JPH02211384A - 内燃機関のノックセンサフェール検出装置 - 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センサフェール検出装置に関
し、より具体的にはセンサフェール判定レベルを機関水
温、或いは機関水温と運転状態とに応じて変える様にし
た内燃機関のノックセンサフェール検出装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関において、振動型等のノックセンサを設け、ノ
ックの発生を検出して点火時期等を補正することは良く
行われている。而して、斯る手法においてノックセンサ
が正常に作動していないと却って制御を誤らせることか
ら、センサの異常を検出する技術も提案されており、そ
の−例として特開昭５４−１５５３２２号公報記載の技
術を挙げることが出来る。この従来技術においては、ノ
ックセンサの出力を故障検出回路内において異常判定レ
ベル設定回路の出力と比較し、センサ出力が判定値を下
田る場合にはセンサ異常と判断している。

（発明が解決しようとする課題） 斯るセンサフェール判定技術においては、燃焼状態にな
くパルプシーテイング等のノイズの少ない適宜なりラン
ク角度範囲におけるノックセンサの出力（以下、「ノイ
ズレベル」と称スる）をセンサフェール判定値（レベル
）と比較し、センサの異常を判定している。而して、発
明者達が知見したところによれば、ノイズレベルは機関
水温に応じて変化し、具体的には低水温時に低下する。

これは、低水温時には機関構成部品が収縮し、例えばバ
ルブとロッカアームとのクリアランスが小さくなる等、
主として動弁系において振動が減少することに起因して
バックグラウンドノイズが低下するものと考えられる。

従って、従来技術に示される様にセンサフェール判定値
を一定値に固定する場合、常温を基準として設定すると
きは低水温時のセンサフェールを判別出来ない恐れがあ
り、また低水温時を基準に設定するとセンサがフェール
しているにも関わらず常温側において正常と誤認してし
まう不都合がある。また、ノックセンサ出力は機関回転
数の上昇に比例しても増加するものであり、従って機関
回転数に応じてセンサフェール判定レベルを増減するこ
とが望ましいが、その点に付いても従来技術においては
格別考慮が払われるものではなかった。云うまでもな（
、ノックセンサの異常を正確に検出することが出来ない
ときは、却って機関の制御を誤らせてしまうことになる
。

従って、本発明は従来技術の上述の欠点を解消し、セン
サフェール判定レベルを機関水温に応じて、乃至は機関
水温と機関回転数を含む機関の運転状態とに応じて変更
し、あらゆる運転状態において正確にノックセンサの異
常を検出することが出来る内燃機関のノックセンサフェ
ール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（、機関の振動レベルを検知し、該振
動レベルの大きさによりノックの発生を検出するノック
検出手段１及び前記ノック検出手段の出力を入力し、セ
ンサフェール判定レベルと比較してノック検出手段の異
常を判定するセンサフェール判定手段２を備えた内燃機
関のノックセンサフェール検出装置において、機関の冷
却水温度を検出する機関水温検出手段３を設け、前記セ
ンサフェール判定手段は該機関水温検出手段の出力を入
力して検出された機関水温に応じて前記センサフェール
判定レベルを設定する様にした。

請求項２項は、機関の振動レベルを検知し、該振動レベ
ルの大きさによりノックの発生を検出するノック検出手
段及び前記ノック検出手段の出力を入力し、センサフェ
ール判定レベルと比較してノック検出手段の異常を判定
するセンサフェール判定手段を備えた内燃機関のノック
センサフェール検出装置において、機関の冷却水温度を
検出する機関水温検出手段及び機関冷却水温及びノック
を除き、機関回転数を含む他の機関の運転状態を検出す
る運転状態検出手段を設け、前記センサフェール判定手
段は該機関水温検出手段及び運転状態検出手段の出力を
入力し、検出された運転状態と機関水温とに応じてセン
サフェール判定レベルを設定する様にした。

（作用） 請求項１項に係る内燃機関のノックセンサフェール検出
装置にあっては、センサフェール判定レベルを機関水温
に応じて設定するので、暖機の前後を通じてノックセン
サの異常を正確に検出することが出来、よって点火時期
等のノック制御を誤ることなく行うことが出来る。

請求項２項に係る内燃機関のノックセンサフェール検出
装置にあっては、機関の運転状態と機関水温とに応じて
センサフェール判定レベルを設定するので、水温を含む
機関のあらゆる運転状態においてノックセンサの異常を
正確に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
内燃機関のノックセンサフェール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
置においてバイブ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の付近には前
記機関水温検出手段たる水温センサ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。

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から発生するノックに基づく振動を検出する圧電型
のノックセンサ４４が設けられる。上記した吸気圧セン
サ等のセンサ２６，３０，３２゜４０．４４の出力は、
制御ユニット５０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及び水温センサ
３０並びに吸気温センサ３２の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
。該マイクロ・コンピュータは、Ａ／Ｄ変換回路５４ａ
、１１０５４　ｂ、ＣＰＵ５４　ｃＳＲＯＭ５４　ｄ、
ＲＡＭ５４ｅ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、Ｒ
ＡＭ５４　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４４の出力は制
御ユニット５０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６０
ａ及びコンパレータ手段６０ｂ並びにＤ／Ａ変換手段６
０ｃを備え、フィルタ手段６０ａはコンパレータ手段６
０ｂ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６０ｃに接続される。尚、前記したノックセ
ンサ４４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６０ａ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ＡＴＤｃ、２０〜１４０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ＶＮＯＩＳＥ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６０Ｃ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、このノイズ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ピ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「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、ノクク発生と判断する。

更に、マイクロ・コンピュータ５４は同図に「センサフ
ェール判定ゲート」として示すクランク角度範囲におい
て、適宜なセンサフェール判定値Ｖ　ＦＳ　（Ｖ　ＦＳ
ＴＷ）　’を設定してノイズレベルＶＮＯＩＳＥと比較
する。そこにおいて、ノイズレベルＶＮＯＩＳＥが判定
値ＶＦＳを下廻ったとき、センサ異常と判断する。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
回路を用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、またノックセンサ４４が正常に動作しており且つ
そ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袋Ｗ７０
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において機関回転数Ｎｅ　、水温Ｔｗ及び
ノイズレベルＶＮＯＩＳＩｉを読み込ミ、Ｓ１２におい
て検出した水温に応じてセンサフェール判定値（レベル
）　ＶＦＳＴ−を検索する。第６図はこのセンサフェー
ル判定値の特性を示す説明図である。判定値は図示の如
く、ノイズレベルが比較的小さい低温時は小さく、水温
が上昇するにつれて増加する様に設定する。斯る特性は
前記したマイクロ・コンピュータにおいてＲＯＭ５４　
ｄ内に格納され、水温に応じて検索自在とする。

続いて、３１４においてフェール判定フラグＦ　ＸＣＦ
Ｓが１にセットされていない、即ち、既にフェール判定
がなされていないことを確認した後Ｓ１６に進み、そこ
で検出した機関回転数が所定値ＮＦＳを超えているか否
か判断する。これはアイドル回転域にあるか否かを判別
するためであり、ノツクセンサ出力は前記した如く機関
回転数に比例して増減するので、アイドル状態等の低回
転域にあるときはノックセンサ出力そのものも低く、よ
ってフェール判定を行うと誤判定する恐れがあることか
ら、それを回避するためである。従って、この所定値Ｎ
ＦＳとしては、１１０００ｒｐ等の適宜な値を設定する
。

３１６においてアイドル回転域にないと判断されたとき
は３１８に移行し、そこでノイズレベルＶＮＯＩＳＥと
センサフェール判定値Ｖ　ＦＳＴＷを比較し、ノイズレ
ベルが超えていればＳ２０に進んでフェール判定回数カ
ウンタＣＦＳをリセットし、Ｓ２２においてフェール判
定フラグＦ　ＫＣＦＳを０にリセットし、センサ正常と
判断してプログラムを終了する。

而して、３１８の判断においてノイズレベルがセンサフ
ェール判定値を下田ると判断されるときは３２４に進み
、フェール判定回数カウンタＣＦＳをインクリメントし
、３２６においてカウンタ値が所定値ＣＴＦＳＪに達し
たと判断されるまでループし、到達が確認されると３２
８に至ってフェール判定フラグを１にセットし、センサ
異常と判断する。上記においてフェール判定回数をカウ
ントし、所定値に達した時点で始めてセンサフェールと
判断するのは誤検出を避ける意図であることは云うまで
もない。尚、前記したマイクロ・コンピュータ５４に適
宜な警告表示手段を接続し、８２８でセンサフェールが
検出されたとき表示する様にしても良い。

本実施例に係る内燃機関のノックセンサフェール検出装
置においては、ノイズレベルをセンサフェール判定値（
レベル）と比較するに際し、該センサフェール判定値を
水温に応じて変える様に構成したので、機関の水温によ
りバックグラウンドノイズが相違し、それから生成され
るノイズレベルが相違する場合であっても、あらゆる水
温においてセンサフェールを正確に判定することが出来
、よって点火時期等のノック制御を適正に行うことが出
来る。また、機関がアイドル域等の低回転状態にあると
きはフェール判定を中止すると共に、フェール判定に際
しても適宜回数判定されて始めて異常と判断するので、
誤検出することが少ない。

第７図は本発明の第２の実施例を示すフロー・チャート
である。第１実施例と相違する点を中心に説明すると、
５ｉｏｏで機関回転数等を読み込んだ後、５１０２にお
いて機関回転数に応じてセンサフェール判定基準値Ｖ　
ＦＳＮｅを検索し、続いて５１０４において水温に応じ
て判定補正値Δ■ＦＳＴＷを検索し、５１０６で基準値
から補正値を減算して最終的なセンサフェール判定値Ｖ
ＦＳを求める。第８図はこの基準値を、第９図はこの補
正値の特性を示す説明図である。図示の如く、基準値は
ノックセンサ出力が機関回転数に比例して増大すること
から回転数に応じて増加する様に設定されており、第９
図の補正値は水温が上昇するにつれて減少する様に設定
される。従って、第８図の基本特性から第９図の補正特
性を減算することにより、機関回転数及び水温に応じて
増減する最適なセンサフェール判定値（レベル）を得る
ことが出来る。斯るテーブル値はＲＯＭ５４　ｄ内に格
納され、機関回転数及び水温から検索する。尚、残余の
ステップ（３１０８〜３１１８）は第１実施例のそれと
異ならないので、詳細な説明は省略する。

第２実施例の場合には機関回転数から基本的なセンサフ
ェール判定値（レベル）を決定すると共に、水温に応じ
て該基本値を修正する様に構成したので、水温の変化を
含むあらゆる機関の運転状態に亘ってセンサフェールを
一層的確に判定することが出来る。

（発明の効果） 請求項１項の内燃機関のノックセンサフェール検出装置
は、機関の冷却水温度を検出する機関水温検出手段を設
け、センサフェール判定手段は該機関水温検出手段の出
力を入力し、検出された機関水温に応じて前記センサフ
ェール判定レベルを設定する様に構成したので、機関低
温時に動弁系等のバックグラウンドノイズが低下してノ
ックセンサのノイズレベルが減少する様な事態が生じて
も正確にセンサフェールを検出することが出来、よって
点火時期等のノック制御■を誤ることなく最適に行うこ
とが出来る。

また、請求項２項の装置は、機関の冷却水温度を検出す
る機関水温検出手段及び機関冷却水温及びノックを除き
、機関回転数を含むその他の機関の運転状態を検出する
運転状態検出を設け、センサフェール判定手段は該機関
水温検出手段及び運転状態検出手段の出力を入力し、検
出された運転状態と機関水温とに応じてセンサフェール
判定レベルを設定する様に構成したので、機関水温のみ
ならず機関のあらゆる運転状態に亘ってセンサフェール
を一層的確に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センサフェール検出装
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
トの中のセンサフェール判定値（レベル）の特性を示す
説明図、第７図は本発明の第２実施例を示すフロー・チ
ャート、第８図はその中のセンサフェール判定値（レベ
ル）の基本特性を示す説明図及び第９図は同様にその中
のセンサフェール判定値（レベル）の補正特性を示す説
明図である。 １・・・ノック検出手段（ノックセンサ４４、ノック検
出回路６０、マイクロ・コンピュータ５４）、２・・・
センサフェール判定手段（ノック検出回路６０、マイク
ロ・コンピュータ５４）、３・・・機関水温検出手段（
水温センサ３０）、５０・・・制御ユニッｌ−１５４・
・・マイクロ・コンピュータ、６０・・・ノック検出回
路出願人　　　　本田技研工業株式会社 代理人　　　　弁理士　吉　１）　豊 θ 第１図 第５ 図 Ｔｗ（〜 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１） ａ、機関の振動レベルを検知し、該振動レベルの大きさ
   によりノックの発生を検出するノック検出手段、 及び ｂ、該ノック検出手段の出力を入力し、センサフェール
   判定レベルと比較してノック検出手段の異常を判定する
   センサフェール判定手段、からなる内燃機関のノックセ
   ンサフェール検出装置において、 ｃ、機関の冷却水温度を検出する機関水温検出手段、 を設け、前記センサフェール判定手段は該機関水温検出
   手段の出力を入力し、検出された機関水温に応じて前記
   センサフェール判定レベルを設定することを特徴とする
   内燃機関のノックセンサフェール検出装置。
2. （２） ａ、機関の振動レベルを検知し、該振動レベルの大きさ
   によりノックの発生を検出するノック検出手段、 及び ｂ、該ノック検出手段の出力を入力し、センサフェール
   判定レベルと比較してノック検出手段の異常を判定する
   センサフェール判定手段、からなる内燃機関のノックセ
   ンサフェール検出装置において、 ｃ、機関の冷却水温度を検出する機関水温検出手段、 及び ｄ、機関冷却水温及びノックを除き、機関回転数を含む
   その他の機関の運転状態を検出する運転状態検出手段、 を設け、前記センサフェール判定手段は該機関水温検出
   手段及び運転状態検出手段の出力を入力し、検出された
   運転状態と機関水温とに応じてセンサフェール判定レベ
   ルを設定することを特徴とする内燃機関のノックセンサ
   フェール検出装置。