JPS6279320A - 内燃機関のノツキング検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関の燃焼圧力振動の検出結果に基づ
いてノッキングを検出する内燃機関のノッキング検出装
置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、内燃機関においては、シリンダ内の未燃焼混合
気の早期若人による急激な燃焼によって、シリンダ寸法
（特にそのボア径）と燃焼温度とによって定まる複数の
固有振動数でシリンダ内圧力（筒内圧力）が減衰振動し
、この減衰振動によって内燃機関が金属的な叩き音を発
生する所謂ノッキング現象が生じることがある。

そこで、従来から内燃機関のノッキングを検出して、そ
の検出結果に応じて点火時期を制御してノッキングを回
避するようにした内燃機関の制御装置がある。

このような内燃機関の制御装置において使用されるノッ
キング検出装置としては、例えば特開昭５９−３９９７
２号公報等に記載されているものがある。

このようなノッキング検出゛皆百は、内燃機関のシリン
ダブロックにあるいは点火プラグの座金として取付けた
圧力センサ等のノックセンサから出力される検出信号か
らノッキングに関連する特定周波数帯域の信号を抽出し
、所定の信号処理をして機関の燃焼圧力振動に対応した
検出信号を生成し、この検出信号を基準値と比較してノ
ッキングの有無を判定するようにしている。

そして、この場合、燃焼圧力振動の検出結果と比較する
基準値として、固定値を使用することはノックセンサの
経時的劣化等の影響を受けることから、燃焼圧力振動の
検出値の平均値等のバックグランド値を使用するものが
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このようにバックグランド値を基準値と
して使用する場合には、機関の運転条件が変化してノッ
キングが連続して発生したときに燃焼圧力振動が大きな
って基Ｑ値（バックグランド値）が大きくなり、ノッキ
ングを正確に検出できなくなる恐れがある。

〔問題を解決するための手段〕 そのため、この発明による内燃機関のノッキング検出装
置は、第１図に示すように内燃機関の燃焼圧力振動を検
出する燃焼圧力振動検出手段Ａと、この燃焼圧力振動検
出手段Ａの検出結果に基づいてバンクグランド値を算出
する算出手段Ｂと、！Ｉ８焼圧力振動検出手段Ａの検出
結果と算出手段Ｂの算出結果とに基づいてノッキングが
発生したか否かを判定する判定手段Ｃとを備えると共に
、その判定手段Ｃがノッキングと判定した時の燃焼圧力
振動検出手段Ａの検出値が算出手段Ｂの算出したバック
グランド値の所定倍以上の時には算出手段Ｂによるバッ
クグランド値の更新を中止させる中止手段りを設けたも
のである。

〔作用〕

燃焼圧力振動の検出結果がバックグランド値の所定倍以
上のときには、その時の燃焼圧力振動の検出結果を使用
したバックグランド値の更新を中止する。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面を参照して説明する
。

第２図は、この発明を実施したノッキング検出装置を備
えた内燃機関の制御装置の概略構成図である。

まず、筒内圧センサ１は、圧電変換型圧力センサであり
、各気筒のシリンダヘッド２に装着する点火プラグ３の
座金として取付けてあり、内燃機関の筒内圧（シリンダ
圧）に応じた電荷信号Ｓ１を出力する。

チャージアンプ４は、筒内圧センサ１からの電荷信号、
Ｓｌを電荷−電圧信号変換した後増幅して、筒内圧検出
信号Ｓ２として出力する。

なお、これ等の筒内圧センサ１及びチャージアンプ４は
気筒数分（例えば６気筒であれば６個）設けである。

一方、制御回路５は、マルチプレクサ（ＭＰＸ）６と、
バンドパスフィルタ７と、整流器８と、積分器９と、Ａ
／Ｄ変換器１０と、第１図の算出手段Ｂ２判定手段Ｃ及
び中止手段りを兼ねた内燃機関の全体の制御を司る主制
御回路１１等とを備えている。

そのマルチプレクサ６は、チャージアンプ４からの筒内
圧検出信号８２等の各気筒についての筒内圧検出信号を
入力して、主制御回路１１からの選択信号に応じてその
内のいずれかを選択して筒内圧検出信号Ｓ３として出力
する。

バンドパスフィルタ７は、マルチプレクサ６で選択され
た筒内圧検出信号Ｓ３からノッキングに関連する周波数
帯域（例えば５〜２０ＫＨｚ）の信号成分のみを抽出し
て、この抽出した信号成分を筒内圧検出信号Ｓ４として
出力する。

整流器８は、バンドパスフィルタ７からの筒内圧検出信
号Ｓ４を余波整流又は半波整流して、整流筒内圧検出信
号Ｓ５として出力する。

積分器９は、整流器８からの整流筒内圧検出信号Ｓ５を
主制御回路１１からの積分指示信号ＳＡに応じて所定ク
ランク角期間の間積分して、この積分結果を積分信号Ｓ
Ｓとして出力する。

Ａ／Ｄ変換１ａ１０は、主制御回路１１で制御されて積
分器９からの積分信号Ｓ６をＡ／Ｄ変換する。

なお、この実施例では、筒内圧センサ１．チャージアン
プ４．バンドパスフィルタ７、整流器８及び積分器Ｓに
よって、第１図の燃焼圧力振動検出手段Ａを構成してい
る。

主制御回路１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマ
イクロコンピュータ１２及びｌ１０１３からなる。

この主制御回路１１は１図示しないクランク角センサか
らの基準位置信号及び単位角信号等を入力して、所定の
タイミングでマルチプレクサ６に切換信号を出力して所
要の筒内圧検出信号８２等を選択させ、また積分器９の
積分動作を制御する。

また、この主制御回路１１は、積分滞日からの積分信号
Ｓ６のＡ／Ｄ変換値に基づいてノッキングレベル、バッ
クグラウンドレベルの算出及びノッキング判定等のノッ
キング検出に係わる処理をし７この処理結果及び図示し
ない各種センサからの機関の運転状態に応じた信号等に
基づいて点火時期を演算する。

そして、この主制御回路１１は、算出した点火時期に応
じてパワートランジスタ１４をオン・オフ制御して点火
コイル１５の二次側に？：Ｅ　電圧を発生させろ。

この点火コイル１５の二次側に発生する窩電圧は、ディ
ストリビュータ１日によって所定の気高の点火プラグ乙
に印加され、火花点火が行なわれる。

次に、このように構成したこの実施例の作用について第
′５図以降をも参照して説明する。

まず、第３図を参照して燃焼圧力振動の検出処理につい
て述べる。

筒内圧センサ１からの電荷信号Ｓ１を電荷−電圧変換及
び増幅するチャージアンプ４からは、内燃機関の筒内圧
に変化に応じた同図（イ）に示すような筒内圧検出信号
Ｓ２が出力される。

そして、マルチプレクサ６からは、各気筒についてのチ
ャージアンプからの筒内圧検出信号が順次選択されて、
同図（ロ）に示すような筒内圧検出信号Ｓ３が出力され
る。

このマルチプレクサ６からの筒内圧検出信号Ｓ３をバン
ドパスフィルタ７を通過させることによって同図（ハ）
に示すような所定周波数の信号成分のみが抽出され、こ
の信号を整流器８で例えば余波整流することによって同
図（ニ）に示すような整流筒内圧検出信号Ｓ５が得られ
る。

そこで、主制御回路１１によって所定クランク角期間、
例えば上死点後１０°〜４５°　（１０゜ＡＴＤＣ〜４
５″ＡＴＤＣ）の間、積分器９を積分動作させる。なお
、この積分区間は点火ノイズ。

他の気筒のバルブ着座振動、マルチプレクサ６の切換時
のノイズを拾わない区間とする。

それによって、積分滞日からは、同図（ホ）に示すよう
な積分信号Ｓ６が出力され、Ａ／Ｄ変換器１０でＡ／Ｄ
変換される。

そこで、主制御回路１１は、積分器Ｓをリセットする時
のＡ／Ｄ変換器１０のＡ／Ｄ変換値、すなわち同図（ホ
）の燃焼圧力振動の検出結果としてのノッキング信号レ
ベルＳを読出して内部ＲＡＭの所定のアドレスに格納す
る。

次に、主制御回路１１が実行するノッキング判定処理に
ついて第４図を参照して述べる。

主制御回路１１は、上述した燃焼圧力振動の検出結果で
あるノッキング信号レベルＳのＡ／Ｄ変換後、すなわち
ここでは４５°ＡＴＤＣから第４図に示す処理の実行を
開始する。

まず、今回得られたノッキング信号レベルＳと、今回ノ
ッキング信号レベルを検出した第ｎ番気筒のノッキング
信号レベルＳに基づいて生成するバックグランド値ｍｎ
とに基づいて、ノッキングレベルＫＬを、 ＫＬ＝Ｓ−ごｎ の演算をして算出する。

そして、今回ノッキングレベルＫＬを算出した第ｎ番気
筒の点火時期補正量ＳＡｋ　ｎを内部ＲＡＭから読出す
。

その後、ノッキングレベルＫＬを基準値ＳＬと比較して
、ＫＬ≦ＳＬか否かを判別する。

このとき、ＫＬ≦ＳＬであれば、すなわち今回のノッキ
ングレベルＫＬが基準値ＳＬ以下で、ノッキング無とＴ
ＩＪ定したときには、内部ＲＡＪ４から読出した点火時
期補正量ＳＡｋ　ｎと予め設定したノッキング無時の補
正量Δ５Ａａ（例えば０．１’　）とに基づいて、新規
に点火時期補正量５Ａｋｎを、５Ａｋｎ（新）＝ＳＡｋ
ｎ（旧）＋ΔＳＡａの演算をして算出する。

また、ＫＬＩＳＬでなければ、すなわち今回のノッキン
グレベルＫＬが基準値ＳＬよりも大きく、ノッキング発
生と判定したときには、内部ＲＡＭから読出した点火時
期補正ＩＳ　Ａ　ｋ　ｎと予め設定したノッキング有時
の補正量ΔＳＡｒ　（例えば１．０°）とに基づいて、
新規に点火時期補正量５Ａｋｎを、 ５Ａｋｎ（新）＝ＳＡｋｎ（旧）−ΔＳＡｒのＣ寅算を
して算出する。

そして、このようにして算出した新規の点火時期補正量
ＳＡｋ　ｎを、内部ＲＡＭの所定のアドレスにストアす
る。

その後、バックグランド値Ｈｎ、すなわちノッキング信
号レベルＳの平均値を算出して処理を終了する。

次に、このバックグランド値Ｓｎの算出処理について第
５図を参照して説明する。

まず、ノッキングレベルＫＬを基準値ＳＬと比較して、
ＫＬ≦ＳＬか否か、すなわちノッキング発生か否かを判
別する。

このとき、ＫＬ≦ＳＬでなければ、すなわちノッキング
発生と判定したときには５今回のノッキング信号レベル
Ｓを（定数にｍ＝ｎ）の値と比較して、Ｓ≧に一８ｎか
否かを判別する。

なお、定数には、予め定めた値であり、実験によって求
めたバックグランド値Ｓｎの最大値を百１１Ｉａｘ、最
小値を否ｆｆｌ１ｎとしたとき。

（Ｓｍａｘ／　Ｓｍ１ｎ）≧Ｋ＞１ の関係を満たす値に設定する。

そして、ノッキング発生でない（ＫＬ≦ＳＬ）とき、及
びノッキング発生（ＫＬ＞ＳＬ）であるが、Ｓ≧に一８
ｎでないとき、すなわち今回のノッキング信号レベルＳ
がバックグランド値Ｈｎの所定（Ｋ）倍以上でないとき
には、新規のバックグランド植菌ｎを、 Ｈｎ　（新）＝Ｈｎ（旧）　　（１／ａ）Ｎｎ（旧）＋
（１／ａ）・Ｓの演算をして算出（更新）する。

なお、ここで、「ａ」は予め定めた定数であり。

ａ≧２に設定している。この定数ａは、ノッキング無の
ときとノッキング発生のときとで異なる値に設定しても
よい。

これに対して、ノッキング発生（Ｋ　Ｌ＞Ｓ　Ｌ）であ
り、しかもＳ≧に一否ｎであるとき、すなわち今回のノ
ッキング信号レベルＳ（燃焼圧力振動の検出結果）がバ
ンクグランド値Ｓｎの所定（Ｋ）倍以上であるときには
、バンクグランド値？Ｇ　ｎを更新することなく直ちに
この処理を終了する。

このように、バックグランド値Ｓｎの更新を、ノッキン
グでない時及びノッキング発生であるがその時のノッキ
ング信号レベルがバックグランド値Ｓｎの所定倍以下の
ときに限定している。

それによって、バックグランド値Ｓｎがノッキングの発
生によって大きくなることが抑制され。

適切なバックグランド植菌〇が得られる。

なお、ノッキングと判定したときでもノッキング信号レ
ベルがバックグランド値の所定倍未満であるときにバッ
クグランド値を更新するようにしたのは、次の理由によ
る。

すなわち、バックグランド値が比較的小さい運転条件か
ら大きい運転条件に急変した場合に、バックグランド値
の算出の遅れによって、ノッキングレベルが本来あるべ
き値よりも大きくなって、ノッキング発生と判定するこ
とがある。例えば運転条件の変化前と変化後のバックグ
ランド値の差がノッキングレベルより大きくなるときで
ある。

このような場合に、バックグランド値の更新を中止した
のでは、正しくノッキングを判定することができなくな
るからである。

次に、主制御回路１１が実行する点火時期制御について
第６図を参照して説明する。

主制御回路１１は、今回点火する気筒の点火時期をセッ
トするとき、例えば上死点前７０°　（７０ＢＴＤＣ）
でこの処理の実行を開始する。

そして、まず運転条件から基本点火時期Ｓ　Ａ　。

を演算又はテーブルルックアップによって求め。

今回点火する第４番気筒の補正量５Ａｋｉ？を内部ＲＡ
Ｍから読出し、点火時期ＳＡを。

５Ａ＝ＳＡｏ＋５Ａｋ（１ の演算をして算出する。

その後、この算出した点火時期ＳＡを点火時期制御用の
内部レジスタにセットして、この処理を終了する。

このように、この内燃機関のノッキング検出装置におい
ては、ノッキングと判定したときの燃焼圧力振動の検出
結果がバックグランド値の所定倍以上のときには、バッ
クグランド値の更新を中止するので、ノッキングの連続
的な発生等によってバンクグランド値が大きくなること
が抑制されると共に、運転条件の急変等にも追随できる
ので。

ノッキングを高精度に検出できる。

また、上記実施例のように、１個の燃焼圧力振動検出手
段の検出結果に基づいてノッキング検出及びバンクグラ
ンド値算出を行なうことによって、構成が簡単になると
共に、Ａ／Ｄ変換の回数やチャンネルの使用を減らすこ
とができる。

もっとも、この場合に２ノツキング検出用の燃焼圧力振
動検出手段とバックグランド値算出用の燃焼圧力振動検
出手段とを、別個に設けてもよいことは勿論である。

なお、上記実施例においては、燃焼圧力振動の検出値か
らバックグランド値を減算してノッキングレベルを求め
、このノッキングレベルと固定基僧値とを比較してノッ
キングを判定する例について述べたが、バックグランド
値に応じた基準値を生成して、この変動基準値と燃焼圧
力振動の検出値とを比較してノッキングを判定すること
もできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、ノッキングと
判定したときの燃焼圧力振動の検出結果がバックグラン
ド値の所定倍以上のときには、ハックグランド値の更新
を中止するので、ノッキングの検出精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロック図。 第２図はこの発明の一実施例を示すブロック構成図、 第３図は同じくその燃焼圧力振動検出作用の説明に供す
る波形図、 第４図及び第５図は主制御回路が実行するノッキング検
出処理及びそのバックグランド値算出処理の一例を示す
フロー図。 第６図は同じく点火時期算出処理の一例を示すフロー図
である。 １・・・筒内圧センサ　　　４・・・チャージアンプＳ
・・・マルチプレクサ　　７・・・バンドパスフィルタ
８・・整流器　　　　　　Ｓ・・・積分器１１・・・主
制御回路 第１図 第３因 （シ）　　　５５ 第４図　　　　　　　第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　内燃機関の燃焼圧力振動の検出結果に基づいてノッ
   キングを検出する内燃機関のノッキング検出装置におい
   て、前記燃焼圧力振動を検出する燃焼圧力振動検出手段
   と、該燃焼圧力振動検出手段の検出結果に基づいてバッ
   クグランド値を算出する算出手段と、前記燃焼圧力振動
   検出手段の検出結果と前記算出手段の算出結果とに基づ
   いてノッキングを判定する判定手段と、該判定手段がノ
   ッキングと判定した時の前記燃焼圧力振動検出手段の検
   出値が前記算出手段の算出値の所定倍以上であるときに
   該算出手段によるバックグランド値の更新を中止させる
   中止手段とを設けたことを特徴とする内燃機関のノッキ
   ング検出装置。