(57)【要約】【課題】１線式・２線式に関わらず異常判定を可能とし、異常種別も検出することが可能となる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関に発生する振動を検出するための圧電素子Ｃｓと当該圧電素子に並列接続された抵抗Ｒｓとを有するノックセンサ１と、ノックセンサ１の出力に応じてノック検出を行うと共にノックセンサ１の異常を検出する機能を有するインターフェース回路１１とを備え、ノック検出に基づいて点火時期を制御する内燃機関の制御装置において、前記インターフェース回路１１は、前記ノックセンサ１の出力をプルアップ及びプルダウンすることでバイアスするバイアス手段（抵抗Ｒ２，Ｒ３）を備え、バイアス手段の直流成分でノックセンサの異常を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に発生する振動を検出するための圧電素子と当該圧電素子に並列接続された抵抗とを有するノックセンサと、
前記ノックセンサの出力に応じてノック検出を行うと共に前記ノックセンサの異常を検出する機能を有するインターフェース回路と
を備え、ノック検出に基づいて点火時期を制御する内燃機関の制御装置において、
前記インターフェース回路は、前記ノックセンサの出力をプルアップ及びプルダウンすることでバイアスするバイアス手段を備え、前記バイアス手段の直流成分で前記ノックセンサの異常を検出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記ノックセンサは、一端がグランドレベルの定電圧系に接続され、他端のみの１線により出力を送出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記ノックセンサは、両端ともグランドレベルの定電圧系とは絶縁された状態で、２線により出力を送出し、
前記インターフェース回路のバイアス手段は、前記ノックセンサの一端をプルアップし、他端をプルダウンすることでバイアスする
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記ノックセンサは、両端ともグランドレベルの定電圧系とは絶縁された状態で、２線により出力を送出し、
前記インターフェース回路のバイアス手段は、前記ノックセンサの一端をプルアップし、他端をプルダウンし、抵抗を介して両端を接続することでバイアスする
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特にノックセンサの異常を検出するための内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関のノックを検出し点火時期を制御する、所謂ノック制御システムが多くの内燃機関の制御装置で採用されている。また、内燃機関の振動を検出するノックセンサの異常判定方法としては、抵抗付のノックセンサに対し、制御装置のインターフェース（以下、Ｉ／Ｆと称す）回路内部でプルアップすることでバイアスをかけて、そのバイアス電圧の直流成分を検出することによりノックセンサの異常を検出する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前述した従来の内燃機関の制御装置では、ノックセンサに内蔵抵抗が並列接続されており、一端はセンサ本体を介してグランドレベルに接続されており、他端のみハーネスを介して制御装置へ接続され、制御装置のＩ／Ｆ回路は、ノックセンサの内蔵抵抗と同じ抵抗値を有する抵抗を介して例えば５Ｖにプルアップされている。そして、コンデンサを介してノック検出を行うための信号処理回路へ交流成分のみを通過させるようになされており、また、抵抗とコンデンサでなるローパスフィルタを介して交流成分が除去された信号がノックセンサの異常判定用Ａ／Ｄに出力されるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１０００２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来の内燃機関の制御装置において、例えばハーネス部分に異常が発生した時の異常判定用Ａ／ＤのＡ／Ｄ値がとる値として、天絡時と断線時とで同じ値、例えば５Ｖとなり、天絡の異常か断線の異常かの判別ができなかった。但し、通常の天絡では５Ｖ以上の値（例えばバッテリ電圧の１２〜１４Ｖ等）となることが考えられるが、一般にマイコンを保護するためにＡ／Ｄの最大電圧を５Ｖに制限する場合が多いので、この明細書では、以下、この制限後の値をＡ／Ｄ値と考えることにする。
【０００６】
また、ノックセンサのタイプも、一端はグランドレベルに接続され、他端のみの１線にてセンサ信号を出力するタイプだけでなく、グランドレベルのような定電圧系とは絶縁された２線にてセンサ信号を出力するタイプもある。この２線式センサの場合、従来と同じ方法で異常判定を行うおうとすると、例えば、２線の１方を制御装置のＩ／Ｆ回路内でグランドレベルに接続し、もう１方で従来と同じ方法で異常判定を行うという方法が考えられる。しかし、この方法では、グランドレベルに接続した線が地絡した場合には異常判定を行えなく、２線間のショートもセンサ出力用の線の地絡と同じ値となる。さらに、２線の出力を差動増幅回路に入力することによるノイズ除去効果も得られなくなるという問題があった。
【０００７】
また、天絡の異常か断線の異常かの判別ができないことについては、例えば異常を示すランプが点灯しディラーに持ち込まれたとしても、異常のモードの判別ができていなければ異常個所の調査に時間がかかることが考えられる。また、ノックセンサは基本的にバッテリ電圧系と接していないので、天絡異常が発生するのは、ハーネスやコネクタでバッテリ電圧系に接触している可能性が高く、場合によっては過電流が流れる可能性があるなど、発生確率は低いが発生時には重大な事故に発展する可能性のある異常と考えられる。
【０００８】
さらに、断線異常は、センサ、ハーネス又はコネクタでの接触不良により発生する場合がほとんどであり、発生確率も比較的高く、発生時には点火時期をリタードするなどの的確なフェールセーフ処理を行うことで、重大な事故に発展する可能性は少ない。そこで、発生確率は低いが重大な事故に発展する可能性のある天絡の異常と、比較的発生確率は高いが確実にフェールセーフ処理の行える断線の異常を判別できる方が好ましいと考えられる。
【０００９】
この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、１線式・２線式に関わらず異常判定を可能とし、また、その異常が、天絡・地絡・断線・２線間ショート（２線式の場合）のいずれであるかを異常種別も検出することが可能となる内燃機関の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関に発生する振動を検出するための圧電素子と当該圧電素子に並列接続された抵抗とを有するノックセンサと、前記ノックセンサの出力に応じてノック検出を行うと共に前記ノックセンサの異常を検出する機能を有するインターフェース回路とを備え、ノック検出に基づいて点火時期を制御する内燃機関の制御装置において、前記インターフェース回路は、前記ノックセンサの出力をプルアップ及びプルダウンすることでバイアスするバイアス手段を備え、前記バイアス手段の直流成分で前記ノックセンサの異常を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、ノックセンサの出力をプルアップ及びプルダウンすることでバイアスし、バイアス手段の直流成分でノックセンサの異常を検出することで、１線式・２線式に関わらず異常判定を可能とし、また、その異常種別を検出可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のノックセンサとＩ／Ｆ回路部分の構成を示す回路図である。この実施の形態１では、図１に示すように、ノックセンサ１に抵抗Ｒｓが内蔵されており、内蔵抵抗Ｒｓは圧電素子Ｃｓに並列接続されている。ノックセンサ１の一方の端子は、センサ本体を介してグランドレベルに接続されており、もう一方の端子のみ図中Ａのハーネスを介して制御装置のＩ／Ｆ回路１１へ接続されている。
【００１３】
制御装置のＩ／Ｆ回路１１において、抵抗Ｒ２とＲ３は、バイアス手段を構成するもので、ノックセンサ１の出力信号を、ノックセンサ１の内蔵抵抗Ｒｓと同じ抵抗値を有する抵抗Ｒ２を介して５Ｖにプルアップし、同時に、ノックセンサ１の内蔵抵抗Ｒｓと同じ抵抗値を有する抵抗Ｒ３を介してグランドレベルにプルダウンすることでバイアスしている。
【００１４】
また、Ｒ１とＣ１は、交流成分を除去するためのローパスフィルタを構成する抵抗とコンデンサであり、このフィルタを介したバイアス手段の直流成分は、ノックセンサ１の異常を検出する異常判定用Ａ／Ｄへ出力される。さらに、Ｃ２は、交流成分のみを通過させるために用いられているコンデンサであり、コンデンサＣ２を介した信号はノック検出を行う信号処理回路へ出力される。
【００１５】
図１に示す構成を備えているため、図中Ａのハーネス部分に異常が発生した時に、異常判定用Ａ／Ｄ値は、表１に示す値を取り得る。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
このように、バイアス電圧を与えることで、表１のＡ／Ｄ値に示されるように、天絡時は５Ｖ、地絡時は０Ｖ、断線時は２．５Ｖとなることから、天絡、地絡、断線の異常状態を判別することが可能となる。
【００１８】
従って、実施の形態１によれば、簡単な構成で１線式のノックセンサの異常を区別することができるようになり、これにより、発生確率は低いが重大な事故に発展する可能性のある天絡の異常と、比較的発生確率は高いが確実にフェールセーフ処理の行える断線の異常等を判別できるようになる。
【００１９】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、ノックセンサ１として、一端がグランドレベルの定電圧系に接続され、他端のみの１線により出力を送出するタイプを示したが、この実施の形態２では、両端ともグランドレベルの定電圧系とは絶縁された状態で、２線により出力を送出するタイプについて説明する。この場合、Ｉ／Ｆ回路のバイアス手段は、ノックセンサ１の一端をプルアップし、他端をプルダウンすることでバイアスする。
【００２０】
図２は、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置のノックセンサとＩ／Ｆ回路部分の構成を示す回路図である。この実施の形態２では、図２に示すように、ノックセンサ１に抵抗Ｒｓが内蔵されており、内蔵抵抗Ｒｓは圧電素子Ｃｓに並列接続されている。ノックセンサ１の双方の端子ともグランドレベルのような定電圧系とは絶縁された状態で、図中Ａのハーネスを介して制御装置のＩ／Ｆ回路１２へ接続されている。
【００２１】
制御装置のＩ／Ｆ回路１２において、抵抗Ｒ２とＲ３は、バイアス手段を構成するもので、ノックセンサ１の一方の端子からの出力信号を、ノックセンサ１の内蔵抵抗Ｒｓと同じ抵抗値を有する抵抗Ｒ２を介して５Ｖにプルアップし、ノックセンサ１のもう一方の端子からの出力信号を、ノックセンサ１の内蔵抵抗Ｒｓと同じ抵抗値を有する抵抗Ｒ３を介してグランドレベルにプルダウンすることでバイアスしている。
【００２２】
また、Ｒ１とＣ１、Ｒ１’とＣ１’は交流成分を除去するためのローパスフィルタをそれぞれ構成する抵抗とコンデンサであり、これらフィルタを介したバイアス手段の直流成分は、ノックセンサ１の異常を検出する高レベルと低レベルの異常判定用Ａ／Ｄへそれぞれ出力される。さらに、Ｃ２、Ｃ３は交流成分のみを通過させるために用いられているコンデンサであり、コンデンサＣ２、Ｃ３を介した信号はノック検出を行うための信号処理回路へ出力される。
【００２３】
図２に示す構成を備えているため、図中Ａのハーネス部分に異常が発生した時に、高レベルの異常判定用Ａ／Ｄ（Ｈ）と低レベルの異常判定用Ａ／Ｄ（Ｌ）へそれぞれ出力される異常判定用Ａ／Ｄ（Ｈ）値と異常判定用Ａ／Ｄ（Ｌ）値は、表２に示す値を取り得る。なお、表２において、☆印のＡ／Ｄ値は、天絡時の電圧（通常はバッテリ電圧）が１０Ｖ以上の時の値を示しているが、バッテリ電圧が低下している時にはこれらの値を補正することで正しく異常判定できることは言うまでもない。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
このように、バイアス電圧を与えることで、表２のＡ／Ｄ値に示されるように、グランドレベルのような定電圧系とは絶縁された２線にてセンサ信号を出力するタイプの２線式のセンサでも、天絡、地絡、断線、２線間ショートの異常状態を判別することが可能となる。
【００２６】
従って、実施の形態２によれば、簡単な構成で２線式のノックセンサの異常を区別することができるようになり、これにより、発生確率は低いが重大な事故に発展する可能性のある天絡の異常と、比較的発生確率は高いが確実にフェールセーフ処理の行える断線の異常等を判別できるようになる。
【００２７】
実施の形態３．
上述した実施の形態２では、ノックセンサ１として、２線により出力を送出するタイプで、このタイプでは、異常判定用のＡ／Ｄポートが２個必要となり、例えばＨ側の異常判定用Ａ／Ｄだけを用いた場合では、天絡と断線及び地絡（Ｌ側）と２線間ショートの異常を区別することができないことになる。そこで、この実施の形態３では、ノックセンサ１が２線式のセンサであっても、従来と同じ１個のＡ／Ｄポートで、天絡、地絡、断線、２線間ショートの異常状態を判別可能とする回路例について説明する。この場合、Ｉ／Ｆ回路のバイアス手段は、この場合、Ｉ／Ｆ回路のバイアス手段は、ノックセンサ１の一端をプルアップし、他端をプルダウンし、抵抗を介して両端を接続することでバイアスする。
【００２８】
図３は、この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置のノックセンサとＩ／Ｆ回路部分の構成を示す回路図である。この実施の形態３では、図３に示すように、ノックセンサ１に抵抗Ｒｓが内蔵されており、内蔵抵抗Ｒｓは圧電素子Ｃｓに並列接続されている。ノックセンサ１の双方の端子ともグランドレベルのような定電圧系とは絶縁された状態で、図中Ａのハーネスを介して制御装置のＩ／Ｆ回路１３へ接続されている。
【００２９】
制御装置のＩ／Ｆ回路１３において、ノックセンサ１の一方の端子は、ノックセンサ１の内蔵抵抗Ｒｓと同じ抵抗値を有する抵抗Ｒ２を介して５Ｖにプルアップされ、もう一方の端子はノックセンサ１の内蔵抵抗Ｒｓと同じ抵抗値を有する抵抗Ｒ４を介してグランドレベルにプルダウンされ、双方の端子を内蔵抵抗Ｒｓより大きな抵抗値を持つ抵抗Ｒ３を介して接続している。
【００３０】
また、Ｒ１とＣ１は交流成分を除去するためのローパスフィルタを構成する抵抗とコンデンサであり、これらフィルタを介したバイアス手段の直流成分は、ノックセンサ１の異常を検出する異常判定用Ａ／Ｄへ出力される。さらに、Ｃ２、Ｃ３は交流成分のみを通過させるために用いられているコンデンサであり、コンデンサＣ２、Ｃ３を介した信号はノック検出を行うための信号処理回路へ出力される。
【００３１】
図３に示す構成において、抵抗Ｒｓ、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の抵抗値を表３に示した値とした場合に、図中Ａのハーネス部分に異常が発生した時の異常判定用Ａ／Ｄ値は、表４に示す値を取り得る。なお、表４において、☆印のＡ／Ｄ値は、天絡時の電圧（通常はバッテリ電圧）が１０Ｖ以上の時の値を示しているが、バッテリ電圧が低下している時にはこれらの値を補正することで正しく異常判定できることは言うまでもない。
【００３２】
【表３】
2006029158.tif 000005
【００３３】
【表４】
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【００３４】
このように、バイアス電圧を与えることで、表４に示すＡ／Ｄ値に示されるように、グランドレベルのような定電圧系とは絶縁された２線にてセンサ信号を出力するタイプの２線式のセンサでも、従来と同じ１個のＡ／Ｄポートで、天絡、地絡、断線、２線間ショートの異常状態を判別することが可能となる。
【００３５】
従って、実施の形態３によれば、簡単な構成で２線式のノックセンサの異常を区別することができるようになり、これにより、発生確率は低いが重大な事故に発展する可能性のある天絡の異常と、比較的発生確率は高いが確実にフェールセーフ処理の行える断線の異常等を判別できるようになる。
【００３６】
なお、実施の形態第１〜３の説明では、簡単のために、ノックセンサ１の内蔵抵抗Ｒｓと同じ値を持つ抵抗でプルアップ、プルダウンなどを行う例を示したが、これらの抵抗値は必ずしもノックセンサ１の内蔵抵抗と同じ値を用いる必要はないし、プルアップ、プルダウン抵抗に関しても、必ずしも同じ抵抗値である必要もない。また、異常の例もハーネス部分と説明したが、コネクタ部分やセンサ内部で発生した異常でも同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のノックセンサとＩ／Ｆ回路部分の構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置のノックセンサとＩ／Ｆ回路部分の構成を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置のノックセンサとＩ／Ｆ回路部分の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ノックセンサ、１１，１２，１３  制御装置のインターフェース回路、Ｒｓ  圧電素子Ｃｓに並列接続された内蔵抵抗、Ｒ２，Ｒ３  バイアス手段を構成する抵抗、Ｒ１，Ｃ１  ローパスフィルタを構成する抵抗とコンデンサ、Ｃ２  交流成分のみを通過させるためのコンデンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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