JPS6321364A - 内燃機関のノツク制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関のノンキングを抑制する内燃機関
のノック制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

機関が発生するノックを検出し、抑制する制御方式には
燃料制御、点火時期制御、過給圧制御などがあるが、以
下の説明では最も多く実用化されている点火時期制御に
おいて説明する。

以下に第４図に示す従来の内燃機関の点火時期制御装置
について述べる。

この第４図の１は機関に取り付けられ機関の振動加速度
を検出する加速度センサ、２は加速度センｖ１の出力信
号のうちノッキングに対し感度の高い周波数の信号成分
を通過させる周波数フィルタ、３は周波数フィルタ２の
出力信号のうちノック検出に対し妨害波となるノイズを
遮断するアナログゲートである。

また、ダートタイミング制御器４は妨害ノイズの発生時
期に対応してアナログゲート３の開閉を指示するように
している。

このアナログゲート３の出力はノイズレベル検吊器５と
比較器６に送られる。ノイズレベル検出器５はノッキン
グ以外の機関の機械振動ノイズのレベルを検出するもの
である。

また、比較器６はアナログゲート３の出力電圧とノイズ
レベル検出器５の出力電圧とを比較し、ノック検出・９
ルスを発生して積分器７に出力するようにしている。

積分器７は比較器６の出力・ぞルスを積分し、ノッキン
グ強度に応じた積分電圧を発生するものである。

この積分器７の出力電圧に応じて移相器８は基準点火信
号の位置を変位させるものである。

一方、９はあらかじめ設定した点火進角特性に応じた点
火信号を発生する回転信号発生器であり、この回転信号
発生器９の出力を波形整形回路ｌＯで波形整形し、同時
に点火コイル１２の通電の閉路角制御を行なうようにな
っている。

また、上記移相器８の出力信号によりスイッチング回路
１１は点火コイル１２の給電を断続するようにしている
。

第５図に加速度セン丈１の出力信号の周波数特性を示す
。この第５図において、Ａはノッキングのない場合、Ｂ
はノッキングの発生した場合である。

この加速度センサｌの出力信号には、ノック信号（ノン
キングに伴ない発生される信号）やそれリグ１の機関の
機械的ノイズや信号伝達経路に乗る名種ノイズ成分、た
とえばイグニッションノイズなどが含まれる。第５図の
特性ＡとＢとを比べると、ノック信号には特有の周波数
特性のあることがわかる。

この分布は機関の違い、あるいは加速度センサｌの取付
位置の違いにより差はあるものの、それぞれの場合にノ
ッキングの有無により明確な分布の違いがある。そこで
、このノック信号の有する周波数成分を通過させること
によって他の周波数成分のノイズを抑圧し、ノック信号
を効率よく検出することができる。

第６図、第７図は第４図の各部の動作波形を示し同一符
号は同一部分の波形を示すもので、第６図は機関のノッ
キングが発生していないモードを、第７図は機関のノッ
キングが発生しているモードを示している。

次に、第４図の内燃機関の点火時期制御装置の動作を説
明する。機関の回転により予め設定された点火時期特性
に対応して回転信号発生器９より発生する点火信号は波
形整形回路１０によって所望の閉路角をもつ開閉パルス
に波形整形され、移相器８を介してスイッチング回路１
１を駆動し、点火コイル１２の給電を断続し、その通電
電流の遮断時に発生する点火コイル１２の点火電圧によ
って機関は点火されて運転される。この機関の運転中に
起こる機関振動は加速度センサｌによって検出される。

いま、機関のノッキングが発生していない場合において
は、ノッキングによる機関振動は発生しないが、他の機
械的振動によ）加速度七／す１の出力信号には第６図（
ａ）で示すように機械的ノイズや点火時期Ｆに信号伝達
路に乗るイグニッションノイズが発生する。

この信号は周波数フィルタ２を通過することにより、第
６図（ｂ）のように機械的ノイズ成分が相当抑圧される
が、イグニッションノイズ成分は強力なため周波数フィ
ルタ２を通過後も大きなレベルで出力されることがある
。

このままでは、イグニッションノイズをノック信号と誤
認してしまうため、アナログゲート３社移相器８の出力
によってトリガされるダートタイミング制御器４の出力
（第６図（Ｃ））によって点火時期からある期間そのダ
ートを閉じ、イグニッションノイズを遮断する。このた
め、アナログゲート３の出力には第６図（ｄ）のイのよ
うにレベルの低い機械的ノイズのみが残る。

一方、ノイズレベル検出器５はアナログダート３の出力
信号のピーク値変化に応動し、この場合、通常の機械的
ノイズのピーク値による比較的緩かな変化には応動し得
る特性をもち、機械的ノイズのピーク値より若干高い直
流電圧を発生する（第６図（ｄ）の口）。

したがって、第６図（ｄ）に示すようにアナロググ−ト
３の出力信号の平均点なピーク値よりもノイズレベル検
出器５の出力が大きいため、これらを比較する比較器６
の出力は第６図（ｅ）のように例も出力されず、結局ノ
イズ信号はすべて除去される。

このため、積分器７の出力電圧は第７図（０のように零
の１まで移相器８による移相角（入出力（第７図）（２
））　、　（ｈ）の位相差）も零となる。

したがって、この出力により駆動されるスイッチング回
路１１の開閉位相、すなわち、点火コイル１２の通電の
断続位相は波形整形回路１０の出力の基準点火信号と同
位相となり、点火時期は基準点火時期となる。

また、ノッキングが発生した場合、加速度センサｌの出
力には第７図（ａ）のように点火時期よりある時間遅れ
た付近でノックの信号が含まれ、周波数フィルタ２およ
びアナログゲート３を通過後の信号は第７図（ｄ）のイ
のように機械的ノイズにノック信号が大きく重畳したも
のになる。

このアナログゲート３を通過した信号のうち、ノック信
号の立上りは急峻なため、ノイズレベル検出器５の出力
電圧のレベルがノック信号に対して応答が遅れる。その
結果、比較器６の入力はそれぞれ第７図（ｄ）のイ、口
となるので、比較器６の出力には第７図（ｅ）のように
パルスが発生する。

積分器７がそのパルスを積分し、第７図（ｆ）のように
積分電圧を発生する。そして、移相器８が積分器７の出
力電圧に応じて波形整形回路１０の出力信号（第７図（
ｇ）（基準点火信号））を時間的に遅れ側に移相するた
め、移相器８の出力は移相が波形整形回路１００基準点
火信号の位相よりも遅れ、第７図（ｈ）に示す位相でス
イッチング回路１１を駆動する。その結果、点火時期が
遅れ、ノッキングが抑圧された状態となる。結局、これ
ら第６図、第７図の状態が繰り返されて最適の点火時期
制御が行なわれる。

〔発明・が解決しようとする問題点〕

上記従来装置では、加速度センサｌないし比較器６が各
々１個からなり、ノック検出系が一つであった。

しかし、最近の機関の高出力化において、機関の気筒数
が６個以上のものあるいは機関のシリンダブロック形状
がいわゆるＶ字形になされたものでは、一つの検出系で
は全気筒で発生のノックが一様に確実に検出できないこ
とがあり、上記ノック検出系を複数個設けることがある
。

この場合、ノック検出系を単に複数個設けても、そのノ
ック検出性が十分なものにならないという問題があった
。

この発明は、かかる問題を解決するためになされたもの
で、各ノック検出系のノック検出特性を各検出系におい
て最良にし、すべての気筒で発生のノックを一様に十分
なレベルで検出できる内燃機関のノック制御装置を得る
ことを目的としている。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明に係る内燃機関のノック制御装置は、互いに異
なる特性を有するノツクセンサ、周波数フィルタおよび
基準電圧発生手段を有する複数のノック検出系を設けた
ものである。

〔作　用〕

この発明においては、各ノック検出系において各構成要
素の特性をその検出系に最適な設ｎ１に成されて、確実
にノック検出を行なう。

〔実施例〕

以下、この発明の内燃機関のノック制（財）装ｕ″ｆの
実施例について図面に基づき説明する。〜３１図はその
一実施例の構成を示すブロック図である３、この第１図
における符号４および７〜１２で示す部分は第４図と同
様であり、以下に述べる部分が第４図とは異なり、この
発明の特徴をなす部分である。

すなわち、第１図の実施例では、第１および第２のノッ
ク検出系１００，２００が設けられている。この第１、
第２のノック検出系１００　、２００において、５１．
６１ｉｔ、機関の振動加速度を検出する加速度センサ（
第４図の加速度センｖＩに相当）である。

各加速度センサ５］、６１の出力は周波数フィルタ、５
２．６２にそれぞれ送出するようになっている。周波数
フィルタ５２．６２は各加速度センサ５１．６１の出力
からノック信号成分のみ選択して出力する（第４図の周
波数フィルタ２に相当）ものであり、この出力はそれぞ
れアナログダート５３．６３に出力するようにしている
。

このアナログダート５３，６３は各々周波数フィルタ５
２．６２の出力信号のうちノック検出に対し妨害波とな
るノイズを遮断する（第４図のアナログダート３に相当
）ものである。

このアナロググー）５３．６３の出力はそれぞれノイズ
レベル検出器５５，６５、比較器５６゜６６に送出する
ようになっている。

ノイズレベル検出器５５．６５はそれぞれノッキング以
外の機関の機械振動ノイズのレベルｔ−検出して基準電
圧とするものであ、す（第４図のノイズレベル検出器５
に相当）、比較器５６．６６は各々アナログｒ−）５３
．６３の出力電圧とノイズレベル検出器５５．６５の出
力電圧とを比較しノック検出ノ９ルスを発生する（第４
図の比較器６に相当）ものである。

両比較器５６．６６の出力はＯＲ回路７０に送られる。

このＯＲ回路７０は両比較器５６．６６の出力からノッ
ク検出・譬ルスの論理和信号を出力するようにしている
。

このように第１のノック検出系ｌＯＯは加速度センサ５
１〜比較器５６で構成され、第２のノック検出系２００
は加速度セン＋ｊ６１〜比較器６６から構成されている
。

第１１第２の各ノック検出系１００，２００　　におい
て、各構成のブロック回路の基本の動作は上記従来装置
の通りであり、また各ブロック回路間の接続も第１図の
通り第４図の従来装置と同等であるので、ノック検出の
基本動作についての説明は省略する。

この実施例は上記第１、第２のノック検出系Ｚｏｏ、２
００　　の２個のノック検出系を有しており、第１のノ
ック検出系１００の比較器５６と第２のノック検出系２
００の比較器６６の出力のノック検出パルスはＯＲ回路
７０で各々の論理和信号になされて積分器７に入力され
る。

積分器７は従来装置（第４図）同様に入力パルスに対応
した制御電圧を発生するので、上記第１および第２のノ
ック検出系１００，２００のいずれにおいてノックが検
出されても、積分器７から制御電圧が発生され、点火時
期が遅角制御され、機関のノックは抑制される。

ところで、加速度センサ５１．６１の検出信号は、前述
の通り機関の取付位置の違いにより変わるので、基本的
に同じにならない。

なぜなら、機関のノック信号は数ＫＨｚ−１０ＫＨｚの
成分であることが多く、この周波数は機関のシリンダブ
ロックの振動特性において高周波に属し、非常に微妙な
特性を表わすからである。

すなわち、加速度センサ５１．６１の各検出信号が機関
のノイズ信号とノック信号を第５図の周波数特性を有し
、各検出信号間でノイズ成分に対しノック成分が同じ周
波数で、同じレベルで現れるならば、上記第１．第２の
ノック検出系ｌＯ０゜２００は全く同じ特性のものを単
に２系統分だけ構成すれば（各々のブロック回路を２側
設ければ）、所望のノック検出が行なえることになる。

しかし、実際の各検出信号は互いに周波数的あるいはレ
ベル的に微妙に異なるので、上記２種のノック検出系の
各構成ブロック回路の特性が互いに同じで、全く同じ検
出特性にあるとき、ノック検出性が最良であるのは稀で
ある。

たとえば、加速度センサ５１による検出信号の周波数成
分が機関のノック有無において第５図の特性にあれば、
一方の異なる位置に取付けた加速度センサ６１による検
出信号の周波数成分は第２図または第３図のようＫなる
。

これらの図において、特性Ａは機関にノックが発生して
ないとき、特性Ｂは機関にノックが発生したときの各々
周波数特性を表わす。

第２図は第５図の周波数特性に対し機関にノックが発生
したときの特性Ｂが異なり、ノック信号のレイルが小さ
い場合である。

第３図はノック信号の周波数分布は第５図と変わらない
が、機関にノックが発生していないときのノイズ信号の
レベルが第５図の特性Ａより大きい場合である。

このように加速度センサ５１，６１の各々の検出信号が
異なる場合、周波数フィルタ５２　、６２は各入力信号
からノック検出が確実に行なえる出力信号を得るべく異
なる周波数選択性をもつように設定しなければ々らない
。その主な特性は中心！ 周波数、中心周波数電圧利得、帯域幅などである。

中心周波数はノイズ信号成分が少なくノック信号成分が
多く分布する周波数にし、帯域幅の設定とともに周波数
選択性を決めるものである。中心周波数電圧利得は出力
信号を所望の電圧にするよう設定する電圧増幅率である
。

この実施例では、加速度センサ５１，６１は周波数特性
が平担なものとし、周波数選択性を周波数フィルタ５２
．６２にもたせているが、共振特性をもつ加速度センサ
とした場合、この周波数選択性も兼ね備えるので、周波
数選択性を各ノック検出系１００，２００間で異なる仕
様にするには、異々る共振特性の加速度センサが必要に
なる。

以上のように、周波数フィルタ５２．６２の各入力信号
および各々の周波数選択性が互いに異なるので、各出力
信号のノイズ信号およびノック信号の電圧（各々のピー
ク値およびその変動〕が互いに異なり、ノイズレベル検
出器５５．６５の各々の特性は各入力信号に対し最適な
特性にしなければ比較器５６．６６て確実なノック検出
が行なえない。

すなわち、比較器５６．６６の各々の２種の入力の電圧
関係が第４図の従来装置で説明した第６図（ｄ）のイと
口（機関にノックが発生していない場合）、および第７
図（ｄ）のイと口（機関にノックが発生した場合）の関
係に常にあるようにノイズレベル検出器５５．６５の各
々の特性は各入力信号に対し最適な特性にしなければな
らない。

このノイズレベル検出器５５．６５の特性としてオフセ
ット電圧、電圧利得などがある。オフセット電圧は入力
がないときの出力電圧、電圧利得は入力信号の増幅率を
各々表わす。

以上説明のように、加速度センサ５１．６１を異なる位
置に取付けた場合、各検出信号の特性が異なるので、周
波数フィルタ５２．６２おるいはノイズレベル検出器５
５．６５の各々の特性を各ノック検出系間において互い
に異なる特性にしなければ、各ノック検出系において確
実にノック検出が行なえる最適な特性にできない。

加速度センサ５１，６１が共振特性の場合はこの共振特
性を互いに異なるものにすることが必要である。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、機関のノック情報をノ
ックセンサで検出し、このノック情報からノック信号成
分を周波数フィルタで選択出力し、この出力からノック
検出の基準電圧を作り、この基準電圧と周波数フィルタ
の出力との比較から機関に発生のノックを検出する装置
におｈて、上記ノック検出系を複数備えた場合に、ノッ
クセンサ、周波数フィルタ、または上記基準電圧を作る
回路の仕様を各々ノック検出系間で互いに異なる特性に
するようにしたので、各ノック検出系において最適な特
性にでき、各ノック検出系の特性が機関の全気筒のノッ
クを一様に確実に検出できるようになるという実用上優
れた効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の内燃機関のノック制御装置の一実施
例の構成を示すブロック図、第２図および第３図は同上
内燃機関のノック制御装置の動作を説明するための加速
度センサの出力を示す図、第４図は従来の従来の内燃機
関のノック制御装置のブロック図、第５図は第４図の内
燃機関のノック制御装置の動作を説明するだめの加速度
センサの出力を示す図、第６図は第４図の内燃機関のノ
ック制御装置の動作を説明するだめの機関がノッキング
を発生していないモードの各部の動作波形図、第７図は
第４図の内燃機関のノック制御装置の動作を説明するた
めの機関がノッキングを発生しているモードの各部の動
作波形図である。 ４・・・ダートタイミング制御器、７・・・積分器、８
・・・移相器、９・・・回転信号発生器、工０・・・波
形整形回路、１１・・・スイッチング回路、１２・・・
点火コイル、５１．６１・・・加速度センサ、５２．６
２・・・周波数フィルタ、５３．６３・・・アナログゲ
ート、６０・・・ＯＲ回路。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代　理　　人　　　大　　岩　　増　　雄第２図 第３図 １ｔ〒）ンＦｔ＋、４ンク武ミ 第４図 第５図 第６図　　　　第７図 一吋開　　　　　　　　　　　−吟閲 手続補正書（自発） 昭和　　年　　月　　日 １、事件の表示　　　特願昭６１−１６６１８９号２、
発明の名称 内燃機関のノック制御装置 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ４、代理人 ５　補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面６、　補正の
内容 （１）明細書８頁９行Ω「出力は移相が」を「出力は位
相が」と訂正する。 （２）同１５ｇ１１行の「・・・・・・である。」の次
に「第２図、第３図ではノックが発生していない時の特
性Ａとノックが発生している時の特性Ｂとの間にノック
信号あるいはノイズの分布の差がある場合（ノック信号
周波数は一定）であったが、これらに限らずノック信号
とノイズの分布に有意差がなく、ノック信号周波数が単
に異なる場合もある。」を加入する。。 （３）図面の第１図および第２図をそれぞれ別紙のとお
り訂正する。 ７、　添付書類の目録 訂正図面　　　　　１　通 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の振動加速度を検出してノック情報を得る加速度セ
   ンサ、上記ノック情報からノック信号成分を選択して出
   力する周波数フィルタ、この周波数フィルタの出力から
   基準電圧を発生する基準電圧発生手段、上記周波数フィ
   ルタの出力と基準電圧との比較から機関のノックを検出
   して機関の点火時期を制御してノックを抑制するように
   制御する制御手段を備え上記加速度センサ、周波数フィ
   ルタおよび基準電圧発生手段をそれぞれ備えて複数のノ
   ック検出系を形成し、この各ノック検出系の加速度セン
   サ、周波数フィルタまたは基準電圧発生手段が各ノック
   検出系ごとに異なる特性のもので構成されたことを特徴
   とする内燃機関のノック制御装置。