JPS61118634A

JPS61118634A - 内燃機関のノツキング検出装置

Info

Publication number: JPS61118634A
Application number: JP24016984A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Anpo; 安保　敏巳; Hiroyuki Naito; 内藤　宏幸; Akito Yamamoto; 明人山本; Yuji Nakajima; 雄二中島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-11-14
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1986-06-05

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〕この発明は、内燃機関の燃焼圧力振動の検出結果に基づ
いてノッキングを検出する内燃機関のノッキング検出装
置に関する。

〔従来の技術〕

・一般に、内燃機関においては、シリンダ内の未燃焼混
合気の早期着火による急激な燃焼によって、シリンダ寸
法（特にそのボア径）と燃焼温度とによって定まる複数
の固有振動数でシリンダ内圧力（筒内圧力）が減衰振動
し、この減衰振動によって内燃機関が金属的な叩き音を
発生する所謂ノッキング現象が生じることがある。

そこで、従来、例えば特開昭５４−１４２４２５号公報
、特開昭５６−５５４号公報等に記載されているように
、内燃機関のシリンダブロックにあるいは点火プラグの
座金として取付けた圧力センサ等のノッキンクセンサか
ら出力される検出信号からノッキングに関連する特定周
波数帯域（約５〜６ＫＨｚ以上）の信号を抽出し、所定
の信号処理をして機関の燃焼圧力振動に対応した検出信
号を生成し、この検出信号を予め定めた基準レベルと比
較してノッキングの有無を検出し、この検出結果に基づ
いてノッキングを回避すべく点火時期を補正制御してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕ところが、機関の燃焼圧力振動には非ノック時であって
もノック時と同様な特定周波数帯域の成分を含んでいる
。

特に、コ［ノック時とノック有無の限界とされるトレー
スノック時との燃焼圧力振動のパワーレベルの差は概ね
２〜３ｄＢであるので、ノッキングの判定が困難になる
。

また、センサの特性の経時的変化による影響。

センサを点火プラグの座金として取付けた場合には装着
時の荷重による影響あるいは点火プラグ締付はトルク等
に起因した機械振動系の変化等による影響によって、非
ノック時における燃焼圧力振動の検出結果が変動して、
時にはフッキンク時を越える値になることがあるさらに、アイドリンクないしスロットル全開状態等の負
荷の変化、＠開目転数の変化に対しても非ノック時の燃
焼圧力振動の検出結果が変化する。

そのため、従来のように機関の燃焼圧力振動の検出信号
から特定周波数帯域の信号を抽出して、これを予め定め
た基準値と比較してノッキングを　　　　　ｊ検出する
のでは、ノッキングを高精度に検出でき＝３− ない。

〔問題を解決するための手段〕

そのため、この発明による内燃機関のノッキンク検出装
置においては、第１図に示すように内燃機関の燃焼圧力
振動を検出する燃焼圧力振動検出手段Ａと、この燃焼圧
力振動検出手段Ａの検出績、　果を非ノック時の燃焼振
動エネルギに相関した相関値に変換する第１の変換手段
Ｂと、その燃焼圧力振動検出手段Ａの検出結果をノック
時の燃焼振動エネルギに相関した相関値に変換する第２
の変換手段Ｃと、前記第１の変換手段Ｂの変換結果に基
づいて第２の変換手段Ｃの変換結果を正規化する正規化
手段りとを設けるとともに、さらに、第１の変換手段Ａ
の変換結果の異常を判別する異常判別手段Ｅとを設けた
ものである。

〔作用〕

非ノック時の燃焼振動エネルギ相関値に基づいてノック
時の燃焼振動相関値を正規化することによってノッキン
グを高精度に検出し、しかもノッキングの検出が異常に
なったときには、異常な検出結果に基づく制御を回避す
ることを可能にする。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面を参照して説明する
。

第２図は、この発明を実施したノツキンク検出装置を備
えた６気筒内燃機関の制御装置の全体概略構成図である
。

この内燃機関においては、エアクリーナ１．エアフロメ
ータ２及びスロットルバルブ３を介してインテークマニ
ホールド４に取入れられた空気と、インジェクタ５によ
って供給される燃料とが混合された混合気が内燃機関６
に供給され、点火プラグ７によって点火されて燃焼し、
この燃焼によって発生した排気ガスは排気管から触媒コ
ンバータ８及びマフラー９を介して排出される。

一方、全体の制御を司るコントロールユニット１１には
、エアフロメータ２からの吸入空気流量信号、スロット
ルバルブ乙の開度を検出するスロットルスイッチ１２か
らのスロツＩ−ルバルブ位置信号、クランク角センサ１
３からの回転信号、トランスミッション１４のニュート
ラル位置を検出するニュートラルスイッチ１５からのニ
ュートラル信号、車速センサ１６からの車速信号が入力
される。

また、燃料温度を検出する燃温センサ１７からの燃温信
号、排気ガス中の酸素濃度を検出する。２センサ１８か
らの酸素濃度信号、冷却水温度を検出する水温センサ１
９からの水温信号が入力される。

さらに、機関６の燃焼圧力振動を検出する筒内圧センサ
２１からの筒内圧信号が入力される。なお、以下では第
１気筒〜第６気筒の各筒内圧センサ２１を、夫々［筒内
圧センサ２１Ａ〜２１Ｆ」で表わす。

そして、コントロールユニット１１は、これ等の各入力
信号及び内部に格納した各種データに基づいて、インジ
ェクタ５を駆動制御して燃料供給量を制御し、点火プラ
グ７へ高電圧を供給するイグニッションコイル２２の一
次電流を断続制御して点火時期を制御する。

また、ＡＡＣバルブ２３を駆動制御してスロットルバル
ブ３をバイパスする空気流量を制御してアイドル回転数
を制御し、ＶＣＭバルブ２４を制御してＥＧＲバルブ２
５を制御してＥＧＲ量を制御等する。

なお、この第２図中、２６はフューエルポンプ。

２７はキャニスタ−２２８はＢＣバルブ、２９はチェッ
クバルブである。

第３図は、この内燃機関の制御装置におけるコントロー
ルユニット１１の構成を示すブロック図である。

ます、第１気筒の筒内圧センサ２１Ａは、圧電変換型圧
力センサであり、第４図（イ）、（ロ）に示すように第
１気筒のシリンダヘット６Ａに取付ける第１気筒の点火
プラク７Ａの座金として取付けられ、前述したように第
１気筒の筒内圧（シリング内圧力）に応じた電荷信号Ｓ
１１を出力する。

なお、その他の第２気筒〜第６気筒の各筒内圧センサ２
１Ｂ〜２１Ｆについても、筒内圧センサ　　　　　１２
１Ａと同様に取付けられ、第２気筒〜第６気筒。

の各筒内圧に応じた電荷信号８１２〜８１Ｇを出力する
。

チャージアンプ３１Ａは１例えば第５図に示すように、
オペオンプｏｐ、、抵抗Ｒ，，Ｒ２、コンデンサＣ１，
ダイオードＤ　Ｉ　ｒ　Ｄ　２からなる電荷−電圧変換
回路によって、筒内圧センサ２１Ａからの電荷信号Ｓ１
１を電圧信号に変換した後、この電圧信号をオペアンプ
ＯＰ、、抵抗Ｒ３〜Ｒ８及びダイオードＤ３からなる増
幅回路によって増幅して、筒内圧検出信号８２＋として
出力する。

なお、その他のチャージアンプ３１Ｂ〜３１Ｆについて
も、チャージアンプ３１Ａと同様に構成され、各々筒内
圧センサ２１Ｂ〜２１Ｆからの電荷信号Ｓ１２〜ＳＩＧ
を電圧信号に変換した後増幅して、筒内圧検出信号８２
２〜８２６として出力する。

つまり、これ等の筒内圧センサ２１Ａ〜２１Ｆ及びチャ
ージアンプ３１Ａ〜３１Ｆによって各々容気筒について
の第１図の燃焼圧力振動センサＡを構成している。

また、クランク角センサ１３は、クランク角の１度又は
２度毎に位置（単位角）信号Ｓ２を、クランク角１２０
°毎に１２０°信号Ｓ３を、クランク角７２０°毎に７
２０“信号Ｓ４を、夫々出力する。

一方、コントロールユニット１１は、マルチプレクサ（
ＭＰＸ）！１２と、バンドパスフィルタ３３と、第１図
の第１の変換手段Ｂ及び第２の変換手段Ｃである第１の
変換回路３４及び第２の変換回路３５と、第１図の正規
化手段り及び異常判別手段Ｅを兼ねた主制御回路３６と
からなる。

そのマルチプレクサ３２は、主制御回路３６からの選択
信号に応じて、入力されるチャージアンプ３１　Ａ−３
１Ｆからの筒内圧検出信号３２１〜３２６のいずれかを
選択して筒内圧検出信号Ｓ５として出力する。

バンドパスフィルタ３３は、マルチプレクサ３２で選択
された筒内圧検出信号Ｓ５から所定周波数、すなわちノ
ッキングに関連する周波数帯域（約６〜１７ＫＨｚ）の
信号成分のみを抽出して、この抽出した信号成分を筒内
圧検出信号Ｓ６として出力する。

第１の変換回路３４は、機関の燃焼圧力振動に対応する
バントパスフィルタ３３からの筒内圧検出信号Ｓ６から
ノッキングが発生していない非ノック時の燃焼圧力振動
エネルギに相関した値（相関値〕１例えば積分値を生成
する回路であり、その生成した相関値（積分値）を積分
信号Ｓ？として出力する。

第２の変換回路３５は、同じく機関の燃焼圧力振動に対
応するバンドパスフィルタ３３からの筒内圧検出信号Ｓ
６からノック時の燃焼圧力振動エネルギに相関した値（
相関値）、例えば積分値を生成する回路であり、その生
成した相関値（積分値）を積分信号Ｓ８として出力する
。

なお、第１の変換回路３４は、例えば第６図に示すよう
に構成した全波整流積分回路であり、この第１の変換回
路３４においては、後述する主制御回路３６からの積分
開始・停止信号Ｓ　Ｓ　１が”　ｒ−”の時にアナログ
スイッチＡｓがオン状態になる。

それによって、このアナログスイッチＡＳを介してバン
ドパスフィルタ３３からの筒内圧検出信号Ｓ６が入力さ
れ、この筒内圧検出信号Ｓ６をオペアンプｏＰ３．抵抗
Ｒ５゜〜Ｒ７４及びコンデンサＣ２からなる増幅回路に
よって増幅する。

そして、この増幅した検出信号を、オペアンプｏｐ、、
抵抗Ｒ１５〜Ｒ１８，コンデンサＣ３＋ダイオードＩ）
−、Ｄ５からなる半波整流回路によって半波整流する。

その後、この半波整流回路の半波整流出力と増幅された
検出信号とを、オペアンプｏｐ、、、抵抗Ｒ１９〜Ｒ２
１，コンデンサＣ４，ツェナダイオードＺＤからなる積
分回路で合成して（結果的に余波整流と同じ）積分し、
この積分値を積分信号Ｓ７として出力する。

そして、アナログスイッチＡＳがオフ状態になったとき
には、その時の積分値をホールドする。

また、主制御回路３６からのリセット信号ＳＲが入力さ
れた時には、抵抗Ｒ２２及びトランジスタＱ＋からなる
リセット回路が作動して、つまりト　　　　　７ランジ
スタＱ、がオン状態になってコンデンサ１ｌ− Ｃ４の両端をショートしてコンデンサＣ４にホールドさ
れた電荷を放電させる（リセット状態にする）。

なお、第２の変換回路３５についても同様の構成及び動
作をするので、その説明を省略する。

第３図に戻って、主制御回路３６は、ＣＰＵ３７、ＲＯ
Ｍ３Ｂ、ＲＡＭ５９及びＡ／Ｉ）変換器等を内蔵したＴ
１０４０からなるマイクロコンピュータによって構成し
である。

この主制御回路３６は、クランク角センサ１３からの単
位角信号Ｓ２，１２０°信号Ｓ３，７２０°信号Ｓ４と
、第１の変換回路３４からの積分信号Ｓ７と、第２の変
換回路３５からの積分信号８８等とを入力する。

そして、クランク角センサ１３からの各信号に基づいて
マルチプレクサ３２の切換制御並びに第１の変換回路３
４及び第２の変換回路３５にリセット信号ＳＲ及び積分
開始・停止信号Ｓ　ＳＩ　ｒＳ８２を出力してその積分
動作（変換動作）を制御する。

また、主制御回！８３６は、前述した各入力信号に基づ
いて、ノッキングに関する判定、第１の変換回路３４の
変換結果の異常判別２点火時期の修正量の決定及び点火
時期の決定等の点火時期制御に関する処理をして、この
処理結果に基づいて図示しない点火装置のパワートラン
ジスタをオン・オフ制御して点火時期を制御する。

なお、この主制御回路３４は、点火時期に関する制御場
外の制御もするが、その詳細な説明は省略する。

次に、このように構成したこの実施例の作用について第
７図以降をも参照して説明する。

まず、この実施例におけるノッキングの検出原理につい
て説明する。

先ず、筒内圧力振動のパワースペクトルは１例えば第７
図に示すように、非ノック時には線ｌで。

比較的大きなレベルを有するノック時には線■で示すよ
うになる。

なお、これは４気筒１８００ｃｃの内燃機関について全
負荷、４８００ＲＰＭで運転した場合の本出願人による
実験結果であるが、他の内燃機関についても略同様であ
ることを確認している。

この第７図から分るように、ノック時と非ノック時とで
は６〜１７　Ｋ　Ｈｚの周波数帯域においてパワーレベ
ルに大きな差がある。

そこで、筒内圧センサの電荷信号を電圧信号に変換して
、この信号から上記周波数帯域の信号成分を抽出するこ
とによって、非ノック時およびノック時に例えば第８図
（イ）及び同図（ロ）に示すような信号（以下「抽出信
号」と称す）が得られる。なお、これ等は筒内圧の高周
波振動の波形を示すものである。

ここで、特定周波数帯域の信号ｘ　（ｔ）のパワーは、
一般にで表わされる。つまり、信号振幅の２乗の時間平均とし
て得られる。

したがって、第９図に示す信号の絶対値の積分を考えれ
ば、となる。

この第０式の右辺は、信号ｘ（ｔ）のＲＭＳ　（二乗平
均）を示すことから、この第０式の左辺は、信号ｘ（ｔ
）のパワーを示す量、あるいは少なくともパワーと一価
に相関のある量と考えることかできる。

なお、ここでは、第（Ｄ式および第０式の信号Ｘ（ｔ〕
を単に一周波数の信号と仮定したが複数の周波数成分を
含んでいても実用上さしつかえない。

そこで、第Ｓ図（イ）に示すノック成分を含む抽出信号
を、クランク角で上死点前４０度（ＢＴＤＣ４０°）か
ら上死点（ＴＤＣ）までの範囲について絶対値積分をし
たときの積分信号は例えば同図（ロ）に示すようになる
。

また、クランク角で」二死点（ＴＤＣ）から上死点後４
０度（ＡＴＤＣ４０°）までの範囲について絶対値積分
をしたときの積分信号は例えば同図（ハ）に示すように
なる。

これ等の各積分信号は、上記クランク角範囲に　　　　
　１おける筒内圧振動エネルギに対応するものである。

１５一つまり、上記第ｑ）式で（１／２Ｔ）の項を落したもの
である。

その第９図（ロ）から分るように、非ノック時には、積
分信号はほぼ線型に増加しており、クランク角によらず
常に一定の振幅エネルギが存在している。すなわち、非
ノック時には上死点（ＴＤ一方、第９図（ハ）から分る
ように、ノック時には、ＴＤＣ後の膨張行程においてノ
ッキングに起因するエネルギの増分が現われる。

ところで、一般に人間の聴感によるノックレベルの判定
は、定常的に発生している背景雑音による音圧レベルと
、ノッキング振動による音圧レベルとの相対的な強度差
によっておこなわれていると考えられている。

したがって、非ノック時における筒内圧の振動エネルギ
と、ノッキング時にお番フる筒内圧の振動のエネルギと
を直接比較すれば、官能表価と良く一致するノッキング
レベルの検出が可能となる。

ここで、上記第■式によれば、経験的に上死点前にノッ
キングが発生することは無いと考えて良いことから上死
点前の積分信号は、上死点後のノッキングの発生の有無
にかかわらず、非ノック時の上死点後の膨張行程におけ
る筒内圧力の振動エネルギの予測値となっていると云え
る。

したがって、上死点前のクランク角所定範囲内における
筒内圧振動の（整流）積分値と、上死点後のクランク角
所定範囲内、あるいは上死点前の範囲を含む所定範囲内
における筒内圧振動の（整流）積分値とを比較すること
により、非ノック時の筒内圧の振動エネルギと、燃焼行
程中の筒内圧の振動エネルギとを直接比較することにな
り、人間の官能表価と良く一致したノッキングレベルを
検出できる。

なお、本出願人による種々の実験によれば、第９図に示
す関係は、殆んどの運転条件下で成立していると看すこ
とができる。

次に、このような処理をするための主制御回路３６によ
る第１の変換回路３４及び第２の変換回路３５の変換動
作制御について第１０図（以下ここでは［同図Ｊと称す
）を参照して説明する。

まず、クランク角センサ１３からは、同図（イ）。

（ロ）に示すように１２０゛信号（基準信号）Ｓ３及び
１°信号（ｍ位負）Ｓ２が出力される。

一方、マルチプレクサ３２からは同図（ハ）に示すよう
に選択された筒内低検出信号Ｓ５が出力され、このマル
チプレクサ３２からの筒内圧検出信号Ｓ５から所定周波
数の信号成分のみを抽出するバントパスフィルタ３３か
らは、同図（ニ）に示すような筒内圧検出信号Ｓ６が出
力されて、第１の変換回路６４及び第２の変換回路３５
に入力される。

そこで、主制御回路３６は、クランク角センサ１３から
の１２０゛信号Ｓ３が入力された時点（この時点を［ク
ランク角０゛］とする）から内部カリンクを起動して単
位角信号Ｓ２をカラン）・する。

そして、主制御回１３６は、同図（ホ）に示すように例
えばクランク角３０°になった時点で１で、積分開始・
停止信号ＳＳＩをＬ″にして第１の変換回路３４の積分
積分動作を開始させ、クランク角７０°になった時点で
積分開始・停止信号ＳＳｊを”　Ｈ”にして積分動作を
停止させる。

同時に、同図（へ）に示すようにクランク角７０°にな
った時点で積分開始・停止信号Ｓｓ２をＬ″にして第２
の変換回路３５の積分動作を開始させ、クランク角１１
０°になった時点で積分開始・停止信号ＳＳ２をＨ″に
してその積分動作を停止させる。

それによって、第１の変換回路３４がら出力される積分
信号Ｓ７は、例えば同図（ト）に示すようになり、クラ
ンク角３０゛〜７０°の間の積分動作によって非２９９
時振動エネルギに相関する積分値が得られる。

また、第２の変換回路３５から出力される積分信号Ｓ８
は、例えば同図（チ）に示すようになり、クランク角７
０°〜１１ｏ°の間の積分動作にょ　　　　　ｉつでノ
ック時振動エネルギに相関する積分値が得られる。

なお、１２０”信号Ｓ、を上死点前７ｏ“　（ＢＴＤＣ
７０°少で発生するようにしておけば、第１の変換回路
３４の積分動作はＢＴＤＣ４０’〜ＴＤＣの間、また第
２の変換回路３５の積分動作はＴＤＣ−ＡＴＤＣ４０°
の間で行なわれることになり、ＴＤＣ前後４０°の範囲
で積分を行なうことになる。

そこで、主制御回路３６は、図示しない処理において、
積分信号Ｓ７をＡ／Ｄ変換した値を非ノック時の振動エ
ルネギに相関した量ＮとしてＲＡＭ　３９の所定のアド
レスに格納し、また積分信号Ｓ８をＡ／Ｄ変換した値を
をノック時の振動エネルギに相関した量ＳとしてＲＡＭ
３９の所定のアドレスに格納する。

そして、この景Ｎと量Ｓとの比（Ｓ／Ｎ）又は差（Ｓ−
Ｎ）を算出して、量Ｓ（ノック時の振動エネルギ相関値
）を正規化する。

このように、一般に−１−死点前にノッキングが発生す
ることがでないので、上死点前の区間におけ一２０＝る筒内圧検出信号の積分値をもって非ノック時の振動エ
ネルギ相関値とすることができる。

ところが１例えば第１０図（す）に示すように筒内圧検
出信号Ｓ６に点火ノイズＦＮが重畳したとすると、この
筒内圧検出信号Ｓ６を第１の変換回路３４によってクラ
ンク角３０°〜７０°　（ＢＴＤＣ４０’〜ＴＤＣ）の
間で積分したとき、その積分結果（積分信号）Ｓ？は、
同図（ヌ）に示すように点火ノイズが重畳していないと
きの同図（ト）に示す積分結果に比べて大きくなる。

その結果、前述のように非ノック時の振動エネルギ相関
値Ｎとノック時の振動エネルギ相関値Ｓとの比（Ｓ／Ｎ
）又は差（Ｓ−Ｎ）をとって正規化した値でノッキング
を判定すると、（Ｓ／Ｎ）又は（Ｓ−Ｎ）の値が小さく
なり、ノッキングと判定しなくなってしまう。

このように非ノック時の振動エネルギ相関値（第１の変
換回路の変換結果）は、上述のように点火ノイズの重畳
によって一時的に異常な値を示すだけでなく、例えば吸
排気弁の着座時の振動がカムシャフトの摩耗等によって
大きくなることによって、あるいは筒内圧センサの締付
はトルクのばらつきや取付は面の凹凸等によって継続的
に異常な値を示すことがある。

したがって、このように第１の変換回路３４の変換結果
が異常になったときには、ノッキングの判定方法の変更
、ノッキングによる修正制御の基礎とする情報の変更、
ノッキング検出による制御の中止等の処理を採ることが
望しい。

そこで、この内燃機関の制御装置においては、第１の変
換回路３４の変換結果を常時監視して。

異常になったか否かを判別するようにしている。

すなわち、第１の変換回路３４の変換結果は、非ノック
時の燃焼圧力振動を表わすものであるから、比較的バラ
ツキの少ない値をとり、筒内圧の検出が正常に行なわれ
ているならば、非ノック時の燃焼圧力振動として予想さ
れる値からそんなに外れた値をとることはない。そこで
、この値が予想される値から大きく外れた場合は、検出
あるいは変換のいずれかの過程において異常が発生した
と判別できるのである。

次に、主制御回路３６が実行する異常判別処理及び制御
切換処理の各種の例について第１１図以降を参照して説
明する。

ます、第１１図に示す処理においては、５ＴＥＰ　］で
クランク角センサ１３からの１２０“″信＠−８３及び
７２０”信号Ｓ４に基づいて制御対象となる気筒（１番
気筒）が第何番目の気筒かを判別する。

そして、５ＴＥＰ　２で第１の変換回路３４からの積分
信号Ｓ７をＡ／Ｄ変換して、そのＡ／Ｄ変換値を読取っ
て非フツク時振動エネルギ相関値（以下「第１の変換値
」と称す）ＮｊとしてＲＡＭ３９の気筒別に設定した所
定のアドレスに格納する。

また、５ＴＥＰ　３で第２の変換回路３５からの積分信
号Ｓ８をＡ／Ｄ変換して、そのＡ／Ｄ変換値を読取って
ノック時振動エネルギ相関値（以下「第２の変換値」と
称す）ＳｉとしてＲＡＭ３９の気筒別に設定した所定の
アドレスに格納する。

そして、５ＴＥＰ　４で第１の変換値Ｎｉの加重平均値
＆ｉと今回の第１の変換値Ｎｉとの差の絶対値を算出し
て、この算出値が予め定めた所定値ΔＮより大きい（ｌ
Ｎｉ−Ｎｉｌ＞ΔＮ）か否かをチェックして、今回の第
１の変換値Ｎ１が異常か否かを判別する。

ここで、判別結果がｌ　Ｎ　ｉ　−Ｎ　ｉ　ｌ　＞ΔＮ
でなければ、すなわち１Ｎｉ−ｒｑｉｌ≦ΔＮであれば
、第１の変換値Ｎｉが正常と判断できるので、　５ＴＥ
Ｐ５に移行して加重平均値ｆＱｉを、良ｉ＝　（（ｎ−１）／ｎ）　　・Ｎｉ＋（］／ｎ）Ｎ
ｉの演算をして算出する。

そして、５ＴＥＰ　６でノッキング判定のために第１の
変換値Ｎｉと第２の変換値Ｓｉとの比ＲＡＴｉφ１（＝
Ｓｉ／Ｎｉ）を算出して、第２の変換値Ｓを第１の変換
値Ｎで正規化する。

その後、５ＴＥＰ７で上述のようにして算出した比ＲＡ
Ｔ　ｉφｉ　＝　Ｓ　ｉ　／　Ｎ　ｉの値に基づいてノ
ッキングの判定１点火時期修正凰の決定をするノッキン
グ制御処理をする。

これに対して、５ＴＥＰ　４での判別結果が１Ｎｉ−Ｎ
　ｉ　ｌ　）ΔＮであれば、第１の変換値Ｎｉが異常で
あると判断できるので、５ＴＥＰ　５〜７の処理を行な
わない。つまり、このときにはノツキンク回避のための
点火時期修正量の決定を行なわない（ノッキング制御を
中止する）。

このような処理を行なうことによって、点火ノイズ等に
よる一時的な異常に対応できる。

なお、ここでは制御対象となる気筒についての第１の変
換値Ｎｉの加重平均値ｆＱｉを算出し、今回の第１の変
換値Ｎｉをこの加重平均値＆ｉと比較して（減算して）
、その減算値の絶対値が予め定めた所定量ΔＮより大き
いときに異常と判定しているが、この他例えば第１の変
換値Ｎｉの最新の所定回数分の平均値を算出して、今回
の第１の変換値Ｎｉをその平均値と比較して（減算して
）、その減算値が所定値以上すれているときに異常と判
定することもできる。

また、これ等の場合に、加重平均値あるいは所定回数分
の平均値と比較して（比を算出して）、その割合が予め
定めた所定割合以上ずれているときに異常と判定するよ
うにすることもできる。

次に、第１２図に示す処理においては、５ＴＥＰ１１〜
１３で第１１図の５ＴＥＰ　１〜３と同様にして気筒判
別処理、第１の変換値Ｎｉの読取り処理。

第２の変換値Ｓｉの読取り処理をする。

そして、５ＴＥＰＩ４でＲ，Ａ　Ｍ　３９に格納した金
気筒の第１の変換値Ｎｉを読出して、その平均値間を、日＝１／６ΣＮｉの演算をして算出する。

その後、５ＴＩＥＰ］５で全気筒の第１の変換値Ｎ１の
平均値開と今回の第１の変換値Ｎｉとの差の絶対値を算
出して、その算出値が予め定めた所定値ΔＮより大きい
（ＩＮ＋−］＞ΔＮ）か否かをチェックして、今回の第
１の変換値Ｎｉが異常か否かを判別する。

このとき、判別結果が１Ｎｉ−Ｎｌ＞ΔＮでなければ、
すなわち１Ｎｉ−Ｎｌ≦ΔＮであれば、第１の変換値Ｎ
ｉけ正常と判断できるので、　５ＴＥＰ１６．１７で前
述した第１１図の５ＴＥＰ６，７と同様の処理をする。

これに対して１判別結果が１Ｎｉ−Ｎｌ＞ΔＮであれば
、第１の変換値Ｎｉが異常であると判断できるので、　
５ＴＥＰＩ　６．　１７の処理を行なわない。

つまり、このときにはノッキング回避のための点火時期
修正量の決定を行なわない（ノッキング制御を中止する
）。

このような処理を行なうことによって、点火ノイズ等に
よる一時的な異常に対応できるだけでなく、筒内圧セン
サのばらつき、劣化、取付は状態のばらつき等による継
続的な異常にも対応できる。

なお、ここでは、各気筒についての第１の変換値Ｎｉの
平均値Ｎを算出して、制御対象となる気筒についての今
回の第１の変換値ＮｉをこのＮと比較して（減算して）
、その減算値の絶対値が予め定めた所定値ΔＮより大き
いときに異常と判定しているが、この他今回の第１の変
換値Ｎｉと平均値Ｎとを比較して（比を算出して）、そ
の割合が予め定めた所定割合以上のときに異常と判定す
ることもできる。

次に、第１３図に示す処理においては、５ＴＥＰ２１〜
２７で前述した第１１図に示す５ＴＥＰ　１〜７と同様
の処理を行なう。

そして、第１１図の５ＴＥＰ　４に相当する５ＴＥＰ２
４での判別結果が１Ｎｉ−ｎｉｌ＞ΔＮになったとき、
すなわち今回の第１の変換値Ｎｉを異常と判別したとき
には、５ＴＥＰ２８で今回の第１の変換値Ｎｉをそれま
での加重平均値尺に置換（Ｎｉ　＝Ｆ１）した後、５Ｔ
ＥＰ２Ｂに移行して比　ＲＡＴｉφ１＝Ｓｉ／Ｎｉを算
出して、５ＴＥＰ　２７でノッキング回避制御のための
点火時期修正量を決定する。

次に、第１４図に示す処理においては、５ＴＥＰ３１〜
３７で前述した第１２図に示す５ＴＥＰＩＩ〜１７と同
様の処理を行なう。

そして、第１２図の５ＴＥＰ１５に相当する５ＴＥＰ３
５での判別結果が１Ｎｉ−Ｎｌ＞ΔＮになったとき、す
なわち今回の第１の変換値Ｎｉを異常と判別したときに
は、５ＴＥＰ３８で今回の第１の変換値Ｎｉをそれまで
の加重平均値Ｒに置換（Ｎ　ｉ　＝尺）した後、　５Ｔ
ＥＰ３６に移行して比ＲＡＴｉφｉ＝　Ｓ　ｉ　／　Ｎ
　ｉを算出して、５ＴＥＰ３７でノッキング回避制御の
ための点火時期修正量を決定する。

次に、第１５図に示す処理においては、　５ＴＥＰ４１
〜４７で前述した第１１図に示す５ＴＥＰ　１〜７と同
様の処理を行なう。

そして、第１１図の５ＴＩＥＰ　４に相当する５ＴＩＥ
Ｐ４４での判別結果が１Ｎｉ−尺ｊ１〉ΔＮになったと
き、すなわち今回の第１の変換値Ｎ１を異常と判別した
ときには、５ＴＥＰ４Ｂで比ＲＡＴ　Ｘφｉの値をノッ
キングが発生していると判定されるべき予め定めた大き
な値（ＲＡＴｉφＭＡＸ）にした後、５ＴＥＰＳＴＥＰ
　４７に移行してノッキング回避制御のための点火時期
修正量を決定する。

このような処理を行なうことによって、確実に遅角制御
が行なわれるので、安全にエンジンを運転できる。

次に、第１６図に示す処理においては、５ＴＥＰ５】〜
５７で前述した第１１図に示す５ＴＥＰ　１〜７と同様
の処理を行なう。

そして、第１１図の５ＴＥＰ　４に相当する５ＴＥＰ５
４での判別結果が１Ｎｉ−尺ｉｌ＞ΔＮになったとき、
すなわち第１の変換値Ｎｉを異常と判別したときには、
　５ＴＥＰ５８でｉ番目の気筒を除く他の各気筒の遅角
補正量（点火時期修正量）ΔＡＤＶ　ｊの内の最も遅角
した補正量（Ｍ　Ａ　Ｘ、　（ΔＡＤＶｊ））を、ｉ番
目の気筒の点火時期補正量ΔＡＤＶ　ｉとして決定する
。

次に、以上説明したような各種の異常判別２点火時期制
御を組合せた一例について第１７図を参照して説明する
。

まず、　５ＴＩＥＰ６　］〜６３では、前述した第１１
図に示す５ＴＥＰ　Ｉ〜３と同様にして気筒判別並びに
第■の変換値及び第２の変換値の読込み処理をする。

そして、５ＴＥＰ６４で当該気筒に継続的な異常が発生
したときにセットするノックＦＬＧｉが、ＦＬ　Ｇ　＋
　＝　１か否かをチェックして、継続的な異常が発生し
ているか否かを判別する。

このとき、ＦＬＧｉ＝１でなければ、すなわち継続的な
異常が発生していなければ、５ＴＥＰ６５で第１１図の
５ＴＥＰ　４と同様にして１Ｎｉ−団＋１＞ΔＮか否か
を判別して、第１の変換値Ｎｉが異常か否かを判別する
。

そして、この判別結果が１Ｎｉ−ａｉｌ＞ΔＮでなく第
１の変換値Ｎｉが正常であれば、５ＴＥＰ６６で継続的
な異常の判定に使用するカウンタＣＮＴｉをリセット（
ＣＮＴｉ＝Ｏ）した後、５ＴＥＰ６７〜６９で第１１図
の５ＴＥＰ　５〜７と同様にして、第１の変換値Ｎｉの
加重平均値ｈ＋を算出し、第１の変換値Ｎｉと第２の変
換値Ｓｔとの比ＲＡＴｉφｉを算出して、この算出値に
応じた点火時期修正量の決定等のノッキング制御処理を
する。　　　　　　１これに対して、５ＴＥＰ６５での
判別結果が１Ｎｉ−３１＝ −ＦｌｌＪｉｌ＞ΔＮで第１の変換値Ｎｉが異常であれ
ば、５ＴＨＰ７０でカウンタＣＮＴ　ｉをインクリメン
ト（ＣＮＴ　ｉ　＋　ｌ　）　した後、５ＴＥＰ７１で
そのカウンタＣＮＴ　ｉのカウンタ値ＣＮＴが予め定め
た所定値より大きい（ＣＮＴ＞所定値）か否かを判別し
て、第１の変換値Ｎｉの異常が予め定めた所定値（所定
回転）連続して発生したか否かを判別する。

このとき、この判別結果がＣＮＴ＞所定値で所定回転連
続して異常が発生したときには、５ＴＥＰ７２でフラグ
ＦＬＧｉをセット（ＦＬＧｉ＝１）した後、また判別結
果がＣＮＴ＞所定値でなければそのまま、５ＴＥＰ７３
で第１５図の５ＴＥＰ４８と同様にして比ＲＡ　Ｔ　ｉ
φｉの値をノッキングが発生していると判定されるべき
予め定めた大きな値にした（ＲＡＴｉφ１＝ＲＡＴｉφ
ＭＡＸ）後、５ＴＥＰ６９でノッキング回避のための点
火時期修正量の決定をする。

また、５ＴＥＰ６４での判別結果がＦＬＧｉ＝１で当該
気筒に継続的に異常が発生したときには・第１の変換値
Ｎｉに基づく制御を中止し、第２の変換値Ｓｔのみに基
づく制御を行なうために、５ＴＥＰ７４で第２の変換値
Ｓｔの加重平均値Ｓｔを、Ｓｉ＝　（（ｎ−１）／ｎ）
Ｓｉ＋（１／ｎ）Ｓｔの演算をして算出した後、　５Ｔ
ＥＰ７５で第２の変換値Ｓｉとその加重平均値Ｓｉとに
基づいて、ノッキング回避のための比ＲＡＴｉφｉを、
ＲＡＴｉφｉ＝ｆ　　（Ｓｉ、Ｓｉ）で算出する。なお
、その関数ｆとしては、ＲＡＴｉφ１＝Ｋ（Ｓｉ／暮ｉ
）等を使用できる。その後、５ＴＥＰ６９でこの算出値
に基づいて点火時期修正量を決定する。

このようにすることによって、前述した各種の異常判別
９点火時期決定処理の効果に加えて、第１の変換値が継
続的に異常になっても少なくともノック時の振動エネル
ギ相関値に基づく制御を継続できるので、ノッキングを
抑制できる。

また、このように第２の変換値のみに基づく制御に切換
えた後、所定のタイミングで再度第１の変換値及び第２
の変換値に基づく制御に復帰させるようにすることもで
きる。

このようにすれば、継続的な異常が条件変化によって発
生しなくなったとき、例えば点火ノイズが継続的に発生
していて継続的な異常と判定していたが、制御の切換に
よる条件変化によって点火ノイズが発生しなくなったよ
うなときに、正常な制御に復帰させることができる。

このように、この内燃機関の制御装置におけるノッキン
グ検出装置においては、内燃機関の燃焼圧力振動の検出
結果を、非フツク時燃焼振動エネルギ相関値及びノック
時燃焼振動エネルギ相関値に変換して、非フツク時燃焼
振動エネルギ相関値に基づいてノック時燃焼振動エネル
ギ相関値を正規化してノッキングを検出すると共に、非
フツク時燃焼振動エネルギ相関値の異常を判別するよう
にしている。

それによって、ノッキングの検出精度が向上すると共に
、センサ故障等によって非フツク時燃焼振動エネルギ相
関値に異常が発生したときには。

ノッキング回避制御の中止、ノッキング回避のための点
火時期修正量決定の基礎とする情報の変更。

あるいはノッキングの検出の基礎情報の変更等の処理を
採って、ノッキング回避の誤制御を防止することか可能
となる。

なお、上記実施例においては、第１の変換手段による変
換結果の異常判別を、各気筒についての変換結果の平均
値との比較、あるいは制御対象となる気筒についての変
換結果の加重平均や所定回数の比較により判別した例を
示したが、さらに簡易に、非ノック時の燃焼圧力振動の
変換結果としで予想される範囲を固定的に設定し、この
範囲から外れるときに異常であると判別することもでき
る。

さらに、上記実施例においては、第１．第２の変換手段
によって燃焼圧力振動の検出結果を非ノック時振動エネ
ルギ相関値及びノック時燃焼振動エネルギ相関値として
の積分値に変換する例について述べたが、これに限るも
のではなく、例えば燃焼圧力振動のピーク値に変換する
ようにしてもよい。　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　（〔発明の効果〕以上説明したように、この発明によれば、内燃機関の燃
焼圧力振動を検出する燃焼圧力振動検出手段と、該燃焼
圧力振動検出手段の検出結果を非ノック時の燃焼振動エ
ネルギに相関した相関値に変換する第１の変換手段と、
前記燃焼圧力振動検出手段の検出結果をノック時の燃焼
振動エネルギに相関した相関値に変換する第２の変換手
段と、前記第１の変換手段の変換結果に基づいて前記第
２の変換手段の変換結果を正規化する正規化手段と、前
記第１の変換手段の変換結果の異常を判別する異常判別
手段とによってノッキング検出装置を構成したので、ノ
ッキングの検出精度が向上すると共に、ノッキングの検
出が異常になったときにも、異常な検出値に基づく誤制
御を防止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の構成を示す機能ブロック図、第２
図は、この発明を実施したノッキング検出装置を備えた
内燃機関の制御装置の全体を示＝３６− す概略構成図、第３図は、第２図のコントロールユニットの一例を示す
ブロック図、第４図は、第３図の筒内圧センサの一例を示す断面図及
び平面図、第５図は、同じくチャージアンプの一例を示す回路図、第６図は、同じく第１の変換回路の一例を示す回路図、第７図、第８図及び第９図は、この発明におけるノッキ
ング検出の原理説明に供する波形図。第１０図は、第１の変換回路及び第２の変換回路の動作
説明に供する波形図、第１１図乃至第１７図は、夫々主制御回路が実行する異
常判別・点火時期修正量決定処理の異なる例を示すフロ
ー図である。１１・・・コントロールユニット１３・・・クランク角センサ２１・・・筒内圧センサ　　３４・・・第１の変換回路
３５・・・第２の変換回路　　　３６・・・主制御回路
マ　　　口　　　　　　？　　　　　ゴ［玉　　５つＬ
　　−＋　　　　　　コ　　　　賞ｘ　９　　　ビ第１５図第１６図

Claims

【特許請求の範囲】１　内燃機関の燃焼圧力振動を検出し、該検出結果に基
づいてノッキングを検出する内燃機関のノッキング検出
装置において、前記内燃機関の燃焼圧力振動を検出する
燃焼圧力振動検出手段と、該燃焼圧力振動検出手段の検
出結果を非ノック時の燃焼振動エネルギに相関した相関
値に変換する第１の変換手段と、前記燃焼圧力振動検出
手段の検出結果をノック時の燃焼振動エネルギに相関し
た相関値に変換する第２の変換手段と、前記第１の変換
手段の変換結果に基づいて前記第２の変換手段の変換結
果を正規化する正規化手段と、前記第１の変換手段の変
換結果の異常を判別する異常判別手段とを設けたことを
特徴とする内燃機関のノッキング検出装置。２　異常判別手段が、制御対象となる気筒についての第
１の変換手段の変換結果を、各気筒についての第１の変
換手段の各変換結果の平均値と比較し、該平均値に対し
て予め定めた所定値又は所定割合ずれているときに異常
と判別する手段を備えている特許請求の範囲第１項記載
の内燃機関のノッキング検出装置。３　異常判別手段が、制御対象となる気筒についての第
１の変換手段の変換結果を、該気筒についての第１の変
換手段の変換結果の加重平均値若しくは予め定めた所定
回数の平均値と比較して、該平均値に対して予め定めた
所定値又は所定割合ずれているときに異常と判別する手
段を備えている特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の
ノッキング検出装置。