JPS627975A - 内燃機関用ノツキング制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関のノッキング制御装置、特に自動車
等のエンジンの電子制御システムにおい゛（２） て、エンジンに発生するノッキングを正確に検出し点火
時期、過給圧等のノッキング制御要因の値を制御するた
めのノッキング制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のノッキング制御装置（例えば、特開昭５８−１３
１５９号公報）において、ノッキングを検出する部分は
、例えば第８図に示すように、内燃機関のノッキングに
よる振動等を検出するノッキング検出器１．ノッキング
検出器１の検出信号のうちノッキング周波数成分（例え
ば８　ｋ　Ｈ□）の基を通過させるフィルタ回路２．こ
のフィルタ回路２を通過した検出信号の平均値を出力す
る平均値出力回路３−１．その平均値を増巾して判定レ
ベルを作成する判定レベル作成回路３−２．前記検出信
号と判定レベルを比較してノッキング発生か否かを判別
する比較回路４より構成されている。そして、これら各
々の回路はリニアＩＣ等のアナログ素子で構成され、ノ
ッキングはアナログ方式で検出される。このため、回路
構成が複雑となるにもかかわらず制御内容は特定の範囲
に限られることになり、回転速度等の運転状態によりノ
ッキング検出信号を制御するような複雑な制御には適用
しにくく、ひいては正確にノッキングを判定することが
困難であった。

ところで、既に知られているように、上記の問題点は、
アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器と
マイクロコンピュータとを構成要素とするデジタル方式
にすることによって、解決することができる。しかしな
がら、かかる方式のものにおいて、ノッキング検出器の
検出信号を忠実にＡ−Ｄ変換するためにはノッキング検
出信号の波形を細かくトレースできる極めて高速のＡ−
り変換器を必要とするが、そのようなＡ−Ｄ変換器は高
価であり、ひいては装置がコストアップするという問題
がある。

また、ノッキング検出信号の波形をトレースする代わり
に、ノッキング検出信号の各ピーク値をサンプルホール
ドした後Ａ−Ｄ変換する方式が考えられるが、この方式
においてもピークホールド回路等の余分な手段を付加す
ることが必要となって、やはり構成が複雑化することを
免かれない。

また、マイクロコンピュータを用いた方式においてもノ
ッキングを検出する為に必要なノッキング判定レベルは
アナログ回路と同様に平均値を所定倍して作成している
。この倍率はエンジン機種毎に設定する必要があり、倍
率を設定する為に多大の時間を必要とする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

・そこで本発明は、この種の従来技術に比べて、構成が
格段に簡単で、しかもノッキング判定レベル作成に必要
な倍率の設定を不要にすることを可能にし、さらにノッ
キング検出性の優れた斬新なノッキング制御装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述の従来技術における問題点を解決するとい
う目的を達成するために、ノッキング制御装置として必
要な情報はノッキング検出信号のピーク値とその持続時
間に担われている事を利用しており、従来技術のように
ノッキング信号を直接にＡ−Ｄ変換することをなくし、
また従来の判定レベルのように平均値を所定倍すること
もなしに、特に比較器を用い、ノッキングの判定区間内
におけるノッキング検出信号の大小とその持続時間とに
よって変化する比較器から出力されるパルス数を計数し
、この計数値に応じて点火時期等のノッキング制御要因
の値を補正するとともに、比較器へ出力される基準レベ
ルを増減する補正を行う。この基準レベルはノッキング
検出器の出力を統計的にみた時にその値の中央値になる
ように前記パルス数に応じて補正するようにしている。

〔実施例〕

次に本発明によるノッキング制御装置の具体的構成とそ
の作用を明らかにするため、図面に示す実施例について
説明する。第１図は本発明の一実施例の全体構成を示し
たブロック図である。第１図において、１は機関のノッ
キングによる振動等を検出するノッキング検出器、２は
ノッキング検出器１の検出信号のうちの所定の周波数成
分のみを通過させるフィルタ回路、５゛はこのフィルタ
回路を経た検出信号とマイクロコンピュータ６からのデ
ジタル信号をＡ−Ｄ変換する抵抗ラダー７の出力信号と
を比較するコンパレータである。そして、前記マイクロ
コンピュータ６はコンパレータ５からのパルスを計数し
、この計数結果に応じて抵抗ラダー７に信号を送るとと
もに、イグナイタを含む点火時期制御装置（図示しない
）に信号を送るものであって、中央処理装置（ＣＰＵ）
、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、入出力装置（Ｉｌｏ）
などを備えている。

次に第１図示の実施例における具体的な回路構成の一例
を第２図に示す。第２図において、フィルタ回路２はコ
ンデンサおよび抵抗により構成され、ノッキング検出器
１から検出信号はこのフィルタ回路２を通過させること
によって高周波ならびに低周波のノイズ成分が除去され
、周波数８ｋＨ２付近（機種によって周波数が異なる）
の機関のノッキング成分のみが通過する。

マイクロコンピュータ６は周知の発信回路６−２、電源
オン−リセット回路６−３．及び図示せぬ電源回路より
構成されており、機関の基準位置を示す点火時期制御装
置８からの点火信号（基準位置波形整形信号）Ｎｅを割
込み端子であるｉＲＱ端子に受け、この信号を前記判定
パルスの計数結果に応じて遅角補正して、出力端子であ
るＲ８端子から演算点火時期信号（ｉ　ｇ　ｔ）として
出力する。

他方、マイクロコンピュータ６においては、フィルタ回
路２を通過したノッキング検出信号とマイクロコンピュ
ータからのデジタル信号（８ｂ　ｉｔ等）をＤ−Ａ変換
する抵抗ラダー７の出力とを比較するコンパレータ５か
らの出力が入力され、この比較結果は中央処理装置でカ
ウントして処理される。

次に本発明の動作について第３〜６図を参照して説明す
る。第３図（１）〜（４）において波形ａとして示され
る機関の回転数と負荷に応じて決定される例えば展進角
位置を示す基準位置信号は、波形整形により波形すのよ
うな基準位置波形整形信号Ｎｅとしてマイクロコンピュ
ータ６のｉＲＱ端子に入力され、動作演算が行われる。

波形Ｃを有するノッキング検出信号は基準位置波形整形
信号Ｎｅに対し、波形ｄの区間τ、すなわち、上死点後
（ＡＴＤＣ）１０℃Ａ〜９０°ＣＡ付近で発生する異常
燃焼信号を含む。

第４図（１）〜（５）において、波形ｄの区間τ（以下
判定区間とする）、すなわち、ＡＴＤＣＩＯ℃Ａ〜９０
’ＣＡの間ノッキング検出信号（波形Ｃ）に対し、ノッ
キング検出信号のほぼ中央値である基準レベルとしての
Ｄ−Ａ変換値ｅをマイクロコンピュータから抵抗ラダー
７を経て出力し、コンパレータ５により相互の比較を行
い、波形ｆの判定パルスを出力する。かくして、その判
定パルスｆのカウント値ｉに応じてＤ−Ａ変換値を増減
させる。

ここで、パルスカウント値ｉに応じて基準レベルを増減
する方法、つまり、ノッキング検出信号のほぼ中央値を
求める方法を説明する。すなわち、比較器５より出力さ
れるパルスをマイクロコンピュータ６でカウントし、こ
のパルス数により次のように基準レベルの増減を行う。

パルス数をＰＮ＋基準レベルを■８とすると、Ｐ　Ｍ　
＝　Ｏｉ　　Ｖｓ　’　＝ＶＨ’−’　　ＶＨ’−’×
１／８ Ｐ　Ｈ＝　１　；　　ＶＭ　’　＝　ＶＭ　’−’ＰＨ
≧２ｉ　　ＶＨ’　−ＶＨ’−’　＋　ＶＭ　’−’×
１／８ ここで、ｉは今回値、ｉ−１は前回値を表わす。

上記演算は１点火に１回行われ、Ｉ／８という数値はな
まし量を決定する値であり、１／４．１／１６等でもよ
い。また、絶対値としてもよく　（例えば１０ｍＶ等）
、この場合の演算は次のように＼なる。

Ｐ　Ｎ　　　−Ｏｉ　　　　　Ｖ　Ｍ　’　　　＝　　
ＶＮ　　’−重　　−１０ｍＶＰＨ−１；　■Ｍム＝ｙ
Ｍｌ−１ ｐ、上２；　　Ｖ％＝Ｖ％−’＋１０ｍＶこれによって
、基準レベルＶＭはノッキング検用層の定常時における
信号出力レベルのほぼ中央値を取ることができる。なお
、第５図において、ｋはノッキング検出信号（ピーク値
）の分布状態を示し、βは前記パルス数により基準レベ
ルＶ１４を増減した時に得られる値の平均値であり、β
′は従来のノッキング検出信号の平均値に基づく判定レ
ベルを示す。

次に、ノッキングを判定する方法を説明する。

ノッキングの判定は、前記基準レベルの増減に使用する
判定パルスｆのカウント値によって行う。

第６図において、ノッキング発生時のノッキング検出信
号の波形Ｃはノッキング未発生時のノッキング検出信号
の波形Ｃ′より持続時間が長く、従って、基準レベルｅ
、ｅ’より大きい時に出力される判定パルスｆ、ｆ’の
数は第６図（２＋、　ｆ４１に示す如く、ノッキング発
生時と未発生時では大きく異なり、ノッキング発生時の
パルス数は１５〜２３程度になる。ノッキングの判定は
、前記パルス数をしきい値として１５以上判定パルスｆ
が発生した時ノッキング発生と判定する。前記パルス数
は、エンジンの機種毎によって多少変化するが、判定区
間の長さ、ノッキング検出信号の周波数、ノッキング発
生時のノッキング検出信号の波形形状から容易に設定す
ることが可能である。

次に、本実施例の概略制御ロジックを第７図（１）〜（
６）に示す。図において、前記基準位置波形整形信号Ｎ
ｅ（７−１）に対し、その立上り、立下りからダウンカ
ランＩ−（７−３）、　　（７−２）を行い、ノッキン
グ量に応じた所定角度だけ遅角した通電時間、点火時期
を示す演算点火時期信号ｉｇｔ　　（’１−４）を得る
。この演算点火時期信号ｉｇｔにより実点火が行われる
。そして、点火後タイマーにより所定角度マスキング（
７−６）ヲ行つ。

マスキンク区間（７−６）中にマイクロコンピュータ点
火時期等を演算する。マスク後判定区間（７−７＞のあ
いだ、基準レベルを越えたノッキング検出信号の波形の
数、すなわち、判定パルスＰＮを得る。その後、判定パ
ルスＰＮの数に応じて遅角量、基準レベルがそれぞれ更
新される（７−８）。上記すべての動作はオーバーフロ
ーで初期化されるタイマ（７−５）により制御される。

なお、上記の実施例においては、マイクロコンピュータ
６よりボート８コ（８ｂｉｔ）で、抵抗ラダーへ信号を
出力しているが、マイクロコンピュータ６と抵抗ラダー
７の間にシフトレジスタを設けて、マイクロコンピュー
タの使用ボート数を削減することもできる。

また、ノッキングを判定する時、判定パルスが所定値以
上でそのパルス数に応じて遅角補正量を設定するように
しても良い。

また、前記基準レベルを各気筒別に設定することもでき
、さらに各気筒毎に基準レベルの増減値を設定するよう
にしてもよい。゛ さらに、ノッキング制御要因の値としては、点火時期以
外に、過給圧、ＥＧＲ１空燃比等であってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ノッキング検出器
から出力される信号波形のピーク値とその持続時間にノ
ッキング検出に必要な情報が担われている事を利用し、
前述の従来技術のように直接ノッキング検出信号をＡ−
Ｄ変換することなしに、特に比較器を用い、ノッキング
検出信号波形が基準レベルを越えた時に出力されるパル
ス数を計数して、そのパルス数に応じてノッキング検出
信号出力の中央値が得られるように基準レベルを増減し
、ノッキングを判定することによって、従来技術の判定
レベルのような演算（平均値×定数に＋オフセット）を
不要にでき、従って、エンジン機種毎の適合が容易とな
る。

また、中央値を基準レベルとしてノッキング検出信号の
波形と比較するため、前記パルス数からノック判定を行
うことができるので、プログラムが簡略化でき、したが
ってノッキング制御の処理時間を短縮することができる
。

さらに、ノッキング発生時のパルス数（持続時　　　　
　　　　、。

間）によってノッキングを判定するため、ピーク値が大
きく、持続時間の短いノイズ（電気負荷ノイズ、点火ノ
イズ等）に対してノッキングの誤判定をしないようにで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図
、第２図は第１図の具体的な電気回路の一例を示す図、
第３図、第４図、第６図、第７図は本発明の基本原理な
らびに本実施例の動作を説明するだめの図、第５図はノ
ック検出信号のピーク値の分布と本実施例における基準
レベルの平均値を示す図、第８図は、従来のノッキング
制御装置の構成を示すブロック図である。 １・・・ノッキング検出器５２・・・フィルタ回路、５
・・・コンパレータ、６・・・マイクロコンピュータ、
７・・・抵抗ラダー、８・・・点火時期制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関のノッキングを検出し、そのノッキング
   検出状態に応じて点火時期等のノッキング制御要因の値
   を補正する制御手段を有する内燃機関用ノッキング制御
   装置において、 ノッキング検出器からのノッキング検出信号のうちノッ
   キング周波数成分のみを通過せしめるフィルタ手段と、 前記フィルタ手段を通過したノッキング検出信号がその
   一方の入力に与えられ、他方の入力には基準レベルを表
   わす信号が与えられる比較手段と、前記比較手段から出
   力されるパルスを入力してその数を計数し、その計数結
   果に応じて前記基準レベルを表わす信号を前記ノッキン
   グ検出信号のほぼ中央値となるように増減させると共に
   、前記計数結果よりノッキングの判定を行いこの判定結
   果に応じて前記ノッキング制御要因の値を補正するマイ
   クロコンピュータとを 備えて成ることを特徴とする内燃機関用ノッキング制御
   装置。
2. （２）前記基準レベルは、前記比較手段より出力される
   パルスの数が所定値になるよう増減されることを特徴と
   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
   制御装置。
3. （３）前記基準レベルは、ノッキングが発生する区間で
   前記マイクロコンピュータより前記比較手段へ出力され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の内燃機関用ノッキング制御装置。