JPH0689736B2 - 内燃機関用ノツキング制御装置 - Google Patents

内燃機関用ノツキング制御装置

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JPH0689736B2
JPH0689736B2 JP14781986A JP14781986A JPH0689736B2 JP H0689736 B2 JPH0689736 B2 JP H0689736B2 JP 14781986 A JP14781986 A JP 14781986A JP 14781986 A JP14781986 A JP 14781986A JP H0689736 B2 JPH0689736 B2 JP H0689736B2
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克治 細江
良輔 城
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日本電装株式会社
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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制御装置、特に自動車等
のエンジン電子式点火時期制御装置において、エンジン
に発生するノッキングを正確に検出し、点火時期を制御
するためのノッキング制御装置に関する。
〔従来の技術〕
従来のノッキング制御装置(例えば、特開昭58−155283
号公報)においては、第9図に示すように、内燃機関の
ノッキングによる振動等を検出するノッキング検出器
1、このノッキング検出器1の検出信号のうちノッキン
グ周波数成分(例えば8KHz)のみを通過させるフィルタ
回路2、このフィルタ回路2を通過した検出信号の平均
値を出力する平均値出力回路3−1、その値によりノッ
キングの判定レベルを作成する為の判定レベル発生回路
3−2、前記検出信号とノッキング判定レベルとを比較
してノッキングか否かを判定する比較回路4より構成さ
れている。そして、これら各々の回路はリニアICなどの
アナログ素子で構成され、ノッキングはアナログ方式で
検出される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このため、回路構成が複雑となるにもかかわらず制御内
容は特定の範囲に限られることになり、回転速度などの
運転状態によりノッキング判定信号を制御するような複
雑な制御には適用しにくく、ひいては、正確にノッキン
グを判定することが困難であった。
ところで、既に知られているように、上記の問題点は、
アナログ信号をディジタル信号に変換するA−D変換器
とマイクロコンピュータとを構成要素とするディジタル
方式のノッキング検出装置にすることによって、一応あ
る程度は解決することができる。しかしながら、かかる
方式のものにおいて、ノッキング検出器の検出信号を忠
実にA−D変換するためにはノッキング検出信号の波形
を細かくトレースできる極めて高速のA−D変換器を必
要とするが、そのようなA−D変換器は高価であり、ひ
いては装置がコストアップするという問題がある。
また、ノッキング検出信号の波形をトレースする代わり
に、ノッキング検出信号の各ピーク値をサンプルホール
ドした後A−D変換を行う方式が考えられるが、この種
の方式においては、ピークホールド回路等の余分な手段
を付加することが必要となって、やはり構成の複雑化を
免れない。
また、マイクロコンピュータを用いたディジタル方式に
おいてもノッキングを検出する為に必要なノック判定レ
ベルはアナログ回路と同様にノッキング検出器信号の平
均値を所定倍して作成している。この為、エンジンの過
渡状態においては、判定レベルの追従製が悪く、ノッキ
ングが発生していないにもかかわらず、ノッキングが発
生したと誤判定したり、あるいは、過渡状態が終了した
直後は、過渡状態の影響で、判定レベルが高く設定され
てしまい、ノッキングが発生しても検出できないという
問題点がある。この様な問題点に対し、他に加速を検出
する手段を設け、判定レベルを適切にするものがあるが
(例えば特開昭57−32065号公報)、加速検出手段を付
加する為にコストアップが大きくなってしまうという問
題がある。
そこで本発明は、この種の従来技術に比べて、構成が格
段に簡単で、しかも判定レベルの作成を容易にし、かつ
過渡状態の応答性にすぐれたノッキング制御装置を提供
することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は第1図に示すごと
く、内燃機関のノッキングを検出し、そのノッキング検
出状態に応じて点火時期等のノッキング制御要因の値を
補正する内燃機関用ノッキング制御装置において、 ノッキング検出器からのノッキング検出信号のうちノッ
キング周波数成分のみを通過せしめるフィルタ手段と、 前記フィルタ手段を通過したノッキング検出信号がその
一方の入力に与えられ、他方の入力には基準レベルを表
す信号が与えられる比較手段と、 前記比較手段から出力されるパルスを入力してその数を
計数し、その計数結果に応じて前記基準レベルを表す信
号を前記ノッキング検出信号のほぼ中央となるように増
減させると共に、前記計数結果よりノッキングの判定を
行いこの判定結果に応じて前記ノッキング制御要因の値
を補正する制御手段と、 前記基準レベルが増加側に何回連続して補正されたかを
計数するカウンタ手段と、 このカウンタ手段の計数値が所定値以上となった時、前
記基準レベルの補正量を増加させる基準レベル増大手段
とを備える内燃機関用ノッキング制御装置を提供するも
のである。
〔作用〕
これにより、基準レベルが増加側に何回連続して補正さ
れたかをカウンタ手段により計数し、このカウンタ手段
の計数値が所定値以上となった時加速状態であると判別
して基準レベル増大手段により基準レベルの補正量を直
ちに増大させて、加速時にも適切な基準レベルが得られ
るようにする。
〔実施例〕
次に本発明によるノッキング制御装置の具体的構成とそ
の作用を明らかにするため、図面に示す実施例について
説明する。第2図において、1は機関のノッキングによ
る振動音等を検出するノッキング検出器、2はノッキン
グ検出器1の検出信号のうちの所定の周波数成分のみを
通過させるフィルタ回路、5は検出信号とマイクロコン
ピュータ6からのディジタル信号をD−A変換した抵抗
ラダー7の出力信号とを比較するコンパレータである。
そして、前出のマイクロコンピュータ6はコンパレータ
5からの判定パルスを計数し、この計数結果に応じて抵
抗ラダー7に信号を送るとともに、イグナイタを含む点
火制御装置8に信号を送るものであって、中央処理装置
(CPU)、記憶装置(ROM,RAM)、入出力装置(I/O)な
どを備えている。
フィルタ回路2はコンデンサ及び抵抗により構成され、
ノッキング検出器1からの検出信号はこのフィルタ回路
2を通過させる事によって高周波ならびに低周波のノイ
ズ成分が除去され、周波数8KHz付近の機関のノッキング
成分のみが通過する。
マイクロコンピュータ6は周知の発振回路6−2、電源
オン−リセット回路6−3、及び図示せぬ電源回路が周
辺回路として構成されており、機関の基準位置を点火制
御装置8からの点火信号(基準位置波形整形信号)Neを
割込み端子である▲▼端子に受け、この信号を前
記判定パルス計数結果に応じて遅角補正して、出力端子
であるRo端子から演算点火時期信号(igt)として点火
制御装置8へ出力する。
他方、マイクロコンピュータ6においては、フィルタ回
路2を通過したノッキング検出信号と、マイクロコンピ
ュータからのディジタル信号(8Bit)をD−A変換する
抵抗ラダー7の出力とを比較するコンパレータ5からの
出力が入力され、この比較結果は中央処理装置でカウン
トして処理される。
次に本実施例の動作について第3〜5図を参照して説明
する。第3図(1)〜(4)において波形aとして示さ
れる機関の回転数と負荷に応じて決定される例えば最進
角位置を示す基準位置信号は、波形整形により波形bの
ような基準位置波形整形信号Neとしてマイクロコンピュ
ータ6の▲▼端子に入力され、動作演算が行われ
る。波形cを有するノッキング検出信号は、基準位置波
形整形信号Neに対し、波形dの区間τ、すなわち、上死
点後(ATDC)10℃〜90℃A付近で発生する異常燃焼ノイ
ズを含む。
第4図(1)〜(4)において、上記波形dの区間τ、
すなわち、ATDC10℃A〜90℃Aの間ノッキング検出信号
(波形C)に対し、ノッキング検出信号のほぼ中央値で
ある基準レベルとしてのD−A変換値eをマイクロコン
ピュータから抵抗ラダー7を経て出力して、コンパレー
タ5により相互の比較を行い、波形fの判定パルスを出
力する。かくして、その判定パルスfのカウント値に応
じてD−A変換値を増減させる。ここで、パルスカウン
ト値に応じて基準レベルを増減する方法を第5図のフロ
ーチャートを用いて説明する。基準レベルの増減は、マ
イクロコンピュータ6の演算により行われる。
第5図において、ステップ501でノック判定区間か否か
の判別をして判定区間以外の場合はNOに分岐しリターン
する。判定区間内である場合は、YESに分岐しステップ5
02にて基準レベルVthを出力する。ここで出力される基
準レベルVthは、同一気筒の前点火の判定区間の終了時
に計算した基準レベルVthを記憶しておき出力するもの
である。基準レベルVthは5Vを8bit(256)で分割した値
で表し、最小単位はLSB=19.5mVとなる。この値は、ノ
ッキング検出器1から出力される信号の大きさにより決
められ、場合に応じて、ダイナミックレンジを変えた
り、分解能を変える必要がある。本実施例においては、
前述のダイナミックレンジ5Vを、8bit(256)で分割し
た値を最適値として用いた。
ステップ502で基準レベルVthを出力した後、ステップ50
3ではコンパレータ5よりパルスの出力があったか否か
をチェックし、出力がなかった場合NOに分岐し、ステッ
プ505で判定区間が終了したか否かを判別し、判定区間
が継続している時はNOに分岐し、再びステップ503にも
どる。ステップ503で、パルスがありと判定した場合YES
に分岐し、ステップ504でパルスカウンタが1だけカウ
ントUPされ、ステップ505へと進み、判定区間が継続し
ている場合は再び503へ分岐する。
ステップ503〜505は判定区間が継続する限り続けられ、
判定区間に発生した全てのパルス数を計数する。
ステップ505で判定区間が終了したと判断した場合YESに
分岐しステップ506へ移行する。ステップ506では判定区
間内にパルスが1回でも発生したか否かを判定し、1度
もパルスが発生しなかった場合NOに分岐しステップ510
へ移行する。
ステップ510では、基準レベルVthをΔV(19.5mV)だけ
減少させ、ステップ511へ移行する。ステップ511では基
準レベルVthが何回連続して増加状態となったかをカウ
ントするVthアップカウンタの値をクリアする。その後
ステップ512へ移行する。
ステップ506で判定区間内に1つでもパルスが計数され
た場合YESに分岐し、ステップ507へ移行する。ステップ
507では、判定区間内に発生したパルスの数より、基準
レベルVthを増加するのかホールドするのかを判断す
る。本実施例においては、判定区間内にパルスが1回し
か発生しなかった場合にホールドする。
従って、ホールドの場合は基準レベルVthを更新しない
で、ステップ511へ移行し基準レベルVthアップカウンタ
をクリアする。判定区間内に発生したパルス数が、2以
上の場合は、基準レベルVthを増大させる必要があるの
で、ステップ508へ移行する。ステップ508では基準レベ
ルVthをΔV(19.5mV)だけ増加させる。その後、ステ
ップ509でVthアップカウンタを1だけカウントアップす
る。
このステップ506〜511の間で、基準レベルVthの更新が
行われ、基準レベルVthはノック検出器1の出力信号の
大きさに応じた、レベルを得ることができる。
前述の様に、判定区間内のパルス数が“0"の場合は基準
レベルVthをΔVだけ減少させ、パルス数が“1"の時は
保持し、パルス数が2以上の時ΔVだけ増加させること
によって、基準レベルVthのレベルは、ノック検出器1
の信号出力の大きさを統計的に見た時の中央値を取るこ
とができる。この中央値とは、その値を境として、上と
下に信号出力が50%ずつ存在するような値である。
ステップ512では、基準レベルVthが何回連続して上昇し
たかを判断し、所定回数(本実施例では16回)以上連続
した時に、ステップ513で再びΔVだけ基準レベルVth
増加させる。
これによって、基準レベルVthの連続上昇時は増加量を
2倍とすることができ、基準レベルVthの追従性を向上
することができる。この様に基準レベルVthを操作した
場合の加速時の動きを第6図(a)に示す。所定回連続
して上昇した後、上昇率は2倍となり、第6図(b)に
示す様な2次的に上昇するノッキング検出器1の出力信
号に追従することができる。
ステップ514〜516はノッキングの有無を判別するルーチ
ンで、判定区間内に生じたパルス数より判別する。ノッ
キングが発生した場合のパルス数はノッキング検出器1
の出力信号の持続時間に比例する為、通常より多く発生
する。従って、所定値Nより多くパルスが発生した時ノ
ッキングが発生したと判別することが可能になる。本実
施例においては、所定値Nは“18"に設定したが、この
値は、エンジン機種毎に設定する必要がある。
従ってステップ514で判定区間内に発生したパルス数
が、所定値Nより多い場合はステップ515へ移行し、ノ
ックフラグをセットする。又、パルス数が所定値Nより
小さい場合はステップ516へ移行し、ノックフラグをク
リアする。このノックフラグに応じて、点火時期の遅角
量を制御する。
次に第7図のフローチャートを用いて点火時期の遅角量
の演算について説明する。ステップ701でノックフラグ
がセットされているか否かをチェックし、セット、すな
わちノックが発生した場合はステップ702へ分岐する。
ステップ702では、ノッキング発生から一定時間毎に遅
角量を減少させ進角させるタイミングを決定する為に時
間カウントを行う進角タイマADTをクリアする。この進
角タイマは、クリア後再びカウントを開始する。
その後、ステップ703へ移行し、遅角量の演算を行う。
すなわち、ノック1回当りの遅角量ΔθRを総遅角量θ
Rに加算する。従って点火時期は基本進角よりθRだけ
遅角して点火することになる。
ステップ704では総遅角量θRと最大遅角量θRmaxとを
比較し、θRの方が大きい場合ステップ705へ分岐す
る。最大遅角量は遅角した時の排気温上昇や、季節によ
るノック限界の変化を考慮して設定されており、一般に
10℃A前後である。ステップ705では、総遅角量θRを
最大遅角量に再設定し復帰する。
次に、ステップ701でノックフラグがセットされていな
い場合、ステップ706へ分岐する。ステップ706では遅角
タイマADTの値が進角設定時間ATに達したかどうかを判
定し、この進角タイマADTが設定時間ATより小さい場
合、NOに分岐し復帰する。
また、進角タイマADTが設定時間ATより大きい場合、進
角タイマがクリアされる。例えば最後のノック発生の点
火から、設定時間(例えば0.4sec)が経過したとして、
点火時期を進角させる為、ステップ707へ分岐する。
ステップ707では、進角タイマをクリアしステップ708へ
移行する。ステップ708では、設定時間毎の進角量Δθ
A(例えば0.25℃A)だけ、総遅角量より減算する。従
って次に点火される時の点火時期はΔθAだけ進角され
て点火する。
次にステップ709に移行し、ステップ709ではθRが0に
なったかどうかを判定し、0より大きい場合、NOに分岐
し復帰する。θRが0より小さいと判断された時は、ス
テップ710へ分岐し、θRをクリアして復帰する。
以上説明した様に、基準レベルVthとノッキング検出器
1の出力信号を比較してその時に出力されたパルス数に
より、次に出力する基準レベルを更新することによっ
て、ノッキング検出器1の出力信号の中央値を得ること
ができる。また、この基準レベルVthをノッキング検出
器1の出力信号が越えている時間、すなわち、パルス数
の大小からノッキング発生の有無を検知することが可能
になる。また、加速時の様にノッキング検出信号が連続
的に上昇する様な状況では、基準レベルVthの更新を大
きくしてやることによって、追従性を向上することがで
きる。
従って、常に適切な基準レベルVthが得られるので、ノ
ッキングを正確に判定することができる。
次に、本実施例の概略ロジックを第8図(1)〜(6)
に示す。図において、前記Ne信号(8−1)に対しその
立ち上がり、立ち下がりからダウンカウント(8−
3)、(8−2)を行い、ノッキング量に応じた所定角
度だけ遅角した通電時期、点火時期を示す演算信号igt
(8−4)を得る。この演算信号igtにより実点火が行
われる。また点火後タイマにより所定角度マスキング
(8−6)を行う。マスキング区間(8−6)中にマイ
クロコンピュータ6は点火時期等を演算する。そして、
マスク後、第1の判定区間(8−7)の間、前記パルス
数に応じた基準レベルを越えたノック波形の数、すなわ
ち、ノックパルス数KNPを得る。
その後、ノックパルスKNPに応じて、上述のようにノッ
ク判定し、遅角量が決定され、また、上述のように、基
準レベルが更新される(8−8)。なお、すべての動作
はオーバーフローで初期化されるタイマ(8−5)によ
り制御される。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明においては、ノッキング検
出器から出力される信号波形のピーク値とその持続時間
及び発生タイミングにノッキング検出に必要な情報が担
われていることを利用し、前述の従来技術の直接A−D
変換することなしに、特に比較手段を用い、所定の判定
区間にてノッキング検出器信号が基準レベルを越えた時
に出力されるパルス数を計数して、このパルスの計数値
に応じて基準レベルを更新すると共に、ノッキングの有
無も判別することができ、このノッキング検出結果に応
じてノッキング制御要因を制御することによって目標と
するノック音に制御することができるという優れた効果
がある。
また、ノッキング検出器の信号が連続的に上昇する加速
時には、ノッキング検出器信号の大小に応じ更新される
基準レベルの動きより、加速状態を検知し、その基準レ
ベルの更新量を自動的に変えることによって、基準レベ
ルの追従性の向上を計ることができる。従って、他に加
速を検出する手段を用いずとも、加速状態を判別するこ
とが可能になり、常にノッキングの発生を正確に検出す
ることができるという優れた効果がある。
【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図は本発明装置
の一実施例を示す電気回路図、第3図及び第4図は第2
図図示装置における主要部分の信号波形図、第5図は第
2図図示装置における基準レベルの更新及びノッキング
判定の演算を示すフローチャート、第6図(a),
(b)は第2図図示装置における加速時の基準レベルの
動きを示すグラフとノッキング検出器の信号出力のピー
ク値の動きを示すグラフ、第7図は第2図図示装置にお
けるノッキングの判定結果に基づく遅角量演算を示すフ
ローチャート、第8図は第2図に示す実施例の動作説明
に供するためのタイミングチャート、第9図はアナログ
技術を用いたノッキング検出方式の従来技術を示すブロ
ック図である。 1…ノッキング検出器,2…フィルタ回路,5…コンパレー
タ,6…マイクロコンピュータ,7…抵抗ラダー,8…点火制
御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関のノッキングを検出し、そのノッ
    キング検出状態に応じて点火時期等のノッキング制御要
    因の値を補正する内燃機関用ノッキング制御装置におい
    て、 ノッキング検出器からのノッキング検出信号のうちノッ
    キング周波数成分のみを通過せしめるフィルタ手段と、 前記フィルタ手段を通過したノッキング検出信号がその
    一方の入力に与えられ、他方の入力には基準レベルを表
    す信号が与えられる比較手段と、 前記比較手段から出力されるパルスを入力してその数を
    計数し、その計数結果に応じて前記基準レベルを表す信
    号を前記ノッキング検出信号のほぼ中央値となるように
    増減させると共に、前記計数結果よりノッキングの判定
    を行いこの判定結果に応じて前記ノッキング制御要因の
    値を補正する制御手段と、 前記基準レベルが増加側に何回連続して補正されたかを
    計数するカウンタ手段と、 このカウンタ手段の計数値が所定値以上となった時、前
    記基準レベルの補正量を増加させる基準レベル増大手段
    とを備える内燃機関用ノッキング制御装置。
JP14781986A 1986-06-24 1986-06-24 内燃機関用ノツキング制御装置 Expired - Lifetime JPH0689736B2 (ja)

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