JPH05332192A - エンジン用ノック制御装置 - Google Patents

エンジン用ノック制御装置

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JPH05332192A
JPH05332192A JP14287792A JP14287792A JPH05332192A JP H05332192 A JPH05332192 A JP H05332192A JP 14287792 A JP14287792 A JP 14287792A JP 14287792 A JP14287792 A JP 14287792A JP H05332192 A JPH05332192 A JP H05332192A
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JP
Japan
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knock
conversion
converter
engine
spectrum
Prior art date
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Pending
Application number
JP14287792A
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English (en)
Inventor
Koji Sakakibara
榊原  浩二
Yoshihiko Hirata
喜彦 平田
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スペクトルの平均レベルでノック判定するの
で、回転数毎にデータ数が変わっても判定に支障を来す
ことがない。 【構成】 ノックゲートの開始時期よりS22にてノッ
クセンサ信号のA/D変換を開始し、このA/D変換毎
にS23にてその値をフーリエ変換した後、S24にて
フーリエ変換した結果からノックに対応する特定周波数
のスペクトルを平均化してノックゲート期間の間、所定
時間ごとにこれを繰り返し、ノックゲート期間の間のノ
ックに対応する特定周波数のスペクトルの平均レベルか
らノック発生の有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はA/D変換中にフーリエ
変換の回転因子と前回のA/D変換値との乗算を実行
し、スペクトル強度を平均化してノック判定するエンジ
ン用ノック制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術として、ノックの振動に伴う複
数の周波数のパワーをFFT(高速フーリエ変換:Fas
t Fourier Transform)で計算してノック検出する技
術がある(例えば、特開平3−47449号公報)。
【0003】しかしながら、この方法には、サンプル
個数を2n にする必要があるので、ゲート期間に制約が
ある。FFTはDFT(混純状態フーリエ変換:Dis
creat Fourier Transform)より計算量が少ないが、
それでもサンプリングが全て終了してから計算を始める
ので、ゲート期間の終了から次のゲート期間の開始まで
の間に計算を終了するのは困難である。ここで、計算を
間に合わせようとすると、データ数を少なくする必要が
あり、精度が悪化する。サンプリングしたデータをR
AMに格納しておく必要があり、RAMを多量に増や
す。FFTの精度を保つためにゲート期間(ノックセ
ンサ信号の処理区間)を広くとる必要があるが、ゲート
期間を広くとると、図2のようにノック以外のノイズの
成分も増えるため、S/Nが悪化する。等の問題点があ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ノックの
ように数個のスペクトル強度のみが重要な場合は、DF
Tの方がFFTよりも処理負荷が小さい場合がある。
DFTならばデータ数に制限がないため、ノックゲート
を自由に設定できる。DFTはデータサンプリング途
中でも計算を進めることができるので、サンプリング終
了からノック判定までの時間を短くすることができる。
ノック検出の場合、エンジン回転数毎にノック振動の
継続時間、したがって、データ数が異なるので、パワー
の合計でノック検出するよりも、1データ当りのパワー
の平均でノック検出すべきである。DFTを使ってゲ
ート途中での振動パワーの最大値を算出することによ
り、S/Nを向上させることができる。という点に着目
し、A/D変換中の時間を利用して、特定の複数周波数
に対応するフーリエ変換の回転因子とA/D変換データ
の乗算を実行し、これを基にスペクトルの1データ当り
の平均レベルを求め、この平均レベルに基づいてノック
判定をすることにより、上記問題を解決することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのため本発明は図1に
示すごとく、 エンジンのノックに応じた振動を検出す
るノックセンサと、このノックセンサ信号の高周波成分
を減衰させるローパスフィルタと、このフィルタの出力
を所定周期でA/D変換するA/D変換器と、ノック判
定のための特定の周波数を選択する特定周波数選択手段
と、ノック判定のためのA/D変換のゲート期間を設定
するタイミング制御手段と、前記A/D変換器のA/D
変換値をA/D変換ごとにフーリエ変換するフーリエ変
換手段と、前記A/D変換器のA/D変換ごとに前記フ
ーリエ変換手段でフーリエ変換することにより得られた
スペクトルを平均化する平均化手段と、この平均化の結
果に基づいてノック判定をするノック判定手段と、この
ノック判定手段のノック判定結果に応じてノックを制御
するノック制御手段とを備えることを提供するものであ
る。
【0006】
【作用】タイミング制御手段により、ノックゲートが開
きA/D変換起動、スペクトルの初期化がされる。A/
D変換値をとり込み、特定周波数選択手段からノック周
波数が複数個選定され、これに対応したフーリエ変換が
フーリエ変換手段で実行される。尚、この変換はA/D
変換〜A/D変換の間で実行される。フーリエ変換結果
に基づいて、スペクトルの平均化が平均化手段において
実行される。この平均レベルに応じて、ノック判定、ノ
ック制御が実施される。
【0007】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて説明する。図
3において、1はエンジンのノックに応じた振動を検出
するノックセンサであり、周波数に対する出力特性がフ
ラットなものを使用する。2はおりかえし雑音検出用の
ローパスフィルタである。3はノックセンサ信号をデジ
タル処理してノックを判定するA/D変換器3aを内蔵
したDSP(デジタルシグナルプロセッサ)である。4
はDSP3からのノック判定結果に応じてエンジンの点
火時期、空燃比等のノック制御要因の制御量を計算する
ECM(エンジン制御用マイクロコンピュータ)であ
る。
【0008】図4はある特定の角度、例えば上死点後
(BTDC)10℃Aのタイミングで実行されるDSP
3の処理内容を示す。S10から本ルーチンが始まる
と、S11でA/D変換のゲート期間を設定するために
A/D変換開始タイミングがセットされる。このA/D
変換のゲート期間を設定するためのA/D変換開始及び
終了のタイミングは、例えば図7にあるようにエンジン
回転数によって定まっている。S12でノック判定用に
選定した特定の周波数のスペクトルを計算するRAM値
(スペクトルの実部、虚部の平均レベルXRM(k) ,X
IM(k) 及びパワーの最大値PMAX(k) )がクリアー
される。S13で本ルーチンが終了する。
【0009】図5はA/D変換開始タイミングで実行さ
れるDSP3の処理内容を示す。S20から本ルーチン
が始まると、S21でA/D変換終了タイミングがセッ
トされる。S22でその時点でのノックセンサ1の出力
信号をA/D変換する。S23でこのA/D変換値X
(n)をフーリエ変換する。ここは本発明のポイントの
1つとなるので詳しく説明する。DFTの変換式は、
【0010】
【数1】 ここで、X(n)は時系列データ、nは時系列データX
(n)の順番を示すインデックス、Nは時系列データの
総数、kは周波数を規定するインデックス、X(k) はk
で定まる周波数のスペクトル、WN は回転因子であり、
【0011】
【数2】
【0012】である。この回転因子WN は、
【0013】
【数3】
【0014】であり、kn=NでWN knは1周し、その
後は繰り返しとなる。例えばN=128,A/Dサンプ
リング周波数fs=50KHzとすると、周波数の分解
能ΔfはΔf=50KHz/64となる。周波数f=1
2.5KHz(k=16に対応)に着目すると、n=1
28/16=8、つまり8データでWN knが1周するこ
ととなる。
【0015】したがって、12.8KHzの定常信号を
DFTする場合、初めの8データまでの結果の平均と1
28データ全てDFTした平均とは全く同じ値になる。
すなわちデータ数さえある程度多ければ、N=128の
データを処理せずとも、それより少ないデータ数で本質
をとらえることができる。したがって、N=128でも
N=100まででDFTをうちきっても妥当な値を得る
ことができる。
【0016】また、WN knはあらかじめ計算結果をRO
Mに書き込んでおき、適宜値を読み出すことによりDF
Tの計算が可能になる。このWN knは単純に考えると、
各kに対し実部と虚部で128×2=256個必要だ
が、WN knの周期性を利用して、f=12.8KHzな
らば8×2=16個で済ますことができ、大幅なROM
の効率化ができる。
【0017】S23では特定のkにおいて、
【0018】
【数4】 XR(k) =X(n) cos(2π/N・k・n) XI(k) =X(n) sin(2π/N・k・n) を計算する。
【0019】S24ではスペクトルの平均化を下記のよ
うに実行する。
【0020】
【数5】 S25ではパワーを次式により計算する。
【0021】
【数6】 P(k) =XRM(k) ・XRM(k) +XIM(k) ・XIM(k) S26では、今回計算したパワーが今までの最大値RM
Ax(k) よりも大きい場合、P(k) をPMAX(k) に置
き換える。こうすることにより、ノックが発生した時の
パワーをとらえることができ、S/Nを向上させること
ができる。S27ではA/D変換終了タイミングになっ
たか否かを判断し、YESならばS29へ、NOならば
S28へ進む。S28では、A/D変換サンプリング周
期(S22の実行周期)を所定値にするために時間調整
をして、S22へ戻る。S29で本ルーチンが終了す
る。
【0022】図6はA/D終了タイミングでの処理内容
を示すフローチャートである。S30から本ルーチンが
始まると、S31でノック判定レベルを例えば下式のよ
うに計算する。
【0023】
【数7】 VKD(k) =KVAL(k,cyl) ×VMEAN(k,cyl) ここで、kは周波数を表すインデックス、cylは気筒
を表すインデックス、VKD(k) はノック判定レベル、K
VAL(k,cyl) はエンジン条件、周波数、気筒毎に設定
される係数、VMEAN(k,cyl) は周波数毎、気筒毎の
PMAX(k) の平均レベルである。
【0024】こうすることにより、気筒別、周波数別に
ノック判定レベルを作成することができ、ノック検出精
度を高めることができる。S32では、周波数毎の振動
パワーの最大値PMAX(k) とノック判定レベルV
KD(k) とを比較し、PMAX(k) がVKD(k) 以上の場合
ノックと判定する。このS31とS32では複数のノッ
ク周波数について実行する。そして、複数のノック周波
数でノック判定した結果、1つの周波数でもノックと判
定された場合は今回の燃焼中にノックありと判断する。
【0025】S33ではその結果をポート出力する。例
えば、ノックありの場合、あるポートを0にし、なしの
場合1にする。ECM4はこのポートを読んで、点火時
期等によりノック制御を行う。S35で本ルーチンが終
了する。
【0026】
【発明の効果】本発明は下記効果を有するため、精度の
高いノック制御が可能となる。 ノックゲートを自由に設定できる。
【0027】ゲート終了からノック判定までの時間が
短いので、ノック判定結果をすばやく点火時期等に反映
することができる。 スペクトルの平均レベルでノック判定するので、回転
数毎にデータ数が変わっても判定に支障を来さない。
【0028】ゲート区間内での振動パワーの最大値を
求めることができるため、S/Nを向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクレーム対応図である。
【図2】ゲート期間とノックセンサ信号波形図である。
【図3】本発明装置の一実施例を示すブロック図であ
る。
【図4】BTDC10℃Aタイミングで実行されるDS
Pの処理内容を示すフローチャートである。
【図5】A/D変換開始タイミングで実行されるDSP
の処理内容を示すフローチャートである。
【図6】A/D変換終了タイミングで実行されるDSP
の処理内容を示すフローチャートである。
【図7】A/D変換開始、終了タイミングを示す図であ
る。
【符号の説明】
1 ノックセンサ 2 ローパスフィルタ 3 ディジタルシグナルプロセッサ 3a A/D変換器 4 エンジン制御マイクロコンピュータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンのノックに応じた振動を検出す
    るノックセンサと、 このノックセンサ信号の高周波成分を減衰させるローパ
    スフィルタと、 このフィルタの出力を所定周期でA/D変換するA/D
    変換器と、 ノック判定のための特定の周波数を選択する特定周波数
    選択手段と、 ノック判定のためのA/D変換のゲート期間を設定する
    タイミング制御手段と、 前記A/D変換器のA/D変換値をA/D変換ごとにフ
    ーリエ変換するフーリエ変換手段と、 前記A/D変換器のA/D変換ごとに前記フーリエ変換
    手段でフーリエ変換することにより得られたスペクトル
    を平均化する平均化手段と、 この平均化の結果に基づいてノック判定をするノック判
    定手段と、 このノック判定手段のノック判定結果に応じてノックを
    制御するノック制御手段とを備えることを特徴とするエ
    ンジン用ノック制御装置。
  2. 【請求項2】 前記フーリエ変換手段は前記A/D変換
    器のA/D変換とA/D変換との間の時間を利用してフ
    ーリエ変換を実行することを特徴とする請求項1記載の
    エンジン用ノック制御装置。
  3. 【請求項3】 前記ノック判定手段はゲート期間内のス
    ペクトルの平均レベルの最大パワーに基づいてノックを
    判定することを特徴とする請求項1または2記載のエン
    ジン用ノック制御装置。
JP14287792A 1992-06-03 1992-06-03 エンジン用ノック制御装置 Pending JPH05332192A (ja)

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JP14287792A JPH05332192A (ja) 1992-06-03 1992-06-03 エンジン用ノック制御装置

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JP (1) JPH05332192A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999023372A3 (en) * 1997-11-03 1999-08-19 Engelhard Corp Apparatus and method for diagnosis of catalyst performance
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020219