JPS6359095B2

JPS6359095B2 -

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Publication number: JPS6359095B2
Application number: JP54000475A
Authority: JP
Priority date: 1979-01-05
Filing date: 1979-01-05
Publication date: 1988-11-17
Also published as: JPS5593028A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、自動車等のエンジンのノツキングを
検知するノツキング検知装置に関する。

自動車におけるノツキングは、スムーズな走行
及び燃費改善を阻害する１つの要因と考えられて
いる。そしてノツキングが発生した場合には、点
火時期等の制御を行うことにより、ノツキングを
減少あるいは無くすことが可能なことが知られて
いる。本発明は、このようなノツキングを適切に
検知するノツキング検知装置を提供するものであ
る。

従来の技術従来のノツキング検知装置は、例えば特開昭52
−18503号公報に記載されている。この装置は、
シリンダ内の圧力を圧力センサで検出し、この検
出信号を帯域瀘波回路、ゲート回路を介して取り
出し、検波した後に設定レベル（固定値）と比較
しノツキングの有無を検知するものであつた。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、上記従来のノツキング検知装置
のように、ノツキングに基づく信号（燃焼圧力信
号）を設定レベル（固定値）と比較してノツキン
グを判定する場合、センサの感度、エンジン回転
数等によつて上記信号のレベルが変化するため、
ノツキングの有無の判定が異なつてしまう欠点が
あつた。

本発明は、上記従来例の問題点を解決するもの
であり、センサの感度、エンジン回転数等の変化
によつてもノツキング有無の判定結果が異なるこ
とがないノツキング検知装置を提供するものであ
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、内燃機
関に生じる振動を検出する振動ピツクアツプと、
この振動ピツクアツプの出力信号の内所定の周波
数成分を抽出する周波数選択手段と、点火から次
の点火までの区間の内ノツキングが生じ易い第１
の区間のみ上記周波数選択手段の出力を通過させ
る第１のゲード手段と、点火から次の点火までの
区間の内上記第１の区間と異なる第２の区間のみ
上記周波数選択手段の出力を通過させる第２のゲ
ート手段と、上記第１のゲート手段を通過した信
号レベルと上記第２のゲート手段を通過した信号
レベルの相対比較に基づいてノツキングの有無を
検出するノツキング検出手段とを具備することを
特徴とするものである。

作用本発明は上記のような構成であり、振動ピツク
アツプの出力信号を第１のゲート手段を介してノ
ツキング信号を取り出し、また振動ピツクアツプ
の出力信号を第２のゲート手段を介して雑音を取
り出し、両信号の相対比較によりノツキングの有
無を検出するものであり、振動ピツクアツプの感
度が異なつて出力信号レベルが変化しても、また
エンジン回転数が変化して振動ピツクアツプの出
力信号レベルが変化しても、上記両信号の相対比
較でノツキングの有無を検出するため、振動ピツ
クアツプの感度、エンジン回転数による影響を受
けることなく、ノツキングの有無を正確に検知で
きる。

実施例第１図は、本発明の一実施例におけるノツキン
グ検知装置の構成を示している。第１図におい
て、１はエンジンの振動を検出する振動ピツクア
ツプ、２は上記振動ピツクアツプ１の出力信号の
内６〜9KHzの信号成分を抽出して増幅する選択
増幅器、３，４はそれぞれ第１、第２のゲート回
路であり、第１のゲート回路３はタイミング信号
ａにより制御され、点火から次の点火までの区間
の内ノツキングが発生し易い区間、例えば20CA゜
（点火タイミングからのクランクアングル）〜
110CA゜（点火タイミングからのクランクアング
ル）の区間のみ閉成して選択増幅器２の出力信号
を通過させ、また第２のゲート回路４は、上記区
間以外の区間のみ閉成して選択増幅器２の出力信
号を通過させる。５は入力端子１３に入力される
点火同期ピツクアツプ信号に基づいてタイミング
信号ａ，ｂ，ｃ（第２図Ｂ，Ｃ，Ｄ）を発生する
タイミング信号発生回路であり、このタイミング
信号発生回路５の構成を第３図に示す。６はタイ
ミング信号ａの極性を反転するインバータ、７は
第１のゲート回路３を通過した信号レベルを減衰
させるアツテネータ、８，９はそれぞれ第１、第
２のピークホールド回路であり、第１のピークホ
ールド回路８は、アツテネータ７の出力のピーク
値を保持し、また第２のピークホールド回路９
は、第２のゲート回路４の出力のピーク値を保持
する。この第１、第２のピークホールド回路８，
９はタイミング信号ｂによりリセツトされピーク
ホールドが解除される。１０はタイミング信号ｃ
の印加タイミングで第１のピークホールド回路
８，９の出力を比較し、第１のピークホールド回
路８の出力レベルが第２のピークホールド回路９
の出力レベルより大きい場合に“Ｈ”を出力し、
他の場合に“Ｌ”を出力するコンパレータであ
り、このコンパレータ１０の構成を第５図に示
す。１１はコンパレータ１０の出力の立上りタイ
ミングでパルス（第２図Ｌ）を発生するフリツプ
フロツプ回路である。

次に上記実施例の動作について第２図とともに
説明する。第２図Ａはタイミング信号発生回路５
に入力された点火同期ピツクアツプ信号を矩形波
に変換した波形を示しており、この信号の点火か
ら次の点火までの期間クロツクパルスを計数し、
この計数値より1゜CA（クランクアングル）当たり
のクロツクパルス数を演算により求め、この
1゜CA当たりのクロツクパルス数を基にして、点
火から所定のクランクアングル経過したことを検
出することにより、タイミング信号ａ，ｂ，ｃ
（第２図Ｂ，Ｃ，Ｄ）を得ることができる。第２
図Ｅは振動ピツクアツプ１の出力信号であり、レ
ベルが大きい部分e¹，e²がノツキングによる振動
である。この振動ピツクアツプ１の出力が選択増
幅器２に印加され、第２図Ｆに示すようにノツキ
ング特徴周波数成分のみの信号が出力される。こ
の選択増幅器２の出力は、第１、第２のゲート回
路３，４に入力される。第１のゲート回路３は、
タイミング信号ａの“Ｈ”区間のみ閉成して選択
増幅器２の出力を通過させる。第２図Ｇは第１の
ゲート回路３の出力信号を示している。この第１
のゲート回路３は、ノツキングが生じ易い区間の
み閉成するため、ノツキング信号e¹，e²は第１の
ゲート回路３を通過する。また第２のゲート回路
４は、タイミング信号ａの“Ｌ”区間のみ閉成し
て選択増幅器２の出力を通過させる。この第２の
ゲート回路４は、ノツキングが発生しない区間の
み閉成するため、ノツキング信号以外の信号が通
過する。第２図Ｈは第２のゲート回路４の出力信
号を示している。上記第１のゲート回路３の出力
信号（第２図Ｇ）はアツテネータ７で減衰されて
第１のピークホールド回路８に入力され、また第
２のゲート回路４の出力信号（第２図Ｈ）は第２
のピークホールド回路９に入力される。第１のピ
ークホールド回路８はアツテネータ７の出力のピ
ーク値を保持し、また第２のピークホールド回路
９は第２のゲート回路４の出力のピーク値を保持
する。コンパレータ１０は第１のピークホールド
回路８のピークホールド値（第２図Ｉ５と第２の
ピークホールド回路９のピークホールド値（第２
図Ｊ）とをタイミング信号ｃ（第２図Ｄ）の立上
りタイミングで比較し、第１のピークホールド回
路８のピークホールド他G₁が第２のピークホー
ルド回路９のピークホールド値G₂より大きい場
合に“Ｈ”を出力する（第２図Ｋ）。コンパレー
タ１０による比較が終了するとタイミング信号ｂ
（第２図Ｃ）により、第１、第２のピークホール
ド回路８，９はリセツトされ、ピークホールドを
解除する。フリツプフロツプ回路１１はコンパレ
ータ１０の出力（第２図Ｋ）の立上りタイミング
でセツトされ、タイミング信号ｂ（第２図Ｃ）立
上りタイミングでリセツトされる。フリツプフロ
ツプ回路１１の出力（第２図Ｌ）がノツキング
有・無信号として出力端子１２に出力される。

第３図は上記実施例のタイミング信号発生回路
５を示し、また第４図はタイミング信号発生回路
５の各部の信号を示している。第３図において、
２０はコンパレータであり、このコンパレータ２
０には点火同期ピツクアツプの出力（第４図Ａ）
が入力され、所定レベルと比較され、第４図Ｂに
示す矩形波に変換される。２１は立上り検出回路
であり、この立上り検出回路２１は、第４図Ｂに
示す矩形波の立上りを検出し、第４図Ｃに示すパ
ルスを出力する。２２は第１のモノステーブルマ
ルチバイブレータ（MM₁）であり、このMM₁は
第４図Ｃに示すパルスでトリガーされ第４図Ｄに
示す矩形波を出力する。２３は所定の周期のクロ
ツクパルスを発生するクロツクパルス発生回路で
あり、このクロツクパルス発生回路２３で発生し
たクロツクパルスは、カウンタ２４に入力されク
ロツクパルス数が計数される。カウンタ２４の計
数値はMM₁の出力信号によりホールドされる。
２５はMM₁の出力パルス（第４図Ｄ）の立下り
タイミングでトリガーされパルス（第４図Ｅ）を
発生する第２のモノステーブルマルチバイブレー
タMM₂、２６はMM₂の出力パルス（第４図Ｅ）
の立上りを検出する立上り検出回路、２７は
MM₂の出力パルス（第４図Ｅ）の立下りを検出
する立下り検出回路であり、上記立上り検出回路
２６の出力により、カウンタ２４はリセツトされ
ホールドされていたクロツクパルス計数値を
“０”にし、また上記立下り検出回路２７の出力
によりカウンタ２４はセツトされてクロツクパル
スの計数を開始する。すなわち、上記カウンタ２
４は、MM₂の出力パルス（第４図Ｅ）の立下が
りタイミングよりクロツクパルスの計数を開始
し、MM₁の出力パルス（第４図Ｄ）によりそれ
までのクロツクパルスの計数値をホールドし、
MM₂の出力パルスの立上りタイミングでリセツ
トされ、ホールドされていたクロツクパルスの計
数値を“０”とする。以後同様の動作を繰り返
す。なお、第４図Ｄ，Ｅに示すパルスのパルス幅
は非常に狭く、従つてMM₂の出力パルスの立下
りからMM₁の出力の立上りまでのクロツクパル
ス計数期間（ｔ）は、ほぼ点火から次の点火まで
の期間となる。カウンタ２４にホールドされた計
数値は、MM₁の出力タイミングで分周回路２８
に転送され、1/180に分周され、1゜CAに相当する
クロツク数が出力され、レジスタ２９に転送され
る。３０はクロツクパルス発生回路２３からのク
ロツクパルスを計数するカウンタ、３１はカウン
タ３０の計数値がレジスタ２９に保持されている
値に一致する毎にパルスを出力するコンパレータ
であり、このコンパレータ３１の出力パルスはカ
ウンタ３２で計数される。またコンパレータ３１
の出力パルスによりカウンタ３０はリセツトされ
る。すなわち、コンパレータ３１からは、1゜CA
に相当するクロツクパルス数を計数する毎に１パ
ルス出力されることになり、カウンタ３２は点火
時からのクランプアングルが計数されることにな
る。３３〜３６は点火時からのクランクアングル
を予め設定するレジスタであり、レジスタ３３に
は20゜CAが設定され、レジスタ３４，３５には
110゜CAが設定され、またレジスタ３６には
90゜CAが設定される。３７〜４０はそれぞれ上記
各レジスタ３３〜３６の設定値とカウンタ３２の
計数値とを比較し、一致した際にパルスを出力す
るコンパレータであり、例えばコンパレータ３７
はカウンタ３２で点火時より計数されているクラ
ンクアングルが20゜CAになつた際にパルスを出力
する。同様にコンパレータ３８，３９は点火時よ
り110゜CA経過した際にパルスを出力し、またコ
ンパレータ４０は、点火時より90゜CA経過した際
にパルスを出力する。41はコンパレータ３７の出
力パルスでセツトされ、コンパレータ３８の出力
パルスでリセツトされるフリツプフロツプであ
り、このフリツプフロツプ４１の出力は、第４図
Ｇに示すように、点火から20゜CA経過した際に立
上り、点火から110゜CA経過した際に立下る矩形
波信号（タイミング信号ａ）となる。４２はコン
パレータ３９の出力パルスでトリガーされるモノ
ステーブルマルチバイブレータMM₃であり、こ
のMM₃は、点火から110゜CA経過した際にパルス
（タイミング信号ｂ）を出力する。４３はモノス
テーブルマルチバイブレータMM₄であり、この
MM₄は、点火から90゜CA経過した際にパルス
（タイミング信号ｃ）を出力する。上記タイミン
グ信号ａは、第１図に示すように第１、第２のゲ
ート回路３，４を開閉する制御信号として用いら
れ、タイミング信号ｂは、ピークホールド回路
８，９をリセツトしピークホールドを解除すると
ともに、フリツプフロツプ１１をリセツトする信
号として用いられ、またタイミング信号ｃは、コ
ンパレータ１０の比較動作を開始する信号として
用いられる。

第５図は、上記実施例におけるコンパレータ１
０を示しており、１４は第１、第２のピークホー
ルド回路８，９の出力を比較する比較器であり、
この比較器１４は第１のピークホールド回路８の
出力G₁が、第２のピークホールド回路９の出力
G₂より大きい場合に“Ｈ”を出力する。１５は
AND回路であり、このAND回路１５は比較器１
４とタイミング信号ｃとのANDをとり、両入力
が“Ｈ”の場合にのみ“Ｈ”を出力する。

第６図は、６気筒エンジンの場合における同期
信号等を示している。第６図Ａは点火同期ピツク
アツプの出力波形を示し、また第６図Ｂは、タイ
ミング信号ａを示している。本実施例は、６気筒
エンジンであるため、点火から次の点火までの区
間は120゜CAである。

点火同期ピツクアツプの出力信号（第６図Ａ）
から作るタイミング信号ａ（第６図Ｂ）は、ノツ
キングが発生するタイミングのみノツキング信号
検出用ゲート回路を開き、他の区間は周囲雑音を
検出するためのゲート回路を開く信号として使用
する。なお、第６図Ｂにおけるθ₁は、点火時点よ
りタイミング信号ａが立上がるまでのクランクア
ングルを示し、またθ₂は点火時点よりタイミング
信号ａが立下るまでのクランクアングルを示して
おり、最適なθ₁，θ₂は、エンジン型式によつて定
まるものであり、第７図に６気筒エンジンの場合
の例を示す。

第７図は、ｘ、ｙ軸にθ₁，θ₂をとり、縦軸にノ
ツキング検出のＳ／Ｎ比を示したものである。
Ｓ／Ｎ比とは、ノツキングが発生していない場合
のセンサ出力と、ノツキング発生時のセンサ出力
の比を示したものである。しかし、ここでのセン
サ出力は、デイジタルであるため、各々点火100
回あたりのセンサ出力で正規化し、Ｓ／Ｎ比とし
て求めた。第７図において、Ｓ／Ｎ比が高くなる
ほど誤動作の少ないθ₁，θ₂の設定であることが分
かる。６気筒エンジンでのθ₁，θ₂の最適値は、各
種θ₁，θ₂で比較をした実験結果によれば、θ₁＝
10゜CA、θ₂＝60゜CAであつた。なお、第７図は、
θ₁，θ₂、Ｓ／Ｎを３次元で示しており、θ₁が
10゜CAから、又はθ₂が60゜CAから外れると、Ｓ／
Ｎが急激に低下するものであり、各ゲート回路の
開閉のタイミングは、実験結果から最適値を求め
るものである。

発明の効果本発明は、上記のような構成であり、ノツキン
グが発生し易い第１の区間の信号レベルと、ノツ
キングが発生しない第２の区間の信号レベルとの
相対比較に基づいてノツキングの有無を検出する
ため、振動ピツクアツプの感度が異なつても、ま
たエンジン回転数が変化して振動ピツクアツプの
出力レベルが変化しても、これらの影響を受ける
ことなく正確にノツキングの有無を検知できる利
点を有するものである。また、本発明では、振動
ピツクアツプの出力に含まれる種々の周波数成分
の内、所定の周波数成分のみ抽出する周波数選択
手段を設けているため、Ｓ／Ｎが向上するととも
に、回路構成が簡単になる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるノツキング
検知装置のブロツク図、第２図は同装置の動作説
明図、第３図は同装置のタイミング信号発生回路
のブロツク図、第４図は同タイミング信号発生回
路の動作説明図、第５図は同装置のコンパレータ
の電気回路図、第６図は本発明の他の実施例の信
号波形を示す図、第７図は第６図のθ₁，θ₂とＳ／
Ｎとの関係を示す図である。１………振動ピツクアツプ、２……選択増幅
器、３，４……ゲート回路、５……タイミング信
号発生回路、６……インバータ、７……アツテネ
ータ、８，９……ピークホールド回路、１０……
コンパレータ、１１……フリツプフロツプ、１２
……出力端子、１３……入力端子。

Claims

【特許請求の範囲】

１自動車用内燃機関に生じる振動を検出する振
動ピツクアツプと、この振動ピツクアツプの出力
信号の内所定の周波数成分を抽出する周波数選択
手段と、点火から次の点火までの区間の内ノツキ
ングが生じ易い第１の所定区間のみ上記周波数選
択手段の出力を通過させる第１のゲート手段と、
点火から次の点火までの区間の内上記第１の区間
と異なる第２の所定区間のみ上記周波数選択手段
の出力を通過させる第２のゲート手段と、上記第
１のゲート手段を通過した信号レベルと上記第２
ゲート手段を通過した信号レベルの相対比較に基
いてノツキングの有無を検出するノツキング検出
手段とを具備してなるノツキング検知装置。