JPH02210227A - 内燃機関のノック検出装置 - 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） 本発明は内燃機関のノック検出装置に関し、より具体的
にはノックセンサ出力を機関回転数に応じた時定数でな
ましてノイズレベルを求めると共に、機関運転の過渡状
態が検出されたときはなまじ時定数を変え、よってノイ
ズレベルの算出遅れを回避する様にした内燃機関のノッ
ク検出装置に関する。

（従来の技術） 従来のノック検出技術においては、ノックセンサの出力
を整流し、整流値を所定の時定数で平滑してバックグラ
ウンド値（以下、「ノイズレベル」と称する）を求め、
次いで該ノイズレベルを増幅してノック判定レベルを求
めてセンサ出力と比較し、ノック発生の有無を判定して
いる。その−例としては、特公昭５６−６３６号公報記
載の技術を挙げることが出来る。

斯る如く、ノック判定レベルはノイズレベルに基づいて
求められることから、ノックを正確に検出するにはノイ
ズレベルを適正に求める必要がある。具体的には、ノッ
ク判定レベルを正常燃焼時のセンサ出力と異常燃焼時（
ノック発生時）のセンサ出力との間の適宜位置に設定す
るのが望ましい。而して、ノックセンサ出力は機関の運
転状態に応じて変動し、例えば機関回転数の増減に滓っ
て、また定常状態であっても所定の変動幅にて変動して
いる。従って、それに即応してノイズレベルを求めると
、それから算出されるノック判定レベルの変動幅が大き
くなって、正確にノックの発生を検出することが却って
困難になる場合があった。

その点から近時、機関高回転時に大きくなる様に設定し
たなまし係数を用いてノックセンサ出力を点火毎になま
し、よってノック判定レベルの変動幅を均一にする技術
が提案されており、その例として特開昭６０−１２３７
４６号公報記載の技術を挙げることが出来る。

（発明が解決しようとする課題） 而して、機関の運転が定常状態にあるときは斯る従来技
術により所望のノック判定レベルを適正に得ることが出
来るが、機関の運転が過渡状態、特にアクセルペダルを
急激に踏むスナップ動作等が行われて機関回転数が急、
激に変化した場合は、定常状態で設定したなまし時定数
では応答遅れを生じる不都合がある。即ち、第８図に示
す如く、ノックセンサ実レベル（真のノイズレベル）に
対し、算出したノイズレベルは応答遅れを生じて低くな
っており、その結果ノック判定レベルも低くなって実際
にはノックが発生していないのにノック発生と誤検知し
、意味のない遅角補正を点火時期に加えてしまう欠点が
あった。

従って、本発明は従来技術の上述の欠点を解消し、過渡
状態を検出してなまし係数を補正することによってノイ
ズレベルの算出遅れを解消し、ノイズレベルを正確に算
出することを可能にしてノックの発生を誤りなく検出す
ることが出来る内燃機関のノック検出装置を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために請求項１項に記載した発明
は第１図に示す如く、機関の適宜位置に設けられ、燃焼
の振動を検出するノックセンサ１、機関回転部近傍に設
けられ、機関の回転数を検出する回転数検出手段２、該
回転数検出手段及び前記ノックセンサの出力を入力し、
機関回転数に応じて設定される係数を用いてノックセン
サ出力をなましてノイズレベルを求めるノイズレベル算
出手段３、該ノイズレベル算出手段の出力を入力し、ノ
イズレベルからノック判定レベルを求めるノック判定レ
ベル算出手段４及び該ノック判定レベル算出手段及び前
記ノックセンサの出力を入力して比較し、ノック発生の
有無を判定するノック判定手段５からなる内燃機関のノ
ック検出装置において、機関の適宜位置に設けられ、機
関運転の過渡状態を検出する過渡状態検出手段６を設け
、前記ノイズレベル算出手段は該過渡状態検出手段の出
力を入力し、過渡状態が検出されたときは過渡状態に応
じて設定される補正値によって前記なまし係数を補正す
る様に構成した。

（作用） 機関運転の過渡状態を検出し、機関回転数に応じて設定
したなまし係数を補正するので、過渡時にあってもノイ
ズレベルの算出遅れがなく、よって正確にノイズレベル
を算出してそれからノック判定レベルを求めることが出
来、ノックの発生の有無を精度良く検出することが出来
る。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。第２図は本発明に係る
内燃機関のノック検出装置を点火時期制御装置も含めて
全体的に示す概略図である。

同図に従って説明すると、符号１０は４気筒等からなる
車両用の多気筒の内燃機関を示す。内燃機関１０は吸入
空気路１２を備えており、エアクリーナ１４から流入し
た空気はスロットル弁１６でその流量を調節されつつイ
ンテークマニホルド１８を経て−の気筒の燃焼室２０内
に導入される。

吸入空気路１２にはスロットル弁１６下流の適宜位置に
おいてパイプ２４が接続されて分岐されており、その分
岐路の終端部付近に吸入空気の圧力を絶対値で測定して
機関負荷を検出する吸気圧力センサ２６が設けられる。

また、内燃機関１０の冷却水通路２８の付近には水温セ
ンサ３０が設けられて機関冷却水の温度を検出すると共
に、吸入空気路１２のスロットル弁１６下流の適宜位置
には吸気温センサ３２が設けられて機関が吸入する空気
の温度を検出する。更に、スロットル弁１６には、その
弁開度を検出する前記した過渡状態検出手段たるスロッ
トル位置センサ３４が設けられる。

また、内燃機関１０の近傍にはディストリビュータ３６
が設けられると共に、その内部にはピストン３８の上下
動に伴って回転するクランク軸（図示せず）の回転に同
期して回転する磁石及びそれに対峙して配置された回転
体からなる前記した回転数検出手段たるクランク角セン
サ４０が収納されており、所定クランク角度毎にパルス
信号を出力する。更に、内燃機関１０のシリンダブロッ
ク４２の適宜位置には燃焼室２０から発生ずるノックに
基づく振動を検出する圧電型の前記したノックセンサ１
が設けられる。上記した吸気圧センサ等のセンサ２６，
３０，３２．３４，４０゜１の出力は、制御ユニット５
０に送られる。

第３図は制御ユニット５０の詳細を示しており、同図に
従って説明すると、吸気圧力センサ２６等のアナログ出
力は、制御ユニット内においてレベル変換回路５２に入
力されて所定レベルに変換された後、マイクロ・コンピ
ュータ５４に入力される。ｊ亥マイクロ・コンピュータ
は、Ａ／Ｄ変換回路５４ａ、、ｌ１０５４ｂ、ＣＰＵ５
４ｃ、ＲＯＭ５４　ｄ、ＲＡＭ５４　ｅ及び演算用のカ
ウンタ並びにタイマ（カウンタ及びタイマの図示は省略
した）を備えており、レベル変換回路出力はＣＰＵ５４
ｃの指令に応じてＡ／Ｄ変換回路５４ａにおいてデジタ
ル値に変換された後、ＲＡＭ５４　ｅに一時格納される
。又、クランク角センサ４０の出力は波形成形回路５６
において波形成形された後、ｌ１０５４ｂを介してマイ
クロ・コンピュータ内に入力される。

更に、前記したノックセンサ１の出力は制御ユニット５
０に送出された後、ノック検出回路６０に入力される。

ノック検出回路６０は、フィルタ手段６０ａ及びコンパ
レータ手段６０ｂ並びにＤ／Ａ変換手段６０ｃを備え、
フィルタ手段６０ａはコンパレータ手段６０ｂの非反転
入力端子に接続されると共に、その反転入力端子はＤ／
Ａ変換手段６０ｃが接続される。また、コンパレータ手
段６０ｂはマイクロ・コンピュータ５４に接続されると
共に、マイクロ・コンピュータ５４はＤ／Ａ変換手段６
０ｃに接続される。尚、前記したノックセンサ１として
、ノックに基づいた周波数で共振して出力を発生する共
振型式のものを用いた場合は想像線で示す如く、フィル
タ手段６Ｑａが不要となる。

このノック検出回路６０にあっては、コンパレータ手段
６０ｂにおいてセンサ出力をマイクロ・コンピュータ５
４が設定する基準値と比較し、ノイズレベルの算出及び
ノックの判定を行うが、この点に付いて第４図タイミン
グ・チャートを参照して説明すると、マイクロ・コンピ
ュータ５４から燃焼状態にないクランク角度範囲（例え
ばＡＴＤＣ１２０〜１４０度）において、Ｄ／Ａ変換手
段６０ｃに対し機関振動のバックグラウンド値たるノイ
ズレベルＶＮＯＴＳＥが比較基準値として出力される。

この角度範囲を第４図において「ノイズゲート」と示す
。出力値はＤ／Ａ変換手段６゜Ｃによりアナログ値に変
換され、センサ出力レベルとコンパレータ手段６０ｂに
て比較される。マイクロ・コンピュータ５４は比較結果
に基づき、コノノイスレベルの変更を行う。該ノイズレ
ベルは、センサ出力レベルの略ビーク値近辺になる様に
設定される。

又、マイクロ・コンピュータ５４は第４図にｒノックゲ
ート」として示す燃料状態を含む適宜なりランク角度範
囲（ＡＴＤＣＩＯ〜５０度）において、前記ノイズレベ
ルＶＮＯＩＳＥを基に所定の係数ＧＡＭＰ　　（運転状
態に応じ適宜設定される値）を乗じてノック判定レベル
を算出し、算出されたノック判定レベルをＤ／Ａ変換手
段６０ｃを介してコンパレータ手段６０ｂに出力する。

コンパレータ手段６０ｂはセンサ出力レベルを該ノック
判定レベルと比較し、センサ出力がノック判定レベルを
超えているとき、ノック発生と判断する。尚、斯るノッ
ク検出手法におけるノイズレベル及びノック判定レベル
の算出は、マイクロ・コンピュータ５４においてソフト
ウェア手法を用いて行われるが、ハードウェア回路を坩
いてアナログ的に検出しても良く、またノイズレベルの
生成についてもセンサ出力の平均値を用いる等、種々の
手法を用いて良い。

尚、マイクロ・コンピュータにおいてＣＰＵ５４ｃは周
知の如く、クランク角センサ４０の出力から機関回転数
を算出すると共に吸気圧力センサ２６の出力から機関負
荷状態を判断し、ＲＯＭ５４ｄに格納した基本点火時期
マツプを検索して基本点火時期を算出すると共に、水温
、吸気温等の他の運転パラメータから基本点火時期を補
正し、前記したコンパレータ手段６０ｂの出力からノッ
ク状態にあることが判明したときは該点火時期を更に進
遅角補正して最終点火時期を算出し、出力回路６８を経
てイグナイタ等からなる点火装置７つに点火を指令し、
ディストリビュータ３６を介して所定気筒の点火プラグ
７２を点火して燃焼室２０内の混合気を着火する。

続いて、第５図フロー・チャートを参照して本検出装置
の動作を説明する。尚、第５図に示すプログラムは所定
クランク角度毎に前記マイクロ・コンピュータにおいて
割り込み起動される。

先ず、３１０において今回検出したスロットル弁開度θ
ＴＨｎ及び機関回転数Ｎｅを読み込み、Ｓ１２において
今回検出したスロットル弁開度θＴＨｎと前回検出した
スロットル弁開度θＴＨｎ−１とからスロットル変化量
ΔθＴＨを算出し、Ｓ１４において所定のスロットル変
化量ΔθＴＨＲＥＦと比較する。即ち、単位時間当たり
のスロットル弁開度の変化量が所定値を超えているか否
かで機関運転の過渡状態を検出する。

而して、Ｓ１４においてスロットル変化量が所定値を超
えておらず、よって機関運転の過渡状態にないと判断さ
れるときは定常運転状態にあるものとして５１６に進み
、そこで前記したなまし係数たるＮＩＳを検出した機関
回転数に応じて検索する。第６図はこのなまし係数の特
性を示す。図示の如く機関回転数に比例して増加する様
に設定されており、斯る特性値が前記したマイクロ・コ
ンピュータのＲＯＭ５４　ｄ内に機関回転数に応じて検
索自在に格納される。

ここで、第３図及び第４図を再度参照して本実施例にお
けるノイズレベルの算出手法（ノックセンサ出力のなま
し手法）に付いて詳細に説明すると、ノック検出回路６
０のコンパレータ手段６０ｂにはマイクロ・コンピュー
タ５４よりＤ／Ａ変換手段６０ｃを介して今回の比較基
準値（この比較基準値は、前回のノイズゲート中に比較
されたノックセンサ出力との比較結果に基づいて算出さ
れたノイズレベルＶＮＯＩＳＥｎ−１である）が送出さ
れ、今回のノイズゲートにおいてセンサ出力と比較され
る。而して、センサ出力が比較基準値を超えた場合には
パルス（以下、「ノイズパルス」と称する）を出力する
が、マイクロ・コンピュータにおいてＣＰＵ５４　ｃは
該コンパレータ手段出力を入力し、ノイズパルスが所定
頻度となる様に比較基準値を上下させ、よって求まった
値を今回のノイズレベルＶ　Ｎ０ＩＳＥｎとする。セン
サ出力値は機関回転数等の増減によって変動することか
ら、ノイズレベルもそれに応じて更新する必要がある。

而して、ノイズレベルの更新は、具体的には、■ノイズ
パルスが所定値以上生じた場合（例、３個以上） ＶＮＯ４ＳＥｎ＝　ＶＮＯＩＳＥｎ−ＬＸ　　（１＋　
−）２旧３ ■ノイズパルスが全く生じない場合 ＶＮＯＩＳＥｎ＝　ＶＮＯＩＳＥｎ−ＬＸ　　（１）２
Ｎ１Ｓ ■ノイズパルスが零を超えて所定値未満生じた場合（例
、１〜２個） ＶＮＯＩＳＥｎ＝　ＶＮＯＩＳＥｎ−１とし、ノイズパ
ルスが所定値以上生じたときはセンサ出力の方が大きい
ものとして前回値Ｖ　Ｎ０ＩＳＥｎ−１を１／２Ｎ１３
だけ増加させた値を今回値ＶＮＯＩＳＥｎとし、全く生
じないときは同程度減少させた値を今回値とし、更にノ
イズパルスが１〜２個であるときは更新しない様にする
。斯る如くして、ノイズゲート中のセンサ出力の波高値
付近にノイズレベルを常に位置させるものである。而し
て、ノイズレベルはなまじ係数（累乗）　ＮＩＳによっ
て変動量が決定される訳であるが、前記した如く、セン
サ出力自体は機関回転数に応じて増減することがらなま
し係数ＮＩＳを機関回転数によって変え、変動幅が略均
−になる様に設定する（尚、なまし係数ＮＩＳは、増加
方向と減少方向で適宜違えても良い）、尚、ノイズパル
スが１〜２個のとき更新しない様に不感帯を設けたのは
、制御の安定性を図るためであることは云うまでもない
。

再び、第５図フロー・チャートに戻ると、続いてＳ１６
〜３２３においてノイズパルスの頻度に応じて前記の如
く修正し、最新のノイズレベルＶＮＯＩＳＥｎを算出す
る。

而して、Ｓ１４において過渡状態にあると判断されたと
きはＳ２４に進んでスロットル変化量ΔθＴＨに応じて
なまし係数の補正値ΔＮＩＳを検索する。第７図はこの
補正特性を示しており、スロットル変化量ΔθＴＨが所
定値ΔθＴＨＲＥＦ　＠超えて過渡状態と判断された場
合、その変化量の大きさ、即ち過渡状態の大きさに応じ
て補正値も大きくなる様に設定される。

続いて、Ｓ２６において３１６以降で求めたなまし係数
の基本値ＮＩＳから減算して過渡時のなまし係数を求め
、３２８〜Ｓ３３でノイズパルスの頻度に応じて増減し
、最新のノイズレベルＶＮＯＩＳＥｎを算出する。尚、
３２８でノイズパルスが発生しないと判断されたときは
、センサ出力を追従し得ているので、Ｓ３２における減
算においてなまし係数としてＳ２６で求めた値ではなく
、８１６で求めた基本値を用いても良い。

上記した実施例にあっては過渡状態が検出されたときは
定常運転時のなまし係数ＮＩＳから過渡状態の程度に応
じて設定する補正値ΔＮＩＳを減算してなまし係数を決
定するので、前記した式において分母側の値が小さくな
って変更量が大きくなり、換言すればノイズレベルを変
更する時定数が小さくなる。その結果、第８図に破線で
示す如く、真のノイズレベルとの差を減少させることが
出来る。尚、上記した実施例において、機関の過渡状態
をスロットル変化量から検出したが、それに限られるも
のではなく、前回スロットル弁開度θＴＨｎ−１と今回
スロットル弁開度θＴＨｎとの比から変化率を算出し、
該変化率を適宜設定した所定値と比較して検出しても良
（、或いは吸気圧力、機関回転数若しくは吸気量の変化
量から検出しても良い。

また、上記した実施例においてはなまじ係数の基本値を
機関回転数から変えたが、機関の負荷状態に応じて変え
ても良く、更には機関回転数及び機関負荷状態の両者か
ら変えても良い。

（発明の効果） 本発明に係る内燃機関のノック検出装置は、機関の適宜
位置に設けられ、機関運転の過渡状態を検出する過渡状
態検出手段を設け、ノイズレベル算出手段は該過渡状態
検出手段の出力を入力し、過渡状態が検出されたときは
過渡状態に応じて設定される補正値によって前記なまし
係数を補正する様に構成したので、過渡時にあっても追
従性良くノイズレベルを算出することが出来、それに基
づいてノック判定レベルを正確に算出することが出来、
よってノック発生の有無を精度良く検出することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は点火時期制
御装置を含む本発明に係るノック検出装置を示す概略図
、第３図はその制御ユニットの詳細を示すブロック図、
第４図はその中のノック検出回路の動作を示す説明タイ
ミング・チャート、第５図は本装置の動作を示すフロー
・チャート、第６図は該フロー・チャートの中のセンサ
出力のなまし係数の基本特性を示す説明図、第７図はそ
の中のなまし係数の過渡運転時の補正特性を示す説明図
及び第８図は従来技術と比較した場合の本発明によるノ
イズレベル算出手法を示す説明図である。 １・・・ノックセンサ、２・・・回転数検出手段（クラ
ンク角センサ４０）、３・・・ノイズレベル算出手段（
ノック検出回路６０、マイクロ・コンピュータ５４）、
４・・・ノック判定レベル算出手段（ノック検出回路６
０、マイクロ・コンピュータ５４　）、’　５・・・ノ
ック判定手段（ノック検出回路６０、マイクロ・コンピ
ュータ５４）、６・・・過渡状態検出手段（スロットル
位置センサ３４、マイクロ・コンピュータ５４）、５０
・・・制御ユニット、５４・・・マイクロ・コンピュー
タ、６０・・・ノック検出回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ、機関の適宜位置に設けられ、機関の振動を検出する
   ノックセンサ、 ｂ、機関の回転部近傍に設けられ、機関の回転数を検出
   する回転数検出手段、 ｃ、該回転数検出手段及び前記ノックセンサの出力を入
   力し、機関回転数に応じて設定される係数を用いてノッ
   クセンサ出力をなましてノイズレベルを求めるノイズレ
   ベル算出手段、ｄ、該ノイズレベル算出手段の出力を入
   力し、ノイズレベルからノック判定レベルを求めるノッ
   ク判定レベル算出手段、 及び ｅ、該ノック判定レベル算出手段及び前記ノックセンサ
   の出力を入力して比較し、ノック発生の有無を判定する
   ノック判定手段、 からなる内燃機関のノック検出装置において、ｆ、機関
   の適宜位置に設けられ、機関運転の過渡状態を検出する
   過渡状態検出手段、 を設け、前記ノイズレベル算出手段は該過渡状態検出手
   段の出力を入力し、過渡状態が検出されたときは過渡状
   態に応じて設定される補正値によって前記なまし係数を
   補正することを特徴とする内燃機関のノック検出装置。