JPH0792415B2

JPH0792415B2 - 内燃機関のノッキング検出装置

Info

Publication number: JPH0792415B2
Application number: JP1230146A
Authority: JP
Inventors: 佳久川村; 保憲岩切
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-09-04
Filing date: 1989-09-04
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPH0392741A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、内燃機関のノッキング検出装置に係り、詳し
くは、ノッキングの検出方法を改良し、筒内の圧力変化
波形から１サイクル毎のクランク角に対する熱発生を演
算し、例えば正常燃焼による熱発生部とノッキングによ
る熱発生との比を取り、この値によってノックの強度を
判定するノッキング検出装置に関する。

（従来の技術）車両や機関の電子制御技術が大々的に用いられるように
なってからは、ノッキングに対する取り組み方も多様に
なってきており、以前のようなノッキングの発生を燃焼
室の形状やガス流動などの改良・燃焼のオクタン価を高
くすることなどにより低減する手法に加えて、走行状態
に応じて点火時期を人間の耳には感じない程度に軽微な
ノッキングの発生する限界付近まで進めるように制御
し、燃料性状の違いや機関の要求オクタン価の経時変化
に拘らず、その条件との最良の燃費や動力性能を得よう
とする、ノッキング制御技術が量産車にも用いられるよ
うになってきている。近時は、このノッキング制御技術
を六気筒機関の気筒ごとに適用したものも出現してい
る。また、最近の電子制御によるオンボード・ノッキン
グ制御ではノッキングの検出と定量化技術が重要となっ
ている。

自動車用として車載可能と考えられるノッキング検出方
法は検知する物理量によって分類され、筒内圧力、エン
ジン振動、燃焼光、ノッキング音、シリンダ内イオン電
流等の各種の方法がある。

このうち代表的な従来の内燃機関のノッキング検出装置
としては、例えば「自動車技術」1986Vol・40 NO11に記
載されたものがある。この装置では、点火プラグに筒内
圧センサを取り付け、筒内圧センサの出力に基づく燃焼
室内圧力変化波形のうちノッキング周波数付近の高周波
成分う検出して、その振動強さを数値化し、統計処理に
よりノッキングレベルを決定している。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の内燃機関のノッキング
検出装置にあっては、筒内圧センサによる検出振動が取
付位置、センサ種類、センサ形式、検出気筒により影響
を受けるため、エンジンの機種毎にノック検出のロジッ
クを適合させる必要があり、工数の増加、コストの増加
を招く他、ロジックの適合が十分でない場合は検出精度
が悪化するという問題点があった。

また、従来のノッキング検出方法に用いられている筒内
圧センサは、エンジンの特殊加工を必要としない点で、
有効性大であるが、燃焼圧力に加え、エンジン本体の振
動、回転による機械的振動をも含むため、センサ出力か
ら得られる高周波信号成分を利用する方法では、ノイズ
となる振動分を分離するのに困難があり、したがって、
正規のノック成分を正確に検出できず、検出精度が十分
でないという問題点があった。

例えば、高回転になると高周波の振動成分が増加し、特
に正規のノック成分を分離するのが困難になる。

この場合に、ノック振動領域のノイズに対応する高周波
成分をカットすることも考えられるが、筒内圧信号に重
畳した電気ノイズや機械ノイズはノック振動とは異なる
ため、このような単なる高周波カットだけでは筒内圧信
号にノイズが残り、このデータを基に演算を行っても有
効な解決策とはならない。

（発明の目的）そこで本発明は、センサで検出した燃焼室圧力の高周波
成分をカットした圧力変化波形から１サイクル毎のクラ
ンク角に対する熱発生を演算し、例えば正常燃焼による
熱発生とノッキングによる熱発生の比をとり、この値に
よってノックの強度を判定することにより、エンジン機
種、センサ出力の固体差に拘らず、しかもロジックを変
更することなしにノイズの影響を有効に除去して工数や
コストの低減を図り、かつ検出精度を向上させることを
目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明による内燃機関のノッキング検出装置は上記目的
達成のため、その基本概念図を第１図に示すように、燃
焼圧力若しくはこれに比例して変化する信号を出力する
圧力検出手段ａと、圧力検出手段ａの出力から所定の高
周波成分を除去する除去手段ｂと、エンジンの運転状態
を検出する運転状態検出手段ｃと、エンジンのクランク
角を検出するクランク角検手段ｄと、圧力検出手段ａで
検出した燃焼圧力の高周波成分を除去した圧力変化波形
およびエンジンの運転状態に基づいて１サイクル中のク
ランク角に対する全熱発生を演算するとともに、読込禁
止が指令されると前記燃焼圧力の読み込みを停止し、そ
の間は推定手段ｇにより推定された燃焼圧力を用いて全
熱発生の演算を行う全熱演算手段ｅと、圧力検出手段ａ
の出力から所定の高周波成分を抽出し、該高周波成分の
レベルが所定値以上のときあるいはクランク角が所定値
のときの１つ以上のものに基づいて前記読込禁止を指令
する禁止指令手段ｆと、前途読込禁止が指令されている
とき、その期間は燃焼圧力の前後の値から禁止指令期間
中の燃焼圧力を推定する前記推定手段ｇと、１サイクル
中におけるノッキングによる熱発生の開始点を特定する
開始点特定手段ｈと、１サイクル中におけるノッキング
による熱発生を演算するとともに、読込禁止が指令され
ると前記全熱演算手段ｅと同様に、その間は燃焼圧力の
読み込みを停止し、推定された燃焼圧力を用いて熱発生
を演算するノック熱演算手段ｉと、１サイクル中の正常
燃焼による熱発生または全熱発生のうち１つ以上のもの
とノッキングによる熱発生との比を演算し、この比に基
づいてノッキングの強度を判定するノック強度判定手段
ｊと、を備えている。

（作用）本発明では、圧力検出手段により検出した燃焼室圧力の
高周波成分をカットした圧力変化波形から１サイクル毎
のクランク角に対する熱発生が演算される。この場合、
燃焼圧力の所定の高周波成分が所定値以上になると、あ
るいは所定のクランク角のときの１つ以上の条件が満た
されると、燃焼圧力の読み込みが禁止され、その期間は
前後の値から燃焼圧力が推定されて熱発生が演算され
る。

その後、正常燃焼による熱発生（又は全熱発生でもよ
い）とノッキングによる熱発生との比が求められ、この
比に基づいてノック強度が判定される。

したがって、従来のように振動強さを数値化するのと異
なり、クランク角に対する熱発生の変化に基づいている
から、エンジン機種、センサ出力の固体差に拘らず、し
かもロジックの変更を要せずに精度良くノッキングを検
出することが可能になる。また、ノイズの影響が有効に
除去され、極めて高精度にノッキングの検出ができる。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜12図は本発明に係る内燃機関のノッキング検出装
置の第１実施例を示す図であり、本発明を燃焼制御装置
に適用した例を示す図である。

まず、構成を説明する。第２図は燃焼制御装置の全体構
成図であり、この図において、１はエンジンであり、吸
入空気はエアクリーナ２から吸気管３を通して各気筒に
供給され、燃料は噴射信号Siに基づきインジェクタ４に
より噴射される。気筒内の混合気は点火信号Spに基づく
点火プラグ５の放電作用によって爆発、燃焼し、排気に
なって排気管６から排出される。

エンジ１に吸入される空気流量Qaはエアフローメータ７
により検出され、吸気管３内の絞弁８によって制御され
る。また、吸気管３内の吸入負圧（ブースト）は吸気圧
センサ９により検出され、エンジン１のクランク角はク
ランク角センサ（クランク角検出手段）10により検出さ
れる。なお、クランク角センサ10の出力パルスを計数す
ることにより、エンジン回転数Ｎが算出される。

排気中の酸素濃度は排気管６に設けた酸素センサ11によ
り検出され、ウォータージャケットを流れる冷却水の温
度は水温センサ12により検出される。さらに、各気筒の
燃焼圧力（筒内圧）は筒内圧センサ（圧力検出手段）13
により検出され、筒内圧センサ13は点火プラグ５の座金
として締付、固定されている。なお、燃焼圧力に比例し
て変化する信号を発生するものであれば、筒内圧センサ
13に限らず、例えば点火プラグ５の本体に感圧素子を内
蔵したようなものでもよい。

上記エアフローメータ７、クランク角センサ10、酸素セ
ンサ11および水温センサ12は運転状態検出手段14を構成
しており、運転状態検出手段14および筒内圧センサ13か
らの出力はコントロールユニット20に入力される。コン
トロールユニット20はマイクロコンピュータや電子回路
によって構成され、ノッキングの検出や該検出結果に基
づくノック抑制制御およびその他の燃焼制御に必要な処
理値を演算し、前記噴射信号Siや点火信号Spを出力す
る。

ここで、コントロールユニット20の機能のうち特にノッ
キング検出に関連する部分の構成は第３図のように示さ
れる。第３図において、筒内圧センサ13の出力信号は高
周波カットフィルタ21に入力されて所定の高周波成分が
除去された後、A/D変換器22によってA/D変換され読込禁
止回路23に入力される。読込禁止回路23は比較器24の出
力が“H"レベルであるとき、A/D変換器22の出力がノッ
ク強度演算回路25へ読み込まれるのを禁止し、“L"レベ
ルのときは読み込みを許容する。ここで、高周波カット
フィルタ21を用いて高周波成分をカットするのは、ノッ
キングの検出に際してノイズ成分を有効に除去するため
であり、高周波成分をカットするためのカットオフ周波
数は第４図に示すようにエンジン回転数Ｎに比例して変
化させる。具体的には、クランク角センサ10の出力に基
づいてエンジン回転数Ｎを算出し、この算出結果により
フィルタ選定回路26が第４図の特性から最適なカットオ
フ周波数を選定して高周波カットフィルタ21にその旨を
出力し、高周波カットフィルタ21はこの選定された周波
数帯の高周波成分をカットする。

なお、高周波カットフィルタ21としては、例えばアナロ
グフィルタが用いられる。このフィルタは抵抗成分が周
波数依存性を持つ素子の組み合わせで、入力信号の減衰
比に周波数依存を持たせることにより、任意の周波数域
を透過、又は遮断するものであり、フィルタの種類とし
ては、ベッセルフィルタやバタワースフィルタがある。
上記高周波カットフィルタ21およびフィルタ選定回路26
は除去手段27を構成する。なお、高周波カットフィルタ
21は、アナログフィルタに限らず、その他のものとし
て、例えばフーリエ変換を利用したフィルタを用いても
よい。このフィルタは入力信号を各項が各周波数に対応
する多項式であるフーリエ級数に展開し、この項のう
ち、遮断しようとする周波数域に相当する項を削除した
多項式を算出し、さらにこの式から再び信号を構成する
ことにより、任意の周波数域を透過又は遮断するフィル
タである。

一方、筒内圧センサ13の出力は途中で分岐してハイパス
フィルタ28にも入力されており、ハイパスフィルタ28は
圧力振動信号のうちから所定の高周波成分のみを通過さ
せて比較器24に出力する。比較器24の他方の入力端子に
は所定の基準値が入力されており、比較器24は圧力振動
信号の高周波成分、すなわち所定の高周波振動が基準値
を超えると“H"レベルの信号を読込禁止回路23および筒
内圧推定回路29に出力する。筒内圧推定回路（推定手段
に相当）29は比較器24の出力が“H"レベルであるとき、
筒内圧力（燃焼圧力）の前後の値から読込禁止指令期間
中の筒内圧力を推定してノック強度演算回路25に出力す
る。ノック強度演算回路25には筒内圧推定回路29、読込
禁止回路23の信号の他にクランク角センサ10および運転
状態検出手段14からの信号も入力されており、ノック強
度演算回路25は熱発生演算部（全熱演算手段に相当）3
0、ノッキング熱発生開始点検出部（開始点特定手段に
相当）31、ノック部熱発生演算部（ノック熱演算手段に
相当）32およびノック強度演算部（ノック強度判定手段
に相当）33により構成される。

熱発生演算部30は筒内圧力センサ13で検出した燃焼圧力
の高周波成分を除去した圧力変化波形からエンジン１の
運転状態に基づいて１サイクル中のクランク角に対する
全熱発生を演算するとともに、読込禁止が指令されると
燃焼圧力の読み込みを停止し、その間は筒内圧推定回路
29により推定された燃焼圧力を用いて熱発生の演算を行
う。ノッキング熱発生開始点検出部31は１サイクル中に
おけるノッキングによる熱発生の開始点を特定する。ま
た、ノック部熱発生演算部32は１サイクル中におけるノ
ッキングによる熱発生を演算し、ノック強度演算部33は
１サイクル中の全熱発生とノックングによる熱発生との
比を演算し、この比に基づいてノッキングの強度を判定
し、判定結果をノック強度信号出力回路34に出力する。
ノック強度信号出力回路34は該判定結果に対応するノッ
ク強度信号を発生、この信号はノック抑制制御の情報に
用いられる。また、ノッキング制御のみならず、例えば
ノックを検出するためのデータとしてノック強度入力計
への入力データとして用いられることもある。上記読込
禁止回路23、比較器24およびハイパスフィルタ28は全体
として禁止指令手段35を構成する。

次に、作用を説明する。

エンジン１が運転を開始すると各気筒の燃焼室内の燃焼
圧力が変化し、１サイクル毎に燃焼圧力のピークが現れ
る。この場合の熱発生の演算は第５図に示すように高周
波成分を除去された燃焼圧力信号の値がノック検出状態
における燃料基本噴射量Tp若しくは吸入負圧（ブース
ト）や吸入空気量の関数として計算される値Po、 Po＝func（Tp or Boost）を超えた点から開始される。

熱発生量の計算は後述のステップS₁₅で実行されるが、
説明の都合上これを先に述べると、具体的には次のよう
にして行われる。いま、第６図に示すようにシリンダ36
についてストロークボリウムをVST、燃焼室ボリウムをV
C、コンロッドの長さをCL、半径をｒとすると、圧縮比r
cはで表され、これから第７図に示すようにあるクランク角
（θ）における総合のボリウムＶ（θ）はなる式で表される。また、第７図に示すように圧縮行程
中の燃焼圧力波形からTDC前60°と44°に相当する燃焼
圧力P₁，P₂とその点のボリウムV₁，V₂とからポリトロー
プ指数PNをとして計算する。さらに、実際上は単位クランク角毎の
燃焼圧力Ｐ（Ｉ）とボリウムＶ（Ｉ）が順次演算されて
全熱発生量が求められるが、各単位クランク角毎の演算
は、例えば第８図（ａ）に示すようにＰ（Ｉ）、Ｖ
（Ｉ）に対し次のクランク角ではＰ（Ｉ＋１）、Ｖ（Ｉ
＋１）として計算され、このような圧力変化の内訳は第
８図（ｂ）に示すようにタイミングt₁（Ｉに相当）とタ
イミングt₂（Ｉ＋１に相当）とでは、燃焼による圧力増
加とピストン運動による圧力増加の両方が含まれてい
る。そして、熱発生量の演算に必要な１つの係数F_Kを但し、Cv:定積比熱 R:気体定数とし、圧縮開始点のストロークボリウムをＶ（１）＝VST とすると、全熱発生量Q_Aはなる式により求められる。

次に、ノッキングによる熱発生部分の演算を行うが、ノ
ッキングによる熱発生部は第９図にハッチングで示すよ
うな部分となる。この場合、ノッキングによる熱発生部
の開始点としてクランク角に対する熱発生変化の変曲点
で熱発生開始点と終了点の中点、又は圧縮上死点（若し
くは点火時期）より遅れた変曲点をノックによる熱発生
開始点として用いる。このような方法でノック開始点を
決めることにより、実際の燃焼状態にマッチして精度良
く開始点の特定が行われる。一方、ノッキングによる熱
発生の終点としてクランク角に対する熱発生が０となる
点を用いる。そして、ノッキングによる熱発生量Q_Bは、
ノック開始点と終了点を直線で結び、この直線を超える
熱発生部分（ハッチング部分）として求める。

このようにして各熱発生量Q_A，Q_Bが演算されると、次い
でノック強度演算部33で全熱発生Q_Aとノッキングによる
熱発生Q_Bとの比Ｓをなる式から求め、この比Ｓに基づいてノック強度を判定
する。

次に、本発明の特徴である熱発生演算処理の推定部分を
含んだノック判定処理のプログラムにつき第10図のフロ
ーチャートを参照して説明する。同図に示すプログラム
はクランク角の２°信号に同期して実行される。

まず、ステップS₁でクランク角センサ10の出力からクラ
ンク角θを読み込み、ステップS₂で燃焼圧力Ｐを検出す
る。次いで、ステップS₃で今回のクランク角θが θ₁≦θ≦θ₂ なる関係を満たしているか否かを判別する。θ₁，θ₂は
ノック発生と考えられる所定のクランク角で、例えばθ
₁＝０°ATDC,θ₂＝50°ATDCに設定される。ステップS₃
でYESのときはステップS₄でフラグFNの値を判別し、NO
のときはステップS₆にジャンプする。フラグFNは比較器
24の出力が“H"のときFN＝１となり、“L"のときFN＝０
となるもので、筒内圧センサ13の出力のノイズが大きく
て燃焼圧力Ｐの読み込みの禁止を指令するフラグであ
る。すなわち、第11図に燃焼圧力Ｐの変化波形を示すよ
うに、該波形にはノッキングによる乱れの他に点火ノイ
ズや機械振動ノイズに起因する乱れが生じている。これ
は、ハイパスフィルタ28によって抽出され、そのレベル
が基準値を超えると比較器24の出力が“H"となり、フラ
グFNがFN＝１となる。そして、FN＝１の期間は燃焼圧力
Ｐの読み込みが禁止されるとともに、この期間は燃焼圧
力Ｐが推定される。

再び第10図のプログラムに戻って、ステップS₄でFN＝１
のときはステップS₅で燃焼圧力Ｐの検出値をＰ＝∞とお
いてステップS₆に進み、FN＝０のときはステップS₆にジ
ャンプする。ステップS₆では該当するクランク角θの燃
焼圧力Ｐをそれぞれのメモリにストアしてルーチンを終
了する。Ｐ＝∞ということは、この期間は燃焼圧力のデ
ータとして用いず、結局、生データの取り込みを停止す
るということである。

第12図はノック強度判定のプログラムを示すフローチャ
ートであり、本プログラムは燃焼の１サイクルが終了す
るタイミングに相当する所定クランク角毎に一度実行さ
れる。

まず、ステップS₁₁でストアされた燃焼圧力Ｐをメモリ
からサーチし、ステップS₁₂でＰ＝∞があるか否かを判
別する。Ｐ＝∞があるときにはＰの読込禁止が指令され
ている期間であると判断し、ステップS₁₃でＰ＝∞とな
る直前および直後の圧力値をメモリからサーチし、ステ
ップS₁₄でサーチされた２つの圧力値からＰ＝∞時の圧
力を補間計算で推定して求め、この推定値を該当するメ
モリにストアしてステップS₁₅に進む。一方、ステップS
₁₂でＰ＝∞がないときは直にステップS₁₅にジャンプす
る。ステップS₁₅では前述したような方法で熱発生を演
算し、ステップS₁₆で前記比Ｓからノック強度を判定
し、さらにステップS₁₇でこれに相当するノック強度信
号を出力してルーチンを終了する。

このように、本実施例では従来のように振動強さを数値
化してノッキングを検出するのとは異なり、あくまでも
クランク角に対する熱発生の変化に基づいているから、
エンジン機種、筒内圧センサ13の取付位置、センサ出力
の固体差等に拘らず、しかも検出ロジックの変更を要せ
ずに、精度良くノッキングを検出することができる。

また、ノイズが発生する期間は燃焼圧力の読み込みを停
止し、その期間の前後の値から圧力値を推定しているの
で、ノイズの影響が有効に除去され、極めて高精度のノ
ッキング検出を行うことができる。これは、従来のよう
に高周波成分をカットしている（燃焼圧力は引き続き読
み込んでいる）のとは異なり、圧力信号そのものをカッ
トして読み込まないからであり、そのために従来に比し
て格段と検出精度が向上するのである。

特に、高回転域で高周波の振動成分が増加しても正規の
ノック成分を熱発生の分析によって分離でき、検出精度
が向上する。その結果、ノッキング検出の工数の低下、
コストの低下を図ることができる。

なお、上記実施例では比Ｓを全熱発生Q_Aを分母として演
算しているが、これに限るものではなく、例えば正常燃
焼による熱発生（Q_A−Q_B）を演算し、これを分母としてなる式から比Ｓを求めるようにしてもよい。

次に、第13〜17図は本発明の第２実施例を示す図であ
り、本実施例はノイズ発生期間に予めマスキングを行う
ものである。第13図は主要部のブロック構成図であり、
この図において、クランク角センサ10の出力はさらにマ
スクタイミング設定回路（禁止指令手段に相当）41に入
力されており、マスクタイミング設定回路41はマスクす
べき所定のクランク角のとき燃焼圧力信号をマクスする
ような期間を設定し、この結果をA/D変換器22および圧
力推定回路42に出力する。A/D変換器22はマスク期間に
至ると高周波カットフィルタ21の出力信号をマスクして
ノック強度演算回路25への出力を停止する。圧力推定回
路（推定手段に相当）42はマスク期間になるとマスク前
後の圧力からマスク期間における圧力値を推定してノッ
ク強度演算回路25に出力する。その他は第１実施例と同
様である。

以上の構成において、第14図は燃焼圧力検出のプログラ
ムを示すフローチャートであり、本プログラムはクラン
ク角の２°毎に一度実行される。まず、ステップS₂₁で
点火時期T_advを読み込む。次いで、ステップS₂₃でマス
クタイミングθ₃を θ₃＝T_adv−α₀ 但し、α₀：所定値として演算し、同様にステップS₂₄でマスクタイミング
θ₄を θ₄＝T_adv＋β₀ 但し、β₀：所定値として演算する。マスクタイミングθ₃，θ₄は第15図に
示すように点火時期T_advにおける点火ノイズをマスクす
るためのもの（マスク信号を作るため）であり、このマ
スク期間は燃焼圧力Ｐの取り込みが禁止される。次い
で、ステップS₂₅で吸気弁が閉弁するときのバルブジャ
ンピング終了時間α₁をエンジン回転数Ｎの関数として α₁＝func（Ｎ）なる式から演算する。これは、回転数Ｎによりα₁の値
が異なるからである。また、ステップS₂₆では同様に排
気弁を閉弁するときのバルブジャンピング終了時間β₁
をエンジン回転数Ｎの関数として β₁＝func（Ｎ）なる式から演算する。次いで、ステップS₂₇でマスクタ
イミングθ₂を θ₂＝θ₁＋α₁ 但し、θ₁：吸気弁閉タイミングに相当するクランク角として演算し、同様にステップS₂₈でマスクタイミング
θ₆を θ₆＝θ₅＋β₁ 但し、θ₅：排気弁閉タイミングに相当するクランク角として演算する。これらのマスクタイミングθ₂，θ₆は
第16図に示すように吸・排気弁の閉弁時における機械的
ノイズをマスクするためのものであり、クランク角でタ
イミングを表したものである。なお、第15図中では時間
でタイミングを表しており、吸気弁が閉じる期間はTin
〜Tin＋α（但し、θ₁はTinに対応）、排気弁がと閉じ
る期間はTex〜Tex＋β（但し、θ₅はTexに対応）とし
て、これらの期間は燃焼圧力Ｐの取り込みが禁止され
る。

以上の処理により予め燃焼圧力Ｐの取り込みを禁止する
期間が定められたので、次いでステップS₂₉〜S₃₄で今回
のクランク角をθ₁〜θ₆とそれぞれ比較し、クランク角
θが、〔θ₁〜θ₂〕〔θ₃〜θ₄〕〔θ₅〜θ₆〕の間にあるときは直ちに今回のルーチンを終了して燃焼
圧力Ｐの取り込みを行わない。一方、クランク角θがθ
₁〜θ₆の何れかと等しいときはマスク期間の直前、直後
の検出値とするためにステップS₃₅〜S₃₉でそれぞれ燃焼
圧力ＰのA/D変換値をP₁〜P₆として取り込み、その後
P₁，P₃，P₅についてはステップS₄₀で該当するクランク
角θの圧力値をそれぞれのメモリにストアしてルーチン
を終了する。また、圧力値P₂，P₄，P₅についてはステッ
プS₄₁〜S₄₃でそれぞれ次式に従ってマスク期間〔θ₁〜
θ₂〕，〔θ₃〜θ₄〕，〔θ₅〜θ₆〕における圧力値Ｐ
（θ）を推定する。この推定は、例えば一時補間又は二
次補間の演算により行う。

Ｐ（θ）（θ₁〜θ₂）＝func（P₁，P₂）Ｐ（θ）（θ₃〜θ₄）＝func（P₃，P₄）Ｐ（θ）（θ₅〜θ₆）＝func（P₅，P₆）そして、推定後は何れもステップS₄₀に進む。一方、θ
＜θ₁、θ₂＜θ＜θ₃、θ₄＜θ＜θ₅およびθ＞θ₆のと
きは共にステップS₄₄で燃焼圧力ＰをA/D変換して取り込
み、次いでツテップS₄₀に進む。

次に、第17図のプログラムでノック強度判定を行うが、
本プログラムは所定クランク角、例えばθ₆以後で燃焼
の１サイクルが終了するタイミングに同期して実行され
る。内容的には第１実施例と同様であり、ステップS₅₁
で前述したような方法で熱発生を演算し、ステップS₅₂
で前記比Ｓからノック強度を判定し、さらにステップS
₅₃でこれに相当するノック強度信号を出力してルーチン
を終了する。

このように、本実施例ではノイズ発生の期間を予め検討
し、この期間についてはマスキング処理を行い、しかも
圧力値は推定により得ているので、点火ノイズ、機械ノ
イズによる燃焼圧力検出の誤差を無くすことができ、ノ
ッキング検出の精度をより有効に高めることができる。

（効果）本発明によれば、エンジン機種、センサの取付位置、セ
ンサ出力の固体差等に拘らず、しかも検出ロジックの変
更を要せずに精度良くノッキングを検出することがで
き、ノッキング検出の工数およびコストを低下させるこ
とができる。

また、燃焼圧力にノイズ成分があるときはその取り込み
を停止し、その間は検出値を推定しているので、ノイズ
の悪影響を避けて熱発生の演算精度を高めることがで
き、ノッキング検出精度を格段と向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜12図は本発明に係
る内燃機関のノッキング検出装置の第１実施例を示す図
であり、第２図はその全体構成図、第３図はその主要部
のブロック構成図、第４図はそのカットオフ周波数の特
性を示す図、第５図はその熱発生演算の開始点を説明す
る図、第６図はその圧縮比の算出を説明す模式図、第７
図はその燃焼圧力波形の一部を示す図、第８図（ａ）
（ｂ）はその燃焼圧力増加を説明する図、第９図はその
熱発生の演算を説明する図、第10図はそのノック強度判
定のプログラムを示すフローチャート、第11図はその燃
焼圧力波形と読込禁止区間の関係を示す図、第12図はそ
のノック強度判定のプログラムを示すフローチャート、
第13〜17図は本発明に係る内燃期間のノッキング検出装
置の第２実施例を示す図であり、第13図はその主要部の
ブロック構成図、第14図はその燃焼圧力検出のプログラ
ムを示すフローチャート、第15図はその燃焼圧力波形と
マスク期間の関係を示す図、第16図はその燃焼圧力波形
とマスク期間の関係を示す図、第17図はそのノック強度
判定のプログラムを示すフローチャートである。１……エンジン、４……インジェクタク、５……点火プ
ラグ、７……エアフローメータ、９……吸気圧センサ、
10……クランク角センサ、13……筒内圧センサ、14……
運転状態検出、20……コントロールユニット、21……高
周波カットフィルタ、22……A/D変換器、23……読込禁
止回路、24……比較器、25……ノック強度演算回路、26
……フィルタ選定回路、27……除去手段、28……バイパ
スフィルタ、29……筒内圧推定回路（推定手段）、30…
…熱発生演算部（全熱演算手段）、31……ノッキング熱
発生開始点検出部（開始点特定手段）、32……ノッキン
グ熱発生開始点検出部（ノック熱演算手段）、33……ノ
ック強度演算部（ノック強度判定手段）、34……ノック
強度信号出力回路、35……禁止指令手段、41……マスク
タイミング設定回路（禁止指令手段）、42……圧力推定
回路（推定手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）燃焼圧力若しくはこれに比例して変化
する信号を出力する圧力検出手段とｂ）圧力検出手段の出力から所定の高周波成分を除去す
る除去手段と、ｃ）エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、ｄ）エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手
段と、ｅ）圧力検出手段で検出した燃焼圧力の高周波成分を除
去した圧力変化波形およびエンジンの運転状態に基づい
て１サイクル中のクランク角に対する全熱発生を演算す
るとともに、読込禁止が指令されると前記燃焼圧力の読
み込みを停止し、その間は推定手段により推定された燃
焼圧力を用いて全熱発生の演算を行う全熱演算手段と、ｆ）圧力検出手段の出力から所定の高周波成分を抽出
し、該高周波成分のレベルが所定値以上のとき、あるい
はクランク角が所定値のときの１つ以上のものに基づい
て前記読込禁止を指令する禁止指令手段と、ｇ）前途読込禁止が指令されているとき、その期間は燃
焼圧力の前後の値から禁止指令期間中の燃焼圧力を推定
する前記推定手段と、ｈ）１サイクル中におけるノッキングによる熱発生の開
始点を特定する開始点特定手段と、ｉ）１サイクル中におけるノッキングによる熱発生を演
算するとともに、読込禁止が指令されると前記全熱演算
手段と同様に、その間は燃焼圧力の読み込みを停止し、
推定された燃焼圧力を用いて熱発生を演算するノック熱
演算手段と、ｊ）１サイクル中の正常燃焼による熱発生または全熱発
生のうち１つ以上のものとノッキングによる熱発生との
比を演算し、この比に基づいてノッキングの強度を判定
するノック強度判定手段と、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。