JPH0713507B2 - ノツキング検出装置 - Google Patents

ノツキング検出装置

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JPH0713507B2
JPH0713507B2 JP59136649A JP13664984A JPH0713507B2 JP H0713507 B2 JPH0713507 B2 JP H0713507B2 JP 59136649 A JP59136649 A JP 59136649A JP 13664984 A JP13664984 A JP 13664984A JP H0713507 B2 JPH0713507 B2 JP H0713507B2
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knocking
signal
ignition
judgment
microcomputer
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裕俊 中村
亨 佐久間
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日本電装株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/152Digital data processing dependent on pinking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • 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検出装置、特に自動車等
のエンジンの電子的点火時期制御システムにおいて、エ
ンジンに発生するノツキングを正確に検出するためのノ
ツキング検出装置に関する。
従来技術とその問題点 従来のノツキング検出装置は、例えば第7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ノツ
キング検出器1、ノツキング検出器1の検出信号のうち
ノツキング周波数成分(例えば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、前記検出信号とノツキング判定レベル
とを比較してノツキングか否かを判別する比較回路4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等のアナログ素子で構成され、ノツキングはアナログ
方式で検出される。このため、回路構成が複雑となるに
もかかわらず制御内容は特定の範囲に限られることにな
り、回転速度等の運転状態によりノツキング判定信号を
制御するような複雑な制御には適用しにくく、ひいて
は、正確にノツキングを判定することが困難であつた。
ところで、既に知られているように、上記の問題点は、
アナログ信号をデイジタル信号に変換するA−D変換器
とマイクロコンピユータとを構成要素とするデイジタル
方式のノツキング検出装置にすることによつて、一応あ
る程度は解決することができる。しかしながら、かかる
方式のものにおいて、ノツキング検出器の検出信号を忠
実にA−D変換するためにはノツキング検出信号の波形
を細かくトレースできる極めて高速のA−D変換器を必
要とするが、そのようなA−D変換器は高価であり、ひ
いては装置がコストアツプするという問題がある。
また、ノツキング検出信号の波形をトレースする代わり
に、ノツキング検出信号の各ピーク値をサンプルホール
ドした後A−D変換を行なう方式が考えられるが、この
種の方式においては、ピークホールド回路等の余分な手
段を付加することが必要となつて、やはり構成の複雑化
を免れない。
発明の技術的課題 本発明は叙上の従来技術における様々な問題点の解決す
るという目的に指向したもので、このため特に本発明
は、ノツキング検出装置として必要な情報はノツキング
波形全てではなく、そのピーク値に必要なノツキングの
情報が担われている事を利用して、前述の従来技術のよ
うに直接にA−D変換を行なうことなしに、特に比較器
を用い、ノツキング判定レベルを越えたノツキング信号
波形の数を計数し、この計数値に応じて点火時期を補正
するとともに、前記ノツキング判定レベルを増減する補
正をも行なうことにより、この種の従来技術に比べて、
構成が格段に簡単で、しかも低回転域における応答性な
らびに高回転域の安定性の両特性においても優れた、斬
新なノツキング検出装置を提供することを、その主目的
とするものである。
本発明の構成(作用)及び実施例 かくして前述の課題の解決手段として提案する本発明の
中心思想ないしその機械的特徴は、これを端的に表現す
れば、あらまし次のごとくである。
(i) 内燃機関用ノツキング検出装置のデイジタル構
成において、ノツキング検出信号に対して直接にA−D
変換を適用せずに、先ず所定のレベルを越えたその波形
の出力状態に基づいてノツキング検出レベルの作成に用
いるノツキング波形の平均値を算出すること(例えば、
検出レベル=K×平均値+一定のオフセツト値、ただ
し、Kは定数)。
(ii) ノツキング検出装置として必要とするノツキン
グ情報は、ノツキング検出信号の波形全体にではなく、
主としてそのピーク値の部分にのみ担われていることを
利用して、ノツキング検出信号を直接にA−D変換しな
いで、ノツキング情報を担つた前記ピーク値部分のみを
デイジタル化すること。
次に本発明によるノツキング検出装置の具体的構成とそ
の作用を明らかにするため、図面に示す実施例について
説明する。第1図は本発明の一実施例の全体構成を示し
たブロツク図である。第1図において、1は機関のノツ
キングによる振動等を検出するノツキング検出器、2は
ノツキング検出器1の検出信号のうちの所定の周波数成
分のみを通過させるフイルタ回路、5はフィルタ回路2
よりの検出信号と、マイクロコンピユータ6からのデイ
ジタル信号をD−A変換する抵抗ラダー7の出力信号と
を比較するコンパレータである。そして、前出のマイク
ロコンピユータ6はコンパレータ5からの判定パルスf
を計数し、この計数結果に応じて抵抗ラダー7に信号を
送るとともに、イグナイタを含む点火時期制御装置8
(図示しない)に点火時期を制御するための演算点火時
期信号を送るものであつて、中央処理装置(CPU)、記
憶装置(ROM、RAM)、入出力装置(I/O)などを備えて
いる。次に、第1図示の実施例における具体的な回路構
成の一例を第2図に示す。第2図において、2はコンデ
ンサ及び抵抗により構成されるフイルタ回路であり、ノ
ツキング検出器からの検出信号はこのフイルタ回路2を
通過させる事によつて高周波ならびに低周波のノイズ成
分が除去され、周波数8KHzの機関のノツキング成分のみ
が通過する。
マイクロコンピュータ6は周知の発振回路6−2、電源
オン−リセツト回路6−3、及び図示せぬ電源回路によ
り構成されており、機関の回転基準位置を示す点火時期
制御装置8からの点火信号(基準位置波形整形信号)Ne
を割込み端子である▲▼端子に受け、この信号を
前記判定パルスfの計数結果に応じて遅角補正して、出
力端子であるR0端子から演算点火時期信号(igt)とし
て出力する。
他方、マイクロコンピユータ(以後、「マイコン」と呼
ぶ)6においては、フイルタ回路2を通過した所定周波
数成分のノツキング検出信号と、マイコンからのデイジ
タル信号(8Bit)をD−A変換する抵抗ラダー7から出
力されるノック判定レベル信号eとを比較するコンパレ
ータ5からの判定パルスfが入力され、このコンパレー
タ5の比較結果を示す判定パルスfは中央処理装置でカ
ウントして処理される。
次に本実施例の動作について第3〜5図を参照して説明
する。第3図において波形aとして示される機関の回転
数と負荷に応じて決定される例えば最進角位置を示す基
準位置信号は、波形整形により波形bのような基準位置
波形整形信号Neとしてマイコン6のiRQ端子に入力さ
れ、動作演算が行われる。波形cを有するノツキング検
出信号は、基準位置波形整形信号Neに対し、波形dの区
間τ、すなわち、上死点後(ATDC)10〜90゜付近で発生
する異常燃焼ノイズを含む。第4図において、波形dの
区間τ、すなわち、ATDC10〜90゜の間、ノツキング検出
信号(波形c)との比較に用いるノツク判定レベルとし
てのD−A値eをマイコン6から抵抗ラダー7を経て出
力して、コンパレータ5により相互の比較を行ない、波
形fの判定パルスを出力する。かくして、マイコン6は
その判定パルスfのカウント値に応じて、ノック判定レ
ベルのD−A値eを増減補正するという帰還制御作用に
よる更新を点火毎に行う。
第5図において、従来のノツキング検出信号を半波整
流、積分、増幅してノツク判定レベルを作成するアナロ
グ形ノツキングコントローラでは、コンデンサ等により
積分を行なうため、ステツプ入力(イ)に対し積分値は
(ロ)のように応答性よく増加していた。しかしなが
ら、デイジタル方式の場合、例えば直接ノツキング検出
信号波形をサンプリング的にA−D変換するノツキング
コントローラでは次式に従つて平均化される。
ここで、VMはセンサー出力平均値、VA/Dは直接A−D
変換を行つた値、iは今回値、i−1は前回値を表わ
す。この場合、上記演算は1点火に1回行なわれるのみ
であつて、従来、回転速度の低い区間では、時定数がみ
かけ上大きいため過渡応答に不利であり、また高回転域
では反対にみかけ上の時定数が小さくて、安定性に欠け
るので、制御能力が適切ではなかつた。
これに対して本発明は、コンパレータ5よりの判定パル
スfのカウント値に応じて、ノツク判定レベルeを増減
補正することにより、低速回転域の過渡応答性(第5図
(ハ))を良好にし、かつ高速回転域の安定性を保ち、
更にA−D変換を行なわないため、安価にして簡易な構
成により充分な制御能力を発揮することを可能ならしめ
るものである。
つまり低回転域ではATDC10〜90の判定区間の時間が長く
レツキング検出信号c(8KHz)のパルス数が多い。又高
回転域では、判定区間の時間が短くて、パルス数が少な
いので、パルス数に比例した増減値を与えた場合に高回
転域では増減値が少ないことにより、安定性が増大する
ことになり、また、低回転域では、増減値が多いため
に、過渡応答性に関して有利になるものである。
なお、この実施例において使用した数値の一例を示す
と、次のとおりである。
判定パルス数をPN、増減補正値をΔVで表わすと、 PN=O;ΔV=−7mV 1PN15;ΔV=(PN−1)×2.5mV PN>15;ΔV=35mV 次に、本実施例の概略ロジツクを第6図に示す。第6図
において、前記Ne信号(6−1)に対しその立上り、立
下りからダウンカウント(6−3),(6−2)を行な
い、ノツキング量に応じた遅角量だけ遅角した通電時
期、点火時期を示す演算点火時期信号igt(6−4)を
得る。この演算点火時期信号igtにより実際の点火が行
なわれる。点火後、タイマー出力信号(6−5)により
所定角度のマスキング(6−6)を行なう。マスキング
区間(6−6)中にマイコンは点火時期等を演算する。
マスキング後の判定区間(6−7)のあいだ、判定パル
スfのカウント値に応じて増減補正されたノック判定レ
ベルeを越えたノック波形の数、すなわち、ノック判定
パルス数PNを得る。その後の区間(6−8)の間に、ノ
ック判定パルス数PNに応じて遅角量が、また同時に、上
述のようにノック判定レベルeがそれぞれ更新される。
すべての動作はオーバーフローで初期化されるタイマー
出力信号(6−5)により制御される。
なお、ノック判定パルス数に応じた前記増減補正値ΔV
を回転速度に応じて変化する関数とすることも可能であ
る。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は特許請求の範
囲記載の要旨とする構成によつて、その設定した技術的
課題を有効に達成することができ、従来のアナログ技術
によるノツキング検出方式に対しては勿論のこと、デイ
ジタル技術を用いたこの種の方式と比べても、格段に優
れた下記の効果がもたらされる。すなわち、イ デイジ
タル技術を応用するにもかかわらず、複雑で高価なA−
D変換器を用いる必要がないこと、ロ その点火時期制
御システムの制御目的に必要なノツキング情報が担われ
ているノツキング検出信号中のピーク値のみをデイジタ
ル化するため、回路構成がきわめて簡易となつて製造コ
ストも低廉であること、ハ さらに、内燃機関の低速回
転域の過渡応答性を良好にし、かつ、高速回転域の安定
性を保つことができ、また、精確なノッキング判定と点
火時期の遅角制御とを実現することができることなど、
その効果には著しいものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の着想を具体化した一実施例の全体構成
を示すブロツク図、第2図はその具体的な電気回路図の
一例である。また第3図ないし第6図は、本発明の基本
原理ならびに上記実施例の動作を説明するための図面で
あつて、第3図及び第4図は、第2図示の実施例の電気
回路を含むエンジン点火時期制御システムにおける主要
部分の信号波形を示し、特に第4図は第3図示の各波形
を一部拡大するとともに、これらを他部分の波形と対応
させて示したものであり、さらに第5図は、ステツプ入
力に対する従来のアナログ方式と本発明装置とにおける
ノツキング信号平均値の変化状態を示す特性曲線図、第
6図は、第1図に示す実施例の動作説明に供するための
タイミングチヤート、第7図はアナログ技術を用いたノ
ツキング検出方式の従来技術を示すブロツク図である。 図において:2…フイルタ回路、 5……コンパレータ、 6……マイクロコンピユータ、 6−2……発振回路、 6−3……電源オン−リセツト回路、 Vcc……電源端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関のノッキング検出装置において (イ) 内燃機関に発生するノッキング現象による振動
    等を検出してノッキング検出信号を出力するノッキング
    検出器(1)と、 (ロ) 前記ノッキング検出器(1)からのノッキング
    検出信号の中より低周波及び高周波のノイズ成分を除去
    して、特定の周波数のノッキング周波数成分のみを通過
    させるフィルタ回路(2)と、 (ハ) 点火毎にノッキング判定区間を設定するノッキ
    ング判定区間設定手段と、 (ニ) コンパレータ(5)であって、前記フィルタ回
    路(2)を通過したノッキング検出信号が前記コンパレ
    ータ(5)の一方の入力端に与えられ、前記コンパレー
    タ(5)の他方の入力端には、後記マイクロコンピュー
    タ(6)から出力されるノッキング判定レベル(e)を
    表わすディジタル信号をD−A変換器(7)を通してD
    −A変換することにより得られるアナログ信号が与えら
    れ、前記両入力信号を比較して判定パルス(f)を出力
    するコンパレータ(5)と、 (ホ) マイクロコンピュータ(6)であって、前記コ
    ンパレータ(5)より判定パルス(f)を入力し、内臓
    の中央処理装置により前記ノッキング判定区間設定手段
    により設定されたノッキング判定区間内の前記判定パル
    ス(f)を計数し、該計数結果に基づいて前記ノッキン
    グ判定レベル(e)を表わすディジタル信号を作成して
    前記D−A変換器(7)に与えることにより、前記コン
    パレータ(5)の前記他方の入力端に与えられる前記ア
    ナログ信号の表わすノッキング判定レベル(e)を点火
    毎に更新するとともに、点火時期制御装置から点火基準
    位置を示す点火信号を受け、該点火信号の遅角量を前記
    計数結果に応じて補正し、該補正された点火信号を演算
    点火信号として出力するマイクロコンピュータと、 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。
JP59136649A 1984-07-03 1984-07-03 ノツキング検出装置 Expired - Lifetime JPH0713507B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56115861A (en) * 1980-02-15 1981-09-11 Nippon Denso Co Ltd Detecting circuit for knocking of internal combustion engine
JPS58155319A (ja) * 1982-03-12 1983-09-16 Toyota Motor Corp ノツキング検出装置
JPS58217774A (ja) * 1982-06-11 1983-12-17 Hitachi Ltd 電子式エンジン制御装置

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