JPS6368754A - 内燃機関のノツク抑制装置 - 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〕 この発明は、内燃機関のノッキングを抑制する内燃機関
のノック制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

機関に発生のノッキングを検出し抑制する制御方式には
、燃料制御、点火時期制御、過給圧制御などがあるが、
最も多く実用されている点火時期制御方式において説明
する。

第３図は従来の内燃機関の点火時期制御装置を示すグロ
ック図である。

この第３図の１は機関に取り付けられ機関の振動加速度
を検出する加速度センサ、２は加速度セン−！７−１の
出力信号のうち、ノンキングに対し感度の高い周波数の
信号成分を通過させる周波数フィルタ、３は周波数フィ
ルタ２の出力信号のうちノック検出に対し妨害波となる
ノイズヲ遮断するアナログゲート、４は妨害ノイズの発
生時期に対応してアナログゲート３の開閉を指示するダ
ートタイミング制御器、５はノッキング以外の機関の機
械振動ノイズのレベルを検出するノイズレベル検出器、
６はアナログダート３の出力電圧とノイズレベル検出器
５の出力電圧とを比較し、ノック検出パルスを発生する
比較器、７は比較器６の出力パルスを積分し、ノンキン
グ強度に応じた積分電圧を発生する積分器、８は積分器
７の出力電圧に応じて基準点火信号の位置を変位させる
移相器、９はあらかじめ設定し友点火進角特性に応じ九
点大信号を発生する回転信号発生器、１ｏは回転信号発
生器９の出力を波形整形し、同時に点火コイル１２０通
電の閉路角制御を行なう波形整形回路、１１は移相器８
の出力信号により点火フィル１２の給電を断続するスイ
ッチング回路である。

周波数フィルタ２、アナログｒ　−）　３、ノイズレベ
ル検出器５、比較器６からノック弁別器１８が構成され
ている。

第４図に加速度センサ１の出力信号の周波数特性を示す
。この第４図において、Ａはノッキングのない場合、Ｂ
はノッキングの発生した場合である。

この加速度センサ１の出力信号には、ノック信号（ノッ
キングに伴ない発生される信号）やそれ以外の機関の機
械的ノイズや信号伝達経路に乗る各攬ノイズ成分、九と
えば、イグニッションノイズなどが含まれる。第４図の
特性ＡとＢとを比べると、ノック信号には特有の周波数
特性のあることがわかる。

この分布は機関の違い、あるいは加速度センナ１の吹付
位置の違いにより差はあるものの、それぞれの場合にノ
ッキングの有無により明確な分布の違いがある。そこで
このノック信号の有する周波数成分を通過させることに
よって他の周波数成分のノイズを抑圧し、ノック信号を
効率よく検出することができる。

第５図、第６図は第３図の各部の動作波形を示し、同一
符号は同一部分の波形を示すもので、第５図は機関のノ
ッキングが発生していないモードを、第６図は機関のノ
ンキングが発生しているモードをそれぞれ示している。

次に、第３図の内燃機関の点火時期制御装置の動作を説
明する。機関の回転により予め設定された点火時期特性
に対応して回転信号発生器９より発生する点火信号は、
波形整形回路１０によって所望の閉路角をもつ開閉ノセ
゛ルスに波形整形され、移相器８を介してスイッチング
回路１１を駆動し。

点火コイル１２の給電を断続し、その通電電流の遮断時
に発生する点火コイル１２の点火電圧にＸつて機関は点
火されて運転される。この機関の運転中に起こる機関振
動は加速度センサ１によって検出される。

いま、機関のノッキングが発生していない場合において
は、ノッキングによる機関振動は発生しないが、他の機
械的振動にょシ加速度センサ１の出力信号には第５図（
ａ）で示すように機械的ノイズや点火時期Ｆに信号伝達
路に乗るイグニッションノイズが発生する。

この信号は周波数フィルタ２を通過することにより、第
５図（ｂ）のように機械的ノイズ成分が相当抑圧される
が、イグニッションノイズ成分は強力な几め周波数フィ
ルタ２を通過後も大きなレベルで出力されることがある
。このままでは、イグニッションノイズをノック信号と
誤認してしまうたメ、アナログｒ−ト３は移相器８の出
力によってトリガされるｆ−）タイミング制御器４の出
力（第５図（Ｃ））によって点火時期からある期間その
ｒ−）を閉じ、イグニッションノイズ１に遮断する。

このためアナログｆ−）３の出力には、第５図（ｄ）の
イのようにレベルの低い機械的ノイズのみが残る。

一方、ノイズレベル検出器５はアナログｆ−）３の出力
信号のピーク値変化に応動し、この場合、通常の機械的
ノイズのピーク値による比較的緩かな変化には応動し得
る特性をもち、機械的ノイズのピーク値より若干高い直
流電圧を発生する（第５図（ｄ）の（ロ））。

し九がって、第５図（ｄ）に示すようにアナログヶ゛−
ト３の出力信号の平均的なピーク値よりもノイズレベル
検出器５の出力が大きいため、これらを比較する比較器
６の出力は第５図（ｅ）のように何も出力されず、結局
ノイズ信号はすべて除去される。

この几め、積分器７の出力電圧は第５図（ｆ）のように
零のままで移相器８による移相角１人出力（第５図）（
ロ）、□□□）の位相差）も零となる。

したがって、この出力によυ駆動されるスイッチング回
路１１の開閉位相、すなわち、点火コイル１２の通電の
断続位相は波形整形回路１ｏの出力の基準点火信号と同
位相となり、点火時期は基準点火時期となる。

１Ｌノツキングが発生し几場合、加速度センサ１の出力
には、第６図（ａ）のように点火時期よりある時間遅れ
た付近でノックの信号が含まれ、周波Ｖフィルタ２およ
びアナログｆ−）　３　’ｉ通過後の信号は第６図（ｄ
）のイのように機械的ノイズにノック信号が大きく重畳
したものになる。

このアナログゲート３を通過した信号のうち、ノック信
号の立上シは急峻なため、ノイズレベル検出器５の出力
電圧のレベルがノック信号に対して応答が遅れる。その
結果、比較器６の入力はそれぞれ第６図（ｄ）のイ、口
となるので、比較器６の出力には、第６図（ｅ）のよう
にパルスが発生する。

積分器７がそのパルスを積分し、第６図（ｆ）のように
積分電圧を発生する。そして、移相器８が積分器７の出
力電圧に応じて波形整形回路１０の出力信号（第６図０
）（基準点火信号））を時間的に遅ｎ　１１１１１に移
相するため、移相器８の出力は移相が波形整形回路１０
（２）基準点火信号の位相よりも遅れ、第６図Φ）に示
す位相でスイッチング回路１１を駆動する。その結果、
点火時期が遅れ、ノンキングが抑圧され友状態となる。

結局、これら第５図、第６図の状態が繰り返されて最適
の点火時期制御が行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

機関がたとえば６気筒の場合、全気筒で発生のノッキン
グを均等に検出する九め、上記従来装置でいえば、加速
度センサ１および周波数フィルタ２〜比較５６（ｆ−ト
タイミング制御器４は除く）からなるノック弁別器１８
を複数備え、ノック検出系を複数有する装置がある。

このノック検出系を複数有する装置において、ノック検
出を行うノック弁別器に電力を供給する電源回路の特性
、たとえば、ノック周波数での平滑特性が不足の場合（
友とえは電源回路の出力線に大きい容惜のコンテンツが
設けられない場合）、ノック検出系間で干渉が生じ、原
理通りにノック検出が行えなくなる′という問題があっ
た。

これについて、第７図を用いて説明する。この第７図に
おいて、２０．３０はノック弁別器（第。

３図のノック弁別器１８に対応）、２１．３１は加速度
センサ（第３図加速度センｖ１に対応）、２２．３２は
周波数フィルタ（第３図の周波数フィルタ２ＶＣ対応）
、２３．３３はアナログｙ−）（第３図のアナログゲー
ト３に対応）、２５゜３５はノイズレベル検出器（第３
回のノイズレベル検出器５に対応）、２６．３６は比較
器（第３図の比較器６に対応）、２８は電力を供給する
バッテリ、２７はバッテリ２８から電力の併給を受は一
定電圧にてノック弁別器２８．３０にバイアス電圧を供
給する電源回路である。

ここで、加速度七／す２１とノック弁別器２０が一方の
ノック検出系をなし、加速度センサ３１とノック弁別器
３０が他方のノック検出系をなしている。

この第７図において、バッテリ２８．電源回路２７以句
の各々の部分は上記の第３図の対応する各部分と同等の
機能であるので、各部の説明は省略する。

また、アナログゲート２３，３３１／！：これらを開閉
制御する九めの制御パルスが入力されるが、この、Ｊル
ス発生回路（第３図のｆ−）タイミング制御器４に対応
）は記載してない。そして、ノック弁別器２０．３０の
各出力（比較器２６．３６の各出力）は一つの信号にま
とめ、第３図の積分器７と同等の積分器に入力されるも
ので、この部分については図示していない。

加速度センサ２１．３１は機関の異なる位置に取り付け
られているため、相互に異なる振動を検出する（前述の
通りノック周波数は一般に５〜１０ＫＨｚ　　であり、
機関のグロックにおいては、高周波に属し、僅かな位置
の違いでその検出信号は大きく異なる）。このため、各
検出信号も異なり、振幅、位相が異なる。

ノック弁別器２０は加速度センサ２１の検出出力に基づ
き作動する。一方、ノック弁別器３０は加速度センサ３
１の検出出力に基づき作動する。

このため、各ノック弁別器２０．３０において時々刻々
と消費される電流は異なる。

電源回路２７の特性が不十分な場合、このノック弁別器
２０．３０における消費電流の瞬時瞬時の差異により相
互に干渉が生じ、九とえば、ノック弁別器２０の作動に
対応した周波数取分がノック弁別器３０に余分な信号と
して現われ、ノック弁別器３０の作動に影響する。

次に、動作波形で説明する。第８図、ｗＸ９図は一例と
して周波数フィルタ２２．３２でのバイアス電圧と信号
波形を示すものである。第８図は周波数フィルタ２２の
加速度センｖ２１からの検出信号に基づく動作波形（こ
こで検出信号は周波数一定としている）、第９図は周波
数フィルタ２２の動作により生じｔ干渉による周波数フ
ィルタ３２の動作波形である。

電源回路２７から供給される回路電圧ＶｅＣは１０□□
□である。これに対し、バイアス電圧Ｖｂｉａａ＝５（
至）を設け、このＶｂｉａｓ　＝５（Ｖ）　’ｘ基準と
して加速度センサ２１．３１の検出出力（交流信号）を
処理するようになされている。

いま１周波数フィルタ２２の動作状態が第８図のようで
ある場合、周波数フィルタ２２が含まれるノック弁別器
２０側の作動による消費電流の変化により、他方のノッ
ク弁別器３０に干渉が生じ、周波数フィルタ３２の動作
波形に第９図のようにノック弁別器２０の作動周波数成
分が現れる。

この＠９図は干渉を明らかに示す九め、ノック弁別器３
０に加速度センサ３１の検出出力が入力されていない場
合であり、干渉により生じ九成分のみを貴わしている。

この干渉による波形分だけフィルタ出力が本来の信号に
対し妨害信号となり、ノック検出性が変わる。実際はノ
ック弁別器２０．３０が常時作動しているので、第９図
のように干渉による信号だけが現れることはないが、干
渉によシ生じた電圧分だけ妨害となる。

この干渉は電源回路２７の出力線のコンデンサの容置を
多小大きくする位では防止できない。このため、特にこ
の装置が厚膜ノ・イブリッドＩＣでなされている場合、
上記コンデンサの容量の増大だけで上記干渉を解決しよ
うとするなら、まずその形状は装置の形状を変える程の
大形になり、そして小形で大容量のコンデンサを使うな
ら、ますコストが高くなる。

この結果、小形化のために用いる厚膜ハイグリッドＩＣ
の意義がなくなり、コスト高になるという大きな問題に
なる。

次とえは、コンデンサの容量増大で解決するには１０Ｉ
ＩＦ’位は必要で、これを積層セラミックコンデンサで
得るには、形状的５．６　Ｘ　６．３　Ｘ　２　（１ｍ
）で容漬約２ｔｚＦ　　のもの（現在生産中の最大容歓
）を複数必要とし、実用性がなくなる。

また、小形化の次めテツゾ形タンタルコンデン−ｆｋ使
うなら現在生産中の最大形状品が必要でコスト高である
。

この発明は、かかる干渉の問題点を解決するためにな式
れ友もので、各ノック弁別器が相互に影響せず、ノック
検出が基本原理に忠実に行える内燃種間のノック抑制装
置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決する几めの手段〕

この発明に係る内燃機関のノック抑制装置は弁別器毎に
対応して専用の電源回路を設けたものでちる。

〔作　用〕

この発明においては、各加速度センサからの検出出力に
基づく作動による消費電流の変化が他のノック弁別器に
影響を与えなくなり、各ノック弁別器にて基本原理通り
、自らの加速度センサ入力に基づきノック検出を行う。

〔実施例〕

以下、この発明の内燃機関のノック抑制装置の実施例を
図について説明する。第１図はその一実施例のグロック
図である。この第１図において、４０と５０はノック弁
別器、４１と５１は加速度センサで、それぞれ第７図ノ
ック升別器２０および３０、加速度センサ２１と３１に
対応する。４２と５２は周波数フィルタ、４３と５３は
アナログＰ−）、４５と５５はノイズレベル検出器、４
日と５６は比較器であり、それぞれ第７図周波数フィル
タ２２と３２、アナログｆ−）２３と３３、ノイズレベ
ル検出器２５と３５、比較器２６と３６に対応する。

４７と５７はノック弁別器４０と５０に一定電圧で電力
全供給する簡易な回路構成で、その出力線ノコンデンサ
の容量も小さい電源回路、６０は電源回路４７．５７に
電力を供給するバッテリである、 ノック弁別器４０は周波数フィルタ４２ｓアナログゲー
ト４３．ノイズレベル検出器４５％比較器４６とから構
成されている。

同様にして、ノック弁別器５０は周波数フィルタ５２、
アナログＰ−）５３．ノイズレベル検出器５５、比較器
５６とから構成されている。

上記加速度センサ４１とノック弁別器４０と電源回路４
７が一方のノック検出系をなし、加速度センサ５１とノ
ック弁別器５０と電源回路５７が他方のノック検出系を
なしている。

上記電源回路４７．５７には、バッテリ６０から電力が
供給されるようになっている。

次に、この発明の動作について説明する。ノック弁別器
４０と５０は各々加速度センサ４１と５１の検出出力に
し友がって作動し、ノック検出を行う。加速度センサ４
１と５１の検出出力は互いに振幅１位相が異なるので、
ノック弁別器４０と５０の各部の動作波形も異なり、こ
の作動に伴なう消費電流も時々刻々と異なるレベル、位
相で変化する。

電源回路４７がノック弁別器４０に、電源回路５７がノ
ック弁別器５０に対応して各々専用に備えられているの
で、ノック弁別器４０の消費電流の変化は電源回路４７
で遮断されてノック弁別器５０に影響を与えず、またノ
ック弁別器５０の消費電流の変化は電源回路５７で遮断
されてノック弁別器４０に影響を与えない。

次に、この実施例における簡易な回路構成の電源回路４
７．５７について、その回路の一例を第２図により説明
する。

この第２図において、７０はバッテリ６０の出力端に接
続され電力の供給を受ける入力端である。

この入力端７０は抵抗７１を介して、トランジスタフ３
０ペースに接続されており、トランジスタ７３のペース
はゼナーダイオード７２を介してアースされている、 まｆｃ、入力端７０はトランジスタ７３のコレクタに接
続されている。このトランジスタ７３のエミッタは出力
端７５に接続されており、出力端７５はコンデンプ７４
Ｔｈ介してアースされている。

上記ゼナーダイオード７２は入力端７０からバイアス電
流の供給を受けて機能するものであり。

出力端７５は回路電圧Ｖｃｃを出力するためのものであ
る。

次に、第２図の電源回路の動作について説明する。バッ
チＩＪＩＯから入力端７０に電力の供給を受け、抵抗７
１を介してゼナーダイオード７２にバイアス電流が供給
され、ゼナーダイオード７２の抵抗７１との接続点に定
電圧（ゼナーダイオード７２の定電圧特性による）が生
じる。これを電源として、トランジスタ７３にペース電
流が供給サレ、トランジスタ７３にコレクタ電流が流れ
、そのエミッタから出力端７５に所定の電圧が出力され
、ノック弁別器４０．５０に回路電圧ＶＣＣが印加され
る。

ここで、コンデンサ７４は０．１μＦの桁のものでよく
、厚膜ハイグリッドＩＣに使う一般的なセラミック；ン
デンブであって大形でない。まＮ、）ランソスタ７３は
ＩＷ級のものでよく大形でない（ノック弁別器４０．５
０の消費電流は数１ＯＦＦＩＡである）。

このような簡単な回路構成の電源回路を上記第１図の電
源回路４７．５７として用いることにより、前記第７図
における電源回路２７の出力線に接続のコンデンサ容量
を増大して、２種のノック弁別器２０．３０の間の干渉
を解決するよりも、より干渉の少ない好ましい状態にで
きる。

この発明では、第１図に示すようにノック弁別器４０．
５０に対応して各々に電源回路４７．５７を設けており
、第７図に対し２個の電源回路を備える構成になるもの
の、各々簡易な回路構成のものでよく、ま九各々の出力
線のコンデンサも比較的小容喰でよいことから、第７図
の従来装置のように電源回路４２だけとし、その出力線
のコンデンサ容量の増大により前述の干渉を解決する場
合よりは小形あるいは低コストにできるものである。

また、各ノック検出系の回路構成をノック弁別器４０と
電源回路４７、あるいはノック弁別器５゜と電源回路５
７の組み合わせとして各々の構成を統一した几め、ノッ
ク検出系間の構成の差がなく゛より、管理、組み立てな
どの標準化が図れる。

さらにノック弁別器４０．５０の各々に対応して電源回
路４７．５７を備えたので、ノック弁別器４０と電源回
路４７との組み合わせおよびノック弁別器５０と電源回
路５７との組み合わせとに分離し、各々独立したノック
検出装置として構成することもできる。

このようにすることにより、ノック検出系が２個以上の
システムとする場合、それが１個のシステムに対し同一
構成のノック検出装置を単に追加して組み合わせるだけ
で構成でき、ノック検出系を２個以上内蔵した構成の専
用のノック検出装置を作る必要がなく、ノック検出系の
増設が非常に容易となり、システム構成の自由度が高く
なる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、ノック弁別器を複数有
する場合に各ノック弁別器毎に対応して専用の電源回路
を組み合わせて設けたことにより、各ノック弁別器が互
いに他のノック弁別器に影響を与えず、入力され九０ら
のノックセンサからの検出信号だけに基づき、所望の基
本原理通りにノック検出が行える効果がある。

まｆｃ、ノック弁別器が厚膜ハイグリッドＩＣでなされ
ている場合、複数のノック弁別器に対し。

電源回路を共通化して１個で形成し友場合よりも小形あ
るいは低コストにできる効果がある。

さらに、電源回路とノック弁別器の組合せによる各ノッ
ク検出系毎に分離独立したノック検出装置として構成す
ることもでき、ノック制御装置の構成の自由度が高くな
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の内燃機関のノック抑制装置の一実施
例のグロック図、第２図は第１図の内燃機関のノック抑
制装置における電源の具体的な回路構成を示す回路図、
第３図は従来の内燃機関の点火時期制御装置のブロック
図、第４図は第３図の内燃機関の点火時期制御装置にお
ける加速度センサの検出特性図、第５図および第６図は
それぞれ第３図の内燃機関の点火時期制御装置の動作を
説明するための各部の波形図、第７図は複数のノック検
出系を有する従来の内燃機関の点火時期制御装置におけ
るノック弁別器の構成を示すブロック図、第８図および
第９図はそれぞれ第７図のノック弁別器の動作を説明す
るための波形図である。 ４・・・Ｐ−）タイミング制御器、７・・・積分器、８
・・・移相器、９・・・回転信号発生器、１１・・・ス
イッチング回路、１２・・・点火コイル、４１．５１・
・・加速度センサ、４２．５２・・・周波数フィルタ、
４３゜５３・・・アナログｆ−）、４５．５５・・・ノ
イズレベル検出器、４６．５６・・・比較器、４０．５
０・・・ノック弁別器、４７．５７・・・電源回路、６
０・・・バッテリ。 なお、図中同一符号は同一ま念は相轟部分を示す。 代　理　　人　　　大　　岩　　増　　雄第１図 ４／、５／　　ｌ　　ｍ攬↑ンサ ４２、５２　　　周凍焼７４ルア ４３．５３　　　　γアロー７アート ４５．５５　　　７４ス゛しペル予安土讐４６．５６　
１　　ｋｌ＋Ｍ＃ ４７．５７　　　　ｖ５犀０工谷 ６Ｑ　　　　バツナリ 第２図 ７４　、　　コン１ンサ 第３図 第４・図 周板数 第５図　　　　　第６図 一時間　　　　　　　　　　　−峠間 第８図　　　　　第９図 電 圧 晴間　　　　　　　　　　　　晴間 手続補正書（自発） １．□６〜８□′°８ １、事件の表示　　　特願昭６１−２１３１３１号２、
発明の名称 内燃機関のノック抑制装置 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ４、代理人 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、　補正の内容 （１）　　明細書筒７頁１７行目の「移相が」を「位相
が」と補正する。 （２）　　同第１１頁４行目の「影響する。」を「影響
する。ノック弁別器３０の作動に対応した周波数成分が
ノック弁別器２０に現われる。−とも同時に生じる。」
と補正する。 （３）同第１８頁１８行目の「電源回路４２」を「電源
回路２７」と補正する。 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関のノック情報信号を検出するノックセンサ、このノ
   ックセンサの出力から選択的に前記機関に発生するノッ
   ク信号を検出するノック弁別器、この弁別器で検出する
   ノック信号を基に前記機関に発生するノックを抑制する
   装置において、上記ノック弁別器を複数備え上記各ノッ
   ク弁別器毎に電力を供給する電源回路を組み合わせて構
   成したことを特徴とする内燃機関のノック抑制装置。