JP2632659B2 - 内燃機関のノッキング検出装置 - Google Patents
内燃機関のノッキング検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のノッキング検
出装置に関し、詳しくは、機関振動の検出信号からノッ
キング発生を精度良く検出し得るノッキング検出装置に
関する。
出装置に関し、詳しくは、機関振動の検出信号からノッ
キング発生を精度良く検出し得るノッキング検出装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関において、所定レベル以上のノ
ッキングが発生すると、出力を低下させるのみならず、
衝撃により吸・排気バルブやピストンに悪影響を及ぼす
ため、ノッキングを検出して点火時期を補正することに
より速やかにノッキングを回避するようにした点火時期
制御装置を備えているものがある（特開昭５８−１０５
０３６号公報等参照）。
ッキングが発生すると、出力を低下させるのみならず、
衝撃により吸・排気バルブやピストンに悪影響を及ぼす
ため、ノッキングを検出して点火時期を補正することに
より速やかにノッキングを回避するようにした点火時期
制御装置を備えているものがある（特開昭５８−１０５
０３６号公報等参照）。
【０００３】かかるノッキング発生による点火時期補正
のためのノッキング検出は以下のようにして行ってい
た。即ち、図９に示すように、圧電素子によって振動レ
ベルに応じた検出信号を出力するノックセンサ11を機関
12のシリンダブロック等に取付け、このノックセンサ11
からの検出信号をバンドパスフィルタ13に入力させてノ
ッキング特有の中心周波数付近の信号のみを通過させ、
半波整流を行った後、積分器14で所定の積分区間（例え
ばＡＴＤＣ10°〜60°）だけ積分し、かかる積分器14に
おける積分値のピーク値（積分区間における特定周波数
成分強度の総和）をＡ／Ｄ変換器15でＡ／Ｄ変換してマ
イクロコンピュータ16に入力させる。マイクロコンピュ
ータ16では、ノッキング発生時における前記積分値のピ
ークと、ノッキング非発生時（機械振動レベル）におけ
る積分値のピークとの差に基づいて、ノッキングが発生
しているか否かを判別する。
のためのノッキング検出は以下のようにして行ってい
た。即ち、図９に示すように、圧電素子によって振動レ
ベルに応じた検出信号を出力するノックセンサ11を機関
12のシリンダブロック等に取付け、このノックセンサ11
からの検出信号をバンドパスフィルタ13に入力させてノ
ッキング特有の中心周波数付近の信号のみを通過させ、
半波整流を行った後、積分器14で所定の積分区間（例え
ばＡＴＤＣ10°〜60°）だけ積分し、かかる積分器14に
おける積分値のピーク値（積分区間における特定周波数
成分強度の総和）をＡ／Ｄ変換器15でＡ／Ｄ変換してマ
イクロコンピュータ16に入力させる。マイクロコンピュ
ータ16では、ノッキング発生時における前記積分値のピ
ークと、ノッキング非発生時（機械振動レベル）におけ
る積分値のピークとの差に基づいて、ノッキングが発生
しているか否かを判別する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来一般のノッ
キング判別方式では、１つの特定周波数成分の強度に基
づいてノッキング判別を行っているが、実際にはノッキ
ングに寄与する周波数成分は１つだけではないため、ノ
ッキング判別精度が劣っていた。この点に鑑み、複数の
特定周波数成分の強度を検出してノッキング判別を行う
ことが試みられつつある。
キング判別方式では、１つの特定周波数成分の強度に基
づいてノッキング判別を行っているが、実際にはノッキ
ングに寄与する周波数成分は１つだけではないため、ノ
ッキング判別精度が劣っていた。この点に鑑み、複数の
特定周波数成分の強度を検出してノッキング判別を行う
ことが試みられつつある。
【０００５】ところで、これら複数の特定周波数成分の
ノッキングに寄与する度合い (以下周波数寄与率とい
う) は、異なっているため、周波数成分毎に周波数寄与
率により重み付けを変えて強度検出を行わなければ、ノ
ッキング検出精度を十分に高めることができないこと
が、本願出願人の実験等により判明した。しかしなが
ら、前記周波数寄与率は気筒によってばらつき、また、
機関回転数が異なることによってもばらつくため、周波
数成分に対して一定の周波数寄与率を持たせるだけで
は、これらの要因によるばらつきで精度が低下すること
も判明した。
ノッキングに寄与する度合い (以下周波数寄与率とい
う) は、異なっているため、周波数成分毎に周波数寄与
率により重み付けを変えて強度検出を行わなければ、ノ
ッキング検出精度を十分に高めることができないこと
が、本願出願人の実験等により判明した。しかしなが
ら、前記周波数寄与率は気筒によってばらつき、また、
機関回転数が異なることによってもばらつくため、周波
数成分に対して一定の周波数寄与率を持たせるだけで
は、これらの要因によるばらつきで精度が低下すること
も判明した。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、気筒別や機関回転数領域別による強度のバラツキ
を吸収しつつ、全周波数を総合した最大の強度レベルと
平均的な強度レベルとに基づいてノッキングを可及的に
高精度に検出できるようにしたノッキング検出装置を提
供することを目的とする。
あり、気筒別や機関回転数領域別による強度のバラツキ
を吸収しつつ、全周波数を総合した最大の強度レベルと
平均的な強度レベルとに基づいてノッキングを可及的に
高精度に検出できるようにしたノッキング検出装置を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関のノッキング検出装置は図１に示すように構成
される。図１において、振動センサは機関本体に付設さ
れて機関振動を検出し、特定周波数成分抽出手段は該振
動センサの検出信号から特定周波数成分を抽出する。
内燃機関のノッキング検出装置は図１に示すように構成
される。図１において、振動センサは機関本体に付設さ
れて機関振動を検出し、特定周波数成分抽出手段は該振
動センサの検出信号から特定周波数成分を抽出する。
【０００８】強度サンプリング手段は、前記抽出された
複数の特定周波数成分の強度を、夫々所定区間内でサン
プリングする。周波数寄与率設定手段は、特定周波数成
分毎に当該特定周波数成分のノッキングに寄与する周波
数寄与率が気筒別及び機関回転数領域別の少なくとも一
方に応じて設定する。
複数の特定周波数成分の強度を、夫々所定区間内でサン
プリングする。周波数寄与率設定手段は、特定周波数成
分毎に当該特定周波数成分のノッキングに寄与する周波
数寄与率が気筒別及び機関回転数領域別の少なくとも一
方に応じて設定する。
【０００９】最大レベル算出手段は、前記強度サンプリ
ング手段によりサンプリングされた各特定周波数成分の
複数個ずつの強度のうちから最大値を選択し、それら最
大値を夫々前記周波数寄与率記憶手段により設定された
対応する周波数寄与率で補正して全周波数成分を総合し
た強度の最大レベルを算出する。平均レベル算出手段
は、前記強度サンプリング手段によりサンプリングされ
た各特定周波数成分の複数個ずつの強度を平均化処理し
て平均値を算出し、それら平均値をを夫々前記周波数寄
与率記憶手段により設定された対応する周波数寄与率で
補正して全周波数成分を総合した強度の平均レベルを算
出する。
ング手段によりサンプリングされた各特定周波数成分の
複数個ずつの強度のうちから最大値を選択し、それら最
大値を夫々前記周波数寄与率記憶手段により設定された
対応する周波数寄与率で補正して全周波数成分を総合し
た強度の最大レベルを算出する。平均レベル算出手段
は、前記強度サンプリング手段によりサンプリングされ
た各特定周波数成分の複数個ずつの強度を平均化処理し
て平均値を算出し、それら平均値をを夫々前記周波数寄
与率記憶手段により設定された対応する周波数寄与率で
補正して全周波数成分を総合した強度の平均レベルを算
出する。
【００１０】基準判定レベル算出手段は、前記最大レベ
ル算出手段で算出された最大レベルと前記平均レベル算
出手段で算出された平均レベルとの偏差に基づいて基準
判定レベルを更新設定する。ノッキング判別手段は、前
記最大レベル算出手段で算出された最大レベルと前記平
均レベル算出手段で算出された平均レベルとの偏差を、
前記基準判定レベルと比較してノッキングの有無を判別
する。
ル算出手段で算出された最大レベルと前記平均レベル算
出手段で算出された平均レベルとの偏差に基づいて基準
判定レベルを更新設定する。ノッキング判別手段は、前
記最大レベル算出手段で算出された最大レベルと前記平
均レベル算出手段で算出された平均レベルとの偏差を、
前記基準判定レベルと比較してノッキングの有無を判別
する。
【００１１】
【作用】かかる構成によると、気筒別及び機関回転数領
域別の少なくとも一方に応じて周波数寄与率を設定する
ことにより、気筒別や機関回転数領域別のバラツキを吸
収することができ、かつ、該周波数寄与率を用いて全周
波数を総合した強度の最大レベルと平均レベルとを算出
し、これらのレベルに基づいてノッキングに寄与する振
動強度を高精度に検出できるため、該検出結果に基づい
てノッキング判別精度を可及的に高められる。
域別の少なくとも一方に応じて周波数寄与率を設定する
ことにより、気筒別や機関回転数領域別のバラツキを吸
収することができ、かつ、該周波数寄与率を用いて全周
波数を総合した強度の最大レベルと平均レベルとを算出
し、これらのレベルに基づいてノッキングに寄与する振
動強度を高精度に検出できるため、該検出結果に基づい
てノッキング判別精度を可及的に高められる。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。一実施例を示す図２において、図示しない内燃機関
のシリンダブロックに付設されたノックセンサ（振動セ
ンサ）１は、圧電素子を内蔵し、機関振動に応じた波形
の検出（電圧）信号を出力する。
る。一実施例を示す図２において、図示しない内燃機関
のシリンダブロックに付設されたノックセンサ（振動セ
ンサ）１は、圧電素子を内蔵し、機関振動に応じた波形
の検出（電圧）信号を出力する。
【００１３】前記ノックセンサ１の検出信号（アナログ
信号）は、Ａ／Ｄ変換器２でＡ／Ｄ変換されてくし形フ
ィルタ３に入力される。前記くし形フィルタ３は、複数
段の単位遅延素子からなる遅延回路４と、この遅延回路
４を迂回したデータから遅延回路４の出力データを減算
する加算器５とから構成されており、このくし形フィル
タ３には、ノックセンサ１の検出信号から抽出したい周
波数の数に対応する数の共振器６ａ〜６ｅが並列接続さ
れた回路が縦接接続されている。
信号）は、Ａ／Ｄ変換器２でＡ／Ｄ変換されてくし形フ
ィルタ３に入力される。前記くし形フィルタ３は、複数
段の単位遅延素子からなる遅延回路４と、この遅延回路
４を迂回したデータから遅延回路４の出力データを減算
する加算器５とから構成されており、このくし形フィル
タ３には、ノックセンサ１の検出信号から抽出したい周
波数の数に対応する数の共振器６ａ〜６ｅが並列接続さ
れた回路が縦接接続されている。
【００１４】前記共振器６ａ〜６ｅは、相互に異なる周
波数成分に共振するようにしてあり、本実施例では、か
かる共振周波数を、ノッキング振動が顕著に表れるとさ
れている周波数域７ｋＨｚ〜９ｋＨｚに従って７ｋＨ
ｚ，８ｋＨｚ，９ｋＨｚ，10ｋＨｚ，11ｋＨｚとしてあ
る。前記くし形フィルタ３において、遅延回路４をバイ
パスさせたデータから遅延回路４で遅延されたデータを
減算することによって、検出信号レベルを全体的に減衰
させると共に、特に遅延時間に対応する周波数を加算器
５で消し合わせて、周波数特性として所謂くし形となる
結果が得るようになっている。
波数成分に共振するようにしてあり、本実施例では、か
かる共振周波数を、ノッキング振動が顕著に表れるとさ
れている周波数域７ｋＨｚ〜９ｋＨｚに従って７ｋＨ
ｚ，８ｋＨｚ，９ｋＨｚ，10ｋＨｚ，11ｋＨｚとしてあ
る。前記くし形フィルタ３において、遅延回路４をバイ
パスさせたデータから遅延回路４で遅延されたデータを
減算することによって、検出信号レベルを全体的に減衰
させると共に、特に遅延時間に対応する周波数を加算器
５で消し合わせて、周波数特性として所謂くし形となる
結果が得るようになっている。
【００１５】これにより、加算器５で消し合わされる信
号に基づいて各共振器６ａ〜６ｅが共振し続けることを
抑止でき、各周波数成分の強度が逐次得られるものであ
る。上記くし形フィルタ３及び共振器６ａ〜６ｅによっ
て本実施例における特定周波数成分抽出手段が構成され
る。尚、本実施例では、上記のようにくし形フィルタ３
と共振器６ａ〜６ｅとの構成によってノックセンサ１か
らの信号から特定周波数成分を抽出するようにしたが、
特定周波数成分抽出手段としてアナログのバンドパスフ
ィルターを必要とする周波数の数に対応させて設け、各
バンドパスフィルターの出力をＡ／Ｄ変換してマイクロ
コンピュータ７に読み込ませるようにしても良い。
号に基づいて各共振器６ａ〜６ｅが共振し続けることを
抑止でき、各周波数成分の強度が逐次得られるものであ
る。上記くし形フィルタ３及び共振器６ａ〜６ｅによっ
て本実施例における特定周波数成分抽出手段が構成され
る。尚、本実施例では、上記のようにくし形フィルタ３
と共振器６ａ〜６ｅとの構成によってノックセンサ１か
らの信号から特定周波数成分を抽出するようにしたが、
特定周波数成分抽出手段としてアナログのバンドパスフ
ィルターを必要とする周波数の数に対応させて設け、各
バンドパスフィルターの出力をＡ／Ｄ変換してマイクロ
コンピュータ７に読み込ませるようにしても良い。
【００１６】前記各共振器６ａ〜６ｅの出力、即ち、各
周波数成分毎の強度信号は、マイクロコンピュータ７に
入力されるようになっており、マイクロコンピュータ７
は、クランク角センサ８からの検出信号に基づいて検出
される所定の周波数分析区間において前記各共振器６ａ
〜６ｅを介して入力されるノックセンサ１の特定周波数
成分に基づき、図示しない内燃機関におけるノッキング
発生を検出する。
周波数成分毎の強度信号は、マイクロコンピュータ７に
入力されるようになっており、マイクロコンピュータ７
は、クランク角センサ８からの検出信号に基づいて検出
される所定の周波数分析区間において前記各共振器６ａ
〜６ｅを介して入力されるノックセンサ１の特定周波数
成分に基づき、図示しない内燃機関におけるノッキング
発生を検出する。
【００１７】かかるノッキング発生検出の内容を、図３
のフローチャートに従って次に説明する。尚、本実施例
において、強度サンプリング手段，周波数寄与率設定手
段，強度補正手段，ノッキング判別手段としての機能
は、前記図３のフローチャートに示すように前記マイク
ロコンピュータ７がソフトウェア的に備えている。図３
のフローチャートに示すノッキング発生検出は、所定の
周波数分析区間において行われるものであり、前記所定
の周波数分析区間とは、例えば点火雑音を避けて各気筒
の燃焼振動をサンプリングできる区間であり、例えば６
気筒機関においてはＡＴＤＣ10°〜ＡＴＤＣ60°のよう
に決められる。
のフローチャートに従って次に説明する。尚、本実施例
において、強度サンプリング手段，周波数寄与率設定手
段，強度補正手段，ノッキング判別手段としての機能
は、前記図３のフローチャートに示すように前記マイク
ロコンピュータ７がソフトウェア的に備えている。図３
のフローチャートに示すノッキング発生検出は、所定の
周波数分析区間において行われるものであり、前記所定
の周波数分析区間とは、例えば点火雑音を避けて各気筒
の燃焼振動をサンプリングできる区間であり、例えば６
気筒機関においてはＡＴＤＣ10°〜ＡＴＤＣ60°のよう
に決められる。
【００１８】そこで、クランク角センサ８からの検出信
号に基づいてかかる所定の周波数分析区間を検出すると
共に、該検出信号に含まれる気筒判別信号によって当該
燃焼行程にある気筒を判別し、更に、単位クランク角毎
の信号の単位時間当たりの出力回数或いは気筒行程位相
差毎に出力される基準クランク角信号の出力周期に基づ
いて機関回転数を検出する (Ｓ１) 。
号に基づいてかかる所定の周波数分析区間を検出すると
共に、該検出信号に含まれる気筒判別信号によって当該
燃焼行程にある気筒を判別し、更に、単位クランク角毎
の信号の単位時間当たりの出力回数或いは気筒行程位相
差毎に出力される基準クランク角信号の出力周期に基づ
いて機関回転数を検出する (Ｓ１) 。
【００１９】周波数分析区間に入ると、前記共振器６ａ
〜６ｅから所定時間（所定期間）毎に出力される図６に
示すような周波数スペクトルを順に記憶することで、図
４及び図５に示すように分析区間内において所定時間毎
に得られる各周波数成分ｆj(ｊ＝０〜ｎ) の強度
（ｆ00，ｆ10 ,ｆ20 ,ｆ30・・ｆm0) 、 (ｆ01，ｆ11 ,
ｆ 21 ,ｆ31・・・ｆm1) 、 (ｆ02, ｆ12 ,ｆ22 ,ｆ32・
・ｆm2) ・・・( ｆ0n, ｆ 1n，ｆ2n ,ｆ2n ,ｆ3n・・ｆ
mn) をサンプリングする（Ｓ２）。この機能が強度サン
プリング手段に相当する。
〜６ｅから所定時間（所定期間）毎に出力される図６に
示すような周波数スペクトルを順に記憶することで、図
４及び図５に示すように分析区間内において所定時間毎
に得られる各周波数成分ｆj(ｊ＝０〜ｎ) の強度
（ｆ00，ｆ10 ,ｆ20 ,ｆ30・・ｆm0) 、 (ｆ01，ｆ11 ,
ｆ 21 ,ｆ31・・・ｆm1) 、 (ｆ02, ｆ12 ,ｆ22 ,ｆ32・
・ｆm2) ・・・( ｆ0n, ｆ 1n，ｆ2n ,ｆ2n ,ｆ3n・・ｆ
mn) をサンプリングする（Ｓ２）。この機能が強度サン
プリング手段に相当する。
【００２０】次に、Ｓ１で検出された当該燃焼行程にあ
る気筒と機関回転数とに基づいて、周波数成分毎に気筒
と機関回転数をパラメータとしてマイクロコンピュータ
内蔵のＲＯＭに記憶された周波数寄与率のマップテーブ
ル (図７参照) から、各周波数成分ｆj の周波数寄与率
KFj を検索する (Ｓ３) 。即ち、周波数寄与率KFj を記
憶したＲＯＭと、前記Ｓ１の気筒判別及び機関回転数検
出及びこのＳ２の周波数寄与率検索の機能とにより周波
数寄与率設定手段が構成される。
る気筒と機関回転数とに基づいて、周波数成分毎に気筒
と機関回転数をパラメータとしてマイクロコンピュータ
内蔵のＲＯＭに記憶された周波数寄与率のマップテーブ
ル (図７参照) から、各周波数成分ｆj の周波数寄与率
KFj を検索する (Ｓ３) 。即ち、周波数寄与率KFj を記
憶したＲＯＭと、前記Ｓ１の気筒判別及び機関回転数検
出及びこのＳ２の周波数寄与率検索の機能とにより周波
数寄与率設定手段が構成される。
【００２１】これらサンプリングされた強度のデータに
基づいて、全周波数を総合した強度の最大レベルKSi を
次式により演算する (Ｓ４) 。 KSi ＝ｆm0(max) ×KF0 ＋ｆm1(max) ×KF1 ＋・・・＋
ｆmn(max) ×KFn ここで、ｆmj(max) は周波数成分ｆj のサンプリング強
度（ｆ0j ,ｆ1j ,ｆ2j ,ｆ3j・・ｆmi) の中の最大値で
あり、KFj は前述の周波数寄与率である。
基づいて、全周波数を総合した強度の最大レベルKSi を
次式により演算する (Ｓ４) 。 KSi ＝ｆm0(max) ×KF0 ＋ｆm1(max) ×KF1 ＋・・・＋
ｆmn(max) ×KFn ここで、ｆmj(max) は周波数成分ｆj のサンプリング強
度（ｆ0j ,ｆ1j ,ｆ2j ,ｆ3j・・ｆmi) の中の最大値で
あり、KFj は前述の周波数寄与率である。
【００２２】この最大レベルKSLiは、ノッキングの大き
さを表す指標となる値である。該Ｓ４の機能により最大
レベル算出手段が構成される。次に、同じく強度データ
に基づいて、全周波数を総合した強度の平均レベルSLi
を次式により演算する (Ｓ５) 。 SLi＝｛KF0/m Σｆm0＋KF1/m Σｆm1＋・・・KFn /mΣ
ｆmn｝ 該Ｓ５の機能により平均レベル算出手段が構成される。
さを表す指標となる値である。該Ｓ４の機能により最大
レベル算出手段が構成される。次に、同じく強度データ
に基づいて、全周波数を総合した強度の平均レベルSLi
を次式により演算する (Ｓ５) 。 SLi＝｛KF0/m Σｆm0＋KF1/m Σｆm1＋・・・KFn /mΣ
ｆmn｝ 該Ｓ５の機能により平均レベル算出手段が構成される。
【００２３】このようにして求められた最大レベルKSLi
と平均レベルSLi との差を、バックグラウンドBGLiと比
較してノッキングの有無を判別する (Ｓ６) 。即ち、BG
Li＋α＜KSi −SLi であるときには、ノッキングが発生
していると判定し (Ｓ７) 、BGLi≧KSLi−SLi ＋α (α
はしきい値) であるときには、ノッキングが発生してい
ないと判定する (Ｓ８) 。この機能がノッキング判別手
段に相当する。
と平均レベルSLi との差を、バックグラウンドBGLiと比
較してノッキングの有無を判別する (Ｓ６) 。即ち、BG
Li＋α＜KSi −SLi であるときには、ノッキングが発生
していると判定し (Ｓ７) 、BGLi≧KSLi−SLi ＋α (α
はしきい値) であるときには、ノッキングが発生してい
ないと判定する (Ｓ８) 。この機能がノッキング判別手
段に相当する。
【００２４】前記バックグラウンドレベルBGLiは、上記
当該BGLiと比較される最大レベルKSi と平均レベルSLi
との差を、上記のノッキング判別でノッキング無しと判
定されたときに次式により加重平均演算して求められる
(Ｓ９) 。 BGLi ＝（x −１）／ｘ＋BGLi (ｎ−１)＋( KSi −SLi)
／ｘ かかるノッキング判別によれば、最大レベルKSi と平均
レベルSLi との差は、基本的に振動レベルの最大値と平
均値との差の総和であり、ノッキング発生時には、前述
したノッキング振動の局所的に振動レベルが増大すると
いう特性により、この差は増大する。
当該BGLiと比較される最大レベルKSi と平均レベルSLi
との差を、上記のノッキング判別でノッキング無しと判
定されたときに次式により加重平均演算して求められる
(Ｓ９) 。 BGLi ＝（x −１）／ｘ＋BGLi (ｎ−１)＋( KSi −SLi)
／ｘ かかるノッキング判別によれば、最大レベルKSi と平均
レベルSLi との差は、基本的に振動レベルの最大値と平
均値との差の総和であり、ノッキング発生時には、前述
したノッキング振動の局所的に振動レベルが増大すると
いう特性により、この差は増大する。
【００２５】一方、バックグラウンドレベルBGLiは、非
ノッキング時における最大レベルKSi と平均レベルSLi
との差の総和の加重平均値である。したがって、ノッキ
ング発生時には、( KSi −SLi)の値はBGLiに比較して十
分大きな値となり、レベルの小さい信号に対しても、正
確なノッキング判別を行える。
ノッキング時における最大レベルKSi と平均レベルSLi
との差の総和の加重平均値である。したがって、ノッキ
ング発生時には、( KSi −SLi)の値はBGLiに比較して十
分大きな値となり、レベルの小さい信号に対しても、正
確なノッキング判別を行える。
【００２６】そして、本発明に係る構成として、ノッキ
ングに対する寄与率の高い特定周波数を複数選択し、周
波数成分毎に気筒別及び機関回転数領域別に設定された
ばらつきを回避した周波数寄与率を用いて重み付けを行
って総和を採るようにしたためノッキング検出精度が著
しく向上する。次に、ノッキング振動特性をより正確に
捕らえて機械振動との区別をより明確にしてノッキング
判別を行う実施例について説明する。
ングに対する寄与率の高い特定周波数を複数選択し、周
波数成分毎に気筒別及び機関回転数領域別に設定された
ばらつきを回避した周波数寄与率を用いて重み付けを行
って総和を採るようにしたためノッキング検出精度が著
しく向上する。次に、ノッキング振動特性をより正確に
捕らえて機械振動との区別をより明確にしてノッキング
判別を行う実施例について説明する。
【００２７】このものでは、平均レベルSLi の演算に際
し、前記実施例同様にして求めた周波数別の強度平均値
の総和を、強度変化補正係数KLP なる値で補正を行う。
また、BGLiの演算に際し、重み付けｘを強度変化補正係
数KLP の関数として設定する。前記強度補正係数KLP を
設定するルーチンを図８のフローチャートに従って説明
する。
し、前記実施例同様にして求めた周波数別の強度平均値
の総和を、強度変化補正係数KLP なる値で補正を行う。
また、BGLiの演算に際し、重み付けｘを強度変化補正係
数KLP の関数として設定する。前記強度補正係数KLP を
設定するルーチンを図８のフローチャートに従って説明
する。
【００２８】まず、図３のＳ１同様にして周波数成分別
の強度を所定時間毎にサンプリングした後 (Ｓ11) 、該
周波数分析区間に入って初めて求められる各特定周波数
成分の強度 (ｆ00, ｆ10・・・ｆn0) を、夫々初期値と
して記憶する (Ｓ12) 。そして、各周波数成分毎に記憶
された初期値が夫々変わらず、前記周波数分析区間にお
いて一定レベルの強度が続くと仮定し、このときの前記
強度の積分値の時間軸変化を標本周期と前記初期値とに
基づいて設定し、これを規範変化特性とする (Ｓ13) 。
の強度を所定時間毎にサンプリングした後 (Ｓ11) 、該
周波数分析区間に入って初めて求められる各特定周波数
成分の強度 (ｆ00, ｆ10・・・ｆn0) を、夫々初期値と
して記憶する (Ｓ12) 。そして、各周波数成分毎に記憶
された初期値が夫々変わらず、前記周波数分析区間にお
いて一定レベルの強度が続くと仮定し、このときの前記
強度の積分値の時間軸変化を標本周期と前記初期値とに
基づいて設定し、これを規範変化特性とする (Ｓ13) 。
【００２９】次に、実際に入力される各周波数成分毎に
求められる強度の時間的推移 (図７参照) に基づき、か
かる強度をそれぞれに時間軸上に標本周期ごとに積分
し、周波数分析区間内における強度変化の特性を検出す
る (Ｓ14) 。そして、前述のように強度が不変であると
仮定して得た各周波数成分毎の規範変化特性と、実際に
検出された各周波数成分毎の強度積分値の変化の特性と
を比較する (Ｓ15) 。
求められる強度の時間的推移 (図７参照) に基づき、か
かる強度をそれぞれに時間軸上に標本周期ごとに積分
し、周波数分析区間内における強度変化の特性を検出す
る (Ｓ14) 。そして、前述のように強度が不変であると
仮定して得た各周波数成分毎の規範変化特性と、実際に
検出された各周波数成分毎の強度積分値の変化の特性と
を比較する (Ｓ15) 。
【００３０】ここで、規範変化特性は、強度変化がない
ことを前提としているのでリニアに増大することになる
が、これに対し、実際の検出信号に基づいて得た強度積
分値の変化特性が合致しない場合には、その周波数成分
にノッキング振動が含まれているために、一定の強度で
安定していないものと推定される。そこで、周波数成分
別に所定時間毎に強度積分値が規範変化特性に合致して
いるか否かを判定し、検出区間内で合致しない場合の総
数Ｃをカウンタで計測する。
ことを前提としているのでリニアに増大することになる
が、これに対し、実際の検出信号に基づいて得た強度積
分値の変化特性が合致しない場合には、その周波数成分
にノッキング振動が含まれているために、一定の強度で
安定していないものと推定される。そこで、周波数成分
別に所定時間毎に強度積分値が規範変化特性に合致して
いるか否かを判定し、検出区間内で合致しない場合の総
数Ｃをカウンタで計測する。
【００３１】そして、前記総数Ｃに応じて強度変化補正
係数KLP を設定する。具体的には、総数Ｃが大きいほ
ど、ノッキング振動が含まれる割合が大きいのでノッキ
ング判定がなされやすくなる方向、つまり平均レベルSL
i を減少させて最大レベルKSiとの差を増大させるべく
小さい値に設定する (Ｓ16) 。そして、上記のようにし
て設定された強度変化補正係数KLP により、平均レベル
SLi を次式のように前記実施例で求めた値に強度変化補
正係数KLP を乗じて補正して設定する。
係数KLP を設定する。具体的には、総数Ｃが大きいほ
ど、ノッキング振動が含まれる割合が大きいのでノッキ
ング判定がなされやすくなる方向、つまり平均レベルSL
i を減少させて最大レベルKSiとの差を増大させるべく
小さい値に設定する (Ｓ16) 。そして、上記のようにし
て設定された強度変化補正係数KLP により、平均レベル
SLi を次式のように前記実施例で求めた値に強度変化補
正係数KLP を乗じて補正して設定する。
【００３２】SLi＝｛KF0/m Σｆm0＋KF1/m Σｆm1＋・
・・KFn /mΣｆmn｝・KLP また、バックグラウンドレベルBGLiの更新演算に使用さ
れる重み付け係数ｘを、強度補正係数KLP の関数として
設定する。具体的には、KLP が大きいほどノッキング振
動を含む割合が小さいから、そのときのKSi −SLi の重
みを大きくしてBGLiを演算すべく、重み付け係数ｘを小
さい値として設定する。
・・KFn /mΣｆmn｝・KLP また、バックグラウンドレベルBGLiの更新演算に使用さ
れる重み付け係数ｘを、強度補正係数KLP の関数として
設定する。具体的には、KLP が大きいほどノッキング振
動を含む割合が小さいから、そのときのKSi −SLi の重
みを大きくしてBGLiを演算すべく、重み付け係数ｘを小
さい値として設定する。
【００３３】このように、強度補正係数KLP を用いるこ
とにより、ノッキングの強度変化特性を捕らえて更に高
精度にノッキング検出を行える。尚、本実施例では、強
度変化補正係数KLP を平均レベルを補正する値として設
定したが、最大レベルを補正する値として設定してもよ
い。また、以上示した実施例では、周波数寄与率を気筒
と機関回転数をパラメータとする三次元マップテーブル
からの検索によって高精度に求めたが、メモリ量削減の
ため、基本となる周波数寄与率に気筒別にばらつきを補
正するための補正係数と、機関回転数領域別にばらつき
を補正するための補正係数とを掛け合わせて補正するよ
うにしてもよい。更に、本発明は気筒別と機関回転数領
域別との一方のみに応じて周波数寄与率を設定するもの
を含み、それだけでも相当の精度向上を図れる。
とにより、ノッキングの強度変化特性を捕らえて更に高
精度にノッキング検出を行える。尚、本実施例では、強
度変化補正係数KLP を平均レベルを補正する値として設
定したが、最大レベルを補正する値として設定してもよ
い。また、以上示した実施例では、周波数寄与率を気筒
と機関回転数をパラメータとする三次元マップテーブル
からの検索によって高精度に求めたが、メモリ量削減の
ため、基本となる周波数寄与率に気筒別にばらつきを補
正するための補正係数と、機関回転数領域別にばらつき
を補正するための補正係数とを掛け合わせて補正するよ
うにしてもよい。更に、本発明は気筒別と機関回転数領
域別との一方のみに応じて周波数寄与率を設定するもの
を含み、それだけでも相当の精度向上を図れる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、周波数寄与率を気筒別や機関回転数領域別のバラツ
キを吸収するように設定し、該周波数寄与率を用いて算
出した全周波数を総合した強度の最大レベルと平均レベ
ルとに基づいてノッキングに寄与する振動強度を高精度
に検出でき、以て、ノッキング判別精度を可及的に高め
ることができる。
ば、周波数寄与率を気筒別や機関回転数領域別のバラツ
キを吸収するように設定し、該周波数寄与率を用いて算
出した全周波数を総合した強度の最大レベルと平均レベ
ルとに基づいてノッキングに寄与する振動強度を高精度
に検出でき、以て、ノッキング判別精度を可及的に高め
ることができる。
【図１】本発明の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施例を示すシステムブロック図。
【図３】同上実施例におけるノッキング検出制御の内容
を示すフローチャート。
を示すフローチャート。
【図４】同上実施例における非ノック時の特定周波数成
分毎の強度のサンプリングの様子を示すタイムチャー
ト。
分毎の強度のサンプリングの様子を示すタイムチャー
ト。
【図５】同上実施例におけるノック時の特定周波数成分
毎の強度のサンプリングの様子を示すタイムチャート。
毎の強度のサンプリングの様子を示すタイムチャート。
【図６】同上実施例における周波数スペクトルの一例を
示す線図。
示す線図。
【図７】同じく周波数成分毎に記憶される周波数寄与率
のマップテーブル。
のマップテーブル。
【図８】別の実施例におけるノッキング検出制御の内容
を示すフローチャート。
を示すフローチャート。
【図９】従来のノッキング検出装置の一例を示すブロッ
ク図。
ク図。
１ ノックセンサ（振動センサ） ２ Ａ／Ｄ変換器 ３ くし形フィルタ ４ 遅延回路 ５ 加算器 ６ａ〜６ｅ 共振器 ７ マイクロコンピュータ ８ クランク角センサ
Claims (1)
- 【請求項１】機関本体に付設されて機関振動を検出する
振動センサと、 該振動センサの検出信号から複数の特定周波数成分を抽
出する特定周波数成分検出手段と、 該特定周波数成分抽出手段で抽出された複数の特定周波
数成分の強度を、夫々設定区間内で複数個ずつサンプリ
ングする強度サンプリング手段と、 特定周波数成分毎に当該特定周波数成分のノッキングに
寄与する周波数寄与率を気筒別及び機関回転数領域別の
少なくとも一方に応じて設定する周波数寄与率設定手段
と、 前記強度サンプリング手段によりサンプリングされた各
特定周波数成分の複数個ずつの強度のうちから最大値を
選択し、それら最大値を夫々前記周波数寄与率記憶手段
により設定された対応する周波数寄与率で補正して全周
波数成分を総合した強度の最大レベルを算出する最大レ
ベル算出手段と、 前記強度サンプリング手段によりサンプリングされた各
特定周波数成分の複数個ずつの強度を平均化処理して平
均値を算出し、それら平均値を夫々前記周波数寄与率記
憶手段により設定された対応する周波数寄与率で補正し
て全周波数成分を総合した強度の平均レベルを算出する
平均レベル算出手段と、前記最大レベル算出手段で算出された最大レベルと前記
平均レベル算出手段で算出された平均レベルとの偏差に
基づいて基準判定レベルを更新設定する基準判定レベル
算出手段と、 前記最大レベル算出手段で算出された最大レベルと前記
平均レベル算出手段で算出された平均レベルとの偏差
を、前記基準判定レベルと比較してノッキングの有無を
判別するノッキング判別手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関のノッキ
ング検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12806495A JP2632659B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 内燃機関のノッキング検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12806495A JP2632659B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 内燃機関のノッキング検出装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2201336A Division JPH0635941B2 (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 内燃機関のノッキング検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07301582A JPH07301582A (ja) | 1995-11-14 |
| JP2632659B2 true JP2632659B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=14975580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12806495A Expired - Lifetime JP2632659B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 内燃機関のノッキング検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2632659B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4390792B2 (ja) | 2006-10-03 | 2009-12-24 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関のノッキング判定装置、ノッキング判定方法、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 |
| JP7199470B2 (ja) * | 2021-05-24 | 2023-01-05 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
-
1995
- 1995-05-26 JP JP12806495A patent/JP2632659B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07301582A (ja) | 1995-11-14 |
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