JPH0466754A - Knocking detecting device - Google Patents
Knocking detecting deviceInfo
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- JPH0466754A JPH0466754A JP2179118A JP17911890A JPH0466754A JP H0466754 A JPH0466754 A JP H0466754A JP 2179118 A JP2179118 A JP 2179118A JP 17911890 A JP17911890 A JP 17911890A JP H0466754 A JPH0466754 A JP H0466754A
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Abstract
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を検出するノッキング
検出装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a knocking detection device for detecting knocking in an internal combustion engine.
[従来の技術]
従来、ノッキングを検出する方法が各種提案されている
が、例えばノックセンサ出力信号に対して高周波成分の
みを通過させるバンドパスフィルタとイグニッションノ
イズをマスクするアナログゲートを設け、更にバックグ
ラウンドノイズを比較器で除去したあとのノック信号の
みを積分器で積分するものがある。[Prior Art] Various methods for detecting knocking have been proposed in the past. For example, a bandpass filter that passes only high-frequency components of the knock sensor output signal and an analog gate that masks ignition noise are provided, and further back-up detection is performed. Some devices use an integrator to integrate only the knock signal after ground noise has been removed by a comparator.
第6図はこの例であり、51は機関に取り付けられ機関
の振動加速度を検出する加速度センサ、52は加速度セ
ンサ1の出力信号のうち、ノッキングに対して感度の高
い周波数の信号成分を通過させる周波数フィルタ、53
は周波数フィルタ2の出力信号のうち、ノッキング検出
に対して妨害波となるノイズを遮断するアナログゲート
、54は妨害ノイズの発生時期に対応してアナログゲー
ト53の開閉を指示するゲートタイミング制御器、55
はノッキング以外の機関の機械振動ノイズレベルを検出
するノイズレベル検出器、56はアナログゲート53の
出力電圧とノイズレベル検出器55の出力電圧を比較し
、ノック検出パルスを発生する比較器、57は比較器5
6の出力パルスを積分し、ノッキング強度に応じた積分
電圧を発生する積分器である。FIG. 6 shows an example of this, where 51 is an acceleration sensor attached to the engine and detects the vibration acceleration of the engine, and 52 is a signal component of the output signal of the acceleration sensor 1 that has a high frequency that is sensitive to knocking. frequency filter, 53
54 is an analog gate that blocks noise that becomes an interference wave for knocking detection from the output signal of the frequency filter 2; 54 is a gate timing controller that instructs the analog gate 53 to open or close in accordance with the timing of occurrence of the interference noise; 55
56 is a noise level detector that detects the mechanical vibration noise level of the engine other than knocking; 56 is a comparator that compares the output voltage of the analog gate 53 with the output voltage of the noise level detector 55 and generates a knock detection pulse; 57 is a comparator that generates a knock detection pulse; Comparator 5
This is an integrator that integrates the output pulses of 6 and generates an integrated voltage according to the knocking intensity.
第7図は加速度センサ1の出力信号の周波数特性を示す
。この第7図において、Aはノッキングのない場合、B
はノッキングの発生した場合である。FIG. 7 shows the frequency characteristics of the output signal of the acceleration sensor 1. In this Fig. 7, A is when there is no knocking, B is
is the case where knocking occurs.
この加速度センサ51の出力信号にはノック信号(ノッ
キングに伴い発生する信号)やそれ以外の機関の機械的
ノイズや信号伝達経路に乗る各種ノイズ成分、例えばイ
グニッションノイズ等が含まれる。第7図のAとBを比
べるとノック信号には特有の周波数特性のあることが分
がる。The output signal of the acceleration sensor 51 includes a knock signal (a signal generated due to knocking), mechanical noise from other engines, and various noise components on the signal transmission path, such as ignition noise. Comparing A and B in FIG. 7, it can be seen that the knock signal has unique frequency characteristics.
この分布は機関の違い、あるいは加速度センサ51の取
り付は位置の違いによって差はあるものの、それぞれの
場所にノッキングの有無によって明確な分布の違いがあ
る。そこで、ノック信号の有する周波数成分を通過させ
ることによって、他の周波数成分のノイズを抑圧し、ノ
ック信号を検出することができる。Although this distribution differs depending on the engine or the mounting position of the acceleration sensor 51, there is a clear difference in the distribution depending on the presence or absence of knocking at each location. Therefore, by passing the frequency component of the knock signal, the noise of other frequency components can be suppressed and the knock signal can be detected.
第8図および第9図は第6図の各部の動作波形を示し、
同一符号は同一部分の波形を示すもので第8図の機関の
ノッキングが発生していないモードを、第9図は機関の
ノッキングが発生しているモードを示している。8 and 9 show the operating waveforms of each part in FIG. 6,
The same reference numerals indicate the waveforms of the same parts, and FIG. 8 shows a mode in which engine knocking does not occur, and FIG. 9 shows a mode in which engine knocking occurs.
今、機関のノッキングが発生していない場合においては
、ノッキングによる機関振動は発生しないが、他の機械
的振動により加速度センサ1の出力信号には第8図(a
)で示すように、機械的ノイズや点火時期Fに信号伝達
路に乗るイグニッションノイズが発生する。この信号は
周波数フィルタ52を通過することにより、第8図(b
)のように機械的ノイズ部分が相当に抑圧されれるが、
イグニッションノイズ部分は強力なため、周波数フィル
タ2を通過後も大きなレベルで出力されることがある。If engine knocking is not occurring now, engine vibration due to knocking will not occur, but due to other mechanical vibrations, the output signal of acceleration sensor 1 will be affected as shown in Figure 8 (a).
), mechanical noise and ignition noise that rides on the signal transmission path occur at the ignition timing F. This signal passes through the frequency filter 52, as shown in FIG.
), the mechanical noise part is suppressed considerably, but
Since the ignition noise portion is strong, it may be output at a high level even after passing through the frequency filter 2.
このままではイグニッションノイズをノック信号として
誤認してしまうため、アナログゲート53はゲートタイ
ミング制御器4の出力(第8図(C))によって点火時
期からある期間、そのゲートを閉じ、イグニッションノ
イズを遮断する。このため、アナログゲート53の出力
には第8図(d)の記号イで示すようにレベルの低い機
械的ノイズのみが残る。If this continues, the ignition noise will be mistakenly recognized as a knock signal, so the analog gate 53 closes the gate for a certain period from the ignition timing according to the output of the gate timing controller 4 (FIG. 8 (C)) to cut off the ignition noise. . Therefore, only low-level mechanical noise remains in the output of the analog gate 53, as shown by symbol A in FIG. 8(d).
一方、ノイズレベル検出器55はアナログゲート53の
出力信号のピーク値変化に応動し、この場合、通常の機
械的ノイズのピーク値による比較的軽やかな変化には応
動しうる特性を持ち、機械的ノイズのピーク値より若干
高い直流電圧を発生する(第8図の(d)の記号口で示
す部分)。On the other hand, the noise level detector 55 responds to changes in the peak value of the output signal of the analog gate 53, and in this case, has the characteristic of being able to respond to relatively slight changes due to the peak value of normal mechanical noise. A DC voltage slightly higher than the peak value of the noise is generated (the part indicated by the symbol in FIG. 8(d)).
したがって第8図(d)に示すようにアナログゲート3
の出力信号の平均的なピーク値よりもノイズレベル検出
器55の出力が大きいため、これらを比較する比較器5
6の出力は第8図(e)のように何も出力されず、結局
ノイズ信号は全て除去される。このため、積分器57の
出力電圧は第8図(f)のように、零となる。Therefore, as shown in FIG. 8(d), the analog gate 3
Since the output of the noise level detector 55 is larger than the average peak value of the output signal of
6, nothing is output as shown in FIG. 8(e), and all noise signals are eventually removed. Therefore, the output voltage of the integrator 57 becomes zero as shown in FIG. 8(f).
また、ノッキングが発生した場合、加速度センサ1の出
力には第9図(a)のように点火時期よりある時間遅れ
た付近でノック信号が含まれ、周波数フィルタ2および
アナログゲート3を通過後の信号は第9図(d)のよう
に機械的ノイズにノック信号が大きく重畳したものにな
る。In addition, when knocking occurs, the output of the acceleration sensor 1 includes a knock signal around a certain time delay from the ignition timing as shown in FIG. 9(a), and after passing through the frequency filter 2 and analog gate 3, As shown in FIG. 9(d), the signal becomes a mechanical noise largely superimposed with a knock signal.
このアナログゲート53を通過した信号のうち、ノック
信号の立ち上がりは急峻なため、ノイズレベル検出器5
5の出力電圧のレベルがノック信号に対して応答が遅れ
る。その結果、比較器56の入力はそれぞれ第9図(d
)の記号イ、口に示すようになので、比較器56の出力
には第9図(e)のようにパルスが発生する。積分57
がそのパルスを積分し、第14図(f)のように積分電
圧を発生する。Among the signals that have passed through the analog gate 53, the rise of the knock signal is steep, so the noise level detector 5
5, the response to the knock signal is delayed. As a result, the inputs of the comparators 56 are respectively shown in FIG.
), a pulse is generated at the output of the comparator 56 as shown in FIG. 9(e). integral 57
integrates the pulse and generates an integrated voltage as shown in FIG. 14(f).
[発明が解決しようとする譚H]
しかしながらこの方法はノッキングを検出するためにア
ナログ回路が必要なため、コスト的に不利となり、また
ノッキング周波数はエンジンの形状、排気蓋、気筒数な
どによってまちまちであるため、バンドパスフィルタの
通過周波数をエンジン毎に設定する必要があり、そのた
めの工数が必要であるという課題があった。[The story that the invention attempts to solve] However, this method requires an analog circuit to detect knocking, which is disadvantageous in terms of cost, and the knocking frequency varies depending on the shape of the engine, exhaust cover, number of cylinders, etc. Therefore, it is necessary to set the passing frequency of the bandpass filter for each engine, which poses a problem in that it requires a lot of man-hours.
[課題を解決するための手段]
このような課題を解決するために本発明は、圧縮工程中
のシリンダ内圧力を検出する第1の圧力検出手段と、爆
発工程中の上死点前のシリンダ内圧力を検出する第2の
圧力検出手段と、第1の圧力検出手段で検出した圧力と
第2の圧力検出手段で検出した圧力が所定値以上であっ
たことが検出された場合にノッキングが発生していると
判断する判定手段とを備えたものである。[Means for Solving the Problems] In order to solve such problems, the present invention provides a first pressure detection means for detecting the pressure inside the cylinder during the compression process, and a first pressure detection means for detecting the pressure inside the cylinder before the top dead center during the explosion process. A second pressure detection means detects the internal pressure, and knocking occurs when it is detected that the pressure detected by the first pressure detection means and the pressure detected by the second pressure detection means are equal to or higher than a predetermined value. and a determination means for determining that a problem has occurred.
[作用]
第1の圧力検出手段によって圧縮工程中のシリンダ内圧
力が検出され、第2の圧力検出手段によって爆発工程中
の上死点前のシリンダ内圧力が検出され、第1の圧力検
出手段で検出した圧力と第2の圧力検出手段で検出した
圧力が所定値以上であったことが検出されると判定手段
によってノッキングが発生していると判断される。[Operation] The first pressure detection means detects the pressure inside the cylinder during the compression process, the second pressure detection means detects the pressure inside the cylinder before top dead center during the explosion process, and the first pressure detection means When it is detected that the pressure detected by the second pressure detection means and the pressure detected by the second pressure detection means are equal to or higher than a predetermined value, the determination means determines that knocking has occurred.
[実施例]
第1図は本発明の構成要素を示すブロック図であり、第
2図は本発明の実施例を示している。第1図においてM
lはエンジン、M2はシリンダ内圧力を検出する圧力検
出手段であり、例えば第2図に示す圧力センサM2がそ
れに相当する。M3はクランク角を検出するクランク角
検出手段、M4は前記両手段の出力信号からノッキング
を検出するノッキング検出手段であり、圧縮工程あるい
は爆発工程中の所定クランク角2点間または所定時間2
点間の圧力差が所定値以上であればノッキング状態にあ
ると判断するようになっている。[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing the constituent elements of the present invention, and FIG. 2 shows an embodiment of the present invention. In Figure 1, M
1 is an engine, and M2 is a pressure detection means for detecting the pressure inside the cylinder, for example, the pressure sensor M2 shown in FIG. 2 corresponds thereto. M3 is a crank angle detecting means for detecting the crank angle, and M4 is a knocking detecting means for detecting knocking from the output signals of both of the means.
If the pressure difference between the points is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that the engine is in a knocking state.
次に本発明の一実施例について説明する。一般に、ノッ
キング減少とはシリンダ内の未混合気の早期着火による
異常燃焼のことを指し、第3図に示すように、通常の燃
焼と比較すると、その圧力波形の立ち上がり勾配は急峻
になる。従って圧縮工程あるいは爆発工程中の所定クラ
ンク角2点間の圧力差は通常の燃焼時(A1点とA2点
の圧力差)よりもノッキング発生時(B1点とB2点の
圧力差)の方が大きくなる。この実施例ではこの圧力差
が所定値以上であればノッキング状態にあると判断する
ようになっている。Next, one embodiment of the present invention will be described. In general, knocking reduction refers to abnormal combustion due to early ignition of unmixed mixture in the cylinder, and as shown in FIG. 3, the rising slope of the pressure waveform becomes steeper when compared to normal combustion. Therefore, the pressure difference between two points at a given crank angle during the compression or explosion process is higher when knocking occurs (pressure difference between points B1 and B2) than during normal combustion (pressure difference between points A1 and A2). growing. In this embodiment, if this pressure difference exceeds a predetermined value, it is determined that the engine is in a knocking state.
第4図はこの装置の動作を表すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing the operation of this device.
第4図は所定クランク角毎に行われ、まずステップ10
0においてクランク角が圧縮工程中のA1点における所
定角度例えば上死点より十分手前の角度θ1であると判
断されたときは、第1の圧力検出手段であるステップ1
01に示すように角度θ1での圧力P1を測定して処理
を終了するが、クランク角がB1でなければ、次にステ
ップ102でクランク角が爆発工程中でかつ上死点前の
A2点に相当する角度θ2であるか否かを判断する。こ
のときその角度でなければそのまま処理を終了し、その
角度に達していれば第2の圧力検出手段であるステップ
103に示すように角度θ2での圧力P2を測定する。The process shown in FIG. 4 is performed at every predetermined crank angle.
0, when it is determined that the crank angle is at a predetermined angle at point A1 during the compression process, for example, an angle θ1 sufficiently before top dead center, the first pressure detection means, step 1
As shown in 01, the pressure P1 at angle θ1 is measured and the process ends. However, if the crank angle is not B1, then in step 102, the crank angle is in the explosion process and is at point A2 before top dead center. It is determined whether the angle θ2 corresponds to the angle θ2. At this time, if the angle is not the same, the process is immediately terminated, and if the angle is reached, the second pressure detecting means measures the pressure P2 at the angle θ2 as shown in step 103.
その後、ステップ103で測定された圧力P2とステッ
プ101で測定された圧力P1との差Pを求め、ステッ
プ105においてその差圧Pが所定値以上と判断すると
ステップ106に示すようにノッキング発生を表す信号
を出力し、所定値以下であればステップ107に示すよ
うに通常燃焼を表す信号を出力して処理を終了する。な
お、ステップ104,105は判定手段を構成している
。Thereafter, the difference P between the pressure P2 measured in step 103 and the pressure P1 measured in step 101 is determined, and if it is determined in step 105 that the differential pressure P is greater than a predetermined value, the occurrence of knocking is indicated as shown in step 106. A signal is output, and if the value is less than a predetermined value, a signal representing normal combustion is output as shown in step 107, and the process ends. Note that steps 104 and 105 constitute determination means.
第5図は所定クランク角2点間の圧力差に代えて所定時
間2点間の圧力差を用いた場合の例である。この例は所
定時間毎に処理され、先ずステップ150において時間
がある基準信号(例えば吸気工程のTDC信号)がら所
定時間T1であればステップ151に示すようにその時
間TIでの圧力P1を測定して処理を終了する。しがし
、所定時間T ]、でなければ、ステップ152におい
て時間T2であるか否かを判断し、時間T2 (TI<
T2である)でなければそのまま処理を終了する。FIG. 5 shows an example in which a pressure difference between two points for a predetermined period of time is used instead of a pressure difference between two points at a predetermined crank angle. This example is processed at predetermined time intervals, and first, in step 150, if a predetermined time T1 is determined from a reference signal (for example, the TDC signal of the intake stroke), the pressure P1 at that time TI is measured as shown in step 151. The process ends. However, if the predetermined time T is not reached, it is determined in step 152 whether or not the time is T2, and the time T2 (TI<
T2), the process ends immediately.
ステップ152において時間T2であれば、ステップ1
53に示すように時間T2での圧力P2を測定し、ステ
ップ154においてステップ153での圧力P2とステ
ップ151での圧力P1の差圧Pを求め、ステップ15
5においてその差圧Pが所定値以上であるが否かを判断
する。If it is time T2 in step 152, step 1
As shown in 53, the pressure P2 at time T2 is measured, and in step 154, the differential pressure P between the pressure P2 in step 153 and the pressure P1 in step 151 is determined, and in step 15
In step 5, it is determined whether the differential pressure P is greater than or equal to a predetermined value.
このとき所定値以上であればステップ156に示すよう
にノッキング発生を表す信号を出力し、所定値以下であ
れば通常燃焼を表す信号を出力して処理を終了する。At this time, if it is above a predetermined value, a signal indicating the occurrence of knocking is output as shown in step 156, and if it is below a predetermined value, a signal indicating normal combustion is output, and the process ends.
[発明の効果]
以上説明したよに本発明は、圧力センサを用いてシリン
ダ内圧力を検出し、その値からノッキングを検出するの
で従来のようにアナログ回路が必要なくこの結果、エン
ジン毎に調整していたフィルタ周波数の調整も不要にな
り、部品費がおよび工数ともに低減させることができる
という効果を有する。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention detects the cylinder pressure using a pressure sensor and detects knocking from that value, so there is no need for an analog circuit as in the past, and as a result, adjustments can be made for each engine. This eliminates the need to adjust the filter frequency, which has the effect of reducing both component costs and man-hours.
第1図は本発明の構成要素を示すブロック図、第2図は
本発明の一実施例を示す構成図、第3図はクランク角と
筒内圧の関係を示すグラフ、第4図は本発明の動作を示
すフローチャート、第5図は他の実施例を示すフローチ
ャート、第6図は従来装置の一例を示すブロック図、第
7図はその特性を示すグラフ、第8図および第9図は各
部波形図である。
Ml・・・・エンジン、M2・・・−圧力検出手段、M
3・・・・クランク角検出手段、M4・・・・ノッキン
グ検出手段。Fig. 1 is a block diagram showing the components of the present invention, Fig. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of the invention, Fig. 3 is a graph showing the relationship between crank angle and cylinder pressure, and Fig. 4 is a diagram showing the invention. 5 is a flowchart showing another embodiment, FIG. 6 is a block diagram showing an example of the conventional device, FIG. 7 is a graph showing its characteristics, and FIGS. 8 and 9 show each part. FIG. Ml...engine, M2...-pressure detection means, M
3... Crank angle detection means, M4... Knocking detection means.
Claims (1)
手段と、 爆発工程中の上死点前のシリンダ内圧力を検出する第2
の圧力検出手段と、 第1の圧力検出手段で検出した圧力と第2の圧力検出手
段で検出した圧力が所定値以上であったことが検出され
た場合にノッキングが発生していると判断する判定手段
とからなるノッキング検出装置。[Claims] A first pressure detection means for detecting the pressure inside the cylinder during the compression process, and a second pressure detection means for detecting the pressure inside the cylinder before top dead center during the explosion process.
and determines that knocking has occurred when it is detected that the pressure detected by the first pressure detection means and the pressure detected by the second pressure detection means are equal to or higher than a predetermined value. A knocking detection device comprising a determination means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2179118A JPH0466754A (en) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | Knocking detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2179118A JPH0466754A (en) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | Knocking detecting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0466754A true JPH0466754A (en) | 1992-03-03 |
Family
ID=16060324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2179118A Pending JPH0466754A (en) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | Knocking detecting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0466754A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002364446A (en) * | 2001-06-05 | 2002-12-18 | Toyota Motor Corp | Knock detection device for internal combustion engine |
| JP2019173703A (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | マツダ株式会社 | Control method of engine, knock detection method, and control device of engine |
-
1990
- 1990-07-04 JP JP2179118A patent/JPH0466754A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002364446A (en) * | 2001-06-05 | 2002-12-18 | Toyota Motor Corp | Knock detection device for internal combustion engine |
| JP2019173703A (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | マツダ株式会社 | Control method of engine, knock detection method, and control device of engine |
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