JPH0792415B2 - Knocking detection device for internal combustion engine - Google Patents
Knocking detection device for internal combustion engineInfo
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- JPH0792415B2 JPH0792415B2 JP1230146A JP23014689A JPH0792415B2 JP H0792415 B2 JPH0792415 B2 JP H0792415B2 JP 1230146 A JP1230146 A JP 1230146A JP 23014689 A JP23014689 A JP 23014689A JP H0792415 B2 JPH0792415 B2 JP H0792415B2
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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係り、詳し
くは、ノッキングの検出方法を改良し、筒内の圧力変化
波形から1サイクル毎のクランク角に対する熱発生を演
算し、例えば正常燃焼による熱発生部とノッキングによ
る熱発生との比を取り、この値によってノックの強度を
判定するノッキング検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine knocking detection device, and more particularly, to an improved knocking detection method, which uses a cylinder pressure change waveform to determine a crank cycle of each cycle. The present invention relates to a knocking detection device that calculates heat generation with respect to a corner, obtains a ratio of heat generation due to normal combustion and heat generation due to knocking, and determines the strength of knock by this value.
(従来の技術) 車両や機関の電子制御技術が大々的に用いられるように
なってからは、ノッキングに対する取り組み方も多様に
なってきており、以前のようなノッキングの発生を燃焼
室の形状やガス流動などの改良・燃焼のオクタン価を高
くすることなどにより低減する手法に加えて、走行状態
に応じて点火時期を人間の耳には感じない程度に軽微な
ノッキングの発生する限界付近まで進めるように制御
し、燃料性状の違いや機関の要求オクタン価の経時変化
に拘らず、その条件との最良の燃費や動力性能を得よう
とする、ノッキング制御技術が量産車にも用いられるよ
うになってきている。近時は、このノッキング制御技術
を六気筒機関の気筒ごとに適用したものも出現してい
る。また、最近の電子制御によるオンボード・ノッキン
グ制御ではノッキングの検出と定量化技術が重要となっ
ている。(Prior art) Since electronic control technology for vehicles and engines has been widely used, approaches to knocking have been diversified. In addition to improvements such as flow and reduction of combustion by increasing the octane number, the ignition timing is advanced to the limit where slight knocking occurs to the extent that human ears do not feel it depending on the running condition. Knocking control technology is being used in mass-produced vehicles to control and to obtain the best fuel economy and power performance with those conditions regardless of differences in fuel properties and changes in engine octane number over time. There is. Recently, the knocking control technology has been applied to each cylinder of a six-cylinder engine. Also, in recent on-board knock control by electronic control, knock detection and quantification technology is important.
自動車用として車載可能と考えられるノッキング検出方
法は検知する物理量によって分類され、筒内圧力、エン
ジン振動、燃焼光、ノッキング音、シリンダ内イオン電
流等の各種の方法がある。Knocking detection methods that can be installed in vehicles for automobiles are classified according to the physical quantity to be detected, and there are various methods such as cylinder pressure, engine vibration, combustion light, knocking sound, and ion current in cylinder.
このうち代表的な従来の内燃機関のノッキング検出装置
としては、例えば「自動車技術」1986Vol・40 NO11に記
載されたものがある。この装置では、点火プラグに筒内
圧センサを取り付け、筒内圧センサの出力に基づく燃焼
室内圧力変化波形のうちノッキング周波数付近の高周波
成分う検出して、その振動強さを数値化し、統計処理に
よりノッキングレベルを決定している。Among them, a typical conventional knocking detection device for an internal combustion engine is, for example, one described in "Automotive Technology" 1986 Vol. 40 NO11. In this device, an in-cylinder pressure sensor is attached to the spark plug, a high-frequency component near the knocking frequency is detected in the pressure change waveform of the combustion chamber based on the output of the in-cylinder pressure sensor, the vibration strength is quantified, and statistically processed knocking The level has been decided.
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来の内燃機関のノッキング
検出装置にあっては、筒内圧センサによる検出振動が取
付位置、センサ種類、センサ形式、検出気筒により影響
を受けるため、エンジンの機種毎にノック検出のロジッ
クを適合させる必要があり、工数の増加、コストの増加
を招く他、ロジックの適合が十分でない場合は検出精度
が悪化するという問題点があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a conventional knocking detection device for an internal combustion engine, the vibration detected by the in-cylinder pressure sensor is affected by the mounting position, sensor type, sensor type, and detection cylinder. However, it is necessary to adapt the knock detection logic for each engine model, which causes an increase in man-hours and cost, and there is a problem that the detection accuracy is deteriorated when the logic is not sufficiently adapted.
また、従来のノッキング検出方法に用いられている筒内
圧センサは、エンジンの特殊加工を必要としない点で、
有効性大であるが、燃焼圧力に加え、エンジン本体の振
動、回転による機械的振動をも含むため、センサ出力か
ら得られる高周波信号成分を利用する方法では、ノイズ
となる振動分を分離するのに困難があり、したがって、
正規のノック成分を正確に検出できず、検出精度が十分
でないという問題点があった。Further, the in-cylinder pressure sensor used in the conventional knocking detection method does not require special processing of the engine,
Although it is highly effective, in addition to combustion pressure, it also includes mechanical vibration due to engine vibration and rotation. Therefore, in the method that uses the high-frequency signal component obtained from the sensor output, the vibration component that causes noise is separated. Have difficulties, and therefore
There is a problem that the regular knock component cannot be detected accurately and the detection accuracy is not sufficient.
例えば、高回転になると高周波の振動成分が増加し、特
に正規のノック成分を分離するのが困難になる。For example, at high rotations, high-frequency vibration components increase, and it becomes difficult to separate a particular knock component.
この場合に、ノック振動領域のノイズに対応する高周波
成分をカットすることも考えられるが、筒内圧信号に重
畳した電気ノイズや機械ノイズはノック振動とは異なる
ため、このような単なる高周波カットだけでは筒内圧信
号にノイズが残り、このデータを基に演算を行っても有
効な解決策とはならない。In this case, it is conceivable to cut the high frequency component corresponding to the noise in the knock vibration region, but electrical noise and mechanical noise superimposed on the in-cylinder pressure signal are different from knock vibration. Noise remains in the in-cylinder pressure signal, and an operation based on this data is not an effective solution.
(発明の目的) そこで本発明は、センサで検出した燃焼室圧力の高周波
成分をカットした圧力変化波形から1サイクル毎のクラ
ンク角に対する熱発生を演算し、例えば正常燃焼による
熱発生とノッキングによる熱発生の比をとり、この値に
よってノックの強度を判定することにより、エンジン機
種、センサ出力の固体差に拘らず、しかもロジックを変
更することなしにノイズの影響を有効に除去して工数や
コストの低減を図り、かつ検出精度を向上させることを
目的としている。(Object of the invention) Therefore, the present invention calculates heat generation for a crank angle for each cycle from a pressure change waveform obtained by cutting a high frequency component of the combustion chamber pressure detected by a sensor, for example, heat generation due to normal combustion and heat due to knocking. By taking the generation ratio and determining the strength of knock by this value, the effect of noise can be effectively removed regardless of the engine model and the individual difference of the sensor output, and without changing the logic, the man-hours and cost can be reduced. Is intended to be reduced and the detection accuracy is improved.
(課題を解決するための手段) 本発明による内燃機関のノッキング検出装置は上記目的
達成のため、その基本概念図を第1図に示すように、燃
焼圧力若しくはこれに比例して変化する信号を出力する
圧力検出手段aと、圧力検出手段aの出力から所定の高
周波成分を除去する除去手段b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、エンジンのクランク
角を検出するクランク角検手段dと、圧力検出手段aで
検出した燃焼圧力の高周波成分を除去した圧力変化波形
およびエンジンの運転状態に基づいて1サイクル中のク
ランク角に対する全熱発生を演算するとともに、読込禁
止が指令されると前記燃焼圧力の読み込みを停止し、そ
の間は推定手段gにより推定された燃焼圧力を用いて全
熱発生の演算を行う全熱演算手段eと、圧力検出手段a
の出力から所定の高周波成分を抽出し、該高周波成分の
レベルが所定値以上のときあるいはクランク角が所定値
のときの1つ以上のものに基づいて前記読込禁止を指令
する禁止指令手段fと、前途読込禁止が指令されている
とき、その期間は燃焼圧力の前後の値から禁止指令期間
中の燃焼圧力を推定する前記推定手段gと、1サイクル
中におけるノッキングによる熱発生の開始点を特定する
開始点特定手段hと、1サイクル中におけるノッキング
による熱発生を演算するとともに、読込禁止が指令され
ると前記全熱演算手段eと同様に、その間は燃焼圧力の
読み込みを停止し、推定された燃焼圧力を用いて熱発生
を演算するノック熱演算手段iと、1サイクル中の正常
燃焼による熱発生または全熱発生のうち1つ以上のもの
とノッキングによる熱発生との比を演算し、この比に基
づいてノッキングの強度を判定するノック強度判定手段
jと、を備えている。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the knocking detection device for an internal combustion engine according to the present invention, as shown in the basic conceptual diagram of FIG. 1, shows a combustion pressure or a signal that changes in proportion to the combustion pressure. A pressure detecting means a for outputting, a removing means b for removing a predetermined high frequency component from the output of the pressure detecting means a, an operating state detecting means c for detecting an operating state of the engine, and a crank angle for detecting a crank angle of the engine. The total heat generation for the crank angle in one cycle is calculated based on the detecting means d, the pressure change waveform obtained by removing the high frequency component of the combustion pressure detected by the pressure detecting means a, and the operating state of the engine, and the read prohibition command is issued. Then, the reading of the combustion pressure is stopped, and during that time, the total heat calculation means e for calculating the total heat generation using the combustion pressure estimated by the estimation means g and the pressure Force detection means a
And a prohibition command means f for instructing the reading prohibition on the basis of one or more of the high frequency components extracted from the output of the above, and the level of the high frequency components being a predetermined value or more or the crank angle being a predetermined value. When the pre-reading prohibition is instructed, the estimation means g for estimating the combustion pressure during the prohibition instruction period from the values before and after the combustion pressure during that period and the starting point of heat generation due to knocking in one cycle are specified. The starting point specifying means h for calculating the heat generation due to knocking in one cycle is calculated, and when the reading prohibition is instructed, the reading of the combustion pressure is stopped during that time as in the case of the total heat calculating means e, and is estimated. Knock heat calculation means i for calculating heat generation using the combustion pressure, and one or more of heat generation or total heat generation by normal combustion in one cycle and knocking. Calculating a ratio of the heat generation, and a, a knock intensity determining unit j determining the intensity of knocking on the basis of this ratio.
(作用) 本発明では、圧力検出手段により検出した燃焼室圧力の
高周波成分をカットした圧力変化波形から1サイクル毎
のクランク角に対する熱発生が演算される。この場合、
燃焼圧力の所定の高周波成分が所定値以上になると、あ
るいは所定のクランク角のときの1つ以上の条件が満た
されると、燃焼圧力の読み込みが禁止され、その期間は
前後の値から燃焼圧力が推定されて熱発生が演算され
る。(Operation) In the present invention, the heat generation for the crank angle for each cycle is calculated from the pressure change waveform obtained by cutting the high frequency component of the combustion chamber pressure detected by the pressure detection means. in this case,
When the predetermined high frequency component of the combustion pressure exceeds a predetermined value, or when one or more conditions at a predetermined crank angle are satisfied, the reading of the combustion pressure is prohibited, and the combustion pressure is changed from the previous and next values during that period. The heat generation is estimated and calculated.
その後、正常燃焼による熱発生(又は全熱発生でもよ
い)とノッキングによる熱発生との比が求められ、この
比に基づいてノック強度が判定される。Then, the ratio of heat generation due to normal combustion (or total heat generation may be used) and heat generation due to knocking is obtained, and the knock strength is determined based on this ratio.
したがって、従来のように振動強さを数値化するのと異
なり、クランク角に対する熱発生の変化に基づいている
から、エンジン機種、センサ出力の固体差に拘らず、し
かもロジックの変更を要せずに精度良くノッキングを検
出することが可能になる。また、ノイズの影響が有効に
除去され、極めて高精度にノッキングの検出ができる。Therefore, unlike the conventional method of digitizing vibration intensity, it is based on the change in heat generation with respect to the crank angle, so it does not require logic changes regardless of the engine model and sensor output differences. It is possible to detect knocking with high accuracy. Further, the influence of noise is effectively removed, and knocking can be detected with extremely high accuracy.
(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
第2〜12図は本発明に係る内燃機関のノッキング検出装
置の第1実施例を示す図であり、本発明を燃焼制御装置
に適用した例を示す図である。2 to 12 are diagrams showing a first embodiment of a knocking detection device for an internal combustion engine according to the present invention, and are diagrams showing an example in which the present invention is applied to a combustion control device.
まず、構成を説明する。第2図は燃焼制御装置の全体構
成図であり、この図において、1はエンジンであり、吸
入空気はエアクリーナ2から吸気管3を通して各気筒に
供給され、燃料は噴射信号Siに基づきインジェクタ4に
より噴射される。気筒内の混合気は点火信号Spに基づく
点火プラグ5の放電作用によって爆発、燃焼し、排気に
なって排気管6から排出される。First, the configuration will be described. FIG. 2 is an overall configuration diagram of the combustion control device, in which 1 is an engine, intake air is supplied from an air cleaner 2 to each cylinder through an intake pipe 3, and fuel is injected by an injector 4 based on an injection signal Si. Is jetted. The air-fuel mixture in the cylinder explodes and burns due to the discharge action of the ignition plug 5 based on the ignition signal Sp, becomes exhaust gas, and is exhausted from the exhaust pipe 6.
エンジ1に吸入される空気流量Qaはエアフローメータ7
により検出され、吸気管3内の絞弁8によって制御され
る。また、吸気管3内の吸入負圧(ブースト)は吸気圧
センサ9により検出され、エンジン1のクランク角はク
ランク角センサ(クランク角検出手段)10により検出さ
れる。なお、クランク角センサ10の出力パルスを計数す
ることにより、エンジン回転数Nが算出される。The air flow rate Qa drawn into the engine 1 is the air flow meter 7
And is controlled by the throttle valve 8 in the intake pipe 3. The intake negative pressure (boost) in the intake pipe 3 is detected by an intake pressure sensor 9, and the crank angle of the engine 1 is detected by a crank angle sensor (crank angle detecting means) 10. The engine speed N is calculated by counting the output pulses of the crank angle sensor 10.
排気中の酸素濃度は排気管6に設けた酸素センサ11によ
り検出され、ウォータージャケットを流れる冷却水の温
度は水温センサ12により検出される。さらに、各気筒の
燃焼圧力(筒内圧)は筒内圧センサ(圧力検出手段)13
により検出され、筒内圧センサ13は点火プラグ5の座金
として締付、固定されている。なお、燃焼圧力に比例し
て変化する信号を発生するものであれば、筒内圧センサ
13に限らず、例えば点火プラグ5の本体に感圧素子を内
蔵したようなものでもよい。The oxygen concentration in the exhaust gas is detected by the oxygen sensor 11 provided in the exhaust pipe 6, and the temperature of the cooling water flowing through the water jacket is detected by the water temperature sensor 12. Further, the combustion pressure (cylinder pressure) of each cylinder is measured by a cylinder pressure sensor (pressure detecting means) 13
The in-cylinder pressure sensor 13 is tightened and fixed as a washer of the ignition plug 5. If a signal that changes in proportion to the combustion pressure is generated, the cylinder pressure sensor
Not limited to 13, the main body of the ignition plug 5 may have a pressure-sensitive element incorporated therein.
上記エアフローメータ7、クランク角センサ10、酸素セ
ンサ11および水温センサ12は運転状態検出手段14を構成
しており、運転状態検出手段14および筒内圧センサ13か
らの出力はコントロールユニット20に入力される。コン
トロールユニット20はマイクロコンピュータや電子回路
によって構成され、ノッキングの検出や該検出結果に基
づくノック抑制制御およびその他の燃焼制御に必要な処
理値を演算し、前記噴射信号Siや点火信号Spを出力す
る。The air flow meter 7, the crank angle sensor 10, the oxygen sensor 11 and the water temperature sensor 12 constitute an operating state detecting means 14, and the outputs from the operating state detecting means 14 and the cylinder pressure sensor 13 are input to the control unit 20. . The control unit 20 is composed of a microcomputer and an electronic circuit, calculates a processing value necessary for knocking detection and knock suppression control and other combustion control based on the detection result, and outputs the injection signal Si and the ignition signal Sp. .
ここで、コントロールユニット20の機能のうち特にノッ
キング検出に関連する部分の構成は第3図のように示さ
れる。第3図において、筒内圧センサ13の出力信号は高
周波カットフィルタ21に入力されて所定の高周波成分が
除去された後、A/D変換器22によってA/D変換され読込禁
止回路23に入力される。読込禁止回路23は比較器24の出
力が“H"レベルであるとき、A/D変換器22の出力がノッ
ク強度演算回路25へ読み込まれるのを禁止し、“L"レベ
ルのときは読み込みを許容する。ここで、高周波カット
フィルタ21を用いて高周波成分をカットするのは、ノッ
キングの検出に際してノイズ成分を有効に除去するため
であり、高周波成分をカットするためのカットオフ周波
数は第4図に示すようにエンジン回転数Nに比例して変
化させる。具体的には、クランク角センサ10の出力に基
づいてエンジン回転数Nを算出し、この算出結果により
フィルタ選定回路26が第4図の特性から最適なカットオ
フ周波数を選定して高周波カットフィルタ21にその旨を
出力し、高周波カットフィルタ21はこの選定された周波
数帯の高周波成分をカットする。Here, among the functions of the control unit 20, the configuration of the part particularly related to knocking detection is shown in FIG. In FIG. 3, the output signal of the in-cylinder pressure sensor 13 is input to the high frequency cut filter 21 to remove a predetermined high frequency component, and then A / D converted by the A / D converter 22 and input to the read inhibit circuit 23. It The read prohibition circuit 23 prohibits the output of the A / D converter 22 from being read into the knock intensity calculation circuit 25 when the output of the comparator 24 is at “H” level, and does not read when the output is at “L” level. Tolerate. Here, the high frequency component is cut by using the high frequency cut filter 21 in order to effectively remove the noise component when detecting knocking, and the cutoff frequency for cutting the high frequency component is as shown in FIG. Is changed in proportion to the engine speed N. Specifically, the engine speed N is calculated based on the output of the crank angle sensor 10, and the filter selection circuit 26 selects the optimum cutoff frequency from the characteristics shown in FIG. To that effect, and the high frequency cut filter 21 cuts off the high frequency components of the selected frequency band.
なお、高周波カットフィルタ21としては、例えばアナロ
グフィルタが用いられる。このフィルタは抵抗成分が周
波数依存性を持つ素子の組み合わせで、入力信号の減衰
比に周波数依存を持たせることにより、任意の周波数域
を透過、又は遮断するものであり、フィルタの種類とし
ては、ベッセルフィルタやバタワースフィルタがある。
上記高周波カットフィルタ21およびフィルタ選定回路26
は除去手段27を構成する。なお、高周波カットフィルタ
21は、アナログフィルタに限らず、その他のものとし
て、例えばフーリエ変換を利用したフィルタを用いても
よい。このフィルタは入力信号を各項が各周波数に対応
する多項式であるフーリエ級数に展開し、この項のう
ち、遮断しようとする周波数域に相当する項を削除した
多項式を算出し、さらにこの式から再び信号を構成する
ことにより、任意の周波数域を透過又は遮断するフィル
タである。As the high frequency cut filter 21, for example, an analog filter is used. This filter is a combination of elements in which the resistance component has frequency dependency, and allows the attenuation ratio of the input signal to have frequency dependency, so that it passes or blocks an arbitrary frequency range. There are Bessel filters and Butterworth filters.
The high frequency cut filter 21 and the filter selection circuit 26
Constitutes the removing means 27. High frequency cut filter
The filter 21 is not limited to the analog filter, and other filters such as a filter using Fourier transform may be used. This filter expands the input signal into a Fourier series, where each term is a polynomial corresponding to each frequency, calculates the polynomial in which the terms corresponding to the frequency range to be cut off are deleted, and from this equation It is a filter that transmits or blocks an arbitrary frequency range by reconstructing a signal.
一方、筒内圧センサ13の出力は途中で分岐してハイパス
フィルタ28にも入力されており、ハイパスフィルタ28は
圧力振動信号のうちから所定の高周波成分のみを通過さ
せて比較器24に出力する。比較器24の他方の入力端子に
は所定の基準値が入力されており、比較器24は圧力振動
信号の高周波成分、すなわち所定の高周波振動が基準値
を超えると“H"レベルの信号を読込禁止回路23および筒
内圧推定回路29に出力する。筒内圧推定回路(推定手段
に相当)29は比較器24の出力が“H"レベルであるとき、
筒内圧力(燃焼圧力)の前後の値から読込禁止指令期間
中の筒内圧力を推定してノック強度演算回路25に出力す
る。ノック強度演算回路25には筒内圧推定回路29、読込
禁止回路23の信号の他にクランク角センサ10および運転
状態検出手段14からの信号も入力されており、ノック強
度演算回路25は熱発生演算部(全熱演算手段に相当)3
0、ノッキング熱発生開始点検出部(開始点特定手段に
相当)31、ノック部熱発生演算部(ノック熱演算手段に
相当)32およびノック強度演算部(ノック強度判定手段
に相当)33により構成される。On the other hand, the output of the in-cylinder pressure sensor 13 is branched in the middle and is also input to the high-pass filter 28, and the high-pass filter 28 passes only a predetermined high-frequency component from the pressure vibration signal and outputs it to the comparator 24. A predetermined reference value is input to the other input terminal of the comparator 24, and the comparator 24 reads the “H” level signal when the high frequency component of the pressure vibration signal, that is, the predetermined high frequency vibration exceeds the reference value. It is output to the inhibition circuit 23 and the cylinder pressure estimation circuit 29. The in-cylinder pressure estimation circuit (corresponding to the estimation means) 29, when the output of the comparator 24 is at the “H” level,
The in-cylinder pressure during the read prohibition command period is estimated from the values before and after the in-cylinder pressure (combustion pressure) and output to the knock intensity calculation circuit 25. In addition to the signals from the in-cylinder pressure estimation circuit 29 and the read prohibition circuit 23, signals from the crank angle sensor 10 and the operating state detection means 14 are also input to the knock intensity calculation circuit 25, and the knock intensity calculation circuit 25 calculates heat generation. Department (corresponding to total heat calculation means) 3
0, knocking heat generation start point detection section (corresponding to start point specifying means) 31, knock part heat generation calculation section (corresponding to knock heat calculation means) 32, and knock strength calculation section (corresponding to knock strength determination means) 33 To be done.
熱発生演算部30は筒内圧力センサ13で検出した燃焼圧力
の高周波成分を除去した圧力変化波形からエンジン1の
運転状態に基づいて1サイクル中のクランク角に対する
全熱発生を演算するとともに、読込禁止が指令されると
燃焼圧力の読み込みを停止し、その間は筒内圧推定回路
29により推定された燃焼圧力を用いて熱発生の演算を行
う。ノッキング熱発生開始点検出部31は1サイクル中に
おけるノッキングによる熱発生の開始点を特定する。ま
た、ノック部熱発生演算部32は1サイクル中におけるノ
ッキングによる熱発生を演算し、ノック強度演算部33は
1サイクル中の全熱発生とノックングによる熱発生との
比を演算し、この比に基づいてノッキングの強度を判定
し、判定結果をノック強度信号出力回路34に出力する。
ノック強度信号出力回路34は該判定結果に対応するノッ
ク強度信号を発生、この信号はノック抑制制御の情報に
用いられる。また、ノッキング制御のみならず、例えば
ノックを検出するためのデータとしてノック強度入力計
への入力データとして用いられることもある。上記読込
禁止回路23、比較器24およびハイパスフィルタ28は全体
として禁止指令手段35を構成する。The heat generation calculation unit 30 calculates the total heat generation for the crank angle during one cycle based on the operating state of the engine 1 from the pressure change waveform obtained by removing the high frequency component of the combustion pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 13, and reads it. When the prohibition is commanded, the reading of combustion pressure is stopped, and the cylinder pressure estimation circuit
Calculation of heat generation is performed using the combustion pressure estimated by 29. Knocking heat generation start point detection unit 31 identifies a starting point of heat generation due to knocking in one cycle. Further, the knock part heat generation calculation unit 32 calculates the heat generation due to knocking in one cycle, and the knock strength calculation unit 33 calculates the ratio between the total heat generation during one cycle and the heat generation due to knocking. The strength of knocking is determined based on the determination result, and the determination result is output to the knock intensity signal output circuit 34.
Knock strength signal output circuit 34 generates a knock strength signal corresponding to the determination result, and this signal is used for knock suppression control information. In addition to knocking control, it may be used as input data to a knock intensity input meter as data for detecting knocking, for example. The read prohibition circuit 23, the comparator 24, and the high-pass filter 28 together constitute prohibition command means 35.
次に、作用を説明する。Next, the operation will be described.
エンジン1が運転を開始すると各気筒の燃焼室内の燃焼
圧力が変化し、1サイクル毎に燃焼圧力のピークが現れ
る。この場合の熱発生の演算は第5図に示すように高周
波成分を除去された燃焼圧力信号の値がノック検出状態
における燃料基本噴射量Tp若しくは吸入負圧(ブース
ト)や吸入空気量の関数として計算される値Po、 Po=func(Tp or Boost) を超えた点から開始される。When the engine 1 starts operating, the combustion pressure in the combustion chamber of each cylinder changes, and a peak of the combustion pressure appears every cycle. As shown in FIG. 5, the calculation of heat generation in this case is such that the value of the combustion pressure signal from which the high frequency component has been removed is a function of the fuel basic injection amount Tp or the intake negative pressure (boost) or the intake air amount in the knock detection state. It starts from the point where the calculated values Po and Po = func (Tp or Boost) are exceeded.
熱発生量の計算は後述のステップS15で実行されるが、
説明の都合上これを先に述べると、具体的には次のよう
にして行われる。いま、第6図に示すようにシリンダ36
についてストロークボリウムをVST、燃焼室ボリウムをV
C、コンロッドの長さをCL、半径をrとすると、圧縮比r
cは で表され、これから第7図に示すようにあるクランク角
(θ)における総合のボリウムV(θ)は なる式で表される。また、第7図に示すように圧縮行程
中の燃焼圧力波形からTDC前60°と44°に相当する燃焼
圧力P1,P2とその点のボリウムV1,V2とからポリトロー
プ指数PNを として計算する。さらに、実際上は単位クランク角毎の
燃焼圧力P(I)とボリウムV(I)が順次演算されて
全熱発生量が求められるが、各単位クランク角毎の演算
は、例えば第8図(a)に示すようにP(I)、V
(I)に対し次のクランク角ではP(I+1)、V(I
+1)として計算され、このような圧力変化の内訳は第
8図(b)に示すようにタイミングt1(Iに相当)とタ
イミングt2(I+1に相当)とでは、燃焼による圧力増
加とピストン運動による圧力増加の両方が含まれてい
る。そして、熱発生量の演算に必要な1つの係数FKを 但し、Cv:定積比熱 R:気体定数 とし、圧縮開始点のストロークボリウムを V(1)=VST とすると、全熱発生量QAは なる式により求められる。The calculation of heat generation amount is executed in step S 15 described below,
For convenience of explanation, this will be described first, specifically, as follows. Now, as shown in FIG. 6, the cylinder 36
About stroke volume VST, combustion chamber volume V
C, the connecting rod length is CL, and the radius is r, the compression ratio r
c is And the total volume V (θ) at a certain crank angle (θ) as shown in FIG. It is expressed by Also, as shown in Fig. 7, the polytropic index PN is calculated from the combustion pressure waveforms during the compression stroke from the combustion pressures P 1 and P 2 corresponding to 60 ° and 44 ° before TDC and the volumes V 1 and V 2 at that point. Calculate as. Further, in actuality, the combustion pressure P (I) and the volume V (I) for each unit crank angle are sequentially calculated to obtain the total heat generation amount, but the calculation for each unit crank angle is performed by, for example, FIG. P (I), V as shown in a)
In contrast to (I), P (I + 1), V (I
+1), and the breakdown of such a pressure change is as shown in FIG. 8B, at the timing t 1 (corresponding to I) and the timing t 2 (corresponding to I + 1), the pressure increase due to combustion and the piston Both increased pressure due to exercise is included. Then, calculate one coefficient F K necessary for calculation of heat generation amount. However, if Cv: constant volume specific heat R: gas constant and the stroke volume at the compression start point is V (1) = VST, the total heat generation Q A is It is calculated by
次に、ノッキングによる熱発生部分の演算を行うが、ノ
ッキングによる熱発生部は第9図にハッチングで示すよ
うな部分となる。この場合、ノッキングによる熱発生部
の開始点としてクランク角に対する熱発生変化の変曲点
で熱発生開始点と終了点の中点、又は圧縮上死点(若し
くは点火時期)より遅れた変曲点をノックによる熱発生
開始点として用いる。このような方法でノック開始点を
決めることにより、実際の燃焼状態にマッチして精度良
く開始点の特定が行われる。一方、ノッキングによる熱
発生の終点としてクランク角に対する熱発生が0となる
点を用いる。そして、ノッキングによる熱発生量QBは、
ノック開始点と終了点を直線で結び、この直線を超える
熱発生部分(ハッチング部分)として求める。Next, the calculation of the heat generation portion due to knocking is performed. The heat generation portion due to knocking is the portion shown by hatching in FIG. In this case, the inflection point of the heat generation change with respect to the crank angle as the starting point of the heat generation part due to knocking is the midpoint between the heat generation start point and the end point, or the inflection point delayed from the compression top dead center (or ignition timing). Is used as the starting point of heat generation by knocking. By determining the knock start point by such a method, the start point can be specified with high accuracy in accordance with the actual combustion state. On the other hand, as the end point of heat generation due to knocking, a point at which heat generation with respect to the crank angle becomes 0 is used. Then, the heat generation amount Q B due to knocking is
The knock start point and end point are connected by a straight line, and the heat generation portion (hatching portion) that exceeds this straight line is obtained.
このようにして各熱発生量QA,QBが演算されると、次い
でノック強度演算部33で全熱発生QAとノッキングによる
熱発生QBとの比Sを なる式から求め、この比Sに基づいてノック強度を判定
する。When the heat generation amounts Q A and Q B are calculated in this way, the knock strength calculation unit 33 then calculates the ratio S between the total heat generation Q A and the heat generation Q B due to knocking. The knock strength is determined based on this ratio S.
次に、本発明の特徴である熱発生演算処理の推定部分を
含んだノック判定処理のプログラムにつき第10図のフロ
ーチャートを参照して説明する。同図に示すプログラム
はクランク角の2°信号に同期して実行される。Next, a program for knock determination processing including an estimated portion of heat generation calculation processing, which is a feature of the present invention, will be described with reference to the flowchart in FIG. The program shown in the figure is executed in synchronization with the 2 ° crank angle signal.
まず、ステップS1でクランク角センサ10の出力からクラ
ンク角θを読み込み、ステップS2で燃焼圧力Pを検出す
る。次いで、ステップS3で今回のクランク角θが θ1≦θ≦θ2 なる関係を満たしているか否かを判別する。θ1,θ2は
ノック発生と考えられる所定のクランク角で、例えばθ
1=0°ATDC,θ2=50°ATDCに設定される。ステップS3
でYESのときはステップS4でフラグFNの値を判別し、NO
のときはステップS6にジャンプする。フラグFNは比較器
24の出力が“H"のときFN=1となり、“L"のときFN=0
となるもので、筒内圧センサ13の出力のノイズが大きく
て燃焼圧力Pの読み込みの禁止を指令するフラグであ
る。すなわち、第11図に燃焼圧力Pの変化波形を示すよ
うに、該波形にはノッキングによる乱れの他に点火ノイ
ズや機械振動ノイズに起因する乱れが生じている。これ
は、ハイパスフィルタ28によって抽出され、そのレベル
が基準値を超えると比較器24の出力が“H"となり、フラ
グFNがFN=1となる。そして、FN=1の期間は燃焼圧力
Pの読み込みが禁止されるとともに、この期間は燃焼圧
力Pが推定される。First, in step S 1 , the crank angle θ is read from the output of the crank angle sensor 10, and in step S 2 , the combustion pressure P is detected. Next, in step S 3 , it is determined whether or not the crank angle θ this time satisfies the relationship of θ 1 ≦ θ ≦ θ 2 . θ 1 and θ 2 are predetermined crank angles that are considered to cause knocking, for example θ
It is set to 1 = 0 ° ATDC and θ 2 = 50 ° ATDC. Step S 3
In to determine the value of the flag FN in step S 4 when the YES, NO
If so, jump to step S 6 . Flag FN is a comparator
When the output of 24 is "H", FN = 1, and when it is "L", FN = 0
The output of the in-cylinder pressure sensor 13 is so noisy that the reading of the combustion pressure P is prohibited. That is, as shown by the change waveform of the combustion pressure P in FIG. 11, in addition to the disturbance due to knocking, the waveform has disturbance due to ignition noise and mechanical vibration noise. This is extracted by the high-pass filter 28, and when the level exceeds the reference value, the output of the comparator 24 becomes "H" and the flag FN becomes FN = 1. Then, reading of the combustion pressure P is prohibited during the period of FN = 1, and the combustion pressure P is estimated during this period.
再び第10図のプログラムに戻って、ステップS4でFN=1
のときはステップS5で燃焼圧力Pの検出値をP=∞とお
いてステップS6に進み、FN=0のときはステップS6にジ
ャンプする。ステップS6では該当するクランク角θの燃
焼圧力Pをそれぞれのメモリにストアしてルーチンを終
了する。P=∞ということは、この期間は燃焼圧力のデ
ータとして用いず、結局、生データの取り込みを停止す
るということである。Return to the program of FIG. 10 again, and in step S 4 , FN = 1
If so, the detected value of the combustion pressure P is set to P = ∞ in step S 5 , and the process proceeds to step S 6. If FN = 0, the process jumps to step S 6 . In step S 6 , the combustion pressure P of the corresponding crank angle θ is stored in each memory, and the routine ends. The fact that P = ∞ means that, during this period, it is not used as the data of the combustion pressure, and eventually the acquisition of the raw data is stopped.
第12図はノック強度判定のプログラムを示すフローチャ
ートであり、本プログラムは燃焼の1サイクルが終了す
るタイミングに相当する所定クランク角毎に一度実行さ
れる。FIG. 12 is a flowchart showing a knock intensity determination program. This program is executed once for every predetermined crank angle corresponding to the timing when one combustion cycle ends.
まず、ステップS11でストアされた燃焼圧力Pをメモリ
からサーチし、ステップS12でP=∞があるか否かを判
別する。P=∞があるときにはPの読込禁止が指令され
ている期間であると判断し、ステップS13でP=∞とな
る直前および直後の圧力値をメモリからサーチし、ステ
ップS14でサーチされた2つの圧力値からP=∞時の圧
力を補間計算で推定して求め、この推定値を該当するメ
モリにストアしてステップS15に進む。一方、ステップS
12でP=∞がないときは直にステップS15にジャンプす
る。ステップS15では前述したような方法で熱発生を演
算し、ステップS16で前記比Sからノック強度を判定
し、さらにステップS17でこれに相当するノック強度信
号を出力してルーチンを終了する。First, the combustion pressure P stored in step S 11 is searched from the memory, and it is determined in step S 12 whether P = ∞. When there is P = ∞, it is determined that it is the period in which the reading prohibition of P is instructed, and the pressure values immediately before and immediately after P = ∞ are searched from the memory in step S 13 , and the pressure values are searched in step S 14 . The pressure at P = ∞ is estimated by interpolation calculation from the two pressure values, the estimated value is stored in the corresponding memory, and the process proceeds to step S 15 . On the other hand, step S
If there is no P = ∞ in 12 , jump directly to step S 15 . In step S 15 calculates the heat generation in the manner described above, to determine the knock intensity from the ratio S at step S 16, further terminates the routine outputs a knock intensity signal corresponding thereto in step S 17 .
このように、本実施例では従来のように振動強さを数値
化してノッキングを検出するのとは異なり、あくまでも
クランク角に対する熱発生の変化に基づいているから、
エンジン機種、筒内圧センサ13の取付位置、センサ出力
の固体差等に拘らず、しかも検出ロジックの変更を要せ
ずに、精度良くノッキングを検出することができる。As described above, in the present embodiment, unlike the conventional case where the vibration intensity is digitized to detect knocking, it is based on the change in heat generation with respect to the crank angle,
It is possible to detect knocking with high accuracy regardless of the engine model, the mounting position of the cylinder pressure sensor 13, the individual difference in sensor output, and the like without requiring a change in the detection logic.
また、ノイズが発生する期間は燃焼圧力の読み込みを停
止し、その期間の前後の値から圧力値を推定しているの
で、ノイズの影響が有効に除去され、極めて高精度のノ
ッキング検出を行うことができる。これは、従来のよう
に高周波成分をカットしている(燃焼圧力は引き続き読
み込んでいる)のとは異なり、圧力信号そのものをカッ
トして読み込まないからであり、そのために従来に比し
て格段と検出精度が向上するのである。In addition, the reading of combustion pressure is stopped during the period when noise is generated, and the pressure value is estimated from the values before and after that period, so the effect of noise is effectively removed, and extremely high precision knocking detection can be performed. You can This is because unlike the conventional method where high frequency components are cut (combustion pressure is still being read), the pressure signal itself is not cut and is not read. The detection accuracy is improved.
特に、高回転域で高周波の振動成分が増加しても正規の
ノック成分を熱発生の分析によって分離でき、検出精度
が向上する。その結果、ノッキング検出の工数の低下、
コストの低下を図ることができる。In particular, even if the high-frequency vibration component increases in the high rotation range, the regular knock component can be separated by the heat generation analysis, and the detection accuracy improves. As a result, the number of knock detection steps is reduced,
The cost can be reduced.
なお、上記実施例では比Sを全熱発生QAを分母として演
算しているが、これに限るものではなく、例えば正常燃
焼による熱発生(QA−QB)を演算し、これを分母として なる式から比Sを求めるようにしてもよい。In the above embodiment, the ratio S is calculated using the total heat generation Q A as the denominator, but the present invention is not limited to this. For example, heat generation due to normal combustion (Q A −Q B ) is calculated and this is used as the denominator. As The ratio S may be obtained from the following equation.
次に、第13〜17図は本発明の第2実施例を示す図であ
り、本実施例はノイズ発生期間に予めマスキングを行う
ものである。第13図は主要部のブロック構成図であり、
この図において、クランク角センサ10の出力はさらにマ
スクタイミング設定回路(禁止指令手段に相当)41に入
力されており、マスクタイミング設定回路41はマスクす
べき所定のクランク角のとき燃焼圧力信号をマクスする
ような期間を設定し、この結果をA/D変換器22および圧
力推定回路42に出力する。A/D変換器22はマスク期間に
至ると高周波カットフィルタ21の出力信号をマスクして
ノック強度演算回路25への出力を停止する。圧力推定回
路(推定手段に相当)42はマスク期間になるとマスク前
後の圧力からマスク期間における圧力値を推定してノッ
ク強度演算回路25に出力する。その他は第1実施例と同
様である。Next, FIGS. 13 to 17 are views showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, masking is carried out in advance during the noise generation period. FIG. 13 is a block diagram of the main part,
In the figure, the output of the crank angle sensor 10 is further input to a mask timing setting circuit (corresponding to prohibition command means) 41, and the mask timing setting circuit 41 outputs a combustion pressure signal at a predetermined crank angle to be masked. Such a period is set, and the result is output to the A / D converter 22 and the pressure estimation circuit 42. When the mask period is reached, the A / D converter 22 masks the output signal of the high frequency cut filter 21 and stops the output to the knock intensity calculation circuit 25. A pressure estimation circuit (corresponding to estimation means) 42 estimates the pressure value in the mask period from the pressure before and after the mask and outputs it to the knock intensity calculation circuit 25 during the mask period. Others are the same as those in the first embodiment.
以上の構成において、第14図は燃焼圧力検出のプログラ
ムを示すフローチャートであり、本プログラムはクラン
ク角の2°毎に一度実行される。まず、ステップS21で
点火時期Tadvを読み込む。次いで、ステップS23でマス
クタイミングθ3を θ3=Tadv−α0 但し、α0:所定値 として演算し、同様にステップS24でマスクタイミング
θ4を θ4=Tadv+β0 但し、β0:所定値 として演算する。マスクタイミングθ3,θ4は第15図に
示すように点火時期Tadvにおける点火ノイズをマスクす
るためのもの(マスク信号を作るため)であり、このマ
スク期間は燃焼圧力Pの取り込みが禁止される。次い
で、ステップS25で吸気弁が閉弁するときのバルブジャ
ンピング終了時間α1をエンジン回転数Nの関数として α1=func(N) なる式から演算する。これは、回転数Nによりα1の値
が異なるからである。また、ステップS26では同様に排
気弁を閉弁するときのバルブジャンピング終了時間β1
をエンジン回転数Nの関数として β1=func(N) なる式から演算する。次いで、ステップS27でマスクタ
イミングθ2を θ2=θ1+α1 但し、θ1:吸気弁閉タイミングに相当するクランク角 として演算し、同様にステップS28でマスクタイミング
θ6を θ6=θ5+β1 但し、θ5:排気弁閉タイミングに相当するクランク角 として演算する。これらのマスクタイミングθ2,θ6は
第16図に示すように吸・排気弁の閉弁時における機械的
ノイズをマスクするためのものであり、クランク角でタ
イミングを表したものである。なお、第15図中では時間
でタイミングを表しており、吸気弁が閉じる期間はTin
〜Tin+α(但し、θ1はTinに対応)、排気弁がと閉じ
る期間はTex〜Tex+β(但し、θ5はTexに対応)とし
て、これらの期間は燃焼圧力Pの取り込みが禁止され
る。In the above configuration, FIG. 14 is a flow chart showing a program for combustion pressure detection, and this program is executed once every 2 ° of the crank angle. First, read the ignition timing T adv in step S 21. Next, in step S 23 , the mask timing θ 3 is θ 3 = T adv −α 0 where α 0 is calculated as a predetermined value. Similarly, in step S 24 , the mask timing θ 4 is θ 4 = T adv + β 0, where β 0 : Calculate as a predetermined value. As shown in FIG. 15, the mask timings θ 3 and θ 4 are for masking the ignition noise at the ignition timing T adv (to create a mask signal), and the intake of the combustion pressure P is prohibited during this mask period. It Then calculates the valve jumping end time alpha 1 from the function as α 1 = func (N) becomes equation of the engine speed N at the time of closing the intake valve at step S 25. This is because the value of α 1 differs depending on the rotation speed N. The valve jumping end time beta 1 at the time of closing the exhaust valve in the same manner in step S 26
Is calculated as a function of the engine speed N from the formula β 1 = func (N). Next, in step S 27 , the mask timing θ 2 is calculated as θ 2 = θ 1 + α 1, where θ 1 is the crank angle corresponding to the intake valve closing timing, and in step S 28 , the mask timing θ 6 is θ 6 = θ 5 + β 1 However, θ 5 is calculated as the crank angle corresponding to the exhaust valve closing timing. These masking timings θ 2 and θ 6 are for masking mechanical noise when the intake / exhaust valve is closed, as shown in FIG. 16, and represent the timing in terms of crank angle. Note that the timing is expressed in time in FIG. 15, and the period when the intake valve is closed is Tin
~Tin + α (where, theta 1 corresponding to Tin), the exhaust valve is a closed period Tex~Tex + β (where, theta 5 corresponding to the Tex) as, these periods are inhibited uptake combustion pressure P.
以上の処理により予め燃焼圧力Pの取り込みを禁止する
期間が定められたので、次いでステップS29〜S34で今回
のクランク角をθ1〜θ6とそれぞれ比較し、クランク角
θが、 〔θ1〜θ2〕 〔θ3〜θ4〕 〔θ5〜θ6〕 の間にあるときは直ちに今回のルーチンを終了して燃焼
圧力Pの取り込みを行わない。一方、クランク角θがθ
1〜θ6の何れかと等しいときはマスク期間の直前、直後
の検出値とするためにステップS35〜S39でそれぞれ燃焼
圧力PのA/D変換値をP1〜P6として取り込み、その後
P1,P3,P5についてはステップS40で該当するクランク
角θの圧力値をそれぞれのメモリにストアしてルーチン
を終了する。また、圧力値P2,P4,P5についてはステッ
プS41〜S43でそれぞれ次式に従ってマスク期間〔θ1〜
θ2〕,〔θ3〜θ4〕,〔θ5〜θ6〕における圧力値P
(θ)を推定する。この推定は、例えば一時補間又は二
次補間の演算により行う。Since the period during which the intake of the combustion pressure P is prohibited is determined in advance by the above processing, the present crank angle is compared with θ 1 to θ 6 in steps S 29 to S 34 , respectively, and the crank angle θ becomes 1 through? 2] is not performed uptake combustion pressure P is immediately terminated the routine at this time when it is between [theta 3 through? 4] [theta 5 through? 6]. On the other hand, the crank angle θ is θ
When it is equal to any one of 1 to θ 6 , the A / D conversion value of the combustion pressure P is taken in as P 1 to P 6 in steps S 35 to S 39 , respectively, in order to obtain the detection value immediately before and immediately after the mask period, and thereafter.
With respect to P 1 , P 3 , and P 5 , the pressure value of the corresponding crank angle θ is stored in each memory in step S 40 , and the routine ends. Further, for the pressure values P 2 , P 4 , and P 5 , in steps S 41 to S 43 , the mask period [θ 1 to
Pressure value P at θ 2 ], [θ 3 to θ 4 ], and [θ 5 to θ 6 ].
Estimate (θ). This estimation is performed, for example, by calculation of temporary interpolation or quadratic interpolation.
P(θ)(θ1〜θ2)=func(P1,P2) P(θ)(θ3〜θ4)=func(P3,P4) P(θ)(θ5〜θ6)=func(P5,P6) そして、推定後は何れもステップS40に進む。一方、θ
<θ1、θ2<θ<θ3、θ4<θ<θ5およびθ>θ6のと
きは共にステップS44で燃焼圧力PをA/D変換して取り込
み、次いでツテップS40に進む。P (θ) (θ 1 to θ 2 ) = func (P 1 , P 2 ) P (θ) (θ 3 to θ 4 ) = func (P 3 , P 4 ) P (θ) (θ 5 to θ 6 ) = Func (P 5 , P 6 ) Then, after the estimation, the process proceeds to step S 40 . On the other hand, θ
When <θ 1 , θ 2 <θ <θ 3 , θ 4 <θ <θ 5 and θ> θ 6 are both satisfied, the combustion pressure P is A / D converted and fetched in step S 44 , and then the process proceeds to step S 40 . .
次に、第17図のプログラムでノック強度判定を行うが、
本プログラムは所定クランク角、例えばθ6以後で燃焼
の1サイクルが終了するタイミングに同期して実行され
る。内容的には第1実施例と同様であり、ステップS51
で前述したような方法で熱発生を演算し、ステップS52
で前記比Sからノック強度を判定し、さらにステップS
53でこれに相当するノック強度信号を出力してルーチン
を終了する。Next, the knock strength judgment is performed by the program of FIG.
This program is executed in synchronization with the timing when one combustion cycle ends after a predetermined crank angle, for example, θ 6 . The content is similar to that of the first embodiment, and step S 51
Calculate heat generation as described above in step S52.
The knock intensity is determined from the ratio S in step S, and further step S
At 53 , a knock intensity signal corresponding to this is output and the routine ends.
このように、本実施例ではノイズ発生の期間を予め検討
し、この期間についてはマスキング処理を行い、しかも
圧力値は推定により得ているので、点火ノイズ、機械ノ
イズによる燃焼圧力検出の誤差を無くすことができ、ノ
ッキング検出の精度をより有効に高めることができる。As described above, in this embodiment, the period of noise generation is examined in advance, the masking process is performed for this period, and the pressure value is obtained by estimation, so that the error of combustion pressure detection due to ignition noise and mechanical noise is eliminated. Therefore, the accuracy of knocking detection can be improved more effectively.
(効果) 本発明によれば、エンジン機種、センサの取付位置、セ
ンサ出力の固体差等に拘らず、しかも検出ロジックの変
更を要せずに精度良くノッキングを検出することがで
き、ノッキング検出の工数およびコストを低下させるこ
とができる。(Effect) According to the present invention, knocking can be detected accurately regardless of the engine model, the mounting position of the sensor, the individual difference in the sensor output, and the like without requiring a change in the detection logic. It is possible to reduce man-hours and costs.
また、燃焼圧力にノイズ成分があるときはその取り込み
を停止し、その間は検出値を推定しているので、ノイズ
の悪影響を避けて熱発生の演算精度を高めることがで
き、ノッキング検出精度を格段と向上させることができ
る。In addition, when there is a noise component in the combustion pressure, the intake is stopped and the detected value is estimated during that period, so the adverse effect of noise can be avoided and the calculation accuracy of heat generation can be improved, and knocking detection accuracy can be significantly improved. And can be improved.
第1図は本発明の基本概念図、第2〜12図は本発明に係
る内燃機関のノッキング検出装置の第1実施例を示す図
であり、第2図はその全体構成図、第3図はその主要部
のブロック構成図、第4図はそのカットオフ周波数の特
性を示す図、第5図はその熱発生演算の開始点を説明す
る図、第6図はその圧縮比の算出を説明す模式図、第7
図はその燃焼圧力波形の一部を示す図、第8図(a)
(b)はその燃焼圧力増加を説明する図、第9図はその
熱発生の演算を説明する図、第10図はそのノック強度判
定のプログラムを示すフローチャート、第11図はその燃
焼圧力波形と読込禁止区間の関係を示す図、第12図はそ
のノック強度判定のプログラムを示すフローチャート、
第13〜17図は本発明に係る内燃期間のノッキング検出装
置の第2実施例を示す図であり、第13図はその主要部の
ブロック構成図、第14図はその燃焼圧力検出のプログラ
ムを示すフローチャート、第15図はその燃焼圧力波形と
マスク期間の関係を示す図、第16図はその燃焼圧力波形
とマスク期間の関係を示す図、第17図はそのノック強度
判定のプログラムを示すフローチャートである。 1……エンジン、4……インジェクタク、5……点火プ
ラグ、7……エアフローメータ、9……吸気圧センサ、
10……クランク角センサ、13……筒内圧センサ、14……
運転状態検出、20……コントロールユニット、21……高
周波カットフィルタ、22……A/D変換器、23……読込禁
止回路、24……比較器、25……ノック強度演算回路、26
……フィルタ選定回路、27……除去手段、28……バイパ
スフィルタ、29……筒内圧推定回路(推定手段)、30…
…熱発生演算部(全熱演算手段)、31……ノッキング熱
発生開始点検出部(開始点特定手段)、32……ノッキン
グ熱発生開始点検出部(ノック熱演算手段)、33……ノ
ック強度演算部(ノック強度判定手段)、34……ノック
強度信号出力回路、35……禁止指令手段、41……マスク
タイミング設定回路(禁止指令手段)、42……圧力推定
回路(推定手段)。FIG. 1 is a basic conceptual diagram of the present invention, FIGS. 2 to 12 are diagrams showing a first embodiment of a knocking detection device for an internal combustion engine according to the present invention, FIG. 2 is an overall configuration diagram thereof, and FIG. Is a block configuration diagram of its main part, FIG. 4 is a diagram showing characteristics of its cutoff frequency, FIG. 5 is a diagram explaining a starting point of its heat generation calculation, and FIG. 6 is a diagram showing calculation of its compression ratio. Schematic diagram, No. 7
The figure shows a part of the combustion pressure waveform, and FIG. 8 (a).
(B) is a diagram for explaining the increase in combustion pressure, FIG. 9 is a diagram for explaining the calculation of heat generation, FIG. 10 is a flow chart showing a program for determining the knock intensity, and FIG. 11 is a diagram showing its combustion pressure waveform. FIG. 12 is a diagram showing the relationship of the read prohibited section, FIG. 12 is a flowchart showing the program for the knock strength determination,
13 to 17 are diagrams showing a second embodiment of the knocking detection device for an internal combustion period according to the present invention. FIG. 13 is a block configuration diagram of a main part thereof, and FIG. 14 is a combustion pressure detection program thereof. FIG. 15 is a flowchart showing the relationship between the combustion pressure waveform and the mask period, FIG. 16 is a view showing the relationship between the combustion pressure waveform and the mask period, and FIG. 17 is a flowchart showing the knock intensity determination program. Is. 1 ... Engine, 4 ... Injector, 5 ... Spark plug, 7 ... Air flow meter, 9 ... Intake pressure sensor,
10 …… Crank angle sensor, 13 …… Cylinder pressure sensor, 14 ……
Operating state detection, 20 ... Control unit, 21 ... High frequency cut filter, 22 ... A / D converter, 23 ... Read prohibition circuit, 24 ... Comparator, 25 ... Knock strength calculation circuit, 26
...... Filter selection circuit, 27 …… Removal means, 28 …… Bypass filter, 29 …… Cylinder pressure estimation circuit (estimation means), 30 ・ ・ ・
… Heat generation calculation unit (total heat calculation unit), 31 …… Knocking heat generation start point detection unit (start point identification unit), 32 …… Knocking heat generation start point detection unit (knock heat calculation unit), 33 …… Knock Strength calculation unit (knock strength determination means), 34 ... Knock strength signal output circuit, 35 ... Prohibition command means, 41 ... Mask timing setting circuit (prohibition command means), 42 ... Pressure estimation circuit (estimation means).
Claims (1)
する信号を出力する圧力検出手段と b)圧力検出手段の出力から所定の高周波成分を除去す
る除去手段と、 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)エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手
段と、 e)圧力検出手段で検出した燃焼圧力の高周波成分を除
去した圧力変化波形およびエンジンの運転状態に基づい
て1サイクル中のクランク角に対する全熱発生を演算す
るとともに、読込禁止が指令されると前記燃焼圧力の読
み込みを停止し、その間は推定手段により推定された燃
焼圧力を用いて全熱発生の演算を行う全熱演算手段と、 f)圧力検出手段の出力から所定の高周波成分を抽出
し、該高周波成分のレベルが所定値以上のとき、あるい
はクランク角が所定値のときの1つ以上のものに基づい
て前記読込禁止を指令する禁止指令手段と、 g)前途読込禁止が指令されているとき、その期間は燃
焼圧力の前後の値から禁止指令期間中の燃焼圧力を推定
する前記推定手段と、 h)1サイクル中におけるノッキングによる熱発生の開
始点を特定する開始点特定手段と、 i)1サイクル中におけるノッキングによる熱発生を演
算するとともに、読込禁止が指令されると前記全熱演算
手段と同様に、その間は燃焼圧力の読み込みを停止し、
推定された燃焼圧力を用いて熱発生を演算するノック熱
演算手段と、 j)1サイクル中の正常燃焼による熱発生または全熱発
生のうち1つ以上のものとノッキングによる熱発生との
比を演算し、この比に基づいてノッキングの強度を判定
するノック強度判定手段と、 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。1. A) pressure detecting means for outputting a combustion pressure or a signal that changes in proportion thereto; b) removing means for removing a predetermined high frequency component from the output of the pressure detecting means; and c) operating condition of the engine. Based on the pressure change waveform and the engine operating state from which the high frequency component of the combustion pressure detected by the pressure detecting means is removed, and d) the crank angle detecting means for detecting the crank angle of the engine. And calculates the total heat generation for the crank angle during one cycle, and stops reading the combustion pressure when the reading prohibition is instructed, and during that time, calculates the total heat generation using the combustion pressure estimated by the estimating means. Total heat calculation means for performing: f) extracting a predetermined high frequency component from the output of the pressure detecting means, and when the level of the high frequency component is a predetermined value or more, or crank Is a predetermined value, the prohibition command means for instructing the above-mentioned read prohibition based on one or more items; and g) When the pre-read prohibition is instructed, the period is from the value before and after the combustion pressure. The estimation means for estimating the combustion pressure inside, h) the starting point specifying means for specifying the starting point of heat generation due to knocking in one cycle, and the i) calculation and reading of the heat generation due to knocking during one cycle When the prohibition is instructed, the reading of the combustion pressure is stopped during that time, like the total heat calculation means.
Knock heat calculation means for calculating heat generation using the estimated combustion pressure, and j) a ratio of one or more of heat generation due to normal combustion or total heat generation in one cycle and heat generation due to knocking. A knocking detection device for an internal combustion engine, comprising: knocking strength determination means that calculates and determines the strength of knocking based on this ratio.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1230146A JPH0792415B2 (en) | 1989-09-04 | 1989-09-04 | Knocking detection device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1230146A JPH0792415B2 (en) | 1989-09-04 | 1989-09-04 | Knocking detection device for internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0392741A JPH0392741A (en) | 1991-04-17 |
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ID=16903310
Family Applications (1)
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-
1989
- 1989-09-04 JP JP1230146A patent/JPH0792415B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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| JPH0392741A (en) | 1991-04-17 |
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