JPH02130237A - 内燃機関のノック抑制装置 - 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、内燃機関のノッキングを抑制する内燃機関
のノック抑制装置に関するものである。

［従来の技術〕 機関が発生するノックを検出し、抑制する抑制方式には
燃料制御２点火時期制御、過給圧制御などがあるが、以
下の説明では最も多く実用化されている点火時期制御に
おいて説明する。

以下に第５図に示す従来の内燃機関の点火時期制御装置
について述べる。

この第５図の〈１）は機関に取り付けられ１機関の振動
加速度を検出する加速度センサ、（２）は加速度センサ
（１）の出力信号のうちノッキングに対し感度の高い周
波数フィルタ、（３）はこの周波数フィルタ（２）の出
力信号のうちノック検出に対し妨害波となるノイズを遮
断するアナログゲートである。

また、ゲートタイミング制御器（４）は妨害ノイズの発
生時期に対応してアナログゲート（３）の開閉を制御す
るようにしている。

このアナログゲート（３）の出力はノイズレベル検出器
（５）および比較器（６）に送られる。ノイズレベル検
出器（５）はノッキング以外の機関の機械振動ノイズレ
ベルを検出するものである。

また、比較器（６）はアナログゲート（３）の出力電圧
とノイズレベル検出器（５）の出力電圧とを比較し、ノ
ック検出パルスを発生して積分器（７）に出力するよう
にしている。

積分器（７）は比較器（６）の出力パルスを積分し、ノ
ッキング強度に応じた積分電圧を発生するものである。

この積分器（７）の出力電圧に応じて、移相器（８）は
基準点火信号の位置を変位させるものである。

一方、（９）は予め設定した点火進角特性に応じた点火
信号を発生する回転信号発生器であり。

この回転信号発生器（９）の出力を、波形整形回路（１
０）で波形整形し、同時に点火コイル（１２）の通電の
開角制御を行うようになっている。

また、上記移相器（８）の出力信号によりスイッチング
回路（１１）は点火コイル（１２）の給電を断続するよ
うにしている。

第６図に加速度センサ（１）の出力信号の周波数特性を
示す、この第６図において、Ａはノッキングのない場合
、Ｂはノッキングの発生した場合である。

この加速度センサ（１）の出力信号には、ノック信号（
ノッキングに伴い発生される信号）やそれ以外の機関の
機械的ノイズや信号伝達経路に乗る各種ノイズ成分１例
えばイグニッションノイズなどが含まれる。第６図の特
性Ａと特性Ｂを比べると、ノック信号には特有の周波数
特性があることがわかる。

この分布は機関の違い、あるいは加速度センサ（１）の
取り付は位置の違いにより差は有るものの、それぞれの
場合にノッキングの有無により明確な分布の違いがある
。そこで、このノック信号の有する周波数成分を通過さ
せることによって他の周波数成分のノイズを抑圧し、ノ
ック信号を効率よく検出することができる。

第７図、第８図は第５図の各部の動作波形を示し、同一
符号は同一部分の波形を示すもので第７図は機関のノッ
キングが発生していないモードを５第８図は機関のノッ
キングが発生しているモードをそれぞれ示している。

次に、第５図の内燃機関の点火時期制御装置の動作を説
明する。ＪＲ閏の回転により予め設定された点火時期特
性に対応して回転信号発生器（９〉より発生する点火信
号は波形整形回路〈１０）によって所望の閉路角をもつ
開開パルスに波形整形され。

移相器（８）を介してスイッチング回路（１１）を駆動
し１点火コイル（１’２）の給電を断続し、その通電電
流の遮断時に発生する点火コイル（１２）の点火電圧に
よって機関は点火されて運転される。この機関の運転中
に起こる機関振動は加速度センサ（１）によって検出さ
れる。

いま２機関のノッキングが発生していない場合において
は、ノッキングによる機関振動は発生しないが、他の機
械的振動により加速度センサ（１）の出力信号には第７
図（ａ）で示すように機械的ノイズや点火時期Ｆに信号
伝達路に乗るイグニッションノイズが発生する。

この信号は周波数フィルタ（２）を通過することにより
、第７図（ｂ）のように機械的ノイズ成分が相当抑圧さ
れるが、イグニッションノイズ成分は強力なため周波数
フィルタ（２）を通過後も大きなレベルで出力されるこ
とがある。

このままでは　イグニッションノイズをノック信号と誤
認してしまうため、アナログゲー■〜（３）は移相器（
８）の出力によってトリガされるゲートタイミング制御
器（４）の出力く第７図（Ｃ））によって点火時期から
ある期間そのゲートを閉じ、イグニッションノイズを遮
断する。このため、アナログゲート（３）の出力には第
７図（ｄ）の（イ）のように低レベルの機械的ノイズの
みが残る。

一方、ノイズレベル検出器（５）はアナログゲ１（３）
の出力信号のピーク値変化に応動し、この場合１通常の
機械的ノイズのピーク値による比較的緩やかな変化には
応動し得る特性をもち１機械的ノイズのピーク値より若
干高い直流電圧を発生する（第７図（ｄ）の（ロ））。

したがって、第７図（ｄ）に示すようにアナログゲート
（３）の出力信号の平均的なピーク値よりもノイズレベ
ル検出器く５）の出力が大きいため。

これらを比較する比較器（６）の出力は第７図（ｅ）の
ように何も出力されず、結局ノイズ信号はすべて除去さ
れる。

このため、積分器（７）の出力電圧は第７図（ｆ）のよ
うに零のままで移相器（８）による移相角（入出力（第
７図（ｇ）、第７図（ｈ））の位相差）も零となる。

したがって、この出力により駆動されるスイッチング回
路（１１）の開閉位相、すなわち１点火コイル（１２）
の通電の断続位相は波形整形回路（１０）の出力の基準
点火信号と同位相となり１点火時期は基準点火時期とな
る。

また、ノッキングが発生した場合、加速度センサ（１）
の出力には第８図（ａ＞のように点火時期よりある時間
遅れた付近でノックの信号が含まれ。

周波数フィルタ（２）およびアナログゲート（３）を通
過後の信号は第８図（ｄ）の（イ）のように機械的ノイ
ズにノック信号が大きく重畳したものになる。

このアナログゲート（３）を通過した信号のうち　ノッ
ク信号の立ち上がりは急峻なため、ノイズレベル検出器
（５）の出力信号のレベルがノック信号に対して応答が
遅れる。その結果、比較器（６）の入力はそれぞれ第８
図（ｄ）の〈イ）、（ロ）となるので、比較器（６）の
出力には第８図（ｅ）のようにパルスが発生する。

積分器（７）がそのパルスを積分し、第８図（ｆ）のよ
うに積分電圧を発生する。そして、移相器（８）が積分
器（７）の出力電圧に応じて、波形整形回路（１０）の
出力信号（第８図（ｇ）（基準点火信号））を時間的に
遅れ側に移相するため、移相器（８）の出力は位相が波
形整形回路’（１０）の基準点火信号の位相よりも遅れ
、第８図（ｈ）に示す位相でスイッチング回路（１１）
を駆動する。その結果３点火時期が遅れ１ノツキングが
抑圧された状態となる。

結局、これら第７図、第８図の状態が繰り返されて最適
の点火時期制御が行われる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記第５図、第７図および第８図に示した通り、この制
御装置は加速度センサ（１）の検出信号に基づくもので
あるから、加速度センサ（１）は各気筒で発生のノック
信号は均等に感度良く検出し。

これ以外の種々のノイズに対して感度が低く検出しない
ように装着位置を設定されることが、所望の制御性を確
保するための前提粂件として必要である。

この観点から考えると１機関のブロック本体の側面形状
が７字形に形成された。いわゆる■形機関あるいは４気
筒以上の多気筒機関においては、加速度センサ（１）が
機関を構成する各気筒のノックに対し均等に所定レベル
の感度で検出できる適切な位置がなく、全気筒でのノッ
クに対し均等な制御性を確保するには、２個以上の加速
度センサ（１）が必要であるという問題点が生じる。

図を用いて、これについて説明する。第９図は、気筒数
が６気筒のＶ形機関のヘッド側の平面を示している０図
において、（３１）はＶ形機関のブロック、（４１）は
第１気筒、（４２）は第２気筒。

（４３）は第３気筒、（４４）は第４気筒、（４５）は
第５気筒、（４６）は第６気筒をそれぞれ示している。

また、一方のバンクには奇数気筒、第１気筒（４１）、
第３気筒（４３）、第５気筒（４５）が、他方のバンク
には偶数気筒、第２気筒（４２）、第４気筒（４４）第
６気筒（４６）が各々設けられている。

（５１）〜（５４）は加速度センサで、これらの機能は
第５図に示した加速度センサ（１）と同等である。

加速度センサ〈５１）は第１気筒（４１）と第３気筒（
４３）の間の位置でシリンダブロックに固定されている
。以下同様に加速度センサ（５２）は第３気筒（４３〉
と第５気筒（４５）の間の位置で、加速度センサ（５３
）は第２気筒（４２）と第４気筒（４４）の間の位置で
、加速度センサ〈５４）は第４気筒（４４）と第６気筒
（４６）の間の位置で、各々シリンダブロックに固定さ
れている。ここで、加速度センサ（５１）〜（５４）は
バンクに囲まれたバンク内側にある。

この加速度センサ（５１）〜（５４）の各検出出力から
１機関にノックが発生していない時の機関の振動信号−
ノイズＮ（前述の第７図（ｄ）の（イ））と機関に所望
の制御レベルのノックが発生した時の振動信号＝ノック
信号Ｓを測定し、Ｓ／Ｎとして求めたのが第１０図の特
性である。

前述の通りＳ／Ｎが所定値以上に大きくないとノック信
号が検出できないので、Ｓ／Ｎが太きい方が有利であり
、制御が容易になる。第１０図（Ａ）は加速度センサ（
５１）の出力のＳ／Ｎであるが、６気筒の第１気ｆｌＪ
＜４１＞から第６気筒（４６）の各気筒でノックが個別
に発生した場合の検出出力から求めた特性を示し、加速
度センサ（５１）が固定されているバンク側の第１気筒
（４１）、第３気ＩＩ（４３）および第５気筒（４５）
で発生する各ノックは感度が良い状態で検出できている
ので、これら各気筒で発生するノックは効率良く検出で
き。

Ｓ／Ｎの大きいノック信号が得られる。しかし。

他方のバンク側の第２気筒（４，２）、第４気筒（４４
）および第６気筒（４６）で発生するノックに対し感度
が悪く、これらでノックが発生した時の検出出力はＳ／
Ｈの小さいノック信号であり１第１気筒（４１）〜第６
気筒（４６）に対するノック信号の検出感度は、気筒に
よって異なり、加速度センサ（５１）が固定されている
バンク側の気筒に対しては良く、他方のバンク側の気筒
に対しては悪い。

加速度センサ（５２）〜（５４）においてもその検出出
力を調べると、上記の傾向を示す特性を持つていて、加
速度センサを固定したバンク側の気筒とそうでないバン
ク側の気筒に対する検出特性が異なる全般的傾向が実機
テストから確認できた。

■形６気筒機関の場合、最も優れた設定の場合でも６気
筒のうちの５気筒に対し所定レベルのＳ／Ｎが得られる
ノック信号が検出できる程度で、６気筒の全てに対し必
要な所定のＳ／Ｎ以上のノック信号を検出することはき
め細かく行った実機テストでも確認できなかった。

すなわち、６気筒の各気筒で発生するノックを全て効率
良く検出するには、加速度センサは２個必要であり９例
えばｖ形機関の場合では各バンク毎に加速度センサを装
着しなければならないという問題点が従来装置にあった
。そして、これはノック信号弁別のための信号処理回路
も２回路分必要になり、システムコストが高くなるとい
う問題点でもあった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、簡単な精成で効率良くノック抑制ができる内燃機
関のノック抑制装置を得ることを目的とする。

［課組を解決するための手段］ この発明に係る内燃機関のノック抑制装置は。

２箇所以上の位置にまたがり機関に固定されたブラケッ
トに加速度センサを固定することにより１個の加速度セ
ンサで機関の全気筒で発生するノックを所定のＳ／Ｎ比
以上で検出できるようにするものである。

［作用〕 この発明においては、ブラケットが固定された２箇所以
上の位置からノック信号が伝搬されるため１個の加速度
センサによって全気筒で発生するノック信号を良好なＳ
／Ｎで検出し得る。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例による■形６気筒の機関の
平面を示す図である６図において、（３１）、（４１）
〜（４６）は第９図のものと同様である。　（５１ａ）
〜（５４ａ）は、第９図で加速度センサ（５１）〜（５
４）が取り付けられていたそれぞれの位置を示している
。（６１）は４１１１所の位置（５１ａ）〜（５４ａ）
でボルトにより機関のブロック（３１）に組み付けられ
たブラケット、（６２）はブラケッ）（６１）に組み付
けられた加速度センサである。

前述のように機関を運転し、加速度センサ（６２）の出
力を機関にノックが発生していない場合。

および機関にノックが発生した場合の各々において測定
し、前記Ｓ／Ｎを６気筒の各気筒について個別に測定す
ると第２図の特性が得られる。この図は第１０図に示し
た特性に対応する図である。

ブラケット（６１）にて取り付は位置（５１ａ）〜（５
４ａ）の各振動が加え合わされるが、ノック信号以外の
ノイズも同様に合成されるので、第８図に示されるよう
な加速度センサ（５１）〜〈５４）の各出力でのＳ／Ｎ
に対し格段にＳ／Ｎが改善されるわけではないが、第２
図に示すように６気筒の金気筒に対して十分なＳ／Ｎが
得られるもので各気筒のノックに対して実用値は十分に
確保できる。

次に、第３図に示す他の実施例について説明する。第３
　図（Ａ　）および第３図（Ｂ）は取り付は位置（５１
ａ）〜（５４ａ）の内の２箇所でブラケットを機関のブ
ロック（３１）に固定する場合のもので。

（６５）、（６６）はブラケットである。

これらの場合、ブラケット（６５）、（６６）を固定し
ている取り付は位置（５１ａ）、　（５４ａ）あるいは
取り付は位置（５２ａ）、　（５３ａ）においてそれぞ
れのバンクの気筒に対する検出特性が良い場合に効果的
であり、ブラケット（６５）、（６６）の小型軽量化、
ブロックへの取り付は工数削減が可能である。

第３図（Ａ）では収り付は位置（５１ａ）、（５４ａ〉
にブラケット（６５）を固定しているが、各取り付は位
置での検出特性が同等以上であれば、収り付は位１Ｆ（
５１ａ）と取り付は位置（５３ａ）で固定している第３
図（Ｂ）の場合においても適用できるものである。

第３図（Ｃ）は、第１図に示したブラケット（６１）が
板状であったのに対し、ブラケッ７ト（７１）は骨組構
造にしたものであり、第１図のブラケット（６１）の軽
量化を行っているものである。この場合１機関のブロッ
ク（３１）への固定は取り付は位置（５１ａ）〜（５４
ａ）の４箇所でブラケット（６１）と同様に固定してい
るが、ブラケット（７１）は骨組構造であるが、固定の
元の位置での検出特性より余分な共振等により振動伝達
性が低下し易い形状にあるので注意がいる。しがし１反
面、設計によって検出特性を向上させる一種のフィルタ
として使うことが可能であり、この点では板状のブラケ
ット（６１）よりも優れているものである。

第３図（Ａ）、（Ｂ）に示したブラケット（６５）。

（６６）についても板状から骨組構造にでき、上記のよ
うに振動フィルタとしてより効果的に使うことが可能で
ある。

第４図はこの発明の他の実施例を示し、直列６気筒内燃
機関に適用した一例を示す０図において、各気筒（４１
）〜（４６）は機関のブロック（３１）に直列に配置さ
れ、ブラケット（８０）は機関のブロック（３１）にコ
の字状に固定されている。また。

加速度センサ（６２）はブラケット（８ｏ）に装着され
ている。

上記ブラケット（６１）、（６５）、（６６）、（７１
）、（８０）の材質については３機関に使われるものと
して鋳鉄、アルミ等が代表的であるが、剛性、工作性、
コスト等を検討した場合、振動伝達性、工作性、コスト
の全体において鋳鉄が優れている。

アルミは剛性が低く、振動の伝わりも弱く、全体にレベ
ルが小さくなり、高周波（ｌＯＫＨｚ以上）でその傾向
を増すようである。特に、第３図（Ｃ）に示すような骨
組構造にするには強度を確保するのに鋳鉄が容易で、設
計自由度が全体に高い、鋳鉄材としては１例えばＦｅ１
２．ＦＣＤ５０があるが、ＦＣＤ５０の方が効率が良い
。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、従来９機関を構成する
各気筒において発生するノックを全て検出するためには
２個以上のノックセンサが必要である多気筒内燃機関に
おいて、２箇所以上の取り付は位置で機関のブロックに
固定されたブラケットを備え、このブラケットにノック
センサ１個を組み付けるようにしたことにより１機関の
各気筒で発生するノックをノックセンサ１個により感度
良く検出でき、したがってノック弁別回路も１回路分で
よいため低コストにもできる効果がある。

特に機関のブロックの側面形状がいわゆるＶ字形を成し
た機関においては、大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による機関の平面図、第２
図は第１図の加速度センサの検出特性図。 第３図および第４図はこの発明の他の実施例による機関
の平面図、第５図〜第８図は従来の機関の点火時期制御
装置の動作を説明する図、第９図は従来の機関の平面図
、第１０図は第９図の加速度センサの検出特性図である
。 図において、（３１”）・・・機関のブロック、（５１
ａ）〜（５４ａ）・・・取り付は位置、（６１）、（６
５）。 （６６）、　（７１）、　（８０）・・・ブラケット、
（６２）・・・加速度センサである。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 悠１図 閏波数 ３１．ゴな開の了ｏ１ソク ビ 不７図 →晴間 昂８図 →時間 手 続 補 正 書 平成１ 年　３（７］２５日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内燃機関に装着されノック情報を検出するノックセン
   サの出力からノック信号を弁別し、この弁別出力に基づ
   き前記内燃機関のノック発生要素を制御してノックを抑
   制する内燃機関のノック抑制装置において、少なくとも
   ２箇所以上の位置で前記内燃機関に対して固定されたブ
   ラケットを設け、このブラケットに前記ノックセンサを
   装着したことを特徴とする内燃機関のノック抑制装置。