JPS5880539A - 内燃機関のノツキング検出方法 - Google Patents

内燃機関のノツキング検出方法

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JPS5880539A
JPS5880539A JP17895281A JP17895281A JPS5880539A JP S5880539 A JPS5880539 A JP S5880539A JP 17895281 A JP17895281 A JP 17895281A JP 17895281 A JP17895281 A JP 17895281A JP S5880539 A JPS5880539 A JP S5880539A
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JP
Japan
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knocking
magnitude
crank angle
output
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP17895281A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Suematsu
末松 敏男
Yuji Takeda
武田 勇二
Yoshiyasu Ito
嘉康 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS5880539A publication Critical patent/JPS5880539A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/22Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

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】 本発明は内燃機関のノッキング発生の有無及び発生した
ノッキングの大小を検出する方法に関する。
機関の異常燃焼に伴って発生する機械的振動、即ちノッ
キング、會ノックセンサと称する振動検出素子により電
気的振幅変動として検出するノッキング検出力法として
、ノックセンサ出力の包絡lll1Iを検出し1、その
包絡憩の微分値が所定値管越えたか否かに応じてノッキ
ング発生の有無を検出する方法について本出願人等は既
に提案している。
包+)In!の倣分値會知れば、ノックセンサの検出し
た振動がノッキングによるものかあるいはパルプ打音等
の単なる雑音によるものかを判別することが可能である
。しかしながら、包絡縁の微分値はノッキングの度合に
応じて変化しないため、これによってノッキングの大小
を検出することは不可能である。ノッキングの度合を把
握できないと、ノッキング抑圧’+ttlJ御を行う際
の1′l1IJ御輩が定まらず、過剰制御、過不足制御
を引き起す因となる。
従って本発明は上述した間趙点會解消するものであり、
本発明の目的はノッキング発生の有無はもとより、発生
したノッキングの度合をも正しく検出できるノッキング
検出方法を提供することにおる。
上述した目的を達成する本発明の特徴は、愼械的振*t
−q気信号の振幅変動に変換する少なくとも1つの振動
検出素子を機械本体に装着し、あらかじめ定めた少くと
も1つの気筒の点火後の所定クランク角度範囲における
前記電気信号の振幅に応じて変化する直流電圧の微分値
と第1の比較基準値との大小管比較してノッキング発生
の有無金検出し、一方、前記クランク角度範囲における
前記電気信号の振幅の最大値と第2の比較基準電との大
小を比較してノッキングの大小を検出することにおる。
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の一実施例の全体の構成を概略的に表わ
している。同図において、10は機関のシリンダブロッ
ク、12FiシリンダブロックlOK取り付けられたノ
ックセンサである。ノックセンサ12は、例えば圧電素
子あるいは電砿業子等から構成され、機械的振動を電気
的な振幅変動に変換する周知のものである。第1図にお
いて、さらに、14はディストリビュータを示しており
、す16及び18が設けられている。クランク角センサ
16G″i、気筒判別用であり、この機関が6気筒であ
るとすると、ディストリビュータ軸が1回転する毎、即
ちクランク軸が21g1転する毎(72゜UA毎)に1
つのパルスを発生する。その発生位置は九例えは、第1
気筒の上死点の如く設定される。クランク角センサ18
は、rイストリビエータ軸か1回転する毎に24個のノ
9ルス、従ってクランク角3σ母のパルスを発生する。
ノックセンサ12、クランク角センサ16及び18から
の龜気伯°号は、制御回路20に送シ込まれる。1ti
lJ−回路20には、さらに機関の吸気通路22に設け
られたエアフローセンサ24からの吸入空気流に1r表
わすイぎ号が送シ込まれる。一方、制御回路20からは
、イグナイタ26に点火信号が出力きれ、イグナイタ2
6によって形成されたスノセーク電匠は、ディストリビ
ュータ14を介して谷気筒の点火ノック28に分配され
る。
機関には、虐冨、運転状態パラメータを検出するその他
の種々のセンサが設けられ、′tた、制御回路20は、
燃料噴射弁29等のfIIIJ御をも行うか、これらは
本発明とは直接関係しないため、以下の説明では、これ
らt全て省略する。
第2図は、181図の制御回路20の一構戟例を表わす
ブロック図である。エアフローセンサ24からの電圧信
号は、バッファ30i介してアナログマルチブレフサ3
2に送り込まれマイクロコンビ、−夕からの指示に応じ
て選択されてA/L)変換器34に印加され、2進信号
にf換された仮、入出力ポート36を介してマイクロコ
ンピュータ内に取り込まれる。
クランク角センサ16からのクランク角720゜毎の/
4ルスは、バッファ38を介して割込み要求信号形成回
路40に印加される。一方、クランク角センサ18から
のクランク角30”毎のi’?ルスは、バッファ42會
介して割込み**僅号形成回路40及び速度信号形成回
路44に印加される。割込み要求信号形成回路40は、
クランク角720”毎及び3σ毎の各ノRルスから、−
々の前込み豊水信号を形成する。これらの割込み責求信
号は入出力ポート46を介【7てマイクロコンピュータ
に印加される。速度1ご号形成回1Nr44は、クラン
ク角30”毎の・七ルスの周期から機関の回転速度N6
1表わす2進信号を形成する。
形成さnfc回転速度信号は、入出力ポート46會介し
てマイクロコンピュータに込り込まれる。
ノックセンサ12の出力11!号は、インピーダンス変
換用のバッファ及びノッキング個有の周波数帯域(7〜
8KHz)が通過帯域であるバンドパスフィルタから成
る回路47を介して!&流回路48及びピークホールド
回路49に送り込まれる。整流回路48は、回路47を
ブ「するノックセンサ12からの出力信号を全波もしく
は手渡整流する。
整流された信号はローノ臂スフィルタ50に送夛込まれ
、斯くしてローフ9スフイルタ50の出力は、ノックセ
ンサ12の出力信号を包絡線検波したものとなる。この
包絡線信号は微分回路51において微分され、その11
jiIき會表わす信号となる。微分回路51の出力はピ
ークホールド回路52に送り込まれる。
ビー゛クホールド回路49及び52Fi、融53及び5
4さらに入出力ポート46を介してホールド指示信号が
マイクロコンビエータから印加式れている際にのみそれ
ぞれピークホールド動作を行う。
即ち、ピークホールド回路49は、この期間中、ノック
センサ12からの出力信号を取り込み、その最大畿輪を
ホールドする。また、ピークホールド回路52Fi、こ
の期間中、微分回路51の出力信号を取シ込み、その最
大値をホールドする。これらのピークホールド回路49
及び52の出力は、A/D変換器55及び56によって
それぞれ2進信号に変換され、入出力ポート46會介し
てマイクロコンビ轟−タに送り込筐れる。ただし、A/
l)変換器55及び56のA/Di換開始は、入出力ポ
ート46及び@57及び58をそれぞれ介してマイクロ
コンビ為−夕から印加されるA/f)&M起動信号によ
って行われる。また、A/D変換が終了すると、A/D
変換器55及び56は、融59及び60t−さらに入出
力ポート46t−介してマイクロコンピュータにAID
変換完了通知を行う。
一方、マイクロコンピュータから、入出力ポート46を
ブ1゛シて駆動回路61に点火信号が出力されると、こ
わが駆動信号に変換され、イグナイタ26が付勢さtす
る。その結果、点火信号の持続時間及び持続時期に応じ
た点火tBIJ御が行われる。
マイクロコンビエータは、前述の入出力ポート36及び
46と、マイクロプロセッサ(MP U )62、ラン
ダムアクセスメモリ(ftAM)64、リードオンリメ
モリ(ROM)66、図示しないクロック発生回路、メ
モリ制御回路、及びこれらを接続しデータの転送等を行
うパス68等から主としてW4欣さnている。マイクロ
コンピュータは、ROM66内に格納さn、ている制御
ゾログラムに従って櫨々の処理t−実行する。
マイクロコンピュータは、ノックセンサ12からの信号
中に主にノッキング信号のみが含まれるような期間(ノ
ッキング検出期間ン、例えは、各気筒あるいはあらかじ
め定めた特定の気筒の爆発行程における10Fi、AT
DC〜50℃A、ATDCの期間にぜ−クホールド指示
信号をピークホールド回路49及び52に送シ出す。ま
た、そのノッキング検出期間の終る時期に、A/D変換
器55及び56に対してA/D変換起動信号を与え、ピ
ークホールド回路49及び52の出力のA/D変換を実
行させる。A/D変換器55及び56からA/D変換完
了通知がそれぞれ印加されると、マイクロコンビ為−夕
は変換後の2進信号金それぞれRAM640所定位置に
格納する。従って、ノッキング検出期間中のノックセン
サ12の出力の最大蚕幅値に対応するデータVmax及
びノッキング検出期間中のノックセンサ12の出力の包
Mtjlを微分した値の最大値に対応するデータdv/
dtm□がそれぞれRAM64格納されることになる。
第3図はマイクロコンビ凰−夕の制御グログラムのうち
%に本発明に関連した部分を表わすフローチャートであ
る1割込み要求信号形成回路40から、各気筒あるいは
あらかじめ定めた特定の気筒の出動上死点より所定クラ
ンク角度手前の位置、例えば90Fi 、BTDCで所
定の割込み要求信号が印加ちれると、MPU62は、こ
の第3図の割込み処理ルーチンを実行−rる。ます、ス
テップ70において、他の処理ルーチン中で取り込んだ
回転速度Ne及び吸入を気流菫Qに蘭する入力データを
RAM64から読み出す。次いで、ステラ7”71にお
いて、ee及びQに応じた基本点火進角oBAsICt
TIJ知の方法で算出する。次のステップ72において
は、包絡縁の微分値の最大値dv/dtmaX WrR
AM64から読み出し、 次ノスf ッf 73 kc
j、・Vhて、このIIfdv/dtmaxがめらかじ
め定めた第lの比較基準値A以上であるか否かを判別す
る。” No =f)場合、即ちdv/dtrnaxく
Aの場合、ノッキング発生無しと判別し、ステッf74
乃至77の処理が実行される。ステンf74乃至77で
は、過去101!!lの連続した点火サイクルでノッキ
ング発生がなかった場合には点火時期の補正量θkt−
αだけ増大させようとするものである。即ち、ステップ
74でnが10以上であるか否か管判別し、10禾満の
場合はステラf75でnを1つだけ増大させた後ステラ
f7Bへ進む、一方、nが10以上である場合はステラ
″j′76へ進み、nt−零にリセットした後ステップ
77へ進む。ステップ77では、点火時期の進角補正量
Okをαだけ増大させる処理を行う0例えば、αは、α
=lUl1m選ばれる。次いでプログラムはステラf7
Bへ進み、ステ、ラグ71で求めた基本点火進角θBム
smに進角補正音θkK−加算して蝦終的な点火進角θ
を得る。即ち、ステラf7Bではθ←θBA81C+#
にの演算が行われ、基本点火進角θBA8]Cがθに7
12II′f補正される。
ステラf7Bの処理が終了するとメインルーチンに復帰
する。
一方、ステップ73において、dv/dtmax≧Aで
あると判別された場合、即ちノッキング発生有りと判別
された場合は、ステップ79へ進み、nを零にリセット
す石。
次いでステラf80において、ノックセンサ出力の振幅
の最大値Vmax會RAM64から読み出し、次のステ
ラ7’81において、この値V m a xがあらかじ
め定めた第2の比較基準値B以上であるか否かを判別す
る。@NO”の場合、即ちVmax〈Bの場合、ノッキ
ングが小さいと判別され、次のステップ82において、
進角補正量θkがβだけ減少さnる。βは例えば、β=
1℃Aに選ばれる1次いでステラf7Hにおいて、前述
と同様に基本点火進角θBAEIKの補正が行われる。
一方、−YNS″の場合、即ち、Vmax≧Bである場
合は、ノッキングが太きいと判別され、次のステラf8
3において、進角補正量θkがγたけ減少される。ri
dγ〉βで69、例えばγ=2℃Aに選ばれる。次いで
ステップ78で基本点火進角θBA81!iの補正が行
われる。なお、点火時期を進角方向に補正すれは機関の
出力向上が計れ、また、遅角方向に補正すればノッキン
グの抑圧に有効であることは周知である。      
    l第4図は上述した実施例の作用を説明するた
めの図であり、(4)は、ノッキングとは異る振動が生
じた際、(雑音が生じた際)のノックセンサ12の出力
波、形jL1とその包絡線波形bt、(BJは比較的小
さいツクキングが発生した際のノックセンサ12の出力
波形Jとその包絡m波形bs 、(Qは比較的大きいツ
クキングが発生した際のノックセンサ12の出力波形a
sとその包絡線波形bs t−それぞれ示している。同
図からも明らかのように、ノックセン?12の出力の包
結線の傾きは、ノッキングによる振動とそうでない場合
の振動とでは大きく異なる。従って、包結線出力t−微
分した値を所定の比較基準値と比較すれは、ツクキング
発生の有無が正しく判別できる。そして、ノッキング発
生有と判別した場合に、ノックセンサ出力の振幅の最大
値がどのl!!!度であるかを知れば、ツクキングの度
合を正確に判別する・ことができる。
なお、上述した実施例で扛ノックセンサ出力の包絡線f
、做分しているが、本発明においては、ノックセンサ出
方の振幅に応じて変化する直流電圧を微分すれば良い、
これは、例えば、ノックセンサ出力の実効値、整流後の
平均値等でるる。
以上詳細に説明したように本発明によれば、Qr足クラ
ンク角度範囲におけるノックセンサ出方の振幅に応じて
変化する直流電圧の微分値と$1の比較基準値との大小
を比較してノッキング発生の有無を検出し、一方、上記
クランク角度範囲におけるノックセン、す出力の振幅の
最大illと第2の比較基準値との大小を比較してツク
キングの大小を比較しているため、ノッキング発生の有
無はもとより1発生したノッキングの度合をも正確に検
出することができる。便って本発明の検出方法を用いて
ノッキンダ制@)を行えはノッキング発生を正しく、h
実VC慣知して制御が行え、しかもそのノンキングの度
合に応じたノッキング抑圧制御ができる。即ち、梢友の
非常に高いノッキング制御上行うことがaJ能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発町の一笑施例の全体の概略構成図、第2図
にpJ1図の如」御回路のブロック図、第3図は制#回
路の割込み処理ルーチンの70−チャート、第4図は本
発明の作用f:祝明するための波形図でるる。 lO・・・シリンダブロック、12・・・ノックセンサ
、14・・1ナベストリビ纂−タ、16.18・・・ク
ランク角センサ、20・・・制御回路、36.46・・
・入出力/−)、47・・・バッファ及びフィルタ(ロ
)路、48・・・整流回路、49.52・・・ピークホ
ールド回路、50・・・ローパスフィルタ、51・・・
微分回路、34.55,56・・・A/D変換益、62
・・・MPU。 64・・・RAM、66・・・ROM。 特許出願人 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願代理人 弁理士  青 木   朗 弁理士 西舘和之 弁理士  山 口 昭 之 帛1別

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、機械的振動を電気信号の振幅変動に変換する少なく
    とも1つの振動検出素子管機械本体に装着し、あらかじ
    め定めた少くとも1つの気筒の点火後の所定クランク角
    度範囲における前記電気信号の振幅に応じて変化する直
    流電圧の微分値と第1の比較基準値との大小を比較して
    ノッキング発生の有無を検出し、一方、前記クランク角
    度範囲における前記電気信号の振幅の最大値と第2の比
    較基準値との大小を比較してノッキングの大小番検出す
    るどとt−特徴とする内燃機関の7ツキング検出方法。
JP17895281A 1981-11-10 1981-11-10 内燃機関のノツキング検出方法 Pending JPS5880539A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007187557A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Fuji Heavy Ind Ltd エンジン評価方法及びエンジン評価装置
DE102012220356A1 (de) 2012-02-20 2013-08-22 Mazda Motor Corp. Klopfregelungvorrichtung eines Verbrennungsmotors

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