(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のノッキング発生状態を検出するノッキング検出手段と、
少なくとも、オペアンプを用いてこのノッキング検出手段の検出信号のうちノッキング特有の周波数帯のみを通過させるフィルタ回路と、このフィルタ回路からの出力信号をマイクロコンピュータにより選択される増幅率にて増幅する増幅回路とからなる前置回路と、
前記前置回路に所定信号を入力し、この所定信号が前記前置回路を通った信号に基づいて前記前置回路のオフセット分を検出するオフセット分検出手段と、
前記前置回路の出力信号から前記オフセット分検出手段により検出した前記前置回路のオフセット分に基づいてオフセット分を差し引くことにより前記前置回路の出力信号を補正するオフセット分補正手段と、
このオフセット分補正手段により補正された信号を前記増幅回路の増幅率に応じて補正した値に基づいてノッキングが発生しているかを判定するノッキング判定手段とを備えることを特徴とする内燃機関のノッキング検出装置。
【請求項２】
前記オフセット分補正手段は、前記前置回路の出力信号に対して、前記オフセット分検出手段により検出したオフセット分を加算または減算する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のノッキング検出装置。
【請求項３】
前記ノッキング判定手段は、所定のノッキング判定区間にのみノッキング判定を行い、前記オフセット分検出手段はノッキング判定区間外のときに所定信号を前記前置回路に入力し、この入力信号と前記前置回路を通した出力信号との差をオフセット分とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関のノッキング検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関に発生するノッキング（ノック）の発生状態を検出するノック検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ノック検出装置は、内燃機関に発生するノックを検出するノックセンサと、このノックセンサからの出力信号からノック特有の周波数帯の信号を取り出すフィルタと、このフィルタを通した信号を増幅する増幅器とを少なくとも有している。そして、この増幅器から出力された信号を積算してその値が一定値以上であればノックが発生したと判定したり、また、前記増幅器から出力された信号の最大値を検出し、この値が所定値以上のときにノックが発生したと判定している。
【０００３】
このようなノック検出装置において、前記フィルタにはオペアンプが使われており、このオペアンプには直流的なオフセット分がある。このオフセット分は次に信号が入力される増幅器によりさらに増幅されるため、正確なノック検出ができなかった。
また、近年マイクロコンピュータによりノック検出する装置が増えてきている。このマイクロコンピュータにはＡ／Ｄ分解能を有効に使うためセンサ信号を一定に保つオートゲインコントロールが採用されている。このような場合には、一定のオフセット分があると、図９に示すような増幅率切り替え時にオフセット分に増幅率を乗じた分だけのずれが生じ、ノックを誤検出するおそれがある。
【０００４】
また、これらの解決法として、特開昭６３−１２９１７０号公報に開示されているような、ノック判定に用いるＫ値をオフセット分に応じて補正するという方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭６３−１２９１７０号公報に開示されている方法では、各増幅率毎に補正値を設定する必要があり、適合工数、ＲＯＭ容量がかかる。また、あらかじめ、固定の補正量を設定するため、検出回路毎のばらつきまで補正することができない。
【０００６】
また、Ａ／Ｄ変換器のオフセット分を検出し、補正を行うというものが特開昭５９−４９３５１号公報に開示されている。しかしながら、これはＡ／Ｄ変換器のみのオフセット分を補正するためのもので、オフセット分が増幅器等で増減するような装置におけるオフセット分を補正するものではない。
そこで、本発明は適合工数もかからず、検出回路毎のばらつきも吸収できるオフセット補正を備えたノック検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、図１に示すように、内燃機関のノッキング発生状態を検出するノッキング検出手段と、少なくとも、オペアンプを用いてこのノッキング検出手段の検出信号のうちノッキング特有の周波数帯のみを通過させるフィルタ回路と、このフィルタ回路からの出力信号をマイクロコンピュータにより選択される増幅率にて増幅する増幅回路とからなる前置回路と、前記前置回路に所定信号を入力し、この所定信号が前記前置回路を通った信号に基づいて前記前置回路のオフセット分を検出するオフセット分検出手段と、前記前置回路の出力信号から前記オフセット分検出手段により検出した前記前置回路のオフセット分を差し引くことにより前記前置回路の出力信号を補正するオフセット分補正手段と、このオフセット分補正手段により補正された信号を前記増幅回路の増幅率に応じて補正した値に基づいてノッキングが発生しているかを判定するノッキング判定手段とを備えることを特徴とする内燃機関のノッキング検出装置を提供する。
【０００８】
【作用】
ノッキング検出手段は内燃機関のノッキング発生状態を検出する。また、前置回路は、少なくとも、オペアンプを用いたフィルタ回路と増幅回路とからなり、このフィルタ回路は、このノッキング検出手段の検出信号のうちノッキング特有の周波数帯のみを通過させ、増幅回路はこのフィルタ回路からの出力信号を増幅する。
【０００９】
そして、オフセット分検出回路は、この前置回路に所定信号を入力し、この所定信号が前記前置回路を通った信号に基づいて前記前置回路のオフセット分を検出する。さらに、オフセット分補正手段は、前記前置回路の出力信号から前記オフセット分検出手段により検出したオフセット分を補正する。
このようにして補正された信号に基づいて、ノッキング判定手段はノッキングが発生しているかを判定する。
【００１０】
【実施例】
本発明を図２に示した構成をもつノッキング（ノック）検出装置に用いた実施例について説明する。図２は本実施例の構成を表したブロック図である。
図２において、１は内燃機関のノックによる振動，音等を検出するノックセンサ、２は内燃機関始動時に一回だけ所定信号（０Ｖ信号）をこれ以降の処理回路のオフセットを検出するために出力し、その後はノックセンサ１からの信号を送るマルチプレクサである。３は図３に示したように、オペアンプ３１を用いてノックセンサ１の検出信号のうちノック特有の周波数帯のみを通過させるフィルタ回路（バンドパスフィルタ）、４はバンドパスフィルタ２の信号を増幅率１倍または４倍にする増幅部である。
【００１１】
この増幅部の回路図を示したものが図４である。この図に示されているようにこの増幅部は、増幅率選択マルチプレクサがＣ端子を選択すれば入力信号を１倍し、Ｄ端子を選択すれば入力信号を４倍するものである。この端子の選択はマイクロコンピュータ７によって制御されている。
５はＡＴＤＣ（上死点後）１０°ＣＡ（クランク角度）からＡＴＤＣ８０°ＣＡまでにノックセンサ１から出力された信号の最大出力値を出力するピークホールド回路、６は検出信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。
【００１２】
７はＡ／Ｄ変換器６を内蔵したマイクロコンピュータであり、中央処理装置（ＣＰＵ），記憶装置（ＲＡＭ，ＲＯＭ），入出力装置（Ｉ／Ｏ）等を備え、先に述べたマルチプレクサ２の入力信号の選択、増幅部４の増幅率の選択等を行う。さらに、マイクロコンピュータ７は各回路のオフセット分を検出するとともに、このオフセット分とノックセンサ１から出力され、各回路によって処理された信号とに基づいてノック判定を行う。
【００１３】
以上の構成をもつノック検出装置において、マイクロコンピュータ７が実行するオフセット分検出およびノック検出処理を示したフローチャートが図５，図６である。以下、これらの図にしたがって説明する。
図５に示したフローチャートはオフセット電圧を検出する処理を示したもので、イグニッションオン時に１回だけ実行される。
【００１４】
まず、ステップ１においてマルチプレクサ２の入力としてＢ端子を選択させて、所定の電圧（本実施例では０Ｖ）を入力させる。次に、ステップ２において、増幅部４の増幅率を１倍にする。そして、ステップ３では、この入力信号がバンドパスフィルタ３，増幅部４（増幅率１倍），ピークホールド回路５を通った信号をＡ／Ｄ変換する。ステップ４では、このＡ／Ｄ変換された信号をオフセット分ＯＳとして、ＲＡＭに記憶する。そして、ステップ５において、マルチプレクサ２の入力端子をＡにしてこのルーチンを終了する。
【００１５】
以上の処理を実行することにより、マルチプレクサ２以降のマイクロコンピュータ７までの回路のオフセット分を検出することができる。
次に、このオフセット分ＯＳを用いてノック検出する処理を図６に示したフローチャートにしたがって説明する。なお、本実施例では、センサ出力の最大値の平均値を所定倍したものをノック判定値Ｋとして用いている。また、このフローチャートは点火サイクル毎に実行される。
【００１６】
まず、ステップ１１において、ノック判定区間（ＡＴＤＣ１０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ８０°ＣＡ）開始時に、ステップ１９，ステップ２０，ステップ２１において求めておいた増幅部４の増幅率を選択する。そして、ステップ１２ではノック判定区間内においてノックセンサ１の出力値をピークホールドする。ステップ１３ではノック判定区間終了時のピークホールド値をＡ／Ｄ変換し、この値をＶＡＤとする。次にステップ１４において、先のフローチャートで求めたオフセット分ＯＳをＶＡＤより差し引き、この値をＶＡＤ’とする。そして、ステップ１５において、本実施例では増幅率が１倍と４倍とであるから、このＶＡＤ’が４倍の増幅率であったなら１倍し、１倍の増幅率であったなら４倍し、この値をＶＰ  とする。この処理を数式で表したものが次式である。
【００１７】
【数１】
0003546438.tif 000002
この式により増幅率の違いを補正することができる。
【００１８】
ステップ１６では、このＶＰ  とノック判定レベルＶＫＤとを比較してノック判定を行い、ＶＰ  ＞ＶＫＤであると判定されてノックが検出されると、ステップ１７に進み遅角制御する。また、ノックが検出されなければステップ１８に進み、進角制御しステップ１９に進む。ステップ１９では、ノック判定レベルを次式により更新する。
【００１９】
【数２】
ＶＫＤ＝Ｋ×ＶＭＥＡＮｉ    ，ＶＭＥＡＮｉ  ＝（１５×ＶＭＥＡＮｉ−１  ＋Ｖｐ  ）／１６
さらに、ステップ２０において、ＶＫＤが所定値Ｖｔｈより大きいか判定する。大きければステップ２１に進み、増幅率を１倍にする。大きくなければステップ２２に進み増幅率を４倍にする。そして、このルーチンを抜ける。
【００２０】
以上の処理により、オフセット電圧に影響されることなくノック検出を行うことができる。
次に、図７に示したタイムチャートに従って、ＡＴＤＣ１０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ８０°ＣＡの間にセンサ信号に行われる処理を説明する。
ＡＴＤＣ１０°ＣＡになると、設定されていた増幅率でセンサ信号を増幅するとともにセンサ出力の最大値を検出するためのピークホールドを開始する。そして、ＡＴＤＣ８０°ＣＡになると、そのときの出力値をＡ／Ｄ変換してピークホールドを終了する。このときのＡ／Ｄ変換された信号の値がＶＡＤとなる。
【００２１】
本実施例において、ノックセンサがノッキング検出手段に、バンドパスフィルタ，増幅部，ピークホールド回路，Ａ／Ｄ変換器が前置回路に、マルチプレクサ，ステップ１〜ステップ５がオフセット分検出手段に、ステップ１４がオフセット分補正手段に、ステップ１６〜ステップ１８がノック判定手段にそれぞれ相当し、機能する。
【００２２】
また、他の実施例として以下に述べるフェイルセーフを併用してもよい。
このフェイルセーフは、先に述べたフローチャートより求めたＶＡＤの値が所定回数（例えば１０回）同じ値が続いたときに異常であると判定するものである。これは、ノック検出装置が正常のときには、ノックセンサ出力の最大値はある程度ばらつきを持っているが、センサが異常になるとその出力が一定値になるためである。
【００２３】
この異常判定処理は図６に示したフローチャートのステップ１９とステップ２０の間に、図８に示したように、ステップ３１からステップ３６までを付け足したものである。
まず、ステップ３１において、前回の出力値ＶＰ−１  と今回の出力値ＶＰ  とを比較し、これらがほぼ等しいときにはステップ３２に進み、異常フラグＣＦＡＩＬを１つインクリメントする。等しくなかったときにはステップ３３に進み、異常フラグＣＦＡＩＬを０にする。そして、ステップ３４に進む、ステップ３４では、この異常フラグＣＦＡＩＬの値が１０より大きいかを判手する。１０より大きいときには異常時であるとしてステップ３５でフェイル時であると判定する。そして、ステップ３６において今回のＶＰ  をＶＰ−１  としてＲＡＭに記憶してこのルーチンを抜ける。以上の処理により、ノック検出装置のフェイルセーフを行うことができる。
【００２４】
なお、本実施例では、前置回路として、バンドパスフィルタ，増幅部，ピークホールド回路，Ａ／Ｄ変換器を備えているが、他にも、ピークホールド回路の代わりに積分回路を備えてもよい。このとき、所定区間内（一燃焼区間内）のセンサ出力値が積分回路によって加算された値が、所定値を上回ったときにノックが発生したと判定する。
【００２５】
また、増幅部の増幅率は、本実施例では２段（１倍と４倍）になっているが、何段のものでもよい。
さらに本実施例では、オフセット検出処理の実行をイグニッションオン時の１回のみとしているが、その限りではなく例えば、ノック判定区間（ＡＴＤＣ１０〜８０°ＣＡ）以外で所定期間毎や所定回数毎に行うようにしても良い。
【００２６】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によればノッキング検出器から、ノッキング検出を行うマイクロコンピュータまでの回路のオフセット分を吸収でき、オフセット分によるノッキングの誤検出をなくすことができる。
また、自動的に増幅部の増幅率をマイクロコンピュータを用いて切り換える機能を備えた装置では増幅率切り替え時のずれがなくなるため、オフセット分によるノッキングの誤検出をなくすことができる。さらに、オフセット分による誤差を増幅率毎に記憶していたノッキング検出装置においては、その記憶手段をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクレーム対応図である。
【図２】本発明を用いた実施例のブロック図である。
【図３】本実施例に用いたバンドパスフィルタの回路図である。
【図４】本実施例に用いた増幅部の回路図である。
【図５】本実施例に用いたマイクロコンピュータが実行するオフセット電圧検出ルーチンを示したフローチャートである。
【図６】本実施例に用いたマイクロコンピュータが実行するノック検出ルーチンを示したフローチャートである。
【図７】本実施例において、ノックセンサから出力される信号のタイムチャートである。
【図８】他の実施例として本発明にフェイルセーフ機能を加えたときの処理を示すフローチャートである。
【図９】オフセット分の補正がないときの内燃機関回転数とノックセンサ出力との関係を表したグラフである。
【符号の説明】
１  ノックセンサ
２  マルチプレクサ
３  バンドパスフィルタ
４  増幅部
５  ピークホールド回路
６  Ａ／Ｄ変換器
７  マイクロコンピュータ
【図１】
0003546438.tif 000003
【図２】
0003546438.tif 000004
【図３】
0003546438.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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