JP4782035B2 - Combustion control device for internal combustion engine - Google Patents

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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は、自動車エンジンなどの内燃機関において、スパイクノイズを排除してノック信号だけを抽出して最適な燃焼制御を可能にした燃焼制御装置に関する。   The present invention relates to a combustion control apparatus that enables optimal combustion control by extracting only a knock signal by eliminating spike noise in an internal combustion engine such as an automobile engine.

内燃機関の燃焼室で混合気を燃焼させるとイオンが発生することが一般に知られている。昨今、このイオンに対応するイオン電流に着目した燃焼制御の研究が盛んであり、イオン電流に重畳するノック信号を抽出して、遅角制御などの燃焼制御を行う試みもなされている(特許文献1)。
特開平9−338295号公報
It is generally known that ions are generated when an air-fuel mixture is burned in a combustion chamber of an internal combustion engine. Recently, research on combustion control focusing on the ion current corresponding to this ion has been actively conducted, and an attempt has been made to extract a knock signal superimposed on the ion current and perform combustion control such as retardation control (Patent Literature). 1).
JP 9-338295 A

この特許文献1には、内燃機関に生じるノッキングの強度を検出するノック強度検出手段と、作動時にノック強度に応じて機関点火時期を遅角させる点火時期遅角手段と、作動時にノック強度に応じて機関吸気弁の開閉時期を遅角させるバルブタイミング遅角手段と、ノック強度検出手段により機関ノッキングが検出されたときに、ノック強度が所定の判定値より小さいときに点火時期遅角手段に優先してバルブタイミング遅角手段を作動させ、判定値以上であるときにバルブタイミング遅角手段に優先して点火時期遅角手段を作動させるノック制御手段と、を備えた内燃機関の燃焼制御装置が記載されている。   This Patent Document 1 discloses a knock intensity detecting means for detecting the strength of knocking generated in an internal combustion engine, an ignition timing retarding means for retarding the engine ignition timing according to the knock intensity during operation, and a response according to the knock intensity during operation. When the engine knock is detected by the valve timing retarding means for retarding the opening / closing timing of the engine intake valve and the knock intensity detecting means, the engine has priority over the ignition timing retarding means when the knock intensity is smaller than a predetermined judgment value. And a knock control means for activating the ignition timing retarding means in preference to the valve timing retarding means when the valve timing retarding means is greater than a determination value. Are listed.

このような構成を採用することで、機関ノッキングを抑制して機関に損傷を生じることを防止できるとともに、機関出力低下や燃費の悪化、排気温度上昇などの発生を最小限にとどめることが可能になると言われている。   By adopting such a configuration, it is possible to prevent engine damage by suppressing engine knocking, and to minimize the occurrence of engine output decline, fuel consumption deterioration, exhaust temperature rise, etc. It is said to be.

上記のような燃焼制御は、あくまでノック信号だけを正確に抽出できることが前提であるが、従来の手法では、イオン電流に、コロナノイズなどのスパイクノイズが重畳した場合に、意図した通りの制御性能を実現することはできないという問題があった。例えば、コロナノイズは、点火プラグの碍子部に帯電した電荷が放電して発生するが、碍子部の帯電状態に応じて不規則に発生する特性がある。しかも、このコロナノイズの周波数は、ノック信号の周波数帯域に一致することも多いので、フィルタ処理などによってノイズ成分を確実に除去することはできない。   Combustion control as described above is based on the premise that only the knock signal can be accurately extracted. However, with conventional methods, when spike noise such as corona noise is superimposed on the ion current, the control performance as intended is achieved. There was a problem that could not be realized. For example, the corona noise is generated by discharging the electric charge charged in the insulator portion of the spark plug, but has a characteristic that it is generated irregularly according to the charged state of the insulator portion. Moreover, since the frequency of the corona noise often coincides with the frequency band of the knock signal, the noise component cannot be reliably removed by filter processing or the like.

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであって、スパイクノイズの周波数帯域に拘わらず、ノック信号のみを抽出できる燃焼制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a combustion control device that can extract only a knock signal regardless of the frequency band of spike noise.

上記の目的を達成するため、請求項1に係る内燃機関の燃焼制御装置は、燃焼室の混合気の燃焼時に発生するイオンに対応したイオン電流を検出する信号検出部と、前記信号検出部が出力する検出信号をサンプリング周期毎に取得して、信号入力データを記憶するデータ取得部と、前記信号入力データを微分演算し、微分演算結果が基準値THを超えるか否かの判定によって、イオン電流が急変する急変開始位置を特定する位置検出部と、前記急変開始位置の発生タイミングと、予め特定されているノック信号周期とを対比して、ノイズによる急変開始位置を特定するノイズ特定部と、特定されたノイズによる急変開始位置の前後について、前記信号入力データを補正して、実質的にノイズ成分を削除するデータ補正部と、を有して構成されている。   In order to achieve the above object, a combustion control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 includes a signal detection unit that detects an ion current corresponding to ions generated during combustion of an air-fuel mixture in a combustion chamber, and the signal detection unit includes: A detection signal to be output is acquired for each sampling period, and a data acquisition unit that stores signal input data, a differential calculation of the signal input data, and a determination as to whether the differential calculation result exceeds a reference value TH A position detection unit that identifies a sudden change start position at which the current suddenly changes, and a noise identification unit that identifies a sudden change start position due to noise by comparing the occurrence timing of the sudden change start position with a knock signal cycle specified in advance. A data correction unit that corrects the signal input data and substantially eliminates noise components before and after the sudden change start position due to the specified noise. There.

また、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置は、燃焼室の混合気の燃焼時に発生するイオンに対応したイオン電流を検出する信号検出部と、前記信号検出部が出力する検出信号をサンプリング周期毎に取得して、信号入力データを記憶するデータ取得部と、前記信号入力データを微分演算し、微分演算結果が基準値THを超えるか否かの判定によって、イオン電流が急変する急変開始位置を特定する位置検出部と、前記急変開始位置の微分演算結果と、予め特定されているノック信号周期だけ離間した箇所における微分演算結果とを対比して、ノイズによる急変開始位置を特定するノイズ特定部と、特定されたノイズによる急変開始位置の前後について、前記信号入力データを補正して、実質的にノイズ成分を削除するデータ補正部と、を有して構成される。 The combustion control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a signal detection unit that detects an ion current corresponding to ions generated during combustion of an air-fuel mixture in a combustion chamber, and a detection signal output by the signal detection unit. A sudden change start position where the ion current changes abruptly by a data acquisition unit that stores the signal input data acquired every time, and differentially calculates the signal input data and determines whether the differential calculation result exceeds the reference value TH A noise detection unit that identifies a sudden change start position due to noise by comparing a differential calculation result of the sudden change start position with a differential calculation result at a location separated by a predetermined knock signal period. And a data correction unit that corrects the signal input data and substantially eliminates noise components before and after the sudden change start position due to the specified noise. Composed of Te.

上記各発明において、前記サンプリング周期τは、予め特定されているノック信号周期τnに基づいてτ<τn/2に設定されるのが好ましい。また、前記基準値THは、前記微分演算の演算結果から導出される統計値に基づいて決定されるのが好ましい。統計値としては、微分演算結果の平均値や標準偏差値を採用するのが好ましい。この平均値や標準偏差値は、微分結果の正の値のみから算出すると更に好ましい。   In each of the above inventions, the sampling period τ is preferably set to τ <τn / 2 based on a knock signal period τn specified in advance. Further, it is preferable that the reference value TH is determined based on a statistical value derived from a calculation result of the differential calculation. As the statistical value, it is preferable to employ an average value or standard deviation value of the differential operation result. More preferably, the average value and the standard deviation value are calculated only from the positive value of the differential result.

また、前記データ取得部は、切出しウインドの時間範囲のイオン電流を取得するよう動作する一方、前記切出しウインドの時間軸上の位置と範囲は、動的に変化する内燃機関の運転条件に対応して決定されるのが好ましい。   The data acquisition unit operates to acquire ion currents in the time range of the cut window, while the position and range on the time axis of the cut window correspond to dynamically changing operating conditions of the internal combustion engine. Are preferably determined.

以上説明した本発明によれば、スパイクノイズの周波数帯域に拘わらず、ノック信号を正確に抽出できる燃焼制御装置を実現することができる。   According to the present invention described above, it is possible to realize a combustion control apparatus that can accurately extract a knock signal regardless of the frequency band of spike noise.

以下、本発明を実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.

図1(a)は、実施例に係る燃焼制御装置EQUを示す回路図である。この燃焼制御装置EQUは、1次コイル1Pと2次コイル1Sとが電磁結合された点火コイル1と、点火コイル1を断続的に駆動するスイッチングトランジスタ2と、点火コイルの2次コイル1Sに接続されたイオン電流検出回路3と、スイッチングトランジスタ2をON/OFF制御すると共にイオン電流検出回路3からのアナログ検出信号SGを受けるワンチップマイコン4とで構成されている。そして、点火コイルの2次コイル1Sとグランドラインとの間に点火プラグ5が接続されている。   FIG. 1A is a circuit diagram illustrating a combustion control device EQU according to an embodiment. This combustion control unit EQU is connected to an ignition coil 1 in which a primary coil 1P and a secondary coil 1S are electromagnetically coupled, a switching transistor 2 that intermittently drives the ignition coil 1, and a secondary coil 1S of the ignition coil. And the one-chip microcomputer 4 that controls the ON / OFF of the switching transistor 2 and receives the analog detection signal SG from the ion current detection circuit 3. A spark plug 5 is connected between the secondary coil 1S of the ignition coil and the ground line.

図示の通り、スイッチングトランジスタ2のベース端子は、ワンチップマイコン4に接続され、コレクタ端子は、点火コイルの一次コイル1Pに接続され、エミッタ端子は、グランドラインに接続されている。   As shown, the base terminal of the switching transistor 2 is connected to the one-chip microcomputer 4, the collector terminal is connected to the primary coil 1P of the ignition coil, and the emitter terminal is connected to the ground line.

イオン電流検出回路3は、点火プラグ5の放電電流で充電されるバイアス用のコンデンサCと、コンデンサCに並列接続されてコンデンサCの充電電圧を規制するツェナーダイオードZDと、ツェナーダイオードZDに直列接続されたダイオードD1と、ダイオードD1の両端に接続された増幅部AMPとで構成されている。   The ion current detection circuit 3 includes a bias capacitor C that is charged by the discharge current of the spark plug 5, a Zener diode ZD that is connected in parallel to the capacitor C and regulates the charging voltage of the capacitor C, and is connected in series to the Zener diode ZD. And amplifying unit AMP connected to both ends of diode D1.

ツェナーダイオードZDとダイオードD1のアノード端子は、互いに直結され、ダイオードD1のカソード端子はグランドラインに接続されている。また、ツェナーダイオードZDのカソード端子は、二次コイル1Sに接続されている。   The anode terminals of the Zener diode ZD and the diode D1 are directly connected to each other, and the cathode terminal of the diode D1 is connected to the ground line. The cathode terminal of the Zener diode ZD is connected to the secondary coil 1S.

イオン電流検出回路3の増幅部AMPは、反転端子と非反転端子と出力端子とを有する増幅素子Q1と、増幅素子Q1の反転端子に接続される入力抵抗R1と、増幅素子Q1の反転端子と出力端子の間に接続される帰還抵抗R2とで構成されている。なお、増幅素子Q1の反転端子とグランドラインとの間に、増幅素子Q1を保護するためのダイオードD2を接続しても良い。   The amplification unit AMP of the ion current detection circuit 3 includes an amplification element Q1 having an inverting terminal, a non-inverting terminal, and an output terminal, an input resistor R1 connected to the inverting terminal of the amplification element Q1, and an inverting terminal of the amplification element Q1. The feedback resistor R2 is connected between the output terminals. A diode D2 for protecting the amplifying element Q1 may be connected between the inverting terminal of the amplifying element Q1 and the ground line.

増幅素子Q1として、この実施例では、OPアンプを使用している。OPアンプは、その入力インピーダンスがほぼ無限大(≒∞)で、反転端子と非反転端子との間が、仮想的に短絡状態である(imaginary short)。そのため、図1(b)に示す電流Iは、入力抵抗R1と帰還抵抗R2に共通して流れることになり、増幅部AMPの出力電圧Voutは、電流Iと帰還抵抗R2の積となる(Vout=I×R2)。つまり、この増幅部AMPでは、帰還抵抗R2が入力電流Iの検出抵抗として機能している。   In this embodiment, an OP amplifier is used as the amplifying element Q1. The input impedance of the OP amplifier is almost infinite (≈∞), and the inverting terminal and the non-inverting terminal are virtually short-circuited (imaginary short). Therefore, the current I shown in FIG. 1B flows in common to the input resistor R1 and the feedback resistor R2, and the output voltage Vout of the amplifier AMP is the product of the current I and the feedback resistor R2 (Vout = I * R2). That is, in this amplification unit AMP, the feedback resistor R2 functions as a detection resistor for the input current I.

図1の回路構成において、二次コイル1Sに負の高電圧が発生すると、点火プラグ5が点火放電し、図1(a)に示すように、点火電流がコンデンサCを充電する。この時、コンデンサCにはツェナーダイオードZDが並列接続されているので、コンデンサCの両端電圧は、ツェナーダイオードZDの降伏電圧Vzに一致する。なお、この放電時には、ダイオードD1が短絡状態(ON)となるので、入力抵抗R1やその他の回路素子に流れる電流を無視することができる。   In the circuit configuration of FIG. 1, when a negative high voltage is generated in the secondary coil 1S, the spark plug 5 is ignited and the ignition current charges the capacitor C as shown in FIG. At this time, since the Zener diode ZD is connected in parallel to the capacitor C, the voltage across the capacitor C matches the breakdown voltage Vz of the Zener diode ZD. During this discharge, the diode D1 is short-circuited (ON), so that the current flowing through the input resistor R1 and other circuit elements can be ignored.

その後、二次コイル1Sの高電圧が消滅すると(図1(d)参照)、コンデンサCに充電されたバイアス電圧は、図1(b)に示す経路で放電する。この放電電流は、イオン電流Iに他ならず(図1(e)参照)、イオン電流Iは、増幅素子Q1の出力端子→帰還抵抗R2→入力抵抗R1→コンデンサC→二次コイル1S→点火プラグ5の経路で流れる。   After that, when the high voltage of the secondary coil 1S disappears (see FIG. 1D), the bias voltage charged in the capacitor C is discharged through the path shown in FIG. This discharge current is nothing but the ionic current I (see FIG. 1 (e)). The ionic current I is the output terminal of the amplifying element Q1, the feedback resistance R2, the input resistance R1, the capacitor C, the secondary coil 1S, and the ignition. It flows through the path of the plug 5.

先に説明した通り、出力電圧Vout=R2×Iの関係が成立するので、増幅部AMPからはイオン電流Iに比例した電圧が得られる。   As described above, since the relationship of the output voltage Vout = R2 × I is established, a voltage proportional to the ion current I is obtained from the amplifying unit AMP.

ワンチップマイコン4は、CPUコア4aと、A/Dコンバータ4bと、出力ポート4cと、メモリ部4dとが内蔵されて構成されている。そして、A/Dコンバータ4bは、イオン電流検出回路3からアナログ検出信号SGを直接的に受けて、これデジタルデータに変換している。また、出力ポート4cからは、スイッチングトランジスタ2のベース端子に向けて点火パルスが出力されている。なお、図示の燃焼制御装置EQUでは、イオン電流検出回路3とワンチップマイコン4とが直結されているが、途中にサンプルホールド回路などを設けても良い。   The one-chip microcomputer 4 includes a CPU core 4a, an A / D converter 4b, an output port 4c, and a memory unit 4d. The A / D converter 4b directly receives the analog detection signal SG from the ion current detection circuit 3 and converts it into digital data. Further, an ignition pulse is output from the output port 4 c toward the base terminal of the switching transistor 2. In the illustrated combustion control device EQU, the ion current detection circuit 3 and the one-chip microcomputer 4 are directly connected, but a sample hold circuit or the like may be provided in the middle.

続いて、図2(a)のフローチャートに基づいて、ワンチップマイコン4の動作内容を説明する。図1及び図2(a)に示す通り、先ず、ワンチップマイコン4は、イオン電流検出回路3から得られるアナログ検出信号SGを、直接A/Dコンバータ4bで受け、デジタル変換されたデータをメモリ部4dに記憶する(ST1)。このデータ取得処理では、イオン電流に重畳するノック信号を正確に取得する必要があるので、サンプリング周波数は、ノック信号の周波数の2倍以上に設定される。   Next, the operation content of the one-chip microcomputer 4 will be described based on the flowchart of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2A, first, the one-chip microcomputer 4 receives the analog detection signal SG obtained from the ion current detection circuit 3 directly by the A / D converter 4b, and stores the digitally converted data in the memory. Store in the unit 4d (ST1). In this data acquisition process, since it is necessary to accurately acquire a knock signal superimposed on the ion current, the sampling frequency is set to be twice or more the frequency of the knock signal.

ここで、ノック信号の周波数は、内燃機関の構造に基づいて実験的に特定できるが、以下の説明では、ノック信号の周波数が例えば8KHzであるとする。そのため、この実施例では、サンプリング周波数F>2×8KHzの条件を満たす値として、サンプリング周波数Fを約30KHz、言い換えると、サンプリング周期τ(=1/F)を33μSとしている。   Here, although the frequency of the knock signal can be experimentally specified based on the structure of the internal combustion engine, in the following description, it is assumed that the frequency of the knock signal is, for example, 8 KHz. Therefore, in this embodiment, the sampling frequency F is about 30 KHz, in other words, the sampling period τ (= 1 / F) is 33 μS as a value that satisfies the condition of the sampling frequency F> 2 × 8 KHz.

また、このデータ取得処理は、イオン電流を確実に捕捉できるように設定された切出しウインドWinの範囲内で実行される。図2(b)は、イオン電流検出回路3から得られるアナログ信号波形と、時間幅T(=33μS×(N−1))の切出しウインドWinとの関係を図示したものである。図示の通り、イオン電流のピーク位置以降に、ノック信号とスパイクノイズが重畳している。   Further, this data acquisition process is executed within the range of the extraction window Win that is set so that the ion current can be reliably captured. FIG. 2B illustrates the relationship between the analog signal waveform obtained from the ion current detection circuit 3 and the extraction window Win with a time width T (= 33 μS × (N−1)). As shown in the figure, a knock signal and spike noise are superimposed after the peak position of the ion current.

イオン電流は、点火プラグ5の放電終了後に発生するが(図1(e)参照)、点火プラグ5の放電終了時や、発生したイオン電流の消失タイミングは、エンジン回転数やエンジン負荷などの運転条件に応じて動的に変化する。そこで、この実施例では、内燃機関の運転条件と、その運転条件下で発生するイオン電流との関係を予め実験的に求めておき、その関係を示すウインド算出テーブルTBLをメモリ部4dに設けている。そして、実際の運転時には、運転条件を示す各種センサからのデータに基づいて前記ウインド算出テーブルTBL1を検索し、その検索結果に基づいて、切出しウインドWinの開始位置と終了位置とをリアルタイムに決定している。   The ion current is generated after the discharge of the spark plug 5 is completed (see FIG. 1 (e)). The discharge timing of the spark plug 5 and the disappearance timing of the generated ion current are determined by the operation such as the engine speed and the engine load. It changes dynamically according to conditions. Therefore, in this embodiment, the relationship between the operating condition of the internal combustion engine and the ion current generated under the operating condition is experimentally obtained in advance, and a window calculation table TBL indicating the relationship is provided in the memory unit 4d. Yes. During actual driving, the window calculation table TBL1 is searched based on data from various sensors indicating driving conditions, and the start position and end position of the cut window Win are determined in real time based on the search result. ing.

さて、図2(a)のステップST1の処理によって必要な範囲のデータ取得が終われば、次に、メモリ部4dに記憶したN個の信号入力データSG(i)について、差分演算によって微分処理を施す(ST2)。図3(a)に示すフローチャートの通り、図2(a)の微分処理(ST2)は、i=1・・・NのN個のデータSG(i)について、D(i)←SG(i)−SG(i−1)の差分演算によって実行される(ST21〜ST23)。   Now, when the data acquisition in the necessary range is completed by the processing of step ST1 in FIG. 2A, next, the N signal input data SG (i) stored in the memory unit 4d is subjected to differential processing by differential calculation. Apply (ST2). As shown in the flowchart of FIG. 3 (a), the differentiation process (ST2) in FIG. 2 (a) performs D (i) ← SG (i) for N data SG (i) of i = 1. ) -SG (i-1) difference calculation (ST21 to ST23).

なお、図3(b)は、微分演算による微分波形を図示している。   FIG. 3B shows a differential waveform obtained by differential operation.

図2(a)のステップST2の微分処理が終われば、次に、微分値D(i)を微分閾値THと比較し、急傾斜フラグTn(i)を算出する(ST3)。図4(a)は、急傾斜フラグTn(i)の算出処理を示すフローチャートである。   When the differentiation process in step ST2 in FIG. 2A is completed, the differential value D (i) is compared with the differentiation threshold TH to calculate the steep slope flag Tn (i) (ST3). FIG. 4A is a flowchart showing a calculation process of the steep slope flag Tn (i).

図示の通り、i=1〜nについて昇順に、微分値D(i)と閾値THとを比較し(ST32)、D(i)≧THであれば、一つ手前の微分値D(i−1)が閾値THより小さいことを条件に(ST33)、急傾斜フラグTn(i)を1にする(ST34)。一方、微分値D(i)が閾値THより小さい場合、或いは、D(i)≧THであっても、一つ手前の微分値D(i−1)も含め、D(i−1)≧THである場合には、急傾斜フラグTn(i)を0にする(ST35)。   As shown in the figure, the differential value D (i) and the threshold value TH are compared in ascending order for i = 1 to n (ST32). If D (i) ≧ TH, the previous differential value D (i− On the condition that 1) is smaller than the threshold value TH (ST33), the steep slope flag Tn (i) is set to 1 (ST34). On the other hand, when the differential value D (i) is smaller than the threshold value TH, or even if D (i) ≧ TH, including the previous differential value D (i−1), D (i−1) ≧ If it is TH, the steep slope flag Tn (i) is set to 0 (ST35).

以上の処理は、要するに、i=1〜nについて昇順に判定し、初めてD(i)≧THとなった場合には、急傾斜フラグTn(i)=1に設定することを意味する(図4(c)参照)。したがって、仮にその後も、微分値D(i+1)、D(i+2)・・・の値が、連続して閾値TH以上であったとしても、各急傾斜フラグTn(i+1)、Tn(i+2)・・・は、全て0に設定される。このような処理によって、イオン電流波形が急上昇を開始する位置を検出できることになる。なお、イオン電流波形が急上昇を開始するのは、イオン電流にノック信号が重畳しているか、或いは、スパイクノイズが重畳しているためである。   In short, the above processing means that determination is made in ascending order with respect to i = 1 to n, and when D (i) ≧ TH for the first time, steep inclination flag Tn (i) = 1 is set (see FIG. 4 (c)). Therefore, even if the values of the differential values D (i + 1), D (i + 2)... Are continuously greater than or equal to the threshold value TH, the steep slope flags Tn (i + 1), Tn (i + 2). .. are all set to 0. By such processing, the position where the ion current waveform starts to rise rapidly can be detected. Note that the ion current waveform starts to rise rapidly because a knock signal is superimposed on the ion current or spike noise is superimposed.

図4(a)の微分処理で使用する閾値THは、取得したイオン電流波形やその微分波形の統計値に基づいて適宜に設定される。例えば、正の値を示す微分値(D(i)>0)のみを積和演算して平均値AVを求め(AV=ΣD(j)/M)、算出した平均値AVに、適宜な定数γを積算することで閾値THとすれば良い(TH=γ×AV)。或いは、また、正の値を示す微分値D(i)について、平均値AVと標準偏差σとを算出し、これらに基づいて閾値THを決定するもの好適である。   The threshold value TH used in the differentiation process of FIG. 4A is appropriately set based on the acquired ion current waveform and the statistical value of the differentiated waveform. For example, only the differential value (D (i)> 0) indicating a positive value is subjected to a product-sum operation to obtain an average value AV (AV = ΣD (j) / M), and an appropriate constant is added to the calculated average value AV. The threshold TH may be obtained by integrating γ (TH = γ × AV). Alternatively, the average value AV and the standard deviation σ are calculated for the differential value D (i) indicating a positive value, and the threshold value TH is determined based on these values.

何れにしても、図4(a)の処理によって急傾斜フラグTn(i)を算出したら、次に、N個の急傾斜フラグTn(i)について、その値が1を示す時間間隔を判定する。すなわち、ノック信号による急傾斜開始位置には、一定の時間周期αがある筈であり、しかも、その時間周期αは、内燃機関の構造に基づいて予め特定されている。これに対して、コロナノイズは、ランダムに発生するので、急傾斜開始位置を検索して、それが所定周期τn=α(この例では1/8KHz)で発生していればノック信号であり、そうでなければ、スパイクノイズであると判定することができる。   In any case, once the steep slope flag Tn (i) is calculated by the process of FIG. 4A, next, for N steep slope flags Tn (i), a time interval whose value is 1 is determined. . That is, there should be a certain time period α at the steep start position by the knock signal, and the time period α is specified in advance based on the structure of the internal combustion engine. On the other hand, since corona noise occurs randomly, a steep slope start position is searched, and if it occurs at a predetermined cycle τn = α (in this example 1/8 KHz), it is a knock signal. Otherwise, it can be determined that the noise is spike noise.

急傾斜開始位置が、ノック信号によるものか、或いは、スパイクノイズによるものかの判定処理は、図4(b)に示す通りである。先ず、急傾斜フラグTn(i)が0か1かを判定して(ST41)、もし急傾斜フラグTn(i)=1であれば、続いて所定周期α以前(Tn(i−α))か、或いは、所定周期α以降(Tn(i+α))に、急傾斜開始位置が存在するか否かを判定する(ST42)。なお、この実施例では、ノック信号の周期が125μS(=1/8KHz)であるのに対してサンプリング周期τが33μSであるので、α≒3.8(=125/33)となり、整数値を採用する必要から、Tn(i−3)、Tn(i−4)、Tn(i+3)、Tn(i+4)の全てが判定対象となる。   The determination process of whether the steep start position is due to a knock signal or spike noise is as shown in FIG. First, it is determined whether or not the steep slope flag Tn (i) is 0 or 1 (ST41). If the steep slope flag Tn (i) = 1, then, before the predetermined period α (Tn (i−α)). Alternatively, it is determined whether or not a steep slope start position exists after a predetermined period α (Tn (i + α)) (ST42). In this embodiment, since the knock signal period is 125 μS (= 1/8 KHz) and the sampling period τ is 33 μS, α≈3.8 (= 125/33), and the integer value is Since it is necessary to adopt, all of Tn (i−3), Tn (i−4), Tn (i + 3), and Tn (i + 4) are to be determined.

そして、急傾斜フラグTn(i−3)、Tn(i−4)、Tn(i+3)、Tn(i+4)のいずれか1であれば、急傾斜フラグTn(i)=1は、ノック信号による急傾斜開始位置を意味していると判定して、ノイズフラグNS(i)をNS(i)=0に設定する(ST44)。一方、急傾斜フラグTn(i−3)、Tn(i−4)、Tn(i+3)、Tn(i+4)の全てが0であれば、急傾斜フラグTn(i)=1は、スパイクノイズによる急傾斜開始位置を意味していると判定して、ノイズフラグNS(i)をNS(i)=1に設定する(ST43)。なお、図4(c)では、i=Xの位置にスパイクノイズが検出されて、NS(X)=1となっている。   Then, if any one of the steep slope flags Tn (i-3), Tn (i-4), Tn (i + 3), and Tn (i + 4) is present, the steep slope flag Tn (i) = 1 is determined by the knock signal. It is determined that it means the steep start position, and the noise flag NS (i) is set to NS (i) = 0 (ST44). On the other hand, if all of the steep slope flags Tn (i-3), Tn (i-4), Tn (i + 3), and Tn (i + 4) are 0, the steep slope flag Tn (i) = 1 is caused by spike noise. It is determined that it means the steep start position, and the noise flag NS (i) is set to NS (i) = 1 (ST43). In FIG. 4C, spike noise is detected at the position i = X, and NS (X) = 1.

以上のようにしてスパイクノイズを特定すると、信号入力データSG(i)のうち、スパイクノイズと思われるデータを補正して、スパイクノイズを削除する(図2のST5)。図5は、そのノイズ除去処理を具体的に説明するフローチャートである。   When spike noise is specified as described above, spike noise is deleted by correcting data that is considered to be spike noise from the signal input data SG (i) (ST5 in FIG. 2). FIG. 5 is a flowchart for specifically explaining the noise removal processing.

先ず、i=1〜Nについて昇順に、ノイズフラグNS(i)が1であるか否かを判定する(ST52)。そして、例えばノイズフラグNS(X)がNS(X)=1であれば、i=Xの位置を基準にして、時間軸前方と時間軸後方に、開始基準位置BGNと終了基準位置ENDとを決定する(ST53)。   First, it is determined whether or not the noise flag NS (i) is 1 in ascending order for i = 1 to N (ST52). For example, if the noise flag NS (X) is NS (X) = 1, the start reference position BGN and the end reference position END are set in front of the time axis and rearward of the time axis with respect to the position of i = X. Determine (ST53).

開始基準位置BGNと終了基準位置ENDの具体的な決定手法は適宜であるが、例えば、開始基準位置は、急傾斜フラグTn(BGN)=0であることを条件に、BGN=X−2に決定される。但し、急傾斜フラグTn(BGN)=Tn(X−2)=1であれば、BGN=X−1とする。なお、本実施例では、図4(a)のステップST32〜ST33の処理を設けているので、Tn(X)は急傾斜の開始位置であって、一つ手前でTn(X−1)=1となることはない。   The specific method for determining the start reference position BGN and the end reference position END is appropriate. For example, the start reference position is set to BGN = X-2 on the condition that the steep slope flag Tn (BGN) = 0. It is determined. However, if the steep slope flag Tn (BGN) = Tn (X−2) = 1, BGN = X−1. In this embodiment, since the processing of steps ST32 to ST33 in FIG. 4A is provided, Tn (X) is a steep start position, and Tn (X-1) = It will never be 1.

一方、終了基準位置ENDは、Tn(X+1)〜Tn(X+α−1)が全て0であることを条件にEND=X+αとされる。この実施例ではα=3.78(=125/33)となるので、Tn(X+1)〜Tn(X+α−1)の判定ではα=4を使用し、終了基準位置はEND=X+4とする。但し、もしTn(X+1)〜Tn(X+α−1)の範囲内に0でないものが存在し、例えば、時間軸上最初にTn(X+β)が1となるのであれば、終了基準位置ENDを一つ手前の(X+β−1)とする。   On the other hand, the end reference position END is set to END = X + α on condition that Tn (X + 1) to Tn (X + α−1) are all 0. Since α = 3.78 (= 125/33) in this embodiment, α = 4 is used in the determination of Tn (X + 1) to Tn (X + α−1), and the end reference position is END = X + 4. However, if there is a non-zero value in the range of Tn (X + 1) to Tn (X + α-1), for example, if Tn (X + β) is first 1 on the time axis, the end reference position END is set to one. It is assumed that (X + β-1) immediately before.

上記のようにして、開始基準位置BGNと終了基準位置ENDとが決まれば(ST53)、信号入力データSG(i)について、SG(BGN)とSG(END)とを仮想的に直線で接続して、SG(BGN+1)〜SG(END−1)の信号入力データを直線補間する(ST54)。図5(c)は、補間処理を図示したものであり、SG(BGN)とSG(END)の値に基づいて、SG(BGN+1)〜SG(END−1)のスパイクノイズが実質的に除去されている。   If the start reference position BGN and the end reference position END are determined as described above (ST53), SG (BGN) and SG (END) are virtually connected with a straight line for the signal input data SG (i). Then, the signal input data of SG (BGN + 1) to SG (END-1) is linearly interpolated (ST54). FIG. 5C illustrates the interpolation process, and spike noises SG (BGN + 1) to SG (END-1) are substantially removed based on the values of SG (BGN) and SG (END). Has been.

以上ようにして、ノック信号を残しつつノイズ成分のみを除去できるので、後は、予め特定されているノック周波数(この例では8KHz)に対応するBPF処理を実行して、信号入力データSG(i)からノック信号を抽出する(図2のST6)。   As described above, since only the noise component can be removed while leaving the knock signal, the BPF processing corresponding to the knock frequency specified in advance (8 KHz in this example) is executed, and the signal input data SG (i ) To extract a knock signal (ST6 in FIG. 2).

以上の通り、本実施例では、ノック信号の周期性に着目してスパイクノイズを排除するので、スパイクノイズとノック信号の周波数帯域に一致しても、スパイクノイズを排除することができる。   As described above, in the present embodiment, spike noise is eliminated by paying attention to the periodicity of the knock signal. Therefore, spike noise can be eliminated even if the frequency bands of the spike noise and the knock signal match.

なお、上記した具体的な内容は特に本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱することなく各種の改変が可能である。特に、ノイズ検出の手法やノイズ成分を除去する手法は例示したものに限らない。   The specific contents described above do not particularly limit the present invention, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. In particular, the method of noise detection and the method of removing noise components are not limited to those illustrated.

例えば、図4のステップST4のアルゴリズムでは、予め特定されているノック信号の発生周期α(=τn)のみを根拠にして、ノック信号とノイズとを区別しているが、このアルゴリズムに加えて、ノック信号よりノイズの方が高周波数であることを利用してノイズを抽出するもの好適である。   For example, in the algorithm of step ST4 of FIG. 4, the knock signal and the noise are distinguished based on only the knock signal generation period α (= τn) specified in advance. It is preferable to extract noise using the fact that noise has a higher frequency than a signal.

図6は、ノイズ検出について、この別の手法を説明するフローチャートである。図示の通り、先ず、カウンタ変数CNTをゼロクリアした後(ST60)、図4のステップST3と同様に、i=1〜nについて、急傾斜フラグTn(i)の値を設定してゆく。但し、この場合には、閾値TH’をステップST3の場合より大きく設定する。この閾値TH’は、ノイズの急峻な立上がりのみを特異的に抽出するための閾値であり、ノック信号の立上がり特性より、ノイズの方が鋭く立ち上がることに基づき、リアルタイムに変化する運転条件に対応して、閾値TH’が予め実験的に決定されている。但し、この閾値TH’も、微分演算の演算結果から導出される統計値に基づいて決定しても良い。統計値としては、微分演算結果の平均値や標準偏差値が例示されるが、この平均値や標準偏差値は、微分結果の正の値のみから算出するのが好ましい。   FIG. 6 is a flowchart for explaining another method for noise detection. As shown in the figure, first, after the counter variable CNT is cleared to zero (ST60), the value of the steep inclination flag Tn (i) is set for i = 1 to n as in step ST3 of FIG. However, in this case, the threshold value TH 'is set larger than in the case of step ST3. This threshold value TH ′ is a threshold value for specifically extracting only a sharp rise of noise, and corresponds to operating conditions that change in real time based on the fact that the noise rises sharper than the rise characteristic of the knock signal. The threshold value TH ′ is experimentally determined in advance. However, the threshold value TH ′ may also be determined based on a statistical value derived from the calculation result of the differential calculation. Examples of the statistical value include an average value and a standard deviation value of the differential calculation result, and it is preferable to calculate the average value and the standard deviation value only from a positive value of the differential result.

何れにしても、図6のアルゴリズムでは、急傾斜フラグTn(i)=1となった個数をカウンタ変数CNTで計数する(ST66)。そして、ステップST51〜67の処理が終われば、カウンタ変数CNTの値がゼロか否かを判定し(ST68)、もしCNT=0なら処理を終える。   In any case, in the algorithm of FIG. 6, the number of the steep slope flags Tn (i) = 1 is counted with the counter variable CNT (ST66). When the processes of steps ST51 to ST67 are completed, it is determined whether or not the value of the counter variable CNT is zero (ST68). If CNT = 0, the process is terminated.

一方、ステップST68の判定でカウンタ変数CNT≠0であった場合には、カウンタ変数CNTが1か否かを判定する(ST69)。カウンタ変数CYT=1である場合は、特別に急峻な変化を示す信号(高周波ノイズ)が一回だけ検出されたことを意味するので、ステップST72のデータ補間処理に移行する。なお、データ補間処理は、図5の場合と同じであり、急傾斜フラグTn(i)=1となる前後の信号入力データSG(BGN)〜SG(END)に基づいて、ノイズと判定された信号入力データSG(BGN+1)〜SG(END−1)を補正する。   On the other hand, if the counter variable CNT ≠ 0 in the determination in step ST68, it is determined whether or not the counter variable CNT is 1 (ST69). When the counter variable CYT = 1, it means that a signal (high frequency noise) indicating a particularly steep change has been detected only once, and the process proceeds to the data interpolation process of step ST72. The data interpolation process is the same as in FIG. 5, and it is determined as noise based on the signal input data SG (BGN) to SG (END) before and after the steep slope flag Tn (i) = 1. The signal input data SG (BGN + 1) to SG (END-1) are corrected.

また、ステップST69の判定でカウンタ変数CNT>1と判定された場合には、複数個検出された急傾斜フラグTn(i)の発生時間間隔Tを算出する(ST70)。ステップST62,63の判定における閾値TH’を適宜に設定することにより、急傾斜フラグTn(i)=1となるのは、ノイズ検出を意味している可能性が高い。しかし、急傾斜フラグTn(i)=1となる箇所が複数個存在する場合には、これらがノック信号である可能性もある。そこで、ステップST70の処理で算出された時間間隔Tと、予め特定されているノック周期τnとを比較して、時間間隔Tがノック周期τnより有意に低い場合には、急傾斜フラグTn(i)=1となる箇所がノイズであると判定する。すなわち、時間間隔Tがノック周期τnより有意に低いT<τn−αの場合には、ステップST72に移行させる。一方、T≧τn−αの場合には、ノック信号が検出されていると判定して何もしないで処理を終える。   If it is determined in step ST69 that the counter variable CNT> 1, the generation time interval T of a plurality of detected steep slope flags Tn (i) is calculated (ST70). If the threshold value TH ′ in the determinations in steps ST62 and ST63 is set appropriately, the steep slope flag Tn (i) = 1 is likely to mean noise detection. However, if there are a plurality of locations where the steep slope flag Tn (i) = 1, these may be knock signals. Therefore, the time interval T calculated in the process of step ST70 is compared with the knock period τn specified in advance, and when the time interval T is significantly lower than the knock period τn, the steep slope flag Tn (i ) = 1 is determined to be noise. That is, when the time interval T is T <τn−α that is significantly lower than the knock period τn, the process proceeds to step ST72. On the other hand, if T ≧ τn−α, it is determined that a knock signal has been detected, and the process ends without doing anything.

以上のようにして図6の処理を終えるが、何れの経路を通過した場合でも、その後は、図2に示すBPF処理(ST6)に移行する。このように、図6のアルゴリズムを使用すれば、より精密にノイズを検出することができ、ノック信号のみを特異的に抽出することが可能となる。   The process of FIG. 6 is completed as described above. However, regardless of which route is passed, the process proceeds to the BPF process (ST6) shown in FIG. Thus, if the algorithm of FIG. 6 is used, noise can be detected more precisely, and only the knock signal can be specifically extracted.

ところで、上記のアルゴリズムでは、信号入力データSG(i)を微分処理するため、スパイクノイズの微分値D(i)が正負にリバウンドすることになり、場合によっては、ノック信号の周波数と区別できないことがある。図7は、この例外的な状態を図示したものであり、閾値THを超える急傾斜フラグTnの周期が、たまたまノック信号の周期と一致しているため、上記のアルゴリズムでは、スパイクノイズを除去できない場合を示している。   In the above algorithm, since the signal input data SG (i) is differentiated, the spike noise differential value D (i) rebounds positively and negatively, and in some cases cannot be distinguished from the frequency of the knock signal. There is. FIG. 7 illustrates this exceptional state. Since the period of the steep slope flag Tn exceeding the threshold TH coincides with the period of the knock signal, spike noise cannot be removed by the above algorithm. Shows the case.

一方、通常のノック信号は、その微分値D(i)が連続して閾値を超えるものの、ハードノックと称されるタイプのノック信号は、その微分値D(i)がスパイクノイズと同様の兆候を示し、閾値を連続しては超えないことがある。そのため、先に説明したアルゴリズムのままでは、ノック信号が、スパイクノイズに誤認されて消去されてしまうおそれがある。   On the other hand, although a normal knock signal has a differential value D (i) continuously exceeding a threshold value, a knock signal of a type called a hard knock has a differential value D (i) similar to spike noise. The threshold may not be exceeded continuously. Therefore, if the algorithm described above is used as it is, the knock signal may be mistaken for spike noise and erased.

そこで、上記の何れの問題にも対処できるアルゴリズムが必要であり、ハードノックを消去させない一方で、スパイクノイズを確実に消去できるアルゴリズムが望まれる。以上を踏まえて、更に検討したところ、微分処理後の信号入力データの微分値D(i)が閾値THを超える場合でも、その微分値レベルを判定することによって、ハードノックを消去することなく、スパイクノイズのみを消去することが可能となった。   Therefore, an algorithm that can cope with any of the above problems is required, and an algorithm that can reliably eliminate spike noise while not erasing hard knocks is desired. Based on the above, further examination has revealed that even when the differential value D (i) of the signal input data after the differential processing exceeds the threshold value TH, by determining the differential value level without erasing the hard knock, It became possible to eliminate only spike noise.

図8(a)は、このアルゴリズムを図示したものである。ステップSP1〜SP3及びSP6〜SP7の処理は、図2(a)のステップST1〜ST3及びST5〜ST6の処理と同じであるが、ステップSP4〜SP5の処理に特徴がある。   FIG. 8 (a) illustrates this algorithm. The processing of steps SP1 to SP3 and SP6 to SP7 is the same as the processing of steps ST1 to ST3 and ST5 to ST6 in FIG. 2A, but is characterized by the processing of steps SP4 to SP5.

ステップSP4の処理内容は、図8(b)に示す通りであり、i=1〜Nの急傾斜フラグTn(i)のうち、Tn(i)=1となるもの、つまり、微分値D(i)が急傾斜によって増加を開始する開始位置iを抽出する(SP40〜42)。   The processing content of step SP4 is as shown in FIG. 8B, and among the steep inclination flags Tn (i) of i = 1 to N, Tn (i) = 1, that is, the differential value D ( A starting position i at which i) starts increasing due to a steep slope is extracted (SP40 to SP42).

そして、急傾斜の開始位置iから時間軸後方に向かって適当な個数βだけ、各微分値D(i)〜D(i+β)を評価し、その最大値MAXを抽出する(SP43〜SP46)。βは、ノイズ信号とノック信号の周波数に基づいて設定され、何れか周波数が低い方の信号の信号周期の1/2程度に設定される。   Then, the differential values D (i) to D (i + β) are evaluated by an appropriate number β from the start position i of the steep slope toward the rear of the time axis, and the maximum value MAX is extracted (SP43 to SP46). β is set based on the frequency of the noise signal and the knock signal, and is set to about ½ of the signal cycle of the signal having the lower frequency.

先に説明した通り、微分値D(i)〜D(i+β)が、連続して閾値THを超えた場合でも、増加開始位置iについてだけ、急傾斜フラグTn(i)を1とし、その後の急傾斜フラグTn(i+1)〜Tn(i+β)は全てゼロとしている。したがって、急傾斜の開始位置iから時間軸後方に、微分値の最大ピークが生じる可能性がある。   As described above, even when the differential values D (i) to D (i + β) continuously exceed the threshold value TH, the steep slope flag Tn (i) is set to 1 only for the increase start position i, and thereafter The steep inclination flags Tn (i + 1) to Tn (i + β) are all zero. Therefore, there is a possibility that the maximum peak of the differential value is generated behind the steep start position i on the time axis.

そこで、j=i〜i+βについて、ゼロに初期設定された変数MAXの値と、各微分値D(j)とを比較し(SP44)、D(j)>MAXの場合だけ、変数MAXの値を書き換える(SP45)。そして、i〜i+βについて、この処理を終えた後、区間i〜i+βの最大値MAXを、急傾斜点iの抽出値PK(i)として記憶する。一方、i=1〜Nの急傾斜フラグTn(i)のうち、Tn(i)=0となる場合には、その位置iの微分値D(i)を、抽出値PK(i)として記憶する(SP49)。   Therefore, for j = i to i + β, the value of the variable MAX initially set to zero is compared with each differential value D (j) (SP44), and the value of the variable MAX is obtained only when D (j)> MAX. Is rewritten (SP45). Then, after this process is completed for i to i + β, the maximum value MAX of the sections i to i + β is stored as the extracted value PK (i) of the steep slope point i. On the other hand, when Tn (i) = 0 among the steep inclination flags Tn (i) of i = 1 to N, the differential value D (i) at that position i is stored as the extracted value PK (i). (SP49).

図9(b)には、このようにして決定された抽出値PK(1)〜PK(N)が図示されている。但し、実際には、必ずしもN個の配列PK(1)〜PK(N)を設ける必要はなく、Tn(i)=1となる箇所iについてだけ、微分値D(i)を抽出値PK(i)に書き換えたので足りる。つまり、配列PK(1)〜PK(N)は、配列D(1)〜D(N)を代用する。   FIG. 9B shows the extracted values PK (1) to PK (N) determined in this way. However, actually, it is not always necessary to provide N arrays PK (1) to PK (N), and the differential value D (i) is extracted from the extracted value PK (only for the location i where Tn (i) = 1. It is enough because it was rewritten in i). That is, the arrays PK (1) to PK (N) substitute for the arrays D (1) to D (N).

何れにしても、図9(b)では、急傾斜フラグTn(10)とTn(14)だけが1であり、抽出値PK(10)とPK(14)だけが、その周辺位置の微分値D(i)〜D(i+β)を加味した最大値MAXに書き換えられている。   In any case, in FIG. 9B, only the steep slope flags Tn (10) and Tn (14) are 1, and only the extracted values PK (10) and PK (14) are the differential values of the peripheral positions. The maximum value MAX is rewritten with D (i) to D (i + β) taken into account.

続いて、ノイズ判定アルゴリズムについて、図9(a)に基づいて説明する。図示の通り、i=1〜Nについて、急傾斜フラグTn(i)=1となる箇所を検索し、Tn(i)=1の箇所iにおける抽出値PK(i)と、i−α位置及びi+α位置の抽出値PK(i−α)及びPK(i+α)とを比較する(SP53)。先に説明した通り、αは、内燃機関の構造に基づいて予め特定されているノック信号の時間周期αである。そして、この実施例では、α≒3.8(=125/33)となるので、PK(i−3)、PK(i−4)、PK(i+3)、PK(i+4)の全てが判定対象となる。   Next, the noise determination algorithm will be described based on FIG. As shown in the figure, for i = 1 to N, a place where the steep slope flag Tn (i) = 1 is searched, and the extracted value PK (i) at the place i where Tn (i) = 1, the i-α position, and The extracted values PK (i−α) and PK (i + α) at the i + α position are compared (SP53). As described above, α is the time period α of the knock signal specified in advance based on the structure of the internal combustion engine. In this embodiment, since α≈3.8 (= 125/33), all of PK (i−3), PK (i−4), PK (i + 3), and PK (i + 4) are to be determined. It becomes.

そして、抽出値PK(i)との比率RTOを算出し、PK(i)/PK(i−3)、PK(i)/PK(i−4)、PK(i)/PK(i+3)、PK(i)/PK(i+4)の演算により算出された全ての比率RTOが、基準値1/BS〜BSの範囲内の値であれば、ノイズフラグNS(i)をNS(i)=0に設定する(SP54)。つまり、算出した全ての比率RTOが、2つの基準値1/BS,BSとの関係で1/BS<RTO<BSとなる場合には、NS(i)=0とする。   Then, the ratio RTO with the extracted value PK (i) is calculated, and PK (i) / PK (i-3), PK (i) / PK (i-4), PK (i) / PK (i + 3), If all the ratios RTO calculated by the calculation of PK (i) / PK (i + 4) are values within the range of the reference value 1 / BS to BS, the noise flag NS (i) is set to NS (i) = 0. (SP54). That is, when all the calculated ratios RTO are 1 / BS <RTO <BS in relation to the two reference values 1 / BS and BS, NS (i) = 0.

一方、PK(i)/PK(i−3)、PK(i)/PK(i−4)、PK(i)/PK(i+3)、PK(i)/PK(i+4)の何れかの比率RTOが、基準値1/BS〜BSの範囲外の値となれば、ノイズフラグNS(i)をNS(i)=1に設定する(SP55)。つまり、算出した何れかの比率RTOが、2つの基準値1/BS,BSとの関係でRTO≦1/BSとなるか、又はRTO≧BSとなる場合には、NS(i)=1とする。   On the other hand, any ratio of PK (i) / PK (i-3), PK (i) / PK (i-4), PK (i) / PK (i + 3), PK (i) / PK (i + 4) If RTO becomes a value outside the range of the reference value 1 / BS to BS, the noise flag NS (i) is set to NS (i) = 1 (SP55). That is, when any of the calculated ratios RTO is RTO ≦ 1 / BS in relation to the two reference values 1 / BS and BS, or when RTO ≧ BS, NS (i) = 1. To do.

図9に示した実施例では、Tn(10)とTn(14)とが、ノック信号の時間周期αの間隔で1となっている。したがって、図2のアルゴリズムでは、ノイズフラグSN(10)やSN(14)が共にゼロとなり、スパイクノイズでありながら除去することができない。   In the embodiment shown in FIG. 9, Tn (10) and Tn (14) are 1 at the interval of the time period α of the knock signal. Therefore, in the algorithm of FIG. 2, the noise flags SN (10) and SN (14) are both zero, and cannot be removed although they are spike noise.

しかし、図8のアルゴリズムによれば、スパイクノイズであることを正しく認識することができる。すなわち、抽出値PK(10)とPK(14)は、図9(c)に示すレベルであり、PK(10)/PK(14)>BSとなるために、ノイズフラグSN(i)は、正しくSN(10)=1となる。また、PK(14)/PK(10)<1/BSとなるため、ノイズフラグSN(i)は、正しくSN(14)=1となる。   However, according to the algorithm of FIG. 8, it can be correctly recognized that the noise is spike noise. That is, the extracted values PK (10) and PK (14) are at the levels shown in FIG. 9C, and PK (10) / PK (14)> BS, so the noise flag SN (i) is Correctly SN (10) = 1. Since PK (14) / PK (10) <1 / BS, the noise flag SN (i) is correctly set to SN (14) = 1.

このようにノイズフラグNS(i)が正しくセットされるので、その後のステップSP6の処理によって、スパイクノイズを除去することができ、BPF処理(SP7)によって正確にノック信号のみを抽出することができる。すなわち、図8に示すアルゴリズムによれば、スパイクノイズの微分値が、ノック信号の時間周期αで閾値THを超える場合でも、スパイクノイズを確実に除去することができる。   Since the noise flag NS (i) is set correctly in this way, spike noise can be removed by the processing of the subsequent step SP6, and only the knock signal can be accurately extracted by the BPF processing (SP7). . That is, according to the algorithm shown in FIG. 8, even when the differential value of spike noise exceeds the threshold value TH in the time period α of the knock signal, spike noise can be reliably removed.

また、図8に示すアルゴリズムによれば、信号入力データSG(i)の微分値が、一回だけ閾値を超えるような場合(ハードノックの場合)でも、これをノイズと誤認することがない。すなわち、ハードノックの場合には、PK(i)/PK(i−3)、PK(i)/PK(i−4)、PK(i)/PK(i+3)、PK(i)/PK(i+4)の何れの比率RTOも、基準値1/BS〜BSの範囲内の値となるので、ノイズフラグSN(i)=0とされ(SP54)、SN(i)=1となることはない(図9(d)参照)。   Further, according to the algorithm shown in FIG. 8, even when the differential value of the signal input data SG (i) exceeds the threshold value only once (in the case of hard knock), this is not mistaken for noise. That is, in the case of hard knock, PK (i) / PK (i-3), PK (i) / PK (i-4), PK (i) / PK (i + 3), PK (i) / PK ( Since any ratio RTO of i + 4) is a value within the range of the reference value 1 / BS to BS, the noise flag SN (i) = 0 is set (SP54), and SN (i) = 1 is not set. (See FIG. 9 (d)).

実施例に係る燃焼制御装置の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the combustion control apparatus which concerns on an Example. ワンチップマイコンの制御動作の概要を示すフローチャートと、イオン電流検出回路の検出信号波形である。It is the flowchart which shows the outline | summary of control operation of a one-chip microcomputer, and the detection signal waveform of an ion current detection circuit. 微分処理を示すフローチャートと、微分波形の波形図である。It is the flowchart which shows a differentiation process, and the wave form diagram of a differentiation waveform. 急傾斜フラグとノイズ検出フラグの設定処理を示すフローチャートと、アルゴリズムを説明する図面である。It is a flowchart illustrating a setting process of a steep slope flag and a noise detection flag, and a drawing for explaining an algorithm. データ補間処理を示すフローチャートと、カウントアルゴリズムを説明する図面である。It is drawing which shows the flowchart which shows a data interpolation process, and a count algorithm. ノイズ検出のための別のアルゴリズムを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining another algorithm for noise detection. 判定が困難なノイズ波形を図示したものである。The noise waveform is difficult to determine. ワンチップマイコンの別の制御動作の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of another control operation | movement of a one-chip microcomputer. 図8の一部を詳細に説明するフローチャートと、その動作を説明する図面である。9 is a flowchart for explaining a part of FIG. 8 in detail, and a drawing for explaining the operation thereof.

符号の説明Explanation of symbols

EQU 燃焼制御装置
3 信号検出部(イオン電流検出回路)
SG(i) 信号入力データ
ST1 データ取得部
ST2〜ST3 位置検出部
ST4 ノイズ特定部
ST5 データ補正部
EQ Combustion control device 3 Signal detection unit (ion current detection circuit)
SG (i) Signal input data ST1 Data acquisition unit ST2 to ST3 Position detection unit ST4 Noise identification unit ST5 Data correction unit

Claims (5)

燃焼室の混合気の燃焼時に発生するイオンに対応したイオン電流を検出する信号検出部と、
前記信号検出部が出力する検出信号をサンプリング周期毎に取得して、信号入力データを記憶するデータ取得部と、
前記信号入力データを微分演算し、微分演算結果が基準値THを超えるか否かの判定によって、イオン電流が急変する急変開始位置を特定する位置検出部と、
前記急変開始位置の発生タイミングと、予め特定されているノック信号周期とを対比して、ノイズによる急変開始位置を特定するノイズ特定部と、
特定されたノイズによる急変開始位置の前後について、前記信号入力データを補正して、実質的にノイズ成分を削除するデータ補正部と、を有して構成された内燃機関の燃焼制御装置。
A signal detector for detecting an ion current corresponding to ions generated during combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber;
A data acquisition unit that acquires a detection signal output by the signal detection unit for each sampling period and stores signal input data;
A position detection unit that differentiates the signal input data and identifies a sudden change start position at which the ionic current suddenly changes by determining whether or not the differential calculation result exceeds a reference value TH;
A noise specifying unit that specifies a sudden change start position due to noise by comparing the generation timing of the sudden change start position and a knock signal period specified in advance,
A combustion control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a data correction unit that corrects the signal input data and substantially eliminates noise components before and after the sudden change start position due to the specified noise.
前記サンプリング周期τは、予め特定されているノック信号周期τnに基づいてτ<τn/2に設定されている請求項1に記載の燃焼制御装置。   The combustion control apparatus according to claim 1, wherein the sampling period τ is set to τ <τn / 2 based on a knock signal period τn specified in advance. 前記基準値THは、前記微分演算の演算結果から導出される統計値に基づいて決定される請求項1又は2に記載の燃焼制御装置。 The combustion control device according to claim 1 or 2 , wherein the reference value TH is determined based on a statistical value derived from a calculation result of the differential operation. 前記データ取得部は、切出しウインドの時間範囲のイオン電流を取得するよう動作する一方、
前記切出しウインドの時間軸上の位置と範囲は、動的に変化する内燃機関の運転条件に対応して決定されている請求項1〜の何れかに記載の燃焼制御装置。
While the data acquisition unit operates to acquire the ion current in the time range of the cut window,
The combustion control device according to any one of claims 1 to 3 , wherein a position and a range on the time axis of the cutout window are determined in accordance with an operating condition of the internal combustion engine that dynamically changes.
燃焼室の混合気の燃焼時に発生するイオンに対応したイオン電流を検出する信号検出部と、
前記信号検出部が出力する検出信号をサンプリング周期毎に取得して、信号入力データを記憶するデータ取得部と、
前記信号入力データを微分演算し、微分演算結果が基準値THを超えるか否かの判定によって、イオン電流が急変する急変開始位置を特定する位置検出部と、
前記急変開始位置の微分演算結果と、予め特定されているノック信号周期だけ離間した箇所における微分演算結果とを対比して、ノイズによる急変開始位置を特定するノイズ特定部と、
特定されたノイズによる急変開始位置の前後について、前記信号入力データを補正して、実質的にノイズ成分を削除するデータ補正部と、を有して構成された内燃機関の燃焼制御装置。
A signal detector for detecting an ion current corresponding to ions generated during combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber;
A data acquisition unit that acquires a detection signal output by the signal detection unit for each sampling period and stores signal input data;
A position detection unit that differentiates the signal input data and identifies a sudden change start position at which the ionic current suddenly changes by determining whether or not the differential calculation result exceeds a reference value TH;
A noise identification unit that identifies the sudden change start position due to noise by comparing the differential calculation result of the sudden change start position with the differential calculation result at a location separated by a predetermined knock signal period;
A combustion control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a data correction unit that corrects the signal input data and substantially eliminates noise components before and after the sudden change start position due to the specified noise.
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