JPS6311832A - 多気筒エンジンのノツキング検出装置 - 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） 本発明は多気筒エンジンのノック強度を検出するノッキ
ング検出装置に係わり、特に複数のノックセンサを配置
したものの改良に関する。

（従来の技術） 従来より、エンジンの燃焼効率が最も高くなるようにノ
ックセンサからのノック信号に基づいて点火時期を制御
する方法は公知であって、例えば特開昭５４−１１２＠
公報に開示される如く、各気筒毎あるいは代表的な気筒
にノックセンサを配置して、該ノックセンサによって得
られた信号を増巾後、ゲートでノイズを除去してマイコ
ンに入力させ積分演算処理してノック強度を判定し、エ
ンジンがノックを起こすぎりぎりの点火時期を設定する
ようにエンジンの燃焼を制御するものがある。

上記従来例において、多気筒エンジンのすべての気筒に
１個ずつノックセンサを配置した場合は、各気ｔｉｔ；
＋別のノック状態がわかるので、全体に１個のみのノッ
クセンサが配置されたものよりは精度が向上し、したが
ってより効率よくエンジンの燃焼を制御しているといえ
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記各気筒別にｌｆＡずつノックセンサ
を配置したものでも、その信号を処ＰＩ！する過程にお
いて、ノック信号は時間に対する振動状態の変化として
検出され、ノック強度は該振動の変化を積分することに
よって得られるが、エンジンのノック以外の振動による
信号部分を除去するためにある一定の値以下の振巾部分
は切捨てるスライスレベルを設ける必要がある。そのた
めに、上記方法では、スライスレベルが高すぎると、ノ
ックの信号部分が小さくなり、スライスレベルが低すぎ
るとノイズが拾われて、いずれも精度が悪くなるという
問題がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は各気筒に対して互いに異なる距離に配置された２
つのノックセンサでノックを検出し、その出力差でノッ
ク強度を判定して精度のよいノック強度の判定を行うこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、第１図
に示すように、多気筒エンジンのノッキング検出装置と
して、各気筒１〜４からの距離が互いに異なる位置に２
つのノック検出手段△、Ｂを配置し、さらに、該２つの
ノック検出手段Ａ、Ｂの信号を受けて各気筒１〜４別に
該２個のノック検出手段Ａ、Ｂの出力差を演算する演粋
手段４１と、該演粋手段４１の出力を信号を受１ノでそ
の値の大きさに応じて各気筒毎にノック強度を判定する
判定手段４２とを備えたことにある。

（作用） 以上の構成により、本発明では例えば１つの気筒１に対
して２つのノック検出手段Ａ、Ｂによってノックが検出
されノック信号が出力されるが、該気筒１に対するノッ
ク検出手段Ａ、Ｂの距離が異なっているために、そのノ
ックによる出力信号の強度には差があるがノック以外の
振動による出　゛力信号部分は共通である。したがって
、演惇手段４０によってその出力差が演惇されると、共
通の信号強度を有する車体の振動等によるノイズ部分が
、スライスレベルを用いて積分することなく除去されて
ほぼ純粋なエンジンの燃焼による振動の伝達差が検出さ
れ、ノック判定手段４１により精度よくノック強庇が判
定される。上記作用は他の気筒２〜４についても同様で
あり、各気筒１〜４毎に上記判定結果に基づき、エンジ
ンの燃焼効率が向上するように点火時期を有効にルリ御
することが可能となる。

〈実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基づいて詳
細に説明する。

第２図は本発明を適用した４気筒エンジンの概略構成を
示し、１〜４はピストン５によって容積可変となる燃焼
室６を有する第１〜第４気筒、７は各気筒１〜４の燃焼
室６に吸気を供給するための吸気通路、８は各気筒１〜
４の燃焼室６からの排気を排出するための排気通路、９
は上記吸気通路７の燃焼室６への間口部に配設された吸
気弁、１０は上記排気通路７の燃焼室６への間口部に配
設された排気弁、１１は燃焼室６に臨ましめて設けられ
た点火プラグ１２を内蔵する点火プラグユニットである
。

上記吸気通路７には、上流端に吸入空気を清浄化づるエ
アクリーナ１５が、その下流に吸入空気量を制御するス
ロットル弁１４が、さらにその下流に燃料を噴射供給す
る燃料噴射弁１３がそれぞれ配設されており、また、吸
気通路７のスロワ１−ル弁１４下流にはサージタンク１
６が設けられている。

また、１７はエンジン冷却水の温度を検出する水温セン
１す、１８はスロットル弁１４の間１衰θによりエンジ
ン負荷を検出するスロットル開度センサ、１９はエアク
リーナ１５から吸入された吸入空気の温度を検出する吸
入空気温度センサ、２０は吸入空気量を検出するエアフ
［１−メータ、２１はスタータ信号等を出力する外部負
荷スイッチであって、これらの信号はＣＰＵ等よりなる
コントロールユニット２５に入力可能になっていて、該
コントロールユニッ１−２５により点火プラグ１２の点
火時期および燃料噴射弁１３からの燃料噴射量が制御さ
れるようになされている。

さらに、２６は各気筒１〜４毎のクランク角度を検出し
て気筒識別信号およびクランク角信号を出力Ｊるクラン
ク角ヒンサ、ＡおよびＢはエンジンの２箇所に配設され
、エンジンのノックによる振動状態を検出して電圧１３
号に変換するノック検山手段としての磁歪式ノックセン
サであって、該ノックセンサ△、Ｂのノック信号はノッ
ク検出回路２８により積分演σ処理を受けた後上記気筒
識別信号およびクランク角信号ととともにコントロール
ユニット２５に入力され、該コントロールユニット２５
により各気筒１〜４がノッキング限界に近い最も効率の
よい状態で運転されるように点火プラグ１２の点火時期
が制御されるようになされている。

第３図は、上記ノックセンサＡおよびＢが取付けられて
いる状態を示す概略図であって、ノックセンサＡおよび
Ｂはそれぞれ気筒１および４のエンジンブロック側面中
央に取付けられ、いずれの気筒１〜４に対しても非等距
離に位置するようになされている。気筒１からノックセ
ンサＡおよびＢへの距離をそれぞれａおよびｂとし、気
筒２からノックセンサＡおよび］３への距離をそれぞれ
Ｃおよびｄとすると、ノックセンサＡおよびＢに対Ｊ−
る気筒３および４の距離は、それぞれ気筒２および１の
配置と対象関係にあるので、それぞれｄおよびｃ、ｂお
よびａと表わされる。第４図は上記ノック検出回路２８
の具体的回路を示すブロック図であって、３０Ａ、３０
Ｂはノックセンサノ゛Ａ。

Ｂのノック信号の高周波および低周波成分を除去するた
めのバイパスフィルタ、３１Ａ、３１Ｂはノック信号を
増１】するための増巾回路、３２Ａ。

３２Ｂはコントロールユニツ１−２５からのグー１〜信
号を受けてノック信号を所定のパルス周期間だけ通過さ
せるアナログスイッチ、３３Δ、３３Ｂはノック信号を
受けて積分演樟を行う積分回路である。第５図（イ）〜
（へ）は上記ノック検出回路２８の信号処理方法を示す
もので、第５図（イ）はエンジンの各気筒１〜４の点火
時期に対応してクランク角の２サイクル回転角７２０度
毎に出力されるパルス状の識別信号の波形を示し、気筒
１に対しては図の実線の如く、また気筒２〜４に対して
は図の破線の如く出力される。また、第５図（ロ）は、
各気筒１〜４の着火後の燃焼期間で高出力となり非燃焼
期間で低出力となるクランク角信号の出力波形、第５図
〈ハ）は、上記アナ口−グスイッチ３２に入力されて上
記クランク角信号の高出力時と低出力時の２個所に対応
して各気筒毎にノック信号を通過させるゲート信号の波
形でノック信号が上記積分回路３３によって積分演算さ
れる期間を定めるもの、第５図（ニ）は上記ゲート信号
の立上り前に積分回路３３により演算されたノック信号
の積分値をリセットするリセット信号の波形、第５図（
ホ）および（へ）はそれぞれヒンリ−△およびＢにより
検出される各気筒１〜４のノック信号の波形であって、
上記各信号は以下の手順で処理される。

まず、コントロールユニット２５によりセンサ△、Ｂに
対応する２つの積分回路３３Ａ、３３Ｂからの上記非燃
焼期間のノック信号の積分値ＶＡ。

Ｖθに応じて、以下の手順で増巾回路３１Ａ、３１Ｂの
レベル補正が行われる。第６図はそのフ〇−ヂャートで
あって、第５図（ロ）および（ハ）に示されるクランク
角信号が低出力側に切換わりゲート信号が立ち上ると、
ステップＳ＋でノック信号の積分値ＶＡ、Ｖ［］が入力
されて、ステップＳ２に移行し、ステップＳ２で積分値
ＶＡ、ＶＢの平均値ＶＡＶＯが算出される。次にステッ
プ＄３で積分値ＶＡ、ＶＢと上記平均値■＾ｖｅとの差
へＶへ、Δｖ８が算出されてステップＳ４に移行し、ス
テップＳ４で上記ΔＶＡおよびΔｖＢに基づいて両者が
等しくなるように増巾回路３１Ａおよび３１Ｂのゲイン
が補正されてノックセンサＡおよび８間のノック信号の
レベルが補正される。

次に、第７図は安定した燃焼時期のノック信号の積分値
ＶＡ１１３よびＶｓを受けてコン（−ロールユニット２
５により行われるノック強度を判定するための手順を示
すフローヂャートであって、第５図（０）および（ハ）
に丞されるクランク角Ｊ、：　ｒｊが高出力側に切換ね
りグー８１１号が立上ると、ステップＳ１で積分値ＶＡ
、ＶＢが人力され、次にステップＳ２で各気筒１〜４の
識別信号が入力されて各気筒ｆｒＪに下記ステップ８３
以下の手順が実行される。まず、ステップＳ３において
気筒１〜４別に演９モードの選択が行われてステップＳ
４に移行し、ステップＳ４において積分値■ＡとＶ８と
の偏差値へＶが演ｎされる。ここで第３図に示されるよ
うに、センサＡおよびＢはいずれの気ｎ１〜４に対して
も非等距離にあるので同じ気筒から受けるノック信号に
は差がある。例えば気筒１および２に対してはノックセ
ンサＡが近いので積分値Ｖ八がＶｓよりも大ぎく、八Ｖ
＝ＶＡ−ＶＢと演算され、逆に、気筒３および４に対し
てはΔＶ＝ｅ−ＶＡと演算されるようステップＳ３にお
いて演算モードが選択されている。

次に、ステップＳ５に移行して上記偏を値ΔＶがＯより
大きいか否かが判別され、ΔＶがＯより大きいＹＥＳの
ときにはステップＳ６に移行し、気筒別に八Ｖの値がノ
ックセンサＡ　Ｊ５よびＢへの距離に応ＵＴ）（ｎ　ｘ
）（ｄ　ｘΔＶ（ｎ＝１〜４）と補正された後、ステッ
プＳ７においてエンジンの回転数に応じた運転状態補正
を受け、ステップＳ８に移行する。ここで、Ｋｎは各気
筒１〜４のブロック構造や振動の伝達の差により生ずる
ノック信号の検出強度差による微補正係数、Ｋｄは気筒
１および４のノックセンサＡおよびＢへの距離比ｂ／ａ
と、気筒２および３のノックセンサＡ、ＢよびＢへの距
離比ｄ／ｃとの差によって、第５図（ホ）および（へ）
に示づようにノック信号ＡおよびＢの差が距離差が大ぎ
ければ大きく、距離差が小さければ小さくなることに応
じて乗じられる補正係数で、気ｎ１および４に対しては
Ｋｄ　＝ｄ／ｃ、気筒２および３に対しては１（ｄ＝ｂ
、／ａと定められている。

また、ステップＳ７においては、第８図のグラフの曲線
■に示すようにエンジンの回転数Ｎｅの増加に伴いノイ
ズが増加して同じノック強度であってもノックセンサＡ
とＢとの信号の積分値差であるΔＶが小さくなり、また
第８図のグラフの曲線■に示すように同じノック強度で
あっても回転数が大きくなると燃焼圧の上昇によってΔ
Ｖも増加しているという２種の効果を総合して、第９図
に示されるように回転数Ｎｅと補正係数ＫＯの関係を定
め、その関係式に基づいてその運転状態に応じて求めら
れる補正係数ＫＯを乗じて運転状態補正が行われる。

なお、上記ステップＳ５での判定においてΔＶが０より
大きくないＮｏのとぎには、ステップＳ１］に進み、△
Ｖが負の値となっても偶発的な測定誤差であるのでΔ■
−〇としてステップＳ８に移行する。

最後にステップＳ８では最終的に補正された偏差値Ｋ１
３　ｘｌ（ｎ　ｘｌ＜ｄ　ｘΔＶに基づいて、ノック強
度が判定されてノック強度判定手順を終了する。

、ト記第７図のステップ８２〜Ｓ４によって各気筒別に
２つのノックセンサＡ、８間のノック信号の積分値差を
演算する演算手段４１が構成され、ステップ８５〜Ｓ８
により２つのノック信号の積分値の偏差に基づいてノッ
ク強度を判定する判定手段４２が構成されている。

以上の構成により、本実施例では１つの気筒のノックを
その気筒から非等距離にある２個のノックセンサＡ、［
３からの信号を用いて検出し、それらの積分値の差で判
定するので、ノック以外の原因による振動によってノッ
ク信号中に生ずるノイズ部分が除去されて、その気筒の
燃焼状態を正確に検出することができ、従来のように、
スライスレベルを用いてノック信号を波形処理する必要
がなく、生のデータを積分した値を用いているのでノッ
ク検出粘度が向上する。以上は、各気筒別にその燃焼期
間に対して行われるので、２つのノックセンサＡ、Ｂを
用いて４つの気筒１〜４のノック強度を精度よく検出で
きる。

したがって、上記実施例の手順で判定された結束に基づ
き、コントロールユニット２５により各気筒１〜４別に
エンジンがノッキングを起こすぎぎりぎりの限界付近で
点火プラグ１２の点火時期を制御することができる。

なお、上記実施例では４つの気筒１〜４に対し２個のノ
ックセンサＡ、Ｂを配置してノックを検出したが、例え
ば４気筒に対し４個のノックセンサを配置して１気筒に
対する各ノックセンサ間のノック信号差をみるというよ
うに、４つのノックセンサを各気筒から非等距離に配置
することによっても同様の効果を得ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、多気筒エンジン
の各気筒からの距離が互いに異なる位置に２つのノック
センサを配置して、該２つのノックセンサの出力差によ
ってノッキングを検出するようにしたので、スライスレ
ベルを気筒毎に設定する必要なくノック以外の原因によ
る振動のノイズが除去され、はぼ純粋なエンジンの燃焼
伝達差が検出されてノッキングの検出精度が向上する。

したがって、エンジンがノッキングを生ずるぎりぎりの
限界付近に点火時期を制御することが可能となり、エン
ジン効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示ずブロック図である。 第２図〜第９図は本発明の実施例を示し、第２図は実施
例の全体概略構成図、第３図は各気筒へのノックセンサ
Ａ、Ｂの取付けを示す概略平面図、第４図はノック検出
回路２８の具体的回路図、第５図（イ）〜（へ）は各信
号の波形を示し、第５図（イ）は気筒識別信号、第５図
（ロ）はクランク角信り、第５図（ハ）はゲート信号、
第５図（ニ）はリセット信号、第５図〈ホ）およびくへ
）はそれぞれノックセンサＡ、Ｂによるノック信号を示
す。第６図はノックセンサＡ、Ｂの検出レベル合せの手
順を示すフローチャート図、第７図はノック強度判定の
手順を示すフローチャート図、第８図は−［ンジン運転
状態における回転数Ｎｅとノック信号積分値の偏差値Δ
Ｖとの関係を示すグラフ、第９図は回転数Ｎｅと補正係
数Ｋｅとの関係を示すグラフである。 １〜４・・・気筒、１２・・・点火プラグ、２５・・・
コントロールユニット、４１・・・演算手段、４２・・
・判定手段、Ａ、Ｂ・・・ノックセンサ。 特　許　出　願　人　マツダ株式会社 代　　　　　理　　　　　人　　前　　１）　　　　弘
第１図 第２図 第６図 麹７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多気筒エンジンの各気筒からの距離が互いに異な
   る位置に配置された２つのノック検出手段と、該２つの
   ノック検出手段の信号を受けて各気筒別に該２個のノッ
   ク検出手段の出力差を演算する演算手段と、該演算手段
   の出力差信号を受けてその値の大きさに応じて各気筒毎
   にノック強度を判定する判定手段とを備えてなる多気筒
   エンジンのノック検出装置。