JPS60138427A - 内燃機関のノツキング燃焼の検出装置 - 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】 公知技術 本発明は特許請求範囲の独立詞求項の上位概念に記載の
、内燃機関におけるノッキング燃焼の検出装置を基礎と
している。

ドイツ連邦共和国特許出願公開公報第６１３７０１６号
に、内燃機関におけるノッキングの検出方法および装置
が示されている。この場合ノッキング過程に配属されて
いる有効信号が少くとも１つの基準信号と比較される。

この場合この基準信号はデジタルフィルタの出力パルス
列に応じて形成される。有効信号が基準信号を上回わる
と、ノンキングに約する検出信号が送出される。ノッキ
ングセンサがら供給される信号は、制御可能な増幅度を
有する増幅器へ導ひかれる。この場合この増幅度は帯域
通過フィルタ、復調器、および調整素子を介して、復調
器の出力信号が広い範囲にわたり一定であるようにかつ
エンジン回転数に依存しないように、制御される。この
方法の欠点は、回路技術のないしプログラム技術の費用
が太き（・ことである。

デジタルフィルタの伝達関数が一般的に与えられず、フ
ィルタ係数には経験的に形成され、例えば回転数または
負荷に依存して選定される。

そのため各々のエンジン機種に対する基準信号は広範な
一連の実験においてはじめてめられ、ノッキング検出の
応動感度の定数は内燃機関の多くの作動状態に対して明
瞭に保証されない。

ドイツ連邦共和国特許公開公報第３２１５６８６号に、
エンジンノッキングの検出方法および装置が示されてい
る。この場合ノッキングセンサから供給される信号が帯
域通過フィルタと整流器を走行する。次に第１平滑回路
を介してエンジンノッキング雑音および背景雑音から成
る信号が得られる。それと同時に第２平滑回路を介して
背景雑音だけから成る信号が得られる。

これらの両信号の差の形成によりノッキング信号が得ら
れる。この回路の欠点はエンジンノッキング雑音そのも
のが背景雑音の中へ入ることである。そのためノッキン
グ強肢が増加する場合、ノッキング検出の応動感度が低
下する。第２平滑回路の蓄積−および積分効果に」二り
背愼雑音信号の出力密度がエンジンノッキング信号の出
力密度の後から、もとのセンサ信号に比べて約係数６０
だけ遅れて現われる。・そのためエンジンノッキングの
検出方法と装置のり゛イナミック特性が著しく制限され
、迅速なノッキング調整が可能でなくなる。

本発明の利点 本発明の特許請求の範囲の独立６〜求填の特徴部分を有
する装置は、制御可能な増幅度を自する増幅器により、
ノッキングセンサから供給される入力信号の異なる出力
密度に応動さぜるために適合することができる。周波数
特注を、生じ得るノッキング信号に適合されているフィ
ルタが、本発明の装置の誤差発生の確率を低紙さ・ぜる
。このフィルタにおいてノッキング検出が、典型的な周
波数頭域における信号によってたけ口Ｊ能である。第１
限界値スイツチが明確な論理出力信号を供給する。その
結果、ノッキング燃焼が存在ｌ−ているか否かの明確な
指示が可能となる。そのヒステリシスと供給される電圧
により基本雑音ｌノベルにわたりＳＩＮ比が向上される
。増幅器の増幅度が増幅仝の出力信号に依存して開側ｊ
されるため次のオリ点が得られる、即ち増幅器の出力信
号の出力密度を入力信号に依存せずにしたがって負荷お
よび／または回転数に依存せずに一定に保持する自動増
幅度調整がすでに入力回路において可能となる利点が得
られる。

従＠請求項に示されている栴成により、本発明の装置の
有利な実施態様が示されている。整流器および後置接続
の第１積分器による増幅度の制（３）ｊにより、費用の
かからない許芥馳四の広い自動的な増幅度８蟹が可能と
なる。ヒステリシス特性を有する第２限界唾スイツチお
よび第１積分器による増幅度のｆｌｉｌｌ旬ルにより、
迅速でかつ正確な自動増幅度調整が比例調整器のように
行なえる。ノッキング燃焼の検出の場合に第１積分器が
その唾を変化しないため、次の利点か得られる。即ちノ
ッキング検出信号の発生が本発明の装置の感度低下を生
ぜさせない第１点が得られる。有利に第１限界匝スイツ
チに第２槓分器を後置接続したことにより、簡単に第２
槓分器の出力信号をノッキングの強さに対する尺度コン
デンーナを充電するようにして、１ｆｆｌ々の１プ丁望
の信号レベルへ簡単に適合するとと゛ができる。

第１限界唾スイツチにスイッチを後置接続し、このスイ
ッチを、ノッキング燃・焼の現われるクランク軸角度領
域において閉成されるようにしたため、一層確実なノッ
キング検出が保証される。第１限界匝スイツチに舟トリ
ガＥｊＪ能な単安定マルチバイブレータを有利に接続し
たため、特に簡単に、ノッキング燃焼が生じているか否
かを示す調理信号が形成できる。第１限界匝スイツチに
後置接続したマイクロコンピュータの使用により、第１
限界旭スイツチの出力信号の交番数を、ノッキング燃焼
が調整開始に十分であるか否かの条件として、用いるこ
とができる。

実施例の説明 次に本発明の実施例につき図面を用いて説明する。

第１図において、センサ１は信号を入力側１１へ供給す
る。入力側１１は増幅器２０入力端と接続されている。

増幅器２の出力側から整流？５７が第１槓分器８へ等ひ
かれている。積分器２の出力側は増幅器２０制−入力側
」２７および背景外２音出力９１１１３と接続されてい
る。増幅器２の出力側は帯域通過濾波器３を介してノッ
キング）　＋Ｊが４の非反転入力側と接続されている。

ノッキングトリガ４の反転入力側は端子１５と１１にさ
れている。ノッキングトリガ４の出力側は端子１４を介
して、スイッチ５０入力側と接続されている。スイッチ
５の出力側は、単安定マルチパイプレーク６０入力側と
接９光されている。この単安定マルチバイブレータの出
力側」はノッキング出力側１２を形成している。端子１
７がスイッチ５の７１＋１１１４１１入力端５１へ冴び
がれ℃いる。

センサ１の形式は車装ではない。第１図〜第６図におい
て、センサ１は実質的にビエソゞセラミック素子から形
成されている１、それの代りに好適なセンサ、たとえば
圧電振動子、たわみ振動子またはこれに類する振動子を
用いることもできる。

増幅器２の出力側は整流器７および第１積分器８を介し
て増幅器２０制両入力端２１へ帰還接続されている。こ
れにより自動的な増幅度調整が行なえる。このことは例
えはラジオ受信機技術において広く知られている。増幅
器２ば′。

演算変換コンダクタンス増幅器°′である、即ち増幅器
の勾配（電圧増幅度）がｎｊｌ）　＠ｌ入力側２７にお
ける入力電流を介して設定される。そのため背景雑音出
力Ｏｆ！１１３には、入力１■１１における信号レベル
に反比例する電流信号が設定される。

増幅器２の調整された出力信号は帯域通過濾波器３を通
過する。この濾波器の周波数特性は、所望のノッキング
信号の代表的な周波数特性に同調されている。そのため
この周波数頭域の中の信号ピークだけが、即ち例えはノ
ッキングパルスたけが、ノッキング）　ＩＪガ４の非反
転入力側則へ達する。ノッキングトリが４はヒステリシ
ス特性を有するシュミットトリがである。このヒステリ
シスは、基本雑音レベルに苅するノッキング信号と背景
雑音との間の改善されたｓＡ比を形成する。端子１５に
おいてノッキングトリガの反転入力側へ、電圧がノンキ
ング限界値として導ひかれる。このノンキング限界値と
ヒステリシス幅の半分との和を越えると、ノッキングト
リガ４の非反転入力側における信号により、端子１４に
正の信号が現れる。ノンキング限界値からヒステリシス
幅の半分を引いた差の値下回ると、端子１４は負の電位
を有する。端子１４における正または負の電位は、この
場合論理レベルの意味を示す。ノッキングトリガ４０ノ
ッキング限界値およびヒステリシス幅の唾は、ノッキン
グトリガ４の出力に対してカ１」ち端子１４の信号に対
して、一義的な曖先位１ｋが生ずるように、選定される
。このことはフィルタ３の出力信号が存在する場合にず
なゎちノッキングトリガ４の非反転入方ｌｕＫ”無負荷
″″が現われる場合に、この休止電位はヒステリシス囲
域の外側にあることを意味する。この構成により、各々
の’ＩＪｆＬい燃焼ザイクルにおける新しいノッキング
検出に対して、同じ休止位置がしたがって同じ応動感度
が存在することが保証される。

ノッキングトリが４の出力信号はスイッチ５へ導ひかれ
る。このスイッチ５は、端子１７へ加えられる窓信号に
より閉成される。ノッキング燃焼が、クランク軸回転の
ｎｒ定の角度頭載において現われる。この角度頭載の外
側ではノッキング燃焼はあり得ない、何故ならば例えば
４ザイクルー内燃像関の場合、吸入弁または排出弁は開
かれているからである。そのためスイッチ５によりノッ
キングトリが４の出方信号の時ＩｆＪＪ遣択が行なわれ
る。内燃機関ないし内燃機関により駆動される車輛のノ
ッキングに似ている振動は、この窓信号の範囲外で、ノ
ッキング調整に関与し得ない。

端子１４における信号は、スイッチ５が閉成されている
時に、単安定マルチバイブレータｂへ導ひかれる。この
単安定マルチバイブレータ６は丹トリガ用面であり、そ
の時定数の間に正ノ信号を、この単安定マルチパイブレ
ータカ端子１４におけるノッキングパルスにより駆動す
れている間は、ノンキング出方側１２へ送出する。

第４図には内燃機関のノッキング燃焼の周期が示されて
いる。第４図のＡ）は増幅器２の出力信号を示す。この
増幅器は、ピエゾセラミックの感圧センサ１の出力信号
を、調整されて増幅する。フィルタ３の出方側には、第
４図のＢ）に示されている信号が現われる。第４図のＣ
）は、端子１４における検出されたノッキングパルスを
示す。第４図のＤ）は、端子１７におけるスイッチ５０
制御のための窓信号を示す。ノッキング出力側１２は第
４図のＥ）に示す、単安定マルチバイブレータｂの出方
信号を供給する。

第２図は本発明による装置の変形実施例を示す。この実
施例は第１図に示した実施例と６つの構成の点で異なる
。第１に、第１図における整流器が調整トリが２３によ
り置き換えられてオリ、第２には単安定マルチバイブレ
ータ６が、第２積分器としての側輸される電流源２２に
より置き換えられ、第３に第１図の実施例にさらに付加
的に、第１槓分器８に、側輸されるスイッチ２０が前置
接続されている点で異なる。

ノッキングトリが２３はノッキングトリガ４と同様の特
徴を有する。増幅器２の出刃信号は、ヒステリシス特性
を有する調整トリガ２３０反転入力側へ導びかれる。非
反転入力側は端子１６と接続されており、この端子の電
位を介して調整トリガン３のトリガ限界１Ｋが固定され
る。

調整トリが２３の出力側はスイッチ２００Å力側へ導ひ
かれており、スイッチ２Ｕの出力側は積分器８０入力側
へ導びかれている。

端子１４に加えられるノッキングパルスは窓信号の加わ
る間に電流源２２を投入接続および遮断する。その結果
この＆　諒屯宛がコンデンサを充電する。このように積
分される電流はコンデンサにおいて電圧信号を形成する
。その結果、図示されていない比較器の限界瞭を上回る
場合ノッキング信号がノッキング出力１ｌｌ１１１２に
生ずる。端子１８におけるリセットパルスを介して、こ
のコンデンサは放電する。その結果第２積分器が次の燃
焼に対して腓たに準備される。

スイッチ２００制佃」入力側２１と接続されている端子
１４にノッキングパルスが加ｈ　ルト、スイッチ２０は
開放される。このことは、第１積分器８０入力側がノッ
キングが検出された場合に、遮断されることを意味する
。そのため第１槓分器８はその胆を保持し、増幅器２は
、ノッキング検出の間中、一定の増（隔置を有する。

そのため第２図に示されている実施例において本発明の
装置の感度が、ノッキング検出のｌｉＪ］は臥少しない
ことが保証される。イＯ」故ならは強いノッキングパル
スは積分されないからである。

調整トリが２３の使用により、比例ｔＪＡｌ器のような
迅速かつ正確な自動増幅度Ｕ句歪か行なえるようになる
。

第２図の示す実施例は、第１図の実施例の場合の第４図
のＡ）〜Ｄ）に示すのと同し動作を有する。第４図のＦ
）は端子１４におけるノッキングパルス（第４図のＣ）
　）が積分される様子を示す。比較器限界１直を上回る
場合にノッキング出力側１２に、第４図Ｇ）に示すノッ
キング信号が生ずる。

第６図は第６実施例を示す。この実施例は第２図の実施
例におけるスイッチ５および１ｆｊｌＪ　ｉｒｌされる
電流源２２が、マイクロコンピュータ９に置き換えられ
ている。この場合端子１４は入力９ｆｌ１９１へ導びか
れ、端子１７はマイクロコンピュータ９０入力側９３へ
導ひかれている。入力側９４はスイッチ２Ｕの制両入力
端２１と接続されている。出力１Ｉｌｌ１９２はノッキ
ング出力側１２へ導ひかれている。

マイクロコンピュータ９はプログラムにもとづいて、ノ
ッキングを、ノッキングパルスに依存して端子１２へ加
えるか否か決定する。窓信号が端子１７において読み込
まれる。出力側９４を介してマイクロコンピュータ９は
スイッチ２υを切り換える。マイクロコンピュータ９に
対する決定の基準は、端子１４におけるパルスの数であ
る。時間窓の間に少くとも６つのパルスが端子１４に加
わると、ノッキングが生じているとして検出される。

第ろ図による実施例に対して、前述の実施例のように、
第４図のＡ）〜Ｄ）に示された信号経過が当てはまる。

第４図のＨ）にノッキング出力０１１１１２における信
号が示されている。この信号カマイクロコンピュータ９
から供給されるのは、マイクロコンピュータがその入力
側１９１に第６パルスの前縁を、端子１７における時間
窓の範囲内で、端子１４において検出するときである。

さらに第４図のＨ）に示されているパルスが、端子１１
における時間窓の終端１（より、限定される。

マイクロコンピュータ９０入力側９１は遮断入力側であ
り、この遮断入力側はこの信号を直ちにマイクロコンピ
ュータ９に処理できるようにする。さらにマイクロコン
ピュータにより、図示されていないノッキング１ｍ螢も
行なわれる。

さらに棟々の変形プログラムにより、第４図のＨ）に示
されているノッキング信号の持続時１ト」を棟々のパラ
メータに依存して形成して、調整へ影響を与えることも
できる。

本発明はもちろんこれらの６つの実施例に制限されるも
のではない。６つの実施例の特徴の有意義な組み合わせ
も可能である。センサ信号をアナログ・デジタル変換器
により変換し、本発明の装置またはその一部をマイクロ
コンビュ−タの内部のプログラム・ルーチンにより実現
することもできる。

本発明の効果 本発明により、ノッキングセンサ信号の異する密度に対
応できて、誤走の発生の確率の低減された、かつノンキ
ングの発生を確実に検出できる装置が構成できるように
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は壇１ｌｌｉｉ８度調繁回路に整流器と単安定マ
ルチバイブレータを有するノッキング燃焼の検出装置の
実雨例を示すブロック図、第２図は増制御 幅度調贅回路に副搬トリがと接続される電流源とを有す
る実施例のブロック図、第６図は調整トリがとマイクロ
コンピュータとを旬する実施例のブロック図、第４図は
前記６つの実施例の動作を示す信号図である。 トノソキングセンサ、２・・・増幅器、３・・・フィル
タ、４・・限界匝スイッチ、５・・・第２スイツチ、６
・・単安定マルチバイブレータ、７・・・整流器、８・
・・第１槓分器、９・・マイクロコンピュータ、２２・
・・第２積分器、２３・・第２限界匝スイツチ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ノッキングセンサ（Ｌ）と増幅器（２）と、予期
   されるノッキング信号に周波数特性が適合されているフ
   ィルタ（３）とを有し、この場合ノッキングセンサ（１
   ）から供給される信号が増１ｌｖｉｌ器（２）へ導びが
   れ、増幅器（２）の出力がフィルタ（３）へ専びかれる
   ようにし、増幅器（２）の増幅度が制（財）川面である
   、内燃機関のノッキング燃焼の検出装置において、フィ
   ルタ（３）の出力側がヒステリシス特性を有する第１限
   界値スイツチ（４）へ接続され、増幅器（２）の増幅度
   が増幅器（２）の出力信号に依存してｔＨ６１１される
   ことを特徴とする、内燃機関のノッキング燃焼の検出装
   置。 ２６　増幅器（２）の出力信号を整流器（／７）へ導ひ
   くようにし、該螢流器へ第１積分器（８）を後置接続し
   、該第１積分器の出力側が制御入力側（２７）を介して
   増幅器（２）の増幅度を制御するようにした特許請求の
   範囲第１ｙ４記載の装置。 ６、　増幅器（２）の出力信号をヒステリシス特性を有
   する第２限界隠スイツチ（２３）へ導ひくようにし、該
   第２限界値スイツチに第１積分器（８）を後置接続し、
   該第１積分器の出力側が制−入力１１１１１　（２７）
   な介して増幅器（２）の増幅度を制御するようにした特
   許請求の範囲第１項記載の装置。 ４、　ノッキング燃焼が検出された時に、第１スイツチ
   （２０）により、第１槓分器（８）がその値を実質的に
   変化しないようにした特許請求の範囲第２項または第６
   項記載の装置。 ５、第１限界１直スイツチ（４）に第２スイツチ（５）
   を後置接続し、該第２スイツチはノッキング燃焼が生じ
   得るクランク軸角度領域において閉成されるようにした
   特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１つに
   記載の装置。 ６、　スイッチ（５）に再トリガｒｒＪ能の単安定マル
   チバイブレータ（６）を仮＠、接続した特許請求の範囲
   第５記載軟の装置。 Ｚ　第２スイツチ（５）に、制ぜ１１される電流源（２
   ２）として構成される第２＠分器を後置接続した特許請
   求の範囲第５項記載の装置。 ８、第１限界値スイツチ（４）にマイクロコンピュータ
   （９）を後置接続し、マイクロコンピュータ（９）を限
   界値スイッチ（４）のノッキング信号の数または持続時
   間に依存して出力信号を出力１則（９２）へ送出するよ
   うにし、マイクロコンピュータ（９）が第１スイツチ（
   ２Ｕ）を作動するようにし、マイクロコンピュータ（９
   ）がノッキング燃焼の検出に依存して制御に関与するよ
   うにした特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれ
   か１つに記載の装置。 ２　限界皿スイッチ（４，２３）が優先位置を有するよ
   うにした特許請求の範囲第１項からて構成した特許請求
   の範囲第２川から第９項までのいずれか１つに記載の装
   置。