接続されている。

これは、アンド回路７に対しノック及びフェイル判定側
において、そのアンド回路７へのノック判定信号とフェ
イル判定信号を互いに異なったタイミングで出力させる
ことにより、フェイル判定領域外で正常なノック検出（
誤った点火時期制御の防止）を行うものである。

また、ＭＰＵ３のアンド回路７よりの信号線８が入力さ
れる端子と、接地間には抵抗１２が接続されていて、信
号線８が断線した場合に、ＭＰＵ３の信号線８側の入力
は、抵抗８を介して接地されて、ローレベルになるよう
にしである。

本実施例においては、信号出力制御手段をノック判定処
理回路４とフェイル判定処理回路５とＭＰＯ２とオア回
路１１とにより構成している。

この第１実施例の内燃機関のノック制御装置の作用を第
３図に基づいて説明する。尚、この第３図において時刻
ｔｌにおいてフェイル（断線・短絡を除く）が発生して
いる。

第３図の（ｂ）に示すように、フェイル判定処理回路５
はノックセンサ信号とフェイル判定レベルＬｍｉｎとを
比較し、ノックセンサ信号がフェイル判定レベルＬｍｉ
ｎより小さいと、第３図の（ｆ）で−点′Ｍ４線で示す
タイミングで、フェイル有りと判定し、オア回路１１に
立ち下がったフェイル判定信号を出力する。一方、第３
図の（ａ）で示すノック判定区間信号が立ち下がってい
るときに、オア回路１１の一方の端子には立ち下がって
いる信号が出力される。従って、オア回路１１からアン
ド回路７への信号出力は、立ち下がったフェイル判定信
号を入力し、かつノック判定区間信号が立ち下がってい
るときにのみ第３図の（ｆ）で実線で示すフェイル判定
信号が出力される。即ち、ノック判定処理回路４におい
て、ノック判定区間信号の立ち上がりから立ち下がりま
でに出力されるノック判定信号の出力期間の重ならない
タイミングでフェイル判定信号を出力する（ローレベル
とする）。つまり、オア回路１１からはノック判定信号
とは異なったタイミングでフェイル判定信号が出力され
る。

また、アンド回路７とＭＰＵ３の間の信号線８が第３図
（ａ）のタイミングｔ、で断線・短絡した場合には、抵
抗１２があるためにＭＰＵ３から見ると第３図（６）の
二点鎖線で示すようにタイミングＬｌでローレベルにな
り、フェイル有りと判定する。

この場合、断線・短絡しており、ノック判定はできない
ので、ノック判定とフェイル判定とが重なることはあり
得ない。

さらに、ＭＰＵ３の処理を第４図に基づいて説明する。

まず、ＭＰＵ３は第３図の（ハ）で示すノック読出タイ
ミングで、ノック有りかどうか判断したのち（ステップ
１０）、第３図の（ロ）での「Ｅ」で示すようにノック
有りと判断したらステップ１１でノック判定フラグをセ
ットし、ステップ９で断線・短絡時のフェイルを判定す
るために、ノック有りの連続回数を計数するためのフェ
イルカウンタをインクリメントし、第３図の（ハ）での
「Ｆ」で示すようにノック無しと判断したら、ステップ
１２でノック判定フラグをリセットするとともに、ステ
ップ８でフェイルカウンタをリセットする。次に、ステ
ップ７でフェイルカウンタが所定値以上か否かを判定し
、所定値以上の場合には断線・短絡しているとして、ス
テップ１７のフェイル判定処理を行い、所定値未満の時
はステップ１３へ進む。

ＭＰＵ３はエンジン回転数センサｌＯの検出信号に基づ
いて、その時々の回転数Ｎを検知してフェイル判定領域
内（８２８ｍ１ｎ　）か否かを判定する（ステップ１３
）。そして、ＭＰＵ３はフェイル判定領域外（Ｎ＜Ｎ５
ｉｎ　）のときはステップ１４でノック判定フラグに基
づいて、フラグがセットされていれば遅角量を設定し、
フラグがリセットされていれば進角量を設定し、ステッ
プ１５で点火時期制御を行う。

ＭＰＵ３は、前記ステップ１３においてフェイル判定領
域（８２８ｍ１ｎ　）と判断すると、第３図の（ハ）で
のフェイル読出タイミングで、アンド回路７の出力信号
のレベルを判定して（ステップ１６）、ローレベルであ
ればフェイル有りと判断して、ステップ１７で予め設定
された遅角量を設定し、ステップ１５で通常の点火時期
よりも遅角側の制御を行う、又、ＭＰＵ３はステップ１
６でフェイル無しならばステップ１４でノック判定フラ
グに基づいてノック判定処理をし、その結果により、ス
テップ１５の点火時期制御を行う。

ここで、フェイル判定信号は第３図のけ）で−点鎖線で
示すようにフェイル判定後、ただちに出力し、保持した
ままにすると、ノック判定信号との合成後の出力は第３
図の（６）での−点鎖線で示すようになり、第３図の（
ハ）でｒ　Ｆ　Ｊに示すノック読出タイミングでのノッ
ク判定結果がフェイル判定によるものか、ノック判定に
よるものか区別できない、しかし、この第１実施例のオ
ア回路１１とＭＰＵ３の出力するノック判定区間信号に
より、第３図の（ｆ）で実線で示すように、ノック判定
結果とフェイル判定結果が互いに異なったタイミングで
、アンド回路７に出力され、第３図の（匂で実線で示す
合成信号がアンド回路７から出力されるとともに、ＭＰ
Ｕ３のフェイル読出タイミング及びノック読出タイミン
グをノック判定区間信号の立ち下がり前後にｔｏだけズ
ラしたので、常にノック判定及びフェイル判定読出タイ
ミングにおいて、それぞれ独立に検出することができる
。断線・短絡時の場合は、第３図（濁の二点鎖線のよう
になるが、これは前述したようにノック判定はできない
状態であるので、フェイル判定と区別する必要はなく、
ノック判定が連続して検出される場合は断線・短絡して
いるとしてフェイル判定すればよいのである。さらに、
フェイル判定リセット回路６によりノックセンサ信号が
ノック判定レベルより大きくなったときに出力されるノ
ック判定信号の立ち下がりにてノックセンサ信号がノッ
ク判定できる程に出力が大きくなったとして、フェイル
判定処理回路５のフェイル判定信号をリセットするので
、エンジンＥｇが低回転域になることにより、ノックセ
ンサ信号の出力が低下し、再びフェイル判定領域内に復
帰した際にもフェイル判定可能な状態にできる。

また、フェイルカウンタの闇値は正常時にノック判定が
連続する可能性がある値よりも大きくしなければならな
いことは勿論である。

本発明の第２実施例を第５図に示す。

第５図のような構成にすることによって、ノックセンサ
１と入力処理回路２のＥ−Ｆ間の断線・短絡判定もでき
る。抵抗Ｒ０〜Ｒ４を調整して正常時のコンパレータ１
２，１３の入力手段の電圧をＡ＜Ｂ、ＣＯＤとする。Ｅ
−Ｆ間で断線が起こるとＡ＞Ｂとなるので、コンパレー
タ１２の出力はハイレベルからローレベルとなる。また
、Ｅ−Ｆ間で短絡が起こると、ＣＯＤとなるので、コン
パレータ１３の出力はハイレベルからローレベルになる
。従って、Ｅ−Ｆ間の断線・短絡時にアンド回路１４の
出力はローレベルになるので、アンド回路７の出力もロ
ーレベルとなる。従って、第１実施例と同様な制御を行
えば、Ｅ−Ｆ間の断線・短絡も検出が可能になる。

尚、この発明は上記実施例に限定されることはなく、上
記実施例ではフェイル判定処理回路５のフェイル判定信
号のリセットは、ノックセンサ信号がノック判定レベル
より大きな状態が所定回数になったときに出力されるノ
ック判定信号の立ち下がりにて行ったが、他にも、例え
ば第３図中の（Ｃ）のノックセンサ信号がノック判定レ
ベルＬｋを越えたときの最初のパルス信号をフェイル判
定リセット回路６に取り出して、フェイル判定処理回路
５のフェイル判定信号をリセットするようにしてもよい
。又、フェイル判定信号のリセットは、ノックセンサ出
力が低下することによりノック判定レベルＬｋ（即ち、
ノックセンサ信号に応じた信号）もフェイル判定レベル
Ｌ　ｗｉｎと等しい値まで低下するが、この状態からノ
ックセンサ出力が太き（なり、ノック判定レベルＬｋ（
ノックセンサ信号に応じた信号）がフェイル判定レベル
Ｌ　ｓｉｎより大きくなったときにノック判定できる程
にノックセンサ出力が大きくなったと判断して、フェイ
ル判定信号をリセットするようにしてもよい。

さらに、フェイル判定信号のリセットは、ノックセンサ
信号がフェイル判定レベルＬａｔｉｎより大きくなった
とき行ってもよい。

又、上記実施例ではノックセンサ信号とフェイル判定レ
ベルＬＬＩＩｉｎとを比較してフェイル判定するノック
制御装置に具体化したが、ノックセンサ信号に応じた信
号（例えば、前述したノック判定レベル、平均値、なま
した値等）とフェイル判定レベルを比較することにより
フェイル判定するノック制御装置に応用してもよく、こ
の場合、フェイル判定信号のリセットは、そのノックセ
ンサ信号に応じた信号（ノック判定レベル、平均値、な
ました値等）がフェイル判定レベルＬ　ｌ１ｉｎより大
きくなったときにノック判定できる程にノックセンサ出
力が大きくなったと判断して、フェイル判定信号をリセ
ットするようにしてもよい。

さらに、上記実施例においては、エンジン回転数センサ
１０にて低回転域がフェイル判定領域外であると判定し
たが、他にも例えば、吸気用圧力センサあるいは吸気量
を計るエアフローメータを用いてエンジンの負荷状態を
検出して、エンジンが軽負荷域のときにフェイル判定領
域外であると判定するようにしてもよい。

さらには、上記実施例ではノック検出にて点火時期を制
御する場合について説明したが、他にも空燃比等の他の
ノック制御要因を制御するノック制御装置に具体化して
もよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明においては、ノック検出結
果とフェイル検出結果を合成して１本の信号線で送出で
き、かつ、フェイル判定領域外での正常なノック検出が
可能になり、さらに、信号線の断線・短絡時にはフェイ
ル判定領域内外にかかわらず、直ちにフェイルセーフす
ることによってフェイルセーフの応答性を向上すること
ができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は第１
実施例の内燃機関のノック制御装置の電気回路図、第３
図は第１実施例の処理信号の波形を示すタイムチャート
、第４図は第１実施例の作用を説明するためのフローチ
ャート、第５図は第２実施例の内燃機関のノック制御装
置の電気回路図、第６図はエンジン回転数とノックセン
サ出力との関係を示す図である。 Ｍｌｌ・・・内燃機関、Ｍ１２・・・ノックセンサ、Ｍ
２Ｓ・・・ノック判定手段２Ｍ１４・・・フェイル判定
手段１Ｍ１５・・・合成手段、Ｍ２Ｓ・・・運転状態検
出手段１Ｍ１７・・・調整手段１Ｍ１８・・・信号出力
制御手段１Ｍ１９・・・リセット手段１Ｍ２０・・・信
号読出手段１Ｍ２１・・・全領域フェイル判定手段。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関に発生するノックを検出するためのノックセン
   サと、 そのノックセンサ信号を同ノックセンサ信号にて作成さ
   れるノック判定レベルと比較してノックの有無を判定し
   そのノック判定結果を送出するノック判定手段と、 ノックセンサ信号あるいはノックセンサ信号に応じた信
   号をフェイル判定レベルと比較することにより上記ノッ
   ク判定系のフェイルの有無を判定してそのフェイル判定
   結果を送出するフェイル判定手段と、 前記ノック判定手段の出力とフェイル判定手段の出力と
   を合成して１本の信号線に送出する合成手段と、 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段により内燃機関がフェイル判定領
   域外にあるときに前記フェイル判定手段による判定結果
   を無効にするとともに、その他のときに前記信号線から
   の合成信号の内容に応じてノック制御要因を調整する調
   整手段と を備えた内燃機関のノッキング制御装置において、前記
   ノック判定手段のノック判定結果とフェイル判定手段の
   フェイル判定結果を互いに異なったタイミングで送出さ
   せる信号出力制御手段と、ノックセンサ信号が前記ノッ
   ク判定レベルより大きくなったとき、又は、ノックセン
   サ信号あるいはノックセンサ信号に応じた信号が前記フ
   ェイル判定レベルより大きくなったときにフェイル判定
   手段の出力信号をリセットするリセット手段と、前記信
   号線からの合成信号を入力して異なった時期に同信号の
   内容を読み出すことによりノック判定手段の出力とフェ
   イル判定手段の出力の内容を検知して前記調整手段に出
   力する信号読出手段と、 前記信号読出手段によりノック判定が所定期間連続した
   時に、フェイル判定領域内外にかかわらずフェイル判定
   する全領域フェイル判定手段とを備えたことを特徴とす
   る内燃機関のノッキング制御装置。