JPS63295864A - 内燃機関用ノッキング検出装置 - 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、内燃機関の発生するノッキングを検出する装
置に関する。

［従来の技術］ 現在、内燃機関に生じるノッキングを検出して点火時期
を遅角させる、いわゆるノッキングフィードバックシス
テムがある。これは、内燃機関の気筒内圧力によって気
筒内外に生じる振動もしくは音などをノックセンサで検
出し、それらの振動もしくは音などが、設定レベル（ノ
ッキング判定レベル）を越えた場合に、ノッキングと判
定し、ノッキング信号を出す。このノッキング信号が生
じた場合には、点火時期を遅角させ、ノッキング信号が
生じなかった場合には、点火時期を進角させて点火時期
をコントロールするものである。

このノッキング検出装置では、通常、ノックセンサから
常時発生している出力信号の平均値をノッキングが発生
していない時の基準値（バックグランド値）とみなし、
このバックグランド値を定数倍したものをノッキング判
定レベルとし、このノッキング判定レベルとノックセン
サで検出する振動レベルとの大小を比較してノッキング
の判定を行うものである。

しかるに、内燃機関の回転上昇率が変化する場合（ノッ
クセンサによって検出する振動が前回に検出した出力と
比較して増加または減少するような時）においては、ノ
ッキング判定レベルがノックセンサによって検出された
現在までの出力信号の履歴（平均値）を基に設定される
ため、次回の点火時期にノックセンサの出力信号と比較
されるノッキング判定レベルが応答遅れを生じて正確な
ノッキング判定ができないという問題点を有していた。

上記問題点を解決する手段として特開昭５９−１９３３
３５号公報が公知である。この公知技？４：ｔは、ノッ
クセンサによって検出された現在までの出力信号の平均
値を、内燃機関の回転加速度に従って変化するなまし係
数をもつ演算式によりノッキング判定レベルを算出し、
ノッキング判定レベルの応答性を改善するものである。

つまり、この公知技術は、なまし係数を内燃機関の回転
加速度に従って変化させることで、内燃機関の回転上昇
率が増加する場合には、バックグランド値算出式のなま
し係数を変えることにより、応答性を向上させて、バッ
クグランド値を求めた後、これを定数倍してノッキング
判定レベルとするものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、上記公知技術のものは、バックグランド値が
、ノックセンサによって検出された現在までの出力信号
の平均値と、内燃機関の回転上昇率に応じて変化するな
まし係数とに応じて設定されることから、公知技術のノ
ッキング検出装置で算出されるバックグランド値は、な
まし係数を変化させて最も応答性を上げても、現在まで
に検出した現在に一番近いノックセンサからの出力信号
の値に近付くことしかできない、このため、公知技術の
ノッキング検出装置の算出するノッキング判定レベルは
、内燃機関の回転上昇率が変化する場合において、従来
の応答遅れに対してなんら対策を施さなかったものより
は応答遅れをある程度解消するものの、やはり、次回の
点火におけるノックセンサの出力信号に対して応答遅れ
を生ずる問題点を有していた。

本発明は、上記下漬に鑑みてなされたもので、その目的
は、ノッキング判定レベルが加速時などのように、内燃
機関の回転上昇率が変化する場合でも、次回の点火時期
に対応したノッキング判定レベルが設定でき、ノッキン
グの検出に応答遅れのない内燃機関用ノッキング検出装
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］ 本発明は上記目的を達成するために、第１図に示すごと
く、内燃機関１０１のノッキング現象に基づく振動を検
出し、該振動に応じた出力信号を発生ずるノックセンサ
１０２と、該ノックセンサ１０２の検出した現在までの
出力信号の履歴をもとに平均値を算出する平均値算出手
段１０３と、前記平均値に基づいて第１ノッキング判定
レベルを算出する第１ノッキング判定レベル算出手段１
０４と、前記内燃機関１０１の回転速度と前記内燃機関
１０１の回転速度上昇率とに対応した補正値を算出する
補正値算出手段１０５と、前記第１ノッキング判定レベ
ルと前記補正値から第２ノッキング判定レベルを算出す
る第２ノッキング判定レベル算出手段１０６と、前記第
２ノッキング判定レベルと前記ノックセンサ１０２が検
出する出力信号との大小により前記内燃機関１０１のノ
ッキングの発生の有無を判定するノッキング判定手段１
０７とを備えることを技術的手段とする。

［作用］ 上記ｔ１１４成よりなる本発明は、ノッキング判定手段
により、内燃機関のノッキング現象に；、（づく内燃機
関本体または外部の振動を検出するノノクセンサからの
出力信号の平均値に基づいて第１ノッキング判定レベル
を算出するとともに、内燃機関の回転速度と内燃機関の
回転速度の上昇率とに対応した補正値を算出し、第１ノ
ッキング判定レベルと補正値とから、次回の点火時期に
対応した第２ノッキング判定レベルを算出する。そして
、第２ノッキング判定レベルとノックセンサが検出した
出力信号との大小により内燃機関のノッキングの発生の
有無を判定する。

［発明の効果］ 本発明によれば、ノックセンサからの出力信号の平均値
に基づいた第１ノッキング判定レベルと、内燃機関の回
転速度、内燃機関の回転上昇率に対応した補正値とから
、次回の点火時期に対応した第２ノッキング判定レベル
を算出することができるため、加速時などのように、内
燃機関の回転速度が変化する場合でも、ノッキングの検
出を応答性良く正確に行うことができる。

［実施例］ 次に、本発明の内燃機関用ノッキング検出装置を図面に
示ず一実施例に基づき説明する。

第３図は本発明の内燃機関用ノッキング検出装置を備え
た内燃機関の概略図である。内燃機関ｌは、後述する各
桂センサからの出力信号にもとづき本発明の制御装置を
構成する電子制御装置（ＥＣＵ＞２により集中制御され
る。

吸気マニホールド３の各気筒の吸気ボート近くには、電
子制御装置２により制御される電磁作動式の燃料噴射弁
４が配設されている。この燃料噴射弁４は、内燃機関１
の作動中に、図示しない燃料ポンプから一定圧に調整さ
れた燃料が圧送され、電子制御装置２により制御される
開弁時間に応じて燃料噴射量が調節されるようになって
いる。

各気筒に設けられた点火プラグ５に配電するディストリ
ビュータ６は、内部にクランク軸の特定位置を検出する
基準角センサ７およびクランク軸の一定クランク角度毎
（例えば３０°毎）に出力信号を発生する回転角センサ
８を備えている。ディストリビュータ６に接続される点
火コイル９は、点火コイル９への通電遮断を行うイグナ
イタ１０と一体に構成されている。

エアクリーナ１１から吸気マニホールド３に連通ずる吸
気通路には、内燃機関１の運転状態を検出するため、吸
入空気量を電圧比として検出するエアフローメータ１２
、エアフローメータ１２内に組み込まれて吸気温度を検
出する吸気気温センサ１３、スロットルボディ１４に取
り付けられスロットル弁１５と連動するレバーによりス
ロットル弁１５の開度を検出するスロットル弁開度セン
サ１６が設けられている。内燃機関１の本体には冷却水
温センサ１１が設けられ、排気通路には排気ガスの酸素
濃度を検出する酸素センサ１８が設けられている。

内燃機関１のシリンダブロックには、内燃機関１のノッ
キング現象に対応した内燃機関１の本体の振動、あるい
は内燃機関１に伝わった振動を圧電素子（ピエゾ素子）
によって検出するノックセンサ１９が取り付けられてい
る。

上記した各センサ（基準角センサ７、回転角センサ８、
エアフローメータ１２、吸気気温センサ１３、スロット
ル弁開度センサ１６、冷却水温センサ１１、酸素センサ
１８、ノックセンサ１９）は、それぞれ検出した信号を
電子制御装置２に出力する。電子制御装置２は、それら
の信号をもとに内燃機関ｌの集中制御を行う。

ここで電子制御装置２と各機器との関連を第２図に示す
ブロック図に基づき説明する。

基準角センサ７および回転角センサ８は電磁ピックアッ
プ式の検出器であり、それぞれの出力信号は波形整形回
路２０．２１によりパルス状に波形整形され、それぞれ
基準角信号Ｇおよび回転角信号Ｎｅとしてマイクロコン
ピュータ２２に入力される。

また、内燃機関１の運転状態を検出する各センサ（エア
フローメータ１２、吸気気温センサ１３、スロットル弁
開度センサ１６、冷却水温センサ１１、酸素センサ１８
）からの信号がマイクロコンピュータ２２に入力される
。

ノックセンサ１９の出力信号は、振幅検出回路２３に入
力される。振幅検出回路２３は、ノックセンサ１９の出
力信号からのノッキング固有の周波数成分（例えば８　
Ｋ　、１（Ｚ　）のみを取り出すバンドパスフィルタ２
４、その出力を増幅する増幅器２５、増幅器２５の出力
である振動信号のピーク値を例えばコンデンサ等により
保持し、マイクロコンピュータ２２からの気筒切換信号
Ｒによりリセットされるピークホールド回路２６を備え
る。そして、ピークホールド回路２６は、各気筒の爆発
行程毎に振動信号のピーク値を保持し、振幅検出回路２
３の出力電圧信号としてマイクロコンピュータ２２に伝
える。

マイクロコンピュータ２２は基準角センサ７および回転
角センサ８からの回転角情報、内燃機関１の運転状態を
検出する各センサ（エアフローメータ１２、吸気気温セ
ンサ１３、スロットル弁開度センサ１６、冷却水温セン
サ１７、酸素センサ１８）からの運転状態情報、および
ノックセンサ１９からのノッキング情報に基づいて燃費
および出力などの性能が最良となる最適な点火時期およ
び点火コイル９への通電時間を算出し、点火信号を出力
する。そして、出力バッファ２７を介してイグナイタ１
０を駆動し点火コイル９に通電し、電子制御装置２によ
り演算された点火時期に通電を遮断することにより通電
遮断時に発生する高電圧をディストリビュータ６を経由
して所定の気筒の点火プラグ５に導き、各気筒に１１１
１７次点火する。また、マイクロコンピュータ２２は算
出された燃料噴射址に対応したパルス幅で所定のクラン
ク角位置に噴射弁駆動回路２８を作動し、各気筒毎に燃
料噴射弁４を開弁して燃料を噴射する。

なお、電子制御装置２は上記に示した波形整形回路２０
．２１、マイクロコンピュータ２２、振幅検出回路２３
、出力バッファ２７および噴射弁駆動回路２８から構成
される。また本発明の制御装置２９はマイクロコンピュ
ータ２２および振幅検出回路２３により構成される。

次に、マイクロコンピュータ２２の内部構成を説明する
。

８ビツト構成の中央処理装置（ＣＰＵ）３０にはＣＰＵ
バス３１を介して、制御プログラムおよび演算に必要な
定数を記憶しておく読みだし専用メモリ（ＲＯＭ＞３２
、演算データを一時記憶する一時記憶メモリ（ＲＡＭ）
３３、中央処理装置３０に割込制御をおこなわせるため
の割込制御部３４、中央処理装置動作の基本周期となる
クロック周期毎に１つずつカウント値が上がるように構
成された１６ビツトのタイマ３５、マルチプレクサ−３
６で選択されたアナログ信号をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換器３７、入力ボート３８、出力ボート３９が
接続されている。アナログ信号が入力されるマルチプレ
クサ−３６には、エアフロメータ１２、吸気温センサ１
３、冷却水温センサ１７、およびピークホールド回路２
６からの信号が入力される。入力ボート３８には、スロ
ットル弁開度センサ１６からの２ビツトの接点信号、お
よび酸素センサ１８からのりッチリーン信号が入力され
る。出力ボート３９からは、イグナイタ１０への点火信
号、燃料噴射弁４への噴射信号、ピークホールド回路２
６への気筒切換信号、およびマルチプレクサ−３６への
制御信号が出力される０割込制御部３４には基準角セン
サ７および回転角センサ８からの基檗角信号Ｇおよび回
転角信号Ｎｅが入力される。

次に、電子制御装置２内に設けられた本発明の制御装置
２９の作動を、第３図に示したフローチャー１・を用い
て説明する。

第４図は、クランク角３０°ごとの回転角度信号Ｎｅに
よる外部割込み処理に基づくフローチャートである。

始めに、ステップ３０１において、現在のタイマ３５の
値を読み出し、一時記憶メモリ３３に記憶するとともに
、前回割込み時の時刻との差を求め、それを現在のクラ
ンク角３０”の所要時間Ｔ３０（ｉ）として一時記憶メ
モリ３３に記憶する。次に、ステップ３０２において、
過去５回分のクランク角３０”の所要時間Ｔ３０すなわ
ちＴ２Ｏ（ｉ５）、Ｔ２Ｏ（ｉ４）、・・・Ｔ２Ｏ（ｉ
ｌ）と今回の所要時間Ｔ３０（ｉ）を加算し、１点火周
期Ｔ１８０を算出する。次に、ステップ３０３において
、１点火周期Ｔ１８０に基づき現在の内燃機関１の回転
速度Ｎ１を求める。続くステップ３０４において、クラ
ンク軸が１８０°回転したか否かの判断を行う。その判
断結果がＮＯの場合はリターンし、Ｙ［Ｓの場合にはス
テップ３０５において、内燃機関１の回転上昇率ΔＮを
求めるため、現在の内燃機関１の回転速度Ｎ１と前回の
内燃機関１の回転速度Ｎ２より回転上昇率ΔＮを求める
。

次に、ステップ３０６において、ステップ３０５で求め
た回転上昇率ΔＮと現在の内燃機関１の回転速度Ｎ１お
よび定数にとを積算することにより、第５図に示すよう
な補正値ΔＶを求める。なお、定数には適用される内燃
機関に応じて設定される値である０次に、ステップ３０
７において、振幅検出回路２３のデータすなわちノック
センサ信号のピークホールド値２６ａを中央処理装置３
０内に読み込む。次に、ステップ３０８において、この
ピークホールド値２６ａを過去の点火時のデータと一緒
に平均化することにより基準レベルを算出する０次に、
ステップ３０９において、基準レベルを定数倍すること
により、ノッキングの比較基準値となる第１ノッキング
判定レベルｖ１を算出する。

次に、ステップ３１０において、第１ノッキング判定レ
ベルＶ１にステップ３０６で求めた補正値ΔＶを加算し
て最終的な第２ノッキング判定レベルＶ２を算出する６
次に、ステップ３１１において、今回のピークホールド
値２６ａと最終的な第２ノッキング判定レベルＶ２とを
比較してノッキングの有無を判定する。次に、ステップ
３１２において、この判定結果に基づいて、遅角量であ
るノックコントロール補正角θｋを算出する。

次に、ステップ３１３において１図示しないメインルー
チンから求められた基本点火進角からステップ３１２で
求めたノックコントロール補正角θｋを差し引いて最終
的な点火時期θｉｇを算出し、この点火時期θｉｇにて
イグナイタ１０に送出するＩＧｔ信号のタイミング処理
を行う。

以上述べた処理を行うことにより、内燃機関１の回転速
度が急変するような場合でも、補正値を求めて第１ノッ
キング判定レベルに加算することで、次回の点火時期に
対応した値の第２ノッキング判定レベルの設定が可能と
なる。その結果、加速時などのように、内燃機関の回転
速度が急変する場合でも、応答性の良いノッキングの検
出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図は本発明の内燃機関用
ノッキング検出装置を含む点火時期制御装置のブロック
図、第３図は本発明の内燃機関用ノッキング検出装置を
備えた内燃機関の概略図、第４図は制御装置の作動を表
すフローチャート、第５図は回転上昇率と補正値との関
係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 イ）内燃機関のノッキング現象に基づく振動を検出し、
   該振動に応じた出力信号を発生するノックセンサと、 ロ）該ノックセンサの検出した現在までの出力信号の履
   歴をもとに平均値を算出する平均値算出手段と、 ハ）前記平均値に基づいて第１ノッキング判定レベルを
   算出する第１ノッキング判定レベル算出手段と、 ニ）前記内燃機関の回転速度と前記内燃機関の回転速度
   上昇率とに対応した補正値を算出する補正値算出手段と
   、 ホ）前記第１ノッキング判定レベルと前記補正値から第
   ２ノッキング判定レベルを算出する第２ノッキング判定
   レベル算出手段と、 ヘ）前記第２ノッキング判定レベルと前記ノックセンサ
   が検出する出力信号との大小により前記内燃機関のノッ
   キングの発生の有無を判定するノッキング判定手段と からなる内燃機関用ノッキング検出装置。