JPS5990019A - 内燃機関用ノツキング検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のノッキングを検出するためのノッキ
ング検出装置に凹するものである。

従来の°７ナログ回路によるノッキング検出装置を改良
するものとして、ディジタル回路による精度の凸いノッ
キング検出装置に凹する発明が先に本出願人により提案
されている（特願昭５１−５９４２４号）に の先に提案された発明は、ノッキング検出信号はエンジ
ンの振動等に由来する低周波数の振動成分、燃焼等に由
来する周波数の１に動成分、点火に由来する高周波数の
振動成分に分類が可能であり、この検出信号をフィルタ
回路を通過さ・ける事により低、高周波数の成分を除去
し、ノッキング検出信号を一定の周波数（（タリえば８
　Ｋ　Ｈｚ）の正弦波とし゛ζ検出てきることに着目し
、また、ノッキング検出装置として必要な情報はノッキ
ング波形全てではなく、そのピーク値が必要なノッキン
グの情報であり、更に正弦波のピーク値近傍は立」ニリ
、立下りのスロープに比べは番Ｊ一定でゆるやかである
とい）ことを利用して、正弦波のノッキング検出信壮が
所定のし・＼ルを横切った時点より所定時間遅延してへ
用〕変換を開始さ−Ｕ、正弦波の各ピーク値近１方てΔ
−１〕変換が行なわれるＪ、うにしたものである。

すなわら、Δ−１）変換のプログラムが開始されると、
マイク＋１コンビｊ−夕内のコンパレーターのモードが
指定され、０レベルに対しスレシポルドレベルＴＩ＋が
設定される。そしてコンパレーターをスタートさ・Ｕ、
正弦波であるツノキンク信号のスレシポルドレベルＴｈ
からの立Ｆがりを（Ｋ＋−認した後、立」二がりを検出
するルーチンに移る。ここでは第１図のよ・）にＩ′１
１断をループさ−ｕ′で立−１、がりを検出し、それか
ら遅れ時間Δ１〕をおいてビーク１直近傍をΔ−Ｉ）変
換するようにしている。しかしながら低速軽負荷時ある
いはｐンサ異常等にノッキング信号がスレシホルドレベ
ルＴｔ＋に達しないほど小さくなるような場合が生じる
と、上記のロジックでは八−１〕変換が行なわれなくな
り、ノッキングの検出精度を高める」二で々ｒましくな
い。

そこで本発明は、所定時間内に４二記ノノギング信号の
立上がりが検出されなりれば強制的に八−１つ変換を行
なうようにして、八−１）変換等の処理が行なわれなく
なることを防ぎ、ノッキングの検出能力をさらに向」二
さゼることを目的とするものである。

す、下、本発明によるノッキング検出装置を実施例に従
って説明する。第２図は本発明の実施例の構成図である
。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し１ノツキングｌ
ｉ出器１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−Ｕるフィルタ１司路、５は検出１ｄ号を
アナログ信号からディジタル信号に変Ｊ負するΔ−１）
変１負器である。６はマイク１１コンピユータであり、
中央処理装置（ＣＰ　Ｕ）　、記ｔｅ装Ｗ　（ＲＯＭ、
ＲＡ　Ｍ）　、入出力装置（Ｉｌｏ）等を備え、Δ−Ｔ
）変換器付随のス１ノシポル１ルベルに幻」る比較機能
よりの信号に応じて八−り変換量！＋１１のタイミング
信号を与え、Ａ−Ｄ変換器の出力信号（ディジタル借り
）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、所定期間内のディジタル信号の最大値とノ・。

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・Ｕぬ点火時１１ＪＩ制御装置からの点火信号
に基づい°ζ判定結果を点火時期制御装置に出力する。

次に、」−記構成の訂細な回路図の一例を第３図に示す
。フィルタ回路２はコンデン勺２１、抵抗２２からなる
バイパスフィルタ回路および抵抗２３、コンデン９２４
からなるローパスフィルタ回路より構成されるパン１゛
パスフィルタ回１１８である。ノンキング検出器１かも
の検出信号は、ソイルク凹１１８２を通過する事により
ノイス成分が除去され周波数８　Ｋ　ｔｌ　ｚ付近のノ
ッキング周波数の正弦波となり、Ａ−Ｄ変換器５および
マイク１１コンビコーク６を内蔵する１チノブマーイク
１１：Ｉンビュータ６１のアナログ端７−ＡＮに入力さ
れる。本実施例てけ１デツプマイクロコンビコータとし
て富、１３ｍ社製Ｍ　８８　Ｂ　４．１．３を用いてい
る。１ｆ−ノプマ・イクロコンピュータ６１には、周知
の発振器６２、電源メンリセット回路６３、電源間＋１
８６４が接続されている。また図示Ｕぬ点火時期ｉ１ａ
制御装置からの点火信号（ｉＧｔ）は、人力抵抗６５、
コレクタ抵抗６６、トランジスタ６７で構成されＣいる
入力回路を通しζ、１デツプマイクロコンピユータの割
込端子ｉＲＱに接続されている。１チツプマイクｌ」コ
ンピュータ６１からの出力は１氏抗ラダー６９を通りｌ
〕−へ変換され、電ＩＥ電流変換器６８により点火時期
制御装置に供給されている。

次に第４図から第７図を用いて本実施１す１１の作動説
明を１１な・）。ｍ４図は、本実施例のノッキング検出
、’Ｉ’１１定、ｊ昆角奄演算出力のタイミング信号−
１を示１゜第５図は基本的なプログツノ・の流れを示す
フＩＩ−チャー１−である。スタートのステップ２２０
より始まるメインルーヂンでは、内蔵タイマーでの点火
周期１’　ｌ　８０のｉ１算（ステップ２２１）そのイ
直に基づいて△−Ｌ）変換開始までの遅延時間（マスキ
ング時間）　’Ｉ’　１、八−１）変１負を行なう時間
（判定時間）′ｒ２、八−１）５＆換値と比較する判定
レベルを求める為にノッキング検出信号の平均値に乗す
る為の倍率ＣＫ値）、平均値に所定の値を加えるオフレ
ット稙（即ら、判定し・＼ルー平均値ｘ　ｌ（値４−ｎ
フヒソ目直）が演算される（ステップ２２２）。

１チノプマ・イクｌ’ｌコンビブータロ１の割込入力端
子であるｉＲＱに入力される点火時！！ＩＩ　１ｌｉｌ
制御装置からの点火信’１（ｉＧｔ）は、トランジスタ
６７で反中云され（第４図２１０）、マイク１．ｌ二ｔ
ンピプータ６１にによされ′ζいるのでその立下り信号
（ｆｆ１４図２２１）でマイク［１コンピコ、−夕に割
込がかかる（ｆ６５図２１１−１　）　ｏ割込ルーチン
開始後、割込処理（第４図２１２）に続きマスキング時
間Ｔｌ（第４図２１３）の間、マイク１１コンピユータ
はＡ　−１）変換を持つ（第５図２１３−１）。

マスキング時間終了後、前記したΔ−１〕変１負を時間
′Ｆ２　（第４図２１４）の値に基づいて繰り返し行な
う（ｆｆｉ５図２１４−１．２１４−２）。変換終了後
、Ａ　−１）変換値の中の最大値と平均値を第４図２１
５のタイミングで算出するが前述した様に判定値はに値
、オフセット値にｉノＣいｑ出され（第５図２１５−１
．　２１５−２）　、更にその値は八−Ｉ）変換を行な
った中の最大値と比較される（ＮＳ５図２１５−３）。

判定結果はマイクロコンピプータの８ヒツトのボートに
第４１ＰＪ　２１６のターＩ　ミン７”ｒ出力サレ（ｉ
ｓ５ｒ２１２　］　６−１）　、抵抗ラダーを通る事に
よっても１つ一へ変換され、そのアナログ値が電圧電流
変換器により電流に変換され図示−Ｕぬ点火時期制御部
装置へ出力される。判定出力は遅角量で表わされる。

次に本実施例の制御１゛１シツクの概略を示す。マス、
１−ング時間′Ｉ″ｌ、八−１）変換判定時間′■゛２
は周ルＩ’１１８０に比例した値（マスキング時間′■
゛１は例えばｌ　ｍ　ｓ　〜２．５１ＴＩ　Ｓ　、判定
時間は例えば２ｍ　ｓ〜５　ｍ　ｓ　）である。Ａ−１
）変換値の平均値はラフ１ウエアにより平均する。判定
レベルは３段階あり、第ルヘルは（平均値）ｘ（１（値
）」−（オフセノＬ　値）　、ｒ６２レベルは（第１レ
ヘル）Ｘ２．１３レベルは（ｆｆｉｌレヘルレベ３で３
つのノッキング判定を行ない、判定した結果（強度）は
図示−Ｕぬ点火時期制御装置への遅角量として出力され
る。本実施例では点火時期の遅角幅は０〜１６゜ＣＡ（
クランク角）とした。

次に本発明の主要部分である、△−１〕変換部分のｉｌ
’Ｐ細な作動説明を第６，７図を用い６行な・）。

第６図３０１は検出信号の１周期相当分である。

前述の様に検出信号は８　Ｋ　Ｈｚの正弦波となってい
る。Ａ−Ｌ）変漁のブ１１グラムが開始（ステップ３２
０）されると、１チップマイク１１：１ンビユータ内の
比較機能である二１ンパレーターのモードが指定されＯ
レベルに対しスレシポルＦレベルＴｈが設定される（ス
テップ３２１）。そし゛にｌンバレーターをスタートさ
−Ｕ　（ステップ３２２）、正弦波３０１の１′１１か
らの立下り時刻′ｌ″Ｄｏを検出しくステップ３２３−
１　）　、Ｍ’！作動を防ぐ目的でさらにＴＩ＋レベル
を確認するくステップ３２３−２）。

１’　ｈレベル検出後は、Ｔ　ｈレベルからの立上りを
検出するルーチンに移り（ステップ３２５）、立」ニリ
検出時刻Ｔ　Ｚ　ｌから所定時間ΔＩ〕遅延さ・Ｕ（ス
テップ３２Ｇ＞、時刻′ｌ″Ｓ１に到る。なお、立」ニ
リ検出ルーチン（ステップ３２５）では１判断を直列に
配し、立上りが検出されな（でも最終的にステップ３２
６に移るよ・）にして、演算処理が無限ループに陥いら
ないよ・）にしている。続いて、時刻’Ｔ’　Ｓ　Ｌか
らＡ　−１）変換を開始するは正弦波３０１のピーク３
１０−１を中心として設定される。その際、正弦波３０
１のピークは正弦波の立」二り、立下りのスロープに比
べ、はぼ一定と見なされ、遅延時間ΔＤをピークの近傍
まで遅らす事によってΔ−１）変換を行っても正弦波３
０１のピーク値ＶＰが（）られる。Ｉ’ｌｌ　ｌｒ）変
則開始時刻’ｒｓｌで！’４えられる値ＶＳ　Ｌ終了時
刻１’　Ｆ　１−Ｃｊｉえられる値ＶＦＩは、い゛すれ
もピーク値ＶＰに比べ、その差は極めて少なく、更に本
例ではＡ　−１）変換は逐次比較式Δ−１）変換を用い
ている為得られた八−り変換値はＶＳ］、ＶＦ］、ｌ−
リ■ρに近づくものである。得られた変換値（コ読み取
られメモリーに入れられ（ステップ３２Ｂ）、次の作動
ステップ３２９に移る。

次に本発明の他の実施例を示′」。第８図に従ってこの
実施例の説明を行なう。ノッキング検出器１、フィルタ
回１１３２を１ＪＪｌった検出信号は、Δ−Ｄ変換器５
およびノ、レジポル１゛レベル］゛１はりの立−１ユリ
もしくは立１：りを判定するアンプ７を通し２でマイク
ロコンビコータ６に人力される。検出信号（，１マイク
ロコンピユータの割込端ｒ−に人力され、検出信号のス
レシポルドレベルＴＩ＋からの＋’ｒ−１−リ、又は立
下りに割込の同期がとられる。その場合、前述の実施例
におりるソフトウェアによる二１ンパレーターと比べて
本実施例ではハードの割込端子を使う事によって応答速
度が向上される。そして同期検出後、マイクロコンピュ
ータ６からΔ−Ｄ変換器５・＼のスター１信号を送りΔ
−１〕変換を開始さ・Ｕる。ずなわら、第９図に示した
様に、１今出信号のＩ’　ｈレベルへの立下り時点τ■
〕を検出ｊ゛る。

その後、マイクし＋、１１ンピプータ６てΔ−■〕変換
時点τ［〕を検出する。その後、マ・イクＩＩコンビゴ
ータロでΔ−Ｄ変換時点τＺを予測して通過しΔ−Ｉ〕
変換は変換器の速度、検出波形の周波数にＬｉｄ、しζ
、その開始時点を可変にする事ができ、それにより、検
出信号のピーク（１１１１１０を得ることができる。

以」二述べたよ）に本発明は、ノッキング特有の周波数
をもったノッキング検出信号が所定のレベルを各々横切
った時点より所定時間遅延して八−１）変換を開！ｌｔ
；さ・ｕ１正弦波の各ピーク値近傍てΔ−■〕変換が行
なわれるようにし、さらにΔ−Ｉ）変換を行な’＞　、
ｌｌＪ］間中において所定の時間内にノッキング検出信
号が前記所定のし・ベルに達しない場合には強制的にΔ
−１）変１！！！器にノッキング信号のディジタル値へ
の変換量！’ｔｉを指示４る、）、・）にして、これら
八−１）変換された値からノッキング状態を判別するよ
うにしているので、ノッキング検出信号の各ピーク値の
ディジタル信号への変換が容易になり正確なノッキング
の検出ができ、またノッキング検出信号が非常に小さな
場合ＧごおいζもΔ−Ｉ）変換等の処理が１１なわれな
くなることはな（、さらにピークボールド回路ｖｒは不
必要であり構成が簡単になるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ｊ本発明に関連したΔ−１）変換の処理手順を
示す要部フローチャー１・、第２図は本発明の一実施例
を示す全体構成図、第３図は第２図のｄ゛ＩＩＩ構成図
、第４図は第２図に示す装置におりる処理のタイミング
を概略的に示すタイミングヂャート、第５図および第７
図はマイクｌ」コンピョータにおりる処理手順を示すフ
ローヂャート、第６図は第２図に示す装置における八−
〇変換のタイミングを示す図、第８図は本発明の他の実
施例を示ず全体構成図、第９図は第８図に示す装置にお
りる／ｌ−Ｄ変換のタイミングを示す図である。 ■・・・ノッキング検出器、２・・・フィルタ回路、５
・・・Δ−Ｄ変換器、６・・・マイクロコンビコータ。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 １３２ 第１図 第２図 第６図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃を幾凹のノッキングを検出するノッキング検出器と
   、このノッキング検出器により検出されたツノキンク特
   有の周波数を有するノッキング検出信号が所定のレベル
   を横切る時点より所定時間遅延して前記ノッキング検出
   信号をディジタル値に変換するＡ−Ｄ変換器と、この八
   −１〕変１（ρ器に前記ノッキング検出信号のディジタ
   ル値への変換開始時点を指示すると共に前記ノッキング
   検出信号のディジクル値に応してノッキングの発４Ｌ状
   態を判別するマイクロコンピュータとを備え、前記へ−
   り変換を行なう期間中におい′Ｃ所定の時間内にｎ；１
   記ノッキング検出信号が１１１記所定のし・・＼ルに達
   しない場合には、前記マイクロコンビゴー夕が前記へ−
   Ｄ変換器にノッキング検出信号のディジタル値への変換
   開始を指示するようにしたことをｉｔ￥徴とする内燃機
   関用ノッキング検出装置。