JPH04194711A - エンジンのノッキング検出装置 - 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］ 本発明はエンジン制御装置におけるノッキング検出装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来、ノッキング検出装置はノッキング現象によって生
じる振動をノックセンサでとらえ、ノックセンサからの
信号の中から特定の共鳴成分のみをバンドパスフィルタ
を通して取り出して、所定のクランク角の間だけ整流、
積分を行なう方法をとっていた。この種の装置の例とし
て、特開昭６０−２０４９６９号があり、全てアナログ
回路により構成されている。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記従来のノッキング検出装置では、バンドパスフィル
タを使って特定の共鳴周波数成分をとり出している。バ
ンドパスフィルタは比較的狭帯域であり、共鳴周波数の
ドリフトに対しては回路定数の変更を要するなどの不便
がある。

すなわち、エンジンのボア径の違い、シリンダブロック
の振動伝達特性、さらに、エンジンの負荷や回転数によ
り、共鳴周波数がドリフトする。

図２に示すように、共鳴周波数はＤｒａｐｅｒによる共
鳴モードによりいくつかの周波数がある。モードは半径
方向と円周方向との共鳴モードがあり、燃焼温度等が異
なるが、５ｋＨｚ〜１８ｋＨｚまで広かっている。

毎爆発毎にこれらの共鳴モードの１つのみが生じるので
はなく、複数の共鳴周波数が生じる。特に高回転、高負
荷運転領域においては、共鳴して特徴的に現われる周波
数は一定しておらず、従来の特定のバンドパスフィルタ
だけでノッキングをとらえるのは無理がある。

本発明はノックの共鳴周波数の変化に対しても十分ノッ
キング発生を検品できる装置、及び方法を提供すること
を目的とする。

また、従来のアナログ回路を削減して、周波数ドリフト
に対してハードの再調整を必要としない回路を提供する
ことが第２の目的である。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、まず、ノッキングの特徴周
波数を含む帯域にわたって十分な感度を有するセンサと
、その周波数特性を担補うような増幅度を有する増幅器
により信号をとらえ、さらに、信号の強度を求めるため
に一定周期毎に信号をサンプリングする手段と、サンプ
リング値から信号強度を求める手段、さらに、ノック発
生時と非発生時とのレベルの差または比率を求める演算
手段と、演算結果からエンジン制御装置に対してノッキ
ング発生を知らせる手段等により、本発明の第１の目的
が達成される。

さらに、ノック信号を直接サンプリングする手段により
、アナログ回路を削減できるので、第２の目的が達成さ
れる。

〔作用〕

ノッキングの特徴周波数を含む広帯域にわたって十分な
感度を持つセンサと増幅器の組み合わせにより、ノッキ
ング発生時の周波数を同時にとらえることができるので
、従来のノック信号の信号強度を求めるうえで、実際の
ノックエネルギーを精度よく計算できるので、ノッキン
グ発生の有無を精度よく計算することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

まずエンジン本体として、エアクリーナｌ、吸入空気置
針２．スロットルバルブ５．インテークマンホールドロ
、吸気弁を通して空気が燃焼室に導かれる。

吸入弁付近にインジェクタ１６を設け、後述のエンジン
制御ユニット９によりインジェクタの開弁時間が変化し
、燃焼室内に吸入された空気量に対して適正な量の燃料
を噴射する。

燃焼室ではクランクによりピストンが上下し、上昇時に
圧縮または排気、下降時に爆発膨張または吸気を行なう
。

燃焼室内に吸入された空気と燃料は、圧縮行程で点火プ
ラグに１５により着火されて爆発し、排気行程で排気弁
から掃気され、エキゾーストマニホールド８．触媒、マ
フラを経て大気中に放出される。

エンジン制御ユニット９はクランク角を表わすポジショ
ン信号や気筒判別を行なうためのレファレンス信号を出
すクランク角センサ１２、さらに吸入空気置針の信号等
をとり入れ、インジェクタの開弁時間を計算し、インジ
ェクタを駆動する。

また、各気筒の圧縮行程での上死点より手前の時点で、
エンジン制御ユニットから点火コイル１３に通電し、所
定時間後に通電を停止し、このときのコイルに蓄えられ
たエネルギーにより点火プラグに火花を飛ばして燃焼室
内の混合気に着火させる。

クランク角センサの出力は図３に示すように、クランク
角ま１°ＣＡ毎に立ち上がりまたは立下りを生じるもの
で、レファレンス信号は各気筒の上死点（ＴＤＣ）（７
）手前１　ｊｏ６　（ＢＴＤＣＩＩＯｏ）から立ち上が
り、各気筒の気筒番号に対応した幅だけ異なるポジショ
ン信号の幅の間、Ｈｉｇｈレベルが持続するものである
。

エンジン制御ユニット内では、ＰＯＳカウンタ３１でポ
ジション信号を計数し、レファレンス信号の立ち上がり
で計数値がクリアされるものとする。所定の角度でＣＰ
Ｕに対して割込を発生させるために、ＰＯＳカウンタは
コンベアレジスタと比較され、一致したときにＣＰＵに
一致割込を出す。一致割込でノック信号のＡＤ変換を開
始する。

ノックセンサ１７はエンジンの燃焼室の近傍または、シ
リンダブロックのリブなどに取り付けられ、爆発燃焼行
程での燃焼に伴う振動をとらえる。

ノックセンサは燃焼に伴う燃焼室内での圧力変動を直接
とらえるものでもよく、点火プラグの座金に取り付けた
座圧センサ１８や燃焼室の圧力を直接測定する圧力セン
サ１９でもよい。

ノックセンサからの信号は、増幅器でＡＤ変換器の入力
電圧範囲にまで増幅する。増幅器の周波数特性は図２に
示すノックの特徴周波数にわたって−様な増幅度を有す
るか、または使用するノックセンサの周波数特性を補正
するような逆特性を有するものとする。

ＡＤ変換器の入力電圧が、適正なレベルになる様にＣＰ
Ｕの指示により増幅器の増幅度は可変できるものとする
。

ＡＤ変換器はクランク角の一致割込で起動され、所定の
クランク角度の間、連続してＡＤ変換を行ない、ＲＡＭ
３４に順次結果を残してゆく。

ＡＤ変換の周期τは、サンプリング定理によリノック信
号に含まれる周波数成分の２倍以上の周波数の逆数であ
ればよく、例えば、図２に示したノックの特徴周波数で
は、高々２０ｋＨｚまでであるからサンプリング周期は
２０ｋＨｚの２倍の逆数ｒ＝１／　（２０ｋＨｚＸ２）
＝２５μｓか、それ以下であればよい。

ＡＤ変換は、クランク角の第２の一致割込角度まで行な
う。ＡＤ変換器は、ＡＤ変換結果が得られるごとに、ま
たは、ＡＤ変換結果のバッファが存在するときはバッフ
ァがいっばいになるごとにＣＰＵに対してＡＤ変換割込
を出す。

ＡＤ変換された結果に対して、ＣＰＵは先頭から、各サ
ンプリング値の絶対値または自乗和を加算する（第４図
）。加算結果は所定のクランク角間の振動エネルギーの
総和を表わすので、ノックの信号強度となる。

例えば第５図に示したノック信号の場合、その包路線の
面積が、周波数分析のスペクトルの和となり、ノック時
と非ノツク時との差は図５（ｂ）の斜線で示した差がノ
ックエネルギーの差となる。

ノックと非ノツクとの判断は第６図に示すフローチャー
トによって行なう。

まずクランク角一致割込により、サンプリング数ｎ、ノ
ック強度の総和Ｋｒをクリアし、ＡＤ変換を開始する。

（６１） ＡＤｉ換が終了する毎にサンプリング値Ｋｎの絶対値ま
たは自乗値を加算する（６３）。サンプリング数ｎを１
つふやして、ＡＤ変換区間終了までくりかえす、（６５
） ＡＤ変換区間終了後、それまでの総和に〒との比較を行
ない、比率または差分としてＳ／Ｎを求める。　（６６
） Ｓ／Ｎが所定のしきい値をこえていればノックと判断し
、ＣＰＵからノック検出フラグをＬＯＷにする。・（６
７） Ｓ／Ｎがしきい値を越えていないときは、酊の平均化を
行なう。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ＡＤ変換結果の全てを残す必要がない
ので、ＣＰＵのＲＡＭ容量をふやすことなく、ノック信
号強度を求めることができる。

また、総加算値はノックセンサ信号のエネルギーを表わ
すので、ノックセンサに筒内圧センサを使うことにより
、燃焼時の異常燃焼を的確にかつそのエネルギーを求め
ることができる。

また、ＡＤ変換結果の処理を単純加算ではなく、デジタ
ルフィルタによる積分動作とすれば、従来の積分形ノッ
ク検出と同等になり、アナログ回路を削減できる。

さらに、アナログ回路の削減により、オペアンプの温度
ドリフトの影響をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は、ノック
発生時のモードと周波数を示す図、第３図はＡＤ変換タ
イミング説明図、第４図はノック信号の演算処理の説明
図、第５図はノックエネルギーの差の説明図、第６図は
ノック検出のフローチャートである。 １・・・エアクリーナ、２・・・空気流量計、３・・・
ダクト、６・・・インテークマニホールド、７・・・エ
ンジンブロツク、８・・・エキゾーストマニホールド、
９・・・エンジン制御ユニット、１２・・・クランク角
センサ、１７・・・ノックセンサ、１８・・・座圧セン
サ、１９・・・筒内″＃　１　の 不Ｚの 第３０ 第４の 吟間α→ 第５０ ノンフイｈり 用；Ｊ［数（Ｋｔ’ｌｌ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンの燃焼室の近傍に取り付けたノックセンサ
   または、燃焼室内の圧力変化を検出する筒内圧センサに
   より、エンジンのノッキングを検出するエンジンのノッ
   キング検出装置において、 ノック信号に含まれる共鳴周波数の２倍以上の周波数で
   サンプリングし、個々のサンプリング値の絶対値または
   自乗値の和を取り、ノック信号の強度を求める手段を設
   けたことを特徴とするエンジンのノッキング検出装置。