JPH08319931A - プレイグニッション検出装置 - Google Patents
プレイグニッション検出装置Info
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- JPH08319931A JPH08319931A JP7267026A JP26702695A JPH08319931A JP H08319931 A JPH08319931 A JP H08319931A JP 7267026 A JP7267026 A JP 7267026A JP 26702695 A JP26702695 A JP 26702695A JP H08319931 A JPH08319931 A JP H08319931A
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-
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- G01L23/22—Devices 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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- G01L23/225—Devices 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
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Abstract
出することのできるプレイグニッション検出装置を提供
する。 【構成】 内燃機関の振動は振動センサ113、114
によって検出され、制御部12に読み込まれる。またク
ランク角度はクランク角度センサ111によって検出さ
れる。そして振動レベルが所定レベル以上となったクラ
ンク角度と点火時期との差が所定値以下となったとき、
即ち点火時期以前に振動が所定レベル以上となったとき
にPIが発生したと判定する。さらに点火時期が連続し
て遅角制御されておりかつ振動レベルが増大していると
きにPI発生と判断することによりPIの発生を早期確
実に検出する。さらに点火時期後短時間経過後に開とな
る第1のゲートと、その後に開となる第2のゲートとを
設置することにより構成を簡易化することができる。
Description
ニッション検出装置に係わり、特にプレイグニッション
状態を早期に検出することのできるプレイグニッション
検出装置に関する。
内デポジットが有する残熱がホットスポットとなり、圧
縮行程の途中に自然着火してしまう現象をプレイグニッ
ションというが、プレイグニッションは出力激減あるい
は回転の不調をきたすだけでなく極端な場合には内燃機
関を破損する場合もある。
の振動が検出された場合にプレイグニッションと判定
し、その気筒への燃料供給を遮断する内燃機関の制御装
置が提案されている(実開平1−88042公報参
照)。
にかかる内燃機関の制御装置においては、点火以前に所
定レベル以上の振動が検出された場合にプレイグニッシ
ョンと判断するため、プレイグニッションを検出できる
のはプレイグニッションが相当に進行した状態であり内
燃機関破損のおそれを回避できないだけでなく、燃料供
給遮断によりドライバビリティが悪化するという課題も
生じる。
って、プレイグニッション状態を早期に検出することの
できるプレイグニッション検出装置を提供することを目
的とする。
レイグニッション検出装置は、内燃機関の運転状態に応
じて点火時期を決定する点火時期制御手段と、点火時期
制御手段による点火後において内燃機関の振動を検出し
所定の周波数範囲の振動成分が所定のレベル以上ある時
あるいは所定の周波数範囲の振動の発生頻度が所定頻度
以上である時にノッキング発生と判断するノッキング発
生判断手段と、ノッキング発生判断手段によってノッキ
ング発生と判断された時期を検出するノッキング発生時
期検出手段と、点火時期制御手段によって決定された点
火時期とノッキング発生時期検出手段によって検出され
たノッキング発生時期との時間差に基づいてプレイグニ
ッションが発生しているかを判断するプレイグニッショ
ン発生判断手段と、を具備する。
検出装置は、内燃機関の運転状態に応じて点火時期を決
定する点火時期制御手段と、点火時期制御手段による点
火後において内燃機関の振動を検出し所定の周波数範囲
の振動成分が所定のレベル以上ある時あるいは所定の周
波数範囲の振動の発生頻度が所定頻度以上である時にノ
ッキング発生と判断するノッキング発生判断手段と、ノ
ッキング発生判断手段によってノッキング発生と判断さ
れたときに点火時期制御手段によって決定された点火時
期を遅角方向に補正する遅角補正手段と、遅角補正手段
により点火時期が継続して遅角方向に補正されているか
を判断する遅角継続判断手段と、ノッキング発生判断手
段によってノッキング発生と判断されたときに所定の周
波数範囲の振動成分に基づいてノッキング増大中である
か否かを判断するノッキング増大中判定手段と、遅角継
続判断手段によって点火時期が継続して遅角方向に補正
されていると判断されかつノッキング増大中判定手段に
おいてノッキング増大中と判定された時にプレイグニッ
ション発生と判断するプレイグニッション発生判断手段
と、を具備する。
検出装置は、異常振動発生時期検出手段が、点火時期制
御手段による点火時から第1の所定時間経過後に異常振
動発生判断手段によって所定のしきい値レベル以上の振
動が発生していると判断されたことを検出する第1異常
振動発生検出手段と、点火時期制御手段による点火時か
ら第1の所定時間より長い第2の所定時間経過後に異常
振動発生判断手段によって所定のしきい値レベル以上の
振動が発生していると判断されたことを検出する第2異
常振動発生検出手段と、からなり、プレイグニッション
発生判断手段が、第1異常振動発生検出手段により異常
振動が発生したと判断された時にプレイグニッション発
生と判断するものである。
検出装置は、第1異常振動発生検出手段が予め定められ
た第1のしきい値レベル以上の振動が発生していると異
常振動が発生していると判断するものであり、第2異常
振動発生検出手段が、予め定められた第1のしきい値レ
ベルより低い第2のしきい値レベル以上の振動が発生し
ていると異常振動が発生していると判断するものであ
る。
検出装置にあっては、異常振動発生時期と点火時期との
差に基づいてプレイグニッションが発生しているか否か
が判定される。第2の請求項にかかるプレイグニッショ
ン検出装置にあっては、遅角制御が連続的に行われてお
り、かつ内燃機関振動が連続的に増加しているか否かに
基づいてプレイグニッションが発生しているか否かが判
定される。
検出装置にあっては、点火後通常ノッキングが発生しな
い時期に異常振動が発生した時にプレイグニッションが
発生したと判定される。第4の請求項にかかるプレイグ
ニッション検出装置にあっては、点火後通常ノッキング
が発生しない時期に通常のノッキングのレベルより高い
レベルの振動が発生した時にプレイグニッションが発生
したと判定される。
ッション検出装置の構成図であって、内燃機関10はシ
リンダブロック101内に形成されるシリンダ102内
を上下に移動するピストン103を有する。シリンダ1
02の上部には吸気弁104、排気弁105および点火
栓106が設置されており、吸気弁104から供給され
る混合気を圧縮後、点火栓106で点火しピストン10
3を押し下げることにより駆動力が発生する。
ャフト(図示せず。)によって回転力に変換されるが、
クランクシャフトに前端には回転数タイミングロータ1
07が取り付けられている。回転数タイミングロータ1
07には30°毎に歯が形成されており(計12枚)、
回転数タイミングロータ107に近接して設置されたク
ランクポジションセンサ111からは歯が通過するたび
にパルスを出力する。従ってクランクポジションセンサ
111によって30゜毎にクランクシャフト角度を検出
することが可能である。
フト(図示せず。)には1つの突起が設けられており、
吸気カムシャフトに近接して設置されたカムシャフトセ
ンサ112からは突起が通過するたびにパルスを出力す
る。従ってカムシャフトセンサ112によってカムシャ
フト1回転、即ち内燃機関1サイクルを検出することが
可能である。
ンサ113および114が設置されており内燃機関に発
生する振動を検出している。クランクポジションセンサ
111、カムシャフトセンサ112、振動センサ113
および114の出力信号は、制御部12に読み込まれ
る。制御部12はデータバス121を中心として、CP
U122、メモリ123、入力インターフェイス124
および出力インターフェイス125からなるマイクロコ
ンピュータで構成されており、各センサの出力は入力イ
ンターフェイス124を介してCPU122に読み込ま
れる。
からは点火指令信号が出力されるが、点火指令信号はイ
グナイタ131およびイグニッションコイル132を介
して点火栓106に供給される。図2はCPU122で
実行されるクランク角度検出ルーチンのフローチャート
であって、クランクポジションセンサ111からパルス
が出力されるたびに割り込み処理として実行される。
インデックスiをインクリメントし、ステップ22でイ
ンデックスiが12に到達したか否かを判定する。ステ
ップ22で肯定判定されたとき、即ちインデックスiが
12になっているときにはステップ23でインデックス
iをリセットしてステップ24に進む。なおステップ2
2で否定判定されたときは直接ステップ24に進む。
したときに読み込んだフリーランタイマの時刻TFをT
Bに記憶し、ステップ25でフリーランタイマの時刻T
Fを読み込んでこのルーチンを終了する。図3はCPU
122で実行される点火時期制御ルーチンのフローチャ
ートであって、一定時間間隔毎に実行される。
よび114で検出される内燃機関の振動レベルR1 およ
びR2 を読み込み、ステップ32で振動レベルR1 およ
びR 2 の関数として振動レベルKを決定する。 K=K(R1 、R2 ) 関数としては、例えば振動レベルR1 およびR2 の移動
平均を使用することができる。
しきい値ε以上であるか否かを判定する。上記実施例に
おいては振動レベルKの大きさによって異常振動が発生
しているか否かを判定しているが、所定時間TP内に振
動レベルKが予め定めた第2のしきい値η以上となる頻
度によっても異常振動発生とすることも可能である。な
お第2のしきい値ηはしきい値εより小さい値とするこ
とができる。
異常振動が発生していないと判定されたときは、ステッ
プ34に進み点火時期の進角処理を実行する。即ちステ
ップ34において基準点火時期TIから所定進角量ΔT
L を減じて点火時期を進角方向に制御する。なお基準点
火時期TIは周知のように、内燃機関回転数Neおよび
吸入空気量GNの関数として決定されるものとする。
L で制限してこのルーチンを終了する。ステップ33で
肯定判定されたとき、即ち異常振動が発生していると判
定されたときは、ステップ36に進み点火時期TIに所
定遅角量ΔTD を加算して進角時期を遅角方向に制御す
る。なお、異常振動を迅速に抑制できるように所定遅角
量ΔTD は所定進角量ΔTL より大きな値とする。
最遅角時期TD で制限してステップ38に進みプレイグ
ニッション検出処理を実行してこのルーチンを終了す
る。図4は、図3の点火時期制御ルーチンのステップ3
8で実行される第1のプレイグニッション検出処理のフ
ローチャートであって、ステップ41において、異常振
動を検出した時刻TNをフリーランタイマから読み込
む。
た第2のしきい値η以上となる頻度が所定回数以上であ
るときに異常振動発生と判断する場合には、所定時間T
P内に最初に第2のしきい値7以上の異常振動を検出し
た時刻TNをフリーランタイマから読み込む。なお、振
動を検出する時刻TNは所定時間TP内に、最初に第2
のしきい値7以上の振動を検出ではなく所定回数目例え
ば2回目、3回目の時刻であってもよい。
振動を検出した時刻TKを算出する。 TK=i+(TN−TB)/(TF−TB) 即ちクランクポジションセンサ111から出力されるパ
ルスを基準とし、さらにパルス間の時間に対する異常振
動検出までの時間の比で補間を行う。
TKと基準点火時期TIとの差が所定のしきい値δ以下
であるか否かを判定する。なおしきい値δは正の値とし
て定義される。なおステップ43においては、異常振動
検出時刻TKの時間的変化率が大となったか否か、即ち
異常振動発生が頻繁に検知されるか否かによって判定す
ることとしてもよい。
き、即ち異常振動検出時刻TKと基準点火時期TIとの
差が所定のしきい値δ以下であるときはプレイグニッシ
ョンが発生したものと判定して、ステップ44において
警報を発生する。さらにステップ45において、プレイ
グニッションの回避操作を行ってこの処理を終了する。
は、例えば以下の操作がある。 1.点火時期を最遅角時期TD に設定する。 2.燃料噴射量を増加して空燃比を爆発可能な下限値以
下とする。 3.燃料噴射量を減少して空燃比を爆発可能な上限値以
上とする。 4.スロットル弁を閉とする。
出時刻TKが現在の点火時期TIに近づいたときにプレ
イグニッションの発生と判断することによりプレイグニ
ッションの発生を早期に検出することができる。しかし
異常と判定するしきい値、あるいは異常振動検出時刻と
現在の点火時期との差のしきい値によってはプレイグニ
ッションの検出精度が十分でない場合がある。
に遅角制御が実行されているにもかかわらず振動が増大
するときにプレイグニッションと判定することにより検
出精度を向上させるためのものである。図5は第2のプ
レイグニッション検出処理のフローチャートであって、
ステップ51で点火時期変化率dT/dtを演算する。
tを算出することができる。 dT/dt=F(TI−TIB) ここでTIBは前回このルーチン実行時の点火時期、関
数Fは(TI−TIB)の移動平均である。ステップ5
2で点火時期変化率dT/dtが所定のしきい値C0 以
上であるか否か、即ち点火時期の遅角制御が継続して実
行されているか否かを判定する。
って、横軸は時刻を、縦軸は点火時期を表す。なお縦軸
は上が点火時期の遅角方向を表す。なお実際はしきい値
C0には適当な幅のヒステリシスをもたせる。ステップ
52で肯定判定されたとき、即ち点火時期の遅角制御が
継続して実行されていると判定されたときはステップ5
3に進み、内燃機関振動レベルの変化率dK/dtを演
算する。
dtを算出することができる。 dK/dt=G(K−KB) ここでKBは前回このルーチン実行時の内燃機関の振動
レベル、関数Gは(K−KB)の移動平均である。ステ
ップ54で振動レベル変化率dK/dtが所定のしきい
値C1 以上であるか否か、即ち内燃機関の振動が継続し
て増大しているか否かを判定する。
フであって、横軸は時刻を、縦軸は振動レベルを表す。
なお実際はしきい値C1 には適当な幅のヒステリシスを
もたせる。ステップ54で肯定判定されたとき、即ち内
燃機関振動の増大が継続している場合にはプレイグニッ
ションが発生したものと判定して、ステップ55におい
て警報を発生する。
イグニッションの回避操作を行ってこの処理を終了す
る。即ち第2の実施形態によれば、異常振動を抑制する
制御を実行しているにもかかわらず点火時期および振動
の時間的変化率が所定のしきい値以上となったときにプ
レイグニッション発生と判定することにより、プレイグ
ニッションを早期段階に確実に検知することが可能とな
る。
検出精度を確保するためにはある程度短い時間間隔ごと
に振動レベルR1 およびR2 を読み込む必要があるため
CPU122に相当の負荷がかかることは避けることが
できない。第3の実施例はCPU122の負荷を低減す
るためのものであり、図8に第3の実施例の構成図を示
す。
センサ113は直列接続されるゲート81a、ピークホ
ルダ82aおよびA/D変換器83aと直列接続される
ゲート81b、ピークホルダ82bおよびA/D変換器
83bとから構成される入力インターフェイス124に
接続される。なお他の一方の振動センサ114も同様の
構成を有する入力インターフェイス124に接続され
る。
フェイス125から出力される2つのゲート制御信号G
aおよびGbによって制御される。図9は第3の実施例
で使用されるゲート制御ルーチンのフローチャートであ
って、ステップ91で点火時期TIから第1の所定時間
T1 が経過したかを判断する。なお第1の所定時間T1
は、点火時期TI後その内燃機関においていわゆるノッ
キング(プレイグニッションでない内燃機関の異常振
動)が発生すると予想される時間より短い時間(例えば
点火時期TI後上死点に到達する時間)に設定する。
92に進み、点火時期TIから第2の所定時間T2 が経
過したかを判断する。なお第2の所定時間T2 は点火時
期TI後その内燃機関においていわゆるノッキングが発
生すると予想される時間以上の時間に設定する。ステッ
プ92で否定判定されればステップ93に進み、第1の
ゲート81aに対しゲート開指令を出力してステップ9
6に進む。
ステップ94で第1のゲート81aに対しゲート閉指令
を出力し、ステップ95で第2のゲート81bに対しゲ
ート開指令を出力してステップ96に進む。ステップ9
6において点火時期TIから第3の所定時間T3 が経過
したかを判断する。なお第3の所定時間T3 は第2の所
定時間T2 より長い時間として設定される。
は、ステップ97で第2のゲート81bに対しゲート閉
指令を出力してこのルーチンを終了する。なおステップ
91あるいはステップ96で否定判定されたときは直接
このルーチンを終了する。このゲート制御ルーチンによ
れば点火時期TI後第1の所定時間T1 から第2の所定
時間T2 までに振動センサ113によって検出された振
動のピーク値P1が第1のピークホルダ82aに記憶さ
れ、第2の所定時間T2 から第3の所定時間T3 までに
振動センサ113によって検出された振動のピーク値P
2 が第2のピークホルダ82bに記憶される。
火角制御ルーチンのフローチャートであって、ステップ
101において第1のピークホルダ82aに記憶された
第1の振動のピーク値P1 および第2のピークホルダ8
2bに記憶された第2の振動のピーク値P2 を読み込
む。ステップ102において第1の振動のピーク値P1
が予め定められた第1の所定レベルαより高であるかが
判定される。
プレイグニッションが発生しているものとみなしてステ
ップ103で警報を発生するとともに、ステップ104
でプレイグニッション回避操作を実行してこのルーチン
を終了する。ステップ102で否定判定されたときはス
テップ105に進み、第2の振動のピーク値P2 が予め
定められた第2の所定レベルβより高であるかが判定さ
れる。
いわゆるノッキングが発生しているとみなし、ステップ
106に進み点火時期TIに所定遅角量ΔTD を加算し
て進角時期を遅角方向に制御する。ステップ107にお
いて基準点火時期TIを最遅角時期TD で制限してこの
ルーチンを終了する。
異常振動(プレイグニッションおよびノッキング)が発
生していないとみなしてステップ108に進み基準点火
時期TIから所定進角量ΔTL を減じて点火時期を進角
方向に制御する。ステップ109において基準点火時期
TIを最進角時期TL で制限してこのルーチンを終了す
る。
ルβよりも高レベルに設定すること、即ち α>β とすることが望ましい。これはプレイグニッションによ
る振動強度がノッキングによる振動強度より大きいため
である。
イミング図であって、横軸に時間を、縦軸には上から順
に振動センサ出力、第1のゲートGa、第1のピークホ
ルダ出力、第2のゲートGbおよび第2のピークホルダ
出力をとる。即ち図10は#3気筒においてプレイグニ
ッションが発生している場合を示している。第3の実施
例によれば、ある気筒が上死点に到達後次の気筒が上死
点に到達するまでの間に振動ピーク値を読み込めばよい
ため、CPUの負荷を低減することが可能となる。
る状況にあることを検出するために、気筒毎に気筒内圧
力センサあるいは火炎の有無をイオンの有無で検出する
イオンセンサを設置する場合があるが、気筒毎にセンサ
を設置することは経済的および搭載上不利であるだけで
なく、イオンセンサを使用したときにはセンサ近傍にホ
ットスポットが存在する場合しか検出できない。
検出装置によれば、特にセンサを追設することなく迅速
にプレイグニッションを検出することが可能となる。
ン検出装置によれば、ノッキング発生時期と点火時期と
の差が所定値以下となった場合にプレイグニッションが
発生していると判定することにより、新たにセンサを追
設することなく確実にプレイグニッションを検出するこ
とが可能となる。
検出装置によれば、遅角制御が連続的に行われておりか
つ内燃機関振動が連続的に増加しているときにプレイグ
ニッションが発生していると判定することにより、早期
かつ確実にプレイグニッションを検出することが可能と
なる。第3の請求項にかかるプレイグニッション検出装
置によれば、ある気筒が上死点に到達後次の気筒が上死
点に到達するまでの間に振動ピーク値を読み込めばよい
ためCPUの負荷を低減することが可能となる。
検出装置によれば、プレイグニッションの判定レベルを
ノッキングの判定レベルより高とすることによりプレイ
グニッションを精度よく検出することが可能となる。
ある。
る。
ャートである。
ャートである。
トである。
Claims (4)
- 【請求項1】 内燃機関の運転状態に応じて点火時期を
決定する点火時期制御手段と、 前記点火時期制御手段による点火後において内燃機関の
振動を検出し、所定の周波数範囲の振動成分が所定のレ
ベル以上ある時、あるいは所定の周波数範囲の振動の発
生頻度が所定頻度以上である時に異常振動発生と判断す
る異常振動発生判断手段と、 前記異常振動発生判断手段によって異常振動発生と判断
された時期を検出する異常振動発生時期検出手段と、 前記点火時期制御手段によって決定された点火時期と前
記異常振動発生時期検出手段によって検出された異常振
動発生時期との時間差に基づいてプレイグニッションが
発生しているかを判断するプレイグニッション発生判断
手段と、を具備するプレイグニッション検出装置。 - 【請求項2】 内燃機関の運転状態に応じて点火時期を
決定する点火時期制御手段と、 前記点火時期制御手段による点火後において内燃機関の
振動を検出し、所定の周波数範囲の振動成分が所定のレ
ベル以上ある時、あるいは所定の周波数範囲の振動の発
生頻度が所定頻度以上である時に異常振動発生と判断す
る異常振動発生判断手段と、 前記異常振動発生判断手段によって異常振動発生と判断
されたときに前記点火時期制御手段によって決定された
点火時期を遅角方向に補正する遅角補正手段と、 前記遅角補正手段により点火時期が継続して遅角方向に
補正されているかを判断する遅角継続判断手段と、 前記異常振動発生判断手段によって異常振動発生と判断
されたときに所定の周波数範囲の振動成分に基づいて異
常振動増大中であるか否かを判断する異常振動増大中判
定手段と、 前記遅角継続判断手段によって点火時期が継続して遅角
方向に補正されていると判断され、かつ前記異常振動増
大中判定手段において異常振動増大中と判定された時に
プレイグニッション発生と判断するプレイグニッション
発生判断手段と、を具備するプレイグニッション検出装
置。 - 【請求項3】 前記異常振動発生時期検出手段が、 前記点火時期制御手段による点火時から第1の所定時間
経過後に前記異常振動発生判断手段によって所定のしき
い値レベル以上の振動が発生していると判断されたこと
を検出する第1異常振動発生検出手段と、 前記点火時期制御手段による点火時から第1の所定時間
より長い第2の所定時間経過後に前記異常振動発生判断
手段によって所定のしきい値レベル以上の振動が発生し
ていると判断されたことを検出する第2異常振動発生検
出手段と、からなり、 前記プレイグニッション発生判断手段が、 前記第1異常振動発生検出手段により異常振動が発生し
たと判断された時にプレイグニッション発生と判断する
ものである請求項1に記載のプレイグニッション検出装
置。 - 【請求項4】 前記第1異常振動発生検出手段が、予め
定められた第1のしきい値レベル以上の振動が発生して
いると異常振動が発生していると判断するものであり、 前記第2異常振動発生検出手段が、予め定められた第1
のしきい値レベルより低い第2のしきい値レベル以上の
振動が発生していると異常振動が発生していると判断す
るものである請求項3に記載のプレイグニッション検出
装置。
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