(57)【要約】    【課題】温度変化に影響されることなく、ノッキング判定を高精度に行えるようにする。    【解決手段】  ノッキングセンサ出力の高周波成分を周波数分析して得られたノッキング判定に用いる周波数帯域の振動信号（レベル）を求める一方、周波数帯域別に設定された温度補正係数特性の中から前記ノッキング判定に用いる周波数帯域に対応する温度補正係数特性を選択し、ノッキングセンサの出力端子にサーミスタを並列接続することによりノッキングセンサ出力の低周波（直流）成分からセンサ温度を検出し、該センサ温度に基づいて前記選択された温度補正係数特性から温度補正係数を求め、前記振動信号のレベルに前記温度補正係数を乗じて温度補正し、該温度補正した振動信号レベルを判定しきい値と比較してノッキング判定を行う。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノッキングセンサからの振動信号に基づいて、ノッキングの有無を検出するノッキング検出装置であって、
前記ノッキングセンサからの振動信号を周波数帯域別に分離する周波数分離手段と、
前記ノッキングセンサの温度を検出するセンサ温度検出手段と、
前記検出されたノッキングセンサ温度に基づいて前記周波数帯域別にノッキングセンサ出力の温度補正係数を算出する温度補正係数算出手段と、
前記算出された周波数帯域別の温度補正係数を用いて、ノッキング判定を温度補正して行うノッキング判定手段と、
を含んで構成した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】
前記ノッキング判定手段は、周波数帯域別の振動信号を温度補正係数で補正した値を、しきい値と比較してノッキング判定を行うことを特徴とする請求項１に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、周波数帯域別の振動信号を、温度補正係数で補正したしきい値と比較してノッキング判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のノッキング検出装置。
【請求項４】
前記ノッキングセンサは、圧電素子と温度係数の大きな感温抵抗素子とを並列接続して構成され、
前記センサ温度検出手段は、前記ノッキングセンサの出力から直流に近い低周波成分を分離して抽出し、該低周波成分のレベルに基づいてセンサ温度を検出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング検出装置。
【請求項５】
センサ温度検出手段は、センサ温度の代用値として機関冷却水温度を検出する手段である特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング検出装置。
【請求項６】
センサ温度検出手段は、センサ温度の代用値として潤滑油温度を検出する手段である特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のノッキングを検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ノッキングセンサからの出力またはノッキング判定値を、水温センサで検出された水温に基づいて推定したセンサ温度によって、修正することにより、ノッキング判定精度の向上を図った技術が開示されている。
【特許文献１】実開平２−１２２３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、本願発明者は、ノッキングセンサ出力の温度による変化特性が、センサ本体である圧電素子等の温度変化による一律な変化だけでは定まらず、センサ振動系の周波数−振動レベル特性が温度変化によって周波数方向にずれることにより、振動の周波数帯域によって異なることを見出した。
特許文献１では、温度に対して一義的に設定した温度補正特性で補正する方式としているため、ノッキング判定に用いる振動周波数が切り換えられたときに、正しく温度補正されず誤判定することがあり、正確なノッキング判定を行えないことがあった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、周波数帯域の相違によらず正しく温度補正を行うことにより、正確なノッキング判定を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため本発明は、ノッキングセンサからの振動信号に基づいて、ノッキングの有無を検出するノッキング検出装置であって、前記ノッキングセンサからの振動信号を周波数帯域別に分離する周波数帯域分離手段と、前記ノッキングセンサの温度を検出するセンサ温度検出手段と、前記検出されたノッキングセンサ温度に基づいて前記周波数帯域別にノッキングセンサ出力の温度補正係数を算出する温度補正係数算出手段と、前記算出された周波数帯域別の温度補正係数を用いて、ノッキング判定を温度補正して行うノッキング判定手段と、を含んで構成した。
【発明の効果】
【０００６】
かかる構成とすれば、温度に対する出力変化特性が振動の周波数によって異なることに対応して、周波数帯域別の温度補正係数を用いた温度補正処理によってノッキング判定を行うので、温度変化のノッキング判定への影響をできるだけ回避して正確な判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
図１において、ノッキングセンサ１は、底部が外側に張り出すフランジ部１１ａを有した筒状部材１１が中心部に設けられ、該筒状部材１１の中心孔に締結用ボルト３を通してエンジンのシリンダブロック２に締結される。
筒状部材の外側には、前記フランジ部の上面に接合して環状の圧電素子（ピエゾ素子）１２が嵌挿され、該圧電素子１２の上にマス部材１３が載せられ、さらに該マス部材１３を弾性付勢する板ばね１４と、該板ばね１４の押さえ金１５が載せられる。
【０００８】
さらに、これらの外周を樹脂モールドしてハウジング１６が形成され、前記圧電素子１２の２本の出力端子１２ａの端部を突出させてコネクタ部１６ａが形成されている。
そして、圧電素子１２に機関の振動加速度が加わると、振動加速度に応じた出力電圧が発生し、該出力電圧の高周波成分に基づいてノッキングを検出することができる。
かかる圧電素子型のノッキングセンサ１において、本願発明にかかる構成として、圧電素子１２の出力端子１２ａに温度係数の大きなサーミスタ（感温抵抗素子）１７を、並列接続する。該サーミスタ１７は、上記樹脂モールドによりハウジング１６内に埋設される。
【０００９】
図２は、上記ノッキングセンサ１を含むノッキング検出装置の回路構成を示す。
ノッキングセンサ１（圧電素子１２）の出力は、ハーネス２１を介してエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３１のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３２及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３に入力される。なお、入力端子の＋側は、抵抗（ＲL）３４を介して電源ＶＣＣに接続され、−側は、コンデンサ（ＣL）３５を介して接地される。
【００１０】
前記ハイパスフィルタ３２は、ノッキングセンサ１の出力からノッキング判定用の高周波成分を抽出し、該高周波成分は増幅器（ＡＭＰ）３７で増幅された後、振動信号としてマイクロコンピュータ３６に入力される。
一方、前記ローパスフィルタ３３は、ノッキングセンサ１の出力から直流に近い低周波成分を抽出する。ここで、該直流に近い低周波成分は、前記サーミスタ１７の温度−抵抗特性によって温度に依存するので、センサ温度信号としてマイクロコンピュータ３６に入力される。
【００１１】
図３は、マイクロコンピュータ３６によるノッキング判定処理の機能ブロックを示す。
周波数解析（ＦＦＴ）部Ａは、前記ハイパスフィルタ３２から抽出した高周波成分の振動信号を周波数分析し、ノッキング判定に用いる周波数帯域の振動信号レベルを算出する。なお、ハイパスフィルタ３２によって、ノッキング周波数成分に帯域を絞ることにより周波数分析機能を持たせるようにしてもよい。あるいは、専用の周波数分析回路を介して周波数分析された信号をマイクロコンピュータ３６に入力させるようにしてもよい。
【００１２】
センサ温度検出部Ｂは、前記ローパスフィルタ３３から抽出した低周波（直流）成分に基づいてセンサ温度を検出する。
マイクロコンピュータ３６のメモリＣには、周波数帯域別の温度補正係数の特性マップが記憶されている。ここで、温度変化によるノッキングセンサの出力変化は、圧電素子のみの特性で考えると温度上昇に応じて出力が減少する特性を有するが、センサ全体（質量−バネ−ダンパ）で構成される振動系の周波数−出力特性が温度変化によって周波数方向にもずれることにより、周波数によっては所定の温度上昇で逆に出力（センサ感度）が増加する場合もある（図４参照）。したがって、周波数帯域別に温度変化に対する出力変化を無くすように温度補正特性を設定してある。
【００１３】
補正部Ｄは、前記ＦＦＴ部Ａで周波数分析したノッキング判定に用いる周波数帯域の振動信号レベルに、対応する周波数帯域の温度補正係数の特性マップから前記温度検出部Ｂで検出したセンサ温度に基づいて検索された温度補正係数を乗じて温度補正する。
ノッキング判定部Ｅは、該温度補正した振動レベルを判定しきい値と比較してノッキング判定を行う。なお、判定しきい値を温度補正するようにしてもよい。温度補正係数を上記同様に設定した場合は、判定しきい値を対応する温度補正係数で除算することにより、同一のノッキング判定結果が得られる。また、ノッキング判定に用いる周波数帯域別の振動信号は、１個または複数個を切り換えて用いることができる。
【００１４】
このようにすれば、運転条件によってノッキング判定に用いる周波数帯域が切り換えられても、周波数帯域別の温度補正特性を用いることにより、周波数帯域によって異なる温度変化に対するノッキングセンサ１の出力変化を正しく補正することができ、判定しきい値の誤差要因として設定マージンを減らして、ノッキング判定を正確に行うことができる。
【００１５】
また、本実施形態では、ノッキングセンサ１にセンサ温度検出用のサーミスタ１７を出力端子に並列接続して内蔵する構成とし、直流に近い低周波成分を分離してセンサ温度を検出するようにしたため、高精度な温度検出を行え、センサのコネクタ、ワイヤハーネスを共通化でき、コンパクト性を維持しつつノッキングセンサ及び判定回路共に、低コストで実現できる。
【００１６】
但し、センサ温度の検出は、水温センサで検出されるエンジンの冷却水温度や、潤滑油温センサによって検出される潤滑油温度で代用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態におけるノッキングセンサの内部構造を示す断面図
【図２】同上ノッキングセンサを用いたノッキング検出装置の回路図
【図３】同上ノッキング検出装置におけるマイクロコンピュータによるノッキング判定処理の機能ブロック図
【図４】異なる周波数帯域での温度−センサ感度特性が異なる様子を示す図
【符号の説明】
【００１８】
１      ノッキングセンサ
１２    圧電素子
１２ａ  出力端子
１７    サーミスタ
２１    ハーネス
３１    エンジンコントロールユニット
３２    ハイパスフィルタ
３３    ローパスフィルタ
Ａ       周波数解析部
Ｂ       温度検出部
Ｃ       メモリ
Ｄ       補正部
Ｅ       判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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