JP4745198B2 - Internal combustion engine knock determination device, determination method, program for realizing the method, and recording medium recording the program - Google Patents

Internal combustion engine knock determination device, determination method, program for realizing the method, and recording medium recording the program Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関のノッキング判定装置、判定方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体に関し、特に、内燃機関の振動の波形に基づいてノッキングが発生したか否かを判定する技術に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine knock determination device, a determination method, a program that realizes the method, and a recording medium that records the program, and in particular, determines whether or not knocking has occurred based on a vibration waveform of the internal combustion engine. Related to technology.

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高いとノッキングが発生したと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が発生し得る。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 vibration intensity of an internal combustion engine is high. However, even if knocking does not occur, vibrations that occur when, for example, an intake valve or an exhaust valve closes can occur. 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2001−227400号公報(特許文献1)は、ノッキングの発生の有無を正確に判定することができる内燃機関用ノック制御装置を開示する。特許文献1に記載の内燃機関用ノック制御装置は、内燃機関で発生する振動波形信号を検出する信号検出部と、信号検出部で検出された振動波形信号が所定値以上となる期間を発生期間として検出する発生期間検出部と、発生期間検出部で検出された発生期間におけるピーク値を検出するピーク値検出部と、発生期間とピーク値との関係に基づき内燃機関におけるノック発生の有無を判定するノック判定部と、ノック判定部による判定結果に応じて内燃機関の運転状態を制御するノック制御部とを含む。ノック判定部は、ピーク値と発生期間との比が所定範囲内にあるときにはノック発生有りと判定する。   Japanese Patent Laying-Open No. 2001-227400 (Patent Document 1) discloses a knock control device for an internal combustion engine that can accurately determine whether or not knocking has occurred. The knock control device for an internal combustion engine described in Patent Literature 1 includes a signal detection unit that detects a vibration waveform signal generated in the internal combustion engine, and a period in which the vibration waveform signal detected by the signal detection unit is equal to or greater than a predetermined value. The occurrence period detection unit detected as the occurrence period, the peak value detection unit that detects the peak value in the occurrence period detected by the occurrence period detection unit, and the presence or absence of knock occurrence in the internal combustion engine is determined based on the relationship between the occurrence period and the peak value And a knock control unit that controls the operating state of the internal combustion engine in accordance with a determination result by the knock determination unit. The knock determination unit determines that knock has occurred when the ratio between the peak value and the generation period is within a predetermined range.

この公報に記載のノック制御装置によれば、内燃機関で発生される振動波形信号が信号検出部で検出され、その振動波形信号が所定値以上に大きくなる発生期間とそのピーク値とが発生期間検出部及びピーク値検出部でそれぞれ検出される。ピーク値と発生期間との比が所定範囲内にあるとき、即ち、振動波形信号の所定長さの発生期間に対してピーク値が大きな波形形状であるときには、ノック発生時に特有のものであると認識される。これにより、内燃機関におけるノック発生の有無が正確に判定される。
特開2001−227400号公報
According to the knock control device described in this publication, a vibration waveform signal generated in the internal combustion engine is detected by the signal detection unit, and a generation period in which the vibration waveform signal is larger than a predetermined value and a peak value thereof are generated. Detection is performed by the detection unit and the peak value detection unit. When the ratio between the peak value and the generation period is within a predetermined range, that is, when the peak value has a large waveform shape with respect to the generation period of the predetermined length of the vibration waveform signal, it is peculiar when knocking occurs. Be recognized. Thereby, the presence or absence of knock occurrence in the internal combustion engine is accurately determined.
JP 2001-227400 A

しかしながら、特開2001−227400号公報に記載のノック制御装置のように、ピーク値と発生期間との比が所定範囲内にあるときにノッキングが発生したと判定するようにした場合、振動のピーク値がノッキング時の振動のピーク値ほど大きくなくても、発生期間が短いとノッキングが発生したと判定され得る。そのため、ノッキングが発生していなくても、ノッキングが発生したと誤判定し得る。   However, when it is determined that knocking has occurred when the ratio between the peak value and the occurrence period is within a predetermined range as in the knock control device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-227400, the vibration peak Even if the value is not as large as the peak value of vibration at the time of knocking, it can be determined that knocking has occurred if the generation period is short. Therefore, even if knocking has not occurred, it can be erroneously determined that knocking has occurred.

本発明は、上述の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 thereof 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、内燃機関の振動の強度を検出するための手段と、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手段と、ノッキングによる振動の強度の基準として定められるしきい値に対応して強度が定められ、内燃機関の振動の波形の基準として定められる波形モデルおよび検出された波形を比較した結果に基づいて、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7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要件を備える。   An internal combustion engine knock determination device according to a first aspect of the invention is a means for detecting the vibration intensity of an internal combustion engine and a means for detecting a waveform of the vibration of the internal combustion engine at a predetermined interval with respect to a crank angle. And based on the result of comparing the waveform model and the detected waveform determined as the reference of the waveform of the vibration of the internal combustion engine, the intensity is determined corresponding to the threshold value determined as the reference of the vibration intensity due to knocking, Determining means for determining whether or not knocking has occurred. An internal combustion engine knock determination method according to a seventh aspect of the present invention has the same requirements as those of the internal combustion engine knock determination apparatus according to the first aspect of the present invention.

第1または7の発明によると、内燃機関の振動の強度および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が検出される。内燃機関の振動の波形の基準として定められる波形モデルおよび検出された波形を比較した結果に基づいて、ノッキングが発生したか否かが判定される。これにより、しきい値、すなわちノッキングによる振動の強度に相当した強度を有する波形モデルを基準にして、ノッキングが発生したか否かを判定することができる。そのため、検出された波形における強度がノッキングによる振動の強度ほど大きくはない場合には、波形モデルとの差異が大きくなり、ノッキングが発生していない場合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。その結果、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またはノッキング判定方法を提供することができる。   According to the first or seventh aspect of the invention, the vibration waveform of the internal combustion engine at a predetermined interval with respect to the vibration intensity and crank angle of the internal combustion engine is detected. It is determined whether or not knocking has occurred based on the result of comparing the waveform model determined as a reference for the vibration waveform of the internal combustion engine and the detected waveform. Thus, it is possible to determine whether or not knocking has occurred based on a threshold value, that is, a waveform model having an intensity corresponding to the intensity of vibration caused by knocking. Therefore, when the detected waveform is not as strong as the vibration caused by knocking, the difference from the waveform model is large, and it is possible to suppress erroneous determination that knocking has occurred when knocking has not occurred. can do. As a result, it is possible to provide a knock determination device or a knock 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、波形モデルにおける強度は、内燃機関の運転状態に応じて定められる係数をしきい値に乗じて算出される演算値に対応して定められる。第8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要件を備える。   In the internal combustion engine knock determination device according to the second aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect, the intensity in the waveform model is calculated by multiplying the threshold value by a coefficient determined according to the operating state of the internal combustion engine. It is determined corresponding to the calculated value. An internal combustion engine knock determination method according to an eighth aspect of the present invention has the same requirements as those of the internal combustion engine knock determination apparatus according to the second aspect of the present invention.

第2または8の発明によると、波形モデルにおける強度は、内燃機関の運転状態に応じて定められる係数をしきい値に乗じて算出される演算値に対応して定められる。これにより、運転状態に応じた強度を有する波形モデルを基準にして、ノッキングが発生したか否かを判定することができる。そのため、ノッキングによる振動の強度が小さい運転状態において波形モデルの強度が検出された波形の強度に対して必要以上に大きくなったり、ノッキングによる振動の強度が大きい運転状態において波形モデルの強度が検出された波形の強度に対して必要以上に小さくなったりすることを抑制することができる。その結果、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 second or eighth aspect of the invention, the strength in the waveform model is determined in accordance with a calculated value that is calculated by multiplying a threshold value by a coefficient that is determined according to the operating state of the internal combustion engine. As a result, it is possible to determine whether knocking has occurred based on the waveform model having the strength corresponding to the driving state. Therefore, the strength of the waveform model is detected to be larger than necessary when the strength of the waveform model is detected in an operating state where the strength of vibration due to knocking is low, or the strength of the waveform model is detected in an operating state where the strength of vibration due to knocking is large. It is possible to prevent the waveform intensity from becoming smaller than necessary. As a result, it can be accurately determined whether or not knocking has occurred.

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、波形モデルにおける強度は、波形モデルにおける強度の最大値が演算値と同じになるように定められる。第9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要件を備える。   In the knock determination device for an internal combustion engine according to the third invention, in addition to the configuration of the second invention, the intensity in the waveform model is determined such that the maximum value of the intensity in the waveform model is the same as the calculated value. An internal combustion engine knock determination method according to a ninth aspect has the same requirements as those of the internal combustion engine knock determination apparatus according to the third aspect.

第3または9の発明によると、波形モデルにおける強度は、波形モデルにおける強度の最大値が演算値と同じになるように定められる。これにより、波形モデルの強度が検出された波形の強度に対して必要以上に大きくなることを抑制することができる。   According to the third or ninth invention, the intensity in the waveform model is determined such that the maximum value of the intensity in the waveform model is the same as the calculated value. Thereby, it can suppress that the intensity | strength of a waveform model becomes larger than needed with respect to the intensity | strength of the detected waveform.

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3の発明の構成に加え、波形モデルにおける強度は、検出された強度がしきい値より小さい場合、波形モデルにおける強度の最大値が演算値と同じになるように定められ、検出された強度がしきい値以上である場合、波形モデルにおける強度の最大値が検出された波形における強度の最大値と同じになるように定められる。第10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要件を備える。   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 third aspect of the invention, the intensity in the waveform model has a maximum intensity value in the waveform model when the detected intensity is smaller than the threshold value. When the detected intensity is equal to or greater than the threshold value, the maximum intensity value in the waveform model is determined to be the same as the maximum intensity value in the detected waveform. An internal combustion engine knock determination method according to a tenth aspect of the invention has the same requirements as those of the internal combustion engine knock determination device according to the fourth aspect of the invention.

第4または10の発明によると、波形モデルにおける強度は、検出された強度がしきい値より小さい場合、波形モデルにおける強度の最大値が演算値と同じになるように定められ、検出された強度がしきい値以上である場合、波形モデルにおける強度の最大値が検出された波形における強度の最大値と同じになるように定められる。これにより、検出された強度がしきい値より小さい場合、ノッキングによる振動の強度に相当した強度を有する波形モデルを基準にして、ノッキングが発生したか否かを判定することができる。そのため、検出された波形における強度がノッキングによる振動の強度ほど大きくはない場合には、波形モデルとの差異が大きなり、ノッキングが発生していない場合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。一方、検出された強度がしきい値以上である場合、すなわち、ノッキングが発生した可能性が大きい場合、強度の最大値に関して、波形モデルと検出された波形との差異を小さくすることができる。そのため、振動の減衰率などの波形形状の相違に重点をおいてノッキングが発生したか否かを判定することができる。その結果、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 fourth or tenth invention, the intensity in the waveform model is determined so that the maximum value of the intensity in the waveform model is the same as the calculated value when the detected intensity is smaller than the threshold value. Is equal to or greater than the threshold value, the maximum intensity value in the waveform model is determined to be the same as the maximum intensity value in the detected waveform. Thereby, when the detected intensity is smaller than the threshold value, it is possible to determine whether or not knocking has occurred based on a waveform model having an intensity corresponding to the intensity of vibration caused by knocking. Therefore, if the detected waveform is not as strong as the vibration due to knocking, the difference from the waveform model is large, and it is possible to prevent erroneous determination that knocking has occurred when knocking has not occurred. can do. On the other hand, when the detected intensity is greater than or equal to the threshold value, that is, when there is a high possibility that knocking has occurred, the difference between the waveform model and the detected waveform can be reduced with respect to the maximum intensity value. Therefore, it is possible to determine whether or not knocking has occurred with emphasis on the difference in waveform shape such as the vibration attenuation rate. As a result, it can be accurately determined whether or not knocking has occurred.

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1の発明の構成に加え、波形モデルにおける強度は、波形モデルにおける強度の最大値および検出された波形における強度の最大値の比が、しきい値および検出された強度の最大値の比と同じになるように定められる。第11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要件を備える。   In the internal combustion engine knock determination device according to the fifth aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect, the intensity in the waveform model is a ratio of the maximum intensity value in the waveform model and the maximum intensity value in the detected waveform. , And the ratio of the threshold value and the maximum value of the detected intensity. An internal combustion engine knock determination method according to an eleventh aspect of the invention has the same requirements as those of the internal combustion engine knock determination apparatus according to the fifth aspect of the invention.

第5または11の発明によると、波形モデルにおける強度の最大値および検出された波形における強度の最大値の比が、しきい値および検出された強度の最大値の比と同じになるように、波形モデルにおける強度が設定される。これにより、検出された強度の最大値がしきい値に比べて小さい場合には、波形モデルにおける強度の最大値を検出された波形における強度の最大値に比べて大きくして、検出された波形と波形モデルとの差異を大きくすることができる。このような波形モデルを用いてノッキングが発生したか否かが判定される。そのため、ノッキングが発生していない場合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。その結果、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 or eleventh invention, the ratio between the maximum intensity value in the waveform model and the maximum intensity value in the detected waveform is the same as the ratio between the threshold value and the maximum detected intensity value. The intensity in the waveform model is set. As a result, if the detected maximum intensity value is smaller than the threshold value, the maximum intensity value in the waveform model is made larger than the maximum intensity value in the detected waveform, and the detected waveform And the difference between the waveform model and the waveform model can be increased. It is determined whether knocking has occurred using such a waveform model. Therefore, it is possible to suppress erroneous determination that knocking has occurred when knocking has not occurred. As a result, it can be accurately determined whether or not knocking 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、判定手段は、検出された波形および波形モデルを比較した結果に加えて、検出された強度およびしきい値を比較した結果に基づいて、ノッキングが発生したか否かを判定するための手段を含む。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要件を備える。   In the knock determination device for the internal combustion engine according to the sixth aspect of the invention, in addition to the configuration of any one of the first to fifth aspects, the determination means is detected in addition to the result of comparing the detected waveform and the waveform model. Means for determining whether knocking has occurred or not based on the comparison of the intensity and the threshold value. An internal combustion engine knock determination method according to a twelfth aspect of the present invention has the same requirements as those of the internal combustion engine knock determination apparatus according to the sixth aspect of the present invention.

第6または12の発明によると、検出された波形および波形モデルを比較した結果に加えて、検出された強度およびしきい値を比較した結果とに基づいて、ノッキングが発生したか否かが判定される。これにより、波形形状のみならず、振動の強度がしきい値より大きいか否かを考慮してノッキングが発生したか否かを判定することができる。そのため、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 sixth or twelfth invention, whether or not knocking has occurred is determined based on the result of comparing the detected waveform and the waveform model, and the result of comparing the detected intensity and threshold value. Is done. Accordingly, it is possible to determine whether knocking has occurred in consideration of not only the waveform shape but also whether the intensity of vibration is greater than the threshold value. Therefore, it can be determined more accurately whether knocking has occurred.

第13の発明に係るプログラムは、第7〜12の発明の内燃機関のノッキング判定方法をコンピュータに実現させるプログラムであって、第14の発明に係る記録媒体は、第7〜12の発明の内燃機関のノッキング判定方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。   A program according to a thirteenth invention is a program for causing a computer to implement the knocking determination method for an internal combustion engine according to the seventh to twelfth inventions, and a recording medium according to the fourteenth invention is an internal combustion engine according to the seventh to twelfth inventions. A computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to implement the engine knocking determination method.

第13または第14の発明によると、コンピュータ(汎用でも専用でもよい)を用いて、第7〜12のいずれかの発明に係る内燃機関のノッキング判定方法を実現することができる。   According to the thirteenth or fourteenth invention, a knock determination method for an internal combustion engine according to any of the seventh to twelfth inventions can be realized using a computer (which may be general purpose or dedicated).

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一である。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.

<第1の実施の形態>
図1を参照して、本発明の第1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。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のROM(Read Only Memory)202に記録されたプログラムにより実現される。
<First Embodiment>
With reference to FIG. 1, a description will be given of an engine 100 of a vehicle equipped with a knock determination device according to a first embodiment of the present invention. The knocking determination device according to the present embodiment is realized by a program recorded in a ROM (Read Only Memory) 202 of 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、ROM202やSRAM(Static Random Access Memory)204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. Engine ECU 200 performs arithmetic processing based on signals transmitted from each sensor and ignition switch 312, a map and a program stored in ROM 202 or SRAM (Static Random Access Memory) 204, and engine 100 enters a desired operating state. So that the equipment is controlled.

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、振動波形とも記載する)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 predetermined knock detection gate (a predetermined second crank angle from a predetermined first crank angle based on a signal and a crank angle transmitted from knock sensor 300). The vibration waveform of the engine 100 (hereinafter also referred to as a vibration waveform) is detected in the period up to this point), and whether or not knocking has occurred in the engine 100 is determined 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、ノッキングに起因して発生する振動の周波数を含む第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の振動を検出する。また、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cを含む広域の第4の周波数帯Dの振動が検出される。図2におけるCAは、クランク角(Crank Angle)を示す。なお、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, the vibrations in the first frequency band A, the second frequency band B, and the third frequency band C including the frequencies of vibrations generated due to knocking. Is detected. In addition, vibrations in the fourth frequency band D in a wide area including the first frequency band A to the third frequency band C are detected. CA in FIG. 2 indicates a crank angle. Note that the frequency band of vibrations generated due to knocking is not limited to three.

各周波数帯の帯域幅が広いと、ノッキングに起因して発生する振動以外のノイズ(たとえば筒内噴射用インジェクタや給排気バルブの着座による振動)を含む可能性が高くなる。   If the bandwidth of each frequency band is wide, there is a high possibility that noise other than vibration generated due to knocking (for example, vibration due to seating of an in-cylinder injector or an intake / exhaust valve) will be included.

逆に、振動を検出する帯域幅を狭くすると、検出される振動の強度に含まれるノイズ成分を抑制することができる反面、振動波形からもノイズ成分の特徴的な部分(振動の発生タイミングや減衰率など)が除去される。この場合、実際はノイズ成分に起因する振動であっても、ノイズ成分を含まない振動波形、すなわちノッキング時における振動波形に類似した波形が検出される。そのため、振動波形からノッキングに起因する振動とノイズに起因する振動とを区別し難くなる。   Conversely, narrowing the bandwidth for detecting vibrations can suppress the noise component included in the detected vibration intensity, but on the other hand, the characteristic part of the noise component from the vibration waveform (vibration occurrence timing and attenuation) Rate) is removed. In this case, even if the vibration is actually caused by a noise component, a vibration waveform not including the noise component, that is, a waveform similar to the vibration waveform at the time of knocking is detected. For this reason, it is difficult to distinguish vibrations caused by knocking and vibrations caused by noise from the vibration waveform.

そこで、本実施の形態においては、ノッキングに特有の振動を精度よく取り込むため、帯域幅が狭く設定された第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における振動が検出される。   Therefore, in the present embodiment, vibrations in the first frequency band A, the second frequency band B, and the third frequency band C, in which the bandwidth is set to be narrow, are taken in order to accurately capture vibrations specific to knocking. Detected.

一方、ノイズの発生時にはノイズを考慮してノッキングが発生したか否かを判定するため、ノイズを取り込むように、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cを含む広域の第4の周波数帯Dにおける振動が検出される。   On the other hand, in order to determine whether or not knocking has occurred in consideration of noise when noise is generated, the fourth frequency in a wide range including the first frequency band A to the third frequency band C so as to capture noise. Vibrations in band D are detected.

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(1)410と、バンドパスフィルタ(2)420と、バンドパスフィルタ(3)430と、バンドパスフィルタ(4)440と、積算部450とを含む。   The engine ECU 200 will be further described with reference to FIG. The engine ECU 200 includes an A / D (analog / digital) converter 400, a bandpass filter (1) 410, a bandpass filter (2) 420, a bandpass filter (3) 430, and a bandpass filter (4). 440 and an integration unit 450.

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(1)410は、ノックセンサ300から送信された信号のうち、第1の周波数帯Aの信号のみを通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ(1)410により、ノックセンサ300が検出した振動から、第1の周波数帯A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 (1) 410 passes only the signal of first frequency band A among the signals transmitted from knock sensor 300. That is, only the vibration in the first frequency band A is extracted from the vibration detected by knock sensor 300 by bandpass filter (1) 410.

バンドパスフィルタ(2)420は、ノックセンサ300から送信された信号のうち、第2の周波数帯Bの信号のみを通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ(2)420により、ノックセンサ300が検出した振動から、第2の周波数帯Bの振動のみが抽出される。   Bandpass filter (2) 420 passes only the signal of second frequency band B among the signals transmitted from knock sensor 300. That is, only the vibration in the second frequency band B is extracted from the vibration detected by knock sensor 300 by bandpass filter (2) 420.

バンドパスフィルタ(3)430は、ノックセンサ300から送信された信号のうち、第3の周波数帯Cの信号のみを通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ(3)430により、ノックセンサ300が検出した振動から、第3の周波数帯Cの振動のみが抽出される。   Bandpass filter (3) 430 passes only signals in third frequency band C among signals transmitted from knock sensor 300. That is, only the vibration in the third frequency band C is extracted from the vibration detected by knock sensor 300 by bandpass filter (3) 430.

バンドパスフィルタ(4)440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(4)440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。   Bandpass filter (4) 440 passes only signals in fourth frequency band D among 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 (4) 440.

積算部450は、バンドパスフィルタ(1)410〜バンドパスフィルタ(4)440により選別された信号、すなわち振動の強度を、クランク角度で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。積算値の算出は、周波数帯ごとに行なわれる。この積算値の算出により、各周波数帯における振動波形が検出される。   The integrating unit 450 integrates the signals selected by the bandpass filter (1) 410 to the bandpass filter (4) 440, that is, the vibration intensity by 5 degrees in terms of crank angle. Hereinafter, the integrated value is referred to as an integrated value. The integrated value is calculated for each frequency band. By calculating the integrated value, a vibration waveform in each frequency band is detected.

さらに、算出された第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの積算値は、クランク角度に対応して加算される。すなわち、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの振動波形が合成される。   Further, the calculated integrated values of the first frequency band A to the third frequency band C are added corresponding to the crank angle. That is, the vibration waveforms in the first frequency band A to the third frequency band C are synthesized.

これにより、図4に示すように、エンジン100の振動波形が検出される。すなわち、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの合成波形と第4の周波数帯Dの振動波形とが、エンジン100の振動波形として用いられる。第4の周波数帯Dの振動波形(積算値)は合成されずに、単独で用いられる。   Thereby, as shown in FIG. 4, the vibration waveform of engine 100 is detected. That is, the combined waveform of first frequency band A to third frequency band C and the vibration waveform of fourth frequency band D are used as the vibration waveform of engine 100. The vibration waveform (integrated value) of the fourth frequency band D is used alone without being synthesized.

検出された振動波形のうち、第4の周波数帯Dの振動波形は、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。   Among the detected vibration waveforms, the vibration waveform in the fourth frequency band D is compared with a knock waveform model stored in the ROM 202 of the 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.

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, it is determined that the vibration intensity decreases as the crank angle increases after the peak value of the vibration intensity, but the crank angle at which the vibration intensity reaches the peak value is not determined.

本実施の形態において、ノック波形モデルにおける強度は0〜1の無次元数で表わされる。後述するように、しきい値V(J)に係数Zを乗じて算出される演算値V(K)を用いて第4の周波数帯Dの振動波形を正規化し、強度を0〜1の無次元数で表わすことにより、ノック波形モデルにおける強度が演算値V(K)、すなわちしきい値V(J)に対応して定められることになる。   In the present embodiment, the strength in the knock waveform model is represented by a dimensionless number from 0 to 1. As will be described later, the vibration waveform in the fourth frequency band D is normalized by using the calculated value V (K) calculated by multiplying the threshold value V (J) by the coefficient Z, and the intensity is set to 0 to 1. By expressing the number of dimensions, the strength in the knock waveform model is determined in correspondence with the calculated value V (K), that is, the threshold value V (J).

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 vibrations after the peak value of the vibration intensity 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、エンジンECU200は、振動波形とノック波形モデルとの偏差に関する値である相関係数Kを算出する。図5に示すように、振動波形において振動の強度が最大になるタイミング(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た状態で、振動波形とノック波形モデルとの偏差の絶対値(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Kが算出される。   In the present embodiment, engine ECU 200 calculates correlation coefficient K, which is a value related to the deviation between the vibration waveform and the knock waveform model. As shown in FIG. 5, in a state where the timing (crank angle) at which the vibration intensity is maximum in the vibration waveform matches the timing at which the vibration intensity is maximum in the knock waveform model, The correlation coefficient K is calculated by calculating the absolute value (deviation amount) of each deviation for each crank angle (every 5 degrees).

正規化後の振動波形とノック波形モデルとのクランク角ごとの偏差の絶対値をΔS(I)(Iは自然数)とし、ノック波形モデルにおける振動の強度をクランク角で積分した値(ノック波形モデルの面積)をSとおくと、相関係数Kは、K=(S−ΣΔS(I))/Sという方程式により算出される。ここで、ΣΔS(I)は、ΔS(I)の総和である。   The absolute value of the deviation between the normalized vibration waveform and knock waveform model for each crank angle is ΔS (I) (I is a natural number), and the value obtained by integrating the vibration intensity in the knock waveform model with the crank angle (knock waveform model) If S is the area, the correlation coefficient K is calculated by the equation K = (S−ΣΔS (I)) / S. Here, ΣΔS (I) is the sum of ΔS (I).

本実施の形態において、相関係数Kは、振動波形の形状がノック波形モデルの形状に近いほど、大きな値として算出される。したがって、振動波形にノッキング以外の要因による振動の波形が含まれた場合、相関係数Kは小さく算出される。なお、相関係数Kの算出方法はこれに限らない。   In the present embodiment, correlation coefficient K is calculated as a larger value as the shape of the vibration waveform is closer to the shape of the knock waveform model. Therefore, when the vibration waveform includes a vibration waveform due to a factor other than knocking, the correlation coefficient K is calculated to be small. Note that the method of calculating the correlation coefficient K is not limited to this.

広帯域の第4の周波数帯Dの振動波形をノック波形モデルと比較して相関係数Kを算出するのは、狭帯域の第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cに比べて、波形形状の精度が高いからである。   The correlation coefficient K is calculated by comparing the vibration waveform of the wideband fourth frequency band D with the knock waveform model in comparison with the first frequency band A to the third frequency band C of the narrow band. This is because the accuracy of the shape is high.

さらに、エンジンECU200は、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの合成波形における積算値の最大値(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 in the combined waveform of first frequency band A to third frequency band C. 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またはSRAM204に記憶されたしきい値V(J)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 threshold value V (J) stored in ROM 202 or SRAM 204, and further detects the detected waveform and the stored knock waveform model. In comparison, whether or not knocking has occurred in engine 100 is determined for each ignition cycle.

しきい値V(J)は、ノッキングによる振動の強度の基準として定められる値である。図6に示すように、しきい値V(J)は、エンジン回転数NEと吸入空気量(負荷)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毎に、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、気筒毎に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。   The threshold value V (J) is a value determined as a reference for the intensity of vibration caused by knocking. As shown in FIG. 6, the threshold value V (J) is stored as a map for each region divided by the operating state using the engine speed NE and the intake air amount (load) 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.

エンジン100もしくは車両の出荷時において、ROM202に記憶されるしきい値V(J)(出荷時におけるしきい値V(J)の初期値)には、予め実験などにより定められる値が用いられる。ところが、ノックセンサ300の出力値のばらつきや劣化などにより、エンジン100で同じ振動が生じた場合であっても、検出される強度が変化し得る。この場合、しきい値V(J)を補正し、実際に検出される強度に応じたしきい値V(J)を用いてノッキングが発生したか否かを判定する必要がある。   When the engine 100 or the vehicle is shipped, a threshold value V (J) (initial value of the threshold value V (J) at the time of shipment) stored in the ROM 202 is a value determined in advance through experiments or the like. However, the detected intensity can change even when the same vibration occurs in engine 100 due to variations or deterioration in the output value of knock sensor 300. In this case, it is necessary to correct the threshold value V (J) and determine whether knocking has occurred using the threshold value V (J) corresponding to the actually detected intensity.

そこで、本実施の形態においては、図7に示すように、強度Vを対数変換した値である強度値LOG(V)と、各強度値LOG(V)が検出された頻度(回数、確率ともいう)との関係を示す頻度分布に基づいて、ノック判定レベルV(KD)が算出される。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the intensity value LOG (V), which is a value obtained by logarithmically converting the intensity V, and the frequency (number of times and probability of detection) of each intensity value LOG (V) are detected. The knock determination level V (KD) is calculated based on the frequency distribution indicating the relationship with

エンジン回転数NEと吸入空気量KLとをパラメータとする領域ごとに強度値LOG(V)が算出される。強度値LOG(V)を算出するために用いられる強度Vは、予め定められたクランク角の間における強度のピーク値(5度ごとの積算値のピーク値)である。算出される強度LOG(V)に基づいて、強度値LOG(V)の頻度を最小値から累積して50%になる中央値V(50)が算出される。また、中央値V(50)以下の強度値LOG(V)における標準偏差σが算出される。たとえば、本実施の形態においては、複数(たとえば200サイクル)の強度値LOG(V)に基づいて算出される中央値および標準偏差と近似した中央値V(50)および標準偏差σが、以下の算出方法により1点火サイクルごとに算出される。   An intensity value LOG (V) is calculated for each region using the engine speed NE and the intake air amount KL as parameters. The intensity V used for calculating the intensity value LOG (V) is an intensity peak value (peak value of integrated value every 5 degrees) between predetermined crank angles. Based on the calculated intensity LOG (V), a median value V (50) is calculated that accumulates the frequency of the intensity value LOG (V) from the minimum value to 50%. In addition, a standard deviation σ at the intensity value LOG (V) equal to or lower than the median value V (50) is calculated. For example, in the present embodiment, median value V (50) and standard deviation σ approximated to median value and standard deviation calculated based on a plurality of (for example, 200 cycles) intensity values LOG (V) are as follows: It is calculated for each ignition cycle by the calculation method.

今回検出された強度値LOG(V)が前回算出された中央値V(50)よりも大きい場合、前回算出された中央値V(50)に予め定められた値C(1)を加算した値が、今回の中央値V(50)として算出される。逆に、今回検出された強度値LOG(V)が前回算出された中央値V(50)よりも小さい場合、前回算出された中央値V(50)から予め定められた値C(2)(たとえばC(2)はC(1)と同じ値)を減算した値が、今回の中央値V(50)として算出される。   When the intensity value LOG (V) detected this time is larger than the median value V (50) calculated last time, a value obtained by adding a predetermined value C (1) to the median value V (50) calculated last time Is calculated as the median value V (50) of this time. Conversely, when the intensity value LOG (V) detected this time is smaller than the median value V (50) calculated last time, a predetermined value C (2) ( For example, a value obtained by subtracting C (2) is the same value as C (1) is calculated as the median value V (50) of this time.

今回検出された強度値LOG(V)が、前回算出された中央値V(50)よりも小さく、かつ前回算出された中央値V(50)から前回算出された標準偏差σを減算した値よりも大きい場合、前回算出された標準偏差σから予め定められた値C(3)を2倍した値を減算した値が、今回の標準偏差σとして算出される。逆に、今回検出された強度値LOG(V)が、前回算出された中央値V(50)よりも大きい場合、または前回算出された中央値V(50)から前回算出された標準偏差σを減算した値よりも小さい場合、前回算出された標準偏差σに予め定められた値C(4)(たとえばC(4)はC(3)と同じ値)を加算した値が、今回の標準偏差σとして算出される。なお、中央値V(50)および標準偏差σの算出方法はこれに限定されない。また、中央値V(50)および標準偏差σの初期値は、予め設定された値であってもよいし、「0」であってもよい。   The intensity value LOG (V) detected this time is smaller than the median value V (50) calculated last time, and the value obtained by subtracting the standard deviation σ calculated last time from the median value V (50) calculated last time. Is larger, the value obtained by subtracting a value obtained by doubling a predetermined value C (3) from the previously calculated standard deviation σ is calculated as the current standard deviation σ. Conversely, when the intensity value LOG (V) detected this time is larger than the median value V (50) calculated last time, or the standard deviation σ calculated last time from the median value V (50) calculated last time is used. When the value is smaller than the subtracted value, a value obtained by adding a predetermined value C (4) (for example, C (4) is the same value as C (3)) to the previously calculated standard deviation σ is the current standard deviation. Calculated as σ. In addition, the calculation method of median value V (50) and standard deviation (sigma) is not limited to this. The initial value of median value V (50) and standard deviation σ may be a preset value or “0”.

中央値V(50)および標準偏差σを用いて、ノック判定レベルV(KD)が算出される。図7に示すように、中央値V(50)に係数U(1)(U(1)は定数で、たとえばU(1)=3)と標準偏差σとの積を加算した値が、ノック判定レベルV(KD)となる。なお、ノック判定レベルV(KD)の算出方法はこれに限らない。   Knock determination level V (KD) is calculated using median value V (50) and standard deviation σ. As shown in FIG. 7, the value obtained by adding the product of the coefficient U (1) (U (1) is a constant, for example, U (1) = 3) and the standard deviation σ to the median value V (50) is knocked. The determination level is V (KD). The method for calculating knock determination level V (KD) is not limited to this.

ノック判定レベルV(KD)よりも大きい強度値LOG(V)の割合(頻度)が、ノッキングが発生した頻度として判定され、ノック占有率KCとしてカウントされる。ノック占有率KCがしきい値KC(0)よりも大きいと、点火時期の遅角が行なわれる頻度が高くなるように、しきい値V(J)が予め定められた補正量だけ小さく補正される。ノック占有率KCがしきい値KC(0)よりも小さいと、点火時期の進角が行なわれる頻度が高くなるように、しきい値V(J)が予め定められた補正量だけ大きく補正される。補正されたしきい値V(J)は、SRAM204に記憶される。   The ratio (frequency) of the intensity value LOG (V) larger than the knock determination level V (KD) is determined as the frequency of occurrence of knocking, and counted as the knock occupancy KC. When knock occupancy KC is larger than threshold value KC (0), threshold value V (J) is corrected by a predetermined correction amount so that the ignition timing is retarded more frequently. The When knock occupancy KC is smaller than threshold value KC (0), threshold value V (J) is corrected by a predetermined correction amount so as to increase the frequency at which the ignition timing is advanced. The The corrected threshold value V (J) is stored in the SRAM 204.

係数U(1)は、実験などより得られたデータや知見から求められた係数である。U(1)=3とした場合のノック判定レベルV(KD)よりも大きい強度値LOG(V)が、実際にノッキングが発生した点火サイクルにおける強度値LOG(V)と略一致する。なお、係数U(1)に「3」以外の値を用いるようにしてもよい。   The coefficient U (1) is a coefficient obtained from data or knowledge obtained through experiments or the like. The magnitude value LOG (V) larger than the knock determination level V (KD) when U (1) = 3 substantially matches the magnitude value LOG (V) in the ignition cycle in which knocking actually occurs. A value other than “3” may be used for the coefficient U (1).

図8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の機能について説明する。なお、以下に説明するエンジンECU200の機能は、ハードウェアにより実現してもよく、ソフトウェアにより実現してもよい。   With reference to FIG. 8, the function of engine ECU 200 that is the knock determination device according to the present embodiment will be described. The functions of engine ECU 200 described below may be realized by hardware or may be realized by software.

エンジンECU200は、強度検出部210と、波形検出部220と、ノック強度算出部230と、第1正規化部240と、第2正規化部250と、相関係数算出部260と、ノッキング判定部270とを含む。   The engine ECU 200 includes an intensity detection unit 210, a waveform detection unit 220, a knock intensity calculation unit 230, a first normalization unit 240, a second normalization unit 250, a correlation coefficient calculation unit 260, and a knock determination unit. 270.

強度検出部210は、ノックセンサ300から送信された信号に基づいて、ノック検出ゲートにおける振動の強度を検出する。波形検出部220は、振動の強度をクランク角度で5度分づつ積算することにより、ノック検出ゲートにおける振動波形を検出する。ノック強度算出部230は、ノック強度Nを算出する。   Based on the signal transmitted from knock sensor 300, intensity detector 210 detects the intensity of vibration at the knock detection gate. The waveform detection unit 220 detects the vibration waveform at the knock detection gate by accumulating the vibration intensity by 5 degrees in terms of the crank angle. Knock strength calculator 230 calculates knock strength N.

第1正規化部240は、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの合成波形における積算値の最大値がしきい値V(J)より小さい場合、第4の周波数帯Dの振動波形における各積算値をしきい値V(J)に係数Zを乗じて算出される演算値V(K)で除算して正規化する。正規化後の振動波形の強度は、0〜1の無次元数で表わされる。したがって、正規化後の振動波形の強度において、「1」は、演算値V(K)に相当する。そのため、演算値V(K)を用いて正規化した場合、ノック波形モデルにおける強度の最大値と演算値V(K)とが同じになる。すなわち、ノック波形モデルにおける強度が、演算値V(K)に対応して定められる。   The first normalizing unit 240 vibrates in the fourth frequency band D when the maximum integrated value in the combined waveform of the first frequency band A to the third frequency band C is smaller than the threshold value V (J). Each integrated value in the waveform is normalized by dividing it by a calculated value V (K) calculated by multiplying the threshold value V (J) by a coefficient Z. The intensity of the vibration waveform after normalization is represented by a dimensionless number from 0 to 1. Therefore, “1” in the intensity of the vibration waveform after normalization corresponds to the calculated value V (K). Therefore, when normalization is performed using the calculated value V (K), the maximum intensity value and the calculated value V (K) in the knock waveform model are the same. That is, the strength in the knock waveform model is determined corresponding to the calculated value V (K).

係数Zは、たとえば、エンジン回転数NEおよび吸入空気量KLをパラメータとするマップにより定められる。なお、エンジン回転数NEおよび吸入空気量KLを変数として有する演算式により係数Zを演算するようにしてもよい。また、吸入空気量KLの代わりにスロットル開度を用いるようにしてもよい。   The coefficient Z is determined by, for example, a map using the engine speed NE and the intake air amount KL as parameters. The coefficient Z may be calculated by an arithmetic expression having the engine speed NE and the intake air amount KL as variables. Further, the throttle opening may be used instead of the intake air amount KL.

第2正規化部250は、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの合成波形における積算値の最大値がしきい値V(J)以上である場合、第4の周波数帯Dの振動波形における各積算値を、積算値の最大値で除算して正規化する。正規化後の振動波形の強度は、0〜1の無次元数で表わされる。したがって、正規化後の振動波形の強度において、「1」は、第4の周波数帯Dの振動波形における積算値の最大値に相当する。そのため、積算値の最大値を用いて正規化した場合、ノック波形モデルにおける強度の最大値と積算値の最大値とが同じになる。すなわち、ノック波形モデルにおける強度が、第4の周波数帯Dの振動波形における積算値の最大値に対応して定められる。   When the maximum value of the integrated values in the combined waveform of the first frequency band A to the third frequency band C is equal to or greater than the threshold value V (J), the second normalization unit 250 Each integrated value in the vibration waveform is normalized by dividing it by the maximum integrated value. The intensity of the vibration waveform after normalization is represented by a dimensionless number from 0 to 1. Therefore, in the intensity of the vibration waveform after normalization, “1” corresponds to the maximum integrated value in the vibration waveform in the fourth frequency band D. Therefore, when normalization is performed using the maximum integrated value, the maximum intensity value and the maximum integrated value in the knock waveform model are the same. That is, the strength in the knock waveform model is determined corresponding to the maximum value of the integrated value in the vibration waveform in the fourth frequency band D.

相関係数算出部260は、相関係数Kを算出する。ノッキング判定部270は、ノック強度Nがしきい値V(J)より大きく、かつ相関係数Kがしきい値K(0)より大きい場合、ノッキングが発生したと判定する。   The correlation coefficient calculation unit 260 calculates the correlation coefficient K. Knock determination unit 270 determines that knocking has occurred when knock magnitude N is greater than threshold value V (J) and correlation coefficient K is greater than threshold value K (0).

図9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が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは、予め定められた周期で繰り返し実行される。   Referring to FIG. 9, a control structure of a program executed by engine ECU 200 that is the knocking determination device according to the present embodiment will be described. Note that the program described below is repeatedly executed at a predetermined cycle.

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. Thus, 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。積算値の算出は、第1の周波数帯A〜第4の周波数帯Dの振動ごとに行なわれる。積算値の算出により、振動波形が検出される。このとき、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの積算値がクランク角度に対応して加算される。すなわち、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの振動波形が合成される。   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 integrated value is calculated for each vibration in the first frequency band A to the fourth frequency band D. A vibration waveform is detected by calculating the integrated value. At this time, the integrated values of the first frequency band A to the third frequency band C are added corresponding to the crank angle. That is, the vibration waveforms in the first frequency band A to the third frequency band C are synthesized.

S106にて、エンジンECU200は、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの合成波形における積算値の最大値がしきい値V(J)より小さいか否かを判別する。第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの合成波形における積算値の最大値がしきい値V(J)より小さいと(S106にてYES)、処理はS110に移される。もしそうでないと(S100にてNO)、処理はS120に移される。   In S106, engine ECU 200 determines whether or not the maximum integrated value in the combined waveform of first frequency band A to third frequency band C is smaller than threshold value V (J). If the maximum value of the integrated value in the combined waveform of first frequency band A to third frequency band C is smaller than threshold value V (J) (YES in S106), the process proceeds to S110. If not (NO in S100), the process proceeds to S120.

S110にて、エンジンECU200は、第4の周波数帯Dの振動波形における各積算値をしきい値V(J)に係数Zを乗じて算出される演算値V(K)で除算して正規化する。   In S110, engine ECU 200 normalizes each integrated value in the vibration waveform of fourth frequency band D by dividing it by a calculated value V (K) calculated by multiplying threshold value V (J) by coefficient Z. To do.

S120にて、エンジンECU200は、第4の周波数帯Dの振動波形における各積算値を、積算値の最大値で除算して正規化する。   In S120, engine ECU 200 normalizes each integrated value in the vibration waveform of fourth frequency band D by dividing it by the maximum value of the integrated values.

S130にて、エンジンECU200は、振動波形の強度(積算値)が最大になるタイミング(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、相関係数Kを算出する。S132にて、エンジンECU200は、ノック強度Nを算出する。   In S130, engine ECU 200 calculates correlation coefficient K by matching the timing (crank angle) at which the intensity (integrated value) of the vibration waveform is maximized with the timing at which the intensity of vibration is maximized in the knock waveform model. To do. In S132, engine ECU 200 calculates knock magnitude N.

S134にて、エンジンECU200は、相関係数Kがしきい値K(0)より大きく、かつノック強度Nがしきい値V(J)よりも大きいか否かを判別する。相関係数Kがしきい値K(0)より大きく、かつノック強度Nがしきい値V(J)よりも大きいと(S134にてYES)、処理はS136に移される。もしそうでないと(S134にてNO)、処理はS120に移される。   In S134, engine ECU 200 determines whether correlation coefficient K is larger than threshold value K (0) and knock magnitude N is larger than threshold value V (J). If correlation coefficient K is greater than threshold value K (0) and knock magnitude N is greater than threshold value V (J) (YES in S134), the process proceeds to S136. If not (NO in S134), the process proceeds to S120.

S136にて、エンジンECU200は、ノッキングが発生したと判別する。S138にて、エンジンECU200は、点火時期を遅角する。   In S136, engine ECU 200 determines that knocking has occurred. In S138, engine ECU 200 retards the ignition timing.

S140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。S142にて、エンジンECU200は、点火時期を進角する。   In S140, engine ECU 200 determines that knocking has not occurred. In S142, 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の動作について説明する。   An 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.

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, based on the signal transmitted from knock sensor 300, the intensity of vibration of engine 100 is detected (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度ごとの積算値が第1の周波数帯Aから第4の周波数帯Dの振動ごとに算出される(S104)。さらに、算出された第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの積算値がクランク角度に対応して加算され、振動波形が合成される。   Between the top dead center and 90 degrees in the combustion stroke, an integrated value every 5 degrees is calculated for each vibration in the first frequency band A to the fourth frequency band D (S104). Furthermore, the calculated integrated values of the first frequency band A to the third frequency band C are added corresponding to the crank angle, and a vibration waveform is synthesized.

積算値の算出により、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの合成波形および第4の周波数帯Dの振動波形が検出される。これらの波形のうち、第4の周波数帯Dの振動波形とノック波形モデルとが比較されて算出される相関係数Kが、1点火ごとにノッキングの有無を判定する際に用いられる。   By calculating the integrated value, the combined waveform of the first frequency band A to the third frequency band C and the vibration waveform of the fourth frequency band D are detected. Among these waveforms, the correlation coefficient K calculated by comparing the vibration waveform of the fourth frequency band D and the knock waveform model is used when determining the presence or absence of knocking for each ignition.

図10に示すように、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの合成波形における積算値の最大値がしきい値V(J)より小さいと(S106にてYES)、第4の周波数帯Dの振動波形における各積算値をしきい値V(J)に係数Zを乗じて算出される演算値V(K)で除算して正規化される(S110)。   As shown in FIG. 10, when the maximum value of the integrated value in the combined waveform of first frequency band A to third frequency band C is smaller than threshold value V (J) (YES in S106), the fourth Each integrated value in the vibration waveform of the frequency band D is normalized by dividing it by a calculated value V (K) calculated by multiplying the threshold value V (J) by the coefficient Z (S110).

したがって、図10に示すように、正規化された振動波形において、演算値V(K)が「1」で表わされ、ノック波形モデルにおける強度の最大値と同じになる。これにより、ノック波形モデルの強度をノッキングによる振動の強度に相当する値にすることができる。そのため、振動の強度がノッキングによる振動ほど大きくはない場合には、正規化された振動波形とノック波形モデルとの差異を大きくすることができる。   Therefore, as shown in FIG. 10, in the normalized vibration waveform, the calculated value V (K) is represented by “1”, which is the same as the maximum intensity value in the knock waveform model. Thereby, the intensity | strength of a knock waveform model can be made into the value equivalent to the intensity | strength of the vibration by knocking. Therefore, when the intensity of vibration is not as great as the vibration due to knocking, the difference between the normalized vibration waveform and the knock waveform model can be increased.

一方、図11に示すように、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの合成波形における積算値の最大値がしきい値V(J)以上であると(S106にてNO)、第4の周波数帯Dの振動波形における各積算値を積算値の最大値で除算して正規化される(S120)。   On the other hand, as shown in FIG. 11, when the maximum value of the integrated value in the combined waveform of first frequency band A to third frequency band C is equal to or greater than threshold value V (J) (NO in S106), Each integrated value in the vibration waveform of the fourth frequency band D is normalized by dividing it by the maximum integrated value (S120).

したがって、図11に示すように、正規化された振動波形において、積算値の最大値が「1」で表わされ、ノック波形モデルにおける強度の最大値と同じになる。これにより、強度の最大値がしきい値V(J)以上である場合、すなわち、ノッキングが発生した可能性が高い場合は、強度の最大値に関して、正規化された振動波形とノック波形モデルとの差異を小さくすることができる。そのため、振動の減衰率などの波形形状の相違に重点をおいて、振動波形とノック波形モデルとを比較することができる。   Therefore, as shown in FIG. 11, in the normalized vibration waveform, the maximum integrated value is represented by “1”, which is the same as the maximum intensity in the knock waveform model. Thereby, when the maximum value of the intensity is equal to or greater than the threshold value V (J), that is, when there is a high possibility that knocking has occurred, the normalized vibration waveform and knock waveform model are related to the maximum value of intensity. The difference can be reduced. Therefore, the vibration waveform and the knock waveform model can be compared with emphasis on the difference in waveform shape such as the vibration attenuation rate.

振動波形の積算値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て、相関係数Kが算出される(S130)。さらに、ノック強度Nが算出される(S132)。   The correlation coefficient K is calculated by matching the timing at which the integrated value of the vibration waveform is maximized with the timing at which the vibration intensity is maximized in the knock waveform model (S130). Further, knock magnitude N is calculated (S132).

相関係数Kがしきい値K(0)より大きく、かつノック強度Nがしきい値V(J)よりも大きいと(S134にてYES)、ノッキングが発生したと判定され(S136)、点火時期が遅角される(S138)。これにより、ノッキングの発生が抑制される。   If correlation coefficient K is greater than threshold value K (0) and knock magnitude N is greater than threshold value V (J) (YES in S134), it is determined that knocking has occurred (S136), and ignition is performed. The timing is retarded (S138). Thereby, occurrence of knocking is suppressed.

一方、相関係数Kがしきい値K(0)以下である場合もしくはノック強度Nがしきい値V(J)以下である場合(S134にてNO)、ノッキングが発生していないと判定され(S140)、点火時期が進角される(S142)。   On the other hand, when correlation coefficient K is equal to or smaller than threshold value K (0) or knock magnitude N is equal to or smaller than threshold value V (J) (NO in S134), it is determined that knocking has not occurred. (S140), the ignition timing is advanced (S142).

以上のように、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ECUによれば、強度がしきい値V(J)に対応して設定されるノック波形モデルと振動波形とを比較して、ノッキングが発生したか否かが判定される。これにより、しきい値V(J)、すなわちノッキングによる振動の強度に相当した強度を有するノック波形モデルを基準にして、ノッキングが発生したか否かを判定することができる。そのため、振動波形における強度がノッキングによる振動の強度ほど大きくはない場合には、ノック波形モデルとの差異が大きくなり、ノッキングが発生していない場合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。その結果、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。   As described above, according to the engine ECU that is the knock determination device according to the present embodiment, the knock waveform model whose strength is set corresponding to the threshold value V (J) is compared with the vibration waveform, It is determined whether knocking has occurred. Thus, it is possible to determine whether or not knocking has occurred based on a threshold waveform V (J), that is, a knock waveform model having an intensity corresponding to the intensity of vibration caused by knocking. Therefore, when the strength in the vibration waveform is not as great as the strength of the vibration due to knocking, the difference from the knock waveform model becomes large, and it is possible to suppress erroneous determination that knocking has occurred when knocking has not occurred. be able to. As a result, it can be accurately determined whether or not knocking has occurred.

<第2の実施の形態>
以下、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、ノック波形モデルにおける強度の最大値および第4の周波数帯Dの振動波形における強度(積算値)の最大値の比が、しきい値V(J)および第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの合成波形における強度(積算値)の最大値の比と同じになるように、ノック波形モデルにおける強度が設定される点で、前述の第1の実施の形態と相違する。その他の構造については、前述の第2の実施の形態と同じである。それらの機能についても同じである。したがって、それらの詳細な説明はここでは繰返さない。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the ratio between the maximum value of intensity in the knock waveform model and the maximum value of intensity (integrated value) in the vibration waveform in the fourth frequency band D is the threshold V (J) and the first frequency band. A with respect to the first embodiment described above in that the intensity in the knock waveform model is set so as to be the same as the ratio of the maximum values of the intensity (integrated values) in the composite waveform of A to third frequency band C. Is different. Other structures are the same as those in the second embodiment described above. The same applies to their functions. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.

図12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の機能について説明する。なお、以下に説明するエンジンECU200の機能は、ハードウェアにより実現してもよく、ソフトウェアにより実現してもよい。また、前述の第1の実施の形態と同じ構成については、同じ符号を付してある。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。   With reference to FIG. 12, the function of engine ECU 200 that is the knock determination device according to the present embodiment will be described. The functions of engine ECU 200 described below may be realized by hardware or may be realized by software. Further, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.

エンジンECU200は、強度検出部210と、波形検出部220と、ノック強度算出部230と、相関係数算出部260と、ノッキング判定部270とに加えて、強度設定部280とを含む。   Engine ECU 200 includes an intensity setting unit 280 in addition to an intensity detection unit 210, a waveform detection unit 220, a knock intensity calculation unit 230, a correlation coefficient calculation unit 260, and a knock determination unit 270.

強度設定部280は、図13に示すように、ノック波形モデルにおける強度の最大値および第4の周波数帯Dの振動波形における強度の最大値の比が、しきい値V(J)および第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの合成波形における強度の最大値の比と同じになるように、ノック波形モデルにおける強度を設定する。   As shown in FIG. 13, the strength setting unit 280 is configured such that the ratio between the maximum value of the strength in the knock waveform model and the maximum value of the strength in the vibration waveform in the fourth frequency band D is the threshold V (J) The intensity in the knock waveform model is set so as to be the same as the ratio of the maximum intensity values in the combined waveform of the frequency band A to the third frequency band C.

より具体的には、下記の式(1)を用いて、ノック波形モデルにおける強度の最大値が設定される。なお、下記の式(1)におけるP(1)は、第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの合成波形における強度の最大値である。P(2)は、第4の周波数帯Dの振動波形における強度の最大値である。P(3)は、ノック波形モデルにおける強度の最大値である。   More specifically, the maximum intensity value in the knock waveform model is set using the following equation (1). In the following equation (1), P (1) is the maximum value of the intensity in the combined waveform of the first frequency band A to the third frequency band C. P (2) is the maximum intensity value in the vibration waveform of the fourth frequency band D. P (3) is the maximum intensity value in the knock waveform model.

P(3)=P(2)×V(J)/P(1)・・・(1)
図14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が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは、予め定められた周期で繰り返し実行される。また、前述の第1の実施の形態におけるプログラムと同じ処理には同じステップ番号を付してある。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。
P (3) = P (2) × V (J) / P (1) (1)
Referring to FIG. 14, a control structure of a program executed by engine ECU 200 that is the knocking determination device according to the present embodiment will be described. Note that the program described below is repeatedly executed at a predetermined cycle. Further, the same step number is assigned to the same process as the program in the first embodiment described above. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.

S200にて、エンジンECU200は、ノック波形モデルにおける強度の最大値および第4の周波数帯Dの振動波形における強度の最大値の比が、しきい値V(J)および第1の周波数帯A〜第3の周波数帯Cの合成波形における強度の最大値の比と同じになるように、ノック波形モデルにおける強度を設定する。このようにしても、前述の第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。   In S200, engine ECU 200 determines that the ratio between the maximum intensity value in the knock waveform model and the maximum intensity value in the vibration waveform in fourth frequency band D is equal to threshold value V (J) and first frequency band A˜. The intensity in the knock waveform model is set so as to be the same as the ratio of the maximum intensity values in the composite waveform of the third frequency band C. Even if it does in this way, there can exist an effect similar to the above-mentioned 1st Embodiment.

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により制御されるエンジンを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an engine controlled by an engine ECU that is a knocking determination device according to a first embodiment of the present 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である。It is a figure which shows the vibration waveform of an engine. 第4の周波数帯Dの振動波形とノック波形モデルとを示す図(その1)である。FIG. 6 is a diagram (part 1) illustrating a vibration waveform and a knock waveform model in a fourth frequency band D; エンジンECUのROMもしくはSRAMに記憶されたしきい値V(J)のマップを示す図である。It is a figure which shows the map of threshold value V (J) memorize | stored in ROM or SRAM of engine ECU. 強度値LOG(V)の頻度分布を示す図である。It is a figure which shows frequency distribution of intensity value LOG (V). 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の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of engine ECU which is a knock determination device concerning a 1st embodiment of the present invention. 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. 第4の周波数帯Dの振動波形とノック波形モデルとを示す図(その2)である。FIG. 11 is a second diagram illustrating a vibration waveform and a knock waveform model in the fourth frequency band D; 第4の周波数帯Dの振動波形とノック波形モデルとを示す図(その3)である。FIG. 12 is a third diagram illustrating a vibration waveform and a knock waveform model in the fourth frequency band D; 本発明の第2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の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of engine ECU which is a knock determination device concerning a 2nd embodiment of the present invention. 第4の周波数帯Dの振動波形とノック波形モデルとを示す図(その4)である。FIG. 14 is a diagram (No. 4) illustrating a vibration waveform and a knock waveform model in the fourth frequency band D; 本発明の第2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 a knock determination apparatus based on the 2nd Embodiment of this invention performs.

符号の説明Explanation of symbols

100 エンジン、110 クランクシャフト、116 吸気バルブ、118 排気バルブ、200 エンジンECU、202 ROM、204 SRAM、210 強度検出部、220 波形検出部、230 ノック強度算出部、240 第1正規化部、250 第2正規化部、260 相関係数算出部、270 ノッキング判定部、280 強度設定部、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、400 A/D変換部、410 バンドパスフィルタ(1)、420 バンドパスフィルタ(2)、430 バンドパスフィルタ(3)、440 バンドパスフィルタ(4)、450 積算部。   100 Engine, 110 Crankshaft, 116 Intake valve, 118 Exhaust valve, 200 Engine ECU, 202 ROM, 204 SRAM, 210 Strength detector, 220 Waveform detector, 230 Knock strength calculator, 240 First normalizer, 250 2 normalization unit, 260 correlation coefficient calculation unit, 270 knock determination unit, 280 intensity setting unit, 300 knock sensor, 302 water temperature sensor, 304 timing rotor, 306 crank position sensor, 308 throttle opening sensor, 314 air flow meter, 400 A / D conversion unit, 410 Band pass filter (1), 420 Band pass filter (2), 430 Band pass filter (3), 440 Band pass filter (4), 450 Integration unit.

Claims (14)

内燃機関のノッキング判定装置であって、
前記内燃機関の振動の強度を検出するための強度検出手段と、
クランク角についての予め定められた間隔における前記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、
ノッキングによる振動の強度の基準として定められるしきい値に対応して強度が定められ、前記内燃機関の振動の波形の基準として定められる波形モデルおよび前記検出された波形を比較した結果に基づいて、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,
Intensity detecting means for detecting the intensity of vibration of the internal combustion engine;
Waveform detecting means for detecting a waveform of vibration of the internal combustion engine at a predetermined interval with respect to a crank angle;
Based on the result of comparing the detected waveform and the waveform model defined as the reference of the waveform of the vibration of the internal combustion engine, the intensity is determined corresponding to a threshold value defined as a reference of the vibration intensity due to knocking, A knocking determination device for an internal combustion engine, comprising: determination means for determining whether knocking has occurred.
前記波形モデルにおける強度は、前記内燃機関の運転状態に応じて定められる係数を前記しきい値に乗じて算出される演算値に対応して定められる、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 of the internal combustion engine according to claim 1, wherein the intensity in the waveform model is determined in correspondence with an arithmetic value calculated by multiplying the threshold by a coefficient determined according to an operating state of the internal combustion engine. apparatus. 前記波形モデルにおける強度は、前記波形モデルにおける強度の最大値が前記演算値と同じになるように定められる、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 intensity in the waveform model is determined so that a maximum value of the intensity in the waveform model is the same as the calculated value. 前記波形モデルにおける強度は、前記検出された強度が前記しきい値より小さい場合、前記波形モデルにおける強度の最大値が前記演算値と同じになるように定められ、前記検出された強度が前記しきい値以上である場合、前記波形モデルにおける強度の最大値が前記検出された波形における強度の最大値と同じになるように定められる、請求項3に記載の内燃機関のノッキング判定装置。   The intensity in the waveform model is determined so that the maximum value of the intensity in the waveform model is the same as the calculated value when the detected intensity is smaller than the threshold value. 4. The knock determination device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein when it is equal to or greater than a threshold value, the maximum value of the intensity in the waveform model is determined to be the same as the maximum value of the intensity in the detected waveform. 前記強度検出手段は、複数の周波数帯における振動の波形を合成した波形の強度を検出し、
前記波形検出手段は、前記複数の周波数帯を含む周波数帯における振動の波形を検出し、
前記波形モデルにおける強度は、前記波形モデルにおける強度の最大値および前記検出された波形における強度の最大値の比が、前記しきい値および前記検出された強度の最大値の比と同じになるように定められる、請求項1に記載の内燃機関のノッキング判定装置。
The intensity detection means detects the intensity of a waveform obtained by combining vibration waveforms in a plurality of frequency bands,
The waveform detection means detects a vibration waveform in a frequency band including the plurality of frequency bands,
The intensity in the waveform model is such that the ratio of the maximum intensity value in the waveform model and the maximum intensity value in the detected waveform is the same as the ratio of the threshold value and the maximum detected intensity value. The knock determination device for an internal combustion engine according to claim 1, defined in claim 1.
前記判定手段は、前記検出された波形および前記波形モデルを比較した結果に加えて、前記検出された強度および前記しきい値を比較した結果に基づいて、ノッキングが発生したか否かを判定するための手段を含む、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 determination means determines whether knocking has occurred based on a result of comparing the detected intensity and the threshold in addition to a result of comparing the detected waveform and the waveform model. The knock determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, further comprising means for 内燃機関のノッキング判定方法であって、
前記内燃機関の振動の強度を検出するステップと、
クランク角についての予め定められた間隔における前記内燃機関の振動の波形を検出するステップと、
ノッキングによる振動の強度の基準として定められるしきい値に対応して強度が定められ、前記内燃機関の振動の波形の基準として定められる波形モデルおよび前記検出された波形を比較した結果に基づいて、ノッキングが発生したか否かを判定するステップとを含む、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 the intensity of vibration of the internal combustion engine;
Detecting a waveform of vibration of the internal combustion engine at a predetermined interval for a crank angle;
Based on the result of comparing the detected waveform and the waveform model defined as the reference of the waveform of the vibration of the internal combustion engine, the intensity is determined corresponding to a threshold value defined as a reference of the vibration intensity due to knocking, And a step of determining whether knocking has occurred or not.
前記波形モデルにおける強度は、前記内燃機関の運転状態に応じて定められる係数を前記しきい値に乗じて算出される演算値に対応して定められる、請求項7に記載の内燃機関のノッキング判定方法。   8. The knock determination of the internal combustion engine according to claim 7, wherein the intensity in the waveform model is determined in correspondence with an arithmetic value calculated by multiplying the threshold by a coefficient determined according to an operating state of the internal combustion engine. Method. 前記波形モデルにおける強度は、前記波形モデルにおける強度の最大値が前記演算値と同じになるように定められる、請求項8に記載の内燃機関のノッキング判定方法。   9. The knock determination method for an internal combustion engine according to claim 8, wherein the intensity in the waveform model is determined such that a maximum value of the intensity in the waveform model is the same as the calculated value. 前記波形モデルにおける強度は、前記検出された強度が前記しきい値より小さい場合、前記波形モデルにおける強度の最大値が前記演算値と同じになるように定められ、前記検出された強度が前記しきい値以上である場合、前記波形モデルにおける強度の最大値が前記検出された波形における強度の最大値と同じになるように定められる、請求項9に記載の内燃機関のノッキング判定方法。   The intensity in the waveform model is determined so that the maximum value of the intensity in the waveform model is the same as the calculated value when the detected intensity is smaller than the threshold value. 10. The knock determination method for an internal combustion engine according to claim 9, wherein when the threshold value is equal to or greater than a threshold value, the maximum value of the intensity in the waveform model is determined to be the same as the maximum value of the intensity in the detected waveform. 前記強度を検出するステップは、複数の周波数帯における振動の波形を合成した波形の強度を検出するステップを含み、
前記波形を検出するステップは、前記複数の周波数帯を含む周波数帯における振動の波形を検出するステップを含み、
前記波形モデルにおける強度は、前記波形モデルにおける強度の最大値および前記検出された波形における強度の最大値の比が、前記しきい値および前記検出された強度の最大値の比と同じになるように定められる、請求項7に記載の内燃機関のノッキング判定方法。
The step of detecting the intensity includes the step of detecting the intensity of a waveform obtained by synthesizing vibration waveforms in a plurality of frequency bands,
Detecting the waveform includes detecting a vibration waveform in a frequency band including the plurality of frequency bands;
The intensity in the waveform model is such that the ratio of the maximum intensity value in the waveform model and the maximum intensity value in the detected waveform is the same as the ratio of the threshold value and the maximum detected intensity value. The knock determination method for an internal combustion engine according to claim 7, defined in
ノッキングが発生したか否かを判定するステップは、前記検出された波形および前記波形モデルを比較した結果に加えて、前記検出された強度および前記しきい値を比較した結果に基づいて、ノッキングが発生したか否かを判定するステップを含む、請求項7〜11のいずれかに記載の内燃機関のノッキング判定方法。   The step of determining whether knocking has occurred is based on the result of comparing the detected intensity and the threshold value in addition to the result of comparing the detected waveform and the waveform model. The method for determining knocking of an internal combustion engine according to any one of claims 7 to 11, further comprising a step of determining whether or not it has occurred. 請求項7〜12に記載のノッキング判定方法をコンピュータに実現させるプログラム。   The program which makes a computer implement | achieve the knock determination method of Claims 7-12. 請求項7〜12に記載のノッキング判定方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to implement the knocking determination method according to claim 7.
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