JPH03501525A - 内燃機関のノック測定の方法及び装置 - 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】 内燃機関のノック測定の方法及び装置 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般的には内燃機関におけるノックの測定に関し、より詳細には内燃機 関におけるノック測定の方法に関する。

〔背景技術〕

燃焼室内での混合気のデトネーションおよび自動着火は、通常ノックと呼ばれる 金属音を発生する。ノックの原因は内燃機関での燃料の不適切な点火である。不 適切な点火はエンジン出力の低下や排気ガスの増加の原因となる。さらに、ノッ クは音響振動を発生させ、この振動はエンジン全体に伝播し、エンジンと連結し ている他の部品にも伝播することがある。これらの振動は燃焼室内の高い圧力上 昇率と相まってエンジン部品の摩耗を促進させることがある。天然ガス使用のエ ンジンは、ガソリンエンジンと比較して燃焼室内の圧力上昇率が大きいため、摩 耗がより早く生じることがある。

通常、エンジン内のデトネーションは圧力センサか、あるいは振動センサを用い て検知される。圧力検知を行うとノック信号しか得られないが、ディーゼルエン ジンのような高圧のエンジンでは低コスＩ・で済む。これに対して、エンジン内 でのデトネーションの大きさを測定するための振動検知は困難である。ノックと は無関係の騒音や振動が振動検知信号を撹乱する。この撹乱された信号からヂト ネーションに関係した信号を検出するためには複雑な濾過が必要である。これに 対して、複雑な濾過を必要としない、騒音のない信号を得ることができるセンサ は高価である。しかしながら、センサの出力が変動するのでノックの正確な測定 は困難である。例えば、同一と思われる加速度計でさえ製造誤差のために変化す ることはよくあるし、また作動条件が変わると加速度計も不正確な信号を発する 。

これまでの機構が提供する手段は、ノックを検知し、次いで所定のエンジン作動 パラメータを制御してノックを許容可能の範囲まで減少させるものであった。近 年では、燃焼室の音響空洞共鳴モードに相当する一または二辺上の特別な周波数 を検出することによって、振動の原因となるノックを検知する試みがなされてき た。これらの周波数は一般には搬送波として作用し、ノックレベルの振動によっ て振幅が変調される。このように変調されると、搬送波の包絡線の大きさはノッ クの大きさを表すようになる。空洞共鳴周波数を見つけ、それを測定することに よって、必要なデトネーションの情報を得るために行う濾過の量を減少させるこ とができる。この情報は、点火進角装置を遅角させることによってノックを減少 させるために用いられる。例えば、夏９８２年１２月２１日付けでチェン他に付 与された米国特許第４．　３６４．　２６０号は、エンジンシリンダの音響空洞 共鳴周波数に同調された加速度計を備えたノック検知装置を開示している。

空燃比の制御や遅角装置を用いてノックを許容レベルまで減少させようとしても 、これらの制御やそれに用いるセンサはうまく作動しないことがある。特に、よ く知られた酸素センサは１０００〜２０００時間の比較的短い寿命しか有してい ない。自動車に用いる場合にはこの寿命でも十分である。しかしながら、作業用 エンジンにはｉｏ、’ｏｏｏ時間以上の作動を要求されることがある。このため 、センサや制御が作動しなくなると、エンジンはノックによる損傷を受けること になる。さらに、エンジンはタイミングが正確に遅角されないと作動しないので 、遅角にも限界が存する。

本発明は以上述べた問題を解決することを目的とするものである。

【発明の開示〕

本発明の一つの態様として、本発明は、少なくとも一つの燃焼室を有する内燃機 関におけるノックの大きさを測定する方法を提供する。エンジンの振動に応答し て信号が発信され、次いでこの信号は、エンジン燃焼室の空洞共鳴周波数周囲の 周波数帯域において濾過される。このようにして濾過された信号は検波されて該 濾過信号の包絡線を形成する。包絡線の最大値及び最小値が検知され、各最小値 に対する各最大値の比が決定される。この比はノックの大きさに対応している。

本発明の他の態様として、本発明は、複数の燃焼室を有する内燃機関におけるノ ックの大きさを測定する装置を提供する。この装置においては、燃焼室の列の上 に加速度計が搭載されており、この加速度計はエンジンの振動に応答して電気信 号を発信するようにされている。燃焼室の空洞共鳴周波数周囲の帯域に含まれる 周波数を有する電気信号を通すように同調されているフィルターが設けられてい る。また、各包絡線の最大値および最小値を検知する手段も設けられている。各 最小値に対する各最大値の比をめる手段も設けられている。この比はエンジン内 のノックの大きさと相関関係を有するものである。

エンジンのノックの発生をめることはエンジンの電子制御の分野においては重要 なことである。エンジンは最良の効率においては少量のデトネーションを伴うだ けで作動する。このため、ノックの大きさを正確に検知し、かつ測定することは エンジン制御に、エンジン燃焼室の音響空洞共鳴周波数はノック信号を伴ってい る。これらの周波数が濾過を介して分離できれば、ノックを検知することができ る。しかしながら、正確な検知を行っても、必ずしもエンジンノックを正確に測 定できるとは限らない。たとえ同一と推測されるセンサの間でさえ、振動センサ は変化するので、これらのセンサを用いた測定にはなお問題が残る。

この影響を最小にするため、振動センサは総合的な正確性を有し、各センサの最 大相対出力は最小相対出力で除される。デトネーションが起こるごとにデトネー ションによって振動が発生し、検知された各デトネーションは最大値及び最小値 を有する。この最小値に対する最大値の比をめることにより、センサの振動によ る影響を除去することができる。この比はデトネーションの大きさと相関関係を 有し、エンジンのタイミング制御の際に用いられる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明に係るデトネーション測定装置の好適な実施例のブロック線図、 第２図はノック信号の波形図、第３図は本発明に係るデトネーション測定装置の 好適な実施例の一部の回路図、第４図は同じ実施例の他の部分の回路図、第５図 は同じ実施例のソフトウェアの一部のフローチャート、第６図は同じ実施例のソ フトウェアの他の部分のフローチャートである。

〔実施例〕

第１図には、内燃機関、例えばディーゼルエンジン１４におけるノックの大きさ を測定する装置１０が示されている。ノックとは、一般的に理解されているよう に、燃焼室内での混合気の爆発的なデトネーション、すなわち自動着火であって 、金属音を伴う動に応答して信号を発信する工程を含む。発信された信号はエン ジン１４の燃焼室の空洞共鳴周波数周囲の周波数帯域において濾過される。濾過 された信号は検波され、濾過信号の包絡線を形成する。次いで、各包絡線の最大 値および最小値が検出される。各最小値に対する各最大値の比がめられる。この 比はノックの大きさと相関関係を有する。この方法は一般的には第１図および第 ２図を参照して、以下に述べられ、より詳細には第３．４．５．６図を参照して 述べられる。

第１図にはエンジン１４に搭載された振動センサとして加速度計１２を示す。エ ンジン１４は少なくとも一つの燃焼室１６．１８．２０．２２．２４．２６を備 える内燃機関エンジンである。

加速度計１２は市販のものであり、少なくとも一つの燃焼室の空洞共鳴周波数周 囲の範囲内における振動を検知するように同調されている。

空洞が、ある周波数において共鳴することは本分野の専門家にとっては周知のこ とである。ノックは燃焼室内において音響振動を発生させるが、この振動は空洞 共鳴の周波数においてエンジンを励起させるものである。燃焼室内の共鳴は次の （１）式により決定される。

ｆ＝ｃ、Ｅ／Ｄ　・・・・・（１） ここで、ｆは周波数〔単位：ヘルツ〕、Ｃは音速、Ｅは無次元数、Ｄは燃焼室の 直径である。この式から空洞共鳴周波数ｆは音速Ｃに比例し、燃焼室直径りに反 比例して変化することがわかる。音速は、エンジン負荷の増加に伴って上昇する 燃焼室内の温度によって変化する。このため、空洞共鳴周波数ｆもエンジンの作 動中においては変化する。エンジンのノックの状況を知るためには第一モード空 洞共鳴周波数を検知することが望ましい。このため、加速度計１２は空洞共鳴周 波数ｆに相当する振動を検知するとともに、エンジン作動中の周波数の変動をも 検知する。

第２図は代表的なノック誘発信号を示す。搬送波２８はデトネーションのレベル によって振幅変調されている。搬送波２８は検波され、包絡線３０を形成する。

第２図に示すように、包絡線３０は所定の時間ｔの間に、点Ａにおいて最大値、 点Ｂにおいて最小値を有する。好ましい時間ｔの長さは、その間にエンジンの片 側の列のシリンダにおいて数回の着火が起こるような長さである。

第２図では、時ｒｂ４ｔは一回のデトネーションのみが起こるような長さとして 示されているが、実際には数回のデトネーションが起こり得る。包絡線３０は振 幅を変化させているが、これがエンジンのノックに関する情報を表している。加 速度計１２はこの種の信号をチャネル３１に送る。第１図に示すように、チャネ ル３１は、増幅器３２、帯域フィルタ３４、復調器３６およびピーク・谷底検知 器３８を備えている。増幅器３２、帯域フィルタ３４、復調器３６およびピーク ・谷底検知器３８は本技術分野の専門家には構造および機能ともによく知られて いるものである。このため、これらの部品の詳細な回路についてはここでは触れ ない。増幅器３２は加速度計１２から振動信号を受け取る。増幅器３２はこの振 動信号を増幅し、バッファし、この増幅された信号を帯域フィルタ３４に送る。

帯域フィルタ３４はこの増幅された信号を濾過し、空洞共鳴周波数ｆの選定モー ドの周囲の範囲内にある周波数を有する信号のみを通過させる。一般的には、エ ンジン作動間における空洞共鳴周波数の変動の範囲はエンジン実験によって決め られる。例えば、大きなエンジンに対する第一空洞共鳴周波数は、（１）式を用 いて、４Ｋｌ：Ｉ（ｚ）となる。エンジン作動中の温度および負荷が変化するこ とに伴って、空洞共鳴周波数も２．５ＫＣＩ（ｚ）から５．　５Ｋ　（Ｈｚ）の 範囲で変動する。従って、帯域フィルタ３４は２．　５Ｋ　ＣＩ（ｚｌから５． 　５Ｋ　（Ｈｚ：）の帯域の周波数を通過させ、エンジン作動中のノックの検出 を確実に行うようにされている。

濾過された信号は復調器３６へ送られ、復調器３６は搬送波２８の包絡線３０を 検出する。１包絡線３０はノックに応答して振幅を変化させるので、包絡線３０ の波形はエンジンのノックの大きさを表す良い指標となる。このように、包絡線 ３０はノックを表すノック信号となっており、このノック信号はピーク・谷底検 知器３８へ送られる。

ピーク・谷底検知器３８は包絡線３０の最大値Ａおよび最小値Ｂを検知する。デ トネーションが生じたときには、加速度計１２はそのデトネーションの大きさに 応じた大きさの電圧信号を発する。しかしながら、加速度計１２からの出力はセ ンサからセンサへ到る間に変化するので、その出力の最大値および最小値も変化 する。各個ごとに、最大値と最小値との比較を行うと、デトネーションの大きさ をより正確に表すことができる。この比較によって、ビークデトネーション信号 とバックグラウンドノイズとが効果的に比較されることになるので、センサの出 力の振動による影響を除去することができる。

このため、包絡線３０の最小値に対する最大値の大きさの比をめる手段４２が設 けられている。この比は色々な方法によりめることができる。例えば、第５図に 関連して述べるようなディバイダ回路やソフトウェアを用いることができる。最 小値Ｂに対する最大値Ａの比はノックの大きさと相関関係にある。この比をめる ことによって、ドリフトや校正に起因するセンサ誤差を最小にすることができる 。第６図に関連して述べるように、この比をタイミング制御４４の一部として用 いることにより、ノックの大きさに応じて、例えば磁石４６を介して、エンジン タイミングを調整することもできる。

第３図および第４図には、本発明に係るデトネーション測定装置の好適な実施例 の回路図が示されている。以下に述べる実施例は特定の型式のものである。本発 明の範囲内において種々の実施例があり得ることは当業者にとっては明らかなこ とである。第３図および第４図に示すように、回路はチャネル３１を構成する。

好ましくは、振動センサが多気筒エンジンの各シリンダ列と連結しており、全シ リンダにおけるノックを正確に検知する。例えば、直列６気筒エンジンでは一つ の振動センサを用い、ｖ８エンジンでは二つの振動センサを用いる。従って、各 振動センサは同一のチャネル３１を使用する。第３図および第４図は一つのチャ ネルを有する装置を示しているが、必要であれば、複数のチャネルを使用するこ とも可能である。

抵抗５０と並列に接続されている加速度計１２は増幅器３２の正入力部と接続し ている。増幅器３２はここでは緩衝増幅器５２となるように接続されている。増 幅器３２の出力部は帯域フィルタ３４の第一ステージ５４の入力部と接続してい る。

第一ステージ５４は直列に接続されたキャパシタ５６と抵抗５８とを有しており 、それらは演算増幅器６０の負入力部に接続している。抵抗６４と並列に接続さ れているキャパシタ６２は演算増幅器６０の負フィードバックループ内にあるよ うに配置されている。抵抗６６は演算増幅器６０の出力部と接続している。演算 増幅器６０の正入力部は基準電圧ＶＩＥＦと接続している。帯域フィルタ３４の 第ニスチーシロ８を三極フィルタとして第４図に示す。二〇三極フィルタは直列 に接続された三つの演算増幅器７０．７２．７４を備えている。各演算増幅器７ ０．７２．７４の正入力部は基準電圧Ｖゎ、と接続している。各キャパシタ８２ ．８４．８６と直列に接続した抵抗７６５．７８．８０は各演算増幅器７０．７ ２．７４の負入力部と接続している。さらに、各演算増幅器７０．７２．７４は 、負フィードバックループと並列に接続された抵抗８８．９０．９２、および負 フィードバックループとキャパシタ８２．８４．８６とに並列に接続されたキャ パシタ９４．９６．９８と接続している。帯域フィルタ３４の出力部は復調器３ ６の入力部と接続している。

復調器３６は濾過された信号を受け取り、搬送波２８の包絡線３０を検出する。

復調器３６はダイオード１０２を備えた演算増幅器１００を有している。ダイオ ード１０２は負フィードバックループと並列に接続されている。演算増幅器１０ ０の出力部はダイオード１０２のアノードである。抵抗１０６とキャパシタ１０ ８とを備えるＲＣフィルタ１０４は演算増幅器１００の出力を受け取る。ダイオ ード１０２は入力されてくる濾過済み信号をクリップして、零ボルト以上の部分 のみがＲＣフィルタ１０４へ通過するようにする。第２図かられかるように、上 方の包絡線は下方の包絡線の鏡像となっている。このため、上方または下方の包 絡線のいずれか一方を処理することによって必要なデトネーション情報を得るこ とができる。ＲＣフィルタ１０４は搬送波２８の周波数を濾過し、デトネーショ ン信号を表す包絡線３０の周波数のみを残す。復調器３６の出力部はピーク・谷 底検知器３８の入力部と連結している。

ピーク・谷底検知器３８は包絡線の最大値および最小値を検出する。ピーク検知 器１１０は復調器３６と構造は全く共通である。

ピーク検知器１１０はダイオード１１４を有する演算増幅器１１２を備えている 。ダイオード１１４は負フィードバックループと並列に接続されている。演算増 幅器１１２の出力部はダイオード１１４のアノードである。ＲＣフィルタ１１６ は抵抗１１８およびキャパシタ１２０を有しており、演算増幅器１１２の出力を 受け取る。ピーク検知器１１０内において、ＲＣフィルタ１１６は高速放電時間 および低速充電時間を有するように選択され、これによってピークを早期に検知 し、そのピークを保持する。谷底検知器１２２はピーク検知器１１Ｏおよび復調 器３６と構造は全く同じである。しかしながら、谷底検知器１２２のダイオード １２４は、ピーク検知器１１０と比較すると、反対方向に付勢されており、従っ て、谷底検知器１２２の演算増幅器１２６の出力部はダイオード１２４のカソー ドである。ダイオード１２４は反対方向に付勢され、包絡線の負の部分を検知す る。演算増幅器１２６の出力部と接続しているＲＣフィルタ１２８は高速充電時 間および低速減退時間を有するように選択され、これによって谷底を早期に検知 し、その谷底を保持する。復調器３６およびピーク検知器１１０においては、Ｒ Ｃブイルタ１０４．１１６の抵抗１０６．１１８およびキャパシタ１０８．１２ ０は、その一方の端子において各演算増幅器１００．１１２の出力部と接続して おり、他方の端子において基準電圧Ｖ□、と接続している。谷底検知器１２２に おいては、抵抗１３０は、その一方の端子において演算増幅器１２６の出力部と 接続しており、他方の端子においてアースされ、谷底検知器１２２の減衰通路を 形成している。一方、キャパシタ１３２は、その一方の端子において演算増幅器 １２６の出力部と接続しており、他方の端子において基準電圧ＶＲＥＦと接続し ている。好ましい実施例においては、ピーク・谷底検知器３８の出力はアナログ −ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）を通過し、マイクロプロセッサ（図示せず）に送 られる。

マイクロプロセッサは第５図および第６図に示すソフトウェアを内蔵している。

このソフトウェアによって、谷底信号番二対するピーク信号の比がめられ、ノッ クの大きさに対する比と関連づけられ、ノックの大きさに応じてエンジンのタイ ミングを制御する。

第５図は、本発明に係るデトネーション測定装置の好適な実施例に用いるソフト ウェアの一部を示すフローチャートである。前述したように、このソフトウェア はマイクロプロセッサを制御する。マイクロプロセッサはピーク・谷底検知器３ ８からデータを読み取る。マイクロプロセッサは実際にはいくつかの異なったチ ャネル３１からデータを読み取ることができるが、フローチャート１５０は二つ のチャネル３１，３１’からデータを読み取る状況を示している。このソフトウ ェアは決定ブロック１５２から始まる。決定ブロック１５２工はエンジンの加速 の状態がめられる。決定ブロック１５２において、急加速が検出された場合（Ｙ ＥＳの場合）には、ブロック１５４においてデトネーション比が零にセットされ 、ループは終了する。これを行うのは、加速特に生じやすいノック周波数帯域内 のエンジン振動に起因するノックの過誤検出を避けるためである。決定ブロック １５２におし１て、急加速が検出されない場合（Ｎｏの場合）には、制御は決定 ブロック１５６に進み、この決定ブロック１５６においてエンジン速度がめられ る。エンジンが低速の場合（Ｎｏの場合）には、ブロック１５４においてデトネ ーション比は零にセットされ、ル−プは終了する。低速ではデトネーションは起 こっていな（１ので、外的要因による過誤のデトネーション信号を避けるための デトネーション比の監視はなされない。ブロック１５６においてエンジンが低速 でない場合（ＹＥＳの場合）には、制御はブロック１５８に進み、マイクロプロ セッサはピーク検知器１１０．１１０′からデータを読み取る。次いで、制御は ブロック１６０に進み、マイクロプロセッサは各ピーク検知器１１０．１１０′ から読み取ったピーク値を、それぞれ可変名称ＭＡＸ！およびＭＡＸ２として蓄 積する。さらに、制御はブロック１６２に進み、マイクロプロセッサは谷底検知 器１２２．１２２′からデータを読み取る。

その後、制御はブロック１６４に進み、マイクロプロセッサは低度濾過フィルタ を用いて谷底信号を濾過する。低度濾過フィルタは、例えば２．５６秒の時定数 を有するもので、このフィルタの濾過によってデトネーションに対する感度が向 上する。マイクロプロセッサは各谷底検知器１２２．１２２′から読み取った谷 底値を、それぞれ可変名称ＢＫＧＮＤ１およびＢＫＧＮＤ２として蓄積する。制 御はブロック１６６．１６８に進み、ブロック１６６においては、ＢＫＧＮＤｌ に対するＭＡＸＩの比がめられ、ブロック１６８においては、ＢＫＧＮＤ２に対 するＭＡＸ２の比がめられる。これらの二つの比はブロック１７０において相互 に比較され、ピークデトネー゛ジョン比がめられる。このピークデトネーション 比は前記の二つの比のうちの大きい方の比であり、エンジンのタイミングを調整 するタイミング制御４４において用いられる。

第６図は、本発明に係るデトネーション測定装置の好適な実施例のソフトウェア の他の部分を示すフローチャート１７４である。

このソフトウェアはマイクロプロセッサを制御し、タイミング制御４４をエンジ ン１４に対して機能させる。この部分的なソフトウェアへの入力は前述のソフト ウェアから連続しているビークデトネーション比である。このピークデトネーシ ョン比は予め選定された設定点と比較され、デトネーションの大きさがめられる 。

決定ブロック１７６において、ピークデトネーション比は予め選定された第一の 設定点Ｘと比較される。第一の設定点Ｘは図示のエンジンにおいては燃焼室１６ である。ピークデトネーション比が第一の設定点Ｘより小さい場合には、制御は ブロック１７８に進み、ブロック１７８において、エンジン１４のタイミングを 進角するための信号が発せられる。エンジンにはデトネーションは起きていない ので、最良の効率を達成するためにタイミングが進角させられる。ピークデトネ ーション比が第一の設定点Ｘより小さくない場合には、制御は決定ブロック１８ ０に進み、ブロック１８０において、ピークデトネーション比は予め選定された 第二の設定点Ｙと比較される。第二の設定点Ｙは図示のエンジンにおいては燃焼 室１８である。ピークデトネーション比が第二の設定点Ｙより小さい場合には、 制御はブロック１８２に進み、ブロック１８２において、エンジンが最良の状態 にあることを示すフラグがセットされ、エンジンのタイミングは調整されること なく、ループは終了する。ピークデトネーション比が第二の設定点Ｙより小さく ない場合には、制御は決定ブロック１８４に進み、ブロック１８４において、ピ ークデトネーション比は予め選定された第三の設定点２と比較される。第三の設 定点２は図示のエンジンにおいては燃焼室２２である。ピークデトネーション比 が第三の設定点２より小さい場合には、制御はブロック１８６に進み、ブロック １８６において、エンジンのタイミングを遅角させる信号が発せられる。エンジ ンには軽度のデトネーションが起こっているので、最良の効率を得るためにエン ジンタイミングは遅角させられる。ピークデトネーション比が第三の設定点Ｚよ り小さくない場合には、制御は決定ブロック１９１に進み、ブロック１９１にお いて、ビークデトネーション比は予め選定された第四の設定点Ｚ′と比較される 。第四の設定点Ｚ′は図示のエンジンにおいてはタイミング制御４４である。ビ ークデトネーション比が第四の設定点２′より小さい場合には、制御はブロック １８８に進み、ブロック１８８において、エンジンは重度のデトネーションの状 態にあることを示すフラグがセットされ、ループは終了する。エンジンが遅角タ イミング（例えば、５秒）に応答するための時間が経過した後においても、所定 の時間（例えば、１００ミリ秒）内において重度のデトネーションを起こしてい る場合には、エンジンタイミングの遅角によってもデトネーションが解消してい ないことになるので、エンジン停止信号が発せられる。前記のエンジンの応答時 間内においては、エンジンを重度のデトネーションから防護することが重要であ る。これは、デトネーションのレベルが第四の設定点Ｚ′と等しいか、あるいは それより大きいからであり、第四の設定点は第三の設定点Ｚより大きいからであ る。

ビークデトネーション比が第四の設定点Ｚ′と等しいか、あるいはそれより大き い場合には、制御はブロック１９０に進み、ブロック１９０において、エンジン を即座に停止させる信号が発せられる。

〔産業上の利用性〕

内燃機関エンジンはノックと呼ばれる現象を起こす。ノックは燃焼室内での燃料 の不適正な着火に起因して起こる騒音である。

不適当なタイミング、燃料の低オクタン、不適当な燃料の混合等はすべて不適正 な着火の原因となる。ノックはエンジンに損傷を与えるほどに激しいときがある 。装置ｌＯの機能は、ノックを正確に測定し、そのノックの大きさに応じてエン ジンのタイミングを制御することによって、最良の燃焼効率を維持することにあ る。

加速度計１２は振動信号を増幅器３２に送る。この振動信号は、シリンダの空洞 共鳴周波数に対応する搬送周波数によって変調されたデトネーション信号を含ん でいる。増幅された信号は帯域フィルタ３４に送られる。帯域フィルタ３４は、 音響空洞共鳴周波数の周囲の範囲内にある周波数を有する増幅信号だけを通過さ せる。包絡線はデトネーション信号を含んでいることから、復調器３６は濾過さ れた信号の包絡線を検出する。センサの誤差およびバックグラウンドノイズを除 去するため、ピーク・谷底検知器３８は各デトネーション信号の最大値および最 小値を検出する。好適な実施例においては、検出された各デトネーション信号の 最大値および最小値は、Ａ／Ｄ変換器を通って、マイクロプロセッサに送られる 。マイクロプロセッサは各最小値に対する各最大値の比をめ、ピークデトネーシ ョン信号を発する。次いで、ピークデトネーション信号は前述の一連の設定点と 比較され、デトネーションの大きさがめられる。デトネーションの大きさが最良 の燃焼状態を示している場合には、ソフトウェアのタイミング制御４４の部分は エンジンタイミングを変化させず、そのままにしておく。しかしながら、デトネ ーションの大きさが最良の燃焼状態を示していない場合には、エンジンタイミン グは最良の燃焼状態を得るために所定の角度だけ進角あるいは遅角させられる。

ソフトウェアが全ループを再実行すると、デトネーションの大きさは再び確認さ れ、そのデトネーションの大きさに応じてタイミングが制御される。重度のデト ネーションであることを示す大きさのビークデトネーション比が所定数だけ発生 すると、マイクロプロセッサはエンジン停止信号を発する。エンジン１４への燃 料供給を制御するリレーを設けておき、このリレーがエンジン停止信号に応答す るように構成することが好ましい。このリレーがエンジン停止信号を受け取ると 、エンジンへの燃料供給が停止され、エンジンは止まる。このようにして、ノッ クに起因するエンジンの損傷が防止できる。

本発明の他の態様、目的および利点は図面、明細書および請求の範囲から把握す ることが可能である。

国際調査報告 国際調査報告 ＵＳ　Ｂ８０４０ａ８ Ｓ＾　２８０４７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少なくとも一つの燃焼室（１６，１８，２０，２２，２４，２６）を有す る内燃機関エンジン（１４）のノックの大きさを測定する方法であって、エンジ ン（１４）の振動に応じて信号を送信し、エンジン（１４）の燃焼室（１６，１ ８，２０，２２，２４，２６）の空洞共鳴周波数ｆの周囲の周波数帯域において 前記信号を濾過し、この濾過された信号を復調し、該濾過信号の包絡線（３０） を形成し、 第一の時間（ｔ）内に前記包絡線（３０）の最大値（Ａ）および最小値（Ｂ）を 検出し、 各最小値（Ｂ）に対する各最大値（Ａ）の比を求め、この比はノックの大きさに 対応するものである方法。 （２）前記第一の時間（ｔ）よりも長い第二の時間内において、予め定めた第一 の値よりも小さい値、前記第一の値と等しい値、または前記第一の値よりも大き い値のいずれか一の値をとる前記比の発生数を計数することを特徴とする請求項 （１）記載の方法。 （３）前記第一の値は許容し得るノックの大きさに対応する値であることを特徴 とする請求項（２）堵巴戦の方法。 （４）前記比の発生数が前記第一の値よりも小さい場合には、それに応じて所定 の再度だけエンジンタイミングを進角させることを特徴とする請求項（１）記載 の方法。 （５）前記比の発生数が前記第一の値よりも大きい前記第二の値よりも大きい場 合には、それに応じて所定の角度だけエンジンタイミングを遅角させることを特 徴とする請求項（２）記載の方法。 （６）前記比の発生数が前記第二の値よりも大きい第三の値より大きい場合には 、エンジン（１４）を停止させることを特徴とする請求項（５）記載の方法。 （７）エンジン（１４）を停止させる工程は、エンジンタイミングの遅角の後に 、かつ前記第二の時間よりも長い第三の時間内において行われることを特徴とす る請求項（６）記載の方法。 （８）前記比が、前記第三の値よりも大きい第四の値と少なくとも等しい大きさ である場合には、エンジン（１４）を停止させることを特徴とする請求項（５） 記載の方法。 （９）前記第一の値よりも小さい大きさの前記比の発生数を計数し、前記第二の 値よりも小さく、かつ前記第一の値と等しいか、または前記第一の値よりも大き い大きさの前記比の発生数を計数し、 前記第三の値よりも小さく、かつ前記第二の値と等しいか、または前記第二の値 よりも大きい大きさの前記比の発生数を計数することを特徴とする請求項（１） 記載の方法。 （１０）前記第一の値よりも小さい大きさの前記比の発生数が所定の数である場 合には、所定の角度だけエンジンタイミングを進角させることを特徴とする請求 項（９）記載の方法。 （１１）前記第二の値と等しいか、または前記第二の値よりも大きい大きさの前 記比の発生数が所定の数である場合には、所定の角度だけエンジンタイミングを 遅角させることを特徴とする請求項（９）記載の方法。 （１２）前記第三の値と等しいか、または前記第三の値よりも大きい大きさを有 する前記比の発生が連続する場合には、エンジンタイミングを遅角させた後、エ ンジン（１４）を停止させることを特徴とする請求項（７）記載の方法。 （１３）前記比が、それが形成された時間帯よりも長い時間帯において発生して いる場合には、その発生数に応じて、エンジン（１４）を停止する工程が実行さ れることを特徴とする請求項（１２）記載の方法。 （１４）前記第三の値と等しいか、または前記第三の値よりも大きい大きさを有 する前記比の発生数を求めることを特徴とする請求項（９）記載の方法。 （１５）前記第三の値と等しいか、または前記第三の値よりも大きい大きさを有 する前記比が発生した場合には、エンジン（１４）を停止させることを特徴とす る請求項（１４）記載の方法。 （１６）後数の燃焼室（１６，１８，２０，２２，２４，２６）を有する内燃機 関エンジン（１４）のノックの大きさを測定する装置であって、前記燃焼室（１ ６，１８，２０，２２，２４，２６）の列の上に搭載され、エンジンの振動に応 じて電気信号を発するように構成されている加速度計（１２）と、 前記電気信号を受信し、前記燃焼室の空洞共鳴周波数（ｆ）の周囲の帯域内にあ る周波数の電気信号のみを通過させるフィルタ（３４）と、 前記フィルタ（３４）を通過して濾過された電気信号の包絡線（３０）を検出す る復調器（３６）と、 所定の時間（ｔ）内において前記包絡線（３０）の最大値（Ａ）および最小値（ Ｂ）を検出する手段（３８）と、前記各最小値（Ｂ）に対する前記各最大値（Ａ ）の比を求める手段（４２）とからなり、 前記比はノックの大きさに対応するものである装置。 （１７）所定の値（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｚ′）よりも小さい大きさを有する前記比の発 生数を計数する手段（１７６，１８０，１８４，１９１）を備えていることを特 徴とする請求項１旧記載の装置。 （１８）前記所定の値は許容し得るノックの大きさに対応していることを特徴と する請求項（１７）記載の装置。 （１９）田前記所定の値よりも小さい大きさを有する前記比の発生数が所定数で ある場合には、所定の角度だけエンジンタイミングを進角させる手段（４４）を 備えていることを特徴とする請求項（１７）記載の装置。 （２０）前記所定の値よりも大きい第二の所定の値よりも大きい大きさを有する 前記比の発生数が所定数である場合には、所定の角度だけエンジンタイミングを 遅角させる手段（４４）を備えていることを特徴とする請求項（１７）記載の装 置。 （２１）第一の所定の値（Ｘ）よりも小さい大きさを有する前記比の発生数を計 数する手段（１７６）と、 前記第一の所定の値（Ｘ）よりも大きい第二の所定の値（Ｙ）より小さい大きさ を有する前記比の発生数を計数する手段（１８０）と、 前記第二の所定の値（Ｙ）よりも大きい第三の所定の値（Ｚ）より小さい大きさ を有する前記比の発生数を計数する手段（１８４）と、 前記第三の所定の値（Ｚ）よりも大きい第四の所定の値（Ｚ′）より小さい大き さを有する前記比の発生数を計数する手段（１９１）とを備えることを特徴とす る請求項（１６）記載の装置。 （２２）前記第一の所定の値（Ｘ）より小さい大きさを有する前記比の発生数が 所定の数である場合には、所定の角度だけエンジンタイミングを進角させる手段 （１７８）を備えていることを特徴とする請求項（２１）記載の装置。 （２３）前記第二の所定の値（Ｙ）より大きい大さを有する前記比の発生数が所 定の数である場合には、所定の角度だけエンジンタイミングを遅角させる手段（ １８６）を備えていることを特徴とする請求項（２１）記載の装置。 （２４）前記第三の所定の値（Ｚ）よりも大きい大きさを有する前記比の発生が 連続する場合には、エンジンタイミングを遅角させた後、エンジン（１４）を停 止させる手段（１８８）を植えていることを特徴とする請求項（２１）記載の装 置。 （２５）前記第四の所定の値（Ｚ′）と等しいか、または前記第四の所定の値よ りも大きい大きさを有する前記比が発生した場合にはエンジン（１４）を停止さ せる手段（１９０）を備えていることを特徴とする請求項（２１）記載の装置。