JPS60116865A - ノッキング制御装置 - Google Patents

ノッキング制御装置

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Publication number
JPS60116865A
JPS60116865A JP58223668A JP22366883A JPS60116865A JP S60116865 A JPS60116865 A JP S60116865A JP 58223668 A JP58223668 A JP 58223668A JP 22366883 A JP22366883 A JP 22366883A JP S60116865 A JPS60116865 A JP S60116865A
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JP
Japan
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knocking
output
ignition timing
ignition
signal
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Pending
Application number
JP58223668A
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English (en)
Inventor
Tadayoshi Makino
忠由 牧野
Ichiro Maki
一郎 槙
Shinichiro Tanaka
伸一郎 田中
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Toyota Motor Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60116865A publication Critical patent/JPS60116865A/ja
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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
    • G01L23/225Devices 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/152Digital data processing dependent on pinking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • 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】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関のノッキングを検出し、ノッキング
を回避するノッキング制御装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 自動車等のエンジンがノッキングを起すと、ノッキング
特有の振動が発生する。このエンジンの振動をノッキン
グセンサで検出し、ノッキングセンサの出力信号を観測
することによりエンジンのノッキングを検知できる。
ノッキングは、一定のクランク角範囲(以下ノックゲー
トと称する)で発生し、このノックゲートで得たノック
センサ信号レベル(Vk)ト、ノッキングが発生しにく
い一定のクランク角範囲(以下ノイズゲートと称する)
で得た信号を基にして得だノック判定レベル(Vth 
)とを比較し、Vk ”:2 Vth −・・・・・・
・・ ・・・・・・・(1)であれば、ノッキングであ
ると判定できる。
第1図は従来のノッキング制御装置の概略を示している
。第1図において、1はエンジンブロック等に取付けら
れたノッキングセンサであり、このノッキングセンサ1
はエンジンの振動を電気信号に変換する。第2図(b)
の実線B1はノッキングセンサ1の出力信号を示してい
る。2は帯域フィル・ タでアリ、この帯域フィルタ2
はノッキングセンサ1の出力信号中より、雑音成分を除
去し、ノッキングの特徴周波数近傍の周波数成分を抽出
する。
3は帯域フィルタ2の出力を整流する整流器、4は整流
器3の出力を積分する積分器であり、帯域フィルタ2の
出力は上記整流器3、積分器4を介して整流・積分され
て平均化される。第2図(b)の破線B2は積分器4よ
り出力される平均化出力を示している。5はアナログス
イッチ5A、、5Bからなるアナログスイッチ回路であ
り、アナログスイッチ5A、513はマイクロコンピュ
ータ8よす出力されるノックゲート信号、ノイズゲート
信号によってオン、オフ制御される。6は比較器、7は
ディジタル・アナログ(1)/l\)変換器であり、D
/A変換器7はマイクロコンピュータ8より出力される
ディジタル信号をアナログ信号に変換し2て比較器6の
一方の入力端子に印加する。上記比較器6の他方の入力
端子にはアナログスイッチ5Aを介して帯域フィルタ2
の出ツバ又はアナログスイッチ5Bを介して積分器4の
出力が印加され、D/A変換器7の出力と比較される。
比較器6の出力はマイクロコンピュータ8に入力され、
比較器6の出力に基づいてノッキングの有無、ノッキン
グの程度の判定、ノッキング判定レベルの演算が行なわ
れる。なお、マイクロコンピータ8は、中央処理装置(
CPU ) 、 ランダムアクセスメモリ(ILAM)
、リードオンリーメモリ(1もOM)、入出力ボート等
から構成されている。9はディストリビュータ内に設け
られたピックアップコイルであり、このピックアップコ
イル9からはエンジンの各気筒の特定のクランク角に対
応した信号が出力される。10はピックアップコイル9
の出力を波形整形して第2図(a)に示すパルス状の点
火タイミング信号を出力する波形整形回路である。なお
、第2図(a)における矢印は点゛火タイミングを示す
波形整形回路】0の出力はマイクロコンピ−タ8内の周
期演算手段11に入力され、点火から次の点火までの周
期が算出される。12は周期演算手段11でめられた周
期を基にして単位クランク角度(例えば1°CA)当り
の時間を算出する単位クランク角度時間演算手段である
。なお、上記周期演算手段11は、クロックパルス発生
器とカウンタとから構成され、点火から次の点火までの
間にクロックパルス発生器から出力されるクロックパル
ス数をカウンタで計数することにより周期をめるもので
ある。13.14はそれぞれノックゲート信号発生手段
、ノイズゲート信号発生手段であり、ノックゲート信号
発生手段13からは、点火タイミングより予め設定され
た開始クランク角度(例えば10°CA)に相当する時
間経過後に立上り、点火タイミングより予め設定された
終了クランク角度(例えば70°CA)に相当する時間
経過後に立下るノックゲート信号(第2図((−ツ)を
発生する。このノックゲート信号はアナログスイッチ5
Aの制御端子に印加される。一方、ノイズゲート信号発
生手段14からは、点火タイミングより予め設定された
開始クランク角度(例えば90°CA)に相当する時間
経過後に立上り、点火タイミングより予め設定された終
了クランク角度(例えば150°CA、)に相当する時
間軒過後に\χ下るノイズゲート信号(第2図((1)
 )を発生する。
このノイズゲート信号はアナログスイッチ513の制御
端子に印加される。15はノッキング判定レベル算出手
段であり、このノッキング判定レベル算出手段15では
、ノイズゲート信号(第2図(+1) )のTl ”の
期間において、積分器4の出力を、例えば遂次比較法に
よりAl1)変換し、とのAl1)変換された値Vat
iを、例えば次式によりなまし31算することによって
平均化して平均レベルVmをめる。
Vmi−Vrn (i−1) + (Vad、 −Vm
、 (i−1))/ Wここで、Vmiは今回の演算結
果、Vm、 (i −1)は前回の演算結果、Wはなま
じ係数である。さらに、ノッキング判定レベル算出手段
15では、演算結果Vmiを用いて、次式によりノッキ
ング判定レベルVthを算出する0 VtA = Vmi x K + OSここで、に、O
8はそれぞれ定数である。
16はノッキング判定手段であシ、このノッキング判定
手段16は、ノイズゲート信号(第2図(C))の°用
°′の期間における比較器6の比較結果、すなわち、ノ
ッキング判定レベル算出手段15より出力されるノンキ
ング判定レベル信号をD/A変換器7でD / A変換
したノッキング判定レベル(V lh )と帯域フィル
タ2の出力とを比較した比較結果に基づき、ノッキング
の有無、ノッキングの程度が’rll定される。17は
ノッキング判定手段16の判定結果、すなわちノッキン
グの有無、ノッキングの程度に応じたクランク角度だけ
点火タイミング信号(第2図(a))を遅角する遅角制
御手段である。
18はセルモータへの電流を制御するスタータスイッチ
、19はスタータスイッチ18によって駆動されるモノ
マルチバイブレータ(MM)、20はMM19によって
切換えられる切換スイッチであり、この切換スイッチ2
0によって波形整形回路10の出力又は遅角制御手段1
7の出力が選択されるものである。
第3図(a)〜(d)は、それぞれノックゲートを変化
させた場合のノッキング状態およびノッキングが発生し
ていない状態のスペクトルレベルを示している。なお、
第3図(a)〜(d)において、実線はノンキング有、
破線はノッキング無のスペクトルレベルを示し、また縦
軸の(Oop)は重力加速度を示している。
第3図(a)〜(d)からも明らかなように、との種の
ノッキング制御装置においては、ノックゲート、ノイズ
ゲートのタイミングにより、スペクトルレベルが大きく
変化するものであり、正確なノッキング判定を行うには
、ノックゲート、ノイズゲートのタイミングを正確にめ
る必要がある。
特に上記従来例では、エンジン回転数に関連する波形整
形回路10の出力の点火間の周期を基にしてノックゲー
ト、ノイズゲート等のタイミングを決めているだめ、ク
ランキングによる低速回転時、まだはエンジンが始動し
てから安定に回転するまでの間の回転むらによりノック
ゲート、ノイズゲート等のタイミング精度が劣化し、ノ
ンキング判定を誤る可能性があった。
そこで、上記従来例ではスタータスイッチ18、MM]
9、切換スイッチ20を用い、エンジンの始動時よりエ
ンジンが定常回転に達するまでの間は、波形整形回路1
0の出力をそのまま切換スイッチ20を介して出力し、
MM19で決まる一定時間経過後に切換スイッチ20を
切換え、遅角制御手段17の出力を切換スイッチ20を
介して出力していた。
しかしながら、」二記従来例においては、MM19で決
捷る一定時間を、エンジン回転数が安定になる最悪条件
(例えば−30°Cでの始動)を想定して設定しなけれ
ばならず、通常の条件下での始動時には必要以上に長時
間ノッキング制御の開Mニー/+:渥引六k・占ゲバも
。か−寸rr、 トRe従平仔11ではエンジン回転数
が安定になった後に、クラッチ操作等により数回点火の
間、エンジン回転数が20rpm程度に極端に低下した
場合に、各種のタイミング信号の誤差が大きくなり、そ
の影響が数10点火分続き、失火につながる等の問題が
あった。
発明の目的 本発明は、上記従来例の欠点を除去するものであり、エ
ンジン始動後、エンジン回転数が定常回転数に達すれば
速やかにノンキング制御を行うことができ、かつ定常回
転後に、エンジン回転数が極端に低下した場合の誤動作
を防止することを目的とするものである。
発明の構成 本発明は上記目的を達成するために、エンジン始動後の
点火周期又は回転数を監視し、点火周期又は回転数が所
定値より大きくなり、かつ所定の点火回数経過後に切換
スイッチを切換えてノンキング制御を行うことを特徴と
するものである。
実施例の説明 以下に本発明の一実施例について第4図とともに説明す
る。なお、第4図において、第1図と同一個所には同一
番号を付している。
第4図において、21は周期演算手段11によりめられ
た点火から次の点火までの周期(1)が、予め設定され
た所定値(T、)より大きいか否かを判定する周期判定
手段、22は周期判定手段21により周期(1)が所定
値(T、)より大きいと判定された場合に、点火タイミ
ング信号を基にして点火回数を計数する点火数計数手段
、23は点火数計数手段22による割数値が予め設定さ
れた設定値(例えば点火数256回)に達した際に切換
スイッチ20を切換えるだめの切換信号を発生する切換
信号発生手段である。
第5図は上記周期演算手段11、周期判定手段21、点
火数記数手段22、切換信号発生手段23の詳細を示し
ている。
第5図において、24はクロックパルス発生手段、25
は波形整形回路10より出力される点火タイミング信号
(第2図(a))の立上りのタイミングでリセットされ
、クロックパルス発生手段24から発生するクロックパ
ルスを計数するカウンタであり、このカウンタ25は点
火から次の点火まテノクロノクハルス数を計数する。な
お、カウンタ25で計数されるクロックパルス数は点火
から次の点火までの周期に対応する。26は所定値(T
1)が記憶されたメモリ、27はカウンタ25の計数値
(1)とメモリ26に記憶された所定値(T+ )とを
比較する比較器であり、この比較器27は旧数値α)が
所定値(T1)より大きい場合に°°H”を出力する。
28は比較器27の出力が°’11”である場合に波形
整形回路10より出力される点火タイミング信号を通過
させる。29はカウンタであり、このカウンタ29はA
 N I)回路28を通過した波形整形回路10の出力
を入力して点火回数を計数する。30は所定の点火回数
(例えば256回)が記憶されたメモ1ハ 31は比較
器であり、この比較器31はカウンタ29の割数値とメ
モリ30の記憶値とを比較し、カウンタ29の計数値が
メモリ30の記憶値に達すると出力を発生するものであ
る。32は比較器31の出力により反転するフリップフ
ロップ(FF)であり、このFF32の出力が切換スイ
ッチ20の切換信号となる。
33は比較器27の出力を反転させるインバータであり
、このインバータ33の出力がカウンタ29、FF32
のリセット信号となる。
第5図において、カウンタ25により計数された計数値
が、メモリ26の所定値(T、)より大きくなると、カ
ウンタ29で点火回数を計数する。
カウンタ29で割数された点火回数がメモリ30の記憶
値(例えば256)に達すると、比較器31より’I(
’“が出力され、FF32が駆動される。
とのF l” 32の出力によって切換スイッチ20が
切換えられ、波形整形回路10の出力にかわって遅角制
御手段17の出力が切換スイッチ20を介して出力され
る。一方、カウンタ29の計数値がメモリ30の所定値
より小さくなると、比較器27の出力は°L″となり、
したがってインバータ33の出力は”H”となり、カウ
ンタ29、FJ、m32はリセットされる。F l” 
32がリセットされ7、 J−DI漁スイ )千9 f
l lrt樹漁りら万一、妨乞紡)区割1路10の出力
が切換スイッチ20を介して出力される。
なお、上記実施例では点火間の周期が所定範囲にあるか
ないかを判定しているが、回転数が所定範囲にあるかな
いかを判定してもよいものである。
以上のように本実施例では、点火周期が所定値を越した
際に切換スイッチ20を切換えているだめ、従来例のよ
うにエンジン始動時よりノッキング制御を開始するまで
の時間が必要以−にに長くなることがない。また本実施
例では周期が所定値より大きくなってから所定点火回数
(256回)経過後に切換スイッチを切換えるだめ、エ
ンジンの回転むらによる誤動作、すなわち、回転むらに
よるノイズゲート、ノイズゲートのタイミングを前庭の
低下によるノッキング誤判定を防止できるものである。
発明の効果 (a) エンジン始動からノッキング制御開始までの時
間が必要以上に長くなることがない。
(b) エンジンの回転むらに」:るノノキノグ誤判5
’+1を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のノッキング制御装置のブロック図、第2
図は同装置の動作説明図、第3図(a)〜(dlはそれ
ぞれ同装置のノックゲートを変えた場合のスペクトルレ
ベルを示す図、第4図は本発明の一実施例におけるノッ
キング制御装置のブロック図、第5図は同装置の一部の
機能ブロック図である。 1・・・ノッキングセンザ、2・・・帯域フィルタ、3
・・・整流器、4・・・積分器、5・・・アナログスイ
ッチ回路、5A、、513・・・アナログスイッチ、6
・・・比較器、7・・・ディジタル・アナログ(D/A
)変換器、8・マイクロコンピュータ、9・・・ピック
アップコイル、10 ・波形整形回路、11・・・周期
演算手段、12・・・単位クランク角度時間演算手段、
13・ノックゲート信号発生手段、14・・ノイズゲー
ト信号発生手段、15・・・7ノキング判定レベル算出
手段、16・・・ノッキング判定手段、17・・・遅角
制御手段、20・切換スイッチ、21・・・周期判定手
段、22・・・点火数計数手段、23・切換信号発生手
段。 第3図 °“(b。 M彼)矢/k)If) 用浪数Ckhフ(C) tcb

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ノッキングセンサの出力に基づいてノッキングを判定す
    るノンキング判定手段と、点火タイミング信号を発生す
    る点火タイミング信号発生手段と、上記ノッキング判定
    手段の判定結果に応じて上記点火タイミング信号を遅角
    制御する遅角制御手段と、上記点火タイミング信号に基
    づいてこの点火タイミング信号の周期又はエンジン回転
    数を演算する周期又は回転数演算手段と、上記周期又は
    回転数演算手段による演算値が所定値より大きいか否か
    を判定する判定手段と、この判定手段により演算値が所
    定値より大きいと、判定された際に上記点火タイミング
    信号に基づいて点火回数を割数する点火数割数手段と、
    この点火数計数手段による旧教値が所定値に達した際に
    切換信号を発生するuノ換悟号発生手段と、この切換信
    号発生手段の出力により切換えられ、上記点火タイミノ
    グ信号又は上記遅角制御手段の出力を選択する切換スイ
    ッチとからなるノッキング制御装置。
JP58223668A 1983-11-28 1983-11-28 ノッキング制御装置 Pending JPS60116865A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0466753A (ja) * 1990-07-06 1992-03-03 Hitachi Ltd 内燃機関のノッキング検出方法とその装置及びこれを利用した内燃機関の点火時期制御装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51127935A (en) * 1975-04-25 1976-11-08 Chrysler Corp Engine control device
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