JP4123987B2 - Internal combustion engine knock determination device and knock control device - Google Patents
Internal combustion engine knock determination device and knock control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4123987B2 JP4123987B2 JP2003064029A JP2003064029A JP4123987B2 JP 4123987 B2 JP4123987 B2 JP 4123987B2 JP 2003064029 A JP2003064029 A JP 2003064029A JP 2003064029 A JP2003064029 A JP 2003064029A JP 4123987 B2 JP4123987 B2 JP 4123987B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- knocking
- combustion noise
- determination
- internal combustion
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のノッキングを判定する技術に関し、特に、燃焼ノイズによるノッキングの誤判定を防止して判定精度を高める技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関におけるノッキング判定としては、ノックセンサで検出した機関振動信号からノッキングの特徴的な複数の周波数帯をフィルタで抽出し、これら周波数帯の強度に基づいて行うことが一般的である。
【0003】
上記一般的なノッキング判定方式では、燃焼時に生じるノイズ(燃焼ノイズという)によるノッキングの誤判定が問題とされてきており、かかる誤判定の防止を図った技術として、燃焼ノイズ発生の有無を、気筒毎のノッキング検出頻度の差に基づいて判定し、判定結果に応じてフィルタを切り換えるようにした技術が提案されている(特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−173508号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにノッキング発生頻度に基づいて燃焼ノイズ判定を行う方式では、以下のような問題を生じていた。
【0006】
車両実装状態では必ずしも機関が定常運転を行うとは限らないので、リアルタイムに統計処理をするのは実用的でない。つまり、統計結果のばらつきを低減しようとするとサンプリング条件を狭くして、母数を多く取ればよいが、判定の頻度が極端に低下して燃焼ノイズの判定が遅れると共に、サンプリングデータを保存するためのメモリ容量や演算負荷を大きく必要とする。判定頻度を上げようとすると逆に統計結果のばらつきが大きくなり、燃焼ノイズの判定精度が悪化する。
【0007】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、比較的簡易な判定方式で精度よく燃焼ノイズを判定してノッキング誤判定を良好に防止できるようにした内燃機関のノッキング判定装置及び該判定装置を用いたノッキング制御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、機関振動検出信号から抽出されるノッキングの特徴を示す複数の周波数帯の少なくとも1つについて燃焼時に生じる燃焼ノイズの有無を、燃料供給時と燃料カット時との振動強度を比較して所定以上の差があるときに燃焼ノイズ有りと判定する。または燃焼ノイズの発生傾向が大きい機関回転速度領域と燃焼ノイズの発生傾向が小さい機関回転速度領域との振動強度を比較して所定以上の差があるときに燃焼ノイズ有りと判定する。そして、燃焼ノイズが有ると判定されたときは、この周波数帯の振動強度をノッキング判定から除外する構成とした。
【0009】
このようにすれば、燃焼ノイズの発生傾向が予め判っている運転領域における振動強度同士を比較することによって燃焼ノイズを高精度に判定することができ、この周波数帯の振動強度をノッキング判定から除外することにより、燃焼ノイズによるノッキングの誤判定を良好に防止することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態のシステム構成を示す。
【0011】
エンジン(内燃機関)1には、吸入空気量を制御する電子制御式スロットル弁2、燃料を噴射供給する燃料噴射弁3、点火を行う点火栓4等が備えられている。
【0012】
また、各種センサ類として、吸入空気量を検出するエアフロメータ5、単位クランク角毎のパルス信号を出力するクランク角センサ6、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ7を備えると共に、ノッキング判定のため機関振動を検出するノックセンサ8を備える。なお、ノックセンサの代わりに筒内圧を検出するセンサを用いてもよい。
【0013】
前記各種センサ類からの検出信号は、マイクロコンピュータを含むコントロールユニット9へ入力され、該コントロールユニット9は、前記センサ類からの信号に基づいてスロットル弁2、燃料噴射弁3、点火栓4を駆動して吸入空気量、燃料噴射量、点火時期を制御し、特に、ノックセンサ8からの信号を処理して本発明にかかるノッキング判定を行いつつノッキング制御(点火時期制御)を行う。
【0014】
図2は、前記ノッキング制御の制御ブロック図であり、前記ノックセンサ8からの信号は、入力回路11を経てゲイン調整回路12でゲイン調整された後、A/D変換器13でA/D変換された後、前記コントロールユニット9のマイクロコンピュータで以下のように処理される。
【0015】
まず、周波数解析部14は、前記A/D変換されたデジタル値からノッキングの特徴を示す複数の周波数帯の振動強度を算出する。
ノッキング判定部15は、前記複数の周波数帯の振動強度に基づいてノッキングの有無を判定する。ここで、特定の周波数帯について振動強度に基づいて前記燃焼ノイズを判定し、燃焼ノイズがあると判定されたときは、この特定の周波数帯の振動強度を除外してノッキング判定を行う。
【0016】
ノッキング制御部16は、前記ノッキングの判定結果に応じてノッキングを抑制する制御を行う。
以下、各部の処理の詳細を図3以下のフローチャートにしたがって、説明する。
【0017】
図3は、周波数解析部14における処理を示す。図3の処理は、図4に示すように、前記クランク角センサ6からのパルス信号により気筒毎のノッキング判定区間の開始時期である所定のクランク角位置で割り込まれて開始される。
【0018】
ステップ(図ではSと記す。以下同様)1でイニシャライズ処理が行われ、ステップ2で前記A/D変換器13を駆動してA/D変換を開始させる。
ステップ3では、一定周期毎に振動強度のA/D変換値をサンプリングし、ステップ4の判定でサンプリング数が所定値(例えば64個)に達するまでサンプリングする。
【0019】
サンプリング数が所定値に達すると、ステップ5でFFT処理を開始し、周波数帯[i:i=1〜5]別の振動強度(以下周波数別強度という)に分別し、ステップ6で各周波数別強度をそれぞれ積算し、ステップ7の判定でFFT回数が上限に達するまでステップ3に戻ってかかる処理を繰り返す。なお、FFT処理の代わりにウェーブレット変換など他の周波数解析処理を行ってもよい。
【0020】
ここで、上記FFT処理により分別されるノッキングの特徴を示す複数の周波数帯[i:1〜5]は、公知の下記のドレーパの式における複数(5個)の振動モード係数ρmn(ρ10,ρ20,ρ01,ρ30,ρ11、添え字mは径方向振動の次数、nは周方向振動の次数を示す。)で決定される各周波数を中心とする周波数帯である(図5参照)。
【0021】
f=C・ρmn/(π×B)
f:共振周波数、C:燃焼雰囲気下での音速、B:シリンダボア径、ρmn:モード別係数
図4に示すように、前記クランク角センサ6からのパルス信号により気筒毎のノッキング判定区間の終了時期である所定のクランク角位置で割り込まれて、図6のフローチャートに示す処理が行われる。
【0022】
すなわち、ステップ11では、前記前記A/D変換器13の駆動を停止してA/D変換を終了させる。
ステップ12では、前記図4で算出した周波数別強度積算値[i]を次式によって正規化補正する。
【0023】
周波数別強度積算値補正値[i]=周波数別強度積算値[i]×検出区間時間/(総サンプリング数×サンプリング周期)
ステップ13では、前記周波数別強度積算値補正値[i]に基づいてノッキング判定処理を行い(後に詳述する)、ステップ14で終了処理を行って、終了する。
【0024】
図7は、気筒[j:例えば4気筒エンジンでj=1〜4]別のノッキング判定処理を示す。
ステップ21では、現在前記ノッキング判定終了時期にある気筒jの前回のノッキング判定結果をクリアする。
【0025】
ステップ22では、周波数別強度平均値を算出処理する。具体的には、図8に示すサブルーチンで処理される。
すなわち、ステップ101では、前記ステップ12で算出した周波数別強度積算値補正値[i]を、次式のようにエンジン回転速度で除算して正規化した周波数別強度KDL[i]を算出する。
【0026】
KDL[i]=周波数別強度積算値補正値[i]/エンジン回転速度
これは、強度の積算が時間周期で実行されエンジン回転速度が増大するほど積算値が増大するので、エンジン回転速度の相違によるノッキング判定精度への影響を除くため行う。
【0027】
ステップ102では、ノッキング判定用のしきい値を得るため、上記周波数別強度積算値補正値[i]を次式のように加重平均して周波数別強度平均値KDLaveを算出する。
【0028】
KDLave[i][j]=(KDL[i]+15×KDLave-1[i][j])/16
KDLave[i][j]:j気筒の周波数別強度KDL[i]の加重平均値
KDLave-1[i][j]:加重平均値KDLave[i][j]の前回値
図7に戻って、ステップ23では本発明にかかる燃焼ノイズの判定処理を行う。
【0029】
具体的には、図9と図11との2つの処理を行い、少なくとも一方の処理で燃焼ノイズが有りと判定されたときに、この判定を確定する。
ところで、燃焼ノイズはノッキングほど振動レベルが大きくないため、振動モードρ10(径方向の一次振動モード)で顕著に生じることが判明した。そこで、本実施形態では、振動モードρ10で決定される周波数帯[i=1]についてのみ、燃焼ノイズの有無を判定し、後述するようにこの周波数帯[1]で燃焼ノイズが有るときはこの周波数帯[1]の振動強度をノッキング判定から除外する構成とする。他の周波数帯についても燃焼ノイズ判定を行う構成としてもよいが、周波数帯[1]のみ燃焼ノイズ判定を行う構成とすることにより制御が簡易になると共に、他の周波数帯に比較して燃焼ノイズを高精度に判定できるので、誤判定によるノッキング判定精度への影響も十分に回避できる。
【0030】
図9は、燃料供給時と燃料カット時との振動モードρ10の振動強度を比較して燃焼ノイズの有無を判定する処理を示す。
ステップ41では、エンジン回転速度NEが、燃焼ノイズ判定が困難な下限回転速度NESL未満であるかを判定し、NESL未満のときはステップ51へ進んで新たな燃焼ノイズ判定を禁止する。回転速度が低すぎるとノックセンサからの信号が変動して燃焼ノイズを誤判定する可能性があるからである。該低速度領域で判定を禁止することにより良好な判定精度を確保できる。この他、暖機前の低水温時は、燃焼ノイズが暖機後と異なることがあるので、燃焼ノイズ判定を禁止するようにしてもよい。また、吸・排気バルブのバルブ着座時も強度平均値が大きくなって燃焼ノイズを判定しにくくなるので、予めバルブ着座近傍をノイズ判定区間から外しておき、あるいは可変バルブタイミング機構により可変制御されるバルブ着座タイミングがノイズ判定区間と重なったときは、燃焼ノイズ判定を禁止するようにしてもよい。
【0031】
ステップ41で、エンジン回転速度NEが下限回転速度NESL以上と判定されたときはステップ42で気筒jが燃料カットされているか否かを判定する。
燃料カットされていると判定されたときは、ステップ43で非燃料カット継続回数カウンタNFCcount[j]を0にクリアした後、ステップ44で燃料カット継続回数カウンタFCcount[j]をインクリメントする。
【0032】
そして、ステップ45で前記FCcount[j]の値が所定値(例えば8回)に達したかを判定し、達する前はそのままステップ51へ進み、達したときはステップ46で最新のKDLave[1]を、FCLave[j](燃料カット時KDLave)として更新設定する。
【0033】
また、ステップ42で気筒jが燃料カット中でない、つまり燃料供給中と判定されたときは、ステップ47で燃料カット継続回数カウンタFCcount[j]を0にクリアした後、ステップ48で非燃料カット継続回数カウンタNFCcount[j]をインクリメントする。
【0034】
そして、ステップ49で前記NFCcount[j]の値が所定値(例えば8回)に達したかを判定し、達する前はそのままステップ51へ進み、達したときはステップ40で最新のKDLave[1]を、NFCLave[j](非燃料カット時KDLave)として更新設定する。
【0035】
このようにして、燃料カットまたは燃料供給に切り換え後、所定期間経過後の強度平均値KDLaveをそれぞれ燃焼ノイズ判定用の値として更新する。このように切り換え後所定期間経過後の値を用いることで、加重平均演算における切り換え前の状態の影響を除いて切り換え後の状態を十分に反映させた値を燃焼ノイズ判定に用いることができるので、判定精度が向上する。
【0036】
ステップ51では、上記の各値を用いて燃焼ノイズの有無を判定する。具体的には次式が成立するかを判定する。
FCLave[j]×SLnoize[j][NE]<NFCLave[j]
ここで、SLnoize[j][NE]は気筒別・エンジン回転速度別にテーブル設定されるしきい値係数であり、例えば2〜3程度の値に設定されている。
【0037】
そして、上記の式が成立したときはステップ52で、気筒jに燃焼ノイズは生じていないとし、成立しないときはステップ53で、気筒jに燃焼ノイズを生じているとする判定結果を下す。
【0038】
すなわち、燃料カット時は燃焼が行われないので、燃焼ノイズは発生せず、非燃料カット時(燃料供給時)は燃焼しているので振動強度は燃焼ノイズが無い場合でも燃料カット時よりは大きいが、燃焼ノイズを生じている場合はそれよりさらに大きくなるので、燃焼時の強度平均値NFCLaveが燃料カット時の強度平均値FCLaveに対し所定倍以上大きいときに燃焼ノイズが生じていると判定する。かかる判定方式では、燃焼ノイズを発生しない燃料カット時を一方の比較値として用いているため高い判定精度を確保できる(図10参照)。
【0039】
このようにして燃焼ノイズ有りと判定された周波数帯をノッキング判定から除外し、それによって燃焼ノイズによるノッキング有りとの誤判定を防止できる。なお、燃焼ノイズとノッキングとが同時に発生する場合もあるが、他の周波数帯の少なくとも1つによってノッキング有りと判定有りと判定することができる。
【0040】
ただし、燃焼ノイズのみ発生しノッキングを発生していない状態を検出してこの場合だけノッキング判定から除外し、ノッキングを同時に発生している場合は、この周波数帯をノッキング判定に用いるようにすれば、燃焼ノイズによるノッキング有りとの誤判定を防止しつつノッキング発生をより正確に判定することができる。このようにするために、例えば、低負荷条件では燃焼ノイズの強度レベルの方がノッキングの強度レベルより高くなるので、判定用のしきい値(係数)を、燃焼ノイズの強度レベルより低く設定するように構成すればよい。
【0041】
また、燃焼ノイズの発生をより正確に判定するためには、燃料カット有無の切り換え後、十分に収束してからしきい値係数SLnoizeを大きくして判定し、そのために切り換え後に強度平均値を更新するまでの継続回数を多めに設定すればよい。また、切り換え後比較的速やかに判定結果を得たい場合には、しきい値係数SLnoizeを比較的小さくしつつ強度平均値を更新するまでの継続回数を少なめに設定すればよい。また、NFCLave,FCLaveを算出更新する毎にバックアップメモリに記憶しておき、更新時以外はそれまでの最新値を用いてステップ51での燃焼ノイズ判定を行うことにより、電源OFF後に再度ONした直後の燃焼ノイズによるノッキング誤判定を防止できる。さらに、前記しきい値係数SLnoize[j][NE]を、気筒別・エンジン回転速度別に設定したことにより、より燃焼ノイズの判定精度を高めることができる。これらのことは、以下の第2の燃焼ノイズ判定処理でも同様である。
【0042】
図11は、エンジン回転速度領域別に振動モードρ10の振動強度を比較して燃焼ノイズの有無を判定する第2の判定処理を示す。上記のように燃料カットの有無(非燃焼時と燃焼時)に応じた判定方式は精度が高いので、これのみでもよい。しかし、本実施形態のように補助的に第2の燃焼ノイズ判定処理を合わせて行うことにより、判定頻度を増やして、より早く燃焼ノイズによるノッキングの誤判定を防止してノッキング制御性を向上できる。
【0043】
ステップ61では、図9のステップ31同様に、エンジン回転速度NEが、燃焼ノイズ判定が困難な下限回転速度NESL未満であるかを判定し、NESL未満のときはステップ71へ進んで新たな燃焼ノイズ判定を中止する。
【0044】
ステップ61でエンジン回転速度NEが下限回転速度NESL以上と判定されたときは、ステップ62で燃焼ノイズの発生傾向が高いエンジン回転速度領域(以下ノイズ領域という)であるかを判定する。具体的には、エンジン回転速度NEが上記領域の下限回転速度NELより高く、上限回転速度NEHより低いかを判定する。
【0045】
そして、前記ノイズ領域以外と判定されたときは、ステップ63でノイズ領域カウンタNAcount[j]を0にクリアした後、ステップ64で非ノイズ領域カウンタNNAcount[j]をインクリメントする。
【0046】
そして、ステップ65で前記カウンタNNAcount[j]の値が所定値(例えば8回)に達したかを判定し、達する前はそのままステップ71へ進み、達したときはステップ66で最新のKDLave[1]を、NNAave[j](非ノイズ領域KDLave)として更新設定する。
【0047】
また、ステップ62で気筒jがノイズ領域にあると判定されたときは、ステップ67で非ノイズ領域継続回数カウンタNNAcount[j]を0にクリアした後、ステップ68でノイズ領域継続回数カウンタNAcount[j]をインクリメントする。
【0048】
そして、ステップ69で前記NAcount[j]の値が所定値(例えば8回)に達したかを判定し、達する前はそのままステップ71へ進み、達したときはステップ70で最新のKDLave[1]を、NAave[j](ノイズ領域KDLave)として更新設定する。
【0049】
このようにして、非ノイズ領域またはノイズ領域に切り換え後、所定期間経過後の強度平均値KDLaveをそれぞれ燃焼ノイズ判定用の値として更新することで判定精度が向上することは第1の燃焼ノイズ判定処理と同様である。
【0050】
ステップ71では、上記の各値を用いて燃焼ノイズの有無を判定する。具体的には次式が成立するかを判定する。
NNAave[j]×SLnoize2[j][NE]<NAave[j]
ここで、SLnoize2[j][NE]は本判定処理方式における気筒別・エンジン回転速度別にテーブル設定されるしきい値係数である。
【0051】
そして、上記の式が成立したときはステップ72で、気筒jに燃焼ノイズは生じていないとし、成立しないときはステップ73で、気筒jに燃焼ノイズを生じているとする判定結果を下す。
【0052】
既述したように、以上図9,11に示した2つの燃焼ノイズ判定処理の少なくとも一方の処理で燃焼ノイズが有りと判定されたときに、この判定を確定する。図7に戻って、ステップ24では、気筒jの上記燃焼ノイズ判定結果を判別し、燃焼ノイズが無いと判別されたときは、ステップ25へ進んで燃焼ノイズ判定に用いた振動モードρ10に対応する周波数帯[1]を含めてノッキング判定を行うように、i=1にセットする。
【0053】
一方、気筒jに燃焼ノイズが有ると判定されたときは、燃焼ノイズ判定に用いた周波数帯[1]を除いてノッキング判定を行うようステップ26へ進んでi=2にセットする。
【0054】
そして、ステップ27でノッキングの有無を判定する。具体的には、次式が成立するかを判定する。
KDL[i]≦SL[i][j][NE]+KDLave[i]
ここで、SL[i][j][NE]は、気筒別・エンジン回転速度別にテーブル設定されるしきい値である。
【0055】
そして、上記の式が成立したときはステップ28で、気筒jにノッキングは生じていないと仮に判定した後、ステップ29でiをインクリメントし、ステップ30の判定でi>5となるまでステップ27に戻ってインクリメントされた周波数帯[i]について上記判定を繰り返し、ステップ30の判定でi>5となったときに気筒jのノッキング判定を終了する。i>5となったときはi=1〜4の全てのノッキングに特徴的な周波数帯についてノッキングを生じていないと判定されたので、ステップ29での気筒jにノッキングは生じていないとの判定を確定する。
【0056】
一方、i=1からi=5となるまでの間に、ステップ27の判定で上記の式が不成立となったとき、つまり、KDL[i]>SL[i][j][NE]+KDLave[i]となったときは、ステップ31へ進み、気筒jにノッキングを生じていると判定して気筒jのノッキング判定を終了する(ノッキング有りの判定結果が確定する)。
【0057】
すなわち、前記ステップ102(図8)で算出した最新の強度KDL[i]が強度平均値KDLave[i]に所定のしきい値SL[i][j][NE]を加算した値以上となったときにノッキングを発生していると判定する。
【0058】
以上示した一連の処理が残りの気筒についても同様に実行される。
このようにして、燃焼ノイズが生じた周波数帯[1]については、ノッキング判定には用いられないようにしたので、燃焼ノイズによる誤判定を防止してノッキング判定精度を高めることができ、ひいてはノッキング制御精度を高めることができ運転性、燃費等を向上できる。
【0059】
このようにして得られたノッキング判定結果に基づいて、周知の方法でノッキング制御が行われる。一般的には、ノッキング無しと判定された気筒について点火時期を微小量ずつ進角させつつノッキング有りと判定されたときに点火時期を所定量遅角させることによりノッキングを抑制しつつ最大限出力を高めるように制御するが、その他のノッキング制御とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のシステム構成を示す図。
【図2】同上実施形態によるノッキング制御を示すブロック図。
【図3】同上ノッキング制御の周波数解析処理を示すフローチャート。
【図4】ノッキング判定区間と判定処理割り込みタイミングを示すタイムチャート。
【図5】ドレーパの式における振動モード係数及びその関連内容を示す図。
【図6】同上ノッキング制御のノッキング判定区間終了時における割り込み処理を示すフローチャート。
【図7】同上ノッキング制御のノッキング判定処理を示すフローチャート。
【図8】同じく周波数別強度平均値算出処理を示すフローチャート。
【図9】同じく第1の燃焼ノイズ判定処理を示すフローチャート。
【図10】同上第1の燃焼ノイズ判定処理の作用・効果を示すタイムチャート。
【図11】同上ノッキング制御の第2の燃焼ノイズ判定処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
1 エンジン(内燃機関)
3 燃料噴射弁
4 点火栓
6 クランク角センサ
7 水温センサ
8 ノックセンサ
9 コントロールユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for determining knocking of an internal combustion engine, and more particularly, to a technique for improving determination accuracy by preventing erroneous determination of knocking due to combustion noise.
[0002]
[Prior art]
In general, knocking determination in an internal combustion engine is performed based on the intensity of these frequency bands by extracting a plurality of characteristic frequency bands of knocking from a vibration signal detected by a knock sensor using a filter.
[0003]
In the above general knocking determination method, erroneous determination of knocking due to noise generated during combustion (referred to as combustion noise) has been a problem. As a technique for preventing such erroneous determination, whether or not combustion noise has occurred A technique has been proposed in which a determination is made based on the difference in the knocking detection frequency for each and the filter is switched according to the determination result (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-173508
[Problems to be solved by the invention]
However, the method for determining combustion noise based on the occurrence frequency of knocking as described above has the following problems.
[0006]
Since the engine does not always perform steady operation in the vehicle mounted state, it is not practical to perform statistical processing in real time. In other words, in order to reduce the dispersion of statistical results, it is sufficient to narrow the sampling condition and take a large number of parameters, but the determination frequency is extremely lowered and the determination of combustion noise is delayed, and the sampling data is saved. Requires a large memory capacity and computational load. On the contrary, if the determination frequency is increased, the dispersion of statistical results increases, and the determination accuracy of combustion noise deteriorates.
[0007]
The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and it is possible to determine the combustion noise with a relatively simple determination method with high accuracy and to prevent the knocking erroneous determination well. An object of the present invention is to provide a device and a knocking control device using the determination device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the present invention determines the presence or absence of combustion noise occurring at the time of combustion for at least one of a plurality of frequency bands indicating the characteristics of knocking extracted from the engine vibration detection signal, and the vibration intensity at the time of fuel supply and at the time of fuel cut. It is determined that there is combustion noise when there is a difference greater than or equal to a predetermined value . Alternatively, it is determined that there is combustion noise when there is a difference greater than or equal to a predetermined level by comparing the vibration intensities of the engine rotation speed region where the combustion noise generation tendency is large and the engine rotation speed region where the combustion noise generation tendency is small. When it is determined that there is combustion noise, the vibration intensity in this frequency band is excluded from the knocking determination.
[0009]
In this way, the combustion noise can be determined with high accuracy by comparing the vibration intensities in the operation region in which the tendency of occurrence of the combustion noise is known in advance, and the vibration intensity in this frequency band is excluded from the knock determination. By doing so, the erroneous determination of knocking due to combustion noise can be prevented well.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration of an embodiment of the present invention.
[0011]
The engine (internal combustion engine) 1 includes an electronically controlled
[0012]
As various sensors, an
[0013]
Detection signals from the various sensors are input to a control unit 9 including a microcomputer, and the control unit 9 drives the
[0014]
FIG. 2 is a control block diagram of the knocking control. The signal from the
[0015]
First, the frequency analysis unit 14 calculates vibration intensities in a plurality of frequency bands indicating knock characteristics from the A / D converted digital value.
The
[0016]
The knocking
Hereinafter, the details of the processing of each unit will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0017]
FIG. 3 shows processing in the frequency analysis unit 14. As shown in FIG. 4, the processing of FIG. 3 is started by interrupting at a predetermined crank angle position which is the start timing of the knocking determination section for each cylinder by the pulse signal from the crank angle sensor 6.
[0018]
In step (denoted as S in the figure, the same applies hereinafter) 1, initialization processing is performed, and in
In
[0019]
When the number of samplings reaches a predetermined value, FFT processing is started in
[0020]
Here, a plurality of frequency bands [i: 1 to 5] indicating the characteristics of knocking separated by the FFT processing are a plurality (five) of vibration mode coefficients ρ mn (ρ 10 , ρ 20 , ρ 01 , ρ 30 , ρ 11 , the subscript m is the order of radial vibration, and n is the order of circumferential vibration). 5).
[0021]
f = C · ρ mn / (π × B)
f: resonance frequency, C: speed of sound in the combustion atmosphere, B: cylinder bore diameter, ρ mn : mode coefficient As shown in FIG. 4, the end of the knocking determination section for each cylinder by the pulse signal from the crank angle sensor 6 The process shown in the flowchart of FIG. 6 is performed by interrupting at a predetermined crank angle position that is a time.
[0022]
That is, in
In
[0023]
Intensity integrated value correction value by frequency [i] = Intensity integrated value by frequency [i] x detection interval time / (total sampling number x sampling cycle)
In
[0024]
FIG. 7 shows knocking determination processing for each cylinder [j: for example, 4 = 1 for a 4-cylinder engine].
In step 21, the previous knocking determination result of the cylinder j currently in the knocking determination end timing is cleared.
[0025]
In step 22, an average intensity value for each frequency is calculated. Specifically, it is processed by a subroutine shown in FIG.
That is, in step 101, the frequency-specific intensity KDL [i] obtained by dividing the frequency-specific intensity integrated value correction value [i] calculated in
[0026]
KDL [i] = Intensity integrated value correction value by frequency [i] / Engine rotation speed This is because the integrated value increases as the engine rotation speed increases as the intensity integration is executed in a time period. This is done to eliminate the effect of knocking on the knocking judgment accuracy.
[0027]
In step 102, in order to obtain a threshold value for knocking determination, the frequency-specific intensity integrated value correction value [i] is weighted and averaged according to the following equation to calculate the frequency-specific intensity average value KDLave.
[0028]
KDLave [i] [j] = (KDL [i] + 15 × KDLave −1 [i] [j]) / 16
KDLave [i] [j]: Weighted average value KDL [i] of j cylinder frequency by frequency KDLave -1 [i] [j]: Previous value of weighted average value KDLave [i] [j] Returning to FIG. In step 23, the combustion noise determination process according to the present invention is performed.
[0029]
Specifically, the two processes of FIGS. 9 and 11 are performed, and this determination is confirmed when it is determined that combustion noise is present in at least one of the processes.
By the way, it has been found that combustion noise is notably generated in the vibration mode ρ 10 (the primary vibration mode in the radial direction) because the vibration level is not as great as knocking. Therefore, in this embodiment, the frequency band determined by the vibration mode [rho 10 for [i = 1] only, and determining the presence or absence of combustion noise, when the combustion noise is present at this frequency band [1] as described later The vibration intensity in the frequency band [1] is excluded from the knocking determination. Although it may be configured to perform combustion noise determination for other frequency bands, control is simplified by configuring the combustion noise determination for only frequency band [1], and combustion noise compared to other frequency bands. Can be determined with high accuracy, and the influence on knocking determination accuracy due to erroneous determination can be sufficiently avoided.
[0030]
FIG. 9 shows a process for determining the presence or absence of combustion noise by comparing the vibration intensity of the vibration mode ρ 10 at the time of fuel supply and at the time of fuel cut.
In step 41, it is determined whether the engine rotational speed NE is less than the lower limit rotational speed NESL where combustion noise determination is difficult. If it is less than NESL, the process proceeds to step 51 to prohibit new combustion noise determination. This is because if the rotational speed is too low, the signal from the knock sensor may fluctuate and combustion noise may be erroneously determined. Good determination accuracy can be ensured by prohibiting determination in the low-speed region. In addition, since combustion noise may be different from that after warm-up when the water temperature is low before warm-up, combustion noise determination may be prohibited. Also, when the intake / exhaust valve is seated on the valve, the average intensity value becomes large and it becomes difficult to judge combustion noise. When the valve seating timing overlaps with the noise determination section, the combustion noise determination may be prohibited.
[0031]
If it is determined in step 41 that the engine speed NE is equal to or higher than the lower limit speed NESL, it is determined in
If it is determined that the fuel has been cut, the non-fuel cut continuation counter NFCcount [j] is cleared to 0 in step 43, and then the fuel cut continuation counter FCcount [j] is incremented in step 44.
[0032]
Then, in step 45, it is determined whether or not the value of FCcount [j] has reached a predetermined value (for example, 8 times). Before reaching the value, the process proceeds to step 51, and when it reaches, the latest KDLave [1] is determined in
[0033]
If it is determined in
[0034]
In
[0035]
In this way, after switching to fuel cut or fuel supply, the intensity average value KDLave after the elapse of a predetermined period is updated as a value for determining combustion noise. In this way, by using the value after the lapse of a predetermined period after switching, a value that sufficiently reflects the state after switching can be used for the combustion noise determination excluding the influence of the state before switching in the weighted average calculation. , The determination accuracy is improved.
[0036]
In
FCLave [j] x SLnoize [j] [NE] <NFCLave [j]
Here, SLnoize [j] [NE] is a threshold coefficient set in a table for each cylinder and engine speed, and is set to a value of about 2 to 3, for example.
[0037]
If the above equation is satisfied, it is determined in step 52 that no combustion noise is generated in the cylinder j. If not, a determination result is determined in step 53 that combustion noise is generated in the cylinder j.
[0038]
In other words, combustion is not performed when fuel is cut, so no combustion noise is generated, and combustion is performed when no fuel is cut (when fuel is supplied), so the vibration intensity is greater than when fuel is cut even when there is no combustion noise. However, when combustion noise is generated, it becomes larger than that. Therefore, it is determined that the combustion noise is generated when the intensity average value NFCLave at the time of combustion is larger than the intensity average value FCLave at the time of fuel cut by a predetermined value or more. . In such a determination method, since a fuel cut time during which combustion noise is not generated is used as one comparison value, high determination accuracy can be ensured (see FIG. 10).
[0039]
Thus, the frequency band determined to have combustion noise is excluded from the knocking determination, thereby preventing erroneous determination of knocking due to combustion noise. Although combustion noise and knocking may occur simultaneously, it can be determined that knocking is present based on at least one of other frequency bands.
[0040]
However, if only combustion noise is generated and knocking is not detected, it is excluded from knocking determination only in this case, and if knocking is occurring at the same time, if this frequency band is used for knocking determination, It is possible to more accurately determine the occurrence of knocking while preventing erroneous determination that there is knocking due to combustion noise. To do this, for example, the combustion noise intensity level is higher than the knocking intensity level under low load conditions, and therefore the determination threshold (coefficient) is set lower than the combustion noise intensity level. What is necessary is just to comprise.
[0041]
In addition, in order to more accurately determine the occurrence of combustion noise, after the fuel cut is switched, the threshold coefficient SLnoize is increased after it has sufficiently converged, and the average intensity value is updated after switching. What is necessary is just to set the continuation number of times until it is large. If it is desired to obtain a determination result relatively quickly after switching, the number of continuations until the intensity average value is updated may be set to a small value while the threshold coefficient SLnoize is relatively small. Immediately after NFCLave and FCLave are calculated and updated, they are stored in the backup memory, and the combustion noise determination at
[0042]
FIG. 11 shows a second determination process for determining the presence or absence of combustion noise by comparing the vibration intensity of the vibration mode ρ 10 for each engine speed region. As described above, the determination method according to the presence / absence of fuel cut (non-combustion and combustion) has high accuracy, and this is sufficient. However, by performing the second combustion noise determination process in an auxiliary manner as in the present embodiment, it is possible to increase the determination frequency and prevent knocking misjudgment due to combustion noise earlier and improve knocking controllability. .
[0043]
In step 61, as in step 31 of FIG. 9, it is determined whether the engine rotational speed NE is less than the lower limit rotational speed NESL where combustion noise determination is difficult. If it is less than NESL, the process proceeds to step 71 and new combustion noise is determined. Cancel the judgment.
[0044]
When it is determined in step 61 that the engine rotational speed NE is equal to or higher than the lower limit rotational speed NESL, it is determined in
[0045]
If it is determined that the area is outside the noise area, the noise area counter NAcount [j] is cleared to 0 in step 63, and then the non-noise area counter NNAcount [j] is incremented in step 64.
[0046]
In
[0047]
If it is determined in
[0048]
Then, in
[0049]
Thus, after switching to the non-noise region or the noise region, the determination accuracy is improved by updating the intensity average value KDLave after the lapse of a predetermined period as a value for determining combustion noise. It is the same as the processing.
[0050]
In step 71, the presence or absence of combustion noise is determined using each of the above values. Specifically, it is determined whether the following equation holds.
NNAave [j] × SLnoize2 [j] [NE] <NAave [j]
Here, SLnoize2 [j] [NE] is a threshold coefficient set in a table for each cylinder and engine speed in this determination processing method.
[0051]
If the above equation is established, it is determined in step 72 that no combustion noise is generated in the cylinder j. If not, a determination result is determined in step 73 that combustion noise is generated in the cylinder j.
[0052]
As described above, this determination is confirmed when it is determined that there is combustion noise in at least one of the two combustion noise determination processes shown in FIGS. Returning to FIG. 7, in step 24, the combustion noise determination result of the cylinder j is determined, and when it is determined that there is no combustion noise, the process proceeds to step 25 and corresponds to the vibration mode ρ 10 used for the combustion noise determination. I = 1 is set so that knocking determination is performed including the frequency band [1] to be performed.
[0053]
On the other hand, when it is determined that the combustion noise exists in the cylinder j, the routine proceeds to step 26 so as to perform knocking determination except for the frequency band [1] used for the combustion noise determination, and i = 2 is set.
[0054]
In step 27, the presence or absence of knocking is determined. Specifically, it is determined whether the following equation holds.
KDL [i] ≦ SL [i] [j] [NE] + KDLave [i]
Here, SL [i] [j] [NE] is a threshold value set in a table for each cylinder and each engine speed.
[0055]
When the above formula is established, it is temporarily determined in
[0056]
On the other hand, when the above formula is not established in the determination of step 27 during the period from i = 1 to i = 5, that is, KDL [i]> SL [i] [j] [NE] + KDLave [ i], the routine proceeds to step 31 where it is determined that knocking has occurred in the cylinder j and the knocking determination of the cylinder j is terminated (the determination result of knocking is determined).
[0057]
That is, the latest intensity KDL [i] calculated in step 102 (FIG. 8) is equal to or greater than the value obtained by adding the predetermined threshold value SL [i] [j] [NE] to the intensity average value KDLave [i]. It is determined that knocking has occurred.
[0058]
The series of processes shown above are executed in the same manner for the remaining cylinders.
In this way, the frequency band [1] in which combustion noise is generated is not used for knocking determination, so that erroneous determination due to combustion noise can be prevented and knocking determination accuracy can be improved. Control accuracy can be improved and drivability, fuel consumption, etc. can be improved.
[0059]
Based on the knocking determination result thus obtained, knocking control is performed by a known method. In general, for a cylinder that has been determined not to knock, the ignition timing is advanced by a small amount, while when it is determined that knocking is present, the ignition timing is retarded by a predetermined amount to suppress the knocking and maximize the output. Although the control is performed so as to increase, other knocking control can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing knocking control according to the embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing frequency analysis processing of the knocking control.
FIG. 4 is a time chart showing a knocking determination section and determination processing interrupt timing.
FIG. 5 is a diagram showing vibration mode coefficients and related contents in a draper equation.
FIG. 6 is a flowchart showing an interrupt process at the end of the knocking determination section of the knocking control.
FIG. 7 is a flowchart showing a knocking determination process of the knocking control.
FIG. 8 is a flowchart showing similarly frequency-specific intensity average value calculation processing;
FIG. 9 is a flowchart showing the first combustion noise determination process.
FIG. 10 is a time chart showing the operation and effect of the first combustion noise determination process.
FIG. 11 is a flowchart showing a second combustion noise determination process of the same knocking control.
[Explanation of symbols]
1 engine (internal combustion engine)
3
Claims (9)
前記複数の周波数帯の少なくとも1つについて燃焼時に生じる燃焼ノイズの有無を、燃料供給時と燃料カット時との振動強度を比較して所定以上の差があるときに燃焼ノイズ有りと判定し、
燃焼ノイズが有ると判定されたときは、この周波数帯の振動強度をノッキング判定から除外する、
ことを特徴とする内燃機関のノッキング判定装置。A knock determination device for an internal combustion engine that determines the presence or absence of knocking based on vibration intensity in a plurality of frequency bands indicating characteristics of knocking from an engine vibration detection signal,
The presence or absence of combustion noise that occurs during combustion for at least one of the plurality of frequency bands is determined as having combustion noise when there is a predetermined difference or more by comparing the vibration intensity at the time of fuel supply and at the time of fuel cut ,
When it is determined that there is combustion noise, the vibration intensity in this frequency band is excluded from the knocking determination.
An internal combustion engine knock determination device.
前記複数の周波数帯の少なくとも1つについて燃焼時に生じる燃焼ノイズの有無を、燃焼ノイズの発生傾向が大きい機関回転速度領域と燃焼ノイズの発生傾向が小さい機関回転速度領域との振動強度を比較して所定以上の差があるときに燃焼ノイズ有りと判定し、
燃焼ノイズが有ると判定されたときは、この周波数帯の振動強度をノッキング判定から除外する、
ことを特徴とする内燃機関のノッキング判定装置。 A knock determination device for an internal combustion engine that determines the presence or absence of knocking based on vibration intensity in a plurality of frequency bands indicating characteristics of knocking from an engine vibration detection signal,
The presence / absence of combustion noise occurring during combustion in at least one of the plurality of frequency bands is compared with the vibration intensity between an engine rotation speed region where combustion noise is likely to occur and an engine rotation speed region where combustion noise is less likely to occur. When there is a difference greater than the predetermined value, it is determined that there is combustion noise,
When it is determined that there is combustion noise, the vibration intensity in this frequency band is excluded from the knocking determination.
A device for determining knocking of the internal combustion engine you wherein a.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関のノッキング判定装置。The determination of the combustion noise, compares the vibration intensity between the occurrence tendency of the combustion noise is the weighted average processing after a predetermined period of time has elapsed since the beginning different respective operating state,
The knock determination device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の内燃機関のノッキング判定装置。Compare vibration intensity normalized by engine speed ,
The knock determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein:
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の内燃機関のノッキング判定装置。
f=C・ρ mn /(π×B)
f:共振周波数、C:燃焼雰囲気下での音速、B:シリンダボア径、ρ mn :モード別係数(mはシリンダボア径方向の振動次数、nはシリンダボア周方向に振動次数) The determination of the combustion noise is performed based on the vibration intensity in the vibration frequency band f corresponding to the vibration mode coefficient ρ 10 = 1.841 in the following draper equation .
The knock determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein:
f = C · ρ mn / (π × B)
f: resonance frequency, C: speed of sound in a combustion atmosphere, B: cylinder bore diameter, ρ mn : mode coefficient (m is vibration order in the cylinder bore diameter direction, n is vibration order in the cylinder bore circumferential direction)
ことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載の内燃機関のノッキング判定装置。The determination of the combustion noise is performed at least for each cylinder and for each engine speed .
The knock determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載の内燃機関のノッキング判定装置。The determination of the combustion noise is prohibited in a low speed range below a predetermined engine rotation speed.
The knock determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6.
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1つに記載の内燃機関のノッキング判定装置。The determination of the combustion noise is prohibited when the engine coolant temperature is below a predetermined value .
The knock determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein
ことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置。 The ignition timing is advanced / retarded based on a knocking determination result using the knocking determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8.
Knock control apparatus for internal combustion engine you wherein a.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003064029A JP4123987B2 (en) | 2003-03-10 | 2003-03-10 | Internal combustion engine knock determination device and knock control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003064029A JP4123987B2 (en) | 2003-03-10 | 2003-03-10 | Internal combustion engine knock determination device and knock control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004270592A JP2004270592A (en) | 2004-09-30 |
| JP4123987B2 true JP4123987B2 (en) | 2008-07-23 |
Family
ID=33125454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003064029A Expired - Fee Related JP4123987B2 (en) | 2003-03-10 | 2003-03-10 | Internal combustion engine knock determination device and knock control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4123987B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4605642B2 (en) * | 2004-12-14 | 2011-01-05 | 株式会社デンソー | Internal combustion engine knock determination device |
| DE102007052095B4 (en) * | 2007-10-31 | 2015-10-29 | Continental Automotive Gmbh | Operating method for an internal combustion engine |
| JP5554199B2 (en) * | 2010-10-04 | 2014-07-23 | 三菱電機株式会社 | Knock control device for internal combustion engine |
-
2003
- 2003-03-10 JP JP2003064029A patent/JP4123987B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004270592A (en) | 2004-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7653477B2 (en) | Method and device for control ignition timing through knock control in an internal combustion engine | |
| EP2284378B1 (en) | Engine control apparatus | |
| US20070277780A1 (en) | Ignition timing control apparatus and method for internal combustion engine, and engine control unit | |
| JP6312618B2 (en) | Internal combustion engine control device and abnormal combustion detection method | |
| JP3900088B2 (en) | Internal combustion engine knock determination period setting method, fuel injection timing setting method, and internal combustion engine control apparatus | |
| JP2011094561A (en) | Engine control unit | |
| US9638130B2 (en) | Apparatus and method for controlling internal combustion engine | |
| JPH06249047A (en) | Knocking detecting device of internal combustion engine | |
| JP4348842B2 (en) | Atmospheric pressure detector | |
| JP4087265B2 (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
| JP4123987B2 (en) | Internal combustion engine knock determination device and knock control device | |
| US6298717B1 (en) | Device for detecting the misfire in an internal combustion engine | |
| US7753027B2 (en) | Apparatus and method for controlling knock in an internal combustion engine | |
| JPH11229951A (en) | Knocking control device for multi-cylinder internal combustion engine with variable valve timing control device | |
| JP2007085189A (en) | Knock control device for internal combustion engine | |
| JP3868172B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP2002047994A (en) | Knock control system of internal combustion engine | |
| JP2832299B2 (en) | Ignition timing learning control method | |
| JP2004308450A (en) | Knocking control device for internal combustion engine | |
| JP2009115011A (en) | Internal combustion engine knock determination device | |
| US6705288B2 (en) | Starting control apparatus for internal combustion engine | |
| JP2005098192A (en) | Engine knock control device | |
| JP3281574B2 (en) | Knock detection method for internal combustion engine | |
| JP5333195B2 (en) | Internal combustion engine knock determination device and internal combustion engine knock control device | |
| JP2544511Y2 (en) | Knock detection device for internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060127 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071227 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080205 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20080220 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080318 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20080331 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080415 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080428 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110516 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130516 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140516 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |