JPS6123872A - 内燃機関のノツキング判定装置 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、内燃機関のノッキング判定装置に関し、特に
、内燃機関の点火時期を最大トルク発生角度に保ちつつ
ノッキングレベルを所定の範囲内に収めるように制御す
る点火時期制御装置に用いて好適なノッキング判定装置
に関するものである。

［従来技術］ 一般にノッキング現象とはシリンダ内の未燃混合気の早
期着火による異常燃焼を言い、その結果、シリンダの寸
法、特にそのボア径と、燃焼ガス温度とにより定まる複
数の固有振動数を持つシリンダ内の圧力（筒内圧）の減
衰振動として現われる。この固有振動数は概ね５〜６　
ｋＨｚ以上であり、この圧力の振動がシリンダ壁、シリ
ンダブロック等をへて空気中に伝わり、人間の聴感に達
した不快な高周波音がいわゆるノック音と呼ばれるもの
である。

点火時期制御装置に適用した従来のノッキング判定装置
としては、例えば特開昭５４−１４２４２５号や特公昭
５８−１３７４θ号に開示されたものがある。

この装置は、点火プラグの座金に設けたシリンダ内圧力
センサ等のノッキングセンサと、信号増幅器と、低域ろ
波器と、ノッキング信号の包絡線処理回路等の平均化回
路と、比較回路と、火時期制御回路とを具えたものであ
る。而して、シリンダ内圧力信号のほぼ５〜６　ｋＨｚ
以上の特定周波数帯域成分をノック信号として検出し、
これにピークホールド処理、包絡線処理等を施した信号
をノッキングエネルギに対応する信号とみなして所定の
基準値と直接比較し、当該比較結果に基づいて点火時期
を進角あるいは遅角させることによりノッキングレベル
を制御するようにしていた。

しかしながらノッキングが発生しない非ノック時におい
てもセンサの出力信号に上述の特定周波数帯域成分が含
まれていることは一般に良く知られているところである
。

第１図は筒内圧力振動のパワースペクトルの一例を示す
。これは本出願人の実験により、４気筒１８００ｃｃエ
ンジンにつき、全負荷、４８００ＲＰＭで運転した場合
の例であるが、これより明らかなように、非ノック時に
おいてもノック時と同様の上記特定周波数帯域成分を含
んでおり、この傾向は他のエンジンでもほぼ同様である
ことが確認されている。

従って、センサ出力の特定の周波数帯域の信号に、包路
線処理、ピークホールド処理等の信号処理を加えた電気
信号をノッキングエネルギーに対応した信号量とみなし
、これを直接基準比較レベルと比較するようにした従来
装置にあっては、ノックレベルの判定が困難となること
がある。

特に、第１図においては比較的大きなレベルを有するノ
ックについて示し、非ノック時Ａとノック時Ｂとのパワ
ーレベルの差は約１０ｄＢ以上であるが、ノック有無の
限界とされるいわゆるトレースノック状態においてはこ
力差は概ね２〜３ｄＢであるので、従来の装置において
はノックの判定は非常に困難なものとなる。

しかも、センサの初期特性、経時変化による劣化、さら
に上述の点火プラグ座金に設けたセンサにあっては装着
時においてセンサ面に作用する荷重の影響により、ある
いは点火プラグ締付トルク等に起因した機械振動系の変
化などにより非ノック時におけるセンサ出力信号のレベ
ル自体が大きく変化し、この変化はノック時におけるそ
れら影響による出力信号の変化より大となることもある
。

さらに、数種類のエンジンを用いた本出願人による実験
によれば、非ノック時におけるセンサ出力の変動は、ア
イドリングないしスロットル全開状態の負荷に対しては
３〜４倍、８００ＰＰＭないし４８００ＲＰＭのエンジ
ン回転の変化に対しては２〜３倍にも達することが確認
されている。

従って、従来装置においては、このように変動の大きな
信号を直接的に基準値と比較するようにしていたので、
ノックおよび非ノックを正しく判定できる装置を実現す
るためには、エンジン毎、運転条件毎、さらにはセンサ
毎に膨大な実験を必要とするという問題点があった。

［目的］ 本発明は、かかる従来の問題点”に鑑みてなされたもの
であり、エンジンの１燃焼サイクル毎に圧縮上死点近傍
の区間の燃焼圧力振動を計測し、その振動から非ノック
時およびノック時の振動エネルギにそれぞれ関連する第
１および第２の物理量を得て、それら物理量の比を求め
てノッキング検出を行うとともに、第２の物理量の計測
区間の開始時期を適切に設定できるようにして、その計
測区間をノッキング発生の可能性の最も高い区間、すな
わち筒内圧がピークに達する位置からの区間とすること
により、ノッキング検出を容易かつ精度高く行うことが
できる内燃機関のノッキング判定装置を提供することを
目的とする。

［構成］ かかる目的を達成するために、本発明は、内燃機関の燃
焼圧力振動を検出する検出手段と、内燃機関の圧縮上死
点前の第１期間において検出された燃焼圧力振動から非
ノック時の燃焼振動エネルギに関連した第１物理量を得
る第１手段と、内燃機関の圧力が最大となる時点以降に
第２期間を設定する設定手段と、設定された第２期間に
おいて検出された燃焼圧力振動からノック時の燃焼振動
エネルギに関連した第２物理量を得る第２手段と、内燃
機関の圧力が最大となる時点以降に第２期間を設定する
設定手段と、第１物理量と第２物理量どの比から内燃機
関のノッキングの有無を判定する判定手段とを具えたこ
とを特徴とする。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

まず１本発明の概要を述べる。第１図から明らかなよう
に、ノック時と非ノック時とでは、図示の周波数成分に
おいて大きなパワーレベルの差を観測することができる
。そこで、特にその差異の大きな帯域、すなわち図示の
例では６ｋＨｚ〜１７ｋＨｚの周波数成分に着目し、そ
の帯域を通過帯域とする帯域ろ波器（バンドパスフィル
タ）を用いてセンサ出力からその成分を取出す。

第２図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、非ノック時お
よびノック時におけるセンサ出力のバンドパスフィルタ
通過後の波形を示す。なお、これらは筒内圧の高周波振
動の波形を示すものである。

ここで、ある特定帯域のパワー、すなわちエネルギの時
間平匈値を求める。

ある信号ｘ（ｔ）のパワーは、一般に で表わされ、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２図示の信号の絶対値の積分を考えれ
ば９、 となる。第（２）式右辺は信号！（ｔ）のＲ，Ｍ、Ｓ、
（二乗平均）を示すことから、第（２）式左辺は信号ｘ
（ｔ）のパワーを示す量、あるいは少なくともパワーと
一価的に相関のある量と考えて良い。

なお、ここで第（１）式および第（２）式の信号ｘ（ｔ
）は単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。

第３図（Ａ）および（Ｂ）はクランク角の上死点、すな
わちＴＤＣ前４０度からＴＤＣ後４後席０度の範囲につ
いて、それぞれ第２図（Ａ）および（Ｂ）に示した信号
の積分信号であり、そのクランク角範囲での筒内圧振動
エネルギを示す。すなわち、第（２）式で１／２Ｔの項
をおとしたものである。

図中（Ａ）は非ノック時の積分信号を示し、この時には
この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動エネルギが存在していることが分
る。すなわち、非ノック時には上死点（ＴＤＣ）をＴ＝
０として の関係が成立している。

本出願人による種々の実験によれば、第３式の関係は７
、はとんどすべての運転条件で成立していると見なすこ
とができる。ただし、積分区間（この場合は、ＴＤＣ前
後４０度）は注意ぶか〈選定する必要がある。その理由
は、特に点火プラグの振動をも検出してしまうので、積
分区間の選定によっては吸−排気弁の着座、Ｍ座の振動
の影響を受けて第（３）式の関係が成立しなくなるから
である。

一方、図中（Ｂ）はノッキング時の積分器の出力を示す
。すなわち、この場合には、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こ
とになる。

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のエネルギと、ノッキング
時における筒内圧の振動のエネルギとを直接比較すれば
、官能評価と良く一致する精度の高いノッキングレベル
の検出が可能となる。

ここで、第（３）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ことが
わかる。この点に着目すれば、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の直接比較が可
能となり、従って非常に精度の高いノッキング検出装置
が実現できることになる。

ここで、第２の物理量、すなわちノック時の筒内圧力振
動・検出区間について述べる。

ノッキング振動は筒内圧がピークに達した後に発生し、
　ＴＤＣよりかなりおくれた位置に現われるので、ＴＯ
Ｏから振動エネルギの計測を開始したのでは非ノック状
態の信号成分が多くなり、計測に支障をきたさないだけ
のＳＮ比を十分に確保できなくなることがある。また、
筒内圧ピーク位置自体も点火時期と非常に強い相関を示
し、はぼ４０度近い範囲で変動するので、非ノック時の
信号成分の割合、すなわちノイズ成分の割合が点火時期
によって変動し、計測上の外乱となってしまうことにな
る。さらに、特に高回転域においては、正常な燃焼波形
自体の立上りが急峻となり、この周波数成分がノッキン
グ振動の検出周波数帯域にまで及ぶので、さらにノイズ
成分が大となりＳＮ比が一層悪化することになる。

第４図（Ａ）は点火時期を変化させたときの筒内圧力波
形を示す。このように、筒内圧力がピーク値をとるクラ
ンク角度は点火時期に対して強い相関があることは良く
知られているところであり、点火時期の可変範囲、一般
的には上死点前４５度〜上死点前５度程度の範囲に応じ
てほぼ同程度の変化幅を持っている。

ノッキング現象は、筒内圧力がピークに達した後に発生
し、ノッキングの強度によっては、クランク角で４０度
程度継続する場合も観測され゛ている。したがって、Ｔ
ＤＣからノッキングの全エネルギ量を計測するためには
、ＴＤＣからほぼ１００度までの広範囲にｂたって計測
を行わなければならず、またこのように計測区間を広げ
ると、ＳＮ比も悪化する虞れがある。

そこで、本発明では、ノッキング現象発生が筒内圧がピ
ークに達した後に発生することに着目し、計測開始点を
、筒内圧ピーク位置とすることにより、ノッキングのエ
ネルギを正確に、かつ精度良く検出できるようにする。

筒内圧ピーク位置は、本出願人による特願昭５８−７４
０４５号〜５８−７４０４８号に開示されているように
、直接束めることができる。また第４図（Ｂ）および（
Ｃ）に示すように、運転条件、主に回転数と吸入空気量
とが定まれば、点火時期（上死点前の角度）に対し、点
火時期から筒内圧ピーク位置（上死点後の角度）までの
角度がノック、非ノックを問わずほぼ一定になることか
ら、あらかじめこの角度を、例えばマイクロコンピユー
タのメモリに格納しておき、運転条件に応じて読み出す
ようにしてもよい。

なお、第４図（Ｂ）および（Ｃ）は本出願人の製作に係
る４気筒、２０００ｃｃエンジンを用いて実験を行った
例であるが、この性質はほぼすべてのエンジンについて
共通である。また、第４図（Ｃ）において、実線、破線
および一点鎖線は、それぞれ、点火時期を上死点前２０
度としてノックが発生しなかった状態、点火時期を上列
前３２度としてライトノックが発生した状態および点火
時期を上死点前３４度としてミディアムノックが発生し
た状態における筒内圧ピーク位置（上死点後の角度）の
発生頻度（％）を示したものである。

また、本実施例においては、ノックの判定を次にように
行う。

非ノック時の筒内圧振動エネルギに相当する量Ｂと、ノ
ッキング振動成分を含む筒内圧振動エネルギに相当する
量にとの比を直接求め、種々のノックレベルにおけるこ
の比に／Ｈの頻度分布から、ノックを判定するようにす
る。

第５図はエンジンを回転数３２０ＯＲＰＭ、スロットル
全開状態で駆動した場合の種々のノックレベルにおける
比に／Ｂの頻度分布を示す。ここで、実線で示す曲線工
、破線で示す曲線■、一点鎖線で、示、す曲線■、およ
び二点鎖線で示す曲線■は、それぞれ、非ノック状態、
トレースノック状態、ライトノック状態、およびミディ
アムノック状態におけるに／Ｂ比の頻度分布である。な
お、図示の例は。

そのに／Ｂ比の算出において、量Ｂの積分区間を上死点
前４０度より上死点前３度、量にの積分区間を筒内圧ピ
ーク位置から４０度としたものである。

第５図から明らかなように、ノックなしの場合はに／Ｂ
−１，８以上のものの存在確率は１／１００以下である
ので、この値を越えるものがあられれた場合にはノック
状態、それ以外の場合は非ノック状態と判定することが
できる。

さらにに／Ｂ−１，６以上の存在確率は、トレースノッ
クでに／Ｂ＝７７１００　、ライトノックでに／Ｂ冨１
Ｂ／１００、ミディアムノックではに／Ｂ−２５／１０
０程度となっているので、この存在比率でノッキングの
レベルを判定することもできる。

以上を前提として、木“発明を具体的に説明する。

第６図は本発明の一実施例として、本発明ノー２キング
判定装置を点火時期制御装置に適用した場合を示す。こ
こで、１０は、例えば圧電変換形の筒内圧センサであり
、筒内圧を電気信号に変換する。

第７図はこの筒内圧センサの一例を示すものであり、本
実施例においては、図中（Ａ）に示すように、シリンダ
ヘッド１９に取付けられている点火プラグ１８の座金と
して設ける０図中（Ｂ）は筒内圧センサ１０の平面図で
ある。

第６図において、１１はクランク角センサであり、例え
ば、６気筒エンジンにあってはクランク角の１２０度、
４気筒エンジンにあっては１８０度毎に基準信号Ｓ２を
発生し、さらにクランク角の２度または１度毎に位置信
号Ｓ３を発生する。

夏は筒内圧センサ１０の出力を電圧信号に変換し増幅す
るアンプであり、例えば、第８図に示すような一般にチ
ャージアンプと称される回路を用いて実現することがで
きる。

２はバンドパスフィルタであり、前述のように、例えば
ノック検出に関連する８〜１７ｋＨｚの周波数帯域の信
号を通過させる。３および４は、それぞれ、非ノック時
およびノック時の振動エネルギ検出回路、５はそれら検
出回路３および４の出力信号の比を演算する演算器であ
る。７はノックレベルを判定するための比較基準値を発
生する比較基準値発生器であり、例えばマイクロコンピ
ュータのメモリに展開したテーブルとすることができる
。

６は演算器５および比較基準値発生器７の出力信号を比
較してノックの有無の判定、ノックの評価を行う比較器
、８はその比較結果に応じて点火時期の修正量を算出す
る算出器、８はその算出結果に応じて、エンジンの回転
数、負荷等により定まる基準点火時期に補正演算を施し
、点火装置１２の最終的な点火時期を制御する点火制御
装置である０点火装置１２は点火コイルおよび前述の点
火プラグ１８を含み、制御回路９の指令に応じて火花点
火を料う。

・ｊ３＋は運転条件に応じ、筒内圧がピークとなるり′
う・ンク角位置を求め、ノック時振動エネルギ検出回路
４に検出開始角度を指令する指令装置であり、例えば・
、マイクロコンピュータのメモリに展開した点火時期〜
筒内圧ピーク位置の角度テーブルとすることができる。

第９図は、第６図示の各部３〜８および１３の具体的な
構成の一例を示す。ここで、非ノック時振動エネルギ検
出回路３は、基準信号Ｓ２により、バンドパスフィルタ
２の出力信号についての積分値のリセットおよびホール
ドを行う絶対値積分器１０３と、所定のクランク角に対
応する値をプリセットされ、基準信号Ｓ２に応じて位置
信号Ｓ３の計数を行うプリセッタブルカウンタ１０４お
よび１０５と、カウンタ１０４および１０５の出力に応
じて、積分器１０３の動作を制御するフリップフロップ
１０８とを有する。また、ノック時振動エネルギ検出回
路４は、各部１０３　、１０４　、１０５および１０８
にそれぞれ相当する積分器１０６．プリセッタブルカウ
ンタ１０７．１０８およびフリップフロップ１１０を有
する。

なお、本発明を８気筒のエンジンに適用するものとし、
クラーンク角基準位置信号Ｓ２の発生が圧縮上死点前爪
とする。さらに圧縮上死点前４０度の間にて非ノック時
の振動エネルギを検出するようにし、筒内圧ピーク位置
からクランク角４０度の範囲でノック時の振動エネルギ
を検出するようにした場合には、プリセッタブルカウン
タ１０４，１０５，１．０？および１０８には、それぞ
れ、クランク角３０度、７０度、筒内圧ピーク位置のク
ランク角度およびその値に４０度を加えた値度に対応す
る値がプリセットされるようにする。

２００は本発明に係るノッキング判定を実現するための
一手段としてのマイクロコンピュータであり、例えば特
開昭５７−２１２３４！３号に開示された本出願人によ
る自動車用電子制御装置におけるコントロールユニット
と同様のものを用いることができる。第８図においては
その概略構成を示す。ここで、２０１は入力信号Ｓ？、
Ｓ８のＡ／Ｄ変換、割込み信号Ｓ８のマイクロプロセッ
サ（ＭＰＵ）　２’０２への送出、および基準点火角と
後述する修正量とから最終的な点火時期を算出し、点火
装置１２に点火指令を送出する等の処理を行うＩ１０イ
ンターフェースである。さらに、Ｉ１０インタフェース
２０１は、ＭＰｏ　２０２の指令に応じて、筒内圧ピー
ク位置のクランク角に係る情報信号Ｓｌｌおよびそのク
ランク角に４０度を加えた値に係る情報信号Ｓ１２によ
り、それぞれ、カウンタ１０７および１０８をプリセッ
トする。

ＭＰＩＪ２０２は本発明に係る第１１図示の処理手順を
含め、運転状態制御用の処理手順を実行する。２０３は
それら処理手順等を格納したＲＯＭ　、　２０４はデー
タメモリ等として用いるＲＡＭである。

第１Ｏ図は計測に係るシリンダの圧縮上死点前７０度に
おける信号Ｓ２の発生をクランク角０度とした場合にお
いて、その後の各部の信号波形の一例を示す。すなわち
、計測に係るシリンダの圧縮上死点前７０度における基
準信号Ｓ２により、積分器１０３およびｌ０ＥＩがリセ
ットされ、カウンタ１０４　、１０５　、。

る。面してそれらカウンタはクランク角位置信号Ｓ３の
計数を開始し、まずクランク角３０度にてカウンタ１０
４の出力信号が反転する。これに応じてフリップフロッ
プ１ｏ８の信号ｓ４にょ゛り積分器１０３のリセット状
態が解除され、積分器１０３はバンドパスフィルタ２の
出力信号Ｓｌ’の積分を開始する。

クランク角７０度においては、カウンタ１０５の出力が
反転するので積分器１０３はその時点での積分値をホー
ルドする。また、筒内圧ピーク位置にてカウンタ１０７
の出力が反転するので、これに応じてフリップフロップ
１１０の信号ｓ５により積分器１０８のリセット状態が
解除され、積分器１０Ｂは信号ＳＬ’の積分を開始する
。さらに、クランクが４０度回転したときに、カウンタ
１０８の出力が反転するので、積分器１０Ｂはその時点
での積分値をボールドする。

このように、第８図示の回路により、上死点前４０度か
ら上死点までの積分値、すなわち非ノック時の振動エネ
ルギに関連する信号値と、筒内圧ピーク位置からその後
４０度までの積分値、すなわち、ノック時の振動エネル
ギに関連する信号値とを得ることができる。

なお、筒内圧ピーク位置から４０度におけるカウンタ１
０８の出力Ｓ６を、マイクロコンピュータ２００に対す
る割込信号として用い、これに応じてマイクロコンピュ
ータ２００が後述するＡ／Ｄ変換開始のスケジューリン
グを行う。

第１１図は本発明に係るノッキング判定処理手順の一例
を示す。本発明に上述の特開昭５７−２１２３４９号に
開示された装置を適用する場合にあっては、信号Ｓ６を
外部割込みパルスとして、積分信号Ｓ？、Ｓ８のＡ／Ｄ
変換が行われるようにする。

図において、ＳＬは、例えば、ＲＯＭ２０３に設けた比
較基準値テーブルから読出された比較基準値、Ｂおよび
Ｋは、それぞれ、積分信号Ｓ７およびＳ８をＡ／Ｄ変換
した量、ＫＦＬＧはノッキングの有無を判定するために
用いるフラグ、ＢＣＮＴおよびＫＣＮＴは、それぞれ、
フラグＫＦＬＧがリセットおよびセットされてから何回
点火が行われたかを示す値、ＡＤＶＦＢＫは点火角度の
基準値に対す、る修正量を示し、この修正量ＡＤＶＦＢ
Ｋを参道したときに点火時期を進角させるものとする。

これらは、処理の過程でそれぞれＲＡＭ　２０４の所定
アドレスに割付けたデータエリアに格納されるようにす
ることができる。

まず、ステップＳＴＰ　１において、ＭＰＵ　２０２は
、信号Ｓ６に応じ、　Ｉ１０インタフェース２０１に積
分信号Ｓ７のＡ／Ｄ変換を指令し、次いでステップ５Ｔ
Ｐ２にてその時点でのエンジン回転数に対応した比較基
準値ＳＬを比較基準値テーブルから読出す。なお、ここ
で、Ｋ／Ｂ比の評価を、固定した比較基準値、すなわち
、例えば比較基準値５Ｌ＝１．８に対して行うこともで
きることは勿論である。

しかしながら、第１２図に示すように、特に高回転域に
おいては、エンジン自体の機械的振動音の影響で、人間
の官能評価が低下し、ノックの許容ゾーンが広くなるの
で、本例ではエンジン回転数に応じて比較基準値を変化
させることにより、効率の高い運転が実現できるように
する。なお、第１２図において、実線、破線、一点鎖線
および二点鎖線は、それぞれ、非ノック、トレースノッ
ク、ライトノックおよびミディアムノックの状態を示す
。

再び第１１図を参照するに、ステップ５ＴＰ３において
Ａ／Ｄ変換の終了を待機し、終了した場合にはステップ
５ＴＰ４にて変換結果を非ノック詩の振動エネルギに関
連した量Ｂとして格納する。次いでステップ５ＴＰ５に
て積分信号Ｓ８についてのＡ／Ｄ変換を指令し、ステッ
プ５ＴＰ８にてその終了を待機し、終了後にはステップ
５ＴＰ７にて変換結果をノック時の振動エネルギに関連
した量にとして格納する。

而して量ＢおよびＫにつき、ステップ５ＴＰ８にて比に
／Ｈの値を求め、さらにステップ５ＴＰ８にて値に／Ｂ
と値ＳＬとの比較を行う。すなわち、Ｋ／Ｂ　＞ＳＬで
あればノック状態、Ｋ／Ｂ≦ＳＬであれば非ノック状態
であると判定することができる。

このように得られた判定結果に基づき点火時期制御を以
下のように行うことができる。

Ｋ／Ｂ＞ＳＬのとき、すなわち、ノッキングが検出され
た場合には、ステップ５ＴＰＩＯに進み、フラグＫＦＬ
Ｇが°°１パであるか否かを判定する。ここで、否定判
定、すなわちノッキングが最初に検出された場合にはス
テップ５ＴＰ１３に進み、フラグＫＦＩ、Ｇをセットす
る。一方、肯定判定がなされた場合には、ステップ５Ｔ
ＰＩＩにて、例えば、過去の点火回数１４回以内、すな
わち工４サイクル以内にに／Ｂ　＞ＳＬなる場合が観測
されたか否かを判定する。肯定判定の場合にはステップ
５ＴＰ１２にて修正量ＡＤＶＦＢＫを１度減じ、点火時
期が１度遅角されるようにする。ステー２プＳＴＰ　１
１にて否定判定された場合、ステップ５ＴＰ１２の処理
終了後またはステップ５ＴＰ１３の終了後にはステップ
５ＴＰ１４に進み、ＫＣＮＴの値をクリアしてステップ
５ＴＰ４θに進む。

Ｋ／８≦Ｓ［、の場合、すなわち、ノッキングが検出さ
れなかった場合には、ステップ５ＴＰ２０に進み、フラ
グＫＦＬＧが°′ｌパであるか否かを判定する。ここで
、肯定判定であればステップ５ＴＰ２１〜５ＴＰ２５か
ら成る一連の処理を行う。この処理はに／Ｂ　＞ＳＬが
観測された後２８サイクル以上に／Ｂ≦ＳＬの状態が続
いた場合には非ノックと判定するものである。

すなわち、ステップ５ＴＰ２１にてＫＣＮＴを歩進した
後、ステップ５ＴＰ２２にてＫＣＮＴの値が２８を越え
たか否かを判定する。ここで、肯定判定であればステッ
プ５ＴＰ２３〜５ＴＰ２５にて、フラグＫＦＬＧのリセ
ット、値ＫＣＮＴおよびＢＣＮＴのクリアを行い、ステ
ップ５ＴＰ４０に進む。ステップ５ＴＰ２２にて否定判
定がなされた場合には、直ちにステップ５ＴＰ４０に進
む。なお、値ＫＣＮＴが１４以上２８未満である場合に
ノッキングが発生した場合には、次の割込み処理中ステ
ップ５ＴＰＩＩにて否定判定がなされ、ＫＣＮＴの値が
クリアされるので、新たに点火時期の遅角制御が行われ
ることになる。

ステップ５ＴＰ２０にて否定判定がなされた場合には、
ステップ５ＴＰ３０〜５ＴＰ３３から成る一連の処理を
行う。この処理はフラグＫＦＬＧがリセットされてから
に／Ｂ≦ＳＬの状態が２８サイクル以上続いた場合に修
正量ＡＤＶＦＢＫを＋１歩進して点火時期を一度進角さ
せるものである。すなわち、ステップ５ＴＰ３０にて値
ＢＣＩＩＩＴを歩進し、ステップ５ＴＰ３１にて値ＢＣ
ＮＴが２８を越えたか否かを判定する。ここで肯定判定
であれば点火時期を１度進角させ、さらにステップ５Ｔ
Ｐ３３にてＢＣ：ＮＴのクリアを行いステップ５ＴＰ４
０に進み、否定判定であれば直ちにステップ５ＴＰ４０
に進む。

ステップ５ＴＰ４０においては、回転数毎に割つけた点
火時期から筒内圧ピーク位置までのクランク角度のテー
ブルデータを、そのときのエンジン回転数をパラメータ
として読み出す。次いでステップＳ、ＴＰ４１にて、こ
の結果と修正量ＡＤＶＦＢＫに基づいて定まる点火時期
の値とを加算して、筒内圧ピーク位置に相当するクラン
ク角を求め、さらにこの値に４０度を加算して、それら
値がカウンタ１０７および１０８にプリセットされるよ
うになし、１回の割込み処理を終了する。

なお、ここでは筒内圧ピーク位置を、回転数のみをパラ
メータとする１次元のテーブルで与える構成としたが、
点火から筒内圧ピーク位置までの角度は回転数と、吸入
空気量とによって決定されるので、２次元テーブルとす
ることもできる０本例ではノッキング々（発生するのは
ほぼスロットル全開の付近であり、吸入空気量はほぼエ
ンジン回転数により定まってしまうので、プログラムの
演算時間を短縮するため単に１次元テーブルとしたもの
である。以上の構成により、筒内圧ピーク位置から４０
度までの区間で値Ｋを測定することができる。

このように得られた修正量ＡＤＶＦＢＫをＩ１０インタ
フェース回路２０１に送出することにより、点火装置１
２の最適な点火制御を行うことができることになる。

なお、ステップＳＴＰ　１１において、Ｋ／Ｂ　＞ＳＬ
なる場合が１４サイクル以内に観測されたときにノッキ
ングと判定するようにしたのは、トレースノック時には
実験結果の一例によれば略７／１００の割合で基準値を
こえるに／Ｂ値が観測されるので、確率的に１００／７
　＝　１４回に１回の割合でこの条件がおこることにな
るということに基づくものである。そこで、この値を例
えばライトノックの場合は１００／ｌ６＝８、ミディア
ムノック４の場合は１００／２５−４とすることにより
、エンジンを所望のノックレベルに制御することができ
ることになる。このことは、本出願人による実験によっ
て確認されている。すなわち、このように、ノック発生
の割合または周期を適切に定めることにより、精度良く
ノッキングレベルの制御を行うことができる。

よく知られているように、エンジンをノッキング限界で
運転することは燃焼効率の上から非常に好ましい。した
がって本発明のようにノッキングレベルをきわめて高い
精度で判定できるようになる結果、ノッキング限界ぎり
ぎりでの高効率運転に反映させることができる点火時期
の制御が可能となるのである。

もちろん本発明は、点火時期の制御に用いられるだけで
なく、ノッキングに影響を与え得るその他のエンジンの
運転パラメータ、例えば空燃比の制御などにも適用する
ことができる。

なお、上、記実施例中ステップ５ＴＰ１２および５ＴＰ
３２の処理に関して、修正量ＡＤＶＦＢＫの値に制限を
設け、それぞれ点火時期が所定値以上進角および遅角し
ないようにすることも容易である。

また、本発明を特開昭５７−２ｔ２ｊａｓ号の発明に適
４用する場合には、その角度−散開込みによるプログラ
ム５２００内で修正量ＡＤＶＦＢＫがＩ１０インタフェ
ース回路２０１に書き込まれるようにすればよい。

［効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、エンジンの
１燃焼サイクル毎に圧縮上死点近傍の区間の燃焼圧力振
動を計測し、その振動から非ノック時およびノック時の
振動エネルギにそれぞれ関連する第１および第２の物理
量を得て、それら物理量の比を求めてノッキング検出を
行うとともに、第２の物理量の計測区間の開始時期を適
切に設定できるようにして、その計測区間をノッキング
発生の可能性の最も高い区間、すなわち筒内圧がピーク
に達する位置からの区間としたので、ノッキング検出を
容易かつ精度高く行うことができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はノック時および非ノック時におけるエンジンの
燃焼圧力振動のパワースペクトルの一例を示す線図。 第２図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、非ノック時お
よびノック時における所定帯域の筒内圧振動の例を示す
信号波形図、 第３図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、第２図（Ａ）
および（Ｂ）に示す信号の積分信号を示す波形図、 第４図（Ａ）　、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、点
火時期を変化させたときの筒内圧力波形、点火時期から
筒内圧ピーク位置までのクランク角度の変化、および種
々のノックレベルにおける筒内圧ピーク位置の頻度を示
す線図、 第５図はノック時および非ノック時の筒内圧振動エネル
ギに関連した物理量の比の発生頻度の一例を示す線図、 第６図は本発明ノッキング判定装置の一実施例を示すブ
ロック図、 第７図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれノッキングセン
サの一構成例を示す正面図および平面図、第８図はその
センサ出力を電圧信号に変換し、増幅するチャージアン
プの構成の一例を示す回路図、 第８図は本発明の主要部の一構成例を示すブロック図、 第１０図はその各部の信号状態を示すタイミング火時期
修正量決定の手順の一例を示すフローチャート、 第１２図は各種ノック状態に対応したエンジン回転数と
パワーレベルとの関係を示す線図である。 １・・・チャージアンプ、 ２・・・バンドパスフィルタ、 ３・・・非ノック時振動エネルギ検出回路、４・・・ノ
ック時振動エネルギ検出回路、５・・・演算器、 ６・・・比較器、 ？・・・比較基準値発生器、 ８・・・修正量算出器、 ８・・・点火時期制御装置、 １０・・・筒内圧センサ、 １１・・・クランク角センサ、 １２・・・点火装置、 １０３．１０８・・・積分器、 １０４．１０５，１０７，１０８・・・プリセッタブル
カウンタ、 １０１１、１１０・・・フリップフロップ、２００・・
・マイクロコンピュータ、 ２０１・・・Ｉ１０インタフェース、 ２０２・・・ＭＰＵ、 ２０３・・・ＲＯＭ、 ２０４・・・ＲＡＭ。 第２図 （Ａ） 第３図 Ｉ ＴＤＣ−４０°　　　　　ＴＤＣ＋４０’第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の燃焼圧力振動を検出する検出手段と、 前記内燃機関の圧縮上死点前の第１期間において前記検
   出された燃焼圧力振動から非ノック時の燃焼振動エネル
   ギに関連した第１物理量を得る第１手段と、 前記内燃機関の圧力が最大となる時点以降に第２期間を
   設定する設定手段と、 当該設定された第２期間において前記検出された燃焼圧
   力振動からノック時の燃焼振動エネルギに関連した第２
   物理量を得る第２手段と、 前記第１物理量と前記第２物理量との比から前記内燃機
   関のノッキングの有無を判定する判定手段とを具えたこ
   とを特徴とする内燃機関のノッキング判定装置。