JP4390939B2 - 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、内燃機関の運転状態をノック判定に基づき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、内燃機関で発生する振動信号波形から抽出したノック信号に対してノック判定を行い点火時期・燃料噴射量等のノック制御要因を制御する内燃機関用ノック制御装置が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前述の内燃機関用ノック制御装置におけるノック検出システムとしては、ノックセンサで検出した振動信号波形からノック信号をバンドパスフィルタで抽出し、このノック信号のピーク出力値を対数正規分布の出力分布特性として求め、所定のノック判定レベルとの比較によりノック発生の有無を判定するものであった。
【0004】
ところで、例えば、WOT(Wide Open Throttle:スロットルバルブ全開状態・全負荷),機関回転数2000〔rpm〕近傍でノック発生なしのような特定の運転条件において、更に点火時期を遅角させると、通常のノック発生時の図13(a)に示すノック信号と異なる図13(b)に示すような、燃焼に関わるノイズ信号(以下、これを『疑似ノック信号』という)が発生することがあった。
【0005】
これらノック信号と疑似ノック信号とを比較すると、ノック信号はピーク出力タイミングが早く信号発生時間が短いのに対し、疑似ノック信号は出力値がほぼ一定で信号発生時間が長いという特徴がある。しかし、これらノック信号と疑似ノック信号との周波数はほぼ同じである。したがって、点火時期の過渡遅角制御途中に疑似ノック信号をノック信号として誤検出すると、更なる遅角制御を遂行してしまうこととなりノック発生時の適切なフィードバック制御が不能になるという不具合があった。
【0006】
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、ノック信号とノイズによる疑似ノック信号とを区別して内燃機関の運転状態を適切に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。
【0007】
【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、信号抽出手段で抽出されたノック信号によるノック発生状況がノック検出手段で検出され、その検出結果に基づきノイズ判定手段でノック発生時と異なるノイズによる疑似ノック発生状況にあると判定されたとき、特定運転領域内の特定の特性切替運転領域において特性切替手段によって信号抽出手段のフィルタ特性が切替えられる。これにより、ノック・疑似ノック発生が正確に判定されることとなり内燃機関の運転状態が適切に制御される。
【0008】
また、前記ノイズ判定手段は、気筒グループの最大ノック検出頻度を、気筒グループの最小ノック検出頻度で除したノック検出頻度の比に基づき、疑似ノック発生状況にあると判定されることでノック・疑似ノック発生が正確に判定される。
【0009】
請求項2の内燃機関用ノック制御装置によれば、信号抽出手段で抽出されたノック信号によるノック発生状況がノック検出手段で検出され、その検出結果に基づきノイズ判定手段でノック発生時と異なるノイズによる疑似ノック発生状況にあると判定されたとき、特定運転領域内の特定の特性切替運転領域において特性切替手段によって信号抽出手段のフィルタ特性が切替えられる。これにより、ノック・疑似ノック発生が正確に判定されることとなり内燃機関の運転状態が適切に制御される。
また、前記ノイズ判定手段では、内燃機関の点火毎のノック信号のピーク出力値の対数正規分布の出力分布特性における各気筒毎の標準偏差値がそれぞれ算出され、気筒グループの最大標準偏差値を気筒グループの最小標準偏差値で除した標準偏差値の比に基づき疑似ノック発生状況にあると判定されることでノック・疑似ノック発生が正確に判定される。
【0010】
請求項3の内燃機関用ノック制御装置における特性切替手段では、信号抽出手段におけるフィルタ特性の切替がノック検出及び疑似ノック判定にそれぞれ最適な中心周波数または帯域幅のうち少なくとも1つにより実施されるため、ノック・疑似ノック発生が正確に判定されることとなり内燃機関の運転状態が適切に制御される。
【0011】
請求項の内燃機関用ノック制御装置における特性切替手段では、信号抽出手段におけるフィルタ特性の切替が全気筒一律またはノイズ判定気筒で実施されるため、ノック・疑似ノック発生気筒が正確に判定されることとなり内燃機関の運転状態が適切に制御される。
【0012】
請求項5の内燃機関用ノック制御装置における特性切替手段では、信号抽出手段におけるフィルタ特性の切替が特性切替運転領域を外れたとき解除されるため、フィルタ特性切替時の不連続性が頻繁に発生することが防止されることとなり内燃機関の運転状態が適切に制御される。
【0014】
【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。
【0015】
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。
【0016】
図1において、10は内燃機関のシリンダブロック(図示略)に取付けられ、内燃機関に発生する振動信号波形を検出する振動ピックアップとしてのノックセンサであり、11はノックセンサ10の振動信号波形からノックに関連した成分を抽出する中心周波数をマイクロコンピュータ20からのそのときの運転条件による切替信号に対応して切替自在なバンドパスフィルタ(Band Pass Filter:特定周波数帯域通過フィルタ;以下、『BPF』と記す)である。このBPF11で抽出されたノック信号は、ピークホールド回路12にてマイクロコンピュータ20からのピークホールド信号に対応してピークホールドされたのちA/D変換器21でA/D変換(アナログ−ディジタル変換)されピーク出力値Vとしてマイクロコンピュータ20に取込まれる。
【0017】
また、マイクロコンピュータ20には内燃機関の気筒判別センサ15からノック検出気筒を特定するための気筒判別信号が取込まれる。この他、マイクロコンピュータ20には内燃機関の例えば、クランク角センサ、吸気量センサ、水温センサ等からの各種センサ信号が取込まれる。これら取込まれた信号に基づきマイクロコンピュータ20にて点火時期、燃料噴射量等が演算される。そして、マイクロコンピュータ20からその演算結果がイグナイタ30、インジェクタ(燃料噴射弁)40等に出力される。なお、本実施例の内燃機関としては、#1気筒〜#4気筒の4気筒構成が想定されている。
【0018】
ここで、マイクロコンピュータ20は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのCPU、制御プログラムを格納したROM、各種データを格納するRAM、B/U(バックアップ)RAM、入出力回路及びそれらを接続するバスライン等からなる論理演算回路として構成されている。
【0019】
上述のように、内燃機関で発生する振動信号波形からノック信号を抽出しノック判定を実施する構成で、マイクロコンピュータ20からの切替信号に対応したフィルタ特性としてBPF11の中心周波数が基本ノック周波数f0 に設定された状態を『フィルタ特性A』、マイクロコンピュータ20からの切替信号に対応したフィルタ特性としてBPF11の中心周波数が高周波ノック周波数f1 に設定された状態を『フィルタ特性B』と記し、以下に説明する。
【0020】
図2は上述のフィルタ特性A,Bを機関回転数Ne〔rpm〕をパラメータとするノック検出性にて示す特性図である。図2に示すように、フィルタ特性Aによるノック検出性は機関回転数Neが低くなるに連れて高くなる左上がりの傾向、フィルタ特性Bによるノック検出性は機関回転数Neが高くなるに連れて高くなる右上がりの傾向と互いに相反する特性を有する。つまり、機関回転数Neが所定の機関回転数N1 までの低回転側の運転領域αにおいては、フィルタ特性Aによるノック検出性が許容検出レベルを越えて良好であり、機関回転数Neが所定の機関回転数N1 を越える高回転側の運転領域βではフィルタ特性Bによるノック検出性が許容検出レベルを越えて良好である。このため、機関回転数N1 を境にしてその前後でノック検出性が良好な方のフィルタ特性を選択的に用いることで機関回転数Ne全般に渡ってノック検出性を良好なものとすることができる。
【0021】
また、図3は上述のフィルタ特性A,Bを点火時期を遅角させた疑似ノックの発生し易い特定の運転条件における機関回転数Ne〔rpm〕をパラメータとするノイズ誤検出率〔%〕にて示す特性図である。図3に示すように、内燃機関の特定の運転条件として例えば、WOT,機関回転数2000〔rpm〕近傍の特定運転領域γ内において、フィルタ特性Aではノイズによる疑似ノックをノックと間違う多くの誤検出があるためノイズ誤検出率が高いが、フィルタ特性Bではさほど誤検出がないためノイズ誤検出率が低いことが分かる。
【0022】
そして、図4は上述のフィルタ特性A,Bを疑似ノックが発生し易い特定運転領域γ内で各気筒毎の点火時期における進角側のノック発生時のノック判定率〔%〕及び遅角側の疑似ノック発生時にノック発生と間違う判定率〔%〕を示す特性図である。図4に示すように、フィルタ特性Aでは点火時期を進角させたノック発生時の判定率及びノック発生なし時から更に遅角させた疑似ノック発生時にノック発生と間違う判定率(誤判定率)とも大きな値となり、フィルタ特性Bではノック発生時の判定率の方が疑似ノック発生時にノック発生と間違う判定率を大きく上回っている。
【0023】
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で使用されているマイクロコンピュータ20におけるノック・疑似ノック判定するための具体的なBPF11の中心周波数設定の処理手順を示す図5及びBPF11の中心周波数初期設定の処理手順を示す図6のフローチャートに基づき、図7及び図8を参照して説明する。この中心周波数設定ルーチンはマイクロコンピュータ20にて繰返し実行される。
【0024】
ここで、図7は各気筒におけるノック出力のピーク出力値Vの対数正規分布の出力分布特性としてのlog(V)分布特性を示す特性図である。なお、以下では、ノック信号のピーク出力値Vの対数正規分布の出力分布特性を、単に『log(V)分布特性』と記す。また、図8は内燃機関の機関回転数〔rpm〕と負荷とをパラメータとしたノック制御領域及び疑似ノック判定領域を示す説明図である。なお、図8に示すノック制御領域のうちZ1 ,Z3 は基本ノック周波数f0 をBPF11の中心周波数としてノック検出する領域、Z4 は高周波ノック周波数f1 をBPF11の中心周波数としてノック検出する領域、Z2 は通常では基本ノック周波数f0 及びノイズ判定時では高周波ノック周波数f1 をそれぞれBPF11の中心周波数としてノック検出する領域、Z5 はノイズ発生による疑似ノック判定する領域であり、フィルタ特性切替時に不連続性が頻繁に発生しないよう領域Z5 <領域Z2 に設定されている。
【0025】
図5において、ステップS101で、例えば、内燃機関の100点火毎の各気筒毎のノック検出頻度Ci (i=1,2,3,4)、内燃機関の100点火毎のlog(V)分布特性における各気筒毎の標準偏差値Si (i=1,2,3,4)がそれぞれ算出される。次にステップS102に移行して、図7に示す#3気筒及び#4気筒を疑似ノックの発生し易い気筒としてW気筒グループ、図7に示す#1気筒及び#2気筒を疑似ノックの発生し難い気筒としてB気筒グループとし、W気筒グループの最大ノック検出頻度CWmax 、B気筒グループの最大ノック検出頻度CBmax 及び最小ノック検出頻度CBmin 、W気筒グループの最大標準偏差値SWmax 、B気筒グループの最小標準偏差値SBmin がそれぞれ算出される。また、W気筒グループの最大標準偏差値SWmax をB気筒グループの最小標準偏差値SBmin で除した標準偏差値に基づく比HS(図7参照)、W気筒グループの最大ノック検出頻度CWmax をB気筒グループの最小ノック検出頻度CBmin で除したノック検出頻度に基づく比HCがそれぞれ算出される。
【0026】
次にステップS103に移行して、ノック制御領域内で予め設定された疑似ノックの発生し易い特定運転領域にあるかが判定される。ステップS103の判定条件が成立、即ち、特定運転領域としての図8に示す領域Z2 にあるときにはステップS104に移行し、B気筒グループの最大ノック検出頻度CBmax が所定値K0未満であるかが判定される。ステップS104の判定条件が成立、即ち、B気筒グループの最大ノック検出頻度CBmax が所定値K0未満と少ないときにはステップS105に移行し、ノックセンサ10の振動信号波形からノックに関連した成分を抽出するBPF11の中心周波数を切替える周波数切替フラグFFが「0」にセット、即ち、BPF11の中心周波数が基本ノック周波数f0 に設定されているかが判定される。なお、内燃機関のイグニッションスイッチ(図示略)のオン時、BPF11の中心周波数初期設定ルーチンを示す図6のステップS201にて、周波数切替フラグFFは「0」にセットされ、BPF11の中心周波数は基本ノック周波数f0 に初期設定されている。
【0027】
ステップS105の判定条件が成立、即ち、FF=0とBPF11の中心周波数が基本ノック周波数f0 に設定されているときにはステップS106に移行し、ステップS102で算出されたノック検出頻度に基づく比HCが所定値K1を越えているかが判定される。ステップS106の判定条件が成立、即ち、ノック検出頻度に基づく比HCが所定値K1を越え大きいときにはステップS107に移行し、ステップS102で算出された標準偏差値に基づく比HSが所定値K2を越えているかが判定される。ステップS107の判定条件が成立、即ち、標準偏差値に基づく比HSが所定値K2を越え大きいときには疑似ノック発生状況にあると見做されるためステップS108に移行し、周波数切替フラグFFが「1」にセットされ、BPF11の中心周波数が高周波ノック周波数f1 に切替えられ(図8参照)、本ルーチンを終了する。
【0028】
一方、ステップS106の判定条件が成立せず、即ち、ノック検出頻度に基づく比HCが所定値K1以下と小さいとき、またはステップS107の判定条件が成立せず、即ち、標準偏差値に基づく比HSが所定値K2以下と小さいときにはステップS109に移行する。ステップS109では、周波数切替フラグFFが「0」とBPF11の中心周波数が基本ノック周波数f0 のまま(図8参照)、本ルーチンを終了する。
【0029】
一方、ステップS103の判定条件が成立せず、即ち、特定運転領域としての図8に示す領域Z2 にないとき、またはステップS104の判定条件が成立せず、即ち、B気筒グループの最大ノック検出頻度CBmax が所定値K0以上と大きいとき、またはステップS105の判定条件が成立せず、即ち、周波数切替フラグFFが「1」とBPF11の中心周波数が高周波ノック周波数f1 に切替えられているときには何もすることなく本ルーチンを終了する。なお、この中心周波数設定ルーチン終了後のノック回避のための点火時期の進角/遅角処理ルーチンは省略する。
【0030】
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)で発生する振動信号波形を検出するノックセンサ10からノック信号を抽出するフィルタ特性を切替自在な信号抽出手段としてのBPF(バンドパスフィルタ)11と、BPF11で抽出したノック信号に基づき内燃機関の特定運転領域としてのノック制御領域Z1 〜Z4 (図8参照)におけるノック発生状況を検出するマイクロコンピュータ20にて達成されるノック検出手段と、前記ノック検出手段による検出結果に基づきノイズ発生の有無を判定するマイクロコンピュータ20にて達成されるノイズ判定手段と、前記ノイズ判定手段による判定結果に基づきノック制御領域Z1 〜Z4 内の特定の特性切替運転領域としての領域Z2 (図8参照)でBPF11におけるフィルタ特性を切替えるマイクロコンピュータ20にて達成される特性切替手段とを具備するものである。また、本実施例の内燃機関用ノック制御装置は、前記ノイズ判定手段がノイズ発生の有無を内燃機関の気筒毎のノック検出頻度の差に基づき判定するものである。そして、本実施例の内燃機関用ノック制御装置は、前記特性切替手段がBPF11におけるフィルタ特性の切替を中心周波数により実施するものである。更に、本実施例の内燃機関用ノック制御装置は、前記特性切替手段がBPF11におけるフィルタ特性の切替を全気筒一律で実施するものである。また、本実施例の内燃機関用ノック制御装置は、前記特性切替手段がBPF11におけるフィルタ特性の切替をノック制御領域内の特定の特性切替運転領域としての領域Z2 (図8参照)を外れたとき解除するものである。
【0031】
つまり、内燃機関のノック制御領域Z1 〜Z4 におけるノック発生状況が検出され、このうち領域Z2 で気筒毎のノック検出頻度の差に基づきノック発生と異なるノイズによる疑似ノック発生状況にあると見做されるときには全気筒のフィルタ特性としてBPF11の中心周波数がノック検出のための基本ノック周波数f0 から疑似ノック判定のための高周波ノック周波数f1 に切替えられる。このBPF11のフィルタ特性の切替状態は、イグニッションスイッチがオン時の初期設定にて解除され復帰され、切替時の不連続性が頻繁に発生しないよう所謂ヒステリシス特性が設けられている。これにより、ノック・疑似ノック発生が正確に判定されることとなり、内燃機関の運転状態を適切に制御することができる。
【0032】
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で使用されているマイクロコンピュータ20におけるノック・疑似ノック判定するためのBPF11の中心周波数設定の処理手順の変形例を示す図9のフローチャートに基づき、上述の図8を参照して説明する。なお、この中心周波数設定ルーチンはマイクロコンピュータ20にて繰返し実行される。また、この中心周波数設定ルーチン終了後のノック回避のための点火時期の進角/遅角処理ルーチンは省略する。
【0033】
図9において、ステップS301で、ノック制御領域内で予め設定された疑似ノックの発生し易い特定運転領域にあるかが判定される。ステップS301の判定条件が成立、即ち、特定運転領域としての図8に示す領域Z2 にあるときにはステップS302に移行し、ノックセンサ10の振動信号波形からノックに関連した成分を抽出するBPF11の中心周波数を切替える周波数切替フラグFFが「0」にセットされ、BPF11の中心周波数が基本ノック周波数f0 に設定されているかが判定される。なお、上述と同様、内燃機関のイグニッションスイッチ(図示略)のオン時、周波数切替フラグFFは「0」にセットされ、BPF11の中心周波数は基本ノック周波数f0 に初期設定されている。
【0034】
ステップS302の判定条件が成立、即ち、FF=0とBPF11の中心周波数が基本ノック周波数f0 に設定されているときにはステップS303に移行し、点火時期遅角量TRETが所定値K3未満であるかが判定される。ステップS303の判定条件が成立、即ち、点火時期遅角量TRETが所定値K3未満と小さいときには疑似ノック発生状況にあると見做されるためステップS304に移行し、周波数切替フラグFFが「1」にセットされ、BPF11の中心周波数が高周波ノック周波数f1 に切替えられ(図8参照)、本ルーチンを終了する。
【0035】
一方、ステップS303の判定条件が成立せず、即ち、点火時期遅角量TRETが所定値K3以上と大きいときにはステップS305に移行し、周波数切替フラグFFが「0」とBPF11の中心周波数が基本ノック周波数f0 のまま(図8参照)、本ルーチンを終了する。一方、ステップS301の判定条件が成立せず、即ち、特定運転領域としての図8に示す領域Z2 にないとき、またはステップS302の判定条件が成立せず、即ち、周波数切替フラグFFが「1」とBPF11の中心周波数が高周波ノック周波数f1 に切替えられているときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【0036】
このように、本変形例の内燃機関用ノック制御装置は、マイクロコンピュータ20にて達成される特性切替手段がBPF11におけるフィルタ特性の切替を点火時期遅角量TRETが所定値K3未満のとき実施するものである。つまり、点火時期遅角量TRETが所定値K3未満と小さくなると疑似ノック発生状況にあると見做すことができるため、BPF11の中心周波数がノック検出のための基本ノック周波数f0 から疑似ノック判定のための高周波ノック周波数f1 に切替えられる。これにより、ノック・疑似ノック発生が正確に判定されることとなり、内燃機関の運転状態を適切に制御することができる。
【0037】
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で使用されているマイクロコンピュータ20におけるノック・疑似ノック判定するためのBPF11の中心周波数設定の処理手順の他の変形例を示す図10のフローチャートに基づき、図11及び上述の図8を参照して説明する。ここで、図11は疑似ノック発生なし気筒及び疑似ノック発生気筒のlog(V)分布特性を利用したノック・疑似ノック判定を示す特性図である。なお、この中心周波数設定ルーチンはマイクロコンピュータ20にて繰返し実行される。また、この中心周波数設定ルーチン終了後のノック回避のための点火時期の進角/遅角処理ルーチンは省略する。
【0038】
図10において、ステップS401で、ノック制御領域内で予め設定された疑似ノックの発生し易い特定運転領域にあるかが判定される。ステップS401の判定条件が成立、即ち、特定運転領域としての図8に示す領域Z2 にあるときにはステップS402に移行し、ノックセンサ10の振動信号波形からノックに関連した成分を抽出するBPF11の中心周波数を切替える周波数切替フラグFFが「0」の基本ノック周波数f0 にセットされているかが判定される。なお、上述と同様、内燃機関のイグニッションスイッチ(図示略)のオン時、周波数切替フラグFFは「0」にセットされ、BPF11の中心周波数は基本ノック周波数f0 に初期設定されている。
【0039】
ステップS402の判定条件が成立、即ち、FF=0とBPF11の中心周波数が基本ノック周波数f0 に設定されているときにはステップS403に移行し、図11に示すように、log(V)分布特性でlog(V)が累積頻度0σ、即ち、50〔%〕である中央値VM の前後における累積頻度の1σ〔%〕に対応するlog(V)の幅Sから累積頻度の−1σ〔%〕に対応するlog(V)の幅S′を減算した絶対値が所定値KSを越えているかが判定される。なお、この|S−S′|の値は疑似ノック発生なし時で理想的には「0」となる。また、log(V)が累積頻度0σ、即ち、50〔%〕である中央値VM の前後における直線性に基づき疑似ノック発生の有無を判定することもできる。
【0040】
ステップS403の判定条件が成立、即ち、|S−S′|の値が所定値KSを越え大きいときには疑似ノック発生状況にあると見做されるためステップS404に移行し、周波数切替フラグFFが「1」にセットされ、BPF11の中心周波数が高周波ノック周波数f1 に切替えられ(図8参照)、本ルーチンを終了する。
【0041】
一方、ステップS403の判定条件が成立せず、即ち、|S−S′|の値が所定値KS以下と小さいときにはステップS405に移行し、周波数切替フラグFFが「0」にセッとBPF11の中心周波数が基本ノック周波数f0 のまま(図8参照)、本ルーチンを終了する。一方、ステップS401の判定条件が成立せず、即ち、特定運転領域としての図8に示す領域Z2 にないとき、またはステップS402の判定条件が成立せず、即ち、周波数切替フラグFFが「1」とBPF11の中心周波数が高周波ノック周波数f1 に切替えられているときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【0042】
このように、本変形例の内燃機関用ノック制御装置は、マイクロコンピュータ20にて達成されるノイズ判定手段がノイズ発生の有無を内燃機関の気筒毎のノック発生状況の対数正規分布より求めた各気筒毎の中央値VM に対する正の標準偏差値+σと負の標準偏差値−σとの差である|S−S′|の値に基づき判定するものである。つまり、疑似ノック発生なし時には|S−S′|の値は小さくほぼ「0」となるため、|S−S′|の値が所定値KSを越え大きくなるときには疑似ノック発生時と判定できるのである。これにより、ノック・疑似ノック発生が正確に判定されることとなり、内燃機関の運転状態を適切に制御することができる。
【0043】
図12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の変形例を示すブロック図である。なお、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0044】
上述の実施例ではBPF11のフィルタ特性として中心周波数を内部にて切替えて用いたが、図12に示すように、本変形例では異なる中心周波数からなる2つのノックセンサ10A,10Bを有し、ノックセンサ10A,10BからBPF11への信号伝達経路途中にスイッチ回路14を配設し、マイクロコンピュータ20からの切替信号にてスイッチ回路14における信号伝達経路を切替えるものである。即ち、ノックセンサ10A,10Bからの信号波形をスイッチ回路14を介して選択的にBPF11に入力し、ノックセンサ10A,10B及びBPF11にてノック信号を抽出するフィルタ特性を切替えるものである。
【0045】
このような構成においても、上述の実施例における構成と同様、ノック・疑似ノック発生が正確に判定でき、内燃機関の運転状態を適切に制御することができるという効果が期待できる。
【0046】
ところで、上記実施例では、内燃機関の運転条件に対応してBPF11の中心周波数を切替えたが、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、BPFの帯域幅(Q値)を運転条件に応じて切替えるようにしてもよい。また、BPFの中心周波数と帯域幅(Q値)とを組合わせ運転条件に応じて切替えるようにしてもよい。
【0047】
また、上記実施例では、フィルタ特性をノイズ発生の運転領域で全気筒一律に切替えたが、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、ノイズ発生気筒が予め特定される内燃機関では、ノイズ発生領域でノイズ発生気筒のフィルタ特性を切替、ノイズ発生がない気筒のフィルタ特性は切替えないようにしてもよい。
【0048】
そして、上記実施例では、フィルタ特性の復帰タイミングが頻繁に切替わることを防止するため、ノック制御領域内の特定の特性切替運転領域を外れたときとしてイグニッションスイッチがオン時の初期設定で解除し復帰させるようにしているが、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、アイドル時等の特定の運転条件で解除し復帰させるようにしてもよい。
【0049】
更に、上記実施例では、気筒毎にノイズ発生状況が異なるときのノック・疑似ノック判定について述べたが、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、全気筒で一様にノイズ発生するものでは各気筒間の差に基づきノック・疑似ノック判定を実施するようにしてもよい。
【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よるフィルタ特性を機関回転数をパラメータとするノック検出性にて示す特性図である。
【図3】 図3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よるフィルタ特性を機関回転数をパラメータとするノイズ誤検出率にて示す特性図である。
【図4】 図4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よるフィルタ特性を疑似ノックが発生し易い特定運転領域内で点火時期に対するノック・疑似ノックの判定率にて示す特性図である。
【図5】 図5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で使用されているマイクロコンピュータにおけるノック・疑似ノック判定するためのBPFの中心周波数設定の処理手順を示すフローチャートである。
【図6】 図6は図5のBPFの中心周波数初期設定の処理手順を示すフローチャートである。
【図7】 図7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各気筒毎のlog(V)分布特性を示す特性図である。
【図8】 図8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で用いられる内燃機関の機関回転数と負荷とをパラメータとしたノック制御領域及び疑似ノック判定領域を示す説明図である。
【図9】 図9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で使用されているマイクロコンピュータにおけるノック・疑似ノック判定するためのBPFの中心周波数設定の処理手順の変形例を示すフローチャートである。
【図10】 図10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で使用されているマイクロコンピュータにおけるノック・疑似ノック判定するためのBPFの中心周波数設定の処理手順の他の変形例を示すフローチャートである。
【図11】 図11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疑似ノック発生なし気筒及び疑似ノック発生気筒のlog(V)分布特性を利用したノック・疑似ノック判定を示す特性図である。
【図12】 図12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の変形例を示すブロック図である。
【図13】 図13はノック信号と特定の運転条件における疑似ノック信号との違いを示す図である。
【符号の説明】
10 ノックセンサ
11 BPF(バンドパスフィルタ)
12 ピークホールド回路
15 気筒判別センサ
20 マイクロコンピュータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a knock control device for an internal combustion engine that controls an operating state of the internal combustion engine based on knock determination.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a knock control device for an internal combustion engine that performs knock determination on a knock signal extracted from a vibration signal waveform generated in the internal combustion engine and controls knock control factors such as ignition timing and fuel injection amount is known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As a knock detection system in the aforementioned knock control device for an internal combustion engine, a knock signal is extracted from a vibration signal waveform detected by a knock sensor by a band pass filter, and a peak output value of this knock signal is output as a lognormal distribution output distribution characteristic. The presence / absence of knock occurrence is determined by comparison with a predetermined knock determination level.
[0004]
By the way, for example, when the ignition timing is further retarded under specific operating conditions such as WOT (Wide Open Throttle: throttle valve fully open / full load), engine speed 2000 [rpm] and no knocking occurrence, A noise signal related to combustion (hereinafter referred to as a “pseudo knock signal”) as shown in FIG. 13B, which is different from the knock signal shown in FIG. .
[0005]
When these knock signals and the pseudo knock signal are compared, the knock signal has a feature that the peak output timing is early and the signal generation time is short, whereas the pseudo knock signal has a substantially constant output value and a long signal generation time. However, the frequencies of the knock signal and the pseudo knock signal are substantially the same. Therefore, if a false knock signal is erroneously detected as a knock signal during the transient retard control of the ignition timing, further retard control is performed, and appropriate feedback control at the time of knock occurrence becomes impossible. It was.
[0006]
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and it is an object of the present invention to provide a knock control device for an internal combustion engine that can appropriately control the operating state of the internal combustion engine by distinguishing between a knock signal and a pseudo knock signal due to noise. It is said.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the knock control device for an internal combustion engine according to claim 1, the knock occurrence state based on the knock signal extracted by the signal extraction means is detected by the knock detection means, and noise different from that at the time of the knock occurrence is detected by the noise determination means based on the detection result. When it is determined that there is a pseudo-knock occurrence state due to, the filter characteristics of the signal extraction means are switched by the characteristic switching means in the specific characteristic switching operation area within the specific operation area. As a result, knock / pseudo knock occurrence is accurately determined, and the operating state of the internal combustion engine is appropriately controlled.
[0008]
Further, the noise determination means includesKnock / pseudo-knock occurrence is accurately determined by determining that there is a pseudo-knock occurrence based on the ratio of knock detection frequency obtained by dividing the maximum knock detection frequency of the cylinder group by the minimum knock detection frequency of the cylinder group .
[0009]
According to the knock control device for an internal combustion engine according to claim 2, the knock occurrence state based on the knock signal extracted by the signal extraction means is detected by the knock detection means, and noise different from that at the time of occurrence of the knock by the noise determination means based on the detection result. When it is determined that there is a pseudo-knock occurrence state due to, the filter characteristics of the signal extraction means are switched by the characteristic switching means in the specific characteristic switching operation area within the specific operation area. As a result, knock / pseudo knock occurrence is accurately determined, and the operating state of the internal combustion engine is appropriately controlled.
The noise determination meansCalculates the standard deviation value for each cylinder in the output distribution characteristic of the logarithmic normal distribution of the peak output value of the knock signal for each ignition of the internal combustion engine, and calculates the maximum standard deviation value of the cylinder group as the minimum standard deviation value of the cylinder group. Knock / pseudo-knock occurrence is accurately determined by determining that the pseudo-knock occurrence state is present based on the ratio of the standard deviation values divided by.
[0010]
Claim 3In the characteristic switching means in the internal combustion engine knock control apparatus, the switching of the filter characteristics in the signal extraction means is performed by at least one of the optimum center frequency or bandwidth for knock detection and pseudo knock determination. The occurrence of pseudo knock is accurately determined, and the operating state of the internal combustion engine is appropriately controlled.
[0011]
Claim4In the characteristic switching means in the internal combustion engine knock control apparatus, the switching of the filter characteristics in the signal extraction means is performed uniformly in all cylinders or in the noise determination cylinder, so that the knock / pseudo knock generation cylinder is accurately determined. The operating state of the engine is appropriately controlled.
[0012]
Claim 5In the characteristic switching means in the internal combustion engine knock control apparatus, since the switching of the filter characteristics in the signal extraction means is released when the characteristic switching operation region is out of range, discontinuity at the time of switching the filter characteristics may frequently occur. As a result, the operating state of the internal combustion engine is appropriately controlled.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
[0015]
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.
[0016]
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a knock sensor which is attached to a cylinder block (not shown) of the internal combustion engine and detects a vibration signal waveform generated in the internal combustion engine, and 11 is a knock from the vibration signal waveform of the knock sensor 10. The band frequency filter (Band Pass Filter: specific frequency band pass filter; hereinafter referred to as “BPF”) is capable of switching the center frequency for extracting the component related to the frequency in accordance with the switching signal from the microcomputer 20 according to the current operating condition. It is noted). The knock signal extracted by the BPF 11 is peak-held in accordance with the peak hold signal from the microcomputer 20 in the peak hold circuit 12, and then A / D converted (analog-digital conversion) by the A / D converter 21. The peak output value V is taken into the microcomputer 20.
[0017]
The microcomputer 20 receives a cylinder discrimination signal for specifying the knock detection cylinder from the cylinder discrimination sensor 15 of the internal combustion engine. In addition, the microcomputer 20 receives various sensor signals from, for example, a crank angle sensor, an intake air amount sensor, a water temperature sensor, and the like of the internal combustion engine. Based on these captured signals, the microcomputer 20 calculates the ignition timing, fuel injection amount, and the like. The calculation result is output from the microcomputer 20 to the igniter 30, the injector (fuel injection valve) 40, and the like. As the internal combustion engine of the present embodiment, a 4-cylinder configuration of # 1 cylinder to # 4 cylinder is assumed.
[0018]
Here, the microcomputer 20 includes a CPU as a central processing unit that executes various known arithmetic processes, a ROM that stores a control program, a RAM that stores various data, a B / U (backup) RAM, an input / output circuit, and the like. Is configured as a logical operation circuit including a bus line or the like for connecting the two.
[0019]
As described above, the knock signal is extracted from the vibration signal waveform generated in the internal combustion engine and knock determination is performed, and the center frequency of the BPF 11 is set to the basic knock frequency f0 as the filter characteristic corresponding to the switching signal from the microcomputer 20. The set state is referred to as “filter characteristic A”, and the state where the center frequency of the BPF 11 is set to the high frequency knock frequency f1 as the filter characteristic corresponding to the switching signal from the microcomputer 20 is referred to as “filter characteristic B”. To do.
[0020]
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the above-described filter characteristics A and B in terms of knock detection using the engine speed Ne [rpm] as a parameter. As shown in FIG. 2, the knock detectability due to the filter characteristic A tends to increase to the left as the engine speed Ne decreases, and the knock detectability due to the filter characteristic B increases as the engine speed Ne increases. It has characteristics that contradict each other. That is, in the operating region α on the low speed side where the engine speed Ne is up to a predetermined engine speed N1, the knock detectability by the filter characteristic A exceeds the permissible detection level, and the engine speed Ne is a predetermined value. In the operating range β on the high speed side exceeding the engine speed N1, the knock detectability by the filter characteristic B exceeds the permissible detection level. For this reason, it is possible to improve the knock detectability over the entire engine speed Ne by selectively using the filter characteristic having better knock detectability before and after the engine speed N1. it can.
[0021]
Further, FIG. 3 shows the false noise detection rate [%] using the engine speed Ne [rpm] as a parameter under a specific operating condition in which the above-described filter characteristics A and B are easily delayed by the ignition timing and pseudo knock is likely to occur. FIG. As shown in FIG. 3, as specific operating conditions of the internal combustion engine, for example, within a specific operating region γ in the vicinity of WOT, engine speed 2000 [rpm], in the filter characteristic A, many false errors caused by noise are mistaken for knocking. It can be seen that the noise false detection rate is high because of detection, but the filter characteristic B is not so false, so the noise false detection rate is low.
[0022]
FIG. 4 shows the above-described filter characteristics A and B within the specific operation region γ in which pseudo-knock is likely to occur, the knock determination rate [%] and the retard side when the advance side knock occurs at the ignition timing for each cylinder. It is a characteristic view which shows the judgment rate [%] which is mistaken for knock generation at the time of pseudo knock generation. As shown in FIG. 4, in the filter characteristic A, the determination rate at the time of knock occurrence when the ignition timing is advanced and the determination rate (false determination rate) that is mistaken for the occurrence of knock at the occurrence of pseudo knock that is further retarded from the time when no knock occurs are shown. In the filter characteristic B, the determination rate at the time of knock occurrence greatly exceeds the determination rate that is mistaken for the occurrence of knock at the occurrence of the pseudo knock.
[0023]
Next, a specific procedure for setting the center frequency of the BPF 11 for determining knock / pseudo knock in the microcomputer 20 used in the knock control apparatus for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 and the flowchart of FIG. 6 showing the processing procedure of the center frequency initial setting of the BPF 11 will be described with reference to FIG. 7 and FIG. This center frequency setting routine is repeatedly executed by the microcomputer 20.
[0024]
Here, FIG. 7 is a characteristic diagram showing a log (V) distribution characteristic as an output distribution characteristic of a lognormal distribution of the peak output value V of the knock output in each cylinder. Hereinafter, the output distribution characteristic of the logarithmic normal distribution of the peak output value V of the knock signal is simply referred to as “log (V) distribution characteristic”. FIG. 8 is an explanatory diagram showing a knock control region and a pseudo knock determination region using the engine speed [rpm] and the load of the internal combustion engine as parameters. In the knock control region shown in FIG. 8, Z1 and Z3 are regions where knock detection is performed using the basic knock frequency f0 as the center frequency of the BPF 11, Z4 is a region where knock detection is performed using the high frequency knock frequency f1 as the center frequency of the BPF 11, and Z2 is normal. Is a region where knock detection is performed using the basic knock frequency f0 and the high frequency knock frequency f1 as the center frequency of the BPF 11 at the time of noise determination, and Z5 is a region where pseudo knock is detected due to the occurrence of noise. Discontinuity frequently occurs when switching filter characteristics. The region Z5 is set to be less than the region Z2.
[0025]
In FIG. 5, at step S101, for example, the knock detection frequency Ci (i = 1, 2, 3, 4) for each cylinder for every 100 ignitions of the internal combustion engine, and the log (V) distribution characteristic for every 100 ignitions for the internal combustion engine. The standard deviation value Si (i = 1, 2, 3, 4) for each cylinder at is calculated. Next, the process proceeds to step S102, in which the # 3 cylinder and # 4 cylinder shown in FIG. 7 are set as cylinders where pseudo knock is likely to occur, and the # 1 cylinder and # 2 cylinder shown in FIG. B cylinder group as difficult cylinder, maximum knock detection frequency CWmax of W cylinder group, maximum knock detection frequency CBmax and minimum knock detection frequency CBmin of B cylinder group, maximum standard deviation value SWmax of W cylinder group, minimum standard of B cylinder group Deviation value SBmin is calculated. Further, the ratio HS (see FIG. 7) based on the standard deviation value obtained by dividing the maximum standard deviation value SWmax of the W cylinder group by the minimum standard deviation value SBmin of the B cylinder group, and the maximum knock detection frequency CWmax of the W cylinder group are represented by the B cylinder group. The ratio HC based on the knock detection frequency divided by the minimum knock detection frequency CBmin is calculated.
[0026]
Next, the process proceeds to step S103, and it is determined whether or not it is in a specific operation region in which a pseudo knock is likely to occur in the knock control region. When the determination condition of step S103 is satisfied, that is, when it is in the region Z2 shown in FIG. 8 as the specific operation region, the routine proceeds to step S104, where it is determined whether the maximum knock detection frequency CBmax of the B cylinder group is less than the predetermined value K0. The When the determination condition in step S104 is satisfied, that is, when the maximum knock detection frequency CBmax of the B cylinder group is less than the predetermined value K0, the process proceeds to step S105, and the BPF 11 extracts the component related to knock from the vibration signal waveform of the knock sensor 10. It is determined whether the frequency switching flag FF for switching the center frequency is set to “0”, that is, whether the center frequency of the BPF 11 is set to the basic knock frequency f0. When the ignition switch (not shown) of the internal combustion engine is turned on, the frequency switching flag FF is set to “0” in step S201 of FIG. 6 showing the center frequency initial setting routine of the BPF 11, and the center frequency of the BPF 11 is the basic frequency. The knock frequency f0 is initially set.
[0027]
When the determination condition of step S105 is satisfied, that is, when FF = 0 and the center frequency of the BPF 11 is set to the basic knock frequency f0, the process proceeds to step S106, and the ratio HC based on the knock detection frequency calculated in step S102 is predetermined. It is determined whether the value K1 is exceeded. When the determination condition in step S106 is satisfied, that is, when the ratio HC based on the knock detection frequency exceeds the predetermined value K1, the process proceeds to step S107, and the ratio HS based on the standard deviation value calculated in step S102 exceeds the predetermined value K2. Is determined. When the determination condition in step S107 is satisfied, that is, when the ratio HS based on the standard deviation value is larger than the predetermined value K2, it is considered that a pseudo knock has occurred, so the process proceeds to step S108, and the frequency switching flag FF is set to “1”. The center frequency of the BPF 11 is switched to the high frequency knock frequency f1 (see FIG. 8), and this routine is finished.
[0028]
On the other hand, when the determination condition of step S106 is not satisfied, that is, when the ratio HC based on the knock detection frequency is as small as the predetermined value K1 or less, or when the determination condition of step S107 is not satisfied, that is, the ratio HS based on the standard deviation value When is smaller than the predetermined value K2, the process proceeds to step S109. In step S109, the frequency switching flag FF is “0” and the center frequency of the BPF 11 remains the basic knock frequency f0 (see FIG. 8), and this routine ends.
[0029]
On the other hand, when the determination condition of step S103 is not satisfied, that is, when it is not in the area Z2 shown in FIG. 8 as the specific operation area, or the determination condition of step S104 is not satisfied, that is, the maximum knock detection frequency of the B cylinder group. When CBmax is larger than the predetermined value K0 or when the determination condition of step S105 is not satisfied, that is, when the frequency switching flag FF is "1" and the center frequency of the BPF 11 is switched to the high frequency knock frequency f1, nothing is done. This routine is finished without executing. An ignition timing advance / retard processing routine for avoiding knocking after the end of the center frequency setting routine is omitted.
[0030]
As described above, the knock control device for an internal combustion engine according to the present embodiment serves as a signal extraction unit that can switch a filter characteristic for extracting a knock signal from the knock sensor 10 that detects a vibration signal waveform generated in the internal combustion engine (not shown). The BPF (bandpass filter) 11 and the microcomputer 20 for detecting the knock occurrence state in the knock control regions Z1 to Z4 (see FIG. 8) as the specific operation region of the internal combustion engine based on the knock signal extracted by the BPF 11 Knock detection means, noise determination means achieved by the microcomputer 20 for determining the presence / absence of noise generation based on the detection result by the knock detection means, and the knock control region Z1 to Z1 based on the determination result by the noise determination means In the ZPF (see FIG. 8) as a specific characteristic switching operation area in Z4, Characteristic switching means achieved by the microcomputer 20 for switching the filter characteristics. In the knock control device for an internal combustion engine according to this embodiment, the noise determination means determines whether or not noise is generated based on a difference in knock detection frequency for each cylinder of the internal combustion engine. In the knock control device for the internal combustion engine of the present embodiment, the characteristic switching means switches the filter characteristics in the BPF 11 at the center frequency. Furthermore, in the knock control device for an internal combustion engine of the present embodiment, the characteristic switching means switches the filter characteristics in the BPF 11 uniformly for all cylinders. Further, in the knock control device for an internal combustion engine according to the present embodiment, when the characteristic switching means deviates the switching of the filter characteristic in the BPF 11 from the region Z2 (see FIG. 8) as a specific characteristic switching operation region in the knock control region. It is a thing to cancel.
[0031]
In other words, the occurrence of knocking in the knock control regions Z1 to Z4 of the internal combustion engine is detected, and among these, the region Z2 is considered to be a pseudo-knock occurrence due to noise different from knocking based on the difference in knock detection frequency for each cylinder. As a filter characteristic for all cylinders, the center frequency of the BPF 11 is switched from the basic knock frequency f0 for knock detection to the high frequency knock frequency f1 for pseudo knock determination. The switching state of the filter characteristics of the BPF 11 is canceled and restored by the initial setting when the ignition switch is turned on, and so-called hysteresis characteristics are provided so that discontinuities at the time of switching do not occur frequently. Thereby, knock / pseudo knock occurrence is accurately determined, and the operating state of the internal combustion engine can be appropriately controlled.
[0032]
Next, a modified example of the processing procedure for setting the center frequency of the BPF 11 for determining knock / pseudo knock in the microcomputer 20 used in the knock control device for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention. Based on the flowchart of FIG. 9 shown, it demonstrates with reference to the above-mentioned FIG. The center frequency setting routine is repeatedly executed by the microcomputer 20. Further, the ignition timing advance / retard processing routine for avoiding knocking after the end of the center frequency setting routine is omitted.
[0033]
In FIG. 9, in step S301, it is determined whether or not the vehicle is in a specific operation region in which a pseudo knock is likely to occur in the knock control region. When the determination condition of step S301 is satisfied, that is, when it is in the region Z2 shown in FIG. 8 as the specific operation region, the process proceeds to step S302 and the center frequency of the BPF 11 that extracts the component related to knock from the vibration signal waveform of the knock sensor 10 Is set to “0”, and it is determined whether the center frequency of the BPF 11 is set to the basic knock frequency f0. As described above, when the ignition switch (not shown) of the internal combustion engine is turned on, the frequency switching flag FF is set to “0”, and the center frequency of the BPF 11 is initially set to the basic knock frequency f0.
[0034]
When the determination condition of step S302 is satisfied, that is, when FF = 0 and the center frequency of the BPF 11 is set to the basic knock frequency f0, the process proceeds to step S303, and whether the ignition timing retardation amount TRET is less than the predetermined value K3. Determined. When the determination condition of step S303 is satisfied, that is, when the ignition timing retardation amount TRET is smaller than the predetermined value K3, it is considered that a pseudo knock has occurred, so the process proceeds to step S304, and the frequency switching flag FF is “1”. The center frequency of the BPF 11 is switched to the high frequency knock frequency f1 (see FIG. 8), and this routine ends.
[0035]
On the other hand, when the determination condition of step S303 is not satisfied, that is, when the ignition timing retardation amount TRET is larger than the predetermined value K3, the process proceeds to step S305, where the frequency switching flag FF is “0” and the center frequency of the BPF 11 is the basic knock. This routine is terminated while the frequency f0 is maintained (see FIG. 8). On the other hand, when the determination condition of step S301 is not satisfied, that is, when it is not in the area Z2 shown in FIG. 8 as the specific operation area, or the determination condition of step S302 is not satisfied, that is, the frequency switching flag FF is “1”. When the center frequency of the BPF 11 is switched to the high frequency knock frequency f1, this routine is finished without doing anything.
[0036]
As described above, the knock control device for the internal combustion engine of the present modification performs the switching of the filter characteristics in the BPF 11 by the characteristic switching means achieved by the microcomputer 20 when the ignition timing retardation amount TRET is less than the predetermined value K3. Is. In other words, when the ignition timing retardation amount TRET becomes smaller than the predetermined value K3, it can be considered that a pseudo knock has occurred. Therefore, the center frequency of the BPF 11 is determined from the basic knock frequency f0 for knock detection. Is switched to the high frequency knock frequency f1. Thereby, knock / pseudo knock occurrence is accurately determined, and the operating state of the internal combustion engine can be appropriately controlled.
[0037]
Next, another modification of the processing procedure for setting the center frequency of the BPF 11 for the knock / pseudo knock determination in the microcomputer 20 used in the knock control device for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention. Based on the flowchart of FIG. 10 which shows an example, it demonstrates with reference to FIG. 11 and above-mentioned FIG. Here, FIG. 11 is a characteristic diagram showing knock / pseudo-knock determination using log (V) distribution characteristics of a cylinder without pseudo knock and a cylinder with pseudo knock. The center frequency setting routine is repeatedly executed by the microcomputer 20. Further, the ignition timing advance / retard processing routine for avoiding knocking after the end of the center frequency setting routine is omitted.
[0038]
In FIG. 10, in step S401, it is determined whether or not the vehicle is in a specific operation region in which a pseudo knock is likely to occur in the knock control region. When the determination condition of step S401 is satisfied, that is, when it is in the region Z2 shown in FIG. 8 as the specific operation region, the process proceeds to step S402 and the center frequency of the BPF 11 that extracts the component related to knock from the vibration signal waveform of the knock sensor 10 It is determined whether or not the frequency switching flag FF for switching is set to the basic knock frequency f0 of "0". As described above, when the ignition switch (not shown) of the internal combustion engine is turned on, the frequency switching flag FF is set to “0”, and the center frequency of the BPF 11 is initially set to the basic knock frequency f0.
[0039]
When the determination condition in step S402 is satisfied, that is, when FF = 0 and the center frequency of the BPF 11 is set to the basic knock frequency f0, the process proceeds to step S403, and the log (V) distribution characteristic is log as shown in FIG. (V) corresponds to the cumulative frequency 0σ, that is, from the width S of log (V) corresponding to 1σ [%] of the cumulative frequency before and after the median value VM of 50 [%], corresponding to −1σ [%] of the cumulative frequency. It is determined whether the absolute value obtained by subtracting the width S ′ of log (V) to be exceeded exceeds the predetermined value KS. The value of | S−S ′ | is ideally “0” when no pseudo knock occurs. It is also possible to determine whether or not a pseudo knock has occurred based on the linearity before and after the median value VM where log (V) has a cumulative frequency of 0σ, that is, 50 [%].
[0040]
When the determination condition of step S403 is satisfied, that is, when the value of | S−S ′ | exceeds the predetermined value KS, it is considered that a pseudo knock has occurred, so the process proceeds to step S404, and the frequency switching flag FF is set to “ 1 ", the center frequency of the BPF 11 is switched to the high frequency knock frequency f1 (see FIG. 8), and this routine ends.
[0041]
On the other hand, when the determination condition of step S403 is not satisfied, that is, when the value of | S−S ′ | is as small as the predetermined value KS or less, the process proceeds to step S405 and the frequency switching flag FF is set to “0” and the center of the BPF 11 The routine ends with the frequency kept at the basic knock frequency f0 (see FIG. 8). On the other hand, when the determination condition of step S401 is not satisfied, that is, when it is not in the area Z2 shown in FIG. 8 as the specific operation area, or the determination condition of step S402 is not satisfied, that is, the frequency switching flag FF is “1”. When the center frequency of the BPF 11 is switched to the high frequency knock frequency f1, this routine is terminated without doing anything.
[0042]
As described above, in the knock control device for the internal combustion engine of the present modification, each of the noise determination means achieved by the microcomputer 20 determines the presence or absence of noise generation from the lognormal distribution of the knock generation status for each cylinder of the internal combustion engine. The determination is based on the value of | S−S ′ | which is the difference between the positive standard deviation value + σ and the negative standard deviation value −σ with respect to the median value VM for each cylinder. That is, when there is no pseudo knock, the value of | S−S ′ | is small and almost “0”. Therefore, when the value of | S−S ′ | exceeds the predetermined value KS, it can be determined that a pseudo knock has occurred. is there. Thereby, knock / pseudo knock occurrence is accurately determined, and the operating state of the internal combustion engine can be appropriately controlled.
[0043]
FIG. 12 is a block diagram showing a modification of the overall configuration of the knock control device for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention. In the figure, components having the same configuration or corresponding parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and symbols, and detailed description thereof is omitted.
[0044]
In the above-described embodiment, the center frequency is switched and used internally as the filter characteristic of the BPF 11. However, as shown in FIG. 12, this modification has two knock sensors 10A and 10B having different center frequencies, A switch circuit 14 is provided in the middle of a signal transmission path from the sensors 10A and 10B to the BPF 11, and a signal transmission path in the switch circuit 14 is switched by a switching signal from the microcomputer 20. That is, the signal waveform from the knock sensors 10A and 10B is selectively input to the BPF 11 via the switch circuit 14, and the filter characteristics for extracting the knock signal by the knock sensors 10A, 10B and BPF 11 are switched.
[0045]
Even in such a configuration, as in the configuration in the above-described embodiment, the occurrence of knock / pseudo knock can be accurately determined, and the effect that the operating state of the internal combustion engine can be appropriately controlled can be expected.
[0046]
By the way, in the said Example, although the center frequency of BPF11 was switched corresponding to the driving | running condition of the internal combustion engine, when implementing this invention, it is not limited to this, The bandwidth (Q value of BPF) ) May be switched according to operating conditions. Further, the center frequency and bandwidth (Q value) of the BPF may be switched according to the combination operation condition.
[0047]
In the above embodiment, the filter characteristics are uniformly switched over in all the cylinders in the operation region where noise is generated. However, the present invention is not limited to this, and the noise generating cylinder is specified in advance. In an internal combustion engine, the filter characteristics of a noise generating cylinder may be switched in a noise generation region, and the filter characteristics of a cylinder without noise generation may not be switched.
[0048]
In the above embodiment, in order to prevent frequent switching of the return timing of the filter characteristics, the ignition switch is released at the initial setting when the ignition switch is turned on when the specific characteristic switching operation area in the knock control area is deviated. However, the present invention is not limited to this, and may be canceled and restored under specific operating conditions such as idling.
[0049]
Further, in the above-described embodiment, the knock / pseudo knock determination when the noise generation state differs for each cylinder has been described. However, the present invention is not limited to this, and is uniform for all cylinders. In the case of noise generation, knock / pseudo knock determination may be performed based on the difference between the cylinders.
[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 characteristic diagram showing a filter characteristic by a knock control device for an internal combustion engine according to an example of an embodiment of the present invention in terms of knock detection with the engine speed as a parameter.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a filter characteristic by a knock control device for an internal combustion engine according to an example of an embodiment of the present invention in terms of a false noise detection rate with an engine speed as a parameter.
FIG. 4 is a graph showing the filter characteristics of the knock control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The determination rate of knock / pseudo-knock with respect to the ignition timing in a specific operation region where pseudo-knock is likely to occur. It is a characteristic view shown by.
FIG. 5 is a flowchart showing a BPF center frequency setting process for determining knock / pseudo knock in a microcomputer used in a knock control apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention; It is a flowchart to show.
6 is a flowchart showing a processing procedure for initial setting of the center frequency of the BPF of FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a log (V) distribution characteristic for each cylinder in the knock control device for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention;
FIG. 8 shows a knock control region and a pseudo knock determination region in which the engine speed and load of the internal combustion engine used in the knock control device for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention are parameters. It is explanatory drawing shown.
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for setting the center frequency of the BPF for knock / pseudo knock determination in the microcomputer used in the knock control apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention; It is a flowchart which shows a modification.
FIG. 10 is a flowchart showing the procedure for setting the center frequency of the BPF for knock / pseudo knock determination in the microcomputer used in the knock control apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention; It is a flowchart which shows another modification.
FIG. 11 is a knock / pseudo-knock using log (V) distribution characteristics of a cylinder without pseudo knock and a cylinder with pseudo knock in the knock control apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention; It is a characteristic view which shows determination.
FIG. 12 is a block diagram showing a modification of the overall configuration of the knock control device for an internal combustion engine according to an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a difference between a knock signal and a pseudo knock signal under a specific operating condition.
[Explanation of symbols]
10 Knock sensor
11 BPF (band pass filter)
12 Peak hold circuit
15 cylinder discrimination sensor
20 Microcomputer

Claims (5)

内燃機関で発生する振動信号波形からノック信号を抽出するフィルタ特性を切替自在な信号抽出手段と、
前記信号抽出手段で抽出した前記ノック信号に基づき前記内燃機関の特定運転領域におけるノック発生状況を検出するノック検出手段と、
前記ノック検出手段による検出結果に基づきノイズ発生の有無を判定するノイズ判定手段と、
前記ノイズ判定手段による判定結果に基づき前記特定運転領域内の特定の特性切替運転領域で前記信号抽出手段におけるフィルタ特性を切替える特性切替手段とを具備し、
前記ノイズ判定手段は、擬似ノックの発生し易い第1の気筒グループの最大ノック検出頻度を、前記擬似ノックの発生し難い第2の気筒グループの最小ノック検出頻度で除したノック検出頻度の比に基づき、前記擬似ノック発生状況にあると判定することを特徴とする内燃機関用ノック制御装置。
A signal extracting means capable of switching a filter characteristic for extracting a knock signal from a vibration signal waveform generated in an internal combustion engine;
Knock detecting means for detecting a knock occurrence state in a specific operation region of the internal combustion engine based on the knock signal extracted by the signal extracting means;
Noise determination means for determining the presence or absence of noise generation based on the detection result by the knock detection means;
Characteristic switching means for switching a filter characteristic in the signal extraction means in a specific characteristic switching operation region in the specific operation region based on a determination result by the noise determination unit ;
The noise determination means is a ratio of the knock detection frequency obtained by dividing the maximum knock detection frequency of the first cylinder group in which pseudo knock is likely to occur by the minimum knock detection frequency of the second cylinder group in which pseudo knock is difficult to occur. A knock control apparatus for an internal combustion engine, wherein the knock control apparatus determines that the pseudo-knock occurrence state is present .
内燃機関で発生する振動信号波形からノック信号を抽出するフィルタ特性を切替自在な信号抽出手段と、
前記信号抽出手段で抽出した前記ノック信号に基づき前記内燃機関の特定運転領域におけるノック発生状況を検出するノック検出手段と、
前記ノック検出手段による検出結果に基づきノイズ発生の有無を判定するノイズ判定手段と、
前記ノイズ判定手段による判定結果に基づき前記特定運転領域内の特定の特性切替運転領域で前記信号抽出手段におけるフィルタ特性を切替える特性切替手段とを具備し、
前記ノイズ判定手段は、前記内燃機関の点火毎のノック信号のピーク出力値の対数正規分布の出力分布特性における各気筒毎の標準偏差値がそれぞれ算出され、擬似ノックの発生し易い第1の気筒グループの最大標準偏差値を前記擬似ノックの発生し難い第2の気筒グループの最小標準偏差値で除した標準偏差値の比に基づき前記疑似ノック発生状況にあると判定することを特徴とする内燃機関用ノック制御装置。
A signal extracting means capable of switching a filter characteristic for extracting a knock signal from a vibration signal waveform generated in an internal combustion engine;
Knock detecting means for detecting a knock occurrence state in a specific operation region of the internal combustion engine based on the knock signal extracted by the signal extracting means;
Noise determination means for determining the presence or absence of noise generation based on the detection result by the knock detection means;
Characteristic switching means for switching a filter characteristic in the signal extraction means in a specific characteristic switching operation region in the specific operation region based on a determination result by the noise determination unit;
The noise determining means calculates a standard deviation value for each cylinder in the logarithmic normal distribution output distribution characteristic of the peak output value of the knock signal for each ignition of the internal combustion engine, and the first cylinder in which pseudo knock is likely to occur. An internal combustion engine characterized in that it is determined that the pseudo-knock occurrence state is present based on a ratio of standard deviation values obtained by dividing the maximum standard deviation value of the group by the minimum standard deviation value of the second cylinder group in which the pseudo-knock is difficult to occur. Engine knock control device.
前記特性切替手段は、前記信号抽出手段におけるフィルタ特性の切替を中心周波数または帯域幅のうち少なくとも1つにより実施することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関用ノック制御装置。The knock control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the characteristic switching means performs switching of the filter characteristic in the signal extraction means by at least one of a center frequency and a bandwidth. . 前記特性切替手段は、前記信号抽出手段におけるフィルタ特性の切替を全気筒一律またはノイズ判定気筒で実施することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関用ノック制御装置。3. The knock control device for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the characteristic switching unit performs the switching of the filter characteristic in the signal extraction unit in all cylinders uniformly or in a noise determination cylinder. 前記特性切替手段は、前記信号抽出手段におけるフィルタ特性の切替を前記特性切替運転領域を外れたとき解除することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関用ノック制御装置。3. The knock control device for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the characteristic switching unit cancels switching of the filter characteristic in the signal extraction unit when the characteristic switching operation region is out of range.
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