JP3236217B2 - ノックセンサの信号処理装置 - Google Patents

ノックセンサの信号処理装置

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JP3236217B2
JP3236217B2 JP15255296A JP15255296A JP3236217B2 JP 3236217 B2 JP3236217 B2 JP 3236217B2 JP 15255296 A JP15255296 A JP 15255296A JP 15255296 A JP15255296 A JP 15255296A JP 3236217 B2 JP3236217 B2 JP 3236217B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は車両のノッキングを
制御するために使用されるノックセンサの信号処理装置
に関し、特に信号のサンプリング時に混入するノイズを
除去でき、さらには混入ノイズがあってもノックセンサ
の異常を検出することができるノックセンサの信号処理
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車両のノッキングの検出には、ノックセ
ンサが用いられる。このノックセンサは車両のエンジン
のシリンダブロックの特定の箇所に装着される。シリン
ダブロックに伝わるノッキングによる高周波振動はピエ
ゾ圧電効果を利用したピックアップ(ノックセンサ)で
電気信号の変換される。この高周波振動は6〜10kH
zの範囲にある。ノックコントロールは、ノックセンサ
からの信号を基に点火時期の制御、ノックセンサの異常
判断等を行う。
【0003】図25は従来のノックコントロールの前段
の設けられるアナログピーク検出回路及びアナログ積分
回路を示す図である。本図に示すように、ノックセンサ
1に接続され6〜10kHzの信号のみを通過させる帯
域通過フィルタ2の出力はアナログピーク検出回路3及
びアナログ積分回路7の入力となる。アナログピーク検
出回路3はオペアンプ4とトランジスタ5とコンデンサ
6とからなる。ノックセンサ1のピークホールド電圧
(ピーク値)はコンデンサ6に電荷を蓄積することによ
り得られる。このピーク値はノック強度を示する。この
ノック強度に応じて点火時期を遅角するように点火時期
のコントロールが行われる。アナログ積分回路7はオペ
アンプ8と抵抗9、10、11とコンデンサ12からな
る。ノックセンサ1の信号の積分電圧(積分値)がコン
デンサ12の電荷を蓄積することにより得られる。この
積分電圧が一定以下のときノックセンサは異常と判断さ
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ア
ナログピーク検出回路3では、ピーク値の精度を確保す
るため、数msの時間電荷を蓄積しなければならず、大
容量のコンデンサ6を用いることが必要となる。このた
め回路の高密度化やIC化が困難になるとの問題があ
る。このため上記アナログピーク検出回路3に代わり
に、高速サンプリングしてノックセンサの信号波形をA
/D変換器してデジタル化された最高波高値を検出する
ことが考えられる。しかし、サンプリングの周期とノイ
ズの周期が一致して、瞬時にノイズが重畳すると、ピー
ク値に対して大きな影響を受ける。このような瞬時のノ
イズの重畳は上記アナログピーク検出回路3ではコンデ
ンサ5が大容量のため影響が小さく問題にはならなかっ
たが、デジタル化に対して新たな問題となる。
【0005】さらに、上記アナログ積分回路7では、ノ
ックセンサの信号を積分するために、前記と同様に大容
量のコンデンサ12を用いることが必要なる。このため
回路の高密度化やIC化が困難になるとの問題がある。
このため上記アナログ積分回路7の代わりに、高速サン
プリングしてノックセンサの信号波形を積分することが
考えられる。しかし、同様に、サンプリングの周期とノ
イズの周期が一致して、瞬時にノイズが重畳すると、積
分値に対して大きな影響を受け、ノックセンサの異常検
出を行うことができなくなる。このような瞬時のノイズ
の重畳は上記アナログ積分回路7ではコンデンサ12が
大容量のため影響が小さく問題にはならなかったが、デ
ジタル化に対して新たな問題となる。
【0006】したがって、本発明は、ノックセンサのピ
ーク値、積分値に対してノイズの影響を除去できるノッ
クセンサ信号の高速サンプリング処理装置を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決するために、エンジンのノックを検出するノック
の信号処理装置において、前記ノック信号をサンプリ
ングしてアナログ−デジタル変換するA/D変換器と、
前記エンジンのクランク上死点から一定のクランク角内
において一定の時間間隔で、前記A/D変換器を起動
、該A/D変換器の出力値を取り込む割り込みコント
ローラと、前記A/D変換器のサンプリング時の出力値
対する上限及び下限判定値を設定し、前記出力値が前
記上限判定値と前記下限判定値内にある場合には正常値
とし、該正常値を前回サンプリング時の正常値と比較
、前記ノック信号の各周期で最大値を求め、前記各周
期の最大値統計処理てノックを判定する演算部とを
備える。この手段により、A/D変換器の取り込み中に
ノイズが重畳しても、これを除去できるようになった。
従来のようにコンデンサが不要となるので、装置の小型
化を図ることが可能になる。
【0008】エンジンのノックを検出するノック信号
信号処理装置において、前記ノック信号をサンプリング
してアナログ−デジタル変換するA/D変換器と、前記
エンジンのクランク上死点から一定のクランク角内にお
いて一定の時間間隔で、前記A/D変換器を起動し、
A/D変換器の出力値を取り込む割り込みコントローラ
と、前記A/D変換器のサンプリング時の出力値に対す
る上限及び下限判定値を設定し、前記出力値が前記上限
判定値と下限判定値内にある場合には正常値とし、該正
常値を前回サンプリング時の正常値と比較し、前記ノッ
ク信号の各周期で最小値を求め、前記各周期の最小値を
統計処理してノックを判定する演算部とを備える。この
手段により、前述のと同様に装置の小型化を図ることが
できる。
【0009】前記演算部では、前記A/D変換器のサン
プリング時の出力値が前記ノック信号の振幅における
心値の上側になったときから該中心値の下側になるまで
の時間が一定範囲内でない場合には、ノックセンサの異
常と判断される。この手段により、ノイズが重畳しレベ
ルに変動があっても、周期より異常を判断するので、ノ
イズがあっても容易にノックセンサの異常を検出するこ
とができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。図1は本発明に係るノックセ
ンサ信号の高速サンプリング処理装置を説明する図であ
る。本図に示すように、エンジン100にノックセンサ
1、空気流量センサ20が取り付けられる。ノックセン
サ1の出力信号は帯域通過フィルタ2を経由し、空気流
量センサの信号はノックセンサ信号の高速サンプリング
処理装置30に入力する。ノックセンサ信号の高速サン
プリング処理装置30はノックセンサ1及び空気流量セ
ンサ20の信号をアナログからデジタルに変換する高速
A/D変換器31が設けられ、さらに演算部(CPU)
32、時間割り込みコントローラ33、ROM34、R
AM35、また、エンジン100からE/G回転数信号
NEを入力するためのインタフェース(I/F)36、
エンジン100に点火信号を出力するためのインタフェ
ース(I/F)37が設けられる。
【0011】ここに、ノックセンサの信号は2.5vを
中心に、0vから5vの範囲にあり、その信号波形は正
弦波に近く、前述のように6から10kHzの範囲で一
定周波数になっている。また、高速A/D変換器31
は、例えば10ビットデータに量子化を行う。図2は図
1の時間割り込みコントローラ33の動作を説明する図
である。本図に示すように、時間割り込みコントローラ
33は、エンジン回転数NEから180°CA(クラン
ク角)毎に上死点パルス(TDC)を検出する。
【0012】そして、時間割り込みコントローラ33
は、上死点から10°CAの位置を検出すると、(b)
ATDC10°CAのプログラムを起動する。上死点か
ら90°CAの位置を検出すると、(c)ATDC90
°CAのプログラムを起動する。上死点10°CAと9
0°CAの間では、(a)4μsのプログラム(ルーチ
ン)が起動される。これらのプログラムはROM34に
格納され、時間割り込みコントローラ33により、読み
だされると、RAM35に一時格納されたりして、演算
部32で、後述するように、処理される。
【0013】このように、10°CAと90°CAの間
の範囲でノックセンサの信号処理を行うのは、ノッキン
グがこの間の範囲で発生し、これ以外の範囲で発生しな
いためである。まず、理解の容易化のために、ノイズを
考慮しない場合について、ノッキングの検出について各
プログラム例を説明する。
【0014】図3はATDC10°CAのプログラムを
説明するフローチャートである。ステップS1におい
て、初期設定MAX=0を行う。ステップS2におい
て、4μsルーチンの起動を許可して、リターン処理を
行う。図4は4μsのプログラムを説明するフローチャ
ートである。
【0015】この4μsのプログラムは4μs毎に割り
込みを発生して、以下の処理を行う。ステップS11に
おいて、ノックセンサ1の信号変換を行う高速A/D変
換器31の起動を行う。ステップS12において、A/
D変換器31の変換出力値であるA/D値を取り込む。
【0016】ステップS13において、 MAX<A/D値 の判断を行う。この判断が「NO」ならリターン処理を
行う。ステップS14において、上記判断が「YES」
なら MAX=A/D値 とし、RAM35に記憶してリターン処理を行う。ここ
に、A/D値は0〜5Vを10ビット(1010=102
4)で量子化したもので、便宜的に、0v=1(最小
値)、2.5v=512(振動の中心値)、5v=10
24(最大値)と表示する。なお、MAXを全体で平均
したもの、又は振動するノック信号の1周期の波高値の
最大値を全体の周期で平均したものを最終的な最大値
(MAXF)として求める。
【0017】図5はATDC90°CAのプログラムを
説明するフローチャートである。ステップS21におい
て、4μsルーチンを起動禁止する。ステップS22に
おいて、 MAX−512>k・Av の判断を行う。ここに、k・Av はノッキング判断値で
あり、kは任意の定数であり、Av は前点火点までのM
AX−512の平均値である。
【0018】ステップS23において、上記判断が「Y
ES」の場合にはノック判定フラグをセットする。ステ
ップS24において、ステップS22の判断が「NO」
の場合にはノック判定フラグをリセットする。ステップ
S25において、 Av =(7・Av +MAX−512)/8 として、平均値Av を更新する。
【0019】次に、ノックセンサ1の信号を高速サンプ
リングしてA/D変換を行い、波高値を検出する場合に
ノイズを除去する例について、以下に、4μsプログラ
ムを説明する。図6は本発明の第1の実施の形態に係る
4μsプログラムを説明するフローチャートである。
【0020】ステップS31、32において、ノック用
のA/D変換器31を起動し、A/D値が2.5v(5
12)以上で、A/D値が上昇する場合に、A/D値を
取り込む。ステップS33において、 上限判定値=前回のA/D値×2−前々回のA/D値+
10 を求める。ここに、「10」は設計余裕である。
【0021】ステップS34において、 下限判定値=前回のA/D値 を求める。ステップS35において、次の4μsルーチ
ンのために、 前々回値A/D値=前回値A/D値 前回値A/D値=今回A/D値 と設定する。
【0022】ステップS36において、 下限判定値≦A/D値≦上限判定値 の成否を判断する。この判断が「NO」ならリターン処
理を行い、ノイズがある場合にはMAXの判定を行わな
い。ステップS37において、上記判断が「YES」な
ら、 MAX<A/D値 の成否を判断する。つまり、A/D値が上昇時にMAX
の更新を行うが、下降時には行わない。この判断が「N
O」ならリターン処理を行う。
【0023】ステップS38において、上記判断が「Y
ES」なら、 MAX=A/D値 としMAXを更新後、リターン処理を行う。このよう
に、下限判定値と上限判定値の間に今回のA/D値があ
れば、A/D値は正常値として見なし、ノイズの影響が
無いと判断し、この範囲を逸脱する場合にはノイズの影
響があると判断する。
【0024】図7は図6のステップS33における上限
判定値の形成を概略的に説明する図である。本図に示す
ように、ノックセンサの出力はほぼ正弦波形をなすの
で、中心値2.5V(512)以上ではサンプリング時
間と共に勾配が小さくなる。今回のA/D値は正常なら
ばステップS33のように、すなわち直線外挿を行って
設計余裕を加えて決定された上限判定値を越えことはな
い。
【0025】以上は、A/D値が中心値2.5v(51
2)の上側で上昇する場合について、説明したが、A/
D値が中心値2.5v(512)に下側で下降する場合
にも、同様にして処理してもよい。この場合、ステップ
S33、34において、上限判定値と下限判定値と入れ
代わりか下限判定値の設計余裕として−10が加算され
る。また、ステップS38において、MAX>A/D値
のように変更し、A/D値が下降時にMAXの更新を行
うが、上昇時には行わないようにする。この点について
は以下同様である。
【0026】図8は本発明の第2の実施の形態に係る4
μsプログラムを説明するフローチャートである。第2
の実施の形態は上限判定値の設定に関する第1の実施の
形態の変形である。ステップS41、42において、ノ
ック用のA/D変換器31を起動し、A/D値を取り込
む。
【0027】ステップS43において、 A/D値≦上限判定値 の成否を判断する。この判断が「NO」ならリターン処
理を行い、ノイズがある場合にはMAXの更新を行わな
い。ステップS44において、 最新正常値=A/D値 と設定する。
【0028】ステップS45において、 MAX<A/D値 の成否の判断を行う。この判断が「NO」ならリターン
処理を行う。ステップS46において、 MAX=A/D値 としMAXを更新後、リターン処理を行う。
【0029】ステップS47において、 上限判定値=最新正常値+100 と設定してリターン処理を行う。このように、サンプリ
ング時間間隔で変化する最大値のA/D値(100:約
0.5v相当)を予測して最新正常値に加えて上限判定
値を設定してもよい。
【0030】図9は本発明の第3の実施の形態に係る4
μsプログラムを説明するフローチャートである。第3
の実施の形態は上限判定値の設定に関する第2の実施の
形態の変形である。本図において、ステップS41〜4
6までは図8と同じであり、異なるステップS47Aに
おいて、 上限判定値=MAX+100 と設定される。第2の実施の形態と同様の作用効果を得
ることができる。
【0031】図10は本発明の第4の実施の形態に係る
4μsプログラムを説明するフローチャートである。第
4の実施の形態は上限判定値の設定に関する第2の実施
の形態の変形である。本図において、ステップS41〜
46までは図8と同じであり、異なるステップS47B
において、 上限判定値=上限判定値+100 と設定される。第2の実施の形態と同様の作用効果を得
ることができる。
【0032】図11は本発明の第5の実施の形態に係る
4μsプログラムを説明するフローチャートである。ス
テップS51、52において、ノック用のA/D変換器
31を起動し、A/D値を取り込む。ステップS5
おいて、 A/D値≦上限判定値 の成否を判断する。この判断が「NO」なら、ステップ
S55に進む。
【0033】ステップS54において、上記判断が「Y
ES」なら、 上限判定値=A/D値+100 の設定を行う。ステップS55において、 上限判定値=上限判定値+100 と設定して、リターン処理を行う。
【0034】ステップS56において、 MAX<A/D値 の成否の判断を行う。この判断が「NO」ならリターン
処理を行う。ステップS57において、 MAX=A/D値 と設定してMAXの更新を行い、リターン処理を行う。
【0035】このように、ステップS53において、A
/D値が上限判定値を満たさなくとも、上限判定値を更
新するようにした。これまでは、A/D値が上限判定値
を満たさない場合には、上限判定値は更新されず、元の
上限判定値が使用されていた。このため、更新されない
場合には、次回のステップS53の判定が不正確になる
ので、本実施の形態によりこの判定の不正確を回避する
ことにした。
【0036】図12は本発明の第6の実施の形態に係る
ATDC10°CAのプログラムを説明するフローチャ
ートである。ステップS61において、 MAX=0 と設定する。
【0037】ステップS62において、エンジン(E/
G)回転数を読み込む。ステップS63において、エン
ジン回転数が「小」かを判断する。ステップS64にお
いて、エンジン回転数が「小」ならば、図8のステップ
S47、図9のステップS47A、図10のステップS
47B、図11のステップS54、55の定数A=10
0を定数A=25に設定する。
【0038】ステップS65において、エンジン回転数
が「小」でなければ、エンジン回転数が「中」かを判断
する。ステップS66において、エンジン回転数が
「中」ならば定数A=50に設定する。ステップS67
において、エンジン回転数が「大」ならば定数A=10
0に設定する。
【0039】ステップS68において、4μルーチン起
動を許可して、リターン処理を行う。このようにして、
エンジン回転数が大きくなるにしたがって、定数Aを大
きくすることにより、ノッキングの波高値がエンジンの
回転数に比例して大きくなることを考慮して、ノイズの
除去を行う。なお、エンジン回転数の代わりに、空気流
量センサ20の信号を基に、吸気量を用いてもよい。
【0040】図13は、図12のATDC10°CAの
プログラムを考慮した4μsプログラムの例であり、図
11の変形例である。本図において、ステップS51、
52、53、56、57は図11のものと同一であり、
異なるステップ54Aにおいて、 上限判定値=A/D値+A、 と設定される。
【0041】異なるステップS55Aにおいて、 上限判定値=上限判定値+A と設定される。図14は本発明の第7の実施の形態に係
る4μsプログラムを説明するフローチャートである。
【0042】ステップS71、72において、ノック用
のA/D変換器31を起動し、A/D値を取り込む。ス
テップS73において、 A/D値≧512 の成否の判断を行う。すなわち、A/D値が中心値より
も上側にあるかの判断を行う。この判断が「NO」なら
ステップS75に進む。
【0043】ステップS74において、上記判断が「Y
ES」の場合には、 A=A−25 と設定して、割り込みの都度、すなわち上側後の経過時
間と共に定数Aを徐々に小さくする。これは、ノックン
グの波形がほぼ正弦波をなし、A/D値の中心値よりも
大きくなると、サンプリング周期毎に波高値の上昇割合
が小さくなるためである。
【0044】ステップS75において、 A=100 と設定する。これは、初期値を意味する。ステップS7
6において、 A≧25 の成否の判断を行う。この判断が「NO」ならステップ
S77に進む。
【0045】ステップS77において、A=25に設定
する。これは、最低値を意味する。ステップS78にお
いて、 A/D値≦上限判定値 の成否を判断する。この判断が「NO」なら、ステップ
S80に進む。
【0046】ステップS79において、上記判断が「Y
ES」なら、 上限判定値=A/D値+A の設定を行う。ステップS80において、 上限判定値=上限判定値+A と設定して、リターン処理を行う。
【0047】ステップS81において、 MAX<A/D値 の成否の判断を行う。この判断が「NO」ならリターン
処理を行う。ステップS82において、 MAX=A/D値 と設定してMAXの更新を行い、リターン処理を行う。
【0048】図15は本発明の第8の実施の形態に係る
4μsプログラムを説明するフローチャートである。ス
テップS91、92において、ノック用のA/D変換器
31を起動し、A/D値を取り込む。ステップS93に
おいて、 A/D値≧512 の成否の判断を行う。この判断が「NO」ならステップ
S94に進む。
【0049】ステップS95において、 A/D値≦上限判定値 の成否を判断する。この判断が「NO」なら、ステップ
S96に進む。ステップS96において、 上限判定値=上限判定値+100 と設定して、リターン処理を行う。
【0050】ステップS97において、上記判断が「Y
ES」なら、 上限判定値=A/D値+100 の設定を行う。ステップS98において、 MAX<A/D値 の成否の判断を行う。この判断が「NO」ならリターン
処理を行う。
【0051】ステップS99において、 MAX=A/D値 と設定してMAXの更新を行い、リターン処理を行う。
このようにして、ノッキングの波形の山ごとに上限判定
値を初期化するようにしてもよい。
【0052】図16は本発明の第9の実施の形態に係る
4μsプログラムを説明するフローチャートである。本
図において、ステップS31から37までは図6のもの
と同じである。ステップS101において、ステップS
37の判断が「YES」の場合には、 C=C+1 のようなカウントアップの演算を行う。
【0053】ステップS102において、ステップS3
6又は37の判断が「NO」の場合には、 C=0 と設定してリターン処理を行う。ステップS103にお
いて、 C≧3 が成立するかを判断する。この判断が「NO」ならリタ
ーン処理を行う。
【0054】ステップS104において、 MAX=A/D値 の設定を行う。このようして、正常値判定が、例えば3
回、複数回連続した場合した時のみMAXの更新を行う
ようにする。すなわち、ノイズが時間的にある広い範囲
で生じ、判定の境にありたまたま正常の場合でも、これ
をノイズとしてを除去するためである。
【0055】図17は本発明の第10の実施の形態に係
る4μsプログラムを説明するフローチャートである。
本図において、ステップS33からステップS38は図
6のものと同一である。ステップS101、102にお
いて、ノック用のA/D変換器31を起動し、A/D値
を取り込む。
【0056】ステップS103において、 A/D値≧512 の成否の判断を行う。この判断が「NO」ならステップ
S104に進む。ステップS104において、 C=0 の設定を行って、ステップS33に進む。
【0057】ステップS105において、 C=C+1 のようなカウントアップの演算を行う。ステップS10
6において、 C≧2 の成否の判断を行う。この判断が「NO」ならステップ
S33に進む。
【0058】ステップS107において、上記判断が
「YES」なら、40μs間だけ4μsルーチン起動を
禁止する。すなわち、ノック用のA/D変換器31の変
換動作を停止する。ステップS108において、 C=−10 と設定し、禁止解除条件を形成してリターン処理を行
う。
【0059】A/D変換器31の無用な動作を禁止す
る。図18は本発明の第11の実施の形態に係る4μs
プログラムを説明するフローチャートである。本図にお
いて、異なるステップS109は、A/D変換器31以
外の例えば空気流量のA/D変換器(図示しない)等の
他の入力のA/D変換処理を行う。A/D変換器の全体
の有効利用を図る。
【0060】図19は本発明の第12の実施の形態に係
る4μsプログラムを説明するフローチャートである。
ステップS111、112において、ノック用のA/D
変換器31を起動し、A/D値を取り込む。ステップS
113において、 前回A/D値≦今回A/D値 が成立するかを判断する。この判断が「NO」の場合に
はステップS115に進む。
【0061】ステップS114において、上記判断「Y
ES」の場合には、 C=0 と設定する。ステップS115において、 C=C+1 のカウントアップの演算を行う。
【0062】ステップS116において、 C≧3 の成否の判断を行う。この判断が「NO」の場合にはス
テップS120に進む。ステップS117において、 前回A/D値=今回A/D値 と設定する。
【0063】ステップS118において、 MAX<A/D値 の成否の判断を行う。この判断が「NO」ならリターン
処理を行う。ステップS119において、上記判断が
「YES」なら、 MAX=A/D値 の設定を行ってリターン処理を行う。
【0064】ステップS120において、40μs間だ
け4μsルーチン起動禁止を行う。ステップS121に
おいて、 C=−10 の設定を行う。このようにして、A/D値が連続して小
さくなった場合に、一定時間、ノック用のA/D変換器
31の変換動作を停止する。
【0065】図20は、本発明の第13の実施の形態に
係るATDC10°CAのプログラムを説明するフロー
チャートである。ステップS131において、 MAX=0 と設定する。
【0066】ステップS132において、 A=Av ×1/5 と定数Aを設定する。ここに、Av は図5のステップS
25で決定されるものである。かくして、図8のステッ
プS47、図9のステップS47A、図10のステップ
S47B、図11のステップS54、55の定数A=1
00が上記定数Aに設定される。このように、それまで
の波高値から算出した値を基に、定数Aを可変にする。
【0067】図21は本発明の第14の実施の形態に係
る4μsプログラムを説明するフローチャートである。
ステップS131、132において、ノック用のA/D
変換器31を起動し、A/D値を取り込む。ステップS
133において、予め記憶した複数の最大値、例えば2
つのMAX1、MAX2(MAX1>MAX2)のう
ち、A/D値がMAX1よりも大きいかを判断する。こ
の判断が「NO」ならステップS137に進む。
【0068】ステップS134において、上記判断が
「YES」なら、 MAX=MAX2 と設定する。ステップS135において、 MAX2=MAX1 と更新する。
【0069】ステップS136において、 MAX=A/D値 と更新しリターン処理を行う。ステップS137におい
て、A/D値がMAX2よりも大きいかを判断する。こ
の判断が「NO」ならステップS140に進む。
【0070】ステップS138において、上記判断が
「YES」なら、 MAX=MAX2 と設定する。ステップS139において、 MAX2=A/D値 と更新し、リターン処理を行う。
【0071】ステップS140において、A/D値がM
AXよりも大きいかを判断しこの判断が「NO」ならリ
ターン処理を行う。ステップS141において、上記判
断が「YES」なら, MAX=A/D値 と設定してリターン処理を行う。
【0072】図22は図21の説明を補強する図であ
る。本図(a)に示すように、ノイズが無い場合には、
A/D値はその大きい順にMAX1、MAX2、MAX
と記憶される。すなわち3番目に大きいA/D値がMA
Xとして採用される。次のA/D値が入力すると、ノッ
キング波形が正弦波のため、入力A/D値がMAX1と
なり、MAX1がMAX2となり、MAX2がMAXと
して記憶が更新される。
【0073】本図(b)に示すように、ノイズが有る場
合には、例えば、A/D値はノイズ時がMAX1とし
て、その前がMAXとして、その後がMAX2として記
憶される。次のA/D値が入力すると、MAX1はその
ままで、入力A/D値がMAX2として、MAX2がM
AXとして記憶が更新される。このようにして、ノイズ
時のA/D値はMAXとして採用されない。
【0074】本図(c)に示すように、A/D値がノッ
キング波形のピークを通り越すとき、入力A/D値がM
AXよりも大きい場合のみ、入力A/D値がMAXとな
り、MAX1、MAX2はそのままである。次の入力A
/D値がMAXよりも小さい場合には、MAXの更新も
行わない。ノイズが無い場合には、このように3番目に
大きなA/D値をMAXとしても、MAX1の大きさと
は大差ないので問題はない。
【0075】図23は本発明の第15の実施の形態に係
る4μsプログラムを説明するフローチャートである。
ステップS151、152において、ノック用のA/D
変換器31を起動し、A/D値を取り込む。ステップS
153において、 A/D値≧512 の成否、振動の中心値512をA/D値が通過したかを
判断する。
【0076】ステップS154において、上記判断が
「YES」なら、フラグFAに対して、 FA=1 の成否を判断する。ステップS155において、上記判
断が「NO」なら、 FA=1 に設定する。
【0077】ステップS156において、時間B(半周
期)を計測開始してステップS16に進む。ステップ
S157において、ステップS153の判断が「NO」
なら、 FA=1 の成否を判断する。この判断が「NO」なら、ステップ
S162に進む。
【0078】ステップS158において、 時間B(半周期)≦50μs の成否を判断し、この判断が「NO」なら、ステップS
159に進む。なお、正常時には、ノッキング周波数は
6〜10kHzであり、周期では100〜160μsの
範囲にある。
【0079】ステップS159において、 時間B(半周期)≧100μs の成否を判断し、この判断が「NO」ならステップS1
61に進む。ステップS160において、ステップS1
58又は159の判断が「YES」ならノックセンサの
異常と判断する。ノックセンサが異常の場合には、ノッ
キング周期とは異なる周期の信号を出力するためであ
る。
【0080】ステップS161において、 FA=0 に設定して、ステップS162に進む。ステップS16
2において、 MAX<A/D値 の成否を判断する。この判断が「NO」なら、リターン
処理を行う。
【0081】ステップS163において、上記判断が
「YES」なら, MAX=A/D値 と設定してリターン処理を行う。このようにして、振動
するノック信号の周期を検出して、ノックセンサの異常
の検出が行われる。
【0082】図24は図23におけるATDC90°C
Aのプログラムを説明するフローチャートである。ステ
ップS171において、4μsルーチンを起動禁止す
る。ステップS172において、ノックセンサの異常が
有るか否かの判断を行う。この判断が「YES」の場合
にはステップS177に進む。
【0083】上記判断が「YES」の場合における、ス
テップS173から176は図5のステップS22から
25までのものと同一である。ステップS177におい
て、点火時期の制御に対して最遅角指示を行って、リタ
ーン処理を行う。このように、上死点から10°CA〜
90°CAの範囲で、振動するノック信号の周期に異常
があると、ノック信号の異常と判断される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るノックセンサ信号の高速サンプリ
ング処理装置を説明する図である。
【図2】図1の時間割り込みコントローラ33の動作を
説明する図である。
【図3】ATDC10°CAのプログラムを説明するフ
ローチャートである。
【図4】4μsのプログラムを説明するフローチャート
である。
【図5】ATDC90°CAのプログラムを説明するフ
ローチャートである。
【図6】本発明の第1の実施の形態に係る4μsプログ
ラムを説明するフローチャートである。
【図7】図6のステップS33における上限判定値の形
成を概略的に説明する図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態に係る4μsプログ
ラムを説明するフローチャートである。
【図9】本発明の第3の実施の形態に係る4μsプログ
ラムを説明するフローチャートである。
【図10】本発明の第4の実施の形態に係る4μsプロ
グラムを説明するフローチャートである。
【図11】本発明の第5の実施の形態に係る4μsプロ
グラムを説明するフローチャートである。
【図12】本発明の第6の実施の形態に係るATDC1
0°CAのプログラムを説明するフローチャートであ
る。
【図13】図12のATDC10°CAのプログラムを
考慮した4μsプログラムの例であり、図11の変形例
である。
【図14】本発明の第7の実施の形態に係る4μsプロ
グラムを説明するフローチャートである。
【図15】本発明の第8の実施の形態に係る4μsプロ
グラムを説明するフローチャートである。
【図16】本発明の第9の実施の形態に係る4μsプロ
グラムを説明するフローチャートである。
【図17】本発明の第10の実施の形態に係る4μsプ
ログラムを説明するフローチャートである。
【図18】本発明の第11の実施の形態に係る4μsプ
ログラムを説明するフローチャートである。
【図19】本発明の第12の実施の形態に係る4μsプ
ログラムを説明するフローチャートである。
【図20】本発明の第13の実施の形態に係るATDC
10°CAのプログラムを説明するフローチャートであ
る。
【図21】本発明の第14の実施の形態に係る4μsプ
ログラムを説明するフローチャートである。
【図22】図21の説明を補強する図である。
【図23】本発明の第15の実施の形態に係る4μsプ
ログラムを説明するフローチャートである。
【図24】図23におけるATDC90°CAのプログ
ラムを説明するフローチャートである。
【図25】従来のノックコントロールの前段の設けられ
るアナログピーク検出回路及びアナログ積分回路を示す
図である。
【符号の説明】
1…ノックセンサ 31…A/D変換器 32…演算部 33…時間割り込みコントローラ 100…エンジン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 修治 兵庫県神戸市兵庫区御所通1丁目2番28 号 富士通テン株式会社内 (72)発明者 室田 和明 兵庫県神戸市兵庫区御所通1丁目2番28 号 富士通テン株式会社内 (72)発明者 笠目 知秀 兵庫県神戸市兵庫区御所通1丁目2番28 号 富士通テン株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−42440(JP,A) 特開 平3−194427(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 43/00 - 45/00 F02P 5/145 - 5/155

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンのノックを検出するノック信号
    の信号処理装置において、前記 ノック信号をサンプリングしてアナログ−デジタル
    変換するA/D変換器と、前記 エンジンのクランク上死点から一定のクランク角内
    において一定の時間間隔で、前記A/D変換器を起動
    、該A/D変換器の出力値を取り込む割り込みコント
    ローラと、 前記A/D変換器のサンプリング時の出力値に対する上
    限及び下限判定値を設定し、前記出力値が前記上限判定
    値と前記下限判定値内にある場合には正常値とし、該正
    常値を前回サンプリング時の正常値と比較し、前記ノッ
    ク信号の各周期で最大値を求め、前記各周期の最大値
    統計処理てノックを判定する演算部とを備えたことを
    特徴とする、ノックセンサの信号処理装置。
  2. 【請求項2】 前記演算部は、前記A/D変換器の前回
    サンプリング時の出力値を前記下限判定値とし、さらに
    前々回サンプリング時と前回サンプリング時の出力値か
    ら直線外挿した値に設計余裕値を加えて前記上限判定値
    することを特徴とする、請求項1に記載のノックセン
    サの信号処理装置。
  3. 【請求項3】 前記演算部では、前記上限判定値は、前
    記A/D変換器のサンプリング時の出力値における最新
    の正常値にノイズレベルが考慮された一定値を加えて求
    められることを特徴とする、請求項1に記載のノックセ
    ンサの信号処理装置。
  4. 【請求項4】 前記演算部では、前記上限判定値は、前
    記A/D変換器のサンプリング時の出力値の前記最大値
    にノイズレベルが考慮された一定値を加えて求められる
    ことを特徴とする、請求項1に記載のノックセンサの信
    号処理装置。
  5. 【請求項5】 前記演算部では、前記上限判定値は、前
    記A/D変換器のサンプリング時の出力値の前回サンプ
    リング時に設定された上限判定値にノイズレベルが考慮
    された一定値を加えて求められることを特徴とする、請
    求項1に記載のノックセンサの信号処理装置。
  6. 【請求項6】 前記演算部では、前記判定で正常値と判
    断された場合には前記上限判定値は、最新の正常値にノ
    イズレベルが考慮された一定値を加えて求められ、前記
    判定で正常値と判断されなかった場合には前記上限判定
    値は、前回サンプリング時に設定された上限判定値にノ
    イズレベルが考慮された一定値を加えて求められること
    を特徴とする、請求項1に記載のノックセンサの信号処
    理装置。
  7. 【請求項7】 前記演算部では、前記一定値は、エンジ
    ン条件により可変とされる、請求項3乃至6のいずれか
    1項に記載のノックセンサの信号処理装置。
  8. 【請求項8】 前記演算部では、前記A/D変換器の
    ンプリング時の出力値が前記ノック信号における振幅
    中心値の上側になった後の経過時間と共に、前記一定値
    は、小さくなるように可変にすることを特徴とする、請
    求項3乃至6のいずれか1項に記載のノックセンサの信
    号処理装置。
  9. 【請求項9】 前記演算部では、前記ノック信号の1周
    期毎に、可変される前記一定値の初期設定を行うことを
    特徴とする、請求項7又は8に記載のノックセンサの信
    号処理装置。
  10. 【請求項10】 前記演算部では、前記ノック信号の1
    周期毎に正常値判定が複数回連続した時のみ、前記ノッ
    ク信号の1周期毎の最大値を求めることを特徴とする、
    請求項1に記載のノックセンサの信号処理装置。
  11. 【請求項11】 前記演算部では、前記A/D変換器の
    サンプリング時の出力値が前記ノック信号における振幅
    の中心値の下側になってから一定時間後に前記A/D変
    換器の変換処理を停止することを特徴とする、請求項1
    に記載のノックセンサの信号処理装置。
  12. 【請求項12】 前記演算部では、前記A/D変換器の
    サンプリング時の出力値が連続して小さくなった場合
    に、前記A/D変換器の変換処理を一定時間停止するこ
    とを特徴とする、請求項1に記載のノックセンサの信号
    処理装置。
  13. 【請求項13】 前記A/D変換処理の停止中に他のA
    /D入力の変換の処理を行うことを特徴とする、請求項
    11又は請求項12に記載のノックセンサの信号処理装
    置。
  14. 【請求項14】 前記演算部では、前記一定値は、前記
    最大値の大きさを基に可変されることを特徴とする、請
    求項3乃至6のいずれかの1項に記載のノックセンサの
    信号処理装置。
  15. 【請求項15】 エンジンのノックを検出するノック
    の信号処理装置において、前記 ノック信号をサンプリングしてアナログ−デジタル
    変換するA/D変換器と、前記 エンジンのクランク上死点から一定のクランク角内
    において一定の時間間隔で、前記A/D変換器を起動
    し、該A/D変換器の出力値を取り込む割り込みコント
    ローラと、 前記A/D変換器のサンプリング時の出力値を前回サン
    プリング時の出力値と比較して得られる前記ノック信号
    1周期における最大値を複数個、逐次記憶し、そのう
    ち一番小さいものを最大値とする演算部とを備えること
    を特徴とするノックセンサの信号処理装置。
  16. 【請求項16】 前記演算部では、前記A/D変換器の
    サンプリング時の出力値が前記ノック信号の振幅におけ
    中心値の上側になったときから該中心値の下側になる
    までの時間が一定範囲内でない場合には、ノックセンサ
    の異常と判断されることを特徴とする、請求項15に記
    載のノックセンサの信号処理装置。
  17. 【請求項17】 エンジンのノックを検出するノック
    の信号処理装置において、前記 ノック信号をサンプリングしてアナログ−デジタル
    変換するA/D変換器と、前記 エンジンのクランク上死点から一定のクランク角内
    において一定の時間間隔で、前記A/D変換器を起動
    し、該A/D変換器の出力値を取り込む割り込みコント
    ローラと、 前記A/D変換器のサンプリング時の出力値に対する上
    限及び下限判定値を設定し、前記出力値が前記上限判定
    値と下限判定値内にある場合には正常値とし、該正常値
    を前回サンプリング時の正常値と比較し、前記ノック信
    号の各周期で最小値を求め、前記各周期の最小値を統計
    処理してノックを判定する演算部とを備えることを特徴
    とする、ノックセンサの信号処理装置。
  18. 【請求項18】 前記演算部では、前記A/D変換器の
    サンプリング時の出力値が前記ノック信号の振幅におけ
    中心値の下側になったときから上側になるまでの時間
    が一定範囲内でない場合には、ノックセンサの異常と判
    断されることを特徴とする、請求項17に記載のノック
    センサの信号処理装置。
  19. 【請求項19】 エンジンのノックを検出するノック
    の信号処理装置において、 前記ノック信号をサンプリングしてアナログ−デジタル
    変換するA/D変換器と、前記 エンジンのクランク上死点から一定のクランク角内
    において一定の時間間隔で、前記A/D変換器を起動
    、該A/D変換器の出力値を取り込む割り込みコント
    ローラと、 前記A/D変換器のサンプリング時の出力値を前回サン
    プリング時の出力値と比較して得られる前記ノック信号
    1周期における最小値を複数個、逐次、記憶し、その
    うち一番小さいものを最小値とする演算部とを備えるこ
    とを特徴とするノックセンサの信号処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9991513B2 (en) 2015-01-21 2018-06-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Positive active material and lithium secondary battery including positive electrode that includes the positive active material

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