JPH0466754A - 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］ 本発明は、内燃機関のノッキングを検出するノッキング
検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、ノッキングを検出する方法が各種提案されている
が、例えばノックセンサ出力信号に対して高周波成分の
みを通過させるバンドパスフィルタとイグニッションノ
イズをマスクするアナログゲートを設け、更にバックグ
ラウンドノイズを比較器で除去したあとのノック信号の
みを積分器で積分するものがある。

第６図はこの例であり、５１は機関に取り付けられ機関
の振動加速度を検出する加速度センサ、５２は加速度セ
ンサ１の出力信号のうち、ノッキングに対して感度の高
い周波数の信号成分を通過させる周波数フィルタ、５３
は周波数フィルタ２の出力信号のうち、ノッキング検出
に対して妨害波となるノイズを遮断するアナログゲート
、５４は妨害ノイズの発生時期に対応してアナログゲー
ト５３の開閉を指示するゲートタイミング制御器、５５
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
するノイズレベル検出器、５６はアナログゲート５３の
出力電圧とノイズレベル検出器５５の出力電圧を比較し
、ノック検出パルスを発生する比較器、５７は比較器５
６の出力パルスを積分し、ノッキング強度に応じた積分
電圧を発生する積分器である。

第７図は加速度センサ１の出力信号の周波数特性を示す
。この第７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５１の出力信号にはノック信号（ノッ
キングに伴い発生する信号）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、例えばイ
グニッションノイズ等が含まれる。第７図のＡとＢを比
べるとノック信号には特有の周波数特性のあることが分
がる。

この分布は機関の違い、あるいは加速度センサ５１の取
り付は位置の違いによって差はあるものの、それぞれの
場所にノッキングの有無によって明確な分布の違いがあ
る。そこで、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
ック信号を検出することができる。

第８図および第９図は第６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８図の機関の
ノッキングが発生していないモードを、第９図は機関の
ノッキングが発生しているモードを示している。

今、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８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５２を通過することにより、第８図（ｂ
）のように機械的ノイズ部分が相当に抑圧されれるが、
イグニッションノイズ部分は強力なため、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して
誤認してしまうため、アナログゲート５３はゲートタイ
ミング制御器４の出力（第８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５３の出力
には第８図（ｄ）の記号イで示すようにレベルの低い機
械的ノイズのみが残る。

一方、ノイズレベル検出器５５はアナログゲート５３の
出力信号のピーク値変化に応動し、この場合、通常の機
械的ノイズのピーク値による比較的軽やかな変化には応
動しうる特性を持ち、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８図の（ｄ）の記号口で示
す部分）。

したがって第８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５５の出力が大きいため、これらを比較する比較器５
６の出力は第８図（ｅ）のように何も出力されず、結局
ノイズ信号は全て除去される。このため、積分器５７の
出力電圧は第８図（ｆ）のように、零となる。

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９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９図（ｄ）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５３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
５の出力電圧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５６の入力はそれぞれ第９図（ｄ
）の記号イ、口に示すようになので、比較器５６の出力
には第９図（ｅ）のようにパルスが発生する。積分５７
がそのパルスを積分し、第１４図（ｆ）のように積分電
圧を発生する。

［発明が解決しようとする譚Ｈ］ しかしながらこの方法はノッキングを検出するためにア
ナログ回路が必要なため、コスト的に不利となり、また
ノッキング周波数はエンジンの形状、排気蓋、気筒数な
どによってまちまちであるため、バンドパスフィルタの
通過周波数をエンジン毎に設定する必要があり、そのた
めの工数が必要であるという課題があった。

［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するために本発明は、圧縮工程中
のシリンダ内圧力を検出する第１の圧力検出手段と、爆
発工程中の上死点前のシリンダ内圧力を検出する第２の
圧力検出手段と、第１の圧力検出手段で検出した圧力と
第２の圧力検出手段で検出した圧力が所定値以上であっ
たことが検出された場合にノッキングが発生していると
判断する判定手段とを備えたものである。

［作用］ 第１の圧力検出手段によって圧縮工程中のシリンダ内圧
力が検出され、第２の圧力検出手段によって爆発工程中
の上死点前のシリンダ内圧力が検出され、第１の圧力検
出手段で検出した圧力と第２の圧力検出手段で検出した
圧力が所定値以上であったことが検出されると判定手段
によってノッキングが発生していると判断される。

［実施例］ 第１図は本発明の構成要素を示すブロック図であり、第
２図は本発明の実施例を示している。第１図においてＭ
ｌはエンジン、Ｍ２はシリンダ内圧力を検出する圧力検
出手段であり、例えば第２図に示す圧力センサＭ２がそ
れに相当する。Ｍ３はクランク角を検出するクランク角
検出手段、Ｍ４は前記両手段の出力信号からノッキング
を検出するノッキング検出手段であり、圧縮工程あるい
は爆発工程中の所定クランク角２点間または所定時間２
点間の圧力差が所定値以上であればノッキング状態にあ
ると判断するようになっている。

次に本発明の一実施例について説明する。一般に、ノッ
キング減少とはシリンダ内の未混合気の早期着火による
異常燃焼のことを指し、第３図に示すように、通常の燃
焼と比較すると、その圧力波形の立ち上がり勾配は急峻
になる。従って圧縮工程あるいは爆発工程中の所定クラ
ンク角２点間の圧力差は通常の燃焼時（Ａ１点とＡ２点
の圧力差）よりもノッキング発生時（Ｂ１点とＢ２点の
圧力差）の方が大きくなる。この実施例ではこの圧力差
が所定値以上であればノッキング状態にあると判断する
ようになっている。

第４図はこの装置の動作を表すフローチャートである。

第４図は所定クランク角毎に行われ、まずステップ１０
０においてクランク角が圧縮工程中のＡ１点における所
定角度例えば上死点より十分手前の角度θ１であると判
断されたときは、第１の圧力検出手段であるステップ１
０１に示すように角度θ１での圧力Ｐ１を測定して処理
を終了するが、クランク角がＢ１でなければ、次にステ
ップ１０２でクランク角が爆発工程中でかつ上死点前の
Ａ２点に相当する角度θ２であるか否かを判断する。こ
のときその角度でなければそのまま処理を終了し、その
角度に達していれば第２の圧力検出手段であるステップ
１０３に示すように角度θ２での圧力Ｐ２を測定する。

その後、ステップ１０３で測定された圧力Ｐ２とステッ
プ１０１で測定された圧力Ｐ１との差Ｐを求め、ステッ
プ１０５においてその差圧Ｐが所定値以上と判断すると
ステップ１０６に示すようにノッキング発生を表す信号
を出力し、所定値以下であればステップ１０７に示すよ
うに通常燃焼を表す信号を出力して処理を終了する。な
お、ステップ１０４，１０５は判定手段を構成している
。

第５図は所定クランク角２点間の圧力差に代えて所定時
間２点間の圧力差を用いた場合の例である。この例は所
定時間毎に処理され、先ずステップ１５０において時間
がある基準信号（例えば吸気工程のＴＤＣ信号）がら所
定時間Ｔ１であればステップ１５１に示すようにその時
間ＴＩでの圧力Ｐ１を測定して処理を終了する。しがし
、所定時間Ｔ　］、でなければ、ステップ１５２におい
て時間Ｔ２であるか否かを判断し、時間Ｔ２　（ＴＩ＜
Ｔ２である）でなければそのまま処理を終了する。

ステップ１５２において時間Ｔ２であれば、ステップ１
５３に示すように時間Ｔ２での圧力Ｐ２を測定し、ステ
ップ１５４においてステップ１５３での圧力Ｐ２とステ
ップ１５１での圧力Ｐ１の差圧Ｐを求め、ステップ１５
５においてその差圧Ｐが所定値以上であるが否かを判断
する。

このとき所定値以上であればステップ１５６に示すよう
にノッキング発生を表す信号を出力し、所定値以下であ
れば通常燃焼を表す信号を出力して処理を終了する。

［発明の効果］ 以上説明したよに本発明は、圧力センサを用いてシリン
ダ内圧力を検出し、その値からノッキングを検出するの
で従来のようにアナログ回路が必要なくこの結果、エン
ジン毎に調整していたフィルタ周波数の調整も不要にな
り、部品費がおよび工数ともに低減させることができる
という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成要素を示すブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示す構成図、第３図はクランク角と
筒内圧の関係を示すグラフ、第４図は本発明の動作を示
すフローチャート、第５図は他の実施例を示すフローチ
ャート、第６図は従来装置の一例を示すブロック図、第
７図はその特性を示すグラフ、第８図および第９図は各
部波形図である。 Ｍｌ・・・・エンジン、Ｍ２・・・−圧力検出手段、Ｍ
３・・・・クランク角検出手段、Ｍ４・・・・ノッキン
グ検出手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧縮工程中のシリンダ内圧力を検出する第１の圧力検出
   手段と、 爆発工程中の上死点前のシリンダ内圧力を検出する第２
   の圧力検出手段と、 第１の圧力検出手段で検出した圧力と第２の圧力検出手
   段で検出した圧力が所定値以上であったことが検出され
   た場合にノッキングが発生していると判断する判定手段
   とからなるノッキング検出装置。