JP4920092B2 - Knock sensor device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関で発生するノック(ノッキング)を検出するノックセンサ装置に関し、特に、故障判定機能を有するノックセンサ装置に係わるものである。 The present invention relates to a knock sensor device that detects a knock (knock) generated in an internal combustion engine, and more particularly to a knock sensor device having a failure determination function.
従来から、エンジンで発生するノック現象をエンジンのブロックに直接取り付けられた振動センサ(以下、ノックセンサ)にて検出する方法が知られている。これは、エンジンの運転中にノックが発生すると、エンジンやノックの振動モードに応じて固有の周波数帯の振動が発生することが知られており、この固有周波数の振動強度を測定することでノック検出を行うものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, a method of detecting a knock phenomenon that occurs in an engine with a vibration sensor (hereinafter referred to as a knock sensor) directly attached to the engine block is known. It is known that when a knock occurs during engine operation, vibration in a specific frequency band is generated according to the vibration mode of the engine or the knock, and the knock is measured by measuring the vibration intensity of this natural frequency. The detection is performed.
ところで、このノックを検出するためのノックセンサに何らかの異常が発生した場合、正常にノックが検出できなくなるため、ノックセンサの異常検出(故障検出)が必要である。その方法として、ノックセンサにバイアス電圧を印加しておき、そのバイアス電圧をモニタすることでノックセンサ経路に断線等の異常がないかを判定する方法(例えば、特許文献1)や、ノックセンサの振動レベルを検出することでノックセンサの出力特性に異常がないかを判定する方法(例えば、特許文献1,2,3)が提案されている。
By the way, if any abnormality occurs in the knock sensor for detecting the knock, the knock cannot be detected normally. Therefore, it is necessary to detect abnormality (failure detection) of the knock sensor. As a method, a bias voltage is applied to the knock sensor, and the bias voltage is monitored to determine whether there is an abnormality such as disconnection in the knock sensor path (for example, Patent Document 1). A method (for example,
特許文献1において、バイアス電圧を印加する方式については、ノックセンサの断線やショート等のオン・オフ的な診断は行えるが、圧電素子の劣化による出力レベルの低下などは精度良く診断することが出来ないことが指摘されている。そこで特許文献1では、圧電素子の劣化による出力レベルの低下も検出できるよう、エンジン回転速度に応じた振動レベルが所定値以下の場合に故障と判定する方法が開示されている。
In
ところが特許文献2には、上記のような振動レベルによる判定では、低回転域の振動レベルが、ノックセンサ経路の断線時に重畳するノイズレベルより小さくなるため、ある程度の高回転域(例えば3000[r/min]以上)でなければ正しく故障判定できないことが開示されている。そこで、特許文献2では、エンジンの振動レベルは各行程間で差が大きいことに着目し、所定行程間での振動レベルの最大値・最小値の差に基づいて故障検出を行うことにより、比較的低い回転域(例えば、2000[r/min]程度)でもノックセンサの故障が判定できる方法が提案されている。
However, in
より具体的には、正常時のエンジンの所定行程間での振動レベルの最大値・最小値の差が、ノックセンサ経路の断線時に重畳する電気ノイズレベルやセンサ特性劣化時のエンジンの振動レベルの所定行程間での最大値・最小値の差より大きくなる回転域であれば正しくノックセンサの故障が判定できると言える。しかしながら、アイドリング時などの極低回転(例えば、1000[r/min]以下)ではエンジンの振動レベルは非常に小さく、所定行程間での振動レベルの最大値・最小値の差も小さくなるため、特許文献2による方法を用いてもノックセンサの正常時と異常時の判別が困難であり、ある程度の回転速度(例えば、2000[r/min]以上)を維持した状態で走行しないとノックセンサの故障は判定できないという問題があった。
More specifically, the difference between the maximum / minimum vibration level between the engine's predetermined strokes during normal operation depends on the electrical noise level superimposed when the knock sensor path is disconnected or the vibration level of the engine when sensor characteristics deteriorate. It can be said that a knock sensor failure can be correctly determined if the rotation range is larger than the difference between the maximum value and the minimum value between the predetermined strokes. However, since the engine vibration level is very small at extremely low revolutions (for example, 1000 [r / min] or less) such as when idling, the difference between the maximum and minimum values of the vibration level between predetermined strokes is also small. Even if the method according to
更に、特許文献3には、1行程間のうちノックが発生した時に振動レベルが大きくなる期間にノックゲートを、ノックが発生していないときに振動レベルが大きい期間にセンサフェール用ノイズゲートを、ノックの有無に関係なく通常の振動が発生する期間にノイズゲートの設定を行い、ノックゲートとノイズゲートによりノック検出を、センサフェール用ノイズゲートによりノックセンサの故障を判定することが記載されている。しかしながら、この方法においても、特許文献2に示される内容に基づくと、低回転域のセンサフェール用ノイズゲートでの振動レベルは、ノックセンサ経路の断線時に重畳するノイズレベルより小さくなるため、やはりアイドリング時などの極低回転ではノックセンサの故障検出を実施することは困難であった。
Further, in
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、アイドリング時などの極低回転においても故障検出を行えるノックセンサ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a knock sensor device that can detect a failure even at an extremely low rotation such as when idling.
本発明に係わるノックセンサ装置は、内燃機関のノックによる振動を検出するためのノックセンサと、前記ノックセンサの出力信号をノックによる振動が発生するクランク角度期間において所定時間毎にA/D変換する第1のA/D変換手段と、前記ノックセンサの出力信号を定常的に機械ノイズが発生するクランク角度期間において所定時間毎にA/D変換する第2のA/D変換手段と、前記第2のA/D変換手段でA/D変換されたデータの振幅レベルと前記第1のA/D変換手段でA/D変換されたデータの振幅レベルとの偏差を算出し、複数行程継続して前記偏差が故障判定レベルを下回った場合に前記ノックセンサの故障と判定するノックセンサ故障判定手段を備えたものである。 A knock sensor device according to the present invention is a knock sensor for detecting vibration caused by knock of an internal combustion engine, and A / D-converts the output signal of the knock sensor every predetermined time in a crank angle period in which vibration caused by knock occurs. First A / D conversion means, second A / D conversion means for A / D converting the output signal of the knock sensor every predetermined time in a crank angle period in which mechanical noise is constantly generated, and the first The deviation between the amplitude level of the data A / D converted by the second A / D conversion means and the amplitude level of the data A / D converted by the first A / D conversion means is calculated, and a plurality of processes are continued. And a knock sensor failure determining means for determining that the knock sensor has failed when the deviation falls below a failure determination level.
また、本発明に係わるノックセンサ装置は、内燃機関のノックによる振動を検出するためのノックセンサと、前記ノックセンサの出力信号をノックによる振動が発生するクランク角度期間において所定時間毎にA/D変換する第1のA/D変換手段と、前記ノックセンサの出力信号を定常的に機械ノイズが発生するクランク角度期間において所定時間毎にA/D変換する第2のA/D変換手段と、前記第1のA/D変換手段でA/D変換されたデータの振幅レベルである第1振幅レベルと前記第2のA/D変換手段でA/D変換されたデータの振幅レベルである第2振幅レベルとを各行程毎に複数行程に亘ってそれぞれ記憶しておき、前記第2振幅レベルの前記複数行程のうち最大のものと前記第1振幅レベルの前記複数行程のうち最小のものとの偏差を算出し、複数回継続して前記偏差が故障判定レベルを下回った場合に前記ノックセンサの故障と判定するノックセンサ故障判定手段を備えたものである。 A knock sensor device according to the present invention includes a knock sensor for detecting vibration caused by knocking of an internal combustion engine, and an output signal of the knock sensor at a predetermined time in a crank angle period in which vibration caused by knock occurs. A first A / D conversion means for converting; a second A / D conversion means for A / D converting the output signal of the knock sensor every predetermined time in a crank angle period in which mechanical noise is constantly generated; The first amplitude level which is the amplitude level of the data A / D converted by the first A / D conversion means and the first amplitude level which is the amplitude level of the data A / D converted by the second A / D conversion means. Two amplitude levels are stored for each stroke over a plurality of strokes, and the maximum of the plurality of strokes of the second amplitude level and the minimum of the plurality of strokes of the first amplitude level are stored. Calculating a deviation between, in which the deviation is continuously multiple times with a knock sensor failure determining means determines that the failure of the knock sensor if it falls below the fault determination level.
本発明のノックセンサ装置によれば、ノイズによる振動が発生する期間の振動レベルとノックによる振動が発生する期間の振動レベルとの偏差に基づいて、故障判定を実施するため、ノックセンサ断線時にはその偏差が小さく、正常時にはアイドリング時などの極低回転においてもその偏差が大きくなることから、極低回転においてもノックセンサの故障検出が可能となる。 According to the knock sensor device of the present invention, since the failure determination is performed based on the deviation between the vibration level during the period when the vibration due to the noise occurs and the vibration level during the period when the vibration due to the knock occurs, Since the deviation is small and the deviation becomes large even at extremely low revolutions such as when idling during normal operation, it is possible to detect a failure of the knock sensor even at extremely low revolutions.
本発明のノックセンサ装置によれば、ノックによる振動が発生する期間の振幅レベルである第1振幅レベルとノイズによる振動が発生する期間の振動レベルである第2振幅レベルとを各行程毎に複数行程に亘ってそれぞれ記憶しておき、前記第2振幅レベルの前記複数行程のうち最大のものと前記第1振幅レベルの前記複数行程のうち最小のものとの偏差を算出し、複数回継続して前記偏差が故障判定レベルを下回った場合に前記ノックセンサ
の故障と判定するノックセンサ故障判定手段を備えたので、ノックセンサ正常時にはアイドリング時などの極低回転においてもその偏差がより一層大きくなることから、極低回転においてもノックセンサの故障検出精度の向上が可能となる。
According to the knock sensor device of the present invention, a plurality of first amplitude levels that are amplitude levels during a period in which vibration due to knock occurs and second amplitude levels that are vibration levels in a period in which vibration due to noise occurs are provided for each stroke. Each of the strokes is stored, and a deviation between the maximum of the plurality of strokes of the second amplitude level and the minimum of the plurality of strokes of the first amplitude level is calculated, and is continued a plurality of times. Since the knock sensor failure determination means for determining that the knock sensor has failed when the deviation falls below the failure determination level is provided, the deviation becomes even greater even at extremely low speeds such as idling when the knock sensor is normal. For this reason, it is possible to improve the failure detection accuracy of the knock sensor even at extremely low rotations.
実施の形態1.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明のノックセンサ装置を備えたエンジンとエンジン制御部を概略的に示す構成図である。図2は本発明のノックセンサ装置を備えたエンジンとエンジン制御部を概略的に示すブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an engine and an engine control unit including a knock sensor device of the present invention. FIG. 2 is a block diagram schematically showing an engine provided with the knock sensor device of the present invention and an engine control unit.
図1において、エンジン1の吸気系の上流に、吸入空気流量を調整するために電子的に制御される電子制御式スロットルバルブ2が設けられている。また、電子制御式スロットルバルブ2の開度を測定するために、スロットル開度センサ3が設けられている。なお、電子制御式スロットルバルブ2の代わりに図示しないアクセルペダルに直接ワイヤで繋がれた機械式スロットルバルブを用いてもよい。更に、電子制御式スロットルバルブ2の上流には吸入空気流量を測定するエアフロセンサ4が設けられており、電子制御式スロットルバルブ2の下流のエンジン1側には、サージタンク5内の圧力を測定するインマニ圧センサ6が設けられている。なお、エアフロセンサ4とインマニ圧センサ6に関しては、両方とも設けてもよいし、いずれか一方のみが設けられていてもよい。
In FIG. 1, an electronically controlled
サージタンク5下流の吸気ポートに設けられた吸気バルブには、吸気バルブの開閉タイミングを可変制御できる可変動吸気バルブ機構7が取り付けられており、また、吸気ポートには燃料を噴射するインジェクタ8が設けられている。また、排気ポートに設けられた排気バルブには、排気バルブの開閉タイミングを可変制御できる可変動排気バルブ機構31が取り付けられている。なお、インジェクタ8はエンジン1のシリンダ内に直接噴射できるように設けられてもよい。更に、エンジン1のシリンダ内の混合気に点火するための点火コイル9及び点火プラグ10、エンジンの回転速度やクランク角度を検出するためにクランク軸に設けられたプレートのエッジを検出するためのクランク角センサ11、エンジンの振動を検出するためのノックセンサ12がエンジン1に設けられている。
A variable dynamic
図2おいて、エアフロセンサ4で測定された吸入空気流量と、インマニ圧センサ6で測定されたインマニ圧と、スロットル開度センサ3で測定された電子制御式スロットルバルブ2の開度と、クランク角センサ11より出力されるクランク軸に設けられたプレートのエッジに同期したパルスと、ノックセンサ12で測定されたエンジン1の振動波形は、電子制御ユニット(以下、「ECU」と称す)13に入力される。また前記以外の各種センサからもECU13に測定値が入力され、さらに、他のコントローラ(例えば、自動変速機制御、ブレーキ制御、トラクション制御等の制御システム)からの信号も入力される。
In FIG. 2, the intake air flow rate measured by the
ECU13では、アクセル開度やエンジンの運転状態などを基にして目標スロットル開度が算出されて電子制御式スロットルバルブ2を制御する。また、その時の運転状態に応じて、吸気バルブの開閉タイミングを可変制御する可変動吸気バルブ機構7は制御され、目標空燃比を達成するようにインジェクタ8は駆動され、目標点火時期を達成するように点火コイル9への通電が行われる。なお、後述の装置でノックが検出された場合には、目標点火時期を遅角側(リタード側)に設定することでノックの発生を抑制する制御も行われる。さらに、前記以外の各種アクチュエータへの指示値も算出される。
The
次に図3を参照しながら、ECU13内で行うノック制御の概要について説明する。図3は本発明の実施の形態1のノックセンサ装置におけるノック制御全体の構成を示すブロック図である。図3において、12及び13は、ぞれぞれ、図1,2に示したノックセンサ及びECUである。ECU13内のノック制御部の構成について説明する。ECU13は各種I/F回路とマイクロコンピュータからなり、マイクロコンピュータはアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器、制御プログラムや制御定数を記憶しておくROM領域、プログラムを実行した際の変数を記憶しておくRAM領域等から構成されている。
Next, an overview of knock control performed in the
14はノック制御用のI/F回路を示しており、ノックセンサの信号出力の高周波成分を除去するためのローパスフィルタ(LPF)である。15はマイクロコンピュータのA/D変換手段で、これにより実施されるA/D変換は、一定の時間間隔(例えば、設定した10μsや20μs等)毎に実行される。なお、LPF14では、A/D変換手段15で全振動成分を取り込むために、例えば、2.5Vにバイアス(振動成分の中心を2.5Vに)しておき、2.5Vを中心に0〜5Vの範囲に振動成分が収まるよう、振動成分が小さい場合には2.5Vを中心に増幅し、大きい場合には2.5Vを中心に減少させるゲイン変換機能も含まれている。
なお、このA/D変換は常時行っておいて、ノックが発生する期間(例えば、TDCからATDC50°CA(A50と略す)等、以下、ノック検出期間という。TDC:Top Death Center, ATDC:After Top Death Center)のデータのみ16以降へ送るようにしても良いし、ノック検出期間のみA/D変換を行い、16以降へ送るようにしても良い(図では、16以降に送る期間をA/Dウインドウで示している)。このノック検出期間について、図4を参照して説明する。図4(1)ノックなし時のノック検出期間では、ノ
ックセンサ信号に現れる振動成分が小さく、ノックによる異常振動は発生していない。ところが、図4(2)ノックあり時では、ノックセンサ信号に現れる振動成分が大きくノックによる異常振動が発生している。このように、ノックの有無に応じて振動成分の大きさが変化する期間をノック検出期間として設定する。
This A / D conversion is always performed, and a knock generation period (for example, TDC to ATDC 50 ° CA (abbreviated as A50), hereinafter referred to as a knock detection period) TDC: Top Death Center, ATDC: After Only the data of Top Death Center) may be sent to 16 or later, or A / D conversion may be performed only during the knock detection period and sent to 16 or later (in the figure, the period sent after 16 is A / D). D window). The knock detection period will be described with reference to FIG. FIG. 4 (1) In the knock detection period when there is no knock, the vibration component appearing in the knock sensor signal is small, and abnormal vibration due to knock does not occur. However, when there is a knock in FIG. 4 (2), the vibration component appearing in the knock sensor signal is large, and abnormal vibration due to the knock occurs. As described above, the period in which the magnitude of the vibration component changes according to the presence or absence of knocking is set as the knock detection period.
続く16a,16bではデジタル信号処理による時間−周波数解析が実施される。このデジタル信号処理として、例えば、離散フーリエ変換(DFT)や短時間フーリエ変換(STFT)と呼ばれる処理により、異なるノック固有周波数成分のスペクトル列が算出される。なお、デジタル信号処理としては、IIR(無限インパルス応答)フィルタやFIR(有限インパルス応答)フィルタを用いてノック固有周波数成分を抽出するようにしてもよい。 In subsequent 16a and 16b, time-frequency analysis by digital signal processing is performed. As this digital signal processing, for example, spectral sequences of different knock natural frequency components are calculated by a process called discrete Fourier transform (DFT) or short-time Fourier transform (STFT). As digital signal processing, the knock natural frequency component may be extracted using an IIR (infinite impulse response) filter or FIR (finite impulse response) filter.
17a,17bでは、16a,16bにて算出したスペクトル列のピークホールド値を算出する。18a,18bは平均化部であり、次式を用い、行程毎に算出されたピークホールド値に対するフィルタ処理を行い平均化する。
VBGLa,b(n)=K1×VBGLa,b(n-1)+(1−K1)×VPa,b(n) (1)
(VBGL(n):フィルタ値、VP(n):ピークホールド値、K1:平均化係数、n:行程数)
続く19a,19bにおいて次式によりノック判別のためのスレッショルド値を得る。
VTHa,b(n)=VBGLa,b(n)×Ktha,b+Vofs a,b (2)
(VTH(n):スレッショルド値、Kth:スレッショルド係数、Vofs:スレッショルドオフセット)
In 17a and 17b, the peak hold value of the spectrum sequence calculated in 16a and 16b is calculated. Reference numerals 18a and 18b denote averaging units, which perform averaging on the peak hold value calculated for each stroke by using the following equation.
VBGLa, b (n) = K1 * VBGLa, b (n-1) + (1-K1) * VPa, b (n) (1)
(VBGL (n): filter value, VP (n): peak hold value, K1: averaging factor, n: number of strokes)
In subsequent 19a and 19b, a threshold value for knock determination is obtained by the following equation.
VTHa, b (n) = VBGLa, b (n) × Ktha, b + Vofs a, b (2)
(VTH (n): threshold value, Kth: threshold coefficient, Vofs: threshold offset)
20a,20bは比較演算部であり、ピークホールド値とスレッショルド値とを比較し、次式によりノック発生有無を判別し、ノック強度に応じた信号を出力する。
VKa,b(n)=max{ VPa,b(n)−VTHa,b(n), 0 } (3)
(VK(n):ノック強度(VK(n)>0時にノック有りと判定))
21a,21bは、1点火毎遅角量演算部であり、比較演算部20a,20bのノック判別結果から次式により1点火毎のノック強度に応じた遅角量を演算する。
ΔθRa,b(n)=VKa,b(n)/VTHa,b(n)×Kg a,b (4)
(ΔθR(n):1点火毎遅角量、Kg:遅角量反映係数)
VKa, b (n) = max {VPa, b (n) −VTHa, b (n), 0} (3)
(VK (n): Knock strength (determined that knock is present when VK (n)> 0))
ΔθRa, b (n) = VKa, b (n) / VTHa, b (n) × Kga, b (4)
(ΔθR (n): retard amount per ignition, Kg: retard amount reflection coefficient)
22は、ノック遅角量演算部であり、21a,21bの大きい方の1点火毎遅角量を積算し、点火時期のノック補正量を演算するが、ノック発生がない場合は、進角復帰する。これは次式により演算される。
θR(n)=θR(n-1)+max{ ΔθRa(n), ΔθRb(n) }−Ka (5)
(θR(n):ノック補正量、Ka:進角復帰定数)
このように演算された、ノック補正量θRを用いて最終点火時期を次式により算出する。
θIG=θB−θR(n) (6)
(θIG:最終点火時期、θB:基本点火時期)
以上で、16〜22によりデジタル信号処理による周波数解析結果を用いたノック検出及び点火時期を遅角することによりノックを抑制するノック制御を実現する処理方法について説明した。
θR (n) = θR (n-1) + max {ΔθRa (n), ΔθRb (n)} − Ka (5)
(ΘR (n): knock correction amount, Ka: advance return constant)
The final ignition timing is calculated by the following equation using the knock correction amount θR calculated in this way.
θIG = θB−θR (n) (6)
(ΘIG: final ignition timing, θB: basic ignition timing)
In the above, the processing method which implement | achieves the knock control which suppresses knock by retarding the knock detection and ignition timing using the frequency analysis result by digital signal processing by 16-22 was demonstrated.
次に図3の23〜25に示すノックセンサ装置の故障判定処理方法について説明する。23のノック検出期間の最大振幅算出処理では、前述のノック検出期間のA/D変換値の最大値と最小値の差をノック検出期間の最大振幅とする。24のノイズ検出期間の最大振幅算出処理ではノイズ検出期間のA/D変換値の最大値と最小値の差をノイズ検出期間の最大振幅とする。ここで、ノイズ検出期間のA/D変換値の取得方法は、前述の通り、一定の時間間隔(例えば、設定した10μsや20μs等)毎にA/D変換が実行されるA/D変換手段15において、このA/D変換を常時行っておいて、機械ノイズが発生する期間(例えば、ATDC80°CAからATDC120°CA等。以下、ノイズ検出期間という。)のデータのみ24へ送るようにしても良いし、ノイズ検出期間のみA/D変換を行い24へ送るようにしても良い。
Next, a failure determination processing method for the knock sensor device shown in FIGS. 23 to 25 will be described. In the process of calculating the maximum amplitude of the
このノイズ検出期間の設定方法について図4を参照して説明する。図4(1)ノックなし時でも、図4(2)ノックあり時でも、ノイズ検出期間は振動成分が大きく定常的に発生するノイズによる振動が発生している。このように、ノックの有無に応じて振動成分の大きさが変化せず、定常的にノイズ振動が発生する期間をノイズ検出期間として設定する。 A method for setting the noise detection period will be described with reference to FIG. Even when there is no knocking in FIG. 4 (1) or when there is knocking in FIG. 4 (2), vibration due to noise that is constantly generated with a large vibration component is generated during the noise detection period. As described above, the period during which noise vibration constantly occurs without changing the magnitude of the vibration component according to the presence or absence of knocking is set as the noise detection period.
次に25に示すノックセンサ装置の故障判定方法について説明する。ノックセンサ装置が正常に動作している時には、前述の通り、図4(1)ノックなし時でも、図4(2)ノックあり時でも、ノイズ検出期間は振動成分が大きく定常的に発生するノイズによる振動が発生しているのに対し、ノック検出期間はノック発生時のみ大きな振動が発生するが、ノックなし時には振動成分は非常に小さい。また、ノック発生時には前述の通り点火時期を遅角補正するためノックが定常的に発生し続けることはなく、通常の運転状態では概ねノックなし状態と考えて差し支えない。そこで、ノイズ検出期間の最大振幅Max_nsとノック検出期間の最大振幅Max_knkの差を取ると、図6(1)に示すように、ノック発生時を除きある程度大きい値を示す。 Next, a failure determination method for the knock sensor device shown in 25 will be described. When the knock sensor device is operating normally, as described above, the noise detection period has a large vibration component and is constantly generated even when there is no knock in FIG. 4 (1) and when there is a knock in FIG. 4 (2). On the other hand, in the knock detection period, a large vibration is generated only when the knock occurs, but the vibration component is very small when there is no knock. Further, as described above, when the knock occurs, the ignition timing is corrected to retard the delay, so that the knock does not continue to occur steadily, and it can be considered that there is almost no knock in the normal operation state. Therefore, when the difference between the maximum amplitude Max_ns of the noise detection period and the maximum amplitude Max_knk of the knock detection period is taken, a value that is large to some extent is obtained except when a knock occurs as shown in FIG.
次にノックセンサ装置の断線・天絡・地絡等の故障が発生した場合には、図4(3)ノックセンサ故障時に示すように、ノック検出期間やノイズ検出期間に関わらず、ある程度の振動波形が重畳する。これは、ノックセンサが検出した振動ではなく、ノックセンサへの配線に重畳した電気ノイズである場合や、GNDやバッテリ電圧の変動に伴うノイズであると考えられる。このようなノイズはある程度の振幅があり、通常、アイドル時などの振動レベルが低い状態の振幅よりは大きいが、ノック検出期間やノイズ検出期間による差は少ない。そこで、正常時と同様にノイズ検出期間の最大振幅Max_nsとノック検出期間の最大振幅Max_knkの差を取ると、図6(2)に示すように常に比較的小さい値を示し、この差は正常時と故障時で明確な違いが生じるため、故障判定値を適切に設定することでノックセンサ装置の正常・故障判定が可能となる。また、ノックセンサの出力特性が圧電素子の劣化などにより大幅に低下した場合についても、ノイズ検出期間の最大振幅Max_nsとノック検出期間の最大振幅Max_knkの差は小さくなるため、センサ特性の異常についても検出が可能である。 Next, when a failure such as a disconnection, a power fault, or a ground fault occurs in the knock sensor device, as shown in FIG. 4 (3) when the knock sensor fails, a certain amount of vibration is applied regardless of the knock detection period or the noise detection period. Waveforms are superimposed. This is not the vibration detected by the knock sensor but the electric noise superimposed on the wiring to the knock sensor, or the noise accompanying fluctuations in GND or battery voltage. Such noise has a certain amplitude and is usually larger than the amplitude when the vibration level is low such as when idling, but there is little difference between the knock detection period and the noise detection period. Therefore, when the difference between the maximum amplitude Max_ns of the noise detection period and the maximum amplitude Max_knk of the knock detection period is taken as in the normal state, the difference is always relatively small as shown in FIG. Therefore, it is possible to determine whether the knock sensor device is normal or failure by appropriately setting the failure determination value. Even when the output characteristics of the knock sensor are significantly reduced due to deterioration of the piezoelectric element, the difference between the maximum amplitude Max_ns of the noise detection period and the maximum amplitude Max_knk of the knock detection period is reduced, so that an abnormality in the sensor characteristics can also be prevented. Detection is possible.
図3の23〜25におけるノックセンサ装置の故障検出処理の詳細を図5に示している。以下、図5を参照しながらノックセンサ装置の故障検出処理を詳細に説明する。なお、図5に示すノックセンサ装置の故障検出処理は、現行程のノック検出期間とノイズ検出期間のA/D変換が終了し、かつ、次行程のノック検出期間又はノイズ検出期間のA/D変換が開始するまでのタイミングで実施される。より具体的には、BTDC5°CA等のエンジン回転に同期して発生する割込み処理タイミング(但し、ノック検出期間にもノイズ検出期間にも重なっていないタイミング)、または、ノック検出期間とノイズ検出期間の遅い側でのA/D変換終了時に発生する割込み処理タイミングにおいて実施される。まず、ステップS101ではノック検出期間の最大振幅Max_knkを算出する。これは前述の通りノック検出期間における最大値と最小値の差により算出することができる。続いて、ステップS102ではノイズ検出期間の最大振幅Max_nsを算出する。これも前述の通り、ノック検出期間の最大振幅Max_knkと同様に、ノイズ検出期間における最大値と最小値の差により算出することができる。続くステップS103では、ノイズ検出期間の最大振幅Max_nsとノック検出期間の最大振幅Max_knkの差が判定値より小さいかどうかを判定する。
The details of the failure detection process of the knock sensor device in 23 to 25 of FIG. 3 are shown in FIG. Hereinafter, the failure detection process of the knock sensor device will be described in detail with reference to FIG. Note that the failure detection processing of the knock sensor device shown in FIG. 5 ends the A / D conversion of the current knock detection period and the noise detection period, and the knock detection period or the A / D of the noise detection period in the next step. It is performed at the timing until the conversion starts. More specifically, an interrupt processing timing that occurs in synchronization with engine rotation such as
ノイズ検出期間の最大振幅Max_nsとノック検出期間の最大振幅Max_knkの差が判定値より小さい場合、ノックセンサ装置の故障と判定し、ステップS104では正常カウンタを初期値(例えば、50行程)にリセットし、ステップS105では故障カウンタをダウンカウントする。また、ノイズ検出期間の最大振幅Max_nsとノック検出期間の最大振幅Max_knkの差が判定値以上の場合、ノックセンサ装置は正常と判定し、ステップS106では故障カウンタを初期値(例えば、100行程)にリセットし、ステップS107では正常カウンタをダウンカウントする。 If the difference between the maximum amplitude Max_ns of the noise detection period and the maximum amplitude Max_knk of the knock detection period is smaller than the determination value, it is determined that the knock sensor device has failed, and the normal counter is reset to the initial value (for example, 50 strokes) in step S104. In step S105, the failure counter is counted down. If the difference between the maximum amplitude Max_ns of the noise detection period and the maximum amplitude Max_knk of the knock detection period is equal to or larger than the determination value, the knock sensor device is determined to be normal, and the failure counter is set to an initial value (for example, 100 strokes) in step S106. In step S107, the normal counter is counted down.
続くステップS108において、故障カウンタ=0であるかどうかを判定し、故障カウンタ=0である場合には、故障判定が所定の行程数間(複数行程)継続したと判断してステップS110で故障判定フラグをセットする。故障カウンタ=0でない場合には、ステップS109において、正常カウンタ=0であるかどうかを判定し、正常カウンタ=0である場合には、正常判定が所定の行程数間(複数行程)継続したと判断してステップS111で故障判定フラグをクリアする。なお、ステップS109において正常カウンタ=0でない場合には、何も行わずに(故障判定フラグの状態を保持して)処理を終了する。 In subsequent step S108, it is determined whether or not the failure counter = 0. If the failure counter = 0, it is determined that the failure determination has continued for a predetermined number of strokes (a plurality of strokes), and the failure determination is performed in step S110. Set the flag. If the failure counter is not 0, it is determined in step S109 whether or not the normal counter is 0. If the normal counter is 0, the normal determination is continued for a predetermined number of strokes (multiple strokes). In step S111, the failure determination flag is cleared. If it is determined in step S109 that the normal counter is not 0, nothing is performed (the state of the failure determination flag is maintained), and the process is terminated.
図5では、ノイズ検出期間の最大振幅Max_nsとノック検出期間の最大振幅Max_knkの差を比較したが、ノイズ検出期間の振幅レベル(最大振幅の他に、例えば振幅の平均値、振幅の積分値)とノック検出期間の振幅レベル(最大振幅の他に、例えば振幅の平均値、振幅の積分値)の差を比較して同様に故障を判定してもよい。以上のようにして、ノックセンサ装置の故障判定が実施されることにより、従来は困難であったアイドル時などの極低回転域においても、ノックセンサの振動振幅レベルのモニタによりノックセンサ装置の故障判定が精度良く実施できるようになる。そのため、エンジン回転速度の全領域において良好にノックセンサ装置の故障判定が実施できる。また、ノックセンサ故障判定手段は、複数行程継続して偏差が故障判定レベルを上回った場合にノックセンサは正常であると判定するようにしているので、故障状態から正常復帰した場合でも迅速に正常と判定することが可能となる。 In FIG. 5, the difference between the maximum amplitude Max_ns of the noise detection period and the maximum amplitude Max_knk of the knock detection period is compared, but the amplitude level of the noise detection period (in addition to the maximum amplitude, for example, an average value of amplitude, an integrated value of amplitude) A failure may be similarly determined by comparing the difference between the amplitude level of the knock detection period (in addition to the maximum amplitude, for example, an average value of amplitude and an integral value of amplitude). As described above, the knock sensor device failure determination makes it possible to detect the knock sensor device failure by monitoring the vibration amplitude level of the knock sensor even in an extremely low rotation range such as when idling, which has been difficult in the past. Judgment can be performed with high accuracy. Therefore, the failure determination of the knock sensor device can be carried out satisfactorily in the entire engine speed range. In addition, the knock sensor failure determination means determines that the knock sensor is normal when the deviation exceeds the failure determination level continuously for a plurality of strokes. Can be determined.
実施の形態2.
次に、実施の形態2について説明する。実施の形態2は実施の形態1と同様な部分を有するため、違いのある部分について詳細に説明する。実施の形態1では、図4(1)ノッ
クなし時において、ノック検出期間とノイズ検出期間で振動成分の差が大きいことからノックセンサの正常判定を行うことを説明した。より具体的には、図5のステップS101乃至S103において、同一行程間におけるノック検出期間とノイズ検出期間の最大振幅の差を判定値と比較することでノックセンサの故障判定を行った。
Next, a second embodiment will be described. Since the second embodiment has the same parts as the first embodiment, the different parts will be described in detail. In the first embodiment, it has been described that the knock sensor is determined to be normal because there is a large difference in vibration components between the knock detection period and the noise detection period in FIG. More specifically, in steps S101 to S103 in FIG. 5, the knock sensor failure determination is performed by comparing the difference between the maximum amplitudes of the knock detection period and the noise detection period between the same strokes with a determination value.
しかしながら、エンジンの個体差やエンジン回転数によっては、図7(1)ノックなし時に示すように、ノック検出期間とノイズ検出期間における振動成分の差が大きい場合(図7(1)のA)や小さい場合(図7(1)のB)が生じる。このように振動成分の差にばらつきが生じるとノックセンサの故障判定精度の低下を招くおそれがあるので、実施の形態2では、2以上の所定行程数(複数行程)の間におけるノック検出期間の最大振幅の最小のものとノイズ検出期間の最大振幅の最大のものとの差を算出し、この差に応じてノックセンサの故障判定を行うことが特徴である。なお、このような場合においても、ノックセンサ故障時は図7(2)に示すように、ノイズ検出期間とノック検出期間との差は少ない。 However, depending on the individual difference of the engine and the engine speed, as shown in FIG. 7 (1) when there is no knock, when the difference between the vibration components in the knock detection period and the noise detection period is large (A in FIG. 7 (1)) A small case (B in FIG. 7A) occurs. In this way, if there is a variation in the difference between the vibration components, the knock sensor failure determination accuracy may be lowered. Therefore, in the second embodiment, the knock detection period between two or more predetermined strokes (a plurality of strokes) is increased. The difference is that the difference between the minimum amplitude and the maximum amplitude of the noise detection period is calculated, and the knock sensor failure is determined according to this difference. Even in such a case, the difference between the noise detection period and the knock detection period is small as shown in FIG.
実施の形態2の実現には、実施の形態1で説明した図5のステップS101及びS102を図8及び図9に示すように変更する。図5のステップS101に相当する図8のステップS401〜S403では、2以上の所定行程数の間におけるノック検出期間の最大振幅の最小のものMax_knkを算出する。まずステップS401では前行程までのノック検出期間の最大振幅格納値のシフトを行う。続くステップS402では、現行程でのノック検出期間の最大振幅の算出を行うが、この算出方法は図5のステップS101と同様に、ノック検出期間における最大値と最小値の差により算出する。続くステップS403では次式により所定行程数の間におけるノック検出期間の最大振幅の最小のものMax_knkを算出する。
Max_knk=min{ Max_knk(n), Max_knk(n-1), ・・・ , Max_knk(n-(k-1)) }
(Max_knk(n):行程nのノック検出期間の最大振幅、n:現行程数、k:2以上の所定行程
数)
To realize the second embodiment, steps S101 and S102 of FIG. 5 described in the first embodiment are changed as shown in FIGS. In steps S401 to S403 in FIG. 8 corresponding to step S101 in FIG. 5, Max_knk having the smallest maximum amplitude of the knock detection period between two or more predetermined stroke numbers is calculated. First, in step S401, the maximum stored amplitude value in the knock detection period up to the previous stroke is shifted. In the subsequent step S402, the maximum amplitude of the knock detection period as in the current state is calculated, and this calculation method is calculated by the difference between the maximum value and the minimum value in the knock detection period as in step S101 of FIG. In the following step S403, Max_knk having the smallest maximum amplitude of the knock detection period between the predetermined number of strokes is calculated by the following equation.
Max_knk = min {Max_knk (n), Max_knk (n-1), ..., Max_knk (n- (k-1))}
(Max_knk (n): Maximum amplitude of knock detection period of stroke n, n: current number, k: predetermined number of strokes of 2 or more)
なお、エンジン始動時には初期値として全てのMax_knk(n)にゼロを設定しておけば、始動後最初の行程のみ実施の形態1と同様になるが、2行程目以降では実施の形態2の効果が得られる。次に、図5のステップS102に相当する図9のステップS501〜S503では、2以上の所定行程数の間におけるノイズ検出期間の最大振幅の最大のものMax_nsを算出する。まずステップS501では前行程までのノイズ検出期間の最大振幅格納値のシフトを行う。続くステップS502では、現行程でのノイズ検出期間の最大振幅の算出を行うが、この算出方法は図5のステップS102と同様に、ノイズ検出期間における最大値と最小値の差により算出する。続くステップS503では次式により所定行程数の間におけるノイズ検出期間の最大振幅の最大のものMax_nsを算出する。
Max_ns=max{ Max_ns(n), Max_ns(n-1), ・・・ , Max_ns(n-(k-1)) }
(Max_ns(n):行程nのノイズ検出期間の最大振幅、n:現行程数、k:2以上の所定行程数)
If all Max_knk (n) are set to zero as initial values at the time of starting the engine, only the first stroke after starting is the same as in the first embodiment, but the effects of the second embodiment after the second stroke. Is obtained. Next, in steps S501 to S503 in FIG. 9 corresponding to step S102 in FIG. 5, Max_ns having the maximum maximum amplitude of the noise detection period between two or more predetermined stroke numbers is calculated. First, in step S501, the maximum amplitude stored value in the noise detection period up to the previous process is shifted. In the subsequent step S502, the maximum amplitude of the noise detection period as of the present time is calculated. This calculation method is calculated based on the difference between the maximum value and the minimum value in the noise detection period as in step S102 of FIG. In the subsequent step S503, Max_ns of the maximum amplitude of the noise detection period between the predetermined number of strokes is calculated by the following equation.
Max_ns = max {Max_ns (n), Max_ns (n-1), ..., Max_ns (n- (k-1))}
(Max_ns (n): Maximum amplitude of noise detection period of stroke n, n: current number, k: number of predetermined strokes of 2 or more)
なお、エンジン始動時には初期値として全てのMax_ns(n)にゼロを設定しておけば、始
動後最初の行程のみ実施の形態1と同様になるが、2行程目以降では実施の形態2の効果が得られる。これらの処理の後、図5のステップS103以降の処理を実施する。具体的には、図5のステップS103では、算出した2以上の所定行程数の間におけるノイズ検出期間の最大振幅の最大のものMax_nsとノック検出期間の最大振幅の最小のものMax_knkとの差が判定値より小さいかどうかを判定し、判定結果に応じて図5のステップS104又はS106へと進む。以降は実施の形態1と同様である。
Note that if all Max_ns (n) are set to zero as initial values when the engine is started, only the first stroke after starting is the same as in the first embodiment, but the effects of the second embodiment after the second stroke. Is obtained. After these processes, the processes after step S103 in FIG. 5 are performed. Specifically, in step S103 of FIG. 5, the difference between the maximum Max_ns of the maximum amplitude of the noise detection period and the minimum Max_knk of the maximum amplitude of the knock detection period between the calculated two or more predetermined stroke numbers is calculated. It is determined whether it is smaller than the determination value, and the process proceeds to step S104 or S106 in FIG. 5 depending on the determination result. The subsequent steps are the same as in the first embodiment.
図5のステップS103では、算出した2以上の所定行程数の間におけるノイズ検出期間の最大振幅の最大のものMax_nsとノック検出期間の最大振幅の最小のものMax_knkとの差を比較したが、算出した2以上の所定行程数の間におけるノイズ検出期間の振幅レベル(最大振幅の他に、例えば振幅の平均値、振幅の積分値)の最大のものとノック検出期間の振幅レベル(最大振幅の他に、例えば振幅の平均値、振幅の積分値)の最小のものとの差を比較して同様に故障を判定してもよい。
以上のようにして、ノックセンサの故障判定が実施されることにより、ノイズ検出期間とノック検出期間における振動成分の差にばらつきが生じた場合でも、アイドル時などの極低回転域においてノックセンサ振動レベルのモニタにより、ノックセンサの故障判定が実施できるようになる。
In step S103 of FIG. 5, the difference between the maximum Max_ns of the maximum amplitude of the noise detection period and the minimum Max_knk of the maximum amplitude of the knock detection period between the calculated two or more predetermined stroke numbers is compared. Between the maximum amplitude level of the noise detection period (for example, the average value of amplitude, the integrated value of amplitude) and the amplitude level of knock detection period (other than the maximum amplitude) between two or more predetermined stroke numbers. In addition, for example, a failure may be similarly determined by comparing a difference with the smallest one (for example, an average value of amplitude and an integral value of amplitude).
As described above, the knock sensor vibration is determined in the extremely low rotation range such as when idling even when the difference in the vibration component between the noise detection period and the knock detection period varies due to the failure determination of the knock sensor. The level monitor makes it possible to determine the knock sensor failure.
実施の形態3.
次に、実施の形態3について説明する。実施の形態3は実施の形態1及び2に対し、機械ノイズとして筒内直接噴射式インジェクタの駆動に起因するノイズに特化したことを特徴としており、基本的な実現手段は実施の形態1又は2と同様のため、違いのある部分について詳細に説明する。まず、図1に示すインジェクタ8はエンジン1のシリンダ内に直接噴射できるように設けられる。また、ノイズ検出期間については、図4では、例えば、ATDC80°CAからATDC120°CA等と固定値であることを説明したが、実施の形態3ではインジェクタの駆動に起因するノイズに特化しているため、インジェクタの駆動開始タイミングに同期して、図10(1)(2)に示すようにノイズ検出期間を変更
することが特徴である。
Next,
なお、図10では4気筒エンジンを例に説明する。インジェクタ駆動タイミングを可変制御する可変制御手段により、図10(1)ではインジェクタの駆動開始タイミングがBTDC260°CA(BTDC:Before Top Death Center)に設定されると、インジェ
クタの駆動による機械ノイズはATDC100°CAの近傍に発生するので、ノイズ検出期間としてはこれを十分に含むよう、前記可変制御手段により制御されたインジェクタ駆動タイミングに応じて、例えば、ATDC80°CAからATDC120°CAに第2のA/D変換手段がA/D変換するクランク角度期間を設定する手段を設けたものである。
In FIG. 10, a four-cylinder engine will be described as an example. When the injector drive start timing is set to BTDC 260 ° CA (BTDC: Before Top Death Center) in FIG. 10 (1) by the variable control means for variably controlling the injector drive timing, the mechanical noise due to the injector drive is
また、図10(2)ではインジェクタの駆動開始タイミングがBTDC220°CAに設定されると、インジェクタの駆動による機械ノイズはATDC140°CAの近傍に発生するので、ノイズ検出期間としてはこれを十分に含むよう、前記可変制御手段により制御されたインジェクタ駆動タイミングに応じて、例えば、ATDC120°CAからATDC160°CAに第2のA/D変換手段がA/D変換するクランク角度期間を設定する手段を設けたものである。このように、実施の形態3では、ノイズ検出期間をインジェクタの駆動タイミングに応じて変更することが特徴である。
Further, in FIG. 10B, when the injector drive start timing is set to BTDC 220 ° CA, mechanical noise due to the drive of the injector is generated in the vicinity of ATDC 140 ° CA. Therefore, this is sufficiently included as a noise detection period. Thus, for example, there is provided means for setting a crank angle period during which the second A / D conversion means performs A / D conversion from
以上のようにして、機械ノイズとしてインジェクタの駆動に起因するノイズに特化し、更にインジェクタの駆動タイミングに応じてノイズ検出期間を設定することで、より正確に機械ノイズを検出し、これに基づいてノックセンサの故障判定が実施されることにより、アイドル時などの極低回転域においてもノックセンサ振動レベルのモニタにより、ノックセンサの故障判定が実施できるようになる。 As described above, the machine noise is detected more accurately by specializing in the noise caused by the drive of the injector as the machine noise, and further setting the noise detection period according to the drive timing of the injector. By performing knock sensor failure determination, knock sensor failure determination can be performed by monitoring the knock sensor vibration level even in an extremely low rotation range such as during idling.
実施の形態4.
次に、実施の形態4について説明する。実施の形態4は実施の形態1及び2に対し、機械ノイズとして吸気バルブ又は排気バルブの開閉駆動に起因するノイズに特化したことを特徴としており、基本的な実現手段は実施の形態1又は2と同様のため、違いのある部分について詳細に説明する。ノイズ検出期間については、図4では、例えば、ATDC80°CAからATDC120°CA等と固定値であることを説明したが、実施の形態4では吸気バルブ又は排気バルブの開閉駆動に起因するノイズに特化しているため、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングに同期して、図11(1)(2)に示すようにノイズ検出期間を変更することが特徴である。
Next, a fourth embodiment will be described. The fourth embodiment is different from the first and second embodiments in that it is specialized in noise caused by opening / closing drive of the intake valve or the exhaust valve as mechanical noise. Since it is the same as 2, the differences will be described in detail. As for the noise detection period, it has been described in FIG. 4 that the fixed value is, for example,
なお、図11では4気筒エンジンの吸気バルブの閉駆動に起因するノイズを例に説明する。具体的には、吸気バルブの閉タイミングを可変制御する可変動吸気バルブ機構7により、図11(1)では吸気バルブの閉タイミングがABDC70°CA(ABDC:After Bottom Death Center)に設定されると、吸気バルブの閉駆動による機械ノイズはATDC70°CAの近傍に発生するので、ノイズ検出期間としてはこれを十分に含むよう、前記可変動吸気バルブ機構7により制御された吸気バルブの閉タイミングに応じて、例えば、ATDC70°CAからATDC120°CAに、第2のA/D変換手段がA/D変換するクランク角度期間を設定する手段を設けたものである。なお、前述の実施の形態3では機械ノイズの発生タイミングをノイズ検出期間のほぼ中央としたが、これはインジェクタの駆動に起因するノイズはノックセンサによりほぼ駆動タイミング通りに観測されるのに対し、吸気バルブや排気バルブの開閉駆動に起因するノイズは、カムのクリアランスなどの影響により20〜30°CA程度遅れて観測される場合が多いためである。
In FIG. 11, a description will be given by taking as an example noise caused by closing the intake valve of a four-cylinder engine. Specifically, when the intake valve closing timing is set to ABDC 70 ° CA (ABDC: After Bottom Death Center) in FIG. 11 (1) by the variable dynamic
また、吸気バルブの閉タイミングを可変制御する可変動吸気バルブ機構7により、図11(2)では吸気バルブの閉タイミングがABDC50°CAに設定されると、吸気バルブの閉駆動による機械ノイズはATDC50°CAの近傍に発生するので、ノイズ検出期間としてはこれを十分に含むよう、前記可変動吸気バルブ機構7により制御された吸気バルブの閉タイミングに応じて、例えば、ATDC50°CAからATDC100°CAに、第2のA/D変換手段がA/D変換するクランク角度期間を設定する手段を設けたものである。なお、図11(2)のようにノック検出期間とノイズ検出期間が連続又は重複する場合には、ノック検出期間のA/D変換とノイズ検出期間のA/D変換を共通で実施し、A/D変換後にノック検出期間とノイズ検出期間に分配する方が容易である。
Further, in FIG. 11 (2), when the intake valve closing timing is set to ABDC 50 ° CA by the variable dynamic
前記では、吸気バルブの閉タイミングを例に説明したが、吸気バルブの開タイミングを可変制御する可変動吸気バルブ機構の場合も同様に処理することができる。さらに、排気バルブの開閉タイミングを可変制御する可変動排気バルブ機構についても、前記可変動排気バルブ機構により制御された排気バルブの開閉タイミングに応じて第2のA/D変換手段がA/D変換するクランク角度期間を設定する手段を備えることにより同様に処理することができる。このように、実施の形態4では、ノイズ検出期間を吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングに応じて設定することが特徴である。 In the above, the closing timing of the intake valve has been described as an example, but the same processing can be performed in the case of a variable dynamic intake valve mechanism that variably controls the opening timing of the intake valve. Further, with respect to the variable dynamic exhaust valve mechanism that variably controls the opening / closing timing of the exhaust valve, the second A / D conversion means performs A / D conversion according to the opening / closing timing of the exhaust valve controlled by the variable dynamic exhaust valve mechanism. The same processing can be performed by providing means for setting the crank angle period. As described above, the fourth embodiment is characterized in that the noise detection period is set according to the opening / closing timing of the intake valve or the exhaust valve.
以上のようにして、機械ノイズとして吸気バルブ又は排気バルブの開閉駆動に起因するノイズに特化し、更に吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングに応じてノイズ検出期間を設定することで、より正確に機械ノイズを検出し、これに基づいてノックセンサの故障判定が実施されることにより、アイドル時などの極低回転域においてもノックセンサ振動レベルのモニタにより、ノックセンサの故障判定が実施できるようになる。 As described above, the machine noise is specialized as noise caused by the opening / closing drive of the intake valve or exhaust valve, and the noise detection period is set according to the opening / closing timing of the intake valve or exhaust valve. By detecting noise and performing knock sensor failure determination based on this noise, knock sensor failure determination can be performed by monitoring the knock sensor vibration level even in an extremely low rotation range such as when idling. .
実施の形態5.
次に、本発明の実施の形態5について説明する。実施の形態5は実施の形態3及び4をエンジンの運転状態に応じて切り換えることを特徴としている。具体的には、インジェクタの駆動による起因するノイズはエンジン回転速度に関わらず一定の大きさであるが、吸気バルブ又は排気バルブの開閉駆動に起因するノイズはエンジン回転速度が高くなるほど大きくなる傾向にある。そこで、インジェクタの駆動による起因するノイズより吸気バルブ又は排気バルブの駆動に起因するノイズの方が大きくなるエンジン回転速度を予め設定値として記憶しておき、エンジン回転速度がその設定値より低い場合には、インジェクタの駆動による起因するノイズを、エンジン回転速度がその設定値より高い場合には吸気バルブ又は排気バルブの開閉駆動に起因するノイズを選択して切換ることで、エンジン回転速度の全領域において良好にノックセンサの故障判定が実施できるようになる。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The fifth embodiment is characterized in that the third and fourth embodiments are switched according to the operating state of the engine. Specifically, the noise caused by the drive of the injector is constant regardless of the engine speed, but the noise caused by the opening / closing drive of the intake valve or the exhaust valve tends to increase as the engine speed increases. is there. Therefore, when the engine rotation speed at which the noise due to the drive of the intake valve or the exhaust valve becomes larger than the noise due to the drive of the injector is stored in advance as a set value, and the engine rotation speed is lower than the set value, The noise caused by the drive of the injector is switched over by selecting and switching the noise caused by the opening / closing drive of the intake valve or exhaust valve when the engine speed is higher than the set value. Thus, the knock sensor failure can be determined satisfactorily.
実施の形態5について、図12を参照にしながら詳細を説明する。まず、ステップS201では、現在のエンジン回転速度neを算出する。これは前述の図1のクランク角センサ11が検出する所定のクランク角度毎のエッジ間隔に基づいて算出することができる。続くステップS202では、エンジン回転速度neが設定値より小さいかどうかを判断する。この設定値としては、前述の通りインジェクタの駆動による起因するノイズより吸気バルブ又は排気バルブの開閉駆動に起因するノイズの方が大きくなるエンジン回転速度(例えば、2000[r/min])を設定しておく。
Details of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. First, in step S201, the current engine speed ne is calculated. This can be calculated based on the edge interval for each predetermined crank angle detected by the
ここでエンジン回転速度neが設定値より小さいと判定された場合にはステップS203に進んで実施の形態3と同様にインジェクタ駆動タイミングに応じて第2のA/D変換手段がA/D変換するクランク角度期間(ノイズ検出期間)を設定し、エンジン回転速度neが所定値以上と判定された場合にはステップS204に進んで実施の形態4と同様に吸気バルブの開閉タイミングに応じて第2のA/D変換手段がA/D変換するクランク角度期間(ノイズ検出期間)を設定する手段を設ける。これにより、エンジン回転速度が設定値より低い場合には、インジェクタの駆動による起因するノイズを、エンジン回転速度が設定値より高い場合には吸気バルブの開閉駆動に起因するノイズを選択して切換ることが可能となる。 If it is determined that the engine speed ne is smaller than the set value, the process proceeds to step S203, and the second A / D conversion means performs A / D conversion according to the injector drive timing as in the third embodiment. When the crank angle period (noise detection period) is set and it is determined that the engine speed ne is equal to or greater than the predetermined value, the process proceeds to step S204, and the second timing is set according to the opening / closing timing of the intake valve, as in the fourth embodiment. Means is provided for setting a crank angle period (noise detection period) during which the A / D conversion means performs A / D conversion. Thereby, when the engine speed is lower than the set value, the noise caused by the drive of the injector is selected and when the engine speed is higher than the set value, the noise caused by the opening / closing drive of the intake valve is selected and switched. It becomes possible.
なお、ここでは吸気バルブの開閉駆動に起因する場合について説明したが、排気バルブの開閉駆動に起因する場合についても同様に、ステップS204でノイズ検出期間を排気バルブの開閉タイミングに応じて設定することで実現できる。以上の処理の後で、実施の形態1及び2で説明した図5に示すノックセンサの故障検出処理を実施することでエンジン回転速度の全領域において良好にノックセンサの故障判定が実施できるようになる。また、エンジン回転速度に応じてノイズ原因の影響度合いが変化する場合においても、正確にノックセンサの故障を検出することができる。 In addition, although the case where it originates in the opening / closing drive of an intake valve was demonstrated here, the case where it originates in the opening / closing drive of an exhaust valve similarly sets a noise detection period according to the opening / closing timing of an exhaust valve in step S204. Can be realized. After the above process, the knock sensor failure detection process shown in FIG. 5 described in the first and second embodiments is performed so that the knock sensor failure can be satisfactorily determined in the entire engine speed range. Become. Further, even when the influence level of noise causes changes according to the engine speed, it is possible to accurately detect a knock sensor failure.
実施の形態6.
次に、実施の形態6について説明する。実施の形態6は実施の形態1をエンジン回転速度が低い運転領域に適用することを特徴としている。つまり、エンジン回転速度が高い領域では従来技術にてノックセンサの故障判定は可能であるので、実施の形態1をエンジン回転速度が低い運転領域に適用し、エンジン回転速度が高い領域では従来技術、例えば、特許文献1にあるエンジン回転速度に応じた振動レベルが所定値以下の場合に故障と判定する方法にてノックセンサの故障判定を実施するものである。
Embodiment 6 FIG.
Next, a sixth embodiment will be described. The sixth embodiment is characterized in that the first embodiment is applied to an operation region where the engine speed is low. That is, in the region where the engine rotational speed is high, the knock sensor failure determination is possible with the conventional technology. Therefore, the first embodiment is applied to the operation region where the engine rotational speed is low, For example, the failure determination of the knock sensor is performed by a method of determining a failure when the vibration level according to the engine rotation speed described in
具体的には、正常状態での振動レベルが、ノックセンサ経路の断線時に重畳するノイズによる振動レベルより大きくなる回転速度を予め設定値として記憶しておき、エンジン回転速度がその設定値より低い場合には、実施の形態1を、エンジン回転速度がその設定値より高い場合には従来技術を選択して切換ることで、エンジン回転速度の全領域において良好にノックセンサの故障判定が実施できるようになる。なお、従来技術の一例として特許文献1の方法をあげたが、他の方法を用いてもよい。このようにすることで、高回転域
では従来から実績のある技術により故障判定を実施しつつ、従来の技術ではできなかった低回転域での故障判定を行うことができるようになり、エンジン回転速度の全領域において良好にノックセンサの故障判定が実施できるようになる。また、エンジン回転速度に応じてノイズ原因の影響度合いが変化する場合においても、正確にノックセンサの故障を検出することができる。
Specifically, when the rotational speed at which the vibration level in the normal state is greater than the vibration level due to noise superimposed when the knock sensor path is disconnected is stored in advance as a set value, and the engine rotational speed is lower than the set value Therefore, in the first embodiment, when the engine speed is higher than the set value, the conventional technique is selected and switched so that the knock sensor failure can be satisfactorily determined in the entire engine speed range. become. Note that although the method of
実施の形態7.
次に、実施の形態7について説明する。実施の形態7は実施の形態2及び実施の形態3をエンジン回転速度が低い運転領域に適用することを特徴としている。つまり、エンジン回転速度が高い領域では従来技術にてノックセンサの故障判定は可能であるので、実施の形態2及び実施の形態3をエンジン回転速度が低い運転領域に適用し、エンジン回転速度が高い領域では従来技術にてノックセンサの故障判定を実施するものである。具体的には、インジェクタの駆動による起因するノイズはエンジン回転速度に関わらず一定の大きさであり、エンジン回転速度が低い場合にはノックなし状態のノック検出期間のノイズレベルより大きいが、エンジン回転速度が高くなるとエンジン自体の振動によるノイズレベルの方が大きくなってしまう傾向にある。
Next, a seventh embodiment will be described. The seventh embodiment is characterized in that the second and third embodiments are applied to an operation region where the engine speed is low. In other words, in the region where the engine speed is high, the knock sensor failure can be determined by the conventional technology. Therefore, the second and third embodiments are applied to the operating region where the engine speed is low, and the engine speed is high. In the area, knock sensor failure determination is performed by the prior art. Specifically, the noise caused by the drive of the injector is constant regardless of the engine speed, and when the engine speed is low, it is greater than the noise level during the knock detection period when there is no knock, but the engine speed As the speed increases, the noise level due to vibration of the engine itself tends to increase.
そこで、インジェクタの駆動による起因するノイズよりエンジン自体の振動によるノイズの方が大きくなるエンジン回転速度を予め設定値として記憶しておき、エンジン回転速度がその設定値より低い場合には、2以上の所定行程数の間のノイズ検出期間に計測されるインジェクタの駆動による起因するノイズの最大のものとノック検出期間に計測されるノイズの最小のものの差により故障検出を行い、エンジン回転速度が設定値より高い場合には、ノック検出期間をノイズ検出期間とし、2以上の所定行程数の間のノック検出期間に計測されるノイズの最大のものと最小のものとの差により故障検出を行うことで、エンジン回転速度の全領域において良好にノックセンサの故障判定が実施できるようになる。なお、エンジン回転速度が設定値より高い場合にノック検出期間をノイズ検出期間とすると、特許文献2に示す方法と同じ方法となるが、エンジン回転速度が設定値より高い場合
には従来技術でノックセンサの故障判定が実施可能であるので、一例として特許文献2の方法をあげたが、他の方法を用いてもよい。
Therefore, the engine speed at which the noise due to the vibration of the engine itself is larger than the noise caused by the drive of the injector is stored in advance as a set value, and when the engine speed is lower than the set value, two or more Failure detection is performed based on the difference between the maximum noise caused by the drive of the injector measured during the noise detection period between the predetermined number of strokes and the minimum noise measured during the knock detection period, and the engine speed is set to the set value. If it is higher, the knock detection period is set as the noise detection period, and failure detection is performed by the difference between the maximum and minimum noises measured during the knock detection period between two or more predetermined strokes. Therefore, the knock sensor failure can be determined satisfactorily in the entire engine speed range. If the knock detection period is the noise detection period when the engine speed is higher than the set value, the method is the same as the method disclosed in
実施の形態7について、図13を参照にしながら詳細を説明する。まず、ステップS301では、現在のエンジン回転速度neを算出する。これは前述の図1のクランク角センサ11が検出する所定のクランク角度毎のエッジ間隔に基づいて算出することができる。続くステップS302では、エンジン回転速度neが設定値より小さいかどうかを判断する。この設定値としては、前述の通りインジェクタの駆動による起因するノイズの振動レベルよりエンジン自体の振動によるノイズの振動レベルの方が大きくなるエンジン回転速度(例えば、2000[r/min])を設定しておく。ここでエンジン回転速度neが設定値より小さいと判定された場合には、ステップS303に進んで実施の形態3と同様にインジェクタ駆動タイミングに応じたクランク角度期間(ノイズ検出期間)に設定し、エンジン回転速度neが設定値以上と判定された場合にはステップS304に進んでノック検出期間をノイズ検出期間に設定する。その後で、実施の形態2で説明した図5に示すノックセンサの故障検出処理を実施する。以上により、エンジン回転速度が設定値より低い場合にはインジェクタの駆動により起因するノイズによるノックセンサの故障判定を実施し、エンジン回転速度が設定値より高い場合にはエンジン自体の振動ノイズによるノックセンサの故障判定(例えば、特許文献2の方法。他の従来技術を用いてもよい)を実施することで、エンジン回転速度の全領域において良好にノックセンサの故障判定が実施できるようになる。
The details of the seventh embodiment will be described with reference to FIG. First, in step S301, the current engine speed ne is calculated. This can be calculated based on the edge interval for each predetermined crank angle detected by the
1 エンジン 2 スロットルバルブ
3 スロットル開度センサ 4 エアフロセンサ
5 サージタンク 6 インマニ圧センサ
7 可変吸気バルブ機構 8 インジェクタ
9 点火コイル 10 点火プラグ
11 クランク角センサ 12 ノックセンサ
13 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ノックセンサの出力信号をノックによる振動が発生するクランク角度期間において所定時間毎にA/D変換する第1のA/D変換手段と、
前記ノックセンサの出力信号を定常的に機械ノイズが発生するクランク角度期間において所定時間毎にA/D変換する第2のA/D変換手段と、
前記第2のA/D変換手段でA/D変換されたデータの振幅レベルと前記第1のA/D変換手段でA/D変換されたデータの振幅レベルとの偏差を算出し、複数行程継続して前記偏差が故障判定レベルを下回った場合に前記ノックセンサの故障と判定するノックセンサ故障判定手段を備えたことを特徴とするノックセンサ装置。 A knock sensor for detecting vibration caused by knock of the internal combustion engine;
First A / D conversion means for A / D converting the output signal of the knock sensor every predetermined time in a crank angle period in which vibration due to knock occurs;
Second A / D conversion means for A / D converting the output signal of the knock sensor every predetermined time in a crank angle period in which mechanical noise is constantly generated;
A deviation between the amplitude level of the data A / D converted by the second A / D conversion means and the amplitude level of the data A / D converted by the first A / D conversion means is calculated, and a plurality of strokes are calculated. A knock sensor device comprising knock sensor failure determination means for determining a failure of the knock sensor when the deviation continues below a failure determination level.
前記ノックセンサの出力信号をノックによる振動が発生するクランク角度期間において所定時間毎にA/D変換する第1のA/D変換手段と、
前記ノックセンサの出力信号を定常的に機械ノイズが発生するクランク角度期間において所定時間毎にA/D変換する第2のA/D変換手段と、
前記第1のA/D変換手段でA/D変換されたデータの振幅レベルである第1振幅レベルと前記第2のA/D変換手段でA/D変換されたデータの振幅レベルである第2振幅レベルとを各行程毎に複数行程に亘ってそれぞれ記憶しておき、
前記第2振幅レベルの前記複数行程のうち最大のものと前記第1振幅レベルの前記複数行程のうち最小のものとの偏差を算出し、複数回継続して前記偏差が故障判定レベルを下回った場合に前記ノックセンサの故障と判定するノックセンサ故障判定手段を備えたことを特徴とするノックセンサ装置。 A knock sensor for detecting vibration caused by knock of the internal combustion engine;
First A / D conversion means for A / D converting the output signal of the knock sensor every predetermined time in a crank angle period in which vibration due to knock occurs;
Second A / D conversion means for A / D converting the output signal of the knock sensor every predetermined time in a crank angle period in which mechanical noise is constantly generated;
The first amplitude level which is the amplitude level of the data A / D converted by the first A / D conversion means and the first amplitude level which is the amplitude level of the data A / D converted by the second A / D conversion means. 2 amplitude levels are stored for each stroke over a plurality of strokes,
The deviation between the largest one of the plurality of strokes of the second amplitude level and the smallest one of the plurality of strokes of the first amplitude level is calculated, and the deviation is less than the failure determination level continuously for a plurality of times. A knock sensor device comprising knock sensor failure determination means for determining that the knock sensor has failed.
前記第2の最大振幅の前記複数行程のうち最大のものと前記第1の最大振幅の前記複数行程のうち最小のものとの偏差を算出し、複数回継続して前記偏差が故障判定レベルを下回った場合に前記ノックセンサの故障と判定するノックセンサ故障判定手段を備えたことを特徴とする請求項3記載のノックセンサ装置。 Data that takes the first maximum amplitude as representing the first amplitude level of the data that has been A / D converted by the first A / D conversion means, and has been A / D converted by the second A / D conversion means Taking the second maximum amplitude as the second amplitude level, and storing the first maximum amplitude and the second maximum amplitude over a plurality of strokes for each stroke,
A deviation between a maximum one of the plurality of strokes of the second maximum amplitude and a minimum one of the plurality of strokes of the first maximum amplitude is calculated, and the deviation continuously reaches a failure determination level several times. 4. The knock sensor device according to claim 3, further comprising knock sensor failure determination means for determining that the knock sensor has failed when it falls below.
前記可変制御手段により制御されたインジェクタ駆動タイミングに応じて前記第2のA/D変換手段がA/D変換するクランク角度期間を設定する手段を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のノックセンサ装置。 A variable control means for variably controlling the injector drive timing is provided,
2. A device according to claim 1, further comprising means for setting a crank angle period during which the second A / D conversion means performs A / D conversion in accordance with an injector drive timing controlled by the variable control means. The knock sensor device according to claim 6.
前記可変動バルブ機構により制御された吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングに応じて前記第2のA/D変換手段がA/D変換するクランク角度期間を設定する手段を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のノックセンサ装置。 With a variable valve mechanism that variably controls the opening and closing timing of the intake valve or exhaust valve,
The second A / D conversion means includes means for setting a crank angle period during which A / D conversion is performed in accordance with the opening / closing timing of the intake valve or the exhaust valve controlled by the variable valve mechanism. The knock sensor device according to any one of claims 1 to 6.
吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを可変制御する可変動バルブ機構とを備えると共に、
エンジン回転速度が設定値より低い運転領域では、前記可変制御手段により制御されたインジェクタ駆動タイミングに応じて前記第2のA/D変換手段がA/D変換するクランク角度期間を設定し、
エンジン回転速度が前記設定値より高い運転領域では、前記可変動バルブ機構により制御された吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングに応じて前記第2のA/D変換手段がA/D変換するクランク角度期間を設定する手段を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のノックセンサ装置。 Variable control means for variably controlling injector drive timing;
A variable valve mechanism that variably controls the opening and closing timing of the intake valve or exhaust valve,
In an operating region where the engine speed is lower than a set value, a crank angle period during which the second A / D conversion means performs A / D conversion is set according to the injector drive timing controlled by the variable control means,
In an operating region where the engine speed is higher than the set value, the crank angle at which the second A / D conversion means performs A / D conversion in accordance with the opening / closing timing of the intake valve or exhaust valve controlled by the variable valve mechanism. The knock sensor device according to any one of claims 1 to 5, further comprising means for setting a period.
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