JP4729536B2

JP4729536B2 - Internal combustion engine knock determination apparatus, determination method, program for realizing the method by computer, and recording medium storing the program

Info

Publication number: JP4729536B2
Application number: JP2007142172A
Authority: JP
Inventors: 修平大江; 康司大原; 理人金子; 健司笠島; 正朝吉原; 健次千田; 紀仁花井; 靖広山迫; 哲枡田
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2027-05-29
Also published as: JP2008297923A

Description

本発明は、内燃機関のノッキング判定装置に関し、特に、内燃機関の振動の波形に基づいてノッキングの有無を判定する技術に関する。 The present invention relates to a knocking determination device for an internal combustion engine, and more particularly to a technique for determining the presence or absence of knocking based on a vibration waveform of the internal combustion engine.

従来より、内燃機関において発生するノッキング（ノック）を検出する様々な方法が提案されている。たとえば、内燃機関の振動の強度がしきい値よりも高いとノッキングが発生したことを判定する技術がある。ところが、ノッキングが発生していなくても、たとえば吸気バルブや排気バルブが閉じる際に発生する振動などのノイズの強度がしきい値よりも高い場合がある。この場合、ノッキングが発生していないにもかかわらず、ノッキングが発生したと誤判定し得る。そこで、振動が発生するクランク角や減衰率など、強度以外の特性も考慮するために振動の波形に基づいてノッキングの有無を判定する技術が提案されている。 Conventionally, various methods for detecting knocking (knock) occurring in an internal combustion engine have been proposed. For example, there is a technique for determining that knocking has occurred when the intensity of vibration of an internal combustion engine is higher than a threshold value. However, even if knocking does not occur, the intensity of noise such as vibration generated when the intake valve or exhaust valve closes may be higher than a threshold value. In this case, it may be erroneously determined that knocking has occurred although knocking has not occurred. Therefore, in order to consider characteristics other than strength such as a crank angle at which vibration occurs and a damping rate, a technique for determining the presence or absence of knocking based on the vibration waveform has been proposed.

特開２００６−１７７３１９号公報（特許文献１）は、ノッキングが発生したか否かを精度よく判定する内燃機関のノッキング判定装置を開示する。このノッキング判定装置は、第１の周波数帯における内燃機関の振動の強度を検出するための手段と、第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯における内燃機関の振動の強度を検出するための手段と、内燃機関のクランク角を検出するためのクランク角検出手段と、第１の周波数帯における振動の強度に基づいてクランク角についての予め定められた間隔における内燃機関の振動の波形を検出するための波形検出手段と、内燃機関の振動の波形を予め記憶するための記憶手段と、検出された波形と記憶された波形とを比較した結果および第２の周波数帯における振動の強度に基づいて内燃機関にノッキングが発生したか否かを判定するための判定手段とを含む。 Japanese Patent Laying-Open No. 2006-177319 (Patent Document 1) discloses a knock determination device for an internal combustion engine that accurately determines whether or not knocking has occurred. The knocking determination device detects a vibration intensity of the internal combustion engine in a first frequency band and a vibration intensity of the internal combustion engine in a second frequency band different from the first frequency band. , A crank angle detecting means for detecting the crank angle of the internal combustion engine, and a waveform of the vibration of the internal combustion engine at a predetermined interval for the crank angle based on the intensity of vibration in the first frequency band Based on the result of comparison between the detected waveform and the stored waveform, and the intensity of the vibration in the second frequency band Determining means for determining whether knocking has occurred in the internal combustion engine.

上述した公報に開示されたノッキング判定装置によると、検出された波形が、ノッキングに起因する振動の波形として予め記憶されたノック波形モデルと比較され、ノッキングが発生したか否かが判定される。ノック波形モデルと検出された波形とは、第２の周波数帯における振動の強度が予め定められた値よりも小さいタイミングにおいて比較される。これにより、第２の周波数帯の振動によるノイズが少ないタイミングでノック波形モデルと検出された波形とを比較することができる。そのため、ノッキングが発生していないにも関わらず、ノッキングに起因しない振動によるノイズが多いためにノッキングが発生したと誤判定することを抑制することができる。また、ノッキングは発生しているにも関わらず、ノッキングが発生するタイミング（クランク角）とは異なるタイミングでノッキングに起因しない振動が発生したために、ノッキングが発生していないと誤判定することを抑制することができる。
特開２００６−１７７３１９号公報 According to the knock determination device disclosed in the above publication, the detected waveform is compared with a knock waveform model stored in advance as a waveform of vibration caused by knocking, and it is determined whether or not knocking has occurred. The knock waveform model and the detected waveform are compared at a timing when the intensity of vibration in the second frequency band is smaller than a predetermined value. As a result, the knock waveform model and the detected waveform can be compared at a timing when there is little noise due to vibration in the second frequency band. Therefore, it is possible to suppress erroneous determination that knocking has occurred because there is a lot of noise due to vibration not caused by knocking although knocking has not occurred. In addition, even though knocking has occurred, vibration that is not caused by knocking occurs at a timing different from the timing at which knocking occurs (crank angle), and therefore, misjudging that knocking has not occurred is suppressed. can do.
JP 2006-177319 A

しかしながら、バルブ着座ノイズや直墳インジェクタノイズは、ノッキングと比較して短時間で減衰する。そのため、ノッキングの減衰期間に対応させてノック波形モデルを設定する場合においては、ノック波形モデルの減衰後半部においては、ノイズの減衰は終了している。そのため、上述した公報に開示されたノッキング判定装置のように、検出された波形とノック波形モデルとを比較したときに、減衰後半部においてはノイズの有無に関わらずノックモデルとの乖離が小さくなるため、検出された波形とノック波形モデルとの類似の度合が押し上げられる要因となる。その結果、ノッキングの発生について誤判定を招く可能性がある。 However, valve seating noise and direct injector noise attenuate in a short time compared to knocking. Therefore, when the knock waveform model is set in correspondence with the knocking attenuation period, the noise attenuation is completed in the latter half of the knock waveform model attenuation. Therefore, when the detected waveform and the knock waveform model are compared with each other as in the knock determination device disclosed in the above-mentioned publication, the difference from the knock model is reduced in the latter half of the attenuation regardless of the presence or absence of noise. Therefore, the degree of similarity between the detected waveform and the knock waveform model is a factor that is pushed up. As a result, there is a possibility of erroneous determination regarding the occurrence of knocking.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ノッキングが発生したか否かを精度よく判定することができる内燃機関のノッキング判定装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a knock determination device for an internal combustion engine that can accurately determine whether knock has occurred or not. .

第１の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置は、内燃機関のノッキングを判定する。このノッキング判定装置は、内燃機関のクランク角を検出するための手段と、クランク角に対応させて、内燃機関の振動の強度を検出するための手段と、内燃機関の振動の強度に基づいてクランク角についての予め定められた間隔における振動の波形を検出するための手段と、クランク角の予め定められた第１の範囲における、検出された波形と内燃機関の振動の波形の基準として予め定められた波形モデルとの第１の類似の度合を算出するための第１の算出手段と、算出された第１の類似の度合が予め定められた第１の条件を満足すると、第１の範囲よりも広いクランク角の予め定められた第２の範囲における、検出された波形と波形モデルとの第２の類似の度合を算出するための第２の算出手段と、算出された第２の類似の度合が予め定められた第２の条件を満足すると、検出された波形の強度に基づいて内燃機関にノッキングが発生したか否かを判定するための判定手段とを含む。第１２の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第１の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の構成を有する。 An internal combustion engine knock determination device according to a first aspect determines knocking of an internal combustion engine. The knock determination device includes means for detecting a crank angle of the internal combustion engine, means for detecting the vibration intensity of the internal combustion engine in correspondence with the crank angle, and a crank based on the vibration intensity of the internal combustion engine. Means for detecting a vibration waveform at a predetermined interval for the angle; and a predetermined reference for the detected waveform and the vibration waveform of the internal combustion engine in a first predetermined range of crank angle. If the first calculation means for calculating the first degree of similarity with the waveform model and the calculated first degree of similarity satisfy a predetermined first condition, the first range is calculated. A second calculation means for calculating a second similarity degree between the detected waveform and the waveform model in a predetermined second range of a wider crank angle; and a calculated second similarity Degree is predetermined To satisfy the obtained second condition, including the internal combustion engine based on the intensity of the detected waveform and a determination means for determining whether or not knocking has occurred. An internal combustion engine knock determination method according to a twelfth aspect of the present invention has the same configuration as the internal combustion engine knock determination apparatus according to the first aspect of the present invention.

第１の発明によると、クランク角の予め定められた第１の範囲（たとえば、振動のピーク値に対応するクランク角から予め定められた角度だけ進めたクランク角までの範囲）において、検出された波形と波形モデルとの類似の度合（たとえば、数値化された相関性）を算出する。たとえば、第１の範囲を波形モデルの一部の区間（たとえば、前半部または中間部）に設定するようにすると、算出された第１の類似の度合が予め定められた条件（たとえば、第１の類似の度合が予め定められた度合よりも大きいという条件）を満足した場合に、検出された波形と波形モデルとが部分的に類似することを判定することができる。すなわち、検出された振動がノッキングである可能性が高いことを判定することができる。さらに、第１の範囲よりも広い第２の範囲において、検出された波形と波形モデルとの第２の類似の度合を算出することにより、検出された波形と波形モデルとが全体的に類似するか否かを判定することができるため、より精度高くノッキングを判定することができる。したがって、ノッキングが発生したか否かを精度よく判定することができる内燃機関のノッキング判定装置および判定方法を提供することができる。 According to the first invention, the crank angle is detected in a predetermined first range (for example, a range from a crank angle corresponding to a peak value of vibration to a crank angle advanced by a predetermined angle). The degree of similarity between the waveform and the waveform model (for example, a numerical correlation) is calculated. For example, when the first range is set to a part of the waveform model (for example, the first half or the middle), the calculated first similarity degree is a predetermined condition (for example, first If the condition that the degree of similarity is greater than a predetermined degree), it can be determined that the detected waveform and the waveform model are partially similar. That is, it can be determined that the detected vibration is highly likely to be knocking. Further, by calculating the second degree of similarity between the detected waveform and the waveform model in the second range wider than the first range, the detected waveform and the waveform model are generally similar. Therefore, it is possible to determine knocking with higher accuracy. Therefore, it is possible to provide a knock determination device and a determination method for an internal combustion engine that can accurately determine whether or not knocking has occurred.

第２の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置においては、第１の発明の構成に加えて、第１の範囲および第２の範囲は、検出された振動のピークに対応するクランク角を基準として始点および終点が定められる。第１３の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第２の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の構成を有する。 In the knock determination device for an internal combustion engine according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the first range and the second range are based on the crank angle corresponding to the detected vibration peak. A start point and an end point are defined. An internal combustion engine knock determination method according to a thirteenth aspect of the present invention has the same configuration as the internal combustion engine knock determination apparatus according to the second aspect of the present invention.

第２の発明によると、第１の範囲および第２の範囲は、検出された振動のピークに対応するクランク角を基準として始点および終点が定められる。これにより、検出された波形と波形モデルとにおける部分的な類似の度合および全体的な類似の度合に基づいて内燃機関にノッキングが発生したか否かをより精度よく判定することができる。 According to the second aspect, the first range and the second range are determined at the start point and the end point based on the crank angle corresponding to the detected vibration peak. Thereby, it is possible to more accurately determine whether or not knocking has occurred in the internal combustion engine based on the partially similar degree and the overall similar degree in the detected waveform and the waveform model.

第３の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置においては、第２の発明の構成に加えて、第１の範囲および第２の範囲のうちのいずれか一方は、検出された振動のピーク値に対応するクランク角を始点とする。第１４の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第３の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の構成を有する。 In the knock determination device for an internal combustion engine according to the third invention, in addition to the configuration of the second invention, either the first range or the second range has a peak value of the detected vibration. The corresponding crank angle is the starting point. An internal combustion engine knock determination method according to a fourteenth aspect of the invention has the same configuration as the internal combustion engine knock determination device according to the third aspect of the invention.

第３の発明によると、第１の範囲または第２の範囲が検出された振動のピーク値に対応するクランク角を始点とすることにより、検出された波形と波形モデルとにおける部分的な類似の度合および全体的な類似の度合に基づいて内燃機関にノッキングが発生したか否かをより精度よく判定することができる。 According to the third aspect of the present invention, the first range or the second range is obtained by using a crank angle corresponding to the detected vibration peak value as a starting point, so that the detected waveform and the waveform model are partially similar. It is possible to more accurately determine whether or not knocking has occurred in the internal combustion engine based on the degree and the overall similarity degree.

第４の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置においては、第２の発明の構成に加えて、第１の範囲および第２の範囲のうちのいずれか一方は、検出された振動のピーク値に対応するクランク角から予め定められた角度だけ離隔したクランク角を始点とする。第１５の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第４の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の構成を有する。 In the knock determination device for an internal combustion engine according to the fourth aspect of the invention, in addition to the configuration of the second aspect of the invention, either the first range or the second range has a peak value of the detected vibration. The starting point is a crank angle that is separated from the corresponding crank angle by a predetermined angle. An internal combustion engine knock determination method according to a fifteenth aspect of the invention has the same configuration as the internal combustion engine knock determination device according to the fourth aspect of the invention.

第４の発明によると、第１の範囲または第２の範囲が検出された振動のピーク値に対応するクランク角から予め定められた角度だけ離隔した（たとえば、予め定められた角度だけ進めた）クランク角を始点とすることにより、検出された波形と波形モデルとにおける部分的な類似の度合および全体的な類似の度合に基づいて内燃機関にノッキングが発生したか否かをより精度よく判定することができる。 According to the fourth invention, the first range or the second range is separated from the crank angle corresponding to the detected peak value of vibration by a predetermined angle (for example, advanced by a predetermined angle). By using the crank angle as a starting point, it is more accurately determined whether or not knocking has occurred in the internal combustion engine based on the degree of partial similarity and the degree of overall similarity between the detected waveform and the waveform model. be able to.

第５の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置においては、第２の発明の構成に加えて、第１の範囲は、第２の範囲内において検出された複数のピークをそれぞれ始点として定められる複数の区間を有する範囲である。第１６の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第５の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の構成を有する。 In the internal combustion engine knock determination device according to the fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, the first range is a plurality of peaks determined from a plurality of peaks detected within the second range, respectively. It is the range which has the area of. An internal combustion engine knock determination method according to a sixteenth aspect of the present invention has the same configuration as the internal combustion engine knock determination apparatus according to the fifth aspect of the present invention.

第５の発明によると、第１の範囲は、第２の範囲内において検出された複数のピークをそれぞれ始点として定められる複数の区間を有する範囲であるため、複数のピークにおいて、波形モデルと比較することにより、ピーク毎にノイズであるかノッキングであるかの判定をすることができる。そのため、内燃機関のノッキングが発生したか否かを精度よく判定することができる。 According to the fifth aspect of the invention, the first range is a range having a plurality of sections that are respectively determined with a plurality of peaks detected within the second range, so that the plurality of peaks are compared with the waveform model. By doing so, it is possible to determine whether it is noise or knocking for each peak. Therefore, it can be accurately determined whether knocking of the internal combustion engine has occurred.

第６の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、第１の条件は、第１の類似の度合が予め定められた度合よりも大きいという条件である。第１７の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第６の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の構成を有する。 In the knock determination device for an internal combustion engine according to the sixth invention, in addition to the configuration of any one of the first to fifth inventions, the first condition is that the first similarity degree is higher than a predetermined degree. It is a condition that it is large. An internal combustion engine knock determination method according to a seventeenth aspect of the invention has the same configuration as the internal combustion engine knock determination device according to the sixth aspect of the invention.

第６の発明によると、第１の類似の度合が予め定められた度合よりも大きいという条件を満足すると、検出された振動が波形モデルとの類似の度合が高い、すなわち、ノッキングに対応する振動である可能性が高いことを判定することができる。 According to the sixth invention, when the condition that the first similarity degree is larger than the predetermined degree is satisfied, the detected vibration has a high degree of similarity with the waveform model, that is, vibration corresponding to knocking. It is possible to determine that there is a high possibility that

第７の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、第２の条件は、第２の類似の度合が予め定められた度合よりも大きいという条件である。第１８の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第７の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の構成を有する。 In the knock determination device for an internal combustion engine according to the seventh invention, in addition to the configuration of any one of the first to sixth inventions, the second condition is that the second similarity degree is higher than a predetermined degree. It is a condition that it is large. An internal combustion engine knock determination method according to an eighteenth aspect of the invention has the same configuration as the internal combustion engine knock determination apparatus according to the seventh aspect of the invention.

第７の発明によると、第２の類似の度合が予め定められた度合よりも大きいという条件を満足すると、検出された波形と波形モデルとにおける部分的な類似の度合および全体的な類似の度合が高いことを判定することができるため、検出された振動がノッキングであることを精度高く判定することができる。 According to the seventh invention, when the condition that the second similarity degree is larger than the predetermined degree is satisfied, the partial similarity degree and the overall similarity degree in the detected waveform and the waveform model are satisfied. Therefore, it can be determined with high accuracy that the detected vibration is knocking.

第８の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置においては、第７の発明の構成に加えて、第１の条件における予め定められた度合と第２の条件における予め定められた度合とは、同じ度合である。第１９の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第８の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の構成を有する。 In the knock determination device for an internal combustion engine according to the eighth aspect of the invention, in addition to the configuration of the seventh aspect, the predetermined degree in the first condition and the predetermined degree in the second condition are the same It is a degree. An internal combustion engine knock determination method according to a nineteenth aspect of the invention has a configuration similar to that of the internal combustion engine knock determination device according to the eighth aspect of the invention.

第８の発明によると、第１の条件における予め定められた度合と第２の条件における予め定められた度合とを同じ度合としても、検出された波形と波形モデルとにおける部分的な類似の度合および全体的な類似の度合が高いか否かを判定することができるため、検出された振動がノッキングであるか否かを精度高く判定することができる。 According to the eighth invention, even if the predetermined degree in the first condition and the predetermined degree in the second condition are the same degree, the degree of partial similarity between the detected waveform and the waveform model Since it is possible to determine whether or not the overall degree of similarity is high, it is possible to determine with high accuracy whether or not the detected vibration is knocking.

第９の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置においては、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、第１の算出手段は、第１の範囲における、検出された波形と波形モデルとの数値化された相関性を算出するための手段を含む。第２０の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第９の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の構成を有する。 In the knock determination device for an internal combustion engine according to the ninth invention, in addition to the configuration of any one of the first to eighth inventions, the first calculation means includes the detected waveform and waveform model in the first range. Means for calculating a quantified correlation with. An internal combustion engine knock determination method according to a twentieth aspect of the present invention has the same configuration as the internal combustion engine knock determination apparatus according to the ninth aspect of the present invention.

第９の発明によると、検出された波形と波形モデルとの数値化された相関性を算出することにより、類似の度合を数値的に算出して、検出された波形と波形モデルとにおける部分的な類似の度合が高いか否かを判定することができる。 According to the ninth aspect, the degree of similarity is calculated numerically by calculating the numerical correlation between the detected waveform and the waveform model, and the detected waveform and the waveform model are partially compared. It can be determined whether the degree of similarity is high.

第１０の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置においては、第１〜９のいずれかの発明の構成に加えて、第２の算出手段は、第２の範囲における、検出された波形と波形モデルとの数値化された相関性を算出するための手段を含む。第２１の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第１０の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の構成を有する。 In the knock determination device for the internal combustion engine according to the tenth aspect of the invention, in addition to the configuration of any one of the first to ninth aspects, the second calculation means includes the detected waveform and waveform model in the second range. Means for calculating a quantified correlation with. An internal combustion engine knock determination method according to a twenty-first aspect of the present invention has the same configuration as the internal combustion engine knock determination apparatus according to the tenth aspect of the present invention.

第１０の発明によると、検出された波形と波形モデルとの数値化された相関性を算出することにより、類似の度合を数値的に算出して、検出された波形と波形モデルとにおける全体的な類似の度合が高いか否かを判定することができる。 According to the tenth invention, by calculating the numerical correlation between the detected waveform and the waveform model, the degree of similarity is calculated numerically, and the overall in the detected waveform and the waveform model is calculated. It can be determined whether the degree of similarity is high.

第１１の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置においては、第１〜１０のいずれかの発明の構成に加えて、判定手段は、第１の条件および第２の条件のうちのいずれかが満足しないと、内燃機関にノッキングが発生していないことを判定するための手段を含む。第２２の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第１１の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の構成を有する。 In the knock determination device for an internal combustion engine according to the eleventh invention, in addition to the configuration of any one of the first to tenth inventions, the determination means satisfies any one of the first condition and the second condition. Otherwise, means for determining that knocking has not occurred in the internal combustion engine is included. An internal combustion engine knock determination method according to a twenty-second aspect of the invention has a configuration similar to that of the internal combustion engine knock determination apparatus according to the eleventh aspect of the invention.

第１１の発明によると、第１の条件および第２の条件のうちのいずれかが満足しないと、検出された波形と波形モデルとにおける部分的な類似の度合および全体的な類似の度合が低いことを判定することができる。そのため、内燃機関にノッキングが発生していないことを精度よく判定することができる。 According to the eleventh aspect, if any one of the first condition and the second condition is not satisfied, the degree of partial similarity and the degree of overall similarity in the detected waveform and the waveform model are low. Can be determined. Therefore, it can be accurately determined that knocking has not occurred in the internal combustion engine.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

図１を参照して、本発明の実施の形態に係るノッキング判定装置を搭載した車両のエンジン１００について説明する。このエンジン１００には複数の気筒が設けられる。本実施の形態に係るノッキング判定装置は、たとえばエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００が実行するプログラムにより実現される。 With reference to FIG. 1, a vehicle engine 100 equipped with a knock determination device according to an embodiment of the present invention will be described. The engine 100 is provided with a plurality of cylinders. The knocking determination device according to the present embodiment is realized by a program executed by an engine ECU (Electronic Control Unit) 200, for example.

エンジン１００は、エアクリーナ１０２から吸入された空気とインジェクタ１０４から噴射される燃料との混合気を、燃焼室内で点火プラグ１０６により点火して燃焼させる内燃機関である。点火時期は、出力トルクが最大になるＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque）になるように制御されるが、ノッキングが発生した場合など、エンジン１００の運転状態に応じて遅角されたり、進角されたりする。 Engine 100 is an internal combustion engine that burns an air-fuel mixture of air sucked from air cleaner 102 and fuel injected from injector 104 by igniting with an ignition plug 106 in a combustion chamber. The ignition timing is controlled to be MBT (Minimum advance for Best Torque) that maximizes the output torque, but is retarded or advanced according to the operating state of the engine 100 such as when knocking occurs. Or

混合気が燃焼すると、燃焼圧によりピストン１０８が押し下げられ、クランクシャフト１１０が回転する。燃焼後の混合気（排気ガス）は、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。エンジン１００に吸入される空気の量は、スロットルバルブ１１４により調整される。 When the air-fuel mixture burns, the piston 108 is pushed down by the combustion pressure, and the crankshaft 110 rotates. The combusted air-fuel mixture (exhaust gas) is purified by the three-way catalyst 112 and then discharged outside the vehicle. The amount of air taken into engine 100 is adjusted by throttle valve 114.

エンジン１００は、エンジンＥＣＵ２００により制御される。エンジンＥＣＵ２００には、ノックセンサ３００と、水温センサ３０２と、タイミングロータ３０４に対向して設けられたクランクポジションセンサ３０６と、スロットル開度センサ３０８と、車速センサ３１０と、イグニッションスイッチ３１２と、エアフローメータ３１４とが接続されている。 Engine 100 is controlled by engine ECU 200. The engine ECU 200 includes a knock sensor 300, a water temperature sensor 302, a crank position sensor 306 provided facing the timing rotor 304, a throttle opening sensor 308, a vehicle speed sensor 310, an ignition switch 312, and an air flow meter. 314 is connected.

ノックセンサ３００は、エンジン１００のシリンダブロックに設けられる。ノックセンサ３００は、圧電素子により構成されている。ノックセンサ３００は、エンジン１００の振動により電圧を発生する。電圧の大きさは、振動の大きさと対応した大きさとなる。ノックセンサ３００は、電圧を表わす信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。水温センサ３０２は、エンジン１００のウォータージャケット内の冷却水の温度を検出し、検出結果を表わす信号を、エンジンＥＣＵ２００に送信する。 Knock sensor 300 is provided in a cylinder block of engine 100. Knock sensor 300 is composed of a piezoelectric element. Knock sensor 300 generates a voltage due to vibration of engine 100. The magnitude of the voltage corresponds to the magnitude of the vibration. Knock sensor 300 transmits a signal representing a voltage to engine ECU 200. Water temperature sensor 302 detects the temperature of the cooling water in the water jacket of engine 100 and transmits a signal representing the detection result to engine ECU 200.

タイミングロータ３０４は、クランクシャフト１１０に設けられており、クランクシャフト１１０と共に回転する。タイミングロータ３０４の外周には、予め定められた間隔で複数の突起が設けられている。クランクポジションセンサ３０６は、タイミングロータ３０４の突起に対向して設けられている。タイミングロータ３０４が回転すると、タイミングロータ３０４の突起と、クランクポジションセンサ３０６とのエアギャップが変化するため、クランクポジションセンサ３０６のコイル部を通過する磁束が増減し、コイル部に起電力が発生する。クランクポジションセンサ３０６は、起電力を表わす信号を、エンジンＥＣＵ２００に送信する。エンジンＥＣＵ２００は、クランクポジションセンサ３０６から送信された信号に基づいてクランク角およびクランクシャフト１１０の回転数を検出する。 The timing rotor 304 is provided on the crankshaft 110 and rotates together with the crankshaft 110. A plurality of protrusions are provided on the outer periphery of the timing rotor 304 at predetermined intervals. The crank position sensor 306 is provided to face the protrusion of the timing rotor 304. When the timing rotor 304 rotates, the air gap between the protrusion of the timing rotor 304 and the crank position sensor 306 changes, so that the magnetic flux passing through the coil portion of the crank position sensor 306 increases and decreases, and an electromotive force is generated in the coil portion. . Crank position sensor 306 transmits a signal representing the electromotive force to engine ECU 200. Engine ECU 200 detects the crank angle and the rotational speed of crankshaft 110 based on the signal transmitted from crank position sensor 306.

スロットル開度センサ３０８は、スロットル開度を検出し、検出結果を表わす信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。車速センサ３１０は、車輪（図示せず）の回転数を検出し、検出結果を表わす信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。エンジンＥＣＵ２００は、車輪の回転数から、車速を算出する。イグニッションスイッチ３１２は、エンジン１００を始動させる際に、運転者によりオン操作される。エアフローメータ３１４は、エンジン１００に吸入される空気量を検出し、検出結果を表わす信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。 Throttle opening sensor 308 detects the throttle opening and transmits a signal representing the detection result to engine ECU 200. Vehicle speed sensor 310 detects the number of rotations of a wheel (not shown) and transmits a signal representing the detection result to engine ECU 200. Engine ECU 200 calculates the vehicle speed from the rotational speed of the wheel. Ignition switch 312 is turned on by the driver when engine 100 is started. Air flow meter 314 detects the amount of air taken into engine 100 and transmits a signal representing the detection result to engine ECU 200.

エンジンＥＣＵ２００は、電源である補機バッテリ３２０から供給された電力により作動する。エンジンＥＣＵ２００は、各センサおよびイグニッションスイッチ３１２から送信された信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて演算処理を行ない、エンジン１００が所望の運転状態となるように、機器類を制御する。 Engine ECU 200 is operated by electric power supplied from auxiliary battery 320 as a power source. The engine ECU 200 performs arithmetic processing based on signals transmitted from the sensors and the ignition switch 312, a map and a program stored in a ROM (Read Only Memory) 202, so that the engine 100 enters a desired operating state. Control equipment.

本実施の形態において、エンジンＥＣＵ２００は、ノックセンサ３００から送信された信号およびクランク角に基づいて予め定められたノック検出ゲート（予め定められた第１クランク角から予め定められた第２クランク角までの区間）におけるエンジン１００の振動の波形（以下、振動波形と記載する）を検出し、検出された振動波形に基づいてエンジン１００にノッキングが発生したか否かを判定する。本実施の形態におけるノック検出ゲートは、燃焼行程において上死点（０度）から９０度までである。なお、ノック検出ゲートはこれに限らない。 In the present embodiment, engine ECU 200 determines a knock detection gate (from a predetermined first crank angle to a predetermined second crank angle) based on a signal transmitted from knock sensor 300 and a crank angle. ) And a vibration waveform of the engine 100 (hereinafter referred to as a vibration waveform) is detected, and it is determined whether knocking has occurred in the engine 100 based on the detected vibration waveform. The knock detection gate in the present embodiment is from top dead center (0 degree) to 90 degrees in the combustion stroke. The knock detection gate is not limited to this.

ノッキングが発生した場合、エンジン１００には、図２において実線で示す周波数付近の周波数の振動が発生する。ノッキングに起因して発生する振動の周波数は一定ではなく、所定の帯域幅を有する。そのため、本実施の形態においては、図２に示すように、第１の周波数帯Ａ、第２の周波数帯Ｂおよび第３の周波数帯Ｃを包含する第４の周波数帯Ｄの振動を検出する。なお、図２におけるＣＡは、クランク角（Crank Angle）を示す。また、ノッキングに起因して発生する振動の周波数帯は３つに限られない。 When knocking occurs, vibration of a frequency near the frequency indicated by the solid line in FIG. The frequency of vibration generated due to knocking is not constant and has a predetermined bandwidth. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, vibrations in the fourth frequency band D including the first frequency band A, the second frequency band B, and the third frequency band C are detected. . Note that CA in FIG. 2 indicates a crank angle. Further, the frequency band of vibration generated due to knocking is not limited to three.

図３を参照して、エンジンＥＣＵ２００についてさらに説明する。エンジンＥＣＵ２００は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部４００と、バンドパスフィルタ４１０と、積算部４２０とを含む。 The engine ECU 200 will be further described with reference to FIG. Engine ECU 200 includes an A / D (analog / digital) conversion unit 400, a bandpass filter 410, and an integration unit 420.

Ａ／Ｄ変換部４００は、ノックセンサ３００から送信されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。バンドパスフィルタ４１０は、ノックセンサ３００から送信された信号のうち、第４の周波数帯Ｄの信号のみを通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ４１０により、ノックセンサ３００が検出した振動から、第４の周波数帯Ｄの振動のみが抽出される。 The A / D converter 400 converts the analog signal transmitted from the knock sensor 300 into a digital signal. Bandpass filter 410 passes only the signal of fourth frequency band D among the signals transmitted from knock sensor 300. That is, only the vibration in the fourth frequency band D is extracted from the vibration detected by knock sensor 300 by bandpass filter 410.

積算部４２０は、バンドパスフィルタ４１０により選別された信号、すなわち振動の強度を、クランク角で５度分づつ積算する。以下、積算された値を積算値と表わす。クランク角に対応させて積算値を算出することにより、図４に示すように、エンジン１００の振動波形が検出される。 The accumulating unit 420 accumulates the signal selected by the bandpass filter 410, that is, the vibration intensity by 5 degrees in terms of crank angle. Hereinafter, the integrated value is referred to as an integrated value. By calculating the integrated value corresponding to the crank angle, a vibration waveform of the engine 100 is detected as shown in FIG.

本実施の形態において、Ａ／Ｄ変換部４００、バンドパスフィルタ４１０および積三部４２０は、いずれもＣＰＵ（Central Processing Unit）が、ＲＯＭ２０２に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。ＲＯＭ２０２には、各種情報、プログラム、しきい値、マップ等が記憶され、必要に応じてＣＰＵからデータが読み出されたり、格納されたりする。 In the present embodiment, A / D conversion section 400, bandpass filter 410, and product three section 420 are all implemented by a CPU (Central Processing Unit) executing a program stored in ROM 202. However, it may be realized by hardware. Such a program is recorded on a storage medium and mounted on the vehicle. Various information, programs, threshold values, maps, and the like are stored in the ROM 202, and data is read or stored from the CPU as necessary.

検出された振動波形は、図５に示すようにエンジンＥＣＵ２００のＲＯＭ２０２に記憶されたノック波形モデルと比較される。ノック波形モデルは、エンジン１００にノッキングが発生した場合の振動波形のモデルとして予め作成される。 The detected vibration waveform is compared with a knock waveform model stored in ROM 202 of engine ECU 200 as shown in FIG. The knock waveform model is created in advance as a model of a vibration waveform when knocking occurs in engine 100.

なお、本実施の形態においては、検出された振動波形は、図５に示すノック波形モデルの一部の区間と部分的な比較することを比較の第１段階として実施する。そして、第１段階においてノッキングの発生の可能性がある判定されると、検出された振動波形とノック波形モデルの全体の区間との比較を第２段階として実施するものである。詳細は後述する。 In the present embodiment, the detected vibration waveform is partially compared with a partial section of the knock waveform model shown in FIG. 5 as the first stage of comparison. When it is determined in the first stage that there is a possibility of occurrence of knocking, the detected vibration waveform is compared with the entire section of the knock waveform model as the second stage. Details will be described later.

ノック波形モデルにおいて、振動の強度は０〜１の無次元数として表され、振動の強度はクランク角と一義的には対応していない。すなわち、本実施の形態のノック波形モデルにおいては、振動の強度のピーク値以降、クランク角が大きくなるにつれ振動の強度が低減することが定められているが、振動の強度がピーク値となるクランク角は定められていない。 In the knock waveform model, the vibration intensity is expressed as a dimensionless number from 0 to 1, and the vibration intensity does not uniquely correspond to the crank angle. That is, in the knock waveform model of the present embodiment, it is determined that the vibration intensity decreases as the crank angle increases after the peak value of the vibration intensity. The corner is not fixed.

本実施の形態におけるノック波形モデルは、ノッキングにより発生した振動の強度のピーク値以降の予め定められたクランク角分の振動に対応している。なお、ノッキングに起因した振動の立ち上がり以降の振動に対応したノック波形モデルを記憶してもよい。 The knock waveform model in the present embodiment corresponds to the vibration of a predetermined crank angle after the peak value of the intensity of vibration generated by knocking. Note that a knock waveform model corresponding to the vibration after the rise of vibration caused by knocking may be stored.

ノック波形モデルは、実験などにより、強制的にノッキングを発生させた場合におけるエンジン１００の振動波形を検出し、この振動波形に基づいて予め作成されて記憶される。 The knock waveform model detects the vibration waveform of engine 100 when knocking is forcibly generated by experiments or the like, and is created and stored in advance based on the vibration waveform.

ノック波形モデルは、エンジン１００の寸法やノックセンサ３００の出力値が、寸法公差やノックセンサ３００の出力値の公差の中央値であるエンジン１００（以下、特性中央エンジンと記載する）を用いて作成される。すなわち、ノック波形モデルは、特性中央エンジンに強制的にノッキングを発生させた場合における振動波形である。なお、ノック波形モデルを作成する方法は、これに限られず、その他、シミュレーションにより作成してもよい。 The knock waveform model is created using the engine 100 (hereinafter referred to as a characteristic center engine) in which the dimensions of the engine 100 and the output value of the knock sensor 300 are the median of the tolerances of the dimensions and the output value of the knock sensor 300 Is done. That is, the knock waveform model is a vibration waveform when knocking is forcibly generated in the characteristic center engine. The method of creating the knock waveform model is not limited to this, and may be created by simulation.

本実施の形態においては、エンジンＥＣＵ２００は、クランク角の予め定められた範囲（１）における、振動波形とノック波形モデルとの類似の度合（１）を算出して、算出された類似の度合（１）が予め定められた条件（１）を満足すると、予め定められた範囲（１）よりも広いクランク角の予め定められた範囲（２）における、振動波形モデルとの類似の度合（２）を算出する点に特徴を有する。 In the present embodiment, engine ECU 200 calculates the degree of similarity (1) between the vibration waveform and the knock waveform model in a predetermined range (1) of the crank angle, and calculates the degree of similarity ( When 1) satisfies the predetermined condition (1), the degree of similarity (2) with the vibration waveform model in the predetermined range (2) having a wider crank angle than the predetermined range (1). It is characterized in that

具体的には、検出された波形とノック波形モデルとの比較の第１段階として、まず、図６に示すように、正規化された波形とノック波形モデルとが部分的に比較される。ここで、正規化とは、たとえば、検出された振動波形における積算値の最大値で各積算値を除算することにより、振動の強度を０〜１の無次元数で表わすことである。なお、正規化の方法はこれに限らない。 Specifically, as a first stage of comparison between the detected waveform and the knock waveform model, first, as shown in FIG. 6, the normalized waveform and the knock waveform model are partially compared. Here, normalization is to express the intensity of vibration by a dimensionless number from 0 to 1, for example, by dividing each integrated value by the maximum integrated value in the detected vibration waveform. The normalization method is not limited to this.

本実施の形態において、エンジンＥＣＵ２００は、クランク角の予め定められた範囲（１）における正規化された振動波形とノック波形モデルとの部分的な類似の度合（１）を表わす（振動波形とノック波形モデルとの偏差を表わす）相関係数Ｋａを算出する。相関係数Ｋａが正規化された振動波形とノック波形モデルとの予め定められた範囲（１）における数値化された相関性に対応する。 In the present embodiment, engine ECU 200 represents a partial similarity degree (1) between the normalized vibration waveform and the knock waveform model in a predetermined range (1) of the crank angle (vibration waveform and knock). Correlation coefficient Ka (which represents the deviation from the waveform model) is calculated. The correlation coefficient Ka corresponds to the quantified correlation in the predetermined range (1) between the vibration waveform and the knock waveform model normalized.

正規化後の振動波形において振動の強度が最大になるタイミングとノック波形モデルにおいて振動の強度が最大になるタイミングとを一致させた状態で、予め定められた範囲（１）において、正規化後の振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度との差の絶対値（ズレ量）をクランク角ごと（５度ごと）に算出することにより、相関係数Ｋａが算出される。 In a state in which the timing at which the vibration intensity is maximized in the vibration waveform after normalization and the timing at which the vibration intensity is maximum in the knock waveform model are matched, in the predetermined range (1), The correlation coefficient Ka is calculated by calculating the absolute value (deviation amount) of the difference between the intensity in the vibration waveform and the intensity in the knock waveform model for each crank angle (every 5 degrees).

なお、５度以外のクランク角ごとに振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度との差の絶対値を算出するようにしてもよい。また、「予め定められた範囲（１）」は、上述したノック検出ゲート内であって、ノック波形モデルの前半部、中間部または前半部および中間部に対応するクランク角の範囲であれば、特に限定されるものではないが、本実施の形態において「予め定められた範囲（１）」は、ノック波形モデルの前半部に対応する範囲である。 The absolute value of the difference between the intensity in the vibration waveform and the intensity in the knock waveform model may be calculated for each crank angle other than 5 degrees. Further, the “predetermined range (1)” is within the above-described knock detection gate and is a crank angle range corresponding to the first half, the middle, or the first half and the middle of the knock waveform model. Although not particularly limited, “predetermined range (1)” in the present embodiment is a range corresponding to the first half of the knock waveform model.

ここで、予め定められた範囲（１）における正規化後の振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度とのクランク角ごとの差の絶対値をΔＳａ（Ｉ）（Ｉは自然数）とおく。予め定められた範囲（１）におけるノック波形モデルの面積をＳａとおくと、相関係数Ｋａは、Ｋａ＝（Ｓａ−ΣΔＳａ（Ｉ））／Ｓａとして算出される。ここで、ΣΔＳａ（Ｉ）は、振動波形とノック波形モデルとが比較されるクランク角におけるΔＳａ（Ｉ）の総和である。なお、相関係数Ｋａの算出方法はこれに限らない。 Here, the absolute value of the difference for each crank angle between the magnitude in the vibration waveform after normalization in the predetermined range (1) and the magnitude in the knock waveform model is set to ΔSa (I) (I is a natural number). When the area of the knock waveform model in the predetermined range (1) is Sa, the correlation coefficient Ka is calculated as Ka = (Sa−ΣΔSa (I)) / Sa. Here, ΣΔSa (I) is the sum of ΔSa (I) at the crank angle at which the vibration waveform and the knock waveform model are compared. The method for calculating the correlation coefficient Ka is not limited to this.

たとえば、図７に示すように、予め定められた範囲（１）における振動波形の最小値を基準値として、基準値以上の強度が占めるノック波形モデルの面積をＳａとするようにしてもよい。このようにすると、ノック波形モデルにおける強度自体による影響量を基準値の分だけ小さくすることができる。 For example, as shown in FIG. 7, the minimum value of the vibration waveform in a predetermined range (1) may be used as a reference value, and the area of a knock waveform model occupied by an intensity equal to or higher than the reference value may be set as Sa. In this way, the influence amount due to the intensity itself in the knock waveform model can be reduced by the reference value.

エンジンＥＣＵ２００は、算出された相関係数Ｋａが予め定められた条件（１）を満足するか否かを判定する。本実施の形態において、「予め定められた条件（１）」は、相関係数Ｋａが予め定められた値（１）よりも大きいという条件である。なお、予め定められた値（１）は、実験等により適合すればよい。 Engine ECU 200 determines whether or not calculated correlation coefficient Ka satisfies a predetermined condition (1). In the present embodiment, “predetermined condition (1)” is a condition that the correlation coefficient Ka is larger than a predetermined value (1). Note that the predetermined value (1) may be adapted by experiments or the like.

次に、エンジンＥＣＵ２００は、相関係数Ｋａが予め定められた条件（１）を満足すると、図８に示すように、正規化された波形とノック波形モデル全体とを比較する第２段階を実施する。 Next, when the correlation coefficient Ka satisfies the predetermined condition (1), the engine ECU 200 performs the second stage of comparing the normalized waveform with the entire knock waveform model, as shown in FIG. To do.

本実施の形態において、エンジンＥＣＵ２００は、クランク角の予め定められた範囲（２）における正規化された振動波形とノック波形モデル全体との類似の度合（２）を表す相関係数Ｋｂを算出する。相関係数Ｋｂが正規化された振動波形とノック波形モデルとの予め定められた範囲（２）における数値化された相関性に対応する。 In the present embodiment, engine ECU 200 calculates correlation coefficient Kb representing the degree of similarity (2) between the normalized vibration waveform and the entire knock waveform model in a predetermined range (2) of the crank angle. . Correlation coefficient Kb corresponds to the quantified correlation in a predetermined range (2) between the normalized vibration waveform and knock waveform model.

正規化後の振動波形において振動の強度が最大となるタイミングとノック波形モデルにおいて振動の強度が最大になるタイミングとを一致させた状態で、予め定められた範囲（１）よりも広い、クランク角の予め定められた範囲（２）において、正規化後の振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度との差の絶対値（ズレ量）をクランク角ごと（５度ごと）に算出することにより、相関係数Ｋｂが算出される。 A crank angle wider than a predetermined range (1) in a state where the timing at which the vibration intensity is maximized in the normalized vibration waveform and the timing at which the vibration intensity is maximized in the knock waveform model are matched. By calculating the absolute value (deviation amount) of the difference between the magnitude in the normalized vibration waveform and the magnitude in the knock waveform model for each crank angle (every 5 degrees) in a predetermined range (2) of A correlation coefficient Kb is calculated.

なお、５度以外のクランク角ごとに振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度との差の絶対値を算出するようにしてもよい。また、「予め定められた範囲（２）」は、ノック検出ゲート内であって、ノック波形モデル全体を含む範囲である。 The absolute value of the difference between the intensity in the vibration waveform and the intensity in the knock waveform model may be calculated for each crank angle other than 5 degrees. Further, “predetermined range (2)” is a range within the knock detection gate and including the entire knock waveform model.

ここで、予め定められた範囲（２）における正規化後の振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度とのクランク角ごとの差の絶対値をΔＳｂ（Ｉ）（Ｉは自然数）とおく。予め定められた範囲（２）におけるノック波形モデルの面積をＳｂとおくと、相関係数Ｋｂは、Ｋｂ＝（Ｓｂ−ΣΔＳｂ（Ｉ））／Ｓｂとして算出される。ここで、ΣΔＳｂ（Ｉ）は、振動波形とノック波形モデルとが比較されるクランク角におけるΔＳｂ（Ｉ）の総和である。なお、相関係数Ｋｂの算出方法はこれに限らない。 Here, ΔSb (I) (I is a natural number) is an absolute value of a difference for each crank angle between the intensity in the vibration waveform after normalization in the predetermined range (2) and the intensity in the knock waveform model. When the area of the knock waveform model in the predetermined range (2) is Sb, the correlation coefficient Kb is calculated as Kb = (Sb−ΣΔSb (I)) / Sb. Here, ΣΔSb (I) is the sum of ΔSb (I) at the crank angle at which the vibration waveform and the knock waveform model are compared. Note that the method of calculating the correlation coefficient Kb is not limited to this.

予め定められた範囲（１）と予め定められた範囲（２）とは、振動波形のピークに対応するクランク角を基準として設定されればよい。また、予め定められた範囲（１）の始点と予め定められた範囲（２）の始点とは、同一のクランク角に対応するとして説明したが、ノック波形モデルの前半部または中間部を含むようにすればよく、予め定められた範囲（１）の始点と予め定められた範囲（２）の始点とは異なるクランク角にそれぞれ対応するように設定してもよい。 The predetermined range (1) and the predetermined range (2) may be set with reference to the crank angle corresponding to the peak of the vibration waveform. Further, the start point of the predetermined range (1) and the start point of the predetermined range (2) have been described as corresponding to the same crank angle, but include the first half or the middle portion of the knock waveform model. The starting point of the predetermined range (1) and the starting point of the predetermined range (2) may be set so as to correspond to different crank angles, respectively.

また、本実施の形態において、予め定められた範囲（１）の始点および予め定められた範囲（２）の始点は、いずれも検出された振動波形のピーク値に対応するクランク角であるが、特にこれに限定されるものではない。たとえば、予め定められた範囲（１）の始点および予め定められた範囲（２）の始点は、いずれも検出された振動波形のピークに対応する位置から予め定められた角度だけ離隔した位置としてもよい。 In the present embodiment, the starting point of the predetermined range (1) and the starting point of the predetermined range (2) are both crank angles corresponding to the detected peak value of the vibration waveform. The invention is not particularly limited to this. For example, the starting point of the predetermined range (1) and the starting point of the predetermined range (2) may be positions separated from the position corresponding to the detected peak of the vibration waveform by a predetermined angle. Good.

さらに、エンジンＥＣＵ２００は、積算値の最大値（ピーク値）に基づいて振動の強度を表わすノック強度Ｎを算出する。積算値の最大値をＰとし、エンジン１００にノッキングが発生していない状態におけるエンジン１００の振動の強度を表わす値をＢＧＬ（Back Ground Level）とおくと、ノック強度Ｎは、Ｎ＝Ｐ／ＢＧＬという方程式で算出される。なお、ＢＧＬはたとえばシミュレーションや実験などに基づいて予め定められ、ＲＯＭ２０２に記憶される。また、ノック強度Ｎの算出方法はこれに限らない。 Further, engine ECU 200 calculates knock magnitude N representing the magnitude of vibration based on the maximum value (peak value) of the integrated value. If the maximum value of the integrated value is P and a value representing the vibration intensity of the engine 100 in a state where the engine 100 is not knocked is BGL (Back Ground Level), the knock intensity N is N = P / BGL. It is calculated by the equation. The BGL is determined in advance based on, for example, simulations or experiments, and is stored in the ROM 202. Further, the calculation method of knock strength N is not limited to this.

本実施の形態において、エンジンＥＣＵ２００は、算出されたノック強度ＮとＲＯＭ２０２に記憶された判定値Ｖ（ＫＸ）とを比較し、さらに検出された波形と記憶されたノック波形モデルとを比較して、エンジン１００にノッキングが発生したか否かを１点火サイクルごとに判定する。 In the present embodiment, engine ECU 200 compares calculated knock magnitude N with determination value V (KX) stored in ROM 202, and further compares the detected waveform with the stored knock waveform model. Whether or not knocking has occurred in engine 100 is determined for each ignition cycle.

図９に示すように、判定値Ｖ（ＫＸ）は、エンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＫＬとをパラメータとした運転状態により区分される領域ごとに、マップとして記憶される。本実施の形態においては、低回転（ＮＥ＜ＮＥ（１））、中回転（ＮＥ（１）≦ＮＥ＜ＮＥ（２））、高回転（ＮＥ（２）≦ＮＥ）、低負荷（ＫＬ＜ＫＬ（１））、中負荷（ＫＬ（１）≦ＫＬ＜ＫＬ（２））、高負荷（ＫＬ（２）≦ＫＬ）で区分することにより、気筒ごとに９つの領域が設けられる。なお、領域の数はこれに限らない。また、エンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量ＫＬ以外のパラメータを用いて領域を区分するようにしてもよい。 As shown in FIG. 9, the determination value V (KX) is stored as a map for each region divided by the operating state using the engine speed NE and the intake air amount KL as parameters. In the present embodiment, low rotation (NE <NE (1)), medium rotation (NE (1) ≦ NE <NE (2)), high rotation (NE (2) ≦ NE), low load (KL < Nine regions are provided for each cylinder by dividing into KL (1)), medium load (KL (1) ≦ KL <KL (2)), and high load (KL (2) ≦ KL). The number of areas is not limited to this. Further, the region may be divided using parameters other than the engine speed NE and the intake air amount KL.

図１０を参照して、本実施の形態に係るノッキング判定装置であるエンジンＥＣＵ２００が、ノッキングが発生したか否かを１点火サイクルごとに判定して点火時期を制御するために実行するプログラムの制御構造について説明する。 Referring to FIG. 10, control of a program executed by engine ECU 200 as the knock determination device according to the present embodiment to determine whether or not knocking has occurred for each ignition cycle and control the ignition timing. The structure will be described.

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、エンジンＥＣＵ２００は、クランクポジションセンサ３０６から送信された信号に基づいてエンジン回転数ＮＥを検出するとともに、エアフローメータ３１４から送信された信号に基づいて吸入空気量ＫＬを検出する。 In step (hereinafter, step is abbreviated as S) 100, engine ECU 200 detects engine speed NE based on the signal transmitted from crank position sensor 306 and based on the signal transmitted from air flow meter 314. The intake air amount KL is detected.

Ｓ１０２にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノックセンサ３００から送信された信号に基づいてエンジン１００の振動の強度を検出する。振動の強度は、ノックセンサ３００の出力電圧値で表される。なお、ノックセンサ３００の出力電圧値と対応した値で振動の強度を表してもよい。強度の検出は、燃焼行程において上死点から９０度（クランク角で９０度）までの間で行なわれる。 In S102, engine ECU 200 detects the intensity of vibration of engine 100 based on the signal transmitted from knock sensor 300. The intensity of vibration is represented by the output voltage value of knock sensor 300. The intensity of vibration may be represented by a value corresponding to the output voltage value of knock sensor 300. The intensity is detected from the top dead center to 90 degrees (90 degrees in crank angle) in the combustion stroke.

Ｓ１０４にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノックセンサ３００の出力電圧値（振動の強度を表わす値）を、クランク角で５度ごとに（５度分だけ）積算した値（積算値）を算出する。積算値の算出により、エンジン１００の振動波形が検出される。 In S104, engine ECU 200 calculates a value (integrated value) obtained by integrating the output voltage value of knock sensor 300 (a value representing the intensity of vibration) every 5 degrees (for 5 degrees) in crank angle. The vibration waveform of the engine 100 is detected by calculating the integrated value.

Ｓ１０６にて、エンジンＥＣＵ２００は、エンジン１００の振動波形における積算値のうち、最も大きい積算値（ピーク値Ｐ）を算出する。 In S106, engine ECU 200 calculates the largest integrated value (peak value P) among the integrated values in the vibration waveform of engine 100.

Ｓ１０８にて、エンジンＥＣＵ２００は、エンジン１００の振動波形を正規化する。ここで、正規化とは、算出されたピーク値で、各積算値を除算することにより、振動の強度を０〜１の無次元数で表わすことをいう。 In S108, engine ECU 200 normalizes the vibration waveform of engine 100. Here, normalization means that the intensity of vibration is expressed by a dimensionless number from 0 to 1 by dividing each integrated value by the calculated peak value.

Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ２００は、ピーク値Ｐのクランク角とノック波形モデルにおいて振動の強度が最大になるタイミングとを一致させて、予め定められた範囲（１）における相関係数Ｋａを算出する。 In S110, engine ECU 200 calculates correlation coefficient Ka in a predetermined range (1) by matching the crank angle of peak value P with the timing at which the magnitude of vibration becomes maximum in the knock waveform model.

Ｓ１１２にて、エンジンＥＣＵ２００は、算出された相関係数Ｋａが予め定められた値（１）よりも大きいか否かを判定する。相関係数Ｋａが予め定められた値（１）よりも大きいと（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。もしそうでないと（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１２６に移される。 In S112, engine ECU 200 determines whether or not calculated correlation coefficient Ka is greater than a predetermined value (1). If correlation coefficient Ka is greater than a predetermined value (1) (YES in S112), the process proceeds to S114. If not (NO in S112), the process proceeds to S126.

Ｓ１１４にて、エンジンＥＣＵ２００は、ピーク値Ｐのクランク角とノック波形モデルにおいて振動の強度が最大になるタイミングとを一致させて、予め定められた範囲（２）における相関係数Ｋｂを算出する。 In S114, engine ECU 200 calculates correlation coefficient Kb in a predetermined range (2) by matching the crank angle of peak value P with the timing at which the magnitude of vibration is maximized in the knock waveform model.

Ｓ１１６にて、エンジンＥＣＵ２００は、算出された相関係数Ｋｂが予め定められた値（２）よりも大きいか否かを判定する。なお、予め定められた値（２）は、実験的に適合される値であって、予め定められた値（１）と同じ値であってもよい。また、上述の予め定められた条件（２）は、相関係数Ｋｂが予め定められた値（２）よりも大きいという条件に対応する。相関係数Ｋｂが予め定められた値（２）よりも大きいと（Ｓ１１６にてＹＥＳ）、処理はＳ１１８に移される。もしそうでないと（Ｓ１１６にてＮＯ）、処理はＳ１２６に移される。 In S116, engine ECU 200 determines whether or not calculated correlation coefficient Kb is larger than a predetermined value (2). The predetermined value (2) is an experimentally adapted value and may be the same value as the predetermined value (1). The above-described predetermined condition (2) corresponds to the condition that the correlation coefficient Kb is larger than the predetermined value (2). If correlation coefficient Kb is larger than a predetermined value (2) (YES in S116), the process proceeds to S118. If not (NO in S116), the process proceeds to S126.

Ｓ１１８にて、エンジンＥＣＵ２００は、ピーク値ＰをＢＧＬで除算してノック強度Ｎを算出する。 In S118, engine ECU 200 calculates knock magnitude N by dividing peak value P by BGL.

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノック強度Ｎが判定値Ｖ（ＫＸ）よりも大きいか否かを判別する。ノック強度Ｎが判定値Ｖ（ＫＸ）よりも大きいと（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２２に移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１２６に移される。 In S120, engine ECU 200 determines whether knock magnitude N is greater than determination value V (KX) or not. If knock magnitude N is greater than determination value V (KX) (YES in S120), the process proceeds to S122. If not (NO in S120), the process proceeds to S126.

Ｓ１２２にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノッキングが発生したと判別する。Ｓ１２４にて、エンジンＥＣＵ２００は、点火時期を遅角する。 In S122, engine ECU 200 determines that knocking has occurred. In S124, engine ECU 200 retards the ignition timing.

Ｓ１２６にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノッキングが発生していないと判別する。Ｓ１２８にて、エンジンＥＣＵ２００は、点火時期を進角する。 In S126, engine ECU 200 determines that knocking has not occurred. In S128, engine ECU 200 advances the ignition timing.

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るノッキング判定装置であるエンジンＥＣＵ２００の動作について図１１を参照しつつ説明する。 The operation of engine ECU 200 that is the knock determination device according to the present embodiment based on the above-described structure and flowchart will be described with reference to FIG.

エンジン１００の運転中において、クランクポジションセンサ３０６から送信された信号に基づいてエンジン回転数ＮＥが検出されるとともに、エアフローメータ３１４から送信された信号に基づいて吸入空気量ＫＬが検出される（Ｓ１００）。また、ノックセンサ３００から送信された信号に基づいてエンジン１００の振動の強度が検出される（Ｓ１０２）。 During operation of engine 100, engine speed NE is detected based on a signal transmitted from crank position sensor 306, and intake air amount KL is detected based on a signal transmitted from air flow meter 314 (S100). ). Further, the vibration intensity of engine 100 is detected based on the signal transmitted from knock sensor 300 (S102).

燃焼行程における上死点から９０度までの間において、５度ごとの積算値が算出される（Ｓ１０４）。これにより、前述した図４に示すようなエンジン１００の振動波形が検出される。 An integrated value is calculated every 5 degrees between the top dead center and 90 degrees in the combustion stroke (S104). Thereby, the vibration waveform of engine 100 as shown in FIG. 4 is detected.

５度ごとの積算値により振動波形を検出することにより、強度が細かく変化することが抑制された振動波形を検出することができる。そのため、検出された振動波形とノック波形モデルとの比較を容易にすることができる。 By detecting the vibration waveform by the integrated value every 5 degrees, it is possible to detect the vibration waveform in which the intensity is suppressed from being finely changed. Therefore, the comparison between the detected vibration waveform and the knock waveform model can be facilitated.

算出された積算値に基づいてエンジン１００の振動波形における積算値のピーク値Ｐが算出される（Ｓ１０６）。 Based on the calculated integrated value, peak value P of the integrated value in the vibration waveform of engine 100 is calculated (S106).

算出されたピーク値Ｐでエンジン１００の振動波形における積算値が除算されて、図１１に示すように、振動波形が正規化される（Ｓ１０８）。正規化により、振動波形における振動の強度が０〜１の無次元数で表される。これにより、振動の強度に関係なく検出された振動波形とノック波形モデルとの比較を行なうことができる。そのため、振動の強度に対応した多数のノック波形モデルを記憶しておく必要がなく、ノック波形モデルの作成を容易にすることができる。 The integrated value in the vibration waveform of the engine 100 is divided by the calculated peak value P, and the vibration waveform is normalized as shown in FIG. 11 (S108). By normalization, the intensity of vibration in the vibration waveform is represented by a dimensionless number from 0 to 1. Thereby, it is possible to compare the detected vibration waveform with the knock waveform model regardless of the intensity of vibration. Therefore, it is not necessary to store a large number of knock waveform models corresponding to the vibration intensity, and the creation of the knock waveform model can be facilitated.

正規化後の振動波形において振動の強度が最大になるタイミングとノック波形モデルにおいて振動の強度が最大になるタイミングとを一致させ、この状態で、予め定められた範囲（１）における相関係数Ｋａが算出される（Ｓ１１０）。 The timing at which the vibration intensity is maximized in the vibration waveform after normalization is matched with the timing at which the vibration intensity is maximized in the knock waveform model. In this state, the correlation coefficient Ka in a predetermined range (1) is set. Is calculated (S110).

これにより、検出された振動波形とノック波形モデルとの一致度合を数値化して客観的に判定することができる。また、振動波形とノック波形モデルとを比較することで、振動の減衰傾向など、振動の挙動からノッキング時の振動であるか否かを分析することができる。特に、図１１に示すように、振動波形のピークに対応するクランク角から減衰の前半部分の区間において、振動波形とノック波形モデルとの比較を行なうことにより、減衰後半部のノイズの有無に関わらずノック波形モデルとの乖離の小さい部分を除外することにより、振動波形がノッキングに対応する可能性が高いか否かを判定することができる。 Thereby, the degree of coincidence between the detected vibration waveform and the knock waveform model can be expressed numerically and objectively determined. Further, by comparing the vibration waveform with the knock waveform model, it is possible to analyze whether or not the vibration is during knocking from the vibration behavior such as the vibration attenuation tendency. In particular, as shown in FIG. 11, by comparing the vibration waveform with the knock waveform model in the first half portion of the attenuation from the crank angle corresponding to the peak of the vibration waveform, the presence or absence of noise in the second half of the attenuation is determined. By excluding a portion having a small deviation from the knock waveform model, it is possible to determine whether or not the vibration waveform is highly likely to correspond to knocking.

相関係数Ｋａが予め定められた値（１）よりも大きいと（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、正規化後の振動波形において振動の強度が最大となるタイミングとノック波形モデルにおいて振動の強度が最大になるタイミングとを一致させ、この状態で、予め定められた範囲（２）における相関係数Ｋｂが算出される（Ｓ１１４）。 When correlation coefficient Ka is greater than a predetermined value (1) (YES in S112), the timing at which the vibration intensity is maximized in the normalized vibration waveform and the vibration intensity is maximized in the knock waveform model. In this state, the correlation coefficient Kb in the predetermined range (2) is calculated (S114).

これにより、検出された振動波形とノック波形モデルとの一致度合を数値化して客観的に判定することができる。また、振動波形とノック波形モデルとを比較することで、振動の減衰傾向など、振動の挙動からノッキング時の振動であるか否かを分析することができる。特に、振動波形が、部分的にも全体的にもノック波形モデルとの類似の度合が高いか否かを判定することにより、内燃機関にノッキングが発生したか否かを精度よく判定することができる。 Thereby, the degree of coincidence between the detected vibration waveform and the knock waveform model can be expressed numerically and objectively determined. Further, by comparing the vibration waveform with the knock waveform model, it is possible to analyze whether or not the vibration is during knocking from the vibration behavior such as the vibration attenuation tendency. In particular, it is possible to accurately determine whether or not knocking has occurred in the internal combustion engine by determining whether or not the vibration waveform is partially or totally similar to the knock waveform model. it can.

さらに、ピーク値ＰをＢＧＬで除算することにより、ノック強度Ｎが算出される（Ｓ１１８）。これにより、振動の強度に基づいてエンジン１００の振動がノッキングに起因した振動であるか否かをより詳細に分析することができる。 Further, knock magnitude N is calculated by dividing peak value P by BGL (S118). Thereby, it is possible to analyze in more detail whether or not the vibration of engine 100 is a vibration caused by knocking based on the intensity of vibration.

ノック強度Ｎが判定値Ｖ（ＫＸ）よりも大きい場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、ノッキングが発生したと判定され（Ｓ１２２）、点火時期が遅角される（Ｓ１２４）。これにより、ノッキングの発生が抑制される。 If knock magnitude N is greater than determination value V (KX) (YES in S120), it is determined that knocking has occurred (S122), and the ignition timing is retarded (S124). Thereby, occurrence of knocking is suppressed.

ノック強度Ｎが判定値Ｖ（ＫＸ）よりも大きい状態ではない場合（Ｓ１２０にてＮＯ）、相関係数Ｋａが予め定められた値（１）よりも小さい場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、あるいは、相関係数Ｋｂが予め定められた値（２）よりも小さい場合（Ｓ１１６にてＮＯ）、ノッキングが発生していないと判定され（Ｓ１２６）、点火時期が進角される（Ｓ１２８）。このようにして、ノック強度Ｎと判定値Ｖ（ＫＸ）とを比較することにより１点火サイクルごとにノッキングが発生したか否かが判定され、点火時期が遅角されたり、進角されたりする。 When knock magnitude N is not greater than determination value V (KX) (NO at S120), when correlation coefficient Ka is smaller than a predetermined value (1) (NO at S112), or If correlation coefficient Kb is smaller than a predetermined value (2) (NO in S116), it is determined that knocking has not occurred (S126), and the ignition timing is advanced (S128). In this manner, by comparing the knock magnitude N with the determination value V (KX), it is determined whether or not knocking has occurred for each ignition cycle, and the ignition timing is retarded or advanced. .

以上のように、本実施の形態に係るノッキング判定装置によると、エンジンＥＣＵは、予め定められた範囲（１）において、振動波形とノック波形モデルとにおける相関係数Ｋａを算出する。算出された相関係数Ｋａが予め定められた値（１）よりも大きいという条件（１）を満足した場合に、振動波形とノック波形モデルとが部分的に類似することを判定することができる。すなわち、振動振動がノッキングである可能性が高いことを判定することができる。 As described above, according to the knock determination device according to the present embodiment, engine ECU calculates correlation coefficient Ka between the vibration waveform and the knock waveform model in a predetermined range (1). When the condition (1) that the calculated correlation coefficient Ka is larger than a predetermined value (1) is satisfied, it can be determined that the vibration waveform and the knock waveform model are partially similar. . That is, it can be determined that there is a high possibility that the vibration is knocking.

さらに、エンジンＥＣＵは、予め定められた範囲（２）において、振動波形とノック波形モデルとにおける相関係数Ｋｂを算出する。算出された相関係数Ｋｂが予め定められた値（２）よりも大きいという条件（２）を満足した場合に、振動波形とノック波形モデルとが全体的に類似することを判定することができる。 Further, the engine ECU calculates a correlation coefficient Kb between the vibration waveform and the knock waveform model in a predetermined range (2). When the condition (2) that the calculated correlation coefficient Kb is larger than a predetermined value (2) is satisfied, it can be determined that the vibration waveform and the knock waveform model are generally similar. .

すなわち、振動波形とノック波形モデルとにおける部分的な類似の度合も高く、全体的な類似の度合も高いことから、内燃機関にノッキングが発生したことをより精度よく判定することができる。したがって、ノッキングが発生したか否かを精度よく判定することができる内燃機関のノッキング判定装置、判定方法およびその方法をコンピュータで実現されるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体を提供することができる。 That is, since the degree of partial similarity between the vibration waveform and the knock waveform model is high and the degree of overall similarity is also high, it is possible to more accurately determine that knocking has occurred in the internal combustion engine. Therefore, it is possible to provide a knock determination device for an internal combustion engine, a determination method, a computer-implemented program for the method, and a recording medium storing the program, which can accurately determine whether knock has occurred or not. .

また、条件（１）および条件（２）のうちのいずれかが満足しないと、振動波形とノック波形モデルとにおける部分的な類似の度合も全体的な類似の度合も低いことを判定することができる。そのため、内燃機関にノッキングが発生していないことを精度よく判定することができる。 Further, if either of the condition (1) and the condition (2) is not satisfied, it is determined that both the partial similarity degree and the overall similarity degree in the vibration waveform and the knock waveform model are low. it can. Therefore, it can be accurately determined that knocking has not occurred in the internal combustion engine.

なお、本実施の形態において、予め定められた範囲（１）は、予め定められた範囲（２）内において検出された複数のピークをそれぞれ始点として定められる複数の区間を有する範囲とするようしてもよい。このようすると、複数のピークにおいて、波形モデルと比較することにより、ピーク毎にノイズであるかノッキングであるかの判定をすることができる。たとえば、ピークを含む区間とノック波形モデルとの相関係数が小さいと、ピークを含む区間はノイズのピークを含む区間として判定することができる。 In the present embodiment, the predetermined range (1) is a range having a plurality of sections each determined from a plurality of peaks detected in the predetermined range (2). May be. If it does in this way, it can be judged whether it is noise or knocking for every peak by comparing with a waveform model in a plurality of peaks. For example, when the correlation coefficient between the section including the peak and the knock waveform model is small, the section including the peak can be determined as the section including the noise peak.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態に係るノッキング判定装置であるエンジンＥＣＵにより制御されるエンジンを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the engine controlled by engine ECU which is a knock determination apparatus which concerns on embodiment of this invention. ノッキング時にエンジンで発生する振動の周波数帯を示す図である。It is a figure which shows the frequency band of the vibration which generate | occur | produces with an engine at the time of knocking. 図１のエンジンＥＣＵを示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the engine ECU of FIG. エンジンの振動波形を示す図（その１）である。It is a figure (the 1) which shows a vibration waveform of an engine. エンジンＥＣＵのＲＯＭに記憶されたノック波形モデルを示す図である。It is a figure which shows the knock waveform model memorize | stored in ROM of engine ECU. 振動波形とノック波形モデルとを比較した図（その１）である。It is the figure (the 1) which compared the vibration waveform and the knock waveform model. 振動波形とノック波形モデルとを比較した図（その２）である。It is the figure (the 2) which compared the vibration waveform and the knock waveform model. 振動波形とノック波形モデルとを比較した図（その３）である。It is the figure (the 3) which compared the vibration waveform and the knock waveform model. エンジンＥＣＵのＲＯＭに記憶された判定値Ｖ（ＫＸ）のマップを示す図である。It is a figure which shows the map of the determination value V (KX) memorize | stored in ROM of engine ECU. 本発明の第１の実施の形態に係るノッキング判定装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control structure of the program which engine ECU which is the knock determination apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention performs. エンジンの振動波形を示す図（その２）である。It is a figure (the 2) which shows a vibration waveform of an engine.

符号の説明Explanation of symbols

１００エンジン、１０４インジェクタ、１０６点火プラグ、１１０クランクシャフト、１１６吸気バルブ、１１８排気バルブ、１２０ポンプ、２００エンジンＥＣＵ、２０２ＲＯＭ、３００ノックセンサ、３０２水温センサ、３０４タイミングロータ、３０６クランクポジションセンサ、３０８スロットル開度センサ、３１４エアフローメータ、３２０補機バッテリ、４００Ａ／Ｄ変換部、４１０バンドパスフィルタ、４２０積算部。 100 Engine, 104 Injector, 106 Spark plug, 110 Crankshaft, 116 Intake valve, 118 Exhaust valve, 120 Pump, 200 Engine ECU, 202 ROM, 300 Knock sensor, 302 Water temperature sensor, 304 Timing rotor, 306 Crank position sensor, 308 Throttle opening sensor, 314 Air flow meter, 320 Auxiliary battery, 400 A / D converter, 410 Band pass filter, 420 Accumulator.

Claims

内燃機関のノッキング判定装置であって、
前記内燃機関のクランク角を検出するための手段と、
クランク角に対応させて、前記内燃機関の振動の強度を検出するための手段と、
前記内燃機関の振動の強度に基づいてクランク角についての予め定められた間隔における振動の波形を検出するための手段と、
クランク角の予め定められた第１の範囲における、前記検出された波形と前記内燃機関の振動の波形の基準として予め定められた波形モデルとの第１の類似の度合を算出するための第１の算出手段と、
前記算出された第１の類似の度合が予め定められた第１の条件を満足すると、前記第１の範囲よりも広いクランク角の予め定められた第２の範囲における、前記検出された波形と前記波形モデルとの第２の類似の度合を算出するための第２の算出手段と、
前記算出された第２の類似の度合が予め定められた第２の条件を満足すると、前記検出された波形の強度に基づいて前記内燃機関にノッキングが発生したか否かを判定するための判定手段とを含む、内燃機関のノッキング判定装置。 A knock determination device for an internal combustion engine,
Means for detecting a crank angle of the internal combustion engine;
Means for detecting the intensity of vibration of the internal combustion engine in correspondence with the crank angle;
Means for detecting a waveform of vibration at a predetermined interval for a crank angle based on the intensity of vibration of the internal combustion engine;
First for calculating a first similarity degree between the detected waveform and a waveform model predetermined as a reference of the waveform of the vibration of the internal combustion engine in a predetermined first range of the crank angle. Means for calculating
When the calculated first similarity degree satisfies a predetermined first condition, the detected waveform in a predetermined second range having a crank angle wider than the first range; Second calculating means for calculating a second degree of similarity with the waveform model;
Determination for determining whether knocking has occurred in the internal combustion engine based on the detected waveform intensity when the calculated second similarity degree satisfies a predetermined second condition And a knock determination device for an internal combustion engine.

前記第１の範囲および前記第２の範囲は、前記検出された振動のピークに対応するクランク角を基準として始点および終点が定められる、請求項１に記載の内燃機関のノッキング判定装置。 2. The knock determination device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a start point and an end point of the first range and the second range are determined based on a crank angle corresponding to the detected vibration peak.

前記第１の範囲および前記第２の範囲のうちのいずれか一方は、前記検出された振動のピーク値に対応するクランク角を始点とする、請求項２に記載の内燃機関のノッキング判定装置。 The knock determination device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein one of the first range and the second range starts from a crank angle corresponding to the detected peak value of vibration.

前記第１の範囲および前記第２の範囲のうちのいずれか一方は、前記検出された振動のピーク値に対応するクランク角から予め定められた角度だけ離隔したクランク角を始点とする、請求項２に記載の内燃機関のノッキング判定装置。 Either one of the first range and the second range starts from a crank angle that is separated from a crank angle corresponding to the detected peak value of vibration by a predetermined angle. 3. A knock determination device for an internal combustion engine according to 2.

前記第１の範囲は、前記第２の範囲内において検出された複数のピークをそれぞれ始点として定められる複数の区間を有する範囲である、請求項２に記載の内燃機関のノッキング判定装置。 The knock determination device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the first range is a range having a plurality of sections each having a plurality of peaks detected in the second range as starting points.

前記第１の条件は、前記第１の類似の度合が予め定められた度合よりも大きいという条件である、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関のノッキング判定装置。 The knock determination device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the first condition is a condition that the first similarity degree is larger than a predetermined degree.

前記第２の条件は、前記第２の類似の度合が予め定められた度合よりも大きいという条件である、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関のノッキング判定装置。 The knock determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the second condition is a condition that the second similarity degree is larger than a predetermined degree.

前記第１の条件における予め定められた度合と前記第２の条件における予め定められた度合とは、同じ度合である、請求項７に記載の内燃機関のノッキング判定装置。 The knock determination device for an internal combustion engine according to claim 7, wherein the predetermined degree in the first condition and the predetermined degree in the second condition are the same degree.

前記第１の算出手段は、前記第１の範囲における、前記検出された波形と前記波形モデルとの数値化された相関性を算出するための手段を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関のノッキング判定装置。 The said 1st calculation means contains the means for calculating the numerical correlation of the said detected waveform and the said waveform model in the said 1st range in any one of Claims 1-8. The knocking determination device for an internal combustion engine as described.

前記第２の算出手段は、前記第２の範囲における、前記検出された波形と前記波形モデルとの数値化された相関性を算出するための手段を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関のノッキング判定装置。 The said 2nd calculation means contains the means for calculating the numerical correlation of the said detected waveform and the said waveform model in the said 2nd range in any one of Claims 1-9 The knocking determination device for an internal combustion engine as described.

前記判定手段は、前記第１の条件および前記第２の条件のうちのいずれかが満足しないと、前記内燃機関にノッキングが発生していないことを判定するための手段を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の内燃機関のノッキング判定装置。 The determination means includes means for determining that knocking has not occurred in the internal combustion engine if any of the first condition and the second condition is not satisfied. The knock determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 10 to 10.

内燃機関のノッキング判定方法であって、
前記内燃機関のクランク角を検出するステップと、
クランク角に対応させて、前記内燃機関の振動の強度を検出するステップと、
前記内燃機関の振動の強度に基づいてクランク角についての予め定められた間隔における振動の波形を検出するステップと、
クランク角の予め定められた第１の範囲における、前記検出された波形と前記内燃機関の振動の波形の基準として予め定められた波形モデルとの第１の類似の度合を算出する第１の算出ステップと、
前記算出された第１の類似の度合が予め定められた第１の条件を満足すると、前記第１の範囲よりも広いクランク角の予め定められた第２の範囲における、前記検出された波形と前記波形モデルとの第２の類似の度合を算出する第２の算出ステップと、
前記算出された第２の類似の度合が予め定められた第２の条件を満足すると、前記検出された波形の強度に基づいて前記内燃機関にノッキングが発生したか否かを判定する判定ステップとを含む、内燃機関のノッキング判定方法。 A method for determining knocking of an internal combustion engine,
Detecting a crank angle of the internal combustion engine;
Detecting the intensity of vibration of the internal combustion engine in correspondence with a crank angle;
Detecting a vibration waveform at a predetermined interval for a crank angle based on a vibration intensity of the internal combustion engine;
A first calculation for calculating a first similarity degree between the detected waveform and a waveform model predetermined as a reference for the waveform of the vibration of the internal combustion engine in a predetermined first range of the crank angle. Steps,
When the calculated first similarity degree satisfies a predetermined first condition, the detected waveform in a predetermined second range having a crank angle wider than the first range; A second calculating step of calculating a second degree of similarity with the waveform model;
A determination step of determining whether or not knocking has occurred in the internal combustion engine based on the detected waveform intensity when the calculated second similarity degree satisfies a predetermined second condition; A method for determining knocking of an internal combustion engine, comprising:

前記第１の範囲および前記第２の範囲は、前記検出された振動のピークに対応するクランク角を基準として始点および終点が定められる、請求項１２に記載の内燃機関のノッキング判定方法。 The internal combustion engine knock determination method according to claim 12, wherein a start point and an end point of the first range and the second range are determined based on a crank angle corresponding to the detected vibration peak.

前記第１の範囲および前記第２の範囲のうちのいずれか一方は、前記検出された振動のピーク値に対応するクランク角を始点とする、請求項１３に記載の内燃機関のノッキング判定方法。 The internal combustion engine knock determination method according to claim 13, wherein one of the first range and the second range starts from a crank angle corresponding to the detected peak value of vibration.

前記第１の範囲および前記第２の範囲のうちのいずれか一方は、前記検出された振動のピーク値に対応するクランク角から予め定められた角度だけ離隔したクランク角を始点とする、請求項１３に記載の内燃機関のノッキング判定方法。 Either one of the first range and the second range starts from a crank angle that is separated from a crank angle corresponding to the detected peak value of vibration by a predetermined angle. A knocking determination method for an internal combustion engine according to claim 13.

前記第１の範囲は、前記第２の範囲内において検出された複数のピークをそれぞれ始点として定められる複数の区間を有する範囲である、請求項１３に記載の内燃機関のノッキング判定方法。 The internal combustion engine knock determination method according to claim 13, wherein the first range is a range having a plurality of sections each having a plurality of peaks detected in the second range as starting points.

前記第１の条件は、前記第１の類似の度合が予め定められた度合よりも大きいという条件である、請求項１２〜１６のいずれかに記載の内燃機関のノッキング判定方法。 The knock determination method for an internal combustion engine according to any one of claims 12 to 16, wherein the first condition is a condition that the first similarity degree is larger than a predetermined degree.

前記第２の条件は、前記第２の類似の度合が予め定められた度合よりも大きいという条件である、請求項１２〜１７のいずれかに記載の内燃機関のノッキング判定方法。 The internal combustion engine knock determination method according to any one of claims 12 to 17, wherein the second condition is a condition that the second similarity degree is larger than a predetermined degree.

前記第１の条件における予め定められた度合と前記第２の条件における予め定められた度合とは、同じ度合である、請求項１８に記載の内燃機関のノッキング判定方法。 The internal combustion engine knock determination method according to claim 18, wherein the predetermined degree in the first condition and the predetermined degree in the second condition are the same degree.

前記第１の算出ステップは、前記第１の範囲における、前記検出された波形と前記波形モデルとの数値化された相関性を算出するステップを含む、請求項１２〜１９のいずれかに記載の内燃機関のノッキング判定方法。 The first calculation step includes a step of calculating a numerical correlation between the detected waveform and the waveform model in the first range. A method for determining knocking of an internal combustion engine.

前記第２の算出ステップは、前記第２の範囲における、前記検出された波形と前記波形モデルとの数値化された相関性を算出するステップを含む、請求項１２〜２０のいずれかに記載の内燃機関のノッキング判定方法。 21. The method according to claim 12, wherein the second calculation step includes a step of calculating a numerical correlation between the detected waveform and the waveform model in the second range. A method for determining knocking of an internal combustion engine.

前記判定ステップは、前記第１の条件および前記第２の条件のうちのいずれかが満足しないと、前記内燃機関にノッキングが発生していないことを判定するステップを含む、請求項１２〜２１のいずれかに記載の内燃機関のノッキング判定方法。 The determination step includes a step of determining that knocking has not occurred in the internal combustion engine if any one of the first condition and the second condition is not satisfied. The internal combustion engine knock determination method according to any one of the above.

請求項１２〜２２のいずれかに記載のノッキング判定方法をコンピュータで実現されるプログラム。 A program for realizing the knocking determination method according to any one of claims 12 to 22 by a computer.

請求項１２〜２２のいずれかに記載のノッキング判定方法をコンピュータで実現されるプログラムを記録した記録媒体。 23. A recording medium on which a program for realizing the knocking determination method according to claim 12 is recorded by a computer.