JP3954680B2 - Knocking judgment method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に発生するノッキングを、ノッキングセンサにより検出し、検出結果に基づいてノッキング判定を行う装置における、ノッキング判定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、内燃機関に発生するノッキング現象による振動などを、ノッキングセンサによりノッキング検出信号として検出し、このノッキング検出信号をフィルター回路に通すことで、低周波及び高周波のノイズ成分を除去し、特定の周波数のノッキング周波数成分のみを通過させ、その後時間ゲートを通してある一定時期の検出信号のみを取り出して、その検出信号の波形の大きさと予め設定しておいた判定用の設定値との大小を比較することによって、ノッキングの有無を判定する技術は公知となっている。
例えば、特公平7−13507公報に記載されている如くである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ノッキングが発生した場合にエンジンが受けるダメージの大きさは、ノッキングの強度及びノッキング発生の頻度によって変化するため、従来のように、ノッキングの有無のみを判定して点火時期制御を行っていたのでは、ノッキング回避制御上不十分であり、制御を行っているにもかかわらず、ノッキングが回避出来ない場合があった。
そこで本発明は、正確に、また効率的にノッキング回避が可能なノッキング判定方法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
【0005】
請求項1においては、内燃機関に発生するノッキングをノッキングセンサにより検出し、その検出信号に基づいてノッキング判定を行う方法において、ノッキング判定装置の出力電圧を、ノッキング強度のn乗(nは2以上の実数)及びノッキング発生頻度のm乗(mは正の実数)に応じて変化させたものである。
【0006】
請求項2においては、請求項1記載のノッキング判定方法において、一定サイクル数の間に発生したノッキングの、ノッキング強度のn乗と、その発生頻度の平均値のm乗に応じて、ノッキング判定装置の出力電圧を変化させたものである。
【0007】
請求項3においては、請求項1記載のノッキング判定方法において、一定サイクル数の間に発生したノッキングの、ノッキング強度に対する発生頻度分布を求め、その頻度分布における頻度の中間値のm乗に応じて、ノッキング判定装置の出力電圧を変化させたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
【0009】
図1は本発明のノッキング判定方法を用いるノッキング検出装置の全体構成を示すブロック図、図2はノッキング強度と制御信号の出力電圧との関係を示す図である。
【0010】
図3は同じく別実施例を示す図、図4は燃焼サイクルとノッキング強度との関係及びノッキング強度の平均値を示す図である。
【0011】
図5はノッキング強度の平均値と制御信号の出力電圧との関係を示す図、図6は燃焼サイクルとノッキング強度との関係を示す図、図7はノッキング強度とノッキング発生頻度との関係を示す図である。
【0012】
まず、ノッキング検出装置の全体構成について、図1を用いて説明する。
内燃機関(ディーゼル機関を除く)に発生するノッキング現象などによる振動を、ノッキングセンサ1により検出する。この検出信号は、一定の時期に発生した信号のみを通過させる時間ゲートや、一定の周波数から低周波及び高周波のノイズ成分を除去して、特定の周波数の信号のみを通過させるバンドパスフィルタなどを内蔵したフィルタ回路15を通過する。
そして、フィルタ回路15を通過した検出信号は、演算装置4によって演算処理され、ノッキング判定設定値6に基づいてノッキングの強度や頻度の程度を判定され、その判定結果に応じた出力信号を出力するのである。この演算装置4とノッキング判定設定値6とでノッキング判定装置を形成する。
【0013】
次に、ノッキング判定方法について、説明する。
前記フィルタ回路15を通過した検出信号は、演算装置4内において波形の大きさが計測され、計測された波形の大きさ、即ちノッキング強度とノッキング判定設定値6とを比較して、出力する信号の電圧を決定する。この場合、図2に示すように、ノッキング強度に比例した大きさの制御信号が出力されるように、ノッキング判定設定値6を設定している。
【0014】
また一般的に、ノッキング強度とエンジンが受けるダメージの大きさには、
(ダメージの大きさ)=(ノッキング強度)n 、(nは正の実数)
といった関係がある。そこで、図3に示すように、ノッキング強度をn乗(nは正の実数)した値に比例した大きさの信号が出力されるように、ノッキング判定設定値6を設定することもできる。
このように、ノッキング強度に比例した大きさの制御信号を出力することで、発生したノッキングの強度が大きい場合には、例えば点火時期を大きく補正し、発生したノッキングの強度が小さい場合には点火時期を小さく補正することが可能となり、正確にノッキングを回避してエンジンへのダメージを大幅に低減することができるのである。
【0015】
ノッキングが発生した場合にエンジンが受けるダメージの大きさは、ノッキングの強度及びノッキング発生の頻度の両方に影響を受けて変化するため、確実にノッキングを回避するためには、ノッキング強度及びノッキングの発生頻度によって、出力する信号の大きさを変化させる必要がある。
そこで、ノッキング強度及びノッキングの発生頻度によって、出力する信号の大きさを変化させるために、例えば次のように構成している。
図4は、エンジンの燃焼サイクルと発生したノッキングの強度との関係を表すグラフであり、各サイクルで発生したノッキングの強度をプロットし、それぞれの強度の値を平均した強度平均値Aが示されている。
また、これらの強度におけるノッキングの発生頻度を平均した頻度平均値を算出する。そして、この頻度平均値に比例した大きさの制御信号が出力されるように、構成している。
【0016】
また次のようにも構成できる。図6においては、エンジンの燃焼サイクルと発生したノッキングの強度との関係を示しており、各サイクルで発生したノッキングの強度がプロットしてある。一定のサイクル数の間に発生したそれぞれのノッキングの強度から、図7に示すような発生頻度分布曲線Bを算出し、その頻度の中間値を求める。そしてこの中間値に比例した大きさの制御信号が出力されるように、構成するのである。
【0017】
一般的にノッキングが発生した場合にエンジンが受けるダメージの大きさと、ノッキングの強度及びノッキング発生の頻度には、
(ダメージの大きさ)=(ノッキング強度)n ×(発生頻度)m 、(n及びmは正の実数)
といった関係がある。そこで、前記の頻度の中間値をm乗(mは正の実数)した値に比例した大きさの制御信号が出力されるように構成しても効率よくノッキングを回避することができる。
nn
【0018】
さらに確実にノッキングを回避するために、ノッキング強度をn乗(nは正の実数)した値及び頻度の中間値をm乗(mは正の実数)した値に比例した大きさの制御信号を出力するように構成することもできる。
以上のように、ノッキングが発生した場合にエンジンが受けるダメージの大きさに影響を及ぼす、ノッキング強度及び発生頻度に応じた大きさの制御信号を出力することで、確実なノッキング回避が行える。
また、リーンバーンや3元触媒といったように、ノッキングの形態が異なっていても同一方法で、ノッキングの検出、判定を行うことができるのである。即ち、様々な形態のノッキングが発生しても効率よく確実に、エンジンが受けるダメージを回避することができるのである。
【0019】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
請求項1の如く、内燃機関に発生するノッキングをノッキングセンサにより検出し、その検出信号に基づいてノッキング判定を行う方法において、ノッキング判定装置の出力電圧を、ノッキング強度のn乗(nは2以上の実数)及びノッキング発生頻度のm乗(mは正の実数)に応じて変化させるように構成したので、ノッキング強度をn乗(nは2以上の実数)した値、及びノッキング発生頻度のm乗(mは正の実数)に応じて変化させる、大きさの制御信号を出力して、発生したノッキングの強度が大きい場合に、発生頻度が多い場合には、点火時期を大きく補正し、発生したノッキングの強度が小さい場合には、発生頻度が少ない場合には、点火時期を小さく補正することが可能となり、正確にノッキングを回避してエンジンへのダメージを大幅に低減することができることとなった。
【0020】
さらに、請求項2や請求項3の如く、ノッキング発生頻度の中間値をm乗(mは正の実数)した値に比例した大きさの制御信号が出力されるように構成したり、ノッキング強度をn乗(nは正の実数)した値及び頻度の中間値をm乗(mは正の実数)した値の両方に比例した大きさの制御信号を出力するように構成して点火時期の補正量を変化させることで、さらに高効率で、確実なノッキング回避を行うことが可能となった。
【0021】
以上のように、ノッキングが発生した場合にエンジンが受けるダメージの大きさに影響を及ぼす、ノッキング強度及び発生頻度に応じた大きさの制御信号を出力することで、確実なノッキング回避が行え、リーンバーンや3元触媒といったように、ノッキングの形態が異なっていても同一方法で、ノッキングの検出、判定を行うことができるのである。即ち、様々な形態のノッキングが発生しても効率よく確実に、エンジンが受けるダメージを回避することができることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のノッキング判定方法を用いるノッキング検出装置の全体構成を示すブロック図である。
【図2】 ノッキング強度と制御信号の出力電圧との関係を示す図である。
【図3】 同じく別実施例を示す図である。
【図4】 燃焼サイクルとノッキング強度との関係及びノッキング強度の平均値を示す図である。
【図5】 ノッキング強度の平均値と制御信号の出力電圧との関係を示す図である。
【図6】 燃焼サイクルとノッキング強度との関係を示す図である。
【図7】 ノッキング強度とノッキング発生頻度との関係を示す図
【符号の説明】
X 強度平均値
1 ノッキングセンサ
4 演算装置
6 判定用設定値
15 フィルタ回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a knocking determination method in an apparatus that detects knocking occurring in an internal combustion engine with a knocking sensor and performs knocking determination based on a detection result.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, vibration caused by a knocking phenomenon generated in an internal combustion engine is detected as a knocking detection signal by a knocking sensor, and this knocking detection signal is passed through a filter circuit to remove low-frequency and high-frequency noise components, and a specific frequency. Only the knocking frequency component of the signal is passed, and then only the detection signal at a certain time is taken out through the time gate, and the magnitude of the waveform of the detection signal is compared with the preset setting value for determination. Thus, a technique for determining the presence or absence of knocking is known.
For example, it is as described in Japanese Patent Publication No. 7-13507.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the magnitude of damage that the engine receives when knocking changes depending on the strength of knocking and the frequency of knocking, the ignition timing control is performed by determining only the presence or absence of knocking as in the past. However, the knocking avoidance control is insufficient, and there are cases where knocking cannot be avoided even though the control is performed.
Therefore, the present invention provides a knock determination method capable of avoiding knocking accurately and efficiently.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems will be described.
[0005]
According to another aspect of the present invention, in the method of detecting knocking generated in the internal combustion engine by a knocking sensor and performing knocking determination based on the detection signal, the output voltage of the knocking determination device is set to the nth power of knocking intensity (n is 2 or more). ) And the m-th occurrence frequency of knocking (m is a positive real number) .
[0006]
The knocking determination method according to claim 1, wherein the knocking determination apparatus according to claim 1, wherein the knocking intensity generated during a certain number of cycles depends on the nth power of the knocking intensity and the mth power of the average value of the occurrence frequencies. The output voltage is changed .
[0007]
In the knocking determination method according to claim 1, in the knocking determination method according to claim 1, an occurrence frequency distribution with respect to knocking intensity of knocking that has occurred during a predetermined number of cycles is obtained, and according to an m-th power of an intermediate value of the frequency in the frequency distribution. The output voltage of the knocking determination device is changed .
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described.
[0009]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a knocking detection apparatus using the knocking determination method of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the relationship between knocking strength and the output voltage of a control signal.
[0010]
FIG. 3 is a view showing another embodiment, and FIG. 4 is a view showing the relationship between the combustion cycle and the knocking strength and the average value of the knocking strength.
[0011]
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the average value of the knocking strength and the output voltage of the control signal, FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the combustion cycle and the knocking strength, and FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the knocking strength and the knocking occurrence frequency. FIG.
[0012]
First, the overall configuration of the knocking detection device will be described with reference to FIG.
A knocking sensor 1 detects vibration due to a knocking phenomenon that occurs in an internal combustion engine (excluding a diesel engine). This detection signal includes a time gate that passes only the signal generated at a certain time, a band-pass filter that removes low-frequency and high-frequency noise components from a certain frequency, and passes only a signal of a specific frequency. It passes through the built-in filter circuit 15.
Then, the detection signal that has passed through the filter circuit 15 is subjected to arithmetic processing by the arithmetic device 4, the degree of knocking and the degree of frequency are determined based on the knock determination setting value 6, and an output signal corresponding to the determination result is output. It is. The arithmetic device 4 and the knocking determination setting value 6 form a knocking determination device.
[0013]
Next, the knocking determination method will be described.
The detection signal that has passed through the filter circuit 15 has a waveform size measured in the arithmetic unit 4, and is a signal that is output by comparing the measured waveform size, that is, the knocking strength and the knocking determination set value 6. Determine the voltage. In this case, as shown in FIG. 2, the knock determination setting value 6 is set so that a control signal having a magnitude proportional to the knocking strength is output.
[0014]
In general, the knocking strength and the amount of damage the engine takes
(Damage magnitude) = (Knock strength) n , (n is a positive real number)
There is a relationship. Therefore, as shown in FIG. 3, the knocking determination setting value 6 can be set so that a signal having a magnitude proportional to the value obtained by multiplying the knocking strength to the nth power (n is a positive real number) is output.
In this way, by outputting a control signal having a magnitude proportional to the knocking intensity, when the generated knocking intensity is large, for example, the ignition timing is corrected largely, and when the generated knocking intensity is small, the ignition is performed. It becomes possible to correct the timing to be small, and it is possible to avoid knocking accurately and greatly reduce damage to the engine.
[0015]
When knocking occurs, the magnitude of damage to the engine changes depending on both the strength of knocking and the frequency of knocking. Therefore, in order to avoid knocking reliably, knocking strength and occurrence of knocking It is necessary to change the magnitude of the output signal depending on the frequency.
Therefore, in order to change the magnitude of the signal to be output depending on the knocking intensity and the frequency of occurrence of knocking, for example, the following configuration is adopted.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the combustion cycle of the engine and the magnitude of knocking that has occurred, and plots the magnitude of knocking that occurred in each cycle, and shows an average intensity value A that averages the values of the respective magnitudes. ing.
Further, a frequency average value is calculated by averaging the occurrence frequencies of knocking at these intensities. And it is comprised so that the control signal of the magnitude | size proportional to this frequency average value may be output.
[0016]
It can also be configured as follows. FIG. 6 shows the relationship between the combustion cycle of the engine and the intensity of knocking that has occurred, and the intensity of knocking that has occurred in each cycle is plotted. An occurrence frequency distribution curve B as shown in FIG. 7 is calculated from the intensity of each knock occurring during a certain number of cycles, and an intermediate value of the frequencies is obtained. Then, a control signal having a magnitude proportional to the intermediate value is output.
[0017]
In general, the magnitude of damage to the engine when knocking occurs, the strength of knocking and the frequency of knocking
(Damage magnitude) = (Knock strength) n × (Frequency) m , (n and m are positive real numbers)
There is a relationship. Therefore, knocking can be efficiently avoided even if a control signal having a magnitude proportional to a value obtained by multiplying the intermediate value of the frequency to the power of m (m is a positive real number) is output.
nn
[0018]
Further, in order to avoid knocking with certainty, a control signal having a magnitude proportional to a value obtained by knocking the knocking strength to the nth power (n is a positive real number) and a value obtained by multiplying the intermediate value of the frequency to the mth power (m is a positive real number). It can also be configured to output.
As described above, it is possible to reliably avoid knocking by outputting a control signal having a magnitude corresponding to the knocking strength and occurrence frequency, which affects the magnitude of damage to the engine when knocking occurs.
Further, even if the knocking form is different, such as lean burn or three-way catalyst, knocking can be detected and determined by the same method. That is, even if various types of knocking occur, damage to the engine can be avoided efficiently and reliably.
[0019]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
According to another aspect of the present invention, in the method of detecting knocking occurring in the internal combustion engine by a knocking sensor and performing knocking determination based on the detection signal, the output voltage of the knocking determination device is set to the nth power of knocking intensity (n is 2 or more). ) And the m-th occurrence of knocking occurrence frequency (m is a positive real number), the value obtained by changing the knocking intensity to the nth power ( where n is a real number of 2 or more ) and m th power (m is a positive real number) is changed according to, and outputs the control signal magnitude, when the intensity of the generated knocking is high, if the frequency is high, largely corrects the ignition timing, generation If the generated knocking strength is low , the ignition timing can be corrected to be small if the frequency of occurrence is low , and knocking can be avoided accurately to avoid damage to the engine. It was possible to greatly reduce the age.
[0020]
Further, as in claims 2 and 3, a control signal having a magnitude proportional to a value obtained by multiplying an intermediate value of the occurrence frequency of knocking to the power of m (m is a positive real number) is output, Is configured to output a control signal having a magnitude proportional to both a value obtained by multiplying n to the power of n (n is a positive real number) and a value obtained by multiplying an intermediate frequency value to the power of m (m is a positive real number). By changing the correction amount, it becomes possible to avoid knocking with higher efficiency and reliability.
[0021]
As described above, by outputting a control signal with a magnitude corresponding to the knocking strength and frequency of occurrence that affects the magnitude of damage to the engine when knocking occurs, reliable knocking avoidance can be achieved. Even if the form of knocking is different, such as burn or three-way catalyst, knocking can be detected and determined by the same method. That is, even if various types of knocking occur, damage to the engine can be avoided efficiently and reliably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a knocking detection apparatus using a knocking determination method of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between knocking strength and an output voltage of a control signal.
FIG. 3 is also a diagram showing another embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a combustion cycle and knocking strength and an average value of knocking strength.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an average value of knocking strength and an output voltage of a control signal.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a combustion cycle and knocking strength.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between knocking strength and knocking occurrence frequency.
X Intensity average value 1 Knocking sensor 4 Arithmetic unit 6 Setting value for judgment 15 Filter circuit

Claims (3)

内燃機関に発生するノッキングをノッキングセンサにより検出し、その検出信号に基づいてノッキング判定を行う方法において、ノッキング判定装置の出力電圧を、ノッキング強度のn乗(nは2以上の実数)及びノッキング発生頻度のm乗(mは正の実数)に応じて変化させたことを特徴とするノッキング判定方法。 In a method of detecting knocking occurring in an internal combustion engine with a knocking sensor and performing knocking determination based on the detection signal, the output voltage of the knocking determination device is set to the nth power of knocking intensity (n is a real number of 2 or more) and knocking occurs. A knocking determination method characterized in that the frequency is changed according to the m-th power (m is a positive real number) . 請求項1記載のノッキング判定方法において、一定サイクル数の間に発生したノッキングの、ノッキング強度のn乗と、その発生頻度の平均値のm乗に応じて、ノッキング判定装置の出力電圧を変化させたことを特徴とするノッキング判定方法。 The knock determination method according to claim 1, wherein the output voltage of the knock determination device is changed according to the nth power of the knocking intensity and the mth power of the average value of the knocking frequency generated during a certain number of cycles. A knocking determination method characterized by that. 請求項1記載のノッキング判定方法において、一定サイクル数の間に発生したノッキングの、ノッキング強度に対する発生頻度分布を求め、その頻度分布における頻度の中間値のm乗に応じて、ノッキング判定装置の出力電圧を変化させたことを特徴とするノッキング判定方法。 The knocking determination method according to claim 1, wherein an occurrence frequency distribution of knocking that has occurred during a certain number of cycles with respect to a knocking intensity is obtained, and an output of the knocking determination device is generated according to an mth power of an intermediate value of the frequency in the frequency distribution. A knocking determination method characterized by changing a voltage .
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