JPS6151654B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンのノツキング状態を検出しな
がら点火時期等をフイードバツク制御する装置に
関する。

強度のエンジンノツキング状態が継続すると、
エンジン耐久性などに悪影響を及ぼすが、比較的
低速のエンジン回転域における軽微なノツキング
状態では、エンジン出力、燃費特性が最良となる
ことが知られている。そして、ノツキングの発生
について点火時期は重大な相関関係があり、一般
に点火時期を進ませるほどノツキングの発生が増
大する傾向にある。

そこで従来から、エンジンのノツキング状態を
検出しながら点火時期をこれに対応して進退さ
せ、軽微なノツキング状態を維持するようにし
て、燃費や出力特性の向上をはかる装置が知られ
ている（例えば米国特許第4002155号明細書参
照）。

ところで、ノツキングが発生すると、燃焼室内
の圧力変動に関して、特定の周波数の圧力振動成
分が増加することが知られているが、これを利用
して上記の従来装置では、燃焼室内の圧力変動に
起因したエンジン本体の振動を検出するセンサを
設けて、この検出信号から上記の特定周波数の振
動成分を選択し、この選択成分の振幅の大きさに
基づいてノツキング状態を検知するようにしてい
る。

具体的には、ノツキングが原因ではないバツク
グランドノイズレベルに対応した基準信号を、上
記の選択した振動成分から差し引いて、強いノツ
キングが起こるほど積分値が増大するようなノツ
キング強度信号を得て、該信号の積分値からノツ
キングが発生しているかどうかを判定している。

その際、選択した振動成分を整流した後、これ
を抵抗とコンデンサからなる平滑回路で平滑化す
ることにより、バツクグランドノイズレベルに対
応した基準信号を得ている。このため、ノツキン
グ発生時に選択した振動成分の振幅が増大するの
に従つて、少し遅れて基準信号も増大し、この基
準信号の増大部の頂点が振動成分の増大部の後半
部に来てしまう。

基準信号の増大部はノツキングによる分とバツ
クグランドノイズによる分とが合わさつたもの
で、これはバツクグランドノイズレベルに相当す
る分よりも大きくなつているので、この基準信号
の増大部を差し引く振動成分の増大部の後半部で
は、往々にしてノツキングが起こつているにもか
かわらずノツキング強度信号が出力されないとい
つたことが起こる。

この結果、ノツキング強度信号の積分値が実際
よりも小さく評価されて、本来ノツキングが起こ
つているのに、ノツキングは起こつていないと判
定してしまう恐れがある。

本発明は上記の実状にかんがみてなされたもの
で、ノツキングの判定精度を高めることを目的と
する。

以下図面によつて説明する。第１図は本発明の
実施例を示すブロツク図である。

センサ１は燃焼室内の圧力変動、またはこの圧
力変動に起因した種々の振動（例えばエンジン本
体の振動、エンジン本体から発生する音波）を電
気信号に変換する。

センサ１の出力信号には、ノツキングとかかわ
りのない周波数成分（帯域）も含まれるので、共
振周波数を前述した特定周波数に一致させたバン
ドパスフイルタに、センサ１の出力信号を通し
て、そこからノツキング発生に伴う特定の周波数
成分（帯域）を選択する必要がある。

しかし、センサ１を共振型の振動センサで構成
して、その共振周波数を上記の特定周波数に一致
させたものでは、センサ１自体が選択作用を行う
ので、バンドパスフイルタを使用する必要はな
い。

このような共振型のセンサ１の出力信号は、例
えば第２図Ａに示すように、ノツキング発生時に
その振幅が大きくなる。

処理部２はセンサ１の出力信号を増幅した後、
その信号を半波整流（または全波整流）して、第
２図Ｃに示すような信号を出力する。

平滑部３はバツクグランドノイズレベルに相当
したノツキング判定の基準となる信号を得るため
に、コンデンサと抵抗とからなる平滑回路で処理
部２からの整流信号を平滑した後、これを所定の
レベルにまで増幅して、第２図B′に示すような信
号を基準信号として出力する。

バツクグランドノイズレベルを正しく反映して
いないノツキングによるこの基準信号（第２図
B′）の増大部と、ノツキングに伴う上記整流信号
（第２図Ｃ）の増大部とが重ならないようにし
て、ノツキング判定の精度を高めるために、遅延
回路４は前記基準信号（第２図B′）を所定の時間
遅らせて、第２図Ｂに示すような補正基準信号を
出力する。

具体的には遅延回路４は、例えば第３図に示す
ように、アナログシフトレジスタ（アナログ遅延
素子）４ａと、電圧制御発振器４ｂと、周波数電
圧変換器４ｃとから構成される。

アナログシフトレジスタ４ａの原理的な回路は
第４図に示す如くであつて、始めにスイツチS₁が
閉じて入力電圧をコンデンサC₁の両端にサンプ
リングし、次いでスイツチS₁が開いた後にスイツ
チS₂が閉じてサンプリングした入力電圧をコンデ
ンサC₂の両端に分割する、といつた操作がスイ
ツチS₃〜S₆についても順次同様にして行われて、
スイツチS₁が閉じてからスイツチS₆が閉じるまで
の時間遅れてサンプリングした入力電圧が分割さ
れて、コンデンサC₆の両端に移されるのであ
る。

入力電圧のサンプリングは短い時間間隔でもつ
て行なわれるため、入力電圧の波形とほぼ同形の
ほとんど連続的な波形がコンデンサC₆の両端に
上記の時間遅れをもつて出力信号として得られ
る。

一方、スイツチS₁〜S₆のスイツチングは、発振
器４ｂからのクロツクパルスに基づいて行われ
る。そして、クランク回転に同期したコンタクト
ポイントパルスの周波数に対して比例的な電圧の
信号を出力する周波数電圧変換器４ｃにより、上
記クロツクパルスの発振周期がクランク角度に換
算して常に一定となるように、電圧制御発振器４
ｂが制御される。

このため、スイツチS₁〜S₆のスイツチングによ
り規定されるシフトレジスタ４ａの遅れ時間も同
様にクランク角度に換算して常に一定となり、例
えばエンジン回転速度が上昇するとそれに伴つて
比例的に遅れ時間が減少する。

処理部２を経たセンサ１の出力信号からバツク
グランドノイズレベルに相当する分を差し引い
て、ノツキングによる振動成分を選び出すため
に、比較部５は処理部２からの整流信号（第２図
Ｃ）と上記補正基準信号（第２図Ｂ）とを比較し
て、前者の信号が後者よりも大きい場合にのみ高
レベルとなる信号を出力して、第２図Ｄに示すよ
うなパルス列信号を得る。

ノツキングが強く起こるほどセンサ１の出力振
幅が増大するので、ノツキング強度に応じてこの
パルス列信号のパルス数およびその個々のパルス
幅が増大する。したがつてノツキング強度に応じ
てこのパルス列信号の積分値も増加するので、こ
の積分値からノツキング状態を判定することがで
きる。

演算駆動部６は比較部５からの信号（第２図
Ｄ）を点火周期ごとに積分して、この積分値から
ノツキングが起こつているかどうかを判定し、次
いでこの判定結果に応じて、通常は燃費や出力特
性が最良となる弱ノツキング状態の燃焼が得られ
るように、点火時期、NOx生成量低減のための
燃焼室への排気還流量、燃料噴射量、燃料噴射時
期等のうち少なくともいずれか一つをフイードバ
ツク制御する。

ところで、従来は平滑部３からの基準信号（第
２図B′）を直接比較部５へ供給していたため、第
２図に示すように、処理部２からの整流信号（第
２図Ｃ）におけるノツキングに伴う振幅増大部
と、バツクグランドノイズレベルを正しく反映し
ていないノツキングによる基準信号（第２図B′）
の増大部とが重なるところにおいては、ノツキン
グ強度に依存したパルス列信号（第２図Ｄ）のノ
ツキング強度依存性に対する精度が悪化（例えば
第２図Ｄのパルス数が本来より少なくなる等）
し、この結果演算駆動部６でのノツキングが起こ
つているかどうかの判定精度もその分悪化してい
た。

しかしながら、本発明では、整流信号（第２図
Ｃ）の振幅増大部と基準信号（第２図B′）の増大
部とが重ならないように、クランク回転角度に換
算して所定量だけ基準信号（第２図B′）を遅延す
ることにより、整流信号（第２図Ｃ）の振幅増大
部にはバツクグランドノイズレベルを正しく反映
する部分がくるような補正基準信号（パルス列信
号第２図Ｄ）を得て、これを比較部５へ供給する
ようにしたので、比較部５では処理部２を経たセ
ンサ１の出力信号からバツクグランドノイズレベ
ルに相当する分を正しく差し引くことができ、し
たがつて前記信号からノツキングによる振動成分
を精度良く選び出すことができる。

この結果、比較部５からのパルス列信号（第２
図Ｄ）は極めて精度良くノツキング強度に依存す
ることになり、演算駆動部６でのノツキング判定
精度を従来に比べて著しく改善することができ
る。なお、発振器４ｂを電圧制御型とせずに、一
定周波数の発振器としても、ほぼ同等の効果を得
ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、ノツキ
ングが起こつているかどうかの判定精度を高める
ことができるので、燃焼状態を精度よく最適状態
にフイードバツク制御することが可能となり、し
たがつて、燃費や出力特性を一層向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第
２図はその作動を示すタイムチヤート、第３図は
第１図における遅延回路の詳細を示すブロツク
図、第４図は第３図におけるアナログシフトレジ
スタの作動原理を示す回路図である。 １……センサ、２……処理部、３……平滑部、
４……遅延回路、４ａ……アナログシフトレジス
タ、４ｂ……発振器、４ｃ……周波数電圧変換
器、５……比較部、６……演算駆動部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃焼室内の圧力変動または該圧力変動に基づ
   いた振動からノツキングの発生に起因した特定周
   波数の成分を検出する検出手段と、該手段の検出
   信号を整流する処理手段と、該手段の整流信号を
   抵抗とコンデンサとにより平滑して基準信号を得
   る平滑手段と、前記基準信号と前記整流信号とを
   比較する比較手段と、該手段の比較信号に応じて
   点火時期、排気還流量、燃料噴射量、燃料噴射時
   期の少なくとも一つをフイードバツク制御する手
   段とを有する装置において、上記基準信号を所定
   の時間遅延する遅延回路を備えた内燃機関の制御
   装置。 ２ 遅延回路は、回転速度の上昇に応じて遅延時
   間を短縮するように構成されている特許請求の範
   囲第１項記載の内燃機関の制御装置。