JPH0759930B2 - ノツク制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ノック制御装置に関する。

〔従来の技術〕

エンジンの振動信号（ノックセンサーからの出力信号）
に基いて点化時期を修正することは、知られている。こ
の種の装置としては、特開昭54−25334号，特開昭55−1
56261号公報，特開昭58−66026号公報が挙げられる。
又、カートシスを演算するものとしては、特開昭59−18
4857号公報に記載のものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、エンジンの低速回転時には、ノックセンサから
のエンジン振動信号（ノックセンサ出力信号）のレベル
が低いため、ノッキングの比較検出時点でのノックセン
サ出力の電圧絶対値が小さくなる。このため、検出系を
構成するオペアンプのオフセットの影響を受け易く微調
整が必要であり、またノック信号を検出するための検出
レベルの調整が必要になる等の欠点があった。又、特開
昭59−184857号公報に記載のものは、単にカートシスを
演算し、基準値と比較するものであり、点火時期の位相
角を調整することについて配慮されていないものであ
る。

本発明の目的は、エンジンの低速回転時にも安定したノ
ック検出を行い、そのノック信号に応じて点火時期を制
御することにより最適な点火時期を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のノック制御装置
は、エンジンの燃焼状態を監視し、ノックが発生した場
合に、これを検出し点火時期を制御するノック制御装置
であって、エンジンの燃焼状態を検出するセンサと、該
センサ出力の特定の周波数成分の信号を抽出する周波数
フィルタと、該周波数フィルタ通過後の信号を演算処理
する演算器と、該演算器出力を基準値と比較弁別してエ
ンジンのノックの強度を対応したパルス列信号を出力す
る比較器を有するノック制御装置において、前記演算器
は前記周波数フィルタ通過後の信号を入力するアナログ
ゲートと、該アナログゲートの出力信号を時系列波形を
記憶するメモリー及び該時系列波形のカートシスを演算
する演算器と、該演算器の演算したカートシスを予め設
定された基準値と比較する比較器と、該比較器により比
較された偏差に応じた出力信号を入力する位相器と、該
位相器の出力によってトリガされるタイミング制御器を
備え、前記位相器により点火時期の位相角を調整すると
ともに、前記タイミング制御器の出力により前記アナロ
グゲートのゲートをある期間閉じるようにしたことを特
徴とするものである。

〔作用〕

次にその作用について説明する。

エンジンの燃焼時に、前記サンプリング回数の指示によ
り、前記センサから前記変換器を通して任意の期間ある
いは任意の個数サンプリングを行い、前記センサからの
時系列波形を前記メモリーに記憶する。ここに、前記演
算器は該メモリーから抽出したデータを基にカートシス
を演算し前記比較器に入力する。

カートシスとは、各データから全データの平均値を差引
いて４乗し、全データ数で平均した値を標準偏差の４乗
で標準化した値である。このカートシスは、信号の頻度
分布形状の特徴を表わす指標であるので、前記センサの
出力波形の信号レベルにはよらず波形が一定であれば一
定の値を示す。したがつて、該センサの出力波形にノツ
クによる突発的なピークが含まれた場合には、定常状態
の波形から基まるカートシスより大きな値となり、ピー
ク高さが高いほど大きな値をとる。

前記比較器は、このカートシスと予め設定した基準値と
を比較し、カートシスがこの基準値を超えるとその差
（ノツクの強度）に応じた信号を出力する。該出力信号
を基に点火時期が適正に制御される。すなわち、前記セ
ンサの出力波形のレベルによらず、その波形に含まれる
突発的なピークを基に演算処理されるので確実にノツク
は弁別され、しかもノツク強度に応じて点火時期が修正
されるのでノツクの抑制が確実に行える。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を用いて説
明する。本実施例は期間の振動加速度を測定する加速度
センサを用いたものであり、上記以外に燃焼室圧力を測
定する方法、機関発生音を測定する方法等がある。いづ
れの場合に於いてもその信号に応じて的確な点火時期制
御が行える。

第１図において、１は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の出力信号の中でノツキ
ングに対し感度の高い周波数成分（約7KHz）を通過させ
る周波数フイルタ、３は周波数フイルタ２の出力信号の
うちノツク検出に対し妨害となる各種ノイズを遮断する
アナログゲート、４はアナログゲート３の開閉を指示す
るゲートタイミング制御器、５はアナログゲート３を通
過した時系列波形に相当するアナログ量をデイジタル量
に変換するA/D変換器、６は変換値を記憶するメモリ
ー、７はカートシスを演算する演算器、８はA/D変換器
５の変換値を任意の期間、あるいは任意の個数だけメモ
リー６に記憶させるサンプリング回路、９は演算結果に
相当するアナログ量に変換するA/D変換器、10は該変換
値と予め設定した比較値（ノツキングが発生しない値）
と比較しその差に応じた信号を出力する比較器、11は比
較器10の出力信号に応じて点火信号の位相を変化させる
移相器でその出力はスイツチング回路14および前記タイ
ミング制御器４に接続される。12は予め設定した基準点
火信号発生器、13は基準点火信号発生器12の出力信号を
波形整形増幅する増幅器、14は移相器11の出力信号によ
り点火コイル15への給電を断続するスイツチング回路で
ある。

次にこの発明の一実施例の動作を説明する。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基準点火
信号発生器12より発生する基準点火信号は増幅器13によ
つて所望の閉路角を開閉パルスに波形整形され、移相器
11を介してスイツチング回路14を駆動し、点火コイル15
の給電を断続し、その電流遮断時に発生する点火コイル
15の点火電圧によつ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
つて検出される。この加速度センサ１の出力信号には、
機関のノツキングによる機関振動とは別に他の要素から
加わる機械的振動による振動ノイズや点火時期に信号伝
達路に乗るイグニシヨンノイズ等の電気的ノイズが重畳
している。これらのノイズ成分は、周波数フイルタ２を
通過することにより相当除去されるが、特に非常に大き
なレベルにあるイグニシヨンノイズはアナログゲート３
を移相器11の出力によつてトリガされるタイミング制御
器４の出力によつて点火時期からある期間そのゲートを
閉じることによつて除去される。

今、機関のノツキングが発生していない場合において
は、アナログゲート３からのノイズ成分のない一定の一
振動波形は、A/D変換器５によりその波形に相当するア
ナログ量がデイジタル量に変換され、サンプリング回路
８の信号に応じてメモリー６に入力される。その後、演
算器７に入力されカートシスが演算される。ここに、カ
ートシスは次式により求められる。

X₁:入力信号 N:データ個数 上式の如く、各データから全データの平均値を差引いて
４乗し、全データ数で平均した値を標準偏差の４乗で標
準化して得られるカートシスは、前記した様に、信号の
頻度分布形状の特徴を表わす指標であるので、センサの
出力波形の振幅、周波数によらず一定値（例えば、入力
信号が正弦波であればカートシスは1.5を示す。）をし
たがつて、機関にノツキングが発生していない一定の振
動波形のカートシスは一定値を示す。上記演算結果は、
予め設定された値を基準信号（ノツキングが起こらない
値）とする比較器10にて比較され、しかる後その差に応
じた出力信号が移相器11に入力される。移相器11では、
比較器10からの信号に基づいて点火時期の位相角を調整
する。例えば、第２図に示した如き電圧によつて角度を
制御する信号伝達系を構成することでなされる。機関に
ノツキングが発生していない場合は、比較器10の出力は
零となり、移相器11による位相角も零となる。したがつ
て、点火時期は遅れない。

一方、ノツキングが発生した場合、加速度センサ１の出
力波形には点火時期よりある時間遅れた付近でノツキン
グ信号（突発的なピーク信号）が含まれる。この場合の
カートシスは、ノツキングのない状態の波形から求まる
カートシスより大きな値をとりピーク高さ、すなわちノ
ツクの強度に応じて大きな値をとる。したがつて、比較
器10の出力信号はノツク強度に応じた値を示し、移相器
11が増幅器13の出力波形信号を遅れ側に移送するため、
移相器11の出力は移送が基準点火信号の移送よりも遅れ
てスイツチング回路14を駆動する。その結果、点火時期
が遅れノツキングの発生が止み、ノツキングの無い状態
となる。このようにして、エンジンの低速回転時の如く
ノツク信号のレベルが低い時でも、ノツキングの発生に
伴う信号波形の変化を演算処理によつて検知できるの
で、適確に点火時期を制御できる。また、制御系は閉ル
ープ制御より構成されており、その制御点はノツキング
の発生をその初期から確実に検出し演算処理するので、
ノツキングの発生しない機関効率の良い点火時期を得る
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、イグニシヨンノ
イズを除去することができ、エンジンの燃焼状態を検出
するセンサの出力振動波形のレベルに関係せずその波形
中に含まれる異常信号、すなわち突発的なピーク（ノツ
ク）信号に基づきノツクを弁別するカートシスが演算処
理されるので、エンジンの低速回路時に於ける如きノツ
ク信号のレベルが低い時でも微妙な回路調整をすること
なく、しかも簡単な構成で容易にノツクを弁別し、これ
を抑制して機関効率の良い点火時期制御を可能にしたノ
ツク制御装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第２図は
カートシス演算器の出力と点火位相角の関係を示す図で
ある。 １……加速度センサ、２……周波数フイルタ、３……ア
ナログゲート、４……タイミング制御器、６……メモリ
ー、７……カートシス演算器、10……比較器、11……移
相器、12……基準点火信号発生器、14……スイツチング
回路、15……点火コイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉浦 登 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所佐和工場内 (56)参考文献 特開 昭58−66026（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−90019（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−184857（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの燃焼状態を監視し、ノックが発
   生した場合に、これを検出し点火時期を制御するノック
   制御装置であって、エンジンの燃焼状態を検出するセン
   サと、該センサ出力の特定の周波数成分の信号を抽出す
   る周波数フィルタと、該周波数フィルタ通過後の信号を
   演算処理する演算器と、該演算器出力を基準値と比較弁
   別してエンジンのノックの強度に対応したパルス列信号
   を出力する比較器を有するノック制御装置において、前
   記演算器は前記周波数フィルタ通過後の信号を入力する
   アナログゲートと、該アナログゲートの出力信号を時系
   列波形を記憶するメモリー及び該時系列波形のカートシ
   スを演算する演算器と、該演算器の演算したカートシス
   を予め設定された基準値と比較する比較器と、該比較器
   により比較された偏差に応じた出力信号を入力する位相
   器と、該位相器の出力によってトリガされるタイミング
   制御器を備え、前記位相器により点火時期の位相角を調
   整するとともに、前記タイミング制御器の出力により前
   記アナログゲートのゲートをある期間閉じるようにした
   ことを特徴とするノック制御装置。