JP2006336604A - Knocking controller for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a knocking controller for an internal combustion engine capable of suppressing influence of a filter and determining the presence or absence of occurrence of knocking accurately irrespective of high or low rotational speed of the engine to control an operation condition of the internal combustion engine properly. <P>SOLUTION: This knocking controller has two pairs of digital filters or more for extracting only a specific frequency component of a vibration wave-shaped output signal of a knock sensor 10 to switch to reduce degree of the digital filter when rotational speed of the engine is higher than a predetermined value. Consequently, a knock wave shape can be accurately extracted even on a high rotational speed side. The extracted knock wave shape may be corrected in accordance with response property of the filter without changing degree of the filter to suppress influence of the filter. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関に発生するノッキングの発生状態に応じて、内燃機関の運転状態を制御する内燃機関のノッキング制御装置に関する。   The present invention relates to a knocking control device for an internal combustion engine that controls an operating state of the internal combustion engine in accordance with a state of occurrence of knocking that occurs in the internal combustion engine.

一般に内燃機関のノッキング(以下「ノック」と記す)制御装置は、エンジンの振動を検出するノックセンサからの電気的信号が、ある定められたレベル(ノック判定レベル)を越えた場合にノックが発生したものと判定し、点火時期を遅角させ、逆に所定期間ノックが検出されない場合には点火時期を進角させることにより、点火時期を常にノック限界付近に制御し、エンジンの燃費、出力特性を最大限に引き出すものである。   In general, an internal combustion engine knock (hereinafter referred to as “knock”) control device generates a knock when an electrical signal from a knock sensor that detects engine vibration exceeds a predetermined level (knock determination level). The ignition timing is retarded, and when the knock is not detected for a predetermined period, the ignition timing is advanced so that the ignition timing is always controlled near the knock limit. It is what draws out to the maximum.

このようなノック制御装置において、ノック判定レベルは極めて重要な意味をもつ。ノック判定レベルが大きすぎる場合には、ノックが発生しているにもかかわらず検出されないので点火時期は進角し、ノックが多発し、ひいてはエンジンの破損にもつながる。逆にノック判定レベルが小さすぎる場合には、ノックが発生していないにもかかわらず点火時期は遅角し、エンジンの出力を十分に引き出せなくなる。   In such a knock control device, the knock determination level is extremely important. If the knock determination level is too large, it is not detected despite the occurrence of knocking, so the ignition timing is advanced, knocking occurs frequently, and eventually the engine is damaged. On the other hand, if the knock determination level is too small, the ignition timing is retarded even if no knock has occurred, and the engine output cannot be sufficiently extracted.

一般にノック検知は、ノックの発生に伴なうエンジン固有の振動をとらえる方式で行われており、このノック振動はシリンダ内の衝撃波によって発生する共振現象であるが故に、そのノック振動波形は、ノック発生と同時に急激にノックセンサの出力が上昇し、その後概ねクランク角に同期して減衰する。しかし、エンジンが高回転になるほど所定クランク角に対する実時間が短くなるため、同じバンドパスフィルタ(BPF)を用いた場合、高回転になるほどノック波形が崩れて、その特徴がなまされてしまい、ノイズ波形との識別が難しくなる。   In general, knock detection is performed by a method that captures engine-specific vibration associated with the occurrence of knock, and this knock vibration is a resonance phenomenon generated by a shock wave in the cylinder. At the same time as the occurrence, the output of the knock sensor suddenly increases, and then attenuates in synchronization with the crank angle. However, since the actual time for a predetermined crank angle becomes shorter as the engine speed increases, when the same bandpass filter (BPF) is used, the knock waveform collapses as the engine speed increases, and its characteristics are smoothed. Discrimination from noise waveform becomes difficult.

この影響を軽減するため、バンドパスフィルタの通過帯域幅をエンジンの回転数に応じて変更することが、特許文献1により、従来より知られている。   In order to reduce this influence, it is conventionally known from Patent Document 1 that the passband width of a bandpass filter is changed according to the engine speed.

特開昭59−65728号公報JP 59-65728 A

しかしながら、特許文献1の従来技術のように通過帯域を変更すると、ノックと無関係の周波数帯も、ノック周波数と同等のゲインで取り込んでしまうため、ノイズとの識別性を悪化させることになりかねないという問題がある。   However, if the passband is changed as in the prior art of Patent Document 1, a frequency band unrelated to knocking is also captured with a gain equivalent to the knocking frequency, which may deteriorate the discrimination from noise. There is a problem.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルタの影響を抑制でき、エンジンの回転数の高低にかかわらずノック発生の有無を正確に判定して内燃機関の運転状態を適切に制御可能な内燃機関のノッキング制御装置を提供する。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to suppress the influence of a filter, and accurately determine whether knock has occurred regardless of whether the engine speed is high or low. The present invention provides a knocking control device for an internal combustion engine that can appropriately control the engine.

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の内燃機関のノッキング制御装置を提供する。
請求項1に記載の内燃機関のノッキング制御装置は、ノックセンサの振動波形出力信号の特定の周波数成分のみを抽出する2対以上のデジタルフィルタを有していて、内燃機関の回転数が所定値より高くなったら、デジタルフィルタの次数を小さくする切り替えが行われるようにしたものであり、これにより、フィルタの通過帯域はほぼそのままでフィルタの応答性を変更することができ、高回転ほどフィルタの次数を小さくすることで、低回転側のノイズ除去性能を損なうことなく、高回転側でも、ノック振動波形を正確に抽出することができる。したがって、ノック発生の有無を正確に判定できる。
The present invention provides a knocking control device for an internal combustion engine according to each of claims, as means for solving the above-mentioned problems.
The knock control device for an internal combustion engine according to claim 1 has two or more pairs of digital filters that extract only a specific frequency component of a vibration waveform output signal of the knock sensor, and the rotational speed of the internal combustion engine is a predetermined value. When higher, the digital filter is switched to reduce the order, so that the filter responsiveness can be changed with the filter passband almost unchanged, and the higher the rotation, the higher the filter performance. By reducing the order, the knock vibration waveform can be accurately extracted even on the high rotation side without impairing the noise removal performance on the low rotation side. Therefore, it is possible to accurately determine whether knock has occurred.

請求項2に記載の内燃機関のノッキング制御装置は、ノックセンサの出力信号の特定の周波数成分のみを抽出するデジタルフィルタと、このデジタルフィルタ通過後のノック波形形状を抽出する波形抽出手段と、抽出されたノック波形形状をフィルタの応答特性に基づき修正する波形修正手段と、を有していて、この修正されたノック波形形状に基づいてノッキングの判定を行うようにしたものであり、これにより、デジタルフィルタの応答特性に基づき抽出されたノック波形形状を修正することで、フィルタの影響を抑制でき、エンジンの回転数に関係なく、ノック発生の有無を正確に判定できる。   A knock control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein a digital filter that extracts only a specific frequency component of an output signal of the knock sensor, a waveform extraction unit that extracts a knock waveform shape after passing through the digital filter, and an extraction Waveform correction means for correcting the knock waveform shape based on the response characteristic of the filter, and performing knocking determination based on the corrected knock waveform shape. By correcting the knock waveform shape extracted based on the response characteristics of the digital filter, the influence of the filter can be suppressed, and the presence or absence of knock can be accurately determined regardless of the engine speed.

請求項3の該ノッキング制御装置は、波形修正手段が、波形抽出手段によって抽出されたノック波形形状に基づいて所定クランク角期間でのノック波形のピーク位置を求め、フィルタの応答特性に応じてピーク位置及びその前後の波形を修正するようにしたものであり、ノック波形の修正がピーク位置に基づいて行われることを明確にしたものである。
請求項4の該ノッキング制御装置は、波形修正手段が、所定クランク角期間のノック波形のピーク位置を求めた後、ピーク位置の前後でピーク値より所定量だけ減衰した位置を振動開始位置及び終了位置とし、フィルタの応答特性に応じてピーク位置を修正すると共に、修正後のピーク位置と振動開始位置及び終了位置を直線又は曲線で補完することでノック波形を求めるようにしたものであり、ノック波形の修正をより具体的に明確にしたものである。
The knocking control device according to claim 3, wherein the waveform correcting means obtains a peak position of the knock waveform in a predetermined crank angle period based on the knock waveform shape extracted by the waveform extracting means, and the peak is determined according to the response characteristic of the filter. The position and the waveform before and after the position are corrected, and it is clarified that the correction of the knock waveform is performed based on the peak position.
The knocking control device according to claim 4, wherein the waveform correction means obtains the peak position of the knock waveform during the predetermined crank angle period, and then, after the peak position, the position attenuated by a predetermined amount from the peak value is determined as the vibration start position and the end position. The peak position is corrected according to the response characteristics of the filter, and the corrected peak position, vibration start position, and end position are complemented with a straight line or curve to obtain a knock waveform. The correction of the waveform is clarified more specifically.

以下、図面に従って本発明の実施の形態の内燃機関のノッキング制御装置について説明する。図1は、本発明の実施の形態の内燃機関のノッキング制御装置の全体構成を示すブロック図である。
図1において、10はノックセンサであり、ノックセンサ10は図示しない内燃機関のエンジンブロック壁面に設置され、振動を検出する振動センサ、またはシリンダ内に設置された筒内圧を検出する筒内圧センサ等である。このノックセンサ10からのセンサ信号は入力回路11に入力され、後段のノック検出回路20に取り込むため、入力回路11によってセンサ信号が所定の電圧範囲の大きさに収まるよう調整される。更に、センサ信号はノック検出回路20に取り込まれる前にフィルタ12を通過される。このフィルタ12としては、エイリアシング対策のため高周波成分をカットするLPF(Low Pass Filter:ローパスフィルタ)、または特定の周波数成分のみを抽出するBPF(Band Pass Filter:バンドパスフィルタ)が設定される。
Hereinafter, a knocking control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an internal combustion engine knocking control apparatus according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a knock sensor. The knock sensor 10 is installed on an engine block wall surface of an internal combustion engine (not shown) and detects a vibration, an in-cylinder pressure sensor installed in a cylinder, or the like. It is. The sensor signal from the knock sensor 10 is input to the input circuit 11 and is taken into the knock detection circuit 20 at the subsequent stage. Therefore, the sensor signal is adjusted by the input circuit 11 to be within a predetermined voltage range. Further, the sensor signal is passed through the filter 12 before being taken into the knock detection circuit 20. As the filter 12, an LPF (Low Pass Filter) that cuts a high frequency component for anti-aliasing or a BPF (Band Pass Filter) that extracts only a specific frequency component is set.

次に、フィルタ12を通過したセンサ信号が、A/D(アナログ−デジタル)変換器21を介してノック検出回路20に取込まれる。なお、ノック検出回路20のA/D変換器21を介したセンサ信号に対するサンプリング周期は、ノック特有のノック周波数成分の波形を十分抽出できる程度に高速である。A/D変換器21でA/D変換された周波数成分が、本実施例では、通過帯域の異なる5つのデジタルBPF22a,22b,22c,22d,22eに入力され、これらデジタルBPF22a,22b,22cによって3つのノック周波数成分とデジタルBPF22d,22eによって2つのノック周波数成分を含まない信号域の周波数成分(以下、単に『ノイズ周波数成分』と記す)にそれぞれ分離される。
なお、このデジタルBPF22a〜22eは、本発明の特徴の1つであり、これについては、実施例1として後に詳述する。
Next, the sensor signal that has passed through the filter 12 is taken into the knock detection circuit 20 via an A / D (analog-digital) converter 21. Note that the sampling period for the sensor signal through the A / D converter 21 of the knock detection circuit 20 is fast enough to sufficiently extract the waveform of the knock frequency component peculiar to knock. In this embodiment, the frequency components A / D converted by the A / D converter 21 are input to five digital BPFs 22a, 22b, 22c, 22d, and 22e having different pass bands, and these digital BPFs 22a, 22b, and 22c are used. The three knock frequency components and the digital BPFs 22d and 22e are separated into frequency components (hereinafter simply referred to as “noise frequency components”) in the signal region that do not include the two knock frequency components.
The digital BPFs 22a to 22e are one of the features of the present invention, and will be described in detail later as a first embodiment.

デジタルBPF22a〜22eによる分離後の各周波数成分は、それぞれ区間積算部23a〜23eに入力され、各周波数成分の強度が所定区間毎に積算される。この積算区間はクランク角〔°CA(Crank Angle)〕期間で定義される。つまり、実時間でなくクランク角で定義されることにより、機関回転速度によらずノック発生の際の特徴的波形を抽出することができる。また、区間演算部23a,23b,23cで積算された各ノック周波数成分の総和が加算部23にて求められることで、複数の振動モードが同時に現われるようなノックが発生してもノック波形が抽出できることとなる。   Each frequency component after separation by the digital BPFs 22a to 22e is input to the interval integrating units 23a to 23e, and the intensity of each frequency component is integrated for each predetermined interval. This integration interval is defined by a crank angle [° CA (Crank Angle)] period. That is, by defining the crank angle instead of the real time, it is possible to extract a characteristic waveform at the time of occurrence of knock regardless of the engine speed. Further, the sum of the knock frequency components integrated by the section calculation units 23a, 23b, and 23c is obtained by the adding unit 23, so that a knock waveform can be extracted even if a knock occurs in which a plurality of vibration modes appear simultaneously. It will be possible.

各区間積算部23a〜23eによって抽出された各ノック波形は、それぞれの波形修正部24a〜24dでノック波形の修正が施される。
この波形修正もまた本発明の特徴をなすものであり、これについても実施例2として後に詳述する。
比較演算部25a〜25dでは、区間演算部23a〜23c及び加算部24による各ノック周波数成分のノック波形が、各波形修正部24a〜24dで修正が施され、この修正されたノック波形が、理想ノック波形記憶部26に予め記憶されている理想的なノック波形形状である理想ノック波形と比較され、この理想ノック波形に近いほどノック強度が大きくなるようにノック強度の補正が行われる。この補正方法としては、例えば、理想ノック波形からのはずれ度合いに応じた係数(エラー係数)Eを算出し、ノック強度に対して(1−E)を補正係数として乗じるようにされる。ここで、理想ノック波形は、燃焼モデル式等の理論計算によって定めたり、または内燃機関毎の各運転条件毎に予めノック形状を適合により設定してもよい。また、筒内圧センサを用いる場合には、ノック特有の共鳴振動の減衰形状と、燃焼とピストン運動に伴う筒内の平均圧力の減衰形状とに高い相関があるため、筒内平均圧を基に理想ノック波形の減衰形状を定義してもよい。
The knock waveforms extracted by the respective interval integrating units 23a to 23e are subjected to the correction of the knock waveforms by the respective waveform correcting units 24a to 24d.
This waveform correction is also a feature of the present invention, which will be described in detail later as a second embodiment.
In the comparison calculation units 25a to 25d, the knock waveforms of the knock frequency components by the section calculation units 23a to 23c and the addition unit 24 are corrected by the waveform correction units 24a to 24d, and the corrected knock waveforms are ideal. It is compared with an ideal knock waveform having an ideal knock waveform shape stored in advance in the knock waveform storage unit 26, and the knock intensity is corrected so that the knock intensity increases as the ideal knock waveform is closer. As this correction method, for example, a coefficient (error coefficient) E corresponding to the degree of deviation from the ideal knock waveform is calculated, and the knock intensity is multiplied by (1-E) as a correction coefficient. Here, the ideal knock waveform may be determined by theoretical calculation such as a combustion model equation or the knock shape may be set in advance for each operating condition for each internal combustion engine. In addition, when using an in-cylinder pressure sensor, there is a high correlation between the attenuation shape of the resonance vibration peculiar to knock and the attenuation shape of the average pressure in the cylinder caused by combustion and piston movement. An attenuation shape of an ideal knock waveform may be defined.

次に、ノック強度選択部27では、比較演算部25a〜25dで各周波数成分毎の各ノック波形が各波形修正部24a〜24dで修正されたノック波形毎に理想ノック波形との比較によって補正された各ノック強度のうち、ノック判定に用いる修正されたノック波形が選択される。ここで、選択される修正されたノック波形は、ノック毎に顕著に現われる振動モードがばらつくことから、補正ノック強度が最大のものまたは各周波数成分の総和が用いられる。   Next, in knock intensity selection unit 27, each knock waveform for each frequency component is corrected by comparison operation unit 25a-25d by comparison with an ideal knock waveform for each knock waveform corrected by each waveform correction unit 24a-24d. Among the knock intensities, a modified knock waveform used for knock determination is selected. Here, since the selected knock waveform has a vibration mode that appears remarkably for each knock, the one having the maximum correction knock intensity or the sum of the frequency components is used.

一方、BGL(Back Ground Level:バックグランドレベル)作成部28では、内燃機関の運転状態によらずノック判定を行うため、区間積算部23d,23eからのノイズ周波数成分に基づきBGLが作成される。このBGL作成方法としては、各ノイズ周波数成分についてノック周波数成分と同様に、理想ノック波形と比較・補正した補正ノイズ強度を求めたり、各ノイズ周波数成分の総和または平均値を算出するようにされる。   On the other hand, a BGL (Back Ground Level) creation unit 28 creates BGL based on the noise frequency components from the interval integration units 23d and 23e in order to perform knock determination regardless of the operating state of the internal combustion engine. As this BGL creation method, similarly to the knock frequency component, for each noise frequency component, a corrected noise intensity that is compared and corrected with the ideal knock waveform is obtained, or the sum or average value of each noise frequency component is calculated. .

そして、比較演算・ノック判定部29では、ノック強度選択部27で選択されたノック強度とBGL作成部28で作成されたBGLとを用いて比較演算され、所定値以上ならノックと判定される。この比較方法としては、ノック強度とBGLとの比から判定してもよく、また、ノック強度とBGLとの差から判定するようにしてもよい。   Then, the comparison calculation / knock determination unit 29 performs a comparison operation using the knock intensity selected by the knock intensity selection unit 27 and the BGL generated by the BGL generation unit 28, and if it is equal to or greater than a predetermined value, it is determined as knock. As this comparison method, the determination may be made from the ratio between the knock strength and the BGL, or may be made from the difference between the knock strength and the BGL.

更に、内燃機関制御用ECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)30から内燃機関のクランクシャフト(図示略)の基準位置信号、気筒判別信号がノック検出回路20のA/D変換器21に入力され、後述のノック検出回路20の比較演算・ノック判定部29からのノック判定結果に応じたノック判定信号が内燃機関制御用ECU30に入力される。この他、内燃機関制御用ECU30には内燃機関の例えば、クランク角センサ、吸入空気量センサ、水温センサ等からの各種センサ信号が入力されている。これらの入力信号に基づき内燃機関制御用ECU30にて点火時期、燃料噴射量等が演算され、ノック判定結果に応じた補正が実行され、イグナイタ40やインジェクタ(燃料噴射弁)50等が適切に制御されることとなる。
ここで、内燃機関制御用ECU30は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのCPU、制御プログラムや制御マップ等を格納したROM、各種データ等を格納するRAM、B/U(バックアップ)RAM、入出力回路及びそれらを接続するバスライン等からなる論理演算回路として構成されている。
Further, a reference position signal and a cylinder discrimination signal of a crankshaft (not shown) of the internal combustion engine are inputted from an internal combustion engine control ECU (Electronic Control Unit) 30 to an A / D converter 21 of the knock detection circuit 20. A knock determination signal corresponding to a knock determination result from a comparison operation / knock determination unit 29 of the knock detection circuit 20 described later is input to the internal combustion engine control ECU 30. In addition, various sensor signals from, for example, a crank angle sensor, an intake air amount sensor, a water temperature sensor, and the like of the internal combustion engine are input to the internal combustion engine control ECU 30. Based on these input signals, the ECU 30 for controlling the internal combustion engine calculates the ignition timing, the fuel injection amount, etc., executes correction according to the knock determination result, and appropriately controls the igniter 40, the injector (fuel injection valve) 50, etc. Will be.
Here, the internal combustion engine control ECU 30 is a central processing unit that executes various known arithmetic processes, a CPU that stores a control program, a control map, etc., a RAM that stores various data, and a B / U (backup). The logic operation circuit includes a RAM, an input / output circuit, a bus line connecting them, and the like.

次に、ノックセンサ10からの振動波形信号に対するノック検出回路20によるノック検出・判定の概略動作について説明する。
内燃機関制御用ECU30からの基準位置信号の立下がりに基づき波形サンプル区間信号が発生され、この波形サンプル区間信号が「ON(オン)」で所定区間毎となる積算区間において、区間演算部23a〜23eによりBPF22a〜22eを介した周波数成分Fa〜Feがそれぞれ積算される。そして、今回の波形サンプル区間信号が「OFF(オフ)」となる積算区間終了から次回の波形サンプル区間信号が「ON」となる積算区間開始までの期間に、ノック周波数成分Fa,Fb,Fcに基づく検出波形として各ノック波形が得られ、これらの抽出された各ノック波形が、後述する波形修正手段によって修正され、これら修正されたノック波形毎の強度と理想ノック波形記憶部26に記憶されている理想ノック波形の強度とが比較演算部25a〜25dにて比較演算されそれぞれ補正ノック強度が算出される。
Next, a schematic operation of knock detection / determination by the knock detection circuit 20 for the vibration waveform signal from the knock sensor 10 will be described.
A waveform sample section signal is generated on the basis of the fall of the reference position signal from the internal combustion engine control ECU 30, and in the integration section where the waveform sample section signal is “ON (on)” and every predetermined section, the section calculation units 23a to 23a. The frequency components Fa to Fe via the BPFs 22a to 22e are respectively integrated by 23e. The knock frequency components Fa, Fb, Fc are applied to the knock frequency components Fa, Fb, Fc during the period from the end of the integration period in which the current waveform sample section signal is “OFF” to the start of the integration section in which the next waveform sample section signal is “ON”. Each knock waveform is obtained as a detected waveform based on the extracted knock waveform, and each extracted knock waveform is corrected by a waveform correcting means to be described later, and is stored in the intensity and ideal knock waveform storage unit 26 for each corrected knock waveform. The comparison calculation units 25a to 25d compare and calculate the intensity of the ideal knock waveform, and the corrected knock intensity is calculated.

これら補正ノック強度のうち、ノック強度選択部27にて最大補正ノック強度が選択される。そして、比較演算・ノック判定部29にて、ノック強度選択部27からの最大補正ノック強度と、ノイズ周波数成分Fd,Feに基づくBGL作成部28からのBGLとを用いて、後述のように、ノック判定パラメータが算出される。このノック判定パラメータが予め設定されている判定閾値と比較されノック発生の有無が判定される。そして、次回の基準位置信号の立下がり、即ち、波形サンプル区間信号が「ON」となる次回の積算区間開始時点にて今回の積算値がリセットされる。このとき、ノック判定結果に応じたノック判定信号が内燃機関制御用ECU30に出力され、以下、同様の動作が繰返し実行される。   Of these correction knock intensities, the maximum correction knock intensity is selected by the knock intensity selection unit 27. Then, the comparison calculation / knock determination unit 29 uses the maximum correction knock strength from the knock strength selection unit 27 and the BGL from the BGL creation unit 28 based on the noise frequency components Fd and Fe as described later. A knock determination parameter is calculated. This knock determination parameter is compared with a predetermined determination threshold to determine whether knock has occurred or not. Then, the current integration value is reset at the fall of the next reference position signal, that is, at the start of the next integration interval when the waveform sample interval signal is “ON”. At this time, a knock determination signal corresponding to the knock determination result is output to the internal combustion engine control ECU 30, and the same operation is repeatedly executed thereafter.

次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のノック制御装置で使用されているノック検出回路20におけるノック判定の処理手順を示す図2のフローチャートに基づいて説明する。なお、このノック判定ルーチンは内燃機関制御用ECU30からの基準位置信号及び気筒判別信号に基づく内燃機関の1燃焼サイクル毎にノック検出回路20にて繰返し実行される。   Next, a description will be given based on the flowchart of FIG. 2 showing a knock determination processing procedure in the knock detection circuit 20 used in the knock control device for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention. This knock determination routine is repeatedly executed by the knock detection circuit 20 for each combustion cycle of the internal combustion engine based on the reference position signal and the cylinder determination signal from the internal combustion engine control ECU 30.

図2において、まず、ステップS101で、積算区間が開始されるまで待って、ステップS102に移行し、振動波形信号が複数の周波数成分に分離され、各周波数成分に対するデジタルフィルタ処理が実行される。ステップS103に移行して、デジタルフィルタ処理された周波数成分に対する強度積算が実行される。ステップS104に移行して、所定クランク角が経過したかが判定される。ステップS104の判定条件が成立せず、即ち、所定クランク角が経過していないときにはステップS102に戻って、同様の処理が繰返し実行される。   In FIG. 2, first, in step S101, the process waits until the integration period is started, and then the process proceeds to step S102, where the vibration waveform signal is separated into a plurality of frequency components, and digital filter processing is performed on each frequency component. The process proceeds to step S103, and intensity integration is performed on the frequency components subjected to the digital filter processing. The process proceeds to step S104 to determine whether a predetermined crank angle has elapsed. When the determination condition of step S104 is not satisfied, that is, when the predetermined crank angle has not elapsed, the process returns to step S102 and the same processing is repeatedly executed.

一方、ステップS104の判定条件が成立、即ち、所定クランク角が経過したときにはステップS105に移行し、ステップS103による強度積算値がノック検出回路20のRAM(図示略)内へ格納される。ステップS106に移行して、ステップS103による強度積算値がリセットされる。ステップS107に移行して、積算区間が終了しているかが判定される。ステップS107の判定条件が成立せず、即ち、積算区間が終了していないときにはステップS102に戻って、同様の処理が繰返し実行される。   On the other hand, when the determination condition in step S104 is satisfied, that is, when the predetermined crank angle has elapsed, the process proceeds to step S105, and the integrated intensity value in step S103 is stored in the RAM (not shown) of the knock detection circuit 20. The process proceeds to step S106, and the integrated intensity value in step S103 is reset. It transfers to step S107 and it is determined whether the integration area is complete | finished. When the determination condition of step S107 is not satisfied, that is, when the integration interval has not ended, the process returns to step S102 and the same processing is repeatedly executed.

一方、ステップS107の判定条件が成立、即ち、積算区間が終了しているときにはステップS108に移行し後に詳述するノック波形の修正が行われる。次いで、ステップ109に移行し、修正されたノック波形に対する後述の理想ノック波形との比較演算処理による補正ノック強度算出が実行される。ステップS110に移行して、ステップS109で算出された補正ノック強度のうちの最大補正ノック強度が選択される。ステップS111に移行して、ノイズ周波数成分に対する後述のBGL(バックグランドレベル)作成処理が実行される。   On the other hand, when the determination condition of step S107 is satisfied, that is, when the integration period is ended, the process proceeds to step S108, and the knock waveform is corrected in detail later. Next, the routine proceeds to step 109, where the corrected knock intensity is calculated by comparison processing with the ideal knock waveform described later for the corrected knock waveform. Proceeding to step S110, the maximum correction knock strength of the correction knock strengths calculated at step S109 is selected. The process proceeds to step S111, and a BGL (background level) creation process described later for the noise frequency component is executed.

ステップS112に移行して、ステップS110で選択された最大補正ノック強度がステップS111で作成されたBGL(バックグランドレベル)にて除算されノック判定パラメータが算出される。ステップS113に移行して、ステップS112で算出されたノック判定パラメータが予め設定された判定閾値を越えているかが判定される。ステップS113の判定条件が成立、即ち、ノック判定パラメータが判定閾値を越え大きいときにはステップS114に移行し、ノックと判定され、本ルーチンを終了する。一方、ステップS113の判定条件が成立せず、即ち、ノック判定パラメータが判定閾値以下と小さいときにはステップS115に移行し、ノックなしと判定され、本ルーチンを終了する。   Proceeding to step S112, the maximum correction knock intensity selected in step S110 is divided by the BGL (background level) created in step S111 to calculate the knock determination parameter. The process proceeds to step S113, where it is determined whether the knock determination parameter calculated in step S112 exceeds a predetermined determination threshold. When the determination condition of step S113 is satisfied, that is, when the knock determination parameter exceeds the determination threshold, the process proceeds to step S114, where it is determined that the knock is detected, and this routine is terminated. On the other hand, when the determination condition of step S113 is not satisfied, that is, when the knock determination parameter is smaller than the determination threshold value, the process proceeds to step S115, it is determined that there is no knock, and this routine is finished.

次に本発明の特徴の1つであるステップS102のフィルタ処理について図3〜5に基づいて説明する。図3は、本発明の実施例1である、エンジンの回転数に基づいてフィルタの次数を切り替える処理手順を示すフローチャートである。ステップS201でエンジンの回転数が所定値以上であるかどうかが判断され、所定値以上である場合はステップS202に移り、低次デジタルフィルタが選択される。また、所定値以下の場合はステップS203に移り、高次デジタルフィルタが選択される。このようにして、低次又は高次デジタルフィルタで抽出されたノック波形に基づいて各種の処理が実施され、最終的にステップS204でノック判定が行われる。   Next, the filtering process in step S102, which is one of the features of the present invention, will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure according to the first embodiment of the present invention for switching the filter order based on the engine speed. In step S201, it is determined whether or not the engine speed is greater than or equal to a predetermined value. If it is greater than or equal to the predetermined value, the process proceeds to step S202, and a low-order digital filter is selected. If it is equal to or smaller than the predetermined value, the process proceeds to step S203, and a high-order digital filter is selected. In this way, various processes are performed based on the knock waveform extracted by the low-order or high-order digital filter, and finally knock determination is performed in step S204.

図4,5は、実施例1における回転数に基づくフィルタ次数の切替についての作用効果を説明する図である。図4は、エンジンが低回転と高回転の場合において、フィルタ処理前、高次フィルタ通過後及び低次フィルタ通過後のそれぞれのノック波形の形状を示している。なお、横軸はクランク角を示している。図4から解るように、高回転の場合では、クランク角に対する実時間が短くなるので、高次フィルタ通過後においてはノック波形形状が崩れており、ノイズ波形との識別性が悪い。これに対して、低回転の場合では、クランク角に対する実時間が長いので、高次フィルタ通過後においてもノック波形形状の崩れが少ない。   FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the effects of switching the filter order based on the rotational speed in the first embodiment. FIG. 4 shows the shapes of knock waveforms before filter processing, after passing through a high-order filter, and after passing through a low-order filter when the engine is running at a low speed and a high speed. The horizontal axis indicates the crank angle. As can be seen from FIG. 4, in the case of high rotation, the actual time with respect to the crank angle is shortened, so that the knock waveform shape collapses after passing through the high-order filter, and the discrimination from the noise waveform is poor. On the other hand, in the case of low rotation, the actual time with respect to the crank angle is long, so that the knock waveform shape is less distorted even after passing through the high-order filter.

図5は、(a)高次フィルタ、(b)広帯域フィルタ及び(c)低次フィルタの3つを例にしてその応答性を比較したものであり、横軸が周波数(kHz)、縦軸が振動レベル(dB)を示している。図5(a)からフィルタ次数を高くすると通過帯域外の減衰を急峻にできる。一般にノック振動の周波数は、シリンダボア径でほとんど決められてしまう。したがって、直噴インジェクタノイズなどの影響を極力排除したい低回転側においては、必要な周波数以外をおとすことができる高次フィルタが望ましい。   FIG. 5 is a graph comparing the responsiveness of three examples of (a) a high-order filter, (b) a wideband filter, and (c) a low-order filter. The horizontal axis represents frequency (kHz), and the vertical axis represents Indicates the vibration level (dB). When the filter order is increased from FIG. 5A, attenuation outside the pass band can be made steep. In general, the frequency of knock vibration is almost determined by the cylinder bore diameter. Therefore, on the low rotation side where it is desired to eliminate the influence of direct injection injector noise and the like as much as possible, a high-order filter that can pass frequencies other than the necessary frequency is desirable.

図5(b)から広帯域フィルタにすると、応答性は改善するが、ノックと無関係な周波数帯も減衰させることなく通過させてしまう。
また図5(c)からフィルタ次数を低くすることで、ノックと無関係の周波数帯を減衰させることと、応答性改善とを両立できる。
When the broadband filter is used from FIG. 5B, the response is improved, but the frequency band unrelated to the knock is allowed to pass through without being attenuated.
Further, by reducing the filter order from FIG. 5C, it is possible to both attenuate the frequency band unrelated to knocking and improve responsiveness.

以上のことから、エンジンが低回転の場合は、直噴インジェクタの作動ノイズなどの機械的・電気的なノイズ出力が、ノック振動に対して無視できない出力レベルなので、フィルタはノイズ出力を排除し、ノック周波数成分のみ抽出できるよう、フィルタはできるだけ急峻な周波数特性の方が良い。一方、エンジンが高回転の場合は、クランク角に対する実時間が短くなるので、正確なノック波形を抽出するためにはフィルタの応答性が良いことが要求されている。
本発明の実施例1では、デジタルフィルタを用いて高回転側と低回転側とでフィルタ次数を変更することにより、周波数の通過帯域はほぼそのままでフィルタの応答性を変更することができる。したがって、高回転側ほどフィルタ次数を小さくすることで、低回転側のノイズ除去性能を損なうことなく、高回転側でもノック振動波形を正確に抽出することができる。
From the above, when the engine is running at low speed, the mechanical and electrical noise output such as the operation noise of the direct injection injector is an output level that cannot be ignored with respect to knock vibration, so the filter eliminates the noise output, The filter should have as steep frequency characteristics as possible so that only the knock frequency component can be extracted. On the other hand, when the engine is running at high speed, the actual time with respect to the crank angle is shortened. Therefore, in order to extract an accurate knock waveform, it is required that the responsiveness of the filter is good.
In Embodiment 1 of the present invention, by changing the filter order on the high rotation side and the low rotation side using a digital filter, the response of the filter can be changed with the frequency passband substantially unchanged. Therefore, the knock vibration waveform can be accurately extracted even on the high rotation side without decreasing the noise removal performance on the low rotation side by decreasing the filter order on the high rotation side.

次に、本発明の別の特徴の1つであるステップ108の波形修正の処理について図6,7に基づいて説明する。図6は、本発明の実施例2である、バンドパスフィルタによって抽出されたノック波形を修正する処理手順を示すフローチャートである。まず、ステップS301では、前記したように振動波形信号が複数の周波数成分に分離され、各周波数成分に対するデジタルフィルタ処理が実行される。これが、図7(a)に示されているステップS302では、デジタルフィルタ処理された周波数成分に対する強度積算が積算区間内で繰り返えし行われる。これによって抽出されたノック波形Fが、図7(b)に示されている。このステップS301及びS302は、基本的に前記したステップS101〜S107に相当するものである。   Next, the waveform correction processing in step 108, which is another feature of the present invention, will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a flowchart illustrating a processing procedure for correcting a knock waveform extracted by a bandpass filter according to the second embodiment of the present invention. First, in step S301, the vibration waveform signal is separated into a plurality of frequency components as described above, and digital filter processing is performed on each frequency component. In step S302 shown in FIG. 7A, the intensity integration for the frequency component subjected to the digital filter processing is repeatedly performed within the integration interval. The knock waveform F extracted by this is shown in FIG. Steps S301 and S302 basically correspond to steps S101 to S107 described above.

本実施例2では、図7(b)に示される抽出されたノック波形Fの修正を行っている。 まずステップS303で抽出されたノック波形Fのピーク位置Pを検出する。次いでステップS304に移り、ピーク値の何分の1かの値でもって、図7(b)に示されるように振動開始位置S及び振動終了位置Eを検出する。ステップS305では、ノック波形のピーク位置Poはクランク角でほぼ決まっているので、図7(c)に示すように抽出されたノック波形のピーク位置Pを正規のピーク位置Poへと移動修正すると共に、修正後のピーク位置Poと振動開始位置S及び振動終了位置Eを直線で補完することにより、修正されたノック波形を求める。なお、図7(c)では、直線で補完される波形が示されているが、直線ではなく曲線を使用してもよい。ステップS305では、このように修正されたノック波形に基づいて、ノックの判定が行われる。このステップS305は、前述したステップS109〜S115と同様に記憶された理想ノック波形との比較によって行われる。
本実施例2のように、デジタルフィルタの応答特性(フィルタの時定数と回転数とで決まるマップ)に基づき抽出されたノック波形を補正することでも、実施例1のようにフィルタの影響を抑制できる。
In the second embodiment, the extracted knock waveform F shown in FIG. 7B is corrected. First, the peak position P of the knock waveform F extracted in step S303 is detected. Next, the process proceeds to step S304, and the vibration start position S and the vibration end position E are detected as shown in FIG. 7B with a value that is a fraction of the peak value. In step S305, since the peak position Po of the knock waveform is substantially determined by the crank angle, the extracted peak position P of the knock waveform is moved and corrected to the normal peak position Po as shown in FIG. 7C. The corrected knock waveform is obtained by complementing the corrected peak position Po, vibration start position S, and vibration end position E with straight lines. In addition, in FIG.7 (c), although the waveform supplemented with a straight line is shown, you may use a curve instead of a straight line. In step S305, knock determination is performed based on the knock waveform thus corrected. This step S305 is performed by comparison with the stored ideal knock waveform in the same manner as steps S109 to S115 described above.
As in the second embodiment, the influence of the filter is also suppressed as in the first embodiment by correcting the knock waveform extracted based on the response characteristic of the digital filter (a map determined by the time constant and the rotation speed of the filter). it can.

次に、図2のノック判定におけるステップS109の理想ノック波形との比較演算の処理手順を示す図8のフローチャートに基づいて説明する。
図8において、ステップS401では、各ノック周波数成分のピーク値pが検索される。ステップS402に移行して、後述の理想ノック波形a(θ)演算処理が実行される。ステップS403に移行して、ステップS402で算出された理想ノック波形a(θ)にステップS401で検索されたピーク値pが乗算されスケール調整が実行される。ステップS404に移行して、後述のピーク値前波形の相関演算処理が実行される。ステップS405に移行して、後述のピーク値後波形の相関演算処理が実行される。ステップS406に移行して、ピーク値前補正強度とピーク値後補正強度とが加算され補正ノック強度が算出され、本ルーチンを終了する。
Next, description will be made based on the flowchart of FIG. 8 showing the processing procedure of the comparison operation with the ideal knock waveform in step S109 in the knock determination of FIG.
In FIG. 8, in step S401, the peak value p of each knock frequency component is searched. The process proceeds to step S402, and an ideal knock waveform a (θ) calculation process described later is executed. In step S403, the ideal knock waveform a (θ) calculated in step S402 is multiplied by the peak value p searched in step S401, and scale adjustment is executed. The process proceeds to step S404, and correlation processing for the waveform before the peak value, which will be described later, is executed. The process proceeds to step S405, and the correlation calculation process of the waveform after the peak value described later is executed. The process proceeds to step S406, where the correction intensity before peak value and the correction intensity after peak value are added to calculate a correction knock intensity, and this routine ends.

次に、図8の理想ノック波形との比較演算におけるステップS402の理想ノック波形演算の処理手順を示す図9のフローチャートに基づいて説明する。
図9において、ステップS501では、筒内圧が検出される。ステップS502に移行して、ローパスフィルタ処理が実行される。ステップS503に移行して、所定クランク角当たりの対数減衰率が算出される。ステップS504に移行して、減衰率算出処理が実行され、本ルーチンを終了する。このようにして、図10に示すように、筒内圧の減衰形状に基づく理想ノック波形a(θ)が作成される。
Next, a description will be given based on the flowchart of FIG. 9 showing the processing procedure of the ideal knock waveform calculation of step S402 in the comparison calculation with the ideal knock waveform of FIG.
In FIG. 9, in-cylinder pressure is detected in step S501. The process proceeds to step S502, and low-pass filter processing is executed. In step S503, the logarithmic decay rate per predetermined crank angle is calculated. The process proceeds to step S504, where the attenuation factor calculation process is executed, and this routine ends. In this way, as shown in FIG. 10, an ideal knock waveform a (θ) based on the in-cylinder pressure attenuation shape is created.

次に、図8の理想ノック波形との比較演算におけるステップS404のピーク値前波形の相関演算の処理手順を示す図11のフローチャートに基づいて説明する。
図11において、ステップS601では、理想ノック波形a(θ)が修正波形s(θ)より小さいかが判定される。ステップS601の判定条件が成立、即ち、理想ノック波形a(θ)が修正波形s(θ)より小さいときにはステップS602に移行し、ピーク値前補正ノック強度が次式(1)にて算出され、本ルーチンを終了する。
ピーク値前補正ノック強度←a(θ)×〔1−{s(θ)−a(θ)}/a(θ)〕
・・・(1)
一方、ステップS601の判定条件が成立せず、即ち、理想ノック波形a(θ)が修正波形s(θ)以上と大きいときにはステップS603に移行し、ピーク値前補正ノック強度が理想ノック波形a(θ)とされ、本ルーチンを終了する。
Next, a description will be given based on the flowchart of FIG. 11 showing the processing procedure of the correlation calculation of the waveform before peak value in step S404 in the comparison calculation with the ideal knock waveform of FIG.
In FIG. 11, in step S601, it is determined whether the ideal knock waveform a (θ) is smaller than the corrected waveform s (θ). When the determination condition in step S601 is satisfied, that is, the ideal knock waveform a (θ) is smaller than the corrected waveform s (θ), the process proceeds to step S602, and the pre-peak value corrected knock intensity is calculated by the following equation (1). This routine ends.
Pre-peak value corrected knock intensity ← a (θ) × [1- {s (θ) −a (θ)} / a (θ)]
... (1)
On the other hand, if the determination condition in step S601 is not satisfied, that is, if the ideal knock waveform a (θ) is larger than the corrected waveform s (θ), the process proceeds to step S603, and the pre-peak value corrected knock intensity is the ideal knock waveform a ( θ), and this routine ends.

次に、図8の理想ノック波形との比較演算におけるステップS405のピーク値後波形の相関演算の処理手順を示す図12のフローチャートに基づいて説明する。
図12において、ステップS701では、理想ノック波形a(θ)と修正波形s(θ)との差d(θ)が次式(2)にて算出される。
d(θ)←|s(θ)−a(θ)| ・・・(2)
次に、ステップS702に移行して、ピーク値後補正ノック強度が次式(3)にて算出され、本ルーチンを終了する。
ピーク値後補正ノック強度←a(θ)×{1−d(θ)/a(θ)} ・・・(3)
Next, description will be made based on the flowchart of FIG. 12 showing the processing procedure of the correlation calculation of the waveform after the peak value in step S405 in the comparison calculation with the ideal knock waveform of FIG.
In FIG. 12, in step S701, the difference d (θ) between the ideal knock waveform a (θ) and the corrected waveform s (θ) is calculated by the following equation (2).
d (θ) ← | s (θ) −a (θ) | (2)
Next, the process proceeds to step S702, the corrected knock intensity after peak value is calculated by the following equation (3), and this routine is finished.
Corrected knock intensity after peak value ← a (θ) × {1-d (θ) / a (θ)} (3)

次に、図2のノック判定におけるステップS111のBGL(バックグランドレベル)作成の処理手順を示す図13のフローチャートに基づいて説明する。
図13において、ステップS801で、ノイズ周波数成分の平均強度が算出され、本ルーチンを終了する。
Next, a description will be given based on the flowchart of FIG. 13 showing the processing procedure of BGL (background level) creation in step S111 in the knock determination of FIG.
In FIG. 13, in step S801, the average intensity of the noise frequency component is calculated, and this routine ends.

以上の説明においては、本発明の実施形態の内燃機関のノッキング制御装置が、実施例1で示されるエンジンの回転数に基づいてデジタルフィルタの次数を変更する手段と、実施例2で示されるフィルタ処理された各周波数成分に基づいて抽出されたノック波形形状を波形修正する手段とが一緒に組み込まれたものとして説明しているが、限らずしもこれらの両手段が一緒に組み込まれる必要がなく、どちらか一方の手段を有しているものであっても、本発明の目的であるフィルタの影響を抑制することができる。
また、上記説明においては、ノック判定システム自体についても、説明しているが、他の公知のノック判定システムも利用可能である。
In the above description, the knocking control apparatus for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention has the means for changing the order of the digital filter based on the engine speed shown in the first embodiment and the filter shown in the second embodiment. Although it has been described that the means for correcting the knock waveform shape extracted based on each processed frequency component is incorporated together, it is necessary that both of these means be incorporated together. However, even if one of the means is provided, the influence of the filter that is the object of the present invention can be suppressed.
In the above description, the knock determination system itself is also described, but other known knock determination systems can also be used.

このように、本実施形態の内燃機関のノッキング制御装置は、エンジンで発生する振動波形を検出するノックセンサ20と、検出された振動波形信号を複数の周波数成分に分離するデジタルフィルタ22a〜22bと、この分離された複数の周波数成分Fa〜Fcを所定クランク角からなる所定区間毎に強度積算した値と、この同一区間毎に加算した値とからなる周波数成分によりノック波形形状を抽出する区間積算部23a〜23c及び加算部23よりなる波形抽出手段と、この抽出されたノック波形をデジタルフィルタの応答特性に応じてピーク位置P及びその前後の波形を修正する波形修正部24a〜24dよりなる波形修正手段と、この修正されたノック波形形状に基づきエンジンにおけるノック発生の有無を判定するノック検出回路の理想ノック波形記憶部26、比較演算部25a〜25d、ノック強度選択部27、BGL作成部28及び比較演算・ノック判定部29よりなるノック判定手段と、ノック判定結果に応じて内燃機関の運転状態を制御する内燃機関制御用ECU30よりなるノック制御手段とを具備している。   As described above, the knocking control device for the internal combustion engine of the present embodiment includes a knock sensor 20 that detects a vibration waveform generated in the engine, and digital filters 22a to 22b that separate the detected vibration waveform signal into a plurality of frequency components. Further, the interval integration for extracting the knock waveform shape by the frequency component consisting of the value obtained by integrating the intensity of the plurality of separated frequency components Fa to Fc for each predetermined section having a predetermined crank angle and the value added for each same section. Waveform extraction means comprising the units 23a to 23c and the addition unit 23, and a waveform comprising waveform correction units 24a to 24d for correcting the peak position P and the waveforms before and after the extracted knock waveform in accordance with the response characteristics of the digital filter. A knock detection circuit for determining whether or not knock has occurred in the engine based on the correcting means and the corrected knock waveform shape Knock determination means comprising an ideal knock waveform storage unit 26, comparison calculation units 25a to 25d, knock intensity selection unit 27, BGL creation unit 28, and comparison calculation / knock determination unit 29, and operation of the internal combustion engine according to the knock determination result And a knock control means comprising an internal combustion engine control ECU 30 for controlling the state.

ここで、1つの振動モードが支配的なノック波形の場合、その振動成分波形を抽出することでノック判定ができる。しかし、1つのノック波形に複数の振動モードが含まれる場合、ノック期間中により支配的な振動モードが変わる等の原因で、センサの生波形は理想的なノック波形をしているにもかかわらず、個々のノック周波数成分の波形形状だけを見ると理想的なノック波形から大きくはずれ、ノックと判定できないことがある。   Here, in the case of a knock waveform in which one vibration mode is dominant, knock determination can be performed by extracting the vibration component waveform. However, when multiple vibration modes are included in one knock waveform, the sensor's raw waveform has an ideal knock waveform due to factors such as the change of the dominant vibration mode during the knock period. If only the waveform shape of each knock frequency component is viewed, it may be far from the ideal knock waveform and cannot be determined as a knock.

これに対して、内燃機関で発生する振動波形信号が複数の周波数成分に分離され、この分離された複数の周波数成分を所定クランク角からなる所定区間毎に強度積算した値、この値を同一区間毎に加算した値とからなる少なくとも2つ以上の周波数成分により設定されたノック波形形状によれば、各振動モードの総和としてのノック波形形状を表わすことができ、このノック波形形状を用いることで内燃機関におけるノック発生の有無を正確に判定でき、内燃機関の運転状態を適切に制御することができる。   In contrast, a vibration waveform signal generated in an internal combustion engine is separated into a plurality of frequency components, and a value obtained by integrating the separated frequency components for each predetermined section having a predetermined crank angle, and this value is the same section. According to the knock waveform shape set by at least two frequency components consisting of the values added for each, the knock waveform shape as the sum of each vibration mode can be represented, and by using this knock waveform shape, The presence or absence of knocking in the internal combustion engine can be accurately determined, and the operating state of the internal combustion engine can be controlled appropriately.

本実施例1の内燃機関のノッキング制御装置では、デジタルフィルタ22a〜22eが2次対以上を有していて、内燃機関の回転数に応じてフィルタ次数を変更することで、通過帯域はほぼそのままでフィルタの応答性を変更することができる。したがって、高回転ほどフィルタ次数を小さくすることで、高回転側でもノック振動波形を正確に抽出することが可能である。   In the knocking control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment, the digital filters 22a to 22e have a secondary pair or more, and the pass band is almost unchanged by changing the filter order according to the rotational speed of the internal combustion engine. Can change the responsiveness of the filter. Therefore, the knock vibration waveform can be accurately extracted even on the high rotation side by reducing the filter order as the rotation speed increases.

また、本実施例2の内燃機関のノッキング制御装置では、ノックセンサ20により検出された振動波形出力信号からデジタルフィルタによって特定の周波数成分に抽出され、抽出波形手段である区間演算部23a〜23eによって抽出されるノック波形を波形修正手段である波形修正部24a〜24dでノック波形を修正しているので、フィルタの影響を抑制でき、ノック発生の有無を正確に判定することが可能となる。   Further, in the knocking control device for the internal combustion engine of the second embodiment, a specific frequency component is extracted by a digital filter from the vibration waveform output signal detected by the knock sensor 20, and is extracted by the section calculation units 23a to 23e which are extraction waveform means. Since the knock waveform is corrected by the waveform correction units 24a to 24d, which are waveform correction means, for the extracted knock waveform, the influence of the filter can be suppressed, and the presence or absence of the occurrence of the knock can be accurately determined.

本発明の実施の形態の内燃機関のノッキング制御装置における全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure in the knocking control apparatus of the internal combustion engine of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の内燃機関のノッキング制御装置に使用されているノック判定の処理手段を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing means of the knock determination used for the knock control apparatus of the internal combustion engine of embodiment of this invention. 図2のフィルタ処理において、本発明の実施例1であるフィルタでの処理手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure in a filter that is Embodiment 1 of the present invention in the filter processing of FIG. 2. FIG. 実施例1の作用効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of Example 1. FIG. 同様に実施例1の作用効果を説明する図である。Similarly, it is a figure explaining the effect of Example 1. FIG. 図2の波形修正処理において、本発明の実施例2である抽出されたノック波形の波形修正処理手順を示すフローチャートである。In the waveform correction process of FIG. 2, it is a flowchart which shows the waveform correction process procedure of the extracted knock waveform which is Example 2 of this invention. 実施例2の波形修正処理を説明する図である。It is a figure explaining the waveform correction process of Example 2. FIG. 図2のノック判定における理想ノック波形との比較演算の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of a comparison operation with an ideal knock waveform in the knock determination of FIG. 2. FIG. 図8の理想ノック波形との比較演算における理想ノック波形演算の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure of ideal knock waveform calculation in comparison calculation with the ideal knock waveform of FIG. 8. 図9の筒内圧の減衰形状に基づく理想ノック波形の作成を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing creation of an ideal knock waveform based on the in-cylinder pressure attenuation shape of FIG. 9. 図8の理想ノック波形との比較演算におけるピーク値前波形の相関演算の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the correlation calculation of the waveform before a peak value in the comparison calculation with the ideal knock waveform of FIG. 図8の理想ノック波形との比較演算におけるピーク値後波形の相関演算の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating a processing procedure for correlation calculation of a waveform after a peak value in comparison calculation with the ideal knock waveform of FIG. 8. 図2のノック判定におけるBGL作成の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of BGL preparation in the knock determination of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 ノックセンサ
20 ノック検出回路
22a〜22e デジタルバンドパスフィルタ(デジタルBPF)
24a〜24d 波形修正部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Knock sensor 20 Knock detection circuit 22a-22e Digital band pass filter (digital BPF)
24a-24d Waveform correction section

Claims (4)

内燃機関に発生するノッキングをノックセンサにより検出し、このノックセンサの出力信号によりノッキングを判定し、この判定結果に応じて内燃機関の運転状態を制御する内燃機関のノッキング制御装置が、
ノックセンサの振動波形出力信号の特定の周波数成分のみを抽出する2対以上のデジタルフィルタを有していて、内燃機関の回転数が所定値より高くなったら、前記デジタルフィルタの次数を小さくする切り替えが行われることで、正確なノック波形を抽出するようにしたことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置。
A knocking control device for an internal combustion engine that detects knocking occurring in the internal combustion engine with a knock sensor, determines knocking by an output signal of the knock sensor, and controls the operating state of the internal combustion engine according to the determination result,
A switch having two or more pairs of digital filters for extracting only a specific frequency component of the vibration waveform output signal of the knock sensor, and reducing the order of the digital filter when the rotational speed of the internal combustion engine becomes higher than a predetermined value. , A knocking control apparatus for an internal combustion engine, wherein an accurate knock waveform is extracted.
内燃機関に発生するノッキングをノックセンサにより検出し、このノックセンサの出力信号によりノッキングを判定し、この判定結果に応じて内燃機関の運転状態を制御する内燃機関のノッキング制御装置が、
前記ノックセンサの振動波形出力信号から特定の周波数成分のみを抽出するデジタルフィルタと、
前記デジタルフィルタ通過後のノック波形形状を抽出する波形抽出手段と、
抽出されたノック波形形状を前記デジタルフィルタの応答特性に基づき修正する波形修正手段と、
を有していて、この修正されたノック波形形状に基づいてノッキングの判定が行われることを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置。
A knocking control device for an internal combustion engine that detects knocking occurring in the internal combustion engine with a knock sensor, determines knocking by an output signal of the knock sensor, and controls the operating state of the internal combustion engine according to the determination result,
A digital filter that extracts only a specific frequency component from the vibration waveform output signal of the knock sensor;
Waveform extracting means for extracting a knock waveform shape after passing through the digital filter;
Waveform correcting means for correcting the extracted knock waveform shape based on the response characteristic of the digital filter;
And a knocking control device for an internal combustion engine, wherein knocking is determined based on the corrected knock waveform shape.
前記波形修正手段は、前記波形抽出手段によって抽出されたノック波形形状に基づいて所定クランク角期間のノック波形のピーク位置を求め、前記デジタルフィルタの応答特性に応じてピーク位置及びその前後の波形を修正することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関のノッキング制御装置。   The waveform correcting means obtains the peak position of the knock waveform in a predetermined crank angle period based on the knock waveform shape extracted by the waveform extracting means, and calculates the peak position and the waveforms before and after the peak position according to the response characteristic of the digital filter. The knocking control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the knocking control device is modified. 前記波形修正手段は、所定クランク角期間のノック波形のピーク位置を求めた後、ピーク位置の前後でピーク値より所定量だけ減衰した位置を振動開始位置及び終了位置とし、前記デジタルフィルタの応答特性に応じてピーク位置を修正すると共に、修正後のピーク位置と振動開始位置及び終了位置を直線又は曲線で補完することでノック波形を求めることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関のノッキング制御装置。   The waveform correction means obtains the peak position of the knock waveform in a predetermined crank angle period, and then sets the positions attenuated by a predetermined amount from the peak value before and after the peak position as the vibration start position and end position, and the response characteristics of the digital filter The knock position of the internal combustion engine according to claim 3, wherein the knock position is determined by correcting the peak position in accordance with the correction and complementing the corrected peak position, vibration start position and end position with a straight line or a curve. Control device.
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