JPH01178773A - ガソリンエンジンのノツキング検出方法 - 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、ガソリンエンジンのノッキング検出方法に係
り、従来より信頼性の高いノッキング検出方法に関する
。

〈従来の技術〉 ガソリンエンジンのノッキングは、出力や熱効率の低下
やエンジンの破損を生起するので、是非防止する必要が
ある。このノッキングの防止は、燃料のオクタン価を高
めたりする他、現在エンジンの点火進角を制御する方法
によっても行なわれる。この後者の制御につき若干説明
するに、振動加速度センサや点火プラグ座圧検出センサ
などのノックセンサをエンジンに取付けてノック発生を
検出する一方、ノックの発生を抑えることを前提にでき
るだけ点火時期を進角にしてエンジン出力を適正にする
が、ノック発生と共にそのノック情報に基づき点火時期
を遅らせるよう進角量を制御している。

すなわち、従来のノックコントロールでは、ノックセン
サからのノック情報に応じたリタード量を算出し、この
リタード量だけ基本進角量を遅角させてノック発生を抑
え、ノックが解消すると進角量を元に戻す制御をしてい
る。

乙の場合、ノックの識別に当ってるよ、ノックセンサの
出力にエンジンノイズが多種類台まれる関係上、このノ
ックセンサからのノイズレベルの平均を採り、この平均
値を上回る振動をノックとみなしている。ところが、こ
のノイズレベルは不安定なものであるためノイズレベル
につき多少の不感帯幅を持たせることにより、ノイズの
変動による誤識別を幾分でも少なくしている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、上記不感帯幅を採ってもノック識別はなお不充
分であり、仮にこの不感帯幅を大きくするとノックの識
別かにふくなり、逆に小さくすると誤識別が多くなって
しまう。

したがって、不感帯幅の設定は根本的な解決策とはなっ
ていない。

ノックセンサの後段にノック周波数を通すためのバンド
パスフィルタ　（ＢＰＦとする）を備えるが、このＢＰ
Ｆの通過帯域を１０ｋ［ｉｚ以下の低周波とした場合、
前述の他の多種類のエンジンノイズによりノック識別が
極めて困難であるが、反面、ＢＰＦの通過帯域を１０−
以上の高周波とした場合、このＢＰＦの出力はノックの
他弁着座ノイズに限られてくることが判明した。そして
、このノックと弁着座ノイズとを弁別するためクランク
角を基準にして計測する方法も考えられるが、多気筒エ
ンジンではノッキング発生時期と弁着座ノイズとが一致
する場合があって完全なノック識別は不可能である。

そこで、本発明は従来の問題に鑑み、従来より一層正確
なノッキング検出方法を提供する。

〈問題点を解決するための手段〉 上述の目的を達成する本発明は、ノックセンサによるノ
ック情報のうち、高周波帯域のノック情報を取り出し、
この高周波ノック情報の振動振幅をしきい値と比較し、
この比較結果を前回の点火に基づく比較結果と更に比べ
てその差分を検出することを特徴とする。

く着眼点と作用〉 第２図は１０陽以上のＢＰＦの出力波形であるが、この
第２図などで判明する如く、かなり強度なノッキングで
も数〜数拾行程に１回程度の発生確立しかなく、しかも
同じ気筒で連続発生はしない。他方、弁着座ノイズの如
く機械的ノイズは、周期性を持ち、そのノイズの増減は
急激でなく同一気筒で連続する。

したがって、連続不連続によりノックかその他の機械ノ
イズか識別できる。

このため、ノックセンサ後段のＢＰＦにて高周波を通過
させ、ついである程度大きな振動を検出すると共に前行
程での振動検出と比較することにより、ノックか否かの
判定が可能となる。

く実　施　例〉 ここで、第１図、第３図ないし第７図を参照して本発明
の詳細な説明する。第１図は電子制御ユニット（ＥＣＵ
）２３を中心としてその入力と出力とを示しており、Ｅ
ＣＵ２３内は主要部にＣＰＵ２７を備え、このＣＰＵ２
７の入力側にはインターフェイス２８，２９、Ａ／Ｄコ
ンバータ３０が配置され、出力側には燃料噴射用ドライ
バ３４、点火ドライバ５３が配置されている。更に、Ｅ
ＣＵ２３内にあって制御用プログラムデータや予め設定
されている固定データを記憶するＲＯＭ３１、更新して
順次書換え可能なＲＡＭ３２、バッテリ２４につながる
ＢＵＲＡＭ３３が配置される。

ＥＣＵ２３の入力側では、スロットルセンサ１４、バッ
テリセンサ２４、水温センサ１９、吸気温センサ１２．
０□センサ１７、大気圧センサ１３がインターフェイス
２８に接続され、キースイッチ２６、アイドルスイッチ
１５がインターフェイス２９に接続され、更にディスト
リビュータ内に取付けられてクランク角度を検出するク
ランク角センサ２１　（エンジン回転数を検出する回転
数センサも兼ねる）、基本気筒の上死点を検出するＴＤ
Ｃセンサ２２及び吸気通路にあって吸入空気量情報を出
力するエアーフローセンサ１１がＭ接Ｃｐ　ｔｙ　２７
の入力となっている。

他方、ＥＣＵ２３の出力側てはインジェクタドライバ３
４にインジェクタ８が接続され、点火コイル５１の１ｍ
をパワートランジスタにより拌続するイグナイタ５２に
点火ドライバ５３が接続される。なお、点火コイル５１
はディス−トリピユータ５０を介して点火プラグ１８に
つながっている。

さて、ＥＣＵ２３の入力側のインタフェイス２８につな
がるノック検出器１は、ノックセンサｌａ、１０ｋ）ｂ
以上例えば１６１ｄｔｚのノック周波数を通過させるＢ
ＰＦｌｂ、ノック発生理外のノイズをカットするマスク
回路１ｃ。

１行程内のノックセンサ１ａによる振幅のピーク値をホ
ールドするピークホールド１ｄを有し、この検出器１に
よってその１行程のピーク値が出力される。このピーク
値がＣＰＵ２７へ読込まれると、ピークホールド１ｄは
リセットされる。また、マスク回路１ｃは前述した点火
トラ、イバ５３の信号を微分し弁別して単安定マルチバ
イブレークにて整形し、点火より所定時間のマスクを行
なう。更に、ＢＰＦｌｂのフィルタゲインは、エンジン
回転数によりゲインを変化させてノックセンサ出力を判
定レベルに伴うように切換えられる。

ここで、第３図にてセンサ出力（ａ）、ＢＰＦ（ｂｌ及
びマスク出力（Ｃ）、ピークホールド出力（ｄｌ及びリ
セット信号ｔｅｌをそれぞれ示すに、第３図（ａｌの波
形から主に高調波が除かれた第３図ｆｂ）のサイン波形
よりピーク値を取り出し同−行程内においては経時的に
高いピーク値に書き替えられて最も高いピーク値を第３
図（ｄｌの如くホールドし、リセットにてホールド解除
を行゛なう。したがって、ＥＣＵ２３内にはその行程に
おいて最も大きなピーク値が入力されることになる。

つぎに、このピーク値がＥＣＵ２３内に読込まれた後第
４図（８１に示すような点火基準信号割込処理が行なわ
れる。すなわち、第１図に示すキースイッチ２６の投入
によりメインルーチンに基づきＣＰＵ２７は制御作動に
入る。そして、エンジン回転が開始すると、クランク角
が１８０６回転する毎にメインルーチンに代えてノック
コントロールルーチンを行なう割込処理に入る。同じく
、第４図（ｂ）に示すように所定時間経過毎にメインル
ーチンに代えてタイマールーチンを行なう割込処理に入
る。

第４図ｆａｌの点火基準信号割込処理すなわちノックコ
ントロールルーチンでは、ステップＡ１において、気筒
識別（財）処理が行なわれる。

このＮ処理は第１図に示すクランク角センサ２１の信号
により各気筒の燃焼サイクルを判別できる。ステップＡ
１にて気筒識別後、ステップＡ２にて第Ｎ気筒のピーク
値Ｐ。（１”Ｉ’ｌを読込み同時にこの第Ｎ気筒の前回
の行程でのピーク値Ｐ、−１（Ｎ）との差分ΔＰＨを算
出する。

次に、ステップＡ３に移り第Ｎ気筒の今回の工程のピー
ク値Ｐｎ（Ｎ）をピーク判定値ｘＩ、と比較する。この
ピーク判定値ｘＰはエンジン回転依存設定値であり、Ｅ
、ＣＵ　２．３内には予めエンジン回転数に応したピー
ク判定値ｘＰのマツプが内蔵されている。乙のステップ
Ａ３での比較の結果、Ｘｐ≦Ｐ、（財）の場合後述のス
テップＡ９に移るが、Ｐ、、Ｈ＞ＸＰの場合ステップＡ
４に移る。このステップＡ４では、前述の差分ΔＰ（財
）とピーク変化判定定数Ｘｄｌ、とを比較する。すなわ
ち、第Ｎ気筒の前回の行程と今回の行程とのピーク値の
差分が一定値より大きいか否かを判定するものて、一定
値以上の場合には弁着座ノイズ等の連続する機械ノイズ
でありそうでない場合は突発性を有するのでノッキング
を判定するものである。

ステップＡ５では、ピーク値一定値Ｘ以上で差分ΔＰ（
Ｎ）も一定値ｘｄ、以上の場合、ノック値と判定した振
幅差分■を算出する。すなわち、Ｖ−ＰＯＮ−ｘＰを演
算する。ついで、この差分■をリタード量算出用の定数
Ｋを乗算してＫＶとし、前回のリタード負にＫＶを加算
して現在のリタード量を更新する。ついて、ステップＡ
７にて現在のリタード量ΔＱと最大リタード量△Ｑ□。

８とを比較し、ΔＱ〉△Ｑ、ｘの場合はステップＡ８に
てΔＱ＝ΔＱ□。８とする。

この後、ステップＡ８、ステップＡ７のΔＱ≦ΔＱ□。

８、ステップＡ３でのＰ、（財）≦ｘＰ１ステップＡ４
のΔＰ（財）≦Ｘｄｐの各場合につき、ステップＡ９に
移行してＱ、、の演算を行なう。

このステップＡ９での処理ではステップ八６でのリター
ド量ΔＱと共に電子進角制御での各条件Ｑ８．Ｑ、、Ｊ
□ｐ　ＱＡ−ｒが加算される。この各条件ＱＢ、Ｑ１．
ｌＴ、ＱＡ工はメインルーチンにて算出するものである
。ここで、電子進角ブロック図を第５図に示す。第５図
において、１ストローク当りの吸入空気量Ａ／Ｎとエン
ジン回転数とで決まるベース進角Ｑ、水温で決まる水温
補正量Ｑ、、、ｌＴ１晰気温で決まる吸気温補正量ＱＡ
工、及び第４図（ａｌのステップ八６までの処理で決ま
るリタード量ΔＱとを加算して進角量Ｑ、９を得るもの
である。この進角量Ｑ、９はステップＡＩＯにて点火装
置に出力され、ステップＡ１１ｌこで前回の第Ｎ気筒の
ピーク値Ｐ。−１（ＮｌをＰ０■ζこ書き替え、ステッ
プＡ１２にてピークホールドリセット処理を行なう。

第６図は、第２実施例で第１図と同一部分には同符号を
付して説明は省略する。ノック検出器１内において、マ
スク回路ＩＣの後段には半波整流増幅回路１ｆが配置さ
れ、この回路１ｆては半波整流と増幅が行なわれる。

ついで、平均化回路１ｇではノイズを平均化してしきい
値を設定する。この値をＢＧＬ値とするとこのＢＧＬ値
のゲインを切換えて、ＢＧＬ値は比較器１ｈに入力され
る。比較器１ｈではマスク回路ＩＣの出力と比較され、
すなわちＢＧＬ値とセンサ波形とが比較されてＢＧＬ値
以上の信号値が積分される。他方、比較器１ｈの出力は
半波整流回路１ｆにフィードバックされて、ＢＧＬ値以
上の信号をカットしてＢＧＬ値の上昇を抑えるものであ
る。

乙の第６図に示すノック検出器１の各部波形を第７図に
示す。第７図（ａ）はノイズを含むノックセンサ出力波
形、第７図（ｂ）はＢＰＦｌｂの出力波形、第７図（Ｃ
）はマスク信号、第７図（ｄｌは半波整流と平均化出力
、第７図（ｅｌは比較器出力、第７図（ｆｌはリセット
信号、第７図（ｇｌは積分出力信号である。この結果、
第６図のハードウェアでは、第４図（ａｌに示すピーク
値１）、（Ｎ）と一定値ここでは平均出力とを比較する
までのステップＡ３までを行なっている。したがって、
ソフトウェアでは第７図（ｆｌの積分出力を前回の点火
に基づく出力との差分を採るステップから開始すること
になる。

上述の第１．第２の実施例では、１個の気筒てノックが
検出されたときに金気筒に対しノックリタードが行なわ
れるように構成したが、ノックによる点火時期はノック
が検出された気筒のみに対して行なってもよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、各気筒において、
ノック信号の特徴である突発的な信号を拾い出してノイ
ズと区別できたことにより、従来よりも信頼性の高いノ
ッキングの検出を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図ないし第７図は本発明の実施例に供する
説明で、第１図は第１の構成図、第３図は第１図のノッ
ク検出器１の各部波形図、第４図は点火基準信号割込処
理のフローチャートとタイマルーチンのフローチャート
、第５図は電子進角の基本ブロック図、第６図は第２の
構成図、第７図は第６図のノック検出器１の各部波形図
、第２図はノック識別の原理を説明するための波形図で
ある。 図　　　　　中、 １はノック検出器、 １ａはノックセンサ、 １ｂはバンドパスフィルタ、 ＩＣはマスク回路、 １ｄはピークホールド回路、 １ｆは半波整流増幅回路、 １ｇは平均化回路”、 １ｈは比較器、 １１は積分器、 Ａ１−Ａ１２は処理ステップである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ノックセンサによるノック情報のうち、高周波帯域のノ
   ック情報を取り出し、この高周波ノック情報の振動振幅
   をしきい値と比較し、この比較結果を前回の点火に基づ
   く比較結果と更に比べてその差分を検出するガソリンエ
   ンジンのノッキング検出方法。