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JP2008240627A - Knocking determining device of engine - Google Patents

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JP2008240627A
JP2008240627A JP2007081905A JP2007081905A JP2008240627A JP 2008240627 A JP2008240627 A JP 2008240627A JP 2007081905 A JP2007081905 A JP 2007081905A JP 2007081905 A JP2007081905 A JP 2007081905A JP 2008240627 A JP2008240627 A JP 2008240627A
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JP
Japan
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value
knocking
predetermined
rms
determination
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Pending
Application number
JP2007081905A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Nakajima
正 中島
Toshihide Izeki
利英 井関
Kazuo Nishida
和生 西田
Takeshi Inoue
剛 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanmar Co Ltd filed Critical Yanmar Co Ltd
Priority to JP2007081905A priority Critical patent/JP2008240627A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a knocking determining device capable of determining whether or not a signal component except for knocking is superimposed on a detecting signal in actual operation. <P>SOLUTION: This knocking determining device 1 determines the existence of the knocking occurrence by processing the detecting signal from a vibration sensor 2 arranged in an engine, and is constituted for determining knocking by removing a vibration component except for the knocking by determining that the vibration component except for the knocking is superimposed, when an RMS value of the largest number area is larger than a predetermined reference value and its distribution width is within a predetermined range. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンに設けられた振動センサ等のノッキング検出用センサからの検出信号を処理してノッキングの発生有無を判定するノッキング判定装置に関する。   The present invention relates to a knock determination device that processes a detection signal from a knock detection sensor such as a vibration sensor provided in an engine to determine whether or not knocking has occurred.

従来、エンジンのノッキング検出装置として、機械振動ノイズの影響を除去するために、予め運転状態に応じて記憶してある所定のバックグランドノイズ成分を差し引くように構成したものが特許文献1の段落番号0014、0019および図4に開示されている。
特開平6−272607号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, an engine knocking detection device is configured to subtract a predetermined background noise component stored in advance according to an operating state in order to remove the influence of mechanical vibration noise. 0014, 0019 and FIG.
JP-A-6-272607

しかしながら、従来構成は検出信号から一律に運転状態に対応した所定のバックグランドノイズ成分を差し引く構成となっているが、検出信号にノッキング以外の信号成分が重畳している場合とそうでない場合があり、まずは検出信号にノッキング以外の信号成分が重畳しているか否かの判定が必要となる。   However, the conventional configuration is a configuration in which a predetermined background noise component corresponding to the driving state is uniformly subtracted from the detection signal, but there are cases where a signal component other than knocking is superimposed on the detection signal and not. First, it is necessary to determine whether or not a signal component other than knocking is superimposed on the detection signal.

また、従来構成はあらかじめバックグランドノイズを測定しておく必要があるが、これはノッキングが発生しない状態で測定しなければならないため、測定が困難である。そして、バックグランドノイズは経時変化するので、判定精度の低下を防止するには、一度測定しても適宜の間隔で繰り返し測定しなければならない。   In addition, the conventional configuration needs to measure background noise in advance, but this is difficult to measure because it must be measured without knocking. Since the background noise changes with time, in order to prevent a decrease in determination accuracy, it must be measured at appropriate intervals even if it is measured once.

そこで、本発明の課題は実運転時の検出信号にノッキング以外の信号成分が重畳しているか否かの判定を運転中に可能とするノッキング判定装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a knock determination device that enables determination during operation whether or not a signal component other than knocking is superimposed on a detection signal during actual operation.

さらに、ノッキング以外の信号成分が重畳していると判定した場合にノッキング以外の信号成分を除去するノッキング判定装置を提供することである。   It is another object of the present invention to provide a knock determination device that removes signal components other than knocking when it is determined that signal components other than knocking are superimposed.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項1においては、エンジンに設けられた振動センサ等のノッキング検出用センサからの検出信号を処理してノッキングの発生有無を判定するノッキング判定装置において、所定燃焼サイクルでの検出信号のRMS値の分布のうち、最多数域のRMS値が所定基準値より大きく、かつ、その分布幅が所定範囲内である場合に、ノッキング以外の振動成分が重畳していると判定して該ノッキング以外の振動成分を除去してノッキング判定を行うものである。   That is, according to the first aspect of the present invention, in the knocking determination device that determines whether knocking has occurred by processing a detection signal from a knocking detection sensor such as a vibration sensor provided in the engine, the RMS of the detection signal in a predetermined combustion cycle is determined. Among the distribution of values, when the RMS value of the most numerous region is larger than a predetermined reference value and the distribution width is within a predetermined range, it is determined that a vibration component other than knocking is superimposed and other than the knocking The vibration component is removed and knocking determination is performed.

請求項2においては、エンジンに設けられた振動センサからの検出信号を処理してノッキングの発生有無を判定するノッキング判定装置において、所定燃焼サイクルでの検出信号のRMS値の中で所定の閾値を上回るRMS値の積算値の該所定燃焼サイクルでの平均値に対する分布が所定範囲内である場合に、ノッキング以外の振動成分が重畳していると判定して、該ノッキング以外の振動成分を除去してノッキング判定を行うものである。   According to a second aspect of the present invention, in the knocking determination device that determines whether knocking has occurred by processing a detection signal from a vibration sensor provided in the engine, a predetermined threshold value is set in the RMS value of the detection signal in a predetermined combustion cycle. When the distribution of the integrated value of the RMS value exceeding the average value in the predetermined combustion cycle is within a predetermined range, it is determined that vibration components other than knocking are superimposed, and vibration components other than the knocking are removed. Knocking determination.

請求項3においては、請求項2に記載のエンジンのノッキング判定装置において、所定の閾値を上回るRMS値の積算値の平均値に対する分布が所定範囲内か否かの算定に当たって、該平均値と適正上限値との大小関係を比較し、適正上限値を超える場合には該平均値と該適正上限値との差分に所定定数を乗じて積算値の推定下限値を算定して、該推定下限値と前記積算値と大小関係を比較して推定下限値以下の場合に、ノッキング以外の振動成分が重畳していると判定し、該ノッキング以外の振動成分を除去してノッキング判定を行うものである。   According to claim 3, in the engine knock determination device according to claim 2, in calculating whether the distribution of the RMS value exceeding the predetermined threshold with respect to the average value of the integrated value is within the predetermined range, the average value and the appropriate value are determined. Comparing the magnitude relationship with the upper limit value, if the upper limit value is exceeded, the difference between the average value and the appropriate upper limit value is multiplied by a predetermined constant to calculate the estimated lower limit value of the integrated value, and the estimated lower limit value Is compared with the integrated value and the magnitude relation is less than or equal to the estimated lower limit value, it is determined that vibration components other than knocking are superimposed, and knocking determination is performed by removing vibration components other than the knocking. .

請求項4においては、請求項3に記載のエンジンのノッキング判定装置において、前記ノッキング以外の振動成分の除去に当たって、積算値に前記所定定数の逆数を乗じた値と所定調整値との合算値から平均値を差し引いた値を除去値として、検出信号のRMS値から除去してノッキング判定を行うものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the engine knocking determination device according to the third aspect, in removing the vibration component other than the knocking, a sum of a value obtained by multiplying the integrated value by the inverse of the predetermined constant and a predetermined adjustment value is used. A value obtained by subtracting the average value is used as a removal value and removed from the RMS value of the detection signal to perform knocking determination.

請求項5においては、請求項4に記載のエンジンのノッキング判定装置において、所定の閾値を上回るRMS値の積算値の平均値に対する分布が所定範囲内か否かの算定に当たって、該平均値と適正下限値との大小関係を比較し、適正下限値を下回る場合には該適正下限値と該平均値との差分値を復帰値として、検出信号のRMS値に加算してノッキング判定を行うものである。   According to claim 5, in the engine knock determination device according to claim 4, in calculating whether or not the distribution of the integrated value of the RMS value exceeding a predetermined threshold value is within a predetermined range, the average value and an appropriate value are determined. Compares the magnitude relationship with the lower limit value, and if it falls below the appropriate lower limit value, the difference value between the appropriate lower limit value and the average value is used as a return value to add to the RMS value of the detection signal to perform knocking determination. is there.

請求項6においては、請求項4に記載のエンジンのノッキング判定装置において、平均値と大小関係を比較する適正上限値の選定に当たって、定常運転時と過渡時とで適正上限値を使い分け、過渡時の適正上限値を定常運転時の適正上限値よりも小さい値としたものである。   According to claim 6, in the engine knock determination device according to claim 4, when selecting the appropriate upper limit value for comparing the average value with the magnitude relationship, the appropriate upper limit value is properly used for the steady operation and the transient time. Is set to a value smaller than the appropriate upper limit value during steady operation.

請求項7においては、請求項4に記載のノッキング判定装置において、検出信号のRMS値から除去値を減算したRMS値の中で所定の閾値以上の積算値をノッキング強度判定値として、該強度判定値がノッキング許容限界との相関から定まる所定の限界値以上となった場合にノッキング発生と判定して、該判定後の点火時期をリタードさせる機能を付加したものである。   According to a seventh aspect of the present invention, in the knocking determination device according to the fourth aspect, the strength determination is performed using an integrated value equal to or greater than a predetermined threshold among the RMS values obtained by subtracting the removal value from the RMS value of the detection signal as a knocking strength determination value. When the value is equal to or greater than a predetermined limit value determined from the correlation with the knocking allowable limit, it is determined that knocking has occurred, and a function of retarding the ignition timing after the determination is added.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項1においては、ノッキング以外の信号成分が重畳している場合のみ、それらの信号を除去してノッキング判定を行うので、判定精度が向上する。   In the first aspect, only when signal components other than knocking are superimposed, knocking determination is performed by removing those signals, so that the determination accuracy is improved.

請求項2においては、ノッキング以外の振動成分が重畳している場合のみ、それらの振動成分を除去してノッキング判定を行うので、判定精度が向上する。また、請求項1のようなサンプリング期間における全RMS値の分布に基づいて判定する構成と対比して記憶手段の記憶容量の節約が可能となる。   In the second aspect, only when vibration components other than knocking are superimposed, knocking determination is performed by removing those vibration components, so that the determination accuracy is improved. Further, the storage capacity of the storage means can be saved as compared with the configuration in which the determination is made based on the distribution of all RMS values in the sampling period as in the first aspect.

請求項3においては、ノッキング以外の振動成分が重畳している場合のみ、それらの振動成分を除去してノッキング判定を行うので、判定精度が向上する。また、請求項1のようなサンプリング期間における全RMS値の分布に基づいて判定する構成と対比して記憶手段の記憶容量の節約が可能となる。   In the third aspect, only when vibration components other than knocking are superimposed, knocking determination is performed by removing those vibration components, so that the determination accuracy is improved. Further, the storage capacity of the storage means can be saved as compared with the configuration in which the determination is made based on the distribution of all RMS values in the sampling period as in the first aspect.

請求項4においては、ノッキング以外の振動成分が重畳している場合のみ、それらの振動成分を除去してノッキング判定を行うので、判定精度が向上する。また、請求項1のようなサンプリング期間における全RMS値の分布に基づいて判定する構成と対比して記憶手段の記憶容量の節約が可能となる。   According to the fourth aspect, only when vibration components other than knocking are superimposed, knocking determination is performed by removing those vibration components, so that the determination accuracy is improved. Further, the storage capacity of the storage means can be saved as compared with the configuration in which the determination is made based on the distribution of all RMS values in the sampling period as in the first aspect.

請求項5においては、RMS値から除去する除去値を復帰させていくことが可能となるので、ノッキング以外の振動成分の減少にも対応することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to restore the removal value to be removed from the RMS value, so that it is possible to cope with a decrease in vibration components other than knocking.

請求項6においては、ピストンスラップによる機械振動等のノッキング以外の振動成分が重畳する可能性の高い過渡時でのノッキング以外の振動成分の除去を確実に行って、ノッキング判定の精度を向上できる。   According to the sixth aspect, the accuracy of knocking determination can be improved by reliably removing vibration components other than knocking at the time of transition where vibration components other than knocking such as mechanical vibration due to piston slap are highly likely to be superimposed.

請求項7においては、ノッキングの再発を回避できる。   In claim 7, recurrence of knocking can be avoided.

次に、発明の実施の形態を説明する。   Next, embodiments of the invention will be described.

図1は本発明の一実施例に係るノッキング判定装置の全体的な構成を示すブロック図、図2は所定燃焼サイクルでの検出信号のRMS値の分布を示す図、図3は所定燃焼サイクルでの検出信号のRMS値にノッキング以外の振動成分が重畳しているか否かを判定する方法の説明図、図4はノッキング以外の振動成分の除去についてのフローチャート図、図5は除去値の算出についてのフローチャート図である。   FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a knock determination device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a distribution of RMS values of detection signals in a predetermined combustion cycle, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for determining whether or not a vibration component other than knocking is superimposed on the RMS value of the detection signal of FIG. 4, FIG. 4 is a flowchart for removing vibration components other than knocking, and FIG. FIG.

本発明の一実施例に係るノッキング判定装置1を備えるガスエンジンなどの火花点火式機関においては、そのシリンダブロックやシリンダヘッドなどの任意位置に、機関振動を検出する振動センサ2が設けられる。振動センサ2は内燃機関の図示しない制御手段と接続され、図1に示すように、該制御手段を介して検出信号をノッキング判定装置1に入力する構成とされる。   In a spark ignition engine such as a gas engine equipped with a knocking determination device 1 according to an embodiment of the present invention, a vibration sensor 2 for detecting engine vibration is provided at an arbitrary position such as a cylinder block or a cylinder head. The vibration sensor 2 is connected to control means (not shown) of the internal combustion engine, and as shown in FIG. 1, the detection signal is input to the knocking determination device 1 via the control means.

ノッキング判定装置1では前記振動センサ2からの検出信号が処理されて、ノッキングの発生有無が判定される。ノッキング判定装置1に入力された振動センサ2からの検出信号は、フィルタ手段3に送られて、まず一定の時期に発生した振動のみを通過させる時間ゲート4、次いで所定の周波数域のノイズ成分を除去して特定の周波数域の信号のみを通過させる周波数フィルタ5に通される。   In the knock determination device 1, the detection signal from the vibration sensor 2 is processed to determine whether or not knocking has occurred. The detection signal from the vibration sensor 2 input to the knocking determination device 1 is sent to the filter means 3 to first pass through the time gate 4 that passes only the vibration generated at a certain time, and then the noise component in a predetermined frequency range. It is passed through a frequency filter 5 that removes and passes only signals in a specific frequency range.

フィルタ手段3においては、まず所定気筒のノッキング発生タイミングに該当する検出信号が時間ゲート4による処理で抽出されて第一抽出信号とされる。次いでノッキング判定に必要な周波数域の信号が周波数フィルタ5のバンドパス処理で第一抽出信号から抽出されて第二抽出信号とされる。そしてこのバンドパス処理後の第二抽出信号がフィルタ手段3から出力されて、演算手段6に入力される。   In the filter means 3, first, a detection signal corresponding to the knocking occurrence timing of a predetermined cylinder is extracted by processing by the time gate 4 to be a first extraction signal. Next, a signal in a frequency range necessary for knocking determination is extracted from the first extraction signal by the bandpass processing of the frequency filter 5 to be a second extraction signal. Then, the second extracted signal after the band pass processing is output from the filter unit 3 and input to the calculation unit 6.

演算手段6においては、フィルタ手段3を通過した振動センサ2からの検出信号のRMS(Root Mean Square=二乗平均平方根)値が演算される。そしてこのRMS値を用いて、後述するように振動センサ2からの検出信号、すなわち第二抽出信号にフィルタ手段3で除去できなかったノッキング以外の振動成分が重畳しているか否かの判定が行われ、その判定結果に応じた演算処理がなされる。   In the calculation means 6, the RMS (Root Mean Square) value of the detection signal from the vibration sensor 2 that has passed through the filter means 3 is calculated. The RMS value is used to determine whether or not a vibration signal other than knocking that could not be removed by the filter means 3 is superimposed on the detection signal from the vibration sensor 2, that is, the second extraction signal, as will be described later. Then, an arithmetic process according to the determination result is performed.

続いて、演算処理後のRMS値からノッキング強度判定値が算定され、該ノッキング強度判定値に基づいてノッキング判定が行われる。このノッキング判定でノッキング発生と判定された場合には、点火時期をリタードさせたり、警報などを発したりするための各種制御信号が出力される。これにより、ノッキングの再発の回避が図られる。   Subsequently, a knocking strength determination value is calculated from the RMS value after the arithmetic processing, and knocking determination is performed based on the knocking strength determination value. If it is determined that knocking has occurred in this knocking determination, various control signals for retarding the ignition timing or issuing an alarm are output. Thereby, the recurrence of knocking can be avoided.

以下に、ノッキング判定装置1の演算手段6での演算処理について、二つの実施例で詳細に説明する。   Below, the arithmetic processing in the calculating means 6 of the knock determination apparatus 1 will be described in detail in two embodiments.

演算手段6では、振動センサ2からの検出信号のRMS値が演算されると、所定燃焼サイクルでの検出信号のRMS値の分布が算定される。そして、RMS値の分布のうち、最多数域のRMS値が所定基準値より大きく、かつ、その分布幅が所定範囲内であるかの判定が行われ、これにより振動センサ2からの検出信号にピストンスラップによる機械振動などのノッキング以外の振動成分が重畳しているか否かが判定される。   When the RMS value of the detection signal from the vibration sensor 2 is calculated, the calculation means 6 calculates the distribution of the RMS value of the detection signal in a predetermined combustion cycle. In the RMS value distribution, it is determined whether the RMS value in the most numerous region is larger than a predetermined reference value and the distribution width is within a predetermined range. It is determined whether or not vibration components other than knocking such as mechanical vibration due to piston slap are superimposed.

ノッキング発生時のRMS値の分布は、所定燃焼サイクルでの傾向として、振動センサ2からの検出信号にノッキング以外の振動成分が重畳していない場合、図2(a)に示すように、サンプリング数が広範囲R1に分散し、いわゆる正規分布となる。一方、ノッキング以外の振動成分が重畳している場合、図2(b)に示すように、サンプリング数が特定のRMS値近傍の所定範囲R2に集中した分布となる。さらに、この特定のRMS値は所定基準値よりも大きい値となる。   As shown in FIG. 2 (a), the distribution of the RMS value at the time of knocking occurs when the vibration signal other than knocking is not superimposed on the detection signal from the vibration sensor 2 as a tendency in a predetermined combustion cycle. Are distributed over a wide range R1 to form a so-called normal distribution. On the other hand, when vibration components other than knocking are superimposed, as shown in FIG. 2B, the sampling number is distributed in a predetermined range R2 near a specific RMS value. Further, this specific RMS value is larger than the predetermined reference value.

そこで、測定されたRMS値の分布のうち、最多数域のRMS値が所定基準値より大きく、かつ、その分布幅が所定範囲R2内である場合に、振動センサ2からの検出信号にノッキング以外の振動成分が重畳していると判定され、ノッキング以外の振動成分を除去する処理が行われる。その後に、ノッキング強度判定値が算定され、これに基づいてノッキング判定が行われる。   Therefore, in the distribution of measured RMS values, when the RMS value of the most numerous region is larger than the predetermined reference value and the distribution width is within the predetermined range R2, the detection signal from the vibration sensor 2 is not knocked. Is determined to be superposed, and processing for removing vibration components other than knocking is performed. Thereafter, a knocking strength determination value is calculated, and based on this, knocking determination is performed.

このようにノッキング判定装置1においては、振動センサ2をノッキング検出用センサとして、これからの検出信号を処理してノッキングの発生有無を判定する際に、該振動センサ2からの検出信号にノッキング以外の振動成分が重畳しているか否かの判定を行う構成として、ノッキング以外の振動成分が重畳している場合のみ、それらの振動成分を除去してノッキング判定を行うので、判定精度を向上させることができる。   As described above, in the knocking determination device 1, when the vibration sensor 2 is used as a knocking detection sensor and a detection signal from now on is processed to determine whether or not knocking has occurred, the detection signal from the vibration sensor 2 other than knocking is detected. As a configuration for determining whether or not vibration components are superimposed, knocking determination is performed by removing those vibration components only when vibration components other than knocking are superimposed, so that the determination accuracy can be improved. it can.

演算手段6では、振動センサ2からの検出信号のRMS値が演算されると、所定燃焼サイクルでの検出信号のRMS値の中で所定の閾値を上回るRMS値の積算値が演算され、このRMS値の積算値の該所定燃焼サイクルでの平均値に対する分布が算定される。そして、そのRMS値の積算値の分布が所定範囲内であるかの判定が行われ、これにより振動センサ2からの検出信号にピストンスラップによる機械振動などのノッキング以外の振動成分が重畳しているか否かが判定される。   When the RMS value of the detection signal from the vibration sensor 2 is calculated, the calculation means 6 calculates the integrated value of the RMS values exceeding a predetermined threshold among the RMS values of the detection signal in a predetermined combustion cycle. The distribution of the integrated value of the values with respect to the average value in the predetermined combustion cycle is calculated. Then, it is determined whether or not the distribution of the integrated value of the RMS value is within a predetermined range, so that a vibration component other than knocking such as mechanical vibration due to piston slap is superimposed on the detection signal from the vibration sensor 2. It is determined whether or not.

ノッキング発生した場合の、RMS値の積算値の分布は、所定燃焼サイクルでの傾向として、図3に示すように、振動センサ2からの検出信号にノッキング以外の振動成分が重畳していない場合、つまりノッキングの振動成分のみを含む場合、所定燃焼サイクルでの平均値に対して、範囲R3に収まる。一方、ノッキング以外の振動成分が重畳している場合、前記と同じ勾配を有する特性線L1で規定された範囲R4に収まる。   When the knocking occurs, the distribution of the integrated value of the RMS value is, as shown in FIG. 3, as a tendency in a predetermined combustion cycle, when a vibration component other than knocking is not superimposed on the detection signal from the vibration sensor 2, That is, when only the vibration component of knocking is included, it falls within the range R3 with respect to the average value in a predetermined combustion cycle. On the other hand, when vibration components other than knocking are superimposed, they fall within the range R4 defined by the characteristic line L1 having the same gradient as described above.

そこで、所定の閾値を上回るRMS値の積算値の平均値に対する分布が所定範囲R4内である場合に、振動センサ2からの検出信号にノッキング以外の振動成分が重畳していると判定され、ノッキング以外の振動成分を除去するために除去値が算出される。そして、これを用いた処理が次のように行われた後、ノッキング強度判定値が算定され、これに基づいてノッキング判定が行われる。   Therefore, when the distribution of the average value of the RMS values exceeding the predetermined threshold is within the predetermined range R4, it is determined that a vibration component other than knocking is superimposed on the detection signal from the vibration sensor 2, and knocking is performed. A removal value is calculated to remove vibration components other than. Then, after processing using this is performed as follows, a knocking strength determination value is calculated, and knocking determination is performed based on this.

前記ノッキング以外の振動成分の除去について、図4に示すフローチャートに従って説明する。   The removal of vibration components other than the knocking will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

図4に示すように、ノッキング以外の振動成分の除去は、制御周期ごとに実施されるようになっており(ステップS1)、まず機関が運転中であるか否かの判定が行われる(ステップS2)。機関が運転中ではないと判定された場合、記憶手段7に記憶された前回の運転時での除去値が0にクリアされる(ステップS3)。次回の運転時には、前述のようにノッキング以外の振動成分が重畳していると判定された場合、新たに除去値が算出される。   As shown in FIG. 4, the removal of vibration components other than knocking is performed at each control cycle (step S1), and it is first determined whether or not the engine is in operation (step S1). S2). If it is determined that the engine is not operating, the removal value stored in the storage means 7 during the previous operation is cleared to 0 (step S3). During the next operation, if it is determined that vibration components other than knocking are superimposed as described above, a new removal value is calculated.

一方、機関が運転中であると判定された場合、制御開始時点、たとえば所定以上の負荷がかかった時点から所定時間経過したか否かの判定が行われる(ステップS4)。つまり、機関が定常運転時であるか、過渡時であるかの判定が行われる。なお、この判定は、機関が所定回転数以上か否か、冷却水温度もしくは潤滑油温度が所定値以上か否かなどで判定することも可能である。   On the other hand, when it is determined that the engine is in operation, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the start of control, for example, when a predetermined load or more is applied (step S4). That is, it is determined whether the engine is in steady operation or in transition. This determination can also be made based on whether or not the engine is at a predetermined number of revolutions or more and whether or not the coolant temperature or the lubricating oil temperature is at or above a predetermined value.

制御開始時点から所定時間が経過したと判定された場合、機関は定常運転時であると判断され、前記平均値と大小関係を比較する適正上限値として定常時用の適正上限値が選定される(ステップS5)。逆に、制御開始時点から所定時間が経過していないと判定された場合、機関は過渡時であると判断され、適正上限値として過渡時用の適正上限値が選定される(ステップS6)。   When it is determined that a predetermined time has elapsed from the start of control, the engine is determined to be in steady operation, and an appropriate upper limit value for steady state is selected as an appropriate upper limit value for comparing the average value with the magnitude relationship. (Step S5). Conversely, if it is determined that the predetermined time has not elapsed since the start of control, it is determined that the engine is in transition, and the appropriate upper limit for transition is selected as the appropriate upper limit (step S6).

ここで、過渡時用の適正上限値は、定常運転時用の適正上限値よりも小さい値に設定され、振動センサ2からの検出信号にピストンスラップによる機械振動などのノッキング以外の振動成分が重畳する可能性の高い過渡時において、ノッキング以外の振動成分の重畳を確実に判定してその除去を行うことができる構成とされる。このように定常運転時と過渡時とで適正上限値を使い分けることによって、ノッキング判定の精度の向上が図られる。   Here, the appropriate upper limit value for transition is set to a value smaller than the proper upper limit value for steady operation, and a vibration component other than knocking such as mechanical vibration due to piston slap is superimposed on the detection signal from the vibration sensor 2. In a transient state where there is a high possibility that the vibration component is likely to occur, the superposition of vibration components other than knocking can be reliably determined and removed. Thus, the accuracy of knocking determination can be improved by properly using the appropriate upper limit value during steady operation and during transition.

そして、RMS値の平均値の適正上限値が定常運転時用の適正上限値、もしくは過渡時用の適正上限値のいずれかに選定された後、その選定された適正上限値から得られる前述の所定範囲R4が決定される。RMS値の平均値が当該所定範囲R4内である場合には、前述のように振動センサ2からの検出信号にノッキング以外の振動成分が重畳していると判定され、これを除去するために用いる除去値が算出される(ステップS7)。   Then, after the appropriate upper limit value of the average value of the RMS values is selected as either the appropriate upper limit value for steady operation or the appropriate upper limit value for transition, the above-mentioned appropriate upper limit value obtained from the selected appropriate upper limit value is used. A predetermined range R4 is determined. When the average value of the RMS values is within the predetermined range R4, it is determined that a vibration component other than knocking is superimposed on the detection signal from the vibration sensor 2 as described above, and is used to remove this. A removal value is calculated (step S7).

すなわち、図5に示すように、RMS値の平均値が所定の閾値(適正上限値)を上回り当該所定範囲R4内か否かの判定に当たって、該RMS値の平均値と適正上限値との大小関係が比較される(ステップS71)。たとえば図3に示されるように、点N1のように分布された場合、RMS値の平均値と適正上限値と比較では、RMS値の平均値が適正上限値よりも大きいため、該平均値から適正上限値が減算されてその差分値が求められ、この差分値に所定定数(特性線勾配tanθ)が乗じられて、積算値の推定下限値が算出される(ステップS72)。   That is, as shown in FIG. 5, in determining whether or not the average value of the RMS values exceeds a predetermined threshold value (appropriate upper limit value) and falls within the predetermined range R4, the average value of the RMS values and the appropriate upper limit value are small or large. The relationships are compared (step S71). For example, as shown in FIG. 3, when the distribution is made as indicated by the point N1, the average value of the RMS value is larger than the appropriate upper limit value in comparison with the average value of the RMS value and the appropriate upper limit value. The appropriate upper limit value is subtracted to obtain the difference value, and this difference value is multiplied by a predetermined constant (characteristic line gradient tan θ) to calculate the estimated lower limit value of the integrated value (step S72).

そして、前記積算値の推定下限値と前記積算値と大小関係が比較される(ステップS73)。積算値が推定下限値以下の場合に、RMS値の平均値が所定範囲R4内に収まると判定される。図3に示す点N1の場合、積算値の推定下限値よりも小さいため、所定範囲R4内に収まると判定される。その結果、振動センサ2からの検出信号にノッキング以外の振動成分が重畳していると判定され、このノッキング以外の振動成分を除去するために用いる除去値が算出される(ステップS74)。   Then, the estimated lower limit value of the integrated value is compared with the integrated value (Step S73). When the integrated value is less than or equal to the estimated lower limit value, it is determined that the average value of the RMS values is within the predetermined range R4. In the case of the point N1 shown in FIG. 3, since it is smaller than the estimated lower limit value of the integrated value, it is determined that it falls within the predetermined range R4. As a result, it is determined that a vibration component other than knocking is superimposed on the detection signal from the vibration sensor 2, and a removal value used to remove the vibration component other than knocking is calculated (step S74).

この除去値の算出にあたっては、ノッキング発生時にノッキング以外の振動成分が重畳しない場合におけるRMS値の平均値と積算値との特性線が調整線L2とされ、この調整線L2を用いて除去値が算出される。すなわち、前記積算値に前記所定定数(tanθ)の逆数が乗じられた値と、前記平均値の所定調整値とが合算されて、この合算値が修正平均値とされる。この修正平均値からRMS値の平均値が差し引かれて、除去値が算出される。そして、除去値が検出信号のRMS値に加算されて、ノッキング以外の振動成分が除去される。   In calculating the removal value, a characteristic line between an average value of RMS values and an integrated value when vibration components other than knocking do not overlap when knocking occurs is set as an adjustment line L2, and the removal value is calculated using the adjustment line L2. Calculated. That is, a value obtained by multiplying the integrated value by the reciprocal of the predetermined constant (tan θ) and the predetermined adjustment value of the average value are added together, and the total value is set as a corrected average value. The average value of the RMS values is subtracted from the corrected average value to calculate the removal value. Then, the removal value is added to the RMS value of the detection signal, and vibration components other than knocking are removed.

初回以降の除去値の算出に当たっては、修正平均値から平均値が差し引かれて得られた除去値が修正除去値とされ、該修正除去値が前回の除去値に加算されて、今回の除去値が算出される。そして前回同様に、除去値が検出信号のRMS値に加算されて、ノッキング以外の振動成分が除去される。   In calculating the removal value after the first time, the removal value obtained by subtracting the average value from the correction average value is used as the correction removal value, and the correction removal value is added to the previous removal value to obtain the current removal value. Is calculated. As in the previous time, the removal value is added to the RMS value of the detection signal, and vibration components other than knocking are removed.

一方、平均値が適正上限値よりも小さい場合、つづいて該平均値と適正下限値との大小関係が比較される(ステップS75)。平均値が適正下限値を下回る場合には、適正下限値から平均値が差し引かれ、その差分値が復帰値とされる。そしてこの復帰値が前回除去値に加算され、該除去値の復帰(減少)が図られる(ステップS76)。こうして、ノッキング以外の振動成分の減少に対応可能とされている。   On the other hand, when the average value is smaller than the appropriate upper limit value, the magnitude relationship between the average value and the appropriate lower limit value is subsequently compared (step S75). When the average value is lower than the appropriate lower limit value, the average value is subtracted from the appropriate lower limit value, and the difference value is set as the return value. This return value is added to the previous removal value, and the removal value is returned (decreased) (step S76). Thus, it is possible to cope with a decrease in vibration components other than knocking.

そして、ノッキング以外の振動成分の除去後においては、振動センサ2からの検出信号のRMS値から除去値を減算したRMS値の中で所定の閾値以上のものが積算され、その積算値がノッキング強度判定値として算定される。このノッキング強度判定値がノッキング許容限界との相関から定まる所定の限界値以上か否かの判定が行われ、所定の限界値以上であると判定された場合にノッキング発生と判定される。   After the removal of vibration components other than knocking, the RMS value obtained by subtracting the removal value from the RMS value of the detection signal from the vibration sensor 2 is accumulated, and the accumulated value is the knocking strength. Calculated as a judgment value. It is determined whether or not the knocking strength determination value is equal to or greater than a predetermined limit value determined from the correlation with the knocking allowable limit. If it is determined that the knocking strength determination value is equal to or greater than the predetermined limit value, it is determined that knocking has occurred.

ノッキング判定でノッキング発生と判定された後には、ノッキング判定装置1に付加された機能により制御信号が出力され、点火時期をリタードさせる制御が行われる。こうして、ノッキングの再発の回避が図られる。なお、このノッキング回避制御でノッキングの再発の回避を行うことができない場合には、警報を報知して、機関を停止させる制御が行われる。   After it is determined that knocking has occurred in the knocking determination, a control signal is output by a function added to the knocking determination device 1, and control for retarding the ignition timing is performed. Thus, the recurrence of knocking can be avoided. When the knocking reoccurrence cannot be avoided by this knocking avoidance control, an alarm is notified and the engine is stopped.

このようにノッキング判定装置1において、振動センサ2からの検出信号を処理してノッキングの発生有無を判定する際に、該振動センサ2からの検出信号にノッキング以外の振動成分が重畳しているか否かの判定を行う構成として、ノッキング以外の振動成分が重畳している場合のみ、それらの振動成分を除去してノッキング判定を行うので、判定精度を向上させることができる。また、実施例1のようなサンプリング期間(所定燃料サイクル)における全RMS値の分布に基づいて判定する構成と対比して記憶手段7の記憶容量の節約が可能となる。   As described above, in the knocking determination device 1, when the detection signal from the vibration sensor 2 is processed to determine whether knocking occurs or not, whether or not a vibration component other than knocking is superimposed on the detection signal from the vibration sensor 2. As a configuration for performing such determination, only when vibration components other than knocking are superimposed, knocking determination is performed by removing those vibration components, so that determination accuracy can be improved. Further, the storage capacity of the storage unit 7 can be saved as compared with the configuration in which the determination is made based on the distribution of all RMS values in the sampling period (predetermined fuel cycle) as in the first embodiment.

本発明の一実施例に係るノッキング判定装置の全体的な構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing the overall configuration of a knock determination device according to an embodiment of the present invention. 所定燃焼サイクルでの検出信号のRMS値の分布を示す図。The figure which shows distribution of the RMS value of the detection signal in a predetermined combustion cycle. 所定燃焼サイクルでの検出信号のRMS値にノッキング以外の振動成分が重畳しているか否かを判定する方法の説明図。Explanatory drawing of the method of determining whether the vibration components other than knocking are superimposed on the RMS value of the detection signal in a predetermined combustion cycle. ノッキング以外の振動成分の除去についてのフローチャート図。The flowchart figure about the removal of vibration components other than knocking. 除去値の算出についてのフローチャート図。The flowchart figure about calculation of a removal value.

符号の説明Explanation of symbols

1 ノッキング判定装置
2 振動センサ等(検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Knocking determination apparatus 2 Vibration sensor etc. (detection means)

Claims (7)

エンジンに設けられたノッキング検出用センサからの検出信号を処理してノッキングの発生有無を判定するノッキング判定装置において、所定燃焼サイクルでの検出信号のRMS値の分布のうち、最多数域のRMS値が所定基準値より大きく、かつ、その分布幅が所定範囲内である場合に、ノッキング以外の信号成分が重畳していると判定して該ノッキング以外の信号成分を除去してノッキング判定を行うことを特徴とするエンジンのノッキング判定装置。   In a knock determination device that processes a detection signal from a knock detection sensor provided in an engine and determines whether knock has occurred or not, among the RMS value distributions of detection signals in a predetermined combustion cycle, the RMS value of the most numerous region Is larger than a predetermined reference value and the distribution width is within a predetermined range, it is determined that signal components other than knocking are superimposed, and signal components other than the knocking are removed and knocking determination is performed. An engine knock determination device. エンジンに設けられた振動センサからの検出信号を処理してノッキングの発生有無を判定するノッキング判定装置において、所定燃焼サイクルでの検出信号のRMS値の中で所定の閾値を上回るRMS値の積算値の該所定燃焼サイクルでの平均値に対する分布が所定範囲内である場合に、ノッキング以外の振動成分が重畳していると判定して、該ノッキング以外の振動成分を除去してノッキング判定を行うことを特徴とするエンジンのノッキング判定装置。   In a knocking determination device that processes a detection signal from a vibration sensor provided in an engine and determines whether knocking has occurred or not, an integrated value of RMS values exceeding a predetermined threshold among RMS values of detection signals in a predetermined combustion cycle When the distribution with respect to the average value in the predetermined combustion cycle is within a predetermined range, it is determined that vibration components other than knocking are superimposed, and knocking determination is performed by removing vibration components other than knocking. An engine knock determination device. 請求項2に記載のエンジンのノッキング判定装置において、所定の閾値を上回るRMS値の積算値の平均値に対する分布が所定範囲内か否かの算定に当たって、該平均値と適正上限値との大小関係を比較し、適正上限値を超える場合には該平均値と該適正上限値との差分に所定定数を乗じて積算値の推定下限値を算定して、該推定下限値と前記積算値と大小関係を比較して推定下限値以下の場合に、ノッキング以外の振動成分が重畳していると判定し、該ノッキング以外の振動成分を除去してノッキング判定を行うことを特徴とするエンジンのノッキング判定装置。   3. The engine knock determination device according to claim 2, wherein the magnitude relationship between the average value and the appropriate upper limit value is calculated in calculating whether the distribution of the RMS value exceeding the predetermined threshold value with respect to the average value is within a predetermined range. If the value exceeds the appropriate upper limit value, the difference between the average value and the appropriate upper limit value is multiplied by a predetermined constant to calculate the estimated lower limit value of the integrated value, and the estimated lower limit value, the integrated value, Engine knocking determination characterized in that, when the relation is compared and the estimated lower limit value or less, it is determined that vibration components other than knocking are superimposed, and knocking determination is performed by removing vibration components other than knocking apparatus. 請求項3に記載のエンジンのノッキング判定装置において、前記ノッキング以外の振動成分の除去に当たって、積算値に前記所定定数の逆数を乗じた値と所定調整値との合算値から平均値を差し引いた値を除去値として、検出信号のRMS値から除去してノッキング判定を行うことを特徴とするエンジンのノッキング判定装置。   4. The engine knock determination device according to claim 3, wherein a value obtained by subtracting an average value from a sum of a value obtained by multiplying an integrated value by the reciprocal of the predetermined constant and a predetermined adjustment value when removing vibration components other than the knocking. An engine knock determination device that performs knock determination by removing from the RMS value of the detection signal as a removal value. 請求項4に記載のエンジンのノッキング判定装置において、所定の閾値を上回るRMS値の積算値の平均値に対する分布が所定範囲内か否かの算定に当たって、該平均値と適正下限値との大小関係を比較し、適正下限値を下回る場合には該適正下限値と該平均値との差分値を復帰値として、検出信号のRMS値に加算してノッキング判定を行うことを特徴とするエンジンのノッキング判定装置。   5. The engine knock determination device according to claim 4, wherein the magnitude relationship between the average value and the appropriate lower limit value is calculated in calculating whether the distribution of the RMS value exceeding the predetermined threshold is within a predetermined range. When the value falls below the appropriate lower limit value, the difference value between the appropriate lower limit value and the average value is used as a return value and added to the RMS value of the detection signal to perform knocking determination. Judgment device. 請求項4に記載のエンジンのノッキング判定装置において、平均値と大小関係を比較する適正上限値の選定に当たって、定常運転時と過渡時とで適正上限値を使い分け、過渡時の適正上限値を定常運転時の適正上限値よりも小さい値としたことを特徴とするノッキング判定装置。   5. The engine knock determination device according to claim 4, wherein in selecting an appropriate upper limit value for comparing the average value with the magnitude relationship, the appropriate upper limit value is properly used for the steady operation and the transient state, and the appropriate upper limit value in the transient state is set to be steady. A knocking determination device characterized in that the value is smaller than an appropriate upper limit during operation. 請求項4に記載のノッキング判定装置において、検出信号のRMS値から除去値を減算したRMS値の中で所定の閾値以上の積算値をノッキング強度判定値として、該強度判定値がノッキング許容限界との相関から定まる所定の限界値以上となった場合にノッキング発生と判定して、該判定後の点火時期をリタードさせる機能を付加したことを特徴とするノッキング判定装置。   5. The knock determination device according to claim 4, wherein the RMS value obtained by subtracting the removal value from the RMS value of the detection signal is an integrated value equal to or greater than a predetermined threshold value as a knock strength determination value, and the strength determination value is determined as a knocking allowable limit. A knocking determination device characterized by adding a function of determining that knocking has occurred when a predetermined limit value determined from the correlation of the above is exceeded and retarding the ignition timing after the determination.
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