JP3093467B2 - Engine knock detection device - Google Patents

Engine knock detection device

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JP3093467B2
JP3093467B2 JP04230137A JP23013792A JP3093467B2 JP 3093467 B2 JP3093467 B2 JP 3093467B2 JP 04230137 A JP04230137 A JP 04230137A JP 23013792 A JP23013792 A JP 23013792A JP 3093467 B2 JP3093467 B2 JP 3093467B2
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fft
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はエンジンのノック検出装
置、特にノックセンサ信号を周波数分析してノック強度
を検出する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a knock detecting device for an engine, and more particularly, to a device for detecting a knock intensity by analyzing a frequency of a knock sensor signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジンにノックが発生すると各エンジ
ン特有の複数の共鳴周波数を持った振動が発生する。ノ
ックの強さは全振動エネルギーで表せば一般性がある事
が知られており、ノックによる全振動エネルギーを求め
るには前記共鳴周波数成分の和を求めれば良く、従来例
えば特開平3−47449号公報の様に周波数分析結果
出力の所定周波数の和を求めていた。
2. Description of the Related Art When knock occurs in an engine, vibration having a plurality of resonance frequencies specific to each engine is generated. It is known that the magnitude of knock is general if it is expressed in terms of total vibration energy, and the total vibration energy due to knock can be obtained by calculating the sum of the resonance frequency components. As in the publication, the sum of a predetermined frequency of the frequency analysis result output is obtained.

【0003】ところで、図3に示すようにノックセンサ
からの信号を周波数解析すると、ρ 10〜ρ30のように複
数の周波数スペクトル強度が大きくなる。しかもρ10
ρ30からのスペクトル強度の出方は、運転状態,ノック
発生気筒等によってばらつくため、従来のように特定周
波数帯のみ検出しノック判定を行っていては、ノックを
検出できない場合が生ずる(図18、図19)。そこ
で、ノックセンサ出力を周波数解析(FFT,WFT
等)や複数のフィルタ(アナログ,デジタル)を用い
て、複数周波数帯でのスペクトル強度を加算して、その
結果によりノック判定していた。
[0003] By the way, as shown in FIG.
Frequency analysis of the signal from Ten~ Ρ30Like
The frequency spectrum intensity of the number increases. And ρTen~
ρ30Of the spectral intensity from
Because it fluctuates depending on the generated cylinder, etc.
If only the wavenumber band is detected and knock determination is performed, knock
In some cases, it cannot be detected (FIGS. 18 and 19). There
The frequency analysis of the knock sensor output (FFT, WFT)
Etc.) and multiple filters (analog, digital)
And add the spectral intensities in multiple frequency bands
Knock determination was made based on the result.

【0004】ここで、ノッキングにより発生するエネル
ギーは、各振動モードの共鳴周波数のスペクトル強度の
総和として、とらえることが可能であるため、前述した
加算によるノッキング強度判定は有効である。
Here, the energy generated by knocking can be regarded as the sum of the spectral intensities of the resonance frequencies of the respective vibration modes, so that the above-described determination of the knocking intensity by the addition is effective.

【0005】すなわち、単なるノック判定よりも、ノッ
ク強度判定が出来ればよりよい制御(迅速かつ安全)が
出来るのは当然である。
That is, it is natural that better control (rapid and safe) can be performed if the knock intensity can be determined, rather than simple knock determination.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ρ10
ρ30モードでのスペクトル強度のS/N(ノック有り時
/ノイズ)が、モードによって異なるため、単純なスペ
クトル強度の加算では、ある1つのモードではノック有
りと判断されるにもかかわらず、別のモードでの出力が
低いため、総合的に判断するとノック無しとなり、検出
できない。
However, ρ 10-
[rho 30 of spectral intensity in Mode S / N (knock there during / noise), because it depends on the mode, the addition of a simple spectral strength, despite a certain one mode is determined that there is knock, another Since the output in the mode is low, there is no knock when comprehensively judged, and no detection is possible.

【0007】その逆も同様に考えられる。上記問題点を
解決するため本発明では、より正確なノック検出を行う
ことを目的とする。
The converse is also conceivable. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to perform more accurate knock detection.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】そのため本発明は、エン
ジンのノックを検出するノックセンサと、このノックセ
ンサからの信号を所定時間毎にA−D変換するA−D変
換手段と、このA−D変換されたデータを周波数分析す
る周波数分析手段と、この周波数分析結果より得られる
複数の周波数成分に基づいてエンジンのノック判定を行
うノック判定手段と、前記複数の周波数成分のうちノッ
ク判定に用いる周波数成分をエンジンの運転状態によっ
て選択する周波数成分選択手段とを備えることを特徴と
するエンジンのノック検出装置を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention provides a knock sensor for detecting knock of an engine, an A / D converter for A / D converting a signal from the knock sensor at predetermined time intervals, and an A / D converter. Frequency analysis means for frequency-analyzing the D-converted data, knock determination means for performing knock determination of the engine based on a plurality of frequency components obtained from the frequency analysis result, and knock determination among the plurality of frequency components And a frequency component selecting means for selecting a frequency component according to an operation state of the engine.

【0009】[0009]

【作用】これにより、ノックセンサによってエンジンの
ノックを検出し、このノックセンサからの信号をA−D
変換手段により所定時間毎にA−D変換する。そして、
このA−D変換されたデータを周波数分析手段によって
周波数分析し、この周波数分析結果より得られる複数の
周波数成分に基づいてノック判定手段によってエンジン
のノック判定を行う。また、周波数分析結果より得られ
る複数の周波数成分のうちノック判定に用いる周波数成
分をエンジンの運転状態によって周波数成分選択手段に
より選択する。
Thus, the knock sensor detects the knock of the engine, and outputs a signal from the knock sensor to the AD.
A / D conversion is performed at predetermined time intervals by the conversion means. And
The A / D-converted data is subjected to frequency analysis by frequency analysis means, and knock determination of the engine is performed by knock determination means based on a plurality of frequency components obtained from the frequency analysis result. Further, a frequency component used for knock determination among a plurality of frequency components obtained from the frequency analysis result is selected by the frequency component selection means according to the operating state of the engine.

【0010】[0010]

【発明の効果】本発明により、エンジン運転状態に応じ
てノック周波数成分が変動しても、誤動作することなく
全運転条件で正確なノック判定ができるという優れた効
果がある。
According to the present invention, there is an excellent effect that even if the knock frequency component fluctuates according to the engine operating state, the knock can be accurately determined under all operating conditions without malfunction.

【0011】[0011]

【実施例】まず始めにノック現象について説明する。ノ
ックはシリンダ内の未燃焼ガスが燃焼ガスにより圧縮さ
れ自己着火し急速に燃焼することによってシリンダ内で
共鳴する現象をいう。このノックを微少レベルで制御す
ればエンジンを破損することなく燃費を向上させること
ができる。特開平3−47449号公報の実施例に開示
されている様に前述した共鳴はエンジンのボア径と音速
で決まる固有周波数を持ち、シリンダ径方向の次数を
n,周方向の次数をmとしたときの共鳴振動モードをP
nmとすると、例えば図3(b)の様な周波数にノック
成分が出ると予測される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the knock phenomenon will be described. Knock refers to a phenomenon in which unburned gas in a cylinder is compressed by combustion gas, self-ignites, and rapidly burns, causing resonance in the cylinder. If the knock is controlled at a minute level, fuel economy can be improved without damaging the engine. As disclosed in the embodiment of JP-A-3-47449, the above-mentioned resonance has a natural frequency determined by the bore diameter and the speed of sound of the engine, the order in the cylinder radial direction is n, and the order in the circumferential direction is m. When the resonance vibration mode is P
If it is set to nm, for example, it is predicted that a knock component appears at a frequency as shown in FIG.

【0012】しかし、実際のエンジンでノック発生周波
数を分析してみると必ずしも図3(b)に示された周波
数にノック成分が発生するとは限らない。図3(a)は
図示しないエンジンブロックに取り付けたノックセンサ
からの信号の1点火分のノック発生時とノックなしの時
の周波数分析結果を示したものである。ρ10とρ20に対
応する振動モードは図3(b)から予想される値と一致
するが、ρ01,ρ30はそれぞれ14.6KHz,16.
0KHzに予測されるにも係わらず15.5KHz,1
6.5KHzにノック成分が発生している。ρ10,ρ20
モードの別の点火サイクルでは同様にばらつくので点火
毎にノック発生周波数を検索することが必要である。
However, when the knocking frequency is analyzed in an actual engine, a knocking component is not always generated at the frequency shown in FIG. 3B. FIG. 3A shows frequency analysis results when a knock is generated for one ignition of a signal from a knock sensor attached to an engine block (not shown) and when there is no knock. The vibration modes corresponding to ρ 10 and ρ 20 match the values expected from FIG. 3B, but ρ 01 and ρ 30 are 14.6 KHz, 16.
15.5KHz, 1 though predicted to be 0KHz
A knock component occurs at 6.5 KHz. ρ 10 , ρ 20
In other ignition cycles of the mode, it is necessary to search for the knock generation frequency for each ignition because the ignition timing varies similarly.

【0013】次にノック判定方法について説明する。エ
ンジンの燃焼実験から下記の知見が得られた。すなわ
ち、ブロックに取付けられた振動センサでは各ノック発
生周波数の出力がノック発生毎に異なるのである。この
ため各ノック発生周波数毎にノック検出しきい値を定め
てノック判定するのが望ましい。
Next, a knock determination method will be described. The following findings were obtained from engine combustion experiments. That is, in the vibration sensor attached to the block, the output of each knock occurrence frequency is different every time knock occurs. For this reason, it is desirable to determine a knock by setting a knock detection threshold for each knock occurrence frequency.

【0014】ノック判定方法に続き、具体的な構成につ
いて説明する。図1,図2は本発明の一実施例を示す機
能ブロック図および全体構成図である。これらの図にお
いて1,8はノック信号検出手段およびノックセンサで
あり、エンジン本体の振動を電気信号に変換する。本発
明では周波数分析をするため非共振型センサである必要
がある。2は前処理手段で、センサ信号のインピーダン
ス調整用の受け回路9と、折り返し雑音防止のためのロ
ーパスフィルタ(以下LPFと略す)10とノックとは
関係のない低周波数を除去するためのハイパスフィルタ
(以下HPFと略す)11とで構成されている。LPF
10は20KHz以下の周波数の信号を、HPF11は
1KHz以上の周波数の信号を通す様に構成されてい
る。
Following the knock determination method, a specific configuration will be described. 1 and 2 are a functional block diagram and an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention. In these figures, reference numerals 1 and 8 denote knock signal detecting means and a knock sensor, which convert vibration of the engine body into an electric signal. In the present invention, it is necessary to use a non-resonant sensor for performing frequency analysis. Reference numeral 2 denotes a pre-processing means, a receiving circuit 9 for adjusting the impedance of the sensor signal, a low-pass filter (hereinafter abbreviated as LPF) 10 for preventing aliasing noise, and a high-pass filter for removing a low frequency which is not related to knock. (Hereinafter abbreviated as HPF) 11. LPF
10 is configured to pass a signal having a frequency of 20 KHz or less, and HPF 11 is configured to pass a signal having a frequency of 1 KHz or more.

【0015】3,12はゲイン切替手段およびゲイン切
替器であり、入力信号を適切な大きさに調整する。ここ
で、ゲイン切替手段3,12を用いなくとも分解能の高
いA−D変換器を使えば良いが高価である。後段のFF
Tを用いるために本実施例では16ビットA−D変換器
相当と従来よりも広いダイナミックレンジを提供してい
る。13はデジタルシグナルプロセッサ(以下DSPと
略す)であり、マイコンに比べ高速に掛算を処理するこ
とができる。DSP13の中にはA−D変換器4,14
とパラレルI/O(以下PiOと略す)15を持つ。P
iO15はゲインの選定とホストCPUとの通信を行
う。
Reference numerals 3 and 12 denote gain switching means and a gain switching device for adjusting an input signal to an appropriate magnitude. Here, an A / D converter with high resolution may be used without using the gain switching means 3 and 12, but it is expensive. Subsequent FF
In order to use T, this embodiment provides a dynamic range wider than that of the conventional one, equivalent to a 16-bit A / D converter. Reference numeral 13 denotes a digital signal processor (hereinafter abbreviated as DSP), which can process multiplication at a higher speed than a microcomputer. A / D converters 4 and 14 are included in the DSP 13.
And a parallel I / O (hereinafter abbreviated as PiO) 15. P
The iO 15 selects a gain and communicates with the host CPU.

【0016】5,6A,6はDSP13内のソフトによ
り構成される周波数分析手段とノック周波数検索手段と
ノック判定手段であり、それぞれFFT(高速フーリエ
変換による周波数分析)と、FFT結果からのノック発
生周波数の点火毎の検索と、ノック判定とを行う。16
はホストCPUであり、DSP13からのノック発生の
有無の結果を受けて点火装置17に出力する点火時期と
図示しない燃料噴射量を制御する。
Reference numerals 5, 6A, and 6 denote frequency analysis means, knock frequency search means, and knock determination means constituted by software in the DSP 13, which respectively perform FFT (frequency analysis by fast Fourier transform) and knock generation from the FFT result. A search for each frequency ignition and a knock determination are performed. 16
Is a host CPU, which controls the ignition timing to be output to the ignition device 17 and the fuel injection amount (not shown) based on the result of the presence or absence of knock from the DSP 13.

【0017】次に、上記構成において特にDSP13の
動作を図4のタイミングチャートにて説明する。図4の
Aは基準位置信号を示すものでその信号の立下りが各気
筒のATDC−10°CAであり、それにより図4の時
刻t1 よりaの期間で後述する図6の基準位置割込み処
理が実行される。図4のBはノック判定区間を示し、図
4のb,cは時刻t2 ,t3 より実行される後述する図
7のタイマー1割込処理の期間を示している。図4のd
は時刻t2 より実行される後述する図8のタイマー2割
込み処理の期間を示している。図4のeはメインルーチ
ンで実行されるFFT等の処理期間を示している。
Next, the operation of the DSP 13 will be described with reference to the timing chart of FIG. A in FIG. 4 is a ATDC-10 ° CA falling each cylinder of the signal in indicates the reference position signal, whereby the reference position interrupt FIG. 6 which will be described later in the period a to time t 1 in FIG. 4 The processing is executed. B in FIG. 4 shows a knock determination section, and b and c in FIG. 4 show a period of a timer 1 interrupt process of FIG. 7 described later, which is executed from time t 2 and t 3 . D in FIG.
Indicates the period of the timer 2 interrupt processing of FIG. 8 to be described later is executed from time t 2. FIG. 4e shows a processing period such as FFT executed in the main routine.

【0018】まず、図4の時刻t1 の基準位置信号の立
ち下がりで基準位置割込み処理aが実行されてタイマー
1にノック判定区間の開始時刻がfで示すようにセット
される。その結果、時刻t2 の判定区間開始時刻になる
とタイマー1割込み処理bが実行される。これにより、
タイマー2にノック判定区間の終了時刻がgで示すよう
に再セットされると共に、タイマー2割込み処理dが実
行されてノック信号のA−D変換を開始する。この処理
はタイマー2割込みを用いて20μsecに1回行われ
る。
First, at the falling edge of the reference position signal at time t 1 in FIG. 4, reference position interruption processing a is executed, and the start time of the knock determination section is set in the timer 1 as indicated by f. As a result, the timer 1 interrupt process b is performed becomes a determination section start time of the time t 2. This allows
The end time of the knock determination section is reset in the timer 2 as indicated by g, and the timer 2 interrupt processing d is executed to start AD conversion of the knock signal. This process is performed once every 20 μsec using the timer 2 interrupt.

【0019】FFTはその原理上2n 個の所定数のデー
タしか扱えない。従って、ここでは27 =128個を単
位としてFFTを行う。A−D変換された値は時系列に
蓄積され、その数が128個に達すると図4のeのFF
T1区間にて、区間AD1でA−D変換したノック信号
データをFFTする。同時にA−D変換は区間AD2,
AD3に続く。各区間AD1,AD2,AD3の区切は
各区間AD1,AD2でのA−D変換データ数が128
個である区切であるところのものであり、ノック判定区
間中それらのA−D変換動作は同一かつ連続的に実行さ
れ、各A−D変換データが時系列に蓄積される。区間A
D2でも同様にデータ数が128に達したら区間FFT
2で2回目のFFTを行う。この2回目のFFT結果は
1回目の結果に加算する。
In principle, the FFT can handle only 2 n data of a predetermined number. Therefore, here, FFT is performed in units of 2 7 = 128. The A / D converted values are accumulated in a time series, and when the number reaches 128, the FF in FIG.
In the section T1, the knock signal data AD-converted in the section AD1 is subjected to FFT. At the same time, the AD conversion is performed in the section AD2.
Following AD3. Each section AD1, AD2, AD3 is divided into 128 sections of AD conversion data in each section AD1, AD2.
The A / D conversion operation is performed identically and continuously during the knock determination section, and each A / D conversion data is accumulated in a time series. Section A
Similarly, when the number of data reaches 128 in D2, the section FFT is performed.
2 performs the second FFT. This second FFT result is added to the first result.

【0020】そしてノック判定区間が終了すると、メイ
ンルーチンにてFFT終了後に、1回のノック判定区間
における各FFTの加算結果に基づいて点火1回毎にノ
ック発生周波数を検索してノック強度を判定し、その結
果をホストCPU16に送る。なお、ノック判定区間は
128ポイントのA−D変換終了と同時に終わらないの
が普通であり、通常は図4の区間AD3の様に途中でA
−D変換を打切る。この場合、残りのA−D変換ポイン
ト部分はA−D変換入力が0であったと想定して128
ポイントのFFTを実行する。
When the knock determination section ends, after the FFT is completed in the main routine, a knock occurrence frequency is searched for each ignition based on the addition result of each FFT in one knock determination section to determine knock intensity. Then, the result is sent to the host CPU 16. Note that the knock determination section usually does not end at the same time as the end of the 128-point A / D conversion.
Abort D conversion. In this case, the remaining A / D conversion points are 128 bits on the assumption that the A / D conversion input is 0.
Perform a point FFT.

【0021】また、前回のFFTが終了していないうち
にノック検出区間が終了した時は前回のFFT終了を待
って、次のFFTを実行する。以上の様に複数回のFF
Tの結果を加算する構成にすることで、ノック判定区間
を自由に設定することができる。合わせて低回転時は全
区間を1回のFFTで周波数分析するよりも少ない計算
量で周波数を分析できる。
When the knock detection section ends before the previous FFT is completed, the next FFT is executed after waiting for the end of the previous FFT. Multiple times of FF as above
With the configuration in which the result of T is added, the knock determination section can be set freely. At the same time, when the rotation speed is low, the frequency can be analyzed with a smaller amount of calculation than the frequency analysis of the entire section by one FFT.

【0022】図5〜図15はDSP13のプログラムの
流れを示すフローチャートである。まず、電源投入と同
時に図5のステップM10からプログラムが開始され
る。ステップM20,M30は各種初期設定であり、最
初に1回だけ実行される。
FIGS. 5 to 15 are flowcharts showing the flow of the program of the DSP 13. First, the program is started from step M10 in FIG. 5 simultaneously with turning on the power. Steps M20 and M30 are various initial settings, and are executed only once at first.

【0023】次に、図4の時刻t1 において基準位置で
の角度割込により図6のM40で示す基準位置割込プロ
グラムが開始される。ここで、基準位置とはエンジンの
クランク角度で各気筒の上死点前(BTDC)10°ク
ランクアングル(CA)を示し、ホストCPU16から
送られてくる。まず、ステップM50で気筒判別し、今
回点火する気筒からノックセンサまでの距離に応じた値
を出力する。この信号もホストCPU16から送られて
来る信号で、第1(♯1)気筒の時のみ1となってお
り、他の気筒はカウンタを用いて算出する。ステップM
60は回転数計算部分で、前回の基準信号から今回の基
準信号までに要した時間を基に計算する。ステップM7
0は前処理として入力ゲインの設定,フェイル判定とタ
イマ設定などを行う。ステップM80であらかじめエン
ジン回転数に応じて設定してあるクランク角度まで待つ
ためにタイマー1をセットする。ここで、通常ノックが
発生するのは略上死点後(ATDC)15°CA〜AT
DC70°CA程度なので、ステップM80では少し前
のADTC10°CA程度の値に対応する時刻をセット
する。
Next, the reference position interrupt program shown in M40 of FIG. 6 by angle interruption at the reference position at the time t 1 in FIG. 4 is started. Here, the reference position indicates the crank angle of the engine, which is 10 ° crank angle (CA) before the top dead center (BTDC) of each cylinder, and is sent from the host CPU 16. First, in step M50, the cylinder is determined, and a value corresponding to the distance from the currently ignited cylinder to the knock sensor is output. This signal is also a signal sent from the host CPU 16 and is 1 only for the first (# 1) cylinder, and the other cylinders are calculated using a counter. Step M
Reference numeral 60 denotes a rotation speed calculation portion, which calculates the rotation speed based on the time required from the previous reference signal to the current reference signal. Step M7
0 performs input gain setting, fail determination, timer setting, and the like as preprocessing. In step M80, a timer 1 is set to wait for a crank angle set in advance according to the engine speed. Here, the knock usually occurs approximately 15 ° CA to AT after the top dead center (ATDC).
Since DC is about 70 ° CA, in step M80, a time corresponding to a value of ADTC about 10 ° CA slightly earlier is set.

【0024】そして、ステップM80で設定された時刻
(図4のt2 )になると図7のM90で示すタイマー1
割込みプログラムが開始される。まず、ステップM91
では後述するノック判定終了フラグが1であることによ
りノック判定区間開始であると判断してステップM92
へ進み、ノック判定区間終了フラグを0にする。次にM
93へ進んでタイマー1にATDC70°CA程度の値
に対応する時刻を再セットした後ステップM94へ進ん
でA−D変換を開始させるためのタイマー2をセットし
て起動させる。その後ステップM95へ進んでメインル
ーチンを起動させる。
When the time set at step M80 (t 2 in FIG. 4) comes, the timer 1 indicated by M90 in FIG.
The interrupt program is started. First, step M91
In step M92, it is determined that a knock determination section is started because a knock determination end flag described later is 1.
Then, the knock determination section end flag is set to 0. Then M
Proceeding to 93, the timer 1 is reset to a time corresponding to a value of about 70 ° CA of ATDC, and then proceeding to step M94, the timer 2 for starting A / D conversion is set and activated. Thereafter, the process proceeds to step M95 to start the main routine.

【0025】また、タイマー1の再セット時刻(図4の
3 )になると再度図7のM90で示すタイマー1割込
プログラムが開始される。今度は、ステップM91では
ノック判定終了フラグが0であることによりノック判定
終了区間であると判断してステップM96へ進み、ノッ
ク判定区間終了フラグを1にした後、ステップM97へ
進んでタイマー2の作動を停止させてA−D変換を終了
させる。
When the reset time of the timer 1 is reached (t 3 in FIG. 4), the timer 1 interrupt program indicated by M90 in FIG. 7 is started again. This time, in step M91, since the knock determination end flag is 0, it is determined that the section is the knock determination end section, and the routine proceeds to step M96. After the knock determination section end flag is set to 1, the routine proceeds to step M97 and the timer 2 is reset. The operation is stopped to end the AD conversion.

【0026】次に、図8に示すタイマー2割込M97に
ついて説明する。このタイマー2割込みは20μsec
毎に実行される。まず、ステップM99でA−D変換器
14によるノック信号のA−D変換を開始させた後ステ
ップM100へ進んでA−D変換器14によりA−D変
換された値をDSP13に取込んだ後、ステップM10
1へ進んで、この取込んだA−D変換値をDSP13中
の図示せぬRAMに時系列に格納して蓄積する。
Next, the timer 2 interrupt M97 shown in FIG. 8 will be described. This timer 2 interrupt is 20 μsec
It is executed every time. First, in step M99, the A / D conversion of the knock signal by the A / D converter 14 is started. Then, the process proceeds to step M100, in which the value A / D converted by the A / D converter 14 is taken into the DSP 13. , Step M10
The program proceeds to 1 to store and store the fetched A / D converted values in a RAM (not shown) in the DSP 13 in time series.

【0027】図9は図6のステップM70の前処理を示
すもので、まず、ステップM71で、入力信号が適切な
大きさになるようにゲイン切替器12のゲインを調整す
る。次にステップM72へ進んで、ノックセンサ8のフ
ェイルを判定する。このフェイル判定方法としては、図
10に示すごとく、ステップM721にて図14にて詳
述するPALLの値を気筒別に1/16なましした値と
所定値とを比較し、この1/16なまし値が所定値より
小さいときにはステップM722へ進んでセンサフェイ
ル出力をホストCPU16へ供給する。
FIG. 9 shows the pre-processing of step M70 in FIG. 6. First, in step M71, the gain of the gain switch 12 is adjusted so that the input signal has an appropriate magnitude. Next, the routine proceeds to step M72, in which a failure of knock sensor 8 is determined. As shown in FIG. 10, in this fail determination method, in step M721, a predetermined value is obtained by comparing a value obtained by smoothing the value of PALL detailed in FIG. If the positive value is smaller than the predetermined value, the flow advances to step M722 to supply a sensor fail output to the host CPU 16.

【0028】図11は図7のステップM94により起動
されるメインルーチンを示すもので、まずステップM1
02でノック判定区間終了フラグが1か判断し、ノック
判定区間終了フラグが1でないときにはステップM10
3へ進んで、128ポイントのA−D変換が終了したか
判断し、終了していないときにはステップM102へ戻
り、終了したときにはステップ104へ進んでFFTを
実行すると共に、その結果を前回までの加算結果に加算
する。
FIG. 11 shows a main routine started in step M94 of FIG.
02, it is determined whether the knock determination section end flag is 1; if the knock determination section end flag is not 1, step M10
3 to determine whether the 128-point A / D conversion has been completed. If not completed, return to step M102. If completed, proceed to step 104 to execute FFT and add the result to the previous time. Add to the result.

【0029】次に、ステップM102でノック判定区間
終了フラグが1のときにはステップM105へ進んでそ
の時点でA−D変換中の128に満たない部分の値を所
定値=0にした後、ステップM106へ進んでFFTを
実行すると共に、その結果を前回までの加算結果に加算
する。
Next, when the knock determination section end flag is 1 in step M102, the process proceeds to step M105, in which the value of the portion less than 128 during the A / D conversion at that time is set to a predetermined value = 0, and then the process proceeds to step M106. The FFT is executed to proceed to and the result is added to the previous addition result.

【0030】そして、次のステップM107で1回のノ
ック判定区間における各FFTの加算結果に基づいて点
火1回毎のノック発生周波数の検索などの後処理を実行
した後、ステップM108で点火1回ごとにノック強度
判定を行う。
Then, in the next step M107, post-processing such as searching for a knock occurrence frequency for each ignition is performed based on the addition result of each FFT in one knock determination section, and then in step M108, one ignition is performed. The knock strength is determined for each time.

【0031】図12は図11のステップM107をより
詳細に示すもので、1回のノック判定区間における各F
FTの加算結果に基づいて得られた図3(a)に対応す
る周波数−スペクトル強度特性から、ステップM110
1〜M1105にて各ノッキング周波数ρ10,ρ20,ρ
01,ρ30,ρ11モードにおける各ピーク値検索と各出力
計算をそれぞれ実行することにより、点火毎に各ノック
発生周波数が検索されてそれら各ノッキング発生周波数
に応じた出力が計算される。次のステップM1106で
ノック信号の電力総和を計算する。
FIG. 12 shows the step M107 of FIG. 11 in more detail.
From the frequency-spectral intensity characteristic corresponding to FIG. 3A obtained based on the result of addition of the FT, step M110
1 to M1105, each knocking frequency ρ 10 , ρ 20 , ρ
01, [rho 30, by executing each of the peak value search and each output Get in [rho 11 mode, output corresponding to each of these knocking frequencies for each ignition is searched each knock frequency is calculated. In the next step M1106, the total power of the knock signal is calculated.

【0032】図13により図12のステップM1101
をより詳細に説明する。なお、図12のステップM11
02〜M1105も図13と基本的に同じである。図3
(a)の特性の要部に対応する各FFTの加算結果を簡
略化して図16に示し、この特性を代表してピーク値検
索(ノック発生周波数の検索)とその出力計算の仕方を
説明する。
Referring to FIG. 13, step M1101 in FIG.
Will be described in more detail. Note that step M11 in FIG.
02 to M1105 are basically the same as FIG. FIG.
FIG. 16 is a simplified illustration of the addition result of each FFT corresponding to the main part of the characteristic of FIG. 16A, and a method of peak value search (knock occurrence frequency search) and output calculation will be described on behalf of this characteristic. .

【0033】まず、ステップM131にてρ10モードに
おける中心周波数f10を図示しないROMから読み込
む。ここで、図20に示すごとく、各振動モードρ10
ρ11毎に各中心周波数f10はROM中に記憶されてい
る。次のステップM132でρ10モードにおける上下限
周波数fu ,fl を算出する。ここで、上下限周波数f
u,fl は共鳴振動モード(ノック発生周波数)ρ10
中心周波数f10に所定の余裕を見込んで予め設定した周
波数(例えば2KHz)を加算および減算して求められ
る。
[0033] First of all, read from the ROM (not shown) the center frequency f 10 in the ρ 10 mode at step M131. Here, as shown in FIG. 20, each of the vibration modes [rho 10 ~
Each center frequency f 10 for each [rho 11 is stored in the ROM. Upper and lower limit frequency f u in [rho 10 mode in the next step M132, calculates a f l. Here, the upper and lower limit frequency f
u, f l is obtained by adding and subtracting the resonant mode frequency set in advance in anticipation of predetermined margin to the center frequency f 10 of the (knocking frequency) [rho 10 (e.g., 2 KHz).

【0034】次のステップM133で上下限周波数fL,
u 内でのスペクトル強度の最大値fMAX を求めた後、
ステップM134でfMAX ±1172Hzにおけるスペ
クトル強度の総和P10を求める。次に、ステップM13
5で、スペクトル強度の総和P10を正規化した値MD10
を求める。すなわち、該当気筒からノックセンサ8まで
の距離と総和したデータ個数とρ10モードにおけるノッ
ク判定値K10とを乗算した値でスペクトル強度の総和P
10を除算して正規化した値MD10を求める。ここで、図
21に示すごとく、各振動モードρ10〜ρ11毎に各ノッ
ク判定値は図示しないROM中に予め記憶されている。
In the next step M133, the upper and lower limit frequencies f L,
After finding the maximum value f MAX of the spectral intensity within fu ,
Obtaining the sum P 10 of intensity at f MAX ± 1172Hz at step M134. Next, step M13
5, a value MD 10 obtained by normalizing the sum P 10 of the spectrum intensities.
Ask for. That is, the sum of the spectral intensity obtained by multiplying the knocking determination value K 10 at a distance and total data number and [rho 10 mode from the corresponding cylinder to knock sensor 8 values P
10 by dividing the determined value MD 10 that has been normalized. Here, as shown in FIG. 21, the knock determination value for each vibration mode ρ 1011 it is previously stored in a not shown ROM.

【0035】図14により図12のステップM1106
をより詳細に説明する。ステップM141で1回のノッ
ク判定区間における各FFTの加算結果に基づいて得ら
れた図3(a)に対応する周波数−スペクトル強度特性
から5〜20KHzの全スペクトル強度の和PALLを
求める。
Referring to FIG. 14, step M1106 in FIG.
Will be described in more detail. In step M141, the sum PALL of all the spectral intensities of 5 to 20 KHz is obtained from the frequency-spectral intensity characteristic corresponding to FIG. 3A obtained based on the addition result of each FFT in one knock determination section.

【0036】図15は図11のノック判定ステップM1
08をより詳細に示すもので、まず、ステップM151
で割込みを禁止した後ステップM152でエンジン回転
数が6000rpm以上かを判定し、肯定されれば、ス
テップM153へ進んで、気筒判別を行い、第1気筒も
しくは第4気筒であれば、ステップM154に進み、M
10およびMD20を0にクリアし、N=3とする。また
ステップM153で第1気筒もしくは第4気筒でないと
判断されると、ステップM156でMD20を0にクリア
し、N=4とする。さらに、ステップM152で否定さ
れた場合には、ステップM158でN=5とする。
FIG. 15 shows the knock determination step M1 of FIG.
08 in more detail. First, step M151
After prohibiting the interruption in step M152, it is determined whether or not the engine speed is equal to or more than 6000 rpm. Go ahead, M
The D 10 and MD 20 is cleared to 0, and N = 3. Also if it is determined not to be the first cylinder or fourth cylinder in step M153, it clears the MD 20 to 0 at step M156, an N = 4. Further, when the result in step M152 is negative, N = 5 in step M158.

【0037】ここで、ノックセンサ8の位置とエンジン
回転数によりノック周波数の出方が異なり、例えば、直
列4気筒エンジンで、第2、第3気筒の間のシリンダブ
ロックにノックセンサ8を1個のみ固定した場合には、
高エンジン回転数ではノックセンサ8より遠い気筒(第
1、第4気筒)で、高周波数帯のスペクトル強度が強く
なるため、このようにエンジン運転状態に応じて選択さ
れる周波数帯を変えるものである。
The knock frequency varies depending on the position of the knock sensor 8 and the engine speed. For example, in an in-line four-cylinder engine, one knock sensor 8 is provided in a cylinder block between the second and third cylinders. If only fixed,
At high engine speeds, the spectrum intensity of the high frequency band becomes stronger in the cylinders (first and fourth cylinders) farther from the knock sensor 8, and thus the frequency band selected according to the engine operating state is changed. is there.

【0038】次に、ステップM159では、MD10〜M
11を全て加算した値をNで除算してMDALL を求め、
RAMにストアする。次のステップM160では、ステ
ップM159で求めたMDALL を用いて、図17に示す
TKNKテーブルよりノック強度KNKを算出する。
[0038] Next, in step M159, MD 10 ~M
Seeking MD ALL a value obtained by adding all the D 11 is divided by N,
Store in RAM. In the next step M160, knock intensity KNK is calculated from the TKNK table shown in FIG. 17 using MD ALL obtained in step M159.

【0039】そして、図11のステップM102〜M1
06が本発明の周波数分析手段に相当し、また、図15
のステップM152〜M158が本発明の周波数成分選
択手段に相当し、さらに、図11のステップM108が
本発明のノック判定手段に相当する。
Then, steps M102 to M1 in FIG.
Reference numeral 06 corresponds to the frequency analysis means of the present invention.
Steps M152 to M158 correspond to frequency component selection means of the present invention, and step M108 in FIG. 11 corresponds to knock determination means of the present invention.

【0040】なお、上述した実施例においては、図15
のステップM154およびM156においてMD10値や
MD20値を0にクリアするようにしたが、0にクリアす
る代わりに、0に近い所定の値を代入するようにしても
よい。
In the embodiment described above, FIG.
In the steps M154 and M156, the MD 10 value and the MD 20 value are cleared to 0, but a predetermined value close to 0 may be substituted instead of clearing to 0.

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

【図1】本発明の一実施例を示す機能ブロック図であ
る。
FIG. 1 is a functional block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例を示す全体構成図である。FIG. 2 is an overall configuration diagram showing one embodiment of the present invention.

【図3】(a)はノックセンサ信号の周波数−スペクト
ル強度特性図、(b)はエンジンのノック発生周波数分
析図である。
3A is a diagram showing a frequency-spectrum intensity characteristic of a knock sensor signal, and FIG. 3B is a diagram showing a knock occurrence frequency analysis of an engine.

【図4】上記実施例のタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart of the embodiment.

【図5】上記実施例における初期設定のフローチャート
である。
FIG. 5 is a flowchart of an initial setting in the embodiment.

【図6】上記実施例における基準位置割り込みのフロー
チャートである。
FIG. 6 is a flowchart of a reference position interrupt in the embodiment.

【図7】上記実施例におけるタイマー1割り込みのフロ
ーチャートである。
FIG. 7 is a flowchart of a timer 1 interrupt in the embodiment.

【図8】上記実施例におけるタイマー2割り込みのフロ
ーチャートである。
FIG. 8 is a flowchart of a timer 2 interrupt in the embodiment.

【図9】上記実施例における前処理のフローチャートで
ある。
FIG. 9 is a flowchart of preprocessing in the embodiment.

【図10】上記実施例におけるセンサフェール判定のフ
ローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart of a sensor failure determination in the embodiment.

【図11】上記実施例におけるメインルーチンのフロー
チャートである。
FIG. 11 is a flowchart of a main routine in the embodiment.

【図12】上記実施例における後処理のフローチャート
である。
FIG. 12 is a flowchart of post-processing in the embodiment.

【図13】上記実施例におけるρ10モードピーク値検索
のフローチャートである。
13 is a flowchart of the search 10 mode peak value ρ in the above embodiment.

【図14】上記実施例における電力総和計算のフローチ
ャートである。
FIG. 14 is a flowchart of a total power calculation in the embodiment.

【図15】上記実施例におけるノック判定のフローチャ
ートである。
FIG. 15 is a flowchart of knock determination in the embodiment.

【図16】上記実施例におけるピーク値検索の作動説明
に供する特性図である。
FIG. 16 is a characteristic diagram for explaining an operation of a peak value search in the embodiment.

【図17】上記実施例におけるノック強度算出テーブル
(TKNK)である。
FIG. 17 is a knock strength calculation table (TKNK) in the embodiment.

【図18】(a),(b)は互いに異なる運転状態での
周波数−スペクトル強度特性図である。
FIGS. 18 (a) and (b) are frequency-spectrum intensity characteristic diagrams in different operating states.

【図19】(a),(b),(c)は互いに異なる回転
速度での周波数−スペクトル強度特性図である。
FIGS. 19 (a), (b), and (c) are frequency-spectrum intensity characteristic diagrams at different rotational speeds.

【図20】R0Mに記憶されている中心周波数値を示す
図である。
FIG. 20 is a diagram showing a center frequency value stored in R0M.

【図21】R0Mに記憶されているノック判定値を示す
図である。
FIG. 21 is a diagram showing a knock determination value stored in R0M.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ノック信号検出手段 4 A−D変換手段 5 周波数分析手段 6 ノック判定手段 6A ノック周波数検索手段 7 点火時期制御手段 8 ノックセンサ 13 デジタルシグナルプロセッサ 14 A−D変換器 16 ホストCPU 17 点火装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Knock signal detection means 4 A / D conversion means 5 Frequency analysis means 6 Knock determination means 6A Knock frequency search means 7 Ignition timing control means 8 Knock sensor 13 Digital signal processor 14 A / D converter 16 Host CPU 17 Ignition device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中條 芳樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 佐橋 眞人 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−332192(JP,A) 特開 平4−339157(JP,A) 特開 平3−47449(JP,A) 特開 平4−76249(JP,A) 特開 平3−267547(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 45/00 368 F02P 5/152 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshiki Chujo 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Masato Sabashi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation ( 56) References JP-A-5-332192 (JP, A) JP-A-4-339157 (JP, A) JP-A-3-47449 (JP, A) JP-A-4-76249 (JP, A) JP Hei 3-267547 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02D 45/00 368 F02P 5/152

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 エンジンのノックを検出するノックセン
サと、 このノックセンサからの信号を所定時間毎にA−D変換
するA−D変換手段と、 このA−D変換されたデータを周波数分析する周波数分
析手段と、 この周波数分析結果より得られる複数の周波数成分に基
づいてエンジンのノック判定を行うノック判定手段と、 前記複数の周波数成分のうちノック判定に用いる周波数
成分をエンジンの運転状態によって選択する周波数成分
選択手段とを備えることを特徴とするエンジンのノック
検出装置。
1. A knock sensor for detecting knock of an engine, A / D conversion means for A / D converting a signal from the knock sensor at predetermined time intervals, and frequency analysis of the A / D converted data. Frequency analysis means, knock determination means for performing knock determination of the engine based on a plurality of frequency components obtained from the frequency analysis result, and a frequency component used for knock determination among the plurality of frequency components is selected according to an operating state of the engine. A knock detection device for an engine.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3033523U (en) * 1996-07-10 1997-01-28 泰史 入谷 Thin air freshener with pattern and its package
US7788022B2 (en) 2008-05-12 2010-08-31 Mitsubishi Electric Corporation Control apparatus for internal combustion engine
EP2312143A2 (en) 2009-10-19 2011-04-20 Mitsubishi Electric Corporation Control apparatus for internal combustion engine
US8103432B2 (en) 2008-05-14 2012-01-24 Mitsubishi Electric Corporation Internal-combustion-engine control apparatus
US8635005B2 (en) 2011-04-20 2014-01-21 Mitsubishi Electric Corporation Control device of internal combustion engine

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006348764A (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Toyota Motor Corp Knocking determination device for internal combustion engine

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3033523U (en) * 1996-07-10 1997-01-28 泰史 入谷 Thin air freshener with pattern and its package
US7788022B2 (en) 2008-05-12 2010-08-31 Mitsubishi Electric Corporation Control apparatus for internal combustion engine
US8103432B2 (en) 2008-05-14 2012-01-24 Mitsubishi Electric Corporation Internal-combustion-engine control apparatus
DE102008061353B4 (en) * 2008-05-14 2017-02-16 Mitsubishi Electric Corp. Engine control device
EP2312143A2 (en) 2009-10-19 2011-04-20 Mitsubishi Electric Corporation Control apparatus for internal combustion engine
US8316824B2 (en) 2009-10-19 2012-11-27 Mazda Motor Corporation Control apparatus for internal combustion engine
US8635005B2 (en) 2011-04-20 2014-01-21 Mitsubishi Electric Corporation Control device of internal combustion engine
DE102012206279B4 (en) * 2011-04-20 2017-12-07 Mazda Motor Corp. Control device of an internal combustion engine

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