JPH0617818B2 - ノツキング信号の評価装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内焼機関におけるノツキング信号の評価装置
に関する。

従来技術 ドイツ連邦共和国特許公開第３３４２４６６号公報か
ら、比較装置およびノツキングフイルタが設けられてい
るノツキング燃焼を検知する装置は公知である。上述の
装置のノツキングフイルタは、比較装置の一方の入力側
に接続され、比較装置の他方の入力側は、基準電位に接
続されている。ノツキングフイルタの出力信号が基準電
位を超えると、比較装置の出力側に、ノツキング検出の
ために用いられるパルスが供給される。

発明が解決しようとする問題点 ノツキングフイルタは、一般的に中心周波数が予期され
るノツキング信号の中心周波数に同調されている帯域フ
イルタとして形成されている。しかしながら、ノツキン
グセンサの出力信号の中には、内焼機関の作動によつて
生じるグラウンドノイズ部分および統計的に分布してい
る妨害ノイズが含まれている。

ノツキング検出に関する多くの種類から、従来技術とし
て公知であるように、基準電位がこのグラウンドノイズ
から得られるなら、この統計的に分布している障害ノイ
ズはいずれにせよ比較装置の比較閾値を越え、誤つてノ
ツキングを検出することになる。このことは、同様に一
般に基準電位が固定休止電位に設定された入力制御増幅
器を有するノツキング検出回路にもあてはまる。

問題点を解決するための手段 上述の問題点を解決するために、本発明による装置は以
下の構成を有している。

すなわち、内燃機関におけるノツキング信号の評価装置
において、信号入力側に後置接続されたノツキングフイ
ルタが設けられており、このノツキングフイルタは、比
較器の一方の入力側に接続されており、さらにこの比較
器の他方の入力側には基準電位が加えられ、前記比較器
は、ノツキング信号が所定値を越えるとパルスを送出
し、前記比較器の出力側に、少なくとも１つの遅延素子
とアンド論理素子を有する相関フイルタが接続されてお
り、この相関フイルタの基本周波数は、前記ノツキング
フイルタの通過帯域内にある周波数に同調されており、
ノッキングが生じたときに前記相関フイルタの出力側に
識別信号が送出されるように構成されている。

また本発明によるノツキング信号の評価装置は、信号入
力側に後置接続されたノツキングフイルタと比較器が設
けられており、前記比較器の一方の入力側に基準電位が
印加され、前記ノツキングフイルタの出力側と前記比較
器の他方の入力側の間に、少なくとも１つの遅延素子と
アンド論理素子を有する相関フイルタが接続されてお
り、この相関フイルタの基本周波数は、前記ノツキング
フイルタの通過帯域内にある周波数に同調されている構
成を有する。

さらに本発明によれば、内燃機関のノツキング信号の評
価装置において、２つの比較器と、信号入力側に後置接
続されたノツキングフイルタが設けられており、このノ
ツキングフイルタは、前記比較器のそれぞれ一方の入力
側に接続されており、前記比較器の他方の入力側にはそ
れぞれ基準電位が加えられており、第１の比較器は、比
較閾値よりも上方のノツキング信号を検出するために設
けられており、第２の比較器は、比較閾値よりも下方の
ノツキング信号を検出するために設けられており、これ
ら比較器の出力側に、少なくとも１つの遅延素子とアン
ド論理素子を有する相関フイルタが接続されており、こ
の相関フイルタの基本周波数は、前記ノツキングフイル
タの通過帯域内にある周波数の２倍の周波数に同調され
ている。

実施例 次に本発明の実施例を図面を用いて詳しく説明する。

第１図では、比較器５のプラス入力側に接続されている
ノツキングフイルタ４は、端子１に接続されている。比
較器５のマイナス入力側は、基準電位端子２と接続され
ている。比較器５の出力側は、遅延素子６およびアンド
素子７の１方の入力側に接続されており、アンド素子７
の他方の入力側は、遅延素子６の出力側に接続されてい
る。アンド素子７の出力側は、出力端子３に接続されて
いる。

ノツキングフイルタ４は、その通過領域が予期されるノ
ツキング信号の周波数特性に整合されている帯域フイル
タとして構成されている。しかしながら、ノツキングフ
イルタ４は、多数の団において、ここでは詳しく図示さ
れていないノツキングセンサに接続されているフイルタ
ネツトワークを取扱うこともできる。

基準電位端子２に、運転中の内燃機関のバツクグラウン
ドノイズにほぼ比例して、たとえばバツクグラウンドノ
イズの整流および平均化により形成できる基準電位が、
接続されている。入力制御増幅器を有する、ノツキング
検出の場合には、基準電位は一定休止電圧であつてもよ
い。

比較器５は、ヒステリシス特性および１つの優位状態を
有している、つまり、入力側に全く信号が供給されない
場合、比較器５は、出力が０か１かのどちらかをとるシ
ユミツトトリガのように、作動する。

ノツキングフイルタ４の出力側にノツキングセンサから
の信号が現れ、同時にその信号が比較閾値を越えると、
比較器５の出力側にパルスが供給される。第３図の一番
上の欄に、ノツキングフイルタ４の出力側の電圧Ｕ４１
の経過が示されている。その下の欄に、比較器５の出力
側のパルスを表す電圧Ｕ４２の経過が示されている。そ
の図では、パルスまたはノツキングを生起するものは、
特別な機関特性特に燃焼室の幾何学的構造に依存する周
波数で振動している。しかしながら統計的に現れるノイ
ズが、比較器５のトリガ閾値を越えると、電圧Ｕ４２と
してパルスが発生する。

遅延素子６とアンド素子７は、共働して１つの相関フイ
ルタを構成している。この相関フイルタは基本周波数
が、予期されるノツキング信号の中心周波数に同調され
ている櫛形フイルタの周波数スペクトルを有している。
そのようなフイルタ構造は、一定の係数を有するトラン
スバーサルフイルタとして従来から公知である。選択し
た実施例のフイルタは、１次の相関フイルタであるが、
本発明では、より高次のものを用いることができる。遅
延素子６は、一連のモノステーブルマルチバイブレータ
により構成してもよいし、またはクロツク制御されたシ
フトレジスタによつて形成されてもよい。遅延素子の遅
延時間Ｔは予測されるノツキング信号の中心周波数の丁
度逆数である。

遅延素子６の出力側と、比較器５の出力側に同時に正の
パルスが供給されると、アンド素子７を経て、出力端子
３にパルスが現われる。それゆえ予期されるノツキング
信号の中心周波数にある比較器５のパルス状の出力振動
において出力端子３のところに同様のパルスが生じ、第
１の振動列が抑圧される。このことは周波数の整数倍の
時にも同じように当嵌り、ｎ倍の周波数の場合には、ｎ
個の第１の振動列が抑圧される。それに対して相関フイ
ルタの櫛歯周波数のちようど間に位置する周波数は、完
全に抑圧される。個々の短かいパルスは、完全に抑圧さ
れる。

このデジタルの信号処理を、後続のマイクロコンピユー
タのソフトウエアによつて行なう場合にも、同様の機能
が得られる。この場合には、比較器５の出力信号がマイ
クロコンピユータの割り込み入力側に供給され、その後
ノツキング検出に対する読出しが、中心周波数の間隔Ｔ
で行なわれる。時間間隔Ｔの間に２つ以上の信号が到来
する場合、ノツキング検出信号が、送出されるかないし
はソフトウエア内部で通報が行なわれるようにする。

第２図は、２個の同じ比較器と１個の相互相関フイルタ
を有する本発明の実施例を示している。ここではノツキ
ングフイルタ４の出力側は第１の比較器５１のプラス入
力側および第２の比較器５２のマイナス入力側と接続さ
れている。第１の比較器５１のマイナス入力側および第
２の比較器５２のプラス入力側は、基準電圧端子２に接
続されている。それぞれの比較器の出力側には、相関フ
イルタ６１，７１または６２，７２が接続されている。
第２の実施例の第１の実施例との相異は、第１のアンド
素子７１および第２のアンド素子７２の端子が交叉し
て、他方の比較器とされているという点である。第１の
アンド素子７１の出力側および第２のアンド素子７２の
出力側は、オア素子８を介して出力端子３に接続されて
いる。

第１の比較器５１は、第１の実施例の場合のように、基
準電位に対して正の過振動の場合には、出力パルスＵ４
２を形成する。第２の比較器５２は、基準電圧に対して
負の過振動の場合には、出力パルスＵ４３を形成する。
２つの比較器５１，５２にはヒステリシス特性を有して
おり、同様の優位状態置を有する。電圧Ｕ４２，Ｕ４３
は、第３図に示されている。

第１の遅延素子６１および第２の遅延素子６２の時間定
数Ｔ／２は、予期されるノツキング信号の平均周波数の
逆数の1/2である。それで出力端子３に、第３図に示す
ように電圧Ｕ42および電圧Ｕ４３から電圧Ｕ４４が生ず
る。ノツキング信号を検出するためにこの電圧Ｕ４４は
積分され、この積分信号が所定の閾値を超過するのに応
じて、ノツキング検出信号が送出される。第３図では上
述のような積分電圧Ｕ４５が示され、クランク軸に同期
した測定ウインドウの終りで、積分器は消去される。な
おマイクロコンピユータによってこれを実施することは
当業者が容易に実施できる。

この第２の実施例において、ノツキング信号の２つの半
波信号の相互相関がとられ、それは時間Ｔ／２にてそれ
ぞれ他方の比較器における閾値超過が先行するノツキン
グ信号のみがノツキング検出のために関与する。それで
回路装置は、ノツキング信号の中心周波数のタイミング
で閾値を超過しノツキングフィルタ出力の信号を極性を
交番するノツキングとして検出する。他の統計的に現れ
る信号は、ノツキングとして検出されない。このように
して、極めてＳ／Ｎ比が悪い場合でも、確実なノツキン
グ検出が可能である。

１個の遅延素子６３と加算器７３からなるアナログ相関
フイルタを、ノツキングフイルタ４と比較器５の入力側
との間に有する第３の実施例が、第４図に示されてい
る。第３の実施例では、構造および機能が第１図に示す
第１の実施例と類似している。第３の実施例の遅延素子
は、ノツキングフイルタ４のサンプリングされる出力信
号に対してバケツトチエーン回路によって構成できる。

発明の効果 本発明の特許請求の範囲第１項に記載の装置は、Ｓ／Ｎ
比が相当悪い場合でもノツキングを検出でき、しかも簡
単な回路構造であり安価に製作できる。

特に特許請求の範囲第４項または５項に記載の本発明の
装置は、従来技術に対して統計的なノイズを特に良好に
分離できるという利点を有する。第１の到来パルスは、
いずれにせよ抑圧される。これにより、極端に悪いＳ／
Ｎ比の場合でさえも確実なノツキング検出が可能であ
る。相関フイルタの使用により、レベルがノイズレベル
の内にあるノツキング信号を検出できる。このことによ
り、所定の検出信頼度の場合に比較装置の比較閾値は低
減できる。比較閾値の低減はより小さい強度のノツキン
グ信号を確実に検出可能とし、そのため、ノツキング調
整がより精密に行なえ、相関フイルタをマイクロコンピ
ユータによつて実現すると、回路費用をかなり低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の３つの実施例を示すものである。第１図
と第４図は、相関フイルタを有するノツキング信号の評
価装置のブロツク図を示しており、第２図は、相互相関
フイルタを有するノツキング信号の評価装置のブロツク
図を示しており、第３図は、本発明の作用を説明するた
めの信号波形図を示す。 ４……ノツキングフイルタ、６……遅延素子、５……比
較器、７……アンド素子、５１……第１の比較器、５２
……第２の比較器、６１……第１の遅延素子、６２……
第２の遅延素子

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関におけるノッキング信号の評価装
   置において、 信号入力側（１）に後置接続されたノッキングフィルタ
   （４）が設けられており、該ノッキングフィルタ（４）
   は、比較器（５）の一方の入力側に接続されており、該
   比較器（５）の他方の入力側には基準電位（２）が加え
   られ、 前記比較器（５）は、ノッキング信号が所定値を越える
   とパルスを送出し、 前記比較器（５）の出力側に、少なくとも１つの遅延素
   子とアンド論理素子を有する相関フィルタ（６，７）が
   接続されており、該相関フィルタの基本周波数は、前記
   ノッキングフィルタ（４）の通過帯域内にある周波数に
   同調されており、 ノッキングが生じたときに前記相関フィルタ（６，７）
   の出力側に識別信号が送出されることを特徴とする、ノ
   ッキング信号の評価装置。
2. 【請求項２】前記相関フィルタは、一方の入力側が前記
   比較器（５）の出力側と直接接続されたアンド素子
   （７）と、該アンド素子（７）の他方の入力側と前記比
   較器（５）の出力側との間に接続された遅延素子（６）
   から成る、特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. 【請求項３】相関フィルタはマイクロコンピュータで実
   現されており、遅延素子の遅延時間は基本周波数での読
   み出しにより形成される、特許請求の範囲第１項記載の
   装置。
4. 【請求項４】前記比較器（５）はヒステリシス特性を有
   する、特許請求の範囲第１〜第３項のいずれか１項記載
   の装置。
5. 【請求項５】前記比較器（５）は１つの優位状態を有す
   る、特許請求の範囲第４項記載の装置。
6. 【請求項６】内燃機関におけるノッキング信号の評価装
   置において、 信号入力側（１）に後置接続されたノッキングフィルタ
   （４）と比較器（５）が設けられており、前記比較器
   （５）の一方の入力側に基準電位が印加され、 前記ノッキングフィルタ（４）の出力側と前記比較器
   （５）の他方の入力側の間に、少なくとも１つの遅延素
   子とアンド論理素子を有する相関フィルタ（６３，６
   ７）が接続されており、該相関フィルタの基本周波数
   は、前記ノッキングフィルタ（４）の通過帯域内にある
   周波数に同調されていることを特徴とする、ノッキング
   信号の評価装置。
7. 【請求項７】相関フィルタはマイクロコンピュータで実
   現されており、遅延素子の遅延時間は基本周波数での読
   み出しにより形成される、特許請求の範囲第６項記載の
   装置。
8. 【請求項８】前記比較器（５）はヒステリシス特性を有
   する、特許請求の範囲第６項または第７項記載の装置。
9. 【請求項９】前記比較器（５）は１つの優位状態を有す
   る、特許請求の範囲第８項記載の装置。
10. 【請求項１０】内燃機関におけるノッキング信号の評価
    装置において、 ２つの比較器（５１，５２）と、信号入力側（１）に後
    置接続されたノッキングフィルタ（４）が設けられてお
    り、 該ノッキングフィルタ（４）は、前記比較器（５１，５
    ２）のそれぞれ一方の入力側に接続されており、前記比
    較器（５１，５２）の他方の入力側にはそれぞれ基準電
    位が加えられており、 第１の比較器（５１）は、比較閾値よりも上方のノッキ
    ング信号を検出するために設けられており、第２の比較
    器（５２）は、比較閾値よりも下方のノッキング信号を
    検出するために設けられており、 これら比較器（５１，５２）の出力側に、少なくとも１
    つの遅延素子とアンド論理素子を有する相関フィルタ
    （６１，６２，７１，７２）が接続されており、該相関
    フィルタの基本周波数は、前記ノッキングフィルタ
    （４）の通過帯域内にある周波数の２倍の周波数に同調
    されていることを特徴とする、ノッキング信号の評価装
    置。
11. 【請求項１１】前記相関フィルタは、第１の遅延素子
    （６１）、第２の遅延素子（６２）、第１のアンド素子
    （７１）、第２のアンド素子（７２）およびオア素子
    （８）から成り、 前記第１の比較器（５１）の出力側に、第１の遅延素子
    （６１）と、第２のアンド素子（７２）の一方の入力側
    とが接続されており、 前記第２の比較器（５２）の出力側に、第２の遅延素子
    （６２）と、第１の遅延素子（７１）の一方の入力側と
    が接続されており、 前記第１の遅延素子（６１）の出力側は、第１のアンド
    素子（７１）の他方の入力側と接続されており、 前記第２の遅延素子（６２）の出力側は、第２のアンド
    素子（７２）の他方の入力側と接続されており、 前記第１のアンド素子（７１）および第２のアンド素子
    （７２）の出力側はオア素子（８）の入力側と接続され
    ている、特許請求の範囲第10項記載の装置。
12. 【請求項１２】前記第１の遅延素子（６１）と第２の遅
    延素子（６２）は、基本周波数の２倍の周波数の逆数に
    相応する時定数を有する、特許請求の範囲第11項記載の
    装置。
13. 【請求項１３】相関フイルタはマイクロコンピュータで
    実現されており、遅延素子の遅延時間は基本周波数の２
    倍の周波数での読み出しにより形成される、特許請求の
    範囲第10項記載の装置。
14. 【請求項１４】前記比較器（５１，５２）はヒステリシ
    ス特性を有する、特許請求の範囲第10〜第13項のいずれ
    か１項記載の装置。
15. 【請求項１５】前記比較器（５１，５２）は同じ優位状
    態を有する、特許請求の範囲第14項記載の装置。