JP4869366B2 - Internal combustion engine knock detection device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のノッキング検出装置に関し、特に複数のノックセンサを備えるものに関する。 The present invention relates to a knock detection device for an internal combustion engine, and more particularly to a device including a plurality of knock sensors.
特許文献1には複数のノックセンサを用いたノッキング検出装置が示されている。この装置では、複数のノックセンサのそれぞれに対応してローパスフィルタ、AD変換回路などを含む入力回路が並列に設けられている。
また特許文献2には、2つのノックセンサの出力信号を処理する信号処理回路が示されている。この回路では、2つのノックセンサの出力信号がマルチプレクサに入力され、マルチプレクサにより選択された信号が増幅器に入力されるように構成されている。
特許文献1に示された装置では、ノックセンサの数と同数の入力回路が必要となり、また特許文献2に示された装置ではマルチプレクサが必要となる。すなわち、ノックセンサの数が2個以上となると、入力回路の構成が複雑化するという課題がある。
The device disclosed in
本発明はこの点を考慮してなされたものであり、複数のノックセンサを使用する場合における入力回路の構成をより簡略化したノッキング検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of this point, and an object of the present invention is to provide a knocking detection device that further simplifies the configuration of an input circuit when a plurality of knock sensors are used.
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内燃機関に装着された複数のノックセンサ(11a,11b)の出力信号に基づいてノッキングを判定するノッキング判定手段を備える内燃機関のノッキング検出装置において、前記複数のノックセンサ(11a,11b)の出力信号が入力される単一の入力回路を備え、前記ノッキング判定手段は、前記入力回路の出力信号(VS)を用いてノッキングの判定を行い、前記複数のノックセンサ(11a,11b)は、等価的に抵抗とコンデンサの並列回路で示される構成を有し、前記複数のノックセンサ(11a,11b)のそれぞれが有する一対の出力端子(111〜114)は、前記入力回路の一対の入力端子(PI1,PI2)に接続され、前記一対の入力端子の一方(PI1)は抵抗(R1)を介して電源に接続され、前記一対の入力端子の他方(PI2)はアースに接続されており、前記ノッキング判定手段は、所定クランク角度間隔で前記入力回路の出力信号(VS)の周波数成分分析を行う周波数成分分析手段と、前記周波数成分分析により得られる、複数の周波数成分の強度を時系列データ(KMAP(j,i))として格納するデータ格納手段と、前記周波数成分強度の時系列データ(KMAP(j,i))に基づいて、ノイズ成分の時系列データ(NLMAP(j,i))を算出するノイズ成分算出手段と、前記周波数成分強度の時系列データ(KMAP(j,i))を前記ノイズ成分の時系列データ(NLMAP(j,i))により補正するノイズ補正手段と、該ノイズ補正手段により補正された前記周波数成分強度の時系列データ(JKMAPI(j,i))を二値化する二値化手段とを備え、二値化された時系列データ(JKMAP(j,i))に基づいてノッキングが発生したか否かを判定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関のノッキング検出装置において、前記機関は、第1気筒群及び第2気筒群からなる複数の気筒を有し、前記複数のノックセンサ(11a,11b)は、前記第1気筒群及び第2気筒群に対応して設けられていることを特徴とする。
The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、複数のノックセンサの出力信号が単一の入力回路に入力され、ノッキングの判定が行われる。複数のノックセンサは、等価的に抵抗とコンデンサの並列回路で示される構成を有し、複数のノックセンサのそれぞれが有する1組の出力端子は、入力回路の1組の入力端子に接続されるとともに、一対の入力端子の一方は抵抗を介して電源に接続され、一対の入力端子の他方はアースに接続されているので、複数のノックセンサのそれぞれに対応して入力回路を設ける必要がなく、またマルチプレクサを設ける必要もない。したがって、入力回路の構成を簡略化することができる。また、所定クランク角度間隔でノックセンサ出力信号の周波数成分分析が行われ、この周波数成分分析により得られる、複数の周波数成分の強度分布が時系列データとして格納され、さらに周波数成分強度の時系列データに基づいて、ノイズ成分の時系列データが算出され、周波数成分強度の時系列データがノイズ成分の時系列データにより補正される。そして補正後の時系列データが二値化され、その二値化された時系列データに基づいてノッキング判定が行われる。複数のノックセンサの出力信号を単一の入力回路に入力することに起因して、一つのノックセンサ出力信号が他のノックセンサ出力信号に混合されてノイズ成分となるおそれがあるが、そのようなノイズ成分を除去してより正確な判定を行うことが可能となる。また二値化された時系列データには、機関の回転に伴う強度分布の変化が表れるので、この時系列データと、ノッキング発生時に特有の変化パターンに対応するデータとを比較することにより、ノッキングの発生を正確に判定することができ、さらに二値化によって、データ量が減少するとともに時系列データの変化パターンが単純化されるので、メモリ容量を低減するとともに演算速度を高めることができる。 According to the first aspect of the invention, the output signals of a plurality of knock sensors are input to a single input circuit, and knocking is determined. The plurality of knock sensors have a configuration equivalently represented by a parallel circuit of a resistor and a capacitor, and one set of output terminals of each of the plurality of knock sensors is connected to one set of input terminals of the input circuit. In addition, since one of the pair of input terminals is connected to the power supply through a resistor and the other of the pair of input terminals is connected to the ground, it is not necessary to provide an input circuit corresponding to each of the plurality of knock sensors. It is not necessary to provide a multiplexer. Therefore, the configuration of the input circuit can be simplified. In addition, frequency component analysis of the knock sensor output signal is performed at predetermined crank angle intervals, the intensity distribution of a plurality of frequency components obtained by this frequency component analysis is stored as time series data, and further, time series data of frequency component strength Based on the above, the time-series data of the noise component is calculated and the time-series data of the frequency component intensity is corrected by the time-series data of the noise component. Then, the corrected time series data is binarized, and knocking determination is performed based on the binarized time series data. One knock sensor output signal may be mixed with another knock sensor output signal and become a noise component due to the input of the output signals of multiple knock sensors to a single input circuit. It is possible to remove more noise components and perform more accurate determination. In addition, the binarized time series data shows changes in the intensity distribution as the engine rotates. By comparing this time series data with data corresponding to a specific change pattern when knocking occurs, knocking is performed. Further, the binarization reduces the data amount and simplifies the change pattern of the time series data, thereby reducing the memory capacity and increasing the calculation speed.
請求項2に記載の発明によれば、2つのノックセンサが第1気筒群及び第2気筒群に対応して設けられ、その出力信号を用いてノッキングの判定が行われるので、各気筒群に対応したノッキングの判定を行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, two knock sensors are provided corresponding to the first cylinder group and the second cylinder group, and knocking determination is performed using the output signals. Corresponding knocking determination can be performed.
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関(以下「エンジン」という)及びその制御装置の全体構成図であり、例えばV型6気筒のエンジン1の吸気管2の途中にはスロットル弁3が配されている。スロットル弁3にはスロットル弁開度THを検出するスロットル弁開度センサ4が連結されており、センサ4の検出信号は、電子制御ユニット(以下「ECU」という)5に供給される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an “engine”) and a control device thereof according to an embodiment of the present invention. 3 is arranged. A throttle
燃料噴射弁6はエンジン1とスロットル弁3との間かつ吸気管2の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に接続されて当該ECU5からの信号により燃料噴射弁6の開弁時間が制御される。エンジン1の各気筒には、点火プラグ7が設けられており、点火プラグ7はECU5に接続されている。ECU5は、点火プラグ7に点火信号を供給する。
The
スロットル弁3の下流側には吸気圧PBAを検出する吸気圧センサ8、及び吸気温TAを検出する吸気温センサ9が設けられている。エンジン1の本体には、エンジン冷却水温TWを検出する冷却水温センサ10及び非共振型の2つのノックセンサ11a,11bが装着されている。センサ8〜11bの検出信号は、ECU5に供給される。第1及び第2ノックセンサ11a,11bとしては、例えば5kHzから25kHzまでの周波数帯域の振動を検出可能なものが使用される。
An
吸気管2のスロットル弁3の上流側には、吸入空気流量GAを検出する吸入空気流量センサ13が設けられており、その検出信号はECU5に供給される。
ECU5には、エンジン1のクランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ12が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がECU5に供給される。クランク角度位置センサ12は、エンジン1の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス(以下「CYLパルス」という)を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点(TDC)に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で(4気筒エンジンではクランク角180度毎に)TDCパルスを出力するTDCセンサ及びTDCパルスより短い一定クランク角周期(例えば6度周期)で1パルス(以下「CRKパルス」という)を発生するCRKセンサから成り、CYLパルス、TDCパルス及びCRKパルスがECU5に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、エンジン回転数(エンジン回転速度)NEの検出に使用される。
An intake air
A crank
エンジン1は、吸気弁(図示せず)の弁リフト量及び開角(開弁期間)を連続的に変更する第1弁作動特性可変機構と、吸気弁を駆動するカムの、クランク軸回転角度を基準とした作動位相を連続的に変更する第2弁作動特性可変機構とを有する弁作動特性可変装置20を備えている。ECU5は、弁作動特性可変装置20にリフト量制御信号及び作動位相制御信号を供給し、吸気弁の作動制御を行う。第1及び第2弁作動特性可変機構の構成は、それぞれ例えば特開2008−25418号公報及び特開2000−227013号公報に示されている。
The
ECU5は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット(以下「CPU」という)、該CPUで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路(メモリ)、燃料噴射弁6及び点火プラグ7に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
The
エンジン1は、図2(a)に示すように配置された#1〜#6気筒を有し、第1ノックセンサ11aは、#1〜#3気筒からなる第1気筒群に対応して設けられ、第2ノックセンサ11bは、#4〜#6気筒からなる第2気筒群に対応して設けられている。
The
図2(b)は、ECU5の入力回路に含まれるノックセンサ信号入力部の構成、及び該ノックセンサ信号入力部と第1及び第2ノックセンサ11a,11bとの接続を示す回路図である。この図において、ノックセンサ11a,11bは、それぞれコンデンサと抵抗からなる等価回路で示されている。第1ノックセンサ11aは、一対の出力端子111,112を有し、出力端子111,112はそれぞれ入力端子PI1,PI2に接続されている。第2ノックセンサ11bは、一対の出力端子113,114を有し、出力端子113,114も、それぞれ入力端子PI1,PI2に接続されている。すなわち、本実施形態では、2つのノックセンサ11a,11bが並列に入力端子PI1,PI2に接続されている。
FIG. 2B is a circuit diagram illustrating a configuration of a knock sensor signal input unit included in the input circuit of the
入力端子PI2はアースに接続されている。入力端子PI1は、コンデンサC1を介してアースに接続され、抵抗R1を介して電源VCCに接続されるとともに、抵抗R2とコンデンサC2の直列回路を介して増幅回路121の入力端子122に接続されている。
Input terminal PI2 is connected to ground. The input terminal PI1 is connected to the ground via the capacitor C1, is connected to the power supply VCC via the resistor R1, and is connected to the
増幅回路121は、差動増幅器123と、ダイオードD1と、抵抗R3〜R6と、コンデンサC3とからなる。ダイオードD1は入力端子122とアースとの間に接続されている。差動増幅器123の非反転入力は、抵抗R3を介して電源VCCに接続されるとともに、抵抗R4を介してアースに接続されている。差動増幅器123の反転入力は、抵抗R5を介して入力端子122に接続され、差動増幅器123の出力と入力端子122との間に、抵抗R6とコンデンサC3の並列回路が接続されている。増幅回路121は、25kHzより高い周波数成分を減衰させつつ入力信号を増幅する。増幅回路121の出力信号が、センサ出力信号VSとして後段のA/D変換回路に入力される。
The
図3は、センサ出力信号VSの信号波形の一例を示す波形図である。図3に示す気筒番号は燃焼行程にある気筒を示し、「CAS」は後述するノッキング判定のためにサンプリングを行う角度期間を示している。センサ出力信号VSは、第1及び第2ノックセンサ11a,11bのそれぞれの出力信号が加算された信号となる。そのため、主として第1ノックセンサ11aによって検出される#1〜#3気筒に対応する検出信号には、第2ノックセンサ11bの出力信号がノイズとして重畳され、主として第2ノックセンサ11bによって検出される#4〜#6気筒に対応する検出信号には、第1ノックセンサ11aの出力信号がノイズとして重畳されている。
FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of a signal waveform of the sensor output signal VS. The cylinder numbers shown in FIG. 3 indicate cylinders in the combustion stroke, and “CAS” indicates an angle period during which sampling is performed for knocking determination described later. The sensor output signal VS is a signal obtained by adding the output signals of the first and
本実施形態では、図2(b)に示すように2つのノックセンサ11a,11bのそれぞれ出力端子を一対の入力端子PI1,PI2に接続し、増幅回路121及びその周辺回路を1つのノックセンサに対応するもので構成するようにしたので、入力回路の構成を簡略化することができる。そして、重畳される他方のノックセンサの出力信号の影響を後述するノイズ除去処理によって除くことにより、判定精度を確保することが可能となる。
In this embodiment, as shown in FIG. 2B, the output terminals of the two
次に本実施形態におけるノッキング判定手法の概要を説明する。図4(a)は、ノックセンサ11の出力信号波形を示し、図4(b)は、同図(a)の期間TSの波形を拡大して示す図である。本実施形態では、サンプリング周期20マクロ秒で検出される50個のデータを対象として、高速フーリエ変換による周波数成分分析を行う。その周波数成分分析の結果が図4(c)に示されている。図4(c)の縦軸はエネルギ強度PSであり、本実施形態では、5kHzから25kHzまでの周波数帯域における1kHz毎の周波数(5,6,7,…,24,25kHz)に対応するエネルギ強度PSが、クランク角度6度毎に算出される。
Next, an outline of the knocking determination method in the present embodiment will be described. 4A shows the output signal waveform of the
これにより、周波数成分の時系列データが図5(a)に示すように2次元マトリクス(以下「スペクトル時系列マップ」という)として算出される。スペクトル時系列マップは縦方向が周波数f[kHz]であり、横方向がクランク角度(燃焼行程が開始する上死点後のクランク角度)CA[deg]である。ここで、縦方向及び横方向のインデクスとしてそれぞれ「j」(j=0〜20)及び「i」(i=0〜14)を用い、スペクトル時系列マップの要素を強度パラメータKMAP(j,i)と表示する。例えば強度パラメータKMAP(0,0)は、左下端の「34」、強度パラメータKMAP(0,14)は右下端の「31」、強度パラメータKMAP(20,0)は左上端の「56」、強度パラメータKMAP(20,14)は右上端の「30」に相当する。なお強度パラメータKMAPは相対強度を示す無次元量である。 As a result, the time-series data of the frequency components is calculated as a two-dimensional matrix (hereinafter referred to as “spectrum time-series map”) as shown in FIG. In the spectrum time series map, the vertical direction is the frequency f [kHz], and the horizontal direction is the crank angle (crank angle after the top dead center at which the combustion stroke starts) CA [deg]. Here, “j” (j = 0 to 20) and “i” (i = 0 to 14) are used as the vertical and horizontal indexes, respectively, and the elements of the spectral time series map are used as the intensity parameter KMAP (j, i ) Is displayed. For example, the intensity parameter KMAP (0,0) is “34” at the lower left corner, the intensity parameter KMAP (0,14) is “31” at the lower right edge, and the intensity parameter KMAP (20,0) is “56” at the upper left edge. The intensity parameter KMAP (20, 14) corresponds to “30” in the upper right corner. The intensity parameter KMAP is a dimensionless quantity indicating the relative intensity.
図5(a)のスペクトル時系列マップを二値化すると図5(b)の二値化スペクトル時系列マップが得られる。図5(b)のマップの要素である二値化強度パラメータNKMAP(j,i)は、強度パラメータKMAP(j,i)が「50」以上であるとき「1」、「50」未満であるとき「0」をとる。 When the spectrum time series map of FIG. 5A is binarized, the binarized spectrum time series map of FIG. 5B is obtained. The binarized intensity parameter NKMAP (j, i) which is an element of the map of FIG. 5B is “1” or less than “50” when the intensity parameter KMAP (j, i) is “50” or more. Sometimes it takes “0”.
図5(b)に示す二値化スペクトル時系列マップは、図27に破線で示すノッキング発生が発生したときに得られるマップである。一方図27に実線で示す着座ノイズの二値化スペクトル時系列マップは、図6に示すようになり、図5(b)に示すノッキング発生時のマップと明確に相違するため、着座ノイズをノッキング発生と誤判定することがなく、正確なノッキング判定を行うことができる。 The binarized spectrum time series map shown in FIG. 5B is a map obtained when knocking occurs as indicated by a broken line in FIG. On the other hand, the binarized spectrum time series map of the seating noise shown by the solid line in FIG. 27 is as shown in FIG. 6 and is clearly different from the map at the time of occurrence of knocking shown in FIG. Accurate knocking determination can be performed without erroneous determination of occurrence.
本実施形態ではさらに、ノッキングが発生していないと判定されたときの二値化スペクトル時系列マップに基づいて、ノイズに対応する二値化スペクトル時系列マップ(以下単に「ノイズマップ」という)を学習演算により生成し、ノイズマップ上のノイズ学習値を、検出データから算出される二値化スペクトル時系列マップ上の対応する値から差し引くことにより、ノイズの影響を除去するようにしている。 In the present embodiment, a binarized spectrum time series map corresponding to noise (hereinafter simply referred to as “noise map”) is further based on the binarized spectrum time series map when it is determined that knocking has not occurred. The influence of noise is removed by subtracting the noise learning value generated by the learning calculation and the noise learning value on the noise map from the corresponding value on the binarized spectrum time series map calculated from the detection data.
図7(a)は、学習演算により得られたノイズマップの一例を示す図であり、クランク角度6度のタイミングで6〜25kHzの帯域でノイズ成分が表れている。図7(b)は、図5(b)に示す二値化スペクトル時系列マップから図7(a)に示すノイズ成分を減算することによりノイズ除去処理を行った後の二値化スペクトル時系列マップを示す。このようにノイズ除去処理を行うことにより、ノイズの影響を除き、より正確な判定が可能となる。 FIG. 7A is a diagram showing an example of a noise map obtained by learning calculation, and noise components appear in a band of 6 to 25 kHz at a timing of a crank angle of 6 degrees. FIG. 7B shows the binarized spectrum time series after the noise removal process is performed by subtracting the noise component shown in FIG. 7A from the binarized spectrum time series map shown in FIG. 5B. Show the map. By performing the noise removal process in this way, more accurate determination can be performed without the influence of noise.
また本実施形態では、検出データから得られる二値化スペクトル時系列マップを、図8(a)に示すマスタパターンマップと比較することにより、ノッキングが発生したか否かを判定するようにしている。マスタパターンマップは、ノッキングが発生したときに得られる典型的な二値化スペクトル時系列マップに相当するものである。 In the present embodiment, whether or not knocking has occurred is determined by comparing the binarized spectrum time series map obtained from the detection data with the master pattern map shown in FIG. . The master pattern map corresponds to a typical binary spectrum time series map obtained when knocking occurs.
上記比較は具体的には以下のように行われる。二値化スペクトル時系列マップ上の二値化強度パラメータNKMAP(j,i)と、マスタパターンマップ上のマスタパラメータMMAP(j,i)との積を積算することにより、強度積算値SUMKを算出し、マスタパラメータMMAP(j,i)そのものの積算値である基準積算値SUMMを算出し、基準積算値SUMMに対する強度積算値SUMKの比率として適合率PFIT(=SUMK/SUMM)を算出する。そして、適合率PFITが判定閾値SLVLを超えるとノッキングが発生したと判定する。 Specifically, the comparison is performed as follows. By integrating the product of the binarized intensity parameter NKMAP (j, i) on the binarized spectrum time series map and the master parameter MMAP (j, i) on the master pattern map, the integrated intensity value SUMAP is calculated. Then, a reference integrated value SUMM, which is an integrated value of the master parameter MMAP (j, i) itself, is calculated, and a precision PFIT (= SUMK / SUMM) is calculated as a ratio of the intensity integrated value SUMK to the reference integrated value SUMM. Then, when the relevance ratio PFIT exceeds the determination threshold value SLVL, it is determined that knocking has occurred.
図8(b)は、図7(b)に示す強度パラメータKMAP(j,i)と、図8(a)に示すマスタパターンマップ上のマスタパラメータMMAP(j,i)との積(KMAP(j,i)×MMAP(j,i))のマップを示す。この例では、図8(b)の積マップは、図7(b)に示すもとのマップと全く同一となり、適合率PFITは、「0.863」となる。 FIG. 8B shows the product (KMAP (j, i) of the intensity parameter KMAP (j, i) shown in FIG. 7B and the master parameter MMAP (j, i) on the master pattern map shown in FIG. j, i) × MMAP (j, i)). In this example, the product map of FIG. 8B is exactly the same as the original map shown in FIG. 7B, and the precision PFIT is “0.863”.
なお、後述する実際のノッキング判定処理においては、上記強度積算値SUMK及び基準積算値SUMMを算出する際にエンジン運転状態に応じた重み付けを行うようにしている。この重み付けを行うための重み付けパラメータWMAP(j,i)が設定されている重み付けマップの一例を図9に示す。図9に示す重み付けマップは、周波数6kHzの成分についてクランク角12度から72度までのパラメータ値、周波数10kHzの成分についてクランク角36度から66度までのパラメータ値、並びに周波数11kHz、13kHz、15kHz、及び20kHzの成分についてクランク角12度から30度までのパラメータ値に対して重みが付けられるように設定されている。 In the actual knocking determination process to be described later, weighting is performed according to the engine operating state when calculating the intensity integrated value SUMK and the reference integrated value SUMM. An example of a weighting map in which weighting parameters WMAP (j, i) for performing this weighting are set is shown in FIG. The weighting map shown in FIG. 9 includes a parameter value from a crank angle of 12 degrees to 72 degrees for a component at a frequency of 6 kHz, a parameter value from a crank angle of 36 degrees to 66 degrees for a component at a frequency of 10 kHz, and a frequency of 11 kHz, 13 kHz, 15 kHz, For the 20 kHz component, weights are set for the parameter values of the crank angle from 12 degrees to 30 degrees.
図9に示すような重み付けマップによる重み付けは、エンジン運転状態に依存して二値化スペクトル時系列マップの周波数に対する特性が変化することを補償するために行われるものである。エンジン運転状態に応じて重み付けを行うことにより、エンジン運転状態の変化に拘わらず正確な判定を行うことが可能となる。 The weighting by the weighting map as shown in FIG. 9 is performed in order to compensate for the change of the characteristic with respect to the frequency of the binarized spectrum time series map depending on the engine operating state. By performing weighting according to the engine operating state, it is possible to make an accurate determination regardless of the change in the engine operating state.
本実施形態におけるノックセンサ出力信号VSのサンプリング周期は20マイクロ秒とし、50個のサンプリング値を用いて周波数成分分析を行う。これにより、25kHzまでの周波数成分を1kHz間隔で算出することが可能となる。なお、クランク軸が6度回転するのに要する時間TD6は、エンジン回転数NEが1000rpmのとき1ミリ秒であり50個のサンプリング値が得られる。また例えばエンジン回転数NEが2000rpmのときは時間TD6が500マイクロ秒となり、サンプリングデータの数は25となるので、周波数成分分析は、直前に検出された、クランク角12度分のサンプリング値を用いてクランク角6度毎に行われる。 The sampling period of knock sensor output signal VS in this embodiment is 20 microseconds, and frequency component analysis is performed using 50 sampling values. Thereby, frequency components up to 25 kHz can be calculated at 1 kHz intervals. The time TD6 required for the crankshaft to rotate 6 degrees is 1 millisecond when the engine speed NE is 1000 rpm, and 50 sampling values are obtained. For example, when the engine speed NE is 2000 rpm, the time TD6 is 500 microseconds and the number of sampling data is 25. Therefore, the frequency component analysis uses the sampling value for the crank angle of 12 degrees detected immediately before. And every 6 degrees of crank angle.
周波数成分分析(高速フーリエ変換)は、図示しない処理において実行され、クランク角度6度毎に、演算の結果得られる周波数毎の強度値STFT(k)(k=0〜(KN−1))がECU5の記憶回路(RAM)に格納される。KNは、上死点後6度から90度までのクランク角度範囲で得られる強度値の数であり、本実施形態では315(図5〜図8に示すマップ上のデータ数)である。
The frequency component analysis (Fast Fourier Transform) is performed in a process (not shown), and the intensity value STFT (k) (k = 0 to (KN−1)) for each frequency obtained as a result of calculation is obtained every 6 degrees of crank angle. It is stored in a storage circuit (RAM) of the
図10は、上述した手法によりノッキング判定を行う処理のフローチャートであり、この処理はECU5のCPUでTDCパルスの発生に同期して実行される。
FIG. 10 is a flowchart of the process for performing the knocking determination by the above-described method, and this process is executed by the CPU of the
ステップS11では、図12に示す二値化データマップ算出処理を実行し、上述した二値化スペクトル時系列マップの算出を行う。ステップS12では、図15に示すノイズ除去処理を実行し、図7(a)に例示するような二値化ノイズマップを用いてノイズ成分を除去する処理を行う。 In step S11, the binarized data map calculation process shown in FIG. 12 is executed, and the above-described binarized spectrum time series map is calculated. In step S12, the noise removal process shown in FIG. 15 is executed, and a process of removing noise components is performed using a binarized noise map as illustrated in FIG.
ステップS13では、図16に示す適合率算出処理を実行し、ノイズ成分が除去された二値化スペクトル時系列マップと、マスタパターンマップとを用いて適合率PFITを算出する。 In step S13, the relevance ratio calculation process shown in FIG. 16 is executed, and the relevance ratio PFIT is calculated using the binarized spectrum time series map from which the noise component has been removed and the master pattern map.
ステップS14では、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じて例えば図11に示すように設定されたSLVLマップを検索し、判定閾値SLVLを算出する。SLVLマップに設定されている格子点以外のエンジン回転数NE及び吸気圧PBAについては、補間演算により判定閾値SLVLを算出する。 In step S14, an SLVL map set as shown in FIG. 11, for example, according to the engine speed NE and the intake pressure PBA is searched, and a determination threshold SLVL is calculated. For the engine speed NE and the intake pressure PBA other than the grid points set in the SLVL map, the determination threshold SLVL is calculated by interpolation calculation.
ステップS15では、ステップS13で算出される適合率PFITが判定閾値SLVLより大きいか否かを判別し、その答が肯定(YES)であるときは、ノッキングが発生したと判定し、ノッキングフラグFKNOCKを「1」に設定する(ステップS16)。 In step S15, it is determined whether or not the relevance ratio PFIT calculated in step S13 is larger than the determination threshold value SLVL. If the answer is affirmative (YES), it is determined that knocking has occurred, and the knocking flag FKNOCK is set. “1” is set (step S16).
ステップS15でPFIT≦SLVLであるときは、ノッキングは発生していないと判定し、ノッキングフラグFKNOCKを「0」に設定する(ステップS17)。次いで図18に示すノイズ学習処理を実行し、二値化ノイズマップ(図7(a)参照)の更新を行う。 If PFIT ≦ SLVL in step S15, it is determined that knocking has not occurred, and the knocking flag FKNOCK is set to “0” (step S17). Next, the noise learning process shown in FIG. 18 is executed, and the binarized noise map (see FIG. 7A) is updated.
図12は、図10のステップS11で実行される二値化データマップ算出処理のフローチャートである。
ステップS21では、クランク角インデクスi,周波数インデクスj,及びメモリアドレスインデクスkをいずれも「0」に初期化する。ステップS22では、周波数インデクスjが周波数データ数JN(本実施形態では21)から「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。最初はこの答は否定(NO)であるので、ステップS23に進み、クランク角インデクスiがクランク角データ数IN(本実施形態では15)から「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。
FIG. 12 is a flowchart of the binarized data map calculation process executed in step S11 of FIG.
In step S21, the crank angle index i, the frequency index j, and the memory address index k are all initialized to “0”. In step S22, it is determined whether or not the frequency index j is larger than a value obtained by subtracting “1” from the frequency data number JN (21 in the present embodiment). Initially, the answer is negative (NO), so the process proceeds to step S23 to determine whether or not the crank angle index i is larger than the value obtained by subtracting “1” from the crank angle data number IN (15 in this embodiment). To do.
最初はステップS23の答も否定(NO)であるので、メモリアドレスインデクスkを下記式(1)により算出する(ステップS24)。したがって、メモリアドレスインデクスkは、クランク角インデクスi及び周波数インデクスjの増加に伴って、0から(JN×IN−1)まで変化する。
k=i+j×IN (1)
Initially, the answer to step S23 is also negative (NO), so the memory address index k is calculated by the following equation (1) (step S24). Therefore, the memory address index k changes from 0 to (JN × IN−1) as the crank angle index i and the frequency index j increase.
k = i + j × IN (1)
ステップS25では、強度パラメータKMAP(j,i)を、メモリに格納されている強度値STFT[k]に設定し、ステップS26では、図13に示す二値化処理を実行する。次いでクランク角インデクスiを「1」だけインクリメントする(ステップS27)。 In step S25, the intensity parameter KMAP (j, i) is set to the intensity value STFT [k] stored in the memory, and in step S26, the binarization process shown in FIG. 13 is executed. Next, the crank angle index i is incremented by “1” (step S27).
図13のステップS31では、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じて図14に示すBLVLマップを検索し、二値化閾値BLVLを算出する。BLVLマップは、エンジン回転数NEが増加するほど二値化閾値BLVLが増加し、かつ吸気圧PBAが増加するほど二値化閾値BLVLが増加するように設定されている。ラインL1で示される設定値は、第1所定吸気圧PBA1(例えば53kPa(400mmHg))から第2所定吸気圧PBA2(例えば80kPa(600mmHg))の範囲で適用される。ラインL2及びL3は、それぞれ第3所定吸気圧PBA3(例えば93kPa(700mmHg))及び第4所定吸気圧PBA4(例えば107kPa(800mmHg))に対応する。 In step S31 of FIG. 13, the BLVL map shown in FIG. 14 is searched according to the engine speed NE and the intake pressure PBA, and the binarization threshold BLVL is calculated. The BLVL map is set so that the binarization threshold BLVL increases as the engine speed NE increases, and the binarization threshold BLVL increases as the intake pressure PBA increases. The set value indicated by the line L1 is applied in the range from the first predetermined intake pressure PBA1 (for example, 53 kPa (400 mmHg)) to the second predetermined intake pressure PBA2 (for example, 80 kPa (600 mmHg)). Lines L2 and L3 correspond to a third predetermined intake pressure PBA3 (for example, 93 kPa (700 mmHg)) and a fourth predetermined intake pressure PBA4 (for example, 107 kPa (800 mmHg)), respectively.
ステップS32では、強度パラメータKMAP(j,i)が二値化閾値BLVLより大きいか否かを判別し、その答が肯定(YES)であるときは、二値化強度パラメータNKMAP(j,i)を「1」に設定する(ステップS33)。一方、ステップS32でKMAP(j,i)≦BLVLであるときは、二値化強度パラメータNKMAP(j,i)を「0」に設定する(ステップS34)。 In step S32, it is determined whether or not the strength parameter KMAP (j, i) is greater than the binarization threshold BLVL. If the answer is affirmative (YES), the binarization strength parameter NKMAP (j, i) Is set to "1" (step S33). On the other hand, if KMAP (j, i) ≦ BLVL in step S32, the binarization strength parameter NKMAP (j, i) is set to “0” (step S34).
図12に戻り、ステップS23の答が否定(NO)である間はステップS24〜S27を繰り返し実行し、クランク角インデクスiが(IN−1)を超えると、ステップS28に進み、クランク角インデクスiを「0」に戻すとともに、周波数インデクスjを「1」だけインクリメントし、ステップS22に戻る。 Returning to FIG. 12, while the answer to step S23 is negative (NO), steps S24 to S27 are repeatedly executed. When the crank angle index i exceeds (IN-1), the process proceeds to step S28, where the crank angle index i is increased. To “0”, the frequency index j is incremented by “1”, and the process returns to step S22.
ステップS22の答が否定(NO)である間は、ステップS23〜S28を繰り返し実行し、周波数インデクスjが(JN−1)を超えると、本処理を終了する。 While the answer to step S22 is negative (NO), steps S23 to S28 are repeatedly executed, and when the frequency index j exceeds (JN-1), this process ends.
図12の処理により、メモリに格納されている、周波数成分分析の結果として得られた強度値STFT[k]が、図5(a)に示すスペクトル時系列マップの形式に変換されるとともに、強度パラメータKMAP(j,i)の二値化が行われ、二値化強度パラメータNKMAP(j,i)が算出される。すなわち、図5(b)に示す二値化スペクトル時系列マップが生成される。 The intensity value STFT [k] obtained as a result of the frequency component analysis stored in the memory by the processing of FIG. 12 is converted into the spectrum time-series map format shown in FIG. The parameter KMAP (j, i) is binarized, and the binarization strength parameter NKMAP (j, i) is calculated. That is, the binarized spectrum time series map shown in FIG. 5B is generated.
図15は、図10のステップS12で実行されるノイズ除去処理のフローチャートである。
ステップS41では、クランク角インデクスi及び周波数インデクスjをともに「0」に初期化する。ステップS42では、周波数インデクスjが周波数データ数JNから「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。最初はこの答は否定(NO)であるので、ステップS43に進み、クランク角インデクスiがクランク角データ数INから「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。
FIG. 15 is a flowchart of the noise removal process executed in step S12 of FIG.
In step S41, both the crank angle index i and the frequency index j are initialized to “0”. In step S42, it is determined whether or not the frequency index j is larger than a value obtained by subtracting “1” from the frequency data number JN. Since this answer is negative (NO) at first, the process proceeds to step S43, and it is determined whether or not the crank angle index i is larger than a value obtained by subtracting “1” from the crank angle data number IN.
最初はステップS43の答も否定(NO)であるので、下記式(2)により二値化強度パラメータNKMAP(j,i)を補正し、補正二値化強度パラメータJKMAP(j,i)を算出する。式(2)のNNMAP(j,i)は、学習処理により更新される二値化ノイズマップ上の二値化ノイズパラメータである。
JKMAP(j,i)=NKMAP(j,i)−NNMAP(j,i) (2)
Since the answer to step S43 is negative (NO) at first, the binarized intensity parameter NKMAP (j, i) is corrected by the following equation (2) to calculate the corrected binarized intensity parameter JKMAP (j, i). To do. NNMAP (j, i) in Expression (2) is a binarization noise parameter on the binarization noise map updated by the learning process.
JKMAP (j, i) = NKMAP (j, i) −NNMAP (j, i) (2)
ステップS45では、補正二値化強度パラメータJKMAP(j,i)が負の値であるか否かを判別し、その答が否定(NO)であるときは直ちにステップS47に進む。JKMAP(j,i)<0であるときは、JKMAP(j,i)を「0」に設定し(ステップS46)、ステップS47に進む。 In step S45, it is determined whether or not the corrected binarization strength parameter JKMAP (j, i) is a negative value. If the answer is negative (NO), the process immediately proceeds to step S47. When JKMAP (j, i) <0, JKMAP (j, i) is set to “0” (step S46), and the process proceeds to step S47.
ステップS47ではクランク角インデクスiを「1」だけインクリメントし、ステップS43に戻る。ステップS43の答が否定(NO)である間はステップS44〜S47を繰り返し実行し、クランク角インデクスiが(IN−1)を超えると、ステップS48に進み、クランク角インデクスiを「0」に戻すとともに、周波数インデクスjを「1」だけインクリメントし、ステップS42に戻る。ステップS42の答が否定(NO)である間は、ステップS43〜S48を繰り返し実行し、周波数インデクスjが(JN−1)を超えると、本処理を終了する。 In step S47, the crank angle index i is incremented by “1”, and the process returns to step S43. While the answer to step S43 is negative (NO), steps S44 to S47 are repeatedly executed. When the crank angle index i exceeds (IN-1), the process proceeds to step S48, and the crank angle index i is set to “0”. At the same time, the frequency index j is incremented by "1", and the process returns to step S42. While the answer to step S42 is negative (NO), steps S43 to S48 are repeatedly executed, and when the frequency index j exceeds (JN-1), this process ends.
図15の処理により、ノイズが除去された補正二値化強度パラメータJKMAP(j,i)が得られる(図7(b)参照)。 The corrected binarized intensity parameter JKMAP (j, i) from which noise has been removed is obtained by the process of FIG. 15 (see FIG. 7B).
図16は、図10のステップS13で実行される適合率算出処理のフローチャートである。
ステップS51では、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じてマスタパターンマップを選択し、ステップS52では、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じて重み付けマップを選択する。重み付けマップは、エンジン運転状態に依存して二値化スペクトル時系列マップの周波数に対する特性が変化することを補償するために設けられている。エンジン回転数NEまたは吸気圧PBA(エンジン負荷)が変化すると、燃焼室内の温度が変化し、二値化スペクトル時系列マップが変化する。したがって、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じてマスタパターンマップ及び重み付けマップを選択することにより、エンジン運転状態の変化に拘わらず正確な判定を行うことが可能となる。
FIG. 16 is a flowchart of the precision calculation processing executed in step S13 of FIG.
In step S51, a master pattern map is selected according to the engine speed NE and the intake pressure PBA. In step S52, a weighting map is selected according to the engine speed NE and the intake pressure PBA. The weighting map is provided in order to compensate for the change of the characteristic with respect to the frequency of the binarized spectrum time series map depending on the engine operating state. When the engine speed NE or the intake pressure PBA (engine load) changes, the temperature in the combustion chamber changes, and the binarized spectrum time series map changes. Therefore, by selecting the master pattern map and the weighting map according to the engine speed NE and the intake pressure PBA, it is possible to make an accurate determination regardless of changes in the engine operating state.
本実施形態では、図17に示すようにエンジン回転数NE及び吸気圧PBAにより定義される9個のエンジン運転領域に対応して、9個のマスタパターンマップ及び9個の重み付けマップが予め設定されており、ステップS51では9個のマスタパターンマップうちの1つが選択され、ステップS52では、9個の重み付けマップのうちの1つが選択される。図17において低回転領域は例えばエンジン回転数NEが2000rpm以下の領域とされ、中回転領域は2000rpmから4000rpmまでの領域とされ、高回転領域は4000rpmを超える領域とされる。また低負荷領域は例えば吸気圧PBAが67kPa(500mmHg)以下の領域とされ、中負荷領域は67kPaから93kPa(700mmHg)までの領域とされ、高負荷領域は93kPaを超える領域とされる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 17, nine master pattern maps and nine weighting maps are set in advance corresponding to nine engine operation regions defined by the engine speed NE and the intake pressure PBA. In step S51, one of the nine master pattern maps is selected, and in step S52, one of the nine weighting maps is selected. In FIG. 17, for example, the low rotation region is a region where the engine speed NE is 2000 rpm or less, the middle rotation region is a region from 2000 rpm to 4000 rpm, and the high rotation region is a region exceeding 4000 rpm. The low load area is, for example, an area where the intake pressure PBA is 67 kPa (500 mmHg) or less, the medium load area is an area from 67 kPa to 93 kPa (700 mmHg), and the high load area is an area exceeding 93 kPa.
ステップS53では、クランク角インデクスi及び周波数インデクスjをともに「0」に初期化するとともに、強度積算値SUMK及び基準積算値SUMMを「0」に初期化する。強度積算値SUMK及び基準積算値SUMMは、後述するステップS57で更新され、ステップS60で適合率PFITの算出に適用される。 In step S53, both the crank angle index i and the frequency index j are initialized to “0”, and the intensity integrated value SUMK and the reference integrated value SUMM are initialized to “0”. The intensity integrated value SUMK and the reference integrated value SUMM are updated in step S57, which will be described later, and are applied to the calculation of the relevance ratio PFIT in step S60.
ステップS54では、周波数インデクスjが周波数データ数JNから「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。最初はこの答は否定(NO)であるので、ステップS55に進み、クランク角インデクスiがクランク角データ数INから「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。 In step S54, it is determined whether or not the frequency index j is larger than the value obtained by subtracting “1” from the frequency data number JN. Since this answer is negative (NO) at first, the process proceeds to step S55, where it is determined whether or not the crank angle index i is larger than the value obtained by subtracting “1” from the crank angle data number IN.
最初はステップS55の答も否定(NO)であるので、ステップS56に進み、下記式(3)及び(4)により、重み付けマスタパラメータMMW及び重み付け積パラメータKMWを算出する。下記式のWMAP(j,i)は、重み付けマップに設定されている重み付けパラメータである。重み付け積パラメータKMWは、マスタパラメータMMAP(j,i)と補正二値化強度パラメータJKMAP(j,i)との積を、重み付けパラメータWMAP(j,i)によって重み付けしたものである。
MMW=MMAP(j,i)×WMAP(j,i) (3)
KMW=MMAP(j,i)×JKMAP(j,i)×WMAP(j,i) (4)
Initially, the answer to step S55 is also negative (NO), so the process proceeds to step S56, and the weighting master parameter MMW and the weighting product parameter KMW are calculated by the following equations (3) and (4). WMAP (j, i) in the following formula is a weighting parameter set in the weighting map. The weighted product parameter KMW is obtained by weighting the product of the master parameter MMAP (j, i) and the corrected binarized intensity parameter JKMAP (j, i) by the weighting parameter WMAP (j, i).
MMW = MMAP (j, i) × WMAP (j, i) (3)
KMW = MMAP (j, i) × JKMAP (j, i) × WMAP (j, i) (4)
ステップS57では、下記式(5)及び(6)により、重み付けマスタパラメータMMW及び重み付け積パラメータKMWを積算し、基準積算値SUMM及び強度積算値SUMKを算出する。
SUMM=SUMM+MMW (5)
SUMK=SUMK+KMW (6)
In step S57, the weighted master parameter MMW and the weighted product parameter KMW are integrated by the following formulas (5) and (6) to calculate the reference integrated value SUMM and the intensity integrated value SUMK.
SUMM = SUMM + MMW (5)
SUMK = SUMK + KMW (6)
ステップS58では、クランク角インデクスiを「1」だけインクリメントし、ステップS55に戻る。ステップS55の答が否定(NO)である間はステップS56〜S58を繰り返し実行し、クランク角インデクスiが(IN−1)を超えると、ステップS59に進み、クランク角インデクスiを「0」に戻すとともに、周波数インデクスjを「1」だけインクリメントし、ステップS54に戻る。ステップS54の答が否定(NO)である間は、ステップS55〜S59を繰り返し実行し、周波数インデクスjが(JN−1)を超えると、ステップS60に進み、下記式(7)により適合率PFITを算出する。
PFIT=SUMK/SUMM (7)
In step S58, the crank angle index i is incremented by “1”, and the process returns to step S55. While the answer to step S55 is negative (NO), steps S56 to S58 are repeatedly executed. When the crank angle index i exceeds (IN-1), the process proceeds to step S59, and the crank angle index i is set to “0”. At the same time, the frequency index j is incremented by “1”, and the process returns to step S54. While the answer to step S54 is negative (NO), steps S55 to S59 are repeatedly executed. When the frequency index j exceeds (JN-1), the process proceeds to step S60, and the precision PFIT is calculated by the following equation (7). Is calculated.
PFIT = SUMK / SUMM (7)
図18は、図10のステップS18で実行されるノイズ学習処理のフローチャートである。
ステップS71では、クランク角インデクスi、周波数インデクスj、加算学習パラメータLK、及び減算学習パラメータLMをいずれも「0」に初期化する。ステップS72では、周波数インデクスjが周波数データ数JNから「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。最初はこの答は否定(NO)であるので、ステップS73に進み、クランク角インデクスiがクランク角データ数INから「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。
FIG. 18 is a flowchart of the noise learning process executed in step S18 of FIG.
In step S71, the crank angle index i, the frequency index j, the addition learning parameter LK, and the subtraction learning parameter LM are all initialized to “0”. In step S72, it is determined whether or not the frequency index j is larger than a value obtained by subtracting “1” from the frequency data number JN. Since this answer is negative (NO) at first, the process proceeds to step S73, where it is determined whether or not the crank angle index i is larger than a value obtained by subtracting "1" from the crank angle data number IN.
最初はステップS73の答も否定(NO)であるので、ステップS74に進み、二値化強度パラメータNKMAP(j,i)が二値化ノイズパラメータNNMAP(j,i)と等しいか否かを判別する。この答が肯定(YES)であるときは、直ちにステップS80に進む。 Initially, the answer to step S73 is also negative (NO), so the process proceeds to step S74 to determine whether or not the binarized intensity parameter NKMAP (j, i) is equal to the binarized noise parameter NNMAP (j, i). To do. If the answer is affirmative (YES), the process immediately proceeds to step S80.
ステップS74の答が否定(NO)であって、二値化強度パラメータNKMAP(j,i)が二値化ノイズパラメータNNMAP(j,i)と異なるときは、二値化強度パラメータNKMAP(j,i)が二値化ノイズパラメータNNMAP(j,i)より大きいか否かを判別する(ステップS75)。この答が肯定(YES)であるときは、加算学習パラメータLKを「1」に設定し、減算学習パラメータLMを「0」に設定する(ステップS76)。一方、NKMAP(j,i)<NNMAP(j,i)であるときは、加算学習パラメータLKを「0」に設定し、減算学習パラメータLMを「1」に設定する(ステップS77)。 If the answer to step S74 is negative (NO) and the binarization intensity parameter NKMAP (j, i) is different from the binarization noise parameter NNMAP (j, i), the binarization intensity parameter NKMAP (j, i It is determined whether i) is larger than the binarized noise parameter NNMAP (j, i) (step S75). If the answer is affirmative (YES), the addition learning parameter LK is set to “1”, and the subtraction learning parameter LM is set to “0” (step S76). On the other hand, when NKMAP (j, i) <NNMAP (j, i), the addition learning parameter LK is set to “0” and the subtraction learning parameter LM is set to “1” (step S77).
ステップS78では、下記式(8)及び(9)により、加算学習パラメータLK及び減算学習パラメータLMを修正する。式(8)、(9)のDSNOISEは、例えば0.1に設定されるノイズ学習係数である。
LK=DSNOISE×LK (8)
LM=DSNOISE×LM (9)
In step S78, the addition learning parameter LK and the subtraction learning parameter LM are corrected by the following equations (8) and (9). DSNOISE in the equations (8) and (9) is a noise learning coefficient set to 0.1, for example.
LK = DSNOISE × LK (8)
LM = DSNOISE × LM (9)
ステップS79では、下記式(10)に加算学習パラメータLK及び減算学習パラメータLMを適用し、ノイズパラメータNMAP(j,i)を更新する。次に説明する図19の処理で、ノイズパラメータNMAP(j,i)を二値化することにより、二値化ノイズパラメータNNMAP(j,i)が算出される。
NMAP(j,i)=NMAP(j,i)+LK−LM (10)
In step S79, the addition learning parameter LK and the subtraction learning parameter LM are applied to the following equation (10) to update the noise parameter NMAP (j, i). The binarized noise parameter NNMAP (j, i) is calculated by binarizing the noise parameter NMAP (j, i) in the process of FIG.
NMAP (j, i) = NMAP (j, i) + LK−LM (10)
ステップS80ではクランク角インデクスiを「1」だけインクリメントし、ステップS73に戻る。ステップS73の答が否定(NO)である間はステップS74〜S80を繰り返し実行し、クランク角インデクスiが(IN−1)を超えると、ステップS81に進み、クランク角インデクスiを「0」に戻すとともに、周波数インデクスjを「1」だけインクリメントし、ステップS72に戻る。ステップS72の答が否定(NO)である間は、ステップS73〜S81を繰り返し実行し、周波数インデクスjが(JN−1)を超えると、ステップS82に進み、図19に示すノイズマップ更新処理を実行する。 In step S80, the crank angle index i is incremented by “1”, and the process returns to step S73. While the answer to step S73 is negative (NO), steps S74 to S80 are repeatedly executed. When the crank angle index i exceeds (IN-1), the process proceeds to step S81, and the crank angle index i is set to “0”. At the same time, the frequency index j is incremented by “1”, and the process returns to step S72. While the answer to step S72 is negative (NO), steps S73 to S81 are repeatedly executed. When the frequency index j exceeds (JN-1), the process proceeds to step S82, and the noise map update process shown in FIG. 19 is performed. Execute.
図19のステップS91では、クランク角インデクスi及び周波数インデクスjをともに「0」に初期化する。ステップS92では、周波数インデクスjが周波数データ数JNから「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。最初はこの答は否定(NO)であるので、ステップS93に進み、クランク角インデクスiがクランク角データ数INから「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。 In step S91 of FIG. 19, both the crank angle index i and the frequency index j are initialized to “0”. In step S92, it is determined whether or not the frequency index j is larger than a value obtained by subtracting “1” from the frequency data number JN. Since the answer to step S93 is negative (NO) at first, the process proceeds to step S93, where it is determined whether or not the crank angle index i is larger than a value obtained by subtracting “1” from the crank angle data number IN.
最初はステップS93の答も否定(NO)であるので、ステップS94に進み、ノイズパラメータNMAP(j,i)がノイズ二値化閾値NLVL(例えば0.8)より大きいか否かを判別する。この答が肯定(YES)であるときは、二値化ノイズパラメータNNMAP(j,i)を「1」に設定する(ステップS95)。一方、NMAP(j,i)≦NLVLであるときは、二値化ノイズパラメータNNMAP(j,i)を「0」に設定する(ステップS96)。 Initially, the answer to step S93 is also negative (NO), so the process proceeds to step S94 to determine whether or not the noise parameter NMAP (j, i) is larger than a noise binarization threshold NLVL (for example, 0.8). If this answer is affirmative (YES), the binarized noise parameter NNMAP (j, i) is set to “1” (step S95). On the other hand, if NMAP (j, i) ≦ NLVL, the binarized noise parameter NNMAP (j, i) is set to “0” (step S96).
ステップS97ではクランク角インデクスiを「1」だけインクリメントし、ステップS93に戻る。ステップS93の答が否定(NO)である間はステップS94〜S97を繰り返し実行し、クランク角インデクスiが(IN−1)を超えると、ステップS98に進み、クランク角インデクスiを「0」に戻すとともに、周波数インデクスjを「1」だけインクリメントし、ステップS92に戻る。ステップS92の答が否定(NO)である間は、ステップS93〜S98を繰り返し実行し、周波数インデクスjが(JN−1)を超えると、本処理を終了する。 In step S97, the crank angle index i is incremented by "1", and the process returns to step S93. While the answer to step S93 is negative (NO), steps S94 to S97 are repeatedly executed. When the crank angle index i exceeds (IN-1), the process proceeds to step S98, and the crank angle index i is set to “0”. At the same time, the frequency index j is incremented by "1", and the process returns to step S92. While the answer to step S92 is negative (NO), steps S93 to S98 are repeatedly executed, and when the frequency index j exceeds (JN-1), this process ends.
図18のステップS75でNKMAP(j,i)>NNMAP(j,i)であるときは、ステップS78でLK=0.1,LM=0となり、式(10)により、ノイズパラメータNMAP(j,i)が「0.1」だけインクリメントされる。一方、ステップS75でNKMAP(j,i)<NNMAP(j,i)であるときは、ステップS78でLK=0,LM=0.1となり、式(10)により、ノイズパラメータNMAP(j,i)が「0.1」だけデクリメントされる。そして、図19の処理でノイズパラメータNMAP(j,i)がノイズ二値化閾値NLVLより大きいとき、二値化ノイズパラメータNNMAP(j,i)が「1」に設定される一方、ノイズパラメータNMAP(j,i)がノイズ二値化閾値NLVL以下であるときは、二値化ノイズパラメータNNMAP(j,i)が「0」に設定される。 If NKMAP (j, i)> NNMAP (j, i) in step S75 in FIG. 18, LK = 0.1 and LM = 0 in step S78, and the noise parameter NMAP (j, i, i) is incremented by "0.1". On the other hand, if NKMAP (j, i) <NNMAP (j, i) in step S75, LK = 0 and LM = 0.1 in step S78, and the noise parameter NMAP (j, i is determined by equation (10). ) Is decremented by "0.1". When the noise parameter NMAP (j, i) is larger than the noise binarization threshold NLVL in the processing of FIG. 19, the binarization noise parameter NNMAP (j, i) is set to “1”, while the noise parameter NMAP When (j, i) is equal to or less than the noise binarization threshold NLVL, the binarization noise parameter NNMAP (j, i) is set to “0”.
図18及び図19の処理により、ノッキングが発生していないと判定されたときの二値化強度パラメータNKMAP(j,i)に応じて二値化ノイズマップが更新され、例えば吸気弁の着座ノイズのように定常的に発生するノイズが二値化ノイズマップに反映される。また2つのノックセンサ11a及び11bの出力信号を単一の入力回路に入力することに起因して、一つのノックセンサ出力信号が他のノックセンサ出力信号に混合されてノイズ成分となるおそれがあるが、そのようなノイズ成分も二値化ノイズマップに反映される。その結果、ノイズの影響を除いて高精度の判定を行うことが可能となる。
The binarization noise map is updated according to the binarization intensity parameter NKMAP (j, i) when it is determined that knocking has not occurred by the processing of FIGS. 18 and 19, for example, the intake noise of the intake valve As shown in the figure, noise that occurs constantly is reflected in the binarized noise map. Further, since the output signals of the two
なお、ノイズ除去処理(図10,ステップS12)を行わずに、二値化強度パラメータNKMAPをそのまま用いて適合率PFITの算出を行うようにしてよい。ノイズ除去処理を行わない場合には、ノイズの影響を受ける可能性が高くなるが、図27を参照して説明したようにノイズと区別してノッキングの判定を行うことができるからである。 Note that the precision PFIT may be calculated using the binarized intensity parameter NKMAP as it is without performing the noise removal process (FIG. 10, step S12). When noise removal processing is not performed, there is a high possibility of being affected by noise. However, as described with reference to FIG. 27, it is possible to determine knocking by distinguishing from noise.
以上詳述したように本実施形態では、クランク角6度間隔でノックセンサ11の出力信号の高速フーリエ変換演算(周波数成分分析)が行われ、その結果得られる、5kHz〜25kHzの周波数成分の強度の時系列データであるスペクトル時系列マップが生成される。すなわち、スペクトル時系列マップの要素が二次元配列データである強度パラメータKMAP(j,i)としてメモリに格納される。そして、強度パラメータKMAP(j,i)を二値化することにより、二値化強度パラメータNKMAP(j,i)が算出され、該二値化強度パラメータNKMAP(j,i)に基づいてノッキングが発生したか否かが判定される。二値化強度パラメータNKMAP(j,i)には、エンジンの回転に伴う周波数成分分布の変化が反映されるので、二値化強度パラメータNKMAP(j,i)と、ノッキング発生時に特有の変化パターンに対応するマスタパターンマップ上のマスタパラメータMMAP(j,i)とを比較することにより、ノッキングの発生を正確に判定することができる。また周波数成分分析の結果得られる強度パラメータKMAP(j,i)を二値化することにより、データ量が減少するとともに時系列データの変化パターンが単純化されるので、メモリ容量を低減するとともに演算速度を高めることができる。
As described above in detail, in the present embodiment, the fast Fourier transform operation (frequency component analysis) of the output signal of the
また二値化強度パラメータNKMAP(j,i)(JKMAP(j,i))が、マスタパラメータMMAP(j,i)に近い変化パターンを示すときに、ノッキングが発生している可能性が高いので、二値化強度パラメータNKMAP(j,i)(JKMAP(j,i))とマスタパラメータMMAP(j,i)との類似性(相関性)を示すパラメータを算出することにより、正確な判定を行うことができる。 Since the binarization strength parameter NKMAP (j, i) (JKMAP (j, i)) shows a change pattern close to the master parameter MMAP (j, i), there is a high possibility that knocking has occurred. By calculating a parameter indicating the similarity (correlation) between the binarized intensity parameter NKMAP (j, i) (JKMAP (j, i)) and the master parameter MMAP (j, i), an accurate determination can be made. It can be carried out.
本実施形態ではこの類似性(相関性)を示すパラメータとして適合率PFITを用い、適合率PFITが判定閾値SLVLを超えたときにノッキングが発生したと判定される。適合率PFITを用いることにより、二値化強度パラメータNKMAP(j,i)(JKMAP(j,i))とマスタパラメータMMAP(j,i)との類似性(相関性)を比較的簡単な演算で的確に評価し、正確な判定を行うことができる。 In the present embodiment, the relevance ratio PFIT is used as a parameter indicating this similarity (correlation), and it is determined that knocking has occurred when the relevance ratio PFIT exceeds the determination threshold value SLVL. By using the relevance ratio PFIT, the similarity (correlation) between the binarized strength parameter NKMAP (j, i) (JKMAP (j, i)) and the master parameter MMAP (j, i) is a relatively simple calculation. Therefore, it is possible to accurately evaluate and make an accurate determination.
また二値化強度パラメータNKMAP(j,i)に基づいて、ノイズ成分の時系列データNNMAP(j,i)が算出され、二値化強度パラメータNKMAP(j,i)がノイズ成分の時系列データであるノイズパラメータNNMAP(j,i)により補正され、補正二値化強度パラメータJKMAP(j,i)に基づいてノッキング判定が行われる。したがって、上述した着座ノイズのように定常的に表れるノイズ成分や重畳される他のノックセンサ出力信号の影響を除去して、より正確な判定を行うことが可能となる。 Further, based on the binarized intensity parameter NKMAP (j, i), time series data NNMAP (j, i) of the noise component is calculated, and the binarized intensity parameter NKMAP (j, i) is time series data of the noise component. Is corrected by the noise parameter NNMAP (j, i), and knocking determination is performed based on the corrected binarized intensity parameter JKMAP (j, i). Therefore, it becomes possible to perform more accurate determination by removing the influence of the noise component that regularly appears like the seating noise described above and the other knock sensor output signal that is superimposed.
また二値化強度パラメータNKMAP(j,i)(JNKMAP(j,i))及びマスタパラメータMMAP(j,i)に対して、周波数に応じて設定された重み付けパラメータWMAP(j,i)を乗算して、適合率PFITが算出される。ノッキングが発生したときに大きくなる周波数成分は予め判明しているので、その周波数の近傍の周波数に対応するパラメータに大きな重みを付けることにより、判定精度を高めることができる。 Also, the binarization strength parameter NKMAP (j, i) (JNKMAP (j, i)) and the master parameter MMAP (j, i) are multiplied by a weighting parameter WMAP (j, i) set according to the frequency. Then, the precision PFIT is calculated. Since the frequency component that increases when knocking occurs is known in advance, the determination accuracy can be improved by giving a large weight to a parameter corresponding to a frequency in the vicinity of the frequency.
本実施形態では、ECU5がノッキング判定手段、周波数成分分析手段、データ格納手段、二値化手段、ノイズ成分算出手段、及びノイズ補正手段を構成する。具体的には、図10のステップS12〜S18がノッキング判定手段に相当し、ステップS11(図12の処理)がデータ格納手段及び二値化手段に相当する。またステップS18がノイズ成分算出手段に相当し、ステップS12がノイズ補正手段に相当する。
In the present embodiment, the
[第2の実施形態]
本実施形態は、第1の実施形態におけるノッキング判定処理(図10)を、図20に示す処理に変更したものである。以下に説明する点以外は、第1の実施形態と同一である。
[Second Embodiment]
In the present embodiment, the knocking determination process (FIG. 10) in the first embodiment is changed to the process shown in FIG. Except for the points described below, the second embodiment is the same as the first embodiment.
図20に示す処理では、先ず二値化する前の強度パラメータKMAPについて、ノイズ除去処理を実行して、補正強度パラメータJKMAPIを算出し(ステップS12a)、補正強度パラメータJKMAPIを二値化して、補正二値化強度パラメータJKMAPを算出する(ステップS11b)。 In the processing shown in FIG. 20, first, noise correction processing is performed on the intensity parameter KMAP before binarization, the correction intensity parameter JKMAPI is calculated (step S12a), the correction intensity parameter JKMAPI is binarized, and correction is performed. A binarized intensity parameter JKMAP is calculated (step S11b).
図21(a)は、本実施形態におけるスペクトル時系列マップの一例を示し、図21(b)は、本実施形態におけるノイズマップの一例を示す図であり、二値化されていないノイズ学習値が設定されている。ノイズ除去処理は、図21(a)のスペクトル時系列マップの各マップ値から図21(b)のノイズマップ値を減算することにより行われ、図22(a)に示す補正スペクトル時系列マップが得られる。そして、図22(a)の補正スペクトル時系列マップを二値化することにより、図22(b)に示す補正二値化強度パラメータマップが得られる。 FIG. 21A shows an example of a spectrum time-series map in the present embodiment, and FIG. 21B is a diagram showing an example of a noise map in the present embodiment, and a noise learning value that is not binarized. Is set. The noise removal process is performed by subtracting the noise map value of FIG. 21B from each map value of the spectrum time series map of FIG. 21A, and the corrected spectrum time series map shown in FIG. can get. Then, by binarizing the corrected spectrum time series map of FIG. 22A, a corrected binarized intensity parameter map shown in FIG. 22B is obtained.
図23は、図20のステップS11aで実行されるデータマップ算出処理のフローチャートである。この処理は、図12に示す二値化データマップ算出処理のステップS26を削除したものである。すなわち、強度値STFT(k)をスペクトル時系列マップの形式に変換する処理のみ行われる。 FIG. 23 is a flowchart of the data map calculation process executed in step S11a of FIG. In this process, step S26 of the binarized data map calculation process shown in FIG. 12 is deleted. That is, only the process of converting the intensity value STFT (k) into a spectral time-series map format is performed.
図24は、図20のステップS12aで実行されるノイズ除去処理のフローチャートである。この処理は、図15に示す処理のステップS44〜S46をそれぞれステップS44a〜S46aに変更したものである。 FIG. 24 is a flowchart of the noise removal process executed in step S12a of FIG. In this process, steps S44 to S46 of the process shown in FIG. 15 are changed to steps S44a to S46a, respectively.
ステップS44aでは、下記式(2a)により、補正強度パラメータJKMAPIを算出する。式(2a)のNLMAP(j,i)は、学習処理により更新されるノイズマップ(図21(b))上のノイズパラメータである。
JKMAPI(j,i)=KMAP(j,i)−NLMAP(j,i) (2a)
In step S44a, the correction strength parameter JKMAPI is calculated by the following equation (2a). NLMAP (j, i) in Expression (2a) is a noise parameter on the noise map (FIG. 21B) updated by the learning process.
JKMAPI (j, i) = KMAP (j, i) −NLMAP (j, i) (2a)
ステップS45aでは、補正強度パラメータJKMAPI(j,i)が負の値であるか否かを判別し、その答が否定(NO)であるときは直ちにステップS47に進む。JKMAPI(j,i)<0であるときは、JKMAPI(j,i)を「0」に設定し(ステップS46a)、ステップS47に進む。 In step S45a, it is determined whether or not the correction strength parameter JKMAPI (j, i) is a negative value. If the answer to step S45a is negative (NO), the process immediately proceeds to step S47. If JKMAPI (j, i) <0, JKMAPI (j, i) is set to “0” (step S46a), and the process proceeds to step S47.
図24の処理により図22(a)に示す補正スペクトル時系列マップが得られる。 The corrected spectrum time series map shown in FIG. 22A is obtained by the processing of FIG.
図25は、図20のステップS11bで実行される二値化処理のフローチャートである。この処理は図13に示す二値化処理のステップS32〜S34をそれぞれステップS32a〜34aに変更し、さらにすべてのマップ値について二値化を行うためのステップS41〜S43,S47及びS48(図24に示すステップと同じ処理を行うステップ)を追加したものである。 FIG. 25 is a flowchart of the binarization process executed in step S11b of FIG. In this process, steps S32 to S34 in the binarization process shown in FIG. 13 are changed to steps S32a to 34a, respectively, and steps S41 to S43, S47 and S48 for binarizing all map values (FIG. 24). Step for performing the same processing as the step shown in FIG.
ステップS32aでは、補正強度パラメータJKMAPI(j,i)が二値化閾値BLVLより大きいか否かを判別し、その答が肯定(YES)であるときは、補正二値化強度パラメータJKMAP(j,i)を「1」に設定する(ステップS33a)。一方、ステップS32aでJKMAPI(j,i)≦BLVLであるときは、補正二値化強度パラメータJKMAP(j,i)を「0」に設定する(ステップS34a)。 In step S32a, it is determined whether or not the corrected intensity parameter JKMAPI (j, i) is greater than the binarization threshold BLVL. If the answer is affirmative (YES), the corrected binarization intensity parameter JKMAP (j, i i) is set to "1" (step S33a). On the other hand, if JKMAPI (j, i) ≦ BLVL in step S32a, the corrected binarization strength parameter JKMAP (j, i) is set to “0” (step S34a).
図25の処理により、図22(a)に示すマップから図22(b)に示す補正二値化強度パラメータマップが得られる。 With the processing in FIG. 25, the corrected binarized intensity parameter map shown in FIG. 22B is obtained from the map shown in FIG.
図26は、図20のステップS18aで実行されるノイズ学習処理のフローチャートである。この処理は、図18に示す処理のステップS74〜S78,及びS82を削除し、ステップS79をステップS79aに変更したものである。 FIG. 26 is a flowchart of the noise learning process executed in step S18a of FIG. In this process, steps S74 to S78 and S82 in the process shown in FIG. 18 are deleted, and step S79 is changed to step S79a.
ステップS79aでは、ノイズパラメータNLMAP(j,i)の更新を行う。具体的には、ノッキングが検出されないときに得られた強度パラメータKMAP(j,i)を下記式(31)に適用し、ノイズパラメータNLMAP(j,i)を更新する。右辺のノイズパラメータNLMAP(j,i)は、更新前のマップ値であり、DSNOISEaは例えば「0.5」に設定されるなまし係数である。
NLMAP(j,i)=NLMAP(j,i)×DSNOSEa
+KMAP(j,i)×(1−DSNOSEa) (31)
In step S79a, the noise parameter NLMAP (j, i) is updated. Specifically, the intensity parameter KMAP (j, i) obtained when knocking is not detected is applied to the following equation (31) to update the noise parameter NLMAP (j, i). The noise parameter NLMAP (j, i) on the right side is a map value before update, and DSNOISEa is an annealing coefficient set to “0.5”, for example.
NLMAP (j, i) = NLMAP (j, i) × DSNOSEa
+ KMAP (j, i) × (1-DSNOSEa) (31)
なお、式(31)のなまし係数DSNOISEaは、以下に説明するようにエンジン運転状態に応じて0から1の範囲で変更するようにしてもよい。
1)エンジン回転数NEが急激に上昇したとき(例えばエンジン回転数の今回値NE(m)と前回値NE(m-1)との差(NE(m)−NE(m-1))が200rpm以上であるとき)は、なまし係数DSNOISEaをより小さい値に変更する。これにより、強度パラメータの今回値KMAP(j,i)の重みを増加させ、ノイズパラメータNLMAP(j,i)の学習速度が高められる。上記「m」は、図20の処理の実行周期で離散化した離散化時刻である。
The smoothing coefficient DSNOISEa in the equation (31) may be changed in the range of 0 to 1 according to the engine operating state as described below.
1) When the engine speed NE suddenly increases (for example, the difference (NE (m) -NE (m-1)) between the current value NE (m) of the engine speed and the previous value NE (m-1). If it is 200 rpm or more), the smoothing coefficient DSNOISEa is changed to a smaller value. Thereby, the weight of the current value KMAP (j, i) of the intensity parameter is increased, and the learning speed of the noise parameter NLMAP (j, i) is increased. The “m” is a discretization time discretized in the execution cycle of the process of FIG.
2)吸気弁の開弁時期CAIが急激に変化したとき(例えば開弁時期の今回値CAI(m)と前回値CAI(m-1)との差の絶対値が5度以上であるとき)は、なまし係数DSNOISEaをより小さい値に変更する。 2) When the valve opening timing CAI of the intake valve changes rapidly (for example, when the absolute value of the difference between the current value CAI (m) and the previous value CAI (m-1) of the valve opening timing is 5 degrees or more) Changes the annealing coefficient DSNOISEa to a smaller value.
3)吸気弁のリフト量LFTが急激に変化したとき(例えばリフト量の今回値LFT(m)と前回値LFT(m-1)との差の絶対値が0.5mm以上であるとき)は、なまし係数DSNOISEaをより小さい値に変更する。 3) When the lift amount LFT of the intake valve changes abruptly (for example, when the absolute value of the difference between the current value LFT (m) of the lift amount and the previous value LFT (m-1) is 0.5 mm or more) The annealing coefficient DSNOISEa is changed to a smaller value.
本実施形態によれば、ノイズマップのマップ値(NLMAP)が、二値化前の強度パラメータKMAPを用いて更新されるので、第1の実施形態と比べて、より精度の高いノイズパラメータNLMAP(j,i)が得られる。2つのノックセンサ11a及び11bの出力信号を単一の入力回路に入力することに起因して、一つのノックセンサ出力信号が他のノックセンサ出力信号に混合されてノイズ成分となるおそれがあるが、そのようなノイズ成分を除去してより正確な判定を行うことが可能となる。
According to the present embodiment, since the map value (NLMAP) of the noise map is updated using the intensity parameter KMAP before binarization, the noise parameter NLMAP () with higher accuracy than the first embodiment is used. j, i) is obtained. Although the output signals of the two
本実施形態では、図20のステップS11aがデータ格納手段に相当し、ステップS12aがノイズ補正手段に相当し、ステップS18aがノイズ成分算出手段に相当し、ステップS11bが二値化手段に相当し、ステップS13〜S17がノッキング判定手段に相当する。 In this embodiment, step S11a in FIG. 20 corresponds to data storage means, step S12a corresponds to noise correction means, step S18a corresponds to noise component calculation means, and step S11b corresponds to binarization means. Steps S13 to S17 correspond to knocking determination means.
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、ノックセンサ出力のサンプリング周期や周波数成分分析を行うクランク角度間隔は上述したもの(20マイクロ秒、6度)に限るものではなく、本発明の目的が達成される範囲内において変更可能である。また、二値化スペクトル時系列マップ(上述した実施形態では21行×15列のマトリクスで構成)も同様に変更可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, the sampling period of the knock sensor output and the crank angle interval for performing frequency component analysis are not limited to those described above (20 microseconds, 6 degrees), and can be changed within a range in which the object of the present invention is achieved. . Further, the binarized spectrum time series map (configured by a matrix of 21 rows × 15 columns in the above-described embodiment) can be similarly changed.
また上述した実施形態では、二値化強度パラメータNKMAP(j,i)及びマスタパラメータMMAP(j,i)に重み付けパラメータWMAP(j,i)を乗算して、適合率PFITを算出したが、重み付けパラメータWMAP(j,i)を乗算せずに、すなわち重み付けを行わずに算出するようにしてもよい。 In the embodiment described above, the relevance ratio PFIT is calculated by multiplying the binarization strength parameter NKMAP (j, i) and the master parameter MMAP (j, i) by the weighting parameter WMAP (j, i). The calculation may be performed without multiplying the parameter WMAP (j, i), that is, without weighting.
また上述した実施形態では、判定閾値SLVL、二値化閾値BLVL、マスタパターンマップ、及び重み付けマップをエンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じて、算出または選択するようにしたが、予め設定された値または1つのマップに固定しておいてもよい。 In the above-described embodiment, the determination threshold SLVL, the binarization threshold BLVL, the master pattern map, and the weighting map are calculated or selected according to the engine speed NE and the intake pressure PBA. It may be fixed to a value or one map.
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどのノッキング検出にも適用が可能である。 The present invention can also be applied to knock detection of a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a crankshaft as a vertical direction.
1 内燃機関
5 電子制御ユニット(ノッキング判定手段、周波数成分分析手段、データ格納手段、二値化手段、ノイズ成分算出手段)
11 ノックセンサ
1
11 Knock sensor
Claims (2)
前記複数のノックセンサの出力信号が入力される単一の入力回路を備え、
前記ノッキング判定手段は、前記入力回路の出力信号を用いてノッキングの判定を行い、
前記複数のノックセンサは、等価的に抵抗とコンデンサの並列回路で示される構成を有し、前記複数のノックセンサのそれぞれが有する一対の出力端子は、前記入力回路の一対の入力端子に接続され、前記一対の入力端子の一方は抵抗を介して電源に接続され、前記一対の入力端子の他方はアースに接続されており、
前記ノッキング判定手段は、
所定クランク角度間隔で前記入力回路の出力信号の周波数成分分析を行う周波数成分分析手段と、
前記周波数成分分析により得られる、複数の周波数成分の強度を時系列データとして格納するデータ格納手段と、
前記周波数成分強度の時系列データに基づいて、ノイズ成分の時系列データを算出するノイズ成分算出手段と、
前記周波数成分強度の時系列データを前記ノイズ成分の時系列データにより補正するノイズ補正手段と、
該ノイズ補正手段により補正された前記周波数成分強度の時系列データを二値化する二値化手段とを備え、
二値化された時系列データに基づいてノッキングが発生したか否かを判定することを特徴とする内燃機関のノッキング検出装置。 In a knock detection device for an internal combustion engine comprising knock determination means for determining knock based on the output signals of a plurality of knock sensors mounted on the internal combustion engine,
A single input circuit to which output signals of the plurality of knock sensors are input;
The knocking determining means determines knocking using an output signal of the input circuit,
The plurality of knock sensors have a configuration equivalently represented by a parallel circuit of a resistor and a capacitor, and a pair of output terminals of each of the plurality of knock sensors is connected to a pair of input terminals of the input circuit. , One of the pair of input terminals is connected to a power source via a resistor, and the other of the pair of input terminals is connected to a ground ,
The knocking determination means includes
Frequency component analysis means for performing frequency component analysis of the output signal of the input circuit at a predetermined crank angle interval;
Data storage means for storing the intensity of a plurality of frequency components obtained by the frequency component analysis as time-series data;
Noise component calculation means for calculating time series data of noise components based on the time series data of the frequency component intensity,
Noise correction means for correcting the time-series data of the frequency component intensity with the time-series data of the noise component;
Binarization means for binarizing the time series data of the frequency component intensity corrected by the noise correction means,
Device for detecting knocking in an internal combustion engine, characterized that you determine whether or not knocking has occurred based on time series data binarized.
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