JP2010281262A - Knock determining device for internal combustion engine, and knocking control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数気筒を有する内燃機関に設けたノックセンサにより検出される振動強度と振動強度波形とに基づいてノック判定する内燃機関ノック判定装置、及びこの内燃機関ノック判定装置を用いた内燃機関ノッキング制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine knock determination device that makes a knock determination based on a vibration intensity and a vibration strength waveform detected by a knock sensor provided in an internal combustion engine having a plurality of cylinders, and an internal combustion engine using the internal combustion engine knock determination device The present invention relates to a knocking control device.
ノイズと区別してノッキングによる振動を高精度に検出するために、ノックセンサにより検出される振動強度と共に、その振動強度波形に基づいてノック判定する装置が知られている(例えば特許文献1〜3参照)。
In order to detect vibration caused by knocking with high accuracy in distinction from noise, there is known an apparatus for determining knock based on the vibration intensity waveform together with the vibration intensity detected by a knock sensor (see, for example,
ノックセンサにより検出される振動強度に基づいてノッキングを検出する装置が知られている(例えば特許文献4〜6参照)。
Devices that detect knocking based on vibration intensity detected by a knock sensor are known (see, for example,
ノックセンサの検出値にノイズが重畳した場合には振動強度のみによりノック判定していたのでは、ノッキングの発生有無を誤検出しやすい。このため前記特許文献1〜3では、実際の振動強度波形とノッキング波形モデルとを比較することにより相関関係を求めて、振動強度と相関関係との両者によりノック判定している。
When the noise is superimposed on the detection value of the knock sensor, it is easy to erroneously detect whether or not knocking has occurred if the knock determination is made based only on the vibration intensity. For this reason, in
しかし振動強度波形を比較する場合も、この波形自体がノイズによりノッキング波形モデルとの相関関係を高めてしまう場合があり、振動強度と共にその波形に基づいてノック判定する場合も更なる判定精度向上が望まれている。 However, even when comparing vibration intensity waveforms, the waveform itself may increase the correlation with the knocking waveform model due to noise, and even when knocking is determined based on the waveform along with the vibration intensity, the determination accuracy can be further improved. It is desired.
更に上述のごとく相関関係を判定する場合も、気筒とノックセンサとの位置関係などにより気筒毎にその振動強度がノックセンサの検出値に与える影響が異なる。前記特許文献4〜6ではノックセンサと気筒との距離の違いに対応してノック判定のための振動レベルを算出したり判定基準値を算出したりすることで、あるいは燃焼時の振動とノッキング振動との比により、あるいは気筒毎にノッキング判定基準値を設定することで、距離の違いを補償して全気筒に対して高精度なノック判定を可能としている。
Further, when the correlation is determined as described above, the influence of the vibration intensity on the detection value of the knock sensor differs for each cylinder depending on the positional relationship between the cylinder and the knock sensor. In
しかし前記特許文献4〜6では振動強度波形は考慮されておらず、ノッキング波形モデルとの相関関係を含んだノック判定において、その判定精度を向上させる手法は不明である。
However, in
本発明は、ノックセンサにより検出される振動強度と振動強度波形とに基づいて行うノック判定の精度向上を目的とするものである。 An object of the present invention is to improve the accuracy of knock determination performed based on vibration intensity and vibration intensity waveform detected by a knock sensor.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用・効果について記載する。
請求項1に記載の内燃機関ノック判定装置は、複数気筒を有する内燃機関に設けたノックセンサにより検出される振動強度と振動強度波形とに基づいてノック判定するノック判定装置であって、複数の周波数帯域の各々に対して前記ノックセンサにより検出される振動強度を求める複数周波数帯域振動強度検出手段と、前記複数周波数帯域振動強度検出手段にて求められた振動強度を、全周波数帯域について合算して、前記ノック判定の対象とするための振動強度とこの振動強度の推移を示す振動強度波形とを求める判定対象値算出手段と、前記判定対象値算出手段で前記合算をするに際して、状況に基づいて気筒毎及び周波数帯域毎に前記振動強度に対して重み付けを設定する重み付け設定手段とを備えたことを特徴とする。
In the following, means for achieving the above-mentioned purpose, and its operation and effect are described.
An internal combustion engine knock determination device according to
複数気筒の内燃機関では、気筒毎にノックセンサに対する燃焼時の振動の影響が異なる。更に同じ気筒であっても振動の周波数帯域毎に違う影響が生じると共に、気筒が違えば周波数帯域間での違い方も異なる。 In a multi-cylinder internal combustion engine, the influence of vibration during combustion on the knock sensor differs for each cylinder. Further, even if the cylinders are the same, different effects occur for each frequency band of vibration, and the difference between the frequency bands differs depending on the cylinder.
このことから重み付け設定手段は、判定対象値算出手段での合算に際して、状況に基づいて気筒毎及び周波数帯域毎に前記振動強度に対して重み付けを設定している。
このように気筒毎の重み付けと周波数帯域毎の重み付けとを組み合わせることで、状況に基づいて、気筒と周波数帯域との両者が複合した関係から、重み付けを求め、この重み付けにより振動強度と振動強度波形とを求めてノック判定対象としている。
Therefore, the weight setting unit sets the weight for the vibration intensity for each cylinder and for each frequency band based on the situation at the time of the summation by the determination target value calculation unit.
By combining the weighting for each cylinder and the weighting for each frequency band in this way, the weighting is obtained from the relationship between the cylinder and the frequency band based on the situation, and the vibration strength and vibration strength waveform are obtained by this weighting. Is determined as a knock determination target.
したがって気筒による振動強度の違いに対して、更に周波数帯域による振動強度の違いを複合させて考慮したノック判定となっている。
このようにしてノックセンサにより検出される振動強度と振動強度波形とに基づいて行うノック判定の精度を向上させることができる。
Therefore, the knock determination is performed in consideration of the difference in vibration intensity between the cylinders in addition to the difference in vibration intensity depending on the frequency band.
Thus, the accuracy of knock determination performed based on the vibration intensity and vibration intensity waveform detected by the knock sensor can be improved.
請求項2に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項1に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記重み付け設定手段は、前記状況としてのノックセンサと各気筒との配置関係に基づいて、気筒毎及び周波数帯域毎に前記振動強度に対して重み付けを設定することを特徴とする。
The internal combustion engine knock determination device according to
前記状況としてはノックセンサと各気筒との配置関係を挙げることができ、この配置関係に基づいて気筒毎及び周波数帯域毎に振動強度に対する重み付けを設定することで、振動強度と振動強度波形とに基づいて行うノック判定の精度を向上させることができる。 Examples of the situation include an arrangement relationship between the knock sensor and each cylinder. Based on this arrangement relationship, weights for vibration intensity are set for each cylinder and each frequency band, so that vibration intensity and vibration intensity waveform can be set. The accuracy of the knock determination performed based on this can be improved.
請求項3に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項1に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記重み付け設定手段は、前記状況としての内燃機関運転状態に基づいて、気筒毎及び周波数帯域毎に前記振動強度に対して重み付けを設定することを特徴とする。
The internal combustion engine knock determination apparatus according to
前記状況としては内燃機関運転状態を挙げることができ、この内燃機関運転状態に基づいて気筒毎及び周波数帯域毎に振動強度に対する重み付けを設定することで、振動強度と振動強度波形とに基づいて行うノック判定の精度を向上させることができる。 Examples of the situation include an internal combustion engine operating state. Based on the internal combustion engine operating state, weighting is applied to the vibration intensity for each cylinder and for each frequency band, so that the operation is performed based on the vibration intensity and the vibration intensity waveform. The accuracy of knock determination can be improved.
請求項4に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項1に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記重み付け設定手段は、前記状況としてのノックセンサと各気筒との配置関係及び内燃機関運転状態に基づいて、気筒毎及び周波数帯域毎に前記振動強度に対して重み付けを設定することを特徴とする。
5. The internal combustion engine knock determination apparatus according to
前記状況としてはノックセンサと各気筒との配置関係及び内燃機関運転状態の両者を挙げることができ、この配置関係と内燃機関運転状態とに基づいて気筒毎及び周波数帯域毎に振動強度に対する重み付けを設定することで、振動強度と振動強度波形とに基づいて行うノック判定の精度を向上させることができる。 Examples of the situation include both the positional relationship between the knock sensor and each cylinder and the operating state of the internal combustion engine. Based on this positional relationship and the operating state of the internal combustion engine, the vibration intensity is weighted for each cylinder and each frequency band. By setting, the accuracy of knock determination performed based on the vibration intensity and the vibration intensity waveform can be improved.
請求項5に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項2又は4に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記重み付け設定手段は、ノックセンサから遠い気筒ほど、この気筒による振動強度に対する前記重み付けを大きくすることを特徴とする。 The internal combustion engine knock determination apparatus according to claim 5, wherein the weighting setting means sets the weighting to the vibration intensity by the cylinder as the cylinder is farther from the knock sensor. It is characterized by being enlarged.
このようにノックセンサから遠い気筒ほど重み付けを大きくする。このように気筒とノックセンサとの配置関係に応じて重み付けを設定することで、周波数帯域の違いと共に、気筒の位置を適切に反映した振動強度及び振動強度波形を求めることができるので、ノック判定の精度を向上させることができる。 Thus, the weighting is increased as the cylinder is farther from the knock sensor. By setting the weighting according to the arrangement relationship between the cylinder and the knock sensor in this way, the vibration intensity and vibration intensity waveform appropriately reflecting the cylinder position can be obtained together with the difference in the frequency band, so that the knock determination Accuracy can be improved.
請求項6に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項3又は4に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記重み付け設定手段は、低周波数帯域側ほど、内燃機関運転状態の差に対応した前記重み付けの差を大きくすることを特徴とする。
In the internal combustion engine knock determination device according to claim 6, in the internal combustion engine knock determination device according to
このように低周波数帯域では、内燃機関運転状態に応じたノックセンサに対する振動の影響は、高周波数帯域側に比較して大きく変化する。このため重み付けを内燃機関運転状態に応じて設定する場合には、低周波数帯域側での内燃機関運転状態の差に対応した重み付けの差を大きくしている。このように周波数帯域によってノックセンサに与える影響の違いに対応して重み付けの差を変化させることで、気筒の位置と共に周波数帯域の違いを適切に反映した振動強度及び振動強度波形を求めることができるので、ノック判定精度を向上させることができる。 In this way, in the low frequency band, the influence of vibration on the knock sensor according to the operating state of the internal combustion engine changes greatly compared to the high frequency band side. For this reason, when the weighting is set according to the operating state of the internal combustion engine, the difference in weighting corresponding to the difference in the operating state of the internal combustion engine on the low frequency band side is increased. In this way, by changing the weighting difference corresponding to the difference in influence on the knock sensor depending on the frequency band, it is possible to obtain the vibration intensity and the vibration intensity waveform that appropriately reflect the difference in the frequency band together with the cylinder position. Therefore, knock determination accuracy can be improved.
請求項7に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項6に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記重み付け設定手段は、前記ノックセンサに近い気筒ほど、内燃機関運転状態の差に対応した前記重み付けの差をなくす、あるいは小さくすることを特徴とする。
The internal combustion engine knock determination device according to
ノックセンサに近い気筒は、遠い気筒に比較して、ノックセンサに対する燃焼時の振動の影響は、内燃機関運転状態の差によって大きく変動しない。このため、ノックセンサに近い気筒ほど、内燃機関運転状態の差に対応した重み付けの差をなくす、あるいは小さくしている。 In the cylinder close to the knock sensor, the influence of vibration at the time of combustion on the knock sensor does not fluctuate greatly due to the difference in the operating state of the internal combustion engine, as compared to the far cylinder. For this reason, the closer the cylinder to the knock sensor, the smaller or less the weighting difference corresponding to the difference in the operating state of the internal combustion engine.
このことにより振動強度と振動強度波形とに基づいて行うノック判定の精度を向上させることができる。
請求項8に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項3、4、6又は7に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記内燃機関運転状態として、内燃機関回転数が高回転領域にあるほど、前記重み付け設定手段による気筒毎の重み付けは同一、あるいは近づけることを特徴とする。
As a result, the accuracy of the knock determination performed based on the vibration intensity and the vibration intensity waveform can be improved.
In the internal combustion engine knock determination device according to
内燃機関運転状態としては内燃機関回転数を挙げることができる。内燃機関回転数が高回転領域となると、気筒の違いによるノックセンサに対する振動の影響は、低回転領域に比較して、その差が小さくなる。このため重み付けを気筒毎に設定する場合に、高回転領域では気筒毎の重み付けは同一あるいは近づけている。このように内燃機関回転数によってノックセンサに与える影響の違いに対応して気筒間での重み付けの差を変化させることで、周波数帯域の違いと共に、気筒の位置を適切に反映した振動強度及び振動強度波形を求めることができるので、ノック判定精度を向上させることができる。 An example of the operating state of the internal combustion engine is the internal combustion engine speed. When the rotational speed of the internal combustion engine is in the high rotation region, the influence of vibration on the knock sensor due to the difference in cylinder is smaller than that in the low rotation region. For this reason, when the weighting is set for each cylinder, the weighting for each cylinder is the same or close in the high rotation region. In this way, by changing the weighting difference between the cylinders in response to the difference in the effect on the knock sensor due to the rotational speed of the internal combustion engine, the vibration intensity and vibration appropriately reflecting the cylinder position as well as the difference in frequency band Since the intensity waveform can be obtained, the knock determination accuracy can be improved.
請求項9に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項1〜8のいずれか一項に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記複数の周波数帯域は、7kHz帯域を最低周波数帯域とし、この7kHz帯域にて前記状況に基づいて設定される前記重み付けの差を大きくすることを特徴とする。
In the internal combustion engine knock determination device according to claim 9, in the internal combustion engine knock determination device according to any one of
このように特に7kHz帯域を最低周波数帯域として、この7kHz帯域にて、状況に基づいて設定される重み付けの差を大きくすることによっても、ノックセンサに与える影響の違いに応じた重み付け設定が可能となる。このことで気筒の位置及び周波数帯域の違いを適切に反映した振動強度及び振動強度波形を求めることができるので、ノック判定精度を向上させることができる。 Thus, by setting the 7 kHz band as the lowest frequency band and increasing the difference in weight set based on the situation in this 7 kHz band, it is possible to set the weight according to the difference in influence on the knock sensor. Become. As a result, the vibration intensity and vibration intensity waveform appropriately reflecting the difference between the cylinder position and the frequency band can be obtained, so that the knock determination accuracy can be improved.
請求項10に記載の内燃機関ノック判定装置は、内燃機関に設けたノックセンサにより検出される振動に対する振動強度判定と振動強度波形判定とに基づいてノック判定する内燃機関ノック判定装置であって、前記振動強度波形判定は、前記振動における広周波数帯域での振動強度波形である広帯域波形とノッキング波形との波形相関関係を判定する広帯域判定と、前記広周波数帯域内の部分的帯域である狭周波数帯域での振動強度状態を判定する狭帯域判定とを含んでいることを特徴とする。
The internal combustion engine knock determination device according to
このように振動強度波形判定は、広帯域波形とノッキング波形との波形相関関係を判定する広帯域判定のみでなく、狭帯域判定を加えたものとなっている。
単なる広周波数帯域の振動強度波形による波形判定では、波形判定としては十分ではない。すなわちノッキング振動が大きくなくてもノイズによりノッキング波形に類似の振動強度波形が生じる場合がある。
As described above, the determination of the vibration intensity waveform includes not only the wideband determination for determining the waveform correlation between the wideband waveform and the knocking waveform but also the narrowband determination.
Waveform determination using a simple vibration frequency waveform in a wide frequency band is not sufficient as waveform determination. That is, even if the knocking vibration is not large, a vibration intensity waveform similar to the knocking waveform may occur due to noise.
したがってこのようなノイズによるノッキング波形に類似の波形と、実際にノッキング振動の場合の波形とを区別する必要がある。ノッキング振動の場合には、広周波数帯域内の部分的な帯域である狭周波数帯域においては特徴的な振動強度状態が現れる。したがって、広帯域判定と共に、このような狭帯域判定を加えることにより、ノイズによる波形と、実際にノッキング振動の場合の波形とを適切に区別できるようになる。 Therefore, it is necessary to distinguish a waveform similar to the knocking waveform caused by such noise from a waveform in the case of actually knocking vibration. In the case of knocking vibration, a characteristic vibration intensity state appears in a narrow frequency band that is a partial band within the wide frequency band. Therefore, by adding such a narrow band determination together with the wide band determination, it is possible to appropriately distinguish a waveform due to noise and a waveform in the case of actually knocking vibration.
このことにより振動強度波形判定の精度を向上させることができるので、ノックセンサにより検出される振動強度と振動強度波形とに基づいて行うノック判定の精度を向上させることができる。 As a result, the accuracy of the vibration intensity waveform determination can be improved, so that the accuracy of the knock determination performed based on the vibration intensity detected by the knock sensor and the vibration intensity waveform can be improved.
請求項11に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項10に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記狭周波数帯域は、前記広周波数帯域の内でノッキングによる振動が重畳する傾向が強い狭周波数帯域であることを特徴とする。 The internal combustion engine knock determination device according to claim 11, wherein the narrow frequency band has a strong tendency to superimpose vibration due to knocking within the wide frequency band. It is a band.
狭帯域判定では、特に広周波数帯域の内でノッキングによる振動が重畳する傾向が強い狭周波数帯域での振動強度状態を判定することにより、振動強度波形判定の精度を更に向上させることができる。 In narrow band determination, the accuracy of vibration intensity waveform determination can be further improved by determining the vibration intensity state in a narrow frequency band where vibration due to knocking is particularly strong in a wide frequency band.
請求項12に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項11に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記広周波数帯域は7kHz帯域を最低周波数帯域とし、この最低周波数帯域をノッキングによる振動が重畳する傾向が強い狭周波数帯域としていることを特徴とする。 In the internal combustion engine knock determination device according to claim 12, in the internal combustion engine knock determination device according to claim 11, the wide frequency band has a 7 kHz band as a lowest frequency band, and vibration due to knocking is superimposed on the lowest frequency band. It is characterized by a narrow frequency band with a strong tendency.
具体的には、このような7kHz帯域を最低周波数帯域とする広周波数帯域とし、7kHz帯域を狭帯域とする。振動強度波形判定時には、この7kHz帯域が指標となって判定精度を向上させることができる。 Specifically, such a 7 kHz band is a wide frequency band having the lowest frequency band, and a 7 kHz band is a narrow band. At the time of vibration intensity waveform determination, the 7 kHz band can be used as an index to improve the determination accuracy.
請求項13に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項10〜12のいずれか一項に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記振動強度波形判定は、前記広帯域判定にて高い相関関係を示し、かつ前記狭帯域判定にて高い振動強度状態を示していることをノック判定の条件としていることを特徴とする。
In the internal combustion engine knock determination device according to claim 13, the internal combustion engine knock determination device according to any one of
このように広帯域波形にて高い相関関係が示され、かつ狭周波数帯域にて高い振動強度状態が示されることを条件とすることで、容易に高精度な振動強度波形判定が可能となり、ノック判定の精度を向上できる。 In this way, it is possible to easily determine vibration intensity waveform with high accuracy by providing a high correlation with a wide band waveform and a high vibration intensity state in a narrow frequency band. Accuracy can be improved.
請求項14に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項10〜13のいずれか一項に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記狭帯域判定にて判定される振動強度状態は、内燃機関燃焼行程領域での振動強度の積算値であることを特徴とする。
The internal combustion engine knock determination device according to
狭周波数帯域での振動強度状態としては、このような積算値を用いることにより、高精度な振動強度波形判定が可能となる。
請求項15に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項10〜13のいずれか一項に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記狭帯域判定にて判定される振動強度状態は、内燃機関燃焼行程領域での振動強度のピーク値であることを特徴とする。
By using such an integrated value as the vibration intensity state in the narrow frequency band, it is possible to determine the vibration intensity waveform with high accuracy.
The internal combustion engine knock determination device according to
狭周波数帯域での振動強度状態としては、このような振動強度のピーク値を用いることができる。このことにより、精度も或る程度保持し、かつ簡易な振動強度波形判定が可能となる。 Such a vibration intensity peak value can be used as the vibration intensity state in the narrow frequency band. As a result, accuracy can be maintained to some extent and simple vibration intensity waveform determination can be performed.
請求項16に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項14又は15に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記狭帯域判定は、前記広周波数帯域内に複数の狭周波数帯域を設定し、ノッキングによる振動が重畳しやすい前記狭周波数帯域での振動強度が、他の狭周波数帯域における振動強度に比較して大きい方である場合には、高い振動強度状態を示していると判定することを特徴とする。
The internal combustion engine knock determination device according to
このように振動強度状態においてノッキングによる振動が重畳しやすい狭周波数帯域と他の狭周波数帯域とを振動強度により比較することで判定しても良く、高精度かつ簡易な振動強度波形判定が可能となる。 In this way, it is possible to make a judgment by comparing the narrow frequency band where vibration due to knocking is likely to be superimposed with the other narrow frequency band based on the vibration intensity in the vibration intensity state, and it is possible to make a highly accurate and simple vibration intensity waveform determination. Become.
請求項17に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項14又は15に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記狭帯域判定は、前記広周波数帯域内に複数の狭周波数帯域を設定し、いずれか2つ以上の狭周波数帯域での振動強度が、その振動強度分布の中央値よりも標準偏差のn(5≧n≧2)倍以上大きい場合には、高い振動強度状態を示していると判定することを特徴とする。 In the internal combustion engine knock determination device according to claim 17, in the internal combustion engine knock determination device according to claim 14 or 15, in the narrow band determination, a plurality of narrow frequency bands are set in the wide frequency band, If the vibration intensity in two or more narrow frequency bands is larger than the median of the vibration intensity distribution by n (5 ≧ n ≧ 2) times the standard deviation, a high vibration intensity state is indicated. It is characterized by determining.
ノッキングが生じた場合には2つ以上の狭周波数帯域に大きな振動が重畳することから、振動強度状態として、2つ以上の狭周波数帯域での振動強度が、振動強度分布の中央値よりも標準偏差のn(5≧n≧2)倍以上大きい場合に、高い振動強度状態を示していると判定しても良い。 When knocking occurs, large vibrations are superimposed on two or more narrow frequency bands. Therefore, the vibration intensity in two or more narrow frequency bands is more standard than the median value of the vibration intensity distribution. When the deviation is larger than n (5 ≧ n ≧ 2) times or more, it may be determined that a high vibration intensity state is indicated.
このことにより振動強度波形判定の精度を向上させることができる。
請求項18に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項14又は15に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記狭帯域判定は、前記広周波数帯域内に複数の狭周波数帯域を設定し、ノッキングによる振動が重畳しやすい前記狭周波数帯域での振動強度が、他の狭周波数帯域における振動強度に比較して大きい方である場合で、かついずれか2つ以上の狭周波数帯域での振動強度が、その振動強度分布の中央値よりも標準偏差のn(5≧n≧2)倍以上大きい場合には、高い振動強度状態を示していると判定することを特徴とする。
This can improve the accuracy of vibration intensity waveform determination.
The internal combustion engine knock determination device according to
このようにノッキングによる振動が重畳しやすい狭周波数帯域での振動強度と他の狭周波数帯域との振動強度比較と、その振動強度分布における位置とで判定することにより、より高精度な振動強度波形判定が可能となる。 By comparing the vibration intensity in the narrow frequency band where vibration due to knocking is likely to be superimposed with other narrow frequency bands, and determining the position based on the position of the vibration intensity distribution, a more accurate vibration intensity waveform can be obtained. Judgment is possible.
請求項19に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項16〜18のいずれか一項に記載の内燃機関ノック判定装置において、各狭周波数帯域での振動強度は、ノックセンサの振動周波数の違いに伴う検出特性に対応して重み付けがされていることを特徴とする。
In the internal combustion engine knock determination device according to claim 19, in the internal combustion engine knock determination device according to any one of
このように重み付けが調節されていることにより、ノックセンサの検出特性を考慮して正確に狭周波数帯域間での振動強度の比較ができる。こうして、より高精度な振動強度波形判定が可能となる。 By adjusting the weighting in this way, it is possible to accurately compare the vibration intensities between narrow frequency bands in consideration of the detection characteristics of the knock sensor. Thus, more accurate vibration intensity waveform determination can be performed.
請求項20に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項19に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記重み付けは、低周波数側ほど大きくされていることを特徴とする。 An internal combustion engine knock determination device according to a twentieth aspect is characterized in that in the internal combustion engine knock determination device according to a nineteenth aspect, the weighting is increased toward a lower frequency side.
具体的にはこのようにすることにより、ノックセンサの検出特性に対応させて、各狭周波数帯域に対して高精度な振動強度が得られ、高精度な振動強度波形判定が可能となる。
請求項21に記載の内燃機関ノック判定装置では、請求項17又は18に記載の内燃機関ノック判定装置において、前記標準偏差は、複数の狭周波数帯域のいずれか1つの狭周波数帯域での振動強度分布に基づいて算出されたものを全ての狭周波数帯域にて用いることを特徴とする。
Specifically, by doing so, highly accurate vibration intensity can be obtained for each narrow frequency band in correspondence with the detection characteristics of the knock sensor, and highly accurate vibration intensity waveform determination can be performed.
The internal combustion engine knock determination device according to claim 21, wherein the standard deviation is vibration intensity in one narrow frequency band of a plurality of narrow frequency bands. What is calculated based on the distribution is used in all narrow frequency bands.
標準偏差は、2つ以上の狭周波数帯域の全てにおいて算出するのではなく、いずれか1つの狭周波数帯域での振動強度分布に基づいて算出されたものを全ての狭周波数帯域にて用いても良い。同じ燃焼行程にて生じた振動は、いずれの狭周波数帯域にても標準偏差は類似のものとなる傾向にある。したがって標準偏差計算を、狭周波数帯域毎に行う必要が無くなるので、計算処理負荷を低下させても精度を低下させることなく迅速かつ容易に振動強度波形判定を実行することができる。 The standard deviation is not calculated in all of the two or more narrow frequency bands, but the standard deviation calculated based on the vibration intensity distribution in any one narrow frequency band may be used in all the narrow frequency bands. good. The vibrations generated in the same combustion stroke tend to have similar standard deviations in any narrow frequency band. Accordingly, since it is not necessary to perform standard deviation calculation for each narrow frequency band, it is possible to execute vibration intensity waveform determination quickly and easily without reducing accuracy even if the calculation processing load is reduced.
請求項22に記載の内燃機関ノッキング制御装置は、内燃機関に設けたノックセンサにより検出される振動に対する振動強度判定と振動強度波形判定とに基づいてノック判定し、このノック判定の結果に基づいて点火時期を調節するノッキング制御装置であって、前記ノック判定は、請求項1〜21のいずれか一項に記載の内燃機関ノック判定装置により行うことを特徴とする。
The internal combustion engine knocking control device according to
このようにノック判定の結果に基づいて点火時期を調節するノッキング制御装置において、請求項1〜21のいずれか一項に記載の内燃機関ノック判定装置によりノック判定することにより、高精度なノック判定が可能となり、高精度なノッキング制御が可能となる。
Thus, in the knocking control device that adjusts the ignition timing based on the result of the knock determination, the knock determination by the internal combustion engine knock determination device according to any one of
[実施の形態1]
図1,2は、本発明の内燃機関ノッキング判定装置としての処理であるノッキング制御処理及びこれに関連した点火時期フィードバック制御処理のフローチャートである。図3はノッキング制御処理にて用いられる重み付け係数Kcn(f)マップである。図4のブロック図に示す内燃機関2を制御している電子制御ユニット(以下、ECUと称する)4が内燃機関ノッキング制御装置に相当し、このECU4により上記図1,2の処理が実行される。
[Embodiment 1]
1 and 2 are flowcharts of a knocking control process, which is a process as an internal combustion engine knocking determination apparatus of the present invention, and an ignition timing feedback control process related thereto. FIG. 3 is a weighting coefficient Kcn (f) map used in the knocking control process. An electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 4 that controls the
図4に示した内燃機関2は車両駆動用に車両に搭載されたポート噴射火花点火式の直列4気筒ガソリンエンジンである。図4では#1〜#4気筒の内の1気筒のみ示している。尚、6気筒や8気筒などのその他の気筒数の内燃機関、あるいはV型内燃機関であっても良い。
The
内燃機関2の各燃焼室6には、サージタンク8a及び分岐管8bを含む吸気通路8を介して空気が供給され、気筒毎に設けられた燃料噴射弁10から、吸気ポート8cの吸気流中に燃料が噴射されることで混合気を形成する。この混合気が内燃機関2の各燃焼室6内に供給される。
Air is supplied to each combustion chamber 6 of the
尚、燃料噴射弁10は、内燃機関2の各燃焼室6内に直接燃料を噴射するように配置した直噴型としても良い。
そして、このことにより燃焼室6内に形成された混合気に点火タイミングにて点火プラグ12のスパークによる点火が行われることにより混合気が燃焼し、ピストン14が押し下げられて出力軸であるクランクシャフト16を回転させる。そして燃焼後の混合気は排気として燃焼室6から排気ポート18aに排出され、排気浄化触媒やマフラーを有する排気通路18を介して外部へ排出される。
The
As a result, the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 6 is ignited by the spark of the spark plug 12 at the ignition timing, so that the air-fuel mixture is combusted, and the
ここで吸気ポート8cにて開閉弁動作する吸気バルブ20と、排気ポート18aにて開閉弁動作する排気バルブ22とは共に一定のバルブ作用角(あるいは最大バルブリフト量)にて駆動される。尚、吸気バルブ20については、バルブタイミング可変機構を設けてバルブ作用角(あるいは最大バルブリフト量)を可変としたり、開閉弁タイミングを進遅角するものであっても良い。排気バルブ22についても開閉弁タイミングを進遅角するものであっても良い。
Here, both the
吸気通路8から各気筒の燃焼室6に分配される吸入空気量は、ECU4が、アクセルペダル24の踏み込み量であるアクセル操作量ACCPに応じてスロットルバルブ26の開度を制御することにより調節される。尚、吸気バルブ20のバルブ作用角(あるいは最大バルブリフト量)を可変としている場合には、すなわち可変動弁機構を採用している場合には、吸気バルブ20のバルブ作用角(あるいは最大バルブリフト量)の調節により、各気筒の燃焼室6に分配される吸入空気量が調節される。この場合にはスロットルバルブ26は、通常、全開に制御されて内燃機関2が運転されている。
The amount of intake air distributed from the
ECU4は、上述したごとく内燃機関2の燃料噴射量、噴射時期、吸入空気量以外に、点火時期制御、その他の処理を実行している。これらの処理のためにECU4は、機関回転数センサ28、冷却水温センサ30、スロットル開度センサ32、吸入空気量センサ34、アクセル操作量センサ36、カムポジションセンサ38、ノックセンサ40などによる検出信号を入力している。
As described above, the
機関回転数センサ28はクランクシャフト16の回転に対応した内燃機関回転数NEを、冷却水温センサ30は内燃機関温度としての冷却水温度THWを、スロットル開度センサ32はスロットルバルブ開度TAを、吸入空気量センサ34は吸入空気量GAを、アクセル操作量センサ36はアクセル操作量ACCPを検出している。更にカムポジションセンサ38は吸気バルブ20を駆動する吸気カムのカム角を、ノックセンサ40は内燃機関2の燃焼行程時に生じる振動に対応したノック信号(ここでは電圧信号:V)を内燃機関2のシリンダブロックにて検出している。ノックセンサ40は内燃機関2のシリンダブロックに取り付けられているが、ここでは直列4気筒の中央位置、すなわち#2気筒と#3気筒との間の位置にてシリンダブロックに取り付けられて、#1〜#4気筒における燃焼時の振動を検出している。
The
ECU4は、これらの信号、記憶しているデータ、演算結果などに基づいて各種制御を実行する。すなわち点火プラグ12による点火時期、燃料噴射弁10の開弁制御による燃料噴射量や噴射時期、前述したスロットルバルブ26の開度調節(可変動弁機構を採用している場合には吸気バルブ20のバルブ作用角あるいは最大バルブリフト量調節、開閉弁タイミング)などの制御を実行する。尚、ノックセンサ40からのノック信号については、ECU4内のフィルタ処理により、7kHz、10kHz、15kHz及び20kHzの各狭周波数帯域にてその振動強度を検出すると共に、5kHzから20kHzの間の広周波数帯域でも振動強度を検出している。尚、各狭周波数帯域での振動強度検出は、それぞれの周波数に対して±2.5kHzの帯域幅で検出している。広周波数帯域については前記狭周波数帯域とは独立したフィルタ処理にて振動強度を検出しても良いし、上記狭周波数帯域での振動強度を合成したものとして検出しても良い。
The
次にECU4が実行する図1のノッキング制御処理、図2の点火時期フィードバック制御処理について説明する。ノッキング制御処理(図1)は一定のクランク角周期にて繰り返し実行される処理であり、点火時期フィードバック制御処理(図2)はノッキング制御処理に連続して実行される処理である。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「S〜」で表す。
Next, the knocking control process of FIG. 1 and the ignition timing feedback control process of FIG. 2 executed by the
ノッキング制御処理(図1)が開始されると、まず冷却水温度THWが60℃以上となっているか否かが判定される(S102)。ここで始動後において冷却水温度THWが60℃未満の状態であれば(S102でNO)、処理は点火時期フィードバック制御処理(S120:図2)へ移行する。 When the knocking control process (FIG. 1) is started, it is first determined whether or not the coolant temperature THW is 60 ° C. or higher (S102). If the cooling water temperature THW is less than 60 ° C. after starting (NO in S102), the process proceeds to the ignition timing feedback control process (S120: FIG. 2).
点火時期フィードバック制御処理(図2)において、まず冷却水温度THW≧60℃か否かが判定される(S130)。今回は、ここでも冷却水温度THW<60℃であることから(S130でNO)、直ちに点火時期設定がなされる(S142)。ここでは前回の内燃機関運転時においてECU4に記憶されている点火時期学習値が用いられて、現在の冷却水温度THWに対応した点火時期が設定される。そしてこの点火時期に基づいて点火制御が実行されることになる。以後、冷却水温度THW<60℃である限り、上述した処理が継続する。
In the ignition timing feedback control process (FIG. 2), it is first determined whether or not the coolant temperature THW ≧ 60 ° C. (S130). In this case, since the coolant temperature THW <60 ° C. again (NO in S130), the ignition timing is immediately set (S142). Here, the ignition timing learning value stored in the
内燃機関2の運転継続により冷却水温度THWが上昇して、THW≧60℃となれば(S102でYES)、機関回転数センサ28及びカムポジションセンサ38の検出結果に基づいて、4気筒の内のいずれかの気筒が、燃焼行程における一定のクランク角範囲にあるか否かが判定される(S104)。ここでは燃焼行程の0°〜90°CA(°CAはクランク角を表す)の範囲内か否かが判定される。いずれの気筒においても燃焼行程の0°〜90°CA外であれば(S104でNO)、点火時期フィードバック制御処理(S120:図2)へ移行する。尚、点火時期フィードバック制御処理(図2)にてTHW≧60℃にある状態での処理については後述する。
If the coolant temperature THW rises due to continued operation of the
いずれかの気筒(「#n気筒」で表す)が燃焼行程の0°〜90°CA内となれば(S104でYES)、次に内燃機関回転数NEが3000rpmを越えているか否かが判定される(S106)。 If any of the cylinders (represented by “#n cylinder”) is within the combustion stroke of 0 ° to 90 ° CA (YES in S104), it is next determined whether or not the internal combustion engine speed NE exceeds 3000 rpm. (S106).
NE≦3000rpmであれば(S106でNO)、#n気筒の燃焼時にノックセンサ40にて検出される振動強度に対する低回転用重み付け係数Kcn(f)を設定する(S108)。この低回転用重み付け係数Kcn(f)は図3の重み付け係数Kcn(f)マップに示すごとくである。 If NE ≦ 3000 rpm (NO in S106), a low-rotation weighting coefficient Kcn (f) for the vibration intensity detected by knock sensor 40 during combustion of the #n cylinder is set (S108). The low-rotation weighting coefficient Kcn (f) is as shown in the weighting coefficient Kcn (f) map of FIG.
このマップにて低回転用重み付け係数Kcn(f)は、ノックセンサ40が間に配置されていることによりノックセンサ40に対して隣接状態にある#2気筒及び#3気筒については、7kHzの狭周波数帯域ではKcn(f)=0.25に設定し、10kHz、15kHz及び20kHzの各狭周波数帯域ではKcn(f)=1に設定している。内燃機関2のシリンダブロックの両端に位置することでノックセンサ40には隣接していない#1気筒及び#4気筒については、全ての狭周波数帯域(7kHz、10kHz、15kHz、20kHz)でKcn(f)=1に設定している。
In this map, the low-rotation weighting coefficient Kcn (f) is 7 kHz narrow for the # 2 and # 3 cylinders that are adjacent to the knock sensor 40 because the knock sensor 40 is disposed therebetween. Kcn (f) = 0.25 is set in the frequency band, and Kcn (f) = 1 is set in the narrow frequency bands of 10 kHz, 15 kHz, and 20 kHz. For the # 1 and # 4 cylinders that are positioned at both ends of the cylinder block of the
NE>3000rpmであれば(S106でYES)、#n気筒の燃焼時にノックセンサ40にて検出される振動強度に対する高回転用重み付け係数Kcn(f)を設定する(S110)。この高回転用重み付け係数Kcn(f)は図3の重み付け係数Kcn(f)マップに示すごとくである。 If NE> 3000 rpm (YES in S106), a high-rotation weighting coefficient Kcn (f) for the vibration intensity detected by knock sensor 40 during combustion of the #n cylinder is set (S110). The high-rotation weighting coefficient Kcn (f) is as shown in the weighting coefficient Kcn (f) map of FIG.
高回転時には振動強度が全気筒において差が小さくなることから、高回転用重み付け係数Kcn(f)は、ノックセンサ40との隣接有無にかかわらず、全気筒について、7kHzの狭周波数帯域ではKcn(f)=0.25に設定し、10kHz、15kHz及び20kHzの各狭周波数帯域ではKcn(f)=1に設定する。 Since the difference in vibration intensity is small in all cylinders at high rotation, the high rotation weighting coefficient Kcn (f) is Kcn (n) in the narrow frequency band of 7 kHz for all cylinders regardless of whether or not they are adjacent to the knock sensor 40. f) = 0.25, and Kcn (f) = 1 is set in each narrow frequency band of 10 kHz, 15 kHz, and 20 kHz.
このことは、低回転時には振動強度がシリンダブロックの端の気筒(#1,#4)と中央の気筒(#2,#3)とにおいて伝達状態の違いによる差が大きくなることから、低回転用重み付け係数Kcn(f)に対して上述したごとく気筒間にて違いを設けていることを意味する。 This is because the difference in transmission strength between the cylinders (# 1, # 4) at the end of the cylinder block and the central cylinders (# 2, # 3) becomes large at low revolutions. This means that there is a difference between the cylinders as described above with respect to the weighting coefficient Kcn (f).
このように状況に基づいて、ここでノックセンサ40と各気筒との配置関係、及び内燃機関運転状態(ここでは内燃機関回転数NE)に基づいて気筒毎かつ周波数帯域毎に重み付けを設定している。 Thus, based on the situation, weights are set for each cylinder and each frequency band based on the positional relationship between the knock sensor 40 and each cylinder and the operating state of the internal combustion engine (in this case, the internal combustion engine speed NE). Yes.
ステップS108又はステップS110にて重み付け係数Kcn(f)が設定されると、次に全狭周波数帯域合算データ算出と蓄積とが実行される(S112)。
すなわち各狭周波数帯域(7kHz、10kHz、15kHz、20kHz)の振動強度が検出され、この狭周波数帯域毎の振動強度が前述した重み付け係数Kcn(f)を用いて重み付けされた後に、全狭周波数帯域の振動強度が5°CA毎に合算されると共にこの合算値が蓄積されることになる。
When the weighting coefficient Kcn (f) is set in step S108 or step S110, next, calculation and accumulation of all narrow frequency band summed data are executed (S112).
That is, the vibration intensity of each narrow frequency band (7 kHz, 10 kHz, 15 kHz, 20 kHz) is detected, and the vibration intensity for each narrow frequency band is weighted using the above-described weighting coefficient Kcn (f), and then the entire narrow frequency band. Are summed up every 5 ° CA and the sum is accumulated.
例えば#1気筒及び#4気筒の場合、NE≦3000rpmでは5°CA毎に式1のごとく、振動強度Nd(5°CA)が算出される。
[式1]Nd←1×7kHz帯域振動強度+1×10kHz帯域振動強度
+1×15kHz帯域振動強度+1×20kHz帯域振動強度
NE>3000rpmでは5°CA毎に式2のごとく、振動強度Nd(5°CA)が算出される。
For example, in the case of the # 1 cylinder and the # 4 cylinder, the vibration intensity Nd (5 ° CA) is calculated according to
[Formula 1] Nd ← 1 × 7 kHz band vibration strength + 1 × 10 kHz band vibration strength
+ 1 × 15 kHz band vibration intensity + 1 × 20 kHz band vibration intensity When NE> 3000 rpm, the vibration intensity Nd (5 ° CA) is calculated according to
[式2]Nd←0.25×7kHz帯域振動強度+1×10kHz帯域振動強度
+1×15kHz帯域振動強度+1×20kHz帯域振動強度
#2気筒及び#3気筒の場合、NE≦3000rpmでは5°CA毎に式3のごとく、振動強度Nd(5°CA)が算出される。
[Formula 2] Nd ← 0.25 × 7 kHz band vibration strength + 1 × 10 kHz band vibration strength
+ 1 × 15 kHz band vibration strength + 1 × 20 kHz band vibration strength In the case of the # 2 cylinder and the # 3 cylinder, the vibration strength Nd (5 ° CA) is calculated according to
[式3]Nd←0.25×7kHz帯域振動強度+1×10kHz帯域振動強度
+1×15kHz帯域振動強度+1×20kHz帯域振動強度
NE>3000rpmでは5°CA毎に式4のごとく、振動強度Nd(5°CA)が算出される。
[Formula 3] Nd ← 0.25 × 7 kHz band vibration strength + 1 × 10 kHz band vibration strength
+ 1 × 15 kHz band vibration intensity + 1 × 20 kHz band vibration intensity When NE> 3000 rpm, the vibration intensity Nd (5 ° CA) is calculated as shown in
[式4]Nd←0.25×7kHz帯域振動強度+1×10kHz帯域振動強度
+1×15kHz帯域振動強度+1×20kHz帯域振動強度
尚、ここでは式3と式4とは同じである。
[Formula 4] Nd ← 0.25 × 7 kHz band vibration strength + 1 × 10 kHz band vibration strength
+ 1 × 15 kHz band vibration strength + 1 × 20 kHz band vibration strength Here,
このように前記式1〜4によって重み付け係数Kcn(f)を用いて全狭周波数帯域の合算値が算出されると共に、この合算値が5°CA間隔で蓄積される。
次に今回のクランク角は、#n気筒における燃焼行程の90°CAであるか否かが判定される(S114)。未だ90°CAに達していなければ(S114でNO)、点火時期フィードバック制御処理(S120:図2)へ移行する。
In this way, the total value of all narrow frequency bands is calculated by using the weighting coefficient Kcn (f) by the
Next, it is determined whether or not the current crank angle is 90 ° CA of the combustion stroke in the #n cylinder (S114). If it has not yet reached 90 ° CA (NO in S114), the routine proceeds to ignition timing feedback control processing (S120: FIG. 2).
以後、0°から90°CAの範囲にて90°CA未満の状態である限り、上述したステップS106〜S112の処理が繰り返され、ここでは5°CA毎に繰り返されて現在の燃焼行程での振動強度検出により全狭周波数帯域合算データの5°CA間隔での蓄積データが得られる。 Thereafter, as long as the state is less than 90 ° CA in the range of 0 ° to 90 ° CA, the above-described processing of steps S106 to S112 is repeated, and here, the processing is repeated every 5 ° CA in the current combustion stroke. Accumulated data of all narrow frequency band summed data at 5 ° CA intervals can be obtained by detecting the vibration intensity.
そして90°CAに達した時には今回燃焼行程にある#n気筒において、クランク角を横軸とし、全狭周波数帯域合算振動強度Ndを縦軸とする図5の(a)に例示するごとくの振動強度データが得られる。 When the temperature reaches 90 ° CA, in the #n cylinder in the current combustion stroke, the vibration is as illustrated in FIG. 5A with the crank angle as the horizontal axis and the total narrow frequency band combined vibration strength Nd as the vertical axis. Intensity data is obtained.
#n気筒においてその燃焼行程の90°CAとなれば(S114でYES)、次にノック強度Nが算出される(S116)。ここではノック強度Nとしては、図5の(a)に示した振動強度Ndを0°CA〜90°CAまでを総計した値(積算値)として算出する。尚、5°CA振動強度の蓄積データの内で最大の値(ピーク値)をノック強度Nとして設定しても良い。あるいは上記蓄積データの最大値をノッキングが発生していない状態における内燃機関2の振動強度を表す値で除算した値をノック強度Nとして設定しても良い。これ以外の手法にてノック強度Nを表しても良い。
If the combustion stroke is 90 ° CA in the #n cylinder (YES in S114), then knock magnitude N is calculated (S116). Here, as the knock intensity N, the vibration intensity Nd shown in FIG. 5A is calculated as a total value (integrated value) from 0 ° CA to 90 ° CA. It should be noted that the maximum value (peak value) in the accumulated data of 5 ° CA vibration intensity may be set as the knock intensity N. Alternatively, a value obtained by dividing the maximum value of the accumulated data by a value representing the vibration intensity of the
次に振動波形解析によるノック振動強度波形モデルとの相関係数Kを算出する(S118)。ノック振動強度波形モデルは図5の(b)に示すごとくであり、内燃機関2にノッキングが発生した場合の振動波形のモデルとして予め作成されている。
Next, a correlation coefficient K with the knock vibration intensity waveform model by vibration waveform analysis is calculated (S118). The knock vibration intensity waveform model is as shown in FIG. 5B and is created in advance as a vibration waveform model when knocking occurs in the
このノック振動強度波形モデルはノッキングにより発生した振動強度のピーク値以降の振動に対応し、かつ0〜1の範囲の値に変換された無次元数とされている。したがって、図5の(a)に示した値についても、そのピーク以降をピーク値にて除算することにより無次元数に変換して正規化する。このことにより図5の(c)に示すごとくノック振動強度波形モデルと比較でき、相関係数Kを算出できる。 This knock vibration intensity waveform model corresponds to vibrations after the peak value of vibration intensity generated by knocking, and is a dimensionless number converted to a value in the range of 0 to 1. Therefore, the values shown in FIG. 5A are normalized by being converted to dimensionless numbers by dividing the peak and subsequent values by the peak value. As a result, as shown in FIG. 5C, it can be compared with the knock vibration intensity waveform model, and the correlation coefficient K can be calculated.
例えば、正規化後の振動強度波形とノック振動強度波形モデルとの5°CA毎の偏差の絶対値をΔS(I)(Iは自然数)とし、ノック振動強度波形モデルにおける振動強度をクランク角で積分した値(ノック振動強度波形モデルの面積)をSとおくと、相関係数Kは、K=(S−ΣΔS(I))/Sという方程式により算出される。ここで、ΣΔS(I)は、0°CAから90°CAまでのΔS(I)の総和である。 For example, the absolute value of the deviation between the normalized vibration intensity waveform and the knock vibration intensity waveform model every 5 ° CA is ΔS (I) (I is a natural number), and the vibration intensity in the knock vibration intensity waveform model is expressed by the crank angle. When the integrated value (the area of the knock vibration intensity waveform model) is S, the correlation coefficient K is calculated by the equation K = (S−ΣΔS (I)) / S. Here, ΣΔS (I) is the sum of ΔS (I) from 0 ° CA to 90 ° CA.
このように求められる相関係数Kは、振動強度波形の形状がノック振動強度波形モデルの形状に近いほど、「1」に近い値として算出される。振動強度波形にノッキング以外の要因による振動の波形が含まれた場合には、相関係数Kは小さくなり、「0」に近づく。 The correlation coefficient K obtained in this way is calculated as a value closer to “1” as the shape of the vibration intensity waveform is closer to the shape of the knock vibration intensity waveform model. When the vibration intensity waveform includes a vibration waveform due to a factor other than knocking, the correlation coefficient K decreases and approaches “0”.
このようにしてノック強度Nと相関係数Kとが算出されると、次に点火時期フィードバック制御処理(S120:図2)へ移行する。
点火時期フィードバック制御処理(図2)について説明する。
When knock magnitude N and correlation coefficient K are calculated in this way, the routine proceeds to ignition timing feedback control processing (S120: FIG. 2).
The ignition timing feedback control process (FIG. 2) will be described.
まずTHW≧60℃か否かが判定される(S130)。THW<60℃であれば(S130でNO)、前述したごとく点火時期設定(S142)に移行する。
THW≧60℃であれば(S130でYES)、求められたノック強度Nと相関係数Kとに基づいてノック判定が実行される(S132)。
First, it is determined whether THW ≧ 60 ° C. (S130). If THW <60 ° C. (NO in S130), the routine proceeds to ignition timing setting (S142) as described above.
If THW ≧ 60 ° C. (YES in S130), knock determination is executed based on the obtained knock magnitude N and correlation coefficient K (S132).
このノック判定は次の2つの条件が共に満足された場合にノッキング有と判定され、いずれかあるいは両方が不満足ならばノッキング無と判定される。
条件1:ノック強度N≧ノック判定閾値J(i)
条件2:相関係数K≧相関判定値K1
条件1におけるノック判定閾値J(i)は、一定条件下において、ノック強度Nとその発生頻度に応じて、各気筒において内燃機関運転状態の領域毎に補正によって更新されている値であり、ノッキング発生の有無を判定するための判定値である。ここで(i)は領域を表し、内燃機関2の負荷と内燃機関回転数NEとにより区分されている領域である。負荷は内燃機関2の1回転当たりに燃焼室6に吸入される空気量であり、吸入空気量GAと内燃機関回転数NEとから求められる値である。
In this knock determination, it is determined that knocking is present when both of the following two conditions are satisfied, and it is determined that knocking is not present when either or both are not satisfied.
Condition 1: Knock strength N ≧ knock determination threshold value J (i)
Condition 2: correlation coefficient K ≧ correlation determination value K1
The knock determination threshold value J (i) in the
条件2における相関判定値K1は、内燃機関2の機種に対応して予め設定されている相関判定用基準値であり、例えば「0.6」に設定されている。
ここで前記条件1,2のいずれかあるいは両方が満足されていなければ(S132で「ノッキング無」判定)、点火時期をフィードバック制御するためのフィードバック補正値に進角処理がなされる(S134)。ここでフィードバック補正値が進角値により表されているとするとフィードバック補正値が増加されることになる。
The correlation determination value K1 in the
If either or both of the
前記条件1,2の両方が満足されている場合は(S132で「ノッキング有」判定)、点火時期を補正するためのフィードバック補正値に遅角処理がなされる(S136)。フィードバック補正値が進角値により表されているとするとフィードバック補正値が減少されることになる。場合によりマイナスの値が設定されることもある。
If both of the
ステップS134又はステップS136にてフィードバック補正値が算出されると、点火時期学習条件が成立しているか否かが判定される(S138)。成立していれば(S138でYES)、点火時期学習値の学習、すなわち点火時期学習値更新がなされる(S140)。 When the feedback correction value is calculated in step S134 or step S136, it is determined whether or not the ignition timing learning condition is satisfied (S138). If it is established (YES in S138), learning of the ignition timing learned value, that is, the ignition timing learned value is updated (S140).
そしてステップS140の後、あるいはステップS138にてNOと判定された後に、点火時期設定処理(S142)がなされることになる。
上述した構成において請求項との関係は、ECU4が複数周波数帯域振動強度検出手段、判定対象値算出手段、及び重み付け設定手段を備えた内燃機関ノック判定装置に相当する。ECU4が実行するノッキング制御処理(図1)のステップS112における各狭周波数帯域の振動強度検出が複数周波数帯域振動強度検出手段としての処理に、ステップS112における全狭周波数帯域合算データ算出と蓄積とが判定対象値算出手段としての処理に相当する。そしてステップS106〜S110及びステップS112での重み付け係数Kcn(f)の設定と前記式1〜4での使用とが重み付け設定手段としての処理に相当する。
Then, after step S140 or after determining NO in step S138, an ignition timing setting process (S142) is performed.
In the configuration described above, the relationship with the claims corresponds to an internal combustion engine knock determination device in which the
以上説明した本実施の形態1によれば、以下の効果が得られる。
(1)ノッキング制御処理(図1)のステップS112では、ステップS108又はステップS110にて低回転用あるいは高回転用として設定した重み付け係数Kcn(f)を用いている。
According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In step S112 of the knocking control process (FIG. 1), the weighting coefficient Kcn (f) set for low rotation or high rotation in step S108 or step S110 is used.
このように気筒毎にノックセンサ40に対するノッキング振動の影響が異なることから、気筒毎に重み付け係数Kcn(f)を設定している。具体的には図3にてNE≦3000rpmの場合に示すごとく、ノックセンサ40から遠い気筒(#1,#4気筒)ほど重み付け係数Kcn(f)を大きくし、逆に近い気筒(#2,#3気筒)ほど重み付け係数Kcn(f)を小さくしている。 Thus, since the influence of knocking vibration on the knock sensor 40 is different for each cylinder, the weighting coefficient Kcn (f) is set for each cylinder. Specifically, as shown in the case of NE ≦ 3000 rpm in FIG. 3, the weighting coefficient Kcn (f) is increased for the cylinders (# 1, # 4 cylinders) farther from the knock sensor 40, and the cylinders (# 2, # 2) are the opposite. The weighting coefficient Kcn (f) is made smaller as # 3 cylinder).
更にノッキング振動の影響は、同じ気筒であっても振動の周波数帯域によって異なることから周波数帯域毎、ここでは狭周波数帯域毎に重み付けを設定している。具体的には最低周波数帯域である7kHzの狭周波数帯域では重み付け係数Kcn(f)を小さくし、これより高周波数帯域である10kHz、15kHz、20kHzの狭周波数帯域では重み付け係数Kcn(f)を大きくしている。 Further, since the influence of knocking vibration differs depending on the frequency band of vibration even in the same cylinder, weighting is set for each frequency band, here for each narrow frequency band. Specifically, the weighting coefficient Kcn (f) is decreased in the narrow frequency band of 7 kHz that is the lowest frequency band, and the weighting coefficient Kcn (f) is increased in the narrow frequency bands of 10 kHz, 15 kHz, and 20 kHz that are higher frequency bands. is doing.
このことによりステップS112にて算出された振動強度とその振動強度波形とに基づいてノック判定(S132)する場合に、そのノック判定の精度を向上させることができる。 As a result, when knock determination (S132) is performed based on the vibration intensity calculated in step S112 and the vibration intensity waveform, the accuracy of the knock determination can be improved.
(2)内燃機関2が高回転領域(NE>3000rpm)にある場合には、気筒毎の重み付けは同一あるいは近づけている。ここでは図3に示したごとく同一としている。
高回転領域では、気筒の違いによるノックセンサ40に対する振動の影響は、低回転領域に比較して、その差が小さくなる。このため内燃機関2が高回転領域にある場合には気筒毎での重み付けは同一あるいは近づけることで、内燃機関回転数NEが異なっても、周波数帯域の違いと共に、気筒の位置を適切に反映した振動強度及び振動強度波形を求めることができるので、ノック判定精度を向上させることができる。
(2) When the
In the high rotation region, the influence of the vibration on the knock sensor 40 due to the difference in cylinder is smaller than that in the low rotation region. For this reason, when the
(3)上述したごとくに高精度なノック判定ができることから、点火時期による高精度なノッキング制御が可能となる。
[実施の形態2]
本実施の形態では、ハード構成は図4に示したごとくである。ECU4が実行するノッキング制御処理として図6の処理が行われ、点火時期フィードバック制御処理として図7の処理が実行される点が前記実施の形態1と異なる。
(3) Since the highly accurate knock determination can be performed as described above, the highly accurate knocking control based on the ignition timing becomes possible.
[Embodiment 2]
In the present embodiment, the hardware configuration is as shown in FIG. 6 differs from the first embodiment in that the process of FIG. 6 is performed as the knocking control process executed by the
ノッキング制御処理(図6)が開始されると、まず冷却水温度THWが60℃以上となっているか否かが判定される(S202)。この処理は図1のステップS102と同じである。冷却水温度THWが60℃未満であれば(S202でNO)、処理は点火時期フィードバック制御処理(S216:図7)へ移行する。 When the knocking control process (FIG. 6) is started, it is first determined whether or not the coolant temperature THW is 60 ° C. or higher (S202). This process is the same as step S102 in FIG. If cooling water temperature THW is less than 60 ° C. (NO in S202), the process proceeds to an ignition timing feedback control process (S216: FIG. 7).
点火時期フィードバック制御処理(図7)において、まず冷却水温度THW≧60℃か否かが判定される(S230)。今回は、ここでも冷却水温度THW<60℃であることから(S230でNO)、直ちに点火時期設定がなされる(S244)。この処理は図2のステップS142と同じである。以後、冷却水温度THW<60℃である限り、上述した処理が継続する。 In the ignition timing feedback control process (FIG. 7), it is first determined whether or not the coolant temperature THW ≧ 60 ° C. (S230). In this case, since the coolant temperature THW <60 ° C. again (NO in S230), the ignition timing is immediately set (S244). This process is the same as step S142 in FIG. Thereafter, as long as the cooling water temperature THW <60 ° C., the above-described processing continues.
内燃機関2の運転継続により冷却水温度THWが上昇して、THW≧60℃となれば(S202でYES)、機関回転数センサ28及びカムポジションセンサ38の検出結果に基づいて、4気筒の内のいずれかの気筒が、燃焼行程における一定のクランク角範囲にあるか否かが判定される(S204)。この処理も図1のステップS104と同じである。いずれの気筒に対しても燃焼行程の0°〜90°CA外であれば(S204でNO)、点火時期フィードバック制御処理(S216:図7)へ移行する。
If the coolant temperature THW rises due to continued operation of the
いずれかの気筒(「#n気筒」で表す)が燃焼行程の0°〜90°CA内となれば(S204でYES)、次に広周波数帯域(5kHz〜20kHz)での振動強度、及び複数(ここでは4つ)の狭周波数帯域(7kHz、10kHz、15kHz、20kHz)の振動強度が検出され、この振動強度データが5°CA毎に蓄積される(S206)。 If any of the cylinders (represented by “#n cylinder”) is within 0 ° to 90 ° CA of the combustion stroke (YES in S204), the vibration intensity in the next wide frequency band (5 kHz to 20 kHz) and a plurality of The vibration intensity in the narrow frequency band (here, four) (7 kHz, 10 kHz, 15 kHz, 20 kHz) is detected, and the vibration intensity data is accumulated every 5 ° CA (S206).
次に狭周波数帯域毎に振動強度頻度分布における中央値VMと標準偏差σとが算出される(S208)。このステップS208では、各狭周波数帯域にて図8に例示するごとく、振動強度頻度分布に基づいて中央値VMと標準偏差σとを算出している。 Next, the median value VM and the standard deviation σ in the vibration intensity frequency distribution are calculated for each narrow frequency band (S208). In step S208, as illustrated in FIG. 8 in each narrow frequency band, the median value VM and the standard deviation σ are calculated based on the vibration intensity frequency distribution.
図8では縦軸が頻度、横軸が振動強度Ndの対数値を表している。実際には、このような頻度分布の中央値VMと標準偏差σとが、振動強度Ndが検出される毎に式5,6のごとく近似的に繰り返し算出されている。 In FIG. 8, the vertical axis represents the frequency and the horizontal axis represents the logarithmic value of the vibration intensity Nd. Actually, the median value VM and the standard deviation σ of such a frequency distribution are repeatedly calculated approximately as shown in Equations 5 and 6 every time the vibration intensity Nd is detected.
[式5] VM ← VM + (Nd−VM)/x
[式6] σ ← σ + (Nd−σ)/y
ここで前記式5,6において「←」の右辺のVM,σは前回値であり、左辺のVM,σは今回値である。x,yは加重平均の重み付けのための正の値であり、振動強度Ndの変化に対して或る程度の遅れが生じる処理、いわゆる「なまし処理」がなされている。
[Formula 5] VM ← VM + (Nd−VM) / x
[Formula 6] σ ← σ + (Nd−σ) / y
Here, in Equations 5 and 6, VM and σ on the right side of “←” are previous values, and VM and σ on the left side are current values. x and y are positive values for weighted average weighting, and a process in which a certain amount of delay occurs with respect to the change in the vibration intensity Nd, so-called “smoothing process” is performed.
この式5,6がECU4により点火周期毎に実行されて、中央値VMと標準偏差σとが振動強度の値に応じて4つの狭周波数帯域毎に繰り返し算出されることになる。
次に今回のクランク角は、#n気筒における燃焼行程の90°CAであるか否かが判定される(S210)。未だ90°CAに達していなければ(S210でNO)、点火時期フィードバック制御処理(S216:図7)へ移行する。
Equations 5 and 6 are executed by the
Next, it is determined whether or not the current crank angle is 90 ° CA of the combustion stroke in the #n cylinder (S210). If it has not yet reached 90 ° CA (NO in S210), the routine proceeds to ignition timing feedback control processing (S216: FIG. 7).
#n気筒においてその燃焼行程の90°CAとなれば(S210でYES)、次に広周波数帯域及び各狭周波数帯域でのノック強度Nが算出される(S212)。ここではノック強度Nとしては、前記実施の形態1と同じであり、前記図5の(a)に示したごとく、振動強度Ndを0°CA〜90°CAまでを総計した値(積算値)として算出する。 If the combustion stroke is 90 ° CA in the #n cylinder (YES in S210), then the knock intensity N in the wide frequency band and each narrow frequency band is calculated (S212). Here, the knock intensity N is the same as that in the first embodiment, and as shown in FIG. 5A, the vibration intensity Nd is a total value from 0 ° CA to 90 ° CA (integrated value). Calculate as
尚、前記実施の形態1にて述べたごとく、ピーク値をノック強度Nとして設定しても良く、ピーク値をノッキングが発生していない状態における内燃機関2の振動強度を表す値で除算した値をノック強度Nとしても良く、これ以外の手法にてノック強度Nを表しても良い。このようにして広周波数帯域と4つの狭周波数帯域にてそれぞれノック強度Nを求める。
As described in the first embodiment, the peak value may be set as the knock magnitude N, and the peak value is divided by a value representing the vibration intensity of the
次に広周波数帯域の振動強度蓄積データに基づいて、振動波形解析によるノック振動強度波形モデルとの相関係数Kを算出する(S214)。ノック振動強度波形モデルは、前記実施の形態1にて説明したごとくのモデルであり、前記図5の(b)に示している。相関係数Kの算出については前記実施の形態1のステップS118(図1)にて説明したごとくである。 Next, based on the vibration intensity accumulation data in the wide frequency band, a correlation coefficient K with the knock vibration intensity waveform model by vibration waveform analysis is calculated (S214). The knock vibration intensity waveform model is the model as described in the first embodiment, and is shown in FIG. The calculation of the correlation coefficient K is as described in step S118 (FIG. 1) of the first embodiment.
このようにして広周波数帯域と各狭周波数帯域についてのノック強度Nと、広周波数帯域についての相関係数Kとが算出されると、次に点火時期フィードバック制御処理(S216:図7)へ移行する。 When the knock intensity N for the wide frequency band and each narrow frequency band and the correlation coefficient K for the wide frequency band are calculated in this way, the process proceeds to the ignition timing feedback control process (S216: FIG. 7). To do.
点火時期フィードバック制御処理(図7)について説明する。
まずTHW≧60℃か否かが判定される(S230)。THW<60℃であれば(S230でNO)、前述したごとく点火時期設定(S244)に移行する。
The ignition timing feedback control process (FIG. 7) will be described.
First, it is determined whether THW ≧ 60 ° C. (S230). If THW <60 ° C. (NO in S230), the routine proceeds to ignition timing setting (S244) as described above.
THW≧60℃であれば(S230でYES)、広周波数帯域の相関係数Kと、広周波数帯域及び狭周波数帯域のノック強度Nとに基づいてノック判定が実行される(S232,S234)。 If THW ≧ 60 ° C. (YES in S230), knock determination is executed based on the correlation coefficient K of the wide frequency band and the knock intensity N of the wide frequency band and the narrow frequency band (S232, S234).
まずノック強度判定として広周波数帯域のノック強度Nがノック判定閾値J(i)以上か否かが判定される(S232)。このノック判定閾値J(i)は前記図2のステップS132にて条件1で説明したごとくである。
First, as knock strength determination, it is determined whether or not the knock strength N in the wide frequency band is equal to or greater than the knock determination threshold J (i) (S232). This knock determination threshold value J (i) is as described in
広周波数帯域のノック強度N<ノック判定閾値J(i)であれば(S232でNO)、「ノッキング無」判定がなされて、点火時期をフィードバック制御するためのフィードバック補正値に進角処理がなされる(S236)。この処理は前記図2のステップS134と同じである。 If knock intensity N in the wide frequency band <knock determination threshold value J (i) (NO in S232), “no knocking” determination is made, and an advance processing is performed on the feedback correction value for feedback control of the ignition timing. (S236). This process is the same as step S134 in FIG.
広周波数帯域のノック強度N≧ノック判定閾値J(i)であれば(S232でYES)、次に振動強度波形に関する判定を実行する。すなわち次の3条件がいずれも満足しているか否かが判定される(S234)。 If the knock intensity N of the wide frequency band is greater than or equal to the knock determination threshold value J (i) (YES in S232), the determination regarding the vibration intensity waveform is executed next. That is, it is determined whether or not all of the following three conditions are satisfied (S234).
条件1:広周波数帯域の相関係数K≧相関判定値K1(例えばK1=0.6)
条件2:7kHzの狭周波数帯域でのノック強度Nが、その大きさの順位が、全狭周波数帯域内で1位又は2位
条件3:いずれか2つの狭周波数帯域でノック強度N≧VM+3・σ(図8の強度A)
この3条件が全て満足されていれば(S234でYES)、波形的にもノッキング発生と判断できることから、「ノッキング有」判定がなされて、点火時期を補正するためのフィードバック補正値に遅角処理がなされる(S238)。この処理は前記図2のステップS136と同じである。
Condition 1: wide frequency band correlation coefficient K ≧ correlation determination value K1 (for example, K1 = 0.6)
Condition 2: Knock strength N in a narrow frequency band of 7 kHz is ranked first or second in the entire narrow frequency band. Condition 3: Knock strength N
If all three conditions are satisfied (YES in S234), it can be determined that knocking has occurred in terms of the waveform. Therefore, “knocking present” is determined, and the feedback correction value for correcting the ignition timing is retarded. Is made (S238). This process is the same as step S136 in FIG.
ステップS236又はステップS238の処理後は、ステップS240〜244が実行される。この処理は前記図2のステップS138〜S142にて説明したごとくである。
上述した構成において請求項との関係は、ECU4が内燃機関ノック判定装置に相当し、ステップS234の判定処理が振動強度波形判定に相当し、条件1が広帯域判定に、条件2,3が狭帯域判定に相当する。
After step S236 or step S238, steps S240 to 244 are executed. This process is as described in steps S138 to S142 in FIG.
In the configuration described above, the
以上説明した本実施の形態2によれば、以下の効果が得られる。
(1)点火時期フィードバック制御処理(図7)では、振動強度判定(S232)と振動強度波形判定(S234)とに基づいてノック判定が行われている。この内で、振動強度波形判定(S234)は、広帯域波形とノッキング波形との波形相関関係を判定する広帯域判定である条件1のみでなく、狭帯域判定である条件2,3を加えたものとなっている。
According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In the ignition timing feedback control process (FIG. 7), knock determination is performed based on vibration intensity determination (S232) and vibration intensity waveform determination (S234). Among these, the vibration intensity waveform determination (S234) includes not only the
振動強度波形判定は、条件1による広周波数帯域のみでの振動強度波形判定ではノッキング振動の波形判定としては十分ではない。すなわちノッキング振動が大きくなくてもノイズによりノッキング波形に類似の振動強度波形が広周波数帯域に現れる場合があり、条件1が満足されてしまう場合がある。
In the vibration intensity waveform determination, the vibration intensity waveform determination in only the wide frequency band according to the
しかしノッキング振動の場合には、広周波数帯域内の部分的な帯域である狭周波数帯域においては特徴的な振動強度状態が現れる。
したがってこのようなノイズによるノッキング波形と類似の波形と、実際にノッキング振動の場合の波形とを区別するために、条件2,3を条件1に対して論理積とした振動強度波形判定(S234)としている。
However, in the case of knocking vibration, a characteristic vibration intensity state appears in a narrow frequency band which is a partial band within the wide frequency band.
Therefore, in order to distinguish such a waveform that is similar to the knocking waveform due to noise and a waveform in the case of actual knocking vibration, vibration intensity waveform determination in which
このように広帯域判定(条件1)と共に狭帯域判定(条件2,3)を加えることにより、ノイズによる波形と、実際にノッキング振動の場合の波形とを適切に区別できるようになる。
As described above, by adding the narrow band determination (
このことにより振動強度波形判定(S234)の精度を向上させることができるので、振動強度判定(S232)と振動強度波形判定(S234)との両者により行われるノック判定の精度をも向上させることができる。 As a result, the accuracy of the vibration intensity waveform determination (S234) can be improved, so that the accuracy of the knock determination performed by both the vibration intensity determination (S232) and the vibration intensity waveform determination (S234) can also be improved. it can.
(2)特に条件2では、広周波数帯域(7kHz〜20kHz帯域)の内でノッキングによる振動が重畳する傾向が強い7kHz帯域での振動強度状態を判定している。ここでは他の狭周波数帯域との振動強度の順位比較により判定している。このため簡易に比較できると共に、7kHz帯域での振動強度積算値が指標となって振動強度波形判定の精度を更に向上させることができる。
(2) Particularly, in
(3)条件3として、2つ以上の狭周波数帯域での振動強度(ここでは積算値)が、振動強度分布の中央値VMよりも標準偏差の3倍以上大きい場合(≧VM+3・σ)に、高い振動強度状態であると判定している。ノッキングが生じた場合には2つ以上の狭周波数帯域に大きな振動が重畳することから、このような条件を含ませている。このことにより振動強度波形判定の精度を向上させることができる。
(3) As
そしてこの条件3と上記条件2とが、元々の広周波数帯域のみでの波形判定である条件1に論理積条件とされているので、より高精度な振動強度波形判定が可能となる。
(4)このようにして前記実施の形態1と同様に点火時期による高精度なノッキング制御が可能となる。
Since
(4) As described above, the highly accurate knocking control based on the ignition timing becomes possible as in the first embodiment.
[実施の形態3]
本実施の形態では、点火時期フィードバック制御処理(図7)のステップS234の条件2において、7kHz、10kHz、15kHz、20kHzの4つの狭周波数帯域毎にノック強度Nを検出して比較することになるが、この4つのノック強度Nに対して重み付け処理を実行した後に比較する点が前記実施の形態2とは異なる。他の点は前記実施の形態2と同じである。
[Embodiment 3]
In the present embodiment, knock condition N is detected and compared for each of the four narrow frequency bands of 7 kHz, 10 kHz, 15 kHz, and 20 kHz in
ノック強度N(7k)が7kHz帯域に、ノック強度N(10k)が10kHz帯域に、ノック強度N(15k)が15kHz帯域に、ノック強度N(20k)が20kHz帯域に対応する振動強度であるとして、相互の比較対象としての各ノック強度Ncは次のように算出される。 Knock intensity N (7k) is a vibration intensity corresponding to a 7 kHz band, knock intensity N (10 k) is a 10 kHz band, knock intensity N (15 k) is a 15 kHz band, and knock intensity N (20 k) is a vibration intensity corresponding to a 20 kHz band. Each knock intensity Nc as a comparison object is calculated as follows.
[式7] ノック強度Nc(7k)←ノック強度N(7k)×Kw(7k)
[式8] ノック強度Nc(10k)←ノック強度N(10k)×Kw(10k)
[式9] ノック強度Nc(15k)←ノック強度N(15k)×Kw(15k)
[式10] ノック強度Nc(20k)←ノック強度N(20k)×Kw(20k)
ここで重み付け係数Kw(7k),Kw(10k),Kw(15k),Kw(20k)は図9の(a)に示すごとくの関係にある。すなわち周波数が高くなるほど重み付け係数Kwは小さくなる傾向にある。これは同一振動強度におけるノックセンサ40の周波数に応じた出力(電圧)傾向に対応させたものであり、図9の(b)に示すごとく振動周波数が高いほどノックセンサ40の出力は高くなる傾向に対応させて、振動周波数が高くなるほど重み付け係数Kwを小さくしている。
[Formula 7] Knock strength Nc (7k) <-Knock strength N (7k) x Kw (7k)
[Formula 8] Knock strength Nc (10k) <-Knock strength N (10k) x Kw (10k)
[Formula 9] Knock strength Nc (15k) <-Knock strength N (15k) x Kw (15k)
[Formula 10] Knock strength Nc (20k) <-Knock strength N (20k) x Kw (20k)
Here, the weighting coefficients Kw (7k), Kw (10k), Kw (15k), and Kw (20k) have a relationship as shown in FIG. That is, the weighting coefficient Kw tends to decrease as the frequency increases. This corresponds to an output (voltage) tendency corresponding to the frequency of the knock sensor 40 at the same vibration intensity. As shown in FIG. 9B, the output of the knock sensor 40 tends to increase as the vibration frequency increases. The weighting coefficient Kw is reduced as the vibration frequency increases.
このことにより本実施の形態3によれば、前記実施の形態2の効果が生じると共に、ノックセンサ40の出力傾向を考慮した重み付け係数Kwにて補正することで、より精度の高いノック強度Nによる比較判定が可能となる。 As a result, according to the third embodiment, the effects of the second embodiment are produced, and correction is performed with the weighting coefficient Kw that takes into account the output tendency of the knock sensor 40, whereby the knock strength N with higher accuracy is obtained. Comparison determination is possible.
したがって高精度なノック判定と、これに伴う点火時期による高精度なノッキング制御が可能となる。
[実施の形態4]
前記実施の形態2,3では、点火時期フィードバック制御処理(図7)のステップS234における条件3において、7kHz、10kHz、15kHz、20kHzの4つの狭周波数帯域毎に検出したノック強度Nが、それぞれの狭周波数帯域での「振動強度分布の中央値VM+3σ」以上であることを判定した。
Therefore, highly accurate knock determination and highly accurate knocking control based on the ignition timing associated therewith are possible.
[Embodiment 4]
In the second and third embodiments, the knock magnitude N detected for each of the four narrow frequency bands of 7 kHz, 10 kHz, 15 kHz, and 20 kHz in the
しかし同じ燃焼行程にて生じた振動は、いずれの狭周波数帯域にても標準偏差σは類似のものとなる傾向にある。
したがって本実施の形態では、標準偏差σについては上記4つの狭周波数帯域のいずれか1つの振動強度分布から求められた標準偏差σを用いて、7kHz、10kHz、15kHz、20kHzの4つの狭周波数帯域毎に検出したノック強度Nが「それぞれの狭周波数帯域での振動強度分布の中央値VM+3σ」以上であることを判定する。例えば7kHzあるいは10kHzの狭周波数帯域での標準偏差σを代表標準偏差として、4つの狭周波数帯域毎に検出したノック強度Nが、「それぞれの狭周波数帯域の振動強度分布の中央値VM+3×代表標準偏差」以上であることを判定する。
However, vibrations generated in the same combustion stroke tend to be similar in standard deviation σ in any narrow frequency band.
Therefore, in the present embodiment, with respect to the standard deviation σ, four narrow frequency bands of 7 kHz, 10 kHz, 15 kHz, and 20 kHz are obtained using the standard deviation σ obtained from any one of the four narrow frequency bands. It is determined that the knock magnitude N detected every time is equal to or greater than “the median value VM + 3σ of the vibration intensity distribution in each narrow frequency band”. For example, assuming that the standard deviation σ in the narrow frequency band of 7 kHz or 10 kHz is the representative standard deviation, the knock intensity N detected for each of the four narrow frequency bands is “the median value VM + 3 × representative standard of the vibration intensity distribution in each narrow frequency band”. It is determined that the deviation is equal to or greater than “deviation”.
他の構成は前記実施の形態2又は3と同じである。
このことにより本実施の形態4によれば、前記実施の形態2又は前記実施の形態3の効果が生じると共に、条件3にて用いる標準偏差σの算出計算が1つの標準偏差σの計算で済むので、ECU4の計算負荷を低下させても精度を低下させることなく迅速かつ容易に振動強度波形判定を実行することができる。
Other configurations are the same as those in the second or third embodiment.
As a result, according to the fourth embodiment, the effects of the second embodiment or the third embodiment are produced, and the calculation of the standard deviation σ used in the
[その他の実施の形態]
・前記実施の形態1において、ノッキング制御処理(図1)のステップS106にて重み付け係数Kcn(f)切り換えの境界は、NE=3000rpmとしていたが、内燃機関の種類や、ノッキング制御設計に対応させて、切り換え境界を3000rpm未満に設定しても良く、3000rpmを越える値に設定しても良い。
[Other embodiments]
In the first embodiment, the boundary for switching the weighting coefficient Kcn (f) is set to NE = 3000 rpm in step S106 of the knocking control process (FIG. 1). However, it corresponds to the type of the internal combustion engine and the knocking control design. Thus, the switching boundary may be set to less than 3000 rpm or may be set to a value exceeding 3000 rpm.
・前記実施の形態1において、重み付け係数Kcn(f)切り換えのために境界を設けるのではなく、内燃機関回転数NEに応じて連続的に重み付け係数Kcn(f)を変更するようにしても良い。あるいは複数段にて段階的に重み付け係数Kcn(f)を変更するようにしても良い。 In the first embodiment, instead of providing a boundary for switching the weighting coefficient Kcn (f), the weighting coefficient Kcn (f) may be continuously changed according to the internal combustion engine speed NE. . Alternatively, the weighting coefficient Kcn (f) may be changed step by step in a plurality of steps.
・前記実施の形態1において、状況に基づいて重み付け係数Kcn(f)が実際に切り換えられるのは、#1,#4気筒の7kHz帯域についてであるが、他の狭周波数帯域についても切り換えるようにしても良い。又、#2,#3気筒についても状況に基づいていずれかの狭周波数帯域の重み付け係数Kcn(f)を切り換えるようにしても良い。 In the first embodiment, the weighting coefficient Kcn (f) is actually switched based on the situation in the 7 kHz band of the # 1 and # 4 cylinders, but the other narrow frequency band is also switched. May be. Also, for the # 2 and # 3 cylinders, the weighting coefficient Kcn (f) in any narrow frequency band may be switched based on the situation.
・前記実施の形態2〜4においては、条件2については内燃機関燃焼行程での振動強度の積算値をノック強度Nとして判定、あるいは更に重み付け処理を行って判定した。この代わりに、条件2では、内燃機関燃焼行程領域での振動強度のピーク値をノック強度Nとして判定、あるいは更に重み付け処理をして判定しても良い。
In the second to fourth embodiments, the
・前記実施の形態2〜4においては、条件1に対して、条件2,3の2条件を論理積条件としたが、条件1に対して、条件2,3のいずれかの1条件を論理積条件としても良い。
In
・前記実施の形態2〜4において、前記条件3では、「2つの狭周波数帯域でノック強度N≧VM+3・σ」としたが、この式の右辺における「VM+3・σ」の代わりに、「VM+n・σ」(5≧n≧2)のごとくの値を用いても良い。すなわち図8に示したごとく、「VM+2・σ」〜「VM+5・σ」の範囲で設定しても良い。
In the second to fourth embodiments, in the
・この条件3においても、「2つの狭周波数帯域でノック強度N≧VM+3・σ」ではなく、「3つの狭周波数帯域でノック強度N≧VM+n・σ」としても良く、「4つの狭周波数帯域でノック強度N≧VM+n・σ」としても良い。
In this
・前記各実施の形態にて、狭周波数帯域の数は4つとしたが、2つあるいは3つでも良く、5以上でも良い。この狭周波数帯域の数に応じて、前記条件2,3における順位やノック強度Nが大きい狭周波数帯域の数を設定することになる。
In the above embodiments, the number of narrow frequency bands is four, but it may be two or three, or five or more. In accordance with the number of narrow frequency bands, the number of narrow frequency bands having a large rank or knock strength N in the
・前記各実施の形態ではポート噴射火花点火式内燃機関であったが筒内噴射火花点火式内燃機関にも本発明を適用できる。 In each of the above embodiments, the port injection spark ignition type internal combustion engine is used. However, the present invention can also be applied to a cylinder injection spark ignition type internal combustion engine.
2…内燃機関、4…ECU、6…燃焼室、8…吸気通路、8a…サージタンク、8b…分岐管、8c…吸気ポート、10…燃料噴射弁、12…点火プラグ、14…ピストン、16…クランクシャフト、18…排気通路、18a…排気ポート、20…吸気バルブ、22…排気バルブ、24…アクセルペダル、26…スロットルバルブ、28…機関回転数センサ、30…冷却水温センサ、32…スロットル開度センサ、34…吸入空気量センサ、36…アクセル操作量センサ、38…カムポジションセンサ、40…ノックセンサ。
DESCRIPTION OF
Claims (22)
複数の周波数帯域の各々に対して前記ノックセンサにより検出される振動強度を求める複数周波数帯域振動強度検出手段と、
前記複数周波数帯域振動強度検出手段にて求められた振動強度を、全周波数帯域について合算して、前記ノック判定の対象とするための振動強度とこの振動強度の推移を示す振動強度波形とを求める判定対象値算出手段と、
前記判定対象値算出手段で前記合算をするに際して、状況に基づいて気筒毎及び周波数帯域毎に前記振動強度に対して重み付けを設定する重み付け設定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関ノック判定装置。 A knock determination device for determining knock based on vibration intensity and vibration intensity waveform detected by a knock sensor provided in an internal combustion engine having a plurality of cylinders,
A plurality of frequency band vibration intensity detecting means for obtaining a vibration intensity detected by the knock sensor for each of a plurality of frequency bands;
The vibration intensities obtained by the plurality of frequency band vibration intensity detecting means are added up for all the frequency bands to obtain a vibration intensity for making the knock determination and a vibration intensity waveform indicating the transition of the vibration intensity. A determination target value calculating means;
A weight setting means for setting a weight for the vibration intensity for each cylinder and for each frequency band based on a situation when the sum is calculated by the determination target value calculating means;
An internal combustion engine knock determination device comprising:
前記振動強度波形判定は、
前記振動における広周波数帯域での振動強度波形である広帯域波形とノッキング波形との波形相関関係を判定する広帯域判定と、
前記広周波数帯域内の部分的帯域である狭周波数帯域での振動強度状態を判定する狭帯域判定と、
を含んでいることを特徴とする内燃機関ノック判定装置。 An internal combustion engine knock determination device that performs knock determination based on vibration intensity determination and vibration intensity waveform determination with respect to vibration detected by a knock sensor provided in the internal combustion engine,
The vibration intensity waveform determination is
Broadband determination for determining a waveform correlation between a wideband waveform and a knocking waveform that is a vibration intensity waveform in a wide frequency band in the vibration,
Narrow band determination for determining a vibration intensity state in a narrow frequency band that is a partial band in the wide frequency band;
An internal combustion engine knock determination device comprising:
前記ノック判定は、請求項1〜21のいずれか一項に記載の内燃機関ノック判定装置により行うことを特徴とする内燃機関ノッキング制御装置。 A knock control device that performs knock determination based on vibration intensity determination and vibration intensity waveform determination with respect to vibration detected by a knock sensor provided in an internal combustion engine, and adjusts an ignition timing based on a result of the knock determination,
The internal combustion engine knock control device according to any one of claims 1 to 21, wherein the knock determination is performed by the internal combustion engine knock determination device according to any one of claims 1 to 21.
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JP2009135421A JP2010281262A (en) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | Knock determining device for internal combustion engine, and knocking control device for internal combustion engine |
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JP2014084835A (en) * | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Mitsubishi Electric Corp | Control device of internal combustion engine |
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2009
- 2009-06-04 JP JP2009135421A patent/JP2010281262A/en active Pending
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