JPS61142367A - 内燃機関用ノツキング制御方法および装置 - Google Patents

内燃機関用ノツキング制御方法および装置

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JPS61142367A
JPS61142367A JP59264256A JP26425684A JPS61142367A JP S61142367 A JPS61142367 A JP S61142367A JP 59264256 A JP59264256 A JP 59264256A JP 26425684 A JP26425684 A JP 26425684A JP S61142367 A JPS61142367 A JP S61142367A
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JP
Japan
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knock
combustion engine
internal combustion
knocking
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP59264256A
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English (en)
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Koji Sakakibara
榊原 浩二
Hiroshi Haraguchi
寛 原口
Hideki Yukimoto
英樹 行本
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/891,165 priority patent/US4711214A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • F02P5/1523Digital data processing dependent on pinking with particular laws of return to advance, e.g. step by step, differing from the laws of retard
    • 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (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〕 本発明は内燃機関に発生するノックの発生状態に応じて
、点火時期あるいは過給圧、空燃比、EGR等のノック
制御要因を制御するノッキング制御方法および装置(以
下、ノックコントロールシステムと記す)に関するもの
である。
〔従来の技術〕
−a的にノックコントロールシステムとは、エンジンの
振動を検出するノックセンサからの電気的信号が、ある
定められたレベル(以下、ノック判定レベルと記す。)
を越えた場合にノックが発生したものと判定し、点火時
期を遅角させ、逆に所定期間ノックが検出されない場合
には点火時期を進角させることにより、点火時期を常に
ノック限界付近に制御し、エンジンの燃費、出力特性を
最大限に引き出すものである。(例えば、特開昭56−
115861号公@)。
従来のノ・ツクコントロールシステムはノックセンサと
して振動センサをエンジンブロックにネジ締めしており
、センサに近い気筒の検出性は良いが、遠い気筒の検出
性は悪く、検出性をそこなわないために2個以上のセン
サを使用せねばならないことがある。また、振動センサ
ではエンジンを電気的に制御するコントロールユニット
(以下ECUと記す)と一体化することも困難である。
そこで、ノックセンサとしてマイクロホンを使用するこ
とも考えられるが(例えば、特開昭51−46606号
公報)、振動センサよりSN比が悪く、検出性が劣るた
め実用化には至っていない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上記問題点に鑑み、ノックセンサとしてマイク
ロホンを使用し、かつ、エンジン燃焼時のマイクロホン
出力信号を帯域フィルタを通した後、その信号の最大値
Vを対数変換した値LOG(V)の分布形状からノック
の発生状態を判断できるという本発明者が発見した実験
的事実に基づいてノック判定レベルを補正することによ
り、各気筒のノックを正確に検出し、かつ、ECUとの
一体化を容易に実現する従来にないノッキング制御方法
及び装置の提供を目的とする。
次に、マイクロホンのようなSN比の悪いセンサを用い
ても本発明を用いれば正確なノック検出ができる根拠に
ついて説明する。
本発明者等は先に、エンジン燃焼に伴うエンジンの振動
がもつ特有な性質を発見し、その性質を利用した新しい
ノンキング制御方法および装置について特許出願をした
(特願昭59−99898号)。
先願で述べた特有な性質とは、エンジン燃焼に伴うエン
ジン振動の最大値Vの対数変換値LOG(V)の分布が
、ノックが発生していない時は一つの正規分布となり、
ノックが発生している時はそのノック発生状態に応じて
2つの正規分布になるということである。
本発明者等はそのようなエンジン振動と同様な性質がエ
ンジン音にも見られることに着目した。
第2図はエンジン燃焼時のエンジン音をマイクロホンで
検出し、6〜9KH2のバンドパスフィルタを通過させ
た信号の最大値(燃焼期間内のピークホールド値)の分
布を対数正規確率紙にプロットしたものである。この対
数正規確率紙の横軸は特性値(この場合はマイクロホン
出力信号の最大値)、縦軸は正規分布における偏差と標
準偏差の比Uが等間隔になるように累積%をとったもの
である。したがって累積%は不等間隔となっている。
この確率紙の意味するところは、ある分布をこの確率紙
にプロットした時に直線になるならばその分布は対数正
規分布をするということである。
対数正規分布というのは特性値の対数値が正規分布をす
る分布を指す。
またUは、特性値X、分布の中央値μ、標準偏差σとし
て、 u=  (X−μ)/σ と表されるものであり、u=Qが分布の中央値、直線の
傾きの逆数が標準偏差に相当する。
第2図中18)、(b)はそれぞれノック無発生時とラ
イトノック発生時の分布を示すものである。この両者の
SN比をみると非常に小さく、従来の方法では正確なノ
ック検出はできない。しかしながら分布形状をみると(
alの分布は直線となっており、(b)の分布はある変
曲点で折れ曲がっていることが明白である。このことは
ノックが発生していない分布はある一つの対数正規分布
となり、ノックの発生を含む分布は異なる二つの対数正
規分布がらなっていることを意味する。(b)の二つの
分布の内、変曲点より左側の分布の傾きは(a)の分布
のたかむきにほぼ等しく、右側の分布の傾きは(alの
分布の傾きよりかなり小さい。すなわちライトノック時
の分布は正常燃焼に伴う分布とそれより大きな標準偏差
をもつ異常燃焼に伴う分布によりなっているわけである
言い換えれば、対数正規確率紙上での分布の折れ曲がり
具合によりノックの発生状態を判断することができる。
そしてその判断結果に基づいて最適なノック判定レベル
を設定すれば、SN比が悪くても正確なノック検出が可
能となる。
〔問題点を解決するための手段〕
以上、本発明の目的、根拠及び基本原理を説明したので
、次に本発明を実現するための装置の構成について説明
する。第1図はその全体構成図であり、Aは内燃機関H
に発生するノッキングを検出するマイクロホン、Eはこ
のマイクロホンAの出力信号によりノッキングを判定す
るノンキング判定手段、Fはこの判定結果及び機関状態
信号に応じて点火時期あるいは過給圧等のノック制御要
因を制御するための制御値を演算し制御信号を発生する
制御値演算手段、Gはこの制御信号に応じて前記ノック
制御要因の値を変化させる駆動手段であり、さらに、B
はマイクロホン信号の所定区間における最大値Vを検出
するピークホールド手段、Cはこの最大値Vの略対数変
換値LOG (V)の分布形状を判定する分布形状判定
手段、Eはこの分布形状に応じてノック判定手段におけ
るノック判定レベルを補正する判定レベル補正手段であ
る。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に基づき説明する。第3図はその
全体構成図である。31は内燃機関の音を電気信号に変
換するマイクロホンである。これはエンジンルーム内あ
るいは車室内に設置され、もちろんECUと一体であっ
てもよい。32はマイクロホンの出力信号のうち、ノッ
ク帯域成分のみを通過させるバンドパスフィルタ、33
はバンドパスフィルタめ出力信号の所定区間内における
最大値を得るためのピークホールド回路である。
ピークホールドされた出力はマイクロコンピュータ(以
下、MPuと記す)25のA/D変換ポートA1に入力
される。
34は内燃機関の吸気圧に応じた電圧値を出力する周知
の半導体型負圧センサであり、その出力は、MPU35
のA/D変換ボートA2へ入力される。36は内燃機関
の基準回転位置を検出するためにディストリビエータ内
に内蔵したシグナルロータである。37は電磁ピックア
ップであり、シグナルロータ36とによる鎮交磁束変化
により電気信号を発生するものである。38は電磁ピッ
クアップ37より出力される信号の整形をする周知の波
形整形回路であり、その出力信号はMPU35の外部割
込みポー)(inT)に接続される。
また、39はMPU35の入出力ボートP1の出力信号
を電力増幅して点火コイルを駆動する周知のイグナイタ
回路である。
以上、本発明を実施するための装置の構成について説明
したので、以下、第4図のフローチャートを用いてノッ
ク判定及び最適なノック判定レベルの作成法について説
明する。
内燃機関が起動しM P uがノックコントロールルー
チンの実行に入ると、ステップ101でMPUのA1ボ
ートのピークホールド値Vpeakを読み込む。ステッ
プ102では、Vpeakの値に基づいてノック判定レ
ベルVrefが算出される。このVrefは例えば、毎
サイクル読み込まれるVpeakに対し気筒別に点火な
まし処理を行いVmeanを作成し、すなわち、 Vmean (1) = (7XVmean (+−1
) +Vpeak) /8Vmpan(i)  ;今サ
イクルのV t*eanVmean (i−1)  ;
前サイクルまでのV meanとし、ある定数Kを乗じ
て、 Vref=KXVmean と作成する。
ステップ103では、VpeakとVrefの大小比較
を行い、Vpeak>Vrefならばノックが発生した
ものと判定する。その判定結果に基づいてステップ10
4では、点火時期の遅角量の演算が行われる。ステップ
105では第2図に示すVpeakの分布の%点が気筒
別に算出される。次にステップ106へ進み、この分布
形状より判定レベルが最適となるように判定レベルの補
正を行い、次のルーチンへ進む。このステップ105と
ステップ106について第5図を用いて補足説明をする
第5図105は第4図のステップ105の一例を示すも
のであり、ステップ105−1〜105−3によりなる
。分布の50%点をV2Oとし、初期値として適当な値
を代入しておき、ステップ106−1でVpeakとの
大小比較を行う。ステ・ノブ106−1において、Vp
eak>V2Oならば、ステップ106−2へ進み、V
2Oにある所定量Δだけ加えて新しいV2Oとする。ス
テップ106−1でNoと判定された時はステップ10
6−3へ進み、V2Oからある所定量Δだけ減じ、新し
いV2Oとする。この処理が繰り返されることによりV
2Oは分布の50%点の値に収束する。
また第5図106は第4図のステップ106の一例を示
すものであり、ステップ106−1〜106−7により
なる。まず、ステップ106−1で内燃機関が定常運転
状態であるか否かをエンジン回転数、吸気圧等の変化に
より判断し、YESならばステップ106−2へ進み、
NOならば判定レベルの補正を行わず次のルーチンへ進
む。ステップ106−2では、ある定数をAとして、V
 H= A X V 50の演算を行い、ステップ10
6−3へ進む。Aの値としては1.5程度の値がよいが
、エンジンの運転状態に応じて変えてもよい。
ステップ106−3では、VpeakとV、の大小比較
を行い、YESならばステップ106−4へ進み、前記
定数にの値から所定量Δ1だけ減じ新しいKとする。ま
た、ステップ106−3でNOと判定されたならばステ
ップ106−5へ進み、VL=V50≠Aの演算を行う
。ステップ106−6ではVpeakとvしの大小比較
を行い、YESめ場合は、定数Kにある所定量Δ2だけ
加え新しいKとする。ここで、Kの補正量Δ1、Δ2は
大小関係が、Δ2〉Δ1となるように選んでおく。こう
することにより、無ノック状態のときノック判定レベル
が徐々にノックを検出しにくい方向(Kが太き(なる方
向)に変化させられ、その結果例えば点火時期が進角側
に補正され、ノック発生の限界付近に近づ・いてゆくよ
うになり、即ちノック判定レベルが最適値になるように
補正される。また、ノック発生状態のと、きは、第2図
(blの如く折れ線になるため、Vpeak>霜の確率
がVpeakくvしの確率より大きくなり、上記と逆の
方向に判定レベルが補正される。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明は、ノックセンサとしてマイク
ロホンを用い、エンジン燃焼に伴う音が持つ性質そのも
のを利用して最適なノック判定レベルを作成するため、
エンジンの製造誤差等にかかわらず金気筒に対して正確
なノック検出を可能とし、ECuとの一体化も容易にし
た新しいノッキング制御方法及び装置を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明になる装置の構成を明示するための全体
構成図、第2図は偏差と標準偏差の比UとLOG (V
)の関係を示す図、第3図は本発明を実施するための装
置の一実施例を示す図、第4図は本発明におけるノック
判定およびノック判定レベルの補正手順を示すフローチ
ャート、第5図は第4図中のステップ105.106の
詳細を示すフローチャートである。 31・・・マイクロホン、32・・・バンドパスフィル
タ、33・・・ピークホールド回路、34・・・負圧セ
ンサ、35・・・MPU、37・・・電磁ピックアップ
、39・・・イグナイタ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内燃機関に発生する音をマイクロホンにより電気
    信号に変換し、 このマイクロホンの出力信号からノッキング周波数帯域
    の信号を帯域フィルタにより検出し、この帯域フィルタ
    の出力信号によりノッキングを判定し、 この判定結果に応じて点火時期あるいは過給圧等のノッ
    ク制御要因を制御するための制御信号を発生し、 この制御信号に応じて前記ノック制御要因を制御する内
    燃機関用ノッキング制御方法において、前記帯域フィル
    タ出力信号の所定区間における最大値Vの略対数変換値
    LOG(V)の分布形状に応じてノック判定レベルを補
    正することを特徴とする内燃機関用ノンキング制御方法
  2. (2)前記最大値Vとその分布の中央値に所定値を四則
    演算して得られる少なくとも2つ以上の値との大小関係
    により前記ノック判定レベルを補正することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の内燃機関用ノッキング制
    御方法。
  3. (3)前記ノック判定レベルの補正を内燃機関が定常運
    転状態である時に行うことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項または第2項のいずれかに記載の内燃機関用ノッ
    キング制御方法。
  4. (4)内燃機関に発生する音を電気信号に変換するマイ
    クロホンと、 このマイクロホンの出力信号からノッキング周波数帯域
    の信号を通過させる帯域フィルタと、この帯域フィルタ
    出力信号によりノッキングを判定し、この判定結果に応
    じて点火時期あるいは過給圧等のノック制御要因を制御
    するための制御信号を発生する制御信号発生手段と、 この制御信号に応じて前記ノック制御要因の値を変化さ
    せる駆動手段とを備える内燃機関用ノッキング制御装置
    において、 前記帯域フィルタ出力信号の所定区間における最大値V
    を検出するピークホールド手段と、この最大値Vの略対
    数変換値LOG(V)の分布形状を判定する分布形状判
    定手段と、 この分布形状に応じてノック判定レベルを補正する判定
    レベル補正手段とを備えることを特徴とする内燃機関用
    ノッキング制御装置。
JP59264256A 1984-05-17 1984-12-13 内燃機関用ノツキング制御方法および装置 Pending JPS61142367A (ja)

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JP59264256A JPS61142367A (ja) 1984-12-13 1984-12-13 内燃機関用ノツキング制御方法および装置
US06/735,108 US4617895A (en) 1984-05-17 1985-05-17 Anti-knocking control in internal combustion engine
US06/891,165 US4711214A (en) 1984-05-17 1986-07-31 Anti-knocking control in internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

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JP59264256A JPS61142367A (ja) 1984-12-13 1984-12-13 内燃機関用ノツキング制御方法および装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997025593A1 (fr) * 1996-01-08 1997-07-17 Hks Co., Ltd. Affichage d'informations de vehicule
JP2011106456A (ja) * 2009-11-13 2011-06-02 IFP Energies Nouvelles 燃焼指標の分布のモデル化による、内燃機関の異常燃焼を検出する方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997025593A1 (fr) * 1996-01-08 1997-07-17 Hks Co., Ltd. Affichage d'informations de vehicule
JP2011106456A (ja) * 2009-11-13 2011-06-02 IFP Energies Nouvelles 燃焼指標の分布のモデル化による、内燃機関の異常燃焼を検出する方法

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