JPS6123873A - 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
ツヤ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５〜６ｋ
Ｈｚ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、人間の聴感に遠し
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
５８−１３７４９号に開示されたものがある。

この装置は、点火フ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、フッキン１グ信号の包絡線処理回路等の平均化
回路と、比較回路と、点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　ｋ
Ｈｚ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、包路線処理等を施した
信号をノア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ンキングレ
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１８ＱＱｃｃ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
この差は概ね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１する
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ー２トル全開状態の負荷の変化に
対しては３〜４倍、８００ＲＰＭないし４８００ＰＰＭ
のエンジンの変化回転に対しては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
およびノック時の燃焼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
めるようにするとともに、第１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点火時ノイズ等の
影響を排除するようになし、以て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、内燃機関の点火時期
以降に第１期間を設定する設定手段と、設定された第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、圧縮上死点後の第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、第１物理量と第２物理量と
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、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８ｋＨｚ〜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
間平均値を求める。

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、 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
！（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１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４０度までの範囲につ
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１７２Ｔ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１式の関係は、
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）は注意ぶかく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、＃Ｅ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、Ｔ［ｌＣ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１物理量、すなわち非ノック時の筒内圧力振
動検出区間について述べる。

第４図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、筒内圧力波形
の一例、およびそのほぼ８ＫＨｚ以上の高周波振動成分
の振動波形の一例を示す。図中矢印■で示したのが点火
のタイミングであり、高周波成分に大きなスパイクノイ
ズとなって表われている。一般によく知られているよう
に、この点火のエネルギは非常に強力で、これを低減化
するのは極めて困難であり、またその伝播経路について
も複雑であるので、ランダムなノイズとなりやすく、信
号処理回路を含む制御系に大きな外乱を与えることにな
る。

第４図（Ｃ）はこの点火ノイズの影響で積分器出力がス
テップ状に変化した状態を示したものである。しかも、
点火ノイズによる変化幅は、積分器出力信号の最大レベ
ルを越えるものから、まった〈信号レベルに影響を与え
ないものまで、ランダムに生じるので、計測に重大な支
障をきたすことになる。

そこで、本発明においては、第１０図につき後述するよ
うに、第１の筒内圧力の信号計測区間を適切に設定でき
るようにする。第１０図は第１の筒内圧振動検出区間を
、点火時期から開始して所定の　　　　ゝ角度とした例
である。すなわちこのようにメツキング判定装置を構成
すれば、第１の物理量の検出精度を格段に向上すること
ができる。

また、本実施例においては、ノックの判定を次のように
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／Ｂ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／Ｈ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
区間を点火時期から４０度（点火終了時点から開始する
）、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図功１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ｌ／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。

ざらにに／Ｂ−Ｌ、８以上の存在確率は、トレースノッ
クでに／Ｂ−７／１００　、ライトノックでに／Ｂ　＝
’ＩＥｉ／１００、ミディアムノックではに／Ｂ＝２５
／１００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、本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、本発明ノッキング判
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１８に取り付けられている点火プラグ１８の座金
として設ける６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、８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。

１は筒内圧センサｌＯ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θ〜１７ｋＨｚの周波数帯域の信
号を通過させる。３８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、９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！２は点火コイルおよび前述の点
火プラグ！８を含み、制御回路８の指令に応じて火花点
火を行う。

１３は非ノック時振動エネルキ検出回路に検出開始角度
を指令する指令装置であり、この指令装置１３および各
部５〜８は例えばマイクロコンピュータにより実現する
ことができる。

第８図は、第８図示の各部３〜９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、パントハスフィルタ
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、量Ｂの検出範囲に関連
したクランク角範囲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１０９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１０Ｂ、
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６気筒のエン
ジンに適用するものとし、ランク角基準位置信号Ｓ２の
発生が圧縮上死点前７０度となるようにする。また、点
火時期からクランク角４０度の範囲で非ノック時の振動
エネルギを検出するようにし、さらに圧縮上死点後４０
度の間にて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，
１０？および１０Ｂには、それぞれ１点火時期のクラン
ク角、そのクランク角に４０度を加えた値、７０度およ
び１１０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５７−２１２３４９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）　２０２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
タフェースである。さらに、Ｉ１０インタフェース２０
１は、ＭＰＵ　２０’２の指令に応じて、点火時期のク
ランク角に係る情報信号Ｓ８およびそのクランク角に４
０度を加えた値に係る情報信号Ｓ１０により、それぞれ
、カウンタ１０４および１０５をプリセットする。

ＭＰＵ２０２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ＲＡにである。

第１０図はクランク角０〜１２０度における各部の信号
波形の一例を示す、すなわち、圧縮上死点前７０度の基
準信号Ｓ２により、積分器１ｏ３および１０Ｂかりセッ
トされ、カウンタ１０４，１０５，１０？および１０８
には上述の諸値がプリセットされる。而してそれらカウ
ンタはクランク角位置信号Ｓ３の計数を開始し、まず点
火時期に同期してカウンタ１０４の出力信号が反転する
。これに応じてフリップフロップ１０９の信号Ｓ４によ
り積分器１０３のリセット状態が解除され、積分器１０
３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。

点火時期からクランク角４０度経過後において、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、クランク角７０度の
時点でカウンタ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１
０Ｂのリセット状態が解除、され、積分器１０６は信号
Ｓｌ’の積分を開始する。さらに、クランク角１１０度
にて、カウンタ１０８の出力が反転するので、積分器１
０Ｂはその時点での積分値をホールドする。

このように、第８図示の回路により、点火時期から点火
時点後４０度までの積分値、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、上死点から上死点後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１点火ノイズの影響を受けずに得る
ことができる。

なお、クランク角１１０度におけるカウンタ１０８の出
力Ｓ８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２０
０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５７−２１２３４８号に
開示された装置を適用する場合にあっては、信号Ｓ８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、それでれ、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ＡＤＶＦＢＫ
を歩進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、ステー／プ５Ｔ２１ニオイテ、ＭＰＵ　２０２は
、信号Ｓ８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時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５ＴＰ９にて値に／Ｂ
と値ＳＬとの比較を行う。すなわち、Ｋ／日＞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ＫＦ
ＬＧが°“１″°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ＫＦＬＧ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５
ＴＰＩＩにて、例えば、過去の点火回数１４回以内、す
なわち１４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ＡＩＩＶＦＢＫを１度減じ、
点火時期が１度遅角されるようにする。ステップ５ＴＰ
ＩＩ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５ＴＰ４０に進む。

Ｋ／Ｂ≦ＳＬ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“１″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１　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５ＴＰ３Ｑ〜５ＴＰ３３から成る一連ｔの処理
を行う、この処理はフラグＫＦＬＧがリセ−／　トされ
てからに／Ｂ≦Ｓｔ、の状態が２８サイクル以上続いた
場合に修正量ＡＤＶＦＢＫをＨ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５ＴＰ３
０にて値ＢＣＮＴを歩進し、ステップ５ＴＰ３１　にて
値ＥＩＧＮＴが２８を越えたか否かを判定する。ここで
肯定判定でｌ′れば点火時期を１度進角させ、さらにス
テップ５ＴＰ３３にてＢ１１１：ＮＴのクリアを行い、
ステップ５ＴＰ４０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、修正量ＡＤＶＦＢＫに
基づき点火時期を定め、この値およびこの値に４０度を
加えた値が、それぞれ、カウンタ１０４および１０５に
プリセットされるようにして１回の割込み処理を終了す
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。

ナオ、スフー／プ５ＴＰＩＩ　ｔ：ｔ−ｔイｃ、Ｋ／Ｂ
　＞ＳＬなる場合が１４サイクル以内に観測されたとき
にメツ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？／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１
００／７　＝　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／ＩＥＩｑθ
、ミディアムノックの場合は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ー、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５ＴＰ３
２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５７−２１２３４９号の発明に適
用する場合には、その角度−散開込みによるプロゲラＡ
３２００内で修正量Ａ［］ＶＦＢＫ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。

さらに、この点火角修正量ＡＤＶＦＢＫが算出されるの
は、クランク角基準信号の１０度前であり、また点火時
期がＩ１０インタフェース回路２０１にセットされるの
は基準信号入力時であるので、点火の毎に最新の修正量
が制御出力に反映されることになる。

なお、実施例では、マイクロコンピュータを用いたエン
ジン制御装置、特に点火時期制御装置に本発明を適用し
た場合を示したが、・ノッキング判定装置単体として用
いることができることは勿論である。

［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
燃焼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るようにすると
ともに、第１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点火時ノイズ等の影響を排除するよ
うにしたので、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１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、筒
内圧力波形の一例、その高周波振動成分の振動波形の一
例、およびその積分信号の一例を示す線図、 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ａ成の一例を示す回路図、 第８図は一木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、 ７・・・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、 １０９．１１０・・・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　。 バ必　３ 第２図 （Ａ） Ｉ ＴＤＣ−４０°　　　　　　ＴＤＣ＋４０’第４図 ＴＤＣ

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、 前記内燃機関の点火時期以降に第１期間を設定する設定
   手段と、 当該設定された第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、 前記圧縮上死点後の第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。