JPH0827219B2 - ノック検出装置における積分区間検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の点火時期制御のため、ノックの
発生を検知するノック検出装置において、ノックセンサ
からの出力信号を積分する積分区間を検知する積分区間
検知装置に関する。

〈従来の技術〉 従来のノック検出装置は、ノックセンサから機関振動
に対応した信号を得て、これをバンドパスフィルタに入
力して、ノック振動に対応する周波数成分の信号のみを
通過させ、更に、これを積分回路に入力して、予めクラ
ンク角度で定めた積分区間（例えばATDC10゜〜56゜）に
おいて積分し、その積分値を所定値と比較して、ノーク
の有無を判定している。

そして、内燃機関の点火時期制御装置においては、機
関運転状態のパラメータである機関回転数と負荷とに基
づいて点火時期（点火進角）を設定し、これに基づいて
点火制御を行うが、ノック有りの時には例えば１゜／点
火の割合で遅角補正することにより、ノックを回避し、
ノック無しの時には例えば１゜/secの割合で進角補正す
ることにより、ノック限界まで進角させて出力特性等の
向上を図るようにしている（特開昭62−126273号公報参
照）。

ところで、上記のノック検出装置においては、積分区
間を検知する必要、すなわち、積分開始時期を検知して
積分開始させ、積分終了時期を検知して積分終了させる
必要があるが、クランク角センサが単位クランク角度
（１〜２゜）毎の単位信号を発生する機能を持たず、72
0゜／気筒数（４気筒の場合180゜）毎の基準信号を発生
する機能のみ持つものである場合、次のようにして積分
区間を検知している。

第６図を参照して、４気筒内燃機関で、クランク角セ
ンサから基準信号が180゜間隔で出力され、BTDC75゜で
立上がり、BTDC5゜で立下がるものとし、積分区間がATD
C10゜〜56゜であるとする。

この場合、基準信号の立上がり時点において、前回の
基準信号の立下がりから今回の基準信号の立上がりまで
のローレベル時間T_LHを計測し、このローレベル時間T_LH
をこの間のクランク角度（110゜）で除算して単位クラ
ンク角度当たりの時間degs＝T_LH/110を演算し、この単
位時間当たりの時間degsに基づいて、基準信号の立下が
りから積分開始時期までのクランク角度を時間に換算し
（T_S＝degs×（５＋10））、また、基準信号の立下がり
から積分終了時期までのクランク角度を時間に換算する
（T_E＝degs×（５＋56））。そして、基準信号の立下が
り時点より、これらの積分開始時間T_S及び積分終了時間
T_Eを計時して、積分開始時期及び積分終了時期を検知す
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来のノック検出装置の積
分区間検知装置にあっては、基準信号のローレベル時間
を計測し、これに基づいて積分区間を検知しているた
め、それ以降に回転角速度の変化があった場合、積分区
間が要求に対してずれてしまう。

このため、特に回転角速度変化が大きい運転状況下で
は、ノックの発生を正確に検出できなくなり、不適切な
点火制御により、運転性の悪化（ヘジテーション，スタ
ンブル等）や、強いノックの発生を招く可能性があると
いう問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、基準信号
発生機能のみを持つクランク角センサを用いる場合に、
ノック信号の積分区間を極めて正確に検知することので
きるようにすることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明は、ノック検出装置において、機関
回転に同期して第１の所定クランク角度で立上がり、第
２の所定クランク角度で立下がる基準信号に基づいて、
ノックセンサからの出力信号を積分する第３の所定クラ
ンク角度から第４の所定クランク角度までの積分区間を
検知する装置として、第１図に示すように、下記Ａ〜Ｊ
の手段により構成される積分区間検知装置を提供する。

Ａ）基準信号の立上がりから立下がりまでのハイレベル
時間を計測する手段 Ｂ）このハイレベル時間をこの間のクランク角度で除算
して単位クランク角度当たりの時間を演算する手段 Ｃ）この単位クランク角度当たりの時間に基づいて基準
信号の立下がりから積分開始時期までのクランク角度を
時間に換算する手段 Ｄ）この単位クランク角度当たりの時間に基づいて基準
信号の立下がりから積分終了時期までのクランク角度を
時間に換算する手段 Ｅ）基準信号の立上がりから次の立上がりまでの時間で
ある立上がり周期を計測する手段 Ｆ）基準信号の立下がりから次の立下がりまでの時間で
ある立下がり周期を計測する手段 Ｇ）これら立下がり周期と立上がり周期との差を基準信
号の発生間隔のクランク角度で除算して単位クランク角
度当たりの時間変化量を演算する手段 Ｈ）前記基準信号の立下がりから積分開始時期までのク
ランク角度を時間に換算した値を前記時間変化量で補正
して、基準信号の立下がりから積分開始時期までの積分
開始時間を求める手段 Ｉ）前記基準信号の立下がりから積分終了時期までのク
ランク角度を時間に換算した値を前記時間変化量で補正
して、基準信号の立下がりから積分終了時期までの積分
終了時間を求める手段 Ｊ）これらの積分開始時間及び積分終了時間を計時して
積分開始時期及び積分終了時期を検知する計時手段 〈作用〉 上記の構成においては、基準信号の立上がりから立下
がりまでのハイレベル時間T_HL（第５図参照）を計測
し、このハイレベル時間T_HLをこの間のクランク角度で
除算して単位クランク角度当たりの時間を演算する。

そして、この単位クランク角度当たりの時間に基づい
て、基準信号の立下がりから積分開始時期までのクラン
ク角度を時間に換算し、また、基準信号の立下がりから
積分終了時期までのクランク角度を時間に換算する。

一方、基準信号の立上がりから次の立上がりまでの時
間である立上がり周期T_HH（第５図参照）を計測し、ま
た、基準信号の立下がりから次の立下がりまでの時間で
ある立下がり周期T_LL（第５図参照）を計測する。

そして、これら立下がり周期T_LLと立上がり周期T_HHと
の差を基準信号の発生間隔のクランク角度で除算して単
位クランク角度当たりの時間変化量を演算する。

そして、前記基準信号の立下がりから積分開始時期ま
でのクランク角度を時間に換算した値を前記時間変化量
で補正して、基準信号の立下がりから積分開始時期まで
の積分開始時間T_S（第５図参照）を求め、また、前記基
準信号の立下がりから積分終了時期までのクランク角度
を時間に換算した値を前記時間変化量で補正して、基準
信号の立下がりから積分終了時期までの積分終了時間T_E
（第５図参照）を求める。

そして、これらの積分開始時間T_S及び積分終了時間T_E
を計時して積分開始時期及び積分終了時期を検知する。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を第２図〜第５図に基づいて
説明する。

第２図において、クランク角センサ１は、単位信号発
生機能を持たず、基準信号発生機能のみ持つものであ
り、その基準信号は、180゜間隔で出力され（本例は４
気筒内燃機関であるとする。）、BTDC75゜で立上がり、
BTDC5゜で立下がるものとする（第５図参照）。

このクランク角センサ１からの基準信号はコントロー
ルユニット２に入力され、内蔵のマイクロコンピュータ
３により、第３図及び第４図のフローチャートに示すご
とく演算処理して、予めクランク角度で定めた積分区
間、すなわち、積分開始クランク角度CA_S（例えばATDC1
0゜）、及び、積分終了クランク角度CA_E（例えばATDC56
゜）を検知し、その区間、ノックセンサ４から出力され
バンドパスフィルタ５を通過した信号を積分回路６によ
り積分処理される。

第３図はメインルーチンで、基準信号（REF）の立上
がり（Ｈ）及び立下がり（Ｌ）に同期して実行される。

ステップ１（図にはS1と記してある。以下同様）で
は、立上がり（Ｈ）か立下がり（Ｌ）かを判定し、立上
がり（Ｈ）の場合には、ステップ２でハイレベル時間T
_HL計測用タイマをスタートさせて、このルーチンを終了
する。

立下がり（Ｌ）の場合は、ステップ３へ進む。

ステップ３では、T_HL計測用タイマの値を読込み、こ
れをハイレベル時間T_HLとする。

ここで、ステップ１〜３の部分がハイレベル時間計測
手段に相当する。

ステップ４では、ハイレベル時間T_HLをこの間のクラ
ンク角度（70゜）で除算して、単位クランク角度当たり
の時間degs＝T_HL/70を演算する。

この部分が単位クランク角度時間演算手段に相当す
る。

ステップ５では、単位クランク角度時間degsに基づい
て、基準信号の立下がりから積分開始時期までのクラン
ク角度（５゜＋CA_S）を時間に換算し、あわせて、後述
する第４図の補正時間演算ルーチンによる補正時間HT_S
に基づく補正を施して、基準信号の立下がりから積分開
始時期までの積分開始時間T_Sを演算する（次式参照）。

T_S＝degs×（５＋CA_S）＋HT_S この部分が積分開始時期時間換算手段及びその補正手
段に相当する。

ステップ６では、単位クランク角度時間degsに基づい
て、基準信号の立下がりから積分終了時期までのクラン
ク角度（５゜＋CA_E）を時間に換算し、あわせて、後述
する第４図の補正時間演算ルーチンによる補正時間HT_E
に基づく補正を施して、基準信号の立下がりから積分終
了時期までの積分終了時間T_Eを演算する（次式参照）。

T_E＝degs×（５＋CA_E）＋HT_E この部分が積分終了時期時間換算手段及びその補正手
段に相当する。

ステップ７では、積分区間計測用タイマＴをスタート
させる。

ステップ８では、積分区間計測用タイマＴの値を読込
んで、積分開始時間T_Sに達したか否かを判定し、達した
段階で次のステップ９へ進む。

ステップ９では、積分動作を開始させる。

ステップ10では、積分区間計測用タイマＴの値を読込
んで、積分終了時間T_Eに達したか否かを判定し、達した
段階でステップ12へ進む。

また、達していない場合でも、ステップ11での判定で
基準信号（REF）の立上がりが検出されたときは、その
時点でステップ12へ進む。

ステップ12では、積分動作を終了させて、このルーチ
ンを終了する。

ここで、ステップ７〜12の部分が計時手段に相当す
る。

第４図は、補正時間演算ルーチンで、基準信号（RE
F）の立上がり（Ｈ）及び立下がり（Ｌ）に同期して実
行される。

ステップ21では、立上がり（Ｈ）か立下がり（Ｌ）か
を判定し、立上がり（Ｈ）の場合に、ステップ22で立上
がり周期T_HH計測用タイマの値を読込んで、これを立上
がり周期T_HHとし、次のステップ23で立下がり周期T_LL計
測用タイマを再スタートさせて、このルーチンを終了す
る。

立下がり（Ｌ）の場合は、ステップ24へ進む。

ステップ24では、立下がり周期T_LL計測用タイマの値
を読込んで、これを立下がり周期T_LLとし、次のステッ
プ25で立下がり周期T_LL計測用タイマを再スタートさせ
る。

ここで、ステップ21〜25の部分が立上がり周期計測手
段及び立下がり周期計測手段に相当する。

ステップ26では、立下がり周期T_LLと立上がり周期T_HH
との差を基準信号の発生間隔のクランク角度（180゜）
で除算して、単位クランク角度当たりの時間変化量ΔＴ
＝（T_LL−T_HH）/180を演算する。

この部分が時間変化量演算手段に相当する。

ステップ27では、前記時間変化量ΔＴに基づいて、積
分開始時間に対する補正時間HT_Sを演算する（次式参
照）。

HT_S＝ΔＴ×（５＋CA_S） ステップ28では、前記時間変化量ΔＴに基づいて、積
分終了時間に対する補正時間HT_Eを演算する（次式参
照）。

HT_E＝ΔＴ×（５＋CA_E） このようにして演算された補正時間HT_S,HT_Eは第３図
のメインルーチンのステップ5,6において使用される。

ここで、ステップ27,28の部分は補正手段の一部をな
す。

尚、第３図のルーチンと第４図のルーチンは、説明の
便宜のため、独立させてあるが、一つのルーチンとして
まとめることも可能である。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、基準信号の立下
がりを基準として演算することにより、最新のデータに
基づいて時間換算を行うことができ、また、立下がり周
期と立上がり周期との差に基づく時間変化量を考慮した
補正を行うことにより、回転角速度変化が大きう運転状
況下でも積分区間のずれを要求に対し最小にすることが
できる。よって、ノック検出性の悪化がなく、誤った点
火制御による運転性の悪化等を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示すシステム図、第３図はメイルル
ーチンのフローチャート、第４図は補正時間演算ルーチ
ンのフローチャート、第５図はタイミングチャート、第
６図は従来例を示すタイミングチャートである。 １……クランク角センサ、２……コントロールユニッ
ト、３……マイクロコンピュータ、４……ノックセン
サ、５……積分回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｐ 5/153

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノック検出装置において、機関回転に同期
   して第１の所定クランク角度で立上がり、第２の所定ク
   ランク角度で立下がる基準信号に基づいて、ノックセン
   サからの出力信号を積分する第３の所定クランク角度か
   ら第４の所定クランク角度までの積分区間を検知する装
   置であって、 基準信号の立上がりから立下がりまでのハイレベル時間
   を計測する手段と、 このハイレベル時間をこの間のクランク角度で除算して
   単位クランク角度当たりの時間を演算する手段と、 この単位クランク角度当たりの時間に基づいて基準信号
   の立下がりから積分開始時期までのクランク角度を時間
   に換算する手段と、 この単位クランク角度当たりの時間に基づいて基準信号
   の立下がりから積分終了時期までのクランク角度を時間
   に換算する手段と、 基準信号の立上がりから次の立上がりまでの時間である
   立上がり周期を計測する手段と、 基準信号の立下がりから次の立下がりまでの時間である
   立下がり周期を計測する手段と、 これら立下がり周期と立上がり周期との差を基準信号の
   発生間隔のクランク角度で除算して単位クランク角度当
   たりの時間変化量を演算する手段と、 前記基準信号の立下がりから積分開始時期までのクラン
   ク角度を時間に換算した値を前記時間変化量で補正し
   て、基準信号の立下がりから積分開始時期までの積分開
   始時間を求める手段と、 前記基準信号の立下がりから積分終了時期までのクラン
   ク角度を時間に換算した値を前記時間変化量で補正し
   て、基準信号の立下がりから積分終了時期までの積分終
   了時間を求める手段と、 これらの積分開始時間及び積分終了時間を計時して積分
   開始時期及び積分終了時期を検知する計時手段と、 を備えてなるノック検出装置における積分区間検知装
   置。