JPH0546492B2 - - Google Patents

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JPH0546492B2
JPH0546492B2 JP4695584A JP4695584A JPH0546492B2 JP H0546492 B2 JPH0546492 B2 JP H0546492B2 JP 4695584 A JP4695584 A JP 4695584A JP 4695584 A JP4695584 A JP 4695584A JP H0546492 B2 JPH0546492 B2 JP H0546492B2
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JP
Japan
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knocking
level
noise
judgment
knock
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JP4695584A
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JPS60190832A (ja
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Yasutoshi Baba
Hirotoshi Nakamura
Hideki Yukimoto
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/22Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
    • G01L23/225Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines circuit arrangements therefor

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は内燃機関のノツキングを検出する方法
に関する。
従来例の構成と問題点 従来のノツキング検出装置は第1図に示すよう
に内燃機関のノツキングによる振動等を検出する
振動検出器(センサ)1、振動検出器1の検出信
号のうちノツキング周波数成分(例、8kHz)の
みを通過させるフイルタ回路2、このフイルタ回
路2を通過したノツキング検出信号の平均値を出
力する平均値出力回路3−1、その値によりノツ
キングの判定レベルを作成する為の判定レベル発
生回路3−2、前記ノツキング検出信号の平均値
とノツキング判定レベルと比較してノツキングか
否かを判定する比較回路4及びノツキング判定信
号をうけ点火時期を制御する点火時期制御回路5
より構成されている。そしてこれら各々の回路は
リニアIC等のアナログ素子により構成され、ノ
ツキングはアナログ方式で検出される。この為に
回路構成が複雑となるにもかかわらず制御内容は
限られ、回転速度等の運転状態によりノツキング
の判定条件を変化するような複雑な制御は困難で
あり正確にノツキングの有無、程度を判定するこ
とは困難である。
上記問題はアナログ方式の為に起り、デジタル
制御を行えば解決できる。しかしながらアナログ
信号である(ノツキング)振動検出器またはセン
サの出力信号を忠実にデジタル信号に変換するに
はA/D変換器が必要でありノツキング周波数
(例、(約8KHz)をトレースするには極めて高速
なA/D変換器を用いるか、ピークホールド、サ
ンプルホールド等を用いてA/D変換することが
考えられるが、いずれにしろA/D変換器は高価
であり装置がコストアツプするという問題が生じ
る。また従来のA/D変換器の代りにD/A変換
及びコンパレータを用いて逐次比較を行つてA/
D変換を行つても変換に必要な時間が約100μsと
長いため使用上問題があつた。
発明の目的及び典型的構成 本発明は上記問題点を解消することを目的とす
るもので、ノツキング検出に必要な情報はノツキ
ングを検出信号の平均値(バツクグラウンド・ノ
イズ)とピーク値だけであることに着目し、A/
D変換器、積分回路およびピークホールド回路を
用いることなく回路的に工夫した簡単で安価な構
成でしかもノツキング検出時間も短く内燃機関の
燃焼状態を追従した精度の良いノツキング検出方
法を提供する。
本発明の典型的実施態様によれば、内燃機関の
1点火サイクル内の所定判定期間内でD/A変換
器を介してマイクロコンピユータから比較器(以
下コンパレータと称す)にノイズレベル(ノイズ
振動の有無を判定するためのレベルを与える信
号)とノツク判定レベル(ノツキング振動の有無
を判定するためのレベルを与える信号)とを時分
割的に例えば交互に供給して、ノツキング等の振
動を検出する振動検出器(センサ)からの出力信
号と各レベルとを比較することにより該判定期間
内で出力信号がノイズレベルを越える頻度をマイ
クロコンピユータにより計数して該計数値に基づ
き次のサイクルのノイズレベル及びノツク判定レ
ベルを更新し、更新されるべきノイズ判定レベル
を多段階に設けて前記計数値が所定数以下の場合
は減少方向にノイズ判定レベルを更新し、前記計
数値が所定数以上の場合は増加方向にノイズ判定
レベルを更新することにより、振動検出器出力信
号がノツク判定レベルを越える頻度をマイクロコ
ンピユータで計数してノツキングを検出する方法
が提供される。
実施例の説明 以下に本発明によるノツキング検出装置を実施
例に従つて説明する。図中の同一参照符号は同等
の部材を示す。第2図は本発明を実施することに
より点火時期を制御する構成例を示し、図中1は
機関のノツキングによる振動音等を検出する検出
器を示し、2はノツキング検出器1の出力信号の
うち特定の周波数成分(ノツキング振動成分及び
機関振動成分等)のみを通過させるフイルタ回
路、14は該フイルタ回路の出力信号であるノツ
キング検出信号とD/A変換器11よりのアナロ
グ値をとを比較してノツキング検出信号がアナロ
グ値を越える毎にパルス信号を出力するコンパレ
ータ、10は後述の如き態様でコンパレータの出
力パルス信号を計数することにより、対応するデ
ジタル出力をD/A変換器11に供給し、またノ
ツキングの有無、程度を表わすノツキング判定信
号を演算出力して点火時期を制御するマイクロコ
ンピユータ、11はマイクロコンピユータより送
られるデジタル出力をアナログ値に変換しコンパ
レータ14に送るD/A変換器(例えばR−2R
ラダー構成)を夫れ夫れ示す。マイクロコンピユ
ータ10は周知の発振器6、電源回路7を備えて
いる。8は機関の実際の点火を検出することによ
り実点火信号を発生して制御用基準信号としてマ
イクロコンピユータへ入力する実点火信号発生
器、9はマイクロコンピユータ10によるノツキ
ング判定の結果演算出力される点火信号に基づい
て点火時期を制御する。周知の点火時期制御回路
を夫れ夫れ示す。
本実施例ではマイクロコンピユータは安価な4
ビツト1チツプマイクロコンピユータでCPU、
ROM、RAM、I/0を備えている。以下に主
要動作ついて述べる。まずマイクロコンピユータ
は更新可能な任意のノイズレベルとノツク判定レ
ベルをもち、D/A変換器11を通じてセンサか
らの出力と比較するためコンパレータ14に出力
されるが、該コンパレータが1個しかないため1
サイクルの燃焼区間内を細分割(時分割)して、
ノイズレベルとノツク判定レベルとを異なるタイ
ミングで出力する。フイルタ2を解して得られた
振動検出器出力波形がノイズレベルおよび、ノツ
ク判定レベルを越えると、そのつどそれぞれノイ
ズパルス、ノツクパルスがコンパレータから出力
される。マイクロコンピユータはそれらの数を計
数し、ノイズパルスの数に応じてノイズレベルを
更新しそのノイズレベルに関連してノツク判定レ
ベルを更新する。またノツクパルスの数の応じて
ノツク判定を行う。
本実施例の動作のための要部波形タイミングチ
ヤートを第3図、第4図に示す。第3図のAは機
関動作を示す基準信号、Bは同信号の波形成形信
号であり実点火信号発生器8より入力され、この
信号を基準にマイクロコンピユータ10を動作す
る。Cはノツキング判定のための区間を示す信
号、マイクロコンピユータにより演算されて信号
Bより所定角度遅れて所定角度間に渡つて発生さ
れる(例、ATDC10゜〜70゜)。この判定区間内
(ほぼ1サイクルの燃焼区間に同じ)にノツキン
グ情報をもつたノツキング検出信号Dが表われ
る。また第4図に示される如く、第3図の信号C
で確定されるノツキング判定区間内に生じたノツ
キング検出信号Dに対し、D/A変換器11を介
してノツク判定レベルE−1、ノイズレベルF−
1がマイクロコンピユータにより時分割的に供給
されてコンパレータ14によりノツキング検出信
号Dと比較され、各レベルを越える信号Dに対し
夫れ夫れノツクパルスE−2、ノイズパルスF−
2がコンパレータ14より出力される。1サイク
ルのノツク判定区間でのノツクパルス、ノイズパ
ルスはマイクロコンピユータで計数されて最終的
なノイズパルス計数値に従つて次のサイクルのノ
ツク判定区間のためのノイズレベルF−1、ノツ
ク判定レベルE−1(第5図のフローチヤート上
では夫れ夫れSLN、SLKで与えられる)が更新
され、各サイクルのノツクパルス・計数値によつ
て点火時期の遅角制御が行なわれる。
上記ノツキング検出のためのマイクロコンピユ
ータの動作を第5図のフローチヤートに従つて説
明する。ステツプ(イ)では第3図の信号Bに応答し
て判定、検出のための割込動作を開始し、ステツ
プ(ロ)で前述の所定遅れ角度を持つた所定角度間で
与えられる判定区間(終了まで)をカウントする
タイマを起動する。ステツプ(ハ)に進みノイズパル
スの計数値A及びノツクパルスの計数値Bを初期
化(零値に設定)し、ステツプ(ニ)へ進み前回サイ
クルのノツク判定区間でのノイズパルス計数値
CNP=Aに従つて所定の関係SLN=f(CNP)でノ
イズレベルSLNが設定とれるようにデジタル値
をD/A変換器11に出力してSL(波形F−1)
がコンパレータに入力される(例えば、MSB256
→5V、LSB→20mVにSLNをレンジ設定し、前
回サイクル計数値CNPに従つて今回サイクルの
SLNを増減し、CNP=0のとき−7.5mV、CNP
のとき±0、CNP=2〜14のとき±1.25mV、CNP
≧15のとき+17.5mVだけSLNは変化される)。
次にステツプ(ホ)へ進みタイマがオーバーフロー状
態(判定区間終了状態)かどうかを吟味して
YESならばステツプ(カ)へ進み次のサイクルのた
めにCNPを更新し(CNP=A)、NOならばステツ
プ(ヘ)に進みノイズレベルSLNを越えるノツキン
グ検出信号数に応答したコンパレータ出力、即ち
ノイズパルスの有無を吟味する。YESならばス
テツプ(ト)へ進みノイズパルスの計数値Aを+1す
る(A←A+1)、またはNOならばノイズパル
スを検出するまでステツプ(ホ)、(ヘ)を循環する。ノ
イズパルス計数値Aが増加されるとノイズレベル
の供給を止めステツプ(チ)へ進みノイズレベル
SLNに従つてノツク判定レベルSLKを設定しな
おしてコンパレータ14に入力させる。
(SLNを設定したCNPを参照してKを所定定数
とするときSLK=SLN×K+OFFSETなる関係
が成立するようにSLKを設定する)。次にステツ
プ(リ−1)〜(リ−13)により、ノツキング検
出信号Dがノツク判定レベルSLKを越えたかど
うか所定期間で所定回数(例えば150μsで13回)
に渡り判定するために、コンパレータ14からノ
ツクパルスが出力されているかどうか周期的に吟
味する。周波数の低いノイズパルスを検出する上
記ステツプ(ヘ)ではノイズパルスがコンパレータ1
4に入力されるまで低周期でステツプ(ホ)、(ヘ)が反
復されるが、周波数の高いノツキング振動を検出
するためにステツプ(リ−1)〜(リ−13)によ
りノツキング振動と同程度の反復周期をもつてノ
ツクパルスの有無を周期的に吟味する。
ステツプ(リ−1)〜(リ−13)のいずれかで
ノツク判定レベルを越えるノツキング検出信号D
が発生するとステツプ(ル)へ進みノツクパルス計
数値Bを+1する(B←B+1)。ステツプ(リ
−1)〜(リ−13)のいずれでもSLKを越える
ノツキング検出信号Dが発生しなければ、ステツ
プ(ヲ)へ進み今回の判定区間が終了していないか
どうか即ち前述のタイマがオーバーフロー状態に
あるかどうかを吟味する。判定区間が終了してい
なければNOとなりステツプ(ワ)へ進みノイズパ
ルスカウント値Aが所定値(例えば5)以上かど
うかを吟味しし、NOならばステツプ(ニ)へ戻り再
度ノイズレベルSLNをコンパレータに入力して
ノイズパルスを計数し、次にノツク判定レベル
SLKを入力してノツクパルスを計数する前述の
ステツプを反復する。かくして以上の場合は
SLNとSLKが交互にコンパレータに入力される
ことになる。今回の判定区間が終了してステツプ
(ヲ)での吟味がYESとなるステツプ(カ)へ進み今回
サイクルの計数値Aを以つてノイズレベル設定オ
ペランドCNPを更新して(CNP←A)、ステツプ
(ヨ)を介してNEXT動作(点火時期遅角制御信号
の発生)のためにメインルーチンへ戻る。またス
テツプ(ワ)での吟味がYES即ちノイズパルス計数
値Aが所定値以上(例えばA≧5)であるなら
ば、さらにノイズパルスを計数することなくステ
ツプ(チ)へ進みノツク判定レベルSLKをコンパレ
ータに入力してノツクパルスを計数するステツプ
(リ−1)〜(リ−13)を反復する。
ステツプ(ヨ)からもどつたメインルーチンでは
ノツク判定レベルSLKを越えたノツクパルスの
計数値Bに従つて点火時期をステツプ角制御する
信号を演算出力する。例えば1ステツプ=0.35度
CAとするとき、B=0〜1に対し0ステツプ、
B=2〜7に対しては1ステツプ、B=8〜14に
対しては2ステツプ、B≧15に対しては3ステツ
プずつ基準信号をそのまま遅角側にシフト(例0
〜10度CA)して点火時期制御回路9に遅角信号
を送りフイードバツク制御する。
第6図にその遅角タイミング関係を示す。aは
機関の基準信号、bはその波形整形信号、cは上
述の如くマイクロコンピユータによりノツク検出
をおこなつて演算出力された遅角信号、dは前述
の信号Cに相当するノツキング検出を行う判定区
間(例ATDC10〜70度CA)信号である。
上記実施例以外にも本発明の範囲で種々の修正
変更が可能であり、例えば所定の判定区間内では
なく実点火信号より所定角度後全域を判定するよ
うにしても良い。第6図の信号は実点火基準信号
後の所定角度後の全域を判定するための信号を示
している。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、内燃機関の
各点火1サイクル内の各所定ノツキング判定期間
内におけるノツキング振動検出器からの出力信号
とノイズ判定レベル及びノツク判定レベルを交互
に比較して、ノイズ判定レベルを越えた出力信号
数の増減に応じて次のサイクルのノイズ判定レベ
ル、ノツク判定レベルを時分割的に且つ段階的に
増減設定するから、各レベルは燃焼ノイズを最も
良く反映するノツキング判定期間内における振動
検出器出力信号状態に応じて短時間に燃焼状態に
追従して的確に設定することができてノツキング
の判定を正確に行うことができる。また、ノイズ
判定レベル及びノツク判定レベルとノツキング振
動検出器の出力信号とを比較することによつてノ
イズ判定レベルとノツク判定レベルとが設定され
るため、マイクロコンピユータやD/A変換器の
ごとき少数のデイジタル手段のみで簡単かつ安価
に構成することが可能であるという優れた効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のノツキング検出装置の1例を示
すブロツク線図であり、第2図は本発明の実施例
を示す点火時期制御回路のブロツク線図であり、
第3図、第4図は本発明を説明するための第2図
回路の要部信号波形のタイミングチヤートであ
り、第5図は第2図のマイクロコンピユータの動
作を示すゼネラルフローチヤートであり第6図は
第2図回路に於ける点火時期制御のための信号波
形のタイミングチヤートである。 1……振動検出器、2……フイルタ、6……発
振器;7……電源回路;8……実点火信号発生
器;9……点火時期制御回路;10……マイクロ
コンピユータ;11……D/A変換器;14……
コンパレータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 内燃機関の1点サイクル内の所定ノツキング
    判定区間内におけるノツキング振動検出器からの
    出力信号とノイズ判定レベル及びノツク判定レベ
    ルを交互に比較することによりノツキング振動検
    出器の出力信号がノイズ判定レベルを越えた出力
    信号数を検出して検出信号数にしたがつて次のサ
    イクルのノイズ判定レベル、ノツク判定レベルを
    更新する際に、更新されるべきノイズ判定レベル
    を多段階に設けて検出信号数が所定数以下の場合
    は減少方向にノイズ判定レベルを更新し、検出信
    号数が所定数以上の場合は増加方向にノイズ判定
    レベルを更新することにより更新されたノツク判
    定レベルと前記ノツキング振動検出器の出力信号
    との比較によりノツキングの有無を検出する内燃
    機関用ノツキング検出器。 2 前記ノイズレベル及びノツク判定レベルは前
    記ノツキング判定期間内における異なるタイミン
    グで発生する特許請求の範囲第1項記載の内燃機
    関用ノツキング検出方法。 3 前記ノツク判定レベルは前記ノイズレベルを
    K倍した値にしたがつて決定される特許請求の範
    囲第1項乃至第2項のうちいずれかに記載の内燃
    機関用ノツキング検出方法。 4 前記ノツキング振動検出器からの出力信号と
    前記ノイズレベル及びノツク判定レベルとの比較
    はアナログ比較器により行われ、前記ノイズレベ
    ルの更新はマイクロコンピユータによりデイジタ
    ル的に行われた後、このノイズレベル及びノツク
    判定レベルがD/A変換器によりD/A変換され
    て前記アナログ比較器に供給される特許請求の範
    囲第1項乃至第3項のうちいずれかに記載の内燃
    機関用ノツキング検出方法。
JP4695584A 1984-03-12 1984-03-12 内燃機関用ノツキング検出方法 Granted JPS60190832A (ja)

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