JP3471034B2 - Knock detection device - Google Patents
Knock detection deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの気筒内の
エンドガスの自己着火により発生する圧力波に起因する
ノッキングを制御するノッキング制御装置に関し、特に
本発明ではノッキングの検出の精度を向上できるノッキ
ング検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a knocking control device for controlling knocking resulting from a pressure wave generated by self-ignition of end gas in a cylinder of an engine, and particularly to the present invention, knocking detection capable of improving knocking detection accuracy. Regarding the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のノッキング制御装置は、ノッキン
グを検出するためにエンジンに取り付けられている、例
えば圧電素子からなるノックセンサと該ノックセンサか
らの信号がノッキング信号であるかを判定するノック判
定手段と、該ノック判定手段に対してノックセンサから
の信号がノック信号かを判定するための判定レベルを発
生する判定レベル発生手段と、該ノック判定手段でノッ
キングが発生したと判断したらスパークプラグの火花を
飛ばす点火時期を操作してノッキングを制御する点火時
期操作手段とを具備している。Conventional knock control apparatus is mounted on the engine to detect knocking, for example, knock-size determines the signal from the knock sensor and the knock sensor consisting of a piezoelectric element which is the knocking signal
A constant section, a determination level generating means for the signal from the knock sensor generates a decision level for determining whether knock signal to the knock decision means, spark plug if it is determined that knocking has occurred in said knock determination means And an ignition timing operating means for controlling knocking by operating an ignition timing for flying a spark.
【０００３】ノッキングが生じるノッキング周波数ｆo
はエンジンの固有振動数により決まるので、自動車の車
種ごとにノッキング周波数に共振する圧電素子のノック
センサが製作される。さらに雑音の影響を除去しノッキ
ングの検出の精度を向上するために、前記ノッキングの
周波数ｆo に対して一定周波数Δｆの信号のみを通過さ
せるフィルタリングが行われている。ノッキングの発生
はエンジンの回転数にかかわらずエンジンのクランク軸
の角度でほぼ一定であり、前記判定レベルではノッキン
グ信号の判定レベルは、ノッキングの発生が予想される
区間でノッキング信号のレベルの平均値をとり、その定
数倍の電圧値を越えた信号の回数とか、ピークレベルの
電圧値によりノッキングの有無を判定していた。Knocking frequency fo at which knocking occurs
Is determined by the natural frequency of the engine, so that a knock sensor of a piezoelectric element that resonates at a knocking frequency is manufactured for each vehicle type. Further, in order to remove the influence of noise and improve the accuracy of knocking detection, filtering is performed to pass only a signal of a constant frequency Δf with respect to the knocking frequency fo. The occurrence of knocking is substantially constant with the angle of the crankshaft of the engine regardless of the engine speed, and at the above-mentioned determination level, the determination level of the knocking signal is the average value of the levels of the knocking signal in the interval where knocking is expected to occur. Then, the presence or absence of knocking is determined by the number of times the signal exceeds a voltage value that is a constant multiple of the value, or by the voltage value at the peak level.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ノッキング制御装置では、エンジンの気筒の種類による
ノッキングの周波数のばらつきが大きいため、前記ノッ
クセンサのフィルタリングの周波数の調整の際にパラメ
ータの合わせ込みが煩雑になるという問題がある。However, in the conventional knocking control device, since there is a large variation in the knocking frequency depending on the type of cylinder of the engine, the parameters are not matched when the filtering frequency of the knock sensor is adjusted. There is a problem that it becomes complicated.
【０００５】したがって本発明は上記問題点に鑑みエン
ジンの気筒の種類によるノッキングの周波数のばらつき
があってもフィルタリングの調整が容易で雑音の混入で
誤動作もないノッキング制御装置を提供することを目的
とする。Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a knocking control device in which even if there is a variation in knocking frequency depending on the type of engine cylinder, filtering adjustment is easy and noise does not cause malfunction. To do.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、エンジンの点火時期を調整してノッキン
グを制御するノッキング制御装置に、ノックセンサ、ノ
ッキング周波数分析手段、第１の記憶手段、残り観測区
間のデータ作成手段、判定基準発生手段及び周波数分析
ノッキング判定手段を設ける。In order to solve the above problems, the present invention provides a knocking control device for controlling knocking by adjusting an ignition timing of an engine, a knock sensor, a knocking frequency analyzing means, and a first memory. Means, data generation means for remaining observation section, determination reference generation means, and frequency analysis knock determination means are provided.
【０００７】前記ノックセンサは前記エンジンのノッキ
ングを検出する。前記ノッキング周波数分析手段は前記
エンジンのピストンの上死点間のノッキングが発生する
期間に設定された所定計測時間内を複数の一定の観測区
間に分割して各観測区間毎に、前記ノックセンサからの
ノッキング信号の周波数分析を行う。前記第１の記憶手
段は前記複数の観測区間毎の前記ノックセンサの信号デ
ータを記憶し前記ノッキング周波数分析手段に出力す
る。The knock sensor detects knocking of the engine. The knocking frequency analysis means causes knocking between the top dead center of the piston of the engine.
The predetermined measurement time set in the period is divided into a plurality of constant observation sections, and the frequency of the knocking signal from the knock sensor is analyzed for each observation section. The first storage means stores the signal data of the knock sensor for each of the plurality of observation sections and outputs the signal data to the knocking frequency analysis means.
【０００８】前記残り観測区間のデータ作成手段は前記
分割により一定の観測区間に満たない残りの観測区間の
データに他の観測区間から足りない分だけのデータを加
えて一定の観測区間のデータを作成し前記ノッキング周
波数分析手段に出力する。前記判定基準発生手段はノッ
キングの判定基準を発生する。すなわち前記周波数分析
ノッキング判定手段は前記ノッキング周波数分析手段か
らの周波数分析されたパワーレベルと前記判定基準発生
手段の判定基準とを比較しこれを越えるとノッキングの
発生と判断する。[0008] The remaining data creating means of the observation interval is the <br/> divided by the constant added by an amount of data missing from certain less than observation interval remaining observation interval data to other observation interval of observation Data for the section is created and output to the knocking frequency analysis means. The criterion generating means generates a criterion for knocking. That is, the frequency analysis knocking determination means compares the power level subjected to the frequency analysis from the knocking frequency analysis means with the determination reference of the determination reference generation means, and determines that knocking occurs if the power level is exceeded.
【０００９】さらに該ノッキング周波数分析手段により
周波数分析された結果を各観測区間毎に記憶する第２の
記憶手段と、前記各観測区間のピーク周波数のパワーレ
ベルを検知し、該パワーレベルの大きい複数の観測区間
の周波数分析結果を合成する観測区間の周波数分析結果
の合成手段と、前記観測区間の周波数分析結果の合成手
段によって合成された周波数分析のピーク周波数のパワ
ーレベルと前記判定基準発生手段の判定基準とを比較す
るようにしてもよい。Further, a second storage means for storing the result of the frequency analysis by the knocking frequency analysis means for each observation section, and a power level of a peak frequency of each observation section are detected, and a plurality of power levels having a large power level are detected. Of the frequency analysis result of the observation section, the power level of the peak frequency of the frequency analysis synthesized by the synthesis means of the frequency analysis result of the observation section, and the determination criterion generating means You may make it compare with a determination standard.
【００１０】[0010]
【作用】本発明のノッキング制御装置によれば、前記ノ
ックセンサによって前記エンジンのノッキングが検出さ
れ、前記ノッキング周波数分析手段によって前記エンジ
ンのピストンの上死点間の所定計測時間内が複数の一定
の観測区間に分割されて各観測区間毎に、前記ノックセ
ンサからのノッキング信号の周波数分析が行われる。よ
ってエンジンの気筒の種類によるノッキングの周波数の
ばらつきがあってもフィルタリングの調整が容易にな
る。前記第１の記憶手段によって前記複数の観測区間毎
の前記ノックセンサの信号データが記憶され前記ノッキ
ング周波数分析手段に出力され、前記残り観測区間のデ
ータ作成手段によって前記分割により一定の観測区間に
満たない残りの観測区間のデータに他の観測区間から足
りない分だけのデータを加えて一定の観測区間のデータ
が作成され前記ノッキング周波数分析手段に出力され
る。すなわち前記ノッキング周波数分析手段によって前
記第１の記憶手段からの観測区間のデータ及び前記残り
の観測区間のデータ作成手段からの残り観測区間のデー
タが入力されると各観測区間の周波数分析が行われ、前
記判定基準発生手段によってノッキングの判定基準が発
生され、前記周波数分析ノッキング判定手段によって前
記ノッキング周波数分析手段からの周波数分析されたパ
ワーレベルと前記判定基準発生手段の判定基準とを比較
しこれを越えるとノッキングの発生と判断される。した
がって各観測区間でノッキング発生の判断をするので、
不必要なノイズを拾わないので検出精度は著しく改善さ
れる。According to the knocking control device of the present invention, knocking of the engine is detected by the knock sensor, and the knocking frequency analyzing means determines a plurality of constant intervals within a predetermined measurement time between the top dead center of the piston of the engine. It is divided into observation sections, and the frequency analysis of the knocking signal from the knock sensor is performed for each observation section. Therefore, even if the knocking frequency varies depending on the type of cylinder of the engine, the adjustment of the filtering becomes easy. Said first signal data of the knock sensor for each of the plurality of observation interval by the storage means is stored is outputted to the knocking frequency analysis means, less than a certain observation interval by the division by the data generating means of the remaining observation interval The data of the fixed observation section is created by adding the data of the remaining observation section to the data of the other observation sections, and the data of the fixed observation section is output to the knocking frequency analysis means. That is, when the knocking frequency analysis means inputs the observation section data from the first storage means and the remaining observation section data from the remaining observation section data creating means, frequency analysis of each observation section is performed. , The knocking judgment criterion is generated by the judgment criterion generating means, and the frequency analysis power level from the knocking frequency analyzing means by the frequency analysis knocking judging means is compared with the judgment criterion of the judgment criterion generating means. If it exceeds, it is determined that knocking has occurred. Therefore, since it is determined whether knocking occurs in each observation section,
The detection accuracy is significantly improved by not picking up unwanted noise.
【００１１】さらに該ノッキング周波数分析手段により
周波数分析された結果を各観測区間毎に記憶する第２の
記憶手段と、前記各観測区間のピーク周波数のパワーレ
ベルを検知し該パワーレベルの大きい複数の観測区間の
周波数分析結果を合成する観測区間の周波数分析結果の
合成手段とを設けることにより、観測区間の境界で生じ
るノッキングの発生によるパワーレベルの分散を防止
し、判定基準レベルに対して十分大きなノッキングレベ
ルを得ることができる。Further, there is provided a second storage means for storing the result of the frequency analysis by the knocking frequency analysis means for each observation section, and a plurality of power levels of the peak frequency detected in each of the observation sections and having a large power level. By providing a means for synthesizing the frequency analysis result of the observation section for synthesizing the frequency analysis result of the observation section, the dispersion of the power level due to the occurrence of knocking occurring at the boundary of the observation section is prevented, and it is sufficiently larger than the judgment reference level. You can get a knocking level.
【００１２】[0012]
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図１は本発明の第１の実施例に係るノッキン
グ制御装置を示す図である。本図に示すノッキング制御
装置は、ノッキングを検出するためにエンジンに取り付
けられている、例えば圧電素子からなるノックセンサ１
と、エンジンのピストンの上死点に対する相対位置であ
るクランク角を検出するクランク角センサ２と、前記ノ
ックセンサ１からのアナログ信号に帯減制限をかけ折り
返しノイズが流入しないようにするＬＰＦ１０と該ＬＰ
Ｆ１０の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
３（Analog to Digital Converter)とを含む。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a knocking control device according to a first embodiment of the present invention. The knocking control device shown in this figure is mounted on an engine to detect knocking, for example, a knock sensor 1 including a piezoelectric element.
A crank angle sensor 2 for detecting a crank angle which is a position relative to the top dead center of the piston of the engine; an LPF 10 for limiting an analog signal from the knock sensor 1 to prevent folding noise from flowing. LP
An A / D converter 3 (Analog to Digital Converter) for converting the output of F10 into a digital signal is included.
【００１３】さらにノッキング制御装置は、前記Ａ／Ｄ
変換器３によりディジタル信号に変換されたノッキング
信号を後述する高速フーリエ変換（Fast Fourier Trans
formation)により周波数分析し易くするために処理する
第１の信号処理手段４と、該第１の信号処理手段４によ
り処理された信号を高速フーリエ変換して周波数分析
を、所定のサンプリング周波数、所定のポイント数で、
行うノッキング周波数分析手段５を含む。前記第１の信
号処理手段４を設ける理由は以下の通りである。Further, the knocking control device is the A / D
The knocking signal converted into the digital signal by the converter 3 is a fast Fourier transform described later.
formation), and a first signal processing means 4 for processing for facilitating frequency analysis, and fast Fourier transform of the signal processed by the first signal processing means 4 for frequency analysis to determine a predetermined sampling frequency and a predetermined frequency. In points
The knocking frequency analysis means 5 for performing is included. The reason for providing the first signal processing means 4 is as follows.
【００１４】図２はエンジンの回転数とノッキングの発
生を検出するためのノック計測区間との関係を説明する
図である。本図に示すように、エンジンのピストンのシ
リンダ内の往復運動で最も上にきた位置である上死点
（ＴＤＣ）の間において、ノッキングが生じ、このノッ
キングが生じるノッキング発生時間は、クランク角によ
り定まり、エンジンの回転数が小さく例えば１０００ｒ
ｐｍであれば、長くなる。逆にエンジンの回転数が大き
く例えば６０００ｒｐｍであれば、上記ノッキング発生
時間は短くなる。このため、ノッキングを計測するノッ
キング計測区間はエンジンの回転数に依存して、回転数
が小さければ長くし、回転数が大きければ、短くしなけ
ればならない。なお回転数が変化してもノッキング信号
の周波数は同一である。FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the engine speed and the knock measurement section for detecting the occurrence of knocking. As shown in this figure, knocking occurs between top dead center (TDC), which is the highest position in the reciprocating motion of the piston of the engine in the cylinder, and the knocking occurrence time at which this knocking occurs depends on the crank angle. Fixed, the engine speed is low, for example 1000r
If it is pm, it will be long. On the contrary, when the engine speed is large and is, for example, 6000 rpm, the knocking occurrence time becomes short. Therefore, depending on the engine speed, the knocking measurement section for measuring knocking must be long if the engine speed is low and short if the engine speed is high. The frequency of the knocking signal is the same even if the rotation speed changes.
【００１５】このようにノッキング計測時間が回転数に
依存するため、すなわちエンジンの回転数に反比例して
ノッキング計測時間が短くなり、前記ノッキング周波数
分析手段５のサンプリング周波数を一定に設定すれば、
前記ノッキング周波数分析手段５のポイント数が変化す
ることになる。他方前記ノッキング周波数分析手段５の
ポイント数を一定に設定すれば、サンプリング周波数が
変化することになる。前者の場合にはあまり高速フーリ
エ変換のポイント数が大きくなれば計算時間が増大しリ
アルタイム処理が苦しくなる。さらに一般的にはポイン
ト数２n（ｎ：整数）で高速フーリエ変換を行うため、
中途半端なデータ数には対応しにくい。後者の場合に
は、高速フーリエ変換の分解能が変化し、サンプリング
周波数が高すぎたり、低すぎたりすれば、必要な信号が
検出されなくなる。そこで必要な性能（分解能、計算時
間等）を保ったまま高速フーリエ変換の処理ができる必
要がある。以下に第１の信号処理手段４の説明を行う。As described above, since the knocking measurement time depends on the rotation speed, that is, the knocking measurement time is shortened in inverse proportion to the rotation speed of the engine, and if the sampling frequency of the knocking frequency analysis means 5 is set to be constant,
The number of points of the knocking frequency analysis means 5 changes. On the other hand, if the number of points of the knocking frequency analyzing means 5 is set to be constant, the sampling frequency will change. In the former case, if the number of points of the fast Fourier transform becomes too large, the calculation time increases and real-time processing becomes difficult. More generally, since the fast Fourier transform is performed with the number of points 2 n (n: integer),
It is difficult to handle halfway data. In the latter case, the resolution of the fast Fourier transform changes, and if the sampling frequency is too high or too low, the necessary signal cannot be detected. Therefore, it is necessary to be able to process the fast Fourier transform while maintaining the required performance (resolution, calculation time, etc.). The first signal processing means 4 will be described below.
【００１６】図３は第１の信号処理手段４の構成を示す
図であり、図４は第１の記憶手段に形成される観測区間
を説明する図である。図３に示す第１の信号処理手段４
は、Ａ／Ｄ変換器３からのデータを記憶し、記憶された
データを観測区間毎に区分してノッキング周波数分析手
段５に出力する第１の記憶手段４１を含む。該第１の記
憶手段４１では、後述するノック計測区間の情報を得
て、図４に示すように、観測区間毎にデータを記憶す
る。すなわちノッキング周波数分析手段５のサンプリン
グ周波数とポイント数が予め決定されているので、例え
ば、サンプリング周波数を３０ＫＨｚ、サンプリングデ
ータ数であるポイント数を２6 ＝６４とすると、一つの
観測区間の時間は、
（１／３０ＫＨｚ）×６４＝２．１３ミリ秒
となる。かくして第１の記憶手段４１ではノッキング計
測時間において複数の観測区間に分けて連続的に周波数
分析用のデータが記憶され、ノッキング周波数分析手段
では観測区間を単位にして６４ポイントのデータで周波
数分析を行うので適切な分解能、計算時間等を確保でき
る。よってエンジンの気筒の種類によるノッキングの周
波数のばらつきがあってもフィルタリングの調整が容易
になる。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the first signal processing means 4, and FIG. 4 is a diagram for explaining an observation section formed in the first storage means. First signal processing means 4 shown in FIG.
Includes a first storage unit 41 that stores the data from the A / D converter 3, divides the stored data into observation sections, and outputs the divided data to the knocking frequency analysis unit 5. The first storage means 41 obtains information on a knock measurement section, which will be described later, and stores data for each observation section, as shown in FIG. That is, since the sampling frequency and the number of points of the knocking frequency analysis means 5 are predetermined, for example, when the sampling frequency is 30 KHz and the number of points which is the number of sampling data is 2 6 = 64, the time of one observation section is (1/30 KHz) × 64 = 2.13 milliseconds. Thus, the first storage means 41 continuously stores the data for frequency analysis divided into a plurality of observation intervals in the knocking measurement time, and the knocking frequency analysis means performs the frequency analysis with 64 points of data in units of observation intervals. Since it is performed, appropriate resolution and calculation time can be secured. Therefore, even if the knocking frequency varies depending on the type of cylinder of the engine, the adjustment of the filtering becomes easy.
【００１７】ところで、使用するノッキング周波数分析
手段５では、使用できる全ポイント数を観測区間数に分
割して使用しているが、ノッキング時間が各上死点間で
変化するため、図４に示すように、ノッキング時間を観
測時間で分割した残りの観測区間が例えば３０ポイント
数であり、上記単位時間（上記例では２．１３ミリ秒）
以下の場合がある。この場合にはこの残りの観測区間は
計測に使用しないか、または３０ポイント数だけ計測
し、残りの不足分３４ポイントのデータは「０」をいれ
ることが考えられる。いずれにしても、ノッキング検出
の精度の向上に寄与せず支障をきたすのでこの状態を回
避する必要がある。なおこのように観測区間に端数ので
るのは、ノック計測時間の固定を優先して行い、ノック
キングを検出する範囲を確保するためである。上記支障
の回避を以下に説明する。By the way, in the knocking frequency analyzing means 5 to be used, the total number of usable points is divided into the number of observation sections for use. However, since the knocking time changes between each top dead center, it is shown in FIG. As described above, the remaining observation section obtained by dividing the knocking time by the observation time is, for example, 30 points, and the above unit time (2.13 milliseconds in the above example)
There are the following cases. In this case, it is conceivable that the remaining observation section is not used for measurement, or only the number of 30 points is measured and the remaining 34 points of data are filled with "0". In any case, since it does not contribute to the improvement of the accuracy of knocking detection and causes trouble, it is necessary to avoid this state. In addition, the reason why the observation section is rounded is to secure the range in which knocking is detected by giving priority to fixing the knocking measurement time. The avoidance of the obstacle will be described below.
【００１８】図３に戻り、第１の信号処理手段４は、さ
らに前記クランク角センサ２からのクランク角信号から
エンジンの回転数を導出する回転数導出手段４２と、該
回転数導出手段４２で導出された回転数からノック計測
区間の時間を導出してノック計測区間の情報を第１の記
憶手段４１に与えるノック計測時間導出手段４３と、前
記観測区間の時間から前記ノック計測区間の時間を複数
の観測区間に分割する観測区間分割手段４４と、分割さ
れた観測区間の内一定の観測区間に満たない残りの観測
区間ポイント数を求め、第１の記憶手段４１からこのポ
イント数に対応するデータと一つ前の観測区間の後半か
ら所定ポイント数に足りないポイント数のデータを取り
出して残り観測区間のデータを作成してノッキング周波
数分析手段５に出力する残り観測区間のデータ作成手段
４５とを含む。。以下に残りの観測区間のデータ作成手
段４５を説明する。Returning to FIG. 3, the first signal processing means 4 further includes a rotation speed deriving means 42 for deriving the rotation speed of the engine from the crank angle signal from the crank angle sensor 2, and the rotation speed deriving means 42. Knock measurement time deriving means 43 for deriving the time of the knock measurement section from the derived rotational speed and giving information of the knock measurement section to the first storage means 41, and for calculating the time of the knock measurement section from the time of the observation section. Observation section dividing means 44 for dividing the observation section into a plurality of observation sections, and the number of remaining observation section points which are less than a certain observation section among the divided observation sections are obtained and corresponded to the number of points from the first storage means 41. The data and the data of the number of points which is less than the predetermined number of points are taken out from the latter half of the previous observation section, the data of the remaining observation section is created and output to the knocking frequency analysis means 5. To and a data creation unit 45 of the remaining observation period. . The data creating means 45 for the remaining observation sections will be described below.
【００１９】図５はノッキング計測区間を複数の観測区
間に分割した残りの観測区間でのデータ作成を説明する
図である。本図に示す例では、前述のようにサンプリン
グ周波数を３０ＫＨｚ、サンプリングデータ数（ポイン
ト数）を６４個とし、このため観測区間の単位時間が
２．１３ミリ秒となり、４気筒エンジンで考えると、エ
ンジン回転数が３０００ｒｐｍ時にはＴＤＣ間（１８０
°クランク軸）は１０ミリ秒となり、ノック計測区間を
クランク角（ＡＴＤＣ）１０°〜１００°とすると、ノ
ック計測時間は５ミリ秒となる。よって５ミリ秒÷２．
１３ミリ秒＝２余り０．７６ミリ秒、０．７６ミリ秒÷
２．１３ミリ秒×６４≒２３、すなわち６４個のデータ
２組みつまり、図５に示すように、１組目としてＤ1 、
Ｄ2 、Ｄ3 、…、Ｄ63、Ｄ64、２組としてＤ65、Ｄ66、
…、Ｄ88、Ｄ89、…、Ｄ128 に対して３組目では、２３
個のデータと共に２組目の後半の４１個のデータを重複
使用してＤ88、Ｄ89、…、Ｄ128 Ｄ129 、…、Ｄ161 と
してデータが形成される。FIG. 5 is a view for explaining the data creation in the remaining observation section obtained by dividing the knocking measurement section into a plurality of observation sections. In the example shown in this figure, the sampling frequency is 30 KHz and the number of sampling data (the number of points) is 64 as described above. Therefore, the unit time of the observation section is 2.13 milliseconds, and considering a 4-cylinder engine, When the engine speed is 3000 rpm, between TDC (180
(° crankshaft) is 10 milliseconds, and the knock measurement time is 5 milliseconds when the knock measurement section has a crank angle (ATDC) of 10 ° to 100 °. Therefore 5 ms / 2.
13 ms = 2 remainders 0.76 ms, 0.76 ms ÷
2.13 ms × 64≈23, that is, two sets of 64 data, that is, as shown in FIG. 5, D1 as the first set,
D2, D3, ..., D63, D64, as two sets D65, D66,
…, D88, D89,…, D128, 23 in the third set
, D128, D129, ..., D161 are formed by duplicating 41 data in the latter half of the second set together with this data.
【００２０】図１に戻り、前記ノッキング制御装置は、
前記ノッキング周波数分析手段５からの周波数分析結果
に基づきピーク周波数のパワーレベルが判定基準を越え
るかを判定してノッキング発生を判断する周波数分析ノ
ッキング判定手段７と、該周波数分析ノッキング判定手
段７に対して前記判定基準を与えるために判定基準を発
生する判定基準発生手段８と、該周波数分析ノッキング
判定手段７によってノッキング発生と判定されたらスパ
ークプラグの火花を飛ばす点火時期を操作してノッキン
グを制御する点火時期操作手段９とを含む。Returning to FIG. 1, the knocking control device is
Based on the frequency analysis result from the knocking frequency analysis means 5, the frequency analysis knocking determination means 7 for determining whether or not the power level of the peak frequency exceeds the determination standard to determine the occurrence of knocking, and the frequency analysis knocking determination means 7. And the knocking control means 8 for controlling the knocking by controlling the spark timing of the spark plug when the knocking determination means 7 determines that knocking has occurred. Ignition timing operating means 9 is included.
【００２１】図６はノッキング発生の判定を示す図であ
る。本図に示すように、ノッキング周波数分析手段５の
各観測区間で得られた周波数の分析結果により、ノッキ
ング信号のピーク周波数ｆo でのパワーレベルが判定レ
ベルｖよりも大きいかを判定され、大きい場合にはノッ
キングありと判定され、小さい場合にはノッキングなし
と判定される。FIG. 6 is a diagram showing the determination of knocking occurrence. As shown in the figure, it is determined whether the power level at the peak frequency fo of the knocking signal is higher than the determination level v based on the analysis result of the frequency obtained in each observation section of the knocking frequency analysis means 5, and if it is larger than the determination level v. Is determined to be knocked, and if it is small, it is determined to be not knocked.
【００２２】図７は騒音低減の効果を比較する図であ
る。本図（ａ）ではノックセンサ１の信号の周波数分析
でフィルタリングをしない生のデータであり、本図
（ｂ）はフィルタリング処理した結果であり、本図
（ｃ）は本実施例による処理した結果である。本図
（ｂ）ではノッキング周波数（約７ＫＨｚ）付近の周波
数の信号しか通さないが、それでもバルブの動作、燃焼
などのノイズが混入しており、ノッキング信号有無の比
率が小さくて検出精度改善の必要が有るが、本実施例に
よる本図（ｃ）に示すように各観測区間でノッキング発
生の判断をするので、不必要なノイズを拾わないので検
出精度は著しく改善される。FIG. 7 is a diagram comparing the effects of noise reduction. In this figure (a) is raw data that is not filtered by frequency analysis of the signal of the knock sensor 1, (b) is the result of filtering processing, and (c) is the processing result of this embodiment. Is. In this figure (b), only signals with a frequency near the knocking frequency (about 7 KHz) pass, but still noise from valve operation, combustion, etc. is mixed in, and the ratio of presence or absence of a knocking signal is small, so it is necessary to improve detection accuracy. However, since the knocking occurrence is determined in each observation section as shown in FIG. 7C according to the present embodiment, unnecessary noise is not picked up, so that the detection accuracy is significantly improved.
【００２３】次に本実施例の一連の動作を説明する。図
８は本発明の第１の実施例に係る一連の動作を説明する
フローチャートであり、図９はデータ計測と周波数分析
とのタイミングを示すタイムチャートである。図８に示
すように、ＴＤＣタイミング外部割り込みにより以下の
動作が開始し、ステップ１においては、エンジンの回転
数を計算する。Next, a series of operations of this embodiment will be described. FIG. 8 is a flowchart for explaining a series of operations according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a time chart showing timings of data measurement and frequency analysis. As shown in FIG. 8, the following operation is started by the TDC timing external interrupt, and in step 1, the engine speed is calculated.
【００２４】ステップ２においては、ノック計測区間の
時間を計算して導出する。ステップ３においては、２n
個のデータを取り入れる組数（観測区間）Ｎと余りのデ
ータ数のＸの計算をする。ステップ４においては、残り
の組み（最終組）の不足データ数Ｙ＝２n −Ｘを導出す
る。以上のステップ１〜４までの動作は図９のの過程
で行われる。In step 2, the time of the knock measurement section is calculated and derived. In step 3, 2 n
The number of sets (observation interval) N that takes in each piece of data and X of the remaining number of pieces of data are calculated. In step 4, the number of missing data Y = 2 n −X of the remaining set (final set) is derived. The above steps 1 to 4 are performed in the process of FIG.
【００２５】ステップ５においては、ノック計測開始時
刻を待つ。図９のの過程に対応する。ステップ６にお
いては、割り込みにより１組目のデータ２n 個を計測す
る。図９のの過程に対応しＡ／Ｄ変換等のデータ処理
を行う。ステップ７においては、メインルーチンとして
１組目の計測されたデータを周波数分析を行う。図９の
の過程に対応する。In step 5, the knock measurement start time is awaited. This corresponds to the process of FIG. In step 6, 2 n pieces of data of the first set are measured by interruption. Data processing such as A / D conversion is performed corresponding to the process of FIG. In step 7, frequency analysis is performed on the first set of measured data as a main routine. This corresponds to the process of FIG.
【００２６】ステップ８においては、ステップ７におけ
る周波数分析の結果によりノック判定を行う。ステップ
９においては、割り込みにより２組目のデータ２n 個を
計測する。この計測はステップ７の周波数分析の処理と
並行して実行してもよい。図９のの過程に対応する。In step 8, knock determination is performed based on the result of the frequency analysis in step 7. At step 9, 2 n pieces of data of the second set are measured by interruption. This measurement may be performed in parallel with the frequency analysis processing in step 7. This corresponds to the process of FIG.
【００２７】ステップ１０においては、メインルーチン
として２組目の計測されたデータを周波数分析を行う。
図９のの過程に対応する。周波数分析の基づきステッ
プ８でノック判定を行う。ステップ１１においては、割
り込みにより３組目のデータを計測する。図９のの過
程に対応する。なお、この計測はステップ１０の周波数
分析の処理と並行して実行してもよい。In step 10, the frequency analysis is performed on the second set of measured data as a main routine.
This corresponds to the process of FIG. In step 8, knock determination is performed based on the frequency analysis. In step 11, the third set of data is measured by interruption. This corresponds to the process of FIG. Note that this measurement may be performed in parallel with the frequency analysis processing in step 10.
【００２８】ステップ１２においては、前の組のＹ個に
２組の後半データＹ個を入れる。図９のの過程に対応
する。ステップ１３においては、後半のＸ個に３組の計
測データを入れる。図９のの過程に対応する。ステッ
プ１４においては、メインルーチンとして３組目のデー
タを周波数を行う。図９のの過程に対応する。周波数
分析に基づきステップ８でノック判定を行う。In step 12, two sets of the latter half data Y are put in the previous set Y. This corresponds to the process of FIG. In step 13, three sets of measurement data are entered in the latter X pieces. This corresponds to the process of FIG. In step 14, the frequency of the third set of data is used as the main routine. This corresponds to the process of FIG. In step 8, knock determination is performed based on the frequency analysis.
【００２９】かくして第１の実施例のよれば、エンジン
の気筒の種類によるノッキングの周波数のばらつきがあ
ってもフィルタリングの調整を容易にし、ノイズの混入
を防止できかつノッキング制御装置の検出能力を向上す
ることもできる。以上はノッキング計測時間を複数の分
割した各観測区間毎に連続に周波数分析を行う実施例に
ついて説明したが、ノッキング信号が各観測区間の境界
で生じた場合にはノックキング信号のパワーレベルが分
散してノッキング信号のピーク周波数のレベルを低下さ
せて、ノッキング発生との判定を困難にする場合があ
る。この場合にパワーレベルの低下の回避を以下に説明
する。Thus, according to the first embodiment, even if the knocking frequency varies depending on the type of cylinder of the engine, the filtering adjustment can be facilitated, noise can be prevented from mixing, and the detection capability of the knocking control device can be improved. You can also do it. The above has described the embodiment in which the frequency measurement is continuously performed for each observation section obtained by dividing the knocking measurement time, but when the knocking signal occurs at the boundary of each observation section, the power level of the knocking signal is dispersed. Then, the level of the peak frequency of the knocking signal may be lowered to make it difficult to determine that knocking has occurred. In this case, the avoidance of the reduction of the power level will be described below.
【００３０】図１０は本発明の第２の実施例に係るノッ
キング制御装置を示す図である。本図において、図１の
第１の実施例と異なる構成要素は、ノッキング周波数分
析手段５と周波数分析ノッキング判定手段７の間に設け
られた第２の信号処理手段６である。図１１は第２の信
号処理手段の構成を示す図である。本図に示す第２の信
号処理手段６は、ノッキング周波数分析手段５からの周
波数分析結果を各観測区間毎に記憶する第２の記憶手段
６１と、該第２の記憶手段６１で記憶された各観測区間
のピーク周波数のレベルを検知するピーク周波数のレベ
ル検知手段６２と、該ピーク周波数のレベル検知手段６
２によって指定された複数の観測区間の周波数結果であ
るスペクトルを合成して周波数分析ノッキング判定手段
７に出力する観測区間の周波数分析結果の合成手段６３
とを含む。FIG. 10 is a diagram showing a knocking control device according to the second embodiment of the present invention. In this figure, a component different from the first embodiment of FIG. 1 is a second signal processing means 6 provided between the knocking frequency analysis means 5 and the frequency analysis knocking determination means 7. FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the second signal processing means. The second signal processing means 6 shown in the figure is stored in the second storage means 61 for storing the frequency analysis result from the knocking frequency analysis means 5 for each observation section, and the second storage means 61. and level detecting means 62 of the peak frequency for detecting the level of the peak frequency of each observation interval, the level detecting means 6 of the peak frequency
The frequency analysis result synthesizing means 63 for synthesizing the spectrum which is the frequency result of the plurality of observation sections designated by 2 and outputting it to the frequency analysis knocking determination means 7.
Including and
【００３１】図１２は指定された観測区間の周波数分析
の結果であるスペクトルの合成を示す図である。本図
（ａ）に示すように、一例としてノック判定区間を４つ
の観測区間に分割して、本図（ｂ）に示すように、各観
測区間で周波数分析をし、その周波数分析の結果である
スペクトルが得られると、ピーク周波数のレベル検知手
段６２では、隣接する観測区間でピーク周波数のパワー
レベルが大きいものを選択し、本図（ｃ）に示すよう
に、との観測区間のスペクトルが観測区間の周波数
分析結果の合成手段６３で合成される。このようにし
て、観測区間の境界で生じるノッキングの発生によるパ
ワーレベルの分散を防止し、判定基準レベルに対して十
分大きなノッキングレベルを得ることができる。FIG. 12 is a diagram showing the synthesis of spectra that are the results of frequency analysis of designated observation intervals. As shown in this figure (a), as an example, the knock determination section is divided into four observation sections, and as shown in this figure (b), frequency analysis is performed in each observation section, and the result of the frequency analysis is When a certain spectrum is obtained, the peak frequency level detecting means 62 selects one of the adjacent observation sections having a high power level of the peak frequency, and the spectrum of the observation sections of and is selected as shown in FIG. The frequency analysis result of the observation section is combined by the combining unit 63. In this way, it is possible to prevent the power level from being dispersed due to the occurrence of knocking that occurs at the boundary of the observation section, and obtain a knocking level that is sufficiently higher than the determination reference level.
【００３２】本図（ｄ）のように、観測区間に対してノ
ッキング発生時間の幅が広い場合にノッキング信号のパ
ワーレベルを有効に利用するために複数の観測区間のス
ペクトルを合成するようにしてもよい。As shown in FIG. 7D, in order to effectively use the power level of the knocking signal when the width of the knocking occurrence time is wide with respect to the observation section, the spectra of the plurality of observation sections are synthesized. Good.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンジンのピストンの上死点間の所定計測時間内が複数の
一定の観測区間に分割されて各観測区間毎に、前記ノッ
クセンサからのノッキング信号の周波数分析を行い、前
記分割により一定の観測区間に満たない残りの観測区間
のデータに他の観測区間から足りない分だけのデータを
加えて一定の観測区間のデータを作成し、各観測区間の
ピーク周波数のパワーレベルを検知し該パワーレベルの
大きい複数の観測区間の周波数分析結果を合成するの
で、エンジンの気筒の種類によるノッキングの周波数の
ばらつきがあってもフィルタリングの調整が容易にな
り、不必要なノイズを拾わないので検出精度は著しく改
善され、観測区間の境界で生じるノッキングの発生によ
るパワーレベルの分散を防止し、判定基準レベルに対し
て十分大きなノッキングレベルを得ることができる。As described above, according to the present invention, the predetermined measurement time between the top dead center of the piston of the engine is divided into a plurality of constant observation intervals, and the knock sensor is used for each observation interval. Performing a frequency analysis of the knocking signal of, to create data for a certain observation section by adding data that is insufficient from the other observation sections to the data for the remaining observation section that is less than a certain observation section due to the division, Since the power level of the peak frequency of each observation section is detected and the frequency analysis results of multiple observation sections with high power levels are combined, it is easy to adjust the filtering even if the knocking frequency varies depending on the engine cylinder type. Since it does not pick up unnecessary noise, detection accuracy is significantly improved, and the power level is dispersed due to knocking occurring at the boundary of the observation section. Preventing, it is possible to obtain a sufficiently large knocking level for determining a reference level.
【図１】本発明の第１の実施例に係るノッキング制御装
置を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a knocking control device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】エンジンの回転数とノッキングの発生を検出す
るためのノック計測区間との関係を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between an engine speed and a knock measurement section for detecting occurrence of knocking.
【図３】第１の信号処理手段４の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a first signal processing means 4.
【図４】第１の記憶手段に形成される観測区間を説明す
る図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an observation section formed in a first storage unit.
【図５】ノッキング計測区間を複数の観測区間に分割し
た残りの観測区間でのデータ作成を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating data creation in the remaining observation section obtained by dividing the knocking measurement section into a plurality of observation sections.
【図６】ノッキング発生の判定を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing determination of knocking occurrence.
【図７】騒音低減の効果を比較する図である。FIG. 7 is a diagram comparing the effects of noise reduction.
【図８】本発明の第１の実施例に係る一連の動作を説明
するフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart illustrating a series of operations according to the first exemplary embodiment of the present invention.
【図９】データ計測と周波数分析とのタイミングを示す
タイムチャートである。FIG. 9 is a time chart showing timings of data measurement and frequency analysis.
【図１０】本発明の第２の実施例に係るノッキング制御
装置を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a knocking control device according to a second embodiment of the present invention.
【図１１】第２の信号処理手段の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a configuration of second signal processing means.
【図１２】指定された観測区間の周波数分析の結果であ
るスペクトルの合成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing synthesis of spectra as a result of frequency analysis of designated observation intervals.
１…ノックセンサ ２…クランク角センサ ３…Ａ／Ｄ変換器 ４…第１の信号処理手段 ５…ノッキング周波数分析手段 ６…第２の信号処理手段 ７…周波数分析ノッキング判定手段 ８…判定基準発生手段 ９…点火時期操作手段 ４１…第１の記憶手段 ４５…残りの観測区間のデータ作成手段 ６１…第２の記憶手段 ６３…観測区間の周波数分析結果の合成手段 1 ... Knock sensor 2 ... crank angle sensor 3 ... A / D converter 4 ... First signal processing means 5 ... Knocking frequency analysis means 6 ... Second signal processing means 7. Frequency analysis knocking determination means 8 ... Judgment standard generating means 9 ... Ignition timing operating means 41 ... First storage means 45 ... Data creating means for the remaining observation sections 61 ... Second storage means 63 ... Means for synthesizing frequency analysis result of observation section
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 45/00 368 F02P 5/152 F02P 5/153 Front page continued (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F02D 45/00 368 F02P 5/152 F02P 5/153
Claims (3)
グが発生する期間に設定されたノック計測期間におけ
る、ノックセンサからのノッキング信号を周波数分析す
ることによってノック検出を行なうノッキング検出装置
において、 前記周波数分析は一定長の観測区間毎に行われるもので
あり、 前記ノック計測期間を一定長の観測区間で分割した際に
生じる残りの区間については、残りの区間のデータに、
当該残りの区間に隣接する観測区間におけるデータを加
えることによって、一定長の観測区間とするものである
ことを特徴とするノッキング検出装置。1. A knockin between top dead centers of pistons of an engine
In a knocking detection period that is set to a period in which knocking occurs, in a knocking detection device that performs knock detection by frequency-analyzing a knocking signal from a knock sensor, the frequency analysis is performed for each observation section of a certain length. Yes, for the remaining section that occurs when the knock measurement period is divided into observation sections of a certain length, in the data of the remaining section,
A knocking detection device characterized in that an observation section having a constant length is obtained by adding data in an observation section adjacent to the remaining section.
区間に隣接する観測区間における、該残りの区間に隣接
する部分のデータを加えるものであることを特徴とする
請求項１記載のノッキング検出装置。2. The knocking according to claim 1, wherein data of a portion adjacent to the remaining section in an observation section adjacent to the remaining section is added to the data of the remaining section. Detection device.
グが発生する期間に設定されたノック計測期間におけ
る、ノックセンサからのノッキング信号を周波数分析す
ることによってノック検出を行なうノッキング検出装置
において、 前記周波数分析は一定長の観測区間毎に行われるもので
あり、 複数の観測区間における該周波数分析によって得られた
ピーク周波数のレベルが所定以上であり、かつ、当該観
測区間が隣接する観測区間である場合には、該隣接する
観測区間の周波数分析の結果を合成したものに基づいて
ノック検出を行なうものであることを特徴とするノッキ
ング検出装置。3. A knockin between top dead centers of pistons of an engine.
In a knocking detection period that is set to a period in which knocking occurs, in a knocking detection device that performs knock detection by frequency-analyzing a knocking signal from a knock sensor, the frequency analysis is performed for each observation section of a certain length. Yes, if the level of the peak frequency obtained by the frequency analysis in a plurality of observation sections is equal to or higher than a predetermined level and the observation sections are adjacent observation sections, the result of the frequency analysis of the adjacent observation sections A knocking detection device, wherein knocking detection is performed based on a combination of the above.
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|---|---|---|---|
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ID=15636153
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| DE102008061353A1 (en) | 2008-05-14 | 2009-11-19 | Mitsubishi Electric Corp. | Engine control device |
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1992
- 1992-06-16 JP JP15682492A patent/JP3471034B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH062601A (en) | 1994-01-11 |
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