(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．内燃機関の燃焼室付近に配置され、前記内燃機関の振動に応じた信号を出力するノックセンサ、
ｂ．前記ノックセンサの出力を入力してフィルタリングし、ノック周波数成分を出力するフィルタ手段、
ｃ．前記フィルタ手段の出力値からノック検出用の判定値を生成すると共に、前記生成された判定値を前記フィルタ手段の出力値と比較して前記内燃機関の燃焼室に発生したノックを検出するノック検出手段、
を備えた内燃機関のノック検出装置において、
ｄ．前記ノックセンサの出力に混入された、前記ノック周波数を超える周波数のノイズの通過を阻止するように前記フィルタ手段のフィルタリング区間を設定するフィルタリング区間設定手段、
を設け、前記ノック検出手段は、前記設定されたフィルタリング区間の前記フィルタ手段の出力値を前記判定値と比較して前記ノック検出を行うと共に、前記フィルタリング区間設定手段が、
ｅ．前記ノックセンサ出力を入力して第１の基準値と比較し、センサ出力が前記第１の基準値を超えるとき高電圧を出力する第１の比較回路、
ｆ．前記第１の比較回路の出力を入力して保持する保持回路、
および
ｇ．前記保持回路の出力を第２の基準値と比較し、前記保持回路の出力が前記第２の基準値を超えるとき、前記ノイズの周期の１／２を超える時間となるように信号を出力して前記フィルタリング区間を設定する第２の比較回路、
からなることを特徴とする内燃機関のノック検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関のノック検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のノック検出技術としては、例えば特開昭５８−２８６４１号公報記載の技術が知られている。この従来技術は、ノックセンサ出力を入力するバッファフィルタと、整流積分回路と、最大値検出回路と、最小値検出回路と、最大値検出回路および最小値検出回路出力を入力するマイクロコンピュータとを備える。
【０００３】
即ち、この従来技術においては、バッファフィルタを通過したノック周波数成分は整流積分回路で整流・積分され、最大値検出回路および最小値検出回路に送られる。最大値検出回路において入力値の最大値が検出されると共に、最小値検出回路において入力値の最小値が検出される。
【０００４】
マイクロコンピュータは検出された最小値に基づいてノック判定レベルを生成し、生成されたノック判定レベルを、ノック検出期間中の最大値検出回路出力と比較し、検出された最大値がノック判定レベルを超えたとき、機関燃焼室にノック（異常燃焼）が発生したと判定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の内燃機関にはリレーなど種々の電装品が搭載されており、リレーのオン・オフ時のサージ電圧に起因して発生するノイズがノックセンサ出力に混入すると、上記した最大値を誤って検出する恐れがある。
【０００６】
図５を参照して説明する。
【０００７】
図において、Ｓ１はノックに起因する信号（ノッキング信号）を、Ｓ２は吸排気バルブのシーティング打音（前記したバックグラウンド信号）を示す。図５の（ａ）（ｂ）に示すノイズは数μｓｅｃ以下のスパイク信号であるが、整流積分回路はそのノイズ信号も積分する結果（ｃ）、最大値検出回路の動作期間にあると、最大値として検出する（ｄ，ｅ）。その結果、ノック検出を誤る恐れがある。
【０００８】
従って、この発明の目的は上記した不都合を解消することにあり、ノックセンサ出力に混入するノイズを確実に除去してノック検出が誤ることがないようにした内燃機関のノック検出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を解決するために請求項１項にあっては、内燃機関の燃焼室付近に配置され、前記内燃機関の振動に応じた信号を出力するノックセンサ、前記ノックセンサの出力を入力してフィルタリングし、ノック周波数成分を出力するフィルタ手段、前記フィルタ手段の出力値からノック検出用の判定値を生成すると共に、前記生成された判定値を前記フィルタ手段の出力値と比較して前記内燃機関の燃焼室に発生したノックを検出するノック検出手段を備えた内燃機関のノック検出装置において、前記ノックセンサの出力に混入された、前記ノック周波数を超える周波数のノイズの通過を阻止するように前記フィルタ手段のフィルタリング区間を設定するフィルタリング区間設定手段を設け、前記ノック検出手段は、前記設定されたフィルタリング区間の前記フィルタ手段の出力値を前記判定値と比較して前記ノック検出を行うと共に、前記フィルタリング区間設定手段が、前記ノックセンサ出力を入力して第１の基準値と比較し、センサ出力が前記第１の基準値を超えるとき高電圧を出力する第１の比較回路、前記第１の比較回路の出力を入力して保持する保持回路、および前記保持回路の出力を第２の基準値と比較し、前記保持回路の出力が前記第２の基準値を超えるとき、前記ノイズの周期の１／２を超える時間となるように信号を出力して前記フィルタリング区間を設定する第２の比較回路からなる如く構成した。尚、「フィルタ手段」はノックセンサ出力をフィルタリングすると共に、ノックセンサ出力を適宜増幅する。また「フィルタリング区間」は時間で設定しても良く、あるいは角度で設定しても良い。
【００１０】
これによって、リレーのオン・オフ時のサージ電圧に起因して発生するノイズなどがノックセンサ出力に混入しても、確実に除去することができ、ノック検出を誤ることがない。
【００１１】
また、前記フィルタリング区間設定手段が、前記ノックセンサ出力を入力して第１の基準値と比較し、センサ出力が前記第１の基準値を超えるとき高電圧を出力する第１の比較回路、前記第１の比較回路の出力を入力して保持する保持回路、および前記保持回路の出力を第２の基準値と比較し、前記保持回路の出力が前記第２の基準値を超えるとき、前記ノイズの周期の１／２を超える時間となるように信号を出力して前記フィルタリング区間を設定する第２の比較回路からなる如く構成した。
【００１２】
これによって、リレーのオン・オフ時のサージ電圧に起因して発生するノイズなどがノックセンサ出力に混入しても、一層確実に除去することができ、ノック検出を誤ることがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１はこの発明に係る内燃機関のノック検出装置を全体的に示す概略図である。
【００１５】
図において、符号１０は４気筒４サイクルの内燃機関（以下「エンジン」という）を示す。エンジン１０の本体１０ａに接続される吸気管１２の途中にはスロットルバルブ１４が配置される。スロットルバルブ１４にはスロットル開度センサ１６が連結され、スロットルバルブ１４の開度θＴＨに応じた電気信号を出力し、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２０に送る。
【００１６】
前記した吸気管１２はスロットルバルブ配置位置の下流でインテークマニホルド（図示せず）を形成し、そのインテークマニホルドにおいて各気筒の吸気弁（図示せず）の上流側には燃料噴射弁（インジェクタ）２２が気筒ごとに設けられる。
【００１７】
燃料噴射弁２２は燃料ポンプ（図示せず）に機械的に接続されて燃料の圧送を受けると共に、ＥＣＵ２０に電気的に接続されてその開弁時間を制御され、開弁される間、圧送された燃料を気筒に噴射（供給）する。
【００１８】
吸気管１２においてスロットルバルブ１４の下流には分岐管２４を介して絶対圧センサ２６が取付けられており、吸気管１２内の吸気管内圧力（絶対圧）ＰＢＡに応じた電気信号を出力する。
【００１９】
また、その下流には吸気温センサ３０が取り付けられ、吸気温ＴＡに応じた電気信号を出力すると共に、エンジン本体１０ａの冷却水通路の付近には水温センサ３２が配置され、エンジン冷却水温ＴＷに応じた電気信号を出力する。
【００２０】
また、内燃機関１０においてカム軸あるいはクランク軸（共に図示せず）の付近には、気筒判別センサ３４が取り付けられ、所定気筒のピストン位置ごとに気筒判別信号ＣＹＬを出力送出する。
【００２１】
同様に、カム軸あるいはクランク軸（共に図示せず）の付近には、クランク角センサ３６が取付けられ、ピストン（図示せず）のＴＤＣ位置に関連したクランク角度（例えばＢＴＤＣ１０度）ごとにＴＤＣ信号パルスを出力すると共に、前記ＴＤＣ信号パルスの周期より短いクランク角度（３０度）周期でＣＲＫ信号パルスを出力する。
【００２２】
また、内燃機関１０の排気系においてはエキゾストマニホルド（図示せず）に接続される排気管４０の適宜位置に空燃比センサ（Ｏ2 センサ）４２が設けられ、排気ガス中の酸素濃度Ｏ2 に応じた信号を出力すると共に、その下流には三元触媒４４が設けられ、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ成分を浄化する。
【００２３】
また、内燃機関１０の燃焼室（図示せず）には点火プラグ４８が配置される。点火プラグ４８はイグナイタ５０を介してＥＣＵ２０に電気的に接続される。
【００２４】
さらに、エンジン本体１０ａのシリンダヘッド（図示せず）にはノックセンサ５２が配置され、エンジン１０の振動に応じた信号を出力する。
【００２５】
これらセンサの出力もＥＣＵ２０に送られる。
【００２６】
図２はＥＣＵ２０の詳細を示すブロック図である。
【００２７】
図示の如く、ＥＣＵ２０はマイクロコンピュータ（以下「ＣＰＵ」という）６０を備え、前記した気筒判別センサ３４およびクランク角センサ３６の出力は、波形整形回路６２，６４で波形整形されてＣＰＵ６０に入力される。ＣＰＵ６０は、波形整形回路６２の出力をカウントしてエンジン回転数ＮＥを検出する。
【００２８】
また、絶対圧センサ２６などの出力はＡ／Ｄ変換回路６６を介してデジタル値に変換され、ＣＰＵ６０に入力される。ＣＰＵ６０はそれら入力値に基づいてエンジン回転数ＮＥ以外のエンジン負荷（吸気管内絶対圧ＰＢＡ）などの運転状態を検出し、エンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡから基本点火時期を算出し、検出水温ＴＷなどから基本点火時期を補正して点火時期を決定し、ドライバ６８を介して前記したイグナイタ５０に送り、点火プラグ４８を点火する。
【００２９】
ここで、ノックセンサ５２の出力はバッファフィルタ（フィルタ手段）７０に入力され、そこでノックセンサ出力は５Ｖ程度を中心に反転するように増幅されると共に、ノック周波数（例えば５ｋＨｚから１２ｋＨｚ）相当の周波数成分を通過（フィルタリング）させる。
【００３０】
バッファフィルタ７０の出力は整流積分回路７２に送られ、ノック周波数成分が整流・積分される。整流積分回路７２の出力は最大値検出回路７６および最小値検出回路７８に送られる。最大値検出回路７６において入力値の最大値が検出されると共に、最小値検出回路７８において入力値の最小値が検出される。
【００３１】
ＣＰＵ６０は検出された最小値に基づいてノック判定レベルを生成し、生成されたノック判定レベルをノック検出期間中の最大値検出回路出力と比較し、検出された最大値がノック判定レベルを超えたとき、機関燃焼室にノック（異常燃焼）が発生したと判定し、決定された点火時期を所定量遅角補正する。
【００３２】
この発明において特徴的なことは、ノックセンサ出力を入力して前記フィルタ手段のフィルタリング区間を設定するフィルタリング区間設定手段８０を設け、前記設定されたフィルタリング区間の前記フィルタ手段の出力を入力してノック検出を行うようにしたことにある。フィルタリング区間設定手段８０は、第１の比較回路８２、保持回路８４、および第２の比較回路８６とからなる。
【００３３】
図３は、それらの詳細を示す回路図である。
【００３４】
図示の如く、第１の比較回路８２は比較器８２ａを備え、その非反転入力端子は前記ノックセンサ５２に接続されると共に、その反転入力端子は、マイクロコンピュータ動作電圧とアース間の分圧回路に接続されて基準値Ｖｔｈ１を入力する。
【００３５】
保持回路８４はコンデンサ８４ａと抵抗８４ｂを備え、コンデンサ８４ａは前記比較器８２ａに接続され、高電圧が入力されるとき、充電されて保持する。
【００３６】
第２の比較回路８６は比較器８６ａを備えてなり、その非反転入力端子は前記保持回路８４に接続されて前記コンデンサ８４ａの充電電圧を入力すると共に、その反転入力端子は、マイクロコンピュータ動作電圧とアース間の分圧回路に接続されて基準値Ｖｔｈ２を入力し、充電電圧が基準値Ｖｔｈ２を超えるとき、高電圧を出力する。
【００３７】
次いで、図４タイム・チャートを参照し、このフィルタリング区間設定手段８０の動作を説明する。
【００３８】
第１の比較回路８２において、比較器８２ａは、センサ入力が、図４の（ａ）に示す如く、基準値Ｖｔｈ１を超えるとき、高電圧を出力する。出力された高電圧は保持回路８４に送られ、コンデンサ８４ａは図４の（ｂ）に示す如く、充電されて保持する。
【００３９】
第２の比較回路８６は、図４の（ｂ）に示す如く、充電電圧が基準値Ｖｔｈ２を超えるとき、その期間（前記したフィルタリング区間。図４（ｂ）にｔｆで示す）高電圧を出力してバッファフィルタ７０に送り、図４の（ｃ）に示す如く、フィルタリング区間に対応する時間（あるいは角度）だけ動作させ、センサ出力のノック周波数成分を通過させる。
【００４０】
バッファフィルタ７０を通過させられたノック周波数成分は整流積分回路７２に送られ、図４の（ｄ）に示す如く、入力値が整流・積分されて最大値検出回路７６および最小値検出回路７８に送られる。
【００４１】
ここで、図４の（ａ）に示す如く、リレーのオン・オフ時のサージ電圧などに起因して発生するノイズスパイクが、ノックセンサ出力に混入する場合がある。このリレーのオン・オフ時のサージ電圧に起因して発生するノイズの周期ｔｎは前記したように数μｓｅｃ未満である。
【００４２】
従って、この実施の形態においては、保持回路８４のコンデンサ８４ａの特性および第１、第２の比較回路８２，８４の基準値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２を適宜設定して第２の比較回路出力が、ノイズ周期ｔｎの１／２を超えるフィルタリング区間ｔｆを設定するようにした。
【００４３】
その結果、ノイズスパイクに関しては、保持回路８４のコンデンサの充電電圧が第２の基準値Ｖｔｈ２を超えるに至らず、比較器８６ａは高電圧を出力することがなく、バッファフィルタ７０を動作させてノック周波数成分を通過させることがない。
【００４４】
即ち、図４の（ｃ）（ｄ）に破線で示す如く、ノイズに起因する周波数成分がバッファフィルタ７０から出力されることがなく、整流積分回路７２に入力されることがない。尚、理解の便宜のため、図４においてセンサ出力はサイン波で示しているが、センサ出力は実際には図５に示す通りの波形となる。
【００４５】
このように、ノイズについてはフィルタリング区間が設定されず、当該のセンサ出力を通過させることがないことから、最大値検出回路７６および最小値検出回路７８においてはノイズに起因する周波数成分を最大値あるいは最小値と誤認することがなく、よってＣＰＵ６０は、ノックを誤って検出することがない。
【００４６】
この実施の形態では上記の如く、内燃機関（エンジン１０）の燃焼室付近に配置され、前記内燃機関の振動に応じた信号を出力するノックセンサ５２、前記ノックセンサの出力を入力してフィルタリングし、ノック周波数成分を出力するフィルタ手段（バッファフィルタ７０）、前記フィルタ手段の出力値からノック検出用の判定値を生成すると共に、前記生成された判定値を前記フィルタ手段の出力値と比較して前記内燃機関の燃焼室に発生したノックを検出するノック検出手段（整流積分回路７２、最大値検出回路７６、最小値検出回路７８、ＣＰＵ６０）を備えた内燃機関のノック検出装置において、前記ノックセンサの出力に混入された、前記ノック周波数を超える周波数のノイズの通過を阻止するように前記フィルタ手段のフィルタリング区間ｔｆを設定するフィルタリング区間設定手段８０を設け、前記ノック検出手段は、前記設定されたフィルタリング区間の前記フィルタ手段の出力値を前記判定値と比較して前記ノック検出を行うと共に、前記フィルタリング区間設定手段が、前記ノックセンサ出力を入力して第１の基準値Ｖｔｈ１と比較し、センサ出力が前記第１の基準値を超えるとき高電圧を出力する第１の比較回路８２、前記第１の比較回路の出力を入力して保持する保持回路８４、および前記保持回路の出力を第２の基準値Ｖｔｈ２と比較し、前記保持回路の出力が前記第２の基準値を超えるとき、前記ノイズの周期ｔｎの１／２を超える時間となるように信号を出力して前記フィルタリング区間ｔｆを設定する第２の比較回路８６からなる如く構成した。
【００４８】
尚、上記において、比較器８６ａの出力はバッファフィルタ７０に送られ、フィルタリング区間に対応する期間（あるいは角度）だけセンサ出力のノック周波数成分を通過させるようにしたが、比較器８６ａの出力をＣＰＵ６０に入力させ、フィルタリング区間以外の期間（あるいは角度）のバッファフィルタ出力をマスクさせても良い。
【００４９】
さらに、フィルタリング区間設定手段８０の前にフィルタを設け、ノック周波数成分についてのみ取り込むようにしても良い。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、リレーのオン・オフ時のサージ電圧に起因して発生するノイズなどがノックセンサ出力に混入しても、確実に除去することができ、ノック検出を誤ることがない。
【００５１】
また、リレーのオン・オフ時のサージ電圧に起因して発生するノイズなどがノックセンサ出力に混入しても、一層確実に除去することができ、ノック検出を誤ることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係る内燃機関のノック検出装置を全体的に示す概略図である。
【図２】  図１装置の電子制御ユニット（ＥＣＵ）の詳細を示すブロック図である。
【図３】  図２ブロック図の中のバッファフィルタのフィルタリング区間設定手段の詳細を示す回路図である。
【図４】  図３のフィルタリング区間設定手段の動作を示すタイム・チャートである。
【図５】  図４に類似する、従来技術の動作を示すタイム・チャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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