JPH1047223A - 内燃機関のノック検出方法 - Google Patents

内燃機関のノック検出方法

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JPH1047223A
JPH1047223A JP20247396A JP20247396A JPH1047223A JP H1047223 A JPH1047223 A JP H1047223A JP 20247396 A JP20247396 A JP 20247396A JP 20247396 A JP20247396 A JP 20247396A JP H1047223 A JPH1047223 A JP H1047223A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】イオン電流の変動に応じてノックを検出するた
めの基準信号レベルが変動すると、ノック検出精度が低
下する。 【解決手段】内燃機関の燃焼室内に点火毎に発生するイ
オン電流の信号レベルを測定し、その測定した信号レベ
ルに基づいて内燃機関に発生するノックを検出する内燃
機関のノック検出方法であって、前記信号レベルに基づ
いてノック検出のための基準信号レベルを設定し、前記
基準信号レベルに基づいて設定した判定レベルを上回る
過大信号レベルを検出し、検出した過大信号レベルを前
記基準信号レベルを設定する際の処理から除外する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車用
エンジンにおけるノックの発生を、点火後の燃焼室内に
イオン電流を流して検出する内燃機関のノック検出方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関に発生するノックを検出
する装置としては、振動型ノックセンサを使用して、そ
のノックセンサから出力される信号に基づいてノックの
発生を検出する構成のものが知られている。このような
ノック検出装置では、ノックセンサからの出力信号の
内、所定の周波数帯域の信号を抽出して、その抽出した
信号を処理してノックを検出するように構成してある。
【0003】また、イオン電流を利用してノックを検出
する方法としては、例えば特開昭58−7536号公報
に記載の方法のように、検出したイオン電流に対応する
イオン信号の振幅および幅よりノックを検出(判定)す
るものが知られている。この例にあっても、スパークノ
イズがイオン信号に重畳するのを防止するため、イオン
信号の検出を点火から所定時間遅延してから行ってい
る。そして、このようなイオン電流の場合にあっても、
上記ノックセンサの場合同様、イオン電流の内の所定の
周波数帯域(ノック周波数成分)の信号をピークホール
ドして信号処理するものが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、振動型ノッ
クセンサを使用するノックの検出方法では、エンジンが
回転している間のノックセンサの出力信号を測定し、測
定した出力信号の平均値をノック判定のための基準レベ
ルに設定し、その基準レベルと点火後に測定した出力信
号の信号レベルとを比較し、その比較結果に基づいてノ
ックの発生を検出する方法が知られている。このような
ノックの検出方法は、イオン電流を使用するノックの検
出方法においても試みられているが、イオン電流は燃焼
期間中しか測定できないため、上記した基準レベルを設
定するために、ノックの発生していない信号レベルを測
定することが困難なことがある。
【0005】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係る内燃機関のノック検出方法
は、ノック検出のための基準信号レベルの変動を抑制す
るために、測定したイオン電流の内、設定される基準信
号レベルに基づく判定レベルを上回るものを基準信号レ
ベルの設定処理から除外するものである。このように、
イオン電流の信号レベルの内、基準信号レベルからかけ
離れるものについては基準信号レベルの設定に関与しな
いので、基準信号レベルの変動を小さく抑えることがで
きる。その結果、基準信号レベルに対するノック信号が
判別し易くなり、ノックの検出精度が向上する。
【0007】
【発明の実施形態】本発明は、内燃機関の燃焼室内に点
火毎に発生するイオン電流の信号レベルを測定し、その
測定した信号レベルに基づいて内燃機関に発生するノッ
クを検出する内燃機関のノック検出方法であって、前記
信号レベルに基づいてノック検出のための基準信号レベ
ルを設定し、前記基準信号レベルに基づいて設定した判
定レベルを上回る過大信号レベルを検出し、検出した過
大信号レベルを前記基準信号レベルを設定する際の処理
から除外することを特徴とする内燃機関のノック検出方
法である。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。図1に概略的に示したエンジン100は、自
動車用の3気筒のもので、その吸気系1には図示しない
アクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ2
が配設され、その下流側にはサージダンク3が設けられ
ている。サージタンク3に連通する一方の端部近傍に
は、さらに燃料噴射弁5が設けてあり、その燃料噴射弁
5を、電子制御装置6により各気筒毎に独立して噴射す
べく制御するようにしている。また排気系20には、排
気ガス中の酸素濃度を測定するためのO2センサ21
が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された三
次元触媒22の上流の位置に取り付けられている。
【0009】電子制御装置6は、中央演算処理装置7
と、記憶装置8と、入力インターフェース9と、出力イ
ンターフェース11と、A/Dコンバータ10とを具備
してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成さ
れている。入力インタフェース9には、、サージタンク
3内の圧力を検出するための吸気圧センサ13から出力
される吸気圧信号a、エンジン100の回転状態を検出
するためのカムポジションセンサ14から出力される気
筒判別信号G1とクランク角度基準位置信号G2とエン
ジン回転数信号b、車速を検出するための車速センサ1
5から出力される車速信号c、スロットルバルブ2の開
閉状態を検出するためのアイドルスイッチ16から出力
されるLL信号d、エンジンの冷却水温を検出するため
の水温センサ17から出力される水温信号e、上記した
2センサ21から出力される電流信号h等が入力され
る。一方、出力インターフェース11からは、燃料噴射
弁5に対して燃料噴射信号fが、またスパークプラグ1
8に対してイグニッションパルスgが出力されるように
なっている。このスパークプラグ18には、高圧ダイオ
ード23を介してイオン電流を測定するためのバイアス
用電源24が接続されている。このバイアス電源24と
イオン電流測定のための回路25及びその測定方法それ
自体は、当該分野で知られている種々の方法が使用でき
る。なお、この実施例においては、気筒毎にイオン電流
が検出できる構成で、したがって気筒毎にノックの検出
ができるものである。
【0010】電子制御装置6には、吸気圧センサ13か
ら出力される吸気圧信号aとカムポジションセンサ14
から出力される回転数信号bとを主な情報とし、エンジ
ン100の運転状態に応じて決まる各種の補正係数で基
本噴射時間を補正して燃料噴射弁開成時間すなわちイン
ジェクタ最終通電時間Tを決定し、その決定された通電
時間により燃料噴射弁5を制御して、エンジン負荷に応
じた燃料を吸気系1に噴射させるためのプログラムが内
蔵してある。また、このようにエンジン100の運転を
制御する一方、点火毎に流れるイオン電流を検知してノ
ックを検出するように、電子制御装置6はプログラミン
グしてある。すなわち、ノックを検出するために、イオ
ン電流の信号レベルに基づいてノック検出のための基準
信号レベルを設定し、前記基準信号レベルに基づいて設
定した判定レベルを上回る過大信号レベルを検出し、検
出した過大信号レベルを基準信号レベルを設定する際の
処理から除外するプログラムと、そのようにして設定さ
れた基準信号レベルに基づいて設定した検出レベルを上
回る信号レベルを検出した際に、ノックの発生を検出す
るプログラムが電子制御装置6に内蔵してある。
【0011】このイオン電流によるノック検出プログラ
ムの概要は、図2〜4に示すようなものである。図2
は、基準信号レベルであるバックグランドレベルBGN
KNKを設定するためのフローチャートであり、図3
は、設定されたバックグランドレベルBGNKNKに基
づいてノックの発生を検出するフローチャートである。
なお、この実施例では、各気筒毎にノックを検出する構
成であるので、ノックの検出に先立って気筒の判定を行
ない、判定した気筒毎にノック検出の処理を実行するも
のである。気筒別の処理ルーチンは、図4に示すよう
に、カムポジションセンサ14から出力される気筒判別
信号G1により1気筒目を判定し(ステップS21)、
1気筒目である場合は1気筒目の処理を実行し(ステッ
プS22)、1気筒目でない場合は2気筒目か否かを判
定し(ステップS23)、2気筒目である場合は2気筒
目の処理を実行し(ステップS24)、2気筒目でない
場合は3気筒目であるとして3気筒目の処理を実行する
(ステップS25)ように構成してある。
【0012】バックグランドレベルBGNKNKの設定
において、まず、ステップS1では、検出したイオン電
流からノック信号のA/D変換を実施し、その変換結果
を信号レベルNIONKNKとする。ノック信号は、一
般的に、燃焼が開始され最大燃焼圧を過ぎた時点近傍に
発生することが分かっているので、その時点の前後を含
む期間を設定し、その期間におけるイオン電流の信号レ
ベルから検出するようにしてある。ステップS2では、
この時のバックグラウンドレベルBGNKNK n-1に第
1係数K1を乗じて、その計算結果を判定レベルLVL
BGN1とする。第1係数K1は、後述する第2係数と
ともに、図5に示すように、エンジン回転数NEが高く
なるほど大きくなるように設定してある。ステップS3
では、今回の信号レベルNIONKNKnが判定レベル
LVLBGN1を上回っているか否かを判定する。ステ
ップS4では、今回の信号レベルNIONKNKnとし
て、前回計算して得られたバックグラウンドレベルBG
NKNKn-1を適用する。ステップS5では、n回の点
火において検出したイオン電流に基づく信号レベルNI
ONKNKの移動平均値を計算して、今回のバックグラ
ウンドレベルBGNKNKnを計算する。 BNGKNKn = (NIONKNK0 + … + NIONKNKi + … + N
IONKNKn)/n
【0013】ステップS6では、今回のバックグラウン
ドレベルBGNKNKnが所定範囲内すなわち設定され
た下限値BGNMINと上限値BGNMAXとの間にあ
ることを確認する。下限値BGNMINと上限値BGN
MAXとは、エンジン回転数NEが高くなるに応じて大
きくなるように設定してある(図6)。この所定範囲を
超えるつまり下限値BGNMIN以下か、あるいは上限
値BGNMAX以上である場合は、今回のバックグラン
ドレベルBGNKNKnを採用しない。このバックグラ
ウンドレベルBGNKNKは、各気筒毎に設定されるも
のである。
【0014】次に、図3において、ステップS11で
は、前回設定されたバックグランドBGNKNKn-1
第2係数K2を乗じて、ノックの発生のための検出レベ
ルLVLBGN2を設定する。第2係数K2は、第1係
数K1より大きく設定してあり、ノックによるイオン電
流の変動とそれ以外のものとを区別するように設定す
る。ステップS12では、今回の信号レベルNIONK
NKnが検出レベルLVLBGN2を上回っているか否
かを判定する。ステップS13では、ノックが発生して
いるとして、ノック検出フラグXKNKEXをセット
(=1)する。ステップS14では、ノックが発生して
いないとして、ノック検出フラグXKNKEXをリセッ
ト(=0)する。
【0015】今、エンジン100が運転中において、各
気筒において点火毎にイオン電流が検出され、そのイオ
ン電流からノック信号がA/D変換されてバックグラン
ドレベルBGNKNKn設定されるが、例えば、燃焼が
不安定になって、図7に示すように、信号レベルNIO
NKNKが過大になり、しかしながらノックが発生して
いる状態ではなく、判定レベルLVLBGN1を上回る
大きさになったとする。この場合、プログラムは、ステ
ップS1→S2→S3→S4→S5→S6と実行され、
今回A/D変換して得られた信号レベルNIONKNK
はバックグランドレベルBGNKNKnの設定処理から
除外し、前回のバックグランドレベルBGNKNKn-1
を今回の信号レベルNIONKNKnとして、バックグ
ランドレベルBGNKNKnの設定を行う。
【0016】一方、通常の大きさの信号レベルNION
KNKの場合、ステップS1→S2→S3→S5→S6
と実行し、今回A/D変換で得られた信号レベルNIO
NKNKを採用して、バックグランドレベルBGNKN
nの設定を行う。この場合にあっても、計算で得られ
たバックグランドレベルBGNKNKnが、下限値BG
NMIN以上で上限値BGNMAX以下である場合にバ
ックグランドレベルBGNKNKnとして設定されるも
ので、この範囲を超える場合には採用されずに、前回算
出されたものに保持される。
【0017】ノックは、信号レベルNIONKNKn
異常に大きくなり、検出レベルLVLGND2を上回る
ことにより検出されるもので、プログラムは、前回のバ
ックグランドレベルBGNKNKn-1に基づいて検出を
行う。すなわち、ステップS11→S12→S13と実
行し、ノック検出フラグXKNKEXをセットして、ノ
ックの発生を検出する。一方、判定レベルLVLBGN
1を上回る信号レベルNIONKNKであっても、検出
レベルLVLBGN2を上回らない場合には、プログラ
ムは、ステップS11→S12→S14と実行され、ノ
ック検出フラグXKNKEXをリセットして、ノックの
発生はないと判定するものである。
【0018】したがって、移動平均値によりバックグラ
ンドレベルBGNKNKnを計算しているが、過大な、
しかしながらノックの発生によるものではない信号レベ
ルNIONKNKi(i=0〜n)及びノック発生時の
信号レベルNIONKNK1つにより、バックグランド
レベルBGNKNKが変動することがない。この結果、
バックグランドレベルBGNKNKが大きくなることに
より、対応してノックの検出レベルLVLBGN2が上
昇し、実際にはノックが発生しているにもかかわらず、
検出レベルLVLBGN2を上回ることがないためにノ
ックの発生が検出できないといった不具合がなくなる。
そして、部分的にイオン電流のノック信号が過大になる
場合があっても、そのような変動がなかった場合とほと
んど同一条件でノック信号の判定を行うことができ、ノ
ックの発生を確実に検出することができる。また、この
実施例のように、気筒毎にバックグランドレベルBGN
KNKを設定してノックを検出するようにすれば、各気
筒でバックグランドレベルBGNKNKが異なっていて
も誤ってノックを検出することが防止できる。
【0019】なお、本発明は以上に説明した実施例に限
定されるものではない。上記実施例においては、今回の
信号レベルNIONKNKnが判定レベルLVLBGN
1を上回った場合に、今回の信号レベルNIONKNK
nとして前回算出したバックグランドレベルBGNKN
n-1を設定した(ステップS4)が、このような場合
には、バックグランドレベルBGNKNKnの演算処理
を終了するものであってもよい(図2に点線で示す)。
したがって、今回の信号レベルNIONKNK nは、バ
ックグランドレベルBGNKNKnの演算処理から除外
されるものである。
【0020】また、バックグランドレベルBGNKNK
はn回の点火における信号レベルNIONKNKの移動
平均値により算出するものを説明したが、例えば、下式
に示すような、なまし計算を行って算出するものであっ
てもよい。 BGNKNKn = BGNKNKn-1 + (BGNKNKn-1 + BGNKNKn)/m その他、各部の構成は図示例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能で
ある。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、イオン
電流に基づいてノックを検出するのに際して、ノックの
検出基準レベルとしての基準信号レベルの変動を極力抑
えることができる。その結果、信号レベルの変動の有無
にかかわらず略同一条件でのノック検出ができ、ノック
検出精度及び信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。
【図2】同実施例のバックグランドレベルを設定するル
ーチンの概略的な制御手順を示すフローチャート。
【図3】同実施例のノック検出をするルーチンの概略的
な制御手順を示すフローチャート。
【図4】同実施例の気筒別の処理を行うルーチンの概略
的な制御手順を示すフローチャート。
【図5】同実施例の第1及び第2係数のエンジン回転数
との関係を示すグラフ。
【図6】同実施例の上限値と下限値とのエンジン回転数
との関係を示すグラフ。
【図7】同実施例の作用説明図。
【符号の説明】
6…電子制御装置 7…中央演算処理装置 8…記憶装置 9…入力インターフェース 10…A/Dコンバータ 11…出力インターフェース 18…スパークプラグ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の燃焼室内に点火毎に発生するイ
    オン電流の信号レベルを測定し、その測定した信号レベ
    ルに基づいて内燃機関に発生するノックを検出する内燃
    機関のノック検出方法であって、 前記信号レベルに基づいてノック検出のための基準信号
    レベルを設定し、 前記基準信号レベルに基づいて設定した判定レベルを上
    回る過大信号レベルを検出し、 検出した過大信号レベルを前記基準信号レベルを設定す
    る際の処理から除外することを特徴とする内燃機関のノ
    ック検出方法。
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