JPH05195930A - Knocking detecting device and engine control device - Google Patents

Knocking detecting device and engine control device

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JPH05195930A
JPH05195930A JP20877192A JP20877192A JPH05195930A JP H05195930 A JPH05195930 A JP H05195930A JP 20877192 A JP20877192 A JP 20877192A JP 20877192 A JP20877192 A JP 20877192A JP H05195930 A JPH05195930 A JP H05195930A
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knocking
ignition timing
vibration
engine
output
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Nobuo Kurihara
伸夫 栗原
Masami Kaneyasu
昌美 兼安
Koji Kitano
耕司 北野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enhance the output of an engine and its fuel efficiency by constituting a knocking detecting device and an engine control device in such a way that the ignition timing is calculated both by an ignition-timing correcting value that is calculated on the basis of the output of a comparison means for judging the presence of the occurrence of knocking and by a basic ignition timing that is calculated on the basis of the conditions of the engine. CONSTITUTION:A device in which ignition timing is controlled on the basis of the detected value of knocking caused at the time of combustion of an engine 7 is provided with a vibration sensor 151 for detecting the vibration of the engine 7 or the internal-pressure vibration inside the cylinder, and a comparison means by which the vibration included therein is compared with a predetermined knock judging index for judging the presence of the occurrence of knocking. And the device is constituted in such a way that the correction value is calculated on the basis of the output of the comparison means, and a basic ignition timing is calculated on the basis of the conditions of the engine, and that the ignition timing is calculated on the basis of this correction value and the basic ignition timing. In this case, the judgment of comparison means and respective calculations are carried out in a control unit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はノッキング検出装置及び
ノッキング検出手段を備えたエンジン制御装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a knock detection device and an engine control device having a knock detection means.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジンにノッキングが発生すると特有
の共鳴周波数成分を持った振動が発生する。ノッキング
の発生の有無の検出は、振動センサによって検出される
エンジン振動から、ノッキングの発生による振動とノッ
キング以外で生ずるバックグランド振動とを分離判別す
ることによってなされる。すなわち、従来のノッキング
検出装置は、例えば特開昭58−45520 号公報に記載のよ
うに、エンジン振動から、8〜15KHzの範囲のなか
の特定の1又は2の共鳴周波数成分をあらかじめ定め、
その周波数に同調したバンドパスフィルターを用いて分
離し、所定レベルより大きくなったか否かの判定により
ノッキングの発生の有無を判定していた。
2. Description of the Related Art When knocking occurs in an engine, vibration having a characteristic resonance frequency component is generated. The presence or absence of knocking is detected by separating and distinguishing from the engine vibration detected by the vibration sensor, the vibration caused by the knocking and the background vibration generated other than knocking. That is, in the conventional knocking detection device, as described in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 58-45520, a specific resonance frequency component of 1 or 2 within a range of 8 to 15 KHz is predetermined from engine vibration.
Separation was performed using a bandpass filter tuned to the frequency, and the presence or absence of knocking was determined by determining whether or not the level exceeded a predetermined level.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、振動
センサの出力に含まれる特定の周波数成分のみを用いて
ノッキングの発生の有無の判定をしているために、バッ
クグランド振動が大きくなる高負荷高速運転時にバック
グランド振動の変動がノッキング発生による振動よりも
大きくなってしまう。このために、振動センサの出力か
らノッキング発生による振動とバックグランド振動とを
分離できなくなりノッキングの発生の有無の判定ができ
なかった。
In the above-mentioned prior art, since the presence or absence of knocking is determined by using only the specific frequency component contained in the output of the vibration sensor, the background vibration becomes high. The fluctuation of the background vibration becomes larger than the vibration caused by knocking at the time of high-speed load operation. For this reason, the vibration due to knocking and the background vibration cannot be separated from the output of the vibration sensor, and it is impossible to determine whether knocking occurs.

【0004】第1の発明の目的は、高負荷高速運転時で
もノッキングの発生の有無の判定ができるノッキング検
出装置を提供することにある。
An object of the first invention is to provide a knocking detection device capable of determining whether or not knocking has occurred even under high load and high speed operation.

【0005】第2の発明の目的は、全てのエンジンの運
転状態で微弱なノッキングの発生の有無の判定ができる
ノッキング検出装置を提供することにある。
A second object of the present invention is to provide a knocking detection device capable of determining whether or not weak knocking occurs in all engine operating states.

【0006】さらにまた、上記従来技術は、ノッキング
センサの共振周波数が13KHz程度に設定されていた
ために、13KHz付近の共鳴周波数成分を分離して用
いることが困難であり、ノッキングの発生の有無の判定
に用いることができなかった。このため、高負荷高速運
転時でバックグランド振動が小さくなる比較的に高い2
0KHz程度までの周波数帯域を、ノッキングの発生の
有無の判定に用いることができなかった。このため、高
負荷高速運転時でノッキングの発生の有無の判定ができ
なかった。
Furthermore, in the above-mentioned prior art, since the resonance frequency of the knocking sensor is set to about 13 KHz, it is difficult to separate and use the resonance frequency component near 13 KHz, and it is determined whether knocking occurs. Could not be used for. For this reason, the background vibration becomes small during high-load high-speed operation.
The frequency band up to about 0 KHz cannot be used to determine whether knocking has occurred. Therefore, it was not possible to determine whether knocking occurred during high-load and high-speed operation.

【0007】第3の発明の目的は高負荷高速運転時でも
ノッキングの発生の有無の判定ができるノッキング検出
装置を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide a knocking detection device capable of determining whether or not knocking has occurred even during high load and high speed operation.

【0008】上記従来技術は、点火時期の演算のために
ノッキングの発生の有無の判定をする判定手段が高負荷
高速運転時に、ノッキング判定ができなかった。このた
め、高負荷高速運転時に点火時期をノッキングが絶対に
発生しないような領域にまで遅角した制御せざるを得な
く、エンジン出力及び燃料効率を向上できなかった。第
4の発明の目的は高負荷高速運転時にエンジン出力及び
燃料効率を向上できるエンジン制御装置を提供すること
にある。
In the above prior art, the knocking judgment cannot be made during the high load high speed operation of the judging means for judging the occurrence of knocking for the calculation of the ignition timing. Therefore, during high-load high-speed operation, the ignition timing must be retarded to a region where knocking never occurs, and engine output and fuel efficiency cannot be improved. A fourth object of the present invention is to provide an engine control device capable of improving engine output and fuel efficiency during high-load and high-speed operation.

【0009】上記従来技術は、点火時期の演算のために
ノッキングの発生の有無の判定をする判定手段がアナロ
グ回路によって構成されていたために、FFT(FastFo
urier Transform)のような複雑な演算処理をリアルタイ
ムで実行できなかった。このため振動センサに含まれる
情報を充分に活用できず、高精度のノッキング発生の有
無の判定ができず、エンジン出力及び燃料効率が最適と
なるように点火時期を制御できなかった。
In the above prior art, the FFT (FastFoFoFo) is used because the determination means for determining the occurrence of knocking for the calculation of the ignition timing is composed of an analog circuit.
It was not possible to execute complicated arithmetic processing such as urier transform) in real time. Therefore, the information contained in the vibration sensor cannot be fully utilized, it is not possible to determine with high accuracy whether knocking has occurred, and the ignition timing cannot be controlled so that the engine output and the fuel efficiency are optimized.

【0010】第5の発明の目的は、振動センサに含まれ
る情報を有効に活用でき、エンジン出力及び燃料効率が
最適となる点火時期の制御ができるエンジン制御装置を
提供することにある。
A fifth object of the present invention is to provide an engine control device capable of effectively utilizing the information contained in the vibration sensor and controlling the ignition timing to optimize the engine output and the fuel efficiency.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、第1の発明ではエンジンの振動あるいはシリ
ンダ内圧振動を検出する振動センサと、デイジタル周波
数分析から振動センサの出力に含まれる少なくとも2つ
の周波数成分からノッキングの有無を判定をする判定手
段を設けた。
To achieve the above first object, the first invention includes a vibration sensor for detecting engine vibration or cylinder internal pressure vibration and an output of the vibration sensor based on digital frequency analysis. The determination means for determining the presence or absence of knocking from at least two frequency components is provided.

【0012】上記第2の目的を達成するために、第2の
発明ではエンジンの振動あるいはシリンダ内圧振動を検
出する振動センサと、エンジンのクランク角を検出する
クランク角センサと、第1のクランク角から第2のクラ
ンク角まで所定の時間間隔で振動センサの出力のデイジ
タル値をサンプリングするサンプリング手段と、サンプ
リング値を記憶するメモリと、メモリの記憶内容に基づ
いて振動センサに含まれる周波数成分を解析する手段
と、周波数成分に応じてノッキング発生の有無を判定す
る判定手段を設けた。
In order to achieve the second object, in the second invention, a vibration sensor for detecting engine vibration or cylinder pressure vibration, a crank angle sensor for detecting an engine crank angle, and a first crank angle are provided. From the second crank angle to the second crank angle at predetermined time intervals, sampling means for sampling the digital value of the output of the vibration sensor, a memory for storing the sampled value, and a frequency component contained in the vibration sensor based on the stored contents of the memory. And a determining means for determining the presence or absence of knocking in accordance with the frequency component.

【0013】上記第3の目的を達成するために第3の発
明では、5KHzから18KHzで検出感度がほぼ一定
な振動センサと、振動センサの出力に基づいてノッキン
グの発生の有無を判定する判定手段を設けた。
In order to achieve the third object, in the third aspect of the invention, a vibration sensor having a substantially constant detection sensitivity from 5 KHz to 18 KHz, and a judging means for judging whether knocking occurs based on the output of the vibration sensor. Was established.

【0014】上記第4の目的を達成するために第4の発
明では、エンジンの振動あるいはシリンダ内圧振動を検
出する振動センサと、振動センサの出力をデイジタル信
号に変えるA/D変換器と、デイジタル信号を取り込み
他の振動とノッキングに基づく振動とをデイジタル処理
で分離判別することによりノッキング発生の有無を判定
する判定手段と、判定手段の出力により点火時期を制御
する点火時期制御手段を設けた。
In order to achieve the fourth object, in the fourth invention, a vibration sensor for detecting engine vibration or cylinder internal pressure vibration, an A / D converter for converting the output of the vibration sensor into a digital signal, and a digital signal are provided. A determination means for determining whether or not knocking has occurred by discriminating the other vibration and the vibration based on knocking by digital processing by taking in a signal, and an ignition timing control means for controlling the ignition timing by the output of the determination means are provided.

【0015】上記第5の目的を達成するために第5の発
明では、エンジンの振動あるいはシリンダ内圧振動を検
出する振動センサと、プログラムを記憶する第1の記憶
手段と、振動センサの出力を取り込み、第1の記憶手段
のプログラムに従ってノッキングの発生の有無の判定を
し、判定結果を第2の記憶手段に記憶させる第1のマイ
クロコンピユータと、エンジン状態を検出するエンジン
状態センサと、プログラムを記憶する第3の記憶手段
と、エンジン状態センサの出力及び第2の記憶手段の記
憶内容に基づき、第3の記憶手段のプログラムに従って
点火時期を演算する第2のマイクロコンピユータを設け
た。
In order to achieve the fifth object, in the fifth invention, a vibration sensor for detecting engine vibration or cylinder pressure vibration, a first storage means for storing a program, and an output of the vibration sensor are fetched. , A first microcomputer for determining whether knocking has occurred according to the program of the first storage means and storing the determination result in the second storage means, an engine state sensor for detecting the engine state, and a program And a second microcomputer for calculating the ignition timing according to the program of the third storage means on the basis of the output of the engine state sensor and the stored contents of the second storage means.

【0016】[0016]

【作用】第1の発明は、デイジタル周波数分析によって
振動センサの出力に含まれる少なくとも2つの共鳴周波
数成分を求め、ノッキング発生の有無の判定をする。そ
れによって、振動センサに含まれる少なくとも2つの共
振周波数成分から複合的にノッキング発生の有無の判定
ができるので、バックグランド振動が大きくなる高負荷
高速運転時でも、ノッキングの発生による振動とバック
グランド振動の分離判別ができ、ノッキング発生の有無
の判定ができる。
According to the first aspect of the present invention, at least two resonance frequency components included in the output of the vibration sensor are obtained by digital frequency analysis, and it is determined whether knocking occurs. As a result, the presence or absence of knocking can be compositely determined from at least two resonance frequency components included in the vibration sensor, so that the vibration and the background vibration caused by knocking occur even during high-load high-speed operation in which the background vibration becomes large. It is possible to determine whether or not knocking has occurred, and it is possible to determine whether knocking has occurred.

【0017】第2の発明は、振動センサの出力のデイジ
タル値を第1のクランク角から第2のクランク角まで所
定時間間隔でサンプリングしメモリに記憶し、記憶内容
に基づいて周波数成分を解析し、周波数成分によりノッ
キングの発生の有無の判定をする。それによって、振動
センサの出力に含まれる任意の周波数成分を得ることが
でき、エンジンの運転状態に応じた最もノッキングの発
生による振動が顕著に表われる周波数成分を用いてノッ
キングの発生の有無の判定ができるため、エンジンの全
ての運転状態で微弱なノッキングの発生の有無の判定が
できる。
According to a second aspect of the invention, the digital value of the output of the vibration sensor is sampled at a predetermined time interval from the first crank angle to the second crank angle, stored in a memory, and the frequency component is analyzed based on the stored contents. , Whether or not knocking has occurred is determined based on the frequency component. As a result, an arbitrary frequency component included in the output of the vibration sensor can be obtained, and the presence or absence of knocking is determined using the frequency component in which the most noticeable vibration according to the engine operating state appears. Therefore, it is possible to determine whether weak knocking occurs in all operating states of the engine.

【0018】第3の発明は、5KHzから18KHzの
範囲でエンジン振動をほぼ一様に検出し、この検出に基
づいてノッキングの発生の有無の判定をする。それによ
って、高負荷高速運転時のようなバックグランド振動が
小さくなる周波数域でノッキング発生の有無の判定がで
きるので、高速高負荷運転時でもノッキング発生の有無
の判定ができる。
According to a third aspect of the present invention, the engine vibration is detected substantially uniformly in the range of 5 KHz to 18 KHz, and the presence or absence of knocking is determined based on this detection. As a result, it is possible to determine whether or not knocking has occurred in a frequency range in which background vibration is small, such as during high-load and high-speed operation, so that it is possible to determine whether or not knocking has occurred even during high-speed and high-load operation.

【0019】第4の発明は、振動センサの出力をデイジ
タル信号に変え、このデイジタル信号を用いて他の振動
とノッキングに基づく振動とをデイジタル処理で分離判
別することによりノッキング発生の有無を判定し、この
判定により点火時期の制御をする。このように、デイジ
タル処理による分離判別ができるので、高負荷高速時で
も確実なノッキング発生の有無の判定ができ、点火時期
の進角及び遅角の制御ができ、エンジン出力及び燃料効
率を向上できる。
According to a fourth aspect of the present invention, the presence or absence of knocking is determined by converting the output of the vibration sensor into a digital signal, and by using this digital signal, the other vibrations and the vibration due to knocking are separated and discriminated by the digital processing. The ignition timing is controlled based on this determination. In this way, since the separation determination by the digital processing can be performed, it is possible to reliably determine the presence or absence of knocking even at high load and high speed, control the ignition timing advance and retard, and improve engine output and fuel efficiency. .

【0020】第5の発明では、振動センサのデイジタル
値に基づいて第1のマイクロコンピュータが第1の記憶
手段のプログラムに従ってノッキング発生有無の判定を
し、このノッキングの発生の有無に基づいて、第2のマ
イクロコンピュータが第3の記憶手段のプログラムに従
って点火時期の演算をする。これによって、第1のマイ
クロコンピュータはプログラムに従って複雑な処理を、
しかもリアルタイムでできるので、振動センサに含まれ
る情報と有効に活用でき、エンジン出力及び燃料効率と
が最適となるように点火時期制御ができる。
In a fifth aspect of the invention, the first microcomputer determines whether or not knocking has occurred according to the program of the first storage means based on the digital value of the vibration sensor, and based on the presence or absence of knocking, the first microcomputer The second microcomputer calculates the ignition timing according to the program of the third storage means. As a result, the first microcomputer performs complicated processing according to the program.
Moreover, since it can be done in real time, the information contained in the vibration sensor can be effectively utilized, and the ignition timing can be controlled so that the engine output and the fuel efficiency are optimized.

【0021】[0021]

【実施例】まず始めに、本発明におけるノッキングの発
生の有無の判定の原理について説明する。エンジンの振
動には多くの振動成分が含まれている。例えば、ピスト
ンの摩擦,クランク軸の回転,弁の作動などによる振動
成分などである。さらに、これらの振動成分はエンジン
状態によって変化する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the principle of determining whether knocking occurs in the present invention will be described. The vibration of the engine contains many vibration components. For example, there are vibration components due to piston friction, crankshaft rotation, valve operation, and the like. Further, these vibration components change depending on the engine state.

【0022】エンジンにノッキングが発生すると、ノッ
キングに特有な振動が発生する。ノッキングの発生の有
無の判定は、振動センサが検出するエンジンの全体の振
動からノッキングに特有な振動を分離することによって
なされる。
When knocking occurs in the engine, vibration unique to knocking occurs. Whether or not knocking has occurred is determined by separating the vibration characteristic of knocking from the overall vibration of the engine detected by the vibration sensor.

【0023】図11(a)及び(b)は、ノッキングが
発生していない時の振動センサの出力及び、振動センサ
の出力の周波数成分の解析結果を表わした図である。一
方、図11(c)及び(d)は、ノッキングが発生した
時の振動センサの出力及び振動センサの出力の周波数成
分の解析結果を表わした図である。
FIGS. 11A and 11B are diagrams showing the output of the vibration sensor when knocking does not occur and the analysis result of the frequency component of the output of the vibration sensor. On the other hand, FIGS. 11C and 11D are diagrams showing the analysis result of the output of the vibration sensor and the frequency component of the output of the vibration sensor when knocking occurs.

【0024】表1に示すように、シリンダの径方向の次
数をn,周方向の次数をmとしたときの共鳴振動モード
をρnmとすると、それに対応した共鳴周波数fnmが存在
する。
As shown in Table 1, when the resonance vibration mode is ρ nm , where n is the radial direction of the cylinder and m is the circumferential direction thereof, there is a resonance frequency f nm corresponding thereto.

【0025】また、図11の(b)と(d)を比較すれ
ば分かるように、ノッキングが発生している場合は、ノ
ッキングが発生していない場合に比して、各々の共鳴周
波数成分が大きくなっている。
As can be seen by comparing (b) and (d) of FIG. 11, when the knocking occurs, the resonance frequency components of the respective resonance frequency components are higher than when the knocking does not occur. It's getting bigger.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】図12を用いて、ノッキング判定指標を用
いたノッキング発生の有無の判定について説明する。な
お、原理動作の説明のために、共鳴周波数f10(6.3K
Hz)とf01(13.0KHz)の周波数成分を用いて説明
する。しかしながら、これに拘束されるものではなく、
任意の2以上の共鳴周波数成分を用いてノッキング発生
の有無の判定ができる。
Determination of the presence or absence of knocking using the knocking determination index will be described with reference to FIG. In order to explain the principle operation, the resonance frequency f 10 (6.3K
The frequency components of Hz) and f 01 (13.0 KHz) will be described. However, it is not restricted to this,
Whether or not knocking has occurred can be determined using any two or more resonance frequency components.

【0028】振動センサはノッキング発生による振動と
バックグランド振動を含んだ振動を合成して検出する。
したがって、ノッキング判定指標Iは、ノッキングが発
生していないときはバックグランド振動で定められる指
標Ib となり、ノッキングが発生したときはバックグラ
ンド振動Ib とノッキングの発生による振動Ik を含ん
で定められる指標Iとなる。
The vibration sensor combines and detects vibration including knocking and background vibration.
Therefore, knocking determination index I is determined include vibration I k due to the occurrence of background vibration I b and knocking when index I b becomes defined in the background vibration, the knocking occurs when a knocking has not occurred It is the index I to be used.

【0029】上記ノッキング判定指標Iを主要な共鳴周
波数成分を用いて数式化すると下式となる。
When the above knocking determination index I is mathematically expressed using the main resonance frequency components, the following equation is obtained.

【0030】 I=ω10P(f10)+ω20P(f20)+ω01P(f01) +ω30P(f30)+ω11P(f11) …(1) ここで、ωはエンジン回転数で定まる実数値をとる。ま
た、1か0かの2値をとることもできる。Pは各共鳴周
波数成分の振動強度(パワースペクトル)である。
I = ω 10 P (f 10 ) + ω 20 P (f 20 ) + ω 01 P (f 01 ) + ω 30 P (f 30 ) + ω 11 P (f 11 ) ... (1) where ω is the engine Takes a real value determined by the number of revolutions. It is also possible to take a binary value of 1 or 0. P is the vibration intensity (power spectrum) of each resonance frequency component.

【0031】図12に示すようにバックグランド振動の
共鳴周波数成分によって示されるノック判定指標Ib
ノッキングの発生による振動の共鳴周波数成分によって
示される指標Ik は方向と大きさを異にしている。これ
は人間による聴覚試験でも明らかなように、ノック無の
場合のエンジン音に対しノック有の場合は例えばカリカ
リ等という音で聴き分けられるものであり、ノック有り
無しによって音色が異なるためである。
As shown in FIG. 12, the knock determination index I b indicated by the resonance frequency component of the background vibration and the index I k indicated by the resonance frequency component of the vibration due to the occurrence of knocking are different in direction and magnitude. . This is because, as is apparent from a human hearing test, the engine sound when there is no knock is distinct from the engine sound when there is knock, and the tone color is different depending on whether there is knock.

【0032】バックグランド振動にノッキングの発生に
よる振動が加わってくると、振動センサに含まれる
01,f10成分によるノック判定指標Iは図12(a)
の場合ではノック判定閾値I01を下回る領域に入り、ま
た同図(b)で閾値I02の外側に出ることによりノッキ
ング発生の有りを判定することができる。
When the vibration due to knocking is added to the background vibration, the knock determination index I by the f 01 and f 10 components included in the vibration sensor is shown in FIG. 12 (a).
In the case of, the existence of knocking can be determined by entering the region below the knock determination threshold I 01 and going outside the threshold I 02 in FIG.

【0033】なお、本明細書において、(1)式の右辺
の5つの項に限らず、振動センサの出力に含まれる複数
の共鳴周波数成分を複合的に用いたものをすべてノッキ
ング判定指標と定義する。
In the present specification, not only the five terms on the right side of the equation (1), but also any combination of a plurality of resonance frequency components included in the output of the vibration sensor is defined as a knocking determination index. To do.

【0034】このように、ノッキング判定指標を用いる
とバックグランド振動に対してノッキングの発生による
特有な周波数成分の構成が考慮されるので、バックグラ
ンド振動が大きくなってもノッキング発生の有無が判定
できる。
As described above, when the knocking determination index is used, the configuration of the specific frequency component due to the occurrence of knocking with respect to the background vibration is taken into consideration, so that the presence or absence of knocking can be determined even if the background vibration becomes large. ..

【0035】また、本発明はエンジンの燃焼実験から得
られた以下に説明する知見に基づいている。すなわち、
第1は、ノッキング発生の共鳴振動表はエンジンの型式
などによって定まる固有のものである。第2は、ノッキ
ングが発生すると各共鳴振動数の成分はそれぞれの強度
(パワースペクトル)を持つが、ノッキングにより発生
するエネルギーはこの強度(パワースペクトル)の総和
として把えられることも可能である。そして、第3は図
13に示すように燃焼サイクル毎に変動するエネルギー
及び共鳴振動数の成分の頻度分布は、ノッキングにより
発生するエネルギーに対して、非心分布で観測される。
Further, the present invention is based on the knowledge explained below obtained from the engine combustion experiment. That is,
First, the resonance vibration table for knocking occurrence is unique to the engine model. Secondly, when knocking occurs, the components of each resonance frequency have their respective intensities (power spectra), but the energy generated by knocking can be grasped as the sum of these intensities (power spectra). Thirdly, as shown in FIG. 13, the frequency distribution of the energy and the component of the resonance frequency that fluctuate in each combustion cycle is observed as a non-central distribution with respect to the energy generated by knocking.

【0036】ノッキングの発生の有無の判定の原理に続
き、具体的な構成について説明する。図1はシステム構
成図である。空気はエアクリーナ1の入口部より入り、
ダクト3,絞弁を有するスロットルボデイ5,吸気管6
を通りエンジン7のシリンダ内に吸入される。吸入空気
量はダクト3に設けられた熱線式空気流量計2によって
検出され、検出信号はコントロールユニット9に入力さ
れる。
Following the principle of determining whether knocking has occurred, a specific configuration will be described. FIG. 1 is a system configuration diagram. Air enters from the inlet of the air cleaner 1,
Duct 3, Throttle body 5 with throttle valve 5, Intake pipe 6
And is sucked into the cylinder of the engine 7. The intake air amount is detected by the hot-wire air flow meter 2 provided in the duct 3, and the detection signal is input to the control unit 9.

【0037】一方、燃料は図示していない燃料タンクか
らインジェクタ16を経て噴射され、吸入通路内で吸入
空気と混合されエンジン7のシリンダ内に供給される。
混合気はエンジン7で圧縮され、点火プラグ15により
着火され爆発後に排気管8から排出される。排気管8に
は排気センサ11が設けられており、検出信号はコント
ロールユニット9に入力される。
On the other hand, fuel is injected from a fuel tank (not shown) through the injector 16, mixed with intake air in the intake passage and supplied into the cylinder of the engine 7.
The air-fuel mixture is compressed by the engine 7, ignited by the ignition plug 15 and expelled from the exhaust pipe 8 after explosion. The exhaust pipe 8 is provided with an exhaust sensor 11, and a detection signal is input to the control unit 9.

【0038】点火コイル13で発生した高電圧は分配器
14によって各気筒に分配され、点火プラグ15に供給
される。エンジンの回転状態はクランク角センサ12に
よって検出され、クランク角センサ12は1回転毎の絶
対位置を示すRef信号および当該絶対位置からの所定
角度移動した位置を示すPOS信号を出力する。Ref信
号及びPOS信号はコントロールユニット9に入力され
る。エンジン7には振動を検出する振動センサ151が
取りつけてあり、検出信号はコントロールユニット9に
入力される。
The high voltage generated in the ignition coil 13 is distributed to each cylinder by the distributor 14 and supplied to the ignition plug 15. The rotation state of the engine is detected by the crank angle sensor 12, and the crank angle sensor 12 outputs a Ref signal indicating an absolute position for each rotation and a P OS signal indicating a position moved by a predetermined angle from the absolute position. The Ref signal and the P OS signal are input to the control unit 9. A vibration sensor 151 that detects vibration is attached to the engine 7, and a detection signal is input to the control unit 9.

【0039】コントロールユニット9は各センサからの
信号に基づいて燃料供給量及び点火時期等を演算し、イ
ンジェクタ16及び点火コイル13に制御信号を出力す
る。図2は、コントロールユニット9の詳細を示す図で
ある。コントロールニット9はCPU20,A/D変換
器21,ROM22,入力I/O23,RAM24,DP
RAM25 ,出力I/Oの26およびバス37で構成される
制御用ブロック34、及び、CPU29,ポート27,
タイミング回路28,A/D変換器30,ROM31,
RAM32,クロック33,オペレーショナル回路3
8、およびバス36で構成されるノッキング検出用のブ
ロック35に分けられる。ここで、CPU20,CPU
29のデータの交換はデュアルポートRAMであるDPRA
M25を通じてなされる。
The control unit 9 calculates the fuel supply amount and the ignition timing based on the signals from the respective sensors, and outputs the control signal to the injector 16 and the ignition coil 13. FIG. 2 is a diagram showing details of the control unit 9. Control unit 9 includes CPU 20, A / D converter 21, ROM 22, input I / O 23, RAM 24, DP
A control block 34 including a RAM 25, an output I / O 26 and a bus 37, a CPU 29, a port 27,
Timing circuit 28, A / D converter 30, ROM 31,
RAM 32, clock 33, operational circuit 3
8 and a block 35 for knocking detection composed of a bus 36. Here, CPU20, CPU
The exchange of 29 data is a dual port RAM DPRA
It is done through M25.

【0040】熱線式流量計2によって検出された吸入空
気量Qa はA/D変換器21によってデイジタル値に変
換され、CPU20に取りこまれる。またクランク角セ
ンサ12によって検出されるRef信号及びPOS信号は
入力I/O23を通じてCPU20に取り込まれる。C
PU20はROM22に保持しているプログラムに従っ
て演算処理し、演算結果は出力I/O26から燃料噴射
量を意味する燃料噴射時間信号Ti ,点火時期信号θ
ign としての各々のアクチュエータに伝えられる。演算
処理中の必要なデータ保持はRAM24によってなされ
る。
The intake air amount Q a detected by the hot wire type flow meter 2 is converted into a digital value by the A / D converter 21 and taken into the CPU 20. The Ref signal and the P OS signal detected by the crank angle sensor 12 are taken into the CPU 20 through the input I / O 23. C
The PU 20 performs arithmetic processing according to the program stored in the ROM 22, and the arithmetic result is the fuel injection time signal T i , which means the fuel injection amount from the output I / O 26, and the ignition timing signal θ.
Informed to each actuator as an ign . The RAM 24 holds necessary data during arithmetic processing.

【0041】一方、タイミング回路28は、オペレーシ
ョン回路35が上死点(Top DeadCenter)を示すTDC
信号を発生すると、CPU20がポート27に入力した
内容に従って、クロック33の発生する周期信号を分周
してサンプリング信号を発生する。サンプリング信号が
発生すると、A/D変換器30は振動センサ15の出力
信号をデイジタル値に変換する。
On the other hand, the timing circuit 28 has a TDC in which the operation circuit 35 indicates the top dead center.
When the signal is generated, the CPU 20 divides the periodic signal generated by the clock 33 according to the content input to the port 27 to generate a sampling signal. When the sampling signal is generated, the A / D converter 30 converts the output signal of the vibration sensor 15 into a digital value.

【0042】ノッキングを検出するための振動センサ
は、従来のものは図3(a)に示すように13KHz付
近で共振するが、本実施例では少なくとも18〜20K
Hzまでの共鳴周波数成分を得るために、図3(b)に
示すような18KHz以上で共振するものを用いる。
A conventional vibration sensor for detecting knocking resonates at around 13 KHz as shown in FIG. 3A, but at least 18 to 20 K in this embodiment.
In order to obtain a resonance frequency component up to Hz, one that resonates at 18 KHz or higher as shown in FIG. 3B is used.

【0043】CPU29はROM31に保持しているプ
ログラムに従いサンプリングされたデイジタル値をRA
M32に格納すると共に、格納したデータに基づいて周
波数分析し、ノッキングの発生の有無の判定をする。ノ
ッキングの発生の有無の判定結果はDPRAM25 を介してC
PU20に伝えられる。
The CPU 29 outputs the digital value sampled in accordance with the program held in the ROM 31 to RA.
The data is stored in M32, and frequency analysis is performed based on the stored data to determine whether knocking has occurred. The determination result of whether or not knocking has occurred is C via DPRAM25.
Informed to PU20.

【0044】CPU20は点火時期の演算動作を毎点火
サイクルについて図4のフローチャートを用いて説明す
る。このフローチャートの動作は一定時間周期、例えば
10msec 毎に起動される。ステップ201で、RAM
24内に設定された所定のレジスタからエンジン回転数
N及び吸入空気量Qを読みこむ。ステップ202で、単
位回転数あたりの吸入空気量Q/Nを演算しさらにQ/
Nから燃料噴射時間幅Ti をもとめ、燃料供給のために
ROM22内に保持している図8に示すような基本点火
時期マップから基本点火時期θbaseを求める。ステップ
203で、後述する図10のフローチャートにより判定
したノックフラグ(knock flag) の内容によってノッキ
ングの発生の有無の判定をする。ノッキングが発生して
いれば、ステップ213で点火時期θadv から所定の遅
角量Δθret を減算する。なお、この減算によって点火
時期が遅角(リタード)される。ステップ214で、RAM2
4中にあり、ノッキング発生により、遅角させた点火時
期を所定の回数例えば50と比較すること(ステップ2
05)でリカバーするペースを決定する。カウントデー
タAを初期化してステップ208に進む。
The CPU 20 will explain the calculation operation of the ignition timing for each ignition cycle with reference to the flowchart of FIG. The operation of this flow chart is activated every fixed time period, for example, every 10 msec. RAM in step 201
The engine speed N and the intake air amount Q are read from a predetermined register set in 24. In step 202, the intake air amount Q / N per unit speed is calculated, and Q / N is calculated.
The fuel injection time width T i is obtained from N, and the basic ignition timing θ base is obtained from the basic ignition timing map as shown in FIG. In step 203, it is determined whether knocking occurs based on the content of a knock flag determined by the flowchart of FIG. 10 described later. If knocking has occurred, then in step 213 a predetermined retardation amount Δθ ret is subtracted from the ignition timing θ adv . The ignition timing is retarded by this subtraction. In step 214, RAM2
4 and compare the ignition timing retarded by knocking with a predetermined number of times, for example 50 (step 2
In 05), decide the pace to recover. The count data A is initialized and the process proceeds to step 208.

【0045】ここで、ステップ213における遅角量Δ
θret の演算は、高速回転時における急激なノッキング
の発生をおさえるため、図6のフローチャートに示すよ
うにリタード量Δθret を回転数に基づいて可変とする
場合について説明する。すなわち、ステップ203でノ
ッキング発生していれば、ステップ231でエンジン回
転数Nが所定の回転数N2 より大きいか否かを判断す
る。所定の回転数N2 より小さい場合は、ステップ23
2で、所定の遅角量Δθret1 を遅角値Δθret とす
る。また、所定の回転数N2 より大きい場合はステップ
233でΔθret1より大きなΔθret2を遅角量Δ
θretとすることによりノッキングを抑える適切な遅角
量とすることが可能である。
Here, the retard amount Δ in step 213
In the calculation of θ ret , a case in which the retard amount Δθ ret is variable based on the number of revolutions as shown in the flowchart of FIG. 6 will be described in order to suppress the occurrence of sudden knocking during high speed rotation. That is, if knocking has occurred in step 203, it is determined in step 231 whether the engine speed N is higher than a predetermined speed N 2 . If it is smaller than the predetermined rotation speed N 2 , step 23
In step 2, the predetermined retard angle amount Δθ ret 1 is set as the retard angle value Δθ ret . In the case larger than the predetermined rotational speed N 2 retard amount large [Delta] [theta] ret 2 from [Delta] [theta] ret 1 in step 233 delta
By setting θ ret , it is possible to set an appropriate retard amount that suppresses knocking.

【0046】ステップ203でノッキングが発生してい
れば、ステップ204で、カウントデータAを1つカウ
ントアップする。カウントデータAはノッキング発生に
より遅角された点火時期θadv を進角量Δθadv だけリ
カバーする時間になったかを判定するために用いられ
る。ステップ205で、カウントデータAが所定値50
に等くなったかを判断する。この図4に示すフローは1
0msec 毎に起動されるので、カウントデータAが50
に等しくなるときは、カウントデータAが初期化されて
から0.5秒が経過したときであり、0.5秒経過毎にリ
カバーされる。ステップ205で、カウントデータAが
50に等しくなっていなければステップ206に進む。
ステップ206で、遅角値θadv に所定の進角量Δθ
adv 加算する。この加算により点火時期がリカバーされ
ることになる。
If knocking occurs in step 203, the count data A is incremented by 1 in step 204. The count data A is used to determine whether it is time to recover the ignition timing θ adv retarded by the occurrence of knocking by the advance amount Δθ adv . In step 205, the count data A is the predetermined value 50.
Judge whether it has become equal to. The flow shown in FIG. 4 is 1
The count data A is 50 because it is activated every 0 msec.
When 0.5 seconds has passed since the count data A was initialized, the count data A is recovered every 0.5 seconds. In step 205, if the count data A is not equal to 50, the process proceeds to step 206.
In step 206, the retard angle value θ adv is set to the predetermined advance angle amount Δθ.
Add adv . The ignition timing is recovered by this addition.

【0047】また、ステップ206において適切な進角
変更量とし、急激なノッキングの発生をおさえる為、図
5のフローチャートに示すように、進角量Δθadv を回
転数に応じて可変としてもよい。すなわち、ステップ2
05でA=50となった場合は、ステップ221でエン
ジン回転数が所定の回転数N1 よりも大きいか否かの判
断がなされる。所定の回転数N1 よりも大きい場合に
は、ステップ222で所定の進角量Δθadv1 を進角値
Δθadv とする。所定の回転N1 よりも大きくない場
合、ステップ223で、Δθadv1 よりも小さい進角量
Δθadv2 を進角値Δθadv として少しずつ進角の変更
をする。
In addition, in step 206, the amount of advance angle Δθ adv may be made variable according to the number of revolutions as shown in the flowchart of FIG. 5 in order to suppress the sudden knocking by setting an appropriate amount of advance angle change. That is, step 2
If A = 50 in 05, it is determined in step 221 whether the engine speed is higher than the predetermined speed N 1 . When a predetermined greater than the rotational speed N 1 is the advance value [Delta] [theta] adv a predetermined advance amount [Delta] [theta] adv 1 at step 222. If not greater than the predetermined rotation N 1, at step 223, to change the bit by bit advance a small amount of advance [Delta] [theta] adv 2 than [Delta] [theta] adv 1 as advance value [Delta] [theta] adv.

【0048】この為、急激な進角変更によるノッキング
の発生は防ぐことができる。
Therefore, the occurrence of knocking due to a sudden change in the advance angle can be prevented.

【0049】このようにしてステップ208で基本点火
時期θbaseに上記のごとくして求めた点火時期θadv
加えることにより点火時期θign を演算する。ステップ
209で、エンジン回転数N及び単位回転数あたりの吸入
空気量Q/Nに応じて、最大進角値θres を求める。最
大進角値θres はROM31内に格納されている最大進
角値マップから読みだすことによってなされる。ステッ
プ210で点火時期θignが最大進角値θresを超えたか
を判断する。超えていなければステップ211に進む。最
大進角値θres を超えていると、進角しすぎているの
で、ステップ211で最大進角値θres を点火時期θ
ign とする。
In this way, in step 208, the ignition timing θ ign is calculated by adding the ignition timing θ adv obtained as described above to the basic ignition timing θ base . Step
At 209, the maximum advance value θ res is obtained according to the engine speed N and the intake air amount Q / N per unit speed. The maximum advance value θ res is read out from the maximum advance value map stored in the ROM 31. In step 210, it is determined whether the ignition timing θ ign exceeds the maximum advance value θ res . If not, proceed to step 211. If the maximum advance value θ res is exceeded, the advance angle is too large. Therefore, in step 211, the maximum advance value θ res is set to the ignition timing θ.
ign .

【0050】又、ここで、202のステップを実行する
前に図7のフローチャート図に示すように、回転数N,
吸入空気量Qを取りこんだ後に、振動センサの出力に基
づいて、振動センサの異常を判断することにより、振動
センサの信頼性を向上する場合について説明する。な
お、振動センサが異常であれば異常の処理をする。
Before executing step 202, as shown in the flowchart of FIG. 7, the number of revolutions N,
A case where the reliability of the vibration sensor is improved by determining the abnormality of the vibration sensor based on the output of the vibration sensor after taking in the intake air amount Q will be described. If the vibration sensor is abnormal, the abnormality is processed.

【0051】ステップ201で回転数N及び吸入空気量
Qを取り込んだ後に、ステップ231でエンジン回転数N
が所定の回転数N3 より大きいか否かの判定をする。所
定の回転数N3 より小さければ、振動センサの出力が異
常検出できるほど大きくなっていないのでステップ20
2に進む。
After the engine speed N and the intake air amount Q are acquired in step 201, the engine speed N is acquired in step 231.
There is determined whether a predetermined larger rotational speed N 3. If the rotation speed is lower than the predetermined rotation speed N 3 , the output of the vibration sensor is not large enough to detect an abnormality.
Go to 2.

【0052】ステップ231でエンジン回転数が所定の
回転数N3 よりも大きければ、ステップ232で振動セ
ンサが所定レベルKより大きいかを判定する。大きけれ
ば、振動センサは正常であると判断しステップ202に
進む。振動センサの出力が所定レベルより小さければ振
動センサは異常であると判断し、ステップ234で振動
センサの異常時のための点火時期を求める。ステップ2
34では回転数N及び単位回転あたりの吸入空気量に応
じた異常時の点火時期θirr をROM22内に格納され
ているマップから検索する。なお、検索された異常時点
火時期θirr は基本点火時期のマップに格納されている
値より充分遅角した値であり、ノッキングが発生しない
ようなものとなる。ステップ235で、θirr を基本点
火時期θbaseとし、ノッキング検出による点火時期の演
算をすることなくフローを終了する。
If the engine speed is higher than the predetermined speed N 3 in step 231, it is determined in step 232 whether the vibration sensor is higher than the predetermined level K or not. If it is larger, the vibration sensor is determined to be normal and the process proceeds to step 202. If the output of the vibration sensor is smaller than the predetermined level, it is determined that the vibration sensor is abnormal, and in step 234, the ignition timing for the abnormality of the vibration sensor is obtained. Step two
At 34, the ignition timing θ irr at the time of abnormality according to the rotation speed N and the intake air amount per unit rotation is searched from the map stored in the ROM 22 . The retrieved abnormal ignition timing θ irr is a value that is sufficiently retarded from the value stored in the basic ignition timing map, and knocking does not occur. In step 235, θ irr is set as the basic ignition timing θ base, and the flow is terminated without calculating the ignition timing by knocking detection.

【0053】以上説明したごとく点火時期θign が設定
された後に、ステップ212でエンジン状態に応じて、
デイレイ時間td ,サンプリング点数ns ,分周比ts
をポート27に出力する。ステップ213でエンジン状
態に応じて主比較共鳴周波数fをDPRAM25 にセットしフ
ローを終了する。
After the ignition timing θ ign has been set as described above, in step 212, depending on the engine state,
Delay time t d , number of sampling points n s , frequency division ratio t s
Is output to the port 27. In step 213, the main comparison resonance frequency f is set in the DPRAM 25 according to the engine state, and the flow is ended.

【0054】なお、分周比ts によって振動センサの出
力のデイジタル値のサンプリング周期が決まり、サンプ
リング点数ns によってサンプリング点数が決まる。
The frequency division ratio t s determines the sampling cycle of the digital value of the output of the vibration sensor, and the number of sampling points n s determines the number of sampling points.

【0055】なお、サンプリング点数を32とし、サン
プリング周期25μsec,26.4μsec 及び25.9μs
ecとした場合のDMRAM25 にセットし解析できる周波数成
分を表2に示す。
The number of sampling points is 32 and the sampling period is 25 μsec, 26.4 μsec and 25.9 μs.
Table 2 shows the frequency components that can be set and analyzed in DMRAM25 when ec is set.

【0056】本表中の*を付す周波数のように、前述の
第1表における主要な共鳴周波数と一致する周波数成分
を得るには、例えばf11=18.1KHz ならば、本表
中のようにサンプリングタイミングを25.9μsecとす
ればウエーブナンバ15に18.098KHz が得ら
れ、18.1KHz における正確な周波数分析が可能と
なる。
In order to obtain a frequency component that coincides with the main resonance frequency in the above-mentioned Table 1 like the frequency marked with * in this table, for example, if f 11 = 18.1 KHz, If the sampling timing is set to 25.9 μsec, 18.098 KHz is obtained in the wave number 15, and accurate frequency analysis at 18.1 KHz becomes possible.

【0057】[0057]

【表2】 [Table 2]

【0058】このように、サンプリング周期とサンプリ
ング点数によって、周波数解析の分解能が決まる。ステ
ップ212でセットされるtd,ts,ns はエンジンの
運転状態に応じて、ノッキングの発生の有無の判定に必
要となる共鳴周波数成分が得られるように決定され、セ
ットされる。
As described above, the resolution of frequency analysis is determined by the sampling period and the number of sampling points. The t d , t s , and n s that are set in step 212 are determined and set according to the operating state of the engine so as to obtain the resonance frequency component necessary for determining whether knocking has occurred.

【0059】図9は、タイミング回路28及びその動作
図である。タイミング回路28はデイレイカウンタ4
1,サンプルレートカウント42,サンプルカウンタ4
4,入力端子にインバータを備えたアンドゲート43よ
り構成される。TDC信号はデイレイカウンタ41のセ
ット端子及びサンプルカウンタ44のセット端子に入力
される。また、クロック33の出力はデイレイカウンタ
41のイネーブル端子及びアンドゲート43のインバー
タを備えた端子に入力される。アンドゲート43の出力
はサンプルレートカウンタ42のイネーブル端子に入力
される。サンプルレートカウンタ42のゼロ出力はサン
プルカウンタ44のイネーブル端子に入力される。また
サンプルレートカウンタ42自身のセット端子に入力さ
れ、さらに、サンプリング信号として出力される。サン
プリングカウンタ44のゼロ出力はアンドゲート43に
入力される。
FIG. 9 is a timing diagram of the timing circuit 28 and its operation. The timing circuit 28 is the delay counter 4
1, sample rate count 42, sample counter 4
4. An AND gate 43 having an inverter at its input terminal. The TDC signal is input to the set terminal of the delay counter 41 and the set terminal of the sample counter 44. The output of the clock 33 is input to the enable terminal of the delay counter 41 and the terminal of the AND gate 43 including the inverter. The output of the AND gate 43 is input to the enable terminal of the sample rate counter 42. The zero output of the sample rate counter 42 is input to the enable terminal of the sample counter 44. It is also input to the set terminal of the sample rate counter 42 itself, and is further output as a sampling signal. The zero output of the sampling counter 44 is input to the AND gate 43.

【0060】CPU20からポート27にデイレイ時間
d ,サンプリング数ns ,分周比ts が出力される
と、デイレイカウンタにtd がサンプルレートカウンタ
にts が、サンプルカウンタにns が、それぞれダウン
カウンタ4の初期値としてセットされる。なお、それぞ
れのカウンタはセット端子に信号が入力されるとゼロ端
子が1となり、イネーブル端子に信号が入力される毎に
カウントダウンし、カウントが零となるとゼロ端子出力
が零となる。
When the delay time t d , the sampling number n s , and the frequency division ratio t s are output from the CPU 20 to the port 27, the delay counter t d , the sample rate counter t s , the sample counter n s , Each is set as an initial value of the down counter 4. When a signal is input to the set terminal of each counter, the zero terminal becomes 1, and each counter counts down every time a signal is input to the enable terminal. When the count becomes zero, the zero terminal output becomes zero.

【0061】デイレイカウンタ41のセット端子にTD
C信号が入力されるとゼロ出力が1になり、クロック3
3の信号がイネーブル端子に入力される毎にカウンタが
順にダウンカウントしていく。TDC信号はクランク軸
の角度が上死点(トップデットセンター)に相当する角
度になったときに出力される信号で、クランク角センサ
の出力するRef信号及びPos信号からハードウエア
又はCPU20内のソフトウエアによって作られる。デ
イレイカウンタのダウンカウント値が零になるとデイレ
イカウンタのゼロ出力が零となり、アンドゲート43に
1が入力される。なお、この状態ではサンプルカウンタ
44はすでにTDC信号を受けているためにゼロ出力は
1となっているので、クロック33の出力信号はそのま
まサンプルレートカウンタ42のイネーブル端子に入力
される。
TD is set to the set terminal of the delay counter 41.
When the C signal is input, the zero output becomes 1 and the clock 3
Each time the signal No. 3 is input to the enable terminal, the counter sequentially counts down. The TDC signal is a signal output when the angle of the crankshaft reaches an angle corresponding to the top dead center (top dead center). The TDC signal is output from the Ref signal and the Po s signal output from the crank angle sensor in the hardware or the CPU 20. Made by software. When the down count value of the delay counter becomes zero, the zero output of the delay counter becomes zero, and 1 is input to the AND gate 43. In this state, since the sample counter 44 has already received the TDC signal and the zero output is 1, the output signal of the clock 33 is directly input to the enable terminal of the sample rate counter 42.

【0062】サンプルレートカウンタ42はクロック信
号が発生する毎にカウントダウンし、カウント値が零と
なる毎にサンプリング信号を出力する。また、自身のセ
ット端子に信号を入力し再びtd をカウント値とする。
ゼロ出力はサンプリングカウンタ44のイネーブル端子
に入力される。ダウンカウントしサンプルカウンタ44
のカウンタ値が零になるとゼロ出力が零になるとクロッ
ク信号がアンドゲートを通過できなくなりサンプリング
信号は出力されなくなる。
The sample rate counter 42 counts down each time a clock signal is generated, and outputs a sampling signal each time the count value becomes zero. Further, the count value again t d inputs the signal to its set terminal.
The zero output is input to the enable terminal of the sampling counter 44. Down count and sample counter 44
When the counter value of 0 becomes zero and the zero output becomes zero, the clock signal cannot pass through the AND gate and the sampling signal is not output.

【0063】CPU29のノッキング発生の有無の判定
の演算処理の動作を図10のフローチャート図を用いて
説明する。このフローチャートの動作は相連続する爆発
サイクルにおいて毎回実行され、TDC信号で開始され
る所定回数ns 回のA/D変換の終了直後に起動され
る。つまり振動センサ15の出力のデイジタル値が所定
個数RAM32内のメモリに保持されたとき、すなわ
ち、サンプルカウンタ44のゼロ端子出力が1から零に
立ち下がったときに、CPU29に割込信号が出力され
起動される。
The operation of the arithmetic processing of the CPU 29 for determining whether knocking has occurred will be described with reference to the flowchart of FIG. The operation of this flowchart is executed each time in successive explosion cycles, and is started immediately after the end of the predetermined number of times n s of A / D conversion started by the TDC signal. That is, when a predetermined number of output digital values of the vibration sensor 15 are held in the memory of the RAM 32, that is, when the zero terminal output of the sample counter 44 falls from 1 to 0, an interrupt signal is output to the CPU 29. Is activated.

【0064】まずステップ300で振動センサの測定デ
ータをFFTにより周波数分析する。分析するデータ
は、RAM32の所定メモリに保持されているサンプリ
ング値である。振動センサの出力に含まれている共鳴周
波数成分を解析するために、サンプリング値からFFT
手法(Fast Fourier Transform)をおこなう。なお、W
FT手法(Walshto Fourier Transform) を用いて周波解
析することもできる。ステップ301で(1)式でノッ
キング判定指標Iを計算する際に使用する共鳴周波数f
を選択する。この選択方法は5つの共鳴周波数に対する
パワースペクトルP(f01),P(f20),P(f01),
P(f30),P(f11)のうちの最大のものからn個(n
≦5)だけ選択するものである。次に、ステップ302
でノッキング判定指標Iを計算する。
First, in step 300, frequency analysis is performed on the measurement data of the vibration sensor by FFT. The data to be analyzed is a sampling value held in a predetermined memory of the RAM 32. In order to analyze the resonance frequency component included in the output of the vibration sensor, the FFT is performed from the sampling value.
Perform the method (Fast Fourier Transform). Note that W
Frequency analysis can also be performed using the FT method (Walsh to Fourier Transform). The resonance frequency f used when calculating the knocking determination index I by the equation (1) in step 301
Select. This selection method is based on the power spectra P (f 01 ), P (f 20 ), P (f 01 ), and P (f 01 ), for five resonance frequencies.
From the largest one of P (f 30 ) and P (f 11 ) n (n
Only ≦ 5) is selected. Next, step 302
Then, the knocking determination index I is calculated.

【0065】ノッキング判定指標Iは、これら選択され
たいくつかのPMによって(1)式に基づいて計算され
る。例えば、P(f10)及びP(f01)が選択されたのなら
ば、指標Iの計算の様子は第9図のようになる。
The knocking determination index I is calculated based on the equation (1) by the selected PMs. For example, if P (f 10 ) and P (f 01 ) are selected, the state of calculation of the index I is as shown in FIG.

【0066】ここで(1)式におけるPの代わりにパワ
ースペクトルの平均値PMで標準化した値を使用するこ
とができる。例えばP(f10)の代わりにP(f10)/
PM(f10)を使用してもよい。PMは毎爆発で計算さ
れるPの値から以下に示す(2)式によって計算される。
Here, a value standardized by the average value PM of the power spectrum can be used instead of P in the equation (1). For example P (f 10) in place of P (f 10) /
PM (f 10 ) may be used. PM is calculated by the following equation (2) from the value of P calculated in each explosion.

【0067】 PM=a・PM+(1−a)・P …(2) ただしaはPMの従来値の寄与率である。このPMの更
新はノッキング有と判定されなかった場合に限り実行さ
れる。なお、PMの初期値はROM31に予め設定さ
れ、読み出すことによって得られる。
PM = a · PM + (1-a) · P (2) where a is the contribution rate of the conventional value of PM. This PM update is executed only when it is not determined that knocking has occurred. The initial value of PM is preset in the ROM 31 and can be obtained by reading it.

【0068】ステップ303ではRAM32からエンジ
ン回転数Nと吸入空気量Qを読みだす。ステップ304
では、ROM31内に格納されたテーブルに基づいて、
エンジン回転数Nと吸入空気量Qから閾値I01又はI02
を選択する。
In step 303, the engine speed N and the intake air amount Q are read from the RAM 32. Step 304
Then, based on the table stored in the ROM 31,
A threshold value I 01 or I 02 is calculated from the engine speed N and the intake air amount Q.
Select.

【0069】ノッキング判定指標IがI01またはI02
り大きければステップ305でノッキング発生と判断し
knock フラグを1とし、ノッキング判定指標Iが小さけ
ればノッキングが発生していないと判断しknock フラグ
を0とし、DPRAM25 に書きこみフローを終了する。
If the knocking determination index I is larger than I 01 or I 02 , it is determined in step 305 that knocking has occurred.
If the knock flag is 1, the knocking determination index I is small, it is determined that knocking has not occurred, the knock flag is set to 0, and the writing flow to the DPRAM 25 ends.

【0070】図10のルーチンは図4のルーチンが起動
されるより以前に実行される。すなわち図4のルーチン
はある気筒の爆発工程の以前にその点火時期を定めるプ
ログラムであり、通常圧縮工程もしくは吸入工程で実行
されるが、図10のルーチンは爆発直後に実行されるも
のである。
The routine of FIG. 10 is executed before the routine of FIG. 4 is started. That is, the routine of FIG. 4 is a program that determines the ignition timing of a cylinder before the explosion process, and is normally executed in the compression process or the intake process, whereas the routine in FIG. 10 is executed immediately after the explosion.

【0071】[0071]

【発明の効果】第1の発明はノッキング指標からノッキ
ング発生の有無の判定ができるので、バックグランド振
動が大きくなる高負荷高速時でもノッキングの発生の有
無の判定ができる。
According to the first aspect of the present invention, since the presence or absence of knocking can be determined from the knocking index, the presence or absence of knocking can be determined even at a high load and high speed when background vibration becomes large.

【0072】第2の発明は振動センサに含まれる任意の
周波数成分を用いることができるので、エンジンの運転
状態に応じて適切な共鳴周波数成分を用いてノッキング
の発生の有無の判別ができる。そのために、全てのエン
ジンの運転状態で微弱なノッキングの発生の有無の判定
ができる。
Since the second invention can use an arbitrary frequency component included in the vibration sensor, it is possible to determine whether or not knocking occurs by using an appropriate resonance frequency component according to the operating state of the engine. Therefore, it is possible to determine whether or not weak knocking occurs in all engine operating states.

【0073】第3の発明では高負荷高速時にバックグラ
ンド振動が小さくなる共鳴周波数成分を用いてノッキン
グの発生の有無の判定ができるので、高負荷高速時でも
ノッキング発生の有無の判定ができる。
In the third aspect of the present invention, since it is possible to determine whether knocking occurs or not by using the resonance frequency component in which the background vibration becomes small at high load and high speed, it is possible to determine whether knocking occurs even at high load and high speed.

【0074】第4の発明では高負荷高速時でノッキング
発生の有無の判定ができるので、エンジン出力及び燃料
効率が向上できる。
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to determine whether or not knocking has occurred at a high load and a high speed, so engine output and fuel efficiency can be improved.

【0075】第5の発明では振動センサの出力に含まれ
る情報を有効に活用できるので、エンジン出力及び燃料
効率が最適となるように制御できる。
In the fifth aspect of the present invention, the information contained in the output of the vibration sensor can be effectively utilized, so that the engine output and the fuel efficiency can be controlled to be optimum.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】システム図。FIG. 1 is a system diagram.

【図2】コントロールユニットを示す図。FIG. 2 is a diagram showing a control unit.

【図3】振動センサの特性を示す図。FIG. 3 is a diagram showing characteristics of a vibration sensor.

【図4】点火時期の演算を示すフローチャート図。FIG. 4 is a flowchart showing calculation of ignition timing.

【図5】点火時期の演算を示すフローチャート図。FIG. 5 is a flowchart showing the calculation of ignition timing.

【図6】点火時期の演算を示すフローチャート図。FIG. 6 is a flowchart showing the calculation of ignition timing.

【図7】点火時期の演算を示すフローチャート図。FIG. 7 is a flowchart showing the calculation of ignition timing.

【図8】基本点火時期マップ。FIG. 8 is a basic ignition timing map.

【図9】タイミング回路及びその動作図。FIG. 9 is a timing circuit and its operation diagram.

【図10】ノッキング判定の動作を示すフローチャート
図。
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of knocking determination.

【図11】振動センサの出力信号と周波数分析結果を示
す図。
FIG. 11 is a diagram showing an output signal of a vibration sensor and a frequency analysis result.

【図12】ノッキング判定指標を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a knocking determination index.

【図13】ノッキング発生の頻度とノッキング強度の関
係を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between knocking occurrence frequency and knocking strength.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

9…コントロールユニット、12…クランク角センサ、
15…振動センサ、28…タイミング回路、30…A/
D変換器、33…クロック。
9 ... Control unit, 12 ... Crank angle sensor,
15 ... Vibration sensor, 28 ... Timing circuit, 30 ... A /
D converter, 33 ... Clock.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エンジンの燃焼時に発生するノッキング現
象を検出し、この検出値に基づき点火時期を制御するも
のにおいて、エンジンの振動あるいはシリンダ内圧振動
を検出する振動センサと、前記振動センサに含まれる振
動と予め決められたノック判定指標とを比較し、ノッキ
ングの発生の有無の判定をする比較手段と、前記比較手
段の出力に基づいて点火時期の補正値を演算する補正演
算手段と、エンジン状態に基づいて基本点火時期を演算
する基本点火時期演算手段と、前記補正値と基本点火時
期に基づいて点火時期を演算する点火時期演算手段を備
えたことを特徴とするエンジン制御装置。
1. A vibration sensor for detecting engine vibration or cylinder internal pressure vibration, which detects a knocking phenomenon occurring during combustion of an engine and controls ignition timing based on the detected value, and the vibration sensor is included in the vibration sensor. A comparison means for comparing the vibration with a predetermined knock determination index to determine whether knocking has occurred, a correction calculation means for calculating a correction value of the ignition timing based on the output of the comparison means, and an engine state. An engine control device comprising: a basic ignition timing calculating means for calculating a basic ignition timing based on the above; and an ignition timing calculating means for calculating an ignition timing based on the correction value and the basic ignition timing.
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