JP2763804B2 - Engine knock detection device - Google Patents

Engine knock detection device

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JP2763804B2
JP2763804B2 JP25630889A JP25630889A JP2763804B2 JP 2763804 B2 JP2763804 B2 JP 2763804B2 JP 25630889 A JP25630889 A JP 25630889A JP 25630889 A JP25630889 A JP 25630889A JP 2763804 B2 JP2763804 B2 JP 2763804B2
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Fuji Jukogyo KK
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ノック検出を高速かつ専用に処理するエン
ジンのノック検出装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a knock detection device for an engine that performs knock detection at high speed and exclusively.

[従来の技術と発明が解決しようとする課題] 最近では、エンジンの異常燃焼による初期ノックをノ
ックセンサにより検出し、点火時期を制御してノック発
生を回避する技術が広く採用されており、このノック制
御の技術により、ノック限界まで点火時期を進角させる
ことが可能となり、エンジンの出力性能を大きく向上さ
せることができるようになった。
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] Recently, a technique of detecting an initial knock due to abnormal combustion of an engine by a knock sensor and controlling ignition timing to avoid knock generation has been widely adopted. The knock control technology makes it possible to advance the ignition timing to the knock limit, thereby greatly improving the output performance of the engine.

上記ノックセンサは、混合気の異常燃焼による異常燃
焼圧力振動あるいはシリンダブロックなどに伝達する機
械的振動を検出し、その振動波形を電気信号として出力
するもので、上記ノックセンサの振動波形を処理してノ
ック発生の有無を判定し、点火時期を制御することによ
ってノックを回避することができる。
The knock sensor detects abnormal combustion pressure vibration due to abnormal combustion of the air-fuel mixture or mechanical vibration transmitted to a cylinder block and outputs the vibration waveform as an electric signal, and processes the vibration waveform of the knock sensor. By determining whether knock has occurred or not and controlling the ignition timing, knock can be avoided.

すなわち、特開昭58-30477号公報、特開昭61-8472号
公報などに開示されているように、上記ノックセンサか
らの信号をフィルタ回路を通して帯域制限することによ
りノック成分を選択し、ピークホールド回路により波形
のピーク値を保持してアナログ/デジタル変換する。そ
して、アナログ/デジタル変換されたピーク値の平均値
をマイクロコンピュータなどによって演算して所定のノ
ック判定レベルと比較し、ノック発生の有無を判定し、
点火時期を制御する。
That is, as disclosed in JP-A-58-30477 and JP-A-61-8472, a knock component is selected by band-limiting a signal from the knock sensor through a filter circuit, and a peak component is selected. The hold circuit holds the peak value of the waveform and performs analog / digital conversion. Then, the average value of the peak values subjected to the analog / digital conversion is calculated by a microcomputer or the like, and is compared with a predetermined knock determination level to determine whether knock has occurred.
Control ignition timing.

しかしながら、1つの制御装置にてノック検出処理、
点火時期制御などを実行する場合、エンジン高回転時な
ど処理時間に余裕のない領域では、負荷の増大が無視で
きないものとなり、本来のエンジン制御に支障をきたす
おそれがある。
However, knock detection processing by one control device,
When executing the ignition timing control or the like, in a region where there is not enough processing time, such as when the engine is running at a high speed, the increase in load cannot be ignored, and there is a possibility that the original engine control may be hindered.

[発明の目的] 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ノック
検出処理とエンジン制御とを分散処理し、高速にノック
制御を実行することのできるエンジンのノック検出装置
を提供することを目的としている。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an engine knock detection device capable of executing knock control at high speed by performing a knock detection process and an engine control in a distributed manner. It is an object.

[課題を解決するための手段及び作用] 上記目的を達成するために本発明によるエンジンのノ
ック検出装置は、エンジンを制御するメイン制御ユニッ
トに、ノック発生の有無を伝達する制御ラインと、デー
タ交換のためのシリアル通信ラインとを介して接続さ
れ、ノックセンサ出力信号のアナログ/デジタル変換値
と所定のノック判定レベルとに基づいてノック発生の有
無を判定するノック判定手段と、上記ノック判定手段の
判定結果を上記制御ラインを介して上記メイン制御ユニ
ットへ出力し、さらに、上記ノック判定手段によりノッ
ク発生有りと判定されたとき上記シリアル通信ラインを
介して上記メイン制御ユニットへノックデータを送信す
る通信手段とを備えたものである。
Means and Action for Solving the Problems In order to achieve the above object, an engine knock detection device according to the present invention includes a control line for transmitting the presence or absence of knock to a main control unit for controlling the engine, and a data exchange. Knock determination means for determining whether or not knock has occurred based on an analog / digital conversion value of the knock sensor output signal and a predetermined knock determination level; and A communication for outputting a determination result to the main control unit via the control line, and transmitting knock data to the main control unit via the serial communication line when the knock determination unit determines that knock has occurred. Means.

すなわち、ノックセンサによりエンジンの振動が検出
されると、ノック判定手段により上記ノックセンサのア
ナログ/デジタル変換値と所定のノック判定レベルとに
基づいてノック発生の有無が判定され、その判定結果が
通信手段により制御ラインを介してエンジンを制御する
メイン制御ユニットへ伝達される。
That is, when vibration of the engine is detected by the knock sensor, the presence / absence of knock occurrence is determined by knock determination means based on the analog / digital conversion value of the knock sensor and a predetermined knock determination level. The signal is transmitted by means to a main control unit that controls the engine via a control line.

そして、上記ノック判定手段によりノック発生無しと
判定されたときには、ノック発生無しの判定結果が上記
メイン制御ユニットへ伝達されるのみとなり、一方、上
記ノック判定手段によりノック発生有りと判定されたと
きには、ノック発生有りの判定結果に加え、シリアル通
信ラインを介してノックデータが上記メイン制御ユニッ
トへ送信される。
When it is determined by the knock determination means that no knock has occurred, the determination result of no knock occurrence is only transmitted to the main control unit.On the other hand, when it is determined by the knock determination means that knock has occurred, Knock data is transmitted to the main control unit via a serial communication line in addition to the determination result that knock has occurred.

[発明の実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図面は本発明の一実施例を示し、第1図はノック検出
ユニットの機能ブロック図、第2図は回路構成図、第3
図はノック検出ユニットにおけるメイン処理手順を示す
フローチャート、第4図はノック検出手順を示すフロー
チャート、第5図はメイン制御ユニットにおける処理手
順を示すフローチャート、第6図はノック検出処理のタ
イミングチャートである。
1 shows an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a functional block diagram of a knock detection unit, FIG. 2 is a circuit configuration diagram, FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing a main processing procedure in the knock detection unit, FIG. 4 is a flowchart showing a knock detection procedure, FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure in the main control unit, and FIG. 6 is a timing chart of the knock detection processing. .

(構成) 第2図の符号1はマイクロコンピュータからなるエン
ジン制御用のメイン制御ユニットであり、各種センサ
類、例えば波形整形回路2aを介してクランク位置センサ
2などが接続され、さらに、点火回路3などのアクチュ
エータ駆動回路が接続されている。また、上記メイン制
御ユニット1には、ノック検出ユニット4からなるノッ
ク検出装置が接続されており、このノック検出ユニット
4には、それぞれ上記波形整形回路2a、増幅器5を介し
て、上記クランク位置センサ2、ノックセンサ6が接続
されている。
(Configuration) Reference numeral 1 in FIG. 2 denotes a main control unit for controlling the engine, which is composed of a microcomputer, to which various sensors such as a crank position sensor 2 are connected via a waveform shaping circuit 2a. Is connected. A knock detection device including a knock detection unit 4 is connected to the main control unit 1, and the knock detection unit 4 is connected to the crank position sensor via the waveform shaping circuit 2a and the amplifier 5, respectively. 2. The knock sensor 6 is connected.

上記ノック検出ユニット4は、CPU7、ROM8、RAM9、シ
リアルインターフェース(SCI)10、アナログ/デジタ
ル(A/D)変換器11、タイマTM1、TM2、TM3、及び、入出
力(I/O)インターフェース12がバスライン13を介して
互いに接続されて構成され、制御ライン4aを介して上記
I/Oインターフェース12の特定アドレスの出力ポート
(1ビット)と上記メイン制御ユニット1の入力ポート
とが接続されるとともに、シリアル通信ライン4bを介し
て上記SCI10と上記メイン制御ユニット1のSCIとが接続
されている(メイン制御ユニット1の入力ポート及びSC
Iは図示せず)。
The knock detection unit 4 includes a CPU 7, a ROM 8, a RAM 9, a serial interface (SCI) 10, an analog / digital (A / D) converter 11, timers TM1, TM2, TM3, and an input / output (I / O) interface 12. Are connected to each other via a bus line 13, and are connected via a control line 4a.
An output port (1 bit) of a specific address of the I / O interface 12 is connected to an input port of the main control unit 1, and the SCI 10 and the SCI of the main control unit 1 are connected via a serial communication line 4b. Connected (input port of main control unit 1 and SC
I is not shown).

また、上記クランク位置センサ2は、上記波形整形回
路2aを介して上記I/Oインターフェース12の入力ポート
に接続され、また、上記ノックセンサ6は、上記増幅器
5を介して上記A/D変換器11に接続されている。
The crank position sensor 2 is connected to the input port of the I / O interface 12 via the waveform shaping circuit 2a. The knock sensor 6 is connected to the A / D converter via the amplifier 5. Connected to 11.

上記クランク位置センサ2は、エンジンのクランク軸
に連動したロータ2bの突起(あるいはスリット)を検出
する電磁ピックアップなどからなり、上記ロータ2bの回
転に伴い上記突起が上記クランク位置センサ2に接近離
間すると、磁束変化による交流出力が発生し、上記波形
整形回路2aによってパルスに変換される。
The crank position sensor 2 includes an electromagnetic pickup or the like that detects a protrusion (or a slit) of the rotor 2b interlocked with the crankshaft of the engine. When the protrusion approaches or separates from the crank position sensor 2 as the rotor 2b rotates. An AC output is generated due to the change in magnetic flux, and is converted into a pulse by the waveform shaping circuit 2a.

例えば6気筒エンジンの場合、120°CA毎に存在する
各気筒の上死点(TDC)に対し、上死点前(BTDC)10°
から30°CA毎に上記クランク位置センサ2からクランク
角信号が出力される。すなわち、BTDC10°、BTDC40°、
BTDC70°、BTDC100°のクランク角信号が上記メイン制
御ユニット1に入力されて点火時期などが演算され、こ
れらの30°CA信号を基準として所定の点火時期に達する
と点火信号が上記点火回路3に出力される。
For example, in the case of a six-cylinder engine, the top dead center (TDC) of each cylinder that exists every 120 ° CA is 10 ° before the top dead center (BTDC).
The crank angle signal is output from the crank position sensor 2 every 30 ° CA from. That is, BTDC10 °, BTDC40 °,
BTDC 70 ° and BTDC 100 ° crank angle signals are input to the main control unit 1 to calculate ignition timing and the like. When a predetermined ignition timing is reached based on the 30 ° CA signal, the ignition signal is sent to the ignition circuit 3. Is output.

尚、上記BTDC10°の信号はエンジン始動時の固定点火
角信号である。
The signal of BTDC10 ° is a fixed ignition angle signal at the time of starting the engine.

さらに、上記クランク位置センサ2からノック検出ユ
ニット4に、例えばBTDC10°を示す信号が120°CA毎に
入力され、割込み処理が起動される。
Further, a signal indicating, for example, BTDC 10 ° is input from the crank position sensor 2 to the knock detection unit 4 every 120 ° CA, and an interrupt process is started.

また、上記ノックセンサ6は、電源VCCから抵抗Rを
抗して接続され、例えばノック振動とほぼ同じ固有周波
数を持つ振動子とこの振動子の振動加速度を検知して電
気信号に変換する圧電素子とから構成される共振形のノ
ックセンサで、エンジンの爆発行程における燃焼圧力波
によりシリンダブロックなどに伝わる振動を検出し、そ
の振動波形を電気信号として出力する。
The knock sensor 6 is connected with a resistor R from a power supply VCC and has, for example, a vibrator having substantially the same natural frequency as knock vibration, and a piezoelectric element for detecting a vibration acceleration of the vibrator and converting the vibration acceleration into an electric signal. The sensor detects vibration transmitted to a cylinder block or the like by a combustion pressure wave during the explosion stroke of the engine, and outputs the vibration waveform as an electric signal.

この電気信号は上記増幅器5により所定のレベルに増
幅された後、上記ノック検出ユニット4のA/D変換器11
でデジタルデータにA/D変換される。このA/D変換に際し
ては、振動波形を忠実に変換するため高速にサンプリン
グが行われる。
After the electric signal is amplified to a predetermined level by the amplifier 5, the A / D converter 11 of the knock detection unit 4
Is A / D converted to digital data. In this A / D conversion, sampling is performed at a high speed in order to faithfully convert the vibration waveform.

上記CPU7は、上記クランク位置センサ2からの信号に
より上記タイマTM1,TM2,TM3による内部割込み処理を起
動し、上記ROM8に格納されたノック検出処理のプログラ
ムを実行する。
The CPU 7 starts an internal interrupt process by the timers TM1, TM2, and TM3 in response to a signal from the crank position sensor 2, and executes a knock detection process program stored in the ROM 8.

この場合、例えば、上記ROM8に格納されたノック判定
マップを検索して直接あるいは補間計算によりノック判
定レベルを設定し、一方、ノック検出区間で上記ノック
センサ6からの信号を上記A/D変換器11で高速A/D変換し
てノックレベルを算出する。
In this case, for example, a knock determination map stored in the ROM 8 is searched to set a knock determination level directly or by interpolation calculation, while a signal from the knock sensor 6 is converted to a signal from the A / D converter in a knock detection section. At 11, high-speed A / D conversion is performed to calculate a knock level.

そして、上記ノックレベルと上記ノック判定レベルと
を比較してノック発生の有無を判定し、判定結果を上記
I/Oインターフェース12の出力ポートから上記制御ライ
ン4aを介して上記メイン制御ユニット1に出力する。
Then, it is determined whether or not knock has occurred by comparing the knock level with the knock determination level, and the determination result is determined as described above.
An output is provided from the output port of the I / O interface 12 to the main control unit 1 via the control line 4a.

ノック判定結果は、ノック発生有りの場合上記I/Oイ
ンターフェース12の特定アドレスの出力ポートから0が
出力され、ノック発生無しの場合上記出力ポートから1
が出力される。
As for the knock determination result, 0 is output from the output port of the specific address of the I / O interface 12 when knock occurs, and 1 is output from the output port when no knock occurs.
Is output.

上記メイン制御ユニット1では、例えば上記クランク
位置センサ2からの信号に同期して上記ノック検出ユニ
ット4のI/Oインターフェース12の出力ポートの状態を
読込み、上記出力ポートが0の場合、すなわち、ノック
発生有りの場合、上記シリアル通信ライン4bを介してノ
ックレベルなどのノックデータを読込む。そして、この
ノックデータに基づいて直ちに該当気筒の点火時期を遅
らせ、ノックを回避する。
In the main control unit 1, for example, the state of the output port of the I / O interface 12 of the knock detection unit 4 is read in synchronization with the signal from the crank position sensor 2, and when the output port is 0, If there is an occurrence, knock data such as a knock level is read via the serial communication line 4b. Then, based on the knock data, the ignition timing of the corresponding cylinder is immediately delayed to avoid knocking.

(機能構成) 上記ノック検出ユニット4は、A/D変換手段20、サン
プリング周期設定手段21、エンジン回転数算出手段22、
ノック検出区間設定手段23、ノックレベル算出手段24、
ノック判定レベル設定手段25、ノック判定マップMPKN、
ノック判定手段26、通信手段27から構成され、ノック検
出処理専用の機能を高速に実行する。
(Functional Configuration) The knock detection unit 4 includes an A / D conversion unit 20, a sampling cycle setting unit 21, an engine speed calculation unit 22,
Knock detection section setting means 23, knock level calculation means 24,
Knock determination level setting means 25, knock determination map MPKN,
Knock judging means 26 and communication means 27 execute a function dedicated to knock detection processing at high speed.

A/D変換手段20では、ノック検出区画設定手段23によ
って設定されたノック検出区画において、サンプリング
周期設定手段21によって設定されたサンプリング周期
で、ノックセンサ6からの信号をA/D変換器11にデジタ
ルデータに変換し、ノックレベル算出手段24へ出力す
る。
In the A / D converter 20, in the knock detection section set by the knock detection section setting section 23, the signal from the knock sensor 6 is sent to the A / D converter 11 at the sampling cycle set by the sampling cycle setting section 21. The data is converted into digital data and output to knock level calculating means 24.

サンプリング周期設定手段21では、ノック検出区間設
定手段23によって設定されたノック検出区間において、
上記A/D変換手段20におけるA/D変換のサンプリング周期
を設定し、上記A/D変換手段20、ノックレベル算出手段2
4へ出力する。このサンプリング周期は、上記ノックセ
ンサ6からの振動波形を忠実に再現できる時間周期Ts、
例えばTs=30μsの周期でタイマTM3にセットされる。
In the sampling cycle setting means 21, in the knock detection section set by the knock detection section setting means 23,
The sampling period of A / D conversion in the A / D conversion means 20 is set, and the A / D conversion means 20, knock level calculation means 2
Output to 4. This sampling period is a time period Ts capable of faithfully reproducing the vibration waveform from the knock sensor 6,
For example, it is set in the timer TM3 at a cycle of Ts = 30 μs.

エンジン回転数算出手段22では、クランク位置センサ
2からの信号に基づいて、クランク角30°相当の時間T3
0を算出し、エンジン回転数Nを算出する。
The engine speed calculating means 22 calculates a time T3 corresponding to a crank angle of 30 ° based on a signal from the crank position sensor 2.
0 is calculated, and the engine speed N is calculated.

ノック検出区間設定手段23では、上記エンジン回転数
算出手段22で算出されたエンジン回転数Nに応じてノッ
キング発生対象期間に対するノック検出区間を設定し、
上記A/D変換手段20、サンプリング周期設定手段21、及
び、ノックレベル算出手段24に出力する。
The knock detection section setting means 23 sets a knock detection section for the knocking occurrence target period in accordance with the engine speed N calculated by the engine speed calculation means 22,
The signals are output to the A / D conversion means 20, the sampling period setting means 21, and the knock level calculation means 24.

上記ノック検出区間は、例えば、予め設定されたマッ
プなどがエンジン回転数Nに応じて直接、あるいは補間
計算により設定され、タイマTM1に、ノック検出区間の
開始時刻T1Sがセットされ、タイマTM2に終了時刻T1Eが
セットされる。
In the knock detection section, for example, a preset map or the like is set directly or by interpolation calculation according to the engine speed N, the start time T1S of the knock detection section is set in the timer TM1, and the timer TM2 ends. Time T1E is set.

ノックレベル算出手段24では、上記ノック検出区間設
定手段23で設定されたノック検出区間において、上記A/
D変換手段20で変換された各サンプリング周期Ts毎のデ
ジタル達成Piから振動波形の振幅中心値P0を減算し、各
サンプリング周期Ts毎にその値を加算する。そして、上
記ノック検出区間におけるA/D変換終了後、サンプリン
グ数Sで割り平均値P2を算出する。
In the knock level calculation means 24, in the knock detection section set by the knock detection section setting means 23, the A / A
The amplitude center value P0 of the vibration waveform is subtracted from the digitally achieved Pi for each sampling period Ts converted by the D conversion means 20, and the value is added for each sampling period Ts. Then, after the A / D conversion in the knock detection section is completed, the average value P2 is calculated by dividing by the sampling number S.

すなわち、 により、ノック検出区間の平均値P2を算出し、これをノ
ックレベルとしてノック判定手段26へ出力する。
That is, Thus, the average value P2 of the knock detection section is calculated, and this is output to the knock determination means 26 as a knock level.

ノック判定レベル設定手段25では、エンジン回転数N
をパラメータとしてノック判定マップMPKNを検索し、直
接あるいは補間計算によりノック判定レベルPKNを設定
し、ノック判定手段26へ出力する。
In knock determination level setting means 25, engine speed N
Is used as a parameter to search knock determination map MPKN, and knock determination level PKN is set directly or by interpolation calculation, and output to knock determination means 26.

上記ノック判定マップMPKNは、ノッキング発生対象外
期間において上記ノックレベル算出手段24と同様にして
算出した平均値P2に所定のオフセット値を加算した値
を、エンジン回転数Nをパラメータとするマップにノッ
ク判定レベルPKNとして予め格納しておくもので、上記
ノッキング発生対象外期間におけるノック判定レベルP
KNの演算が省略でき、処理速度の向上を図ることができ
る。
The knock determination map MPKN is obtained by adding a value obtained by adding a predetermined offset value to the average value P2 calculated in the same manner as the knock level calculation means 24 in a knock non-occurrence target period to a map using the engine speed N as a parameter. The knock determination level P is stored in advance as the determination level PKN, and the knock determination level P
The calculation of KN can be omitted, and the processing speed can be improved.

尚、ノック検出ユニット4のCPU7の能力に余裕がある
場合には、上記ノック判定レベルPKNをマップ検索によ
らず演算により算出してもよいことはいうまでもない。
If the capacity of the CPU 7 of the knock detection unit 4 has a margin, it is needless to say that the knock determination level PKN may be calculated by calculation without using a map search.

ノック判定手段26では、上記ノックレベル算出手段24
で算出したノックレベルP2と上記ノック判定レベル設定
手段25で設定したノック判定レベルPKNとを比較し、P2
<PKNの場合ノッキング発生無し、P2≧PKNの場合ノッ
キング発生有りと判定する。
In the knock determination means 26, the knock level calculation means 24
The knock level P2 calculated in the above is compared with the knock determination level PKN set by the knock determination level setting means 25.
If <PKN, it is determined that knocking has not occurred, and if P2 ≧ PKN, it is determined that knocking has occurred.

通信手段27では、上記ノック判定手段26の判定結果に
より、ノック発生有りのときI/Oインターフェース12の
出力ポートから0を出力し、ノック発生無しのときI/O
インターフェース12の出力ポートから1を出力するとと
もに、メイン制御ユニット1側からのノックデータ送信
要求に応じてSCI10から上記メイン制御ユニット1にノ
ックレベルP2などのノックデータを送信する。
The communication means 27 outputs 0 from the output port of the I / O interface 12 when a knock has occurred, and outputs the I / O when no knock has occurred according to the determination result of the knock determination means 26.
In addition to outputting 1 from the output port of the interface 12, knock data such as knock level P2 is transmitted from the SCI 10 to the main control unit 1 in response to a knock data transmission request from the main control unit 1.

(動作) 次に、上記構成によるノック検出ユニット4の動作を
第3図及び第4図のフローチャートに従って説明する。
(Operation) Next, the operation of knock detection unit 4 having the above configuration will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

まず、最初に第3図のメインルーチンのステップS101
にて初期化が行われ、ノック検出ユニット4の割込みベ
クタ、各種フラグ類、レジスタなどがイニシャライズさ
れる。
First, first, step S101 of the main routine in FIG.
, The interrupt vector, various flags, registers, etc. of the knock detection unit 4 are initialized.

次いで、ステップS102へ進み、クランク位置センサ2
からの信号に対して30°CA毎の割込みを許可し、ステッ
プS103へ進んで、ノック発生フラグFLAGが1か否かを判
別する。
Next, the process proceeds to step S102, where the crank position sensor 2
Then, the interrupt from every 30 ° CA is permitted with respect to the signal from, and the process proceeds to step S103 to determine whether or not the knock occurrence flag FLAG is 1.

上記ノック発生フラグFLAGは、後述するタイマTM2の
割込み処理による後述判定の結果、ノック発生有りと判
定されたときFLAG=1、ノック発生無しと判定されたと
きFLAG=0にセットされるものであり、上記ステップS1
03でFLAG=0、すなわち、ノック発生無しの場合は、上
記ステップS103へ戻り上記ノック発生フラグFLAGを監視
する。
The knock occurrence flag FLAG is set to FLAG = 1 when it is determined that knock has occurred and FLAG = 0 when it has been determined that knock has not occurred, as a result of determination by an interrupt process of a timer TM2 described later. , The above step S1
In 03, when FLAG = 0, that is, when no knock has occurred, the process returns to step S103 to monitor the knock occurrence flag FLAG.

一方、上記ステップS103でFLAG=1、すなわち、ノッ
ク発生有りの場合は、上記ステップS103からステップS1
04へ進み、メイン制御ユニット1からノックデータ送信
要求があるから否かを判別し、ノックデータ送信要求が
ない場合、上記メイン制御ユニット1の通信準備が整い
ノックデータ送信要求を受信するまで上記ステップS104
で待機し、ノックデータ送信要求があった場合、ステッ
プS105へ進む。
On the other hand, if FLAG = 1 in step S103, that is, if knock has occurred, the process proceeds from step S103 to step S1.
Proceeding to 04, it is determined whether or not there is a knock data transmission request from the main control unit 1. If there is no knock data transmission request, the main control unit 1 is ready for communication and performs the above steps until a knock data transmission request is received. S104
When there is a knock data transmission request, the process proceeds to step S105.

そして、ステップS105で、後述する割込み処理によっ
て検出されRAM9にストアされているノックレベルP2をSC
110から上記メイン制御ユニット1に送信し、ステップS
106で上記ノック発生フラグFLAGをクリア(FLAG←0)
して上記ステップS103へ戻り、再び上記ノック発生フラ
グFLAGを監視する。
Then, in step S105, the knock level P2 detected by the interrupt processing described later and stored in the RAM 9 is set to SC.
110 to the main control unit 1, and
Clears the knock occurrence flag FLAG at 106 (FLAG ← 0)
Then, the process returns to step S103, and the knock occurrence flag FLAG is monitored again.

(ノック検出手順) 次に、第6図に示すように、クランク位置センサ2か
ら例えばBTDC10°のクランク角信号が入力されると第4
図(a)に示す外部割込み処理が起動し、ステップS151
で、クランク角30°相当の経過時間T30を算出する。こ
の経過時間T30は、30°CA毎に入力されるクランク位置
センサ2からの信号間の時刻から計測できる。
(Knock Detection Procedure) Next, as shown in FIG. 6, when a crank angle signal of, for example, BTDC10 ° is input from the crank position sensor 2,
The external interrupt processing shown in FIG.
Then, an elapsed time T30 corresponding to a crank angle of 30 ° is calculated. The elapsed time T30 can be measured from the time between the signals from the crank position sensor 2 input every 30 ° CA.

次いで、ステップS152へ進み、上記ステップS151で算
出した経過時間T30の値からエンジン回転数Nを算出
し、ステップS153へ進む。
Next, the process proceeds to step S152, the engine speed N is calculated from the value of the elapsed time T30 calculated in step S151, and the process proceeds to step S153.

ステップS153では、上記ステップS152で算出したエン
ジン回転数Nに基づいてノック検出区間の開始時刻T1
S、すなわちノックセンサ6からの信号のサンプリング
開始時刻T1SをタイマTM1にセットし、ステップS154へ進
む。
In step S153, the start time T1 of the knock detection section is determined based on the engine speed N calculated in step S152.
S, that is, the sampling start time T1S of the signal from the knock sensor 6 is set in the timer TM1, and the process proceeds to step S154.

ステップS154では、上記タイマTM1の割込みを許可
し、ステップS155へ進んで上記エンジン回転数Nを基づ
き上記ノック検出区画の時間幅TAD1を計算してメインル
ーチンへ復帰する。
In step S154, the interruption of the timer TM1 is permitted, and the process proceeds to step S155 to calculate the time width TAD1 of the knock detection section based on the engine speed N and return to the main routine.

次に、時刻T1Sで上記タイマTM1による内部割込みが発
生すると、第4図(b)に示すTM1割込みのステップS20
1で、上記ノック検出区間の終了時刻T1E(=T1S+TAD
1)をタイマTM2にセットし、次いでステップS202で上記
タイマTM2の割込みを許可する。
Next, when an internal interrupt is generated by the timer TM1 at time T1S, the TM1 interrupt step S20 shown in FIG.
At 1, the knock detection section end time T1E (= T1S + TAD
1) is set in the timer TM2, and then in step S202, interruption of the timer TM2 is permitted.

次にステップS203へ進み、タイマTM3にA/D変換のサン
プリング周期TSをセットし、ステップS204で上記タイマ
TM3の割込みを許可してA/D変換器1によるA/D変換を直
ちに開始し、TM1割込みを終了する。
Next, the process proceeds to step S203, where the sampling period TS of the A / D conversion is set in the timer TM3.
A / D conversion by the A / D converter 1 is started immediately by permitting the TM3 interrupt, and the TM1 interrupt is terminated.

すなわち、上記ステップS204でタイマTM3の割込みが
許可されると、第4図(c)に示すにTM3割込みが起動
され、ノックセンサ6からの振動波形のA/D変換値のサ
ンプリング処理が上記ステップS203でセットされたサン
プリング周期TS毎に実行される。
That is, when the interruption of the timer TM3 is permitted in the step S204, the TM3 interruption is started as shown in FIG. 4C, and the sampling processing of the A / D conversion value of the vibration waveform from the knock sensor 6 is performed in the step S204. This is executed for each sampling period TS set in S203.

そして、ステップ251で上記A/D変換器11によって変換
された上記ノックセンサ6からの振動波形のデジタルデ
ータを読取り、ステップS252へ進んで、上記ステップS2
51で読取った振動波形のデジタルデータPiと振動波形の
振幅中心値P0との差、すなわちノック強度(|Pi−PO|)
を算出する。
Then, the digital data of the vibration waveform from the knock sensor 6 converted by the A / D converter 11 in step 251 is read, and the process proceeds to step S252.
The difference between the digital data Pi of the vibration waveform read at 51 and the amplitude center value P0 of the vibration waveform, that is, the knock intensity (| Pi−PO |)
Is calculated.

次いで、ステップS253で前回のサンプリングまでのノ
ック強度積算値KNPに上記ステップS252で算出した今回
のノック強度を加算し今回のサンプリングまでのノック
強度積算値KNPを算出し(KNP=KNP+|Pi−PO|)、ス
テップS254へ進む。
Next, in step S253, the present knock intensity calculated in step S252 is added to the knock intensity integrated value KNP up to the previous sampling to calculate the knock intensity integrated value KNP up to the current sampling (KNP = KNP + | Pi-PO). |), And proceed to step S254.

ステップS254へ進むと、前回までのサンプリング数S
に1を加算して今回までのサンプリング数S(S=S+
1)を算出し、ステップS255で次のサンプリングタイミ
ングを上記A/D変換器11にセットしてルーチンを終了
し、つぎのサンプリングタイミングに再び上記ステップ
S251〜S255を繰り返す。
Proceeding to step S254, the sampling number S up to the previous time
To the sampling number S (S = S +
1) is calculated, and the next sampling timing is set in the A / D converter 11 in step S255, and the routine is terminated.
S251 to S255 are repeated.

ここで、上記サンプリング周期TSは、例えば30μs程
度に設定され、上記ノックセンサ6からの振動波形を忠
実にデジタル化できるよう設定されている。
Here, the sampling period TS is set to, for example, about 30 μs, and is set so that the vibration waveform from the knock sensor 6 can be faithfully digitized.

そして、サンプリング終了時刻T1Eに達すると、第4
図(d)に示すタイマTM2によるTM2割込みが起動され
る。
When the sampling end time T1E is reached, the fourth
The TM2 interrupt by the timer TM2 shown in FIG.

このTM2割込みでは、ステップS301で、タイマTM3によ
るA/D変換値のサンプリング処理の割込みを禁止してス
テップS302へ進み、エンジン回転数Nをパラメータとし
てノック判定テーブルMPKNを検索する。
In this TM2 interrupt, in step S301, the interruption of the sampling process of the A / D conversion value by the timer TM3 is prohibited, and the process proceeds to step S302 to search the knock determination table MPKN using the engine speed N as a parameter.

次いで、ステップS303で、直接あるいは補間計算によ
りノック判定レベルPKNを設定し、ステップS304で、ノ
ック検出区間におけるノック強度積算値KNPの平均値P2
(=KNP/S;ノックレベル)を算出してステップS305へ
進む。
Next, in step S303, a knock determination level PKN is set directly or by interpolation calculation, and in step S304, the average value P2 of the knock intensity integrated value KNP in the knock detection section is set.
(= KNP / S; knock level) is calculated, and the process proceeds to step S305.

ステップS305では、上記ステップS303で設定したノッ
ク判定レベルPKNと上記ステップS304で算出したノック
レベルP2とを比較し、P2<PKNのときステップS306へ進
んでノック発生無しと判定してステップS307へ進み、I/
Oポート12の出力ポートから1を出力し、ステップS312
へ進む。
In step S305, the knock determination level PKN set in step S303 is compared with the knock level P2 calculated in step S304, and if P2 <PKN, the flow proceeds to step S306, where it is determined that no knock has occurred, and the flow proceeds to step S307. , I /
1 is output from the output port of O port 12 and step S312
Proceed to.

一方、上記ステップS305で、P2≧PKNのときは、ステ
ップS308へ進んでノック発生有りと判定し、ステップS3
09でI/Oポート12の出力ポートから0を出力し、ステッ
プS310で、RAM9の所定アドレスに上記ステップS304で算
出したノックレベルP2をストアする。
On the other hand, if P2 ≧ PKN in step S305, the process proceeds to step S308, where it is determined that knock has occurred.
In step 09, 0 is output from the output port of the I / O port 12, and in step S310, the knock level P2 calculated in step S304 is stored in a predetermined address of the RAM 9.

次いで、ステップS311へ進み、ノック発生フラグFLAG
をセットし(FLAG←1)、ステップS312でノック検出区
間におけるノック強度積算値KNP及びサンプリング数S
の値をクリアし、メインルーチンへ復帰する。
Next, the process proceeds to step S311 where the knock occurrence flag FLAG
Is set (FLAG ← 1). In step S312, the knock intensity integrated value KNP and the sampling number S in the knock detection section are set.
Is cleared, and the process returns to the main routine.

(メイン制御ユニットの処理手順) 次に、上記メイン制御ユニット1側のノックデータ受
信手順を第5図のフローチャートに従って説明する。
(Processing Procedure of Main Control Unit) Next, the knock data receiving procedure on the main control unit 1 side will be described with reference to the flowchart of FIG.

第5図のフローチャートは、例えば、クランク位置セ
ンサ2のBTDC70°のクランク角信号に同期して起動され
る割込みルーチンであり、ステップS351で、ノック検出
ユニット4のI/Oインターフェース12の出力ポートの状
態を読込む。
The flowchart of FIG. 5 is, for example, an interrupt routine started in synchronization with a BTDC 70 ° crank angle signal of the crank position sensor 2. In step S351, the output port of the I / O interface 12 of the knock detection unit 4 is Read the state.

次いで、ステップS352へ進み、上記ステップS351で読
込んだ出力ポートの値からノック発生があったか否かを
判別し、上記出力ポートの値が1、すなわち、ノック発
生無しの場合には割込みを終了する。
Next, the process proceeds to step S352, where it is determined whether or not knock has occurred based on the value of the output port read in step S351. If the value of the output port is 1, that is, no knock has occurred, the interrupt is terminated. .

一方、上記ステップS352で、上記出力ポートの値が
0、すなわち、ノック発生と判別されると、上記ステッ
プS352からステップS353へ進み、上記ノック検出ユニッ
ト4へノックデータ送信を要求し、ステップS354へ進
む。
On the other hand, if it is determined in step S352 that the value of the output port is 0, that is, knock has occurred, the process proceeds from step S352 to step S353, requests the knock detection unit 4 to transmit knock data, and proceeds to step S354. move on.

ステップS354では、上記ノック検出ユニット4からノ
ックレベルP2のデータを受信し、割込みを終了する。
In step S354, the data of knock level P2 is received from knock detection unit 4, and the interruption is terminated.

そして、上記割込みルーチンで上記ノック検出ユニッ
ト4から受信したノックレベルP2に基づいて点火時期を
遅角し、ノックを回避する。
Then, the ignition timing is retarded based on the knock level P2 received from the knock detection unit 4 in the interrupt routine to avoid knocking.

尚、上述の割込みルーチンは、上記ノック検出ユニッ
ト4からの制御ライン4aを上記メイン制御ユニット1の
割込み端子に接続し、上記ノック検出ユニット4による
外部割込みとしても良い。
In the above-mentioned interrupt routine, the control line 4a from the knock detection unit 4 may be connected to an interrupt terminal of the main control unit 1 so that the knock detection unit 4 can be used as an external interrupt.

また、ノックセンサ6は、共振型のセンサに限定され
ることなく、シリンダブロックなどに伝達されるエンジ
ンの機械的振動のみならず、例えば、燃焼圧力、振動音
など振動波形として検出するものであれば良い。
The knock sensor 6 is not limited to a resonance-type sensor, and may detect not only a mechanical vibration of an engine transmitted to a cylinder block or the like, but also a vibration waveform such as a combustion pressure and a vibration sound. Good.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、エンジンを制御
するメイン制御ユニットに、ノック発生の有無を伝達す
る制御ラインと、データ交換のためのシリアル通信ライ
ンとを介して接続され、ノックセンサ出力信号のアナロ
グ/デジタル変換値と所定のノック判定レベルとに基づ
いてノック発生の有無を判定するノック判定手段と、上
記ノック判定手段の判定結果を上記制御ラインを介して
上記メイン制御ユニットへ出力し、さらに、上記ノック
判定手段によりノック発生有りと判定されたとき上記シ
リアル通信ラインを介して上記メイン制御ユニットへノ
ックデータを送信する通に手段とを備えたため、上記メ
イン制御ユニットに対し、ノック検出処理による負荷の
増大を招くことなく、上記制御ラインを介してノック判
定結果を直ちにエンジン制御に取入れることを可能と
し、高速なノック制御を実現することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the main control unit for controlling the engine is connected to the main control unit via the control line for transmitting the presence or absence of knock and the serial communication line for data exchange. Knock determination means for determining whether or not knock has occurred based on an analog / digital conversion value of a knock sensor output signal and a predetermined knock determination level; and the main control means determines the determination result of the knock determination means via the control line. Output to the main control unit, and a means for transmitting knock data to the main control unit via the serial communication line when the knock determination means determines that knock has occurred. On the other hand, the knock determination is performed via the above control line without increasing the load due to the knock detection processing. The result can be immediately incorporated into engine control, and high-speed knock control can be realized.

しかも、ノックが発生した場合にのみ、上記メイン制
御ユニットへノックデータを送信するため、メイン制御
ユニットの負荷が軽減されて処理速度の向上が図れるな
ど優れた効果が奏される。
Moreover, since knock data is transmitted to the main control unit only when knock has occurred, the load on the main control unit can be reduced and the processing speed can be improved.

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

図面は本発明の一実施例を示し、第1図はノック検出ユ
ニットの機能ブロック図、第2図は回路構成図、第3図
はノック検出ユニットにおけるメイン処理手順を示すフ
ローチャート、第4図はノック検出手順を示すフローチ
ャート、第5図はメイン制御ユニットにおける処理手順
を示すフローチャート、第6図はノック検出処理のタイ
ミングチャートである。 1……メイン制御ユニット 4a……制御ライン 4b……シリアル通信ライン 6……ノックセンサ 26……ノック判定手段 27……通信手段 PKN……ノック判定レベル
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a functional block diagram of a knock detection unit, FIG. 2 is a circuit configuration diagram, FIG. 3 is a flowchart showing a main processing procedure in the knock detection unit, and FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a knock detection procedure, FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure in the main control unit, and FIG. 6 is a timing chart of knock detection processing. 1 Main control unit 4a Control line 4b Serial communication line 6 Knock sensor 26 Knock determination means 27 Communication means PKN Knock determination level

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】エンジンを制御するメイン制御ユニット
に、ノック発生の有無を伝達する制御ラインと、データ
交換のためのシリアル通信ラインとを介して接続され、 ノックセンサ出力信号のアナログ/デジタル変換値と所
定のノック判定レベルとに基づいてノック発生の有無を
判定するノック判定手段と、 上記ノック判定手段の判定結果を上記制御ラインを介し
て上記メイン制御ユニットへ出力し、さらに、上記ノッ
ク判定手段によりノック発生有りと判定されたとき上記
シリアル通信ラインを介して上記メイン制御ユニットへ
ノックデータを送信する通信手段とを備えたことを特徴
とするエンジンのノック検出装置。
An analog / digital conversion value of a knock sensor output signal is connected to a main control unit for controlling an engine via a control line for transmitting the presence / absence of knock occurrence and a serial communication line for data exchange. Knock determination means for determining whether or not knock has occurred based on a predetermined knock determination level, and a knock determination means for outputting the determination result of the knock determination means to the main control unit via the control line, and further comprising the knock determination means And a communication means for transmitting knock data to the main control unit via the serial communication line when it is determined that knock has occurred.
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