JPS59190638A - Knocking detecting device for engine - Google Patents
Knocking detecting device for engineInfo
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- JPS59190638A JPS59190638A JP6457183A JP6457183A JPS59190638A JP S59190638 A JPS59190638 A JP S59190638A JP 6457183 A JP6457183 A JP 6457183A JP 6457183 A JP6457183 A JP 6457183A JP S59190638 A JPS59190638 A JP S59190638A
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L23/00—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
- 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
- G01L23/221—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
- 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
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、エンジンのノッキング検出装置に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an engine knocking detection device.
(従来技術)
近時、エンジン特に自動車用エンジンにおいては、出力
向上あるいは省燃費を図る等のため、点火時期を調整し
てノッキングが生じない範囲で最適点火時期を得るよう
にしたものが多く、このためには先ずエンジンのノッキ
ング(ノッキングレベル)を検出する必要がある。(Prior art) In recent years, many engines, especially automobile engines, have adjusted their ignition timing to obtain the optimum ignition timing within a range that does not cause knocking, in order to improve output or save fuel. For this purpose, it is first necessary to detect engine knocking (knocking level).
ところが、このノッキングを検出するために利用される
ノックセンサは、特開昭54−87307号公報に示す
ように、ノッキングのみならず、シリンダヘッドで発生
するメカニカルノイズまでをもピックアップしてしまう
ものである。したがって、ノッキングが生じているか否
かを正確に判別することができず、このため、ノッキン
グ状態ぎりぎりの線まで点火時期を進めることができな
くて、出力向上、燃費向上には限度があった。However, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 54-87307, the knock sensor used to detect knocking picks up not only knocking but also mechanical noise generated in the cylinder head. be. Therefore, it is not possible to accurately determine whether or not knocking is occurring, and as a result, the ignition timing cannot be advanced to the limit of the knocking state, which limits the ability to improve output and fuel efficiency.
とりわけ、上述したシリンダヘッドで発生するメカニカ
ルノイズのうち最も大きな要因となるのは、吸・排気バ
ルブが離着岸するときのもの(以下バルブノイズと称す
)、すなわち、カムシャフトのカム(あるいはロッカア
ーム)カ該バルブに当接するとき(#座時)と、該バル
ブがシリンダヘッドの吸・排気ポート開口端縁(吸・排
気弁座)に着座するときのものである。In particular, the biggest factor in the mechanical noise generated in the cylinder head mentioned above is the noise caused when the intake and exhaust valves take off and land (hereinafter referred to as valve noise), that is, the cam of the camshaft (or rocker arm). When the valve is in contact with the valve (# seated) and when the valve is seated on the intake/exhaust port opening edge (intake/exhaust valve seat) of the cylinder head.
(発明の目的)
本発明は、前述のような事情を勘案してなされたもので
、シリンダヘッドで発生するメカニカルノイズの影響を
無くして、ノッキング状態であるか否かを正確に検出で
きるようにしたエンジンのソツキング検出装置を提供す
ることを目的とする。(Object of the Invention) The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and is intended to eliminate the influence of mechanical noise generated in the cylinder head and to accurately detect whether or not a knocking state is occurring. The object of the present invention is to provide a soaking detection device for an engine.
(発明の構成)
本発明は、原理的には、ノッキングによる振動はシリン
ダブロックとシリンダブロックにおいて同様に生じる一
方、シリンダヘッドで発生するメカニカルノイズは、シ
リンダヘッドとシリンダブロックとの間にガスケットが
あるため、シリンダブロックにはシリンダヘッドでのノ
イズレベルよりも減衰されて伝達される、という発見に
基づく。そして、この減衰ノイズに対応したシリンダヘ
ッドで発生するメカニカルノイズを、あらかじめ実験等
により得たデータより算出すれば、該ノイズが除去され
たノッキング(真のノッキングレベル)を知り得る、と
いうことにある。(Structure of the Invention) In principle, the present invention is based on the principle that vibrations due to knocking occur in the same way in cylinder blocks, while mechanical noise generated in cylinder heads is caused by gaskets between the cylinder head and cylinder block. This is based on the discovery that the noise level is transmitted to the cylinder block at a more attenuated level than that at the cylinder head. If the mechanical noise generated in the cylinder head corresponding to this attenuation noise is calculated from data obtained in advance through experiments, it is possible to know the knocking (true knocking level) with this noise removed. .
具体的には、第1図に示すように、シリンダヘッドに第
1ノツクセンサを設けてこれによりノッキングとシリン
ダヘッドで発生するメカニカルノイズとが合成された振
動をピックアップする一方、シリンダブロックには第2
ノツクセンサを設けて、これによりノッキングと減衰ノ
イズとの合成振動をピックアップするようにしである。Specifically, as shown in Fig. 1, a first knock sensor is installed in the cylinder head to pick up vibrations that are a combination of knocking and mechanical noise generated in the cylinder head, while a second knock sensor is installed in the cylinder block.
A knock sensor is provided to pick up the combined vibration of knocking and damping noise.
そして、偏差検知手段により上記両ノックセンサ出力の
差すなわちメカニカルノイズの減衰量を検知し、この偏
差量に対応したシリンダヘッドで発生するメカニカルノ
イズをノイスレベル算出手段により算出し、さらに前記
第1ノツクセンサ出力からこのメカニカルノイズを減算
手段により減算することにより、真のノッキングレベル
を得るようにしである。この後は、従来同様、判別手段
によりノッキング状yd;であるか否かを判別し、点火
持期制御回路等を制御すればよい。Then, the deviation detection means detects the difference between the outputs of the two knock sensors, that is, the amount of attenuation of mechanical noise, and the noise level calculation means calculates the mechanical noise generated in the cylinder head corresponding to this deviation amount, and furthermore, the first knock sensor The true knocking level is obtained by subtracting this mechanical noise from the output using a subtraction means. After this, as in the conventional case, the determining means determines whether or not there is knocking yd;, and the ignition retention period control circuit etc. may be controlled.
(実施例)
第2図は、いわゆるノックコントロールがなされること
が一般的な、ターボチャージャ付の往復動型エンジンを
示し、この第2図において、1はエンジン本体で、その
シリンダブロック2上には、ガスケット3を介してシリ
ンダヘッド4が載置、固定されている。(Example) Fig. 2 shows a reciprocating engine with a turbocharger, which is generally equipped with so-called knock control. A cylinder head 4 is mounted and fixed via a gasket 3.
前記エンジン本体lの各シリンダ内(燃焼室)には、吸
入空気が、エアクリーナ5、エアフローチャンバ6、ス
ロットルチャンバ7、サージタンク8、吸気マニホルド
9、吸気ポート10を介して供給され、上記エアクリー
ナ5から吸気ポート10までの経路が吸気通路11を構
成している。そして、吸気ポートlOは、シリンダヘッ
ド4の吸気弁座12に離着岸する吸気弁13により開閉
される。Intake air is supplied into each cylinder (combustion chamber) of the engine main body l via an air cleaner 5, an air flow chamber 6, a throttle chamber 7, a surge tank 8, an intake manifold 9, and an intake port 10. The path from the intake port 10 to the intake port 10 constitutes an intake passage 11. The intake port 1O is opened and closed by an intake valve 13 that moves to and from the intake valve seat 12 of the cylinder head 4.
また、排気ガスは、排気ボー)14、排気マニホルド1
5、排気管16等からなる排気通路17より排出され、
排気ポート14は、シリンダヘッドの排気弁座18に離
着岸される排気弁19により開閉される。In addition, exhaust gas is extracted from exhaust bow) 14, exhaust manifold 1
5, is discharged from an exhaust passage 17 consisting of an exhaust pipe 16, etc.;
The exhaust port 14 is opened and closed by an exhaust valve 19 that is moved to and from an exhaust valve seat 18 of the cylinder head.
図中20はターボチャージャで、そのコンプレッサホイ
ール20aが吸気通路11内に配設される一方、該コン
プレッサホイール20aに対してタービンシャフト20
bを介して連結されたタービンホイール20cが、排気
通路17内に配設されている。したがって、高温、高圧
の排気ガスにより回転駆動されるタービンホイール20
cが、コンプレッサホイール20aを回転させ、所定の
条件化に、過給が行なわれることになる。In the figure, reference numeral 20 denotes a turbocharger, the compressor wheel 20a of which is disposed within the intake passage 11, and the turbine shaft 20 relative to the compressor wheel 20a.
A turbine wheel 20c connected via b is disposed within the exhaust passage 17. Therefore, the turbine wheel 20 is rotationally driven by high-temperature, high-pressure exhaust gas.
c rotates the compressor wheel 20a, and supercharging is performed under predetermined conditions.
なお、図中21は排気ガス浄化用の触媒である。Note that 21 in the figure is a catalyst for purifying exhaust gas.
前記シリンダヘッド4には第1ノツクセンサ22が取付
けられる一方、シリンダブロック2には第27ツクセン
サ23が取付けられ、該両ノックセンサ22.23から
の出力は、制御ユニット24へ入力される。そして、こ
の制御ユニット24により、両センサ22.23からの
出力に応じて、デストリピユータ25すなわち点火時期
が制御される。A first knock sensor 22 is attached to the cylinder head 4, while a 27th knock sensor 23 is attached to the cylinder block 2, and outputs from both knock sensors 22, 23 are input to a control unit 24. The control unit 24 controls the destroyer 25, that is, the ignition timing, in accordance with the outputs from both sensors 22 and 23.
ここで、前記ノックセンサ22は、シリンダー、ラド4
の振動、すなわちノッキングとバルブノイズ(実際には
、パルプノイズ以外の他のメカニカルノイズをもピック
アップするが、この他のメカニカルノイズはバルブノイ
ズに比して十分小さいので、このメカニカルノイズをバ
ルブノイズで代表して以下の説明を行なう)との合成振
動をピックアンプする。また、第2ノツクセンサ23は
、シリンダブロック2の振動、すなわちノッキングと減
衰バルブノイズ(ガスケット3かあるために、シリンダ
ブロック2にはバルブノイズが減衰されて伝達される)
との合成振動をピックアップする。勿論、制御ユニット
24は、前述した偏差検知手段と、ノイズレベル算出手
段と、減算手段と、判別手段との機能を有するものであ
る。Here, the knock sensor 22 includes a cylinder and a rad 4.
vibrations, namely knocking and valve noise (actually, mechanical noise other than pulp noise is also picked up, but since this other mechanical noise is sufficiently small compared to valve noise, this mechanical noise can be treated as valve noise. (The following is a representative explanation) and pick-amplify the composite vibration. The second knock sensor 23 detects vibrations of the cylinder block 2, that is, knocking and damped valve noise (due to the presence of the gasket 3, the valve noise is attenuated and transmitted to the cylinder block 2).
Pick up the combined vibration. Of course, the control unit 24 has the functions of the above-mentioned deviation detection means, noise level calculation means, subtraction means, and discrimination means.
さて次に、制御ユニット24による制御を、第3図の制
御回路を基に、第5図(1)〜第5図(5)を参照しつ
つ、そのステップP1〜P9毎に説明していくこととす
る。Next, the control by the control unit 24 will be explained for each step P1 to P9 based on the control circuit of FIG. 3 and with reference to FIGS. 5(1) to 5(5). That's it.
ステップPI、P2
両ノックセンサ22.23からの出力(Ao、Ba)に
対して、バンドパスフィルタBPF+ 、B PF2が
かけられ、走行中の車体振動等ノッキングと無関係な周
波数帯域の振動をカットする(A、→A1.BO+B、
)。Steps PI, P2 Band pass filters BPF+ and BPF2 are applied to the outputs (Ao, Ba) from both knock sensors 22 and 23 to cut vibrations in frequency bands unrelated to knocking, such as vibrations of the vehicle body while driving. (A, →A1.BO+B,
).
ステ・ンプP。Ste.mp.P.
IG(イグニッション)マスク回11425によりフィ
ルタがかけられて、点火時の電気的ノイズがカットされ
る(AI→A2.BI →B2 )
ステップP4
ここでは、偏差検知手段としての差動増巾回路26によ
り第1ノツクセンサ2の出力A2から第2ノツクセンサ
の出力B2が減算され、これにより、シリンダヘッド4
からシリンダブロック2へ減衰して伝達された減衰バル
ブノイズC1を得る。A filter is applied by the IG (ignition) mask circuit 11425 to cut electrical noise at the time of ignition (AI→A2.BI→B2) Step P4 Here, the differential amplification circuit 26 as a deviation detection means The output B2 of the second knock sensor is subtracted from the output A2 of the first knock sensor 2, and as a result, the cylinder head 4
The damped valve noise C1 that is damped and transmitted to the cylinder block 2 is obtained.
ステップP5
ここでは、ノイズレベル算出手段としての演算回路27
により上記減衰バルブノイズCIに応じて、例えば第4
図に示すような関数から真のバルブノイズC2を演算す
る。勿論、この第4図に示す関数は、あらかじめ実験に
より得たデータを基に作成されたもので、エンジン回転
数、エンジン冷却水温、油温、過給圧等の因子を加味し
て作成すればよい。Step P5 Here, the arithmetic circuit 27 as a noise level calculation means
According to the damping valve noise CI, for example, the fourth
The true valve noise C2 is calculated from the function shown in the figure. Of course, the function shown in Figure 4 was created based on data obtained in advance through experiments, and it can be created by taking into account factors such as engine speed, engine cooling water temperature, oil temperature, and boost pressure. good.
ステップP。Step P.
ここでは、減算手段としての減算回路28により前記第
1ノツクセンサの出力A2からバルブノイズC2を減″
算して、真のノッキングレベルD1を得る。Here, the valve noise C2 is subtracted from the output A2 of the first knock sensor by a subtraction circuit 28 as a subtraction means.
Then, calculate the true knocking level D1.
ステップPフ、 pg
ここでは、判別手段としての比較回路29により前記ノ
ッキングレベルD1とパックグラウンドレベルBGLと
を比較して、ノッキング状態であるか否かを判定する。Step Pf, pg Here, the comparison circuit 29 serving as a determining means compares the knocking level D1 with the pack ground level BGL to determine whether or not there is a knocking state.
なお、比較そのものは、従来と同様に行なわれる。Note that the comparison itself is performed in the same manner as before.
ステップP9
点火時期制御回路30によりステップP7での比較、判
定に基づき、従来同様、点火時期をコントロールする。Step P9: The ignition timing control circuit 30 controls the ignition timing based on the comparison and determination made in step P7, as in the conventional case.
すなわち、ノンキング状態であると判定されれば点火時
期を遅らせ、ノッキング状態でないと判定されたならば
点火時期を進め、このようにしてノッキングが生じない
範囲で最適点火時期を得る。That is, if it is determined that the engine is in a non-knocking state, the ignition timing is delayed, and if it is determined that the engine is not in a knocking state, the ignition timing is advanced, thereby obtaining the optimum ignition timing within a range where knocking does not occur.
以上実施例について説明したが、本発明においては、デ
ジタルコンピュータにより制御する場合をも含むもので
ある。また、本発明によるノッキング検出は、点火時期
調整のみならず、過給圧のコントロールのために用いる
等、他の用途にも適宜利用されうるものである。Although the embodiments have been described above, the present invention also includes cases in which control is performed by a digital computer. Further, the knocking detection according to the present invention can be used not only for ignition timing adjustment but also for other purposes such as controlling supercharging pressure.
(発明の効果)
以」二述べたことから明らかなように、本発明にあって
は、シリンダへラドで発生するメカニカルノイズの影響
を無くして、ノッキングレベルを正確に検出することが
できる。この結果、例えば点火時期を従来よりも更に適
したものにすることができて燃費向上や出力向上を図れ
る等、エンジン制御の上で極めて効果的である。(Effects of the Invention) As is clear from the above, in the present invention, it is possible to accurately detect the knocking level by eliminating the influence of mechanical noise generated by the cylinder head. As a result, for example, the ignition timing can be made more suitable than before, which is extremely effective in terms of engine control, such as improving fuel efficiency and output.
第1図は、本発明の全体構成図、
第2図は、本発明の一実施例を示す系統図、第3図は、
第2図に示す実施例における制御回路、
第4図は、パルプノイズ減衰量とバルブノイズとの関係
を示す図、
第5図(1)〜第5図(5)は、第3図での信号波形を
示す図、である。
2φΦ・−・シリンダブロック
4・−・・シリンダヘッド
22・・・第17ツクセンサ
23・・・$27ツクセンサ
24−・・制御ユニット
26・・・差動増l]回路
27・・・演算回路
28・・参減算回路
29“・・・比較回路
第5図
第3図
第4図
ノイスMメ窄vC1FIG. 1 is an overall configuration diagram of the present invention, FIG. 2 is a system diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a system diagram showing an embodiment of the present invention.
The control circuit in the embodiment shown in FIG. 2, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between pulp noise attenuation amount and valve noise, and FIGS. FIG. 3 is a diagram showing signal waveforms. 2φΦ・-・Cylinder block 4・・・・Cylinder head 22・・・17th sensor 23・・・・・・・・Control unit 26・・・・Differential increase l] circuit 27・・Arithmetic circuit 28 ...Reference subtraction circuit 29"...Comparison circuit Fig. 5 Fig. 3 Fig. 4 Noyce M Mechanism vC1
Claims (1)
力の偏差量を検知する偏差検知手段と、 前記偏差量に対応した前記シリンダヘッドが発生する振
動ノイズに相当するノイズレベルを算出するノイズレベ
ル算出手段と、 前記ノイズレベルを前記第1ノツクセンサ出力から減算
する減算手段と、 前記減算値と設定値とを比較してノッキングの有無を判
別する判別手段と、からなることを特徴とするエンジン
のノッキング検出装置。(1) A first knock sensor disposed on the cylinder head, a second knock sensor disposed on the cylinder block, and a deviation detection means for receiving the outputs of both the knock sensors and detecting the amount of deviation between the outputs of the two knock sensors. , noise level calculation means for calculating a noise level corresponding to vibration noise generated by the cylinder head corresponding to the deviation amount; subtraction means for subtracting the noise level from the first knock sensor output; and the subtraction value and setting. 1. A knocking detection device for an engine, comprising: a determining means for determining the presence or absence of knocking by comparing the values with the values.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6457183A JPS59190638A (en) | 1983-04-14 | 1983-04-14 | Knocking detecting device for engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6457183A JPS59190638A (en) | 1983-04-14 | 1983-04-14 | Knocking detecting device for engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59190638A true JPS59190638A (en) | 1984-10-29 |
Family
ID=13262042
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6457183A Pending JPS59190638A (en) | 1983-04-14 | 1983-04-14 | Knocking detecting device for engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59190638A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11287703A (en) * | 1998-04-03 | 1999-10-19 | Toshiba Corp | Vibration-detecting part and vibration-inspecting apparatus |
JP2013035080A (en) * | 2011-08-04 | 2013-02-21 | Toyo Advanced Technologies Co Ltd | Wire saw |
CN103123279A (en) * | 2013-01-22 | 2013-05-29 | 宁波易荣机电科技有限公司 | Automatic measurer for vibration of bearing |
GB2626343A (en) * | 2023-01-18 | 2024-07-24 | Caterpillar Energy Solutions Gmbh | Noise source identification and mitigation method, device, gas engine using such, and knock detection method |
GB2626338A (en) * | 2023-01-18 | 2024-07-24 | Caterpillar Energy Solutions Gmbh | Knock detection method, knock detection device, gas engine |
-
1983
- 1983-04-14 JP JP6457183A patent/JPS59190638A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11287703A (en) * | 1998-04-03 | 1999-10-19 | Toshiba Corp | Vibration-detecting part and vibration-inspecting apparatus |
JP2013035080A (en) * | 2011-08-04 | 2013-02-21 | Toyo Advanced Technologies Co Ltd | Wire saw |
CN103123279A (en) * | 2013-01-22 | 2013-05-29 | 宁波易荣机电科技有限公司 | Automatic measurer for vibration of bearing |
GB2626343A (en) * | 2023-01-18 | 2024-07-24 | Caterpillar Energy Solutions Gmbh | Noise source identification and mitigation method, device, gas engine using such, and knock detection method |
GB2626338A (en) * | 2023-01-18 | 2024-07-24 | Caterpillar Energy Solutions Gmbh | Knock detection method, knock detection device, gas engine |
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