JPH0721440B2 - 内燃機関用ノッキング検出装置 - Google Patents

内燃機関用ノッキング検出装置

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JPH0721440B2
JPH0721440B2 JP61214518A JP21451886A JPH0721440B2 JP H0721440 B2 JPH0721440 B2 JP H0721440B2 JP 61214518 A JP61214518 A JP 61214518A JP 21451886 A JP21451886 A JP 21451886A JP H0721440 B2 JPH0721440 B2 JP H0721440B2
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cylinder
knocking
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amplification
amplification factor
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孝一 釜洞
榊原  浩二
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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〕 本発明は内燃機関用ノッキング検出装置に関する。
〔従来の技術〕
内燃機関のノッキング検出装置において、ノッキング検
出器信号が機関の回転速度に比例して指数関数的に増大
することはよく知られている。このため、従来はノッキ
ング検出器信号が低速域において小さくなりすぎず、高
速域においてもA−D変換器の最大入力電圧を越えない
ように、ノッキング検出器信号出力あるいは回転速度等
によって増幅率を切替えたり、A−D変換器の最大入力
電圧を切替える手段が考えられている。(例えば特開昭
60−35238号公報)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかるに、上述した従来のものでは、第2図のように機
関回転数が所定値以上になると増幅率を全気筒一律に切
替えるものであるので、ノッキング検出器信号が大きい
気筒(第2図中A)と小さい気筒(第2図中B)間のノ
ッキング検出器信号の出力差の存在は変わらず、検出器
信号の小さい気筒(第2図中B)は分解能が低下し、ノ
ッキング検出が困難になってしまうという問題があっ
た。
そのため、従来、特開昭59−126929号公報に記載される
ごとく、内燃機関の各気筒からノッキング検出器へのノ
ッキング振動伝達率に応じて増幅後の信号レベルが各気
筒間で略均一になるように各気筒毎に増幅率を異なる値
に設定するものが考えられている。
しかしながら、このものでも、気筒毎に増幅率が異なる
値に設定される分、気筒間のノッキング検出器信号の出
力差は小さくなるものの、その値はノッキング振動伝達
率に応じて固定の値が設定されるものであるので、機関
回転数の増大に伴ってノッキング検出器信号が増大する
ことに対しては何ら対応することができず、かつこの気
筒別に異なる増幅率を設定する構成を、前述した特開昭
60−35238号公報に記載されるごときの機関回転数に応
じて増幅率を切り替える構成に適用したとしても、機関
回転数が所定値以上になると各気筒の増幅率をノッキン
グ振動伝達率に応じて異なる値に同時に切り替える組合
せ構成が想到できる程度のものであって、このような組
合せ構成にしたとしても、各気筒に対応するノッキング
検出器信号の大きさは機関回転数やノッキング振動伝達
率により一義的に決まるものでなく、それらの相互の影
響や経年変化やその他の理由により複雑に変化するもの
であるため、各気筒のノッキング検出器信号の出力差に
よる影響を十分除去することができないのみならず、ノ
ッキング検出信号の大きさが内燃機関運転状態の変化に
伴って大きく変動した場合の、A−D変換手段に入力さ
れる各気筒のノッキング検出信号を所定範囲内に納める
ことが困難であるという問題がある。
そこで、本発明は気筒間のノッキング検出器信号の出力
差に影響されることなく、かつノッキング検出信号の大
きさが内燃機関の運転状態の変化に伴って大きく変動し
ても、A−D変換手段に入力されるノッキング検出信号
が大き過ぎたり、小さ過ぎたりすることなく、ダイナミ
ックレンジの所定範囲内に納めることができて、高精度
なノッキング検出を可能にするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
そのため本発明は第1図に示すごとく、内燃機関の複数
の気筒で発生するノッキングを検出する気筒数より少数
のノッキング検出手段と、該ノッキング検出手段の出力
より雑音を除去するフィルタ手段と、該フィルタ手段の
出力を増幅または減衰させる複数の増幅率をもつ増幅手
段と、前記ノッキング検出手段よりの前記増幅手段を通
した後の出力の大きさを気筒毎に検出する気筒毎出力検
出手段と、この気筒毎出力検出手段により検出された各
気筒毎のノッキング検出手段出力に応じて、これら各気
筒の出力が上限の所定値より大きいときには前記増幅手
段の増幅率を段階的に低い方向に、前記上限の所定値よ
り小さい値に設定した下限の所定値より小さいときには
前記増幅率を段階的に高い方向に、各気筒毎に独立に切
替える気筒毎増幅率切替手段と、前記増幅手段の出力を
A−D変換するA−D変換手段と、このA−D変換手段
によりA−D変換された信号により内燃機関のノッキン
グを判定するノッキング判定手段とを備える内燃機関用
ノッキング検出装置を提供するものである。
〔作用〕
これにより、気筒毎出力検出手段により検出された各気
筒毎の増幅手段を通した後のノッキング検出手段出力に
応じて、これら各気筒の出力が上限の所定値より大きい
ときには低い方向に、下限の所定値より小さいときには
高い方向に、気筒毎増幅率切替え手段により段階的に、
かつ、各気筒独立に増幅率が切替えられ、A−D変換手
段に入力される増幅手段を通した後の各気筒のノッキン
グ検出手段出力を上限の所定値と下限の所定値との間の
範囲内に極力納めることができる。
〔実施例〕
以下本発明を図に示す実施例について説明する。
第4図のブロック図において、41は直列4気筒の内燃機
関、42は機関41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、54はノッキング検出器42の検出信
号のうちノッキング特有の周波数成分のみを通過させる
フィルタ回路、55〜57は増幅率の異なる増幅器であり、
増幅率はG(1)>G(2)>G(3)としてある。52
は増幅器55〜57の出力信号をアナログ信号からデジタル
信号に変換するA−D変換器であり、増幅器55〜57に対
応してAN1〜AN3のアナログ入力ポートがある。53はマイ
クロコンピュータであり、中央処理装置(CPU),記憶
装置(ROM,RAM),入出力装置(I/O)等を備え、A−D
変換器52の付随のスレッシュホールドレベルに対する比
較機能からの信号に応じてA−D変換開始のタイミング
信号を与え、A−D変換器52の出力信号(デジタル信
号)を平均化してノッキング判定レベルを計算するとと
もに、所定期間内のデジタル信号の値とノッキング判定
レベルとを比較してノッキングか否かを判定し、図示せ
ぬ点火時期制御装置からの点火信号に基づいて判定結果
を点火時期制御装置に出力する。A−D変換器52および
マイクロコンピュータ53を内蔵する1チップマイクロコ
ンピュータ47には、周知の発振器43,電源オンリセット
回路44,電源回路45が接続されている。また、図示せぬ
点火時期制御装置からの点火信号(iGt)は、入力抵抗5
1,コレクタ抵抗49,トランジスタ50の回路を通して、1
チップマイクロコンピュータ47の割込端子iRQに接続さ
れている。1チップマイクロコンピュータ47からの出力
抵抗ラダー48を通りD−A変換され、電圧電流変換器46
により図示せぬ点火時期制御装置に供給されている。
次に上記構成において、ノッキング検出器42の検出信号
の出力に応じて各気筒独立に増幅率を切替える方法につ
いて説明する。第5図は上記第1実施例の基本的なプロ
グラムの流れを示すフローチャートである。ステップ1
でノッキング検出器42の検出信号をA−D変換するのに
各気筒の初期増幅率として、どのアナログ入力ポート
(AN1〜AN3)を選択するかおよび増幅率切替用Vmean判
定レベルGLEV1〜GLEV3(GLEV1<GLEV2<GLEV3)の初期
設定をし、ステップ2でノッキング検出器42の検出信号
の発生タイミングに対応する気筒Noを気筒カウンタiに
セットする。
ここで、増幅率切替用Vmean判定レベルGLEV1〜GLEV3に
ついて説明すると、GLEV2は、後述する平均値Vmean
(i)がGLEV2より小さくなったときに平均値Vmean
(i)がGLEV2以上となるように増幅率を一段高くする
ために、平均値Vmean(i)と比較される下限の所定値
を意味するものであり、GLEV3は、後述する平均値Vmean
(i)がGLEV3より大きくなったときに平均値Vmean
(i)がGLEV3以下となるように増幅率を一段低くする
ために、平均値Vmean(i)と比較される上限の所定値
を意味するものであり、GLEV1は平均値Vmean(i)が上
昇方向に変化しているにもかかわらず平均値Vmean
(i)がGLEV1より小さい時に素早く増幅率を上げるた
めに、平均値Vmean(i)と比較される判定レベルを意
味するものである。
また、本実施例では4気筒の内燃機関であるので、気筒
カウンタiは1〜4の値が各気筒に対応して順次設定さ
れるものであることは勿論であり、後述する平均値Vmea
n(i)のうち括弧内のiも気筒カウンタiの値に対応
する。また、ステップ1での初期設定は、たとえ、どの
ような増幅率を設定しようと、内燃機関の始動後、ステ
ップ2以降の処理を繰り返すことによって、後述するよ
うに各気筒の第2燃焼サイクル以降は各気筒の増幅率が
適切に設定されることになるため、予め決定された初期
設定の増幅率に対応するアナログ入力ポート及び増幅率
切替用Vmean判定レベルは、予め定められた任意のもの
が初期設定されるようにすれば(例えば、全気筒同じ増
幅率G(1)に対応するアナログ入力ポート及び増幅率
切替用Vmean判定レベルを初期設定する)、問題ないこ
とは勿論である。
そして、次のステップ3で該当気筒の前回の燃焼サイク
ルでのノッキング検出器の検出信号の平均値Vmean
(i)と比較して上昇時か否かを判断し、上昇時の場合
はステップ4へ進む。このステップ4ではVmean(i)
と補助的な判定レベルGLEV1とを比較し、Vmean(i)が
GLEV1よりも小さい場合はVmean(i)が上昇時であって
もノッキング検出信号の出力が小さすぎると判断して、
ステップ5で選択するアナログ入力ポートを増幅率の高
い方へ切替えてステップ6へ進み、Vmean(i)がGLEV1
以上の場合はステップ4からステップ6へ進む。次にス
テップ6でVmean(i)と上限の判定レベルGLEV3とを比
較して、Vmean(i)がGLEV3よりも大きい場合はステッ
プ7で選択するアナログ入力ポートを増幅率の低い方へ
切替えてステップ10へ進み、Vmean(i)がGLEV3以下の
場合はステップ6からステップ10へ進む。一方、ステッ
プ3でVmean(i)が上昇時でないと判断した場合はス
テップ8へ進み、Vmean(i)と下限の判定レベルGLEV2
とを比較し、Vmean(i)がGLEV2よりも小さい場合はス
テップ9で選択するアナログ入力ポートを増幅率の高い
方へ切替えてステップ10へ進み、Vmean(i)がGLEV2以
上の場合はステップ8からステップ10へ進む。ステップ
10でA−D変換器52のアナログ入力ポートはAN1〜AN3の
3個であるため、ステップ5、7、9にて切替えられた
アナログ入力ポートNoが1〜3以外の値である場合にも
1〜3内に入るように、アナログ入力ポートNoを1≦n
≦3でガードし、以下ノッキング判定期間中ステップ11
〜16で、最終的に選択されたアナログ入力ポートよりノ
ッキング検出信号をA−D変換器52の中へ取込み、検出
信号波形の各ピークを1ピークおきにA−D変換し(ス
テップ11)、各A−D変換値Vmeanは、1点火前の該当
気筒のノッキング検出信号の平均値Vmean(i)と重み
付き加算の平均処理を行い、該当気筒の次回の燃焼サイ
クルにおいてステップ3、4、6、8で用いるために新
しい該当気筒のノッキング検出信号の平均値V′mean
(i)を算出する(ステップ12)。同時に該当気筒の前
回の燃焼サイクルにおける平均値Vmean(i)と定数K
を乗算し、オフセットVosを加算して該当気筒のノッキ
ング判定レベルVLEVを算出し(ステップ13)、各A−D
変換値VANnと比較して(ステップ14)、VANn>VLEVの
時、ノックパルス信号を出力する。そして、ステップ16
にてノック判定区間内かを判別し、ノック判定区間内で
あるときにはステップ11に戻り、ノック判定区間が終了
したらステップ2に移行して次の気筒の制御に移る。そ
して、判定区間中のノックパルス数に応じて次の該当気
筒の点火時期を遅角させる。以上のステップを各気筒ご
とに繰返して実行する。
このようにして、内燃機関の始動直後は、ステップ1の
初期設定により、予め定められた初期設定の増幅率(例
えば全気筒同じ増幅率G(1)に対応するアナログ入力
ポート及び増幅率切替用Vmean判定レベルが設定される
ため、実際に必要とする増幅率とは異なる増幅率が初期
設定される可能性があるが、その後、ステップ2以降の
処理を繰り返すことによって、各気筒の第2燃焼サイク
ル以降は、各気筒独立にノッキング検出信号の出力に応
じて適切な増幅率に切替えられる。
したがって、ノッキング検出信号の大きさは気筒毎に異
なるものであるが、増幅後の各気筒毎の検出出力信号
(平均値Vmean(i))の大きさに応じて、第3図に示
すごとく、増幅後の個々の気筒のノッキング信号(平均
値Vmean(i))が上限の所定値(GLEV3)より大きい時
には小さな増幅率に、下限の所定値(GLEV2)より小さ
い時には大きな増幅率に、個々の気筒毎に段階的に切替
えられて、気筒間のノッキング検出信号の大きさの差に
影響されることなく、かつノッキング検出信号の大きさ
が内燃機関の運転状態の変化に伴って大きく変動して
も、A−D変換器52に入力される各気筒のノッキング検
出信号が大き過ぎたり、小さ過ぎたりすることなく、ダ
イナミックレンジの所定範囲内に極力納めることができ
て有効なA−D変換が可能となり、正確にノッキングを
検出することができる。ここで、第3図は増幅器通過後
の最大出力気筒のノッキング出力電圧(平均値Vmean
(i))Aと最小出力気筒のノッキングセンサ出力電圧
(平均値Vmean(i))Bとの特性を機関回転速度に対
応して示すものである。
そして、図5のステップ2〜10が本発明の気筒毎増幅率
切替手段に相当し、ステップ11、12が本発明の気筒毎出
力検出手段に相当し、ステップ11〜16が本発明のノッキ
ング検出信号に相当する。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明においては、ノッキング検出信
号の出力信号の大きさは気筒毎に異なるものであるが、
増幅後の各気筒毎の検出出力信号の大きさに応じて、増
幅後の個々の気筒のノッキング信号が上限の所定値より
大きい時には小さな増幅率に、下限の所定値より小さい
時には大きな増幅率に、個々の気筒毎に段階的に切替え
られて、気筒間のノッキング検出信号の大きさの差に影
響されることなく、かつノッキング検出信号の大きさが
内燃機関の運転状態の変化に伴って大きく変動しても、
A−D変換手段に入力される各気筒のノッキング検出信
号が大き過ぎたり、小さ過ぎたりすることなく、ダイナ
ミックレンジの所定範囲内に極力納めることができて有
効なA−D変換が可能となり、正確にノッキングを検出
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図は本発明の特許請求の範囲対応図、第2図及び第
3図は従来装置及び本発明装置における機関回転速度−
ノックセンサ出力電圧特性図、第4図は本発明装置の第
一実施例を示すブロック図、第5図は第4図図示装置の
作動説明に供するフローチャート、である。 41……内燃機関,42……ノッキング検出器,52……A−D
変換器,53……マイクロコンピュータ,54……フィルタ回
路,55〜57……増幅器。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−35238(JP,A) 特開 昭58−155281(JP,A) 特開 昭59−126929(JP,A) 特公 昭61−1630(JP,B2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の複数の気筒で発生するノッキン
    グを検出する気筒数より少数のノッキング検出手段と、 該ノッキング検出手段の出力より雑音を除去するフィル
    タ手段と、 該フィルタ手段の出力を増幅または減衰させる複数の増
    幅率をもつ増幅手段と、 前記ノッキング検出手段よりの前記増幅手段を通した後
    の出力の大きさを気筒毎に検出する気筒毎出力検出手段
    と、 この気筒毎出力検出手段により検出された各気筒毎のノ
    ッキング検出手段出力に応じて、これら各気筒の出力が
    上限の所定値より大きいときには前記増幅手段の増幅率
    を段階的に低い方向に、前記上限の所定値より小さな値
    に設定された下限の所定値より小さいときには前記増幅
    率を段階的に高い方向に、各気筒毎に独立に切替える気
    筒毎増幅率切替手段と、 前記増幅手段の出力をA−D変換するA−D変換手段
    と、 このA−D変換手段によりA−D変換された信号に基づ
    いて内燃機関のノッキングを気筒毎に判定するノッキン
    グ判定手段とを備える内燃機関用ノッキング検出装置。
  2. 【請求項2】前記増幅手段は増幅率の異なる複数の増幅
    器を有してなり、前記気筒毎増幅率切替手段は各気筒毎
    に独立に前記各増幅器のうちいずれの出力信号を前記A
    −D変換手段によりA−D変換するかを選択するもので
    ある特許請求の範囲第1項記載の内燃機関用ノッキング
    検出装置。
JP61214518A 1986-09-11 1986-09-11 内燃機関用ノッキング検出装置 Expired - Lifetime JPH0721440B2 (ja)

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