JPH0715424B2 - ノッキング検出装置 - Google Patents

ノッキング検出装置

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JPH0715424B2
JPH0715424B2 JP58142656A JP14265683A JPH0715424B2 JP H0715424 B2 JPH0715424 B2 JP H0715424B2 JP 58142656 A JP58142656 A JP 58142656A JP 14265683 A JP14265683 A JP 14265683A JP H0715424 B2 JPH0715424 B2 JP H0715424B2
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rotation speed
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knocking
amplification
speed
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英樹 行本
浩 成田
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日本電装株式会社
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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
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    • 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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のノッキングを検出するためのノッキ
ング検出装置に関する。
従来、ノックセンサとA−D変換器とマイクロコンピュ
ータとを使用してノッキングを検出する装置は知られて
いる。
しかるに、ノックセンサ出力信号をA−D変換器に入力
する場合に、内燃機関の回転速度の低速域においてはノ
ックセンサ出力信号が極めて小さいために、ノッキング
の検出が困難であった。また、内燃機関の回転速度の高
速域においては、ノックセンサ出力信号が極めて大きく
なるために、A−D変換器の最大入力電圧を越えて飽和
を起こし、誤った検出が行われるという問題があった。
また、例えば特開昭56-77558号公報には、機関速度に応
じてノックセンサ出力信号の増幅度を変更させることに
より、ノックセンサ出力信号を機関回転速度に関係なく
均質化する技術を開示しているが、そのダイナミックレ
ンジを広範囲に取らなければならないという問題があっ
た。
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
あり、内燃機関の回転速度の低速域から高速域まで正確
なノッキングの検出ができるノッキング検出装置を提供
することを目的とする。
本発明の上述の目的は、好適には、内燃機関のノッキン
グにより生じる信号を検出するノッキング検出手段と、 該ノッキング検出手段の検出信号より雑音を除去するフ
ィルタ手段と、 該フィルタ手段の出力するアナログ信号をディジタル信
号に変換するA−D変換手段と、 を用いることにより内燃機関のノッキングを検出するノ
ッキング検出装置において、 前記フィルタ手段により得られる信号を増幅または減衰
させる増幅手段と、 該増幅手段よりの信号を前記A−D変換手段により変換
し演算処理する演算処理手段と、 該演算処理手段の演算処理の結果に基づいてノッキング
の有無の判定をするノッキング判定手段と、 内燃機関の回転速度が上昇時か下降時かを判定する速度
判定手段と、 該速度判定手段の判定結果に基づき、前記回転速度が上
昇時には前記回転速度を第1の設定回転速度と比較し、
前記回転速度が下降時には前記回転速度を前記第1の設
定回転速度より低い第2の設定回転速度と比較する回転
速度比較手段と、 該回転速度比較手段の出力に基づいて、前記回転速度の
上昇時において前記回転速度が前記第1の設定回転速度
以上の時には前記増幅手段の増幅率を小さく設定し、前
記回転速度の下降時において前記回転速度が前記第2の
設定回転速度以下の時には前記増幅手段の増幅率を大き
く設定する増幅率補正手段と、 前記増幅率補正手段による増幅率の切替え前後で前記演
算手段による演算値が変化しないように前記増幅率補正
手段により設定された増幅率に応じて前記演算値を補正
する増幅率応動演算値補正手段とを備えるノッキング検
出装置によって達成できる。
以下本発明を添付図面に示す実施例について説明する。
第1図は本発明に係るノッキング検出装置の機能ブロッ
ク図である。10は内燃機関のノッキングにより生じる信
号を検出する圧電素子等のノッキング検出手段であり、
20はノッキング検出手段10によって検出された信号の雑
音を除去するためのフィルタ手段であり、30は増幅率を
変更できる増幅手段であって、それは増幅率を1以下に
することもできる減衰機能をもった増幅手段であり、回
転速度に応じて増幅率を段階的に変化させるものであ
る。40はA−D変換手段であり、増幅手段30よりのアナ
ログ信号をディジタル信号に変換する。A−D変換手段
40と、機関回転速度比較手段50と、増幅率補正手段60
と、増幅率応動演算値補正手段600と、演算処理手段70
と、ノッキング判定手段80は演算処理回路(実用ユニッ
トとしてはマイクロコンピュータ)90の演算処理機能を
実施するための手段を示している。機関回転速度比較手
段50は、検出した機関回転速度と設定回転速度とを比較
し、その比較結果を表す信号を増幅率補正手段60に出力
する。増幅率補正手段60は増幅手段30の増幅率を決定し
てノックセンサ出力信号を増幅または減衰させ、増幅手
段30の出力をA−D変換手段40によりA−D変換し、演
算処理手段70によりノックセンサ出力信号を演算処理す
る。増幅率応動演算値補正手段600は、増幅率補正手段6
0により設定された増幅率に応答して、増幅率が変わっ
ても演算処理手段70による演算値が変化しないように増
幅率補正手段60により設定された増幅率に応じて上記演
算値の補正を行う。ノッキング判定手段80は、演算処理
手段70により得られた処理信号よりノッキングの有無を
判定し、判定結果を示す信号を出力する。
第2図は、マイクロコンピュータを用いた本発明の一実
施例を示すブロック図であり、90はA−D変換器をチッ
プ内に含み、CPU、I−Oポート、ROM、RAMを包含する
マイクロコンピュータである。1はノックセンサ、2は
バッファで、ノックセンサ1により得られるノックセン
サ出力信号をインピーダンス変換し、フィルタ3への入
力信号とするものである。4は増幅器、5は減衰器であ
り、機関回転速度に対応し、高速域で減衰器5より入力
ポートAを通し、低速域では入力ポートBを通してマイ
クロコンピュータ90に入力し、その中のA−D変換器に
よる変換処理を受ける。CPUは増幅器4及び減衰器5の
増幅率を補正し、ノックセンサ信号を演算処理し、ノッ
キングの検出を行い、ノッキングの有無を判定し、判定
結果を示す信号を出力する。この実施例は、高速域と低
速域とで入力ポートを切替えてノックセンサ出力信号の
直線性を広範囲に保つ構成を示している。
第3図はマイクロコンピュータ90のソフトウエアを示す
フローチャートの一例を示している。この例においては
入力ポート切替回転速度にヒステリシス特性を持たせて
ある。
内燃機関の始動によりROM及びRAMに記憶されたプログラ
ムが実行され、ステップ300において初期値設定が行わ
れ、ヒステリシス特性に対応する入力ポート切替え回転
速度(第1の設定回転速度:例えば3500r.p.m.と、第1
の設定回転速度より低い第2の設定回転速度:例えば29
00r.p.m.)の初期設定が行われる。次にステップ310で
機関の回転速度Neが検出され、ステップ320において機
関の回転速度が上昇時であるかあるいは下降時であるか
の判定のための処理を行い、ステップ330において、機
関の回転速度が上昇時か下降時かの判断がなされる。第
4図はヒステリシス特性を持たせたノックセンサ出力電
圧と機関の回転速度との関係を示した特性図であり、機
関の回転速度が上昇時であり、1で示す第1の設定回転
速度を越えると、入力ポートはポートBからポートAに
切替えられる。同様に、機関の回転速度が下降時であっ
て2で示す第2の設定回転速度を下回ると、入力ポート
はポートAからポートBに切替えられる。なお、第4図
中の点線Cは従来のノックセンサ出力特性を示す。
次に、ステップ330の判断結果として機関の回転速度が
上昇時であるとステップ400に進み、機関の回転速度
と、ヒステリシス特性が与えられた入力ポート切替回転
速度(第1の設定回転速度=3500r.p.m.)との大小が比
較され、機関の回転速度Neが入力ポート切替回転速度よ
り大きいとき(Ne>3500r.p.m.)には、ステップ410で
ノックセンサ入力信号は減衰器5を通して減衰率Aで減
衰された後入力ポートAを通して入力される。次いで、
ステップ420においてポートAを通して入力されたノッ
クセンサ入力信号に対し、ノック固有周波数振動波形一
周期の各ピークごとの平均処理を行い、各ピークの平均
値VAD及び各ピークの値Vmaxを算出し、同時に各ピーク
の平均値VAD及び各ピーク値Vmaxに対し、それぞれ減衰
率Aと増幅率Bとの比α=B/Aを掛け合わせることによ
り、増幅率の切替え前後で演算値が変化しないように、
増幅率に応じた演算値の補正を行う。他方、ステップ40
0における判断結果として機関回転速度Neが入力ポート
切替回転速度として設定した3500r.p.m.より低速域にあ
るときには、ステップ470に進みノックセンサ入力信号
は増幅器4を通して増幅率Bで増幅され後入力ポートB
よりA−D変換器の中に取り込む。そして、ステップ48
0でポートBを通して入力されたノックセンサ入力信号
に対し、ノック固有周波数振動波形一周期の各ピークご
との平均処理を行い、各ピークの平均値VAD及び各ピー
クの値Vmaxを算出する。ステップ430においてはステッ
プ420とステップ480とで算出されたピークの平均値VAD
と、過去のノックセンサの出力信号の平均値Vmeanとて
重みつき加算の平均処理を行い、新しいノックセンサ出
力信号平均値V′meanを算出する。次に、ステップ440
では、算出した新しいノックセンサ出力信号V′mean
定数Kを乗算し、オフセットVoffを加え、判定レベルV
refの演算を行う。ステップ450では、判定レベルVref
ノックセンサ出力信号の各ピーク値Vmaxとの大小の比較
が行われる。ノックセンサのピーク値Vmaxが判定レベル
Vrefより大きいとき(Vmax>Vref)には、ノック有りと
判定され、ステップ460に進み、ノックセンサ出力信号
が判定レベルを越えた回数のノックパルス信号が出力さ
れる。ノックパルス信号の出力後は、再びノック検出を
開始するためにステップ310にもどる。ステップ450にお
いて、ノックセンサのピーク値Vmaxが判定レベルVref
り小さいとき(Vmax<Vref)には、ノック無しと判定さ
れ、ステップ310にもどる。
また、ステップ330において、機関の回転速度Neが下降
時であると、ステップ500に進み、機関の回転速度と、
ヒステリシス特性が与えられた入力ポート切替回転速度
(第2の設定回転速度=2900r.p.m.)との大小が比較さ
れ、両者間の大小関係にしたがって、ステップ510又は
ステップ570に進み、以下それぞれのステップにおける
処理が実行され、ステップ560へと進む。ここで、ステ
ップ510〜ステップ580はステップ410〜ステップ480と同
様の処理が実行される。
このような演算処理によれば、機関の回転速度の上昇時
と下降時とにおいてノックセンサ出力電圧と入力ポート
切替回転速度との関係にヒテリシス特性を持たせること
により、ノックセンサ信号の出力特性が多少変化するこ
とがあっても、ノックセンサ出力信号に対する増幅率の
補正を良好に行うことができるのでノック判定が確実に
なされる。
なお、第2図において、ノックセンサ1が本発明のノッ
キング検出手段に相当し、フィルタ3が本発明のフィル
タ手段に相当し、増幅器4及び減衰器5が本発明の増幅
手段に相当し、マイクロコンピュータ90に含まれるA−
D変換器が本発明のA−D変換手段に相当する。また、
第3図において、ステップ320、330が本発明の速度判定
手段に相当し、ステップ400、500が本発明の回転速度比
較手段に相当し、ステップ410、470、510、570が本発明
の増幅率補正手段に相当し、ステップ420、520が本発明
の増幅率応動演算値補正手段に相当し、ステップ420〜4
40、470、480、520〜540、570、580が本発明の演算処理
手段に相当し、ステップ450、460、550、560が本発明の
ノッキング判定手段に相当する。
以上述べたように本発明によれば、ノンクセンサの出力
信号は、それが比較的小さくなる内燃機関の回転速度が
低い時には大きな増幅率で増幅してA−D変換手段を介
して演算処理手段に取り込まれるために演算分解能が高
くなり、かつノックセンサの出力信号が比較的大きくな
る内燃機関の回転速度が高い時には小さな増幅率で増幅
または減衰してA−D変換手段を介して演算処理手段に
取り込まれるためにA−D変換手段の最大入力電圧を越
えて飽和を起こすのが防止され、しかもこのような増幅
率の切替え前後で演算処理手段による演算値が変化しな
いように増幅率に応じて演算値も補正するのみならず、
機関の回転速度の上昇時と下降時とにおいて、増幅率の
切替え設定回転速度にヒステリシスを持たせることによ
り、ノックセンサ出力信号の出力特性が多少変化するこ
とがあっても増幅率が頻繁に変化しないこととが相まっ
て、ディジタル比較演算処理方式においても精度の高い
処理を行うことができるので、内燃機関の回転速度の低
速域から高速域の広い回転領域にわたって、正確にノッ
キングの有無を判定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】
第1図は本発明に係るノッキング検出装置の機能ブロッ
ク図である。 第2図はマイクロコンピュータを使用した本発明の一実
施例を示すブロック図である。 第3図は第2図のマイクロコンピュータの演算処理を示
すフローチャートである。 第4図は上記実施例におけるヒステリシス特性を持たせ
たノッキング検出装置のノックセンサ出力電圧と機関回
転速度との関係を示す特性図である。 1……ノックセンサ、3……フィルタ、4……増幅器、
5……減衰器、90……マイクロコンピュータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関のノッキングにより生じる信号を
    検出するノッキング検出手段と、 該ノッキング検出手段の検出信号より雑音を除去するフ
    ィルタ手段と、 該フィルタ手段の出力するアナログ信号をディジタル信
    号に変換するA−D変換手段と、 を用いることより内燃機関のノッキングを検出するノッ
    キング検出装置において、 前記フィルタ手段により得られる信号を増幅または減衰
    させる増幅手段と、 該増幅手段よりの信号を前記A−D変換手段により変換
    し演算処理する演算処理手段と、 該演算処理手段の演算処理の結果に基づいてノッキング
    の有無の判定をするノッキング判定手段と、 内燃機関の回転速度が上昇時か下降時かを判定する速度
    判定手段と、 該速度判定手段の判定結果に基づき、前記回転速度が上
    昇時には前記回転速度を第1の設定回転速度と比較し、
    前記回転速度が下降時には前記回転速度を前記第1の設
    定回転速度より低い第2の設定回転速度と比較する回転
    速度比較手段と、 該回転速度比較手段の出力に基づいて、前記回転速度の
    上昇時において前記回転速度が前記第1の設定回転速度
    以上の時には前記増幅手段の増幅率を小さく設定し、前
    記回転速度の下降時において前記回転速度が前記第2の
    設定回転速度以下の時には前記増幅手段の増幅率を大き
    く設定する増幅率補正手段と、 前記増幅率補正手段による増幅率の切替え前後で前記演
    算手段による演算値が変化しないように前記増幅率補正
    手段により設定された増幅率に応じて前記演算値を補正
    する増幅率応動演算値補正手段とを備えるノッキング検
    出装置。
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