JPS59114431A - 内燃機関のノツキング検出装置 - Google Patents

内燃機関のノツキング検出装置

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JPS59114431A
JPS59114431A JP22391382A JP22391382A JPS59114431A JP S59114431 A JPS59114431 A JP S59114431A JP 22391382 A JP22391382 A JP 22391382A JP 22391382 A JP22391382 A JP 22391382A JP S59114431 A JPS59114431 A JP S59114431A
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JP
Japan
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knocking
signal
output
internal combustion
combustion engine
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Pending
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JP22391382A
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English (en)
Inventor
Kuniaki Sawamoto
沢本 国章
Tatsuro Morita
森田 達郎
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00Devices 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
    • G01L23/22Devices 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
    • G01L23/221Devices 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
    • G01L23/222Devices 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 using piezoelectric devices

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

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】 本発明は内燃機関のノッキング検出装置に関し、ノッキ
ングの発生を確実に検出し内燃機関σ〕出力を低下する
ことなくノッキングを回磁し得るように改良を図ったも
のである。
内燃機関の出力を改善するために点火時期を進めること
は周知であるが、点火時期を進めすぎると、運転状態に
よっては機関がノッキングを起こし、不快な振動や機関
破損の原因となる。そこで一般に点火時期を遅らせると
7ツキンク゛を抑制テキることが知られており、機関の
ノッキングを検出しながら点火時期を制御し、ノッキン
グを避けつつ常に最良の出力状態で機関を運転するシス
テムが開発されている。このようなシステムに用いらレ
ルノツキンク検出装置としては、例えば第1図に示すよ
うなものがある。
図において、エンジンの燃焼”4 iでノッキングが発
生すると、振動がシリンダーブロックコを伝わってノッ
クセンサ3に達する。ノックセン、す3はこの振動を電
気信号として取り出すもので、強磁性体のコアlとコイ
ル!及び永久磁石乙により構成され、振動を受けるとた
わむプレー)6mによりはさまれたコアダにカが加わる
と、内部歪を受けて磁束が変化してコイルjに電圧が発
生するものである。
ところで、エンジンは絶えず振動しているので17ツキ
ンダが発生しなくてもノックセンサ3がらは信号が出力
される。しかし、ノッキン汐゛の振動周波数はt〜r 
KH2であり、センサ単体の特性として約7 K11z
程度の共振点を持たせているので、ノッキングが発生す
るとこれによりセンサ3が共振して・センサ3がらの出
力信号は増大する。
このようなノック\冥センサ3からの信号を受けるノッ
クコントロールユニット7はノック振動検出部t、ノッ
ク強度判定部9および遅角制御部lσで構成される。
ノックセンサ3がらの信号のうちノッキング以外の機械
ノイズ等を除却するため、ノック振動検出部lで約7K
[Izの周波数をもったノッキング信号だけ分検出する
。その後、検出した信号からノッキング強度をノック強
度判定部9で点火ごとに判定する。すなわち、あらかじ
め決められたノッキング強度の基準レベルよりも高い場
合に初めてノッキングと判断し、さらに、レベルを越え
る度合に応じてノッキング強度を判定する。
ノッキングが発生していると判定した場合、遅角制御部
lθからディストリビュータのイグナイタ/lへ遅角信
号が送給され、ノッキングの強度に応じて、イグニッシ
ョンフィル12がらの点火電流の点大時期を遅らせる。
そして、次の燃焼においてもなおノッキングが発生して
いるときは、さらに点火時期を遅らせる。これとは逆に
、ノッキングが発生していないと判定すると進角する信
号が出力されることになる。このようにして、常に最も
出力のよい微小なノッキングのレベルに保って出力の向
上を図っている。
しかしながら、従来のかかるノッキング検出装置にあっ
ては、ノッキングによる振動を爆発行程中に7ツクセン
サにより検出しており、他の気筒の吸気弁の着座に起因
して発生する振動をも検出してしまい、ノッキングによ
る振動のみを検出できず、正確なノッキング検出ができ
ないという問題点があった。
更には、ノックセンサ出力に基づき、ノッキング強度判
定をノッキング強度の基準レベルとの比較に応じて行う
場合、機関の運転条件の変化に伴いノッキング強度の基
準レベルが変動するにも拘わらず、予め定めた一定の基
準レベルによってノッキング強度判定を行なっていたの
で、機関の全運転条件において、正確なノッキング強度
判定ができないという問題点もあった。
斉発明の目的は、このような従来技術の問題点に着目し
、他の気筒の吸気弁着座等の外乱の影響を受けないよう
に、気筒内の圧力を検知するノックセンサ出力を所定の
クランク角度間において読み込み、この読み込んだ値に
基づきノッキングの発生および強度判定を行なうように
して、以てノックキングの発生状態を正確に検出し、惰
に最も出力のよい微小なノッキングのレベルに保つべく
点火時期制御を行い得るようにした内燃機関の7ツキン
グ検出装置を提供することにある。
以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第2図は本発明の一実施例を示し、ここで73は座金型
筒内圧センサである。この筒内圧センサ13は、両側を
電極で挟み座金状に成形した圧電素子により構成し、こ
れを点火栓/lの座金としたものである。気筒内圧が変
化すると、点火栓14tに加わる圧力が変化し、その結
果座金状圧電素子に加わる圧力も変化するので、これに
よって気筒内圧を検知できる。
/jはクランク角センサであり、クランクシャフトに同
軸に取付けられ、クランク角度検出用パルスとしてコ0
信号/2および1tO0信号/7を出力するOllハノ
ックコントロールユニットテアリ、バンドパスフィルタ
/9.全波整流回路〃、積分回路1゜ノッキング判定回
路nおよび遅角制御回路nを有する。その他の構成につ
いては、第7図示の従来例と同じであり、その説明は省
略する。
第3図はこのように構成した本実施例のノックコントロ
ールユニツ)/Iの構成何分示す。図示のように、筒内
圧センサ/3からのセンサ出力13sを、バンドパスフ
ィルタ/9および全波整流回路〃を順次介してオペアン
プ、?/Aにより構成した積分回路lに供給する。積分
回路lにおいて、2/Bおよび2/Cはカウンタであり
、それぞれクランク角センサ/Sから20信号および/
100信号を供給する。カウンタ2/Bは11rO°信
号17のパルス入力を待ってコ0信号/≦の入来ハ/L
/ス数の計数を開始し、何個パルス数を計数すると出力
側から高論理レベル信号を出力し、この後!パルス計数
すると出力を反転する。カラン、り2/Cは/100信
号17のパルス入来により出力側から低論理レベル信号
を出力し・その後−2°信号/乙の入来パルス数を1個
計数すると出力を反転する。
J珀よび2/Eはトランジスタであり、それぞれカウン
タ、l/Bおよび2ICの出力によってオンオフ制御す
る。
また、2/Fはコンデンサである。
/ 7キ> り判定M 路−22には、クランク角セン
サ/Sから一0信号16および1lrO0信号/7を供
給し、これらの信号に基づき上死点後クランク角4I2
°〜り20(13間において積分回路1からの出力をこ
の判定回路nに読み込む。また、この判定回路nは、不
図示の負荷センサから機関の負荷を読み込むと共に、ク
ランク角センサBからの2°信号に基づきエンジン回転
速度を読み取る。更にこれら機関負荷およびエンジン回
転数を格子点として定まる/ツキング基準レベルテーブ
ル値と、積分回路1から供給されたノッキング判定出力
とを比較し、ノッキングの強度判定な行う。
ノッキング判定回路nの判定出力に基づき、遅角制御部
3はイグナイタl/に遅角信号を送給し、これによって
7ツキングを制御すべく点火時期を制御する。なお、ノ
ッキング判定回路nは、マイクロコンピュータにより構
成すると\上述のノッキング判定動作を簡単に実現でき
るので好適である0 次に、上述のように構成した本実施例の動作を説明する
。まず、筒内圧センサ13から取り出されたセンサ出力
/3Bは、第1I図(6)に示すように、気筒内圧の変
化にノッキングに起因して短い周期で変動する気筒内圧
変動が重畳したものとなる。このセンサ出力/3Bは、
バンドパスフィルタ19を介してノッキングによる気筒
内圧変動に対応したノッキング信号/9sのみが取り出
される。この信号/98を第ダ図ヂ)に示す。本例にお
いては、例えば八jKH2〜λ0KH2の帯域にある周
波数成分のみが取り出される。このようにして取り出さ
れたノッキング信号/93は、全波整流回路〃を介して
全波整流された後積分回路/gへ供給される。
ここで、筒内圧センサ13を取付けた気筒においてピス
トンが上死点の位置にあるとすると、第1図ωンに示す
ようにクランク角センサ/jから1tO0信(第1図Q
)))、)ランジスタ2/Eが消勢される。従って、こ
の後トランジスタ2/Eが付勢されるまでの間にわたり
、全波整流されたノッキング信号〃sか積分回路/Iに
おいて積分が開始される。
この後、クランク角が上死点後42°になると、クラン
ク角センサIsからの2°信号/6のパルス出力1/、
−/(第ダ図囚参照)により、カウンタ2/Cの出力が
反転して高論理レベルとなる。この結果、トランジスタ
2ICが導通し、信号部の積分動作が終了し、積分@路
では今までの積分値がボールドされる。
このように、本例においては他の気筒の吸気弁着座時期
をさけてクランク角が上死点後Q−値間において信号部
が読み込まれ、吸気弁の着座動作によって生じた気筒内
圧変動分は読み込まれない。
このホールド状態は、クランク角が上死点後92゜にな
るまで継続される。92:になると、クランク角センサ
/3からの一〇信号/乙のパルス出力/1t−2によっ
てカウンタ2/Hの出力が高論理レベルとなり(第4図
(C))、)ランジスタnが導通状態となる。この結果
、コンデンサ2/Fからの放電により積分回路21から
ノッキング判定回路nへの出力は零となる(第1図←)
)。
このようにして放電が終了した後は、クランク角が上死
点後1020において、センサ/Sからの2°信号l乙
のパルス出力lト3 によりカウンタ2/Bの出カバ反
転し、トランジスタ2/Dが消勢する。
以下同様にして積分回路〃においては、tgd’毎に上
述の動作を繰り返す。
一方、ノッキング判定回路nにおいては、前述したよう
に、−〇信号16およびtrd’信号17に基づいて、
クランク角d〜qfの間における積分回路Iのノッキン
グ判定出力2/Sを読み取る。この判定回路nには、機
関負荷とエンジン回転速度とにより定まるノッキング基
準レベルテーブル値が記憶されており、実際のエンジン
回転速度および機関負荷に基づき、テーブル値からノッ
キング判定用のが比較され、基準レベルよりも出力、2
7Sが高い場合にはノッキングと判断し、更に、基準レ
ベルをこえる度合いに応じて/ツキング強度を判定する
ノッキングが発生していると判定した場合、迎角制御部
nからディストリビュータのイグナイタ//へ遅角信号
が送給され、ノッキングの強度に応じて、イグニッショ
ンコイル/2からの点火電流による点火時期を遅らせる
。次の燃焼においても、なお、ノッキングが発生してい
るときには、さらに点火時期を遅らせる。これとは逆に
、ノッキングか発生していないと判定されると、進角す
る信号が出力されることになる。
このように本実施例においては、一つの%Wdにおいて
、筒内圧センサ/3から得られた出力/3Sσノうちノ
ッキングに起因した出力/98を取り出し、更に、この
出力/9Sを全波原流した信号源を、圧縮上死点から他
の気筒の吸気弁着座前までの間(本例では圧縮上死点か
らのクランク角dまでの間)にわたり積分し、この積分
値に基づきノッキング判定を行うようにしたので、従来
のように、吸気弁の着座に起因した気筒内圧σノ変動分
をノッキングに起因して生じたものとして読み込んでし
まうことはない。従って、かかる°外乱に影響されずに
ノッキング判定出力を得ることができ、ノッキング判定
回路nにおけるノッキング判定Qノ精度が向上する。
更に、本実施例においては、ノッキング判定にIAL、
4a関負荷およびエンジン回転数という運転条件から定
まるノッキング基準レベルに基づいてノッキング判定を
行うようにしたので、全遅転条件において正確なノッキ
ング判定が可能となる。
以上説明したように、本発明によれば、内燃機関のノッ
キングの発生およびノッキングtjji度を検出し、そ
09強度に応じてノッキングを抑制すべく点火時期の制
御を行うにあたり、ノッキングQ」発生を検知するノッ
クセンサの検知出力から所定の周波数成分Q」みを取り
出し、これを気筒U」爆発行程における所定σツクラン
ク角度間に亘り積分し、この積分値に基づいてノッキン
グの発生および強度を検出するようにしたθノで、積分
を行うクランク角度間を適切に設定することによりノッ
キング以外U」要因、特に他の気筒の吸気弁着座により
彫りを受けずに/ツキングU」みに起因した気筒内圧変
動や振動を検出でき、ノッキングの発生および強度を正
確に検出することができ、以て内燃機関の出力が最も良
い微小なノツΦングt/J状態に保つべく点火時期制御
を行うことかできる。
更に、本実施例では、機関の運転条件に応じたノッキン
グ基準レベルによりノッキング(/J Q 生およびそ
の強度判定を行うようにしたU)で、ノッキング制御精
度を全運転域にわたり向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の内燃機関の7ツキング検出装置の一例を
示す概略構成図、第2図は本発明による内燃機関のノッ
キング検出装置の一例な示す概略構成図、第3図は第2
図示のノックコントロールユニットの一例を示Tブロッ
ク図、第1図(N−(6)は第2図示の装置における各
部の信号波形図である。 l・・・燃焼室、 λ・・・シリンダブロック、 3・・・ノックセンサ、 l・・・コア、 !・・・コイル、 6・・・永久磁石、 6a・・・プレート、 7・・・ノックコントロールユニット、・ざ・・・ノッ
ク振動検出部、 ?・・・ノック強度判定部、 lθ・・・遅角制御部、 /l・・・イグナイタ、 /2・・・イグニッションコイル、 13・・・筒内圧センサ、 /II・・・点火栓、 n・・・クランク角センサ、 16・・・2信号、 17・・・tto0信号、 1g・・・ノックコントロールユニット、/9・・・ノ
くンドノずスフィルタ、 J・・・全波整流回路、 1・・・積分回路、 n・・・ノッキング判定[glffi6、n・・・遅角
制御回路1 .2/A・・・オペ了ンブ、 2/B、2/C・・・カウンタ1 .2/D、、2/E・・・トランジスタ、27F・・・
コンデンサ。 特許出願人 日産自動車株式会社 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l)内燃機関の気筒内の圧力を検知する検知手段と、該
    検知手段の検知出力から気筒内に発生したノッキングに
    対応したノッキング信号を分離する分離手段と、前記ノ
    ッキング信号を気筒の爆発行程における所定のクランク
    角度間に亘り積分してノッキング判定出力を算出する算
    出手段と、該ノッキング判定出力に基づきノッキングの
    強度判定を行う判定手段とを具備したことを特徴とする
    内燃機関のノッキング検出装置。 コ)特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記ノ
    ッキング信号の積分を、圧縮上死点から次に爆発行程に
    入る他の気筒の吸気弁着座時期前に相当するクランク角
    に亘り行う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)特許請求の範囲第1項または第2項に記載の装置に
    おいて、前記判定手段は、機関回転速度および機関負荷
    により定まるノッキング基準レベルと前記ノッキング判
    定出力とを比較し、当該ノッキング判定出力が前記ノッ
    キング基準レベルを越える度合に応じてノッキングの強
    度判定を行うようにしたこと′ft特徴とする内燃機関
    のノッキング検出装置。
JP22391382A 1982-12-22 1982-12-22 内燃機関のノツキング検出装置 Pending JPS59114431A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63134861A (ja) * 1986-11-27 1988-06-07 Nippon Denso Co Ltd 内燃機関用ノツク制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63134861A (ja) * 1986-11-27 1988-06-07 Nippon Denso Co Ltd 内燃機関用ノツク制御装置

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