JPH08128354A - エンジンのノッキング判定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンが正常に運転されている際に、低い
確立で単発的に発生するノッキングが存在しても、ノッ
キング抑制処理が必要な状態であると誤判断することが
無い様なノッキング判定方法及び装置の提供。 【構成】 加速度センサ（２）によりエンジン（１）の
振動を検出し、検出信号処理手段（３、４、５）により
加速度センサ（２）の検出信号を処理して必要なデータ
を得て、記憶手段（６１）により前記データを連続して
所定数だけ記憶し、比較手段（６２）により連続して記
憶された所定数のデータの各々と閾値とを比較し、演算
手段（６４）により所定数のデータの内で閾値を越えた
データの割合を算出し、判断手段（７）により算出され
た前記割合に基づいてノッキングが生じているか否かを
判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン運転中にノッ
キングが生じたか否かを判断するエンジンのノッキング
判定方法及び装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノッキングは燃焼室内の圧力振動による
異常現象である。従って、加速度センサをエンジンの燃
焼室近傍で且つノイズを拾い難い様な場所に取付け、そ
の加速度センサの出力結果から、当該エンジンにおける
ノッキング発生の有無を判断することが出来る。ここ
で、加速度センサはエンジンに取付けられた加速度ピッ
クアップで構成されており、加速度ピックアップからの
検出信号を増幅するアンプと、増幅した検出信号からノ
イズ成分を除去するバンドパスフィルタ、と組み合わせ
て設置されている（図４のステップＳ１では「アナログ
処理部」と表現している）のが一般的である。

【０００３】従来技術においては、図４で示すように、
エンジンに取付けられた加速度センサからの検出信号、
即ちエンジンのノッキングに対応する信号が、制御手段
へ供給或いは入力され（ステップＳ１）、当該信号から
エンジン圧力振動の振幅或いは最大値が演算される。そ
の演算結果がデータとしてノッキング発生の有無の判断
材料となり、ステップＳ２において、入力されたデータ
が閾値よりも大きいか否かが判断される。

【０００４】データが閾値よりも小さければ（ステップ
Ｓ２でＮＯ）、ノッキングが生じていないと判断して、
ステップＳ１に戻る。これに対して、データが閾値より
も大きな場合は（ステップＳ２でＹＥＳ）、ノッキング
が生じたと判断する。そして、点火時期を遅らせたり、
或いは、可能であればエンジンの負荷を減少させて、ノ
ッキングを抑制するのである（ステップＳ３）。

【０００５】尚、図３で示すシステムは後述する実施例
の欄で説明されているものと制御方法が異なるのみで、
他は同様であるため、重複説明は省略する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、エンジン運転
の際にはノッキングのサイクルが含まれている場合があ
り、例えエンジンが正常に運転されていても、単発的に
ノッキング或いはそれに近い振動が発生することがあ
る。この様な単発的なノッキング或いはそれに近い振動
は、エンジンの運転に対する影響は無視出来るものであ
る。

【０００７】しかし、上述の従来技術におけるノッキン
グの判定は、各々のデータ毎に行なわれている。そのた
め、このような単発的なノッキング或いはそれに近い振
動、換言すれば無視しても良いノッキングが発生した場
合でも、これを無視すること無く、点火時期の調整、或
いは負荷の減少等のノッキング抑制処理が為されてしま
う。そして、無視出来るノッキングに対応して点火時期
の調整、或いは負荷の減少等を行なうことは、エンジン
運転に際して不必要であるのみならず、その後の安定し
た運転を妨げ、さらに効率を悪化させる、という問題が
存在する。

【０００８】本発明はこの様な従来技術に鑑みて提案さ
れたもので、エンジンが正常に運転されている際に、低
い確率で単発的に発生するノッキング或いはそれに近い
振動が存在しても、ノッキング抑制処理が必要な状態で
あると誤判断することが無い様な、ノッキング判定方法
及び装置の提供を目標とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のエンジンのノッ
キング判定方法は、エンジンの振動を検出する検出工程
と、該検出工程による検出信号を処理して得られたデー
タを連続して所定数だけ記憶する記憶工程と、連続して
記憶された所定数のデータの各々と閾値とを比較する比
較工程と、所定数のデータの内で閾値を越えたデータの
割合を算出する演算工程と、該演算工程で算出された前
記割合に基づいてノッキングが生じているか否かを判断
する判断工程、とを有している。

【００１０】ここで、「検出工程による検出信号を処理
して」データを得る手法としては、加速度センサとして
用いられる加速度ピックアップからの検出信号をアンプ
により増幅し、該バンドパスフィルタにより増幅した信
号からノイズ成分を除去し、バンドパスフィルタ通過後
に燃焼行程付近の信号からピーク値（上下の全幅或いは
片側のみの振幅）を検出することにより行われるのが好
ましい。

【００１１】また、本発明のエンジンのノッキング判定
装置は、エンジンの振動を検出する加速度センサと、該
加速度センサの検出信号を処理して必要なデータを得る
ための検出信号処理手段と、該検出信号処理手段から得
られたデータが供給される制御手段とを有し、該制御手
段は前記データを連続して所定数だけ記憶する記憶手段
と、連続して記憶された所定数のデータの各々と閾値と
を比較する比較手段と、所定数のデータの内で閾値を越
えたデータの割合を算出する演算手段と、該演算手段で
算出された前記割合に基づいてノッキングが生じている
か否かを判断する判断手段、とを備えている。

【００１２】上述した「加速度センサの検出信号を処理
して必要なデータを得るための検出信号処理手段」とし
ては、例えば、加速度センサとして用いられる加速度ピ
ックアップと、加速度ピックアップからの検出信号を増
幅するアンプと、増幅した信号からノイズ成分を除去す
るバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタ通過後に
燃焼行程付近の信号からピーク値（上下の全幅或いは片
側のみの振幅）を検出するピーク振幅検出器、とを含ん
で構成するのが好ましい。

【００１３】ここで、本発明が適用されるエンジンにつ
いては、特に限定条件は存在しないが、ノッキングの影
響が大きいエンジンに対して本発明が適用されれば、非
常に効果的である。

【００１４】本発明の実施に際して、ノッキングが生じ
ていると判断された場合には、エンジンの点火時期を調
節して遅角させるか、或いは、エンジンの負荷を減少さ
せるのが好ましい。

【００１５】また、本発明の判定方法及び装置におい
て、ノッキングが生じているか否かの判断は、先行する
所定数のデータにおける閾値を越えたデータの割合に基
づいて、加速度センサから検出信号が出力される度毎に
行われるのが好ましい。但し、運転条件の変動が緩やか
である場合（例えば発電用ガスエンジン）は、前記判断
をする度に所定数のデータを全てクリアして（リセット
して）、新たに所定数のデータを蓄積するように構成し
ても良い。

【００１６】

【作用】上述した様な構成を具備する本発明によれば、
所定数（例えば１００個）のデータの内で閾値を越えた
データが幾つ存在するかにより（所定数のデータの内で
閾値を越えたデータの割合により）、ノッキングが発生
したか否かが判定される。即ち、閾値を越えたデータの
割合が少なければ、圧力振動が小さくノッキングが発生
していないか、或いは無視出来るものである、と判断さ
れる。一方、前記割合が多ければ、圧力振動も大きく、
ノッキングは無視出来ないと判断されて、必要な処理
（エンジン点火時期の遅角、或いは、エンジン負荷の減
少）が為されるのである。

【００１７】従って、上述した（エンジンの運転では無
視することが出来る様な）単発的なノッキング或いはそ
れに近い振動が発生しても、単発的なものでは前記割合
には大きな影響を与える事は無いので、当該（単発的
な）ノッキングが判断に影響を与えることは殆ど無い。
換言すれば、前記所定数が例えば１００個である場合
は、該単発的なノッキング或いはそれに近い振動は、ノ
ッキング発生判断に対して１／１００の影響力しか有し
ていないのである。従って本発明では、単発的なノッキ
ング或いはそれに近い振動が発生しても、それだけでノ
ッキング抑制処置が為されることは無い。

【００１８】

【実施例】以下、図１及び図２に基づいて本発明の実施
例について説明する。エンジンのノッキング判定装置
は、図１において、エンジン１に取付けられた加速度ピ
ックアップ２と、該加速度ピックアップ２からの検出信
号を増幅するアンプ３と、増幅した検出信号からノイズ
成分を除去するバンドパスフィルタ４と、ピーク振幅を
検出するためのピーク振幅検出器５と、前記検出信号か
らアナログ処理されたデータに基づいてエンジンがノッ
キングを生じているか否かを判定する制御手段６と、該
制御手段６によってノック判定信号の発生を制御される
ノック判定信号発生機７とから構成されている。

【００１９】前記制御手段６は、所定数Ｎ（例えば１０
０個）毎のデータを記憶するデータ書き込み部６１と、
ここのデータと閾値１（発生件数次第によっては、ノッ
キングの判定となる基準の値）を比較する第１の比較判
定部６２と、個々のデータで、しきい値１を越すものを
カウントするカウント部６３と、第２の比較判定部６４
とから成る。そして、該第２の比較判定部６４は、前記
閾値１を越えたものとしてカウントされたｎ個のデータ
の前記記憶された所定数Ｎのデータに対する割合ｎ／Ｎ
と、ノッキングの判定基準である閾値２とを比較してい
る。

【００２０】次に図２で図示された本発明の制御フロー
について、図１をも参照して説明する。図２において、
ステップＳ１ではエンジン１に取付けられた加速度ピッ
クアップ２によってエンジンの圧力振動に対応する電圧
信号（アナログ信号）が検出され、該検出信号はアンプ
３によって増幅され、バンドパスフィルタ４により、こ
の増幅された信号からノイズ成分が除去される。さら
に、ノイズ成分が除去された信号からはピーク振幅検出
器５によってピーク振幅が検出され、前記電圧信号（ア
ナログ信号）はデジタル信号に変換され、制御手段６に
おいて、該デジタル信号からエンジン圧力振動の振幅が
演算される。そしてこのアナログ処理の工程では所定数
Ｎ毎のデータが記憶される。 次に、ステップＳ２に進
み、前記所定数Ｎの振幅の内から閾値１を超すデータ数
ｎをカウントし、次にステップＳ３に進み、所定数Ｎに
対するｎの割合、即ちｎ／Ｎを算出する。さらにステッ
プＳ４に進み、前記ｎ／Ｎの値とノッキングの起こる限
界割合である閾値２とが比較される。そして、ｎ／Ｎの
値の方が閾値２よりも大きくない場合（ステップＳ４に
おいてＮＯ）はステップＳ１に戻る。また、ｎ／Ｎの値
の方が閾値２よりも大きい場合（ステップＳ４において
ＹＥＳ）はエンジンはノッキングを起こしていると判断
し、ステップＳ５に進む。そして、ノック信号を発生す
ると共に、点火時期を遅らせたり、或いはエンジンの負
荷を減少させてノッキングを抑制して（ステップＳ
６）、ステップ１に戻る。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、エ
ンジンの運転に影響を及ぼさない単発的なノッキング或
いはそれに近い振動が発生してもノッキング発生と判断
しないために、ノッキング抑制処置（エンジン点火時期
の遅角、或いは、エンジン負荷の減少）が為されること
が無く、安定した運転が維持出来るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるシステムブロック図

【図２】実施例の制御フローチャート

【図３】従来技術によるシステムブロック図

【図４】従来技術による制御フローチャート

【符号の説明】

１・・・エンジン ２・・・加速度ピックアップ ３・・・アンプ ４・・・バンドパスフィルタ ５・・・ピーク振幅検出器 ６・・・制御手段 ７・・・ノック判定信号発生機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの振動を検出する検出工程と、
   該検出工程による検出信号を処理して得られたデータを
   連続して所定数だけ記憶する記憶工程と、連続して記憶
   された所定数のデータの各々と閾値とを比較する比較工
   程と、所定数のデータの内で閾値を越えたデータの割合
   を算出する演算工程と、該演算工程で算出された前記割
   合に基づいてノッキングが生じているか否かを判断する
   判断工程、とを有することを特徴とするエンジンのノッ
   キング判定方法。
2. 【請求項２】 エンジンの振動を検出する加速度センサ
   と、該加速度センサの検出信号を処理して必要なデータ
   を得るための検出信号処理手段と、該検出信号処理手段
   から得られたデータが供給される制御手段とを有し、該
   制御手段は前記データを連続して所定数だけ記憶する記
   憶手段と、連続して記憶された所定数のデータの各々と
   閾値とを比較する比較手段と、所定数のデータの内で閾
   値を越えたデータの割合を算出する演算手段と、該演算
   手段で算出された前記割合に基づいてノッキングが生じ
   ているか否かを判断する判断手段、とを備えていること
   を特徴とするエンジンのノッキング判定装置。