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JPH0635939B2 - Knocking detection device for internal combustion engine - Google Patents
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JPH0635939B2 - Knocking detection device for internal combustion engine - Google Patents

Knocking detection device for internal combustion engine

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JPH0635939B2
JPH0635939B2 JP19047490A JP19047490A JPH0635939B2 JP H0635939 B2 JPH0635939 B2 JP H0635939B2 JP 19047490 A JP19047490 A JP 19047490A JP 19047490 A JP19047490 A JP 19047490A JP H0635939 B2 JPH0635939 B2 JP H0635939B2
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knocking
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intensity
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関のノッキング検出装置に関し、詳しく
は、機関振動の検出信号からノッキング発生を精度良く
検出し得るノッキング検出装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a knocking detection device for an internal combustion engine, and more particularly to a knocking detection device that can accurately detect knocking occurrence from a detection signal of engine vibration.

〈従来の技術〉 内燃機関において、所定レベル以上のノッキングが発生
すると、出力を低下させるのみならず、衝撃により吸・
排気バルブやピストンに悪影響を及ぼすため、ノッキン
グを検出して点火時期を補正することにより速やかにノ
ッキングを回避するようにした点火時期制御装置を備え
ているものがある(特開昭58−105036号公報等
参照)。
<Prior Art> When knocking at a predetermined level or higher occurs in an internal combustion engine, not only the output is reduced, but also shock is absorbed.
There is an ignition timing control device that detects knocking and corrects the ignition timing so as to avoid knocking quickly because it adversely affects the exhaust valve and the piston (Japanese Patent Laid-Open No. 58-105036). (See gazette, etc.).

かかるノッキング発生による点火時期補正のためのノッ
キング検出は以下のようにして行っていた。
Knocking detection for correcting ignition timing due to occurrence of such knocking is performed as follows.

即ち、第8図に示すように、圧電素子によって振動レベ
ルに応じた検出信号を出力するノックセンサ11を機関12
のシリンダブロック等に取付け、このノックセンサ11か
らの検出信号をバンドパスフィルタ13に入力させてノッ
キング特有の中心周波数付近の信号のみを通過させ、半
波整流を行った後、積分器14で所定の積分区間(例えば
ATDC10゜〜60゜)だけ積分し、かかる積分器14にお
ける積分値のピーク値(積分区間における特定周波数成
分強度の総和)をA/D変換器15でA/D変換してマイ
クロコンピュータ16に入力させる。マイクロコンピュー
タ16では、ノッキング発生時における前記積分値のピー
クと、ノッキング非発生時(機械振動レベル)における
積分値のピークとの差に基づいて、ノッキングが発生し
ているか否かを判別する。
That is, as shown in FIG. 8, the knock sensor 11 that outputs a detection signal according to the vibration level by the piezoelectric element is installed in the engine 12
Mounted on a cylinder block, etc., the detection signal from the knock sensor 11 is input to the bandpass filter 13 to pass only the signal near the center frequency peculiar to knocking, and half-wave rectification is performed, and then the predetermined value is determined by the integrator 14. In the integration section (for example, ATDC 10 ° -60 °), and the peak value of the integrated value in the integrator 14 (sum of specific frequency component intensities in the integration section) is A / D converted by the A / D converter 15. Input to the microcomputer 16. The microcomputer 16 determines whether knocking occurs based on the difference between the peak of the integrated value when knocking occurs and the peak of the integrated value when knocking does not occur (mechanical vibration level).

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、ノッキングの振動波形は、振動レベルが所定
の区間で局所的に増大する傾向を有している。
<Problems to be Solved by the Invention> Incidentally, the vibration waveform of knocking has a tendency that the vibration level locally increases in a predetermined section.

したがって、上記のようにノッキング発生を、積分値の
ピークレベル、即ち、積分区間における特定周波数成分
の強度の総和で判別する構成では、ノッキング以外の要
因で機械振動レベルが検出区間で平均的に増大したよう
な場合でもノッキング有りと誤検出されるおそれがあっ
た。
Therefore, as described above, in the configuration in which the occurrence of knocking is determined by the peak level of the integrated value, that is, the sum of the intensities of the specific frequency components in the integration section, the mechanical vibration level increases on average in the detection section due to factors other than knocking. Even in such a case, there is a possibility that the knocking may be erroneously detected.

特に、機関の形状やノックセンサの取付位置等の条件に
よって信号レベルの小さい領域では前記総和の差を充分
確保することができない場合があり、この場合ノッキン
グ発生の有無によって前記総和に明確な差異が発生しな
いために、ノッキングを誤検出する確率が増大する。
In particular, depending on the conditions such as the shape of the engine and the mounting position of the knock sensor, it may not be possible to sufficiently secure the difference in the total sum in a region where the signal level is small.In this case, there is a clear difference in the total sum depending on whether knocking occurs. Since it does not occur, the probability of false detection of knocking increases.

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ノッキ
ング特性に見合ったノッキング検出方式により、ノッキ
ングセンサからの信号レベルが小さい場合あっても、ノ
ッキングを精度良く検出できるノッキング検出装置を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a knocking detection device capable of accurately detecting knocking even when the signal level from the knocking sensor is small, by a knocking detection method suitable for knocking characteristics. With the goal.

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明にかかる内燃機関のノッキング検出装置
は第1図に示すように構成される。
<Means for Solving the Problems> Therefore, the knocking detection device for an internal combustion engine according to the present invention is configured as shown in FIG.

第1図において、振動センサは機関本体に付設されて機
関振動を検出し、特定周波数成分抽出手段は該振動セン
サの検出信号から特定周波数成分を抽出する。
In FIG. 1, a vibration sensor is attached to an engine body to detect engine vibration, and a specific frequency component extracting means extracts a specific frequency component from a detection signal of the vibration sensor.

強度サンプリング手段は、前記抽出された特定周波数成
分の強度を、所定区間内で所定期間毎にサンプリングす
る。
The intensity sampling means samples the intensity of the extracted specific frequency component within a predetermined section for each predetermined period.

最大レベル演算手段は、各特定周波数成分の所定区間に
おいて複数個サンプリングされた強度の最大値の総和を
最大レベルとして演算する。
The maximum level calculating means calculates the sum of the maximum values of the intensities sampled in a predetermined section of each specific frequency component as the maximum level.

平均レベル演算手段は、各特定周波数成分の所定区間に
おいて複数個サンプリングされた強度の平均値の総和を
平均レベルとして演算する。
The average level calculating means calculates the sum of average values of intensities sampled in a predetermined section of each specific frequency component as an average level.

ノッキング判別手段は、最大レベル演算手段によって演
算された最大レベルと前記平均レベル演算手段によって
演算された平均レベルとの差を、バックグラウンドレベ
ルと比較してノッキングの有無を判別する。
The knocking determination means compares the difference between the maximum level calculated by the maximum level calculation means and the average level calculated by the average level calculation means with the background level to determine the presence or absence of knocking.

バックグラウンドレベル演算手段は、最大レベル演算手
段によって演算された最大レベルと平均レベル演算手段
によって演算された平均レベルとの差を、前記ノッキン
グ判別手段によりノッキング無しと判定されたときに、
加重平均した加重平均値をバックグラウンドレベルとし
て演算する。
The background level calculation means, when the knocking determination means determines that there is no knocking, the difference between the maximum level calculated by the maximum level calculation means and the average level calculated by the average level calculation means,
The weighted average value is calculated as the background level.

また、特定周波数成分毎に当該特定周波数成分のノッキ
ングに寄与する周波数寄与率を記憶した周波数寄与率記
憶手段を備え、最大レベル演算手段及び平均レベル演算
手段は、特定周波数成分の最大値及び平均値に、対応す
る周波数成分の周波数寄与率を乗じたものの総和を最大
値レベル及び平均値レベルとして演算する構成としても
よい。
Further, each of the specific frequency components is provided with a frequency contribution rate storage unit that stores a frequency contribution rate that contributes to knocking of the specific frequency component, and the maximum level calculation unit and the average level calculation unit are the maximum value and the average value of the specific frequency component. In addition, it is also possible to adopt a configuration in which the sum of products obtained by multiplying the frequency contribution rates of the corresponding frequency components is calculated as the maximum value level and the average value level.

また、第1図に鎖線で示すように、特定周波数成分毎に
当該特定周波数成分のノッキングに寄与する周波数寄与
率を記憶した周波数寄与率記憶手段を備え、最大レベル
演算手段及び平均レベル演算手段は、特定周波数成分の
最大値及び平均値を対応する周波数成分の周波数寄与率
によって補正した値の総和を最大レベル及び平均レベル
として演算するように構成してもよい。
Further, as shown by a chain line in FIG. 1, a frequency contribution rate storage unit that stores a frequency contribution rate that contributes to knocking of the specific frequency component for each specific frequency component is provided, and the maximum level calculation unit and the average level calculation unit are The maximum value and the average value of the specific frequency component may be calculated as the maximum level and the average level by summing the values corrected by the frequency contribution rate of the corresponding frequency component.

また、第1図に点線で示すように、特定周波数成分毎に
強度変化を検出する強度変化検出手段と、該強度変化検
出手段で検出された特定周波数成分の強度変化と所定の
規範変化特性とを比較して強度変化補正係数を演算する
強度変化補正係数演算手段と、を備え、平均レベル演算
手段により演算される平均レベル又は最大レベル演算手
段により演算される最大レベルは、前記強度変化補正係
数によって補正して求めるよに構成してもよい。
Further, as indicated by a dotted line in FIG. 1, an intensity change detecting means for detecting an intensity change for each specific frequency component, an intensity change of the specific frequency component detected by the intensity change detecting means, and a predetermined normative change characteristic. And an intensity change correction coefficient calculating means for calculating the intensity change correction coefficient, and the average level calculated by the average level calculating means or the maximum level calculated by the maximum level calculating means is the intensity change correction coefficient. You may comprise so that it may correct | amend and obtain | require.

また、バックグラウンドレベル演算手段におけるバック
グラウンドレベルの演算に用いる重み付け係数を、強度
変化補正係数演算手段によって演算された強度補正係数
の関数として設定する構成としてもよい。
Further, the weighting coefficient used in the background level calculation means for calculating the background level may be set as a function of the intensity correction coefficient calculated by the intensity change correction coefficient calculation means.

〈作用〉 かかる構成によると、強度が所定期間毎にサンプリング
される所定区間内における、強度の最大レベルと平均レ
ベルとの差に基づいてノッキング検出が行われるため、
ノッキング振動特性に見合った高精度なノッキング検出
を行える。
<Operation> According to such a configuration, since knocking detection is performed based on the difference between the maximum level and the average level of the intensity within a predetermined section in which the intensity is sampled at each predetermined period,
It is possible to perform highly accurate knocking detection that matches the knocking vibration characteristics.

また、周波数寄与率を用いて強度の最大レベルと平均レ
ベルとを補正する構成とすれば、ノッキングに寄与する
度合いの大きい周波数の強度をノッキング検出により大
きい割合で反映させることができるため、ノッキング検
出精度がより向上する。
Further, if the configuration is such that the maximum level and the average level of the intensity are corrected using the frequency contribution rate, the intensity of the frequency that greatly contributes to knocking can be reflected in the knocking detection at a higher rate, so that the knocking detection can be performed. The accuracy is improved.

更に、強度変化補正係数により平均レベル又は最大レベ
ルを、前記強度変化補正係数で補正する構成とすれば、
強度変化によって推定される振動特性がノッキング振動
特性に近い場合には平均レベル又は最大レベルをノッキ
ングと判定されやすくなる方向に補正することにより、
ノッキング検出精度が更に向上し、同様にバックグラウ
ンドレベルの演算に使用される重み付け係数を強度変化
補正係数で補正する構成とすれば、更に一層ノッキング
検出精度が向上する。
Further, if the intensity change correction coefficient is used to correct the average level or the maximum level by the intensity change correction coefficient,
If the vibration characteristic estimated by the intensity change is close to the knocking vibration characteristic, by correcting the average level or the maximum level in the direction in which it is easy to determine that knocking occurs,
The knocking detection accuracy is further improved, and if the weighting coefficient used for the background level calculation is also corrected by the intensity change correction coefficient, the knocking detection accuracy is further improved.

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を説明する。<Examples> Examples of the present invention will be described below.

一実施例を示す第2図において、図示しない内燃機関の
シリンダブロックに付設されたノックセンサ(振動セン
サ)1は、厚電素子を内蔵し、機関振動に応じた波形の
検出(電圧)信号を出力する。
In FIG. 2 showing one embodiment, a knock sensor (vibration sensor) 1 attached to a cylinder block of an internal combustion engine (not shown) has a built-in thick electric element and outputs a detection (voltage) signal having a waveform corresponding to engine vibration. Output.

前記ノックセンサ1の検出信号(アナログ信号)は、A
/D変換器2でA/D変換されてくし形フィルタ3に入
力される。
The detection signal (analog signal) of the knock sensor 1 is A
It is A / D converted by the / D converter 2 and input to the comb filter 3.

前記くし形フィルタ3は、複数段の単位遅延素子からな
る遅延回路4と、この遅延回路4を迂回したデータから
遅延回路4の出力データを減算する加算器5とから構成
さてれており、このくし形フィルタ3には、ノックセン
サ1の検出信号から抽出したい周波数の数に対応する数
の共振器6a〜6eが並列接続された回路が縦接接続さ
れている。
The comb filter 3 is composed of a delay circuit 4 composed of a plurality of stages of unit delay elements, and an adder 5 for subtracting the output data of the delay circuit 4 from the data bypassing the delay circuit 4. To the comb filter 3, a circuit in which a number of resonators 6a to 6e corresponding to the number of frequencies desired to be extracted from the detection signal of the knock sensor 1 are connected in parallel is vertically connected.

前記共振器6a〜6eは、相互に異なる周波数成分に共
振するようにしてあり、本実施例では、かかる共振周波
数を、ノッキング振動が顕著に表されるとされている周
波数域7kHz〜9kHzに従って7kHz,8kH
z,9kHz,10kHz,11kHzとしてある。
The resonators 6a to 6e are adapted to resonate with mutually different frequency components, and in the present embodiment, the resonance frequency is 7 kHz according to the frequency range 7 kHz to 9 kHz in which knocking vibration is said to be prominently expressed. , 8kH
z, 9 kHz, 10 kHz and 11 kHz.

前記くし形フィルタ3において、遅延回路4をバイパス
させたデータから遅延回路4で遅延されたデータを減算
することによって、検出信号レベルを全体的に減衰させ
ると共に、特に遅延時間に対応する周波数を加算器5で
消し合わせて、周波数特性として所謂くし形となる結果
が得るようになっている。
In the comb filter 3, by subtracting the data delayed by the delay circuit 4 from the data bypassed by the delay circuit 4, the detection signal level is totally attenuated, and in particular, the frequency corresponding to the delay time is added. They are erased by the device 5 to obtain a so-called comb-shaped result as a frequency characteristic.

これにより、加算器5で消し合わされる信号に基づいて
各共振器6a〜6eが共振し続けることを抑止でき、各
周波数成分の強度が遂次得られるものである。上記くし
形フィルタ3及び共振器6a〜6eによって本実施例に
おける特定周波数成分抽出手段が構成される。
As a result, the resonators 6a to 6e can be prevented from continuing to resonate based on the signals canceled by the adder 5, and the intensities of the respective frequency components can be successively obtained. The comb-shaped filter 3 and the resonators 6a to 6e constitute the specific frequency component extracting means in this embodiment.

尚、本実施例では、上記のようにくし形フィルタ3と共
振器6a〜6eとの構成によってノックセンサ1からの
信号から特定周波数成分を抽出するようにしたが、特定
周波数抽出手段としてアナログのバンドパスフィルター
を必要とする周波数の数に対応させて設け、各バンドパ
ルフィルターの出力をA/D変換してマイクロコンピュ
ータ7に読み込ませるようにしても良い。
In the present embodiment, the specific frequency component is extracted from the signal from the knock sensor 1 by the configuration of the comb filter 3 and the resonators 6a to 6e as described above. It is also possible to provide the bandpass filters in correspondence with the number of required frequencies and A / D convert the output of each bandpal filter so that the microcomputer 7 can read the outputs.

前記各共振器6a〜6eの出力、即ち、各周波数成分毎
の強度信号は、マイクロコンピュータ7に入力されるよ
うになっており、マイクロコンピュータ7は、クランク
角センサ8からの検出信号に基づいて検出される所定の
周波数分析区間において前記各共振器6a〜6eを介し
て入力されるノックセンサ1の特定周波数成分に基づ
き、図示しない内燃機関におけるノッキング発生を検出
する。
The output of each of the resonators 6a to 6e, that is, the intensity signal of each frequency component is input to the microcomputer 7, and the microcomputer 7 is based on the detection signal from the crank angle sensor 8. The occurrence of knocking in an internal combustion engine (not shown) is detected based on a specific frequency component of the knock sensor 1 input through the resonators 6a to 6e in a predetermined frequency analysis section to be detected.

かかるノッキング発生検出の内容を、第3図のフローチ
ャートに従って次に説明する。尚、本実施例において、
強度サンプリング手段,最大レベル演算手段,平均レベ
ル演算手段,ノッキング判別手段,バックグラウンドレ
ベル演算手段としての機能は、前記第3図のフローチャ
ートに示すように前記マイクロコンピュータ7がソフト
ウェア的に備えており、周波数寄与率記憶手段はマイク
ロコンピュータ7内蔵の不揮発性メモリによって構成さ
れる。
The content of such knocking occurrence detection will be described below with reference to the flowchart of FIG. In this example,
As shown in the flow chart of FIG. 3, the microcomputer 7 is provided with software as functions of intensity sampling means, maximum level calculation means, average level calculation means, knocking determination means and background level calculation means. The frequency contribution rate storage means is composed of a nonvolatile memory built in the microcomputer 7.

第3図のフローチャートに示すノッキング発生検出は、
所定の周波数分析区間において行われるものであり、前
記所定の周波数分析区間とは、例えば点火雑音を避けて
各気筒の燃焼振動をサンプリングできる区間であり、例
えば6気筒機関においてはATDC10゜〜ATDC60゜
とし、クランク角センサ8からの検出信号に基づいてか
かる所定の周波数分析区間を検出する。
The knocking occurrence detection shown in the flowchart of FIG.
This is performed in a predetermined frequency analysis section, and the predetermined frequency analysis section is, for example, a section in which combustion vibration of each cylinder can be sampled while avoiding ignition noise. For example, in a 6-cylinder engine, ATDC 10 ° to ATDC 60 °. Then, the predetermined frequency analysis section is detected based on the detection signal from the crank angle sensor 8.

周波数分析区間に入ると、前記共振器6a〜6eから所
定時間(所定期間)毎に出力させる第7図に示すような
周波数スペクトルを順に記憶することで、第4図及び第
5図に示すように、分析区間内において所定時間毎に得
られる各周波数成分f(j=0〜n)の強度(f00
10,f20,f30……fm0)、(f01,f11,f21,f
31……fm1)、(f02,f12,f22,f32……fm2)…
…(f0n,f1n,f2n,f2n,f3n……fmn)をサンプ
リングする(S1)。この機能が強度サンプリング手段
に相当する。
When the frequency analysis section is entered, the frequency spectra as shown in FIG. 7 to be output from the resonators 6a to 6e at every predetermined time (predetermined period) are sequentially stored, so that as shown in FIG. 4 and FIG. In addition, the intensity (f 00 , f 0, n) of each frequency component f j (j = 0 to n) obtained at every predetermined time in the analysis section.
f 10 , f 20 , f 30, ... F m0 ), (f 01 , f 11 , f 21 , f
31 ...... f m1 ), (f 02 , f 12 , f 22 , f 32・ ・ f m2 ) ...
.. (f 0n , f 1n , f 2n , f 2n , f 3n, ... F mn ) are sampled (S1). This function corresponds to intensity sampling means.

次に、これらのサンプリングされた強度のデータに基づ
いて、全周波数を総合した強度の最大レベルKSi を次式
により演算する(S2)。この機能が、最大レベル演算
手段に相当する。
Then, based on these sampled intensity data, the maximum intensity level KSi of all frequencies is calculated by the following equation (S2). This function corresponds to the maximum level calculation means.

KSi =fm0(max) ×KF+fm1(max) ×KF+……+f
mn(max) ×KFn ここで、fmj(max) は周波数成分fのサンプリング強
度(f0j,f1j,f2j,f3j……fmi)の中の最大値で
あり、KFは周波数成分fがノッキングに寄与する度
合いを示す周波数寄与率である。周波数寄与率KFは気
筒や機関回転速度によってばらつきであるので、気筒及
び機関回転速度に対して三次元マップに記憶したものか
ら検索によって求めるようにすれば、精度を高められ
る。
KSi = f m0 (max) × KF 0 + f m1 (max) × KF 1 + …… + f
mn (max) × KF n Here, f mj (max) is the maximum value among the sampling intensities (f 0j , f 1j , f 2j , f 3j ... f mi ) of the frequency component f j , and KF i Is a frequency contribution rate indicating the degree of contribution of the frequency component f i to knocking. Since the frequency contribution rate KF i varies depending on the cylinder and the engine rotation speed, the accuracy can be improved by searching for the cylinder and the engine rotation speed from those stored in the three-dimensional map.

この最大レベルKSLiは、ノッキングの大きさを表す指標
となる値である。
This maximum level KSLi is a value that serves as an index indicating the magnitude of knocking.

次に、同じく強度データに基づいて、全周波数を総合し
た強度の平均レベルSLi を次式により演算する(S
3)。この機能が平均レベル演算手段に相当する。
Next, based on the intensity data, the average intensity level SLi of all frequencies is calculated by the following equation (S
3). This function corresponds to the average level calculation means.

SLi={KF0/m Σfm0+KF1/mΣfm1+……KFn /mΣ
mn} このようにして求められた最大レベルKSLiと平均レベル
SLi との差を、バックグラウンドBGLiと比較してノッキ
ングの有無を判別する(S4)。即ち、BGLi+α<KSi
−SLi であるときには、ノッキングが発生していると判
定し(S5)、BGLi≧KSLi−SLi +α(αはしきい値)
であるときには、ノッキングが発生していないと判定す
る(S6)。この機能がノッキング判別手段に相当す
る。
SLi = {KF 0 / m Σf m0 + KF 1 / mΣf m1 + …… KF n / mΣ
f mn } maximum level KSLi and average level thus obtained
The presence or absence of knocking is determined by comparing the difference with SLi with the background BGLi (S4). That is, BGLi + α <KSi
When −SLi, it is determined that knocking has occurred (S5), and BGLi ≧ KSLi−SLi + α (α is a threshold value)
If it is, it is determined that knocking has not occurred (S6). This function corresponds to knocking determination means.

前記バックグラウンドレベルBGLiは、上記当該BGLiと比
較される最大レベルKSi と平均レベルSLiとの差を、上
記のノッキング判別でノッキング無しと判定されたとき
に次式により加重平均演算して求められる(S7)。こ
の機能が、バックグラウンド演算手段に相当する。
The background level BGLi is obtained by performing a weighted average calculation of the difference between the maximum level KSi and the average level SLi compared with the BGLi by the following equation when it is determined that there is no knocking in the knocking determination ( S7). This function corresponds to the background calculation means.

かかるノッキング判別によれば、最大レベルKSiと平均
レベルSLi との差は、基本的に振動レベルの最大値と平
均値との差の総和であり、ノッキング発生時には、前述
したノッキング振動の局所的に振動レベルが増大すると
いう特性により、この差は増大する。
According to such knocking discrimination, the difference between the maximum level KSi and the average level SLi is basically the sum of the differences between the maximum value and the average value of the vibration level, and when knocking occurs, the above-mentioned knocking vibration is locally detected. This difference increases due to the property of increased vibration levels.

一方、バックグラウンドレベルBGLiは、非ノッキング時
における最大レベルKSi と平均レベルSLiとの差の総和
の加重平均値である。
On the other hand, the background level BGLi is a weighted average value of the sum of the differences between the maximum level KSi and the average level SLi when not knocking.

したがって、ノッキング発生時には、(KSi −SLi)の
値はBGLiに比較して十分大きな値となり、レベルの小さ
い信号に対しても、正確なノッキング判別を行えるので
ある。
Therefore, when knocking occurs, the value of (KSi-SLi) is sufficiently larger than that of BGLi, and accurate knocking determination can be performed even for a signal with a low level.

また、ノッキングに対する寄与率の高い特定周波数を複
数選択し、強度の総和でノッキング判別を行うため、ノ
ッキング検出精度が向上し、特に本実施例では、周波数
成分毎に周波数寄与率を用いて重み付けを行って総和を
採るようにしたためノッキング検出精度はより向上す
る。
In addition, since a plurality of specific frequencies having a high contribution rate to knocking are selected and knocking determination is performed based on the sum of intensities, knocking detection accuracy is improved, and in particular, in the present embodiment, weighting is performed using a frequency contribution rate for each frequency component. The knocking detection accuracy is further improved because the sum is obtained by performing the calculation.

次に、ノッキング振動特性をより正確に捕らえて機械振
動とを区別をより明確にしてノッキング判別を行う実施
例について説明する。
Next, an example will be described in which knocking vibration characteristics are more accurately captured to make the distinction from mechanical vibration more clear and knocking determination is performed.

このものでは、平均レベルSLi の演算に際し、前記実施
例同様にして求めた周波数別の強度平均値の総和を、強
度変化補正係数KLP なる値で補正を行う。また、BGLiの
演算に際し、重み付けxを強度変化補正係数KLP の関数
として設定する。前記強度補正係数KLP を用いてノッキ
ング検出を行う本実施例のルーチンを第6図のフローチ
ャートに従って説明する。
In this method, when the average level SLi is calculated, the total sum of intensity average values for each frequency obtained in the same manner as in the above-described embodiment is corrected with a value that is an intensity change correction coefficient KLP. Also, when calculating BGLi, the weighting x is set as a function of the intensity change correction coefficient KLP. The routine of this embodiment for performing knocking detection using the intensity correction coefficient KLP will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、第3図のS1同様にして周波数成分別の強度を所
定時間毎にサンプリングした後(S11)、該周波数分析
区間に入って初めて求められる各特定周波数成分の強度
(f00,f10……fn0)を、夫々初期値として記憶する
(S12)。
First, the intensity for each frequency component is sampled at predetermined time intervals in the same manner as S1 in FIG. 3 (S11), and then the intensity of each specific frequency component (f 00 , f 10 ... .. (f n0 ) are stored as initial values (S12).

そして、各周波数成分毎に記憶された初期値が夫々変わ
らず、前記周波数分析区間において一定レベルの強度が
続くと仮定し、このときの前記強度の積分値の時間軸変
化を標本周期と前記初期値とに基づいて設定し、これを
規範変化特性とする(S13)。
Then, it is assumed that the initial values stored for each frequency component do not change, respectively, and that the intensity of a constant level continues in the frequency analysis section, and the time axis change of the integrated value of the intensity at this time is compared with the sampling period and the initial value. The value is set on the basis of the value and it is set as a reference change characteristic (S13).

次に、実際に入力される各周波数成分毎に求められる強
度の時間的推移(第7図参照)に基づき、かかる強度を
それぞれ時間軸上に標本周期ごとに積分し、周波数分析
区間内における強度変化の特性を検出する(S14)。こ
の機能が、強度変化検出手段に相当する。
Next, based on the temporal transition of the intensity actually obtained for each frequency component (see FIG. 7), the intensity is integrated for each sampling period on the time axis, and the intensity within the frequency analysis section is calculated. The change characteristic is detected (S14). This function corresponds to intensity change detection means.

そして、前述のように強度が不変であると仮定して得た
各周波数成分毎の規範変化特性と、実際に検出された各
周波数成分毎の強度積分値の変化の特性とを比較する。
(S15)。
Then, as described above, the reference change characteristic for each frequency component obtained assuming that the intensity is unchanged is compared with the actually detected change characteristic of the intensity integral value for each frequency component.
(S15).

ここで、規範変化特性は、強度変化がないことを前提と
しているのでリニアに増大することになるが、これに対
し、実際の検出信号に基づいて得た強度積分値の変化特
性が合致しない場合には、その周波数成分にノッキング
振動が含まれているために、一定の強度で安定していな
いものと推定される。そこで、周波数成分別に所定時間
毎に強度積分値が規範変化特性に合致しているか否かを
判定し、検出区間内で合致しない場合の総数Cをカウン
タで計測する。
Here, the reference change characteristic is linearly increased because it is premised that there is no change in intensity. On the other hand, when the change characteristic of the intensity integral value obtained based on the actual detection signal does not match. Is estimated to be unstable at a constant intensity because the frequency component of the noise includes knocking vibration. Therefore, it is determined whether or not the intensity integral value matches the reference variation characteristic for each predetermined time for each frequency component, and the total number C in the case where they do not match within the detection section is measured by the counter.

そして、前記総数Cに応じて強度変化補正係数KLP を設
定する。具体的には、総数Cが大きいほど、ノッキング
振動が含まれる割合が大きいのでノッキング判定がなさ
れやすくなる方向、つまり平均レベルSLi を減少させて
最大レベルKSi との差を最大させるべく小さい値に設定
する(S16)。
Then, the intensity change correction coefficient KLP is set according to the total number C. Specifically, the larger the total number C, the greater the proportion of knocking vibrations included, and therefore the direction in which knocking determination is likely to occur, that is, the average level SLi is reduced to a small value to maximize the difference from the maximum level KSi. Yes (S16).

前記S15と、このS16の機能とで強度変化補正係数演算
手段が構成される。
The intensity change correction coefficient calculation means is composed of S15 and the function of S16.

そして、強度の最大レベルKSi を第3図のS2と同様に
して演算した後(S17)、上記のようにして設定された
強度変化補正係数KLP により、平均レベルSLi を次式に
より演算する(S18)。
Then, after the maximum intensity level KSi is calculated in the same manner as S2 in FIG. 3 (S17), the average level SLi is calculated by the following equation using the intensity change correction coefficient KLP set as described above (S18). ).

SLi={KF0/m Σfm0+KF1/m Σfm1+……KFn /mΣf
mn}…KLP 次いで、最大レベルKSi と平均レベルSLi との差をバッ
クグラウンドレベルBGLiと比較してノッキングの有無を
判別し、(S19)、BGLi+α<KSi −SLi のときは、ノ
ッキング有りと判定し(S20)、BGLi+α≧KSi −SLi
のときは、ノッキング無しと判定する(S21)。
SLi = {KF 0 / m Σf m0 + KF 1 / m Σf m1 + …… KF n / mΣf
mn } ... KLP Next, the difference between the maximum level KSi and the average level SLi is compared with the background level BGLi to determine the presence or absence of knocking (S19). (S20), BGLi + α ≧ KSi-SLi
If it is, it is determined that there is no knocking (S21).

ノッキング無しと判定されたときは、バックグラウンド
レベルBGLiを演算して更新するが、その前に該演算に使
用される重み付け係数xを、強度補正係数KLP の関数と
して設定する。具体的には、KLP が大きいほどノッキン
グ振動を含む割合が小さいから、そのときのKSi −SLi
の重みを大きくしてBGLiを演算すべく、重み付け係数x
を小さい値として設定する(S22)。
When it is determined that there is no knocking, the background level BGLi is calculated and updated, but before that, the weighting coefficient x used for the calculation is set as a function of the intensity correction coefficient KLP. Specifically, the larger KLP is, the smaller the proportion of knocking vibrations is.
Weighting coefficient x to calculate BGLi by increasing the weight of
Is set as a small value (S22).

このようにして設定されたxを使用して、第3図のS7
で用いた式を用いてBGLiを演算する(S23)。
Using x set in this way, S7 in FIG.
BGLi is calculated using the equation used in (S23).

このように、強度補正係数KLP を用いることにより、ノ
ッキングの強度変化特性を捕らえて更に高精度にノッキ
ング検出を行える。
As described above, by using the intensity correction coefficient KLP, it is possible to detect the intensity change characteristic of knocking and perform knocking detection with higher accuracy.

尚、本実施例では、強度変化補正係数KLP を平均レベル
を補正する値として設定したが、最大レベルを補正する
値として設定してもよい。
In this embodiment, the intensity change correction coefficient KLP is set as a value for correcting the average level, but it may be set as a value for correcting the maximum level.

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、振動センサから
の検出信号から複数の特定周波数成分の強度を、所定区
間内で所定期間毎にサンプリングし、その最大レベルと
平均的な値である平均レベルとの差に基づいてノッキン
グ検出を行うようにしたため、ノッキング特性に見合っ
た高精度な検出を行える。また、周波数寄与率や強度変
化補正係数を用いて補正演算することにより、ノッキン
グ精度を更に高めることができるという効果が得られ
る。
<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, the intensities of a plurality of specific frequency components from the detection signal from the vibration sensor are sampled at predetermined intervals within a predetermined interval, and the maximum level and the average value are averaged. Since the knocking detection is performed based on the difference from the average level, which is a value, it is possible to perform highly accurate detection matching the knocking characteristic. Further, by performing the correction calculation using the frequency contribution rate and the intensity change correction coefficient, the effect that the knocking accuracy can be further enhanced is obtained.

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

第1図は本発明の構成を示すブロック図、第2図は本発
明の一実施例を示すシステムブロック図、第3図は同上
実施例におけるノッキング検出制御の内容を示すフロー
チャート、第4図及び第5図はそれぞれ同上実施例にお
ける特定周波数成分毎の強度のサンプリングの様子を示
すタイムチャート、第6図は別の実施例ににおけるノッ
キング検出制御の内容を示すフローチャート、第7図は
同上実施例における周波数スペクトルの一例を示す線
図、第8図は従来のノッキング検出装置の一例を示すブ
ロック図である。 1……ノックセンサ(振動センサ)、2……A/D変換
器、3……くし形フィルタ、4……遅延回路、5……加
算器、6a〜6e……共振器、7……マイクロコンピュ
ータ、8……クランク角センサ
1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, FIG. 2 is a system block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a flowchart showing the contents of knocking detection control in the same embodiment, FIG. FIG. 5 is a time chart showing the state of intensity sampling for each specific frequency component in the same embodiment, FIG. 6 is a flowchart showing the contents of knocking detection control in another embodiment, and FIG. 7 is the same embodiment. FIG. 8 is a diagram showing an example of a frequency spectrum in FIG. 8, and FIG. 8 is a block diagram showing an example of a conventional knocking detection device. 1 ... Knock sensor (vibration sensor), 2 ... A / D converter, 3 ... Comb filter, 4 ... Delay circuit, 5 ... Adder, 6a-6e ... Resonator, 7 ... Micro Computer, 8 ... Crank angle sensor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】機関本体に付設されて機関振動を検出する
振動センサと、 該振動センサの検出信号から複数の特定周波数成分を抽
出する特定周波数成分抽出手段と、 該特定周波数成分抽出手段で抽出された複数の特定周波
数成分の強度を夫々所定区間内で所定期間毎にサンプリ
ングする強度サンプリング手段と、 前記各特定周波数成分の所定区間において複数個サンプ
リングされた強度の最大値の総和を最大レベルとして演
算する最大レベル演算手段と、 前記各特定周波数成分の所定区間において複数個サンプ
リングされた強度の平均値の総和を平均レベルとして演
算する平均レベル演算手段と、 前記最大レベル演算手段によって演算された最大レベル
と前記平均レベル演算手段によって演算された平均レベ
ルとの差を、バックグラウンドレベルと比較してノッキ
ングの有無を判別するノッキング判別手段と、 前記最大レベル演算手段によって演算された最大レベル
と前記平均レベル演算手段によって演算された平均レベ
ルとの差を、前記ノッキング判別手段によりノッキング
無しと判定されたときに加重平均した加重平均値をバッ
クグラウンドレベルとして演算するバックグラウンドレ
ベル演算手段と、を含んで構成されたことを特徴とする
内燃機関のノッキング検出装置。
1. A vibration sensor attached to an engine body for detecting engine vibration, a specific frequency component extracting means for extracting a plurality of specific frequency components from a detection signal of the vibration sensor, and an extraction by the specific frequency component extracting means. Intensity sampling means for sampling the intensity of each of the plurality of specified frequency components for each predetermined period within a predetermined interval, and the sum of the maximum values of the intensities sampled in the predetermined interval of each specific frequency component as the maximum level. A maximum level calculating means for calculating, an average level calculating means for calculating a sum of average values of intensities sampled in a predetermined section of each specific frequency component as an average level, and a maximum calculated by the maximum level calculating means The difference between the level and the average level calculated by the average level calculating means is calculated as the background. A knocking determination means for determining presence or absence of knocking by comparing with a bell, and a difference between the maximum level calculated by the maximum level calculation means and the average level calculated by the average level calculation means, the knocking determination means knocks A knocking detection device for an internal combustion engine, comprising: a background level calculating means for calculating a weighted average value obtained by performing a weighted average as a background level when it is determined to be absent.
【請求項2】特定周波数成分毎に当該特定周波数成分の
ノッキングに寄与する周波数寄与率を記憶した周波数寄
与率記憶手段を備え、最大レベル演算手段及び平均レベ
ル演算手段は、特定周波数成分の最大値及び平均値を対
応する周波数成分の周波数寄与率によって補正した値の
総和を最大レベル及び平均レベルとして演算してなる請
求項1に記載の内燃機関のノッキング検出装置。
2. A frequency contribution rate storage means for storing a frequency contribution rate that contributes to knocking of the specific frequency component for each specific frequency component, wherein the maximum level calculation means and the average level calculation means are the maximum values of the specific frequency components. 2. The knocking detection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the sum of values obtained by correcting the average value and the frequency contribution rate of the corresponding frequency component is calculated as the maximum level and the average level.
【請求項3】特定周波数成分毎に強度変化を検出する強
度変化検出手段と、該強度変化検出手段で検出された特
定周波数成分の強度変化と所定の規範変化特性とを比較
して強度変化補正係数を演算する強度変化補正係数演算
手段と、を備え、平均レベル演算手段により演算される
平均レベル又は最大レベル演算手段により演算される最
大レベルは、前記強度変化補正係数によって補正して求
められる請求項1又は2に記載の内燃機関のノッキング
検出装置。
3. An intensity change correction means for detecting an intensity change for each specific frequency component, and an intensity change correction by comparing the intensity change of the specific frequency component detected by the intensity change detection means with a predetermined reference change characteristic. An intensity change correction coefficient calculation means for calculating a coefficient, and the average level calculated by the average level calculation means or the maximum level calculated by the maximum level calculation means is obtained by correcting the intensity change correction coefficient. Item 3. A knocking detection device for an internal combustion engine according to item 1 or 2.
【請求項4】バックグラウンドレベル演算手段における
バックグラウンドレベルの演算に用いる重み付け係数
を、強度変化補正係数演算手段によって演算された強度
補正係数の関数として設定してなる請求項3に記載の内
燃機関のノッキング検出装置。
4. The internal combustion engine according to claim 3, wherein the weighting coefficient used in the background level calculation means for calculating the background level is set as a function of the intensity correction coefficient calculated by the intensity change correction coefficient calculation means. Knocking detection device.
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