JPH04134166A - 内燃機関用ノック検出装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、自動車用ガソリンエンジン等の内燃機関の
ノックを検出する装置に関し、特にノック検出の信頼性
を改善した内燃機関用ノック検出装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 一般に、自動車用ガソリンエンジン等の内燃機関は複数
の気筒により駆動されており、各気筒において圧縮され
た混合気を最適な点火位置で燃焼させる必要がある。こ
のため、内燃機関制御用にマイクロコンピュータ（ＥＣ
Ｕ）を用い、各気筒毎のイグナイタによる点火時期及び
インジェクタによる燃料噴射順序等を最適に制御してい
る。

しかし、点火位置が進角側に制御され過ぎると、異常燃
焼によりノッキングと呼ばれる振動が発生し、気筒を損
傷するおそれがあるため、異常振動を検出したときには
、気筒の制御パラメータをノック抑制側（例えば、点火
位置を遅角側）に制御する必要がある。

第３図は従来の内燃機関用ノック検出装置を示すブロッ
ク図である。

図において、〈１）は内燃機関駆動用の気筒の１つ又は
各々に取り付けられたノックセンサであり、振動検出用
の圧電素子等からなっている。

（２）はノックセンサ（１）の出力信号Ａを受信するノ
ック検出回路であり、ノッキング特有の周波数（例えば
、７ｋＨｚ）を通過させるフィルタ（２１）と、フィル
タ（２１）の出力信号を所定のタイミングで周期的に通
過させるゲート（２２）と、ゲート（２２）の出力信号
式′を平均化した信号に基づいてバックグランドレベル
ＢＧＬを生成するＢＧＬ発生器（２３）と、ゲート（２
２）の出力信号式′とバックグランドレベルＢＧＬとを
比較して出力信号式′がバックグランドレベルＢＧＬを
越えたときに出力信号をオンにする比較器（２４）と、
比較器（２４）の出力信号を積分する積分器（２５）と
を備えている。（３）は積分器（２５）の出力信号をデ
ジタル信号■８に変換するＡＤ変換器である。

（４）はＡＤ変換器（３）の出力信号■８に基づいて各
気筒の点火位置を遅角制御すると共に、ゲー）−（２２
）に対するマスク信号Ｍ及び積分器（２５）に対するリ
セット信号Ｒを出力するマイクロコンピュータ（以下、
ＥＣＵという）であり、ＡＤ変換器（３）の出力信号■
８に基づいて気筒点火位置を遅角させるための遅角制御
角θ８を生成する遅角反映処理部（４５）を備えている
。

次に、第４図の波形図を参照しながら、第３図に示した
従来の内燃機関用ノック検出装置の動作について説明す
る。

通常、各気筒はＴＤＣ（上死点−０°）から５°程度手
前の位Ｗ（Ｂ５’）より進角側で点火され、混合気の爆
発は、ＴＤＣから１０”〜６０°程度過ぎたクランク角
度位置（Ａ１０°〜Ａ６０°）付近で起こるので、異常
燃焼によるノックも、この爆発タイミングで発生する。

従って、気筒の振動ノイズ（特にノック）が発生した場
合、ノックセンサ（１）の出力信号Ａは第４図のように
周期的で且つ振幅の大きい波形となる。

ＥＣＵ（４）は、ノック検出回路（２）が出力信号Ａを
効率的に受信するように、ゲート（２２）に対して所定
周期毎に反転するマスク信号Ｍを出力する。

このマスク信号Ｍは、例えば検出対象となる気筒に対し
て、立ち上がりがＢ７５°程度、立ち下がりがＢ５°程
度に設定され、レベルがｒＨＪのときにゲー）　（２２
）を禁止する。又、積分器（２５）に対して所定周期毎
にリセット信号Ｒを出力するが、このリセット信号Ｒの
出力タイミングは、マスク信号Ｍの立ち上がりと一致す
る。

ノック検出回路（２）内のフィルタ（２１）は、ノック
発生時の周波数成分を通過させ、ゲート（２２）は、マ
スク信号ＭがｒＬ、レベルの期間だけ出力信号Ａを通過
させる。ＢＧＬ発生器（２３）は、ゲート（２２）の出
力信号Ａ′に基づいて、出力信号Ａ′に含まれるバック
グランドを判別し、ノック検出の基準となるバックグラ
ンドレベルＢＧＬを生成する。

比較器（２４）は、出力信号Ａ′がバックグランドレベ
ルＢＧＬを越えたときに、ノック発生レベルであること
を判別して、出力信号を「Ｈ」レベルとする。積分器（
２５）は、リセット信号Ｒでリセットされる毎に比較器
〈２４）の出力信号を積分し、ＡＤ変換器（３）は、積
分器（２５）の出力信号をデジタルの積分値Ｖ、に変換
してＥ　ＣＵ　（４）に入力する。

Ｅ　ＣＵ　（４’）は、ＡＤ変換された積分値■８を気
筒の点火毎に取り込み、これに基づいて遅角制御角θ８
を生成し、ノックを抑制する方向に点火位置を遅角補正
する。このとき、遅角反映処理部（４５）は、前回の遅
角制御角θ−に今回の遅角量Δθ８を累積加算して、今
回の遅角制御角θ８を生成する。従って、今回の遅角制
御角θ８は、 θ８＝θ１＋Δθ、　　　　　　・・・■で表わされる
。又、■式において、今回の遅角量Δθ８は、 Δθ、＝　ｖ、ｘ　Ｌ 但し、Ｌ：反映率 で表わされる。

ところが、内燃機関の振動の大きさは機種毎に異なるた
め、出力信号Ａのレベルも異なる。従って、異なる機種
に対して同一のインタフェース回路（２）を用いた場合
、出力信号Ａが小さいときには、インタフェース回路（
２）内で処理される信号レベルが小さくなって信号精度
が劣化し、又、出力信号Ａが大きいときには、インタフ
ェース回路（２）側で許容できる入力レベルを越えてし
まう。

この結果、正確な出力信号ＶＲをＥ　ＣＵ　（４）に入
力することができず、Ｅ　ＣＵ　（４）においてノック
を誤検出してしまうおそれがある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の内燃機関用ノック検出装置は以上のように、機種
毎に異なる出力信号Ａに対して何ら対策をとっていない
ので、ノックを誤検出するおそれがあるという問題点が
あった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、機種が異なる場合でもノックを誤検出するこ
とのない、信頼性の高い内燃機関用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用ノック検出装置は、出力信号
を増幅する増幅器と、増幅器の入力側に接続されて出力
信号の増幅ゲインを決定するゲイン調整器とを設けたも
のである。

［作用コ この発明においては、機種に応じてゲイン調整器を初期
設定することにより、増幅器の特性に何ら影響を与える
ことなく増幅ゲインを決定し、レベルの安定した信号処
理を行う。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、（１
）及び（３）は前述と同様のものである。

（２０）はノックセンサ（１）とＡＤ変換器（３）との
間に挿入されたインタフェース回路であり、出力信号Ａ
の振動レベルＶｐに相当するピークレベルを出力するピ
ークホールド回路（２６）と、出力信号Ａを増幅する増
幅器（２７）と、増幅器（２７）の入力側に接続されて
出力信号Ａの増幅ゲインを決定するゲイン調整器（２８
）とを備えている。

尚、ピークホールド回路（２６）に対するリセット信号
Ｒ′は、Ｅ　ＣＵ　（４０）から内燃機関の回転に同期
して生成される。このリセット信号Ｒ′は、例えば前述
のマスク信号Ｍに相当しており、各気筒に対する基準位
置（クランク角）Ｂ７５°で立ち上がり、他の基準位置
（点火時期の後に相当するクランク角）Ｂ５°で立ち下
がるパルスがらなっている。

従って、ピークホールド回Ｎ　（２６）は、各気筒の基
準位置Ｂ７５°におけるピークレベルを生成し、これを
ＡＤ変換器を介して、振動レベルＶｐとしてＥ　ＣＵ　
（４０）に入力するようになっている。

Ｅ　ＣｔＪ　（４０）は、気筒点火毎に得られる振動レ
ベルＶｐを平均化処理してノック判別用のスレッショル
ドを生成する演算部と、振動レベルＶｐがスレッショル
ドを越えたときにノック判別信号を出力する比較部と、
ノック判別信号に基づいて気筒の点火位置を遅角させる
ための遅角制御角θ３を生成する遅角反映処理部と、各
気筒の回転位置に対応したクランク角に基づいてリセッ
ト信号Ｒ′を出力するリセット信号制御部とを備えてい
る。

第２図はインタフェース回路（２０）を具体的に示す回
路図である。

ピークホールド回路（２６）において、Ｔ　ｒ　＋は増
幅後の出力信号Ａがベースに印加されるトランジスタ、
ＣＩはトランジスタＴｒ、のエミッタとグランドとの間
に挿入されて出力信号Ａのピークレベルを保持するため
のコンデンサである。又、Ｔｒ２はコンデンサＣ１の電
荷をリセットするトランジスタであり、コレクタがコン
デンサＣ１の充電側に接続され、リセット信号Ｒ′がベ
ースに印加されている。

増幅器（２７）において、Ｔｒ、及びＴｒ＜は増幅トラ
ンジスタ、Ｒ４は増幅トランジスタＴｒ＝及びＴｒ、の
帰還抵抗器である。この場合、増幅器（２７）は半波増
幅器から構成されている。

ゲイン調整器（２８）において、Ｒｏはノックセンサ（
１〉に並列接続されたマツチング抵抗器、Ｒ１及びＲ２
は出力信号Ａを任意の比率で分圧する分圧抵抗器、Ｒ１
は分圧抵抗器Ｒ２に並列接続された調整抵抗器、Ｔｒｓ
はゲイン調整器（２８）の出力端子とグランドとの間に
調整抵抗器Ｒ１を選択的に挿入するためのトランジスタ
である。

次に、第１図及び第２図に示したこの発明による内燃機
関用ノック検出装置の動作について説明する。

まず、所定ゲインの増幅器（２７）の入力側に接続され
たゲイン調整器（２８）により、出力信号Ａに対する増
幅ゲインをエンジンの機種に応じて予め設定する。この
とき、出力信号Ａの増幅ゲインは、分圧抵抗器Ｒ１及び
Ｒ２の抵抗値を選択することによって決定されるが、ト
ランジスタＴｒ５をオンオフ制御することにより、調整
抵抗器Ｒ１を挿入又は切離して適宜切替えるようにして
もよい、トランジスタＴｒｓのベースに印加されるゲイ
ン切替信号は、例えばＥ　ＣＵ　（４０）から生成され
得る。

ノックセンサ（１）は、前述と同様に内燃機関駆動用の
気筒の振動を検出し、ノック状態を検出するための出力
信号Ａを生成する。又、Ｅ　ＣＵ　（４０）は、気筒の
点火毎に、ノックセンサ（１）の出力信号Ａのピークレ
ベルをＡＤ変換し、振動レベルＶｐとして取り込む。

即ち、ピークホールド回路（２６）は、増幅後のノック
センサ（１）の出力信号Ａのピークレベルを保持する。

又、このピークレベルは、ＡＤ変換器（３）によりデジ
タルの振動レベルＶｐに変換された後、Ｅ　ＣＵ　（４
０）に入力される。

Ｅ　ＣＵ　（４０）内のリセット信号制御部は、クラン
ク角位置Ｂ７５°での振動レベルＶｐがサンプリングさ
れると、リセット信号Ｒ′を立ち上げてピークホールド
回路（２６）を基準位ＩＢ７５°（実際にはＲ７５゜の
わずか後）でリセットする。

ピークホールド回路（２６）は、リセット信号Ｒ′がオ
ンの問はリセットされ続け、リセット信号Ｒ′の立ち下
がりの時点（例えばＢ５°）から動作を開始する。従っ
て、Ｅ　ＣＵ　（４０）は、基準位置７５″の振動レベ
ルＶｐが得られる毎にＲ７５°の割込処理ルーチンを繰
り返す。

各気筒のクランク角位置Ｒ７５°毎に得られる振動レベ
ルＶｐは、ノックセンサ（１）の出力信号Ａの変動に応
じてサンプリングサイクル毎に変動する。

このとき、所定クランク角Ｂ５°より進角側においては
、出力信号Ａがリセットされているので、気筒のバルブ
ノイズや通常点火時の電磁ノイズが重畳されることはな
い。

又、出力信号Ａの変動にはノック及びノック以外のノイ
ズが含まれているが、振動レベルＶｐの経時変化等を考
慮すると、ノックを確実に検出するためには、振動レベ
ルＶｐにある程度追従するスレッショルドを求める必要
がある。しかし、振動レベルＶｐが急増した場合にスレ
ッショルドが追従すると、スレッショルドが急増してバ
ックグランドレベルとして機能しなくなり、正確にノッ
ク検出を行うことができなくなる。

従って、Ｅ　ＣＵ　（４０）内の演算部は、振動レベル
Ｖｐを平均化処理した後、増幅且つオフセットを加算し
、最終的にノックの判別に用いられるスレッショルドを
算出する。このスレッショルドは、エンジンサイクル毎
の変動のバラツキ等が抑制され、信頼性の高い値となる
。

次に、Ｅ　ＣＵ　（４０）内のノック検出手段としての
比較部は、振動レベルＶｐとスレッショルドレベルとを
比較し、振動レベルＶｐがスレッショルドを越えたとき
、ノッキングの発生を示すノック判別信号を出力する。

ノック判別信号が得られた場合、遅角反映処理部は、ノ
ック−抑制に必要な遅角量Δθ８を演算し、前述の０式
に基づいて、遅角制御角θ８を求める、この遅角制御角
θ、により、制御対象となる気筒の点火位置は遅角側に
補正され、ノックは発生しなくなる。

一方、比較部においてノック判別信号が出力されない場
合は遅角量Δθ鰍は０となり、遅角制御角θ８は前回の
値のｔｔとなる。

このように、増幅器（２７）の入力側に接続されたゲイ
ン調整器（２８）の回路定数を調整することにより、出
力信号Ａの増幅ゲインが適性に調整されるので、機種の
違いにより出力信号Ａのレベルが変動しても、振動レベ
ルＶｐのバラツキを解消することができる。又、このと
き、増幅器（２７）及びピークホールド回路（２６）の
回路定数は何ら変更されないので、増幅特性及びピーク
ホールド特性に影響を与えることはない、従って、ノッ
クの誤検出を防止することができ、信頼性が高く精度の
良いノック検出を行うことができる。

尚、上記実施例では、振動レベルＶｐを生成するだめの
インタフェース回路（２０）をピークホールド回路（２
６）で構成したが、積分器で構成しても同等の効果を奏
する６ 更に、点火時期を遅角制御する場合を示したが、他の制
御パラメータをノック抑制側に遅角制御するようにして
もよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、出力信号を増幅する増
幅器と、増幅器の入力側に接続されて出力信号の増幅ゲ
インを決定するゲイン調整器とを設け、増幅器の特性に
何ら影響を与えることなく増幅ゲインを決定するように
したので、レベルの安定した信号処理を行うことができ
ると共に、機種が異なる場合でもノックを誤検出するこ
とのない、信頼性の高い内燃機関用ノック検出装置が得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による内燃機関用ノック検出装置の一
実施例を示すブロック図、第２図は第１図内のインタフ
ェース回路を具体的に示す回路図、第３図は従来の内燃
機関用ノック検出装置を示すブロック図、第４図は第３
図に示した従来装置の動作を示す波形図である。 （１）・・・ノックセンサ （２０）・・・インタフェース回路 （２７）・・・増幅器　　　　　（２８）・・ゲイン調
整器Ａ・・・ノックセンサの出力信号 Ｖｐ・・・振動レベル 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　内燃機関の振動を検出するノックセンサと、このノッ
   クセンサの出力信号に基づく振動レベルを生成するイン
   タフェース回路と、 前記振動レベルに基づいてノック判別用のスレッショル
   ドを生成する演算手段と、 前記振動レベルが前記スレッショルドを越えたときにノ
   ック判別信号を出力する比較手段とを備えた内燃機関用
   ノック検出装置において、 前記ノックセンサの出力信号を増幅する増幅器と、 前記増幅器の入力側に接続されて前記出力信号の増幅ゲ
   インを決定するゲイン調整器と、を設けたことを特徴と
   する内燃機関用ノック検出装置。