JPH11270452A

JPH11270452A - 内燃機関のノッキング検出装置

Info

Publication number: JPH11270452A
Application number: JP7295098A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kokubo; 小久保　　直樹; Koji Sakakibara; 榊原　　浩二; Kazuhisa Mogi; 和久茂木; Koichi Nakada; 浩一中田
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】イオン電流からノッキングの有無を精度良く
判定する。【解決手段】イオン電流検出回路２４から出力された
イオン電流検出信号は、ハイパスフィルタ３１を介して
マスク回路３２に入力され、点火直後のＬＣ共振波形成
分が取り除かれる。マスク回路３２を通過したイオン電
流検出信号はＢＰＦ３３とＢＥＦ３４の双方に入力さ
れ、特定周波数帯域のノッキング信号と他の周波数帯域
のノイズ信号とに分離される。ＢＥＦ３４は、回路の特
性上、信号入力初期のノイズ信号が実際より大きくなる
ことを考慮し、ノイズ信号のピーク値検出区間の開始タ
イミングをノッキング信号のピーク値検出区間の開始タ
イミングよりも遅らせる。これにより、ＢＥＦ３４のフ
ィルタリング動作が安定するのを待ってノイズ信号のピ
ークホールドを開始する。ピーク値検出区間終了後に、
ノッキング信号ピーク値とノイズ信号ピーク値とに基づ
いてノッキングの有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
内で発生するイオン電流を検出してノッキングの有無を
判定するようにした内燃機関のノッキング検出装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、内燃機関の燃焼室内で混合気が燃
焼する際にイオンが発生して点火プラグの電極間にイオ
ン電流が流れることに着目し、特開平８−２１０１７５
号公報に示すように、点火毎にノッキング判定区間内の
イオン電流のピーク値を検出し、そのピーク値をノッキ
ング判定値と比較することで、ノッキングの有無を判定
するようにしたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、点火プラグ
の電極間に流れるイオン電流は微弱であるため、各種ノ
イズの影響を極めて受けやすい。このノイズの影響を排
除するために、特開昭６１−５７８３０号公報では、イ
オン電流検出信号を２種類のフィルタを通すことで、ノ
ッキング発生周波数帯域の信号（ノッキング信号）と、
それ以外の周波数帯域の信号（ノイズ信号）とに分離
し、両周波数帯域の信号の比率を判定値と比較してノッ
キングの有無を判定するようにしている。

【０００４】しかし、ノッキング発生周波数帯域以外の
周波数帯域のノイズ信号を抽出する特定周波数帯域阻止
フィルタ（Band Eliminate Filter)は、回路の特性上、
イオン電流検出信号の入力初期にノッキング発生周波数
帯域の成分も通過してしまう。このため、信号入力初期
のノイズ信号が実際より大きく検出されてしまい、これ
がノッキングを誤検出する原因となる。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、ノイズの分離性を向
上できて、ノッキング判定を精度良く行うことができる
内燃機関のノッキング検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関のノッキング検出装置
によれば、イオン電流検出手段の出力信号から抽出され
るノッキング発生周波数帯域の信号（以下「ノッキング
信号」という）のピーク値をノッキング信号検出手段に
より検出すると共に、ノッキング発生周波数帯域以外の
周波数帯域の信号（以下「ノイズ信号」という）のピー
ク値をノイズ信号検出手段により検出する際に、検出区
間制御手段によって前記ノイズ信号のピーク値検出区間
（ピークホールド区間）の開始タイミングを前記ノッキ
ング信号のピーク値検出区間の開始タイミングよりも遅
らせる。このようにすれば、イオン電流検出信号からノ
イズ信号を抽出する動作が安定するのを待ってノイズ信
号のピーク値の検出（ピークホールド）を開始すること
ができ、ノイズを精度良く分離できる。従って、このよ
うにして検出したノイズ信号ピーク値とノッキング信号
ピーク値とに基づいてノッキング判定手段によりノッキ
ングの有無を判定すれば、ノイズの程度を評価しなが
ら、ノッキング判定を精度良く行うことができる。

【０００７】また、請求項２のように、イオン電流検出
手段から出力されるイオン電流検出信号から点火直後の
共振波形成分を取り除くように設定されたマスク区間で
イオン電流検出信号の通過を一時的に遮断するマスク手
段を備えたシステムにおいては、検出区間制御手段によ
って、ノイズ信号のピーク値検出区間の開始タイミング
を前記マスク区間の終了タイミングよりも遅らせるよう
にしても良い。つまり、マスク区間終了と同時に、マス
ク手段を通過したイオン電流検出信号からノッキング信
号とノイズ信号とを抽出する動作が開始されるため、ノ
イズ信号のピーク値検出区間の開始タイミングをマスク
区間の終了タイミングよりも遅らせることで、請求項１
と同じく、イオン電流検出信号からノイズ信号を抽出す
る動作が安定するのを待ってノイズ信号のピーク値の検
出を開始することができる。

【０００８】また、請求項３のように、イオン電流検出
手段の出力信号から抽出されるノッキング発生周波数帯
域以外の周波数帯域の信号（ノイズ信号）をノッキング
信号のピーク値発生タイミングで検出し、このノイズ信
号の検出値とノッキング信号ピーク値に基づいてノッキ
ングの有無を判定するようにしても良い。つまり、ノッ
キング信号のピーク値発生タイミングは、ピーク値検出
区間の開始から暫く経過した後であるため、ノッキング
信号のピーク値発生タイミングでノイズ信号を検出すれ
ば、請求項１と同じく、イオン電流検出信号からノイズ
信号を抽出する動作が安定するのを待ってノイズ信号を
検出することができる。この場合、ノッキング信号のピ
ーク値発生タイミングで検出したノイズ信号値は、必ず
しもピーク値検出区間のピーク値と一致しないが、ノイ
ズ発生時にはノッキング信号とノイズ信号の両方が同時
に大きくなる傾向があるため、ノッキング信号のピーク
値と、これと同時に検出したノイズ信号値とから、ノイ
ズの程度を評価しながら、ノッキング判定を精度良く行
うことができる。

【０００９】或は、請求項４のように、ノイズ信号のピ
ーク値発生タイミングでノッキング信号を検出し、この
ノッキング信号の検出値とノイズ信号ピーク値とを比較
してノッキング判定を実行するか否かを実行条件判定手
段により判定するようにしても良い。前述したように、
ノイズ発生時にはノッキング信号とノイズ信号の両方が
同時に大きくなる傾向があるため、ノイズ信号のピーク
値と、これと同時に検出したノッキング信号値とから、
ノイズの程度を評価することが可能となり、それによっ
て、ノイズが大きいと判定される場合には、ノッキング
判定を禁止することで、ノッキングの誤判定を未然に防
止することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】［実施形態（１）］次に、本発明
の実施形態（１）を図１乃至図８に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて点火制御系及びイオン電流検出系
の回路構成を説明する。点火コイル１１の一次コイル１
２の一端は電源供給端子（＋Ｂ）に接続され、該一次コ
イル１２の他端は、点火制御用のパワートランジスタ１
５のコレクタに接続されている。点火コイル１１の二次
コイル１６の一端は点火プラグ１７に接続され、該二次
コイル１６の他端は、２つのツェナーダイオード１８，
１９を介してグランドに接続されている。

【００１１】２つのツェナーダイオード１８，１９は互
いに逆向きに直列接続され、一方のツェナーダイオード
１８にコンデンサ２０が並列に接続され、他方のツェナ
ーダイオード１９にイオン電流検出抵抗２１が並列に接
続されている。コンデンサ２０とイオン電流検出抵抗２
１との間の電位Ｖinが抵抗２２を介して反転増幅回路２
３の反転入力端子（−）に入力されて反転増幅される。
イオン電流検出回路２４（イオン電流検出手段）は、ツ
ェナーダイオード１８，１９、コンデンサ２０、イオン
電流検出抵抗２１、反転増幅回路２３等から構成されて
いる。

【００１２】エンジン運転中は、後述するマイクロコン
ピュータ３９から出力される点火信号ＩＧｔの立ち上が
り／立ち下がりでパワートランジスタ１５がオン／オフ
する。パワートランジスタ１５がオンすると、バッテリ
（図示せず）から一次コイル１２に一次電流が流れ、そ
の後、パワートランジスタ１５がオフすると、一次コイ
ル１２の一次電流が遮断されて、二次コイル１６に高電
圧が電磁誘導され、この高電圧によって点火プラグ１７
の電極２９，３０間に火花放電が発生する。この際、火
花放電電流は点火プラグ１７の接地電極２９から中心電
極３０へ流れ、二次コイル１６を経てコンデンサ２０に
充電されると共に、ツェナーダイオード１８，１９を経
てグランド側に流れる。

【００１３】これに対し、イオン電流は、火花放電電流
とは反対方向に流れる。つまり、イオン電流は、中心電
極３０から接地電極２９へ流れ、更に、グランド側から
イオン電流検出抵抗２１を通ってコンデンサ２０に流れ
る。この際、イオン電流検出抵抗２１に流れるイオン電
流の変化に応じて反転増幅回路２３の入力電位Ｖinが変
化し、反転増幅回路２３の出力端子からイオン電流に応
じた電圧のイオン電流検出信号がハイパスフィルタ（Ｈ
ＰＦ）３１に出力される。

【００１４】このハイパスフィルタ３１では、例えば３
ＫＨｚ未満の信号成分（図７参照）がカットされ、３Ｋ
Ｈｚ以上の信号成分がハイパスフィルタ３１を通過して
マスク回路３２（マスク手段）に入力される。このマス
ク回路３２は、点火直後の共振波形成分を取り除くよう
に設定されたマスク区間でイオン電流検出信号の通過を
一時的に遮断する。尚、このマスク区間は、マイクロコ
ンピュータ３９からのタイミング信号に基づいて設定さ
れる。このマスク回路３２を通過したイオン電流検出信
号Ｖion は、バンドパスフィルタ（以下「ＢＰＦ」と略
記する）３３とバンドエリミネートフィルタ（以下「Ｂ
ＥＦ」と略記する）３４の双方に入力される。

【００１５】ＢＰＦ３３は、イオン電流検出信号Ｖion
からノッキング発生周波数帯域（例えば６ＫＨｚ付近）
のノッキング信号Ｖnockを抽出する。このＢＰＦ３３
は、例えば図２に示すようにオペアンプ４１を用いた多
重帰還型ＢＰＦであり、オペアンプ４１の負帰還回路が
抵抗４２と２つのコンデンサ４３，４４とから構成され
ている。マスク回路３２を通過したイオン電流検出信号
Ｖion は、抵抗４５とコンデンサ４４を介してオペアン
プ４１の反転入力端子（−）に入力され、このオペアン
プ４１の出力端子からノッキング発生周波数帯域のノッ
キング信号Ｖnockが出力される。

【００１６】一方、ＢＥＦ３４は、イオン電流検出信号
Ｖion からノッキング発生周波数帯域以外の周波数帯域
のノイズ信号Ｖnoise を抽出する。このＢＥＦ３４は、
例えば図３に示すように、２つのオペアンプ４６，４７
を用いたツインＴ型ＢＥＦであり、２段のＴ型ＲＣフィ
ルタ４８を組み合わせて入力段が構成されている。この
ＢＥＦ３４は、オペアンプ４７の非反転入力端子（＋）
の入力電位を可変抵抗器４９によって調整することで、
回路のＱ値を広範囲に調整できるようになっている。

【００１７】ＢＰＦ３３、ＢＥＦ３４を通過した信号
は、それぞれピークホールド回路３５，３６に入力され
る。各ピークホールド回路３５，３６は、特許請求の範
囲でいうノッキング信号検出手段、ノイズ信号検出手段
として機能し、マイクロコンピュータ３９からのタイミ
ング信号に基づいて設定されたピーク値検出区間（ピー
クホールド区間）でそれぞれの入力信号のピーク値をホ
ールドする。各ピークホールド回路３５，３６でホール
ドされたピーク値は、それぞれＡ／Ｄ変換器３７，３８
を介してエンジン制御用のマイクロコンピュータ３９に
読み込まれる。

【００１８】ところで、点火プラグ１７の火花放電直後
に、点火プラグ１７に接続されている高圧コード等が浮
遊インダクタンスや浮遊キャパシタンスを有することに
起因して、点火コイル１１に残留しているエネルギによ
るＬＣ共振が発生し、イオン電流検出回路２４の出力信
号にＬＣ共振波形成分が含まれる。一方、燃焼室内の混
合気は点火プラグ１９の火花放電により着火し、火炎が
拡散する過程で燃焼室内にイオンが発生するため、ＬＣ
共振後に点火プラグ１７の電極２９，３０間にイオン電
流が流れ始める。このとき、ノッキングが発生すると、
図７に示すように、イオン電流に特定の周波数帯域（６
ＫＨｚ付近）のノッキング信号波形が現れる。また、ス
パイクノイズや火炎ノイズ等のノイズが発生すると、図
７に破線で示すように、例えば４ＫＨｚ付近の周波数帯
域にノイズ信号波形が現れる。従って、イオン電流によ
ってノッキングを精度良く検出するためには、特定周波
数帯域のノッキング信号だけを抽出し、他の周波数帯域
のノイズ信号や共振波形成分は除去することが好まし
い。

【００１９】そこで、本実施形態では、イオン電流検出
回路２４から出力されるイオン電流検出信号からハイパ
スフィルタ３１により３ＫＨｚ未満の信号成分（燃焼で
生じるイオン電流）がカットされる。更に、点火直後の
共振波形成分を除去するために、マイクロコンピュータ
３９からのタイミング信号に基づいてマスク回路３２の
マスク区間が設定され、このマスク回路３２に入力され
るイオン電流検出信号から点火直後のＬＣ共振波形成分
が取り除かれる。マスク区間終了後に、マスク回路３２
を通過したイオン電流検出信号Ｖion は、ＢＰＦ３３と
ＢＥＦ３４の双方に入力され、特定周波数帯域のノッキ
ング信号Ｖnockと他の周波数帯域のノイズ信号Ｖnoise
とに分離される。

【００２０】この際、ＢＥＦ３４は、回路の特性上、イ
オン電流検出信号Ｖion の入力初期（マスク区間終了直
後）に、ノッキング発生周波数帯域の成分も通過してし
まい、図４に示すように信号入力初期のノイズ信号Ｖno
ise （ＢＥＦ３４の出力）が実際より大きくなってしま
う。このようなＢＥＦ３４の特性を考慮し、本実施形態
（１）では、ノイズ信号Ｖnoise のピーク値検出区間
（ピークホールド区間）の開始タイミングをノッキング
信号Ｖnockのピーク値検出区間の開始タイミングよりも
所定時間ＧＢＥＦ０だけ遅らせる。これにより、ＢＥＦ
３４のフィルタリング動作が安定するのを待ってノイズ
信号Ｖnoise のピーク値の検出（ピークホールド）を開
始する。

【００２１】このようなピーク値検出区間の設定は、マ
イクロコンピュータ３９によって図５に示すピーク値検
出区間設定プログラムに従って次のようにして実行され
る。本プログラムは、点火毎に繰り返し実行され、特許
請求の範囲でいう検出区間制御手段としての役割を果た
す。本プログラムが起動されると、まずステップ１０１
で、ＢＰＦ３３側のピークホールド回路３５のピーク値
検出区間の開始タイミングＧＢＰＦ０を「０」にセット
し、マスク区間終了と同時にＢＰＦ３３の出力（ノッキ
ング信号）のピークホールドを開始するように設定する
と共に、ＢＥＦ３４側のピークホールド回路３６のピー
ク値検出区間の開始タイミングＧＢＥＦ０を例えば「２
００μｓｅｃ」にセットし、マスク区間終了から２００
μｓｅｃ経過後にＢＥＦ３４の出力（ノイズ信号）のピ
ークホールドを開始するように設定する。この際、ＧＢ
ＥＦ０（２００μｓｅｃ）は、ＢＥＦ３４のフィルタリ
ング動作が安定するのに必要最小限の時間に設定され
る。

【００２２】この後、ステップ１０２に進み、マスク区
間終了から両ピークホールド回路３５，３６のピーク値
検出区間の終了までの時間ＧＣを次式により算出する。ＧＣ＝８×１０⁶／ＮＥ（μｓｅｃ）ここで、ＮＥはエンジン回転数（ｒｐｍ）である。

【００２３】以上説明したピーク値検出区間設定プログ
ラムで設定したピーク値検出区間において、両ピークホ
ールド回路３５，３６は、ＢＰＦ３３の出力（ノッキン
グ信号Ｖnock）のピーク値とＢＥＦ３４の出力（ノイズ
信号Ｖnoise ）のピーク値とを検出する。マイクロコン
ピュータ３９は、これらのピーク値を基に、図６に示す
ノッキング判定プログラムに従ってノッキングの有無を
判定する。本プログラムは、ピーク値検出区間が終了す
る毎に起動され、特許請求の範囲でいうノッキング判定
手段としての役割を果たす。

【００２４】ピーク値検出区間が終了して、本プログラ
ムが起動されると、まずステップ２０１で、ＢＰＦ３３
側のピークホールド回路３５にホールドされたノッキン
グ信号（ＢＰＦ３３の出力）のピーク値を読み込むと共
に、ＢＥＦ３４側のピークホールド回路３６にホールド
されたノイズ信号（ＢＥＦ３４の出力）のピーク値を読
み込む。

【００２５】この後、ステップ２０２で、ノッキング信
号ピーク値が所定値α（図８参照）以上であるか否かを
判定する。この際、ノッキング信号ピーク値はなまし値
を用いても良い。もし、ノッキング信号ピーク値が所定
値α未満であれば、ステップ２０３に進み、ノッキング
無しと判定し、次のステップ２０４で、点火時期の進角
を許可して本プログラムを終了する。

【００２６】一方、ノッキング信号ピーク値が所定値α
以上であれば、ノッキングかノイズのいずれかが発生し
ているので、これを判別すべく、ステップ２０５に進ん
で、ノッキング信号ピーク値とノイズ信号ピーク値との
比が所定値β（図８参照）以上であるか否かを判定す
る。この際、両信号のピーク値はなまし値を用いても良
い。もし、ノッキング信号ピーク値とノイズ信号ピーク
値との比が所定値β未満であれば、ステップ２０６に進
み、ノイズ有りと判定し、本プログラムを終了する。

【００２７】これに対し、ノッキング信号ピーク値とノ
イズ信号ピーク値との比が所定値β以上であれば、ステ
ップ２０７に進み、ノッキング有りと判定し、次のステ
ップ２０８で、点火時期を遅角してノッキングを抑制
し、本プログラムを終了する。

【００２８】以上説明した実施形態（１）によれば、ノ
イズ信号のピーク値検出区間の開始タイミングをノッキ
ング信号のピーク値検出区間の開始タイミングよりも遅
らせるようにしたので、ＢＥＦ３４のフィルタリング動
作が安定するのを待ってノイズ信号のピーク値の検出を
開始することができる。これにより、図７に示す４ＫＨ
ｚ付近の周波数帯域のノイズ信号のピーク値を精度良く
検出することができ、ノイズの程度を評価しながら、ノ
ッキング判定を精度良く行うことができる。

【００２９】尚、ノッキング信号ピーク値とノイズ信号
ピーク値とに基づいて行うノッキング判定の方法は、前
述した図６の方法に限定されず、例えば、図６のステッ
プ２０５において、ノッキング信号ピーク値とノイズ信
号ピーク値との差分を所定値と比較したり、或は、ステ
ップ２０２，２０５で用いる所定値α，βをノッキング
信号ピーク値のなまし値やノイズ信号ピーク値のなまし
値に応じてマップ等により設定するようにしても良い。

【００３０】［実施形態（２）］本発明の実施形態
（２）では、マイクロコンピュータ３９によって図９に
示すピーク値検出区間設定プログラムを実行する。本プ
ログラムでは、まずステップ１０１で、ノッキング信号
及びノイズ信号の双方のピーク値検出区間の開始タイミ
ングＧＢＰＦ０，ＧＢＥＦ０を共に例えば「２００μｓ
ｅｃ」にセットして、ノッキング信号とノイズ信号のピ
ーク値検出区間の開始タイミングをマスク区間の終了タ
イミングよりも２００μｓｅｃ遅らせる。尚、前記実施
形態（１）と同じく、ノッキング信号のピーク値検出区
間の開始タイミングＧＢＰＦ０を「０」にセットして、
マスク区間終了と同時にノッキング信号のピークホール
ドを開始するようにしても良く、要は、少なくともノイ
ズ信号のピーク値検出区間の開始タイミングＧＢＥＦ０
をマスク区間の終了タイミングよりも遅らせるようにす
れば良い。

【００３１】この後、ステップ３０２に進み、図５のス
テップ１０２と同じ方法で、マスク区間終了から両ピー
クホールド回路３５，３６のピーク値検出区間の終了ま
での時間ＧＣを算出する。尚、ノッキング信号ピーク値
とノイズ信号ピーク値とに基づいて行うノッキング判定
の方法は、前記実施形態（１）と同じで良い。

【００３２】以上説明した実施形態（２）においては、
ノイズ信号のピーク値検出区間の開始タイミングＧＢＥ
Ｆ０をマスク区間の終了タイミングよりも遅らせるよう
にしたので、前記実施形態（１）と同じく、ＢＥＦ３４
のフィルタリング動作が安定するのを待ってノイズ信号
のピーク値の検出を開始することができて、ノイズ信号
のピーク値を精度良く検出することができ、ノッキング
判定を精度良く行うことができる。

【００３３】［実施形態（３）］次に、本発明の実施形
態（３）を図１０及び図１１に基づいて説明する。本実
施形態（３）では、ノッキング信号のピーク値発生タイ
ミングを検出し、このノッキング信号のピーク値発生タ
イミングでノイズ信号を検出し、このノイズ信号の検出
値とノッキング信号ピーク値とに基づいてノッキングの
有無を判定する。このような処理を行うために、図１０
に示すように、ＢＰＦ３３とピークホールド回路３５と
の間に、ＢＰＦ３３の出力の振動回数を計測する振動回
数計測回路５１を設け、この振動回数計測回路５１で検
出した振動回数が所定回数（例えば３回）になる毎に、
振動回数計測回路５１からタイミング信号をマイクロコ
ンピュータ３９に出力する。

【００３４】マイクロコンピュータ３９は、振動回数計
測回路５１からタイミング信号が入力される毎に図１１
に示すピーク値検出プログラムを実行し、後述するよう
にノッキング信号のピーク値が更新記憶される毎に、そ
の間の微小区間（振動３回分の区間）のノイズ信号のピ
ーク値を更新記憶すると共に、振動回数計測回路５１や
ピークホールド回路３５，３６にリセット信号を出力
し、これらをリセットする。

【００３５】図１１のピーク値検出プログラムが起動さ
れると、まずステップ４０１で、ＲＡＭ（図示せず）に
記憶されているノッキング信号ピーク値ＰＨＢＰＦ（前
回までのピーク値）と今回の微小区間で検出されたノッ
キング信号ピーク値ＰＨＢＰＦＡＤとを比較し、今回の
微小区間のノッキング信号ピーク値ＰＨＢＰＦＡＤが記
憶値ＰＨＢＰＦ以下の場合（ＰＨＢＰＦ≧ＰＨＢＰＦＡ
Ｄ）、ノッキング信号ピーク値ＰＨＢＰＦの記憶値を更
新せずに本プログラムを終了する。

【００３６】これに対し、今回の微小区間のノッキング
信号ピーク値ＰＨＢＰＦＡＤが記憶値ＰＨＢＰＦよりも
大きい場合（ＰＨＢＰＦ＜ＰＨＢＰＦＡＤ）、ステップ
４０２に進み、ノッキング信号ピーク値ＰＨＢＰＦの記
憶値を今回の微小区間のノッキング信号ピーク値ＰＨＢ
ＰＦＡＤで更新すると共に、ノイズ信号ピーク値ＰＨＢ
ＥＦの記憶値を今回の微小区間のノイズ信号ピーク値Ｐ
ＨＢＥＦＡＤで更新して、本プログラムを終了する。

【００３７】尚、ノッキング信号ピーク値ＰＨＢＰＦの
記憶値とノイズ信号ピーク値ＰＨＢＥＦの記憶値は、ピ
ーク値検出区間開始時に「０」にリセットされる。ま
た、ピーク値検出区間は、マスク区間終了と同時又は所
定時間経過後に開始される。そして、ピーク値検出区間
が終了する毎に、上記ステップ４０２で更新記憶された
ノッキング信号ピーク値ＰＨＢＰＦとノイズ信号ピーク
値ＰＨＢＥＦとを用いて前記図６のノッキング判定プロ
グラムに従ってノッキングの有無を判定する。

【００３８】ノッキング信号のピーク値発生タイミング
は、ピーク値検出区間の開始から暫く経過した後である
ため、ノッキング信号のピーク値発生タイミングで微小
区間のノイズ信号ピーク値を検出すれば、前記実施形態
と同じく、ＢＥＦ３４のフィルタリング動作が安定する
のを待ってノイズ信号ピーク値を検出することができ
る。このようにして検出する微小区間のノイズ信号ピー
ク値は必ずしもピーク値検出区間のピーク値と一致しな
いが、ノイズ発生時にはノッキング信号とノイズ信号の
両方が同時に大きくなる傾向があるため、ピーク値検出
区間のノッキング信号のピーク値と、これと同時に検出
した微小区間のノイズ信号ピーク値とからノイズの程度
を評価しながら、ノッキング判定を精度良く行うことが
できる。

【００３９】［実施形態（４）］次に、本発明の実施形
態（４）を図１２乃至図１４に基づいて説明する。本実
施形態（４）では、ノイズ信号のピーク値発生タイミン
グを検出し、このノイズ信号のピーク値発生タイミング
でノッキング信号を検出し、このノッキング信号の検出
値とノイズ信号ピーク値とを比較してノッキング判定を
実行するか否かを判定する。このような処理を行うため
に、図１２に示すように、ＢＥＦ３４とピークホールド
回路３６との間に、ＢＥＦ３４の出力の振動回数を計測
する振動回数計測回路５２を設け、この振動回数計測回
路５２で検出した振動回数が所定回数（例えば３回）に
なる毎に、振動回数計測回路５２からタイミング信号を
マイクロコンピュータ３９に出力する。

【００４０】マイクロコンピュータ３９は、振動回数計
測回路５２からタイミング信号が入力される毎に図１３
に示すピーク値検出プログラムを実行し、後述するよう
にノイズ信号のピーク値が更新記憶される毎に、その間
の微小区間（振動３回分の区間）のノッキング信号のピ
ーク値を更新記憶すると共に、振動回数計測回路５２や
ピークホールド回路３５，３６にリセット信号を出力
し、これらをリセットする。

【００４１】図１３のピーク値検出プログラムが起動さ
れると、まずステップ５０１で、ＲＡＭ（図示せず）に
記憶されているノイズ信号ピーク値ＰＨＢＥＦ（前回ま
でのピーク値）と今回の微小区間で検出されたノイズ信
号ピーク値ＰＨＢＥＦＡＤとを比較し、今回の微小区間
のノイズ信号ピーク値ＰＨＢＥＦＡＤが記憶値ＰＨＢＥ
Ｆ以下の場合（ＰＨＢＥＦ≧ＰＨＢＥＦＡＤ）、ノイズ
信号ピーク値ＰＨＢＥＦの記憶値を更新せずに本プログ
ラムを終了する。

【００４２】これに対し、今回の微小区間のノイズ信号
ピーク値ＰＨＢＥＦＡＤが記憶値ＰＨＢＥＦよりも大き
い場合（ＰＨＢＥＦ＜ＰＨＢＥＦＡＤ）、ステップ５０
２に進み、ノイズ信号ピーク値ＰＨＢＥＦの記憶値を今
回の微小区間のノイズ信号ピーク値ＰＨＢＥＦＡＤで更
新すると共に、ノッキング信号ピーク値ＰＨＢＰＦの記
憶値を今回の微小区間のノッキング信号ピーク値ＰＨＢ
ＰＦＡＤで更新して、本プログラムを終了する。

【００４３】尚、ノッキング信号ピーク値ＰＨＢＰＦの
記憶値とノイズ信号ピーク値ＰＨＢＥＦの記憶値は、ピ
ーク値検出区間開始時に「０」にリセットされる。ま
た、ピーク値検出区間は、マスク区間終了と同時又は所
定時間経過後に開始される。そして、ピーク値検出区間
が終了する毎に、上記ステップ５０２で更新記憶された
ノッキング信号ピーク値ＰＨＢＰＦとノイズ信号ピーク
値ＰＨＢＥＦとを用いて図１４のノッキング判定プログ
ラムによってノッキング判定を実行するか否かを次のよ
うにして判定する。

【００４４】まず、ステップ６０１で、ノッキング信号
ピーク値ＰＨＢＰＦとノイズ信号ピーク値ＰＨＢＥＦと
の比（ＰＨＢＰＦ／ＰＨＢＥＦ）が所定値γ以上である
か否かを判定し、このＰＨＢＰＦ／ＰＨＢＥＦが所定値
γ以上であれば、ノイズが少ないと判断し、ステップ６
０２に進み、ノッキング判定を実行する。このノッキン
グ判定は、ピーク値検出区間で検出したノッキング信号
ピーク値とノイズ信号ピーク値とを用いて行われる。ピ
ーク値検出区間のノッキング信号ピーク値は、例えば図
１１と同様の処理で求めれば良い。

【００４５】一方、上記ステップ６０１で、ＰＨＢＰＦ
／ＰＨＢＥＦが所定値γ未満であれば、ノイズが多いと
判断し、ステップ６０３に進み、ノッキング判定を禁止
して本プログラムを終了する。上記ステップ６０１の処
理が特許請求の範囲でいう実行条件判定手段としての役
割を果たす。

【００４６】ノイズ発生時にはノッキング信号とノイズ
信号の両方が同時に大きくなる傾向があるため、ピーク
値検出区間のノイズ信号ピーク値と、これと同時に検出
した微小区間のノッキング信号ピーク値とから、ノイズ
の程度を評価することが可能となり、それによって、ノ
イズが大きいと判定された場合には、ノッキング判定を
禁止することで、ノッキングの誤判定を未然に防止する
ことができる。

【００４７】尚、ステップ６０１において、ノッキング
信号ピーク値ＰＨＢＰＦとノイズ信号ピーク値ＰＨＢＥ
Ｆとの差分を所定値と比較して、ノッキング判定を実行
するか否かを判定するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態（１）における点火制御系とイオン電
流検出系の構成を示す回路図

【図２】バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の構成を示す回
路図

【図３】バンドエリミネートフィルタ（ＢＥＦ）の構成
を示す回路図

【図４】実施形態（１）の各部の信号波形を示すタイム
チャート

【図５】実施形態（１）のピーク値検出区間設定プログ
ラムの処理の流れを示すフローチャート

【図６】実施形態（１）のノッキング判定プログラムの
処理の流れを示すフローチャート

【図７】イオン電流検出信号の周波数特性を示す図

【図８】ノッキング信号ピーク値とノイズ信号ピーク値
とからノッキングの有無とノイズの有無を判定する方法
を説明する図

【図９】実施形態（２）のピーク値検出区間設定プログ
ラムの処理の流れを示すフローチャート

【図１０】実施形態（３）のイオン電流検出信号処理回
路の構成を示すブロック図

【図１１】実施形態（３）のピーク値検出区間設定プロ
グラムの処理の流れを示すフローチャート

【図１２】実施形態（４）のイオン電流検出信号処理回
路の構成を示すブロック図

【図１３】実施形態（４）のピーク値検出区間設定プロ
グラムの処理の流れを示すフローチャート

【図１４】実施形態（４）のノッキング判定プログラム
の処理の流れを示すフローチャート

【符号の説明】

１１…点火コイル、１７…点火プラグ、２１…イオン電
流検出抵抗、２４…イオン電流検出回路（イオン電流検
出手段）、３２…マスク回路（マスク手段）、３３…バ
ンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、３４…バンドエリミネー
トフィルタ（ＢＥＦ）、３５…ピークホールド回路（ノ
ッキング信号検出手段）、３６…ピークホールド回路
（ノイズ信号検出手段）、３９…マイクロコンピュータ
（ノッキング判定手段，検出区間制御手段，実行条件判
定手段）。

フロントページの続き (72)発明者茂木和久愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者中田浩一愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の燃焼室内で発生するイオン電
流を検出するイオン電流検出手段と、前記イオン電流検出手段の出力信号から抽出されるノッ
キング発生周波数帯域の信号（以下「ノッキング信号」
という）のピーク値を検出するノッキング信号検出手段
と、前記イオン電流検出手段の出力信号から抽出されるノッ
キング発生周波数帯域以外の周波数帯域の信号（以下
「ノイズ信号」という）のピーク値を検出するノイズ信
号検出手段と、前記ノイズ信号のピーク値検出区間の開始タイミングを
前記ノッキング信号のピーク値検出区間の開始タイミン
グよりも遅らせる検出区間制御手段と、前記ノッキング信号検出手段で検出したノッキング信号
ピーク値と前記ノイズ信号検出手段で検出したノイズ信
号ピーク値とに基づいてノッキングの有無を判定するノ
ッキング判定手段とを備えていることを特徴とする内燃
機関のノッキング検出装置。
【請求項２】内燃機関の燃焼室内で発生するイオン電
流を検出するイオン電流検出手段と、前記イオン電流検出手段から出力されるイオン電流検出
信号から点火直後の共振波形成分を取り除くように設定
されたマスク区間でイオン電流検出信号の通過を一時的
に遮断するマスク手段と、前記マスク手段を通過したイオン電流検出信号から抽出
されるノッキング発生周波数帯域の信号（以下「ノッキ
ング信号」という）のピーク値を検出するノッキング信
号検出手段と、前記マスク手段を通過したイオン電流検出信号から抽出
されるノッキング発生周波数帯域以外の周波数帯域の信
号（以下「ノイズ信号」という）のピーク値を検出する
ノイズ信号検出手段と、前記ノイズ信号のピーク値検出区間の開始タイミングを
前記マスク区間の終了タイミングよりも遅らせる検出区
間制御手段と、前記ノッキング信号検出手段で検出したノッキング信号
ピーク値と前記ノイズ信号検出手段で検出したノイズ信
号ピーク値とに基づいてノッキングの有無を判定するノ
ッキング判定手段とを備えていることを特徴とする内燃
機関のノッキング検出装置。
【請求項３】内燃機関の燃焼室内で発生するイオン電
流を検出するイオン電流検出手段と、前記イオン電流検出手段の出力信号から抽出されるノッ
キング発生周波数帯域の信号（以下「ノッキング信号」
という）のピーク値を検出するノッキング信号検出手段
と、前記イオン電流検出手段の出力信号から抽出されるノッ
キング発生周波数帯域以外の周波数帯域の信号（以下
「ノイズ信号」という）を前記ノッキング信号のピーク
値発生タイミングで検出するノイズ信号検出手段と、前記ノッキング信号検出手段で検出したノッキング信号
ピーク値と前記ノイズ信号検出手段で検出したノイズ信
号値とに基づいてノッキングの有無を判定するノッキン
グ判定手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の
ノッキング検出装置。
【請求項４】内燃機関の燃焼室内で発生するイオン電
流を検出するイオン電流検出手段と、前記イオン電流検出手段の出力信号から抽出されるノッ
キング発生周波数帯域の信号（以下「ノッキング信号」
という）のピーク値を検出するノッキング信号検出手段
と、前記イオン電流検出手段の出力信号から抽出されるノッ
キング発生周波数帯域以外の周波数帯域の信号（以下
「ノイズ信号」という）のピーク値を検出するノイズ信
号検出手段と、前記ノッキング信号検出手段で検出したノッキング信号
ピーク値と前記ノイズ信号検出手段で検出したノイズ信
号ピーク値とに基づいてノッキングの有無を判定するノ
ッキング判定手段と、前記ノイズ信号のピーク値発生タイミングで前記ノッキ
ング信号を検出し、このノッキング信号の検出値と前記
ノイズ信号検出手段で検出したノイズ信号ピーク値とを
比較して前記ノッキング判定手段によるノッキング判定
を実行するか否かを判定する実行条件判定手段とを備え
ていることを特徴とする内燃機関のノッキング検出装
置。