JPH06505805A - 内燃機関のノッキング検出装置 - 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】 内燃機関のノッキング検出装置 従来技術 本発明は、主請求範囲の上位概念に示されているノッキング検出装置に関する。

内燃機関におけるノッキング燃焼を検出する装置は通常はフィルタを有しており 、このフィルタにノッキングセンサの出力信号が導びかれ、この信号から、ノッ キング燃焼を特徴づける周波数成分が取り出される。次にこの周波数成分から後 置接続の比較装置において、ノッキングを特徴づける信号成分が、信号スペクト ル全体からめられた背景信号よりも、またはノッキングを特徴づける成分のない 信号スペクトルからめられた背景信号よりも高い時に、ノッキングが検出される 。

前述の方法を含むノッキング検出装置または方法は、ドイツ連邦共和国特許出願 公開公報第３３４２４６６号に示されている。ノッキング検出の信頼性を向上さ せる目的でこの公知の装置またはこの方法の場合は、ノッキングセンサの出力信 号が濾波の前に付加的に可調整の増幅器において、信号の高さが回転数に依存せ ずにほぼ一定に維持される様に、増幅される。さらにフィルタがディジタルフィ ルタとして構成されており、このディジタルフィルタの伝達関数はフィルタ係数 にの制御により回転数または負荷に依存して選定できる。

しかしこの公知の装置または方法は、発生することのある周波数ドリフトが考慮 されず、そのため確実なノッキング検出が困難である欠点を有する。

発明の効果 これに対して、主請求の範囲の特徴部分に示された構成を有する内燃機関のノッ キング検出装置は、フィルタ手段の可制御な中心周波数により、このフィルタ手 段を、発生した、ノッキング信号の周波数ドリフトへ適合化できる利点を有する 。中心周波数のこの追従制御により、著しく有利なノッキング検出を保証するＳ ／Ｎ比の改善が達成される。

唯１つのフィルタではな（多数のフィルタを並列接続してこれらのフィルタの各 々の中心周波数を追従制御すると、別の利点が得られる。個々のフィルタの中心 周波数を、エンジン作動パラメータに依存して例えば瞬時のクランク軸角度位置 、負荷、燃焼室圧力または回転数に依存して追従制御することにより、ノッキン グ検出の信頼性の一層の向上が可能となる。中心周波数の追従制御は、フィルタ の共振周波数を制御するマイクロコンピュータを用いて有利に行なわれる。

準備処理されたノッキングセンサの出力信号の周波数および／または位相の変化 を連続的にめて、ノッキング検出の目的で周波数の変化を評価することにより、 有利にＳ／Ｎ比を背景ノイズよりも高められる。

従属形式の請求の範囲に示された構成により、本発明の装置の有利な拡張および 改善が可能となる。

図面 第１図に、ドイツ連邦共和国特許出願公開公報第３３４２４６６号公報に記載の 様なノッキング検出装置が示されている。第２図〜第４図は本発明の３つの実施 例を示す。

説明 第１図に示されているノッキング検出装置の場合、出力信号Ｓ１を供給するノッ キングセンサ１０が例えば物体音響センサが、増幅器１１．フィルタ１３．整流 器および積分器１４を介して、計算装置１７の例えばマイクロコンピュータのア ナログ／ディジタル変換器１６と接続されている。

増幅器１１の増幅度は制御または調整可能である。

この場合、入力側１２を介して、例えば計算装置１７から供給される相応の信号 Ｓ２が導びかれる。

フィルタ１３は次のように設定される固定の中心周波数ｆｍを有する。即ちこの 中心周波数は、ノッキングに起因する信号成分は通過させるが、他の周波数を有 する信号成分は濾波除去される。

整流器と積分器１４はフィルタ１３から供給された信号Ｓ３を測定窓の間中だけ 使用し、これから電圧Ｓ４を形成する。この電圧は計算装置１７においてＡ／Ｄ 変換後の背景信号と比較される。ノッキングは、この比較が所定の条件を充足す る時に検出される。

測定窓の持続時間ならびにその位置をクランク軸の位置に関連づけて設定する信 号Ｓ５は、入力側１５へ導びかれる。この信号Ｓ５は計算装置１７においてクラ ンク軸の位置に依存して形成される。

ノッキングに起因する信号の周波数は内燃機関の所定のパラメータに依存して偏 移することが、示された。例えば上死点ＯＴの後に現われるノッキング信号の周 波数は、クランク軸角度の増加につれて減少する。

ノッキングセンサの物体音響信号の記録の際に、ピストン運動と相関される周波 数ドリフトが観察された。

この事実が本発明により利用される。

周波数ドリフト（チャープ）に応じて選択フィルタの中心周波数を追従制御する ことにより、Ｓ／Ｎ比の明瞭な改善が達成される。このフィルタは、ノッキング を特徴づける信号を通過させるように、設計されている。

第２図に本発明の第１の実施例が示されており、これは、第１図の公知のノッキ ング検出装置と同じエレメント１０〜１７を有する。これらのエレメントも第１ 図と関係づけて説明された様に動作して信号を供給して、これらの信号と共働す る。これらの信号は部分的に、第１図に示された参照記号を有する。フィルタ１ ３ではなく、本発明の第１の実施例は、可変の中心周波数ｆｍｌを有するフィル タ１８を有する。このフィルタに入力側２５を介して制御信号Ｓ６が導びかれ、 信号Ｓ７が１９で示された整流器と積分器へ送出される。

制御信号Ｓ６はフィルタ１８の中心周波数ｆｍｌを所定の範囲において制御する 。この制御信号は計算装置１７において発生され、フィルタ１８の中心周波数ｆ ｍｌを次のように偏移させる。即ち中心周波数が内燃機関の全部の動作範囲の中 に位置して、そのため最適のノッキング検出が可能となりさらにＳ／Ｎ比が最大 となるように、偏移させる。

中心周波数ｆｍｌの制御すなわち偏移は、例えばマイクロコンピュータである計 算装置１７を用いて、スイッチングされる容量フィルタのクロックパルスを介し て行なわれる。このフィルタはコイルを用いない、集積化されるフィルタとして 構成できる。前記の制御は、中心周波数ｆｍｌが、個々のエンジンパラメータ、 複数個のエンジンパラメータまたはこれらの組み合わせの作用であるように実施 される。これらのパラメータはまず第一に、瞬時のクランク軸位置、負荷、燃焼 室圧力および回転数である。

ノッキング検出のために、第２図に示された実施例においては、計算装置１７− これにエンジン状態に関する別の情報が導びかれるーへ、整流器と積分器１９か ら発生される信号Ｓ８が導びかれて、ここで背景信号と比較される。背景信号を 上回わるとノッキングが検出されて計算装置１７が適切な操作を行なう。即ちノ ッキングを除去する目的で点火角度を変化させる。

フィルタ１８の中心周波数ｆｍｌは計算装置１７により、現在の作動条件の考慮 の下に制御される。そのため次の動作が保証される。即ちノッキングに起因する 、かつノッキングセンサ１０の適切に増幅された出力信号Ｓ１の、ノッキング検 出の対象とされる信号成分がフィルタ１８において、その他の信号成分から明瞭 に分離される。

第３図に本発明の第２の実施例が示されている。この実施例は、第１図および第 ２図に示されたエレメントの組み合わせを含む。一定の中心周波数を有するフィ ルタ１３および後置接続の被制御整流器と積分器１９は、可制御の中心周波数を 有するフィルタ１８と後置接続の被制御整流器、積分器１９との直列接続体に、 並列に接続されている。

第３図の実施例においては、ノッキングセンサ１０から供給されて増幅器１１に おいて適切に増幅された信号が、一方では、可制御の中心周波数ｆ１を有するフ ィルタ１８ならびに後置接続の整流器、積分器１９を介して計算袋ｆｆ１１７へ 導びかれ、他方では、一定の中心周波数ｆｍを有するフィルタ１３をならびに整 流器、積分器１４を介して同じく計算装置１７へ導びかれる。

計算装置１７において、加算点として示されている点２０において、異なるよう に濾波されたノッキングセンサの出力信号の差が形成される。この差りが所定の 閾値を上回わるとノッキングが検出されて表示される、即ち計算装置１７により 、このノッキングを除去するための操作が開始される。

第４図の実施例においては、互いに並列に接続される複数個のフィルタ１３．１ ８，２１．２２が設けられている。フィルタ１３は一定の中心周波数ｆｍを有し 、他方、フィルタ１８．２１および２２はすべて、所定の範囲内で変化可能な被 制御の中心周波数ｆｍｌ、ｆｍ２．ｆｍ３を有する。

フィルタ１８．２１．２２のまたは必要に応じて別のフィルタの制御は、計算装 置１７によりトリガされて、制御信号Ｓ６．Ｓ９．Ｓ９を相応の入力側２５゜２ ７．２８を介して入力結合することにより行なわれる。その結果、必要な場合は 周波数偏移を互いに独立に行なえる。

フィルタ１３，１８，２１．２２は整流器、積分器１９．２３，２４．２５を介 して計算装置１７と接続されている。さらにまとめて１６で示されているアナロ グ／ディジタル変換器が介入接続されている。入力側Ｓ５を介して、整流器およ び積分器１９．２３．２４．２５へ制御信号Ｓ５が導びかれる。

図４の装置においては、フィルタ１８．２１．２２の可変の中心周波数は、燃焼 室における異なる振動モードへ適合調整されており、そのため中心周波数ｆｍ１ 、ｆｍ２．・・・ｆｍｎはこれらの周波数に相応する。

振動モードｆｌ、ｆ２．・・・ｆｎは、内燃機関のノッキングに起因する基本振 動の高調波を形成する。

中心周波数の適合化は、例えば、スイッチングされる容量フィルタのクロックパ ルス周波数を介して、計算装置１７により制御される。追従制御される中心周波 数ｆｍｌ、ｆｍ２．・・・ｆｍｎは、個々のエンジンババラメータ、複数個のパ ラメータ、またはこれらの組み合わせに依存する。これらのパラメータはまず第 一に、瞬時のクランク角度位置、負荷、燃焼室圧力および回転数である。

フィルタおよび整流器、積分器を介して計算装置１７へ達する個々の信号の評価 は、この計算装置において行なわれる；ノッキングは、中心周波数ｆｍを有する １つまたは複数個の分岐に対して、第２図または第３図に示された検出の基準が 充たされる時に、検出される。

測定窓の間中に整流器、積分器１４．１９，２３゜２４がそれぞれ動作する。こ の測定窓の形成は計算装置１７により、クランク軸角度１回転数または負荷に依 存して、設定される。

周波数分析の目的で第２図〜第４図に示された装置は、センサ出力信号の周波数 および位相を測定する付加的な周波数−または位相検出器を有する。この目的で 例えば、増幅器１１において準備処理されるセンサ出力信号から出力結合されて 、周波数−または位相検出器３０へ導びかれる。

ＲＧ、１ ＦＩＧ、ム 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　ハルトマン、　シュテファンドイツ連邦共和国　Ｄ−７１４１ シュヴイーバーデインゲン　シェーアヴイーゼンヴエーク　６ （７２）発明者　フェルスター、　ユルゲンドイツ連邦共和国　Ｄ−９０５２ケ ムニッツフリードリッヒーフィアテルーシュトラーセ　（社）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．フィルタ手段を介して評価装置と接続されているノッキングセンサにより内 燃機関のノッキングを検出する装置において、少なくとも１つのフィルタ手段（ １３，１８，２１，２２）の中心周波数（ｆｍ１，・・・ｆｍｎ）が、内燃機関 の１つまたは複数個の作動パラメータに依存して制御される、ことを特徴とする 内燃機関のノッキングの検出装置。
2. ２．前記の作動パラメータが、クランク軸角度位置または回転数または負荷また は燃焼室圧力またはこれらの値の位意の組み合わせである、請求の範囲１記載の 装置。
3. ３．少なくとも１つのフィルタ手段（１３，１８，２１，２２）の中心周波数（ ｆｍ１，・・・ｆｍｎ）が１燃焼サイクル内で設定調整される、請求の範囲１又 は２記載の装置。
4. ４．フィルタ手段が、ｎ個の並列に接続されるフィルタ（１３，１８，２１，２ ２）を含み、該フィルタの中心周波数が制御可能である、請求の範囲１から３ま でのいずれか１項記載の装置。
5. ５．評価装置が計算装置（１７）を含む、請求の範囲１から４までのいずれか１ 項記載の装置。
6. ６．１つの中心周波数がまたは複数個の中心周波数が計算装置（１７）により制 御される、請求の範囲１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. ７．制御が、スイッチングされる容量フィルタのクロックパルス周波により行な われる、請求の範囲１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. ８．フィルタ手段を介して評価装置と接続されているノッキングセンサにより、 内燃機関のノッキングを検出する装置において、ノッキングセンサの出力信号の 周波数および／または位相が連続的に検出され、さらにノッキング検出のために 周波数の変化が評価されることを特徴とする、内燃機関のノッキング検出装置。
9. ９．周波数検出器がおよび／または位相検出器が設けられており、該検出器にノ ッキングセンサの出力信号が導びかれる、請求の範囲９記載の装置。