JPS5946519A - 内燃機関用ノツキング検出装置 - 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】 のノソキング検出装置に関するものである。

従来のノッキング検出装置は第１図に示すように、内燃
機関のノッキングによる振動等を検出す（１） るノッキング検出器１、ノッキング検出器１の検出信号
のうちノンキング周波数成分（例えば８ＫＨｚ）のみを
通過させるフィルタ回路２、このフィルタ回路２を通過
した検出信号の平均値を出力する平均値出力回路３−７
、その値によりノッキングの判定レベルを作成する為の
判定レベル発注回路３−２、前記検出信号とノッキング
判定レベルとを比較してノッキングか否かを判別する比
較回路４より構成される。そして、これら各々の回路は
リニアＩＣ等のアナログ素子で構成され、ノッキングは
アナログ方式で検出される。このため、回路構成が複雑
となるにもかかわらず制御内容は限られ、回転速度等の
運転状態によりノッキング判定信号を制御するような複
雑な制御は困難であり、正確にノッキングを判定するこ
とは困難である。

上記の問題点はアナログ信号をディジタル信号に変換す
るＡ−Ｄ変換器とマイクロコンピュータとを構成要素と
するディジタル方式のノッキング検出装置にすれば解決
できる。しかしながら、ノ（２） ソキング検出器の検出信号を忠実にＡ−Ｄ変換するため
にはノッキング検出信号の波形を細かくトレースできる
極めて高速のＡ−Ｄ変換器が必要となり、そのようなＡ
−Ｄ変換器は高価であり、装置がコストアップするとい
う問題がある。また、ノッキング検出信号の波形をトレ
ースする代わりにノッキング検出信号の各ピーク値をサ
ンプルホールドした後Ａ−Ｄ変換を行なう方法が考えら
れるが、この方法においては、ピークホールド回路等が
余分に必要となる。

本発明では、ノッキング検出信号はエンジンの振動等に
由来する低周波数の振動成分、燃焼等に由来する周波数
の振動成分、点火に由来する高周波数の振動成分に分類
が可能であり、この検出信号をフィルタ回路を通過させ
る事により低、高周波数の成分を除去し、ノッキング検
出信号を一定の周波数（例えば８ＫＨｚ）の正弦波とし
て検出できることに着目した。そして、本発明はノッキ
ング検出装置として必要な情報はノッキング波形全てで
はなく、そのピーク値が必要なノッキング（３） の情報であり、更に正弦波のピーク値近傍は立上り、立
下りのスロープに比べほぼ一定でゆるやかであるという
ことを利用したものであり、本発明は正弦波のノッキン
グ検出信号が所定のレベルを横切った時点より所定時間
遅延してＡ−Ｄ変換を開始させ、正弦波の各ピーク値近
傍でＡ−Ｄ＊換が行なわれるようにし、このＡ−Ｄ変換
された値からノンキング状態を判別するように構成する
ことにより、ノッキング検出信号の各ピーク値をディジ
タル信号に変換でき、正確にノッキングを検出でき、し
かもピークホールド回路等は不必要で構成の簡単化が可
能なノッキング検出装置の提供を目的としている。

以下、本発明によるノンキング検出装置を実施例に従っ
て説明する。第２図は本発明の実施例の構成図である。

第２図において、■は機関のノッキングによる振動、音
等を検出するの検出器、２はノッキング検出器１の検出
信号のうちの周波数成分のみを通過させるフィルタ回路
、５は検出信号をアナログ信号からディジタル信号に変
換する（４） Ａ−Ｄ変換器である。６はマイクロコンピュータであり
、中央処理装置（ＣＰＵ）、記憶袋ｗ（ＲＯＭ、ＲＡＭ
）　、入出力袋！！（Ｉｌｏ）等を備えＡ−Ｄ変換器に
Ａ−Ｄ変換開始のタイミング信号を与え、Ａ−Ｄ変換器
の出力信号（ディジタル信号）を平均化してノッキング
判定レベルを計算するとともに、所定機関内のディジタ
ル信号の最大値とノッキング判定レベクとを比較してノ
ッキングか否かを判定し、図示せぬ点火時期制御装置か
らの点火信号に基づいて判定結果を点火時期制御装置に
出力するマイクロコンピュータである。

次に、上記構成の詳細な回路図の一例を第３図に示す。

フィルタ回路２はコンデンサ２１、抵抗２２からなるバ
イパスフィルタ回路および抵抗詔、コンデンサ２４から
なるローパスフィルタ回路より構成されるバンドパスフ
ィルタ回路である。ノッキング検出器１からの検出信号
は、フィルタ回路２を通過する事によりノイズ成分が除
去され周波数８ＫＨｚ付近のノッキング周波数の正弦波
となり、Ａ−Ｄ変換器５およびマイクロコンビニ−（５
） り６を内蔵する１チツプマイクロコンピユータ６１のア
ナログ端子ＡＮに入力される。本実施例では１チツプマ
イクロコンピユータとして富士通社製ＭＢ８８４１３を
用いている。■チップマイクロコンピュータ６１には、
周知の発振器６２、電源オンリセット回路６３、電源回
路６４が接続されている。また図示せぬ点火時期制御装
置からの点火信号（ｉＱｔ）は、入力抵抗６５、コレク
タ抵抗６６、トランジスタ６７で構成されている入力回
路を通して、１チツプマイクロコンピユータの割込端子
ｉＲＱに接続されている。１チツプマイクロコンピユー
タ６１からの出力は抵抗ラダー６９を通りＤ−Ａ変換さ
れ、電圧電流変換器６８により点火時期制御装置に供給
されている。

次に第４図から第７図を用いて本実施例の作動説明を行
なう。第４図は、本実施例のノッキング検出、判定、遅
角量演算出力のタイミングチャートを示す。第５図は基
本的なプログラムの流れを示すフローチャートである。

スタートのステップ２２０より始まるメインルーチンで
は、内蔵タイ（６） マーでの点火周期Ｔ１８０の計算（ステップ２２１）そ
の値に基づいてＡ−Ｄ変換開始までの遅延時間（マスキ
ング時間）ＴＩ、Ａ−Ｄ変換を行なう時間（判定時間）
Ｔ２、Ａ−Ｄ変換値と比較する判定レベルを求める為に
ノッキング検出信号の平均値に乗する為の倍率（Ｋ値）
、平均値に所定の値を加えるオフセット値（即ち、判定
レベル−平均値×に値＋オフセット値）が算出される（
ステップ２２２）。

１チツプマイクロコンピユータ６１の割込入力端子であ
るｉＲＱに入力される点火時期制御装置からの点火信号
（ｉＧｔ）は、トランジスタ６７で反転され（第４図２
１０）、マイクロコンピュータ６１に入力されているの
でその立下り信号（第４図２２１）でマイクロコンピュ
ータにｉｌＪ込がかかる（第５図２１１−１）。割込ル
ーチン開始後、割込処理（第４図２１２）に続きマスキ
ング時間ＴＩ（第４図２１３）の間、マイクロコンピュ
ータはＡ−Ｄ変換を待つ（第５図２１３−１）。

マスキング時間終了後、前記したＡ−Ｄ変換を時（７） 間Ｔ２（第４図２１４）の値に基づいてくり返し行なう
（第５図２１４−１，２１４−２）。変換終了後、Ａ−
Ｄ変換値の中の最大値と平均値を第４図２１５のタイミ
ングで算出するが前述した様に判定値はに値、オフセッ
ト値に従い算出され（第５図２１５−１，２１５−２）
、更にその値はＡ−Ｄ変換を行なった中の最大値と比較
される（第５図２１５−３）。判定結果はマイクロコン
ピュータの８ビツトのボートに第４図２１６のタイミン
グで出力され（第５図２１６−１）、抵抗ラダーを通る
事によってもＤ−Ａ変換され、そのアナログ値が電圧電
流変換器により電流に変換さ図示せぬ点火時期制御装置
へ出力される。判定出力は遅角量で表わされる。

次に本実施例の制御ロジックの概略を示す。マスキング
時間ＴＩ、Ａ−Ｄ変換判定時間Ｔ２は周期Ｔ１８０に比
例した値（マスキング時間ＴＩは例えば１ｍｓ〜２・５
ｍｓ、判定時間は例えば２ｍｓ〜６　ｍ　ｓ　）である
。Ａ−Ｄ変換値の平均値はソフトウェアにより平均する
。判定レベルは３段（８） 階あり、第ルベクは（平均値）×（Ｋ値）＋（オフセッ
ト値）、第２レベルは（第ルベル）×２、第３レベルは
ぐ第ルベル）Ｘ３で３つのノッキング判定を行ない、判
定した結果（強度）は図示せぬ点火時期制御装置への遅
角量として出力される。本実施例では点火時期の遅角幅
ｌ永０〜１６”ＣＡとした。

次に本発明の主要部分である、Ａ−Ｄ変換部分の詳細な
作動を第６，７図を用いて行なう。第６図３０１は検出
信号の１周期相当分である。前述の様に検出信号は８Ｋ
Ｈｚの正弦波となっている。

Ａ−Ｄ変換のプログラムが開始（ステップ３２０）され
ると、１チツプマイクロコンピユータ内のコンパレータ
のモードが指定されＯレベルに対しスレシホルドレベル
Ｔｈが設定される（ステップ３２１）。そしてコンパレ
ータをスタートさせ（ステップ３２２）、正弦３０１の
Ｔｈからの立下り時刻ＴＤＯを検出しくステップ３２３
−１）、誤作動を防ぐ目的でさらにＴｈレベルを確認す
る（ステップ３２３−２）。Ｔｈレベル検出後は、Ｔｈ
（９） レベルからの立上りを検出するルーチンに移り、（ステ
ップ３２５）、立上り検出時刻ＴＺＩから所定時間ΔＤ
遅延させ（ステップ３２６）、時刻Ｔｓ　　に到る。Ｔ
ＳＩからＡ−Ｄ変換を開始する（ステップ３２７）もの
であるが、変換時間へＴは正弦波３０１のピーク３１０
−１を中心として行なわれる。その際、正弦波３０１の
ピークは正弦波の立上り、立下りのスロープに比べ、は
ぼ一定と見なされ、遅延時間ΔＤをピークの近傍まで遅
らす事によってＡ−Ｄ変換を行っても正弦波３０１のピ
ーク値Ｖｐが得られる。即ち変換開始時刻Ｔｓ　　で与
えられる値ＶＳ１、終了時刻ＴＦＩで与えられる値ＶＦ
Ｉは、いずれもピーク値Ｖｐに比べ、その差は極めて少
なく、更にＡ−Ｄ変換は遂次比較式Ａ−Ｄ変換を用いて
いる為得られたＡ−Ｄ値はＶＳＩ、ＶＳＩよりｖｐに近
づくものである。得られた変換値は読み取られメモリー
に入れられ（ステップ３２Ｂ）、次の作動ステップ３２
９に移る。

次に本発明の実施例を示す。第８図に従ってこ（１０） の実施例の説明を行なう。ノック検出器１．フィルタ回
路２を通った検出信号は、Ａ、　−Ｄ変換器５およびス
レッホルドレベルＴｈよりの立上りもしくは立下りを判
定するアンプ７を通してマイクロコンピュータ６に入力
される。検出信号はマイクロコンピュータの割込端子に
入力され、検出信号のスレッホルドレベクＴｈからの立
上り、又は立下りに割込の同期がとられる。その場合、
前述の実施例におけるソフトウェアによるコンパレータ
と比べて本実施例ではハードの割込端子を使う事によっ
て応答速度が向上される。そして同期検出後、マイクロ
コンピュータ６からＡ−Ｄ変換器５へのスタート信号を
送りＡ−Ｄ変換を開始させる。

すなわち、第９図に示した様に、検出信号のＴｈレベル
への立下り時点τＤを検出する。その後、マイクロコン
ピュータ６でＡ−Ｄ変換時点τＺを予測して遅延する。

Ａ−Ｄ変換は変換器の速度、検出波形の周波数に応じて
、その開始時力を可変する事ができ、それにより、検出
信号のピーク値１１０を得る なお、上述の実施例ではノッキング検出信号がスレッシ
ュホルドレベルＴｈを横切る毎にＡ−Ｄ変換を行なった
が、横切る回数が所定回毎にＡ−Ｄ変換を行なうように
してもよい。

以上述べたように本発明は、ノッキング特有の周波数を
もったノッキング検出信号が所定のレベルを各々横切っ
た時点より所定時間遅延してＡ−Ｄ変換を開始させ、正
弦波の各ピーク値近傍でＡ−り変換が行なわれるように
し、このＡ−Ｄ変換された値からノッキング状態を判別
するようにしているので、ノッキング検出信号の各ピー
ク値のディジタル信号への変換が容昌になり正確なノッ
キングの検出ができ、さらにピークホールド回路等は不
必要であり構成が簡単になるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のノッキング検出装置の全体構成図、第２
図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第３図は第２
図の詳細構成図、第４図は第２図に示す装置における処
理のタイミングを概略的に示すタイミングチャート、第
５図および第７図はマイクロコンピュータにおける処理
手順を示すフローチャート、第６図は第２図に示す装置
におけるＡ−Ｄ変換のタイミングを示す図、第８図は本
発明の他の実施例を示す全体構成図、第９図は第８図に
示す装置におけるＡ−Ｄ変換のタイミングを示す図であ
る。 １・・・ノッキング検出器、２・・・フィルタ回路。 ５・・・Ａ−Ｄ変換器、６・・・マイクロコンピュータ
。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 （１３） ｎ　１　の 第５図 ２１１−１ １５−２ 判定しベル ２１３−１　　　　よ 計 ・・　頑５辿　　　　　半り　定 ２１４−１　　　　　　２１６−１ Ａ−Ｄ音像　　　　＋！Ｊ定出力 １２ 第　７　区 侶τ　　ｎ　　　ｃカ 佑　δ　凶 第９図 ＝Ｌｂ　　　　　　　″’Ｕｒ 手続補正書（方式） 昭和５８年ｔθ月８日 特許庁長官　殿 １事件の表示 内燃機関用ノッキング検出装置 ３補正をする者 事件との関係　　特許出願人 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 （４２６）日本電装株式会社 代表者　戸田憲吾 ４代　理　人 〒４４８　　愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地５　補正
命令の日付 発送日　昭和５８年　９月２０日 （１） ５、補正の対象 明細書の発明の名称の欄。 ６、補正の内容 （２） １１４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関のノッキングを検出するノッキング検出器と、
   このノンキング検出器により検出されたノンキング特有
   の周波数を有するノッキング検出信号が所定のレベルを
   横切る時点より所定時間遅延して前記ノンキング検出信
   号をディジタル値に変換するＡ−Ｄ変換器と、このＡ−
   Ｄ変換器に前記ノンキング検出信号のディジタル値への
   変換開始時点を指示すると共に前記ノッキング検出信号
   のディジタル値に応じてノッキングの発生状態を判別す
   るマイクロコンピュータとを備えたことを特徴とする内
   燃機関用ノッキング検出装置。