JPH05321746A - ノッキング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノックセンサの検出信号にノイズが加わった
り、ノッキングが連続発生したりした時でも、ノッキン
グを正しく判定できるノッキング制御装置を提供するこ
と。 【構成】 ノックセンサ７によって検出された信号ａを
包絡線検波し、該包絡線検波した信号ｂを最小値トレー
ス回路１８に入力する。最小値トレース回路１８は、コ
ンデンサと第１の抵抗からなる第１の時定数回路と、前
記コンデンサと第２の抵抗からなる第２の時定数回路か
ら構成され、前記信号ｂを平滑化する。そして、該最小
値トレース回路１８の出力信号ｄをノッキング判定のた
めのバックグランドレベルとするようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はノッキング制御装置に
関し、特に、内燃機関のノッキングを簡単かつ安価な構
成で、かつ正確に検出できるようにしたノッキング制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のノッキングの有無は、ノッキ
ングが発生すると予測される期間に入力したノックセン
サの検出信号と、該ノックセンサが検出したノッキング
と無関係と考えられる期間の信号（以下、バックグラン
ド信号と呼ぶ）とを比較することにより行われる。

【０００３】ノッキングの有無を検出する方法を開示し
た先行技術として、例えば特開昭５８−２８６４１号公
報、及び特開平２−２３３８７５号公報に開示されたも
のがある。

【０００４】第一の先行技術である、特開昭５８−２８
６４１号公報によれば、ノックセンサの出力を整流、平
滑処理してセンサ信号の包絡線信号を得、次いでノッキ
ング検出期間中の最大値ａと、バックグランド検出期間
中の最小値ｂとを検出し、前記最大値ａが前記最小値ｂ
をｋ倍（ｋは定数）した値ｋ・ｂより大きければノッキ
ング発生あり、小さければノッキング発生なしと判定し
ている。

【０００５】また、第二の先行技術である、特開平２−
２３３８７５号公報によれば、検出器出力からピーク値
信号を得るピ−クホ−ルド手段と、検出器出力から平均
化信号を得る平均化手段と、前記平均化手段からの平均
化信号によってスレッショルドを作成する手段と、前記
ピーク値信号と前記スレッショルドとを比較する比較手
段とを具備し、該比較手段の出力により、ノッキング発
生の有無の判別を行い、ノッキング発生の場合、遅角補
正処理手段により内燃機関のノッキングを抑制するよう
に点火時期を遅角補正処理している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た第一の先行技術によれば、リレー（エアコン、ＡＴロ
ックアップ等）のオン，オフサージ等のノイズが加わっ
た時、該ノイズをバックグランド信号と誤って読み込ん
でしまい、ノッキングを正しく判定できないという問題
があった。

【０００７】また、バックグランド信号を得るために、
ノックセンサ信号の包絡線信号の最小値をホールドして
検知する最小値検出回路を使用し、内燃機関の１動作サ
イクル毎のセンサ信号の最小値を検出していた。このた
め、最小値検出回路が必要となり、装置が複雑になると
共に、高価になるという問題があった。

【０００８】また、第二の先行技術によれば、高回転で
ノッキングが連続発生した時、前のノッキング信号によ
って、バックグランド信号値が持ち上げられてしまいノ
ッキングを正しく判定できないという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、前記した従来技術の問題
点を除去し、ノックセンサの検出信号にノイズが加わっ
たり、ノッキングが連続発生したりしても、ノッキング
を正しく判定できるノッキング制御装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、ノックセンサによって検出された信号を
包絡線検波し、該包絡線検波した信号を用いてノッキン
グ判定を行うノッキング制御装置において、包絡線検波
された信号を入力とし、予定の時定数で入力を平滑化す
る最小値トレース回路を具備した点に特徴がある。

【００１１】

【作用】本発明によれば、ノックセンサの検出信号に、
リレーのオン、オフサージ等のノイズが加わったり、ノ
ッキングが連続して発生したりしても、最小値トレース
回路がこれらを平滑化する。このため、ノッキングの判
定を正確に行うことができる。

【００１２】

【実施例】以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説
明する。図１は、本発明の一実施例の全体構成を示すブ
ロック図である。

【００１３】図において、１は、第１のクランク角セン
サであり、例えばシリンダ番号を検知するのに使用され
る。２は、第２のクランク角センサであり、クランク角
を検出するのに使用される。３はＰＢセンサ、４は水温
センサ、５はスロットルセンサ、６は酸素センサ、７は
ノックセンサである。また、８はイグナイタである。

【００１４】前記各センサの検出信号は制御装置９に送
り込まれる。また、イグナイタ８は前記制御回路９か
ら、適当なタイミングで点火信号を受ける。

【００１５】前記制御装置９は、次の構成要素を含んで
いる。すなわち、前記制御装置９は、前記第１、第２の
クランク角センサ１、２の出力信号を波形整形する第
１、第２の波形整形回路１０、１１と、ノッキング検出
を含む内燃機関の動作の制御を行うＣＰＵ１２と、Ａ／
Ｄ変換器１３と、ＣＰＵ１２から出力された点火信号を
駆動信号に変換してイグナイタ８に供給するドライバ１
４と、前記ノックセンサ７の検出信号を入力とするバッ
ファフィルタ１５と、整流積分回路１６と、整流積分回
路１６の後段に接続された最大値検出回路１７と、最小
値トレース回路１８とを含んでいる。

【００１６】次に、本発明のノッキング制御装置の一実
施例の動作を、図２、図３を参照して説明する。図２
は、図１と同符号の信号の波形図を示し、図３は、本実
施例の動作を示すフローチャートである。

【００１７】前記ノックセンサ７からは、図２のａに示
されているような波形の信号が出力される。この信号に
は、ノッキング信号Ｓ１とバルブ打音信号Ｓ２が含まれ
ている。この信号ａはバッファフィルタ１５に入力し、
周波数領域が約６〜８ＫＨｚの信号が抽出される。ノッ
キング信号はこの周波数帯にあることが知られている。
バッファフィルタ１５の出力信号は、整流積分回路１
６に入力し、包絡線検波され、図２の信号ｂの波形に変
換される。この信号ｂは、前記最大値検出回路１７と最
小値トレース回路１８に入力する。

【００１８】さて、前記ＣＰＵ１２は、図３のステップ
Ｓ１に示されているように、前記第２の波形整形回路１
１の出力信号に基づいて、ノッキングが発生すると予想
されるタイミングｔ１と、ノッキングの発生が終了する
と予想されるタイミングｔ２とを算出する。

【００１９】ここに、ｔ１はシリンダの圧縮上死点から
例えば１０°のタイミング、ｔ２は圧縮上死点から例え
ば３０°のタイミングである。図２（ｃ）は、このタイ
ミングｔ１，ｔ２を示している。

【００２０】次に、ステップＳ２では、ＣＰＵ１２は、
前記第２の波形整形回路１１の出力信号に基づいて、ノ
ッキングもバルブ打音も生じないタイミングＢ（図２
（ｂ）参照）を算出する。このタイミングＢは、圧縮上
死点から例えば１２０°〜１５０°のノッキングもバル
ブ打音も生じない期間の一時点である。例えば、１３０
°のタイミングである。

【００２１】ステップＳ３では、ＣＰＵ１２は前記ｔ１
のタイミングで、最大値検出回路１７の値をクリアする
信号を出力し、次いでステップＳ４において、前記ｔ２
のタイミングで、最大値検出回路１７の値をＡ／Ｄ読込
みしてノッキング信号として蓄積する。この結果、前記
タイミングｔ１〜ｔ２の間に、最大値検出回路１７にホ
ールドされた最大値が、ノッキング信号としてＣＰＵ１
２に読込まれることになる。

【００２２】次いで、ステップＳ５では、ＣＰＵ１２
は、前記タイミングＢで、前記最小値トレース回路１８
の出力のＡ／Ｄ変換値を読込み、バックグランドレベル
として蓄積する。ステップＳ６では、ＣＰＵ１２は、ス
テップＳ４で取り込んだノッキング信号と、ステップＳ
５で読込んだバックグランドレベルをｋ倍（ただし、ｋ
は定数）したものとを比較し、前者が後者より大きけれ
ば、ノッキングが発生したと判定する。逆に、前者が後
者より小さければ、ノッキングが発生しなかったと判定
する。

【００２３】本実施例によれば、たまたまタイミングＢ
に、ノックセンサ７の出力にノイズが発生したり、ノッ
キングが連続発生したりしても、これらから大きな影響
を受けず、バックグランドレベルを正常に検出すること
ができるようになる。

【００２４】例えば、図２（ａ）に示されているよう
に、前記タイミングＢにおいて、車室内又はエンジンル
ーム内に配置されているリレーのオン、オフ等に起因す
るサージノイズが発生したとすると、このノイズは前記
バッファフィルタ１５、整流積分回路１６を経て図２
（ｂ）に示されている波形となり、最小値トレース回路
１８に入力する。

【００２５】また、ノッキング信号Ｓ１やバルブ打音信
号Ｓ２が発生すると、これらも最小値トレース回路１８
に入力する。

【００２６】最小値トレース回路１８は、回路定数によ
って決まる時定数により入力信号を平滑化すると共に、
サージノイズ等の急峻なパルスを吸収する働きをするの
で、該最小値トレース回路１８の出力信号の波形は、同
図（ｄ）に示されている波形になる。すなわち、前記ノ
イズおよびノッキング信号Ｓ１，バルブ打音信号Ｓ２は
実線で示されているように、殆ど平坦になる。よって、
前記タイミングＢで信号ｄを読込み、バックグランド信
号としても、問題はなくなる。また、ノッキング信号Ｓ
１やバルブ打音信号Ｓ２が連続して発生しても、バック
グランド信号値が持ち上げられる問題がなくなる。

【００２７】次に、前記最小値トレース回路１８が、入
力してきたノイズ及びノッキング信号Ｓ１，バルブ打音
信号Ｓ２を殆ど平坦にして出力する理由を、図４，図５
を参照して説明する。

【００２８】図４において、２０は第１の抵抗、２１は
第２の抵抗である。また、２２はコンデンサ、２３は一
方向性導通素子（例えばダイオード）である。

【００２９】ここに、抵抗２１とコンデンサ２２とから
なる第２の時定数回路の時定数Ｔ１は１０〜２００μ秒
程度とされており、抵抗２０とコンデンサ２２とからな
る第１の時定数回路の時定数Ｔ２は５０〜５００ｍ秒程
度にされている。

【００３０】今、この最小値トレース回路１８に図５
（ｂ）に示されているような波形の信号ｂが入力してき
たとすると、該信号ｂが基底レベルの時（時刻ｔ３〜ｔ
４）にはコンデンサ２２が十分に充電されており、該最
小値トレース回路１８の出力信号ｄは低レベルにある。

【００３１】次に、時刻ｔ４において、ノッキング信号
Ｓ１が入力してくると、ダイオード２３はオフとなり、
コンデンサ２２は抵抗２０を介して、時定数Ｔ２でゆっ
くりと放電する。

【００３２】よって、最小値トレース回路１８の出力ｄ
の波形は、図５（ｄ）に示されているように、時刻ｔ４
〜ｔ５の間ゆっくりと上昇する。

【００３３】前記ノッキング信号Ｓ１のピークが過ぎて
そのレベルが低下してきた所で、前記出力信号ｄのレベ
ルと等しくなると（時刻ｔ５）、ダイオード２３はオン
に転じ、コンデンサ２２は抵抗２１を介して、時定数Ｔ
１で急速に充電される。よって前記出力ｄは短時間（時
刻ｔ５〜ｔ６）に基底レベルに落ちることになる。

【００３４】時刻ｔ７〜ｔ８に、図５（ｂ）に示されて
いるようなノイズＮが入力してきた場合にも、最小値ト
レース回路１８は前記と同様の動作をするため、同図
（ｄ）に示されているように、ノイズＮは殆ど最小値ト
レース回路１８により吸収され、出力信号ｄには現れな
くなる。

【００３５】以上の動作により、最小値トレース回路１
８は、入力してきたノイズ、およびノッキング信号等を
殆ど平坦にして出力することができる。

【００３６】本実施例によれば、バックグランドレベル
読み込みタイミングＢで万一ピストンストラップ振動が
生じてバックグランドレベルが一時的に上っても、最小
値トレース出力はそれに応答して上昇しない（５０〜５
００ｍ秒の時定数がある。）ので、バックグランドノイ
ズレベルを正しく読み込むことができる。

【００３７】また、大きなノッキングが連続して発生し
ても、抵抗２１とコンデンサ２２からなる回路の時定数
Ｔ１が小さく設定されているので、出力は速やかにバッ
クグランドレベルにまで下がる。このため、大きなノッ
キングが連続した直後の小さなノッキングも良好に検知
することができる。

【００３８】さらに、抵抗２０とコンデンサ２２からな
る回路の時定数Ｔ２が比較的大きく設定されているの
で、エンジン回転数が上りバックグランドノイズレベル
が大きくなっても出力レベルは、それに追随して上昇で
きるので、バックグランドレベルを正しく読み込むこと
ができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、最小値トレース回路を設けたので、ノックセ
ンサの検出信号に、リレーオン、オフサージ等のノイズ
が乗っても、また、ノッキングが連続して発生しても、
バックグランドレベルを正しく検出できるので、ノッキ
ング判定を正確に行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】 図１の要部の信号の波形と、バックグランド
レベルを示す波形図である。

【図３】 前記実施例の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図４】 本発明の主要部である最小値トレース回路の
一具体例を示す回路図である。

【図５】 前記最小値トレース回路の入出力信号の波形
図である。

【符号の説明】

７…ノックセンサ、９…制御装置、１２…ＣＰＵ、１３
…Ａ／Ｄ変換器、１５…バッファフィルタ、１６…整流
積分回路、１７…最大値検出回路、１８…最小値トレー
ス回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノックセンサによって検出された信号を包
   絡線検波し、該包絡線検波した信号を用いてノッキング
   判定を行うノッキング制御装置において、 前記包絡線検波された信号を入力とし、予定の時定数で
   該入力を平滑化する最小値トレース回路を具備し、 該最小値トレース回路の出力をノッキング判定のための
   バックグランドレベルとするようにしたことを特徴とす
   るノッキング制御装置。
2. 【請求項２】請求項１のノッキング制御装置において、 前記最小値トレース回路は、入力側に導通方向を有する
   一方向性導通素子と、該一方向性導通素子の出力側に一
   端が接続された第２の抵抗と、該第２の抵抗の他端に一
   端が接続され他端が電源に接続されたコンデンサと、該
   第２の抵抗の他端に一端が接続され他端が電源に接続さ
   れた第１の抵抗とを具備し、 前記コンデンサと前記第１の抵抗によって形成される第
   １の時定数回路の時定数を、前記コンデンサと前記第２
   の抵抗によって形成される第２の時定数回路の時定数よ
   り大きくしたことを特徴とするノッキング制御装置。
3. 【請求項３】請求項２のノッキング制御装置において、 前記第１の時定数回路の時定数を５０〜５００ｍ秒程
   度、前記第２の時定数回路の時定数を１０〜２００μ秒
   程度としたことを特徴とするノッキング制御装置。