JPH06272607A - ノッキング検出装置 - Google Patents

ノッキング検出装置

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JPH06272607A
JPH06272607A JP5056694A JP5669493A JPH06272607A JP H06272607 A JPH06272607 A JP H06272607A JP 5056694 A JP5056694 A JP 5056694A JP 5669493 A JP5669493 A JP 5669493A JP H06272607 A JPH06272607 A JP H06272607A
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和彦 溝尻
Kenji Matsumoto
謙二 松本
Kouichi Hayatani
浩一 早谷
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械振動ノイズ成分等の不要なエネルギー量
を相殺し、ノッキングによる振動量のみを抽出すること
により正確なノッキング判定を行う。 【構成】 ノッキングセンサ1の出力よりフィルター2
により必要成分を取出し、振動エネルギー検出部3によ
り、積算ゲートがハイレベル間の振動エネルギー量を検
出し、この振動エネルギーから予め計測してマイクロプ
ロセッサ4に記憶してあるバックグラウンドノイズ相当
量を差し引くことにより、ノッキング振動成分のみを得
る。これにより正確なノッキング判定を行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関などのノッキ
ングを検出し点火時期を制御するノッキング検出装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のノッキング検出装置は、エンジン
振動を検出するノッキングセンサの出力信号と基準信号
からノッキングを検出できるようにマイクロプロセッサ
を用いて構成されていた。
【0003】図5は従来のノッキング検出装置の一例を
示す概略ブロック図であり、図5に於いて、101はノ
ッキングセンサでありエンジン振動を電気信号に変換す
る。102は該電気信号のうち必要なエンジン振動の周
波数成分のみを取り出すフィルター、103は比較器、
104はDA変換器、105はマイクロプロセッサであ
る。フィルター102を通したノッキングセンサ101
の出力信号(図6の波形A)とマイクロプロセッサ10
5からの複数ビットのデジタル信号をDA変換器104
でアナログ信号に変換した出力信号(図6の波形B)と
を比較器103で比較し、その比較出力を割り込み信号
Eとして、マイクロプロセッサ105へ出力する。10
6はクランク角センサで、タイミングパルスを送出す
る。107は波形整形回路でマイクロプロセッサ105
の割り込み基準信号(図6の波形C)となるようクラン
ク角センサ106の出力信号の整形を行う。108は点
火装置であり、マイクロプロセッサ105からの出力信
号(図6の波形D)で点火を行う。
【0004】次に従来のノッキング検出装置の動作につ
いて、図6を用いて説明する。上記基準信号(図6波形
C)からマイクロプロセッサ105はノッキングが起こ
り得る期間にノッキングゲート(以下ノックゲートG1
という)とノッキングが起こらない期間にノイズゲート
(以下ノイズゲートG2という)を作成する。このとき
に、誤検知を防ぐためノッキングの有無にかかわらず、
例えばバルブ着座振動などでノッキングセンサ101の
出力信号に影響を与える期間を避けて各ゲートを設定す
る必要がある。
【0005】フィルター102を通したノッキングセン
サ101からの出力信号(波形A)と、DA変換器10
4からの出力信号(波形B)とを、ノイズゲートG2中
において比較する。ここで、両出力信号がA>Bの場合
には、比較器103からの出力信号である割り込み信号
Eがマイクロプロセッサ105に入力され、この結果に
より次のノイズゲートG2中に送出されるDA変換器1
04からの出力(波形B)を増加させる。
【0006】また、上記と反対に両出力信号がA<Bの
場合は、割り込み信号Eは発生せずDA変換器104か
らの出力(波形B)を減少させる。マイクロプロセッサ
105はノイズゲートG2中のDA変換器104からの
出力値と、割り込み信号Eよりノイズゲート中の信号A
の学習値(以下ノイズレベル)を算出する。ノイズレベ
ルに最適な係数をかけて、これを次のノックゲートG1
中のDA変換器104の出力(波形B)をノッキング判
定レベルとして送出する。
【0007】さらに、ノックゲートG1中でA>Bの場
合、比較器103からの割り込み信号Eがマイクロプロ
セッサ105に入力され、この結果によりノッキング有
りと判定し、点火タイミング出力(波形D)を予め定め
られた遅角分だけ遅延させ、点火装置108へ送出す
る。また、A<Bの場合には、比較器103から割り込
み信号Eが出力されないので、この状態が続いたとき
は、上記点火タイミング出力(波形D)の遅角量を減少
させる。
【0008】上記ノッキング判定レベルは ノッキング判定レベル=ノイズ判定レベル×係数 で計算されるが、係数をエンジン状態で細かく分けるこ
とにより正確にノッキング判定レベルを作成することが
できる。
【0009】また、上記ノイズレベルを検出した後、こ
のノイズレベルがある所定の判定値以下の状態を続けた
ときにはハーネス断線、センサ故障等のセンサフェール
と判定する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のノッキング検出装置では、以下に示すような問題が
あった。
【0011】(1)エンジンの振動レベルまたはノッキ
ングセンサの感度が小さい場合にはDA変換器の分解能
を小さくしなければならず、これによって回路部品のバ
ラツキ等が無視できなくなり、センサフェールが正しく
検出できなくなる。例えば、エンジンの負荷条件によっ
ては、エンジン振動が非常に小さくなり、これによりノ
イズレベルが小さくなり、センサフェール判定値を下回
る場合が生じ、センサフェールでないのにフェールと誤
検知される。 (2)同様に、エンジンの振動レベルが小さい時、ノッ
キング判定値はノイズレベルの係数倍である為、ノイズ
レベルのバラツキがノッキング判定値に大きく影響を与
え、ノッキングの誤判定を起こす可能性がある。 (3)ノッキングの誤判定を防ぐため上記係数の設定を
あらゆる運転状態に於いて行わなければならず、データ
が膨大となり容易に設定できない。 (4)ノッキング発生点付近にも機械振動ノイズが発生
しノッキングとの区別が困難である。 (5)比較器からの信号によりノッキングを判別するた
め、ノッキング強度を細かく知ることができない。
【0012】本発明は以上のような従来の問題を解決す
るものであり、正確なノッキング検出のできる優れた装
置を提供することを目的とするものである。
【0013】
【課題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、機関の所定回転角度を検出するための回転
角度検出手段と、前記回転角度検出手段から得られる情
報をもとに基準信号を発生する基準信号発生手段と、内
燃機関の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出
手段より得られる信号と、前記基準信号発生手段より得
られる信号を基にエンジンの振動エネルギー相当量を計
測する振動エネルギー検出手段と、得られた振動エネル
ギーより所定のバックグランドノイズ成分相当量を差し
引きノッキング成分エネルギー量を得るノッキング成分
検出手段と、前記ノッキング成分検出手段より得られた
ノッキング成分のエネルギー量に基づきノッキングの有
無または強さを判定するノッキング判定手段とを備えた
ことを特徴としたものである。
【0014】
【作用】したがって、本発明によれば、機械振動ノイズ
がノッキングの有無に関わらず同じ機関回転角度で発生
し、同一機関回転状態では上記機械振動ノイズのレベル
はノッキングの有無による差が小さいという特徴を利用
し、測定された振動エネルギーからあらかじめ記憶して
ある所定のバックグランドノイズ成分を差し引くことに
より、機械振動ノイズ成分等の不要なエネルギー量を相
殺し、ノッキングによる振動エネルギー量のみを抽出す
ることにより正確なノッキング判定を可能とすることが
できる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図1〜図4
を参照しながら説明する。
【0016】図1は、本発明にかかわるエンジンのノッ
キング検出装置の構成を示すブロック図である。図1に
おいて、1は圧電型のノッキングセンサであり、エンジ
ンに直接取り付けられエンジンの振動を検出するもので
ある。2はフィルターであり、ノッキングセンサ1から
出力される電気信号のうちノッキング検出に必要なエン
ジン振動成分のみを通過させるものである。3は振動エ
ネルギー検出部であり、フィルター2の出力よりエンジ
ンの振動を振動エネルギーとして検出しこれをマイクロ
プロセッサ4に供給する。5はクランク角センサであ
り、エンジンの回転角度(クランク角度)に対応したパ
ルス信号をマイクロプロセッサ4に供給する。6はシリ
ンダセンサであり、所定のシリンダの所定の回転角度に
於いてパルス信号をマイクロプロセッサ4に出力して気
筒判別を行うものである。7はエンジン状態センサであ
り、例えば吸気圧センサ8、水温センサ9等により構成
されてエンジン状態の情報をマイクロプロセッサ4に供
給する。10は点火装置であり、マイクロプロセッサ4
からの点火信号により動作する。
【0017】次に、上記実施例の動作について、図1〜
図4とともに説明する。図2は各出力波形を示してい
る。エンジンの振動がノッキングセンサ1により電気信
号に変換され、図2に示すような、ノッキングセンサ1
の出力信号S1がフィルター2に供給される。フィルタ
ー2より出力されたノッキング検出に必要なエンジン振
動成分S2が振動エネルギー検出部3へ供給される。こ
こで、振動エネルギー検出部3は、エンジンの振動をエ
ネルギー検出区間信号S4における積算ゲートH間の振
動エネルギーとして検出しこれをマイクロプロセッサ4
に供給する。エネルギー検出区間信号S4は、マイクロ
プロセッサ4において、クランク角センサ5やシリンダ
センサ6からの各気筒の回転角情報をもとにつくられ、
振動エネルギー検出部3に送出される。マイクロプロセ
ッサ4は振動エネルギー検出部3から得られた振動エネ
ルギー及びエンジン状態センサ7より得られる情報、例
えば吸気圧センサ8、水温センサ9等のエンジン状態の
情報をもとに、図4のフローに従いノッキング検出を行
い、その結果をもとに点火装置10に点火信号を出力す
る。
【0018】図3は、振動エネルギー検出部3の構成の
一例である。図3において、フィルター2より出力され
る信号S2は整流回路11により全波整流(または半波
整流)され整流回路出力S3となる。そしてマイクロプ
ロセッサ4はエネルギー検出区間信号S4において所定
の時間T1の間積算ゲートHを開き、これにより整流回
路出力S3を積算回路12で積算し積算回路出力S5を
得る。そして積算ゲートHの終了時にマイクロプロセッ
サ4に内蔵されているA/Dコンバータにより積算回路
出力S5の積算レベルGが取り込まれ、次の積算ゲート
が開くまでに積算回路における積算値をリセットする。
積算レベルGは整流回路出力S3の斜線部Fの面積に相
当する。つまり時間T1内のセンサ信号波形のエネルギ
ーに相当する量が得られることになる。
【0019】図4は、マイクロプロセッサ4における制
御フロー図である。ステップaにおいて、積算ゲートH
の終了時にマイクロプロセッサ4の内部に割り込みを発
生させA/DコンバータによりEi(振動エネルギー)
の計測が行われる。次に、ステップbにおいて、ステッ
プaで得られた振動エネルギーEiから予めマイクロプ
ロセッサ4の内部にエンジン運転状態に応じて記憶して
ある所定のバックグランドノイズ成分Eaを差し引い
て、ノッキング成分の振動エネルギーKEiのみを抽出
する。さらに、ステップcにおいて、ステップaでのE
i計測時のNe,PB,TW等のエンジン運転状態より
得られる所定の値をノッキング判定レベルKJGとす
る。ここで得られたKJGと上記KEiをステップdに
おいて比較し、KEi≦KJG(テップdでN)であれ
ばノッキング無しと判断しステップeに進み、Eiはバ
ックグランドノイズ成分(Ea)の学習補正に使われ、
ステップfに進む。テップdにおいて、KEi>KJG
であればノッキング有りと判断し、ステップfに進み点
火時期を算出する。
【0020】上記実施例以外にも本発明の範囲で種々の
修正が可能であり、例えば基準信号をクランク角センサ
からの信号を基準とせず、基準点火信号を基準とするよ
うにしても良い。
【0021】また、積算回路12はアナログ積分回路を
用いても、A/Dコンバータで時間T1の間サンプリン
グした値を合計しても同様の結果が得られる。
【0022】さらに、ノッキングセンサ1に圧電型以外
の静電型等の振動センサ、または内圧センサを使用して
も良い。
【0023】
【発明の効果】本発明は、上記実施例より明らかなよう
に、測定された振動エネルギーから、予めエンジン運転
状態に応じて記憶してあるバックグランドノイズ成分を
除去することにより、誤判定のない正確なノッキング判
別または、ノッキング強度判別が可能となり、振動検出
手段の故障検出精度も大幅に向上するという効果を有す
る。
【0024】さらに、機関の個体ばらつきによらずセッ
ティング(ゲート設定が簡略化できる等)が容易である
という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるノッキング検出装置
のブロック図
【図2】同装置の動作を示す波形図
【図3】同装置の振動エネルギー検出部の構成を示すブ
ロック図
【図4】同装置の動作を示すフローチャート図
【図5】従来のノッキング検出装置のブロック図
【図6】同装置の要部の動作を示す波形図
【符号の説明】
1 ノッキングセンサ 2 フィルター 3 振動エネルギー検出部 4 マイクロプロセッサ 5 クランク角センサ 6 シリンダセンサ 7 エンジン状態センサ 8 吸気圧センサ 9 水温センサ 10 点火装置 11 整流回路 12 積算回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関の所定回転角度を検出するための回
    転角度検出手段と、前記回転角度検出手段から得られる
    情報をもとに基準信号を発生する基準信号発生手段と、
    内燃機関の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検
    出手段より得られる信号と、前記基準信号発生手段より
    得られる信号を基にエンジンの振動エネルギー相当量を
    計測する振動エネルギー検出手段と、得られた振動エネ
    ルギーより所定のバックグランドノイズ成分相当量を差
    し引きノッキング成分エネルギー量を得るノッキング成
    分検出手段と、前記ノッキング成分検出手段より得られ
    たノッキング成分のエネルギー量に基づきノッキングの
    有無または強さを判定するノッキング判定手段とを備え
    たノッキング検出装置。
  2. 【請求項2】 前記振動エネルギー検出手段において、
    基準信号発生手段より得られる所定の角度範囲に於いて
    振動検出手段よりの出力を積算することにより、その積
    算量をエンジンの振動エネルギー相当量として得ること
    を特徴とした請求項1記載のノッキング検出装置。
  3. 【請求項3】 前記ノッキング成分検出手段において、
    バックグランドノイズ成分相当量を、ノッキングが起き
    ていない時の振動エネルギー検出手段からの出力をもっ
    て、学習補正を行うことを特徴とした請求項1記載のノ
    ッキング検出装置。
  4. 【請求項4】 前記ノッキング成分検出手段において、
    バックグランドノイズ成分相当量の学習補正を気筒別に
    行うことを特徴とした請求項1記載のノッキング検出装
    置。
  5. 【請求項5】 前記ノッキング判定手段において、得ら
    れたノッキング成分のエネルギー量を機関運転状態に応
    じて得られる所定のノッキング判定値と比較することに
    よりノッキングの有無、または強さを判定することを特
    徴とした請求項1記載のノッキング検出装置。
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