JPS628737B2 - - Google Patents

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JPS628737B2
JPS628737B2 JP53049095A JP4909578A JPS628737B2 JP S628737 B2 JPS628737 B2 JP S628737B2 JP 53049095 A JP53049095 A JP 53049095A JP 4909578 A JP4909578 A JP 4909578A JP S628737 B2 JPS628737 B2 JP S628737B2
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JP
Japan
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output
knocking
circuit
combustion engine
cylinder
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JP53049095A
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JPS54141180A (en
Inventor
Hisashi Kawai
Toshimitsu Ito
Masakatsu Sanada
Kazuo Iwase
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Soken Inc
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Priority to US06/024,772 priority patent/US4271469A/en
Priority to DE2916591A priority patent/DE2916591B2/de
Publication of JPS54141180A publication Critical patent/JPS54141180A/ja
Publication of JPS628737B2 publication Critical patent/JPS628737B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
    • G01L23/225—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines circuit arrangements therefor

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のノツキングの有無を検出す
るノツキング検出装置に関するものである。
従来、内燃機関のノツキングの有無を検出する
装置として、機関の振動音を検出するもの（例え
ば特開昭51―46606号公報）、あるいは機械的振動
加速度を検出するもの（例えば特開昭52―87537
号公報）等が考えられているが、いずれも燃焼毎
にノツキングの有無を判定しているため、ノイズ
等による一時的なノツキングの誤検出により不適
当な点火時期制御を行つてしまうことがあると共
に、耳によるノツキング音の官能評価とノツキン
グの検出結果とが合わないことがしばしばあつ
た。
そこで、内燃機関より検出した振動信号の所定
回数分を平均化した平均値と、各検出信号とを比
較してノツキング信号を判別し、このノツキング
信号の発生回数によりノツキングの発生を判定す
るもの（例えば、米国特許第3822583号明細書）
が知られているが、このものでは、内燃機関より
検出した振動出力を常時積分回路によりアナログ
的に積分して平均化し、この平均化した値と振動
出力とをアナログ的に比較してノツキング信号を
判別しているのみのものであるので、ノツキング
に関係のない区間の出力も積分されて、点火ノイ
ズ、バルブの開閉による振動ノイズも拾い、SN
比が悪くなるという問題がある。
また、内燃機関のノツキング検出装置におい
て、上死点付近の所定区間について振動出力を抽
出するもの（例えば特開昭53―4108号公報）も知
られているが、このものでは、振動信号を一定値
とアナログ的に比較してノツキング信号を判別
し、このノツキング信号の発生回数によりノツキ
ングの発生頻度を判定するものであるので、振動
検出手段のバラツキ、経年変化、温度変化等の影
響による振動信号の変化については何ら考慮され
ていないものである。
そこで本発明は、機関回転数、負荷、経年変
化、ノイズ等にほとんど影響されることなく、デ
イジタル構成で、統計的に正確にノツキングの判
別ができるようにすることを目的とするものであ
る。
そこで、本願の第１番目の発明によれば、第２
０図に示すごとく、内燃機関の燃焼現象により生
ずる振動を検出してこの振動に応じたアナログ出
力を発生する振動検出手段と、この振動検出手段
よりのアナログ出力のうち上死点付近の所定区間
の出力を抽出してデイジタル量に変換するサンプ
リングＡ―Ｄ変換回路と、このサンプリングＡ―
Ｄ変換回路よりのデイジタル出力を所定回数スト
アするストア手段、このストアした各デイジタル
信号の平均値を求めるデイジタル平均値演算手
段、及びこの平均値に対してサンプリングＡ―Ｄ
変換回路のデイジタル出力が所定倍以上ある割合
が所定値以上になるとノツキングと判別して出力
を発生するノツキング判別手段を含む頻度率演算
回路とを備えた内燃機関用ノツキング検出装置を
提供するものである。
さらに、本願の第２番目の発明は、多気筒内燃
機関の各気筒の燃焼現象により生ずる振動を検出
してこの振動に応じたアナログ出力を発生する振
動検出手段と、この振動検出手段よりのアナログ
出力のうち上死点付近の所定区間の出力を抽出し
てデイジタル量に変換するサンプリングＡ―Ｄ変
換回路と、このサンプリングＡ―Ｄ変換回路より
のデイジタル出力を各気筒ごとに所定回数ストア
するストア手段、このストアした各デイジタル信
号の平均値を各気筒ごとに求めるデイジタル平均
値演算手段、及びこれら各気筒の平均値と前記サ
ンプリングＡ―Ｄ変換回路の対応する気筒のデイ
ジタル出力とを比較し、各気筒の平均値に対して
サンプリングＡ―Ｄ変換回路のデイジタル出力が
所定倍以上ある割合が所定値以上になるとノツキ
ングと判別して出力を発生するノツキング判別手
段を含む頻度率演算回路とを備えた内燃機関用ノ
ツキング検出装置を提供するものである。
これにより、本願の第１番目の発明によれば、
振動検出手段により検出したアナログ出力のうち
上死点付近の所定区間の出力をサンプリングＡ―
Ｄ変換回路により抽出してデイジタル量に変換
し、このデイジタル出力をストア手段により所定
回数ストアし、このストアした各デイジタル信号
の平均値をデイジタル平均値演算手段により求
め、この平均値に対してサンプリングＡ―Ｄ変換
回路のデイジタル出力が所定倍以上ある割合が所
定値以上になるとノツキング判別手段によりノツ
キングと判別して出力を発生する。
さらに、本願の第２番目の発明によれば、サン
プリングＡ―Ｄ変換回路よりのデイジタル出力を
各気筒ごとに所定回数ストアして各デイジタル信
号の平均値を各気筒ごとに求め、これら各平均値
とサンプリングＡ―Ｄ変換回路の対応する気筒の
デイジタル出力とを比較して各気筒の平均値に対
してサンプリングＡ―Ｄ変換回路のデイジタル出
力が所定倍以上ある割合が所定値以上になるとノ
ツキングと判別する。
以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。第１図において本発明の第１実施例を直列４
気筒内燃機関（エンジン）に適用した場合につい
て説明する。まず第１図において、１はピエゾ素
子を使用した市販の振動検出器であり、エンジン
ブロツクに装着してあり、エンジンブロツクの機
械的振動加速度を検出してこの振動加速度に比例
したアナログ信号を発生するものである。
２はクランク角度検出センサで第２図に構成を
示す。第２図において、２ａはクランク軸に取付
けてあり、４箇所に突起を設けた鉄製の円板であ
り、突起位置a1は第１，第４気筒の上死点後10゜
の位置、a2は第１，第４気筒の上死点後30゜の位
置、a3は第３，第２気筒の上死点後10゜の位置、
a4は第３，第２気筒の上死点後30゜の位置になつ
ている。２ｂは電磁ピツクアツプで円板２ａの各
突起と対向する位置にて信号が出る公知のセンサ
である。
３は気筒判別用センサで、その構成は第３図に
示す通りのものであつて、デイストリビユタ内に
内蔵してある。第３図において、３ａは１箇所に
突起を持つた鉄製の円板であり、３ｂは第２図に
示す電磁ピツクアツプ２ｂと同じものであり、円
板３ａの突起と対向する位置で信号を出す。この
突起の位置は第１気筒の上死点前約20゜である。
４は増幅器でバツフアと増幅器とで構成してあ
るが公知であるので詳しくは省略する。５は第１
の波形整形回路であり、前記ピツクアツプ２ｂの
出力信号を波形整形する。第４図において、Ａは
電磁ピツクアツプ２ｂの出力信号、Ｂは電磁ピツ
クアツプ３ｂの出力信号、Ｃは第１の波形整形回
路５の出力信号である。
この第１の波形整形回路５の内部回路を第５図
に示す。第５図において、５１は入力端子であ
り、抵抗５２の一端は前記入力端子５１に、他端
は抵抗５３、ダイオード５４の正極、ダイオード
５５の負極に共通に接続してある。抵抗５３の他
端はモトローラ社製IC製品番号3302よりなる比
較器５９の反転入力端子に接続され、ダイオード
５５の正極は接地してある。抵抗５６の一端は前
記抵抗５３の他端に、他端は前記ダイオード５４
の負極に接続してある。抵抗５７の一端はダイオ
ード５４の負極に、他端は抵抗５８の一端に接続
してあり、抵抗５８の他端は接地してある。該抵
抗５７と抵抗５８との接続点は比較器５９の非反
転入力端子に接続してある。比較器５９の出力は
オープンコレクタになつているので、出力と電源
Vcとの間に抵抗６０を接続している。そして、
比較器５９の非反転入力端子から抵抗側のインピ
ーダンスと反転入力端子から抵抗側をみたインピ
ーダンスは同じになるようにそれぞれの抵抗値を
決める。また、比較器５９の非反転入力端子は約
1/3Vcの電圧になつている。従つて、入力端子５
１に電磁ピツクアツプ２ｂを接続した場合には、
比較器５９の反転入力端子には約1/3Vcがかかる
ようになつている。ダイオード５５は−0.5V以
下の負電圧が反転入力端子にかからないように、
かつダイオード５４は＋（Vc＋0.5V）以上の正電
圧が反転入力端子にかからないようにするもので
ある。ここで円板２ａが動作してその突起が電磁
ピツクアツプ２ｂを通過する毎に第４図Ａの波形
が出る。すると比較器５９の出力には第４図Ｃの
整形パルスが出る。
第２の波形整形回路６は第１の波形整形回路５
と同じ回路構成であるのでその構成は省略する
が、円板３ａが動作してその突起が電磁ピツクア
ツプ３ｂを通過する毎に第４図Ｂの波形が出ると
第２の波形整形回路６の出力には第４図Ｄの整形
パルスが出る。
７はタイミングパルス発生回路で気筒判別用セ
ンサ３とクランク角検出センサ２の信号を基にし
てピークホールド回路８へのリセツト信号とＡ―
Ｄ変換回路９へのＡ―Ｄ変換開始のトリガー信号
とを作り出す回路である。その内部回路を第６図
に示す。第６図において、インバーター７１の入
力は前記第２の波形整形回路６の出力に接続さ
れ、該インバータ７１の出力は２進カウンタ７３
のリセツト端子に接続してある。インバータ７２
の入力は前記第１の波形整形回路５の出力に接続
され、該インバータ７２の出力は２進カウンタ７
３のクロツク入力に接続してある。カウンタ７３
の出力Q1はデバイダ付カウンタ７４のリセツト
端子とインバータ７６の入力に接続してある。該
デバイダ付カウンタ７４のクロツク入力はクロツ
ク回路１１の出力C1に接続してある。該デバイ
ダ付カウンタ７４はRCA社製IC、CD4017を使用
している。その出力９はクロツクエナーブル端子
に接続してある。出力１はインバータ７５を介し
てＡ―Ｄ変換器９に接続してある。インバータ７
６の出力は２進カウンタ７７のリセツト入力とＲ
―Ｓフリツプフロツプ７８のリセツト端子とに接
続してある。該２進カウンタ７７のクロツク入力
は前記クロツク回路１１からの出力C1が印加し
てある。出力Q5はＲ―Ｓフリツプフロツプ７８
のセツト端子に接続してある。ANDゲート７９
の１つの入力は前記カウンタ７３のQ1出力に、
他の入力はＲ―Ｓフリツプフロツプ７８の出力
に接続してある。該ANDゲート７９の出力はピ
ークホールド回路８のリセツト端子に接続してあ
る。
以上の構成でタイミングパルス発生回路７の作
動を説明すると、カウンタ７３のリセツト端子に
は第４図Ｄのパルスがインバータ７１で反転され
て入力され、クロツク入力には第４図Ｃのパルス
がインバータ７２で反転されて入力されるので入
力クロツクパルスを1/2分周するQ1出力には第４
図Ｅに示す波形が出力される。デバイダ付カウン
タ７４は前記第４図Ｅのパルスによりリセツトさ
れ、Ｅのパルスが“１”から“０”になると計数
を開始する。該カウンタ７４のクロツク入力に
は、200KHz（５μＳ）の周波数のクロツク信号
C1が印加されている。従つて、１番目のパルス
が来ると出力１にパルスが出力される。９番目の
パルスが来ると出力９が“１”になつてクロツク
エナーブル端子が“１”になるので、次にリセツ
トされるまでクロツクが入力されるのを停止す
る。従つて、出力１には第４図Ｆに示すごとくの
パルスが出力される。該出力パルスはインバータ
７５を介してＡ―Ｄ変換器９の開始トリガパルス
となる。このトリガパルスを第４図に示す。次
にカウンタ７７はインバータ７６により第４図Ｅ
パルスを反転したパルスによりリセツトされる。
そして、200KHzのクロツク信号C1が入るので、
入力クロツクパルスが入力されQ5出力は１／25
＝１／32となり１／32分周された波形が出力さ
れ、第４図Ｇのような波形となる。Ｒ―Ｓフリツ
プフロツプ７８はカウンタ７７のリセツト信号に
よりリセツトされ、カウンタ７７のQ5出力によ
りセツトされるのでその出力は第４図Ｈのごと
く波形となる。従つて、第４図ＥとＨ波形の論理
積をとつたANDゲート７９の出力は第４図Ｉに
示すごとく波形になる。なお第４図Ｉの波形のパ
ルス幅は５μＳ×32＝160μＳである。該パルス
出力はピークホールド回路８のリセツト信号とな
る。
８はピークホールド回路であり、第７図にその
内部回路を示す。第７図において、ダイオード８
１の正極は前記増幅器４の出力に接続してあり、
負極は抵抗８２の一端に接続してある。該抵抗８
２の他端はコンデンサ８３の正極とバツフア増幅
器８７の非反転入力と抵抗８５に接続してある。
コンデンサ８３の負極は接地してある。抵抗８５
の他端はアナログスイツチ８６の一端に接続して
ある。該アナログスイツチ８６の他端は接地して
あり、コントロール端子は前記タイミングパルス
発生回路７のＩ信号に接続してある。バツフア増
幅器８７の反転入力は出力に接続してある。
以上の構成でピークホールド回路８の作動を説
明すると、アナログスイツチ８６のコントロール
入力に前記タイミングパルス発生回路７から第４
図Ｉのパルスが印加されると、このパルス幅の間
アナログスイツチ８６は閉成するので、コンデン
サ８３の電荷を低い抵抗値の抵抗８５を通じて放
電し、コンデンサ８３の電圧を0Vにリセツトす
る。その後、増幅器４の第４図Ｋで示す出力波形
がダイオード８１の正極から入つて来ると、ダイ
オード８１、抵抗８２を通してコンデンサ８３が
充電される。このコンデンサ８３の電圧はリセツ
トされてから次にリセツトされるまでの正のピー
ク値がホールドされる。該コンデンサ８３の電圧
を次の入力インピーダンスの高いバツフア増幅器
８７を介して出力すると第４図Ｌの波形となる。
９はＡ―Ｄ変換器であり、マイクロネツトワー
ク社製８ビツトＡ―Ｄ変換器IC製品番号MN5120
を使用している。前記タイミングパルス発生回路
７の第４図で示す出力信号が該Ａ―Ｄ変換器９
のスタートコンバート端子に入ると変換を開始
し、変換を終了するとEOC（END OF
CONVERSION）端子に第４図Ｊのパルスを発生
する。この変換時間は約10μ secである。ここ
で、第４図信号は各気筒の上死点（TDC）後
30゜の波形であり、従つて該波形から10μ sec
までのピークホールド回路８の電圧をＡ―Ｄ変換
してしまうので、Ａ―Ｄ変換器９の８ビツト２進
コード出力値はほぼ各気筒のTDC後10゜〜30゜
までの信号波形のピーク値を表わすことになる。
該Ａ―Ｄ変換器９のEOC出力は頻度率演算回路
１０の割込端子に、８ビツト２進コード出力は
Ｉ／Ｏ端子にそれぞれ接続してある。
ここで、エンジンブロツクの振動波形つまり、
第４図Ｋの波形について考えてみる。t1の振動波
形は第１気筒の爆発により生じた波形、t5は第３
気筒、t8は第４気筒、t11は第２気筒の爆発により
生じた波形である。t2，t6，t9，t12は各気筒のイ
ンテークバルブ、エキゾーストバルブの開放によ
り生じた波形である。t4は第３気筒用の点火ノイ
ズ、t7は第４気筒用の点火ノイズ、t10は第２気筒
用の点火ノイズが電気信号としてバツフア増幅器
４の出力に出てくる。しかし、取り出したい信号
はTDC後10゜〜30゜の区間のピーク電圧信号で
ある。本発明のようにTDC後10゜によりピーク
ホールド回路８をリセツトし、TDC後30゜にＡ
―Ｄ変換器９によりＡ―Ｄ変換してそのデーター
を頻度率演算回路１０で保持してしまえば、点火
ノイズ、バルブの切換え等の希望しない信号を排
除することができる。従つて、ピークホールド回
路８とＡ―Ｄ変換器９とによつてサンプリングＡ
―Ｄ変換回路を構成する。
頻度率演算回路１０について説明する。この頻
度率演算回路１０の内部回路を第８図に示す。入
力端子１０１は前記Ａ―Ｄ変換器９の出力EOC
端子に接続してある。また入力端子１０２，１０
３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，
１０９，は前記Ａ―Ｄ変換器９の８ビツト２進コ
ード出力に桁数の小さい方から順にそれぞれ接続
してある。１１０はマイクロコンピユーターであ
り、東芝製TLCS―12を使用している。該マイク
ロコンピユーターの回路及び動作は公知であるの
で省略するが、内部のクロツク周波数（2MHz）
を使用しており、電源が印加されるとイニシヤラ
イズして動作を始め、指定したROMのアドレス
からスタートするようになつている。該マイクロ
コンピユーター１１０の８本ある割込み信号線の
うち１本が入力端子１０１に接続してある。ま
た、端子１１１はマイクロコンピユーター１１０
の内部の入出力制御ユニツト（以後DCUと称す
る）の16本のデバイスアドレスセレクト信号線の
うちの１本に接続してあり、デバイスとBUSラ
インとを結合する。この端子１１１はNANDゲー
ト１１５の一方の端子に接続してある。また、端
子１１２には前記デバイスアドレスセレクト信号
線の残りの15本のうち１本に接続してある。端子
１１３は同じくDCUの入力／出力コマンド線で
“１”のときデバイスからマイクロコンピユータ
ー１１０内のプロセツサ（以後CPUと称する）
に、“０”のときCPUからデバイスにデーターが
転送される。端子１１３はNANDゲート１１５の
他の端子に接続すると共にインバータ１１６を介
してANDゲート１１７の他の端子に接続してあ
る。１１４は12ビツトのBUSラインで12本の線
が出ている。BUS１１は最小桁でありBUS０は
最上桁となつている。１１８はバツフア回路で３
ステートの非反転バツフア６回路よりなり東芝製
製品番号TC5012Pを使用している。入力I1，I2，
I3，I4，I5，I6は頻度率演算回路１０の入力端子１
０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７
にそれぞれこの順に接続してあり、DISABLE端
子D1，D2は共通にしてNANDゲート１１５の出
力に接続してある。また、出力O1，O2，O3，
O4，O5，O6は前記BUSライン１１，BUS１０，
BUS９，BUS８，BUS７，BUS６にそれぞれこ
の順に接続してある。
１１９はバツフア１１８と同じくTC5012Pを
使用している。入力I1，I2は頻度率演算回路１０
の入力端子１０８，１０９にこの順にそれぞれ接
続してある。また残りの入力I3，I4，I5，I6は共通
にして接地してある。DISABLE端子D1，D2は共
通にしてNANDゲート１１５の出力に接続してあ
る。また出力O1，O2，O3，O4，O5，O6は前記
BUSラインBUS５，BUS４，BUS３，BUS２，
BUS１，BUS０にそれぞれこの順に接続してあ
る。１２０はフリツプフロツプでクロツク入力
CLは前記ANDゲート１１７の出力に、Ｄ―入力
は前記BUSライン１１にそれぞれ接続してあ
り、セツト端子、リセツト端子は共に接地してあ
る。該フリツプフロツプ１２０の出力は頻度率演
算回路１０の出力端子１２１に接続してある。
以上の構成で頻度率演算回路１０の作動を第９
図のフローチヤートに沿つて説明する。図示しな
いキースイツチをONすると電源が入り、動作ス
タートする。ステツプ１ですべてのメモリをクリ
アして０にする。次に、ステツプ２でマスタマス
クをセツトして割込み信号が入れるようにする。
そしてステツプ３でメモリエリアＵのうちU1の
メモリ内容ｈをクリアする。そして、エンジンが
始動して回転するとタイミングパルス発生回路７
からの第４図パルスによりＡ―Ｄ変換器９は変
換を開始して、この変換が終了すると第４図Ｊの
EOCパルスを発生して頻度率演算回路１０の入
力端子１０１からマイクロコンピユータ１１０に
割込みをかけて演算を始める。それがステツプ４
である。EOCパルスがなければ来るまで待機
し、EOCパルスが来ればステツプ５に進む。ス
テツプ５は前記メモリU1の内容ｈで指定された
メモリＸエリアのうちのｈ番地XhにＩ／Ｏから
のデータをCPUのレジスタにロードしてからメ
モリにストアする。従つて、始めはメモリX0に
Ａ―Ｄ変換されたデータD0をストアする。ステ
ツプ６は前記メモリU1の値に１を加算して加算
値ｈをメモリU1にストアする。そして、該加算
値ｈが収集するデータ数を表す設定値ｎR以上か
否かをステツプ７で判別する。以上ならばステツ
プ８に進みnoならばステツプ４にもどる。
このようにＩで示すステツプ３，４，５，６，
７の行程でデーターをｎR個取り入れる。
ステツプ８はマスタマスタをリセツトして割込
み信号が入らないように禁止する。ステツプ９は
メモリU1の内容ｈをクリアする。ステツプ10で
前記メモリX0，X1……ＸoR―1にストアされたデ
ータのうちメモリU1で指定されたｈ番地までの
加算値ΣDhと（ｈ＋１）番地のデータDh＋１を
加算してステツプ11に進む。ステツプ11はメモリ
U1の内容ｈに１を加算してメモリU1にストアす
る。ステツプ12は該U1の値ｈが設定値ｎR以上か
否かを判別し、yesならばステツプ13に進み、no
ならばステツプ10にもどる。
以上のようにしてで示すステツプ９，10，
11，12により設定値ｎR個のデータD0，D1……Ｄ
oR―1をすべて加算したことになる。
ステツプ13は該加算値ΣDhを設定値ｎR個で除
算してデータの平均値を求める。ステツプ14は
メモリU2をクリアし、ステツプ15はメモリU3を
クリアする。ステツプ16は平均値でメモリXp
にストアされているデータDpを除算して該除算
値Epが倍数を示す設定値ＥR以下か否かをステツ
プ17で判別する。yesの場合はステツプ18に進
み、noの場合にはステツプ19でメモリU3の内容
に１を加算してメモリU3にストアする。ステツ
プ18はメモリU2の内容に１を加算してメモリU2
にストアする。メモリU2の内容Ｐが設定値ｎR以
上か否かをステツプ20で判別しyesならばステツ
プ21に進み、noならばステツプ16に戻る。
このようにしてで示すステツプ16，17，18，
19，20でD0／、D1／……ＤoR―1／を行
い、除算値が設定値ＥRを越える回数がｑ個であ
るということを意味している。
ステツプ21でメモリU3の内容ｑを前記設定値
ｎRで除算して頻度Ｆを求め、ステツプ22でその
値に100を乗算して頻度率Ｈを求める。ステツプ
21，22は％に変換するための行程である。ステツ
プ23は求めた値Ｈが設定値ＨRより以上か否かを
判別して以上ならばステツプ24に進み、noなら
ばステツプ25に進む。ステツプ24はメモリU4に
１をストアし、ステツプ25はメモリU4に０をス
トアする。ステツプ26はメモリU4の内容をＩ／
Ｏに出力してステツプ２にもどる。こので示す
ステツプ21，22，23，24，25，26で頻度率の演
算、出力を行う。
なお、マイクロコンピユーター１１０のデータ
の出入について説明すると、EOCパルスが来て
ステツプ５で入出力コマンド信号１１３が“１”
になりその後デバイスアドレスセレクタ信号が端
子１１１に出される。入出力コマンド信号、デバ
イスアドレスセレクト信号が共に“１”のとき
NANDゲート１１５は“０”になり、バツフア１
１８，１１９の入出力を結合し、入力端子１０
２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，
１０８，１０９のデータDhをBUSラインを通じ
てマイクロコンピユーター１１０のメモリにスト
アする。
次に、演算結果をＩ／Ｏに出力する場合はデバ
イスアドレスセレクト信号のデバイスを選択する
信号により端子１１２が“１”になり、入出力コ
マンド線１１３が“０”になるとマイクロコンピ
ユーター１１０のCPUからデバイスにデータが
転送されるので、入出力コマンド信号をインバー
タ１１６で反転し、該反転した信号とデバイスア
ドレスセレクト信号が共に“１”のときＤ―型フ
リツプフロツプ１２０のクロツク入力に“０”か
ら“１”パルスが印加されて、BUSラインBUS
１１に出された値を記憶して、その出力つまり頻
度率演算回路１０の出力１２１に出力する。
前述の第９図のフローチヤートのステツプ26に
おいてはBUSラインは000000000001か又は
000000000000が出される訳である。そのうち
BOU１１の“１”，“０”をＤ―型フリツプフロ
ツプ１２０で記憶して出力に出している。
ＨはｎR個のデータD0，D1……ＤoR―1において
該データの平均値のＥR倍以上の値を占める割
合、つまり頻度率を表している。この頻度率Ｈが
設定頻度率ＨRよりも大きければいまエンジンは
ノツキング状態であり、出力端子１２１は“１”
になり、小さければノツキングはしていないとい
うことで出力端子１２１は“０”になる。従つ
て、この出力端子１２１の信号によつてノツキン
グの有無が判別できる。
次にクロツク回路１１について説明する。該ク
ロツク回路１１は水晶振動子を使用した発振回路
と、この発振回路の周波数を分周するカウンタよ
り構成してあり、公知であるので、回路構成及び
詳細な説明は省略する。
また、演算増幅器の±15V電源、Vc＝5V、マ
イクロコンピユータへの電源回路、および演算増
幅器のオフセツト調整回路は公知のため省略す
る。
なお、上述した第１実施例においては、上死点
後10゜〜30゜の区間の振動波形のうちピーク値を
とる目的でピークホールド回路８とＡ―Ｄ変換器
９とを使用したが、上死点後10゜〜30゜の区間の
振動波形を積分した値を求めるためにピークホー
ルド回路８の代わりに第１０図のような積分回路
８′を使用してもノツキング検出できる。第１０
図において、８１′はダイオードで振動波形のう
ち負の波形を通す。そして抵抗８２′、増幅器８
３′、コンデンサ８４′、アナログスイツチ８
５′、抵抗８６′で積分器を構成している。アナロ
グスイツチ８５′はコントロール入力に印加され
るタイミング発生回路７からの第４図Ｉのパルス
により閉成され、コンデンサ８４′の電荷を放電
させて積分を開始させる。この場合、積分器の入
力は負の電圧であるので出力は正の電圧で出力さ
れる。この積分開始はほぼTDC後10゜であり、
積分してからTDC後30゜において約10μ secの
速度で前記Ａ―Ｄ変換器９によりＡ―Ｄ変換され
るので、その変換された値はTDC後10゜〜30゜
の区間の振動波形の積分値となる。該積分値はノ
ツキングが起ればそれに応じて大きくなるのでこ
の値を前記頻度率演算回路１０により前記と同じ
演算処理をすれば該頻度率演算回路１０の出力に
は耳によるノツキング試験とよく対応しているこ
とが判かる。
また、上述した実施例ではTDC後10゜〜30゜
の区間の振動波形を抽出したが点火後一定時間の
区間の振動波形を抽出しても、点火後一定角度の
区間を抽出してもノツキングが判別出来る。
以上のようにして頻度率演算回路１０の出力端
子１２１の出力波形をみればノツキングが起つて
いるかどうかを判別することが出来る。また出力
端子１２１に表示用ランプと駆動回路を付加し出
力端子が“１”の時ランプを点灯し、“０”の時
消灯する様にすれば表示ランプにてノツキングが
起つているかどうかを判断出来ることは明白であ
る。
以上の構成で、ｎR＝100，ＥR＝２，ＨR＝６
（％）の設定値にセツトすることにより、出力端
子１２１の信号によるノツキング判別と耳による
官能試験による判別とが非常に対応していること
が実験により判明した。
しかして、このようにしてノツキング時に頻度
率演算回路１０からの出力端子１２１に得られる
ノツキング信号によつて点火時期を制御をする
（ノツキング時には点火時期を遅らせるようにす
る）ことによつて、ノツキングの発生を最小値に
抑えることができる。この点火時期の制御方法と
しては、ノツキング発生時にデイストリビユータ
ーのポイントを電磁ソレノイドにより強制的に遅
角側へ移動させたり、真空式進角装置による進角
を電磁切換弁により停止させたり、遅延回路によ
つて点火時期を遅らせたりすればよく、また近年
採用されつつある電子式点火時期制御装置を有す
るものにおいてはノツキング発生時に点火時期を
遅らせるべく電子回路を構成すればよいことは当
業者であれば容易に理解できることである。ま
た、ノツキング発生時に必ずしも点火時期を制御
する必要はなく、ノツキングしているか否かを表
示する検査装置としても使用出来る。
以上述べた第１実施例のごとく、振動検出器１
によつてシリンダブロツクの機械的振動加速度を
検出することにより、１つの振動検出器１によつ
て各気筒のノツキング振動が検出できる。
なお、内燃機関のノツキング振動を検出するも
のとしてはシリンダブロツクの機械的振動加速度
を検出する振動検出器１のほかに、内燃機関の内
圧振動を指圧検出器により検出し、この指圧検出
器よりのアナログ信号のうちノツキング振動に対
応する数ＫHz以上の周波数出力をハイパスフイル
ターにより取出し、このハイパスフイルターのア
ナログ出力をノツキング振動として用いるように
してもよく、さらに、内燃機関の振動音をマイク
ロホンよりのアナログ出力のうちノツキング振動
に対応する所定周波帯の出力をフイルターにより
取出し、このフイルターのアナログ出力をノツキ
ング振動として用いるようにしてもよい。
第１１図は本発明の第２実施例を示すもので、
内燃機関の内圧振動を検出する場合の一実施例を
示すものであつて、直列４気筒内燃機関に適用し
たものである。第１１図において、１ａ〜１ｄは
圧電素子よりなる指圧検出器で点火プラグの座金
の形をしており、検出器１ａは第１気筒用の点火
プラグと共に、検出器１ｂは第２気筒用点火プラ
グと共に、検出器１ｃは第３気筒用点火プラグと
共に、検出器１ｄは第４気筒用点火プラグと共に
エンジンに取付けてある。
２Ａはクロツク角度検出センサで第１２図に構
成図を示す。第１２図において第２図に示す第１
実施例のものに対し、第１，第４気筒の上死点後
110゜の位置a5と第３，第２気筒の上死点後110゜
の位置a6とに新たに突起を設けたものである。
３は気筒判別用センサで第３図に示す第１実施
例のものと同じものが用いてある。４ａ〜４ｄは
同じ回路構成の増幅器でバツフアと増幅器で構成
してあるが公知であるので詳細は省略する。５は
第１の波形整形回路であり、その内部回路は第５
図に示す第１実施例と同じものが用いてあり、ク
ランク角検出センサ２Ａの出力信号を波形整形す
る。第１３図において、Ａはクロツク角度検出セ
ンサ２Ａの出力信号、Ｂは気筒判別用センサ３の
出力信号、Ｃは第１の波形整形回路５の出力信号
である。
第２の波形整形回路６は第１の波形整形回路５
と同じ回路構成であり、気筒判別センサ３に第１
３図Ｂの波形が出ると第２の波形整形回路６の出
力には第１３図Ｄの整形パルスが出る。
７ａはタイミングパルス発生回路で、気筒判別
用センサ３とクランク角検出センサ２Ａの信号を
基にして、アナログスイツチ１３ａ〜１３ｄのコ
ントロール入力への信号と、ピークホールド回路
８ａのコントロール入力への信号と、Ａ―Ｄ変換
回路９へのＡ―Ｄ変換開始のトリガー信号を作り
出す回路である。内部回路を第１４図に示す。第
１４図において入力端子１３１は前記第１の波形
整形回路５の出力に接続してあり、入力端子１３
２は前記第２の波形整形回路６の出力に接続して
あり、入力端子１３３はクロツク発生回路１１か
らのクロツクC1（200KHz）に接続してある。入
力端子１３２はインバーター１３４を介してOR
ゲート１３５の一端子に接続してある。ORゲー
ト１３５の他の端子はデバイダ付カウンタ１３６
の“３”の出力端子に接続してある。ORゲート
１３５の出力はデバイダ付カウンタ１３６のリセ
ツト端子Ｒに接続してある。該デバイダ付カウン
タ１３６のクロツク入力CLは前記入力端子１３
１に接続してある。また“０”出力端子はデバイ
ダ付カウンタ１３７のクロツク入力に接続してあ
り、“１”出力端子はデバイダ付カウンタ１４２
のリセツト端子Ｒに接続してある。デバイダ付カ
ウンタ１３６，１３７，１４２はいずれもRCA
社製IC、CD4017を使用している。該デバイダ付
カウンタ１３７の“０”出力端子はバツフア１３
８の入力に、“１”出力端子はバツフア１３９の
入力に、“２”出力端子はバツフア１４０の入力
に、“３”出力端子はバツフア１４１の入力にそ
れぞれ接続してある。バツフア１３８，１３９，
１４０，１４１はいずれもRCA社製IC、CD4050
を使用している。なお、デバイダ付カウンタ１３
６，１３７のクロツクエナーブル端子CEは接地
してある。デバイダ付カウンタ１４２のクロツク
入力CLは入力端子１３３に接続してあり、クロ
ツクエナーブル端子は該デバイダ付カウンタ１４
２の“９”出力端子に接続してある。また、該デ
バイダ付カウンタ１４２の“１”出力端子はイン
バータ１４３の入力に接続してある。バツフア１
３８，１３９，１４０，１４１はタイミングパル
ス発生回路７ａの出力端子１４５，１４６，１４
７，１４８にそれぞれこの順に接続してある。デ
バイダ付カウンタ１３６の“１”出力はバツフア
１４４を介して出力端子１４９に、インバータ１
４３は出力端子１５０にそれぞれ接続してある。
以上の構成でタイミングパルス発生回路７２の
作動を説明すると、入力端子１３２には第１３図
Ｄのパルスが入つて来る。従つて、デバイダ付カ
ウンタ１３６にはＤパルスの反転したパルスが入
つてＤパルスが“０”のときデバイダ付カウンタ
１３６はリセツトされる。すると、該デバイダ付
カウンタ１３６のクロツク入力には第１３図Ｃの
パルスが入つて来る。そして、その３番目のパル
スの立上りの時点でORゲート１３５に“１”が
入り、デバイダ付カウンタ１３６はリセツトされ
るので“０”出力端子は第１３図Ｅの波形にな
る。次に、デバイダ付カウンタ１３７は同じくＤ
波形が“０”のときリセツトされてＥ波形が入力
クロツクに入るので“０”出力端子は第１３図
S1、“１”出力端子は第１３図S3、“２”出力端子
はS4、“３”出力端子はS2と同じ波形が出力され
る。従つて、バツフア１３８，１３９，１４０，
１４１の出力はそれぞれ第１３図S1，S3，S4，S2
の波形となる。
また、デバイダ付カウンタ１３６の“１”出力
端子には第１３図Ｆ波形が出力される。従つて、
デバイダ付カウンタ１４２はＦ波形のパルスが
“１”のときリセツトされ、“１”から“０”にな
つた時に200KHzのクロツクC1をカウントする。
しかし、９番目のパルスを計数とすると、クロツ
クエナーブル端子に“１”が入るので、リセツト
されない限り保持される。よつて、“１”出力端
子には第４図Ｇパルスの様にＦ波形のパルスが
“１”から“０”になつた時に細い10μＳのパル
スを発生する。そのパルスをインバータ１４３で
反転して第１３図波形がタイミングパルス発生
回路１３の出力端子１５０に出力される。またバ
ツフア１４４の出力は第１３図Ｆの波形となる。
１３ａ〜１３ｄはアナログスイツチであり、コ
ントロール入力が“１”のとき導通し、“０”の
とき遮断する。コントロール入力にはタイミング
パルス発生回路７ａからの出力信号S1，S2，S3，
S4がアナログスイツチ１３ａ〜１３ｄに各々印加
される。該アナログスイツチ１３ａ〜１３ｄの出
力は共通にしている。また、第１３図のS1信号が
“１”の時アナログスイツチ１３ａは導通して
“０”の時は遮断し、S3信号が“１”の時アナロ
グスイツチ１３ｃは導通して“０”の時は遮断
し、S4信号が“１”の時アナログスイツチ１３ｄ
は導通して“０”の時は遮断し、S2信号が“１”
の時アナログスイツチ１３ｂは導通して“０”の
時は遮断しているので、各アナログスイツチ１３
ａ〜１３ｄの出力は指圧波形のうち、第２気筒の
TDC後110゜から第１気筒のTDC後110゜までの
第１気筒の指圧波形と、第１気筒のTDC後110゜
から第３気筒のTDC後110゜までの第３気筒の指
圧波形と第３気筒のTDC後110゜から第４気筒の
TDC後110゜までの第４気筒の指圧波形と、第４
気筒のTDC後110゜から第２気筒のTDC後110゜
までの第２気筒の指圧波形を出力することにな
る。ここで、各気筒のTDC後110゜の所を各アナ
ログスイツチ１３ａ〜１３ｄの切換点としたの
は、この切換点で切換えにより高周波のノイズが
発生して次のハイパスフイルター１４の出力に出
て来てしまうが、実際必要な波形は各気筒の
TDC後10゜〜30゜までの区間であり、この区間
以外ならば切換る点はどこでも良いが、なるべく
離して各気筒のTDC後110゜とした。
ハイパスフイルター１４は5KHz以上のハイパ
スアクテイブフイルターであり、NF回路ブロツ
ク設計社製の製品番号DV4BHを使用し、入力，
出力にそれぞれコンデンサ結合している。
１５は交流増幅器で増幅率を約100倍にしてい
るが公知なので詳細は省略する。
該交流増幅器１５の出力波形を第１３図Ｉに示
す。この第１３図Ｉにおいて、t1の波形は第１気
筒の爆発行程により生じた波形、t2はアナログス
イツチ１３ａと１３ｂの切換時のノイズ、t4は第
３気筒の点火ノイズであり、t5は第３気筒の爆発
行程により生じた波形、t6はアナログスイツチ１
３ｃと１３ｄの切換時のノイズ、t7は第４気筒の
点火ノイズであり、t8は第４気筒の爆発行程によ
り生じた波形、t9はアナログスイツチ１３ｄと１
３ｂの切換時のノイズ、t10は第２気筒の点火ノ
イズであり、t11は第２気筒の爆発行程により生
じた波形、t12はアナログスイツチ１３ｂと１３
ａの切換時のノイズであり、t2，t6，t9，t12のノ
イズには各気筒のインテークバルブ、エキゾース
トバルブの開放により生じる波形も含まれてい
る。
１６は絶対値回路であり、該回路は1976年度の
エレクトロニクスダイジエスト社発行の演算増幅
器ハンドブツクの163頁に記載されている回路を
使用しており、ただ回路定数が違うだけであるの
で説明は省略する。動作としては負の波形を正の
波形に変換するもので、第１３図Ｊの波形を出力
する。
８ａはピークホールド回路であり、第１５図に
その内部回路を示す。入力端子２１０は前記タイ
ミングパルス発生回路７ａのＦ信号に接続してあ
り、該入力端子２１０は符号２１２で示すテキサ
スインスツルメント社製モノステブルマルチバイ
ブレータIC製品番号SN74123の入力1Bに接続し
てある。入力1Aは接地してある。該IC２１２の
端子1Cと1R／Ｃ間にコンデンサ２１３、端子
1R／Ｃと電源Vc（＝5V）間に抵抗２１４を接続
することにより、タイミングパルス発生回路７ａ
のＦ信号が立上つてからコンデンサ２１３と抵抗
２１４とで決まる約100μＳのパルス幅の信号を
第１３図Ｋに示すごとく出力Ｑに発生する。該出
力Ｑはアナログスイツチ２１５のコントロール端
子に接続してある。入力端子２１１は前記絶対値
回路１６に接続してあり、該入力端子２１１はダ
イオード２１６の正極に接続してある。該ダイオ
ード２１６の負極は抵抗２１７を介してバツフア
増幅器２２０の非反転入力に接続してある。また
アナログスイツチ２１５の入力は抵抗２１９を介
してバツフア増幅器２２０の非反転入力に接続し
てあり、出力は接地してある。コンデンサ２１８
は前記バツフア増幅器２２０の非反転入力とアー
スとの間に接続してある。バツフア増幅器２２０
の反転入力は該バツフア増幅器の出力に接続して
ある。該バツフア増幅器の出力はピークホールド
回路２１の出力端子２２１に接続してある。
以上の構成でピークホールド回路８ａの作動を
説明すると、入力端子に前記タイミングパルス発
生回路７ａから第１３図Ｆの信号が来るとモノス
テーブルマルチバイブレータ２１２の出力には第
４図Ｋのパルスが発生する。このＫのパルス幅に
よりアナログスイツチ２１５を閉成してコンデン
サ２１８の電荷を抵抗２１９を通して放電し、コ
ンデンサ２１８の電圧を0Vにリセツトする。そ
の後絶対値回路１６の出力Ｉがダイオード２１６
を通じてコンデンサ２１８に充電される。従つ
て、コンデンサ２１８の電圧はリセツトされてか
ら次にリセツトされるまでのピーク値となる。該
コンデンサ２１８の電圧を次の入力インピーダン
スの高いバツフア増幅器２２０の出力に出力す
る。この出力は第４図Ｌの波形になる。また該回
路８ａに昭和50年２月に発行の誠文堂新光社「最
新オペアンプ活用技術」の135頁のピーク値整流
回路を使用してもよい。
９はＡ―Ｄ変換器であり、マイクロネツトワー
ク社製８ビツトＡ―Ｄ変換器IC製品番号MN5120
を使用している。前記タイミングパルス発生回路
７ａの出力信号が該Ａ―Ｄ変換器９のスタート
コンバート端子に入ると変換を開始し、変換を終
了するとEOC端子に第１３図Ｈのパルスを発生
する。この変換時間は約10μ secである。ここ
で、第１３図信号は各気筒のTDC後30゜の波
形であり、従つて該波形から10μ secまでのピ
ークホールド回路８ａの電圧をＡ―Ｄ変換してし
まうので、Ａ―Ｄ変換器９の８ビツト２進コード
値はほぼ各気筒のTDC後10゜〜30゜までの信号
波形のピーク値を表わすことになる。Ａ―Ｄ変換
器９のEOC出力は頻度率演算回路１０ａの割込
端子に、８ビツト２進コード出力はＩ／Ｏ端子に
それぞれ接続してある。
頻度率演算回路１０ａについて説明する。この
頻度率演算回路１０ａの内部回路を第１６図に示
す。入力端子２３０は前記Ａ―Ｄ変換器９の出力
EOC端子に接続してある。また入力端子２３１
は前記タイミングパルス発生回路７ａの出力S1に
接続してあり、入力端子２３２，２３３，２３
４，２３５，２３６，２３７，２３８，２３９は
前記Ａ―Ｄ変換器９の８ビツト２進コード出力に
桁数の小さい方から順にそれぞれ接続してある。
２４０はマイクロコンピユーターであり、東芝製
TLCS―12を使用している。該マイクロコンピユ
ーター２４０の回路及び動作は公知であるので省
略するが、内部のクロツク周波数（2MHz）を使
用しており、電源が印加されるとイニシヤライズ
し動作を始め指定したROMのアドレスからスタ
ートするようになつている。該マイクロコンピユ
ータ２４０の８本ある割込み信号線のうち１本が
入力端子２３０に接続してある。また、端子２４
１，２４２，２４３はマイクロコンピユータ２４
０の内部の入出力制御ユニツト（以後DCUと称
する）の16本のデバイスアドレスセレクト信号線
のうちの３本SE0，SE1，SE2にそれぞれ接続し
てあり、デバイスとBUSラインとを結合する。
この端子２４１はNANDゲート２４６に、端子２
４２はNANDゲート２４７に、端子２４３は
ANDゲート２４９のそれぞれ一方の端子に接続
してある。
端子２４４は同じくDCUの入力／出力コマン
ド線で“１”のときデバイスからマイクロコンピ
ユーター２４０内のプロセツサ（以後CPUと称
する）に、“０”のときCPUからデバイスにデー
タが転送される。端子２４４はNANDゲート２４
６とNANDゲート２４７の他の端子に接続すると
共にインバーター２４８を介してANDゲート２
４９の他の端子に接続してある。
２４５は12ビツトのBUSラインで12本の線が
出ている。BUS１１は最小桁でありBUS０は最
上桁となつている。２５０はバツフア回路で３ス
テートの非反転バツフア６回路よりなり、東芝製
製品番号TC5012Pを使用している。入力I1は頻度
率演算回路１０ａの入力端子２３１に接続してあ
り、DISABLE端子D4，D2は共にNANDゲート２
４６の出力に接続してある。出力O1はBUSライ
ンBUS０に接続してある。２５１はバツフア回
路２５０と同じものであり、入力I1，I2，I3，I4，
I5，I6は頻度率演算回路１０ａの入力端子２３
２，２３３，２３４，２３５，２３６，２３７に
それぞれこの順に接続してある。DISALE端子
D4，D2は共にNANDゲート２４７の出力に接続
してある。また、出力O1，O2，O3，O4，O5，O6
は前記BUSラインBUS１１，BUS１０，BUS
９，BUS８，BUS７，BUS６にそれぞれこの順
に接続してある。
２５２はバツフア２５０と同じTC5012Pを使
用している。入力I1，I2は頻度率演算回路１０ａ
の入力端子２３８，２３９にこの順にそれぞれ接
続してある。また残りの入力I3，I4，I5，I6は共通
にして接地してある。DISABLE端子D4，D2は共
通にしてNANDゲート２４７の出力に接続してあ
る。また、出力O1，O2，O3，O4，O5，O6は前記
BUSラインBUS５，BUS４，BUS３，BUS２，
BUS１，BUS０にそれぞれこの順に接続してあ
る。２５３は記憶器でRCA社製IC、製品番号
CD4035を使用しており、クロツク入力CLは前記
ANDゲート２４９の出力に、各入力D1，D2，
D3，D4はそれぞれ前記BUSライン０，１，２，
３にそれぞれ接続してあり、リセツト端子は接地
してある。該記憶器２５３の出力は頻度率演算回
路１０ａの出力端子２５４，２５５，２５６，２
５７となつている。
以上の構成で頻度率演算回路１０ａの作動を第
１７図のフローチヤートに沿つて説明する。図示
しないキースイツチをONすると電源が入り動作
をスタートする。そしてステツプ１でマイクロコ
ンピユーター２４０のROM以外のすべてのメモ
リをクリアする。そしてステツプ２ではRAMの
メモリエリアＵのうちのU0をクリアし、ステツ
プ３でU1をクリアして第１気筒のデータ数ｈを
０にし、ステツプ４でU2をクリアして第１気筒
以外の気筒数ｉを０にし、ステツプ５でU3をク
リアして第１気筒以外のデータ数ｊを０にする。
ステツプ６でマスタマスクをセツトしステツプ命
令を実行して割込み信号が入れるようにする。そ
して、エンジンが始動して回転するとタイミング
パルス発生回路１３からの第１３図パルスによ
りＡ―Ｄ変換器９は変換を開始して、この変換が
終了すると第１３図ＨのEOCパルスを発生して
頻度率演算回路１０ａの入力端子２３０からマイ
クロコンピユータ２４０に割込みをかけて演算を
開始させる。それがステツプ７である。EOCパ
ルスがなければ来るまで待機し、EOCパルスが
来ればステツプ８にすすむ。ステツプ８はマイク
ロコンピユータ２４０内のデバイスコントロール
ユニツト（DCU）により入・出力コマンド信号
が１になつてから、デバイスアドレスセレクト信
号SE0が端子２４１に出される。入出力コマンド
信号、デバイスアドレスセレクト信号が共に
“１”のときNANDゲート２４６は“０”にな
り、バツフア２５０の入出力を結合しBUSライ
ンに出されたデータをマイクロコンピユータ２４
０内のプロセツサのレジスタに取り込む。そし
て、ステツプ９は該プロセツサのレジスタにスト
アされた12ビツトのデータのうち最上桁のみ
“１”か“０”かを判別し、yesの場合はステツ
プ10へ、noの場合はステツプ11にすすむ。ステ
ツプ10はメモリＵエリアのうちのU0を１にセツ
トしてステツプ11にすすむ。ステツプ11はメモリ
U0の内容が１か否かを判別してyesのときステツ
プ12にすすみ、noのときはステツプ７にもど
る。メモリU0が１にセツトされてしまえばリセ
ツトされるまでは無条件にステツプ12にすすむこ
とになる。
このＶで示すステツプ８，９，10，11はデータ
が第１気筒用のデータから順にメモリにストアさ
れるための行程である。
ステツプ12はステツプ８、ステツプ９を含めた
行程であるが、いま入つたデータが第１気筒用の
データかどうかをステツプ８、ステツプ９を同じ
行程で判別しyesのときはステツプ13にすすみ、
onのときにはステツプ14にすすむ。
ステツプ13はメモリU1の内容ｈに１を加算し
てまたメモリU1にストアする。そして、U2のメ
モリをクリアしてｉを０にする。従つて、最初は
ｈとして０＋１で１がストアされる。同じくステ
ツプ14はメモリU2の内容ｉに１を加算してまた
メモリU2にストアする。従つて最初はｉ＝０で
あるのでｉとして０＋１で１がストアされる。ス
テツプ15はメモリU2の内容ｉに、前以つてROM
にプログラムしてある設定回数ＮR（＝100）を乗
算してメモリU3にストアする。
ステツプ16はメモリU1の内容ｈとメモリU3の
内容ｊを加算して加算値ＫをメモリU4にストア
する。そしてステツプ17でメモリU4の内容で指
定されるメモリＸエリアのうちのXkの番地の頻
度率演算回路１０ａの入力２３２〜２３９から入
るデータをストアする。ステツプ18はメモリU4
の内容ｋが４×ＮRを越えたかどうかを判別しno
ならばステツプ７にもどり、yesならばステツプ
19にすすむ。ステツプ７からステツプ８の行程に
よりいま設定回数ＮRを100個とするとＡ―Ｄ変換
されたデータのうち第１気筒用のデーターはメモ
リX1からX100のメモリにストアされ、第３気筒用
のデーターはX101からX200のメモリにストアさ
れ、第４気筒用のデーターはX201からX300のメモ
リにストアされ、第２気筒用のデーターはX301か
らX400のメモリにそれぞれ順番にストアされる。
こので示すステツプ12〜18で、各気筒毎のデー
タがメモリにストアされる。
ステツプ19はマスタマスクをリセツトしてスワ
ツプ命令を実行することにより割込みを禁止す
る。ステツプ20はメモリU5をクリアして気筒番
号を示す内容ｍ（ｍ＝０で第１気筒、ｍ＝１で第
３気筒、ｍ＝２で第４気筒、ｍ＝３で第２気筒）
を０し、ステツプ21はメモリU5の内容ｍに、
ROMにプログラムしてある設定回数ＮRを乗算し
てメモリU6にストアするステツプ22はメモリU7
の内容ｎを１にセツトする。ステツプ23はメモリ
ＹエリアのうちのY0をクリアして１つの気筒の
データの総和Ｓを０にする。ステツプ24はメモリ
U6の内容ｌにメモリU7の内容ｎを加算してメモ
リU8にストアする。従つて最初はｍ＝０でｎ＝
１であるのでＰ＝１となる。ステツプ25はメモリ
ＹエリアのうちのメモリY0の内容ＳにメモリU8
の内容Ｐで指示されたメモリＸのうちのXpの内
容Dpを加算してメモリY0にストアする。そして
ステツプ26はメモリU7の内容ｎに１を加算して
メモリU7にストアする。ステツプ27はメモリU7
の内容ｎが設定回数ＮRより大きいか否かを判別
し、yesならばステツプ28にすすみ、noならばス
テツプ24にもどる。
従つて、で示すステツプ22からステツプ27ま
での行程により、いまｍ＝０、ＮR＝100とする
と、メモリY0の内容Ｓには第１気筒用のデータ
ーD1＋D2＋……＋D100が入つていることにな
る。
ステツプ28はメモリY0の内容Ｓを前記設定回
数ＮRで除算して除算値ｍをメモリY1にストア
する。ｍは平均値を表すことになる。ステツプ
29はメモリU9の内容を１にセツトする。ステツ
プ30はメモリU10をクリアして内容ｒを０にす
る。ステツプ31はメモリU9の内容ｑで指示され
るメモリXqのデータDqをメモリY1の内容ｍで
除算して除算値（平均値を１とした場合の比率）
EqをメモリY2にストアする。
ステツプ32はメモリY2の内容EqがROMに前以
つてプログラムしてある設定値ＥRより小さいか
どうかを判別しyesならばステツプ34にすすみ、
onならばステツプ33にすすむ。ステツプ33はメ
モリU10の内容ｒに１を加算してメモリU10にス
トアする。従つて、最初はｒ＝０となる。ステツ
プ34はメモリU9の内容ｑに１を加算してメモリ
U9にストアする。従つて最初はｑ＝１となり、
次は２となりその次は３という区分になる。ステ
ツプ35はメモリU9の内容ｑが前記設定回路ＮRよ
り大きいか否かを判別し、yesならばステツプ36
にすすみ、noならばステツプ31にもどる。従つ
て、ステツプ29からステツプ35の行程によりメモ
リX1，X2……ＸoRにストアされているデータ
D1，D2……ＤoRを平均値ｍで各々除算してそ
の除算値E1，E2……ＥoRのうち設定値ＥR以上の
個数がメモリU10の内容ｒとなる。
ステツプ36はメモリU10の内容ｒをプロセツサ
の８つあるゼネラルレジスタのうちのＲ２のレジ
スタに入れ、前記設定回路ＮRをROMより読み出
して除算する。該除算値（頻度）ＦはレジスタＲ
２，Ｒ３に残る。ステツプ37はレジスタＲ２，Ｒ
３の内容に100をROMより読み出して乗算する。
該乗算値Ｈは頻度率を表しレジスタＲ２，Ｒ３に
残る。上位桁はＲ２で下位桁はＲ３である。この
で示すステツプ28〜37にて頻度率Ｈが求められ
る。
ステツプ38はレジスタＲ２，Ｒ３の内容が設定
値ＨR以上かどうかを判別する。yesならばステ
ツプ39にすすみ、noならばステツプ40にすす
む。ステツプ39はメモリU5の内容ｍを読み出し
メモリU11のｍ番目の桁を“１”にセツトする。
ステツプ40はメモリU11のｍ番目の桁を“０”に
セツトする。最初のｍは０であるのでメモリU11
の最上桁がセツトされることになる。ステツプ41
はメモリU5の内容に１を加算してメモリU5にス
トアする。ステツプ42はメモリU5の内容ｍが４
以上か否かを判別し、noならばステツプ21にも
どり、yesならばステツプ43にすすむ。こので
示すステツプ38〜42にて一定の頻度率ＨR以上か
否かを判別し、結果をセツトする。以上の様にし
てステツプ20からステツプ42の行程により設定回
数ＮRを100とし第１気筒用のデータD1，D2……
D100をとり、その平均値０を出し、該平均値
０で各データを除算して比をとり、該比のうち設
定値ＥR以上の占めるデータの数が設定値ＨR％以
上になるとメモリU11の０番目の桁を１にし、Ｈ
R未満だと０にする。そして同様に次は第３気筒
用のデータD101，D102……D200をとり、この平均
値１を出し、該平均値１で各データを除算し
て比をとり該比のうちＥR以上の占めるデータの
数がＨR％以上になるとメモリU11の１番目の桁
を１にし、ＨR未満だと０にする。同様にして第
４気筒用のデータD201，D202……D300をとり、こ
の平均値２を出し、該平均値２で各データを
除算して比をとり、該比のうちＥR以上の占める
データの数がＨR％以上になるとメモリU11の２
番目の桁を１にし、ＨR未満だと０にする。同様
に第２気筒用のデータD301，D302……D400をと
り、この平均値３を出し、該平均値３で各デ
ータを除算して比をとり、該比のうちＥR以上の
占めるデータの数がＨR％以上になるとメモリ
U11の３番目の桁を１にし、ＨR未満だと０にす
る。
ステツプ43はメモリU11の内容をＩ／０バスラ
インに出力する。この場合、まず入・出力コマン
ド信号が前記端子２４４から出て“０”になり、
ほぼ同時にデバイスアドレスセレクト信号SE2が
端子２４３から出て“１”になる。それとほぼ同
時にＩ／０バスラインにメモリU11の内容が出さ
れる。インバータ２４８とANDゲート２４９に
より前記入・出力コマンド信号とデバイスアドレ
スセレクト信号が前記の状態を満足したとき０か
ら１の信号をつくり、この信号により記憶器２５
３によりＩ／０バスラインに出されているデータ
のうち必要なデータ上位４桁を記憶する。そし
て、マイクロコンピユータ２４０は第１７図のフ
ローチヤートの第２ステツプにもどる。
なお第１７図のフローチヤートで例えばステツ
プ７のように判別する場合には更に細かいステツ
プがあつたり、前のステツプにもどる場合にも細
かいステツプがあつたりするが、これらは一般に
公知であるので説明は省略する。
以上の結果、記憶器２５３の出力、つまり頻度
率演算回路１０ａの出力端子２５４には第１気筒
用の演算処理結果が出、出力端子２５５には第３
気筒用、出力端子２５６には第４気筒用、出力端
子２５７には第２気筒用の演算処理結果が出る。
１２は表示回路で第１８図に回路構成を示す。
第１８図において、２６０は第１気筒用の表示回
路で抵抗２６１の一端は前記頻度率演算回路１０
ａの出力端子２５４に接続してあり、他端はトラ
ンジスタ２６３のベースに接続してある。トラン
ジスタ２６３のエミツタは接地してある。該トラ
ンジスタ２６３のベース・エミツタ間に抵抗２６
２が挿入してあり、コレクタは発光ダイオード２
６４の負極に接続してある。該発光ダイオード２
６４の正極は抵抗２６５を介して電源電圧Vcに
接続してある。
以上の構成で表示回路１２の作動を説明すると
端子２５４に電圧が印加されると、抵抗２６１を
介してトランジスタ２６３にベース電流が流れて
トランジスタ２６３は導通する。従つて、発光ダ
イオード２６４は点灯する。端子２５４に電圧が
印加されないとトランジスタ２６３は遮断して発
光ダイオード２６４は消灯する。同様にして２７
０は第３気筒用の表示回路であり、２８０は第４
気筒用の表示回路であり、２９０は第２気筒用の
表示回路であり、それぞれ動作は表示回路２６０
と同じ動作をする。
クロツク回路１１は第１実施例と同様のもの
で、水晶振動子を使用した発振回路と発振周波数
を分周するカウンタより構成してある。
以上のようにして表示回路１２の発光ダイオー
ドの点灯、消灯をみればエンジンがノツキングが
起つているかどうかを気筒別に判断することがで
きる。
前記の設定値においてｎR＝100，ＥR＝２，ＨR
＝６（％）の値にした本装置のノツキング判別
と、耳による官能試験による判別とが非常に良く
対応していることが実験により判明した。
なお、上述した第２実施例においては、上死点
後10゜〜30゜の区間の波形のうちのピーク値をと
る目的でピークホールド回路８ａとＡ―Ｄ変換器
９とを使用したが、上死点10゜〜30゜の区間の波
形を積分した値を求めるためにピークホールド回
路８ａの代わりに第１９図のような積分回路８
a′を使用してもノツキング判別が出来る。第１９
図において２１１′はダイオードで波形のうち正
の波形を通す。そして、低抗２１２′、増幅器２
１３′，コンデンサ２１４′、アナログスイツチ２
１５′、抵抗２１６′で積分器を構成している。２
１２，１１３，２１４は第１５図図示のものと同
様のモノステブルマルチバイブレータを構成する
IC、コンデンサおよび抵抗で、タイミングパル
ス発生回路７ａのＦ信号が立上つてから約100μ
Ｓの第１３図Ｋに示す出力を発生する。アナログ
スイツチ２１５′はコントロール入力に印加され
る第１３図Ｋのパルスにより閉成され、コンデン
サ２１４′の電荷を放電させて積分を開始させ
る。この場合、積分器の入力は正の電圧であるの
で、出力は負の電圧で出力される。
従つて、利得１の反転増幅器２１７′で反転し
て正の電圧を出力する。この積分開始はほぼ
TDC後10゜であり、積分してからTDC後30゜で
約10μ secの速度で前記Ａ―Ｄ変換器９で変換
されるので変換された値はTDC後10゜〜30゜の
区間の波形の積分値となる。該積分値はノツキン
グが起ればそれに応じて大きくなるのでこの値を
前記頻度率演算回路１０ａにより前記と同じ演算
処理してその結果を表示回路１２で表示してみれ
ば前記の場合とほぼ同様の結果が得られた。
また、第２実施例においてはサンプリング区間
をTDC後10゜〜30゜の区間にしたが、これを
TDC前10゜からTDC後30゜にしても大差はなか
つた。
また、第２実施例のごとく各気筒別のノツキン
グの有無を制別することにより、このノツキング
の有無に応じて点火時期を制御する場合には、各
気筒毎に対する点火時期制御が可能である。
以上述べたように本発明の第１番目のものにお
いては、内燃機関の燃焼現象により生ずる振動を
検出し、この検出信号のうち上死点付近の所定区
間の出力を抽出してＡ―Ｄ変換し、このＡ―Ｄ変
換した出力を所定回数ストアして、このストアし
た各値の平均値を求め、この平均値と上記Ａ―Ｄ
変換した値との比が所定値以上ある割合が所定値
以上のときノツキングと判別して出力を発生する
から、デイジタル構成によつて、点火ノイズ、バ
ルブの開閉に伴う振動ノイズによる影響を除去
し、SN比をよくすることができるのみならず、
回転数、負荷、経年変化、ノイズ等にほとんど影
響されることなく、統計的に正確にノツキングの
有無を検出できるという優れた効果がある。
さらに、本発明の第２番目のものにおいては、
上記第１番目のものに加えて、各気筒ごとに振動
検出出力にバラツキがあつてもノツキングを正確
に判別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図は本発明装置の第１実施例を示すブロツ
ク図、第２図および第３図は第１図図示装置にお
けるクランク角度検出センサと気筒判別用センサ
を示す正面図、第４図は第１図図示装置の作動説
明に供する各部波形図、第５図乃至第８図は第１
図図示装置における第１の波形整形回路、タイミ
ングパルス発生回路、ピークホールド回路および
頻度率演算回路の一実施例を示す電気回路図、第
９図は第８図図示回路におけるマイクロコンピユ
ータのフローチヤート、第１０図は第１図図示装
置においてピークホールド回路の代わりに用いる
積分回路の一実施例を示す電気回路図、第１１図
は本発明装置の第２実施例を示すブロツク図、第
１２図は第１１図図示装置におけるクランク角度
検出センサを示す正面図、第１３図は第１１図図
示装置の作動説明に供する各部波形図、第１４図
乃至第１６図は第１１図図示装置におけるタイミ
ングパルス発生回路、ピークホールド回路および
頻度率演算回路の一実施例を示す電気回路図、第
１７図は第１６図図示回路におけるマイクロコン
ピユータのフローチヤート、第１８図は第１１図
図示装置における表示回路の一実施例を示す電気
回路図、第１９図は第１１図図示装置においてピ
ークホールド回路の代わりに用いる積分回路の一
実施例を示す電気回路図、第２０図は本発明の特
許請求の範囲対応図である。 １，４…振動検出手段を構成する振動検出器、
増幅器、１ａ〜１ｄ，４ａ〜４ｄ，１３ａ〜１３
ｄ，１４，１５，１６…振動検出手段を構成する
指圧検出器、増幅器、アナログスイツチ、ハイパ
スフイルター、交流増幅器、絶対値回路、８，８
ａ，８′，８a′，９…サンプリングＡ―Ｄ変換回
路を構成するピークホールド回路、積分回路、Ａ
―Ｄ変換器、１０，１０ａ…頻度率演算回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の燃焼現象により生ずる振動を検出
    してこの振動に応じたアナログ出力を発生する振
    動検出手段と、この振動検出手段よりのアナログ
    出力のうち上死点付近の所定区間の出力を抽出し
    てデイジタル量に変換するサンプリングＡ―Ｄ変
    換回路と、このサンプリングＡ―Ｄ変換回路より
    のデイジタル出力を所定回数ストアするストア手
    段、このストアした各デイジタル信号の平均値を
    求めるデイジタル平均値演算手段、及びこの平均
    値に対してサンプリングＡ―Ｄ変換回路のデイジ
    タル出力が所定倍以上ある割合が所定値以上にな
    るとノツキングと判別して出力を発生するノツキ
    ング判別手段を含む頻度率演算回路とを備えた内
    燃機関用ノツキング検出装置。 ２ 前記振動検出手段は内燃機関の機械的振動加
    速度を検出してこの振動加速度に応じたアナログ
    出力を発生する振動検出器を含んでなる特許請求
    の範囲第１項記載の内燃機関用ノツキング検出装
    置。 ３ 前記振動検出手段は内燃機関の燃焼内圧振動
    を検出してこの内圧振動に応じたアナログ出力を
    発生する指圧検出器と、この指圧検出器よりのア
    ナログ出力のうち数ＫHz以上の周波数の出力を取
    り出すハイパスフイルターとを含んでなる特許請
    求の範囲第１項記載の内燃機関用ノツキング検出
    装置。 ４ 前記振動検出手段は内燃機関の振動音を検出
    してこの振動音に応じたアナログ出力を発生する
    マイクロホンと、このマイクロホンよりのアナロ
    グ出力のうち所定周波数帯の出力を取り出すフイ
    ルターとを含んでなる特許請求の範囲第１項記載
    の内燃機関用ノツキング検出装置。 ５ 前記サンプリングＡ―Ｄ変換回路は入力アナ
    ログ信号のピーク値を検出するピークホールド回
    路を含んでなる特許請求の範囲第１項乃至第４項
    のうちいずれかに記載の内燃機関用ノツキング検
    出装置。 ６ 前記サンプリングＡ―Ｄ変換回路は入力アナ
    ログ信号を積分する積分回路を含んでなる特許請
    求の範囲第１項乃至第４項のうちいずれかに記載
    の内燃機関用ノツキング検出装置。 ７ 前記サンプリングＡ―Ｄ変換回路により抽出
    される所定区間は上死点後の所定クランク角区間
    である特許請求の範囲第１項乃至第６項のうちい
    ずれかに記載の内燃機関用ノツキング検出装置。 ８ 多気筒内燃機関の各気筒の燃焼現象により生
    ずる振動を検出してこの振動に応じたアナログ出
    力を発生する振動検出手段と、この振動検出手段
    よりのアナログ出力のうち上死点付近の所定区間
    の出力を抽出してデイジタル量に変換するサンプ
    リングＡ―Ｄ変換回路と、このサンプリングＡ―
    Ｄ変換回路よりのデイジタル出力を各気筒ごとに
    所定回数ストアするストア手段、このストアした
    各デイジタル信号の平均値を各気筒ごとに求める
    デイジタル平均値演算手段、及びこれら各気筒の
    平均値と前記サンプリングＡ―Ｄ変換回路の対応
    する気筒のデイジタル出力とを比較し、各気筒の
    平均値に対してサンプリングＡ―Ｄ変換回路のデ
    イジタル出力が所定倍以上ある割合が所定値以上
    になるとノツキングと判別して出力を発生するノ
    ツキング判別手段を含む頻度率演算回路とを備え
    た内燃機関用ノツキング検出装置。 ９ 前記ノツキング判別手段は内燃機関各気筒ご
    とのノツキングを判別するものである特許請求の
    範囲第８項記載の内燃機関用ノツキング検出装
    置。 １０ 前記サンプリングＡ―Ｄ変換回路は入力ア
    ナログ信号のピーク値を検出するピークホールド
    回路を含んでなる特許請求の範囲第８項または第
    ９項記載の内燃機関用ノツキング検出装置。 １１ 前記サンプリングＡ―Ｄ変換回路は入力ア
    ナログ信号を積分する積分回路を含んでなる特許
    請求の範囲第８項または第９項記載の内燃機関用
    ノツキング検出装置。 １２ 前記サンプリングＡ―Ｄ変換回路により抽
    出される所定区間は上死点後の所定区間である特
    許請求の範囲第８項乃至第１１項のうちいずれか
    に記載の内燃機関用ノツキング検出装置。 １３ 前記振動検出手段は内燃機関の各気筒の燃
    焼内圧振動を検出してこの内圧振動に応じたアナ
    ログ出力を発生する複数個の指圧検出器と、この
    各指圧検出器よりのアナログ出力のうち数ＫHz以
    上の周波数の出力を取り出す少なくとも１つのハ
    イパスフイルターとを含んでなる特許請求の範囲
    第８項乃至第１２項のうちいずれかに記載の内燃
    機関用ノツキング検出装置。
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