JPH0681924B2 - 内燃機関のノッキング検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、機関の振動を検出する手段からの信号を処理
してノッキングの発生を検出するノッキング検出装置に
関する。

〈従来の技術〉 従来のノッキング検出とこれに基づく点火時期の制御は
第４図に示されるような装置によって行われている（特
開昭59−49369号公報等参照）。

Ｖ型６気筒機関１のシリンダヘッドには、該シリンダヘ
ッド壁の振動を検出して電圧として出力するノッキング
センサ２が装着されており、該ノッキングセンサ２から
の信号の中ノッキング信号に相当する高周波成分のみを
バンドパスフィルタ３によって抽出する。

次に、整流積分回路４は、前記バンドパスフィルタ３か
らの信号をノッキングを発生する頻度の高い所定のクラ
ンク角区間のみ積分し、その他の区間では積分すること
なく、次段のA/D変換器５に出力する。

A/D変換器５から直接入力した信号と、この信号を気筒
判別信号に応じて気筒毎に平均化処理した信号とをノッ
キング判定部６において比較する。

そして、ノッキング発生時は前記積分区間における信号
の積分値が平均化処理した値を上回ってノッキング有り
と判定され、それ以外のときはノッキング無しと判定さ
れる。

この判定に基づき、気筒別の点火時期補正量演算部７
が、気筒別に点火時期の補正量を設定する。例えば図示
のように第１気筒と、第２気筒でノッキング有りと検出
された場合は、これらの気筒の点火時期は所定量ずつ遅
角（リタード）され、ノッキング無しと判定された第３
気筒等の点火時期は所定量ずつ進角（アドバンス）して
設定される。

次いで点火時期演算部８において、機関の負荷を代表す
る燃料の基本噴射量Ｔ_Ｐと、機関回転速度Ｎとに基づい
て、基本点火時期ADV₀を予めROMに記憶されたマップか
ら検索して求め、これに、前記点火時期補正量演算部７
で演算した補正量を加算することにより、最終的な点火
時期を設定する。

設定された点火時期に基づいて、点火時期駆動回路９に
より、機関の対応する点火気筒に点火信号を出力する。
これにより、設定された点火時期に点火が行われる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の装置にあっては、ノッ
キング判定部５より前段のノッキング信号の処理を行う
ハードウエアとして、バンドパスフィルタ、整流積分回
路及びA/D変換器が必要でありハードウエア自体に掛か
るコストが高く付く上に、バンドパスフィルタの調整工
数が嵩むことによる製造コストの増大等の要因によりノ
ッキング制御に要するコストが相当大きなものとなって
いた。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、ノッキング信号処理を可及的にソフトウエアで実行
することにより、上記の問題点を解決した内燃機関のノ
ッキング信号処理装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため本発明は第１図に示すように、 機関に生じる振動を検出して電圧信号として出力する振
動検出手段と、 ノッキングを発生する頻度の高い所定のクランク角区間
を検出するノッキング発生区間検出手段と、 前記振動検出手段からの信号をA/D変換するA/D変換器
と、 前記ノッキング発生区間検出手段によって検出される区
間は、その他の区間より、前記振動検出手段からの信号
を前記A/D変換器により変換する頻度を大に制御する変
換頻度制御手段と、 A/D変換器により変換された信号を記憶する信号記憶手
段と、 前記信号記憶手段に記憶された信号の中から前記所定の
クランク角区間における最大値及び最小値の少なくとも
一方を判別して記憶する極値記憶手段と、 前記判別して記憶された最大値及び最小値の少なくとも
一方と、前記所定のクランク角区間以外のクランク角区
間におけるA/D変換された信号値とを比較してノッキン
グの有無を判別するノッキング判別手段と、 を含んで構成される。

〈作用〉 振動検出手段は、機関に生じる振動をノッキングによる
振動を含めて検出し、電圧信号としてA/D変換器に出力
する。

ノッキング発生区間検出手段は、ノッキングを発生する
頻度の高い所定のクランク角区間を検出し、これによ
り、変換頻度制御手段は該所定の区間ではA/D変換器に
よるA/D変換の頻度を大きく制御し、それ以外の区間で
はA/D変換の頻度を小さく制御する。

このようにしてA/D変換された信号が信号記憶手段によ
り記憶され、該記憶された信号の中、前記所定のクラン
ク角区間におけるものの最大値及び最小値の少なくとも
一方が極値記憶手段により、判別して記憶される。

ノッキング判別手段は、前記判別記憶された最大値及び
最小値の少なくとも一方と、前記所定のクランク角区間
以外のクランク角区間におけるA/D変換値とを比較し
て、その偏差の大きさ等によってノッキングの有無を判
別する。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

一実施例の構成を示す第２図において、第４図に示した
ものと同一の構成要素には、同一の符号を付してある。

図において、振動検出手段としてのノッキングセンサ２
からの電圧信号はA/D変換器11に出力される。

A/D変換頻度制御部12は、機関１の所定のクランク角毎
に信号を出力するクランク角センサ21（燃料噴射制御等
のため一般に設けられている）からの信号を入力して、
ノッキング発生頻度の高い所定の区間を検出して、当該
区間では前記A/D変換器11によるA/D変換動作を高い頻度
で行い、それ以外の区間では低い頻度で行わせる。即
ち、この機能がノッキング発生区間検出手段と、変換頻
度制御手段との機能を兼ね備える。

該変換されたデジタル信号は、その中前記ノッキング発
生頻度の高い所定の区間におけるものは信号ピークホー
ルド処理部13において、ピークホールド（最大値及び最
小値のみ保持）して記憶される。

一方前記所定の区間以外の区間における記憶された信号
は、平均化処理部14において平均化処理される。

そして、前記信号ピークホールド処理部13に記憶された
最大値及び最小値と、平均化処理部14において平均化処
理された値とはノッキング判定部15に入力され、該ノッ
キング判定部15において、両者が比較され、最大値及び
最小値と平均化処理された値との間に大きな偏差を有す
るとき等にはノッキング有りとの判定を下し、それ以外
のときはノッキング無しとの判定を下す。

以降、ノッキングの有無に応じて、点火時期補正量演算
部７が、気筒別に点火時期の補正量を設定し、点火時期
演算部８において、基本点火時期ADV₀に、前記補正量を
加算することにより、最終的な点火時期を設定し、点火
時期駆動回路９により、機関の対応する点火気筒に点火
信号を出力することにより、設定された点火時期に点火
を行う制御については、従来と同様に行われる。

次に、ノッキングの検出を第３図に示したフローチャー
トに従って、より詳細に説明する。

ステップ（図ではＳと記す）１では、クランク角センサ
21からの信号に基づいて、ノッキング発生頻度の高い区
間，例えば上死点後10゜〜57゜のクランク角区間か否か
を判別する。この部分がノッキング発生区間検出手段に
相当する。

ノッキング発生頻度の高い区間であると判定された場合
は、ステップ２へ進み、当該区間に合わせて設定された
高い頻度のA/D変換タイミングに一致しているか否かを
判定する。

そして、一致した時にステップ３へ進んでノッキングセ
ンサ２からの電圧信号をA/D変換器11によりA/D変換させ
ると共に、当該区間のA/D変換値を逐次RAMに記憶する。
即ち、この機能とRAMとは信号記憶手段に相当する。

ステップ４では、この区間に変換されたデジタル信号の
中で最大値であるか否かを判定し、最大値と判定された
場合はステップ５へ進んでその値をメモリDMAXに記憶す
る。

ステップ４の判定がNOであるときには、ステップ６へ進
んで前記変換されたデジタル信号の中で最小値であるか
否かを判定し、最小値と判定された場合はステップ７へ
進んでその値をメモリDMINに記憶する。

これらステップ４〜ステップ７までの機能が極値記憶手
段に相当する。

ステップ１でノッキング発生頻度の低い区間と判定され
た場合は、ステップ８へ進んで頻度の高い区間から低い
区間に移行した直後か否かを判定する。

そして、該判定がNOの場合はステップ９へ進み、低い頻
度で設定されたA/D変換タイミングに一致しているか否
かを判定する。

尚、ステップ2,3,9の機能が変換頻度制御手段に相当す
る。

一致した時にはステップ10へ進んでノッキングセンサ２
からの電圧信号をA/D変換器11によりA/D変換させると共
に、当該区間のA/D変換値を逐次RAMに記憶する。即ち、
この機能も信号記憶手段に相当する。

次いでステップ11へ進んで当該区間の信号データを加重
平均処理する。

ステップ12では、前記処理されたデータをメモリBGLに
記憶する。

また、ステップ８の判定がYESの場合はステップ13へ進
み、ステップ５で記憶された最大値のデータDMAXと、前
記加重平均処理された値BGLとを比較する。そして、前
者の値が後者の値より設定値以上大きいときにはステッ
プ14へ進むが、そうでないときにはステップ15へ進んで
ノッキング無しとの判定を下す。

次に、ステップ14では今度はステップ７で記憶された最
小値のデータDMINと、前記加重平均処理された値BGLと
を比較する。そして、前者の値が後者の値より設定値以
上小さいときには、ステップ19へ進んでノッキング有り
との判定が下し、そうでないときにはステップ15へ進ん
でノッキング無しとの判定を下す。

ここで、ステップ11〜ステップ16のでの部分がノッキン
グ判別手段に相当する。

ノッキング発生区間以外での加重平均値BGLは、振動を
生じないときのノッキングセンサからのバイアス電圧に
近い値であるため、これに対して最大値DMAXが十分大き
な値であり、且つ、最小値DMINが十分小さいときには機
関振動の振幅がノッキング発生時に生じるものに相当す
る大きさを有していると判断して、ノッキング有りとの
判定を行うのである。但し、簡易のため加重平均値BGL
を求めることなく、予めわかっているバイアス電圧と比
較してもよく、この場合ノッキング発生頻度の低い区間
でのA/D変換は全く行わなくて済む。即ち、本発明は、
ノッキング発生頻度の低い区間でのA/D変換の頻度を０
とするものを含むものである。

かかる構成とすれば、A/D変換器の他は、ノッキング検
出のための信号処理を全てソフトウエアで行うことがで
き、A/D変換の頻度もノッキングの発生し易い特定の区
間のみ頻度を大きくすればよいから、他の区間で内燃機
関の他の制御のための演算を十分行う余裕が有り、演算
速度大の専用のA/D変換器を設ける必要もない。

したがって、従来ノッキング検出のために必要となって
いたハードウエア及びその調整のためにアップしていた
コストを大幅に引き下げることができると共に、調整も
不要となる。

尚、本実施例の場合、ノッキングセンサのバイアス電圧
を大きく取ることにより、最大値と最小値を捉えてノッ
キングの有無を判別するため、高精度を判定を行える
が、ノッキングセンサからの信号を半波整流して最大値
又は最小値のみを捉えてノッキングの判別を行う構成と
してもよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によればノッキング検出の
ためのハードウエアを大幅に簡略化でき大幅なコストダ
ウンを図れると共に、ハードウエアの調整が不要となる
という利点を備えるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の構成を示すブロック図、第２図は、
本発明の一実施例の構成を示す図、第３図は、同上実施
例のノッキング検出ルーチンを示すフローチャート、第
４図は、従来例の構成を示す図である。 １……Ｖ型６気筒機関、２……ノッキングセンサ、11…
…A/D変換器、12……A/D変換頻度制御部、13……信号ピ
ークホールド処理部、14……平均化処理部、15……ノッ
キング判定部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関に生じる振動を検出して電圧信号とし
   て出力する振動検出手段と、 ノッキングを発生する頻度の高い所定のクランク角区間
   を検出するノッキング発生区間検出手段と、 前記振動検出手段からの信号をA/D変換するA/D変換器
   と、 前記ノッキング発生区間検出手段によって検出される区
   間は、その他の区間より、前記振動検出手段からの信号
   を前記A/D変換器により変換する頻度を大に制御する変
   換頻度制御手段と、 A/D変換器により変換された信号を記憶する信号記憶手
   段と、 前記信号記憶手段に記憶された信号の中から前記所定の
   クランク角区間における最大値及び最小値の少なくとも
   一方を判別して記憶する極値記憶手段と、 前記判別して記憶された最大値及び最小値の少なくとも
   一方と、前記所定のクランク角区間以外のクランク角区
   間におけるA/D変換された信号値とを比較してノッキン
   グの有無を判別するノッキング判別手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関のノッキン
   グ検出装置。