JPH0681923B2

JPH0681923B2 - 内燃機関のノック抑制装置

Info

Publication number: JPH0681923B2
Application number: JP63122673A
Authority: JP
Inventors: 信明村上; 悟小紫; 昭一加藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1988-05-19
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: KR890017455A; GB2218810B; JPH01294944A; DE3916024C2; KR930005036B1; US4969440A; GB8911547D0; GB2218810A; DE3916024A1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、尖頭的かつ連続性のあるノイズによる余分
なノック抑制制御を排除するようにした内燃機関のノッ
ク抑制装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第７図は従来の内燃機関の点火時期制御装置を示すブロ
ック図であり、図において、１は機関に取付けられ、機
関の振動加速度を検出する加速度センサ、２は加速度セ
ンサ１の出力信号のうちノッキングに対し感度の高い周
波数の信号成分を通過させる周波数フィルタ、３は周波
数フィルタ２の出力信号のうちノック検出に対し妨害波
となるノイズを遮断するアナログゲート、４は妨害ノイ
ズの発生時期に対応してアナログゲート３の開閉を指示
するゲートタイミング制御器、５はノッキング以外の機
関の機械振動ノイズのレベルを検出するノイズレベル検
出器である。

６はアナログゲート３の出力電圧とノイズレベル検出器
５の出力電圧を比較しノック検出パルスを発生する比較
器、７は比較器６の出力パルスを積分し、ノッキング強
度に応じた積分電圧を発生する積分器である。

８は積分器７の出力電圧に応じて基準点火信号の位置を
変位させる移相器、９は予め設定した点火進角特性に応
じた点火信号を発生する回転信号発生器である。

10は回転信号発生器９の出力を波形整形し、同時に点火
コイル12の通電の閉路角制御を行う波形整形回路、11は
移相器８の出力信号により点火コイル12の給電を断続す
るスイッチング回路である。

第８図に加速度センサ１の出力信号の周波数特性を示
す。図中のＡはノッキングのない場合、Ｂはノッキング
が発生した場合である。

この加速度センサ１の出力信号にはノック信号（ノッキ
ングに伴い発生される信号）の外に、機関の機械的ノイ
ズや信号伝達経路に垂る各種ノイズ成分、例えばイグニ
ッションノイズなどが含まれる。

第８図の特性Ａと特性Ｂを比べると、ノック信号には特
有の周波数特性のあることがわかる。

したがって、その分布には、機関の違いあるいは加速度
センサ１の取付位置の違いにより差はあるものの、それ
ぞれの場合にノッキングの有無により明確な違いがあ
る。

そこで、このノック信号が有する周波数成分を通過させ
ることによって他の周波数成分のノイズを抑圧し、ノッ
ク信号を効率良く検出することができる。

第９図および第10図は従来の内燃機関のノック抑制装置
の各部の動作波形を示し、第９図はノッキングが発生し
ていないモード、第10図はノッキングが発生しているモ
ードを示す。この第９図および第10図を用いて従来装置
の動作を説明する。機関の回転により、予め設定された
点火時期特性に対応して回転信号発生器９から発生され
る点火信号は波形整形回路10によって所望の閉路角を持
つ開閉パルスに波形整形され、移相器８を介してスイッ
チング回路11を駆動し、点火コイル12の給電を断続し、
その通電電流の遮断時に発生する点火コイル12の点火電
圧によって機関は点火されて運転される。この機関の運
転中に起こる機関振動は加速度センサ１によって検出さ
れる。

いま、機関のノッキングが発生していない場合には、ノ
ッキングによる機関振動は発生しないが、他の機械的振
動により加速度センサ１の出力信号には、第９図(a)に
示すように機械的ノイズや点火時期Ｆに信号伝達路に乗
るイグニッションノイズが発生する。

この信号は周波数フィルタ２を通過することにより、第
９図(b)に示すように機械的ノイズ成分が相当抑圧され
るが、イグニッションノイズ成分は強力なため、周波数
フィルタ２を通過後を大きなレベルで出力されることが
ある。

このままでは、イグニッションノイズをノック信号と誤
認してしまうため、アナログゲート３は移相器８の出力
によってトリガされるゲートタイミング制御器４の出力
（第９図(c)）によって点火時期からある期間そのゲー
トを閉じ、イグニッションノイズを遮断する。このため
アナログゲート３の出力には第９図(d)のイのようにレ
ベルの低い機械的ノイズのみが残る。

一方、ノイズレベル検出器５はアナログゲート３の出力
信号のピーク値変化に応動し、この場合、通常の機械的
ノイズのピーク値による比較的緩やかな変化には応動し
得る特性をもち、機械的ノイズのピーク値より若干高い
直流電圧を発生する（第９図(d)のロ）。

したがって、第９図(d)に示すようにアナログゲート３
の出力信号の平均的なピーク値よりもノイズレベル検出
器５の出力が大きいため、これらを比較する比較器６の
出力は第９図(e)のように何も出力されず、結局ノイズ
信号はすべて除去される。

このため、積分器７の出力電圧は第９図(f)のように零
のままで移相器８による移相角（入出力第９図(g)，(h)
の位相差）も零となる。

したがって、この出力により駆動されるスイッチング回
路11の開閉位相、すなわち、点火コイル12の通電の断続
位相は波形整形回路10の出力の基準点火信号と同位相と
なり、点火時期は基準点火時期となる。

また、ノッキングが発生した場合、加速度センサ１の出
力には第10図(a)のように点火時期よりある時間遅れた
付近でノックの信号が含まれ、周波数フィルタ２および
アナログゲート３を通過後（第10図(b)、第10図(c)）の
信号は第10図(d)のイのように機械的ノイズにノック信
号が大きく重畳したものになる。

このアナログゲート３を通過した信号のうち、ノック信
号の立上りは急峻なため、ノイズレベル検出器５の出力
電圧のレベルがノック信号に対して応答が遅れる。その
結果、比較器６の入力はそれぞれ第10図(d)のイ，ロと
なるので、比較器６の出力には第10図(e)のようにパル
スが発生する。

積分器７がそのパルスを積分し、第10図(f)のように積
分電圧を発生する。そして、移相器８が積分器７の出力
電圧に応じて波形整形回路10の出力信号｛第10図(g)
（基準点火信号）｝を時間的に遅れ側に位相するため、
移相器８の出力は移相が波形整形回路10の基準点火信号
の位相よりも遅れ、第10図(h)に示す位相でスイッチン
グ回路11を駆動する。その結果、点火時期が遅れ、ノッ
キングが抑圧された状態となる。結局、これら第９図、
第10図の状態が繰り返されて最適の点火時期制御が行わ
れる。

第７図に示したような従来の内燃機関のノック抑制装置
は、以上のように構成されているので、積分器７の出力
の低減速度（点火時期が基準に向かい進角側に復帰する
速度）はエンジンの回転角度１度当たり秒の桁の特性で
大きい時定数である。この低減速度は、点火時期の進角
側への復帰速度が速すぎ、ノック領域に急激に入って大
きいノックが発生しないようにするための特性で制御上
大切なものである。

したがって、この積分器７の出力からノック検出１回毎
のノック検出量を求めるには、ノック検出の直前と直後
の各々の上記積分器７の出力を求め、各々の値の差つま
り１回のノック検出による積分器７の出力変化を求める
ことが必要で、複雑な演算が必要になる。ノック検出時
の積分器７の値を単に読み取るだけでは求められない。

したがって、例えばノック発生前の積分器７の出力を記
憶しておき、ノック発生時にはノック発生直前の積分器
７の出力とノック発生直後との差を求めなければならな
いからである。

一方、最近のエンジン制御は益々高級化する傾向にあ
り、１気筒毎に制御を細かく行い、全気筒をよりよい燃
焼状態にしエンジン出力を高めようとする傾向にある。

このようにした制御を行うには、ノック発生毎にその発
生量を検出し、且つ、各気筒毎のノック発生量を求める
必要がある。

しかしながら、上記従来装置における積分器７の出力か
らノック発生毎のその発生量を求めるには複雑な演算が
必要で、且つ、これより各気筒毎のノック発生量を求め
るには一層回路規模が増大し容易でないという問題点が
あった。

そこで、このような問題点を解消するために、ノック発
生毎の各々の発生量が簡単に検出でき、各気筒毎のノッ
ク発生量を容易に求めることができる内燃機関のノック
抑制装置が提案されている。

第11図はその一例を示すブロック図であり、この第11図
において、１〜６および11,12は各々前述の第７図に示
したのと同一部分であるので、各々の説明は省略する。
21は機関の各気筒の点火動作に対応した気筒パルスを発
生する気筒パルス発生器、22は上記気筒パルスを受け点
火コイル12の通電時間を確保する開路率制御された点火
パルスを出力する閉路率制御回路、23は上記点火パルス
に制御電圧に応じた角度の遅角制御を行い出力する移相
器である。

また、24は比較器６からのノックパルスを受け、その時
間幅に比例した積分電圧を出力する積分器で、これは前
述の第７図の従来装置の積分器７とは異なり、その積分
電圧を時間経過にしたがい徐々に小さくする機能はな
く、また移相器23の出力の点火パルスに基づき、例えば
点火時にその積分電圧を点火毎にリセットするように成
されたものである。

25は上記積分器24からの積分電圧をデジタル信号に変換
して出力するAD変換器、26は上記デジタル信号をノック
発生気筒に対応させて分配し出力する分配回路で、この
例は４気筒の機関の場合を示すので、この分配回路26の
出力は気筒数に対応した４出力である。

27〜30は各々分配回路26からのデジタル信号を各気筒に
対応して記憶するメモリで、例えば、メモリ27、１気筒
で発生のノック量を記憶するものである。

31は一定間隔でパルスを発生し、上記メモリ27〜30の各
々の記憶値を減算するためにメモリにパルスを入力する
クロック発生器である。

32は上記メモリ27〜30の各出力から点火気筒に対応した
データのみ選択して出力する選択回路である。

33は機関の４気筒のうちの基準気筒に対応した基準パル
スを発生する基準パルス発生器、34は上記基準パルスと
閉路率制御回路22からの点火パルスとから分配回路26お
よび選択回路32の各動作状態を所定気筒に対応したもの
とするように順に気筒選択パルスを発生する気筒選択パ
ルス発生回路である。

40は加速度センサ１と周波数フィルタ２の間の信号線の
断線あるいはアースへの短絡というフェールを検知し、
また、ノイズレベル検出器５の出力の異常電圧を検知
し、フェール信号を積分器24に入力し、また、並行して
他の燃料制御装置、車両診断装置等にフェール信号KFを
送るフェール検知回路である。

第12図および第13図は、第11図の各部の動作波形を示す
図で、前述の第７図の装置の各部の動作波形を示す第９
図および第10図と同一符号の各波形は、各々第９図およ
び第10図の各波形と同一部分のものである。

まず、基本動作を第12図および第13図を用いて行う。機
関のノックが発生しない場合、比較器６の２種の入力は
第12図(d)のようになり、第12図(d)のイにノック信号が
ないので、比較器６の出力に第12図(e)のようにパルス
は出力されない。したがって、積分器24の出力（第12図
(f)）にも出力がない。このため、メモリ27〜30の記憶
値もなく、選択回路32の出力がないので、移相器23の入
力（第12図(g)）と出力（第12図(h)）の間の位相差もな
く、点火時期は基準位置となる。

次に、機関にノックが発生した場合を第13図を用いて説
明する。比較器６の２種の入力は第13図(d)のようにな
り、第13図(d)のイにノック信号が現れるので、第13図
(e)のように比較器６からノックパルスが出力され、こ
のパルスは積分器24で積分される。

ここでは各気筒に対応してノック検出を行うため、点火
毎に移相器23の出力により積分器24の出力をリセットし
ている。このため、ノック検出からリセットまでの期
間、積分器24の出力は一定値に保持されている。

これらを点火周期で点火毎に行う。この動作は第７図の
装置と違う点である。積分器24の出力（積分電圧）はAD
変換器25にてデジタル信号に変換される。分配回路26は
気筒選択パルス発生器34からの気筒選択パルスに基づ
き、ノック発生気筒の識別を行い、ノック発生気筒に対
応の、例えば、第３気筒に対応のメモリ29にAD変換器25
からのデジタル信号化された積分電圧を入力する。

メモリ29は上記分配回路26からの積分電圧を記憶する。
選択回路32は気筒選択パルス発生器34からの気筒選択パ
ルスに基づき、第３気筒に対応したメモリ29を選択して
その出力を移相器23に出力する。

ここでは、第３気筒にノックが発生した場合であるの
で、第３気筒の点火動作時にメモリ29の出力が選択され
て移相器23に入力されるものである。

第13図では、次の気筒でもノックが発生しているので、
通常の４気筒の機関ならば第４気筒でノックが発生した
ことになる。この場合の積分器24の出力は、分配回路26
にて選択され、メモリ30に記憶される。そして、選択回
路32により選択され第４気筒の点火動作時にメモリ30の
出力は移相器23に入力される。

次に、各気筒別の制御について、第14図の波形を用いて
詳細に説明する。図において、(s)は点火気筒を表す数
字、(e)は比較器６の出力、(f)は積分器24の出力、
(j)，(k)，(l)，(m)は各々メモリ27〜メモリ30の記憶
値、(p)は選択回路32の出力、(g)，(h)は各々移相器23
の入力、出力である。

今、第14図(e)に示すように、比較器６の出力にはノッ
クパルスが現れていて、順に第３気筒、第２気筒、第３
気筒、第４気筒、第２気筒にノックが発生している。こ
れらは積分器24で積分電圧に変換され、この出力は第14
図(f)のようになる。

ここで、K1,K2,K3,K5は各々検出のノックレベルを表わ
し、小さい方からK1,K2,K3,K5の順になり、K5は最も大
しいノックを表す。

時間t1で、第３気筒にノックが発生し、積分器24の出力
は電圧K5になる。この電圧K5は、AD変換器25でデジタル
信号に変換され、分配回路26に入力される。

分配回路26は、上記デジタル信号化された積分電圧K5を
第４気筒の点火時点t2でメモリ29に選択的に出力するた
め、時点t2でメモリ29に記憶される。これにより、メモ
リ29の記憶値は電圧K5になる（第14図(l)）。

次に、時間t3で第２気筒にノックが発生し、積分器24で
積分電圧K5に変換され、この電圧K5はAD変換器25でデジ
タル信号に変換され、分配回路26により選択的にメモリ
28に入力され、時間t4でメモリ28に記憶される（第14図
(k)）。

時間t4は、第１気筒の点火時点であり、これ以降次の第
３気筒の点火動作に入る。この時、メモリ29に電圧K5が
記憶されているので、選択回路32から上記電圧K5が出力
され（第14図(p)）、移相器23に入力される。

これにより、移相器23で、次の点火時期が上記電圧K5に
対応する角度θ５だけ遅角され｛移相器23の入力（第14
図(g)）に対する出力（第14図(h)）の位相遅れ｝、時間
t5で点火される。基準点火時期より角度θ５遅角の時間
t5で点火されたにもかかわらず、時間t6で再度第３気筒
にノックが発生している。

このレベルはK2で、これに対応する積分電圧K2は、次の
第４気筒の点火時期（時間t7）でメモリ29に入力され
る。この時メモリ29にすでに電圧K5が記憶されているの
で、これに上記電圧K2が加算され、新たに電圧K7が記憶
される（第14図(l)）。

時間t7（基準点火時期）での点火に対し、第４気筒に時
間t8でノックが発生し、積分電圧K3が出力される。この
電圧K3は次の第２気筒の点火時期（時間t9）で、メモリ
30に記憶される。

一方、時点t7から次の第２気筒の点火動作を行なうが、
この時、メモリ28に電圧K5が記憶されているので、選択
回路32から上記電圧K5が選択的に移相器23に入力され
る。これにより、次の点火時期は、上記電圧K5に対応す
る角度θ５だけ基準より遅角した時間t9となる。

この時間t9での点火に対し、時間t10で第２気筒にノッ
クが発生し、積分電圧K1が出力される。この電圧K1は次
の点火時期の時間t11でメモリ28に加算され、メモリ28
の記憶値は電圧K6になる。

時間t11から第３気筒の点火動作になるが、この時メモ
リ29に電圧K7が記憶されているので、次の点火時期t12
は基準より角度θ７遅角になる。

以下、同様に遅角制御が繰り返され、次の第４気筒の点
火時期（時間t13）は基準より角度θ３遅角になり、そ
の次の第２気筒の点火時期（時間t14）は基準より角度
θ６遅角になされる。

以上のように、ノック検出量（積分電圧）に応じて点火
時期を遅角して、機関にノックが発生しなくなると、次
に所定の速度で点火時期を基準の方向に向けて進角さ
せ、ノック限界に近づけることが必要になる。

ここでは、クロック発生器31からのクロックに基づき、
所定の率で、メモリ27〜メモリ30の記憶値を減算して各
々の記憶値を小さくし、移相器23に入力の電圧を小さく
して遅角角度を小さくし、基準に近づけるようにしてい
る。

以上、この第11図の例での移相器23、積分器24〜選択回
路32および気筒選択パルス発生回路34はコンピュータを
用いて構成すれば、機関の燃料制御を含めての細かな制
御に発展することが容易になり、より高級なシステムに
できる。

また、第７図に示した装置のように、全気筒に対し同じ
角度だけ一律に遅角制御することも可能で、この場合気
筒選択のための分配回路26および選択回路32を固定し
て、メモリ27〜メモリ30のうちの一つのメモリだけを使
えばよく、そして上記説明の各気筒別制御と全気筒一律
制御を切換えて、適宜行なうようにすることも可能であ
る。

フェール検知回路40は、加速度センサ１と周波数フィル
タ２を結ぶ信号線の断線、アース等への短絡が生じ、加
速度センサ１の出力が周波数フィルタ２に正常に入力さ
れなくなった場合にフェール信号KFを出力する。

一般には、信号線の断線が最も生じ易い（例えば、コネ
クタ部での接触不良）。

また、ノイズレベル検出器５の作動状態が異常になった
場合にもフェール信号KFを出力する。

これは、加速度センサ１と周波数フィルタ２の間の信号
線が正常な状態にあっても、何らかの原因で正規設定状
態からずれた状態になり、例えば処理信号が非常に大き
くなり、正常に比較基準電圧を出力できなくなったこと
を検知し、フェール信号KFを出力する。

積分器24はフェール検知回路40から上記フェール信号KF
を入力されると、比較器６からの信号とは無関係に作動
し、フェールの積分電圧を出力する。

第15図と第16図に上記フェール時の積分電圧の一例を示
す。第15図の例は、基本的に常時積分器24が出力できる
最大の積分電圧V_OMAXを出力するものであるが、移相器2
3の出力の点火信号により、点火時期（記号Ｆの時間）
でリセットされ、点火毎に繰返し零にされている。

第16図は、上記移相器23の出力の点火信号による積分器
24のリセットをしないようにしたもので、上記フェール
検知回路40からのフェール信号KFにより、積分器24に入
力の上記点火信号を無効にすればよい。

このように、積分電圧V_OMAXが常時出力されていると、
上記メモリ27〜メモリ30の全てに電圧V_OMAXが記憶さ
れ、ノックが発生しない所望のフェール時点火時期に設
定される。

ここでは、フェール時に積分器24の出力の最大値V_OMAX
で制御しているが、これ以外の中間値でもよく、機関の
ノック特性およびその他の特性を加味して決めることは
可能である。

また、上記フェール信号KFを燃料制御装置に入力し、機
関の制御を総合的に行なう事もでき、あるいは、診断装
置に入力して警報の発生、および他の制御装置を含め
た、さらに総合的な制御に発展させることも可能であ
る。

以上のように、第11図の例では、加速度センサの出力か
ら機関に発生のノックを検出し、このノック検出量に応
じて機関の点火時期を制御することにより、機関のノッ
ク発生を抑え、ノック限界で効率よく運転するように作
動する機関の点火時期制御装置において、点火毎にノッ
ク検出量を読み込み、リセットするようにしたことによ
り、容易に各気筒毎のノック量がノック発生量に比例し
て検出できるので、機関の全気筒を効率良く運転するこ
とができ、機関の出力を非常に高めることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記第11図の従来の内燃機関のノック抑
制装置は以上のように構成されているので、ノイズレベ
ル（ノイズレベル検出器５の出力）より大きいアナログ
ゲート３の出力信号はノック信号として検出されるの
で、アナログゲート３の出力にレベルが突出したノイズ
が含まれると、これをノック信号と同等に検出し、余分
な制御信号を発生してしまう。このため、適正な制御が
行えないという問題があった。

以下、実験データを用い、問題点に関するエンジン特性
について説明する。第17図はノイズレベル（ノイズレベ
ル検出器５の出力）と、アナログゲート３の出力とを示
し、上側がノイズレベル、下側がアナログゲート３の出
力を示しており、アナログゲート３の出力に大ノイズが
ない場合（第17図(a)）と大ノイズのある場合（第17図
(b)）とを各々示す。これらの動作波形は実際に機関を
運転し、観測したものである。

第17図(a)のアナログゲート３の出力に大ノイズがない
場合、ノイズレベルは常にアナログゲート３の出力より
大きいので、制御信号（積分器24出力）は出力されな
い。

一方、第７図(b)のアナログゲート３の出力に大ノイズ
がある場合、アナログゲート３の出力はその大ノイズが
ある時にノイズレベルより大きくなり、積分器24の出力
が発生する。

この第17図(a)、第17図(b)は長時間の波形であるので、
点火毎の各部の動作までは確認できないが、大ノイズが
発生した場合についてその時間軸を拡大した波形を第18
図に示す。

大ノイズが第１気筒、第４気筒、第２気筒にそれぞれ発
生しいて、これらに基づいて積分器24は出力を発生して
いる。

ここで、重要な点は機関の大ノイズの発生特性である。
たとえ上記大ノイズが発生しても、瞬時の現象であって
実害におよぶ程に積分器24の出力が発生しないのなら、
問題にならない。

しかし、発明者等が実験した機関の特性は、大ノイズが
一旦発生すると、実害レベルに達する程の積分器24の出
力を発生するもので、余分な出力低下を招く程の期間連
続して余分な遅角制御を発生するものであった。そし
て、この大ノイズは特定気筒で点火毎に繰返し発生す
る。

また、この大ノイズは通常のノイズより大きいレベルで
あるが、検出するノック信号よりは小さいものが大部分
であるということが確認できた。

上記大ノイズにより積分器24の出力が発生しないように
するには、ノイズレベル検出器５の出力を大きくすれば
よいが、これでは制御のため検出すべき所望のノック信
号が検出できなくなり制御不可となる。

第19図は第18図より少し長時間の波形を示す。第１気筒
で３点火続いてノイズによる積分器24の出力が発生して
いる。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、上記大ノイズをノック信号と同等に検出して
も、これに基づく制御が行える内燃機関のノック抑制装
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のノック抑制装置は、検出信号
がノック信号によるものか、大ノイズによるものかをレ
ベル比較により判定し、大ノイズによる検出信号を検出
すると所定期間検出信号を無効とし、制御に供さないよ
うにするノイズ除去回路を設けたものである。

〔作用〕

この発明におけるノイズ除去回路は、大ノイズによる検
出信号を判別し、その検出時に所定期間検出信号無効に
して余分な遅角制御に供さないようにして、無駄な制御
が行われないようにする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面に基づき説明する。第
１図はその一実施例の構成を示すブロック図である。こ
の第１図において、符号１〜６、11,12,21〜34,40で示
す部分は第11図と同様であり、この実施例では積分器24
とA/D変換器25との間にノイズ除去回路50が挿入された
ものである。このノイズ除去回路50はA/D変換器25の入
力部で大ノイズを除去するものであり、それ以外は第11
図と同様である。

ノイズ除去回路50は積分器24の出力を入力するウィンド
コンパレータ51が設けられており、ウィンドコンパレー
タ51の出力はフリップ・フロップ52とカウンタ54に出力
するようになっている。カウンタ54には気筒パルス発生
器21の出力が入力されるようになっている。

フリップ・フロップ52は、カウンタ54の出力でセットさ
れ、ウィンドコンパレータ51の出力でリセットされるよ
うになっている。

また、積分器24の出力はコンパレータ55に入力されるよ
うになっており、コンパレータ55の出力とフリップ・フ
ロップ52の出力は論理回路56に送出するようになってい
る。論理回路56の出力はスイッチ53に送出するようにな
っている。

スイッチ53は積分器24の出力端とA/D変換器25の入力端
間に挿入され、スイッチ53がオンになると、積分器24の
出力をA/D変換器25に送出するようになっている。

次に動作について説明する。まず、この発明の基本原理
について説明する。第２図は信号処理の順序を表したフ
ローチャートである。ノイズレベル検出器５よりアナロ
グゲート３の出力が大きいと比較器６からパルスが出力
され、このパルスに応じ、積分器24は制御信号Ｖ_Ｒを出
力する。。

この制御信号Ｖ_Ｒの大きさをウィンドコンパレータ51で
読み取り（ステップS1）、レベル判定を行う（ステップ
S2）。このレベルの判定はＶ_NL＜Ｖ_Ｒ,V_Ｒ＜Ｖ_NHか否か
の判定を行うもので、ここで、Ｖ_NH（ノイズ判定上限
値）は上記大ノイズによるＶ_Ｒ（以下Ｖ_RNと記す）より
大きく、所望の制御のため検出すべきノック信号による
Ｖ_Ｒ（以下Ｖ_RKと記す）より小さい値である。

Ｖ_NLは、Ｖ_NHより小さいＶ_Ｒ全てを上記大ノイズとして
処理すると通常の特に実害に至らないノイズによって
も、このシステムが作動し、常時作動中となるため、歯
止めをかけるため設定したものである。

つまり、大ノイズの判断はこれらＶ_NHとＶ_NLで行い、こ
の範囲のＶ_Ｒを大ノイズとする。

このようにして、大ノイズを検出すると、大ノイズが連
続して発生する一定期間を測るため、ここでは一例とし
て点火信号をカウントしている（ステップS3）。点火信
号のカウント中は積分器24の出力Ｖ_Ｒを無効とし（ステ
ップS4）、制御に反映させない。

しかし、上記カウント中にノックが発生した場合、制御
不良にならないよう、Ｖ_Ｒ＞Ｖ_NHとなると、このＶ_Ｒは
ノック信号による積分器24の出力（Ｖ_RK）であるので、
ステップS5で遅角制御に反映させる。

一方、Ｖ_Ｒ＜Ｖ_NLの小さい検出信号は、ノック信号によ
るものであっても、制御に反映させる必要のない小さい
レベルであるので、この場合進角制御とする（ステップ
S6）。

上記Ｖ_NL,V_NHおよびカウント期間は、機関の個々のノイ
ズ、ノックの発生状況（レベル、頻度）および設定する
制御レベルにより異なるので、総合的に他のシステムと
の調和をとり、設定することになる。

次にノイズ除去回路50の部分の動作を説明する。積分器
24の出力（Ｖ_Ｒ）は、ウィンドコンパレータ51でそのレ
ベルが判定され、Ｖ_NL＜Ｖ_Ｒ＜Ｖ_NHの時パルスを出力す
る。

ウィンドコンパレータ51の出力にて、フリップ・フロッ
プ52はリセットされ、カウンタ54は気筒パルス発生器21
からの気筒パルスをカウントし始める。

フリップ・フロップ52は上記リセットにより、その出力
をローにするので、この信号が論理回路56を経由してス
イッチ53を制御し、スイッチ53の入力と出力間の回路を
開くことになる。

カウンタ54はウィンドコンパレータ51の出力に応じ、上
記気筒パルスのカウントを行い、所定値のカウント後に
フリップ・フロップ52をセットする信号を出力する。

このようにフリップ・フロップ52がセットされると、こ
の出力にて論理回路56を経由して制御されるスイッチ53
は、その入力と出力間の回路を閉じる。

つまり、ウィンドコンパレータ51が出力を発してから、
カウンタ54が所定値のカウントを終えるまでの期間、ス
イッチ53はその入力から出力までの回路を開き、積分器
24の出力をAD変換器25に入力しない。

以上のノイズ除去回路50の基本動作を第３図の波形図に
て説明する。第３図(A)にて点火気筒は４気筒の機関の
場合を示し、点火順序は第１気筒、第３気筒、第４気
筒、そして第２気筒の順であり、以下、これが繰り返さ
れる。

この点火順序により運転された機関にて、今積分器24の
出力は、時間t1で第３気筒の爆発工程で、時間t2で第４
気筒の爆発工程で、以下、時間t3,t4,t5,t6で各々第３
気筒、第３気筒、第４気筒、第１気筒の爆発工程で発生
している。

これらの積分器24の出力のうち時間t2,t3,t4,t5での出
力は上記大ノイズの判定値であるＶ_NL以上でＶ_NH以下の
値である。このため、時間t2の積分器24の出力に応じウ
ィンドコンパレータ51は出力を発生する。

このウィンドコンパレータ51の出力にてフリップ・フロ
ップ52はリセットされ、カウンタ54は上記気筒パルスの
カウントを開始するので、時間t2からカウンタ54のカウ
ント作動期間の間スイッチ53はその入力と出力間の回路
を開く。

したがって、上記フリップ・フロップ52がリセットから
セットされるまでの期間（時間t2からの所定期間＝カウ
ンタ54のカウント動作期間）は、スイッチ53に入力され
る時間t2,t3,t4,t5の積分器24の出力はAD変換器25に入
力されず、無効になる。

この結果、スイッチ53から出力されるのは時間t1,t6の
積分器24の出力だけである。

これらはＶ_NL以下の小さなレベルであるので、制御に反
映しないのが一般的である。たとえ、ノックを検出して
得られたものであっても、小さいレベルであるので、制
御に反映しなくともフィーリング上はもちろん機関の損
傷の点でも問題ないものであるのが通常である。

この第３図(A)の場合、カウンタ54の動作中（ノイズ除
去期間）、積分器24の各出力はＶ_NH以下であるため、Ｖ
_NHを基準にもつコンパレータ55は作動することがなく、
出力を発生することがない。

このため、論理回路56はフリップ・フロップ52の出力だ
けにより、スイッチ53を制御する信号を出力し、時間t2
からの所定期間スイッチ53を開き、積分器24の出力をAD
変換器25に入力せず、無効にするものである。

次に第３図(B)にて、カウンタ54の作動中（ノイズ除去
期間中）に、Ｖ_NH以上の積分器24の出力が発生した場合
について説明する。

積分器24の出力は時間t11,t12,t13,t14,t15,t16,t17,t1
8,t19にて発生し、このうち時点t12でウィンドコンパレ
ータ51が出力を発し、フリップ・フロップ52がセットさ
れ、所定期間後（時間t16以降、時間t17以前）までカウ
ンタ54がカウント作動する。この所定期間スイッチ53は
その回路が開かれ、積分器24の出力は無効となる。

ここで、時間t14,t16で発生の積分器24の出力は各々Ｖ
_NH以上であるノック信号の検出によるものであるので、
コンパレータ55は各時間t14,t16で出力を発生する。

この各出力は論理回路56を経由し、スイッチ53を制御す
るので、時点t14,t16ではスイッチ53の入・出力間の回
路は一時的に閉じられる。

このため、時間t14,t16では積分器24の出力が無効とな
らず、AD変換器25に入力され、前述の従来装置の場合の
ように制御に反映されることになる。

以上のようにして、積分器24の出力がＶ_NL以上でＶ_NH以
下の場合、その時間から所定期間積分器24の出力を無効
とするようにし、この間において積分器24の出力がＶ_NH
以上となった時、積分器24の出力を有効に制御に反映す
るものである。

上記スイッチ53は積分器24の出力を遮断するものである
ので、アナログ信号を処理するものである。

第４図はこの発明の第２の実施例を示すブロック図であ
り、この第４図の実施例では、符号60によりノイズ除去
回路が示されている。このノイズ除去回路60において、
AD変換器25の出力であるデジタル信号（積分器24の出力
をデジタル信号に変換したもの）により、ノイズ除去を
行うもので、第１図との差異はウィンドコンパレータ6
1、スイッチ63、コンパレータ65が各々デジタル信号用
のものである点で、機能は上記ウィンドコンパレータ5
1、スイッチ53、コンパレータ55と同等である。したが
って、動作においても第１図のノイズ除去回路50との差
異はない。

以上の第１図、第４図は分配回路26の入力側での処理で
あり、気筒識別しないシステムであるが、次に分配回路
26の出力側で気筒別にノイズ除去回路を設けたシステム
の実施例について第５図により説明する。

この第５図の70はノイズ除去回路で、上記ノイズ除去回
路50、60と同等の機能のものであるが、ノイズ除去回路
60の構成回路との差異はカウンタ74である。

カウンタ74は気筒選択パルス発生回路34からの気筒選択
パルスをカウントすることにより所定期間を設定するも
のである。

このようなノイズ除去回路80,90,100が各気筒に対応の
回路に各々設けてあり、各気筒に対応の積分器24の出力
に対し、気筒毎に個別にノイズ除去を行うもので、第１
図、第４図のように気筒識別を行わず全気筒に対応の積
分器24の出力に対し、ノイズ除去を行う場合に比べ、よ
り緻密な制御が行える。

例えば、第３図(B)にて説明するならば、時間t12,t15で
第４気筒の爆発工程で検出された積分器24の出力がノッ
ク信号によるもので、大ノイズによるものでないなら
ば、これら時間t12,t15での積分器24の出力は制御に反
映すべきものであり、第１図、第４図の実施例の場合で
は無効にされる分だけ基本のノック制御性を悪化させて
しまうことになるからである。

しかしながら、各気筒毎の処理に対して気筒数に比例し
てプログラム容量が基本的に増えることになるので、メ
モリの容量増となり、必然的にコストアップとなるの
で、エンジンのノイズ発生の特性、あるいは所期の制御
性との兼合い等から判断することが必要になる。

以上のようなノイズ除去回路の効果を実機にて確認した
実測データの一例を第６図に示す。

ノイズ除去回路を作動させない従来装置のシステムの場
合、図の左半分に示すようにノイズによる積分器24の出
力が非常に大きいため、遅角制御角はシステムの有する
最大値にもなっている。

次にノイズ除去回路70を作動させると、図の右半分のよ
うにノイズによる積分器24の出力が無効になされた分遅
角制御角が小さくなり、ノック信号による積分器24の出
力だけになり、所期の制御を行うことができる。

なお、上記実施例のカウンタ54,74は各々機関の回転角
度に対応のパルスをカウントし、所定期間を設定するも
のであるが、これに限らず時間信号による時間計測によ
る期間設定でも何ら問題なく同等の作用が得られること
は自明である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、機関に発生するノイ
ズの特性を実機から収集したデータから把握し、その発
生レベル、同期的連続性に着目し検出制御信号が所定レ
ベルになると、その時点から所定機関検出制御信号を無
効にし制御に反映しないように構成したので、ノック信
号による適正な所期の制御が行える効果がある。

また、上記ノイズ判定後の所定期間において、上記所定
レベル以上の検出制御信号が発生すると、制御すべきノ
ック信号によるものであるから、この時、一時的に上記
無効とする制御を停止し、検出制御信号を制御に反映さ
せるので、所期のノック信号による適正な遅角制御が行
える効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による内燃機関のノック抑
制装置を示すブロック図、第２図は同上実施例の動作を
説明するための信号処理の順序を示すフローチャート、
第３図(A)および第３図(B)はそれぞれ同上実施例におけ
るノイズ除去回路の基本動作を説明するためのタイミン
グチャート、第４図および第５図はそれぞれこの発明の
他の実施例による内燃機関のノック抑制装置のブロック
図、第６図はこの発明の各実施例におけるノイズ除去回
路の効果を実機で確認したノイズリタード除去効果を示
す特性図、第７図は従来の内燃機関のノック抑制装置の
ブロック図、第８図は第７図の内燃機関のノック抑制装
置における加速度センサの周波数特性図、第９図および
第10図はそれぞれ第７図の内燃機関のノック抑制装置の
動作波形図、第11図は従来の別の内燃機関のノック抑制
装置のブロック図、第12図および第13図はそれぞれ第11
図の内燃機関のノック抑制装置の動作波形図、第14図は
第11図の内燃機関のノック抑制装置の動作を説明するた
めの各気筒別の動作波形図、第15図および第16図はそれ
ぞれ第11図の内燃機関のノック抑制装置による積分器の
フェール時の動作波形図、第17図(a)、第17図(b)はそれ
ぞれ第11図の内燃機関のノック抑制装置におけるノイズ
レベル検出器とアナログゲートの出力波形図、第18図は
第17図(b)の時間軸を拡大した波形図、第19図は第18図
より少し長時間の波形図である。１……加速度センサ、６……比較器、11……スイッチン
グ回路、12……点火コイル、21……気筒パルス発生器、
23……移相器、24……積分器、26……分配回路、27〜30
……メモリ、50,60,70……ノイズ除去回路。なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤昭一兵庫県姫路市千代田町840番地三菱電機株式会社姫路製作所内 (56)参考文献特開昭58−144652（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−68754（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関のノック情報を検知する加速度センサ
と、この加速度センサ出力から比較基準電圧を作り上記
加速度センサの出力との比較からノック信号を弁別する
比較器と、この比較器の出力を制御信号としノック発生
要因を制御するノック抑制装置において、上記機関の点
火動作毎の上記比較器の出力の大きさを所定値と比較判
定し、上記比較器の出力が所定範囲にあると所定期間に
亘り上記比較器出力を無効にするノイズ除去回路を設け
たことを特徴とする内燃機関のノック抑制装置。