JPH07139415A

JPH07139415A - 内燃機関用ノッキング検出装置

Info

Publication number: JPH07139415A
Application number: JP5301478A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kamado; 孝一釜洞; Koji Sakakibara; 榊原　　浩二; Kazuhiro Nakai; 一弘中井; Hirohiko Yamada; 裕彦山田; Hideaki Ishihara; 秀昭石原; Haruyasu Sakishita; 晴康崎下
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 1995-05-30

Abstract

(57)【要約】【目的】バンドパスフィルタとノックセンサとの間で
何らかのハード的な切り換えを実行した場合でも、正確
にノックセンサ信号系のフェイルを検出できること。【構成】ノックセンサ１、２の切り換え時やスイッチ
トキャパシタフィルタ４のフィルタ周波数切り換え実行
後から所定時間の間、ノックセンサ１、２の信号系のフ
ェイルを検出するフェイル検出回路６ｂによるフェイル
検出を無効にする。これによって、フィルタ４の遅延作
用によるノックセンサのフェイル検出の精度低下を防止
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はノック制御システムに
用いられる内燃機関用ノッキング検出装置のフェイル検
出に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関用ノッキング検出装置の
フェイル検出方法が、特開昭５６−６６７１２号公報に
示されている。この方法は、ノックを検出する期間とフ
ェイルを検出する期間とを別々に設定して、フェイル検
出期間のノックセンサ出力の大小でフェイルを判定する
ものである。また、特開昭６１−２５１９４２号公報に
は、複数のノックセンサ信号をマルチプレクサで切替え
てバンドパスフィルタに入力する内燃機関用ノッキング
検出装置が示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば複数
のノックセンサのうちの１つが故障した場合、ノックセ
ンサ信号はバンドパスフィルタを通過するために、図１
に示すようにその出力はすぐには０にならないで所定時
間ｔだけ出力が残ってしまう。したがって、ノックセン
サが故障しているにもかかわらずフェイル検出期間でノ
ックセンサ出力が出るのでフェイル検出できなくなると
いう問題があった。

【０００４】また、気筒毎またはエンジン条件毎にバン
ドパスフィルタの周波数帯域を切替える場合、その切替
直後に信号の応答遅れや切替時のノイズ等により正確に
フェイル検出できなくなるという問題もあった。そこ
で、この発明の目的は、バンドパスフィルタとノックセ
ンサとの間で何らかのハード的な切替を実行した場合で
も正確にノックセンサ信号系のフェイルを検出すること
ができる内燃機関用ノッキング検出装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、内燃機関に
発生する振動を検出するノックセンサと、前記ノックセ
ンサの出力信号を入力してノック特有の所定周波数帯域
の信号を通過させるバンドパスフィルタと、前記バンド
パスフィルタとノックセンサとの間で何らかのハード的
な切替を実行する切替手段と、前記ハンドパスフィルタ
の出力信号によりノックを検出するノック検出手段と、
前記バンドパスフィルタの出力信号によりノックセンサ
信号系のフェイルを検出するフェイル検出手段と、前記
切替手段の切替実行後所定期間はフェイル検出を無効に
するフェイル検出無効手段とを備えた内燃機関用ノッキ
ング検出装置をその要旨とするものである。

【０００６】

【作用】ノックセンサで内燃機関に発生する振動が検出
されると、その信号がバンドパスフィルタに送られる。
切替手段は、ノックセンサとバンドパスフィルタ間で何
らかのハード的な切替を実行することと、バンドパスフ
ィルタ特性を切替えることのうち少なくともどちらか一
方を実行する。フェイル検出手段は、この切替実行後の
バンドパスフィルタ出力に応じてフェイル検出するが、
フェイル検出無効手段によりこの切替実行後所定期間は
フェイル検出を無効にする。

【０００７】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。（第１実施例）図２に全体構成を示す。エンジン（内燃
機関）には２つのノックセンサ１，２が取り付けられて
おり、同ノックセンサ１，２はエンジンに発生する振動
を検出する。ノックセンサ１，２にはマルチプレクサ３
が接続されている。マルチプレクサ３には制御回路とし
てマルチプレクサコントローラ８が接続されている。マ
ルチプレクサコントローラ８にはエンジン回転数（Ｎ
ｅ）センサ１３と気筒判別センサ１４が接続されてお
り、これらの信号によりノックセンサ１とノックセンサ
２との出力信号を切替えて出力するようにマルチプレク
サ３を制御する。マルチプレクサ３にはスイッチトキャ
パシタフィルタ４が接続されている。

【０００８】スイッチトキャパシタフィルタ４の具体的
構成を図３に示す。本実施例のスイッチトキャパシタフ
ィルタ４は二次のスイッチトキャパシタフィルタが用い
られている。即ち、スイッチトキャパシタフィルタ４
は、コンデンサ１６，１７，１８，１９，２０，２１，
２２と、スイッチング素子（ＦＥＴ）２３，２４，２
５，２６，２７と、オペアンプ２８，２９とから構成さ
れている。

【０００９】スイッチトキャパシタフィルタ４において
は、スイッチング素子２３〜２７を図中実線で示す状態
と破線で示す状態とに切り替える（スイッチング動作す
る）ことにより、一種の抵抗が実現されてフィルタとし
て機能する。図３の回路の場合、フィルタ中心周波数ｆ
₀はｆ₀＝ｆ_CLK／２０となる。ただし、ｆ_CLKはイッ
チング駆動信号の周波数である。

【００１０】図２において、スイッチトキャパシタフィ
ルタ４にはフィルタ制御回路としての周波数特性コント
ローラ１１が接続されている。周波数特性コントローラ
１１には、マイコン１２と、図４に示す駆動信号発生装
置１０が設けられている。この駆動信号発生装置１０は
カウンタ３０とコンペアレジスタ３１と反転ラッチ回路
３２と設定器３３とからなり、カウンタ３０は水晶発振
子から１ＭＨｚのパルス信号を入力する。そして、カウ
ンタ３０は、図５に示すように、そのパルス信号の立ち
上がりエッジ毎にカウント値を「１」ずつカウントアッ
プしていく。設定器３３は発振信号（パルス信号）に対
し分周したい数に対応するｎを設定するものであり、本
実施例ではｎ＝２又はｎ＝３が設定されるようになって
いる。コンペアレジスタ３１はカウンタ３０のカウント
値と設定器３３の設定値ｎとを比較して両方の値が一致
すると、カウンタ３０のカウント値をリセット（＝０）
する。反転ラッチ回路３２は、図５に示すように、カウ
ンタ３０がリセットされる毎に反転する駆動信号を生成
して出力する。

【００１１】図２において、周波数特性コントローラ１
１には運転状態検出手段としてのエンジン回転数センサ
１３と気筒を判別するための気筒判別センサ１４とが接
続され、エンジン回転数と気筒とを検出して検出信号を
周波数特性コントローラ１１に送出する。スイッチトキ
ャパシタフィルタ４には増幅器５が接続され、同増幅器
５の増幅率は増幅率コントローラ１５で制御される。増
幅率コントローラ１５にはマイコンにより構成されるノ
ック検出回路・フェイル検出回路６が接続され、同回路
６はノックセンサ出力に対応した検出信号を増幅率コン
トローラ１５に送出し、同コントローラ１５はノックセ
ンサ出力に応じて増幅器５の増幅率を変更する。

【００１２】一方、増幅器５はノック検出回路・フェイ
ル検出回路６に接続されている。ノック検出回路６ａは
増幅器５の出力信号からノック判定レベルを作りその出
力信号がノック判定レベルより大きいとエンジンにノッ
クが発生したとしてノック検出信号を出力する。ノック
検出回路６ａにはノック抑制回路７が接続され、ノック
抑制回路７はノック検出信号の入力によりノックを抑制
すべく点火時期を所定量遅角制御する。

【００１３】フェイル検出回路６ｂは増幅器５の出力信
号からフェイル検出レベルを作り、このフェイル検出レ
ベルが予め設定されたフェイル判定レベルより小さいと
ノックセンサ信号系がフェイルしたとしてフェイル検出
信号を出力する。フェイル検出回路６ｂにはノック抑制
回路７が接続され、ノック抑制回路７はフェイル検出信
号が入力されることにより安全な点火時期まで所定量遅
角制御する。

【００１４】次に、このように構成した内燃機関用ノッ
キング検出装置の作用を説明する。ノックセンサ１，２
にてエンジン振動が検出され、マルチプレクサ３により
ノックセンサ出力信号が選択されたスイッチトキャパシ
タフィルタ４に入力され、ノック特有の周波数帯のみ通
過させる。その信号を増幅器５で適正な大きさに増幅
し、増幅された信号を基にノック検出回路・フェイル検
出回路６，ノック制御回路７によりノック検出とフェイ
ル検出およびノック抑制制御が行われる。

【００１５】このとき、スイッチトキャパシタフィルタ
４のフィルタ特性はそのスイッチング駆動信号の周波数
ｆ_CLKで変えることができ、そのｆ_CLKはエンジン回転
数Ｎｅおよび気筒判別信号により周波数特性コントロー
ラ１１で変えられ出力される。つまり、周波数特性コン
トローラ１１のマイコン１２は、図７に示す処理を定時
毎に実行する。まず、マイコン１２はステップ１００で
エンジン回転数センサ１３によるエンジン回転数Ｎｅを
読み込み、ステップ１０１でエンジン回転数Ｎｅと所定
回転数Ｎｅｏ（例えば、４０００ｒｐｍ）とを比較す
る。マイコン１３はエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ
ｅｏより小さいとステップ１０２で設定器３３をｎ＝３
に設定し、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｏより
大きいとステップ１０３で設定器３３をｎ＝２に設定す
る。

【００１６】そして、設定器３３にｎ＝３が設定された
場合には、図５に示すように、図４のカウンタ３０が水
晶発振子からのパルス信号の立ち上がりエッジ毎にカウ
ント値を「１」ずつカウントアップしていく（図５での
ｔ１，ｔ２，ｔ３）。又、コンペアレジスタ３１がカウ
ンタ３０のカウント値と設定器３３の設定値ｎ（＝３）
とを比較して両方の値が一致すると、カウンタ３０のカ
ウント値をリセット（＝０）する（図５でのｔ３）。こ
のリセットタイミングにて、反転ラッチ回路３２が反転
するスイッチング駆動信号を生成して出力する。

【００１７】このようにして、ｎ＝３となっているとき
には、１ＭＨｚの６分周である１６７ＫＨｚのスイッチ
ング駆動信号が得られる。一方、設定器３３にｎ＝２が
設定された場合には、図６に示すように、カウンタ３０
が水晶発振子からのパルス信号の立ち上がりエッジ毎に
カウント値を「１」ずつカウントアップしていく（図６
でのｔ１，ｔ２）。又、コンペアレジスタ３１がカウン
タ３０のカウント値と設定器３３の設定値ｎ（＝２）と
を比較して両方の値が一致すると、カウンタ３０のカウ
ント値をリセット（＝０）する（図６でのｔ２）。この
リセットタイミングにて、反転ラッチ回路３２が反転す
るスイッチング駆動信号を生成して出力する。

【００１８】このようにして、ｎ＝２となっているとき
には、１ＭＨｚの４分周である２５０ＫＨｚのスイッチ
ング駆動信号が得られる。このように分周したスイッチ
ング駆動信号がスイッチトキャパシタフィルタ４に送ら
れ、この信号にてスイッチトキャパシタフィルタ４のス
イッチング素子２３〜２７が切り換えられる。この際、
スイッチトキャパシタフィルタ４において、スイッチン
グ周波数を切替えることによりインピーダンスが変わり
フィルタ特性が変わる。即ち、スイッチトキャパシタフ
ィルタ４は、１６７ＫＨｚのスイッチング駆動信号の入
力にて、図８に示すように、８．３ＫＨｚの中心周波数
をもつフィルタとなり、２５０ＫＨｚのスイッチング駆
動信号の入力にて１２．５ＫＨｚの中心周波数をもつフ
ィルタとなる。つまり、エンジン回転数Ｎｅが所定回転
数Ｎｅｏより小さいときには８．３ＫＨｚの中心周波数
をもつフィルタとなり、エンジン回転数Ｎｅが所定回転
数Ｎｅｏより大きいときには１２．５ＫＨｚの中心周波
数をもつフィルタとなる。

【００１９】また、周波数特性コントローラ１１のマイ
コン１２は、図９に示す処理を定時毎に実行する。ま
ず、マイコン１２はステップ５００で気筒判別センサ１
４により気筒番号を読み取り、ステップ５０１で第１気
筒かどうかを判定する。マイコン１２は気筒が第１気筒
の時はステップ５０２で設定器３３をｎ＝３に設定し、
気筒が第１気筒以外の時はステップ５０３で設定器３３
をｎ＝２に設定する。

【００２０】本実施例では、気筒が第１気筒か第１気筒
でないかでフィルタ２の信号通過周波数帯域を切り換え
たが、当然のことながら、気筒とフィルタ２の信号通過
周波数帯域との組合せは、エンジン特性に合わせて自由
に設計してもよい。気筒によって最適なフィルタの信号
通過周波数帯域が異なるエンジンが多いので、このよう
にすることによりノック検出精度を向上することができ
る。

【００２１】図１０にフェイル検出回路６ｂのマイコン
が実行する処理（フローチャート）を示す。本実施例で
は、この処理が実行されるタイミングは、マルチプレク
サコントローラ８によりマルチプレクサ３が切替えられ
たタイミングであり、周波数特性コントローラによりス
イッチトキャパシタフィルタ４の信号通過周波数帯域が
変更されたタイミングである。

【００２２】まず、ステップ６００でフェイル検出を正
確に行うために増幅器５の増幅率を増幅率コントローラ
１５により最大値に設定する。次にステップ６０１でマ
ルチプレクサ３による各ノックセンサ１，２の出力信号
の切替時の影響、またはスイッチトキャパシタフィルタ
４の信号通過周波数帯域の切替時の影響がなくなるまで
の所定期間が経過したか否かを判別し、経過していない
場合は経過するまで待ち、経過したらステップ６０２で
タイマＴｉｍｅｒとフェイル検出レベルＶ_FAILを０にリ
セットする。

【００２３】ステップ６０３で増幅器５のノックセンサ
出力信号とフェイル検出レベルＶ_FA _ILを比較し、ノック
センサ出力信号＞Ｖ_FAILの場合は、ステップ６０４でＶ
_FAILをインクリメントし、ノックセンサ出力信号≦Ｖ
_FAILの場合はステップ６０４を実行せずに次のステップ
６０５に進む。ステップ６０５で所定期間Ｔ_LEVが経過
したか否かを判別し、Ｔｉｍｅｒ≦Ｔ _LEVとなり、所定
期間経過していない場合はまだフェイル検出期間である
と判断してステップ６０３に戻り、Ｔｉｍｅｒ＞Ｔ_LEV
となり所定期間が経過した場合は次のステップへ進む。
ここで、ステップ６０３〜６０５は、増幅器５後のノッ
クセンサ出力信号の各山を適正に検出できる周期で実行
するようにしている。また、Ｔ_LEVがフェイル検出期間
の幅である。

【００２４】次にステップ６０６でフェイル検出期間後
のフェイル検出レベルＶ_FAILと予めエンジン回転数等の
内燃機関の運転状態に応じて設定されたフェイル判定レ
ベルＦ_LEVとが比較され、Ｖ_FAIL＜Ｆ_LEVの場合はノッ
クセンサ信号系がフェイルしていると判断してステップ
６０７でノック抑制回路７にフェイル検出信号を出力し
てこの処理を終了し、ステップ６０６でＶ_FAIL≧Ｆ_LEV
の場合はノックセンサ信号系は正常だと判断して何もせ
ずにこの処理を終了する。

【００２５】（第２実施例）次に本発明の第２実施例を
第１実施例との相違点を中心に説明する。ノック判定・
フェイル判定に関連するパラメータを調整するために図
１１に示す構成のものがある。これは、例えば抵抗Ｒ₁₀
〜Ｒ₁₅により３種類の電圧を作り、Ａ／Ｄ変換入力信号
線Ｓ₇〜Ｓ₉としてＡ／Ｄ変換器９０に入力し、図２の
実施例におけるノック検出回路・フェイル検出回路６を
構成するマイコン９１によりその電圧を順次Ａ／Ｄ変換
し、そのＡ／Ｄ変換値に応じてノック判定・フェイル判
定に関連するパラメータ（例えば、ノック判定レベル，
フェイル判定レベル等）を設定する。

【００２６】図１２には、マイコン９１が実行する処理
（フローチャート）を示す。ステップ７００でノック判
定を行い、ステップ７０１でフェイル判定を行う。次に
ステップ７０２でエンジン回転数Ｎｅと所定エンジン回
転数Ｎｅ₁とを比較し、エンジン回転数Ｎｅが所定エン
ジン回転数Ｎｅ₁（例えば、３０００ｒｐｍ）より小さ
い場合、ステップ７０３でＡ／Ｄ変換入力信号線Ｎｏ．
ｎに初期値７をセットし、ステップ７０４でこのｎで指
定されたＡ／Ｄ変換入力信号線（Ｓ₇〜Ｓ₉のうち１
つ）、今回の場合はＳ₇をＡ／Ｄ変換器９０でＡ／Ｄ変
換する。

【００２７】次にステップ７０５でそのＡ／Ｄ変換値に
応じてノック判定・フェイル判定に関連するパラメータ
を変更し、ステップ７０６でＡ／Ｄ変換入力信号線Ｎ
ｏ．ｎをインクリメントした後、ステップ７０７でその
ｎが９を超えたか否かを判別し、ｎが９を超えていない
場合はまだ全てのＡ／Ｄ変換入力信号線のＡ／Ｄ変換と
ノック判定・フェイル判定に関連するパラメータの設定
が終了していないと判断してステップ７０４へ戻り、ｎ
が９を超えた場合は全てのＡ／Ｄ変換入力信号線のＡ／
Ｄ変換とノック判定・フェイル判定に関連するパラメー
タの設定が終了したと判断してこの処理を終了する。

【００２８】ステップ７０２でエンジン回転数Ｎｅが所
定エンジン回転数Ｎｅ₁以上である場合は、Ａ／Ｄ変換
入力信号線のＡ／Ｄ変換とノック判定・フェイル判定に
関連するパラメータの設定をしないでこの処理を終了す
る。ここで、ノック判定・フェイル判定に加えてこのノ
ック判定・フェイル判定に関連するパラメータの設定を
行うと時間がかかってしまい、エンジン回転数が大きく
なると全ての処理が実行できなくなるので、本実施例の
ようにすれば処理が途中で終了することがなくなり、正
確な処理ができるようになる。

【００２９】（第３実施例）次に本発明の第３実施例を
第１実施例との相違点を中心に説明する。この第３実施
例は第１実施例の図７に示したフローチャートのステッ
プ１０１で実行される設定器３３の設定値変更の判定処
理においてヒステリシス特性をもたせたものである。

【００３０】つまり、図１３に示したフローチャートの
ように、ステップ１００において、エンジン回転数を読
み込む。そして、次のステップ１０１’において、所定
回転数Ｎｅｏでイエスからノーに、所定回転数Ｎｅｏよ
り４００ｒｐｍ程低い回転数Ｎｅｏ’でノーからイエス
に進むようなヒステリシス特性にしたがって、イエスな
らばステップ１０２に、ノーならばステップ１０３に進
む。ステップ１０２では、設定器３３をｎ＝３に設定
し、ステップ１０３では設定器３３をｎ＝２に設定し、
本ルーチンを終了する。

【００３１】以上のように設定器３３の設定値切り換え
条件にヒステリシス特性をもたせることにより、設定器
３３の切り換え条件近くのエンジン回転数で設定器３３
の切り換えが頻繁に発生することを抑制できるため、最
適なノック検出を実行できる。（第４実施例）次に本発明の第４実施例を第１実施例と
の相違点を中心に説明する。

【００３２】図１４に第４実施例の構成図を示す。本実
施例では、各気筒のノックセンサからの入力を選択する
マルチプレクサ３の他に、マルチプレクサ３の出力信号
かスイッチトキャパシタフィルタ４からの出力信号かど
ちらか一方の信号を増幅器５の入力として選択する第２
のマルチプレクサ３４を備えている。この第２のマルチ
プレクサ３４はマルチプレクサコントローラ８により、
マルチプレクサ３とともに制御されている。この第２の
マルチプレクサ３４の制御を示したフローチャートが図
１５である。以下、このフローチャートにしたがって説
明する。なお、このフローチャートは所定クランク角毎
に実行される。

【００３３】まず、ステップ８００において、ノック判
定条件であるかを判定する。ここで、ノック判定条件と
は、例えばクランク角度が上死点後（ＡＴＤＣ）２０°
ＣＡであるか等である。クランク角度がＡＴＤＣ２０°
ＣＡであればステップ８０１に進む。ステップ８０１で
は第２のマルチプレクサ３４の入力としてスイッチトキ
ャパシタフィルタ４の出力を選択する。そして、ステッ
プ８０２に進み、ノック判定を実行し、本ルーチンを終
了する。

【００３４】ステップ８００において、ノック判定条件
でなかったとき、ステップ８０３に進む。ステップ８０
３ではフェイル判定条件であるかを判定する。ここで、
フェイル判定条件とは、例えば本実施例ではＡＴＤＣ７
０°ＣＡであるかを判定する。ＡＴＤＣ７０°ＣＡであ
れば、ステップ８０４に進み、第２のマルチプレクサ３
４の入力としてマルチプレクサ３の出力を選択する。そ
して、ステップ８０５に進み、フェイル判定を実行して
本ルーチンを抜ける。

【００３５】以上のような処理を実行することにより、
フェイル判定時にはスイッチトキャパシタフィルタ４を
通過させずに、マルチプレクサ３の出力信号からフェイ
ル判定を実行するため、スイッチトキャパシタフィルタ
４に信号を通すことによる応答遅れをなくすことがで
き、複数のノックセンサからの出力があっても正確にフ
ェイル判定を実行することができる。また、本実施例で
は複数のノックセンサ１，２を用いているがノックセン
サが１つであっても、スイッチトキャパシタフィルタ４
の応答遅れをなくすことができるため、フェイル発生
後、直ちにフェイルを検出できる。

【００３６】次に第４実施例において、フェイル検出回
路６ｂのマイコンが実行する処理を図１６のフローチャ
ートに示す。このフローチャートは図１０に示したフロ
ーチャートからステップ６０１の処理をなくしたものと
同様の処理を実行する。よって説明は省略する。つま
り、本実施例ではスイッチトキャパシタフィルタ４に信
号を通過させるときに生じる応答遅れを考慮する必要が
ないため、ステップ６００の次に、すぐにステップ６０
２に進むことができる。

【００３７】（第５実施例）次に本発明の第５実施例を
説明する。この第５実施例は図１７に示すように、ノッ
ク検出とフェイル検出とを同じ区間で実行し、フェイル
検出後にノックセンサの入力切り替えおよびスイッチト
キャパシタフィルタ４の周波数切り替えを実行するもの
である。

【００３８】第５実施例のシステム構成は第１実施例と
同じように図２に示したブロック図と同様であるが、ノ
ック検出回路・フェイル検出回路６の内部構成をより詳
しく説明しておく。図１８は図２に示したブロック図の
ノック検出回路・フェイル検出回路６の内部構成を示す
ブロック図である。以下、このブロック図について説明
する。

【００３９】増幅器５から送られてきた信号はノック検
出回路・フェイル検出回路６に入力されるとピークホー
ルド回路６１を通してマルチプレクサ６２に入力される
信号と、直接マルチプレクサ６２に入力される信号とに
分かれる。マルチプレクサ６２はマイクロコンピュータ
６４からの信号に基づいてマイクロコンピュータ６４内
のＡ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変換器６３に対して
出力する信号を選択する。本実施例では、フェイル（ノ
ック）検出区間である時には増幅器から直接マルチプレ
クサ６２に入力された信号を、フェイル検出区間終了後
にはピークホールド回路６１を通した信号を選択する。

【００４０】また、マイクロコンピュータ６４はピーク
ホールド回路６１に対して、ピークホールド開始信号お
よび停止信号を出力する。さらに、入力されてきた信号
の大きさに応じて増幅器５の増幅率を調整するために増
幅率コントローラ１５に信号を出力する。図１９は第５
実施例においてマイクロコンピュータ６４が実行するフ
ェイル（ノック）検出処理である。以下、図１９にした
がって説明する。なお、このフローチャートは所定クラ
ンク角毎の角度割り込みにて実行される。なお、この処
理が実行されるとき、マイクロコンピュータ６４からマ
ルチプレクサ６２に増幅器５からの出力信号が直接マル
チプレクサ６２に入力された信号を選択するように信号
が出力されている。

【００４１】この処理が実行されると、ステップ８５１
でノックセンサ出力の大きさに応じた増幅率を設定す
る。つまり、増幅率コントローラ１５に所定の増幅率と
なるように信号を出力する。次のステップ８５２ではノ
ック検出のためにノックセンサ出力をピークホールドす
る。つまり、ピークホールド回路６１に対してピークホ
ールド開始信号を出力する。また、ステップ８５３では
フェイル検出レベルＶ_FA _ILnより所定値（本実施例で
は、３（実験により最適値として求められた値）とす
る）を引く。ここで、_nは現在選択されているノックセ
ンサ番号である。次にステップ８５４では、ピークホー
ルド回路６１を介することなくＡ／Ｄ変換されたノック
センサ出力がフェイル検出レベルＶ_FAILnより大きいか
を判断する。ここで、肯定判断されるとステップ８５５
に進み、否定判断されるとステップ８５６に進む。ステ
ップ８５５では、フェイル検出レベル_FAILnをインクリ
メントして、ステップ８５６に進む。ステップ８５６で
はまだフェイル検出期間であるかを判断する。肯定判断
されるとステップ８５４に戻り、前述の処理を繰り返
す。否定判断されると本処理を終了する。

【００４２】上記処理を実行することにより、センサが
正常な場合にはフェイル検出レベルＶ_FAILnの値が大き
くなっていく。また、ノックセンサに異常が発生して、
出力レベルが０になると、ステップ８５３にてフェイル
検出レベルが３ずつ減少していく。よって、異常時には
フェイル検出レベルが正常時に比べてかなり小さい値と
なる。

【００４３】図２０はマイクロコンピュータ６４により
フェイル検出期間が終了した後（図１７のａ点）に実行
されるフローチャートである。以下、このフローチャー
トにしたがって説明する。この処理が実行されると、ス
テップ９０１において、マルチプレクサ６２の選択信号
をピークホールド回路６１の出力信号とすることによ
り、ノック検出用のピークホールド値を取り込み、Ａ／
Ｄ変換する。そして、ピークホールド回路６１に対して
ピークホールド停止信号を送り、今の値をリセットす
る。次に、ステップ９０２ではノックセンサを切り替
え、ステップ９０３ではスイッチトキャパシタフィルタ
４の信号通過周波数帯域を切り替える。また、ステップ
９０４ではステップ９０１でＡ／Ｄ変換したノックセン
サ出力に応じてノック判定する。ここで、ノック判定が
終了するとマイクロコンピュータ６４はマルチプレクサ
６１に増幅器５から直接マルチプレクサ６１に入力され
た信号を選択するように信号を送る。ステップ９０５で
はエンジン回転数ＮＥが所定値ＮＥ_GAINよりも大きいか
を判断する。ここで、肯定判断されるとステップ９０７
に、否定判断されるとステップ９０６に進む。ステップ
９０６では最大増幅率Ｇ_MAXを現在の増幅率Ｇで割り、
フェイル検出レベル変換乗数αを求め、ステップ９０８
に進む。また、ステップ９０７では最大増幅率Ｇ_MAXよ
りも小さい増幅率Ｇ_MIDを現在の増幅率Ｇで割り、フェ
イル検出レベル変換乗数αを求め、ステップ９０８に進
む。ステップ９０８ではフェイル検出レベルＶ
_FAILn（ただし、_nはステップ９０２にてノックセンサ
を切り替える前のノックセンサ番号）にαを乗じてＧ
_MAXあるいはＧ_MID相当の値に変換してステップ９０９
に進み、ステップ９０９にてフェイル判定を実行する。

【００４４】本第５実施例ではノック検出とフェイル検
出とを同時に実行しており、ノック検出では増幅器の増
幅率を検出している気筒，運転状態に応じて換える必要
がある。また、本実施例では増幅器を一つしか用いてい
ないため、フェイル検出も増幅率を換えた信号を用いて
実行する必要がある（通常のフェイル検出は常に増幅率
最大の信号を用いている）。

【００４５】そこで、本第５実施例では以上のように、
ステップ９０６またはステップ９０７，ステップ９０８
の処理を実行することにより、エンジン回転数が所定値
ＮＥ _GAIN以下のときには、常に最大増幅率で増幅した増
幅器５の出力信号からフェイル検出レベルを求めた結果
に相当するようになるよう補正している。さらに、エン
ジンの回転数が所定値ＮＥ_GAINより大きい高回転時には
最大増幅率よりも少し小さい増幅率で補正している。こ
れは図２１に示すように、エンジン回転数が低いときに
は最大増幅率で増幅されたノックセンサ出力信号を用い
てフェイル判定レベルＶ_FAILを作っても、正常時のＶ
_FAILの値ｌ_a1とフェイル時のＶフェイルの値ｌ_a2とは十
分に差がある（図２１（ａ））。しかし、エンジンの高
回転時に最大増幅率で増幅されたノックセンサ出力信号
を用いてフェイル判定レベルを作るとノックセンサ出力
信号が大きくなるためフェイル判定レベルＶ_FA _ILが増加
しやすくなる。このため、図２１（ａ）のように、すぐ
に正常時のＶ_FA _ILの値ｌ_a1の値がＡ／Ｄ変換器の変換許
容範囲（ダイナミックレンジ）を振り切るため、ある一
定値以上大きくならないようになる。しかしながら、フ
ェイル時のＶ_FAILの値ｌ_a2の値も増加しやすくなってい
るため、その値がエンジンの低回転時に比べて大きくな
り、正常時のＶ_FAILの値ｌ_a1との差が小さくなる。すな
わち、異常にもかかわらず正常であるとの誤判定をしな
いための余裕度が減ってしまう。

【００４６】そこで、エンジンの高回転時には最大増幅
率より小さいＧ_MIDに相当するように補正することによ
り正常時のＶ_FAILの値ｌ_b1とフェイル時のＶ_FAILの値ｌ
_b2の値とを小さくなるようにし、図２１（ｂ）のような
特性となるようにして、誤判定余裕を確保するようにし
ている。上記第５実施例では図１８のステップ８５４の
処理をマイクロコンピュータ６４内で処理しているが図
２２に示すようにマイクロコンピュータ６４の外部にＤ
／Ａ変換器６６とコンパレータ６５とを設け、これによ
り行うようにしてもよい。つまり、コンパレータ６５に
増幅器５からの信号（ノックセンサ出力）と、マイクロ
コンピュータ６４から出力されたフェイル検出レベルＶ
_FAILをＤ／Ａ変換器６６によりアナログ信号に変換され
た値とを比較し、ノックセンサ出力の方が大きいとき信
号を出力するような構成とするようにしてもよい。

【００４７】また、上記第５実施例ではフェイル検出期
間とノック検出期間とを同じ時期に設定しているが、例
えば図２３に示すようにノック検出期間が終了してから
フェイル検出をしてもよく、このとき、スイッチトキャ
パシタフィルタの周波数切り替えおよびノックセンサ切
り替えはフェイル検出が終了したａ点で行われる。ま
た、第５実施例において、ステップ９０７によりエンジ
ン回転数が高いときには増幅率を最大増幅率よりも小さ
い増幅率に相当するようにフェイル検出信号を補正して
いるが、この処理は必ずしも必要ではなく、エンジン回
転数に関係なくステップ９０６の処理を実行するように
してもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
バンドパスフィルタ以前で何らかのハード的な切替を実
行した場合でも正確にノックセンサ信号系のフェイルを
検出することができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の説明に供するタイムチャートであ
る。

【図２】本発明装置の第１実施例を示すブロック図であ
る。

【図３】上記実施例におけるスイッチトキャパシタフィ
ルタを示す電気回路図である。

【図４】上記実施例におけるスイッチトキャパシタフィ
ルタの駆動信号発生装置を示す電気回路図である。

【図５】信号処理を説明するためのタイムチャートであ
る。

【図６】信号処理を説明するためのタイムチャートであ
る。

【図７】上記実施例における周波数特性コントローラの
作動説明に供するフローチャートである。

【図８】上記スイッチトキャパシタフィルタの特性図で
ある。

【図９】上記実施例における周波数特性コントローラの
作動説明に供するフローチャートである。

【図１０】上記実施例の作動説明に供するフローチャー
トである。

【図１１】本発明装置の第２実施例を示す要部構成のブ
ロック図である。

【図１２】上記他の実施例の作動説明に供するフローチ
ャートである。

【図１３】第３実施例の作動説明に供するフローチャー
トである。

【図１４】第４実施例を示すブロック図である。

【図１５】第４実施例の作動説明に供するフローチャー
トである。

【図１６】第４実施例の作動説明に供するフローチャー
トである。

【図１７】第５実施例の説明に供するタイムチャートで
ある。

【図１８】第５実施例のノック検出回路・フェイル検出
回路を示すブロック図である。

【図１９】第５実施例の作動説明に供するフローチャー
トである。

【図２０】第５実施例の作動説明に供するフローチャー
トである。

【図２１】第５実施例のエンジン回転数とフェイル判定
レベルとの関係を示す特性図である。

【図２２】他の実施例のノック検出回路・フェイル検出
回路を示すブロック図である。

【図２３】他の実施例の説明に供するタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

１ノックセンサ２ノックセンサ３マルチプレクサ４スイッチトキャパシタフィルタ６ａノック検出回路６ｂフェイル検出回路８マルチプレクサコントローラ９周波数特性コントローラ９０Ａ／Ｄ変換器９１マイコン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｐ 5/152 5/153 Ｇ０１Ｍ 15/00 Ａ (72)発明者山田裕彦愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (72)発明者石原秀昭愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (72)発明者崎下晴康愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関に発生する振動を検出するノッ
クセンサと、前記ノックセンサの出力信号を入力してノック特有の所
定周波数帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ
と、前記バンドパスフィルタと前記ノックセンサとの間で何
らかのハード的な切替を実行する切替手段と、前記バンドパスフィルタの出力信号によりノックを検出
するノック検出手段と、前記バンドパスフィルタの出力信号によりノックセンサ
信号系のフェイルを検出するフェイル検出手段と、前記切替手段の切替実行後所定期間は前記フェイル検出
を無効にするフェイル検出無効手段とを備えることを特
徴とする内燃機関用ノッキング検出装置。
【請求項２】前記切替手段は、複数の前記ノックセン
サの出力信号を入力して選択的にノックセンサ信号を出
力するものであることを特徴とする請求項１に記載の内
燃機関用ノッキング検出装置。
【請求項３】前記バンドパスフィルタはスイッチトキ
ャパシタフィルタよりなり、前記切替手段は内燃機関の
運転状態に応じて前記スイッチトキャパシタフィルタへ
のスイッチング駆動周波数を調整して当該スイッチトキ
ャパシタフィルタの信号通過周波数帯域を変更するフィ
ルタ制御手段であることを特徴とする請求項１に記載の
内燃機関用ノッキング検出装置。
【請求項４】内燃機関に発生する振動を検出するノッ
クセンサと、前記ノックセンサの出力信号を入力してノック特有の所
定周波数帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ
と、前記ノックセンサからの出力信号か、前記バンドパスフ
ィルタからの出力信号かいずれか片方の信号を選択し、
出力する選択手段と、前記選択手段が前記バンドパスフィルタからの出力信号
を選択しているとき、この信号に基づいてノックを検出
するノック検出手段と、前記選択手段が前記ノックセンサからの出力信号を選択
しているとき、この信号に基づいてノックセンサ信号系
のフェイルを検出するフェイル検出手段とを備えること
を特徴とする内燃機関用ノッキング検出装置。
【請求項５】電源電圧を分割抵抗により任意の電圧に
変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段の出力電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変
換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段によるＡ／Ｄ変換値に応じて前記ノ
ック判定と前記フェイル検出の少なくとも一方に関連す
るパラメータを変更するパラメータ変更手段と、エンジン回転数が所定値より大きいことを判定するエン
ジン回転数判定手段と、前記エンジン回転数判定手段によりエンジン回転数が所
定値より大きいと判定された時に、前記Ａ／Ｄ変換手段
と前記パラメータ変更手段との実行を禁止するパラメー
タ変更禁止手段とを備えることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２または請求項３または請求項４に記載の内
燃機関用ノッキング検出装置。
【請求項６】前記切り換え手段は特性の異なる複数の
前記バンドパスフィルタから内燃機関の運転状態に応じ
た特性の前記バンドパスフィルタにノックセンサ出力信
号を入力するように切り替え、かつ、この切り替え条件
にヒステリシス特性を持たせたことを特徴とする請求項
１または請求項４に記載の内燃機関用ノッキング検出装
置。
【請求項７】前記フィルタ制御手段が前記スイッチト
キャパシタフィルタへのスイッチング駆動周波数を調整
するタイミングにヒステリシス特性を持たせたことを特
徴とする請求項３に記載の内燃機関用ノッキング検出装
置。
【請求項８】内燃機関に発生する振動を検出するノッ
クセンサと、前記ノックセンサの出力信号を入力してノック特有の所
定周波数帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ
と、前記バンドパスフィルタと前記ノックセンサとの間で何
らかのハード的な切替を実行する切替手段と、前記バンドパスフィルタの出力信号によりノックを検出
するノック検出手段と、前記バンドパスフィルタの出力信号によりノックセンサ
信号系のフェイルを検出するフェイル検出手段と、前記フェイル検出手段によりフェイル検出が実行された
後に前記切替手段を実行する切替実行手段とを備えるこ
とを特徴とする内燃機関用ノッキング検出装置。
【請求項９】前記切替手段は、複数の前記ノックセン
サの出力信号を入力して選択的にノックセンサ信号を出
力するものであることを特徴とする請求項８に記載の内
燃機関用ノッキング検出装置。
【請求項１０】前記バンドパスフィルタはスイッチト
キャパシタフィルタよりなり、前記切替手段は内燃機関
の運転状態に応じて前記スイッチトキャパシタフィルタ
へのスイッチング駆動周波数を調整して当該スイッチト
キャパシタフィルタの信号通過周波数帯域を変更するフ
ィルタ制御手段であることを特徴とする請求項８に記載
の内燃機関用ノッキング検出装置。
【請求項１１】前記ノック検出手段と前記フェイル検
出手段とを同じ期間に実行することを特徴とする請求項
８から請求項１０までのいずれかに記載の内燃機関用ノ
ッキング検出装置。
【請求項１２】前記バンドパスフィルタの出力信号を
前記ノック検出手段および前記フェイル検出手段に入力
する前に前記バンドパスフィルタの出力信号を複数の増
幅率から最適な増幅率を選択して増幅する増幅手段を備
え、前記フェイル検出手段は所定の増幅率で増幅した値に相
当するように前記バンドパスフィルタの出力信号を補正
したのちフェイル検出を実行する手段を含むことを特徴
とする請求項１１に記載の内燃機関用ノッキング検出装
置。
【請求項１３】前記所定の増幅率は最大増幅率である
ことを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関用ノック
検出装置。
【請求項１４】内燃機関の回転数を検出する回転数検
出手段を備え、前記フェイル検出手段は前記回転数検出手段により検出
された回転数が所定回転数未満のときには最大増幅率で
増幅した値に相当するように前記バンドパスフィルタの
出力信号を補正し、所定回転数以上のときには最大増幅
率よりも小さい所定増幅率で増幅した値に相当するよう
に前記バンドパスフィルタの出力信号を補正する手段を
含むことを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関用ノ
ッキング検出装置。