JPS61245039A - Knocking detecting device for internal combustion engine - Google Patents

Knocking detecting device for internal combustion engine

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JPS61245039A
JPS61245039A JP8615885A JP8615885A JPS61245039A JP S61245039 A JPS61245039 A JP S61245039A JP 8615885 A JP8615885 A JP 8615885A JP 8615885 A JP8615885 A JP 8615885A JP S61245039 A JPS61245039 A JP S61245039A
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JP
Japan
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knocking
engine
smoothing
value
vibration
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Application number
JP8615885A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihisa Kawamura
川村 佳久
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS61245039A publication Critical patent/JPS61245039A/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/22Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
    • G01L23/225Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines circuit arrangements therefor

Abstract

PURPOSE:To raise the detection accuracy of knocking by detecting a combustion pressure vibration at every one combustion cycle, and obtaining a physical quantity related to a combustion vibration energy of the time of non-knocking and the time of knocking. CONSTITUTION:A combustion pressure vibration is detected at every one combustion cycle by a cylinder internal pressure sensor 1, a prescribed knocking vibration is extracted by a band pass filter 5, and a physical quantity related to a combustion vibration energy of the time of non-knocking and the time of knocking is obtained by an operating means 17. Subsequently, by a smoothing means of a control unit 18, a smoothing value of at least one of these physical quantities is derived, and by comparing the physical quantity and this smoothing value, whether knocking has been generated or not is decided, and also, under a specified condition, the smoothing value of the physical quantity is learned and stored in a RAM 23. When an engine is operated under the specified condition, the smoothing value of the physical quantity which has been learned in advance is read out of the RAM 23, this learned smoothing value is replaced with an output of the smoothing means, and whether knocking has been generated or not is decided.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動車等の内燃機関に発生するノッキングを
検出する装置に係り、特に過渡運転時のノンキング検出
精度を高めた装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a device for detecting knocking that occurs in an internal combustion engine of an automobile or the like, and particularly to a device that improves the accuracy of non-knocking detection during transient operation.

(従来の技術) ノンキングは未燃焼部分のガスの圧縮着火を主原因とし
ており、激しく発生するとエネルギの損失(出力低下)
やエンジン各部への衝撃、さらには燃費の低下等を招く
ため回避することが望ましい。
(Conventional technology) Non-king is mainly caused by compression ignition of unburned gas, and if it occurs violently, energy loss (reduction in output) occurs.
It is desirable to avoid this, as it may cause shock to the parts of the engine and other parts of the engine, as well as a decrease in fuel efficiency.

しかし、軽いノンキング現象はそれ自体エンジンに悪影
響を与えるものではなく、点火時期を進めてノンキング
が生じる場合であっても、エンジンの燃焼効率が増加す
ることによって車両の燃費を改善することができ、この
ような燃費の改善という観点からすれば、適度なノッキ
ングを許容することはエンジンの最適効率での運転状態
を得るために好適である。したがって、エンジンの運転
効率を高め、且つノンキング騒音レベルを所定値以下に
抑制するためには、ノンキング強度を種々の運転条件に
適合させて制御する必要がある。
However, the mild non-king phenomenon itself does not have a negative effect on the engine, and even if non-king occurs by advancing the ignition timing, the fuel efficiency of the vehicle can be improved by increasing the combustion efficiency of the engine. From the viewpoint of improving fuel efficiency, allowing a moderate amount of knocking is preferable in order to obtain an operating state with optimal engine efficiency. Therefore, in order to increase the operating efficiency of the engine and suppress the non-king noise level to a predetermined value or less, it is necessary to control the non-king intensity to suit various operating conditions.

そのような制御を行うノンキング制御装置に通用した従
来のノンキング検出装置としては、例えば特公昭58−
13749号に開示されているようなものがある。
As a conventional non-king detection device that was used in a non-king control device that performs such control, for example, the
There is one such as that disclosed in No. 13749.

この装置は、点火プラグの座金に設けたシリンダ内圧力
センサ等のノッキングセンサと、信号増幅器と、低域ろ
波器と、ノッキング信号の包路線処理回路等の平均化回
路と、比較回路と、点火時期制御回路とを備えたもので
ある。そして、シリンダ内圧力信号のほぼ5〜6 kh
z以上の特定周波数帯域成分をノック信号として検出し
、これにピークホールド処理、包路線処理等を施した信
号をノンキングエネルギに対応する信号とみなして所定
の基準値と直接比較し、その比較結果に基づいて点火時
期を進角あるいは遅角させることにより、ノッキングレ
ベルを制御するようにしている。
This device includes a knocking sensor such as a cylinder pressure sensor provided on the washer of the spark plug, a signal amplifier, a low-pass filter, an averaging circuit such as a knocking signal envelope processing circuit, and a comparison circuit. It is equipped with an ignition timing control circuit. And almost 5-6 kh of cylinder pressure signal
A specific frequency band component above z is detected as a knock signal, and the signal that has been subjected to peak hold processing, envelope processing, etc. is regarded as a signal corresponding to non-king energy, and is directly compared with a predetermined reference value. The knocking level is controlled by advancing or retarding the ignition timing based on the results.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、ノンキングが発生しない非ノック時にお
いてもセンサの出力信号に上述の特定周波数帯成分が含
まれていることは一般に良く知られているところである
(Problems to be Solved by the Invention) However, it is generally well known that the above-mentioned specific frequency band component is included in the output signal of the sensor even during non-knocking when no non-knocking occurs.

第10図に、内燃機関の気筒内圧振動のパワースペクト
ルの一例を示す。これは4気筒1800CCのエンジン
につき、全負荷、4800RPMで運転した場合の例で
あるが、他のエンジンでもほぼ同様の傾向であることが
確認されている。したかって、センサ出力の特定の゛周
波数帯域の信号に、包絡処理、ピークホールド処理等の
信号処理を加えた電気信号をノンキングエネルギに対応
した信号量とみなし、これを直接基準比較レベルと比較
するようにした従来装置にあっては、ノックレベルの判
定が困難となることがある。
FIG. 10 shows an example of a power spectrum of cylinder pressure vibration of an internal combustion engine. This is an example of a 4-cylinder 1800cc engine operated at full load and 4800 RPM, but it has been confirmed that other engines have almost the same tendency. Therefore, the electric signal obtained by applying signal processing such as envelope processing and peak hold processing to the sensor output signal in a specific frequency band is regarded as the signal amount corresponding to the non-king energy, and this is directly compared with the standard comparison level. In conventional devices configured to do this, it may be difficult to determine the knock level.

第10図においては比較的大きなレベルを有するノック
について示しているので、非ノック時Aとノック時Bと
のパワーレベルの差が約10dB以上であるが、ノック
有無の限界とされるいわゆるトレースノック状態におい
ては、この差が概ね2〜3dBであるので、従来の装置
においてはそのようなノックの検出は非常に困難である
Figure 10 shows a knock with a relatively large level, so the difference in power level between non-knocking A and knocking B is about 10 dB or more, but the so-called trace knock is considered to be the limit for the presence or absence of knock. Since this difference is approximately 2-3 dB under normal conditions, detection of such knocks is very difficult in conventional devices.

しかも、上述の点火プラグ座金に設けたセンサにあって
は、装着時においてセンサ面に作用する荷重あるいは締
付トルク等による機械振動系の変化の影響により、非ノ
ック時におけるセンサ出力信号のレベル自体が大きく変
化し、この変化がノック時におけるそれらの影響による
出力信号の変化より大きくなることもある。さらに、数
種類のエンジンを用いた本出願人による実験によれば、
非ノック時におけるセンサ出力の変動は、アイドリング
ないしスロットル全開状態の負荷に対して3〜4倍、8
00PPMないし4800RPMのエンジン回転に対し
て2〜3倍にも達することが確認されている。
Furthermore, in the case of the sensor installed in the spark plug washer mentioned above, the level of the sensor output signal during non-knocking may change due to changes in the mechanical vibration system due to the load acting on the sensor surface or tightening torque during installation. may change significantly, and this change may be larger than the change in the output signal due to these effects during knocking. Furthermore, according to experiments conducted by the applicant using several types of engines,
The sensor output fluctuation during non-knocking is 3 to 4 times the load at idling or fully open throttle, and is 8.
It has been confirmed that the speed increases by 2 to 3 times when the engine rotates from 00 PPM to 4800 RPM.

ところが、従来装置においては、このように変動の大き
な信号を直接的に基準値と比較するようにしていたので
、ノックおよび非ノックを正しく判定できる装置を実現
するためには、エンジン毎及びその運転条件毎に、さら
にはセンサ毎に膨大な実験を必要とするという問題点が
あった。
However, in conventional devices, signals with such large fluctuations are directly compared with a reference value, so in order to realize a device that can accurately determine knock and non-knock, it is necessary to check each engine and its operation. There was a problem in that a huge amount of experimentation was required for each condition and even for each sensor.

また、エンジンの運転条件が急変する過渡状態にあって
は、振動の平均値が過去の振動値の影響を受けるため、
急変中あるいはその直後において正確なノッキングレベ
ルの検出が困難となりノッキング検出の精度が低下する
という問題点があった。
In addition, in a transient state where engine operating conditions suddenly change, the average value of vibration is affected by past vibration values, so
There is a problem in that it is difficult to accurately detect the knocking level during or immediately after a sudden change, and the accuracy of knocking detection decreases.

(発明の目的) そこで本発明は、1燃焼サイクル毎に燃焼圧力振動を検
出し、その振動からそれぞれ非ノック時およびノック時
の燃焼振動エネルギに関連する物理量を得るとともに、
少なくともこれらの物理量のうち1つの平滑値を求め、
上記物理量とこの平滑値を比較することによってノッキ
ング発生の有無を判定するとともに、特定条件下で上記
物理量の平滑値を学習記憶しておき、エンジンが特定条
件下に至ると学習しておいた物理量の平滑値を用いて上
記比較を行うことにより、エンジン機種、センサの取付
状態あるいは運転条件等に拘らずノンキングの検出を正
確なものとして、その検出精度を高めることを目的とし
ている。
(Objective of the Invention) Therefore, the present invention detects combustion pressure vibration for each combustion cycle, obtains physical quantities related to combustion vibration energy during non-knocking and during knocking from the vibration, and
Find a smoothed value of at least one of these physical quantities,
By comparing the above physical quantity and this smoothed value, it is determined whether or not knocking has occurred, and the smoothed value of the above physical quantity is learned and memorized under specific conditions, and when the engine reaches the specific condition, the learned physical quantity is By performing the above comparison using the smoothed value of , the purpose is to accurately detect non-king regardless of the engine model, sensor installation state, operating conditions, etc., and to improve the detection accuracy.

(発明の構成) 本発明による内燃機関のノッキング検出装置はその基本
概念図を第1図に示すように、エンジンの燃焼圧力振動
を検出する振動検出手段aと、振動検出手段aの出力か
ら所定のノック振動を抽出する抽出手段すと、エンジン
の運転状態を検出する運転状態検出手段Cと、エンジン
が所定の特定条件で運転されているか否かを判別する特
定条件判別手段dと、エンジンの1燃焼サイクル毎に抽
出手段すの出力に基づいて非ノック時およびノック時の
燃焼振動エネルギに関連した第1および第2の物理量を
演算する演算手段eと、第1、第2の物理量の少なくと
も1つを所定方式で平滑化する平滑手段fと、エンジン
が特定条件外で運転されているとき平滑手段fの出力を
そのときの運転状態に対応するものとして学習し、その
平滑学習値を記憶する記憶手段gと、演算手段eの出力
および平滑手段fの出力に基づいてノックが発生してい
るか否かを判別するとともに、エンジンが特定条件で運
転されると記憶手段gから第1あるいは第2の物理量の
平滑学習値を読み出し、この平滑学習値を平滑手vIt
fの出力に置き換えて上記判別を行うノック判定手段り
と、を備えており、運転条件等に拘らずノッキングの検
出を正確に行うものである。
(Structure of the Invention) The knocking detection device for an internal combustion engine according to the present invention, as shown in the basic conceptual diagram in FIG. The extraction means for extracting the knock vibration of the engine includes an operating state detecting means C for detecting the operating state of the engine, a specific condition determining means d for determining whether the engine is being operated under a predetermined specific condition, and an engine detecting means C for detecting the operating state of the engine; a calculation means e for calculating first and second physical quantities related to combustion vibration energy during non-knocking and knocking based on the output of the extraction means for each combustion cycle; and at least the first and second physical quantities. a smoothing means f that smoothes one in a predetermined manner; and when the engine is operated outside of specific conditions, the output of the smoothing means f is learned as corresponding to the operating state at that time, and the smoothing learning value is stored. It is determined whether or not knocking has occurred based on the output of the calculation means e and the output of the smoothing means f, and when the engine is operated under specific conditions, the first or first Read the smoothed learning value of the physical quantity of 2, and use this smoothed learning value as the smoothing hand vIt.
The present invention is provided with a knocking determination means for performing the above-mentioned determination by replacing the output of f, thereby accurately detecting knocking regardless of operating conditions and the like.

(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明するが、それに先立
って、この実施例の基礎となる技術について第10〜1
2図を参照して述べる。
(Example) The present invention will be explained below based on the drawings.
This will be explained with reference to Figure 2.

第10図から明らかなように、ノック時Aと非ノック時
Bとでは図示の周波数成分において大きなパワーレベル
の差が見られる。そこで、特にその差の大きな帯域、す
なわち図示の・例では8 KHz〜17 kHzの周波
数成分に着目し、その帯域を通過帯域とする帯域ろ波器
(バンドパスフィルタ)を用いてセンサ出力からその成
分を取出す。
As is clear from FIG. 10, there is a large difference in power level between knocking A and non-knocking B in the frequency components shown. Therefore, we focused on the frequency component in which the difference is particularly large, that is, in the example shown, 8 kHz to 17 kHz, and used a bandpass filter that uses that band as the passband to extract the frequency component from the sensor output. Take out the ingredients.

第11図(A)および(B)は、それぞれノック時およ
び非ノック時におけるセンサ出力のバンドパスフィルタ
通過後の波形を示す。なお、これらは筒内圧の高周波振
動の波形を示すものである。
FIGS. 11(A) and 11(B) show waveforms of the sensor output after passing through a bandpass filter during knocking and non-knocking, respectively. Note that these represent the waveforms of high-frequency vibrations of the cylinder pressure.

ここで、ある特定帯域のパワー、すなわちエネルギの時
間平均値を求める。ある信号x (t)で表され、信号
振幅の2乗の時間平均として得られる。したがって、第
11図に示した信号の絶対値となる。この0式の右辺は
信号x (t)のRMS(二乗平均)を示すことから、
左辺は信号X(t)のパワーを示す量、あるいは少なく
ともパワーと一価的に相関のある量と考えてよい。なお
、ここで上記0式および0式の信号x (t)は単に一
周波数の信号と仮定したが、複数の周波数成分を含んで
いても実用上支えない。
Here, the time average value of power, that is, energy, in a certain specific band is determined. It is represented by a certain signal x (t) and is obtained as the time average of the square of the signal amplitude. Therefore, the absolute value of the signal shown in FIG. 11 is obtained. Since the right side of this equation 0 indicates the RMS (root mean square) of the signal x (t),
The left side can be considered to be a quantity indicating the power of the signal X(t), or at least a quantity that is monovalently correlated with the power. Although it is assumed here that the signal x (t) of the above equations 0 and 0 is simply a signal of one frequency, it is not practically supported even if it includes a plurality of frequency components.

1121ffl (A)は、バンドパスフィルタ通過後
のセンサ出力信号であり、(B)はクランク角で上死点
前(BTDC)40”から上死点までの範囲について(
A)の信号を絶対値をとって積分した値であり、(C)
は上死点から上死点後(ADTC)40°までの範囲に
ついて(A)の信号を絶対値をとって積分した値である
。この第12図(B)、(C)はそれぞれそのクランク
角範囲での筒内圧振動エネルギを示す。すなわち、前記
0式で1/2Tの項を落としたものである。すなわち、
この第12図(B)の40°BTDCから上死点(’r
DC)の区間は、非ノック時の積分信号を示し、この区
間では積分信号がほぼ線型に増加しており、クランク角
によらず常に一定の振幅エネルギが存在していることが
分る。したがって、非ノック時にの関係が成立している
1121ffl (A) is the sensor output signal after passing through a band-pass filter, and (B) is the crank angle for the range from 40" before top dead center (BTDC) to top dead center (
It is the value obtained by taking the absolute value of the signal in A) and integrating it, and (C)
is the value obtained by taking the absolute value of the signal in (A) and integrating it over the range from top dead center to 40 degrees after top dead center (ADTC). FIGS. 12(B) and 12(C) each show the cylinder pressure vibration energy within the crank angle range. That is, it is obtained by dropping the term 1/2T in the above equation 0. That is,
From 40° BTDC in Fig. 12 (B) to top dead center ('r
The section DC) shows the integral signal during non-knocking, and in this section the integral signal increases almost linearly, indicating that constant amplitude energy always exists regardless of the crank angle. Therefore, the relationship is established during non-knocking.

本出願人による種々の実験によれば、第12図での関係
は、殆ど全ての運転条件で成立していると見なすことが
できる。ただし、積分区間(この場合は40°BTDC
〜上死点)は注意深(選定する必要がある。その理由は
、特に点火プラグの振動をも検出してしまうので、積分
区間の選定によっては吸・非気弁の着座・離座の振動の
影響を受けて0式の関係が成立しなくなるからである。
According to various experiments conducted by the applicant, the relationship shown in FIG. 12 can be considered to hold under almost all operating conditions. However, the integral interval (in this case, 40°BTDC)
~ top dead center) must be selected carefully.The reason is that vibrations of the spark plug are also detected, so depending on the selection of the integral interval, vibrations of intake and non-air valves when seated and unseated may be detected. This is because the relationship of equation 0 no longer holds true due to the influence of .

一方、第12図(C)の上死点(TDC)〜40°AT
DCの区間は、ノック時の積分出力を示す。すなわち、
この場合には上死点後の膨張行程において、ノッキング
に起因するエネルギの増分が現れることになる。
On the other hand, top dead center (TDC) ~ 40° AT in Fig. 12 (C)
The DC section indicates the integral output at the time of knocking. That is,
In this case, an increase in energy due to knocking will appear in the expansion stroke after top dead center.

一般に、人間の聴感によるノックレベルの判定は、定常
的に発生している背景雑音による音圧レベルと、ノンキ
ング振動による音圧レベルとの相対的な強度差によって
行われていると考えられている。したがって、非ノック
時における筒内圧振動のエネルギと、ノック時における
筒内圧振動のエネルギとを直接比較すれば、官能評価と
よく一致する精度の高いノッキングレベルの検出が可能
となる。
In general, it is thought that human hearing determines the knock level based on the relative strength difference between the sound pressure level due to constantly occurring background noise and the sound pressure level due to non-king vibration. . Therefore, by directly comparing the energy of cylinder pressure vibrations during non-knocking and the energy of cylinder pressure vibrations during knocking, it is possible to detect the knocking level with high accuracy, which closely matches the sensory evaluation.

また、0式によれば、経験的に上死点前にノッキングが
発生することは無いと考えて良いことから、上死点前の
積分信号は上死点後のノンキングの発生の有無にかかわ
らず、非ノック時の上死点後の膨張行程における筒内圧
力の振動エネルギの予測値となり得ることがわかる。
Furthermore, according to Equation 0, it can be considered empirically that knocking does not occur before top dead center, so the integral signal before top dead center is independent of whether or not non-king occurs after top dead center. First, it can be seen that this can be a predicted value of the vibration energy of the cylinder pressure in the expansion stroke after top dead center in the non-knocking state.

この点に着目すれば、上死点前の所定クランク角度範囲
内における筒内圧振動の整流積分値と、上死点後の所定
クランク角度範囲内、あるいは上死点前の範囲を含む所
定クランク角度範囲内における筒内圧振動の整流積分値
とを比較することにより、非ノック時の筒内圧の振動エ
ネルギと、燃焼行程中の筒内圧の振動エネルギとの直接
比較が可能となり、それによって精度の高いノンキング
検出を実現できることになる。
Focusing on this point, the rectified integral value of cylinder pressure vibration within a predetermined crank angle range before top dead center, and the predetermined crank angle within a predetermined crank angle range after top dead center or including the range before top dead center. By comparing the rectified integral value of the cylinder pressure vibration within the range, it is possible to directly compare the vibration energy of the cylinder pressure during non-knocking with the vibration energy of the cylinder pressure during the combustion stroke. This means that non-king detection can be achieved.

ここで、第12図において、上死点前の所定クランク角
度範囲におけるセンサ振動の整流積分値をN、上死点後
の所定クランク角度範囲におけるセンサ振動の整流積分
値をSとすると、上述したような精度の高いノッキング
検出のパラメータ(以下、ノックパラメータという)と
してS/Nをとれば良いことがわかる。しかし、1サイ
クル毎のNの値は変動しており、またNの積分区間内に
は点火タイミングが含まれているため、例えば点火ノイ
ズが重畳するとNの値が異常に大きくなって正しいノッ
キングレベルが検出できないということがあり得る。そ
こで、NのかわりにNの移動平均値Nを演算し、次式■
で示すS/Nをノックパラメータとするのが良い。
Here, in FIG. 12, if the rectified integral value of sensor vibration in a predetermined crank angle range before top dead center is N, and the rectified integral value of sensor vibration in a predetermined crank angle range after top dead center is S, then the above-mentioned It can be seen that the S/N ratio can be used as a highly accurate knocking detection parameter (hereinafter referred to as a knock parameter). However, the value of N changes for each cycle, and since the ignition timing is included in the integral interval of N, for example, when ignition noise is superimposed, the value of N becomes abnormally large, causing the correct knocking level. may not be detected. Therefore, instead of N, we calculate the moving average value N of N, and use the following formula
It is preferable to use the S/N represented by as the knock parameter.

N = −X N old + TX N new −
−−−−−■η 但し、n:整数値で例えばn=4〜16Nold:前回
の移動平均値 Nnew:今回の移動平均値 ところが、Nは第13.14図に示すように運転条件に
よって大きく変わるので、運転条件の急変時に単に0式
に従うてNを計算すると、正しいノンキングレベルの演
算ができないおそれがある。
N = −X N old + TX N new −
-------■η However, n: An integer value, for example n=4 to 16. Nold: Previous moving average value Nnew: Current moving average value However, as shown in Figure 13.14, N can vary depending on the operating conditions. Therefore, if N is simply calculated according to Equation 0 when operating conditions suddenly change, there is a risk that the correct non-king level cannot be calculated.

特に、エンジン始動直後に全開加速を行った場合には、
Nの値が零から始まるのでS/Nが異常に大きな値とな
ることが予想される。
Especially when accelerating at full throttle immediately after starting the engine,
Since the value of N starts from zero, it is expected that the S/N will be an abnormally large value.

そこで、学習制御の概念を取り入れてこのような不具合
を防止している。・すなわち、定常運転条件下でNの値
を学習して不揮発性メモリに記憶しておき、運転条件の
急変時には直ちにその学習値をNとして用いることで、
ノッキング検出の精度向上を図っている。
Therefore, the concept of learning control is introduced to prevent such problems.・In other words, by learning the value of N under steady operating conditions and storing it in nonvolatile memory, and immediately using that learned value as N when operating conditions suddenly change,
Efforts are being made to improve the accuracy of knocking detection.

次に、上記背景技術に基づく本発明の第1実施例につい
て第2〜7図を参照して説明する。本実施例は本発明を
点火時期制御装置に通用した例である。
Next, a first embodiment of the present invention based on the above background art will be described with reference to FIGS. 2 to 7. This embodiment is an example in which the present invention is applied to an ignition timing control device.

第2図において、1は筒内圧センサ(振動検出手段)で
あり、筒内圧センサ1は気筒内の燃焼圧力を圧電素子に
よって電荷に変換し電荷出力S1を出力する。筒内圧セ
ンサ1は具体的には第3図(A)、(B)にその詳細を
示すように、シリンダヘッド2に螺着される点火プラグ
3の座金として形成され、シリンダへンド2の外側凹所
に点火プラグ3の締付は部3aによって押し付けられて
固定される。
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a cylinder pressure sensor (vibration detection means), and the cylinder pressure sensor 1 converts the combustion pressure in the cylinder into an electric charge using a piezoelectric element, and outputs an electric charge output S1. Specifically, the cylinder pressure sensor 1 is formed as a washer for a spark plug 3 screwed onto the cylinder head 2, as shown in detail in FIGS. 3(A) and 3(B). The spark plug 3 is pressed and fixed in the recess by the portion 3a.

センサ出力S1はチャージアンプ4に入力されており、
チャージアンプ4はオペアンプOP。
The sensor output S1 is input to the charge amplifier 4,
Charge amplifier 4 is an operational amplifier OP.

抵抗R1、R2およびコンデンサCからなるいわゆる電
荷−電圧変換増幅器を構成し、センサ出力SLを電圧信
号S2に変換してバンドパスフィルタ(抽出手段)5に
出力する。バンドパスフィルタ5は信号S2のうちノッ
キング振動に対応する周波数帯(例えば6 KHz =
 19 KHz )の信号のみを通過させ、信号S3と
して第1、第2信号処理回路6.7に出力する。また、
これらの第1、第2信号処理回路6.7にはクランク角
センサ8からの出力が入力されており、クランク角セン
サ8はエンジンのクランク角を検出し、例えば6気筒エ
ンジンの場合、クランク角に0”毎に基準信号C1を、
クランク角1“毎に位置信号C1を出力する。第1信号
処理回路6は非ノック時の振動エネルギを検出する回路
であり、バンドパスフィルタ5の出力信号S、の絶対値
を積分して基準信号C1によりその積分値のホールドお
よびリセットを行う絶対値積分器9と、所定のクランク
角に対応する値がプリセットされ、基準信号Ciに応じ
て位置信号C8の計数を行うプリセッタブルカウンタ1
0及び11と、このプリセッタブルカウンタ10及び1
1の出力に応じて絶対値積分器9の動作を制御するフリ
ップフロップ12とによって構成される。
A so-called charge-voltage conversion amplifier is constituted by resistors R1 and R2 and a capacitor C, converts the sensor output SL into a voltage signal S2, and outputs the voltage signal S2 to a bandpass filter (extraction means) 5. The bandpass filter 5 filters the frequency band corresponding to knocking vibration (for example, 6 KHz =
19 KHz) is allowed to pass through and is output as a signal S3 to the first and second signal processing circuits 6.7. Also,
The output from the crank angle sensor 8 is input to these first and second signal processing circuits 6.7, and the crank angle sensor 8 detects the crank angle of the engine. For example, in the case of a 6-cylinder engine, the crank angle the reference signal C1 every 0”,
A position signal C1 is output for every 1" of crank angle. The first signal processing circuit 6 is a circuit that detects vibration energy during non-knocking, and integrates the absolute value of the output signal S of the bandpass filter 5 as a reference. An absolute value integrator 9 that holds and resets its integral value in response to a signal C1, and a presettable counter 1 that is preset to a value corresponding to a predetermined crank angle and counts a position signal C8 in accordance with a reference signal Ci.
0 and 11, and this presettable counter 10 and 1
1, and a flip-flop 12 that controls the operation of the absolute value integrator 9 according to the output of the absolute value integrator 9.

また、第2信号処理回路7はノック時の振動エネルギを
検出する回路であり、それぞれ第1信号処理回路6の各
部9〜12に対応する絶対値積分器13、プリセフタプ
ルカウンタ14.15及びフリツブフロップ16によっ
て構成される。
Further, the second signal processing circuit 7 is a circuit that detects vibration energy at the time of knocking, and includes an absolute value integrator 13, a pre-safety pull counter 14, 15, and a pre-safety pull counter 14, which correspond to each section 9 to 12 of the first signal processing circuit 6, respectively. It is composed of a flip-flop 16.

なお、本実施例は本発明を6気筒のエンジンに適用する
ものとし、圧縮上死点をクランク角基準位置信号Ciの
発生後70度とし、さらに圧縮上死点の前後それぞれ4
0度の間において非ノック時およびノック時の振動エネ
ルギを検出するようにした場合には、プリセッタブルカ
ウンタ10.11にはそれぞれクランク角30度及び7
0度、プリセッタブルカウンタ14.15にはそれぞれ
クランク角70度および110度に対応する値がプリセ
ットされるようにする。上記第1信号処理回路6、第2
信号処理回路7及びクランク角センサ8は全体として演
算手段I7を構成する。
In this embodiment, the present invention is applied to a six-cylinder engine, and the compression top dead center is set to 70 degrees after the crank angle reference position signal Ci is generated, and furthermore, the compression top dead center is set to 70 degrees before and after the compression top dead center.
If the vibration energy during non-knocking and knocking is detected between 0 degrees, the presettable counters 10 and 11 have crank angles of 30 degrees and 7 degrees, respectively.
0 degrees, and the presettable counters 14 and 15 are preset with values corresponding to crank angles of 70 degrees and 110 degrees, respectively. The first signal processing circuit 6, the second
The signal processing circuit 7 and the crank angle sensor 8 collectively constitute a calculation means I7.

絶対値積分器9.13の出力S4、S、およびプリセッ
タブルカウンタ15の出力S6はコントロールユニット
18に入力されており、コントロールユニット18には
さらに運転状態検出手段19からの出力信号S7が入力
される。運転状態検出手段19はエンジンの運転状態を
表すパラメータ(例えば、吸気管内圧力、絞弁開度、ス
タータモータの作動等)を検出し信号S7を出力する。
The outputs S4, S of the absolute value integrator 9.13 and the output S6 of the presettable counter 15 are inputted to the control unit 18, and the output signal S7 from the operating state detection means 19 is further inputted to the control unit 18. Ru. The operating state detection means 19 detects parameters representing the operating state of the engine (for example, intake pipe pressure, throttle valve opening, starter motor operation, etc.) and outputs a signal S7.

コントロールユニット18は各入力信号に基づいて点火
時期制御のための演算処理を行い最適点火時期に対応す
る点火信号Spを点火装置20に出力し、点火装置20
はこの最適点火時期に高電圧を発生させて混合気に点火
する。
The control unit 18 performs arithmetic processing for ignition timing control based on each input signal and outputs an ignition signal Sp corresponding to the optimum ignition timing to the ignition device 20.
generates a high voltage at this optimal ignition timing to ignite the air-fuel mixture.

MPU21はROM22に書き込まれているプログラム
に従ってI10インタフェースUより必要とする外部デ
ータを取り込んだり、またRAM23との間でデータの
授受を行ったりしながらノッキング制御に必要な処理値
を演算処理し、必要に応じて処理したデータをI10イ
ンタフェース24へ出力する。I10インタフェース冴
には絶対値積分器9.13、コントロールユニット18
からの信号および割込信号S6が入力されるとともに、
I10インタフェース24からは点火信号Spが出力さ
れる。ROM22ばMPU21における演算プログラム
等を格納しており、RAM23は例えば不揮発性メモリ
からなり演算に使用するデータをマツプ等の形で記憶す
るとともにその記憶内容をエンジン停止後も保持する。
The MPU 21 takes in necessary external data from the I10 interface U according to the program written in the ROM 22, and while exchanging data with the RAM 23, calculates and processes the processing values necessary for knocking control. The processed data is output to the I10 interface 24. The I10 interface includes an absolute value integrator 9.13 and a control unit 18.
The signal from and the interrupt signal S6 are input, and
The I10 interface 24 outputs an ignition signal Sp. The ROM 22 stores calculation programs for the MPU 21, and the RAM 23 is made of, for example, a non-volatile memory and stores data used in calculations in the form of a map, and retains the stored contents even after the engine is stopped.

第4図には、クランク角0〜120度における各部の信
号波形の一例を示す。
FIG. 4 shows an example of signal waveforms of various parts at crank angles of 0 to 120 degrees.

すなわち、第4図(A)はクランク角センサ8から発生
される基準信号C1(6気筒エンジンの場合120°信
号)、(B)は同じくクランク角1°毎に発生される位
置信号C1、(C)はチャージアンプ4の出力信号S2
、(D)はバンドパスフィルタ5の出力信号S1、(E
)はフリップフロップ12の出力信号S、、(F)はフ
リップフロップ16の出力信号S3、(G)は第1信号
処理回路6の絶対値積分器(以下単に「積分器」という
)9の出力信号S4、(H)は第2信号処理回路7の積
分器13の出力信号S、をそれぞれ示す。
That is, FIG. 4(A) shows the reference signal C1 (120° signal in the case of a 6-cylinder engine) generated from the crank angle sensor 8, and FIG. 4(B) shows the position signal C1 generated every 1° of the crank angle. C) is the output signal S2 of the charge amplifier 4
, (D) are the output signals S1, (E
) is the output signal S of the flip-flop 12, (F) is the output signal S3 of the flip-flop 16, and (G) is the output of the absolute value integrator (hereinafter simply referred to as "integrator") 9 of the first signal processing circuit 6. Signals S4 and (H) indicate the output signal S of the integrator 13 of the second signal processing circuit 7, respectively.

次に、第2図における第1、第2信号処理回路6.7の
動作を説明する。
Next, the operations of the first and second signal processing circuits 6.7 in FIG. 2 will be explained.

圧縮上死点前70度の基準信号S、により、積分器9お
よび13がリセットされ、プリセッタブルカウンタ(以
下単に「カウンタ」という)10.11及び14.15
には前述の各値(30°、70°、および70°、11
0″″)がプリセットされる。そして、これらの各カウ
ンタはクランク角位置信号C1の計数を開始し、まずク
ランク角30度にてカウンタ10の出力信号が反転する
。これに応じてフリップフロップ12の出力信号S、が
第4図(E)に示すようにローレベル(L)になり、積
分器9のリセット状態を解除し、積分器9はバンドパス
フィルタ5の出力信号S、の積分を開始する。
The reference signal S of 70 degrees before compression top dead center resets the integrators 9 and 13, and presettable counters (hereinafter simply referred to as "counters") 10.11 and 14.15
are each of the above values (30°, 70°, and 70°, 11
0″″) is preset. Each of these counters then starts counting the crank angle position signal C1, and first, the output signal of the counter 10 is inverted at a crank angle of 30 degrees. In response, the output signal S of the flip-flop 12 becomes low level (L) as shown in FIG. The integration of the output signal S is started.

クランク角70度においては、カウンタ11の出力が反
転するので、フリップフロップ12の出力信号S、がハ
イレベル(H)になり、積分器9はその時点での積分値
をホールドする。また、カウンタ14の出力が反転する
ので、これに応じてフリップフロップ16の出力信号S
、が第4図(F)に示すようにローレベル(L)になり
、積分器13のリセット状態を解除し、積分器13はバ
ンドパスフィルタ5の出力信号S、の積分を開始する。
At a crank angle of 70 degrees, the output of the counter 11 is inverted, so the output signal S of the flip-flop 12 becomes high level (H), and the integrator 9 holds the integrated value at that point. Furthermore, since the output of the counter 14 is inverted, the output signal S of the flip-flop 16 is
, becomes low level (L) as shown in FIG.

さらに、クランク角110度において、カウンタ15の
出力が反転するので、フリッププロップ16の出力信号
S、がハイレベル(H)になり、積分器13はその時点
での積分値をホールドする。したがって、積分器9の出
力信号S4は第4図(G)に示すように変化し、積分器
13の出力信号S、は同図(H)に示すように変化する
Further, at a crank angle of 110 degrees, the output of the counter 15 is inverted, so the output signal S of the flip-flop 16 becomes high level (H), and the integrator 13 holds the integrated value at that point. Therefore, the output signal S4 of the integrator 9 changes as shown in FIG. 4(G), and the output signal S of the integrator 13 changes as shown in FIG. 4(H).

このように、第2図における第1、第2信号処理回路6
.7により、上死点前40度から上死点までの積分値、
すなわち非ノック時の振動エネルギに関連する第1の物
理量に相当する信号値と、上死点から上死点1jiL4
0度までの積分値、すなわち、ノック時の振動エネルギ
に関連する第2の物理量に相当する信号値を得ることが
できる。
In this way, the first and second signal processing circuits 6 in FIG.
.. 7, the integral value from 40 degrees before top dead center to top dead center,
In other words, the signal value corresponding to the first physical quantity related to vibration energy during non-knocking and the distance from top dead center to top dead center 1jiL4
It is possible to obtain an integral value up to 0 degrees, that is, a signal value corresponding to the second physical quantity related to the vibration energy at the time of knocking.

なお、クランク角110度におけるカウンタ15の出力
SGをコントロールユニット18に対する割込み信号と
して用い、これに応じてコントロールユニット18が後
述するA/D変換開始のスケジューリングを行う。
Note that the output SG of the counter 15 at a crank angle of 110 degrees is used as an interrupt signal to the control unit 18, and in response to this, the control unit 18 schedules the start of A/D conversion, which will be described later.

次に、コントロールユニット18により実行されるプロ
グラムの内容について説明する。
Next, the contents of the program executed by the control unit 18 will be explained.

第5.6図はそれぞれROM 22に書き込まれている
ノッキング制御および特定条件判別のプログラムを示す
フローチャートであり、図中P、〜PL7はフローチャ
ートの各ステップを示している。
FIG. 5.6 is a flowchart showing the knocking control and specific condition determination programs respectively written in the ROM 22, and P and PL7 in the figure indicate each step of the flowchart.

信号S6の割込要求が発せられるとコントロールユニッ
ト18は第5図のプログラムの実行を開始する。まず、
P、で非ノック時の燃焼振動エネルギに関連した第1の
物理量Nとして、積分器9の出力信号S4をA/D変換
してメモリに格納し、P2でノック時の燃焼振動エネル
ギに関連した第2の物理量Sとして、積分器13の出力
信号SsをA/D変換してメモリに格納する。
When the interrupt request signal S6 is issued, the control unit 18 starts executing the program shown in FIG. first,
At P, the output signal S4 of the integrator 9 is A/D converted and stored in the memory as the first physical quantity N related to the combustion vibration energy during non-knocking, and at P2, the first physical quantity N related to the combustion vibration energy during knocking is stored in the memory. As the second physical quantity S, the output signal Ss of the integrator 13 is A/D converted and stored in the memory.

次いで、P3でエンジンが所定の特定条件で運転されて
いるか否かを判別する。なお、特定条件の判別は後述の
第6図に示す割込処理プログラムで実行される。特定条
件で運転されていないときはP4で前記0式に従って移
動平均値ヌを演算する。そして、P4でNを学習するの
に通した学習条件か否かを判別する。この学習条件の判
別においては上記ステップP□で既に特定条件外という
判断結果に従ってフローが流れているため、これ以外の
条件、主にエンジンの暖機条件がその判断基準に用いら
れる。エンジンの運転条件が変動しているときは学習に
適さないことを考慮したもので、例えば、油圧タペット
を用いたエンジンの場合、冷間時に油圧系へ空気が混入
すると吸・排気弁の着座振動が暖機完了後に比して大き
くなるからである。
Next, in P3, it is determined whether the engine is being operated under predetermined specific conditions. Note that the determination of the specific condition is executed by an interrupt processing program shown in FIG. 6, which will be described later. When the vehicle is not operated under specific conditions, the moving average value nu is calculated in accordance with the above-mentioned formula 0 in P4. Then, it is determined whether the learning conditions used to learn N are met in P4. In determining this learning condition, the flow has already flowed in accordance with the determination result that the specific condition is not met in step P□, so other conditions, mainly engine warm-up conditions, are used as the determination criterion. This takes into account the fact that it is not suitable for learning when the operating conditions of the engine are fluctuating. For example, in the case of an engine using hydraulic tappets, if air gets into the hydraulic system when it is cold, the seating vibration of the intake and exhaust valves will occur. This is because it becomes larger than after warm-up is completed.

P4で学習条件を満たしていると判別したときはP、で
Nの値をそのときの運転状態に対応するものとして学習
し、その学習結果を所定のテーブルマツプに書き込み前
回の学習値を更新する。
When it is determined in P4 that the learning conditions are satisfied, the value of N is learned in P as corresponding to the driving state at that time, and the learning result is written in a predetermined table map to update the previous learned value. .

このテーブルマツプは、例えば負荷に相当する吸気管内
圧力MAPとエンジンスピードRをパラメータとする2
次元の関数として作成される。学習条件を満たしていな
いときはP6をジャンプしてP7に進む。
This table map is created by using, for example, intake pipe internal pressure MAP corresponding to load and engine speed R as parameters.
Created as a function of dimension. If the learning conditions are not met, jump to P6 and proceed to P7.

一方、上記ステップP、において特定条件で運転されて
いるときはP、でそのときの運転状態に基づいて前述し
たNの学習テーブルマツプから該当する最適学習値Nt
をルックアップし、PKJでN−NtとおいてP7に進
む。
On the other hand, when the operation is performed under specific conditions in step P, the corresponding optimum learning value Nt is determined from the learning table map of N based on the operating state at that time.
Look up, set N-Nt in PKJ, and proceed to P7.

P7でSとNに基づいてノックのレベルを示すノックパ
ラメータKN (KN−3/N)を演算し、P、でノッ
クの有無を判定するためのスライスレベルSLを第7図
に示すテーブルマツプからルックアップする。エンジン
の機械振動はエンジンスピードRが高くなる程大きくな
る傾向があるため、相対的に同一ノックレベルのS/N
は同図に示すように小さくなる。このテーブルマツプに
は各エンジンスピードRでノックレベルがトレースとな
るスライスレベルSLが予め記憶されている。次いで、
pHでノックパラメータKNをスライスレベルSLと比
較し、KN≧SLのときはノック発生と判断してPI2
で点火時期を遅角側に補正してP、てこの補正点火時期
に対応するタイミングで点火信号Spを出力する。一方
、KN<SLのときはノックなしと判断してP、4で最
適進角値に制御(例えば、現進角値をホールドあるいは
進角補正を行う)してPI3に進む。
At P7, a knock parameter KN (KN-3/N) indicating the level of knock is calculated based on S and N, and at P, a slice level SL for determining the presence or absence of knock is calculated from the table map shown in FIG. Look up. Since the mechanical vibration of the engine tends to increase as the engine speed R increases, the relative S/N of the same knock level
becomes smaller as shown in the figure. This table map stores in advance the slice level SL at which the knock level becomes a trace at each engine speed R. Then,
The knock parameter KN is compared with the slice level SL at pH, and when KN≧SL, it is determined that knock has occurred and the PI2
The ignition timing is corrected to the retarded side by P, and an ignition signal Sp is output at a timing corresponding to the corrected ignition timing of the lever. On the other hand, when KN<SL, it is determined that there is no knock, and control is performed to the optimum advance angle value at P and 4 (for example, the current advance angle value is held or the advance angle is corrected), and the process proceeds to PI3.

このように、1燃焼行程毎にそれぞれ所定クランク角範
囲内におけるノック時と非ノック時の燃焼振動からノッ
クパラメータKNとスライスレベルSLを求めてノック
の有無を判定する一方、特定条件下では以前の学習値か
らKを算出してKNを求めるようにしているため、エン
ジンの機種やセンサの取付状態あるいは運転状態(特に
過渡状態)等に拘らず、常にノッキングの検出を精度よ
く行うことができる。
In this way, the presence or absence of knock is determined by determining the knock parameter KN and slice level SL from the combustion vibrations during knock and non-knock within a predetermined crank angle range for each combustion stroke. Since KN is obtained by calculating K from the learned value, knocking can always be detected accurately regardless of the engine model, sensor installation status, operating status (particularly transient status), etc.

したがって、そのノッキング検出結果に応じて点火時期
を最適に制御することができ、それによってエンジンの
燃焼効率を向上させ、特にトルク特性を改善して、エン
ジンの燃費及び運転性能を向上させることができる。
Therefore, the ignition timing can be optimally controlled according to the knocking detection results, thereby improving the combustion efficiency of the engine, particularly improving the torque characteristics, and improving the fuel efficiency and driving performance of the engine. .

次に、第6図に示す特定条件判別プログラムを説明する
。本プログラムは10m5ec毎に一度実行される。
Next, the specific condition determination program shown in FIG. 6 will be explained. This program is executed once every 10m5ec.

P21〜Pユ奮の各ステップでそれぞれ次のような条件
が満たされているときはp4に進み、それ以外ではP□
7に進む。すなわち、P□でエンジン始動後toなる時
間が経過している、P、で吸気管内圧MAPの変化量Δ
M(ΔM=1MAPnewMA P old l )が
所定値ΔMO未満であり過渡状態になり、P で過渡直
後(ΔM≧ΔMoの直後)からtlなる時間が経過して
いる、P2ZでエンジンスピードRの変化量ΔR(ΔR
=lRnew−Roldl)が所定値680未満である
、PL’5でΔR≧ΔRoの状態からt2なる時間が経
過しているという条件が全て満たされたときエンジンが
特定条件で運転されていないと判断して特定フラグTF
をクリア(TF=O)する。一方、PjLl〜P工5の
条件のうち1つでも満たされていなければ特定条件で運
転されていると判断してP27で特定フラグTFをセッ
ト(TF=0)する。前述したプログラムにおけるステ
ップP、の判別処理はこの特定フラグTFを判断して行
う。
If the following conditions are met in each step of P21 to P Yukaku, proceed to P4, otherwise proceed to P□
Proceed to step 7. In other words, at P□, to time has elapsed after the engine was started, and at P, the amount of change Δ in the intake pipe internal pressure MAP
M (ΔM=1MAPnewMA P old l ) is less than the predetermined value ΔMO and enters a transient state, and a time period of tl has elapsed from immediately after the transition at P (immediately after ΔM≧ΔMo), the amount of change in engine speed R at P2Z ΔR(ΔR
=lRnew-Roldl) is less than a predetermined value of 680, and when t2 time has elapsed since ΔR≧ΔRo at PL'5, it is determined that the engine is not being operated under specific conditions. specific flag TF
Clear (TF=O). On the other hand, if even one of the conditions PjLl to P5 is not satisfied, it is determined that the vehicle is being operated under the specific conditions, and a specific flag TF is set (TF=0) in P27. The determination process in step P in the program described above is performed by determining this specific flag TF.

第8.9図は本発明の第2実施例を示す図であり、本実
施例ではノックパラメータKNの算出が異なる。第8図
に示すプログラムにおいて、第1実施例と同一処理を行
うステップには同一番号を付してその説明を省略し、異
なるステップには30番台以降の番号を付して処理内容
を説明する。
FIG. 8.9 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, and the calculation of the knock parameter KN is different in this embodiment. In the program shown in FIG. 8, steps that perform the same processing as in the first embodiment are given the same numbers and their explanations are omitted, and steps that are different are given numbers in the 30s and above to explain the processing contents. .

P2を経てP、でYES命令に従うときはそのときの運
転状態に基づいてP31で詳細を後述するSの学習テー
ブルマツプから該当する最適学習(IStをルックアッ
プし、P3.で5t−3oldとおいてPl、に進む。
When following the YES command at P after passing through P2, look up the corresponding optimal learning (ISt) from the learning table map of S (details will be described later in P31) based on the operating state at that time, and set it to 5t-3old at P3. Proceed to Pl.

一方、P、でNO命令に従うときはPH1、”Szをジ
ャンプしてP33進む。Pl3ではノックパラメータK
Nを次式〇に従って演算する。
On the other hand, when following the NO command at P, jump PH1, "Sz and proceed to P33. At Pl3, the knock parameter K
Calculate N according to the following formula 〇.

KN=S−3old  −−−−−−■次いで、P、O
,PIIのステップ処理を実行する。
KN=S-3old ------■ Then P, O
, PII step processing is executed.

pHでKN<SLのときはPl4で今回のSを次式〇に
従って演算し、PII5で学習条件か否かを判別する。
When KN<SL at pH, Pl4 calculates the current S according to the following equation, and PII5 determines whether the learning condition is met.

S = −X S old + −X S new  
・−−−−−■!!h 但し、5old:前回の移動平均値 Snews今回のS P猪で学習条件を満たしているときは’s&で百の値を
そのときの運転状態に対応するものとして学習し、その
学習結果を所定のテーブルマツプに書き込み前回の学習
値を更新した後P、4に進む。テーブルマツプの形式は
第1実施例における&のテーブルマツプと同様のものを
用いる。学習条件を満たしていないときはP11+をジ
ャンプしてPl4に進む。
S = -X S old + -X S new
・----■! ! h However, 5old: Previous moving average value News If the current SP boar satisfies the learning conditions, use 's&' to learn the value of 100 as corresponding to the driving state at that time, and use the learning result as a predetermined value. After writing in the table map and updating the previous learning value, proceed to P.4. The format of the table map is the same as the & table map in the first embodiment. If the learning conditions are not met, jump to P11+ and proceed to P14.

このように本実施例ではノックパラメータとしてS−8
を採用し、これをスライスレベルSLと比較してノック
有無の判定を行う。この方式は第1実施例におけるノッ
クパラメータS/Hに比して次のような利点がある。
In this example, S-8 is used as the knock parameter.
is adopted and compared with the slice level SL to determine the presence or absence of a knock. This method has the following advantages over the knock parameter S/H in the first embodiment.

ノック検出のパラメータは第9図に示すように、ノック
レベルに対して略リニアな関係にあると想定することが
できる。一方、SやNには機械振動によるばらつきや気
筒間差があるため、このリニアな関係にばらつきを生じ
ることがある。このばらつきはノック検出精度を左右す
る。例えば、ノックパラメータKNとしてS/Nを用い
た場合には、Sに対する機械振動のばらつきは同図中直
線ABのオフセット点Aの位置におけるばらつきを与え
る。また、Nに対する機械振動のばらつきは直線ABの
オフセット点Aの位置をばらつかせるのみならず、直線
ABの傾きをもばらつかせることとなる。この場合、N
とSの間の機械振動には強い相関が認められないので、
S/Nは機械振動によるばらつきが大きいといえる。
As shown in FIG. 9, it can be assumed that the knock detection parameters have a substantially linear relationship with the knock level. On the other hand, since there are variations in S and N due to mechanical vibrations and differences between cylinders, variations may occur in this linear relationship. This variation affects knock detection accuracy. For example, when S/N is used as the knock parameter KN, variations in mechanical vibration with respect to S give variations in the position of the offset point A of the straight line AB in the figure. Further, variations in mechanical vibration with respect to N not only cause variations in the position of the offset point A of the straight line AB, but also cause variations in the slope of the straight line AB. In this case, N
Since there is no strong correlation in the mechanical vibration between and S,
It can be said that the S/N has a large variation due to mechanical vibration.

これに対し、ノックパラメータKNとしてS−8を用い
た場合は、Sのみを使用しているので機械振動によるば
らつきがS/Nよりも小さいものとなる。また、SとS
の差を演算するのでSに対する機械振動のばらつきをあ
る程度吸収するという効果があり、ばらつきが一層小さ
くなる。したがって、S/Nよりもs−gの方がノック
検出精度が良いという利点がある。
On the other hand, when S-8 is used as the knock parameter KN, since only S is used, the variation due to mechanical vibration is smaller than S/N. Also, S and S
Since the difference in S is calculated, it has the effect of absorbing variations in mechanical vibration with respect to S to some extent, and the variations are further reduced. Therefore, s-g has the advantage of higher knock detection accuracy than S/N.

(効果) 本発明によればエンジン機種、センサの取付状態あるい
は運転条件等に拘らずノンキングの検出を正確に行うこ
とができ、ノッキングの検出精度を高めることができる
(Effects) According to the present invention, non-knocking can be accurately detected regardless of the engine model, sensor mounting state, operating conditions, etc., and the knocking detection accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の基本概念図、第2〜7図は本発明の第
1実施例であり、第2図はその回路構成図、第3図(A
)はその筒内圧センサの取付状態を示す断面図、第3図
(B)はその筒内圧センサのみの平面図、第4[ff1
(A)〜(H)はその各部信号波形を示す波形図、第5
図はそのノッキング制御のプログラムを示すフローチャ
ート、第6図はその特定条件判別のプログラムを示すフ
ローチャート、第7図はそのエンジンスピードとスライ
スレベルとの関係を示す図、第8.9図は本発明の第2
実施例を示す図であり、第8図はそのノンキング制御の
プログラムを示すフローチャート、第9図はそのノック
レベルとパラメータレベルとの関係を示す図、第10図
はエンジンの気筒内圧力′振動のパワースペクトルの一
例を示す線図、第11図(A)、(B)はノック時及び
非ノック時におる技術を説明するためのクランク角度に
対応した信号の波形図、第13図はエンジンスピードと
積分値レベルとの関係を示す図、第14図はエンジン負
荷と積分値レベルとの関係を示す図である。 1−・・−筒内圧センサ(振動検出手段)、5−・−バ
ンドパスフィルタ(抽出手段)、17−・−・演算手段
、 18−−−−−コントロールユニット(特定条件判別手
段、平滑手段、記憶手段、ノック判 定手段、 19・−−−−一運転状態検出手段。
FIG. 1 is a basic conceptual diagram of the present invention, FIGS. 2 to 7 are a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit configuration diagram thereof, and FIG. 3 (A
) is a sectional view showing the installed state of the cylinder pressure sensor, FIG. 3(B) is a plan view of only the cylinder pressure sensor, and the fourth [ff1
(A) to (H) are waveform diagrams showing the signal waveforms of each part.
Figure 6 is a flowchart showing the program for knocking control, Figure 6 is a flowchart showing the program for determining specific conditions, Figure 7 is a diagram showing the relationship between engine speed and slice level, and Figures 8 and 9 are diagrams showing the present invention. the second of
FIG. 8 is a flowchart showing the non-king control program, FIG. 9 is a diagram showing the relationship between knock level and parameter level, and FIG. 10 is a flowchart showing the non-king control program. A line diagram showing an example of the power spectrum, Figures 11 (A) and (B) are waveform diagrams of signals corresponding to crank angle to explain the technology for knocking and non-knocking, and Figure 13 shows engine speed and signal waveform diagrams. FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the engine load and the integral value level. 1-- Cylinder pressure sensor (vibration detection means), 5-- band pass filter (extraction means), 17-- calculation means, 18-- control unit (specific condition determination means, smoothing means) , storage means, knock determination means, 19.---operation state detection means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 a)エンジンの燃焼圧力振動を検出する振動検出手段と
、 b)振動検出手段の出力から所定のノック振動を抽出す
る抽出手段と、 c)エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と
、 d)エンジンが所定の特定条件で運転されているか否か
を判別する特定条件判別手段と、 e)エンジンの1燃焼サイクル毎に抽出手段の出力に基
づいて非ノック時およびノック時の燃焼振動エネルギに
関連した第1および第2の物理量を演算する演算手段と
、 f)第1、第2の物理量の少なくとも1つを所定方式で
平滑化する平滑手段と、 g)エンジンが特定条件外で運転されているとき平滑手
段の出力をそのときの運転状態に対応するものとして学
習し、その平滑学習値を記憶する記憶手段と、 h)演算手段の出力および平滑手段の出力に基づいてノ
ックが発生しているか否かを判別するとともに、エンジ
ンが特定条件で運転されると記憶手段から第1あるいは
第2の物理量の平滑学習値を読み出し、この平滑学習値
を平滑手段の出力に置き換えて上記判別を行うノック判
定手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関のノッキング検出装
置。
[Scope of Claims] a) vibration detection means for detecting engine combustion pressure vibration; b) extraction means for extracting predetermined knock vibration from the output of the vibration detection means; c) operation for detecting the operating state of the engine. d) specific condition determining means for determining whether or not the engine is operated under a predetermined specific condition; and e) non-knock and knock detection means based on the output of the extracting means for each combustion cycle of the engine. f) a smoothing means for smoothing at least one of the first and second physical quantities in a predetermined manner; and g) when the engine is running. storage means for learning the output of the smoothing means when it is operated outside of specific conditions as corresponding to the operating state at that time and storing the learned smoothing value; h) storage means for storing the smoothing learning value; When the engine is operated under specific conditions, the smoothed learning value of the first or second physical quantity is read out from the storage means, and this smoothed learning value is outputted from the smoothing means. A knocking detection device for an internal combustion engine, comprising: knock determination means that performs the above determination in place of .
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