JPH0477629A - Knocking detecting apparatus of inernal combustion engine - Google Patents
Knocking detecting apparatus of inernal combustion engineInfo
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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検出装置に関し、詳しく
は、機関振動の検出信号からノッキング発生を精度良く
検出し得るノッキング検出装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a knocking detection device for an internal combustion engine, and more particularly to a knocking detection device that can accurately detect the occurrence of knocking from an engine vibration detection signal.
〈従来の技術〉
内燃機関において、所定レベル以上のノッキングか発生
すると、出力を低下させるのみならず、衝撃により吸・
排気バルブやピストンに悪影響を及はすため、ノッキン
グを検出して点火時期を補正することにより速やかにノ
ッキングを回避するようにした点火時期制御装置を備え
ているものがある(特開昭58−105036号公報等
参照)。<Prior art> When knocking occurs above a predetermined level in an internal combustion engine, it not only reduces the output but also causes suction and
Some models are equipped with an ignition timing control device that detects knocking and corrects the ignition timing to quickly avoid knocking, since it has a negative effect on exhaust valves and pistons (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1999). (See Publication No. 105036, etc.).
かかるノッキング発生による点火時期補正のだめのノッ
キング検出は以下のようにして行っていた。Detection of knocking, which prevents the ignition timing from being corrected due to the occurrence of knocking, was performed as follows.
即ち、第8図に示すように、圧電素子によって振動レベ
ルに応じた検出信号を出力するノックセンサ11を機関
12のシリンダブロック等に取付け、このノックセンサ
11からの検出信号をバンドパスフィルタ13に入力さ
せてノッキング特有の中心周波数付近の信号のみを通過
させ、半波整流を行った後、積分器14で所定の積分区
間(例えばATDCIO°〜60°)だけ積分し、かか
る積分器14における積分値のピーク値(積分区間にお
ける特定周波数成分強度の総和)をA/D変換器15て
A/D変換してマイクロコンピュータ16に入力させる
。That is, as shown in FIG. 8, a knock sensor 11 that outputs a detection signal according to the vibration level using a piezoelectric element is attached to the cylinder block of the engine 12, etc., and the detection signal from this knock sensor 11 is sent to a bandpass filter 13. After inputting the signal and passing only the signal near the center frequency peculiar to knocking and performing half-wave rectification, the integrator 14 integrates over a predetermined integration interval (for example, ATDCIO° to 60°). A/D converter 15 A/D converts the peak value (total sum of specific frequency component intensities in an integral interval) and inputs it to microcomputer 16 .
マイクロコンピュータ16では、ノッキング発生時にお
ける前記積分値のピークと、ノッキング非発生時(機械
振動レベル)における積分値のピークとの差に基づいて
、ノッキングが発生しているか否かを判別する。The microcomputer 16 determines whether or not knocking is occurring based on the difference between the peak of the integral value when knocking occurs and the peak of the integral value when knocking does not occur (mechanical vibration level).
〈発明が解決しようとする課題〉
ところで、ノッキングの振動波形は、振動レベルが所定
の区間で局所的に増大する傾向を有している。<Problems to be Solved by the Invention> Incidentally, the vibration waveform of knocking has a tendency for the vibration level to locally increase in a predetermined section.
したがって、上記のようにノッキング発生を、積分値の
ピークレベル、即ち、積分区間における特定周波数成分
の強度の総和で判別する構成では、ノッキング以外の要
因で機関振動レベルが検出区間で平均的に増大したよう
な場合でもノッキング有りと誤検出されるおそれがあっ
た。Therefore, in the configuration described above in which the occurrence of knocking is determined by the peak level of the integral value, that is, the sum of the strengths of specific frequency components in the integral interval, the engine vibration level increases on average in the detection interval due to factors other than knocking. Even in such cases, there was a risk that knocking would be mistakenly detected.
特に、機関の形状やノックセンサの取付位置等の条件に
よって信号レベルの小さい領域では前記総和の差を充分
に確保することができない場合があり、この場合ノッキ
ング発生の有無によって前記総和に明確な差異が発生し
ないために、ノッキングを誤検出する確率か増大する。In particular, depending on conditions such as the shape of the engine and the mounting position of the knock sensor, it may not be possible to ensure a sufficient difference in the total sum in areas where the signal level is small. Since this does not occur, the probability of falsely detecting knocking increases.
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ノッキ
ング特性に見合ったノッキング検出方式により、ノッキ
ングセンサからの信号レベルか小さい場合あっても、ノ
ッキングを精度良く検出できるノッキング検出装置を提
供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a knocking detection device that can accurately detect knocking even if the signal level from a knocking sensor is small, using a knocking detection method that matches the knocking characteristics. With the goal.
〈課題を解決するための手段〉
そのため本発明にかかる内燃機関のノッキング検出装置
は第1図に示すように構成される。<Means for Solving the Problems> Therefore, a knocking detection device for an internal combustion engine according to the present invention is configured as shown in FIG.
第1図において、振動センサは機関本体に付設されて機
関振動を検出し、特定周波数成分抽出手段は該振動セン
サの検出信号から特定周波数成分を抽出する。In FIG. 1, a vibration sensor is attached to the engine body to detect engine vibration, and a specific frequency component extraction means extracts a specific frequency component from the detection signal of the vibration sensor.
強度サンプリング手段は、前記抽出された特定周波数成
分の強度を、所定区間内で所定期間毎にサンプリングす
る。The intensity sampling means samples the intensity of the extracted specific frequency component at predetermined intervals within a predetermined interval.
最大レベル演算手段は、各特定周波数成分の所定区間に
おいて複数個サンプリングされた強度の最大値の総和を
最大レベルとして演算する。The maximum level calculation means calculates the sum of maximum values of a plurality of sampled intensities in a predetermined section of each specific frequency component as a maximum level.
平均レベル演算手段は、各特定周波数成分の所定区間に
おいて複数個サンプリングされた強度の平均値の総和を
平均レベルとして演算する。The average level calculation means calculates the sum of average values of a plurality of sampled intensities in a predetermined section of each specific frequency component as an average level.
ノッキング判別手段は、最大レベル演算手段によって演
算された最大レベルと前記平均レベル演算手段によって
演算された平均レベルとの差を、バックグラウンドレベ
ルと比較してノッキングの有無を判別する。The knocking determination means compares the difference between the maximum level calculated by the maximum level calculation means and the average level calculated by the average level calculation means with a background level to determine the presence or absence of knocking.
バックグラウンドレベル演算手段は、最大レベル演算手
段によって演算された最大レベルと平均レベル演算手段
によって演算された平均レベルとの差を、前記ノッキン
グ判別手段によりノッキング無しと判定されたときに、
加重平均した加重平均値をバックグラウンドレベルとし
て演算する。The background level calculating means calculates the difference between the maximum level calculated by the maximum level calculating means and the average level calculated by the average level calculating means, when the knocking determining means determines that there is no knocking.
The weighted average value is calculated as the background level.
また、特定周波数成分毎に当該特定周波数成分のノッキ
ングに寄与する周波数寄与率を記憶した周波数寄与率記
憶手段を備え、最大レベル演算手段及び平均レベル演算
手段は、特定周波数成分の最大値及び平均値に、対応す
る周波数成分の周波数寄与率を乗じたものの総和を最大
値レベル及び平均値レベルとして演算する構成としても
よい。Further, the frequency contribution storage means stores the frequency contribution ratio contributing to knocking of the particular frequency component for each particular frequency component, and the maximum level calculation means and the average level calculation means are configured to store the maximum value and the average value of the particular frequency component. may be multiplied by the frequency contribution rate of the corresponding frequency component, and the sum of the products may be calculated as the maximum level and the average level.
また、第1図に鎖線で示すように、特定周波数成分毎に
当該特定周波数成分のノッキングに寄与する周波数寄与
率を記憶した周波数寄与率記憶手段を備え、最大レベル
演算手段及び平均レベル演算手段は、特定周波数成分の
最大値及び平均値を対応する周波数成分の周波数寄与率
によって補正した値の総和を最大レベル及び平均レベル
として演算するように構成してもよい。Further, as shown by the chain line in FIG. 1, a frequency contribution storage means is provided for storing the frequency contribution ratio contributing to knocking of the particular frequency component for each specific frequency component, and a maximum level calculation means and an average level calculation means are provided. , the maximum level and the average level may be calculated as the sum of values obtained by correcting the maximum value and the average value of the specific frequency component by the frequency contribution rate of the corresponding frequency component.
また、第1図に点線で示すように、特定周波数成分毎に
強度変化を検出する強度変化検出手段と、該強度変化検
出手段で検出された特定周波数成分の強度変化と所定の
規範変化特性とを比較して強度変化補正係数を演算する
強度変化補正係数演算手段と、を備え、平均レベル演算
手段により演算される平均レベル又は最大レベル演算手
段により演算される最大レベルは、前記強度変化補正係
数によって補正して求めるよに構成してもよい。In addition, as shown by the dotted line in FIG. 1, there is also an intensity change detection means for detecting an intensity change for each specific frequency component, and a relationship between the intensity change of the specific frequency component detected by the intensity change detection means and a predetermined standard change characteristic. an intensity change correction coefficient calculation means for calculating an intensity change correction coefficient by comparing the intensity change correction coefficient, and the average level calculated by the average level calculation means or the maximum level calculated by the maximum level calculation means is determined by the intensity change correction coefficient. It may be configured such that it is corrected and determined by.
また、バックグラウンドレベル演算手段におけるバック
グラウンドレベルの演算に用いる重み付け係数を、強度
変化補正係数演算手段によって演算された強度補正係数
の関数として設定する構成としてもよい。Further, the weighting coefficient used for calculating the background level in the background level calculating means may be set as a function of the intensity correction coefficient calculated by the intensity change correction coefficient calculating means.
〈作用〉
かかる構成によると、強度か所定期間毎にサンプリング
される所定区間内における、強度の最大レベルと平均レ
ベルとの差に基づいてノッキング検出が行われるため、
ノッキング振動特性に見合った高精度なノッキング検出
を行える。<Operation> According to this configuration, knocking is detected based on the difference between the maximum level and the average level of the intensity within a predetermined section sampled at predetermined intervals.
Highly accurate knocking detection commensurate with the knocking vibration characteristics can be performed.
また、周波数寄与率を用いて強度の最大レベルと平均レ
ベルとを補正する構成とすれば、ノッキングに寄与する
度合いの大きい周波数の強度をノッキング検出により大
きい割合で反映させることができるため、ノッキング検
出精度かより向上する。In addition, if the maximum level and average level of the intensity are corrected using the frequency contribution rate, the intensity of frequencies that contribute to knocking can be reflected at a larger rate in knocking detection. Accuracy will be improved.
更に、強度変化補正係数により平均レベル又は最大レベ
ルを、前記強度変化補正係数で補正する構成とすれば、
強度変化によって推定される振動特性がノッキング振動
特性に近い場合には平均レベル又は最大レベルをノッキ
ングと判定されやすくなる方向に補正することにより、
ノッキング検出精度か更に向上し、同様にバックグラウ
ンドレベルの演算に使用される重み付け係数を強度変化
補正係数で補正する構成とすれば、更に一層ノッキング
検出精度が向上する。Furthermore, if the average level or the maximum level is corrected by the intensity change correction coefficient,
When the vibration characteristics estimated by the intensity change are close to the knocking vibration characteristics, the average level or maximum level is corrected in a direction that makes it easier to judge it as knocking.
The knocking detection accuracy can be further improved, and if the weighting coefficient used to calculate the background level is similarly corrected by the intensity change correction coefficient, the knocking detection accuracy can be further improved.
〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。<Example> The present invention will be explained in detail below.
一実施例を示す第2図において、図示しない内燃機関の
シリンダブロックに付設されたノックセンサ(振動セン
サ)■は、圧電素子を内蔵し、機関振動に応じた波形の
検出(電圧)信号を出力する。In FIG. 2 showing an example, a knock sensor (vibration sensor) (not shown) attached to the cylinder block of an internal combustion engine has a built-in piezoelectric element and outputs a waveform detection (voltage) signal according to engine vibration. do.
前記ノックセンサ1の検出信号(アナログ信号)は、A
/D変換器2でA/D変換されてくし形フィルタ3に入
力される。The detection signal (analog signal) of the knock sensor 1 is A
The signal is A/D converted by the /D converter 2 and input to the comb filter 3.
前記くし形フィルタ3は、複数段の単位遅延素子からな
る遅延回路4と、この遅延回路4を迂回したデータから
遅延回路4の出力データを減算する加算器5とから構成
されており、このくし形フィルタ3には、ノックセンサ
lの検出信号から抽出したい周波数の数に対応する数の
共振器6a〜6eが並列接続された回路が縦接接続され
ている。The comb filter 3 is composed of a delay circuit 4 consisting of a plurality of stages of unit delay elements, and an adder 5 that subtracts the output data of the delay circuit 4 from the data that has bypassed the delay circuit 4. A circuit in which a number of resonators 6a to 6e corresponding to the number of frequencies to be extracted from the detection signal of the knock sensor 1 are connected in parallel is connected to the shaped filter 3 in tandem.
前記共振器6a〜6eは、相互に異なる周波数成分に共
振するようにしてあり、本実施例では、かかる共振周波
数を、ノッキング振動が顕著に表れるとされている周波
数域7kHz〜9kHzに従って7kHz、8kHz、
9kHz、10kHz11kHzとしである。The resonators 6a to 6e are configured to resonate at different frequency components, and in this embodiment, the resonant frequencies are set to 7kHz and 8kHz in accordance with the frequency range of 7kHz to 9kHz in which knocking vibrations are considered to be noticeable. ,
9kHz, 10kHz and 11kHz.
前記くし形フィルタ3において、遅延回路4をバイパス
させたデータから遅延回路4て遅延されたデータを減算
することによって、検出信号レベルを全体的に減衰させ
ると共に、特に遅延時間に対応する周波数を加算器5で
消し合わせて、周波数特性として所謂くし形となる結果
が得るようになっている。In the comb filter 3, by subtracting the data delayed by the delay circuit 4 from the data bypassed by the delay circuit 4, the detected signal level is attenuated as a whole, and in particular, the frequency corresponding to the delay time is added. They are canceled in the unit 5 to obtain a so-called comb-shaped frequency characteristic.
これにより、加算器5で消し合わされる信号に基づいて
各共振器6a〜6eが共振し続けることを抑止でき、各
周波数成分の強度か逐次得られるものである。上記くし
形フィルタ3及び共振器6a〜6eによって本実施例に
おける特定周波数成分抽出手段か構成される。Thereby, it is possible to prevent each resonator 6a to 6e from continuing to resonate based on the signals canceled by the adder 5, and the intensity of each frequency component can be obtained one after another. The comb filter 3 and the resonators 6a to 6e constitute a specific frequency component extraction means in this embodiment.
尚、本実施例では、上記のようにくし形フィルタ3と共
振器6a〜6eとの構成によってノックセンサIからの
信号から特定周波数成分を抽出するようにしたか、特定
周波数成分抽出手段としてアナログのバンドパスフィル
ターを必要とする周波数の数に対応させて設け、各バン
ドパスフィルターの出力をA/D変換してマイクロコン
ピュータ7に読み込ませるようにしても良い。In this embodiment, the specific frequency component is extracted from the signal from the knock sensor I by the configuration of the comb filter 3 and the resonators 6a to 6e as described above, or an analog device is used as the specific frequency component extracting means. Bandpass filters may be provided corresponding to the number of required frequencies, and the output of each bandpass filter may be A/D converted and read into the microcomputer 7.
前記各共振器6a〜6eの出力、即ち、各周波数成分毎
の強度信号は、マイクロコンピュータ7に入力されるよ
うになっており、マイクロコンピュータ7は、クランク
角センサ8からの検出信号に基づいて検出される所定の
周波数分析区間において前記各共振器6a〜6eを介し
て入力されるノックセンサ1の特定周波数成分に基づき
、図示しない内燃機関におけるノッキング発生を検出す
る。The outputs of the resonators 6a to 6e, that is, the intensity signals for each frequency component, are input to a microcomputer 7. Occurrence of knocking in an internal combustion engine (not shown) is detected based on specific frequency components of the knock sensor 1 input via the respective resonators 6a to 6e in a predetermined detected frequency analysis section.
かかるノッキング発生検出の内容を、第3図のフローチ
ャートに従って次に説明する。尚、本実施例において、
強度サンプリング手段、最大レベル演算手段、平均レベ
ル演算手段、ノッキング判別手段、バックグラウンドレ
ベル演算手段としての機能は、前記第3図のフローチャ
ートに示すように前記マイクロコンピュータ7がソフト
ウェア的に備えており、周波数寄与率記憶手段はマイク
ロコンピュータ7内蔵の不揮発性メモリによって構成さ
れる。The details of such knocking occurrence detection will be explained below with reference to the flowchart of FIG. 3. In addition, in this example,
The functions of the intensity sampling means, maximum level calculation means, average level calculation means, knocking discrimination means, and background level calculation means are provided by the microcomputer 7 as software, as shown in the flowchart of FIG. 3, The frequency contribution rate storage means is constituted by a nonvolatile memory built into the microcomputer 7.
第3図のフローチャートに示すノッキング発生検出は、
所定の周波数分析区間において行われるものであり、前
記所定の周波数分析区間とは、例えば点火雑音を避けて
各気筒の燃焼振動をサンプリングできる区間であり、例
えば6気筒機関においてはATDCIO°〜ATDC6
0°とし、クランク角センサ8からの検出信号に基づい
てかかる所定の周波数分析区間を検出する。The knocking occurrence detection shown in the flowchart of Fig. 3 is as follows:
This is carried out in a predetermined frequency analysis interval, and the predetermined frequency analysis interval is, for example, an interval in which combustion vibrations of each cylinder can be sampled while avoiding ignition noise. For example, in a 6-cylinder engine, ATDCIO° to ATDC6
0°, and such a predetermined frequency analysis section is detected based on the detection signal from the crank angle sensor 8.
周波数分析区間に入ると、前記共振器6a〜6eから所
定時間(所定期間)毎に出力される第7図に示すような
周波数スペクトルを順に記憶することて、第4図及び第
5図に示すように、分析区間内において所定時間毎に得
られる各周波数成分子、 (j=0〜n)の強度(fo
o、fzo、f2゜f、、・・f、、)、(fo3.f
ll 、 f21 、 f3+’ ”・f、、)、 (
fe2. f1□、f22.fs□” ’ f、z)
−−−(f、、、f、、、f2゜、f2.、f3.−−
f、、、)をサンプリングする(Sl)。この機能か
強度サンプリング手段に相当する。When entering the frequency analysis period, the frequency spectra as shown in FIG. 7 output from the resonators 6a to 6e at predetermined time intervals (predetermined period) are stored in order, and the frequency spectra shown in FIGS. 4 and 5 are stored in sequence. , the intensity (fo
o, fzo, f2゜f,...f,,), (fo3.f
ll , f21 , f3+' ”・f, ), (
fe2. f1□, f22. fs□"' f, z)
---(f,,,f,,,f2゜,f2.,f3.--
f, , ) (Sl). This function corresponds to intensity sampling means.
次に、これらサンプリングされた強度のデータに基づい
て、全周波数を総合した強度の最大レベルKSiを次式
により演算する(S2)。この機能か、最大レベル演算
手段に相当する。Next, based on these sampled intensity data, the maximum level KSi of the overall intensity of all frequencies is calculated using the following equation (S2). This function corresponds to the maximum level calculation means.
KSi = f 、o(max) XKFo + f
、(max) xKF+ +−・−+f 、、、(ma
X) XKF。KSi = f, o(max) XKFo + f
, (max) xKF+ +-・-+f ,,, (ma
X) XKF.
ここて、f 、+(max)は周波数成分子、のサンプ
リング強度(fat 、fz 、f2r 、f3+’
” f、)の中の最大値であり、KF、は周波数成分子
、かノッキングに寄与する度合いを示す周波数寄与率で
ある。周波数寄与率KF、は気筒や機関回転速度によっ
てばらつきかあるので、気筒及び機関回転速度に対して
三次元マツプに記憶したものから検索によって求めるよ
うにすれば、精度を高められる。Here, f , +(max) is the sampling intensity (fat , fz , f2r , f3+'
KF is the maximum value of ``f,), and KF is the frequency contribution factor that indicates the degree of contribution to knocking.The frequency contribution factor KF varies depending on the cylinder and engine rotation speed, so Accuracy can be improved by searching for the cylinder and engine speeds stored in a three-dimensional map.
この最大レベルKSLiは、ノッキングの大きさを表す
指標となる値である。This maximum level KSLi is a value that is an index representing the magnitude of knocking.
次に、同じく強度データに基づいて、全周波数を総合し
た強度の平均レベルSLiを次式により演算する(S3
)。この機能か平均レベル演算手段に相当する。Next, based on the intensity data, the average level SLi of the overall intensity of all frequencies is calculated using the following formula (S3
). This function corresponds to average level calculation means.
5Li= (KFo/mΣfso+KF+/mΣf、、
、I+・・・KF、 /mΣf、4)
このようにして求められた最大レベルKSLiと平均レ
ベルSLi との差を、バックグラウンドBGL iと
比較してノッキングの有無を判別する(S4)。5Li= (KFo/mΣfso+KF+/mΣf,,
, I+...KF, /mΣf, 4) The difference between the maximum level KSLi and the average level SLi obtained in this manner is compared with the background BGL i to determine whether or not there is knocking (S4).
即ち、BGLi+α<KSi−3Liであるときには、
ノッキングが発生していると判定しくS 5) 、BG
Li≧KSLi −SLi +α(αはしきい値)であ
るときには、ノッキングが発生していないと判定する(
S6)。この機能かノッキング判別手段に相当する。That is, when BGLi+α<KSi-3Li,
It is determined that knocking is occurring.S5), BG
When Li≧KSLi −SLi +α (α is a threshold value), it is determined that knocking has not occurred (
S6). This function corresponds to a means for determining knocking.
前記バックグラウンドレベルBGLiは、上記当該BG
Liと比較される最大レベルKSi と平均レベルSL
iとの差を、上記のノッキング判別でノッキング無しと
判定されたときに次式により加重平均演算して求められ
る(S7)。この機能か、バックグラウンド演算手段に
相当する。The background level BGLi is the background level BGLi.
Maximum level KSi and average level SL compared with Li
When it is determined that there is no knocking in the above-mentioned knocking determination, the difference from i is calculated by weighted average calculation using the following formula (S7). This function corresponds to a background calculation means.
X xか
かるノッキング判別によれば、最大レベルKSiと平均
レベルSLi との差は、基本的に振動レベルの最大値
と平均値との差の総和であり、ノッキング発生時には、
前述したノッキング振動の局所的に振動レベルが増大す
るという特性により、この差は増大する。According to this knocking determination, the difference between the maximum level KSi and the average level SLi is basically the sum of the differences between the maximum value and the average value of the vibration levels, and when knocking occurs,
This difference increases due to the above-mentioned characteristic of the knocking vibration that the vibration level locally increases.
一方、バックグラウンドレベルBGLiは、非ノツキン
グ時における最大レベルKSi と平均レベルSLiと
の差の総和の加重平均値である。On the other hand, the background level BGLi is a weighted average value of the sum of the differences between the maximum level KSi and the average level SLi during non-knocking.
したかって、ノッキング発生時には、(KSiSLi)
の値はBGLiに比較して十分大きな値となり、レベル
の小さい信号に対しても、正確なノッキング判別を行え
るのである。Therefore, when knocking occurs, (KSiSLi)
The value of is sufficiently large compared to BGLi, and knocking can be accurately determined even for signals with low levels.
また、ノッキングに対する寄与率の高い特定周波数を複
数選択し、強度の総和でノッキング判別を行うため、ノ
ッキング検出精度か向上し、特に本実施例では、周波数
成分毎に周波数寄与率を用いて重み付けを行って総和を
採るようにしたためノッキング検出精度はより向上する
。In addition, since multiple specific frequencies with a high contribution rate to knocking are selected and knocking is determined based on the sum of the intensities, the knocking detection accuracy is improved. In particular, in this embodiment, weighting is performed using the frequency contribution rate for each frequency component. The knocking detection accuracy is further improved because the summation is calculated.
次に、ノッキング振動特性をより正確に捕らえて機械振
動との区別をより明確にしてノッキング判別を行う実施
例について説明する。Next, an embodiment will be described in which knocking is determined by more accurately capturing knocking vibration characteristics and clearly distinguishing them from mechanical vibrations.
このものでは、平均レベルSLiの演算に際し、前記実
施例同様にして求めた周波数別の強度平均値の総和を、
強度変化補正係数KLPなる値で補正を行う。また、B
GLiの演算に際し、重み付けXを強度変化補正係数K
LPの関数として設定する。前記強度補正係数KLPを
用いてノッキング検出を行う本実施例のルーチンを第6
図のフローチャートに従って説明する。In this method, when calculating the average level SLi, the sum of the intensity average values for each frequency obtained in the same manner as in the above embodiment is
Correction is performed using a value called intensity change correction coefficient KLP. Also, B
When calculating GLi, the weighting X is changed to the intensity change correction coefficient K.
Set as a function of LP. The routine of this embodiment for detecting knocking using the intensity correction coefficient KLP is described in the sixth section.
The explanation will be given according to the flowchart shown in the figure.
まず、第3図の81同様にして周波数寄与率の強度を所
定時間毎にサンプリングした後(Sll)、該周波数分
析区間に入って初めて求められる各特定周波数成分の強
度(f、。、flO・・・f、o)を、夫々初期値とし
て記憶する(S12)。First, the intensity of the frequency contribution rate is sampled at predetermined time intervals (Sll) in the same manner as 81 in FIG. . . f, o) are stored as initial values, respectively (S12).
そして、各周波数成分毎に記憶された初期値が夫々変わ
らず、前記周波数分析区間において一定レベルの強度が
続くと仮定し、このときの前記強度の積分値の時間軸変
化を標本周期と前記初期値とに基づいて設定し、これを
規範変化特性とする(S13)。Then, assuming that the initial values stored for each frequency component do not change and the intensity continues at a constant level in the frequency analysis interval, the time-axis change in the integrated value of the intensity at this time is calculated as the sampling period and the initial value. This is set based on the value and is set as the standard change characteristic (S13).
次に、実際に入力される各周波数成分毎に求められる強
度の時間的推移(第7図参照)に基づき、かかる強度を
それぞれに時間軸上に標本周期ごとに積分し、周波数分
析区間内における強度変化の特性を検出する(S14)
。この機能か、強度変化検出手段に相当する。Next, based on the time course of the intensity determined for each frequency component that is actually input (see Figure 7), the intensity is integrated for each sample period on the time axis, and the intensity within the frequency analysis interval is Detect characteristics of intensity change (S14)
. This function corresponds to intensity change detection means.
そして、前述のように強度か不変であると仮定して得た
各周波数成分毎の規範変化特性と、実際に検出された各
周波数成分毎の強度積分値の変化の特性とを比較する(
S15)。Then, as mentioned above, the standard change characteristic for each frequency component obtained assuming that the intensity remains unchanged is compared with the characteristic of the change in the intensity integral value for each frequency component actually detected (
S15).
ここで、規範変化特性は、強度変化がないことを前提と
しているのでリニアに増大することになるが、これに対
し、実際の検出信号に基づいて得た強度積分値の変化特
性が合致しない場合には、その周波数成分にノッキング
振動か含まれているために、一定の強度で安定していな
いものと推定される。そこで、周波数成分側に所定時間
毎に強度積分値が規範変化特性に合致しているか否かを
判定し、検出区間内で合致しない場合の総数Cをカウン
タで計測する。Here, the standard change characteristic assumes that there is no change in intensity, so it will increase linearly, but on the other hand, if the change characteristic of the intensity integral value obtained based on the actual detection signal does not match. It is presumed that the frequency component of the oscilloscope contains knocking vibration, so it is not stable at a constant intensity. Therefore, it is determined whether the intensity integral value matches the standard change characteristic on the frequency component side at predetermined time intervals, and the total number C of cases where the intensity does not match within the detection interval is measured by a counter.
そして、前記総数Cに応じて強度変化補正係数KLPを
設定する。具体的には、総数Cが大きいほど、ノッキン
グ振動か含まれる割合か大きいのでノッキング判定がな
されやすくなる方向、つまり平均レベルSLiを減少さ
せて最大レベルKSi との差を増大させるべく小さい
値に設定する(S16)。Then, the intensity change correction coefficient KLP is set according to the total number C. Specifically, the larger the total number C, the greater the proportion of knocking vibrations included, so it is set to a smaller value in order to make it easier to determine knocking, that is, to decrease the average level SLi and increase the difference from the maximum level KSi. (S16).
前記S15と、このS16の機能とで強度変化補正係数
演算手段が構成される。The functions of S15 and S16 constitute an intensity change correction coefficient calculation means.
そして、強度の最大レベルKSiを第3図の82と同様
にして演算した後(S17)、上記のようにして設定さ
れた強度変化補正係数KLPにより、平均レベルSLi
を次式により演算する(S18)。After calculating the maximum intensity level KSi in the same manner as 82 in FIG. 3 (S17), the average level SLi is calculated using the intensity change correction coefficient KLP set as described above.
is calculated using the following equation (S18).
5Li= (KFo/mΣf 、o+KP、/mΣf、
+−−−KF、、/mΣf、、) −NLP
次いて、最大レベルKSi と平均レベルSL、i と
の差をパックブラウン1くルベルBGLiと比較してノ
ッキングの有無を判別しくS 19)、BGい→−α<
KSi−SLiのときは、ノッキング有りと判定しく5
20) 、BGLi+α≧KSi−SLiのときは、ノ
ッキング無しと判定する(S21)。5Li = (KFo/mΣf, o+KP, /mΣf,
+---KF,,/mΣf,,) -NLP Next, the difference between the maximum level KSi and the average level SL,i is compared with Pack Brown 1 and Lebel BGLi to determine the presence or absence of knocking.S19) BG → −α<
When using KSi-SLi, it is determined that there is knocking.5
20) When BGLi+α≧KSi−SLi, it is determined that there is no knocking (S21).
ノッキング無しと判定されたときは、バックグラウンド
レベルBGL iを演算して更新するか、その前に該演
算に使用される重み付け係数Xを、強度補正係数NLP
の関数として設定する。具体的には、NLPか大きいほ
どノッキング振動を含む割合が小さいから、そのときの
KSi−3Liの重みを大きくしてBGLiを演算すべ
く、重み付け係数Xを小さい値として設定する(S22
)。When it is determined that there is no knocking, the background level BGL i is calculated and updated, or the weighting coefficient X used for the calculation is changed to the intensity correction coefficient NLP before that.
Set as a function of Specifically, since the larger the NLP, the smaller the proportion of knocking vibrations included, the weighting coefficient
).
このようにして設定されたXを使用して、第3図の87
で用いた式を用いてBGLiを演算する(S23)。Using X set in this way, 87 in FIG.
BGLi is calculated using the formula used in (S23).
このように、強度補正係数KLPを用いることにより、
ノッキングの強度変化特性を捕らえて更に高精度にノッ
キング検出を行える。In this way, by using the intensity correction coefficient KLP,
By capturing the knocking intensity change characteristics, knocking can be detected with higher accuracy.
尚、本実施例では、強度変化補正係数KLPを平均レベ
ルを補正する値として設定したが、最大レベルを補正す
る値として設定してもよい。In this embodiment, the intensity change correction coefficient KLP is set as a value for correcting the average level, but it may be set as a value for correcting the maximum level.
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によると、振動センサから
の検出信号から複数の特定周波数成分の強度を、所定区
間内で所定期間毎にサンプリングし、その最大レベルと
平均的な値である平均レベルとの差に基づいてノッキン
グ検出を行うようにしたため、ノッキング特性に見合っ
た高精度な検出を行える。また、周波数寄与率や強度変
化補正係数を用いて補正演算することにより、ノッキン
グ精度を更に高めることができるという効果が得られる
。<Effects of the Invention> As explained above, according to the present invention, the intensities of a plurality of specific frequency components are sampled from the detection signal from the vibration sensor every predetermined period within a predetermined interval, and the maximum level and the average Since knocking is detected based on the difference from the average level, it is possible to perform highly accurate detection commensurate with the knocking characteristics. Further, by performing correction calculations using the frequency contribution factor and the intensity change correction coefficient, it is possible to obtain the effect that the knocking accuracy can be further improved.
第1図は本発明の構成を示すブロック図、第2図は本発
明の一実施例を示すシステムブロック図、第3図は同上
実施例におけるノッキング検出制御の内容を示すフロー
チャート、第4図及び第5図はそれぞれ同上実施例にお
ける特定周波数成分毎の強度のサンプリングの様子を示
すタイムチャート、第6図は別の実施例ににおけるノッ
キング検出制御の内容を示すフローチャート、第7図は
同上実施例における周波数スペクトルの一例を示す線図
、第8図は従来のノッキング検出装置の一例を示すブロ
ック図である。
l・・・ノックセンサ(振動センサ) 2・・・A
/D変換器 3・・・くし形フィルタ 4・・・遅
延回路 5・・・加算器 6a〜6e・・・共振器
7・・・マイクロコンピュータ 8・・・クランク角
センサ
特許出願人 日本電子機器株式会社
代理人 弁理士 笹 島 富二雄
第3図
第4図
第5図FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, FIG. 2 is a system block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a flowchart showing the details of knocking detection control in the above embodiment, and FIGS. Fig. 5 is a time chart showing how the intensity is sampled for each specific frequency component in the above embodiment, Fig. 6 is a flowchart showing the contents of knocking detection control in another embodiment, and Fig. 7 is the same embodiment as above. FIG. 8 is a block diagram showing an example of a conventional knocking detection device. l...Knock sensor (vibration sensor) 2...A
/D converter 3...Comb filter 4...Delay circuit 5...Adder 6a to 6e...Resonator 7...Microcomputer 8...Crank angle sensor patent applicant Nippon Electronics Agent Co., Ltd. Patent Attorney Fujio SasashimaFigure 3Figure 4Figure 5
Claims (4)
ンサと、 該振動センサの検出信号から複数の特定周波数成分を抽
出する特定周波数成分抽出手段と、該特定周波数成分抽
出手段で抽出された複数の特定周波数成分の強度を夫々
所定区間内で所定期間毎にサンプリングする強度サンプ
リング手段と、前記各特定周波数成分の所定区間におい
て複数個サンプリングされた強度の最大値の総和を最大
レベルとして演算する最大レベル演算手段と、前記各特
定周波数成分の所定区間において複数個サンプリングさ
れた強度の平均値の総和を平均レベルとして演算する平
均レベル演算手段と、前記最大レベル演算手段によって
演算された最大レベルと前記平均レベル演算手段によっ
て演算された平均レベルとの差を、バックグラウンドレ
ベルと比較してノッキングの有無を判別するノッキング
判別手段と、 前記最大レベル演算手段によって演算された最大レベル
と前記平均レベル演算手段によって演算された平均レベ
ルとの差を、前記ノッキング判別手段によりノッキング
無しと判定されたときに加重平均した加重平均値をバッ
クグラウンドレベルとして演算するバックグラウンドレ
ベル演算手段と、を含んで構成されたことを特徴とする
内燃機関のノッキング検出装置。(1) A vibration sensor attached to the engine body to detect engine vibration, a specific frequency component extraction means for extracting a plurality of specific frequency components from the detection signal of the vibration sensor, and Intensity sampling means for sampling the intensities of a plurality of specific frequency components at predetermined intervals within predetermined intervals, and calculating the sum of the maximum values of the intensities sampled in the plurality of intensities in the predetermined intervals of each of the specific frequency components as a maximum level. maximum level calculation means; average level calculation means for calculating the sum of average values of a plurality of sampled intensities in a predetermined section of each specific frequency component as an average level; and a maximum level calculated by the maximum level calculation means. knocking determination means for determining the presence or absence of knocking by comparing the difference between the average level calculated by the average level calculation means and a background level; and the maximum level calculated by the maximum level calculation means and the average level calculation. background level calculating means for calculating a weighted average value, which is a weighted average of the difference between the average level calculated by the means and the average level calculated by the means when no knocking is determined by the knocking determining means, as a background level; A knocking detection device for an internal combustion engine, characterized in that:
ングに寄与する周波数寄与率を記憶した周波数寄与率記
憶手段を備え、最大レベル演算手段及び平均レベル演算
手段は、特定周波数成分の最大値及び平均値を対応する
周波数成分の周波数寄与率によって補正した値の総和を
最大レベル及び平均レベルとして演算してなる請求項1
に記載の内燃機関のノッキング検出装置。(2) Frequency contribution storage means that stores the frequency contribution ratio contributing to knocking of the particular frequency component for each particular frequency component, and the maximum level calculation means and the average level calculation means are configured to calculate the maximum value and the average of the particular frequency component. Claim 1 wherein the maximum level and the average level are calculated by calculating the sum of values corrected by the frequency contribution rate of the corresponding frequency component.
The knocking detection device for an internal combustion engine described in .
検出手段と、該強度変化検出手段で検出された特定周波
数成分の強度変化と所定の規範変化特性とを比較して強
度変化補正係数を演算する強度変化補正係数演算手段と
、を備え、平均レベル演算手段により演算される平均レ
ベル又は最大レベル演算手段により演算される最大レベ
ルは、前記強度変化補正係数によって補正して求められ
る請求項1又は2に記載の内燃機関のノッキング検出装
置。(3) An intensity change detection means for detecting an intensity change for each specific frequency component, and an intensity change correction coefficient that is determined by comparing the intensity change of the specific frequency component detected by the intensity change detection means with a predetermined standard change characteristic. 2. An intensity change correction coefficient calculation means for calculating, wherein the average level calculated by the average level calculation means or the maximum level calculated by the maximum level calculation means is determined by correction using the intensity change correction coefficient. Or the knocking detection device for an internal combustion engine according to 2.
グラウンドレベルの演算に用いる重み付け係数を、強度
変化補正係数演算手段によって演算された強度補正係数
の関数として設定してなる請求項3に記載の内燃機関の
ノッキング検出装置。(4) Knocking in an internal combustion engine according to claim 3, wherein the weighting coefficient used for calculating the background level in the background level calculating means is set as a function of the intensity correction coefficient calculated by the intensity change correction coefficient calculating means. Detection device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19047490A JPH0635939B2 (en) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | Knocking detection device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19047490A JPH0635939B2 (en) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | Knocking detection device for internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0477629A true JPH0477629A (en) | 1992-03-11 |
| JPH0635939B2 JPH0635939B2 (en) | 1994-05-11 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19047490A Expired - Fee Related JPH0635939B2 (en) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | Knocking detection device for internal combustion engine |
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| JP (1) | JPH0635939B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018091214A (en) * | 2016-12-02 | 2018-06-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Detection system for internal combustion engine knocking |
| JP2018096255A (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Internal combustion engine knocking state detection device |
-
1990
- 1990-07-20 JP JP19047490A patent/JPH0635939B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2018091214A (en) * | 2016-12-02 | 2018-06-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Detection system for internal combustion engine knocking |
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| JPH0635939B2 (en) | 1994-05-11 |
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