JP2707319B2 - Knock strength judgment device - Google Patents

Knock strength judgment device

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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に用いること
のできるノック強度判定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a knock intensity determination device that can be used for an ignition timing control device for an internal combustion engine.

〈従来の技術〉 従来の内燃機関の点火時期制御装置においては、機関
運転状態のパラメータである機関回転数と負荷とに基づ
いて点火時期(点火進角)を設定し、これに基づいて点
火制御を行うが、ノックセンサからの信号に基づいてノ
ックの発生の有無を検出して、ノック有りの時には例え
ば1°/点火の割合で遅角補正することにより、ノック
を回避し、ノック無しの時には例えば1°/secの割合で
進角補正することにより、ノック限界まで進角させて出
力特性等の向上を図るようにしている(特開昭62−1262
73号公報参照)。
<Prior Art> In a conventional ignition timing control apparatus for an internal combustion engine, an ignition timing (ignition advance angle) is set based on an engine speed and a load, which are parameters of an engine operating state, and ignition control is performed based on the ignition timing. Is detected based on the signal from the knock sensor, and when the knock is present, the knock is avoided by, for example, correcting the retard at a rate of 1 ° / ignition to avoid the knock. For example, by advancing the angle at a rate of 1 ° / sec, the angle is advanced to the knock limit to improve the output characteristics and the like (Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-122262).
No. 73).

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来にあっては、ノックの発生の有無
のみを検出しており、ノック強度の判定は行っていなか
ったため、次のような問題点があった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, conventionally, only the presence / absence of knock has been detected, and the determination of the knock intensity has not been performed.

すなわち、ノック発生時の点火時期の遅角速度がノッ
クの強弱にかかわらず一定であるため、強力なノックが
発生した時に点火時期の収束が遅れ、粗悪ガソリン使用
時等、最悪なケースでは、機関の破損に至る場合もあ
る。
That is, since the retardation speed of the ignition timing at the time of knock generation is constant regardless of the magnitude of the knock, the convergence of the ignition timing is delayed when a strong knock occurs, and in the worst case such as when using poor gasoline, the engine It can lead to damage.

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、ノック強
度を判定しうるノック強度判定装置を提供することを目
的とする。
An object of the present invention is to provide a knock strength determination device capable of determining a knock strength in view of such a conventional problem.

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明は、第1図に示すように、機関の振
動に対応した信号を出力するノックセンサと、このノッ
クセンサからの信号からノック振動に対応した信号(以
下「ノック信号」という。)を得る信号処理回路と、ノ
ック信号の振動回数を検出するノック信号振動回数検出
手段と、検出された振動回数に基づいて第1のノック強
度評価値を算出する第1のノック強度評価値算出手段
と、ノック信号のピーク値を検出するノック信号ピーク
値検出手段と、検出されたピーク値に基づいて第2のノ
ック強度評価値を算出する第2のノック強度評価値算出
手段と、前記第1のノック強度評価値と前記第2のノッ
ク強度評価値との平均値に基づいてノック強度を演算す
るノック強度演算手段とを設けて、ノック強度判定装置
を構成する。
<Means for Solving the Problems> For this reason, as shown in FIG. 1, the present invention provides a knock sensor that outputs a signal corresponding to engine vibration, and a knock sensor that responds to knock vibration based on a signal from the knock sensor. A signal processing circuit for obtaining a signal (hereinafter referred to as a "knock signal"); a knock signal vibration frequency detecting means for detecting the number of vibrations of the knock signal; and a first knock intensity evaluation value based on the detected frequency. First knock intensity evaluation value calculating means, knock signal peak value detecting means for detecting a peak value of a knock signal, and second knock intensity evaluation value for calculating a second knock intensity evaluation value based on the detected peak value Strength evaluation value calculation means; and knock strength calculation means for calculating a knock strength based on an average value of the first knock strength evaluation value and the second knock strength evaluation value. A determination device is configured.

〈作用〉 すなわち、ノック信号の振動回数と、ノック信号のピ
ーク値とを検出し、これらをノック強度に関連する要素
として、それぞれに基づいて第1及び第2のノック強度
評価値を算出し、これらの平均値に基づいてノック強度
を演算するのである。
<Operation> That is, the number of vibrations of the knock signal and the peak value of the knock signal are detected, and the first and second knock strength evaluation values are calculated based on these as elements related to the knock strength, The knock intensity is calculated based on these average values.

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を説明する。<Example> An example of the present invention will be described below.

第2図を参照し、機関1(6気筒)のシリンダブロッ
クにノックセンサ2が取付けられている。
Referring to FIG. 2, knock sensor 2 is attached to a cylinder block of engine 1 (six cylinders).

ノックセンサ2は、圧電素子を有して、機関1の振動
に対応した電気的信号を出力する。
Knock sensor 2 has a piezoelectric element and outputs an electric signal corresponding to vibration of engine 1.

ノックセンサ2からの信号は信号処理回路3により処
理されて、ノック信号に変換される。
The signal from the knock sensor 2 is processed by the signal processing circuit 3 and converted into a knock signal.

信号処理回路3は、バンドパスフィルタ3A及びゲート
回路3Bを備える。バンドパスフィルタ3Aはノックセンサ
2からの信号のうちノック振動に対応する例えば7〜11
KHzの周波数成分を通過させ、ゲート回路3Bはノック発
生区間である例えばTDC後10°〜57°のクランク角区間
の信号のみを取出す。これによりノック信号が得られ
る。
The signal processing circuit 3 includes a band pass filter 3A and a gate circuit 3B. The band-pass filter 3A corresponds to, for example, 7 to 11 corresponding to knock vibration among signals from the knock sensor 2.
The KHz frequency component is passed, and the gate circuit 3B extracts only a signal in a knock angle section, for example, a crank angle section of 10 ° to 57 ° after TDC. As a result, a knock signal is obtained.

信号処理回路3により得られたノック信号はA/D変換
器4によりデジタル信号に変換されて、マイクロコンピ
ュータ5に読込まれる。
The knock signal obtained by the signal processing circuit 3 is converted into a digital signal by the A / D converter 4 and read into the microcomputer 5.

マイクロコンピュータ5は、ノック強度判定部5A,気
筒別点火時期補正量演算部5B及び気筒別点火制御部5Cを
備え、最終的には点火出力駆動回路6を介して各気筒の
点火栓7の点火動作を制御する。
The microcomputer 5 includes a knock intensity determination unit 5A, a cylinder-specific ignition timing correction amount calculation unit 5B, and a cylinder-specific ignition control unit 5C, and finally, the ignition of the ignition plug 7 of each cylinder via the ignition output drive circuit 6. Control behavior.

ノック強度判定部5Aは、基本的にはファジィ推論を行
うもので、第3図に示すように、判定するノック強度
を、「ノック無」,「ノック小」,「ノック中」,「ノ
ック大」に分け、これらのノック強度におけるノック信
号振動回数n,ノック信号ピーク値Vpのおおよその状態量
を予め定めておき、これをノック強度の評価関数(メン
バーシップ関数)とする。
The knock intensity determination unit 5A basically performs fuzzy inference, and determines the knock intensity to be determined as “no knock”, “small knock”, “medium knock”, “knock large” as shown in FIG. And the approximate state quantities of the knock signal vibration frequency n and the knock signal peak value Vp at these knock intensities are determined in advance, and this is used as an evaluation function (membership function) of the knock intensity.

ノック強度の判定にあたっては、先ずノック信号振動
回数n,ノック信号ピーク値Vpを検出する。次にこれらの
検出値に基づいて、各評価関数の満足度を算出する。次
に複数の評価関数の各満足度より、ノック強度を数値化
する。
In determining the knock intensity, first, a knock signal vibration frequency n and a knock signal peak value Vp are detected. Next, the degree of satisfaction of each evaluation function is calculated based on these detected values. Next, the knock intensity is quantified based on the degree of satisfaction of each of the plurality of evaluation functions.

ノック強度判定部5Aの具体的機能は、第4図のフロー
チャートに示される。
The specific function of knock intensity determination section 5A is shown in the flowchart of FIG.

ステップ1(図にはS1と記してある。以下同様)で
は、ノック信号振動回数nを検出する。
In step 1 (shown as S1 in the figure, the same applies hereinafter), the number of knock signal vibrations n is detected.

ステップ2では、ノック信号振動回数nに対し予め定
めた「0」,「少」,「中」,「多」の評価関数を用
い、振動回数nの評価を行って、「0」,「少」,
「中」,「多」に割付ける。言換えれば、「ノック
無」,「ノック小」,「ノック中」,「ノック大」に割
付ける。
In step 2, the number of vibrations n is evaluated using a predetermined evaluation function of “0”, “small”, “medium”, and “many” with respect to the number of times of knock signal vibration n, and “0”, “low” ",
Assign to “medium” and “many”. In other words, “no knock”, “small knock”, “during knock”, and “large knock” are assigned.

例えば、ノック信号振動回数nが例えば図示n1の場
合、「ノック無」の割付け値W01=0.0,「ノック小」の
割付け値W11=0.3,「ノック中」の割付け値W21=0.7,
「ノック大」の割付け値W31=0.0の如くとなる。これら
W01,W11,W21,W31が第1のノック強度評価値に相当す
る。
For example, a knock signal the number of vibrations when n is shown n 1 For example, the allocation value W 01 = 0.0 for "knock Mu", assignment value W 11 = 0.3 for "knock small", assignment value W 21 = 0.7 "under knock" ,
The assignment value of “knock large” is W 31 = 0.0. these
W 01 , W 11 , W 21 , and W 31 correspond to the first knock strength evaluation value.

ステップ3では、ノック信号ピーク値Vpを検出する。
尚、ここでは、最大ピーク値Vaと最小ピーク値Vbとの差
として、ピーク値Vp=Va−Vbを検出する。
In step 3, a knock signal peak value Vp is detected.
Here, the peak value Vp = Va−Vb is detected as the difference between the maximum peak value Va and the minimum peak value Vb.

ステップ4では、ノック信号ピーク値Vpに対し予め定
めた「≒0」,「小」,「中」,「大」の評価関数を用
い、ピーク値Vpの評価を行って、「≒0」,「小」,
「中」,「大」に割付ける。言換えれば、「ノック
無」,「ノック小」,「ノック中」,「ノック大」に割
付ける。
In step 4, the peak value Vp is evaluated using a predetermined evaluation function of "$ 0", "small", "medium", and "large" with respect to the knock signal peak value Vp. "small",
Assign to “medium” and “large”. In other words, “no knock”, “small knock”, “during knock”, and “large knock” are assigned.

例えば、ノック信号ピーク値Vpが例えば図示Vp1の場
合、「ノック無」の割付け値W02=0.0,「ノック小」の
割付け値W12=0.7,「ノック中」の割付け値W22=0.3,
「ノック大」の割付け値W32=0.0の如くとなる。これら
W02,W12,W22,W32が第2のノック強度評価値に相当す
る。
For example, when the knock signal peak value Vp is, for example, Vp 1 shown in the figure, the assigned value W 02 = 0.0 for “no knock”, the assigned value W 12 = 0.7 for “no knock”, and the assigned value W 22 = 0.3 for “knocking” ,
The assignment value of "knock large" is W 32 = 0.0. these
W 02 , W 12 , W 22 , and W 32 correspond to the second knock strength evaluation values.

ステップ5では、各評価関数への割付け値の平均をと
って、各評価関数の満足度W0,W1,W2,W3を算出する
(次式参照)。
In step 5, the average of the values assigned to each evaluation function is calculated, and the satisfaction levels W 0 , W 1 , W 2 , and W 3 of each evaluation function are calculated (see the following equation).

W0=(W01+W02)/2=0.0 W1=(W11+W12)/2=0.5 W2=(W21+W22)/2=0.5 W3=(W31+W32)/2=0.0 ステップ6では、各評価関数の満足度W0,W1,W2,W3
より、ノック強度Xを数値化する。ここでは、「ノック
無」,「ノック小」,「ノック中」,「ノック大」の順
で数値が大となるように、これらの各々のウエイトa,b,
c,dを予め決めておき(例えばa=0.0,b=0.3,c=0.6,d
=1.0)、次式より、ノック強度Xを演算する。
W 0 = (W 01 + W 02 ) /2=0.0 W 1 = (W 11 + W 12 ) /2=0.5 W 2 = (W 21 + W 22 ) /2=0.5 W 3 = (W 31 + W 32 ) / 2 = 0.0 In step 6, the satisfaction levels W 0 , W 1 , W 2 , W 3
The knock strength X is quantified as follows. Here, the weights a, b, and a of each of these are set so that the numerical values become larger in the order of “no knock”, “small knock”, “medium knock”, and “large knock”.
c and d are determined in advance (for example, a = 0.0, b = 0.3, c = 0.6, d
= 1.0), and the knock intensity X is calculated from the following equation.

X=aW0+bW1+cW2+dW3=0.45 以上よりノック強度の判定が可能となる。Determination of X = aW 0 + bW 1 + cW 2 + dW 3 = 0.45 or more than the knock intensity becomes possible.

尚、ステップ1の部分がノック信号振動回数検出手段
に相当し、ステップ2の部分が第1のノック強度評価値
算出手段に相当し、ステップ3の部分がノック信号ピー
ク値検出手段に相当し、ステップ4の部分が第2のノッ
ク強度評価値算出手段に相当し、ステップ5,6の部分が
ノック強度演算手段に相当する。
Step 1 corresponds to knock signal vibration frequency detecting means, step 2 corresponds to first knock intensity evaluation value calculating means, step 3 corresponds to knock signal peak value detecting means, Step 4 corresponds to the second knock intensity evaluation value calculating means, and steps 5 and 6 correspond to the knock intensity calculating means.

次にノック強度判定部5Aでのノック強度の判定に基づ
く気筒別点火時期補正量演算部5B及び気筒別点火制御部
5Cの働きについて説明する。
Next, a cylinder-by-cylinder ignition timing correction amount calculation unit 5B and a cylinder-by-cylinder ignition control unit based on the determination of knock intensity by knock intensity determination unit 5A
Explain the function of 5C.

気筒別点火時期補正量演算部5Bは、気筒別にノック強
度より点火時期補正量を増減設定する。
The cylinder-by-cylinder ignition timing correction amount calculation unit 5B increases or decreases the ignition timing correction amount from the knock intensity for each cylinder.

気筒別点火時期補正量演算部5Bの具体的機能は、第5
図のフローチャートに示される。
The specific function of the cylinder-by-cylinder ignition timing correction amount calculation unit 5B is described in the fifth section.
This is shown in the flowchart of the figure.

ステップ11では、ノック強度Xが0か否かを判定し、
0(ノック無し)の場合は、ステップ12へ進んで、点火
気筒が何番気筒であったかを判別し、例えば#1気筒の
場合はステップ13で#1気筒用の点火時期補正量C1を所
定の進角量ΔA増大させる。
In step 11, it is determined whether or not knock intensity X is 0,
0 for (no knock), the routine proceeds to step 12, ignition cylinder is to determine What was cylinder, for example, # 1 cylinder predetermined ignition timing correction amount C 1 for # 1 cylinder in step 13 in the case of Is increased.

次にステップ14では、ノック強度Xに応じて遅角量Δ
Rを定めたマップを参照し、ノック強度Xから遅角量Δ
Rを検索する。
Next, in step 14, the retard amount Δ
Referring to the map that defines R, the amount of retardation Δ
Search for R.

次にステップ15では、点火気筒が何番気筒であったか
を判別し、例えば#1気筒の場合はステップ16で#1気
筒用の点火時期補正量C1を検索された遅角量ΔR減少さ
せる。
Next, in step 15, the ignition cylinder to determine which was What cylinder, for example, in the case of # 1 cylinder ignition timing for # 1 cylinder correction amount C 1 retrieved retard amount ΔR reduce in step 16.

気筒別点火制御部5Cは、気筒別に点火時期制御を行
う。
The cylinder-by-cylinder ignition control unit 5C performs ignition timing control by cylinder.

気筒別点火制御部5Cの具体的機能は、第6図のフロー
チャートに示される。
The specific function of the cylinder-specific ignition control unit 5C is shown in the flowchart of FIG.

ステップ21では、機関回転数Nと負荷(例えば電子制
御燃料噴射装置における基本燃料噴射量)Tpとに応じて
点火時期(点火進角)ADVを定めたマップを参照し、N,T
pから点火時期ADVを検索する。
In step 21, a map in which the ignition timing (ignition advance angle) ADV is determined according to the engine speed N and the load (for example, the basic fuel injection amount in the electronic control fuel injection device) Tp is referred to.
Search the ignition timing ADV from p.

次にステップ22では、次の点火気筒が何番気筒である
かを判別し、例えば#1気筒の場合はステップ23で点火
時期ADVに#1気筒用の点火時期補正量C1を加算して、
点火時期ADVを補正する。そして、ステップ24でこの点
火時期ADVにて#1気筒に対し点火信号を出力して、点
火を行わせる。
In step 22, to determine the next ignition cylinder is what cylinder, for example, in the case of # 1 cylinder by adding the ignition timing correction amount C 1 for # 1 cylinder to the ignition timing ADV in the step 23 ,
Correct the ignition timing ADV. Then, in step 24, an ignition signal is output to the # 1 cylinder at this ignition timing ADV to cause ignition.

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、ノック信号の振
動回数に基づく第1のノック強度評価値とノック信号の
ピーク値に基づく第2のノック強度評価値との平均値に
基づいてノック強度を演算するため、ノックの発生の有
無のみならず、ノック強度を正確に判定することが可能
となる。従って、点火時期制御装置に用いれば、ノック
制御の収束性が向上し、エンジンの安定性が増すことと
なる。また、本発明によれば、ノック信号の振動回数と
ピーク値とを直接的に検出して、数値処理によりノック
強度を判定するため、色々なエンジンに対応した適合が
容易なため、エンジン種類毎に細かな適合ができ、判定
精度の更なる向上を図ることができる。
<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, the average value of the first knock strength evaluation value based on the number of vibrations of the knock signal and the second knock strength evaluation value based on the peak value of the knock signal is calculated. Since the knock intensity is calculated based on this, it is possible to accurately determine not only the presence or absence of knock but also the knock intensity. Therefore, when used in the ignition timing control device, the convergence of knock control is improved, and the stability of the engine is increased. Further, according to the present invention, the number of vibrations and the peak value of the knock signal are directly detected, and the knock intensity is determined by numerical processing. Therefore, adaptation corresponding to various engines is easy. Can be finely adapted, and the determination accuracy can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係るノック強度判定装置の構成を示す
機能ブロック図、第2図は本発明の一実施例を示す点火
時期制御装置の概略構成図、第3図はノック強度の評価
関数について示す図、第4図はノック強度判定のフロー
チャート、第5図は気筒別点火時期補正量演算のフロー
チャート、第6図は気筒別点火制御のフローチャートで
ある。 1…機関、2…ノックセンサ、3…信号処理回路、4…
A/D変換器、5…マイクロコンピュータ、7…点火栓
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a knock intensity determination device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an ignition timing control device showing one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a flowchart of knock intensity determination, FIG. 5 is a flowchart of cylinder-by-cylinder ignition timing correction amount calculation, and FIG. 6 is a flowchart of cylinder-by-cylinder ignition control. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Knock sensor, 3 ... Signal processing circuit, 4 ...
A / D converter, 5: microcomputer, 7: spark plug

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】機関の振動に対応した信号を出力するノッ
クセンサと、このノックセンサからの信号からノック振
動に対応した信号を得る信号処理回路とを備え、このノ
ック振動に対応した信号に基づいてノック強度を判定す
るノック強度判定装置であって、 前記ノック振動に対応した信号の振動回数を検出するノ
ック振動回数検出手段と、 検出された振動回数に基づいて第1のノック強度評価値
を算出する第1のノック強度評価値算出手段と、 前記ノック振動に対応した信号のピーク値を検出するノ
ック信号ピーク値検出手段と、 検出されたピーク値に基づいて第2のノック強度評価値
を算出する第2のノック強度評価値算出手段と、 前記第1のノック強度評価値と前記第2のノック強度評
価値との平均値に基づいてノック強度を演算するノック
強度演算手段と、 を設けてなるノック強度判定装置。
1. A knock sensor for outputting a signal corresponding to engine vibration, and a signal processing circuit for obtaining a signal corresponding to knock vibration from a signal from the knock sensor, based on a signal corresponding to the knock vibration A knock intensity determination device that determines a knock intensity by detecting a knock frequency of a signal corresponding to the knock vibration, and a first knock intensity evaluation value based on the detected frequency. First knock strength evaluation value calculating means for calculating; knock signal peak value detecting means for detecting a peak value of a signal corresponding to the knock vibration; and a second knock strength evaluation value based on the detected peak value. A second knocking strength evaluation value calculating means for calculating; and a knocking strength is calculated based on an average value of the first knocking strength evaluation value and the second knocking strength evaluation value. Knock intensity determining device formed by providing a knock intensity calculating means.
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