JP3083546B2 - エンジンのノッキング検出方法 - Google Patents
エンジンのノッキング検出方法Info
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- JP3083546B2 JP3083546B2 JP27709090A JP27709090A JP3083546B2 JP 3083546 B2 JP3083546 B2 JP 3083546B2 JP 27709090 A JP27709090 A JP 27709090A JP 27709090 A JP27709090 A JP 27709090A JP 3083546 B2 JP3083546 B2 JP 3083546B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車などのスパーク点火式エンジンの微小
なノッキングをノイズに影響されずに検出するための方
法に関する。
なノッキングをノイズに影響されずに検出するための方
法に関する。
［従来の技術］ 自動車などのスパーク点火式エンジンのノッキング検
出のための従来方法としては、エンジンから検出した音
響信号を帯域フィルタに通した後に振幅を二乗すること
により得たパワーを、点火信号と同期をとりながら取り
出してこれを或るタイミングで或る時間に亘って積分
し、次いで閾値処理を経てノッキング検出のための測定
出力を得る方法がある。
出のための従来方法としては、エンジンから検出した音
響信号を帯域フィルタに通した後に振幅を二乗すること
により得たパワーを、点火信号と同期をとりながら取り
出してこれを或るタイミングで或る時間に亘って積分
し、次いで閾値処理を経てノッキング検出のための測定
出力を得る方法がある。
［発明が解決しようとする課題］ ノッキングによる振動や音の出現周波数はエンジンの
シリンダの口径に依存して異なるので、上記従来技術で
は、エンジンが変更された場合には、その度ごとに帯域
フィルタの仕様の変更を必要とする。また、上記従来技
術ではノイズの影響で微小なノッキングは抽出できな
い。
シリンダの口径に依存して異なるので、上記従来技術で
は、エンジンが変更された場合には、その度ごとに帯域
フィルタの仕様の変更を必要とする。また、上記従来技
術ではノイズの影響で微小なノッキングは抽出できな
い。
本発明の目的は、この様な問題点を解決し、異なるエ
ンジンに対しても仕様の変更の必要なしに適用可能であ
って、しかも、低いS/N比の場合でもノッキングの特徴
を顕著に抽出し得るノッキング検出方法を提供すること
にある。
ンジンに対しても仕様の変更の必要なしに適用可能であ
って、しかも、低いS/N比の場合でもノッキングの特徴
を顕著に抽出し得るノッキング検出方法を提供すること
にある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的の達成のため、本発明によるエンジンのノッ
キング検出方法は特許請求の範囲の夫夫の請求項に記載
した構成を有する。
キング検出方法は特許請求の範囲の夫夫の請求項に記載
した構成を有する。
［作用］ エンジンの発する振動又は音の検出波形をA/D変換
し、これの短区間高速フーリエ変換を区間を逐次ずらせ
て行ない、得られた各狭周波数帯域成分の振幅を二乗し
て夫々のパワーを算出し、これを時間について移動平均
することによりローパスフィルタリング（平滑化）す
る。この結果から、又は、それを更に同期加算平均した
結果から、ノッキングを改善されたS/N比を以て検出で
きる。これにより、例えば、どのクランク角のときにど
の周波数の振動又は音の処理結果を用いればノッキング
を最も明瞭に検出できるかを知ることができる。
し、これの短区間高速フーリエ変換を区間を逐次ずらせ
て行ない、得られた各狭周波数帯域成分の振幅を二乗し
て夫々のパワーを算出し、これを時間について移動平均
することによりローパスフィルタリング（平滑化）す
る。この結果から、又は、それを更に同期加算平均した
結果から、ノッキングを改善されたS/N比を以て検出で
きる。これにより、例えば、どのクランク角のときにど
の周波数の振動又は音の処理結果を用いればノッキング
を最も明瞭に検出できるかを知ることができる。
［実 施 例］ 第１図を参照して本発明の実施例を説明する。
エンジンの側面に振動ピックアップを取付け、又はエ
ンジンの近傍に非接触的にマイクロホンを設置して、運
転中のエンジンの発する振動又は音響の波形を検出す
る。
ンジンの近傍に非接触的にマイクロホンを設置して、運
転中のエンジンの発する振動又は音響の波形を検出す
る。
この検出された波形を、第１図（１）のように、A/D
変換器（アナログ／ディジタル変換器）に入力し、サン
プリング周波数fs＝50kHz（すなわちサンプリング周期T
s＝1/fs＝20μ秒），量子化レベル＝12ビットにて合計1
28キロ点（128000点）のサンプリング及びA/D変換を行
なう。これを合計128キロ点について行なう所要時間は1
28000×20μ秒＝2.56秒であり、これはエンジンの百な
いし数百回転に相当する時間である。上記128キロ点のA
/D変換の結果は記憶される。
変換器（アナログ／ディジタル変換器）に入力し、サン
プリング周波数fs＝50kHz（すなわちサンプリング周期T
s＝1/fs＝20μ秒），量子化レベル＝12ビットにて合計1
28キロ点（128000点）のサンプリング及びA/D変換を行
なう。これを合計128キロ点について行なう所要時間は1
28000×20μ秒＝2.56秒であり、これはエンジンの百な
いし数百回転に相当する時間である。上記128キロ点のA
/D変換の結果は記憶される。
次に、上記A/D変換によって得た波形データを用い
て、第１図（２）のように、16点からなる順次の時間区
間において、８チャンネルの狭周波帯域についてのFFT
（高速フーリエ変換）を行なう。この16点よりなる各時
間区間はエンジンの１サイクルの時間に比べて極めて短
時間である。この順次の短区間FFTを行う際には、上記
の第１図（１）のA/D変換で得た波形データに下記の式
（１） ０ｎＮ−１ で現されるハミング（Hamming）窓を掛けて各区間の両
端の信号振幅を小さくする操作を行った上で、FFTを行
う。第３図はこのハミング窓を図示したものである。こ
の様なハミング窓を掛けて波形の切出しを行うのは、も
し単にＷ（ｎ）＝１（矩形窓）で波形の切出しを行う
と、得られたスペクトルの特性が悪くなるからである。
て、第１図（２）のように、16点からなる順次の時間区
間において、８チャンネルの狭周波帯域についてのFFT
（高速フーリエ変換）を行なう。この16点よりなる各時
間区間はエンジンの１サイクルの時間に比べて極めて短
時間である。この順次の短区間FFTを行う際には、上記
の第１図（１）のA/D変換で得た波形データに下記の式
（１） ０ｎＮ−１ で現されるハミング（Hamming）窓を掛けて各区間の両
端の信号振幅を小さくする操作を行った上で、FFTを行
う。第３図はこのハミング窓を図示したものである。こ
の様なハミング窓を掛けて波形の切出しを行うのは、も
し単にＷ（ｎ）＝１（矩形窓）で波形の切出しを行う
と、得られたスペクトルの特性が悪くなるからである。
この16点短区間FFTで求まる８チャンネルの狭周波数
帯域は、夫々の中心周波数をf0,f1,…f7とすると、f0＝
直流分、 である（但しfSは前記サンプリング周波数）。第２図
（イ）は上記FFTの行なわれる16点を含む１短時間区間
の例示図、同図（ロ）は上記短区間FFTの結果得られた
８チャンネル狭周波数帯域成分の夫々のフーリエ係数
（複素数）の実部および虚部の大きさを夫々示す例示図
である。同図（ロ）の実部および虚部の図はナイキスト
周波数（＝fS/2）を中心として夫々軸対称および点対称
である。fSは に相当する。
帯域は、夫々の中心周波数をf0,f1,…f7とすると、f0＝
直流分、 である（但しfSは前記サンプリング周波数）。第２図
（イ）は上記FFTの行なわれる16点を含む１短時間区間
の例示図、同図（ロ）は上記短区間FFTの結果得られた
８チャンネル狭周波数帯域成分の夫々のフーリエ係数
（複素数）の実部および虚部の大きさを夫々示す例示図
である。同図（ロ）の実部および虚部の図はナイキスト
周波数（＝fS/2）を中心として夫々軸対称および点対称
である。fSは に相当する。
この様な16点短区間FFTを、少しづつ（本実施例では
１点づつ）ずらした順次の短時間区間ごとに行なう。そ
の結果、順次ずれた各短時間区間における８チャンネル
狭周波数帯域の夫々についての複素フーリエ係数が、前
記128キロ点よりなる2.56秒の時間に亘る時間の関数と
して得られる（第１図（３））。
１点づつ）ずらした順次の短時間区間ごとに行なう。そ
の結果、順次ずれた各短時間区間における８チャンネル
狭周波数帯域の夫々についての複素フーリエ係数が、前
記128キロ点よりなる2.56秒の時間に亘る時間の関数と
して得られる（第１図（３））。
次に、第１図（４）のように、上記の順次ずらせた短
時間区間のFFTで得られた８チャンネルの狭周波数帯域
（中心周波数は夫々f0,f1,f2,…,f7）の夫々のフーリエ
係数の実部の二乗と虚部の二乗との和、つまり振幅の二
乗（すなわちパワー）を算出する。その結果、上記８チ
ャンネルの狭周波数帯域成分のパワーを前記2.56秒に亘
る時間の経過の関数として夫々示すグラフが得られる。
時間区間のFFTで得られた８チャンネルの狭周波数帯域
（中心周波数は夫々f0,f1,f2,…,f7）の夫々のフーリエ
係数の実部の二乗と虚部の二乗との和、つまり振幅の二
乗（すなわちパワー）を算出する。その結果、上記８チ
ャンネルの狭周波数帯域成分のパワーを前記2.56秒に亘
る時間の経過の関数として夫々示すグラフが得られる。
次に、第１図（５）のように、上記得られた８チャン
ネルの各狭周波数帯域成分のパワーを示す夫々のグラフ
の或る時間区間（本実施例では32点よりなる時間区間）
における平均値を、順次その時間区間を少しづつ（本実
施例では１点づつ）ずらせながら、算出する。すなわ
ち、移動平均パワーを求める。この移動平均を行う際に
は、上記の第１図（４）の処理で得た８チャンネル狭周
波数帯域成分のパワーを示す夫々のグラフに前記（１）
式と同様のハミング窓（但し、この移動平均の場合は窓
長Ｎ＝32とする）を掛けて行う。この移動平均の結果、
８チャンネルの狭周波数帯域成分のパワーの時間移動平
均を前記2.56秒に亘る時間の経過の関数として示すグラ
フが８チャンネルの各狭周波数帯域（中心周波数は夫々
f0,f1,f2,…,f7）について得られる。
ネルの各狭周波数帯域成分のパワーを示す夫々のグラフ
の或る時間区間（本実施例では32点よりなる時間区間）
における平均値を、順次その時間区間を少しづつ（本実
施例では１点づつ）ずらせながら、算出する。すなわ
ち、移動平均パワーを求める。この移動平均を行う際に
は、上記の第１図（４）の処理で得た８チャンネル狭周
波数帯域成分のパワーを示す夫々のグラフに前記（１）
式と同様のハミング窓（但し、この移動平均の場合は窓
長Ｎ＝32とする）を掛けて行う。この移動平均の結果、
８チャンネルの狭周波数帯域成分のパワーの時間移動平
均を前記2.56秒に亘る時間の経過の関数として示すグラ
フが８チャンネルの各狭周波数帯域（中心周波数は夫々
f0,f1,f2,…,f7）について得られる。
ここで、上記32点区間移動平均を行う際の各時間区間
のずらせ方について付言する。移動平均前においては までの信号成分がグラフに含まれているが、移動平均は
ローパスフィルタリングであるから、移動平均後におい
ては までの信号成分しか含まれない。従って、移動平均の周
期は理論的には とすればよく、各32点区間は、本実施例の如く１点づつ
ずらす代りに、理論的には15点間隔でずらすことができ
る。
のずらせ方について付言する。移動平均前においては までの信号成分がグラフに含まれているが、移動平均は
ローパスフィルタリングであるから、移動平均後におい
ては までの信号成分しか含まれない。従って、移動平均の周
期は理論的には とすればよく、各32点区間は、本実施例の如く１点づつ
ずらす代りに、理論的には15点間隔でずらすことができ
る。
次に、第１図（６）に示す処理を行なう。すなわち、
上記の様にして得た８チャンネル狭周波数帯域成分の夫
々のパワーの時間移動平均グラフから、エンジンの多数
の点火時点を残む前記2.56秒に亘る期間において、各点
火時点に対して同一のタイミング関係を持つ各時点での
同一チャンネル狭周波数帯域の上記パワー時間移動平均
グラフ上の値を加え合せて算術平均した値を計算する。
これを上記タイミング関係を少しづつずらせて８チャン
ネル狭周波数帯域（中心周波数は夫々f0,f1,f2,…,f7）
の各々について行なう。
上記の様にして得た８チャンネル狭周波数帯域成分の夫
々のパワーの時間移動平均グラフから、エンジンの多数
の点火時点を残む前記2.56秒に亘る期間において、各点
火時点に対して同一のタイミング関係を持つ各時点での
同一チャンネル狭周波数帯域の上記パワー時間移動平均
グラフ上の値を加え合せて算術平均した値を計算する。
これを上記タイミング関係を少しづつずらせて８チャン
ネル狭周波数帯域（中心周波数は夫々f0,f1,f2,…,f7）
の各々について行なう。
より詳しく述べれば、下記の如き計算を行なうのであ
る。例えば、前述の様にして算出されたチャンネル２
（中心周波数f2）のパワーの時間移動平均グラフを例に
とって考える。前記2.56秒の期間において、１つの点火
時点から或る特定の時間α秒だけ経過した時点、次の点
火時点から同じくα秒だけ経過した時点、更にその次の
点火時点から同じくα秒だけ経過した時点、…、という
様な多数の時点をとり、これら多数の時点における上記
チャンネル２の移動平均グラフ上の値を加え合せてその
算術平均を計算する。このαの値を少しづつ変更して同
様の演算により夫々算術平均を計算する。この様な計算
をチャンネル２（中心周波数f2）のみでなく、８チャン
ネル周波数帯域（中心周波数は夫々f0,f1,f2,…,f7）の
夫々について行なう。
る。例えば、前述の様にして算出されたチャンネル２
（中心周波数f2）のパワーの時間移動平均グラフを例に
とって考える。前記2.56秒の期間において、１つの点火
時点から或る特定の時間α秒だけ経過した時点、次の点
火時点から同じくα秒だけ経過した時点、更にその次の
点火時点から同じくα秒だけ経過した時点、…、という
様な多数の時点をとり、これら多数の時点における上記
チャンネル２の移動平均グラフ上の値を加え合せてその
算術平均を計算する。このαの値を少しづつ変更して同
様の演算により夫々算術平均を計算する。この様な計算
をチャンネル２（中心周波数f2）のみでなく、８チャン
ネル周波数帯域（中心周波数は夫々f0,f1,f2,…,f7）の
夫々について行なう。
その結果、相隣る２点火時点間の時間に相当する長さ
の時間区間Ｔに亘って種々のタイミングの時点における
８チャンネル狭周波数帯域ごとのパワーの同期加算平均
を夫々示すグラフが上記時間区間Ｔ内の時間の関数とし
て得られる。
の時間区間Ｔに亘って種々のタイミングの時点における
８チャンネル狭周波数帯域ごとのパワーの同期加算平均
を夫々示すグラフが上記時間区間Ｔ内の時間の関数とし
て得られる。
なお上記の第１図（６）の演算処理では、エンジンか
ら前記A/D変換器を経た点火信号（点線で示す）をタイ
ミング信号として用いる。
ら前記A/D変換器を経た点火信号（点線で示す）をタイ
ミング信号として用いる。
上記の第１図（６）の同期加算平均演算におけるタイ
ミングαを少しづつ変更する仕方について下記に付言す
る。第１図（５）の32点移動平均処理はローパスフィル
タリング処理であり、そのカットオフ周波数は である（ここでfSは前述のサンプリング周波数50kHz）
から、この移動平均処理の結果の各チャンネルの波形は
上記カットオフ周波数以下の周波数成分しか有しない。
従ってタイミングαの変更（ずらし）は1/3125Hz＝320
μ秒おきでよい（これ以上細かくしても結果は同じであ
る）。
ミングαを少しづつ変更する仕方について下記に付言す
る。第１図（５）の32点移動平均処理はローパスフィル
タリング処理であり、そのカットオフ周波数は である（ここでfSは前述のサンプリング周波数50kHz）
から、この移動平均処理の結果の各チャンネルの波形は
上記カットオフ周波数以下の周波数成分しか有しない。
従ってタイミングαの変更（ずらし）は1/3125Hz＝320
μ秒おきでよい（これ以上細かくしても結果は同じであ
る）。
上述した第１図（６）の演算処理によって得られるグ
ラフはエンジンの点火角θによって異なる。よって、上
記第１図（６）の演算処理で得られる同期加算平均パワ
ーのグラフは、周波数ｆ（＝f0,f1,…,f7）、点火角
θ、点火時点間の時間区間Ｔに依存するので、これをＰ
（f,θ,T）と表現する。なお点火時点間の時間区間Ｔは
一定のエンジン回転速度のときには２点火時点間クラン
ク角と同等である。
ラフはエンジンの点火角θによって異なる。よって、上
記第１図（６）の演算処理で得られる同期加算平均パワ
ーのグラフは、周波数ｆ（＝f0,f1,…,f7）、点火角
θ、点火時点間の時間区間Ｔに依存するので、これをＰ
（f,θ,T）と表現する。なお点火時点間の時間区間Ｔは
一定のエンジン回転速度のときには２点火時点間クラン
ク角と同等である。
本発明では、前述した第１図（５）の処理で得られた
時間移動平均パワーのグラフから、または、更に前述の
第１図（６）の処理によって得られた同期加算平均パワ
ーのグラフＰ（f,θ,T）から、エンジンのノッキングを
検出し得る。特に、ノッキングが定常的に起きている場
合には、第１図（６）の同期加算平均処理の結果を示す
グラフＰ（f,θ,T）を用いる方が、ノッキングを鮮明に
浮き出させて検出できる利点がある。
時間移動平均パワーのグラフから、または、更に前述の
第１図（６）の処理によって得られた同期加算平均パワ
ーのグラフＰ（f,θ,T）から、エンジンのノッキングを
検出し得る。特に、ノッキングが定常的に起きている場
合には、第１図（６）の同期加算平均処理の結果を示す
グラフＰ（f,θ,T）を用いる方が、ノッキングを鮮明に
浮き出させて検出できる利点がある。
以上述べた本実施例の各段階で得られたグラフの例を
下記に示す。
下記に示す。
第４図はエンジンの発する振動又は音をエンジン側面
に取付けた振動ピックアップ又はエンジン近傍に設置し
たマイクロホンで検出した波形をA/D変換（第１図
（１）の処理）した結果の波形を例示したものである。
に取付けた振動ピックアップ又はエンジン近傍に設置し
たマイクロホンで検出した波形をA/D変換（第１図
（１）の処理）した結果の波形を例示したものである。
第５図は、このA/D変換後の波形について前述の順次
ずらせた16点短区間FFT（第１図（２）の処理）を行な
った結果得られた８チャンネル狭周波数帯域成分夫々の
複素フーリエ係数（第１図（３））の実部の振幅を例示
したグラフである。
ずらせた16点短区間FFT（第１図（２）の処理）を行な
った結果得られた８チャンネル狭周波数帯域成分夫々の
複素フーリエ係数（第１図（３））の実部の振幅を例示
したグラフである。
第６図は第５図のグラフに前述の振幅二乗演算（第１
図（４）の処理）を施すことにより求めた８チャンネル
狭周波数帯域成分の夫々のパワーを例示したグラフであ
る。
図（４）の処理）を施すことにより求めた８チャンネル
狭周波数帯域成分の夫々のパワーを例示したグラフであ
る。
第７図は上記第６図のパワーのグラフに対して前述の
32点区間移動平均（第１図（５）の処理）を行なった結
果得られた時間移動平均パワーを例示したグラフであ
る。
32点区間移動平均（第１図（５）の処理）を行なった結
果得られた時間移動平均パワーを例示したグラフであ
る。
第８図は、第７図のグラフについて前記2.56秒間の期
間中での同一タイミング時点での値を加算して算術平均
をする処理（第１図（６）の処理）を行なった結果得ら
れた同期加算平均パワーを例示したグラフである。
間中での同一タイミング時点での値を加算して算術平均
をする処理（第１図（６）の処理）を行なった結果得ら
れた同期加算平均パワーを例示したグラフである。
これら第４図ないし第８図のグラフは六気エンジンを
2000rpmで運転した場合のものである。そのうち、第４
図から第７図までのグラフは前述の128キロ点を含む2.5
6秒間に亘って続くグラフであるが、図では、相隣る２
点火時点間の時間（この場合、10m秒に等しい）だけの
部分を取り出して示した。他方、第８図は相隣る２点火
時点間の区間Ｔ（10m秒）だけで完結しているグラフで
ある。
2000rpmで運転した場合のものである。そのうち、第４
図から第７図までのグラフは前述の128キロ点を含む2.5
6秒間に亘って続くグラフであるが、図では、相隣る２
点火時点間の時間（この場合、10m秒に等しい）だけの
部分を取り出して示した。他方、第８図は相隣る２点火
時点間の区間Ｔ（10m秒）だけで完結しているグラフで
ある。
なお、以上の実施例においては、128キロ点（2.56
秒）の時間に亘って平均を求めているが、もっと短い時
間内のデータを用いてもよい。
秒）の時間に亘って平均を求めているが、もっと短い時
間内のデータを用いてもよい。
さて、以下に、具体的な実験結果を述べる。実験は四
気筒エンジンおよび六気筒エンジンを回転速度2000rpm
で稼働させて行なった。
気筒エンジンおよび六気筒エンジンを回転速度2000rpm
で稼働させて行なった。
始めに比較例として、本発明とは異なる方法で求めた
第９図および第10図を示す。
第９図および第10図を示す。
第９図は四気筒エンジンの側面に振動ピックアップを
取付けて実験した場合を示す。同図（１−ａ）はノッキ
ングがない正常運転のときの振動ピックアップが検出し
た振動波形の振幅（電圧）を或る点火時点から10m秒の
時間内で示した図である。同図（１−ｂ）は（１−ａ）
の波形に窓長1024点≒20m秒のハミング窓を掛けFFTを施
して求めたパワースペクトル（加算平均はしていない）
を示す。同図（１−ｃ）は（１−ａ）の波形に点火時点
からのタイミングをとらずに、窓長1024点は≒20m秒の
ハミング窓を掛けて切り出した相互に重なりのない255
区間に夫々FFTを施して合計225個のパワースペクトル
（ペリオドグラム）を得、これを加算平均して求めたパ
ワースペクトルを示す。
取付けて実験した場合を示す。同図（１−ａ）はノッキ
ングがない正常運転のときの振動ピックアップが検出し
た振動波形の振幅（電圧）を或る点火時点から10m秒の
時間内で示した図である。同図（１−ｂ）は（１−ａ）
の波形に窓長1024点≒20m秒のハミング窓を掛けFFTを施
して求めたパワースペクトル（加算平均はしていない）
を示す。同図（１−ｃ）は（１−ａ）の波形に点火時点
からのタイミングをとらずに、窓長1024点は≒20m秒の
ハミング窓を掛けて切り出した相互に重なりのない255
区間に夫々FFTを施して合計225個のパワースペクトル
（ペリオドグラム）を得、これを加算平均して求めたパ
ワースペクトルを示す。
第９図（２−ａ），（２−ｂ），（２−ｃ）はヘビー
ノッキングが起きているときの、上記と夫々対応する図
である。
ノッキングが起きているときの、上記と夫々対応する図
である。
第10図は六気筒エンジンから上方に11.5cm離れた位置
にマイクロホンを設けて実験した場合を示す。同図（１
−ａ）はノッキングがない正常運転のときのマイクロホ
ンが検出した波形を或る点火時点から10m秒の時間内で
示した図である。同図（１−ｂ）はそのパワーのスペク
トル、同図（１−ｃ）は加算平均パワースペクトルを示
し、これらの求め方は第９図（１−ｂ），（１−ｃ）と
同様である。
にマイクロホンを設けて実験した場合を示す。同図（１
−ａ）はノッキングがない正常運転のときのマイクロホ
ンが検出した波形を或る点火時点から10m秒の時間内で
示した図である。同図（１−ｂ）はそのパワーのスペク
トル、同図（１−ｃ）は加算平均パワースペクトルを示
し、これらの求め方は第９図（１−ｂ），（１−ｃ）と
同様である。
第10図（２−ａ），（２−ｂ），（２−ｃ）はヘビー
ノッキングが起きているときの、上記と夫々対応する図
である。
ノッキングが起きているときの、上記と夫々対応する図
である。
第９図の場合では、スペクトル上にもノッキングの特
徴が現われているが、第10図の場合では、それが顕著に
はわからない。この差はセンサによるものではなくエン
ジンによるもので、第10図の場合は非熟練者には聴覚で
もノッキングの判定は困難であった。
徴が現われているが、第10図の場合では、それが顕著に
はわからない。この差はセンサによるものではなくエン
ジンによるもので、第10図の場合は非熟練者には聴覚で
もノッキングの判定は困難であった。
一方、第９図の場合と同じ四気筒エンジンから同じ振
動ピックアップで検出された振動の波形、および第10図
の場合と同じ六気筒エンジンから同じマイクロホンで検
出された音の波形について、本発明に基づく前述した第
１図の一連の処理を行ない、第１図（６）の処理の結果
得られた同期加算平均パワーのグラフを、夫々、第11図
および第12図に示す。これらの図において、第11図では
上記の同期加算平均パワーのグラフのうちチャンネル３
の周波数帯域（中心周波数＝f3＝9375Hz,帯域幅＝±625
0Hz）のグラフを示してあり、第12図ではチャンネル０
の周波数帯域（中心周波数f0＝DC,帯域幅＝±6250Hz）
のグラフを示してある。これらの図において、横軸には
相隣る２点火時点間の時間区間Ｔに相当するクランク角
度（四気筒エンジンの場合である第11図では180゜、六
気筒エンジンの場合である第12図では120゜）がとって
あり、また、ノッキングのない正常な場合（第11図では
点火角θ＝17゜の場合、第12図では点火角θ＝−20゜の
場合）から、点火角θを進めた場合のパワーの増加分を
ハッチングで示してある。これらの図から明らかなよう
に、四気筒エンジンの場合は勿論のこと、六気筒エンジ
ンの場合にもノッキングによるパワーの増加が明瞭に認
識でき、特にクランク角度20゜付近でノッキングによる
パワーの増加が見られる。
動ピックアップで検出された振動の波形、および第10図
の場合と同じ六気筒エンジンから同じマイクロホンで検
出された音の波形について、本発明に基づく前述した第
１図の一連の処理を行ない、第１図（６）の処理の結果
得られた同期加算平均パワーのグラフを、夫々、第11図
および第12図に示す。これらの図において、第11図では
上記の同期加算平均パワーのグラフのうちチャンネル３
の周波数帯域（中心周波数＝f3＝9375Hz,帯域幅＝±625
0Hz）のグラフを示してあり、第12図ではチャンネル０
の周波数帯域（中心周波数f0＝DC,帯域幅＝±6250Hz）
のグラフを示してある。これらの図において、横軸には
相隣る２点火時点間の時間区間Ｔに相当するクランク角
度（四気筒エンジンの場合である第11図では180゜、六
気筒エンジンの場合である第12図では120゜）がとって
あり、また、ノッキングのない正常な場合（第11図では
点火角θ＝17゜の場合、第12図では点火角θ＝−20゜の
場合）から、点火角θを進めた場合のパワーの増加分を
ハッチングで示してある。これらの図から明らかなよう
に、四気筒エンジンの場合は勿論のこと、六気筒エンジ
ンの場合にもノッキングによるパワーの増加が明瞭に認
識でき、特にクランク角度20゜付近でノッキングによる
パワーの増加が見られる。
第11図，第12図における点火角θ＝−17゜，−20゜の
ときをパワーを夫々基準にしてクランク角10゜〜30゜付
近のパワーの増加分の平均値、最大値を種々の点火角θ
に対して示した図が、夫々、第13図および第14図であ
る。図からわかるように、点火角θを進めるにつれてノ
ッキングによるパワーの増加が大きくなる。この様にし
てノッキングを明瞭に検出でき、これにより、ノッキン
グを起さない限度で点火角をどの程度まで進めることが
できるか、を知ることも可能になる。
ときをパワーを夫々基準にしてクランク角10゜〜30゜付
近のパワーの増加分の平均値、最大値を種々の点火角θ
に対して示した図が、夫々、第13図および第14図であ
る。図からわかるように、点火角θを進めるにつれてノ
ッキングによるパワーの増加が大きくなる。この様にし
てノッキングを明瞭に検出でき、これにより、ノッキン
グを起さない限度で点火角をどの程度まで進めることが
できるか、を知ることも可能になる。
第15図は、第11図の場合において、第１図（ｂ）の処
理の結果得た同期加算平均パワーのグラフのうちチャン
ネル０の周波数帯域（中心周波数＝f0＝直流分）のグラ
フを示し、他方、第16図は、第12図の場合において、同
様に得た同期加算平均パワーのグラフのうちチャンネル
３の周波数帯域（中心周波数＝f3＝9375Hz）のグラフを
示したものである。これらの図と第11図、第12図のグラ
フとの対比からわかるように、どの周波数チャンネルの
グラフを用いるかによって、ノッキングの検出の明瞭さ
に差が生じる。従って、最も明瞭にノッキング検出でき
る周波数チャンネルのグラフを選択するのがよい。
理の結果得た同期加算平均パワーのグラフのうちチャン
ネル０の周波数帯域（中心周波数＝f0＝直流分）のグラ
フを示し、他方、第16図は、第12図の場合において、同
様に得た同期加算平均パワーのグラフのうちチャンネル
３の周波数帯域（中心周波数＝f3＝9375Hz）のグラフを
示したものである。これらの図と第11図、第12図のグラ
フとの対比からわかるように、どの周波数チャンネルの
グラフを用いるかによって、ノッキングの検出の明瞭さ
に差が生じる。従って、最も明瞭にノッキング検出でき
る周波数チャンネルのグラフを選択するのがよい。
［発明の効果］ 本発明の方法によれば、それに用いる装置・機器の仕
様をエンジンの差異に対して変更する必要なしに、且つ
良好なS/N比を以て、ノッキングを明瞭に検出し得る。
本発明の方法を用いることにより、どのクランク角のと
きのエンジンの振動又は音のどの周波数成分を用いれば
最も明瞭にノッキングを検出できるかを知ることがで
き、また、ノッキングを起さないでどの程度まで点火角
を進めることが可能かも知ることができる。
様をエンジンの差異に対して変更する必要なしに、且つ
良好なS/N比を以て、ノッキングを明瞭に検出し得る。
本発明の方法を用いることにより、どのクランク角のと
きのエンジンの振動又は音のどの周波数成分を用いれば
最も明瞭にノッキングを検出できるかを知ることがで
き、また、ノッキングを起さないでどの程度まで点火角
を進めることが可能かも知ることができる。
第１図は本発明のノッキング検出方法の実施例の構成説
明図、第２図（イ），（ロ）はエンジンの発する振動又
は音の検出波形のサンプリング結果、及び、それの短区
間FFTを行なった結果のフーリエ係数の実部および虚部
を夫々示す図、第３図はハミング窓を示す図、第４図は
エンジンの振動又は音の検出波形のA/D変換後の波形の
例示図、第５図は該波形について区間をずらせながら行
なった短区間FFTで得た各チャンネルの実部の振幅を示
す図、第６図は各チャンネルの振幅を二乗して得たパワ
ーを示す図、第７図は該パワーの時間移動平均を示す
図、第８図は該移動平均パワーを点火時点に対しタイミ
ングをとって加算平均した結果を示す図、第９図（１−
ａ），（１−ｂ），（１−ｃ）は比較例として四気筒エ
ンジンの正常運転時の振動検出波形、パワースペクト
ル、および、より長時間での平均パワースペクトルを夫
々示す図、第９図（２−ａ），（２−ｂ），（２−ｃ）
は同上エンジンのノッキング発生時における同様の図、
第10図（１−ａ），（１−ｂ），（１−ｃ）および（２
−ａ），（２−ｂ），（２−ｃ）は比較例として六気筒
エンジンの正常運転時およびノッキング時の音響検出波
形、パワースペクトル、および、より長い時間での平均
パワースペクトルを夫々示す図、第11図および第12図
は、夫々、上記四気筒エンジンおよび六気筒エンジンに
対して本発明に基づく第１図の処理によって得たグラフ
のうち或る周波数チャンネルのグラフを種々の点火角の
場合について示した図、第13図および第14図は夫々第11
図および第12図から求めたクランク角10゜〜30゜付近の
パワー増加分の平均値および最大値を示した図、第15図
および第16図は夫々第11図および第12図の場合におい
て、他の周波数チャンネルのグラフを種々の点火角につ
いて示した図である。
明図、第２図（イ），（ロ）はエンジンの発する振動又
は音の検出波形のサンプリング結果、及び、それの短区
間FFTを行なった結果のフーリエ係数の実部および虚部
を夫々示す図、第３図はハミング窓を示す図、第４図は
エンジンの振動又は音の検出波形のA/D変換後の波形の
例示図、第５図は該波形について区間をずらせながら行
なった短区間FFTで得た各チャンネルの実部の振幅を示
す図、第６図は各チャンネルの振幅を二乗して得たパワ
ーを示す図、第７図は該パワーの時間移動平均を示す
図、第８図は該移動平均パワーを点火時点に対しタイミ
ングをとって加算平均した結果を示す図、第９図（１−
ａ），（１−ｂ），（１−ｃ）は比較例として四気筒エ
ンジンの正常運転時の振動検出波形、パワースペクト
ル、および、より長時間での平均パワースペクトルを夫
々示す図、第９図（２−ａ），（２−ｂ），（２−ｃ）
は同上エンジンのノッキング発生時における同様の図、
第10図（１−ａ），（１−ｂ），（１−ｃ）および（２
−ａ），（２−ｂ），（２−ｃ）は比較例として六気筒
エンジンの正常運転時およびノッキング時の音響検出波
形、パワースペクトル、および、より長い時間での平均
パワースペクトルを夫々示す図、第11図および第12図
は、夫々、上記四気筒エンジンおよび六気筒エンジンに
対して本発明に基づく第１図の処理によって得たグラフ
のうち或る周波数チャンネルのグラフを種々の点火角の
場合について示した図、第13図および第14図は夫々第11
図および第12図から求めたクランク角10゜〜30゜付近の
パワー増加分の平均値および最大値を示した図、第15図
および第16図は夫々第11図および第12図の場合におい
て、他の周波数チャンネルのグラフを種々の点火角につ
いて示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金井 浩 宮城県仙台市青葉区中山４―18―１― 301 (72)発明者 中鉢 憲賢 宮城県仙台市青葉区貝ケ森４―３―18 (72)発明者 城戸 健一 神奈川県横浜市緑区新治町543―１―504 (72)発明者 鈴木 英男 神奈川県横浜市緑区白山１―16―１ 株 式会社小野測器テクニカルセンター内 (72)発明者 小野 隆彦 神奈川県横浜市緑区白山１―16―１ 株 式会社小野測器テクニカルセンター内 (72)発明者 武捨 貴昭 神奈川県横浜市緑区白山１―16―１ 株 式会社小野測器テクニカルセンター内 (56)参考文献 特開 平４−8850（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 45/00 310 - 395 G01M 15/00
Claims (2)
- 【請求項１】エンジンの多数回転を含む期間に亘って、
エンジンの発する振動又は音響の波形を検出し、一定の
短いサンプリング周期で上記検出波形のアナログ−ディ
ジタル変換を行ない、上記アナログ−ディジタル変換に
よって得られた波形データについて順次ずれた短時間区
間の高速フーリエ分析を行なって複数チャンネルの狭周
波数帯域ごとの複素フーリエ係数を夫々時系列として算
出し、上記算出された夫々の複素フーリエ係数の振幅を
二乗して上記複数チャンネルの狭周波数帯域ごとのパワ
ーを時系列として夫々算出し、上記算出された夫々のパ
ワーを順次ずれた一定時間区間ごとに平均して上記複数
チャンネルの狭周波数帯域ごとの移動平均パワーを時系
列として夫々算出し、上記算出された移動平均パワーか
ら、エンジンの多数点火時点を含む期間において各点火
時点に対して同一のタイミング関係を持つ各時点での上
記移動平均パワーの値を取り出してそれらを加え合せて
算術平均とした結果としての同期加算平均パワーを、前
記複数チャンネルの狭周波数帯域ごとに相隣る２点火時
点間に相当する時間に亘る時系列として算出し、上記の
時系列として算出された同期加算平均パワーからエンジ
ンのノッキングを検出することを特徴とするエンジンの
ノッキング検出方法。 - 【請求項２】請求項１記載のエンジンのノッキング検出
方法において、前記算出された同期加算平均パワーから
エンジンのノッキングを検出する代りに、前記算出され
た移動平均パワーから、エンジンのノッキングを検出す
ることを特徴とするエンジンのノッキング検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27709090A JP3083546B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | エンジンのノッキング検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27709090A JP3083546B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | エンジンのノッキング検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04152239A JPH04152239A (ja) | 1992-05-26 |
| JP3083546B2 true JP3083546B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=17578638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27709090A Expired - Lifetime JP3083546B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | エンジンのノッキング検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3083546B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0586670A (ja) * | 1991-09-26 | 1993-04-06 | Inoue Nobuo | コンクリート打設用型枠体の製造方法 |
| JP2013122192A (ja) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の制御装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3668497B2 (ja) * | 1992-09-30 | 2005-07-06 | 株式会社日立製作所 | 内燃機関のノッキング検出方法及び点火時期制御方法 |
| FR2898411B1 (fr) * | 2006-03-08 | 2008-05-16 | Inst Francais Du Petrole | Methode d'estimation en temps reel de parametres de combustion moteur a partir de signaux vibratoires |
| US7594423B2 (en) * | 2007-11-07 | 2009-09-29 | Freescale Semiconductor, Inc. | Knock signal detection in automotive systems |
| JP5624807B2 (ja) * | 2010-06-11 | 2014-11-12 | 千代田化工建設株式会社 | 内燃機関の状態監視方法及び装置 |
-
1990
- 1990-10-16 JP JP27709090A patent/JP3083546B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0586670A (ja) * | 1991-09-26 | 1993-04-06 | Inoue Nobuo | コンクリート打設用型枠体の製造方法 |
| JP2013122192A (ja) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の制御装置 |
| US9394836B2 (en) | 2011-12-12 | 2016-07-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Internal combustion engine control apparatus |
| DE102012220764B4 (de) | 2011-12-12 | 2019-08-08 | Mazda Motor Corp. | Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04152239A (ja) | 1992-05-26 |
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