JPS635170A - 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〕 本発明は内燃機関用ノッキング制御装置、特に自動車等
のエンジン電子式点火時期制御装置において、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、実開昭５６−１５
７６５０号公報）においては、第７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、このノッキング検出器１の検出信号のうちノ
ッキング周波数成分（例えば８ＫＨｚ）のみを通過させ
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、その値
によりノッキングの判定レベルを作成する為の判定レベ
ル作成回路３−２、前記検出信号とノッキング判定レベ
ルとを比較してノッキングか否かを判定する比較回路４
により構成されている。また、ノッキング検出器１の劣
化や、信号線の断線を検出する為に、平均値出力回路３
−１の平均信号レベルが所定値以下を検出した時異常と
判断するノッキ・ング検出器異常検出回路３−３を必要
とする。

そして、これら各々の回路はリニアＩＣなどのアナログ
素子で構成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このため、回路構成が複雑になるにもかかわらず制御内
容は特定の範囲に限られてしまう。

また、アナログ信号をディ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ィ
ジタル方式のノッキング検出装置においても、アナログ
方式と同様に、ノッキング検出器の異常を検出する為に
、専用増幅器を設ける必要があり、やはり構成の複雑化
を免れないという問題がある。

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、ノッキング検出器に異常が生じた
場合、逸速く異常を検出し点火時期を遅角させるなどの
制御を行うことによって、機関が破損することが防止で
きる、ノッキング制御装置を提供することを目的とする
。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 そのため本発明は、第１図に示すごとく、内燃機関に発
生する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を補正する内燃
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、 この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
すデジタル出力信号から変換されたアナログ信号が与え
られる比較手段と、この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、この計数結果に応じて前記
基準レベルを表わすデジタル出力信号を増減すると共に
、前記計数結果よりノッキング状態の判定を行い、この
ノッキング判定結果に応じて前記ノッキング制御要因の
値を補正する制御手段と、前記基準レベルが、所定値と
同一の値で何点火連続して出力されたかを計数するカウ
ンタ手段と、このカウンタ手段の値が所定以上の時前記
ノッキング検出器の異常と判定する異常判定手段とを備
える内燃機関用ノッキング制御装置を提供するもの゛で
ある。

〔作用〕

これにより、ノッキング検出信号の波形が基準レベルを
超えたときに比較手段より出力されるパルス数を計数し
て、このパルスの計数値に応じて制御手段により基準レ
ベルを補正すると共に、ノッキングの有無を検出してノ
ッキング制御要因を制御する。また、比較手段より出力
されるパルスの計数値に応じて補正される基準レベルの
動きをカウンタ手段と異常判定手段とにより判別して、
ノッキング検出器の異常を検出する。

〔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為、図面に示す実施例について説
明する。第２図において、１は機関のノッキングによる
振動音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の検出信号のうち所定の周波数成分のみを通過
させるフィルタ回路、５は検出信号とマイクロコンピュ
ータ６からのディジタル信号をＤ−Ａ変換した抵抗ラダ
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
からの判定パルスを計数し、この計数結果に応じて抵抗
ラダー７に送るデジタル信号を増減させ出力するととも
に、ノッキング検出器１の異常も判断し、イグナイタを
含む点火制御装置８に制御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（Ｉ　１０）などを備えている。

フィルタ回路２はコンデンサ及び抵抗により構成され、
ノッキング検出器ｌからの検出信号はこのフィルタ回路
２を通過す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８ＫＨｚ付近の機関のノッキ
ング成分のみが通過する。

マイクロコンピュータ６は周知の発振回路６−２、電源
オン−リセット回路６−３．及び図示せぬ電源回路によ
り周辺回路が構成されており、機関の基準位置を示す点
火制御装置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Ｔ■で端子に受け、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Ｒ０端子から演算点火時期信号（ｉｇｔ）と
して点火制御装置８へ出力する。

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６からのディジタル信号（８Ｂｉｔ）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。

次に本実施例の動作について第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ば最進
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Ｔ丁■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の区間で、すなわち、上死
点後（ＡＴＤＣ）１０’ｃＡ〜９　ｏ’ｃＡ付近で発生
する異常燃焼ノイズを含む。

第４図（１１〜（４）において、上記波形ｄの区間で、
すなわち、ＡＴＤＣＩＯ℃Ａ〜９０’ｌｌｌ：Ａ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６から抵抗ラダー７を経て出
力して、コンパレータ５により相互の比較を行い、波形
ｒの判定パルスを出力する。かくして、その判定パルス
ｒのカウント値に応じて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
方法と、ノッキング検出器１の異常、すなわちフェイル
を検出する方法を第５図のフローチャートを用いて説明
する。

第５図に示すフローチャートは、判定区間終了時に、マ
イクロコンピュータ６内部で実行される演算内容を示す
。

第５図において、ステップ５００で判定区間内にパルス
が発生したかどうかを判定する。ここでパルスが１度も
発生しなかった場合Ｎｏに分岐しステップ５０１へ移動
する。ステップ５０１では、前回出力した基準レベルｖ
ｔｈをΔＶだけ減少させる。この基準レベルは５ｖを８
ｂｉｔ　　（２５６）分割した値を基準として表わされ
、Δ■も同様である。本実施例においてはΔ■は、１９
．５　ｍ　Ｖとし１デジユトに相当する。

その後ステップ５０２へ移行し、Ｖ　ｔｈ、　ｄｏｗｎ
カウンタをカウントアツプしてステップ５０３へ移行す
る。ステップ５０３では基準レベルｖｔｈが基準レベル
最小ガード値Ｖ　ｔｈ、　ｍｉｎより小さくないかどう
かを判定し、小さいと判定された場合、ＹＥＳに分岐し
ステップ５０４へ移行する。

ステップ５０４では、基準レベルｖｔｈを基準レベル最
小ガード値Ｖ　ｔｈ、　Ｐａ１ｎにセットする。このよ
うに基準レベル最小ガード値Ｖｔｈ１ｗｉｎを設けるこ
とによって、基準レベルが０まで低下することによる低
速域でのノッキングの誤判定を防止するとともに、ノッ
キング検出器１の異状を判定する為のレベルとして設定
しており、従って基準レベル最小ガード値は、ノッキン
グ検出信号として発生しうる最小値よりも、若干率さい
値に設定する必要がある。本実施例においては基準レベ
ル最小ガード値を３９ｍＶ（２デイジツト）に設定した
。

その後ステップ５０５へ移行し、ステップ５０５では、
基準レベルｖｔｈが最小ガード値になった時にだけカウ
ントアツプするＶ　ｔｈ、　ｗｉｎカウンタをカウント
アツプし、ステップ５０６へ移行する。

ステップ５０３で基準レベルｖｔｈが最小ガード値Ｖ　
ｔｈ、　ｍｉｎより大きい場合はＮｏに分岐しステップ
５０６へ移行する。

ステップ５０６ではＶｔｈ、　ｄｏｗｎカウンタが、あ
らかじめ設定された値Ｋ（例えば３２）より大きいかど
うか判定し、大きいと判定された場合ＹＥＳに分岐しス
テップ５０９へ移行する。ステップ５０９では基準レベ
ルｖｔｈを基準レベル最小ガード値ＶＬｈ、　ｗｉｎに
設定する。その後ステップ５１０へ移行する。

ステップ５１０ではＶｔｈ、　ｗｉｎカウンタが、あら
かじめ設定された値Ｎより大きいかどうか判定し、小さ
い場合はＮｏに分岐し復帰する。大きい場合はＹＥＳに
分岐しステップ５０８へ移行する。

ステップ５０８ではフェイルフラグをＯＮＬで復帰する
。

ステップ５０６でＶ　ｔｈ、　ｄｏｗｎカウンタが定数
により小さいと判定された場合はステップ５０７へ移行
し、Ｖ　ｔｈ、　ｗｉｎカウンタがあらかじめ設定され
た値Ｍより大きいかどうかを判定し、小さい場合はＮＯ
に分岐して復帰する。大きい場合はＹＥＳに分岐しステ
ップ５０８へ移行し、フェイルフラグをＯＮする。

以上説明した、各々の定数に−Ｍ−Ｎについて説明する
。先ず定数には、基準レベルｖｔｈが何点火連続して減
少したかを判定する為に設定された値で、ノッキング検
出器ｌの信号が正常な時の定常状態において発生しうる
基準レベルｖｔｈが連続して減少する回転より大きな値
に設定する（例えば３２点火）。

次に、定数Ｎは、基準レベルｖｔｈが連続的に低下し、
その後、基準レベルｖｔｈを最小値Ｖｔｈ、　ｌｌ１ｉ
ｎに設定し、それが何点火継続したかを判定し、フェイ
ルを検出する為のデイレイに相当する（例えば８点火）
。

次に、定数Ｍは、基準レベルｖｔｈが連続的に低下する
ことなく最小値Ｖ　ｔｈ、　ｍｉｎになった場合に最小
値Ｖ　ｔｈ、　１ｌＩｉｎの状態が何点火継続したかを
判定し、フェイルを検出する為の値であり、定数Ｎと同
様にデイレイに相当する。定数Ｍは、定数にとＮを加え
た点火数と同じ値がよい（例えば４０点火）。

以上説明したように、基準レベルｖｔｈの動きよりノッ
キング検出器１の異常を検出することができる。

次に、ステップ５００で、判定区間内にパルスが発生し
た場合は、ＹＥＳの方に分岐し、ステップ５１１へ進む
。ステップ５１１で、判定区間内に発生したパルスの数
が“ｌ”の時は、基準レベルｖｔｈを保持する為にＹＥ
Ｓに分岐しステップ５０３へ移行する。ステップ５０３
以後は前述のとおり演算処理が行われる。

ステップ５１１でパルス数“２”以上の場合は、基準レ
ベルｖｔｈをΔ■だけ増加させる。その後、ステップ５
１３へ移行する。

ステップ５１３では基準レベルｖｔｈが基準レベルの最
大値Ｖ　ｔｈ、　ｗａｘより大きいかどうかを判定し、
小さい場合はＮｏに分岐しステップ５１５へ移行する。

又大きい場合はＹＥＳに分岐してステップ５１４へ移行
する。

ステップ５１４では、基準レベルｖｔｈを最大値Ｖｔｈ
、　１ｌＩａｘの値にセットする。その後ステ・７プ５
１５へ移行する。ステップ５１５では、Ｖｔｈ、　ｌ１
ｌｉｎカウンタをクリアし、ステップ５１６へ移行する
。

ステップ５１６ではＶ−ｔｈ、　ｄｏｗｎカウンタをク
リアして復帰する。

以上説明した通り、基準レベルｖｔｈを判定区間に発生
したパルスの数に応じて作成し、その基準レベルｖｔｈ
の動きからノッキング検出器１の異常を判定することが
できる。

次にノッキングの検出方法と、点火時期の制御について
説明する。ノッキングの判定は、判定区間内に発生した
、パルス数が所定値（例えば２０パルス）より大きいか
小さいかで判定し、所定値より大きい場合はノッキング
と判定する。ノッキングと判定された場合、点火時期を
所定値（例えば１℃Ａ）だけ遅角させ、進角タイマをク
リアする。その後、ノッキングが所定時間（例えば０．
４ｓｅｃ）発生しなかった場合は、所定値（例えば１℃
Ａ）だけ進角させる。このようなノッキングの有無に応
じて点火時期を進遅角させることによって、ノック音を
目標とする音に制御することができる。

次に本実施例の概略ロジックを第６図ｆｌ）〜（６）に
示す。第６図において、前記Ｎｅ信号（６−１）に対し
その立ち上がり、立ち下がりからダウンカウント（６−
３）、（６−２）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１点火時期を示す演算信号ｉｇ
ｔ　　（６−４）を得る。

この演算信号ｉｇｔにより実点火が行われる。また、点
火後タイマーにより所定角度マスキング（６−６）を行
う。このマスキング区間（６−６）中にマイクロコンピ
ュータ６は点火時期等を演算する。そして、マスク後、
判定区間（６−７）の間、前記パルス数に応じた基準レ
ベルを越えたノック検出信号に応じて出力するパルス数
を計数する。

その後、パルス数に応じて、上述のようなノッキングを
判定し、遅角量が決定され、また、上述のように基準レ
ベルを更新するとともに、ノッキング検出器１の異常を
検出する（６−８）。なお、すべての動作はオーバーフ
ローで初期化されるタイマー（６−５）により制御され
る。

〔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及
び発生タイミングにノッキング検出に必要な情報が担わ
れていることを利用し、前述の従来技術のように直接Ａ
−Ｄ変換したり、フェイル検出用の増幅回路を必要とせ
ず、特に比較手段を用い、所定の判定区間にてノッキン
グ検出信号の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、このパルスの計数値１こ応じて基
準レベルを補正すると共に、ノッキングの有無を検出し
てノッキング制御要因を制御することによって目標とす
るノック音に制御することができるという優れた効果が
ある。

また、前記パルスの計数値に応じて補正される基準レベ
ルの動きからノッキング検出器の異状も検出することが
できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明装置
の一実施例を示す電気回路図、第３図及び第４図は第２
図図示装置における主要部分の信号波形図、第５図は第
２図図示装置における基準レベルの補正、及びフェイル
検出をする為の演算を示すフローチャート、第６図は第
２図図示装置の動作説明に供する為のタイミングチャー
ト、第７図はアナログ技術を用いたノッキング検出方式
の従来技術を示すブロック図である。 １・・・ノッキング検出器、２・・・フィルタ回路２，
５・・・コンパレーク、６・・・マイクロコンピュータ
、７・・・抵抗ラダー、８・・・点火制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関に発生する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
   要因を補正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、 この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
   すデジタル出力信号から変換されたアナログ信号が与え
   られる比較手段と、 この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、この計数結果に応じて前記基準レベルを表わす
   デジタル出力信号を増減すると共に、前記計数結果より
   ノッキング状態の判定を行い、このノッキング判定結果
   に応じて前記ノッキング制御要因の値を補正する制御手
   段と、 前記基準レベルが、所定値と同一の値で何点火連続して
   出力されたかを計数するカウンタ手段と、このカウンタ
   手段の値が所定以上の時前記ノッキング検出器の異常と
   判定する異常判定手段とを備える内燃機関用ノッキング
   制御装置。
2. （２）前記カウンタ手段により点火回数を計数する条件
   である基準レベルの所定値は、前記ノッキング検出器の
   出力信号として発生し得る最小値よりも若干小さい値に
   設定した基準レベル最小ガード値である特許請求の範囲
   第１項記載の内燃機関用ノッキング制御装置。
3. （３）前記基準レベルが所定回数連続して減少するとこ
   の基準レベルが前記所定値に設定される特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の内燃機関用ノッキング制御装置
   。