JPH0481546A - エンジンのノッキング検出方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンジンの制御に関し、特にノッキングの検出
およびノッキングの検出による点火時期の制御に関する
。

〔従来の技術〕

従来、ノンキングの検出はエンジンブロックに取り付け
た加速度センサによりノッキングに伴う振動を検出して
いる。

この場合、加速度センサの取付位置とエンジンの各シリ
ンダの位置関係によって検出感度が変わってしまい、ノ
ッキングの検出が困難になる問題があり、何らかの補助
的な検出手段により較正する必要がある。こうした、補
助的検出手段を組み合わせた例として特開平１−８３８
５６号がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術はノッキングに伴う振動を確実にとらえる
ことについて、配慮がとれておらず、種種の運転条件に
おけるノッキング制御の再現性が悪いという問題があっ
た。

本発明は、ノックセンサの位置とシリンダの位置関係に
よらず、確実にノッキングを検出することを目的にし、
さらに、エンジンのばらつきや経年変化によらず、再現
性よくノッキングをとらえるノッキング検出装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、以下の構成とする。

まず、エンジン制御装置として、ノッキングを発生する
ことができる様に、点火時期を制御する手段、または、
空燃比を制御する手段。

さらに、ノック信号を収集するために、ノック信号を適
当な振幅まで増幅する手段と、ノック信号を収集する手
段。

さらに、ノッキング強度を測るための補助手段。

さらに、収集データを分析する手段。

これらの組み合わせにより、ノッキング検出の再現性を
高めることができる。

〔作用〕 点火時期または空燃比を制御する手段により、ノッキン
グの発生を無い状態から、トレース、ライト、ミドル、
ヘビーと呼ばれるノッキング強度を変えることができる
。

また、ノック信号を増幅する手段により、後述のデータ
分析するのに十分な分解能をとることができる様にする
。また、分析に不要な直流成分やセンサ自身のもつ高い
周波数域での共振に伴う信号を除外するフィルタの機能
を有する。

データ収集および分析する手段により、ノックセンサか
らの信号強度と周波数分析を行なう。

ノンキング強度を測るための補助手段により、ノック信
号との相関をとることができる。

〔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、エンジンの基本構成として、吸入空気はエアクリ
ーナｌ、吸入空気量計２．エアダクト３゜スロットルバ
ルブ５を通じて、吸入弁から燃焼室に入る。吸入弁に入
る前に、吸入空気に対して適切な混合比になる様に、燃
料噴射弁１６から燃料が噴射される。

燃焼室内では、点火プラグによる火花により着火され、
燃焼ガスは、排気弁を通して、エキゾーストパイプを通
して排出される。

スロットルバルブにはスロットルの開度を測るためのス
ロットルセンサがとりつけられている。

また、燃焼室のピストンはクランク軸にとりつけたクラ
ンク角センサ１２で測定され、また気筒判別と、上死点
を認識するためのレファレンスセンサがとりつけられ、
ＰｏｓとＲｅｆの信号として、エンジン制御ユニット９
に入力される。

エンジン制御ユニットは、吸入空気量針によって計測さ
れる空気量に相当する電圧をＡＤ変換器によってとりこ
む。一方、ＰｏｓとＲｅｆ信号により、クランク角をと
りこんで気筒判別とエンジン回転数を計る。空気量とエ
ンジン回転数により、エンジンの運転状態に適切な燃料
噴射量と点火時期を求めて、それぞれ、燃料噴射弁と点
火コイル１３に通電して、燃料を噴射し、火花を飛ばす
。

この他、エンジンを回すための補器類の制御もエンジン
制御ユニットが行なうが、本特許とは直接関係しないた
め、説明を割愛する。

エンジン制御ユニットのＲＯＭ内容を変更する装置とし
てのＲＯＭシミュレータ、または制御電圧を変えるため
のボリュームは、燃料噴射量または点火時期を補正する
手段として使われる。例えば、第２図に示すように補正
量としてのＲＯＭデータを小さくしたり、制御電圧を下
げると、燃料噴射量が減少する様にエンジン制御ユニッ
ト内で補正する。

逆に、ＲＯＭデータをふやしたり、制御電圧を上げると
点火時期が進むようにエンジン制御ユニットが補正する
。

こうして燃料噴射量が減少したり、点火時期が進めばノ
ックが発生しやすくなる。

次に、ノック信号のとりこみについて説明する。

まず、ノックが発生したときの強度を求めるために１点
火プラグの座金の位置に座金センサがとりつけられ、エ
ンジンの筒内圧を測定する。第３図に示すように、ノッ
クの発生の有無により筒内圧の波形が変化し、この波形
の違いの発生する区間だけ、信号を分析してノック信号
の強度を測る。

測定方法としては、第４図に示すように、座金センサの
信号をチャージアンプに通して増幅し、さらに、直流成
分を除去してノック発生時の信号成分を取り出すための
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）に入れる。

一方、エンジン制御ユニットは、Ｒｅｆ信号の立ち上が
りから、Ｐｏｓ信号をカウントする。また、レジスタ■
はノック信号の分析開始の角度の値が設定され、Ｐｏｓ
信号のカウント値が一致すると、信号分析のためのゲー
トをオンする。レジスタ■はノック信号の分析区間の終
了の角度の値が設定され、Ｐｏｓ信号のカウントが一致
すると信号分析のためのゲートをオフする。

前述のＢＰＦを通した座金センサの信号は整流され、信
号分析のためのゲートがオンしている間に、信号が積分
される。この積分値をエンジン制御ユニットがとりこみ
、ノック発生の強度を算出する。

ノック信号を検出する別の手段として、ノックセンサを
シリンダ壁に取り付ける方法がある。ノックセンサの信
号を増幅し、直流分を除去するバイパスフィルタと、信
号分析に不必要な信号を除去するローパスフィルタを通
して、座金センサと同し信号分析の区間だけ、エンジン
制御ユニットにとり込む。

エンジン制御ユニットは、後述する周波数分析する周波
数の２倍以上の周波数で、ＡＤ変換を行ない、逐次ＲＡ
Ｍに格納する。格納されたデータは、２Ｐ個ごとに（例
えばＰ＝６、すなわち６４個毎）にまとめられ、フーリ
エ変換により各周波数成分の強度を求める。各周波数成
分は分析区間の間にそれぞれ加算され、最終的に分析区
間全体の成分となる（第５図）。

周波数分析する周波数の上限は次のように決まる。座金
センサの積分器出力がノック非発生時に比べて所定値を
こえたときに生じる振動をノックセンサでとらえたとき
に、ノックセンサ信号に含まれる信号の上限とする。

周波数分析結果は第６図に示すように、ノック発生時に
特定の周波数成分が大きくなり、ノック非発生時の分析
結果（破線）と識別が可能である。

こうして、座金センサの積分出口の信号レベルとノック
センサの信号レベルとは、第７図に示すように、各周波
数ごとに相関があり、相関係数の高いものを退入ば、ノ
ックセンサ信号の周波数分析結果における周波数の特定
と、ノック強度を測定することができる。

従来、ノック制御ではノック発生の有無だけを検出して
いたが、ノック強度を求めることによりノック発生に伴
うエンジンへのダメージを推定することができる。そし
て、ノック強度をダメージ量に置きかえれば、従来のノ
ック制御のリタード量の制御に、ノック強度のパラメー
タを含めて制御すれば、ノック制御の追従性が速くなる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来、各気筒に取り付けていた座金セ
ンサからの信号とシリンダ壁の振動を検出するノックセ
ンサ信号との相関を求めることにより、ノックセンサ信
号の周波数分析の結果から特定周波数成分の分析結果に
よりノック強度を求めることができ、座金センサの代わ
りにノックセンサを使うことができるようになる。この
ため、センサの数を減らすことができる効果がある。

【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図はエンジン
制御ユニットの構成図、第３図はノック信号の説明図、
第４図はノック信号測定の説明図。 第５図は周波数分析の説明図、第６図は周波数分析の一
例を示す図、第７図はノック強度算出の説明図である。 ９・・・エンジン制御ユニット、１２・クランク角セン
サ、１５・・ノックセンサ。 −二ノ 第 図 第 図 １死か、 クラ〉フ角 第 図 第 図 第 図 第６図 ３０　（ＫＨｌＥ 第７ 図 層圧℃〉す信号喧ル■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンの振動をとらえるノックセンサとシリンダ
   内圧振動をとらえる筒内圧センサとを備え、それぞれの
   振動を検出して、ノッキングの発生の有無を判別するエ
   ンジンのノッキング検出装置において、筒内圧センサの
   信号とノックセンサの信号との相関係数を求めて、ノッ
   クセンサ信号に含まれる周波数成分の大きさからノック
   発生の強度を算出することを特徴とするエンジンのノッ
   キング検出装置。 ２、請求項第１項記載のノック発生の強度を、点火時期
   設定のリタード量に反映させることを特徴とするエンジ
   ンのノッキング検出装置。