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    公开号:WO1988000654A1
    申请号:PCT/JP1987/000504
    申请日:1987-07-14
    公开日:1988-01-28
    发明作者:Satoshi; Komurasaki
    申请人:Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha；
    IPC主号:G01L23-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 ' 書
    [0002] 内燃機関のノ ッ ク制御装置
    [0003] 技術分野
    [0004] この発明は、 内燃機関のノ ッ 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。
    [0005] 背景技術
    [0006] 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。
    [0007] 以下に第 1 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^:る。 · · こ の第 1 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 ンサ 1 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 ィ ズ を遮断す アナロ グゲー トである。
    [0008] ま た、 ゲー 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 卜 3 の開閉を指示するよ う に し ている。
    [0009] こ の ア ナ ロ グゲー 卜 3 の出力は ノ イ ズレベル検出器 5 と比較器 6 に送られる。 ノ イ ズレベル検出器 5 は ノ ツ キ ン グ以外の機関の機械振動ノ ィ ズの レベルを検出する も のである。
    [0010] また、 比較器 6 はアナ口 グゲー ト 3 の出力電圧と ノ ィ ズレベル検出器 5 の出力電圧とを比較し、 ノ ッ ク検出パ ルスを発生して積分器 7 に出力するよ う にしている。
    [0011] 積分器 7は比較器 6 の出力パルスを積分し、 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。 .
    [0012] 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。
    [0013] —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 10で波形整形し、 同時 に点火コ ィ ル I。2の 電の閉路角制御を行な う よ う になつ ている。
    [0014] また、 上記移栢器 8 の出力信号によ りス イ ッチン グ回 路 1 1は点火コ イ ル I 2の給電を断続するよ う に している。
    [0015] 第 2図に加速度セ ンサ 1 の出力信号の周波数特性を示 す。 この第 2 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。
    [0016] この加速度セ ンサ 1 の出力信号には、 ノ ッ ク信号 （ ノ ッキ ン グに伴ない発生される信号） やそれ以外の機関の 機械的ノ イ ズや信号伝達経路に乗る各種ノ イ ズ成分、 た とえばィ グニッ シヨ ン ノ イ ズなどが含まれる。 第 2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 0 この分布は機関の違い、 あるいは加速度セ ンサ 1 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。
    [0017] 第 3 図、 第 4図は第 1 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 3 図は機関のノ ッキングが発生していないモ ー ドを、 第 4 図は機関のノ ッキンク:が発生しているモ ドを示している。
    [0018] 次に、 第 1 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 1 0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 1 2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 1 2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 1 によって検出される。
    [0019] 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 り加速度セ ンサ 1 の出力信号には第 3.図 (a)で示すよ う に機械的ノ ィ ズゃ点火時期 F に信号伝達路 に乗る ィ グニッ シ ョ ン ノ ィ 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 3 図 (b)のよ う に機械的ノ ィズ成分が相当抑圧されるが、 ィ グニ ッ シ ヨ ン ノ ィ 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。
    [0020] このままでは、 ィ グニッ シヨ 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 は移栢器 8 の出 力によって ト リ ガされるゲー トタ イ ミ ング制御器 4の出 力 （ 第 3 図 (c) ) によつて点火時期からある期間そのゲー ト を閉じ、 ィ グニ ッ シ ヨ 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 3 図（d)のィ のよ う に レべ ルの低い機械的ノ ィ ズのみが残る。
    [0021] —方、 ノ イ ズレべル検出器 5 はアナロ グゲー ト 3 の出 力信号のビーク値変化に応動し、 この場合、 通常の; ¾械 的ノ ィ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 ィ ズのピーク値よ り若干高い 直流電圧を発生する （第 3 図（d)の口 ） 。
    [0022] したがって、 第 3 図（d)に示すよ う にアナログゲー ト 3 の出力信号の平均点なピーク値よ り も ノ ィ 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 3 図（e)のよ う に何も出力されず、 結局ノ ィズ信 号はすべて除去される。
    [0023] このため、 積分器 7の出力電圧は第 4図（f)のよ う に零 のままで移相器 8 によ る移相角 （入出力 （第 4図 ）（g) ， (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 1 1の開閉位相、 すなわち、 点火コ イ ル 1 2の通電の断 続位相は波形整形回路 1 0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。
    [0024] また、 ノ ッ キ ングが発生した場合、 加速度セ ンサ 1 の 出力には第 4図（a)のよ う に 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 4 図（d)のィのよ う に機械的ノ ィ ズに ノ ック信号が大き く 重畳した も のにな な 。
    [0025] 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 4 図 (d)のィ 、 口 と なるので、 比較器 6 の出力には第 4図（e)のよ う にパル ス が発生する。
    [0026] 積分器 7がそのパ ルスを積分し、 第 4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 1 0の出力信号 （ 第 4 図 (g) ( 基 準点火信号 ） ） を時間的に遅れ側に移相するため、 移送 器 8 の出力は位相が波形整形回路 1 0の基準点火信号の位 相よ り も遅れ、 第 4 図（h)に示す位相でス イ ッ チ ン グ回路 1 1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 3 図、 第 4 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。 上記従来装置では、 加速度セ ンサ 1 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
    [0027] 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、 上記メ ック検出系を複数個設ける こ とがあ る
    [0028] 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つ た。 ノ 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。
    [0029] 発明の開示
    [0030] この発明に係る内燃機関のノ ック制御装置は、 互 に 異なる特性を有する ノ ッ ク セ ンサ、 周波数フ ィ ル 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。
    [0031] 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計に成されて、 確実 に ノ ッ ク検出を行な う。
    [0032] 図面の簡単な説明
    [0033] 第 1 図は従来の内燃機関のノ ック制御装置のブロ ッ ク 図、 第 2 図は第 1 図の内燃機関のノ ック制御装置の動作 を説明するための加速度センサの出力を示す図、 第 3 図 は第 1 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 グを発生していないモー ドの各部 の動作波形図、 第 4 図は第 1 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、 第 5 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プロ ック図、 第 6図および第 7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 す図である。
    [0034] 発明を実施するための最良の形態
    [0035] 以下、 この発明の内燃機関のノ ッ ク制御装置の実施例 について図面に基づき説明する。 第 5 図はその一実施例 の構成を示すブロ ック図である。 この第 5 図における符 号 4 および 7 〜1 2で示す部分は第 1 図と同様であ り 、 以 下に述べる部分が第 1 図とは異な り 、 この発明の特徵を なす部分である。
    [0036] すなわち、 第 5 図の実施例では、 第 1 および第 2 のノ ック検出系 1 0 0 、 2 0 0カ '設けられている。 この第 1 、 第 2 の ノ ック検出系 1 0 0 ， 2 0 0 において、 5 1 ， 6 1は機関の 振動加速度を検出する加速度セ ンサ （第 1 図の加速度セ ンサ 1 に相当 ） である。
    [0037] 各加速度セ ンサ 51 , 61 の出力は周波数フ ィ ルタ 52 ,62 にそれぞれ送出するよ う になつている。 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 1 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ゲー ト 53， 63に出力するよ う にしている。
    [0038] このアナ ロ グゲー ト 53 ， 63は各々周波数フ イ ソレタ 52， 62の出力信号のう ちノ ッ ク検出に対し妨害波となるノ ィ ズを遮断する （第 1 図のアナロ グゲー ト 3 に相当 ） もの である。
    [0039] このアナログゲー 卜 53 , 63の出力ほそれぞれノ ィ ズレ ベル検出器 , 65、 比較器 56， 66に送出するよ う になつ ている。
    [0040] ノ ィ 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 ィ ズの レベルを検出して基準電圧と する も のであ り （第 1 図のノ イ ズレベル検出器 5に相当）、 比較器 56， 66は各々アナ口 グゲー ト 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 検出パルスを発生する （第 1 図の比較器 6 に相当 ） も の ひめ o
    [0041] 両比較器 56， 66の出力は 0 R回路 70に送られる。 この 0 R回路ァ0は両比較器 56， 66の出力から ノ ック検出パル スの論理和信号を出力するよ う に し ている。
    [0042] こ のよ う に第 1 の ノ ッ ク検出系 100 は加速度セ ンサ 51 〜比較器 56で構成され、 第 2 のノ ッ ク検出系 200 は加速 度セ ンサ S1〜比較器 から構成されている。
    [0043] 第 1 、 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 5 図の通り第 1 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。
    [0044] こ の実施例は上記第 1 、 第 2 のノ ッ ク検出系 100， 200 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 200 の比較器 66 の出力のノ ック検出パルスは 0 R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。
    [0045] 積分器 7 は従来装置 （第 1 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。
    [0046] 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。
    [0047] なぜな ら、 機関のノ ッ ク信号は数 KHz〜 1 OKHz 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、 穽常に微妙な特性 を表わすからである。
    [0048] すなわち、 加速度セ ンサ 51 ， 6 1の各検出信号が機関の ノ ィ ズ信号と ノ ック信号を第 2図の周波数特性を有し、 各検出信号間でノ ィ ズ成分に対しノ ック成分が周じ周波 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 1 0 0 , 20 0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個設ければ ）、 所望のノ ッ ク検出が行なえるこ とになる。
    [0049] 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 の各搆成ブ口 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。 '
    [0050] たとえば、 加速度セ ン サ 5 1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 2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 6 図または第 7図のよ う になる。
    [0051] 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。
    [0052] 第 6 図は第 2 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 ック信号のレベルが小 さい場合である。 . 第 7図はノ ック信号の周波数分布は第 2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 ィ ズ信号 のレベルが第 2図の特性 Aよ り大きい場合である。
    [0053] こ のよ う に加速度セ ンサ 5 1 ， 6 1の各々の検出信号が異 なる場合、 周波数フ ィ ルタ 52 ， 62は各入力陰号から 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 に設定しなければな 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 "3 0
    [0054] 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 o
    [0055] 第 6 図 ， 第 7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。
    [0056] こ の実施例では、 加速度セ ンサ 5 1， 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 5 2 , 6 2 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 1 0 0 2 0 0間で異なる仕様にするには、 異なる共振特性の加速度セ ンサが必要になる。
    [0057] 以上のよ う に、 周波数フ ィ ルタ 52 , 6 2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 ィズ信号およびノ 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 ィズレベル検出 器 55， 65の各々の待性は各入力信号に対し最適な特性に しなければ比較器 5 6 ， 6 6で確実なノ ック検出が行なえな い 0
    [0058] すなわち、 比較器 56 ， 6 6の各々の 2種の入力の電圧関 係が第 1図の従来装置で説明した第 3 図 (d)のィ とロ （機 関にノ ッ夕が発生していない場合） 、 および第 4図 (d)の ィ と ロ （ 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 ズレべル検出器 55 ， 6 5の各々の特性は各入 力 ί言号に対し最適な特性にしなければな らない。
    [0059] こ のノ ィ ズレベル検出器 55， 6 5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 々麦わす。
    [0060] 以上説明のよ う に、 加速度セ ンサ 5 1， 6 1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 イリレタ 52， 6 2あ るいはノ ィ ズレベル検出器 55， 6 5 の 各々の待性を各ノ 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。
    [0061] 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。
    权利要求:
    Claims

    請 求 の 範 囲
    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-で搆成されたことを特 徵とする内燃機関のノ ック制御装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    法律状态:
    1988-01-28| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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