JP4364412B2 - Knock control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関におけるノック発生の有無を検出し、内燃機関の運転状態を制御する内燃機関用ノック制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、内燃機関用ノック制御装置に関連する先行技術文献としては、特開平7−103856号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、スイッチトキャパシタフィルタのノック検出周波数の切替えに際し、最新のバックグランドレベルVBGに適合定数Kを乗算してノック判定レベルVJLを求め、このノック判定レベルVJLとスイッチトキャパシタフィルタによる濾波信号のピーク値VP とが比較され、内燃機関におけるノック発生の有無を判定する技術が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ノック検出周波数を切替えたとき、検出される周波数のノイズ量が変化し、これに連れてバックグランドレベルも変化するためノック検出周波数に見合った適合定数Kがあることが分かった。即ち、適合定数Kを固定値として求めたノック判定レベルを用いると、ノイズ発生をノック発生と誤判定することがあり、この際には、点火時期の不適切な遅角制御が行われ、内燃機関の出力低下が発生する。また、ノック発生を適切に検出できないときには、点火時期の進角制御によってノック音が大きくなるという不具合があった。
【0004】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、ノック検出周波数の切替時においても、内燃機関におけるノック発生の有無を正確に判定しノック制御可能な内燃機関用ノック制御装置の提供を課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1の内燃機関用ノック制御装置によれば、信号検出手段からの振動波形信号からノック特有の周波数帯域の信号を濾波する周波数切替手段で切替えられた帯域通過フィルタの濾波周波数帯域と、バックグランドレベル演算手段で算出される帯域通過フィルタによる濾波信号のレベル推移に対応したバックグランドレベルとに基づき、判定レベル切替手段でノック判定レベルが切替えられる。このノック判定レベルと帯域通過フィルタによる濾波信号とがノック判定手段で比較されることにより、内燃機関におけるノック発生の有無が正確に判定される。このようにして得られた判定結果によってノック制御手段では、内燃機関の運転状態が適切に制御される。
【0006】
請求項2の内燃機関用ノック制御装置における周波数切替手段では、内燃機関の機関回転速度に応じて帯域通過フィルタの濾波周波数帯域が切替えられることで、帯域通過フィルタによる内燃機関におけるノック発生の有無が正確に判定される。
【0007】
請求項3の内燃機関用ノック制御装置における周波数切替手段では、内燃機関の負荷に応じて帯域通過フィルタの濾波周波数帯域が切替えられることで、帯域通過フィルタによる内燃機関におけるノック発生の有無が正確に判定される。
【0008】
請求項4の内燃機関用ノック制御装置における判定レベル切替手段では、ノック判定レベルにおける適合定数が内燃機関の運転状態に応じたものに切替えられることで、帯域通過フィルタによる内燃機関におけるノック発生の有無が正確に判定される。
【0009】
請求項5の内燃機関用ノック制御装置における判定レベル切替手段では、ベース値に所定の補正量を加減算して適合定数が得られることで必要な記憶容量を最小にすることができ、この適合定数に基づき切替えられるノック判定レベルによれば、帯域通過フィルタによる内燃機関におけるノック発生の有無が正確に判定される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【0011】
図1は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用ノック制御装置における全体構成を示すブロック図である。
【0012】
図1において、図示しない内燃機関に取付けられ、内燃機関で発生する振動を検出するノックセンサ1、このノックセンサ1からの出力信号を入力しノック特有の周波数帯域の信号を濾波するスイッチトキャパシタフィルタ(Switched Capacitor Filter;以下、単に『SCF』と記す)2、内燃機関のクランクシャフト回転数を検出する回転数センサ3、この回転数センサ3により検出される機関回転速度NEに基づきSCF2のフィルタ特性を制御するフィルタ制御回路4、制御されるSCF2の濾波信号に基づき内燃機関におけるノック発生の有無を検出するノック検出回路5、このノック検出回路5によりノック発生が検出されたとき、ノック発生状態を抑制すべく点火時期等を制御するノック抑制回路6からなる。
【0013】
次に、上述の各回路の詳細な構成及び機能、動作について詳述する。
【0014】
まず、ノックセンサ1の出力信号からノック特有の周波数帯域信号を濾波するSCF2は、例えば、図2に示すような構成からなり、ここでは、2次のSCFを用いている。このSCF2は、コンデンサ21a〜21g、例えば、FETからなるスイッチング素子22a〜22e及びオペアンプ(演算増幅器)23,24を備えている。そして、スイッチング素子22a〜22eを、図2に実線にて示す状態と破線にて示す状態とに切替えるようスイッチング動作させることによって、その切替速度(スイッチング周期)に対応した中心周波数を持って入力端子Vinに入力される信号を帯域濾波する特定周波数帯域通過フィルタとしてのバンドパスフィルタとして機能する。
【0015】
図2に示すSCF2では、中心周波数f0 が次式(1)にて設定されているものとする。ここで、fCLK はスイッチング素子22a〜22eをスイッチング動作させるべくフィルタ制御回路4から出力されるスイッチング駆動信号の周波数、即ち、これらスイッチング素子22a〜22eのスイッチング周波数である。
【0016】
【数1】
f0 =fCLK /20 ・・・(1)
【0017】
また、フィルタ制御回路4は、回転数センサ3により検出される機関回転速度NEに基づき、スイッチング周波数fCLK を決定するための値nを設定するn設定部41及び設定された値nに応じたスイッチング周波数fCLK を持つスイッチング駆動信号を生成してこれをSCF2に対し出力する駆動信号発生部42を備えている。
【0018】
このうち、n設定部41は、例えば、図3に示すフローチャートの処理手順に従って値nが自動設定される。即ち、機関回転速度NEが回転数センサ3によって検出されているものとすると、n設定部41では、図3のステップS101で、内燃機関の、例えば、所定クランク角毎にその機関回転速度NEが読込まれる。次にステップS102に移行して、ステップS101で読込まれた機関回転速度NEと予め設定されている所定の機関回転速度NEo とが比較される。この所定の機関回転速度NEo とは、ノック発生を示す周波数帯域が変化する内燃機関の運転状態の変化に対応した機関回転速度として設定されるもので、通常は、例えば、4000〔rpm〕の機関回転速度に対応した値が選ばれる。
【0019】
そして、ステップS102の判定条件が成立、即ち、機関回転速度NEが所定の機関回転速度NEo 未満と小さいときにはステップS103に移行し、値nとして「3」が設定されたのち本ルーチンを終了する。一方、ステップS102の判定条件が成立せず、即ち、機関回転速度NEが所定の機関回転速度NEo 以上と大きいときにはステップS104に移行し、値nとして「2」が設定されたのち本ルーチンを終了する。このようにして設定された値nは、駆動信号発生部42に付与される。
【0020】
駆動信号発生部42は、例えば、図4に示すような構成からなり、n設定部41から付与される値nに対応するスイッチング周波数fCLK を持つ駆動信号を生成する。即ち、図4に示すように、駆動信号発生部42において、カウンタ421は図示しない水晶発振子から発振される例えば、周波数1〔MHz 〕のパルス信号を入力し、このパルス信号の立上がりエッジを計数するカウンタであり、コンペアレジスタ422はカウンタ421の計数値とn設定部41から付与される値nとを比較して両者の値が一致したとき、カウンタ421及び反転ラッチ回路423に対してリセット信号を出力する回路である。反転ラッチ回路423は、リセット信号が加えられる毎に、即ち、カウンタ421がリセットされる毎に論理レベルが反転する信号をSCF2の駆動信号(スイッチング駆動信号)として出力する。
【0021】
図5及び図6は、n設定部41を介して設定された値nが「3」または「2」であった場合における駆動信号発生部42の動作をそれぞれ示す。例えば、n設定部41を介して設定された値nが「3」であった場合、駆動信号発生部42は、図5に示すように、駆動信号を生成し出力する。即ち、図5(a)に示すように、水晶発振子から発振されている発振パルスに対し、カウンタ421は、その立上がりエッジ毎に、図5(b)に示すように、カウント1(時刻t1 )、カウント2(時刻t2 )、カウント3(時刻t3 )のようにカウントを進め、計数値がカウント3に達したときに、コンペアレジスタ422によりその計数値がリセットされる。
【0022】
このような動作が繰返されることにより、反転ラッチ回路423からは、図5(c)に示すように、論理レベルが反転される駆動信号が出力される。ここで、値nが「3」に設定されている場合には、発振パルスを6分周した周波数の駆動信号が得られることとなり、発振パルスの周波数が1〔MHz 〕であれば、スイッチング周波数fCLK は次式(2)にて設定される周波数を持つ駆動信号として得られる。
【0023】
【数2】
fCLK =1〔MHz 〕/6≒167〔kHz 〕 ・・・(2)
【0024】
一方、n設定部41を介して設定された値nが「2」である場合には、駆動信号発生部42は、図6に示すように、駆動信号を発生し出力する。即ち、図6(a)に示すように、水晶発振子から発振されている発振パルスに対し、カウンタ421は、その立上がりエッジ毎に、図6(b)に示すように、カウント1(時刻t1 )、カウント2(時刻t2 )のようにカウントを進め、計数値がカウント2に達したときに、コンペアレジスタ422によりその計数値がリセットされる。このような動作が繰返されることにより、反転ラッチ回路423からは、図6(c)に示すように、論理レベルが反転される駆動信号が出力される。ここで、値nが「2」に設定されている場合には、発振パルスを4分周した周波数の駆動信号が得られることとなり、発振パルスの周波数が1〔MHz 〕であれば、スイッチング周波数fCLK は次式(3)にて設定される周波数を持つ駆動信号として得られる。
【0025】
【数3】
fCLK =1〔MHz 〕/4=250〔kHz 〕 ・・・(3)
【0026】
上述したSCF2は、このような駆動信号に基づきスイッチング素子22a〜22eが駆動され、その中心周波数f0 (濾波周波数帯域)が切替えられる。図7にSCF2の周波数特性を示すように、駆動信号の周波数fCLK として167〔kHz 〕が選ばれている場合、即ち、機関回転速度NEが所定値NEo 未満と小さく、値nが「3」に設定されている場合には、SCF2は次式(4)にて算出される中心周波数f0 を持つ特定周波数帯域通過フィルタとなる。
【0027】
【数4】
f0 =167〔kHz 〕/20≒8.3〔kHz 〕 ・・・(4)
【0028】
また、駆動信号の周波数fCLK として250〔kHz 〕が選ばれている場合、即ち、機関回転速度NEが所定値NEo 以上と大きく、値nが「2」に設定されている場合には、SCF2は次式(5)にて算出される中心周波数f0 を持つ特定周波数帯域通過フィルタとなる。
【0029】
【数5】
f0 =250〔kHz 〕/20=12.5〔kHz 〕 ・・・(5)
【0030】
ノック検出回路5は、上述の周波数特性を持ってノックセンサ1の出力信号を濾波するSCF2の濾波信号に基づき、内燃機関のノック発生の有無を検出する回路であり、図1に示すように、ピークホールド部51、バックグランドレベル演算部52、徐変テーブル53、更新量演算部54、判定レベル演算部55及び判定部56を備えている。ここで、ピークホールド部51は入力される濾波信号を内燃機関の所定クランク角間毎にピークホールドする部分である。このピークホールドされた信号であるピーク値VP は、ノック強度値に対応し、バックグランドレベル演算部52及び判定部56に対してそれぞれ出力される。
【0031】
バックグランドレベル演算部52は、ピークホールド部51からのピーク値VP を内燃機関の例えば、点火サイクル所定回数分だけ平均化処理しバックグランドレベルVBGを求めると共に、このバックグランドレベルVBGとその都度のピーク値VP とを比較し、ピーク値VP がバックグランドレベルVBGより大きいときには、所定の更新量ΔVが加算されバックグランドレベルVBGが更新される(VBG←VBG+ΔV)。一方、ピーク値VP がバックグランドレベルVBGより小さいときには、所定の更新量ΔVが減算されバックグランドレベルVBGが更新される(VBG←VBG−ΔV)。
【0032】
これら更新されたバックグランドレベルVBGは、判定レベル演算部55に対して出力されると共に、最新のバックグランドレベルVBGとして、次回のピーク値VP と比較されるべくバックグランドレベル演算部52内のメモリ(図示略)に適宜、記憶保持される。
【0033】
また、バックグランドレベル演算部52では、上述したフィルタ制御回路4による値nの設定を監視しており、値nの設定切替が行われたとき、即ち、内燃機関の運転状態が変化したとき(本実施例では、機関回転速度4000〔rpm〕を境として機関回転速度NEが上昇または下降したとき)には、徐変テーブル53及び更新量演算部54との協動のもとに、更に図8に示すフローチャートに従って処理が実行される。
【0034】
即ち、フィルタ制御回路4によって値nが切替えられたとすると、バックグランドレベル演算部52では、図8のステップS201で、フィルタ制御回路4によって値nが切替えられたかが判定される。ステップS201の判定条件が成立、即ち、値nが切替えられたときにはステップS202に移行し、内蔵する第1カウンタC1に値「10」がセットされる。次にステップS203に移行して、この時点での最新のバックグランドレベルVBGとピーク値VP との差の絶対値が所定値αを越えているかが判定される。この所定値αとは、値nの切替直後、即ち、SCF2の濾波周波数帯域の変更直後における濾波信号の極端なレベル変動の有無を監視する値である。
【0035】
ステップS203の判定条件が成立、即ち、バックグランドレベルVBGとピーク値VP との差の絶対値が所定値αを越え大きいときにはステップS204に移行し、濾波信号に極端なレベル変動があったとして、バックグランドレベル演算部52にて内蔵する第2カウンタC2に値「1」がセットされる。次にステップS205に移行して、ノック判定禁止フラグFLAGに値「1」がセットされ、判定部56によるノック判定が禁止される。このことは、判定禁止信号PBを通じて判定部56に伝達される。
【0036】
一方、ステップS203の判定条件が成立せず、即ち、バックグランドレベルVBGとピーク値VP との差の絶対値が所定値α未満と小さいときにはステップS206に移行し、バックグランドレベル演算部52にてバックグランドレベルVBGとピーク値VP との差の絶対値が後述の所定値β未満であるかが判定される。ステップS206の判定条件が成立、即ち、バックグランドレベルVBGとピーク値VP との差の絶対値が所定値β未満と小さいときにはステップS207に移行し、第2カウンタC2にセットする値が「−1」に変更される。一方、ステップS206の判定条件が成立せず、即ち、バックグランドレベルVBGとピーク値VP との差の絶対値が所定値β以上と大きいときにはステップS208に移行し、第2カウンタC2にセットする値が「0」に変更される。
【0037】
そして、ステップS209に移行し、バックグランドレベル演算部52にて何れの場合もノック判定禁止フラグFLAGが「0」にリセットされる。ステップS205またはステップS209の処理ののちステップS210に移行し、第1カウンタC1にセットされている値が、第2カウンタC2にセットした値による補正のもとにデクリメントされる(C1←C1+C2−1)。
【0038】
ここで、所定値βとは、最新のバックグランドレベルVBGに比してピーク値VP が安定またはそれに近い状態に遷移されたか否かを判定するための値であり、バックグランドレベルVBGとピーク値VP との差の絶対値が所定値β以上と大きく第2カウンタC2に値「0」がセットされる場合とは、ピーク値VP の通常の過渡状態にあって、第1カウンタC1のデクリメントも「1」ずつ通常に実施されることを意味する。これに対して、バックグランドレベルVBGとピーク値VP との差の絶対値が所定値β未満と小さく第2カウンタC2に値「−1」がセットされる場合とは、ピーク値VP の安定またはそれに近い状態にあって第1カウンタC1のデクリメントが「2」ずつ加速度的に実施されることを意味する。
【0039】
このようにして、第1カウンタC1のデクリメントを実施したバックグランドレベル演算部52は、このデクリメントされた第1カウンタC1の値によって徐変テーブル53をアクセスし、徐変テーブル53から徐変データT(C1)を読出して更新量演算部54に出力する。
【0040】
徐変テーブル53は、例えば、図9に示すように、第1カウンタC1の値に対応した徐変データT(C1)が予め格納されているメモリ(例えば、ROM)テーブルである。即ち、この徐変テーブル53によれば、デクリメントされる第1カウンタC1の値が「10」〜「7」にあるようなデクリメント初期、即ち、濾波信号のピーク値VP が過渡状態にある初期のうちは、その徐変データT(C1)として例えば、「5」のように比較的大きな値が読出されるようになるが、デクリメントされる第1カウンタC1の値が「6」〜「4」となるデクリメント中期、または「3」〜「0」となるデクリメント後期には、その徐変データT(C1)として例えば、「3」、「1.5」または「1」のように徐々に小さな値が読出されるようになる。
【0041】
更新量演算部54は、図8のステップS211で、このように読出される徐変データT(C1)に基づき更新量ΔVについて拡張演算を実行する部分であり〔ΔV←ΔV×T(C1)〕、この算出された拡張更新量ΔVの値がバックグランドレベル演算部52に対して返される。このように、拡張更新量ΔVが返されたバックグランドレベル演算部52は、上述と同様に、最新のバックグランドレベルVBGとピーク値VP とを比較して、ピーク値VP がバックグランドレベルVBGより大きいときには、バックグランドレベルVBGに拡張更新量ΔVを加算して更新し、一方、ピーク値VP がバックグランドレベルVBGより小さいときには、バックグランドレベルVBGから拡張更新量ΔVを減算して更新する。
【0042】
そして、バックグランドレベル演算部52は、図8のステップS212の判定条件が成立せず、即ち、第1カウンタC1の値が「0」でないときには上述のステップS203以降の処理が同様に繰返し実行される。一方、ステップS212の判定条件が成立、即ち、第1カウンタC1の値が「0」であるときにはステップS213に移行し、ノック判定禁止フラグFLAGが「0」にリセットされたのち、更新量ΔVを所定値としてバックグランドレベルVBGを更新する上述の処理が繰返し実行される。
【0043】
判定レベル演算部55は、バックグランドレベル演算部52を通じて更新されたバックグランドレベルVBGに、後述のように、例えば、回転数センサ3を通じて検出される機関回転速度NEに応じて設定される適合定数Kを乗算し、ノック発生の有無を判定するためのノック判定レベルVJLを次式(6)にて算出、設定する部分である。
【0044】
【数6】
VJL=K・VBG ・・・(6)
【0045】
また、判定部56は、この算出、設定されたノック判定レベルVJLとその都度の濾波信号のピーク値VP との比較に基づき、内燃機関にノック発生しているか否かを判定する部分である。詳しくは、ピーク値VP がノック判定レベルVJLを越えていればノック発生有りと判定され、ピーク値VP がノック判定レベルVJLを越えていなければノック発生なしと判定される。
【0046】
このように、ノック検出回路5によれば、値nの設定変更に伴って、即ち、SCF2の濾波周波数帯域の切替に伴って濾波信号のレベルが大きく変化する場合であっても、バックグランドレベル演算部52、徐変テーブル53及び更新量演算部54を通じて、図8に示すように、第1カウンタC1に最初にセットされる値に対応した所定期間だけ、更新量ΔVを最初に拡大し、この後、徐々に拡大量を減少させる制御が実施されることから、ノック判定レベルVJLも、大きく変化した濾波信号の信号レベルに相応して、ノック発生の有無を適正に判定することのできるレベルへと迅速に移行されることで、ノック検出回路5としてのノック検出精度も好適に維持されるようになる。なお、ノック抑制回路6は、ノック検出回路5の判定部56からノック発生有りと判定された信号が出力されると、ノック抑制すべく点火時期を所定量遅角制御する周知の回路である。
【0047】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用ノック制御装置のノック検出回路5のバックグランドレベル演算部52、判定レベル演算部55及び判定部56におけるノック判定の処理手順を示す図10のフローチャートに基づき、図11〜図13を参照して説明する。ここで、図11は図10の処理における機関回転速度NE〔rpm〕をパラメータとして適合定数Kのベース値KB を求めるテーブルである。図12は図10の処理におけるSCF2の中心周波数〔kHz 〕に対応する補正量を求めるテーブルである。図13は図10の処理における機関回転速度NE〔rpm〕をパラメータとして設定される適合定数Kを示す特性図である。なお、このノック判定ルーチンは内燃機関の各燃焼サイクルのノック検出区間終了タイミング毎にノック検出回路5にて繰返し実行される。
【0048】
図10において、ステップS301で、上述のように、バックグランドレベルVBG算出処理が実行される。次にステップS302に移行して、SCF2の中心周波数が8.3〔kHz 〕であるかが判定される。ステップS302の判定条件が成立、即ち、中心周波数が8.3〔kHz 〕であるときにはステップS303に移行し、中心周波数8.3〔kHz 〕に見合う適合定数Kが選定される。一方、ステップS302の判定条件が成立せず、即ち、中心周波数が8.3〔kHz 〕でないときにはステップS304に移行し、中心周波数12.5〔kHz 〕に見合う適合定数Kが選定される。
【0049】
この適合定数Kとしては、まず、図11のテーブルに示すように、このときの内燃機関の運転状態を表す機関回転速度NE〔rpm〕に応じて適合定数Kのベース値KB が求められる。次に、図12のテーブルに示すように、中心周波数〔kHz 〕が低周波帯fLc にあるときには補正量が「0」、中心周波数〔kHz 〕が高周波帯fHc にあるときには補正量が「VAL1」に設定される。これにより、図13の特性図に示すように、中心周波数〔kHz 〕が低周波数帯域fLにあるときには、ベース値KB のままとなり、一方、中心周波数〔kHz 〕が高周波数帯域fHにあるときには適合定数Kはベース値KB に補正量VAL1が加算され、それぞれの周波数帯域における機関回転速度NEに対する適合定数Kが設定される。なお、低周波数帯域fLと高周波数帯域fHとの帯域間における相互切替に際しては、図13の特性図に示すように、機関回転速度NEに対して所定幅(NECH1 〜NECH2 )のヒステリシスが設けられ、適合定数Kのチャタリングが防止されている。
【0050】
ステップS303またはステップS304で適合定数Kが選定されたのちステップS305に移行し、上述のように算出されたノック判定レベルVJLに基づきノック判定が実行され、本ルーチンを終了する。
【0051】
このように、本実施例の内燃機関用ノック制御装置は、内燃機関(図示略)で発生する振動波形信号を検出する信号検出手段としてのノックセンサ1と、ノックセンサ1で検出された振動波形信号を入力しノック特有の周波数帯域の信号を濾波する帯域通過フィルタとしてのSCF(スイッチトキャパシタフィルタ)2と、SCF2による濾波信号に基づき、その濾波信号のレベル推移に対応したバックグランドレベルVBGを算出するノック検出回路5にて達成されるバックグランドレベル演算手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段としての回転数センサ3と、内燃機関の運転状態に基づき、SCF2の濾波周波数帯域を切替制御するフィルタ制御回路4にて達成される周波数切替手段と、前記バックグランドレベル演算手段で算出されたバックグランドレベルVBG及び前記周波数切替手段で切替えられたSCF2の濾波周波数帯域に基づきノック判定レベルVJLを切替えるノック検出回路5にて達成される判定レベル切替手段と、SCF2による濾波信号とノック判定レベルVJLとに基づき内燃機関におけるノック発生の有無を判定するノック検出回路5にて達成されるノック判定手段と、前記ノック判定手段による判定結果に応じて内燃機関の運転状態を制御するノック抑制回路6にて達成されるノック制御手段とを具備するものである。
【0052】
つまり、SCF2による濾波信号のレベル推移に対応したバックグランドレベルVBG及びSCF2の濾波周波数帯域に基づきノック判定レベルVJLが切替えられる。このノック判定レベルVJLとSCF2による濾波信号のピーク値VP とが比較されることにより、内燃機関におけるノック発生の有無が正確に判定される。このようにして得られた判定結果によれば、内燃機関の運転状態を適切に制御することができる。
【0053】
また、本実施例の内燃機関用ノック制御装置のフィルタ制御回路4にて達成される周波数切替手段は、SCF2の濾波周波数帯域を内燃機関の機関回転速度NEに応じて切替えるものである。これにより、内燃機関の機関回転速度NEに応じてSCF2の濾波周波数帯域の中心周波数が自動的に適切に切替えられ、結果として、SCF2による内燃機関におけるノック発生の有無を正確に判定することができる。
【0054】
そして、本実施例の内燃機関用ノック制御装置のノック検出回路5にて達成される判定レベル切替手段は、ノック判定レベルVJLにおける適合定数Kを内燃機関の運転状態に応じて切替えるものである。これにより、ノック判定レベルVJLを内燃機関の運転状態に応じたものに切替えることができ、結果として、SCF2による内燃機関におけるノック発生の有無を正確に判定することができる。
【0055】
更に、本実施例の内燃機関用ノック制御装置のノック検出回路5にて達成される判定レベル切替手段は、ベース値KB に所定の補正量VAL1を加算して得られる適合定数Kに基づきノック判定レベルVJLを切替えるものである。これにより、ノック判定レベルVJLを設定するためには、予めベース値KB 、所定の補正量VAL1を記憶させておくだけでよいため、必要な記憶容量を最小にすることができ、このように設定されたノック判定レベルVJLによれば、SCF2による内燃機関におけるノック発生の有無を正確に判定することができる。
【0056】
ところで、上記実施例では、SCF2の濾波周波数帯域を内燃機関の機関回転速度NEにて切替えているが、内燃機関の負荷として、例えば、充填効率等に応じて切替えるようにしてもよい。このような内燃機関用ノック制御装置のフィルタ制御回路4にて達成される周波数切替手段は、SCF2の濾波周波数帯域を内燃機関の負荷に応じて切替えるものであり、上述の実施例と同様の作用・効果が期待できる。
【0057】
また、上記実施例では、内燃機関におけるノック特有の周波数帯域の信号を濾波する帯域通過フィルタとしてSCF2を用いたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、複数の特定周波数帯域通過フィルタとしてのバンドパスフィルタや複数の特定周波数帯域阻止フィルタとしてのバンドエリミネーションフィルタ等を用いても構成でき、それらを適宜、切替えることで同様の作用・効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用ノック制御装置における全体構成を示すブロック図である。
【図2】 図2は図1のSCFの詳細な構成を示すブロック図である。
【図3】 図3は図1のフィルタ制御回路のn設定部における処理手順を示すフローチャートである。
【図4】 図4は図1のフィルタ制御回路の駆動信号発生部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図5】 図5は図4のフィルタ制御回路の駆動信号発生部のn=3のときの動作を示すタイミングチャートである。
【図6】 図6は図4のフィルタ制御回路の駆動信号発生部のn=2のときの動作を示すタイミングチャートである。
【図7】 図7は図1のSCFにおける周波数と利得との関係を示す特性図である。
【図8】 図8は図1のノック検出回路のバックグランドレベル演算部及び更新量演算部における処理手順を示すフローチャートである。
【図9】 図9は図1のノック検出回路の徐変テーブルにおける第1カウンタと徐変データとの関係を示す特性図である。
【図10】 図10は図1のノック検出回路のバックグランドレベル演算部、判定レベル演算部及び判定部におけるノック判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図11】 図11は図10の処理における機関回転速度をパラメータとして適合定数のベース値を求めるテーブルである。
【図12】 図12は図10の処理におけるSCFの中心周波数に対応する補正量を求めるテーブルである。
【図13】 図13は図10の処理における機関回転速度をパラメータとして設定される適合定数を示す特性図である。
【符号の説明】
1 ノックセンサ(信号検出手段)
2 SCF(帯域通過フィルタ)
3 回転数センサ(運転状態検出手段)
4 フィルタ制御回路
5 ノック検出回路
6 ノック抑制回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a knock control device for an internal combustion engine that detects the presence or absence of knock in the internal combustion engine and controls the operating state of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a prior art document related to a knock control device for an internal combustion engine, one disclosed in JP-A-7-103856 is known. In this case, when switching the knock detection frequency of the switched capacitor filter, the latest background level VBG is multiplied by the adaptation constant K to obtain the knock determination level VJL, and this knock determination level VJL and the peak of the filtered signal by the switched capacitor filter A technique is shown in which the value VP is compared to determine the presence or absence of knocking in the internal combustion engine.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the knock detection frequency is switched, the noise amount of the detected frequency changes, and the background level also changes accordingly. Therefore, it has been found that there is a matching constant K corresponding to the knock detection frequency. That is, if the knock determination level obtained with the adaptation constant K as a fixed value is used, noise generation may be erroneously determined as knock generation. In this case, inappropriate retard control of the ignition timing is performed, and internal combustion A reduction in engine output occurs. In addition, when the occurrence of knocking cannot be properly detected, there has been a problem that the knocking sound is increased by the advance control of the ignition timing.
[0004]
Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and provides a knock control device for an internal combustion engine that can accurately determine whether knock has occurred in the internal combustion engine and perform knock control even when the knock detection frequency is switched. Is an issue.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the knock control device for an internal combustion engine of claim 1, the filtering frequency band of the band-pass filter switched by the frequency switching means for filtering the signal of the frequency band peculiar to the knock from the vibration waveform signal from the signal detecting means, and the back Based on the background level corresponding to the level transition of the filtered signal by the band-pass filter calculated by the ground level calculation means, the knock determination level is switched by the determination level switching means. The knock determination level and the filtered signal by the band pass filter are compared by the knock determination means, so that the presence or absence of knock occurrence in the internal combustion engine is accurately determined. The knock control means appropriately controls the operating state of the internal combustion engine based on the determination result thus obtained.
[0006]
In the frequency switching means in the knock control device for an internal combustion engine according to claim 2, the presence or absence of knock occurrence in the internal combustion engine by the band pass filter is switched by switching the filtering frequency band of the band pass filter according to the engine speed of the internal combustion engine. Accurately determined.
[0007]
The frequency switching means in the knock control device for an internal combustion engine according to claim 3 switches the filtering frequency band of the band pass filter in accordance with the load of the internal combustion engine, so that the presence or absence of knock occurrence in the internal combustion engine by the band pass filter can be accurately determined. Determined.
[0008]
In the determination level switching means in the knock control device for an internal combustion engine according to claim 4, whether or not knock occurs in the internal combustion engine due to the band-pass filter is switched by switching the adaptation constant at the knock determination level to a value corresponding to the operating state of the internal combustion engine. Is accurately determined.
[0009]
In the determination level switching means in the knock control device for an internal combustion engine according to claim 5, the necessary storage capacity can be minimized by adding and subtracting a predetermined correction amount to and subtracting the base value from the base value, and the necessary storage capacity can be minimized. According to the knock determination level switched based on the above, it is accurately determined whether or not knock has occurred in the internal combustion engine due to the band pass filter.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
[0011]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a knock control apparatus for an internal combustion engine according to an example of an embodiment of the present invention.
[0012]
In FIG. 1, a knock sensor 1 that is attached to an internal combustion engine (not shown) and detects vibration generated in the internal combustion engine, and a switched capacitor filter that receives an output signal from the knock sensor 1 and filters a signal in a frequency band specific to knock ( Switched Capacitor Filter (hereinafter simply referred to as “SCF”) 2, a rotational speed sensor 3 for detecting the crankshaft rotational speed of the internal combustion engine, and a filter characteristic of the SCF 2 based on the engine rotational speed NE detected by the rotational speed sensor 3 Filter control circuit 4 to be controlled, knock detection circuit 5 to detect the presence or absence of knock occurrence in the internal combustion engine based on the filtered signal of SCF 2 to be controlled, and knock occurrence state is suppressed when knock occurrence is detected by this knock detection circuit 5 The knock suppression circuit 6 controls the ignition timing and the like as much as possible.
[0013]
Next, the detailed configuration, function, and operation of each circuit described above will be described in detail.
[0014]
First, the SCF 2 that filters the knock-specific frequency band signal from the output signal of the knock sensor 1 has a configuration as shown in FIG. 2, for example, and uses a secondary SCF here. The SCF 2 includes capacitors 21a to 21g, for example, switching elements 22a to 22e made of FETs and operational amplifiers (operational amplifiers) 23 and 24. Then, by switching the switching elements 22a to 22e so as to switch between the state shown by the solid line and the state shown by the broken line in FIG. 2, the input terminal has a center frequency corresponding to the switching speed (switching cycle). It functions as a band-pass filter as a specific frequency band-pass filter that band-filters the signal input to Vin.
[0015]
In the SCF 2 shown in FIG. 2, it is assumed that the center frequency f0 is set by the following equation (1). Here, fCLK is the frequency of the switching drive signal output from the filter control circuit 4 for switching the switching elements 22a to 22e, that is, the switching frequency of these switching elements 22a to 22e.
[0016]
[Expression 1]
f0 = fCLK / 20 (1)
[0017]
Further, the filter control circuit 4 is configured to set the value n for determining the switching frequency fCLK based on the engine rotational speed NE detected by the rotational speed sensor 3 and the switching according to the set value n. A drive signal generator 42 is provided that generates a switching drive signal having a frequency fCLK and outputs it to the SCF 2.
[0018]
Among these, the n setting unit 41 automatically sets the value n according to the processing procedure of the flowchart shown in FIG. That is, assuming that the engine rotational speed NE is detected by the rotational speed sensor 3, the n setting unit 41 determines the engine rotational speed NE of the internal combustion engine, for example, every predetermined crank angle in step S101 of FIG. Read. Next, the process proceeds to step S102, where the engine speed NE read in step S101 is compared with a predetermined engine speed NEo set in advance. The predetermined engine speed NEo is set as an engine speed corresponding to a change in the operating state of the internal combustion engine in which the frequency band indicating the occurrence of knocking changes, and is usually an engine of, for example, 4000 [rpm]. A value corresponding to the rotation speed is selected.
[0019]
Then, when the determination condition of step S102 is satisfied, that is, when the engine speed NE is smaller than the predetermined engine speed NEo, the process proceeds to step S103, and after setting “3” as the value n, this routine is finished. On the other hand, if the determination condition in step S102 is not satisfied, that is, if the engine speed NE is greater than or equal to the predetermined engine speed NEo, the process proceeds to step S104, and after the value n is set to “2”, this routine is terminated. To do. The value n set in this way is given to the drive signal generator 42.
[0020]
The drive signal generation unit 42 has a configuration as shown in FIG. 4, for example, and generates a drive signal having a switching frequency fCLK corresponding to the value n given from the n setting unit 41. That is, as shown in FIG. 4, in the drive signal generator 42, the counter 421 receives, for example, a pulse signal having a frequency of 1 [MHz] oscillated from a crystal oscillator (not shown), and counts the rising edges of the pulse signal. The compare register 422 compares the count value of the counter 421 and the value n given from the n setting unit 41, and when both values match, the reset signal is sent to the counter 421 and the inverting latch circuit 423. Is a circuit that outputs. The inversion latch circuit 423 outputs a signal whose logic level is inverted every time a reset signal is applied, that is, every time the counter 421 is reset, as a drive signal (switching drive signal) of the SCF2.
[0021]
5 and 6 show the operation of the drive signal generator 42 when the value n set through the n setting unit 41 is “3” or “2”, respectively. For example, when the value n set through the n setting unit 41 is “3”, the drive signal generation unit 42 generates and outputs a drive signal as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 5A, for the oscillation pulse oscillated from the crystal oscillator, the counter 421 counts 1 (time t1) as shown in FIG. ), Count 2 (time t2), count 3 (time t3), and when the count value reaches count 3, the compare register 422 resets the count value.
[0022]
By repeating such an operation, the inversion latch circuit 423 outputs a drive signal whose logic level is inverted as shown in FIG. Here, when the value n is set to “3”, a drive signal having a frequency obtained by dividing the oscillation pulse by 6 is obtained. If the frequency of the oscillation pulse is 1 [MHz], the switching frequency is obtained. fCLK is obtained as a drive signal having a frequency set by the following equation (2).
[0023]
[Expression 2]
fCLK = 1 [MHz] / 6≈167 [kHz] (2)
[0024]
On the other hand, when the value n set through the n setting unit 41 is “2”, the drive signal generation unit 42 generates and outputs a drive signal as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6A, for the oscillation pulse oscillated from the crystal oscillator, the counter 421 counts 1 (time t1) as shown in FIG. ), The count is advanced like count 2 (time t2), and when the count value reaches count 2, the count value is reset by the compare register 422. By repeating such an operation, the inversion latch circuit 423 outputs a drive signal whose logic level is inverted as shown in FIG. Here, when the value n is set to “2”, a drive signal having a frequency obtained by dividing the oscillation pulse by 4 is obtained. If the frequency of the oscillation pulse is 1 [MHz], the switching frequency is obtained. fCLK is obtained as a drive signal having a frequency set by the following equation (3).
[0025]
[Equation 3]
fCLK = 1 [MHz] / 4 = 250 [kHz] (3)
[0026]
In the SCF 2 described above, the switching elements 22a to 22e are driven based on such a drive signal, and the center frequency f0 (filtering frequency band) is switched. As shown in FIG. 7, the frequency characteristic of the SCF 2 shows that when 167 [kHz] is selected as the frequency fCLK of the drive signal, that is, the engine rotational speed NE is less than a predetermined value NEo and the value n is set to “3”. When set, SCF2 becomes a specific frequency band pass filter having a center frequency f0 calculated by the following equation (4).
[0027]
[Expression 4]
f0 = 167 [kHz] /20≈8.3 [kHz] (4)
[0028]
Further, when 250 [kHz] is selected as the frequency fCLK of the drive signal, that is, when the engine speed NE is larger than the predetermined value NEo and the value n is set to “2”, the SCF 2 is A specific frequency bandpass filter having a center frequency f0 calculated by the following equation (5) is obtained.
[0029]
[Equation 5]
f0 = 250 [kHz] /20=12.5 [kHz] (5)
[0030]
The knock detection circuit 5 is a circuit that detects the presence or absence of occurrence of knock in the internal combustion engine based on the filtered signal of the SCF 2 that filters the output signal of the knock sensor 1 with the above-described frequency characteristics. As shown in FIG. A peak hold unit 51, a background level calculation unit 52, a gradual change table 53, an update amount calculation unit 54, a determination level calculation unit 55, and a determination unit 56 are provided. Here, the peak hold unit 51 is a part for peak-holding the inputted filtered signal every predetermined crank angle of the internal combustion engine. The peak value VP that is the peak-held signal corresponds to the knock intensity value and is output to the background level calculation unit 52 and the determination unit 56, respectively.
[0031]
The background level calculation unit 52 averages the peak value VP from the peak hold unit 51 for a predetermined number of times, for example, the ignition cycle of the internal combustion engine to obtain the background level VBG, and this background level VBG and each time When the peak value VP is larger than the background level VBG, a predetermined update amount ΔV is added and the background level VBG is updated (VBG ← VBG + ΔV). On the other hand, when the peak value VP is smaller than the background level VBG, the predetermined update amount ΔV is subtracted to update the background level VBG (VBG ← VBG−ΔV).
[0032]
The updated background level VBG is output to the determination level calculation unit 55, and the memory in the background level calculation unit 52 is compared with the next peak value VP as the latest background level VBG. (Not shown) is stored and held as appropriate.
[0033]
In addition, the background level calculation unit 52 monitors the setting of the value n by the filter control circuit 4 described above, and when the setting switching of the value n is performed, that is, when the operating state of the internal combustion engine changes ( In the present embodiment, when the engine speed NE rises or falls with the engine speed 4000 [rpm] as a boundary), it is further illustrated in cooperation with the gradual change table 53 and the update amount calculation unit 54. The processing is executed according to the flowchart shown in FIG.
[0034]
That is, assuming that the value n is switched by the filter control circuit 4, the background level calculation unit 52 determines whether the value n is switched by the filter control circuit 4 in step S201 of FIG. When the determination condition in step S201 is satisfied, that is, when the value n is switched, the process proceeds to step S202, and the value “10” is set in the built-in first counter C1. Next, the process proceeds to step S203, where it is determined whether the absolute value of the difference between the latest background level VBG and the peak value VP at this time exceeds a predetermined value α. The predetermined value α is a value for monitoring the presence or absence of an extreme level fluctuation of the filtered signal immediately after the value n is switched, that is, immediately after the filtering frequency band of the SCF 2 is changed.
[0035]
When the determination condition in step S203 is satisfied, that is, when the absolute value of the difference between the background level VBG and the peak value VP exceeds the predetermined value α, the process proceeds to step S204, and it is assumed that there is an extreme level fluctuation in the filtered signal. The value “1” is set in the second counter C2 incorporated in the background level calculation unit 52. Next, the process proceeds to step S205, where the value “1” is set to the knock determination prohibition flag FLAG, and the knock determination by the determination unit 56 is prohibited. This is transmitted to the determination unit 56 through the determination prohibition signal PB.
[0036]
On the other hand, if the determination condition in step S203 is not satisfied, that is, if the absolute value of the difference between the background level VBG and the peak value VP is smaller than the predetermined value α, the process proceeds to step S206, and the background level calculation unit 52 It is determined whether the absolute value of the difference between the background level VBG and the peak value VP is less than a predetermined value β described later. When the determination condition in step S206 is satisfied, that is, when the absolute value of the difference between the background level VBG and the peak value VP is smaller than the predetermined value β, the process proceeds to step S207, and the value set in the second counter C2 is “−1. Is changed. On the other hand, when the determination condition of step S206 is not satisfied, that is, when the absolute value of the difference between the background level VBG and the peak value VP is larger than the predetermined value β, the process proceeds to step S208, and the value set in the second counter C2 Is changed to “0”.
[0037]
Then, the process proceeds to step S209, where the background level calculation unit 52 resets the knock determination prohibition flag FLAG to “0” in any case. After the process of step S205 or step S209, the process proceeds to step S210, and the value set in the first counter C1 is decremented under the correction by the value set in the second counter C2 (C1 ← C1 + C2-1). ).
[0038]
Here, the predetermined value β is a value for determining whether or not the peak value VP is stable or close to the state compared to the latest background level VBG, and the background level VBG and the peak value are determined. When the absolute value of the difference from VP is as large as the predetermined value β or more and the value “0” is set in the second counter C2, the peak value VP is in a normal transient state, and the first counter C1 is decremented. It means that “1” is carried out normally. On the other hand, when the absolute value of the difference between the background level VBG and the peak value VP is so small as to be less than the predetermined value β and the value “−1” is set in the second counter C2, the peak value VP is stable or In this state, the first counter C1 is decremented by “2” at an accelerated speed.
[0039]
In this way, the background level calculation unit 52 that has decremented the first counter C1 accesses the gradual change table 53 according to the value of the decremented first counter C1, and the gradual change data T from the gradual change table 53. (C1) is read and output to the update amount calculation unit 54.
[0040]
For example, as shown in FIG. 9, the gradual change table 53 is a memory (for example, ROM) table in which gradual change data T (C1) corresponding to the value of the first counter C1 is stored in advance. That is, according to the gradual change table 53, the initial decrement in which the value of the first counter C1 to be decremented is "10" to "7", that is, the initial value in which the peak value VP of the filtered signal is in a transient state. Among them, as the gradually changing data T (C1), for example, a relatively large value such as “5” is read, but the value of the first counter C1 to be decremented is “6” to “4”. In the middle period of decrement, or later in the decrement period of “3” to “0”, the gradually changing data T (C1) is gradually small, for example, “3”, “1.5” or “1”. The value is read out.
[0041]
The update amount calculation unit 54 is a part that executes an extension calculation for the update amount ΔV based on the gradually changing data T (C1) read out in this way in step S211 of FIG. 8 [ΔV ← ΔV × T (C1) ], The calculated value of the extension update amount ΔV is returned to the background level calculation unit 52. As described above, the background level calculation unit 52 to which the extended update amount ΔV is returned compares the latest background level VBG with the peak value VP, and the peak value VP is higher than the background level VBG. When the peak value VP is smaller than the background level VBG, it is updated by subtracting the extension update amount ΔV from the background level VBG.
[0042]
The background level calculation unit 52 repeats the above-described processing after step S203 in the same manner when the determination condition of step S212 in FIG. 8 is not satisfied, that is, when the value of the first counter C1 is not “0”. The On the other hand, when the determination condition in step S212 is satisfied, that is, when the value of the first counter C1 is “0”, the process proceeds to step S213, and after the knock determination prohibition flag FLAG is reset to “0”, the update amount ΔV is set. The above-described processing for updating the background level VBG as a predetermined value is repeatedly executed.
[0043]
The determination level calculation unit 55 is adapted to the background level VBG updated through the background level calculation unit 52 according to, for example, the engine speed NE detected through the rotation speed sensor 3 as described later. This is a part for multiplying by K and calculating and setting a knock determination level VJL for determining whether knock has occurred or not by the following equation (6).
[0044]
[Formula 6]
VJL = K ・ VBG (6)
[0045]
The determination unit 56 is a part that determines whether or not knock has occurred in the internal combustion engine based on the comparison between the calculated and set knock determination level VJL and the peak value VP of the filtered signal at each time. Specifically, if the peak value VP exceeds the knock determination level VJL, it is determined that knocking has occurred, and if the peak value VP does not exceed the knock determination level VJL, it is determined that no knock has occurred.
[0046]
As described above, according to the knock detection circuit 5, even if the level of the filtered signal changes greatly with the setting change of the value n, that is, with the switching of the filtering frequency band of the SCF 2, the background level Through the calculation unit 52, the gradual change table 53 and the update amount calculation unit 54, as shown in FIG. 8, the update amount ΔV is first expanded for a predetermined period corresponding to the value initially set in the first counter C1, After that, since the control for gradually reducing the enlargement amount is performed, the knock determination level VJL is also a level at which the presence or absence of knocking can be properly determined according to the signal level of the greatly changed filtered signal. As a result of the rapid transition to, the knock detection accuracy as the knock detection circuit 5 is suitably maintained. The knock suppression circuit 6 is a well-known circuit that retards the ignition timing by a predetermined amount to suppress knock when a signal determined that knock has occurred is output from the determination unit 56 of the knock detection circuit 5.
[0047]
Next, the procedure of knock determination in the background level calculation unit 52, the determination level calculation unit 55, and the determination unit 56 of the knock detection circuit 5 of the knock control device for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention will be described. Based on the flowchart of FIG. 10 shown, it demonstrates with reference to FIGS. FIG. 11 is a table for obtaining the base value KB of the adaptation constant K using the engine speed NE [rpm] in the process of FIG. 10 as a parameter. FIG. 12 is a table for obtaining a correction amount corresponding to the center frequency [kHz] of the SCF 2 in the processing of FIG. FIG. 13 is a characteristic diagram showing the adaptation constant K set with the engine speed NE [rpm] in the process of FIG. 10 as a parameter. This knock determination routine is repeatedly executed by the knock detection circuit 5 at every knock detection section end timing of each combustion cycle of the internal combustion engine.
[0048]
In FIG. 10, in step S301, the background level VBG calculation process is executed as described above. Next, the process proceeds to step S302, where it is determined whether the center frequency of SCF2 is 8.3 [kHz]. If the determination condition in step S302 is satisfied, that is, if the center frequency is 8.3 [kHz], the process proceeds to step S303, and a matching constant K that matches the center frequency 8.3 [kHz] is selected. On the other hand, if the determination condition in step S302 is not satisfied, that is, if the center frequency is not 8.3 [kHz], the process proceeds to step S304, and a matching constant K corresponding to the center frequency 12.5 [kHz] is selected.
[0049]
As the adaptation constant K, first, as shown in the table of FIG. 11, the base value KB of the adaptation constant K is determined according to the engine speed NE [rpm] representing the operating state of the internal combustion engine at this time. Next, as shown in the table of FIG. 12, when the center frequency [khz] is in the low frequency band fLc, the correction amount is “0”, and when the center frequency [khz] is in the high frequency band fHc, the correction amount is “VAL1”. Set to As a result, as shown in the characteristic diagram of FIG. 13, when the center frequency [kHz] is in the low frequency band fL, the base value KB remains, whereas when the center frequency [kHz] is in the high frequency band fH, it conforms. As for the constant K, the correction value VAL1 is added to the base value KB, and the adaptation constant K for the engine speed NE in each frequency band is set. In the mutual switching between the low frequency band fL and the high frequency band fH, as shown in the characteristic diagram of FIG. 13, a hysteresis having a predetermined width (NECH1 to NECH2) is provided with respect to the engine speed NE. Chattering of the adaptation constant K is prevented.
[0050]
After the matching constant K is selected in step S303 or step S304, the process proceeds to step S305, where knock determination is executed based on the knock determination level VJL calculated as described above, and this routine is terminated.
[0051]
As described above, the knock control device for an internal combustion engine according to the present embodiment includes a knock sensor 1 as signal detection means for detecting a vibration waveform signal generated in the internal combustion engine (not shown), and the vibration waveform detected by the knock sensor 1. Based on the filtered signal by SCF (switched capacitor filter) 2 and SCF 2 as a band pass filter that filters the signal in the frequency band peculiar to knock, and the background level VBG corresponding to the level transition of the filtered signal is calculated The background level calculation means achieved by the knock detection circuit 5, the rotational speed sensor 3 as the operating state detecting means for detecting the operating state of the internal combustion engine, and the filtering frequency band of the SCF 2 based on the operating state of the internal combustion engine Frequency switching means achieved by the filter control circuit 4 for switching and controlling the background level Determination level switching means achieved by the knock detection circuit 5 for switching the knock determination level VJL based on the background level VBG calculated in the stage and the filtering frequency band of the SCF 2 switched by the frequency switching means, and the filtered signal by the SCF 2 And a knock determination circuit 5 that determines whether or not knock has occurred in the internal combustion engine based on the knock determination level VJL, and controls the operating state of the internal combustion engine according to the determination result by the knock determination means. And a knock control means achieved by the knock suppression circuit 6.
[0052]
That is, the knock determination level VJL is switched based on the background level VBG corresponding to the level transition of the filtered signal by the SCF2 and the filtered frequency band of the SCF2. By comparing this knock determination level VJL with the peak value VP of the filtered signal by SCF2, the presence or absence of knock occurrence in the internal combustion engine is accurately determined. According to the determination result thus obtained, the operating state of the internal combustion engine can be appropriately controlled.
[0053]
Further, the frequency switching means achieved by the filter control circuit 4 of the knock control device for the internal combustion engine of the present embodiment switches the filtering frequency band of the SCF 2 in accordance with the engine rotational speed NE of the internal combustion engine. As a result, the center frequency of the filtering frequency band of the SCF 2 is automatically and appropriately switched according to the engine speed NE of the internal combustion engine, and as a result, it is possible to accurately determine whether or not knocking has occurred in the internal combustion engine due to the SCF 2. .
[0054]
The determination level switching means achieved by the knock detection circuit 5 of the knock control device for the internal combustion engine of the present embodiment switches the adaptation constant K at the knock determination level VJL according to the operating state of the internal combustion engine. As a result, the knock determination level VJL can be switched to that corresponding to the operating state of the internal combustion engine, and as a result, the presence or absence of knock occurrence in the internal combustion engine due to the SCF 2 can be accurately determined.
[0055]
Further, the determination level switching means achieved by the knock detection circuit 5 of the knock control device for the internal combustion engine of the present embodiment is a knock determination based on the adaptation constant K obtained by adding a predetermined correction amount VAL1 to the base value KB. The level VJL is switched. As a result, in order to set the knock determination level VJL, it is only necessary to store the base value KB and the predetermined correction amount VAL1 in advance, so that the necessary storage capacity can be minimized and set in this way. According to the determined knock determination level VJL, it is possible to accurately determine whether knock has occurred in the internal combustion engine due to SCF2.
[0056]
By the way, in the said Example, although the filtering frequency band of SCF2 was switched by the engine speed NE of the internal combustion engine, you may make it switch according to charge efficiency etc. as a load of an internal combustion engine, for example. The frequency switching means achieved in the filter control circuit 4 of such a knock control device for an internal combustion engine switches the filtering frequency band of the SCF 2 in accordance with the load of the internal combustion engine, and has the same effect as the above-described embodiment.・ Effects can be expected.
[0057]
In the above embodiment, the SCF 2 is used as a band-pass filter for filtering a signal in a frequency band peculiar to knocks in an internal combustion engine. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of filters are not limited. A band pass filter as a specific frequency band pass filter, a band elimination filter as a plurality of specific frequency band rejection filters, or the like can be used, and the same action and effect can be obtained by appropriately switching them.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a knock control apparatus for an internal combustion engine according to an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the SCF of FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure in an n setting unit of the filter control circuit of FIG. 1;
4 is a block diagram showing a detailed configuration of a drive signal generation unit of the filter control circuit of FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a timing chart showing the operation when n = 3 of the drive signal generator of the filter control circuit of FIG.
6 is a timing chart showing an operation when n = 2 of a drive signal generation unit of the filter control circuit of FIG. 4. FIG.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between frequency and gain in the SCF of FIG. 1;
FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure in the background level calculation unit and the update amount calculation unit of the knock detection circuit of FIG. 1;
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the first counter and the gradual change data in the gradual change table of the knock detection circuit of FIG. 1;
FIG. 10 is a flowchart showing a knock determination processing procedure in the background level calculation unit, determination level calculation unit, and determination unit of the knock detection circuit of FIG. 1;
FIG. 11 is a table for obtaining the base value of the adaptation constant using the engine speed in the process of FIG. 10 as a parameter.
FIG. 12 is a table for obtaining a correction amount corresponding to the center frequency of the SCF in the process of FIG.
FIG. 13 is a characteristic diagram showing an adaptation constant set with the engine speed in the process of FIG. 10 as a parameter.
[Explanation of symbols]
1 Knock sensor (signal detection means)
2 SCF (band pass filter)
3 Rotational speed sensor (Operating state detection means)
4 Filter control circuit
5 Knock detection circuit
6 Knock suppression circuit

Claims (5)

内燃機関で発生する振動波形信号を検出する信号検出手段と、
前記信号検出手段で検出された前記振動波形信号を入力しノック特有の周波数帯域の信号を濾波する帯域通過フィルタと、
前記帯域通過フィルタによる濾波信号に基づき、前記濾波信号のレベル推移に対応したバックグランドレベルを算出するバックグランドレベル演算手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記バックグランドレベル演算手段で算出された前記バックグランドレベルと所定の適合定数とに基づき前記帯域通過フィルタによる濾波信号からノッキングの有無を判定するためのノック判定レベルを設定するための判定レベル設定手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づき、前記帯域通過フィルタの濾波周波数帯域を切替制御する周波数切替手段と、
前記周波数切替手段で切替えられた前記帯域通過フィルタの濾波周波数帯域に基づき前記適合定数を切り替える判定レベル切替手段と、
前記帯域通過フィルタによる濾波信号と前記判定レベル設定手段による前記判定レベルとに基づき前記内燃機関におけるノック発生の有無を判定するノック判定手段と、
前記ノック判定手段による判定結果に応じて前記内燃機関の運転状態を制御するノック制御手段と
を具備することを特徴とする内燃機関用ノック制御装置。
Signal detection means for detecting a vibration waveform signal generated in the internal combustion engine;
A band-pass filter that inputs the vibration waveform signal detected by the signal detection means and filters a signal in a frequency band specific to knock; and
Based on the filtered signal by the bandpass filter, a background level calculation means for calculating a background level corresponding to the level transition of the filtered signal;
An operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine;
Determination level setting means for setting a knock determination level for determining the presence or absence of knocking from the filtered signal by the band pass filter based on the background level calculated by the background level calculation means and a predetermined adaptation constant When,
Based on the operating state of the internal combustion engine, frequency switching means for switching and controlling the filtering frequency band of the bandpass filter;
Determination level switching means for switching the adaptation constant based on the filtering frequency band of the bandpass filter switched by the frequency switching means ;
Knock determination means for determining the presence or absence of knock occurrence in the internal combustion engine based on the filtered signal by the band-pass filter and the determination level by the determination level setting means ;
A knock control device for an internal combustion engine, comprising: knock control means for controlling an operating state of the internal combustion engine in accordance with a determination result by the knock determination means.
前記周波数切替手段は、前記帯域通過フィルタの濾波周波数帯域を前記内燃機関の機関回転速度に応じて切替えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用ノック制御装置。2. The knock control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the frequency switching unit switches a filtering frequency band of the band-pass filter in accordance with an engine rotational speed of the internal combustion engine. 前記周波数切替手段は、前記帯域通過フィルタの濾波周波数帯域を前記内燃機関の負荷に応じて切替えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用ノック制御装置。2. The knock control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the frequency switching unit switches a filtering frequency band of the band-pass filter in accordance with a load of the internal combustion engine. 前記判定レベル切替手段は、前記ノック判定レベルにおける適合定数を前記内燃機関の運転状態に応じて切替えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用ノック制御装置。2. The knock control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the determination level switching means switches an adaptation constant at the knock determination level in accordance with an operating state of the internal combustion engine. 前記判定レベル切替手段は、ベース値に所定の補正量を加減算して得られる適合定数に基づき前記ノック判定レベルを切替えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用ノック制御装置。2. The knock control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the determination level switching means switches the knock determination level based on an adaptation constant obtained by adding or subtracting a predetermined correction amount to or from a base value.
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