JPS5866026A - 内燃機関のノツキング検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術水準 本発明は、ノッキング過程に対応する有効信号を少くと
も１つの基準゛信号と比較し、がっ、有効信号が予め定
めてあった通り基準信号を上回った場合に検出信号を発
生する、内燃機関の７ツキング検出方法、およびこの方
法を実施するための装置に関する。

一定の作動条件下！内燃機関に所謂ノッキングが起るこ
とは公知！ある。この現象は、原動機の可聴周波数振動
として知覚される、燃料空気混合気の衝撃波ｆあると理
解されている。これま！ノッキングを基本的に回避しよ
うとする努力がなされてきた。なぜならノッキングは、
燃焼室側のシリンダ壁面およびピストンに強い熱負荷を
与えてそれらを損傷するおそれがあり、さらに長時間持
続した場合には、内燃機関自体を破壊しかねないがらで
ある。しがし他方〒は、内燃機関の作動範囲を最大限に
利用したいという要求もある。このため、内燃機関のノ
ッキングを１きるだけ迅速にがう正確に検出する必要が
生じる。この要請に応じるためには、ノッキングの検出
に適した発信器を用意するという問題の外に、測定技術
上の問題をも解決しなければならない。つまり、ノッキ
ング信号１ノツキング有“または１ンツキング無“に依
存して内燃機関を相応に制御するためには、発信器が検
出した内燃機関の振動から、正確かつ妨害信号を含まな
いノッキング信号を取り出さなければならない。

この問題に関するものとして、米国特許明細書第３５４
０２６２号公報記載の７ツキング検出器がある。この検
出器〒は、測定されたノッキング信号が機関信号とは無
関係の所定の閾値信号と比較され、ノッキング信号が閾
値を上回つた場合にンツキング検出信号が発生する。し
かしこの装置には、ノッキング信号を内燃機関の妨害雑
音とは無関係に、外部の機関に無関係な信号と比較する
ことによってのみノッキング゛が検出されるという欠点
がある。

また、米国特許明細書第４０１２９４２号公報には、別
の７ツキング検出器が記載されてｌ／）る。この検出器
は、ノッキング信号を基準信号と比較する。基準信号は
機関の回転数に依存し、関数発生器を介して発生した信
号である。しかしこの方法も、実際に発生した内燃機“
関の妨害ノ々ツクグラウンド雑音に関連して検出するの
マなく関数発生器によってシミュレートされるだけであ
るという欠点を持ってし溝る。従って、個々の内燃機関
の作動方式、調整σ）１４合、摩ル１゜の程度などに対
する配慮がなされてし鳥なｐｚ。

さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第２９１８４２０
号公報には、ノッキング信号の中番こ妨害雑音が含まれ
るようにし、この信号を一方ｆは直接に、他方〒低域フ
ィルタを介してコン／８レータに供給する装置が提案さ
れている。この装置によれば、直前の燃焼サイクル中に
発生した内燃機の妨害雑音とノッキング信号とを比較す
ることができる。またこの装置〒は、所謂測定窓、つま
りクランク・シャツ”トが回転する際の一定の角度範囲
と関連した期間内でのみ測定が行なわれる。

本発明の効果・利点 上述した方法や装置に対し、特許請求の範囲第１項記載
の特徴を有する本発明の方法、および特許請求の範囲第
２項・・第３項記載の特徴を有する本発明による装置は
、より確実に７ツキングを検出することができるという
利点を有している。本発明によれば、測定窓において徐
々に妨害レベルの高まる妨害雑音、例えば弁雑音が、ノ
ッキングの検出に影響を及ぼすことはない。なぜなら、
基準信号を弁雑音の緩慢な振幅変化に合わせであるから
である。

実施例の説明 第１図に示す実施例では、ノッキング・センサｌは、可
変利得増幅器２および帯域フィルタ３を介４して復調回
路４と接続されている。復調回路４の出力側は、一方で
は調整器５を介して可変利得増幅器２と接続され、他方
〒は積分器６と接続されている。積分器６の出力側はＡ
−Ｄ変換器７と接続され、Ａ−Ｄ変換器７の出力側は、
１方ではデジタル・フィルタ８と、他方では比較装置９
０入力側の１つと接続されている。比較装置９はデジタ
ル・フン・ξレータとして構成すると有利！ある。デジ
タル・フィルタ８は比較装置９の別の入力側と接続され
ている。

積分器６、Ａ−Ｄ変換器７およびデジタル・フィルタ８
は、制御装置１０により制御される。

制御装置ｌＯは、出力側１１に７ツキング検出信号１ノ
ッキング有“または１ノツキング無“を供給し、同時に
比較装置９および回転数発信器１２からの制御信号を受
取る。制御装置１０はマイクロ・プロセッサの形で、ま
た回転数発信器１２は機関回転数発信器として構成する
のが有利〒ある。

第１図に示す装置は次のように作動する。即ち、ノッキ
ング・センサ１から取り出された信号は、可変利得増幅
器２−１！増幅され、帯域フィルタ３に送出される。帯
域フィルタ３は、他の妨害雑音（周波数の異なる多くの
ノイズ信号を含ん〒いる）を抑圧してノッキング信号だ
けを通過させ、整流器として構成することが１きる復調
回路４にノッキング信号を供給する。実質的に低域フィ
ルタから成る調整器５は、ノッキング・センサから供給
される信号が小さい時は可変利得増幅器の増幅度が大き
く、信号が大きい時には増幅度が小さくなるように、復
調信号から調整器出力を形成する。増幅度を調整するこ
とによって、可変利得増幅器２ないし復調回路４の出力
信号を、機関の回転数とは無関係に一定にすることがで
きる。なぜなら、ノッキング・センサ１の信号振幅は、
機関の回転数が増大すると共に大きくなるからｆある。

積分器６は、クランク・シャフトの回転と同期した測定
窓の間に、復調回路４の出力信号を０から積分する。測
定窓は°、制御装置ｌＯにより回転速度計１２に依存し
て形成される。制御装置１０は測定窓に相応して積分器
６を制御する。測定窓が終わると共に、積分器６の出力
電圧がＡ−Ｄ変換器７の中ｆデジタル変換される。その
際、制御装置１０はデジタル変換を指令し、またＡ−Ｄ
変換器７からデジタル変換の終了を表示する信号を受は
取る。ノッキング・センサ１は各燃焼サイクルごとに相
応の信号を供給する。この信号はＡ−Ｄ変換器７の中フ
数値列に変換されてデジタル・フィルタ８の入力側に送
出される。このデジタル・フィルタ８は低域通過特性を
有する１次のデジタル・フィルタとして構成できる。デ
ジタル・フィルタ８は出力信号列を供給し、その値はデ
ジタル形比較装置９の中で、Ａ−Ｄ変換器７によりデジ
タル変換された実際の測定値と比較される。

第２図に示す実施例は、デ、ジタル・フィルり８の代わ
りに計算ユニット１４が設けられ、比較器９も計算ユニ
ツ）１４に含まれている点〒１４はマイクロ・プロセッ
サとして構成することができる。Ａ−Ｄ変換器７は計算
ユニツ）１４にデジタル変換された測定値を供給する。

計算ユニット１４の中１は、シリンダ数に相応して、シ
リンダ状態の検出信号に依存する計数処理が行なわれ、
そのことにより、Ａ−Ｄ変換器７のデジタル出力信号は
、各シリンダに相応して、個別のシリンダに対応するメ
モリに供給される。ノッキング・センサから供給される
個別測定値のために新たに設定される基準信号は、デジ
タル・フィルタ形の計算ユニットにより次の式に従って
得られる。

ｙ（ｔ□）　＝　（ｌ−Ｑ・ｙ（ｔ□−Ｉ）＋　ｋｘ（
ｔ□）この場合、ｙ（ｔｌ）はその都度計数される基準
値〒あり、１は各シリンダの燃焼サイクルを表わす数、
ｘ（ｔ□）はＡ−Ｄ変換器７から計算ユニット１４に供
給されるデジタル測定値、そしでｋは新しい基準値を形
成するため実際の測定値を重みづけする際の係数である
。ｋは経験的に求められるが、回転数または負荷に依存
して決定するのが有利である。係数には、計算ユニット
１４の中１実際の測定値ｘ　（ｔ　ｔ　）がシフトされ
る回数によって決定される。従ってそれは、その都度２
で除算される。つまりｋは、例えば０．５；　０．２５
；　０．１２　ｓ等フある。実際の測定値ｘ（ｔ□）は
、計算ユニット１４の中１相応する基準値ｙ（ｔ□）と
比較される。その際、測定値ｘ　（ｔｒ　）が選択され
た係数分だけ基準値より大きければ、ノッキングが起っ
ていると評価され、そのことは出力側１１から相応の形
で送出される。

ノッキングの検出は、計算ユニットの中フシリンダごと
に行なわれる。その際、メモリ内に記憶された個々のシ
リンダに対応する基準値が呼び出され、実際の測定値に
依存して新しく算定される。ノッキング検出信号１１に
より各シリンダの点火時点を別々に決めることができ、
従って、各々のシリンダにおけるノッキングを抑制する
ことができる。基準値としてはＦ述のように出力信号列
ｙ（ｔ□）が用いられるが、その代わりに値ｙ（ｔ、、
）を使用してもよい。この場合、実際の測定値は出力信
号列の中には含まれない。さらに、ｙ（ｔ□−１）をノ
ッキング検出のため使用し、相応する測定値ｘ（ｔ□−
１）によりノッキングの発生が検出された場合は、新し
い基準値ｙ（ｔ□）を形成する際に実際の測定値ｘ　（
ｔ　１）を抑圧することも可能である。このことは、当
該測定値の係数がＯに等しくなった時に起る。この構成
４こよってノッキング発生時に基準値が過度に−Ｌ昇す
ることを防ぐことが↑きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のブロック回路図、第２
図は第２の実施例のブロック回路図を示す。 １・・・ノッキング・センサ、２・・・可変利ｆｌ　１
　幅器、３・・・帯域フィルタ、４・・・復調回路、５
・・・調整器、６・・・積分器、７・・・Ａ−Ｄ変換器
、８・・・デジタル・フィルタ、９・・・比較装置、１
０・・・制御ユニット、１１・・・出力側、１２・・・
回転数発信器、】４・・・計算ユニット 第１頁の続き ０発　明　者　シークフリート・ロープドイツ連邦共和
国シュヴイーバ ーデインゲン・メーメルヴエー ク１ ＠発明者　　ヘルベルト・シュラム ドイツ連邦共和国シュツットガ ルト１イムΦゲツツエン２５ ０発　明　者　ヴアルター・フイース ドイツ連邦共和国イリンゲン・ シュツツインガー・シュトラ− セ５４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ノッキング過程に対応する有効信号を少くとも１
   つの基準信号と比較し、有効信号が予め定められた通り
   に基準信号を上回った時に検出信号を発生する、内燃機
   関のノッキング検出方法において、基準信号をデジタル
   ・フィルタまたはその類似装置の出力信号列に相応して
   形成することを特徴とする内燃機関の７ツキング検出方
   法。 ２、７ツキング過程に対応する有効信号を少くとも１つ
   の基準信号と比較し、有効信号が予め定められていた通
   りに基準信号を上回った時に検出信号を発生し、また、
   ノッキング・センサ、ノッキング信号振幅の時間的経過
   を得る玄復調回路、および有効信号を基準信号と比較す
   るための比較装置を有する、内燃機関のノッキング検出
   装置において、復調回路（４）に積分器（６）が後置接
   続され、該積分器（６）が調整可能な測定窓の間に、制
   御装置（１０）に依存して復調回路（４）の出力信号を
   積分し、また積分器（′６）にＡ−Ｄ変換器（７）が後
   置接続され、該Ａ−Ｄ変換器（７）が測定窓の終りに、
   制御装置（１０）に依存して積分器（６）の出力電圧を
   デジタル変換し、さらにＡ−Ｄ変換器（７）にデジタル
   ・フイ・ルタ（８）が後置接続され、かつ比較装置（９
   ）が制御装置（１０）に依存して、基準信号を形成する
   デジタル・フィルタ（８）の出力信号列と、有効信号と
   して用いられる積分器出力信号（６）のデジタル変換値
   とを比較する・ようにしたことを特徴とする、内燃機関
   のノッキング検出装置。 ３　ノッキング過程に対応する有効信号を少くともＪつ
   の基準信号と比較し、有効信号が予め定められていた通
   りに基準信号を上回った時に検出信号を発生し、また、
   ノッキング・センサ、ノッキング信号振幅の時間的経過
   を得るためめ復調回路、および有効信号を基準信号と比
   較するための比較装置を有する、内燃機関のノッキング
   検出装置において、復調回路（４）に積分器（６）が後
   置接続され、該積分器（６）が調整可能な測定窓の間に
   、制御装置（１４）に依存して復調回路（４）の出力信
   号を積分し、また積分器（６）にＡ−Ｄ変換器（７）が
   後置接続され、該Ａ−Ｄ変換器（７）が測定窓の終りに
   、制御装置（１４）に依存して積分器（６）の出力信号
   をデジタル変換し、さらに計算ユニット（１４）が設け
   られ、該計算ユニツ）（１４）が積分器出力信号のデジ
   タル変換値に依存して、デジタル・フィルタの出力信号
   列に相応する基準信号として用いられる信号を供給し、
   かつこの信号が、比較装置（１４）の中で制御装置（１
   ４）に依存して、有効信号として用いられる積分器出力
   信号のデジタル変換値と比較されるようにしたことを特
   徴とする、内燃機関の７ツキング検出装置。 ４、　基準信号が次式； ％式％（） に相応して形成され、その際、１は個々のシリンダの燃
   焼サイクルを示す数１あり、ｘ（ｔ□）はＡ−Ｄ変換器
   （７）によりデジタル変換された積分器信号の瞬時値、
   そしてｋは、新しい基準値を形成するために積分値信号
   の瞬時デジタル変換値を重みづけする際の係数１ある、
   特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、　係数ｋが、内燃機関の回転数および負荷状態また
   はそのどちらかに依存している特許請求の範囲第４項記
   載の装置。 ６、　各シリンダごとにノッキング検出が行なわれ、そ
   の際、個々のシリンダに対応する基準信号が、その都度
   、計算装置（１４）内に設けられたメモリに記憶される
   ようにした特許請求の範囲第３項〜第５項のいずれかに
   記載の装置。 ７　基準信号を形成するために出力信号列ｙ（ｔｌ−、
   ）を用いる特許請求の範囲第３項〜第６項のいずれかに
   記載の装置。 ８　係数ｋが、計算装置（１４）のレジスタ内〒積分器
   信号のデジタル変換値がシフトされる回数によって決定
   される特許請求の範囲第４項〜第７項のいずれかに記載
   °の装置。