JP2715513B2

JP2715513B2 - 内燃機関のノッキング検出装置

Info

Publication number: JP2715513B2
Application number: JP2299689A
Authority: JP
Inventors: 実立花; 勇二武田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1989-02-01
Filing date: 1989-02-01
Publication date: 1998-02-18
Anticipated expiration: 2013-02-18
Also published as: JPH02203237A

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的［産業上の利用分野］本発明は、ノッキング判定値の決定に用いるノック信
号頻度平均値を補正し、安定かつ精密にノッキングを検
出する内燃機関のノッキング検出装置に関する。

［従来の技術］内燃機関の異常燃焼に伴って機関に発生する機械的振
動を検出素子により電気信号として検出し、電気信号の
振幅が比較基準値を上回ったときに、ノッキング発生を
検出するものが、従来より知られている。一般に、この
比較基準値は、ノッキング発生時、点火時および吸排気
弁開閉時の振動を含まない正常燃焼時の電気信号（所謂
バックグラウンド信号）の振幅と所定係数との積に応じ
て設定される。

この比較基準値を決定する正常燃焼時の電気信号の振
幅としては次のような数値を使用していた。即ち、この
数値とは、ノッキング発生の可能性が有ると予想される
クランク角度範囲で、正常燃焼時に出力される電気信号
の振幅の最大値を、複数の点火周期に亘って、所謂なま
し処理して得られる重み付き平均値である。

ところが、ノッキングが頻繁に発生すると、検出素子
から出力される電気信号の振幅も大きくなるため、重み
付き平均値が増加方向に更新される。従って、重み付き
平均値と所定係数との積で定まる比較基準値も増大する
ので、検出素子から出力される電気信号の振幅が比較的
大きくならないと、ノッキング発生を検出できない方向
に次第に移行してゆく。このように、ノッキングが発生
するほど比較基準値が上昇するといった悪循環により、
ノッキング発生の検出が困難になるという不具合点があ
った。

この不具合点を解決する対策として、例えば、以下の
ような技術が提案されている。すなわち、（１）内燃機関のノッキング要因を検出するノックセン
サの出力信号に応じてノッキング判定レベル発生回路に
よりノック判定レベルを発生し、このノック判定レベル
とノックセンサの出力とをコンパレータにより比較して
ノッキングパルスを発生させると共に、クランプ回路に
よりノック判定レベルが所定電圧以上にならないように
制限する「内燃機関用ノッキング検出装置」（実開昭56
−149927号公報）。

（２）機関本体に装着した振動検出素子からの電気信号
に応じてノッキング発生の有無を検出する方法におい
て、あらかじめ定められた少なくとも１つの気筒の点火
後の所定クランク角度範囲で、前記電気信号の振幅値に
ついて複数の点火サイクルにおける平均値を算出し、該
算出した平均値と前記所定クランク角度範囲における前
記電気信号の振幅値との大小を比較することによりノッ
キング発生の有無を検出する「内燃機関のノッキング検
出方法」（特開昭58−28645号公報）。

しかし、従来技術には下記のような問題があり、未だ
充分ではなかった。すなわち、（１）クランプ回路によりノック判定レベルが所定電圧
以上にならないように制限する構成では、所謂バックグ
ラウンド信号の大きさとは無関係にノック判定レベルが
所定電圧未満に制限されてしまう。従って、内燃機関の
高速回転あるいは高負荷状態においてはバックグラウン
ド信号は高くなり、これにともないノック判定レベルを
上げるべきであるが、ノック判定レベルが上昇できない
ためバックグラウンドに対するノック判定レベルの相対
的低下に伴い、本来はノッキング発生と判定されないも
のまでノッキング発生であると誤判定される場合もあ
り、ノッキング検出精度が低下するという問題点があっ
た。

（２）また、電気信号の振幅幅の複数の点火サイクルに
おける平均値を算出し、該算出した平均値と前記所定ク
ランク角度範囲における前記電気信号の振幅幅との大小
を比較することによりノッキング発生の有無を検出する
構成では、平均値として、電気信号の振幅幅を所謂なま
し処理して重み付けを行ない、平均値を算出していた。
この平均値は、内燃機関が正常状態では、電気信号の振
幅値と発生頻度との関係が正規分布となることから、平
均値を通る直線で２分割すると両側の面積が等しくな
る。しかし、ノッキングが発生して、分布曲線の高振幅
値に大きく偏った信号が生ずると、例え１回の信号検出
でも平均値近傍の振幅値よりもかなり大きい値が加算さ
れることにより、ノッキング発生時の平均値は、ノッキ
ング非発生時の平均値の移動よりも更に大きく高振幅側
へ移行する傾向がある。従って、より大きな振幅値の電
気信号が入力されないとノッキングとは判定できなくな
り、ノッキング検出精度が悪化するという問題もあっ
た。

（３）さらに、上述のごとくノッキング発生時の平均値
の移動が比較的大きいため、ノッキング検出の信頼性が
低下し、その検出結果に基づいて内燃機関のノッキング
抑制制御を実行しても、適切な効果を発揮しないという
問題点もあった。

これらの問題点については既に出願した特願昭63−11
5133号（特開平１−285643号公報参照）（「内燃機関の
ノッキング検出装置」）にて解決している。即ち、ノッ
キング発生を判定する判定値を決定する頻度平均値を、
ノック信号と頻度平均値との大小関係により所定値で補
正し、ノッキング現象の正確な検出を実現するものであ
る。

［発明が解決しようとする課題］特願昭63−115133号は、確かに内燃機関の定常時に
は、上述の問題点を解決し、ノッキングを高精度かつ高
信頼性で検出できるのであるが、いまだ次のような問題
点が残されていた。

即ち、内燃機関は、その履歴、デポジット量、機関の
がたつき等が機関毎に異なるため、内燃機関がノッキン
グの判定基準に利用すべき頻度平均値については、同一
運転状態であってもその値が機関毎に異なっている。更
にこればかりでなく、運転状態の同一の変化に対しても
実際の頻度平均値の変化量・変化速度が異なっている。

このように同一運転状態変化であっても、実際の頻度
平均値の変化が標準的な機関よりも大きく異なるような
機関では、内燃機関の運転状態過渡時において、一定の
補正量としたり、あるいは単に運転状態に応じてオフセ
ットを設定して補正量を変更しても、あくまでも標準機
関に近い機関での適合性がよいに留まり、全ての機関に
適合するとは限らない。従って、ある機関で、運転条件
の変化に対して標準機関よりも極めて大きくノック信号
全体のレベルが変化する場合、運転条件に応じてオフセ
ットを設定しても、その機関の過渡時には実際に必要と
される頻度平均値は標準の頻度平均値から急速に離れて
行き、所定量（例えば「１」）の補正の繰り返しではと
ても追いつけない場合がある。このように、運転状態に
応じて必要とされる頻度平均値に計算上の頻度平均値が
追いつけないと、ノック判定レベルの精度が低下し、点
火時期調節等によるノックの制御性が損なわれる。この
ような頻度平均値のずれは、標準の頻度平均値自体も全
く正確に検出できているわけではないので、標準の頻度
平均値に存在する標準機関との間の誤差によっても生ず
る問題点である。

もし、頻度平均値の追随性を向上させるために、回転
速度あるいは負荷等の運転状態に応じて頻度平均値の補
正を大きくした場合には、高回転あるいは高負荷におけ
る定常時にても頻度平均値の変化量が極めて大きくな
り、ノッキング検出の信頼性が低下してしまう。逆に補
正を定常時の信頼性を維持させる程度に抑えれば、やは
り過渡時における追随性が低下してしまう。即ち前出願
では、定常時のノッキング検出の信頼性維持と過渡時の
ノッキング検出の精度維持とが両立できなかったのであ
る。

発明の構成本発明はこのような過渡時のノッキング検出の精度低
下を防止し、かつ定常時にも信頼性を高める、ノッキン
グ検出装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するためになされた本発明は、第１図
に例示するように、内燃機関M1の過渡状態を検出する過渡状態検出手段M2
と、内燃機関M1の機関本体の機械的振動を検出してノック
信号を出力するノック信号検出手段M3と、内燃機関M1の少なくとも１つの気筒の点火時期以後の
所定クランク角度範囲内で、上記ノック信号検出手段M3
が出力したノック信号の最大値を複数の点火周期にわた
って捉え、その頻度平均値に基づいて定まる判定値に対
し、上記所定クランク角度範囲内で上記ノック信号検出
手段の出力したノック信号の最大値が上回ったときは、
ノッキング発生と判定する判定手段M4と、この判定手段M4の判定に使用したノック信号の最大値
と頻度平均値とを比較して大小関係を判別する比較手段
M5と、上記過渡状態検出手段M2により過渡状態でないと検出
された場合に、上記比較手段M5により上記ノック信号の
最大値が上記頻度平均値を上回ると判別されたときは該
頻度平均値を所定値で増加補正し、上記ノック信号の最
大値が上記頻度平均値を下回ると判別されたときは該頻
度平均値を所定値で減少補正し、一方、上記過渡状態検
出手段M2により過渡状態であると検出された場合に、上
記比較手段M5により上記ノック信号の最大値が上記頻度
平均値を上回ると判別されたときは該頻度平均値を上記
ノック信号に応じた値で増加補正し、上記ノック信号の
最大値が上記頻度平均値を下回ると判別されたときは該
頻度平均値を上記ノック信号に応じた値で減少補正する
補正手段M6と、を備えたことを特徴とする内燃機関のノッキング検出装
置を要旨とするものである。

［作用］本発明の内燃機関のノッキング検出装置は、ノッキン
グ発生を判定する判定値を、ノック信号の最大値の複数
の点火周期にわたる頻度平均値に基づいて定めると共
に、上記頻度平均値を、ノック信号の最大値との比較に
より増減補正する。過渡状態でない場合の頻度平均値の
増減補正量は所定値とし、過渡状態である場合の増減補
正量は上記ノック信号に応じた値とする。

ここで頻度平均値とは、定常状態（非過渡状態）で
は、ほぼ中央値に近いものである。即ち、頻度平均値よ
りも大きなノック信号が生じた場合は、頻度平均値を所
定量、例えば「１」、強度がより大の方向へ移動させ、
頻度平均値よりも小さなノック信号が生じた場合は、頻
度平均値を所定量（大方向への所定値と同一とは限らな
い。）、強度がより小の方向へ移動させることにより、
ほお中央値近傍になるように制御される数値を言うので
ある。

頻度平均値の補正が、定常状態において所定値を用い
ればよいのは、定常状態ではノック信号の全体のレベル
の上下変動が緩慢あるいはきわめて狭い範囲であり、所
定値の増減のみで十分に対処できるからである。

過渡状態においては急速にノック信号の全体のレベル
が移動する。このためノッキング検出の判定値もその移
動に適合させて、上下動させる必要がある。従って、過
渡状態ではノック信号に応じて、頻度平均値を補正する
のである。

即ち、ノック信号自身に応じた値が補正量とされるの
で、ノック信号の全体のレベルに対して、補正による頻
度平均値が大きくずれることがなく、適正に追随し精密
なノッキング検出が間断なく実行できる。

［実施例］次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。本発明の第１実施例である内燃機関のノッキン
グ検出装置のシステム構成を第２図に示す。

同図に示すように、内燃機関のノッキング検出装置１
は、４気筒の内燃機関２およびこれを制御する電子制御
装置（以下、単にECUと呼ぶ。）３から構成されてい
る。

内燃機関２は、第１気筒（＃１）11、第２気筒（＃
２）12、第３気筒（＃３）13、第４気筒（＃４）14を備
え、各気筒11,12,13,14には、点火プラグ15,16,17,18が
配設されている。これらの点火プラグ15,16,17,18に
は、イグニッションコイルを備えたイグナイタ19で発生
した点火に必要な高電圧が、図示しないクランク軸と連
動するカムシャフトを備えたディストリビュータ20を介
して、分配供給される。

内燃機関のノッキング検出装置１は検出器として、内
燃機関２のシリンダブロックに配設されて機械的振動を
電気的なノック信号として出力する共振型のノックセン
サ31、ディストリビュータ20に内蔵されてディストリビ
ュータ20のカムシャフトの1/4回転毎に、すなわち、ク
ランク角180［゜］毎に気筒判別信号（Ｇ信号）を発生
する気筒判別センサ32、ディストリビュータ20のカムシ
ャフトの1/24回転毎に、すなわち、クランク角30［゜］
毎に回転角信号（Ne信号）を発生する回転速度センサを
兼ねた回転角センサ33、吸気マニホールド内部の吸気管
圧力を計測する吸気管圧力センサ34、内燃機関２の冷却
水温度から機関温度を測定する水温センサ35を備える。
これら各センサの検出信号は、ECU3に入力され、ECU3は
内燃機関２を制御する。

ECU3は、MPU3a,ROM3b,RAM3c,バックアップRAM3d,タイ
マ3eを中心に論理演算回路として構成され、コモンバス
3fを介して入出力部3g,3hに接続されて外部との入出力
を行なう。

ノックセンサ31の出力するノック信号は、インピーダ
ンス変換作用を有し、ノッキング固有の周波数帯域（７
〜８［KHz］）を通過帯域とするバンドパスフィルタ回
路3i、MPU3aの制御信号に従ってバンドパスフィルタ回
路3iを通過したノック信号の最大振幅のホールド動作を
行なうピークホールド回路3j、MPU3aの制御信号に従っ
てピークホールド回路3jの出力をA/D変換すると共にA/D
変換終了割込信号をMPU3aに出力するA/D変換器3k、入出
力ポート3gを介してMPU3aに入力される。気筒判別セン
サ32の検出した気筒判別信号（Ｇ信号）は、バッファ3
m、割込要求信号形成回路3nを、また、回転角センサ33
の検出した回転角信号（Ne信号）は、バッファ3p、割込
要求信号形成回路3nおよび速度信号形成回路3qを、各々
介して入出力ポート3hから割込信号および回転速度信号
としてMPU3aに入力される。さらに、吸気管圧力センサ3
4の検出信号はバッファ3rに、水温センサ35の検出信号
はバッファ3sに、各々入力し、MPU3aの制御信号に従っ
て作動するマルチプレクサ3t、A/D変換器3uを介して入
出力ポート3hからMPU3aに入力される。一方、MPU3aは、
入出力ポート3gを介して駆動回路3vに制御信号を出力
し、イグナイタ19を駆動して点火時期を制御する。

次に、ECU3が実行するノッキング検出開始時刻算出処
理を第３図に示すフローチャートに、ノッキング検出終
了時刻算出処理を第４図に示すフローチャートに、A/D
変換開始処理を第５図に示すフローチャートに、ノッキ
ング検出処理を第６図に示すフローチャートに、各々基
づいて説明する。

まず、ノッキング検出開始時刻算出処理を第３図に示
すフローチャートに基づいて説明する。本ノッキング検
出開始時刻算出処理は、予め定められた特定クランク角
度｛本実施例では上死点（TDC）｝毎に発生する割込信
号に伴って実行される。まず、ステップ100では、各種
のデータを読み込む処理が行われる。続くステップ110
では、ノッキング検出開始時刻t1を算出する処理が行わ
れる。ここで、ノッキング検出開始時刻t1は、予め定め
られたノッキング検出期間の開始クランク角度｛本実施
例では、例えば、ATDC10〜20［゜CA］｝、検出された現
在のクランク角度Ｃθ［゜CA］、タイマ3eの現在の計時
値TMに基づいて算出される。次にステップ120に進み、
ステップ110で算出されたノッキング検出開始時刻t1をM
PU3a内部のレジスタにセットする処理を行った後、一
旦、本ノッキング検出開始時刻算出処理を終了する。以
後、本ノッキング検出開始時刻算出処理は、特定クラン
ク角度毎にステップ100〜120を繰り返して実行する。

次に、ノッキング検出終了時刻算出処理を第４図に示
すフローチャートに基づいて説明する。本ノッキング検
出終了時刻算出処理は、上述したノッキング検出開始時
刻算出処理で算出された時刻t1に発生する割込信号に伴
って実行される。まず、ステップ200では、ピークホー
ルド回路3jにハイレベル（“1"）の制御信号を出力する
処理が行われる。本ステップ200の処理により、ピーク
ホールド回路3jは、ノック信号のピークホールド動作を
開始する。続くステップ210では、各種のデータを読み
込む処理が行われる。次にステップ220に進み、ノッキ
ング検出終了時刻t2を算出する処理が行われる。ここ
で、ノッキング検出終了時刻t2は、予め定められたノッ
キング検出期間の開始時期から終了時期に亘るクランク
角度｛本実施例では、例えば、60〜90［゜CA］｝、検出
された現在のクランク角度Ｃθ［゜CA］、タイマ3eの現
在の計時値TMに基づいて算出される。続くステップ230
に進み、ステップ220で算出されたノッキング検出終了
時刻t2をMPU3a内部のレジスタにセットする処理を行た
後、一旦、本ノッキング検出終了時刻算出処理を終了す
る。以後、本ノッキング検出終了時刻算出処理は、割込
信号発生毎にステップ200〜230を繰り返して実行する。

次に、A/D変換開始処理を第５図のフローチャートに
基づいて説明する。本A/D変換開始処理は、上述したノ
ッキング検出終了時刻算出処理で算出された時刻t2に発
生する割込信号に伴って実行される。まず、ステップ30
0では、A/D変換回路3kにハイレベル（“1"）の制御信号
を出力する処理が行われる。本ステップ300の処理によ
り、A/D変換回路3kは、ノック信号のA/D変換を開始す
る。本ステップ300の処理を行った後、一旦、本A/D変換
開始処理を終了する。以後、本A/D変換開始処理は、割
込信号発生毎にステップ300を繰り返して実行する。

次に、ノッキング検出処理を第６図のフローチャート
に基づいて説明する。本ノッキング検出処理は、A/D変
換器3kの出力するA/D変換終了割込信号｛本実施例で
は、例えば、A/D変換開始後、10［msec］経過時に発
生｝に伴って起動される。まず、ステップ400では、各
種のデータを読み込む処理が行われる。続くステップ40
5では、A/D変換値A/Dを、ノックセンサ出力信号振幅値
ａに設定する処理が行われる。次にステップ410に進
み、ピークホールド回路3jにピークホールド終了制御信
号を出力する処理が行われる。すなわち、MPU3aは、ピ
ークホールド回路3jにロウレベル（“0"）の制御信号を
出力する。続くステップ415では、ノックセンサ出力信
号振幅値ａが、ノッキング発生を判定する判定値Ｋ×Ａ
以下であるか否かを判定し、肯定判断されるとステップ
420に、一方、否定判断されるとステップ440に、各々進
む。ここで、値Ｋは係数（本実施例では、例えば、Ｋ＝
２）、値Ａはノックセンサ出力信号振幅値ａの頻度平均
値であり初期値は「０」であり、逐次後述するごとく更
新される。ノッキング現象が発生していないときに実行
されるステップ420では、ノッキング現象の無い状態の
連続回数を計数するカウンタｎの計数値が値10以上か否
かを判定し、肯定判断されるとステップ430に、一方、
否定判断されるとステップ425に、各々進む。ノッキン
グ現象の無い状態が、いまだ連続する点火周期10回未満
の場合に実行されるステップ425では、カウンタｎの計
数値をインクリメントする処理を行た後、ステップ445
に進む。一方、ノッキング現象の無い状態が連続する点
火周期10回以上の場合に実行されるステップ430では、
点火時期の進角補正値θをクランク角度Ｙだけ進角する
処理が行われる。この進角補正値θは、所定クランク角
度毎に実行される周知の点火時期算出処理で使用される
値である。すなわち、点火時期算出処理では、内燃機関
２の吸気管圧力PMおよび回転速度Neに基づき、予め定め
られてROM3bに記憶されているマップに従い基本点火時
期θ_０を算出し、この基本点火時期θ_０を進角補正値θ
により補正して目標点火時期θ^＊を算出する。従って、
ステップ430の処理により目標点火時期θ^＊は、クラン
ク角度Ｙけ進角される。続くステップ435では、カウン
タｎを「０」にリセットする処理を行った後、ステップ
445に進む。また、ノッキング現象が発生したときに実
行されるステップ440では、点火時期の進角補正値θを
クランク角度Ｘだけ遅角する処理が行われる。この処理
により目標点火時期θ^＊は、クランク角度Ｘだけ遅角さ
れ、ノッキング現象が抑制される。その後、ステップ43
5を経由してステップ445に進む。

ステップ445では吸気管圧力PMの変化から過渡状態か
否かを判定する。即ち、今回のノッキング検出処理のス
テップ400で読み込んだ現在の吸気管圧力PMからクラン
ク角360［゜］前に検出された吸気管圧力PM₃₆₀との差
（|PM−PM₃₆₀|）を求めて、その差が所定値、例えば10
［KPa］以上であれば過渡状態であると判断するもので
ある。

過渡状態になければ、カウンタｍが「０」か否かが判
定される（ステップ450）。「０」であれば補正値Ｂに
「１」が設定される。

過渡状態であれば、カウンタｍに「10」が設定される
（ステップ460）と共に、デクリメントされ（ステップ4
65）、現在のノックセンサ出力信号振幅値ａと頻度平均
値Ａとの差の1/4、即ち「｜（ａ−Ａ）/4|」が、補正値
Ｂに設定される（ステップ470）。

またステップ450にてｍが「０」ではないと判定され
た場合も、上記ステップ465,470の処理がなされる。こ
れは一旦ステップ445が否定判定された後、内燃機関２
が10回転する間は過渡状態が継続していることあるいは
そのように扱った方が補正値Ｂの適合性がよいことを考
慮しているからである。即ち、過渡時には補正値Ｂは、
「｜（ａ−Ａ）/4|」が設定されて現在のノックセンサ
出力信号振幅値ａに応じて可変となり、過渡時以外では
所定値「１」が設定されて固定となるわけである。

次にステップ475では、ノックセンサ出力信号振幅値
ａが、頻度平均値Ａ以下であるか否かを判定し、肯定判
断されるとステップ485に、一方、否定判断されるとス
テップ480に、各々進む。ノックセンサ出力信号振幅値
ａが、頻度平均値Ａより大きい側にあるときに実行され
るステップ480では、頻度平均値Ａに補正値Ｂを加算し
て頻度平均値Ａを増加補正する処理を行った後、ステッ
プ495に進む。一方、ノックセンサ出力信号振幅値ａ
が、頻度平均値Ａより小さい側にあるときに実行される
ステップ490では、頻度平均値Ａから補正値Ｂを減算し
て頻度平均値Ａを減少補正する処理を行った後、ステッ
プ495に進む。ステップ495では、算出もしくは更新され
た各種のデータをRAM3cあるいはバックアップRAM3dに記
憶する処理を行った後、一旦、本ノッキング検出処理を
終了する。以後、本ノッキング検出処理はA/D変換終了
割込信号発生毎に、上記ステップ400〜495を繰り返して
実行する。

なお本実施例において、吸気管圧力センサ34が過渡状
態検出手段M2に、ノックセンサ31がノック信号検出手段
M3に、各々該当する。また、ECU3およびECU3の実行する
処理のうちステップ100〜120,200〜230,300,400〜415が
判定手段M4として、ステップ475,485が比較手段M5とし
て、ステップ445〜470,480,490が補正手段M6として各々
機能する。

以上説明したように本実施例によれば、過渡時には補
正値Ｂとして「｜（ａ−Ａ）/4|」が設定され、非過渡
時には「１」が設定される。

この補正値Ｂを用いて、ノックセンサ出力信号振幅値
ａが、頻度平均値Ａを上回るときは頻度平均値Ａを補正
値Ｂ分を増加補正し、一方、振幅値ａが、頻度平均値Ａ
を下回るときは頻度平均値Ａを補正値Ｂ分減少補正して
いる。

このため、非過渡時にはノック信号全体のレベルが安
定しているのに適合させて、たまたま大きな振幅値ａが
検出されても、頻度平均値Ａの補正値は「１」でしかな
い。従って、ノッキング発生を判定する判定値Ｋ×Ａも
過渡変動することは無いので、広範囲の運転状態に亘っ
て、ノッキング発生検出の信頼性が維持できる。

ノックセンサ出力信号振幅値ａ［Ｖ］とその発生頻度
［回］とを図示すると、第７図に示すような分布形状を
示す。左側の分布曲線Ｉは回転速度あるいは負荷が低い
定常状態にある場合であり、右側の分布曲線IIは高い定
常状態にある場合である。各々ノッキング現象が無いと
きは正規分布に近い形状をなす。即ち各頻度平均値Ａ
は、A₁,A₂で表されているように離れている。従って、
図の左の分布状態（Ｉ）から右の分布状態（II）に運転
状態が変化する過渡状態にあるときは、頻度平均値Ａは
A₁とA₂との間を移動してゆくことになる。この移動距離
及びその移動速度は各機関の履歴やその他の機差等によ
り異なる。

このように、分布曲線の移動速度、移動距離が機関に
よって異なるため、本実施例ではその分布の因子である
信号振幅値ａを用い、頻度平均値Ａとの差の1/4の値を
計算して補正値Ｂを求め、補正値Ｂにて新たな頻度平均
値Ａを算出することにより、その移動速度に対応した頻
度平均値Ａを、過渡状態の間、設定することが可能とな
るのである。しかも、過渡状態以外では頻度平均値Ａの
補正値を「１」に固定したため、定常状態にては安定し
たノッキング検出が可能となる。従って運転状態の全範
囲にわたって、ノック制御の精度・信頼性を維持でき
る。

即ち、ノッキング現象発生時は点火時期の進角補正値
θを値Ｘだけ遅角させ、一方、ノッキング現象非発生状
態が10回以上連続した後は点火時期の進角補正値θを値
Ｙだけ遅角させるノッキング抑制制御を実行するという
ノック制御が行われている（ステップ415,440）が、こ
のノック制御が高精度・高信頼性を持って行われるた
め、ノッキング現象は、過渡時、定常時ともに、迅速に
解消され、内燃機関２はノッキング現象発生に伴う各種
の弊害を速やかに回避できる。このことにより内燃機関
２の耐久性も高まる。

なお、本実施例では、定常時に、ノックセンサ出力信
号振幅値ａが、頻度平均値Ａを上回るときは頻度平均値
Ａに所定値として「１」を加算して増加補正し、一方、
ノックセンサ出力信号振幅値ａが、頻度平均値Ａを下回
るときは頻度平均値Ａから所定値として「１」を減算し
て減少補正している。しかし、増加補正の値と減少補正
の値とを等しくする必要はなく、頻度平均値Ａの過剰増
加を抑制できるように好適な値を各々選択すれば良い。
例えば、頻度平均値Ａの増加用補正値B1、減少用補正値
B2が、B2＞B1の関係を満たすよう構成することもでき
る。

この補正の増減については、過渡時も同じであり、例
えば増加と減少とで異なる係数を補正値Ｂにかけてもよ
い。

また、本実施例のノッキング検出処理のステップ（47
5〜490）を、例えば、第８図のフローチャートに示すス
テップ（475a〜490a）に置き換える構成としても良い。
すなわち、同図い示すように、ノックセンサ出力信号振
幅値ａが頻度平均値Ａに係数1.01を掛けた値以下である
か否かを判定し（ステップ475a）、否定判断されると頻
度平均値Ａに補正値Ｂを加算する場合補正を行ない（ス
テップ480a）、一方、ノックセンサ出力信号振幅値ａが
頻度平均値Ａに係数1.01を掛けた値未満であるときは
（ステップ475a,485a）、頻度平均値Ａから補正値Ｂを
減算する減少補正を行なう（ステップ490a）のである。
このように構成した場合は、予め頻度平均値Ａを1.0
［％］増加した値と、ノックセンサ出力信号振幅値ａと
の大小関係を比較した結果に基づく補正を行なうので、
頻度平均値Ａは減少補正される傾向が強く、頻度平均値
Ａの増加し過ぎを制限できる。これは特に定常時での頻
度平均値Ａの増加し過ぎに有効である。

次に本発明第２実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。本実施例と前述の第１実施例とは、第９図及び第10
図に示すノッキング検出処理が異なる。その他の装置構
成は第１実施例と同一であるため、説明は省略する。

次に、本実施例で実行されるノッキング検出処理を、
第９図のフローチャートに基づいて説明する。

本実施例では過渡状態として吸気管圧力PMの変動ばか
りでなく、機関の回転速度Neの変動も考慮されている。
即ち、ステップ445にて吸気管圧力が10［KPa］以上の変
動があった場合のみでなく、更にステップ510にて機関
回転速度Neがクランク角360［゜］前の機関回転速度Ne
₃₆₀から100r.p.m.以上の変動があった場合にも、ステッ
プ515に移り過渡時用の処理が行われる。

ステップ515では、カウンタｍに「30」が設定され
る。次いでステップ520の処理に移る。

上記両ステップ445,510とも否定判定されれば、その
ままステップ520の処理に移る。

ステップ520では、第１実施例のステップ470と同一の
処理がなされ、補正値Ｂに「｜（ａ−Ａ）/4|」が設定
される。

次にステップ525にて、補正値Ｂとカウンタｍの「1/
2」の値とが比較される。補正値Ｂが「m/2」以下の場合
には、そのままステップ475の処理に移るが、補正値Ｂ
が「m/2」を越える場合には、ステップ530にて補正値Ｂ
に「m/2」の値が設定される。即ち、補正値Ｂには「｜
（ａ−Ａ）/4|」か「m/2」かいずれか小さい方の値が設
定されることになる。以下、ステップ475〜490の処理
で、この補正値Ｂを用いて、第１実施例と同様に頻度平
均値Ａを補正することになる。

この処理が行われている間に、32［msec］毎に、第10
図に示す処理が割り込み実行される。

即ち、ステップ550にては前述のカウンタｍがデクリ
メントされる。次にステップ560にてカウンタｍが
「２」未満か否かが判定される。「２」未満であれば、
ステップ570にてカウンタｍに「２」が制定され、
「２」未満でなければこのまま処理を終了する。

このように第９図のノッキング検出処理と第10図の32
［msec」割り込み処理がが実行されることにより、次の
ような可能を生ずる。

即ち、ステップ445,510のいずれかの条件が満たされ
て過渡状態であるとして「ｍ＝30」とされた状態から、
ステップ445,510のいずれの条件も満足されない状態に
変化した後は、カウンタｍは32［msec」毎に減少してゆ
くことになる。カウンタｍは補正値Ｂの上限としての役
割を果たすものであり、最初の内、補正値Ｂには、「｜
（ａ−Ａ）/4|」と「m/2」とのいずれか小さい方の値が
設定される。

しかし、最終的には、「ｍ＝２」、即ち「m/2＝１」
となるので、補正値Ｂは「０」あるいは「１」に収束す
ることになる。即ち、カウンタｍの初期値「30」が
「２」までカウントダウンされる時間である28×32［ms
ec」の間は、内燃機関２が過渡状態にある時間とされる
ため、その間には「m/2」を上限としつつ、「｜（ａ−
Ａ）/4|」を補正値Ｂに設定しているのである。

本実施例は上述のごとく構成されているため、第１実
施例と同じ効果を有すると共に、過渡中はノックセンサ
出力信号振幅値ａに応じて設定される補正値Ｂに上限を
設けたため、過渡中に極端に高い振幅値ａが検出された
場合にも、必要以上に頻度平均値Ａが上昇することがな
い。また上限も過渡状態の経過と共に、強制的に次第に
「１」に収束してゆく。このため、一層安定したノック
判定が可能となる。

尚、本実施例においては、ECU3およびECU3の実行する
処理のうち、ステップ445,510〜530,480,490が補正手段
M6として機能する。

次に本発明第３実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。本第３実施例と第１実施例とは、第11図，第12図に
示すノッキング検出処理が異なる。その他の装置構成は
第１実施例と同一であるため、説明は省略する。

次に、本実施例で実行されるノッキング検出処理を、
第11図のフローチャートに基づいて説明する。

本実施例では、過渡状態の内でも、最も頻度平均値Ａ
の変化が、ノック制御上問題となる領域を捉えて、その
ときのみ対処しようとするものである。

即ち、第１実施例で既に説明したステップ400〜410の
処理の後、ステップ610にて、水温センサ35で検出され
た内燃機関２の冷却水温度が、50［℃］を越えているか
否かが判定される。またステップ620にて吸気管圧力PM
が600mmHg以上か否かが判定される。この両条件を満足
しない場合は、問題となるようなノック現象が生ずるよ
うな条件下になく、ノック制御の必要性が乏しいことか
ら、いずれかの条件（ステップ610,630）にて否定判定
されれば、ステップ630にてノックフラグFkがリセット
される。

しかし、ステップ610,620の両条件が満足されれば、
ステップ640にてノックフラグFkがリセットされている
か否かが判定される。最初は「Fk＝０」であるので、肯
定判定されて、ステップ640にてカウンタｍに「20」が
設定される。このカウンタｍは第12図に示すごとく、32
［msec］毎に割り込み実行される処理にて、ステップ75
0にてカウンタｍが「１」を越えていると判断される場
合にステップ760にてデクリメントされることにより、
「１」になるまで、32［msec］毎に「１」づつ減少して
ゆく。

次に第１実施例で既に説明したステップ415〜440の処
理がなされる。

次にステップ660にてノックフラグFkがセットされ
る。次にステップ670では、第１実施例のステップ470と
同一の処理がなされ、補正値Ｂに「｜（ａ−Ａ）/4|」
が設定される。次にステップ680にて補正値Ｂがカウン
タｍを越えているか否かが判定される。越えていればス
テップ690にて補正値Ｂにはカウンタｍの値が設定され
てステップ700の処理に移る。越えていなければ、直接
ステップ700の処理に移る。

ステップ700では頻度平均値Ａがノックセンサ出力信
号振幅値ａ以上か否かが判定される。肯定判定されれば
ステップ710にて頻度平均値Ａから補正値Ｂを減算する
減少補正を行なう。否定判定されればステップ720にて
頻度平均値Ａに補正値Ｂを加算する増加補正を行なう。

本実施例はこのように構成されているため、暖機後に
アクセルペダルを踏み込んだ状態を、ステップ610で
の水温が50℃以下から50℃を越えた状態へと変化したこ
とと、ステップ620での吸気管圧力PMが600［mmHg］よ
り低い状態から高い状態へと変化したこととで検出でき
る。このような変化状態は過渡状態である。従って、こ
の時はステップ650にてカウンタｍに「20」が設定され
ることにより、ステップ670,680,690の処理でカウンタ
ｍの値を上限として、補正値Ｂに、ノック信号に応じた
値、即ち、「｜（ａ−Ａ）/4|」が設定される。

従って、ステップ710,720の処理にて、過渡時にも補
正値Ｂ分の増減により、頻度平均値Ａが、ノック信号全
体のレベル移動に、迅速に追随できる。しかも、定常時
にはカウンタｍの値は「１」に収束していることから、
補正値Ｂはａ＝Ａの場合に「０」、それ以外の場合に
「１」となって、頻度平均値Ａの変動が十分に抑制され
て、第２実施例と同じく安定で信頼性の高いノッキング
検出が可能となる。

本実施例では、吸気管圧力PMが600mmHgを越えて以
後、19×32［msec］間のみ過渡状態と捉えて、ノックセ
ンサ出力信号振幅値ａに応じた補正量増加処理を実施し
ている。これは通常この様な条件での過渡状態で頻度平
均値Ａの変動が激しいのであり、他の条件では、「Ｂ＝
１」でも十分に対処できるからである。更に、水温50℃
以下で、かつ吸気管圧力PMが600mmHg未満では、点火時
期のノック制御（ステップ415〜440）が実行されていな
い。これは上記条件下では、ノック現象が極めて生じに
くく、ノック制御を実施しない方が内燃機関２の安定に
好ましいからである。

本実施例では上述のごとく構成されているため、ノッ
ク制御が必要でない領域で無駄な制御をすることなく、
過渡時のノック信号分布レベルの急変に対処でき、他の
状態では安定したノック制御が可能となる。

以上本発明のいくつかの実施例について説明したが、
本発明はこのような実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる
態様で実施し得ることは勿論である。

例えば、過渡状態検出手段M2としては各実施例に示し
たもの以外にアクセル開度やアクセルペダルの踏み込み
量を検出してその値あるいは変化量から過渡状態を検出
してもよい。

更にノックセンサ出力信号振幅値ａに応じた値とし
て、「｜（ａ−Ａ）/4|」の替わりに「a/k」を用いて、
補正値Ｂを設定してもよい。ここでｋは所定の係数であ
る。

発明の効果以上詳記したように本発明の内燃機関のノッキング検
出装置は、特に補正手段M6が、過渡状態検出手段M2によ
り過渡状態でないと検出された場合に、比較手段M5によ
りノック信号の最大値が頻度平均値を上回ると判別され
たときは該頻度平均値を所定値で増加補正し、ノック信
号の最大値が頻度平均値を下回ると判別されたときは該
頻度平均値を所定値で現象補正し、一方、過渡状態検出
手段M2により過渡状態であると検出された場合に、比較
手段M5によりノック信号の最大値が頻度平均値を上回る
と判別されたときは該頻度平均値をノック信号に応じた
値で増加補正し、ノック信号の最大値が頻度平均値を下
回ると判別されたときは該頻度平均値をノック信号に応
じた値で減少補正するよう構成されている。

このため、過渡状態において、ノック信号分布レベル
が急変に移動するような状態では、頻度平均値もそれに
適合させて急速に追随でき、定常状態のように頻度平均
値の安定性が重要視される状態では、補正が所定値でな
されることにより、頻度平均値の変動が抑制される。

従って、過渡時でもノッキング検出精度が高い状態に
維持でき、しかも定常時にてはノックの検出状態が安定
するので、信頼性のあるノッキング検出とすることがで
きる。

このように全運転領域でノッキング検出が高精度でか
つ高信頼性にできるため、この検出に応じて点火時期調
節等によるノック制御もきわめて高精度に実施でき、制
御が好適なものとなる内燃機関に負担をかけることがな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内容を概念的に例示した基本的構成
図、第２図は本発明第１実施例のシステム構成図、第３
図、第４図、第５図、第６図は同じくその制御を示すフ
ローチャート、第７図は同じくそのノックセンサ出力信
号振幅値と発生頻度との関係を示すグラフ、第８図は同
じくその変形例である制御の一部を示すフローチャー
ト、第９図及び第10図は本発明第２実施例の制御を示す
フローチャート、第11図及び第12図は本発明第３実施例
の制御を示すフローチャートである。 M1……内燃機関、M2……過渡状態検出手段 M3……ノック信号検出手段、M4……判定手段 M5……比較手段、M6……補正手段１……内燃機関のノッキング検出装置２……内燃機関、３……電子制御装置（ECU） 3a……MPU、31……ノックセンサ 33……回転角センサ、34……吸気管圧力センサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の過渡状態を検出する過渡状態検
出手段と、内燃機関の機関本体の機械的振動を検出してノック信号
を出力するノック信号検出手段と、内燃機関の少なくとも１つの気筒の点火時期以後の所定
クランク角度範囲内で、上記ノック信号検出手段が出力
したノック信号の最大値を複数の点火周期にわたって捉
え、その頻度平均値に基づいて定まる判定値に対し、上
記所定クランク角度範囲内で上記ノック信号検出手段の
出力したノック信号の最大値が上回ったときは、ノッキ
ング発生と判定する判定手段と、この判定手段の判定に使用したノック信号の最大値と頻
度平均値とを比較して大小関係を判別する比較手段と、上記過渡状態検出手段により過渡状態でないと検出され
た場合に、上記比較手段により上記ノック信号の最大値
が上記頻度平均値を上回ると判別されたときは該頻度平
均値を所定値で増加補正し、上記ノック信号の最大値が
上記頻度平均値を下回ると判別されたときは該頻度平均
値を所定値で減少補正し、一方、上記過渡状態検出手段
により過渡状態であると検出された場合に、上記比較手
段により上記ノック信号の最大値が上記頻度平均値を上
回ると判別されたときは該頻度平均値を上記ノック信号
に応じた値で増加補正し、上記ノック信号の最大値が上
記頻度平均値を下回ると判別されたときは該頻度平均値
を上記ノック信号に応じた値で減少補正する補正手段
と、を備えたことを特徴とする内燃機関のノッキング検出装
置。