JPH0666195A - 内燃機関のノッキング検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノイズの影響を除去して精度良くノッキング
開始点及びノッキング強度の判定を行う。 【構成】 気筒内の燃焼圧力を検出する筒内圧センサ
１、ノッキング周波数付近の高周波成分を抽出する抽出
手段２、より高い機械ノイズの減衰する周波数付近の高
周波成分を抽出する抽出手段３、運転状態検出手段４、
抽出手段２，３で抽出するそれぞれの周波数成分に対応
する基準値を発生する基準値発生手段５、比較手段６，
８、抽出手段２の出力の方が大きくなった時点のクラン
ク角を検出するクランク角検出手段７、全ての比較手段
の結果が抽出手段の出力の方が大きくなったときにノッ
キング発生と判定する判定手段９、熱発生量の演算及び
ノッキング強度を判定する制御装置１０より構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼室圧力波形から、
１サイクル毎の熱発生量を演算し、正常燃焼と、ノッキ
ングによる熱発生量の比をとり、この値によってノック
強度を判定する内燃機関のノッキング検出装置の改良に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、燃焼効率向上のため等にノッ
キング検出装置が使用されている。そして各種のノッキ
ング検出装置が提案されており、例えば、点火プラグに
筒内圧センサを取り付け、筒内圧センサの出力に基づく
燃焼室内圧力波形のうち、ノッキング周波数付近の高周
波成分を検出して、その振動強さを数値化し、統計処理
によりノッキングレベルを決定しているものがある、
（例えば、自動車技術 １９８６ Ｖｏｌ．４０ Ｎ
ｏ．１１ 自動車技術会 １９８６年 発行）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関のノッキング検出装置にあっては、
ノッキング発生時の振動には、燃焼圧力に加え、エンジ
ン本体の振動、吸排気バルブの着座による振動、回転に
よる機械的振動も含むため、ノイズとなる振動分を分離
するのが困難であり、正規のノッキング成分を検出でき
ず、特に、高回転になると高周波の振動成分が増加する
ので、正規のノッキング成分を分離するのが一更困難に
なる、という問題点があった。

【０００４】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたものであり、精度良くノッキング開始点の
検出及びノッキング強度の判定ができる内燃機関のノッ
キング検出装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、図１
に示す如く燃焼室圧力波形から、１サイクル毎の熱発生
量を演算し、正常燃焼とノッキングによる熱発生量の比
をとり、その値によってノッキング強度を判定する内燃
機関のノッキング検出装置において、燃焼圧力もしくは
これに比例して変化する信号を検出する検出手段（１）
と、燃焼圧力もしくはこれに比例する信号からノッキン
グ周波数付近の高周波成分を抽出する抽出手段（２）
と、燃焼圧力もしくはこれに比例する信号からノッキン
グ周波数付近の高周波成分よりも高い機械ノイズの減衰
する周波数付近の高周波成分を抽出する抽出手段（３）
と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
（４）と、運転状態に応じ、それぞれの抽出手段（２，
３）で抽出された高周波成分に対応した基準値を発生す
る基準値発生手段（５）と、抽出手段で抽出した高周波
成分と基準値とを比較する比較手段（６，８）と、比較
手段（６）で比較されたノッキング周波数付近の高周波
成分が基準値より大きくなった時のクランク角を検出す
るクランク角検出手段（７）と、比較手段（６）で比較
されたノッキング周波数付近の高周波数及び比較手段
（８）で比較されたノッキング周波数より更に高い高周
波成分の出力状態を総合してノッキングの発生を判定す
る判定手段（９）と、クランク角検出手段（７）で検出
したクランク角と判定手段（９）で判定した結果を基に
熱発生量を演算する熱発生量演算手段（１０ａ）と、熱
発生量を基にノッキングの強度を判定するノッキング強
度判定手段（１０ｂ）とを設けた。

【０００６】

【作用】ノッキング周期数付近の高周波成分と、さらに
高い機械ノイズの減衰する周期数付近の高周波成分の、
２以上の高周波成分が、それぞれの基準値より大きくな
ったときにノッキング発生と判定する。

【０００７】従ってノイズの影響が除去され、精度良く
ノッキング開始点の検出及びノッキング強度が判定でき
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は、本発明の一実施例を示す図である。

【０００９】まず構成を説明する。図１は２つの高周波
成分を利用する場合である。１は、気筒内の燃焼圧力を
検知する筒内圧センサ、２は筒内圧センサ１を検知した
燃焼圧力若しくはこれに比例して変化する信号から、ノ
ッキング周波数付近（７ＫＨｚ前後）の高周波成分を抽
出する例えばバンドパスフィルタ等の抽出手段、３はノ
ッキング周波数付近の高周波成分よりも高い周波数の機
械ノイズの減衰する周波数付近（３０〜４０ＫＨｚ）の
高周波数成分を抽出する、例えばバンドパスフィルタ等
の抽出手段、４はエンジンの運転状態を検出する運転状
態検出手段、５はエンジンの運転状態に応じた、前記各
高周波成分に対応した所定の基準値を発生する基準値発
生手段、６は抽出手段２で抽出したノッキング周波数付
近の高周波成分と、基準値発生手段５により出力される
それ以上大きければノッキング発生と判断する基準値と
を比較する比較手段、７は比較手段６の結果により、抽
出手段２の出力の方が大きくなった時点のクランク角を
検出するクランク角検出手段、８は抽出手段３で抽出し
た所定の機械ノイズ成分減衰周波数付近の高周波成分
と、基準値発生手段５により出力される、それ以上大き
ければノッキング発生と判断する所定の値とを比較する
比較手段、９は比較手段６の出力及び比較手段８の出力
よりノッキング発生を判定する判定手段、１０は判定手
段９の判定結果と、クランク角検出手段７で検出された
クランク角度より熱発生量の演算を行う熱発生量演算手
段１０ａ及び演算結果によりノッキングの強度を判定す
るノッキング強度判定手段からなる制御装置である。次
に作用を説明する。ノッキング発生時には、ノッキング
周波数の波にノッキングで発生したエンジン本体の振
動、また回転に起因する振動等のノッキング周波数より
も高い周波数の機械ノイズの減衰する周波数の波が含ま
れた状態で燃焼圧力が筒内圧センサ１により検出され
る。

【００１０】本実施例では、先ず、燃焼圧力からバンド
パスフィルタ等の抽出手段２でノッキング周波数付近の
高周波数成分が、抽出手段３によりノッキング周波数付
近の高周波数成分よりも更に高い機械ノイズの減衰する
周波数付近の高周波数成分を抽出する。

【００１１】次いで、比較手段６で抽出手段２で抽出し
たノッキング周波数付近の高周波数成分を、基準値発生
手段５より出力される所定の基準値と比較し、所定値以
上になると、その時点のクランク角度をクランク角検出
手段７で検出する。ここで、所定の基準値は運転状態検
出手段１で検出したエンジンの運転状態に対応し、それ
以上大きくなるとノッキング発生と判断する値である。

【００１２】また、比較手段８で抽出手段３で抽出した
機械ノイズの減衰する周波数付近の高周波成分を、基準
値発生手段５で発生した所定の基準値と比較し、基準値
以上であれば、先にクランク角検出手段７で得られたク
ランク角度はノッキングの発生角度であると、判定手段
９で判定される。また、基準値以下であれば得られたク
ランク角度はノイズ成分によるものと判定される。ここ
で所定の基準値は、前記比較手段６で比較される基準値
同様、その値以上であればノッキング発生と判断される
値である。

【００１３】そして、熱発生量演算手段及びノック強度
判定手段１０で、１サイクル毎の熱発生量を演算し、正
常燃焼とノッキングによる熱発生量の比をとり、この値
によってノッキングの強度を判定する。

【００１４】ここで、機械ノイズの減衰する周波数すな
わち、３０〜４０ＫＨｚの振動は、吸排気バルブ等のノ
ッキング以外の要因によってはほとんど検出されないこ
とが実験により確認されている。したがって、この周波
数帯の振動が発生した場合には、ノッキングが原因であ
ると推定できるのである。

【００１５】以上説明したように、本実施例によれば、
従来のように、ノッキング周波数付近の高周波成分だけ
から判定するのと異なり、ノイズの影響が有効に除去さ
れ、精度良くノッキング開始点の検出が可能で、極めて
精度良くノッキング強度の判定ができる。

【００１６】図２には、本発明の他の実施例を示す。こ
の実施例は、筒内圧センサ１１の他にノックセンサ１２
も使用し、前記一実施例に加え更に他の高周波成分をノ
ッキングの判定に使用し、更に精度を向上させたもので
ある。

【００１７】筒内圧センサ１１の出力及びエンジンブロ
ックに取り付けられたノックセンサ１２の出力は、それ
ぞれ異なった周波数の抽出手段であるバンドパスフィル
タ１３，１４，１５に入力され、所定の高周波成分が抽
出され、比較手段である比較器１６，１７，１８に入力
される。

【００１８】ここで、バンドパスフィルタ１３の出力は
ノッキング周波数付近の高周波成分、バンドパスフィル
タ１４の出力はバンドパスフィルタ１３の出力より、高
い周波数の機械ノイズの減衰する周波数付近の高周波成
分、バンドパスフィルタ１５の出力は、バンドパスフィ
ルタ１４の出力と異なる周波数の機械ノイズの減衰する
周波数付近の高周波成分、または、ノッキング周波数付
近の高周波成分を選択する。

【００１９】エンジンの運転状態検出手段を兼ねるクラ
ンク角検出回路１９では、比較器１６の出力が基準値よ
りも大きいＨレベルとなった時点のクランク角度を、ク
ランク角センサ２５の出力を基に検出する。制御装置２
０の基準値発生手段である基準値演算部２４はクランク
角センサ２５の出力を基にエンジン回転数を算出し、回
転数に応じた前記各高周波成分に対応した基準値のデー
タをＤ／Ａ変換器２６に出力する。Ｄ／Ａ変換器２６で
アナログ化された基準信号はそれぞれ比較器１６，１
７，１８に出力され、それぞれの高周波成分と比較され
る。

【００２０】制御装置２０のノック発生判定部２１は、
比較器１６，１７，１８の出力が入力され、比較器１
６，１７，１８の出力がすべてＨレベルの時ノッキング
発生と判断し、クランク角検出回路２５で検出したクラ
ンク角度のデータを基に次段の熱発生量演算部２２に出
力され、熱発生量が演算され、ノック強度判定部２３で
ノッキングの強度が判定される。

【００２１】本実施例によれば、前記実施例と同様の効
果が得られ、しかも２つのセンサを使用しているのでよ
り一層精度が向上される。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、複数の比較器の出力レベルでノッキングの発生を判
定するため、ノイズの影響が有効に除去されて、精度良
くノッキング開始点の検出が可能であり、また、極めて
精度良くノッキング強度の判定をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。

【図２】本発明の他の実施例を示すブロック図。

【符号の説明】 １…筒内圧センサ ２，３…抽出手段 ４…運転状態検出手段 ５…基準値発生手段 ６，８…比較手段 ７…クランク角検出手段 ９…判定手段 １０…制御装置 １１…筒内圧センサ １２…ノッキングセンサ １３，１４，１５…バンドパスフィルタ １６．１７，１８…比較器 １９…クランク角検出回路 ２０…制御装置 ２５…ノック角センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室圧力波形から、１サイクル毎の熱
   発生量を演算し、正常燃焼とノッキングによる熱発生量
   の比をとり、その値によってノッキング強度を判定する
   内燃機関のノッキング検出装置において、 燃焼圧力もしくはこれに比例して変化する信号を検出す
   る検出手段と、燃焼圧力もしくはこれに比例する信号か
   らノッキング周波数付近の高周波成分を抽出する抽出手
   段と、燃焼圧力もしくはこれに比例する信号からノッキ
   ング周波数付近の高周波成分よりも高い機械ノイズの減
   衰する周波数付近の高周波成分を抽出する抽出手段と、
   エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、運
   転状態に応じ、それぞれの抽出手段で抽出された高周波
   成分に対応した基準値を発生する基準値発生手段と、抽
   出手段で抽出した高周波成分と基準値とを比較する比較
   手段と、比較手段で比較されたノッキング周波数付近の
   高周波成分が基準値より大きくなった時のクランク角を
   検出するクランク角検出手段と、比較手段で比較された
   ノッキング周波数付近の高周波成分及びノッキング周波
   数より更に高い高周波成分の出力状態を総合してノッキ
   ングの発生を判定する判定手段と、クランク角検出手段
   で検出したクランク角と判定手段で判定した結果を基に
   熱発生量を演算する熱発生量演算手段と、熱発生量を基
   にノッキングの強度を判定するノッキング強度判定手段
   とを備えたことを特徴とする内燃機関のノッキング検出
   装置。