JPH02272327A - Engine knocking detector - Google Patents
Engine knocking detectorInfo
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- JPH02272327A JPH02272327A JP9568889A JP9568889A JPH02272327A JP H02272327 A JPH02272327 A JP H02272327A JP 9568889 A JP9568889 A JP 9568889A JP 9568889 A JP9568889 A JP 9568889A JP H02272327 A JPH02272327 A JP H02272327A
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、ノックセンサの出力波形を直接デジタルデー
タに変換し、ノッキングを検出づるエンジンのノック検
出装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an engine knock detection device that directly converts the output waveform of a knock sensor into digital data to detect knocking.
[従来の技術と発明が解決しようとづ゛る課題]最近で
は、エンジンの異常燃焼による初期ノックをノックセン
サににり検出し、点火時期を制御してノック発生を回避
する技術が広く採用されている。これにより、ノック限
界での点火時期制御が可能となり、エンジンの出力性能
を大きく向上させることができるようになった。[Problems to be solved by conventional technology and the invention] Recently, technology has been widely adopted in which a knock sensor detects the initial knock caused by abnormal combustion in the engine, and the ignition timing is controlled to avoid the occurrence of knock. ing. This makes it possible to control ignition timing at the knock limit, greatly improving engine output performance.
上記ノックセンサは、混合気の異常燃焼による異常燃焼
圧力振動あるいはシリンダブロックなどに伝達する機械
的撮動を検出し、その振動波形を電気信号としで出力す
る。The knock sensor detects abnormal combustion pressure vibration due to abnormal combustion of the air-fuel mixture or mechanical motion transmitted to the cylinder block, etc., and outputs the vibration waveform as an electrical signal.
上記ノックセンサによるノック発生の判定は、例えば、
特開昭58−30477号公報、特開昭61−8472
@公報に開示されているように、上記ノックセンサから
の信号をフィルタ回路を通して帯域制限することにより
ノック成分を選択してピークボールド回路により波形の
ピーク値を保持し、このピーク値をアナログ/デジタル
変換する。そして、アナログ/デジタル変換されたピー
ク値をマイクロコンピュータなどによって演算した所定
のレベルと比較して、ノック発生の有無を判定する。For example, the above-mentioned knock sensor determines whether knock has occurred.
JP-A-58-30477, JP-A-61-8472
As disclosed in the @publication, the knock component is selected by band-limiting the signal from the above-mentioned knock sensor through a filter circuit, the peak value of the waveform is held by the peak bold circuit, and this peak value is converted into an analog/digital signal. Convert. Then, the analog/digital converted peak value is compared with a predetermined level calculated by a microcomputer or the like to determine whether knocking has occurred.
しかしながら、一般に、上記先行例における上記フィル
タ回路、ピークホールド回路などのアナログ回路におい
ては、使用される抵抗、コンデンサなどの回路素子にそ
れぞれ許容誤差があり、回路定数による誤差が避けられ
ない。この回路定数を正確に設定するには、個々に調整
するなど多大な工数を要し、さらには、上記アナログ回
路に使用される回路素子の部品点数の多さとらあいまっ
てコスト上昇の原因となっていた。However, in general, in analog circuits such as the filter circuit and peak hold circuit in the above-mentioned prior art, circuit elements such as resistors and capacitors used have tolerances, and errors due to circuit constants are unavoidable. Accurately setting these circuit constants requires a great deal of man-hours, such as making individual adjustments, and this, combined with the large number of circuit elements used in the analog circuits mentioned above, causes an increase in costs. Ta.
また、上記回路素子は経年変化により劣化し、回路特性
に変化を生じさせる。従って、ノックセンサからの信号
をアナログ回路により波形処理する際に、経年変化によ
り信頼性が低下するという問題があった。Furthermore, the circuit elements described above deteriorate over time, causing changes in circuit characteristics. Therefore, when a signal from a knock sensor is subjected to waveform processing by an analog circuit, there is a problem in that reliability deteriorates due to aging.
【発明の目的]
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ノックセ
ンサから出力される振動波形をアナログ回路に依存する
ことなく処理し、しかb構成部品の削減を図ることがで
きて安価に構成することができるエンジンのノック検出
装置を提供することを目的としている。[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to process the vibration waveform output from a knock sensor without relying on analog circuits, and to reduce the number of component parts. It is an object of the present invention to provide an engine knock detection device that can be constructed at low cost.
[課題を解決するための手段及び作用1本発明によるエ
ンジンのノック検出装置は、ノックセンサから出力され
る振動波形を、この振動波形が再現可能なサンプリング
周期で直接デジタルデータに変換するアナログ/デジタ
ル変換手段と、所定区間毎に上記アナログ/デジタル変
換手段の出力の平均値に対する母平均を推定し、この母
平均にオフセット値を加算してノック判定レベルを算出
するノック判定レベル滓出手段と、ノック期間における
上記アナログ/デジタル変換手段の出力の平均値と上記
ノック判定レベルとを比較し、ノック発生の有無を判定
するノック判定手段とを備えたものである。[Means and Effects for Solving the Problems 1] The engine knock detection device according to the present invention is an analog/digital system that directly converts a vibration waveform output from a knock sensor into digital data at a sampling period that allows the vibration waveform to be reproduced. a conversion means; a knock determination level output means for estimating a population average for the average value of the output of the analog/digital conversion means for each predetermined interval, and calculating a knock determination level by adding an offset value to this population average; The apparatus further includes knock determination means for comparing the average value of the output of the analog/digital conversion means during the knock period with the knock determination level to determine whether or not a knock has occurred.
すなわち、上記ノックセンサによりエンジンの撮動が検
出されると、上記ノックセンサから出力される振動波形
が、この振動波形が再現可能なサンプリング周期で上記
アナログ/デジタル変換手段にて0接デジタルデータに
変換される。That is, when the engine is detected by the knock sensor, the vibration waveform output from the knock sensor is converted into zero contact digital data by the analog/digital conversion means at a sampling period that allows the vibration waveform to be reproduced. converted.
次に、ある所定区間における上記アナログ/デジタル変
換手段の出力の平均値がさらに数サイクル分平均され、
母平均が推定される。Next, the average value of the output of the analog/digital conversion means in a certain predetermined period is further averaged for several cycles,
The population mean is estimated.
そして、この母平均にオフセット値が加口されてノック
判定レベルが算出され、上記ノック判定手段にてノック
期間における上記アナログ/デジタル変換手段の出力の
平均値と比較されてノック発生の有無が判定される。Then, an offset value is added to this population average to calculate a knock determination level, which is compared by the knock determination means with the average value of the output of the analog/digital conversion means during the knock period to determine whether or not a knock has occurred. be done.
[発明の実施例] 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。[Embodiments of the invention] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図面は本発明の一実施例を示し、第1図はノック検出装
置の機能ブロック図、第2図は回路構成図、第3図はノ
ック検出手順を示すフローチャト、第4図はノック検出
処理のタイミングチャートである。The drawings show an embodiment of the present invention, in which Fig. 1 is a functional block diagram of a knock detection device, Fig. 2 is a circuit configuration diagram, Fig. 3 is a flow chart showing a knock detection procedure, and Fig. 4 is a flow chart showing a knock detection process. This is a timing chart.
(構 成)
第2図の符@1はマイクロコンピュータからなるメイン
制御ユニットであり、各種センサ類、例えば波形整形回
路2aを介してクランク位置センサ2などが接続され、
さらに、点火回路3などのアクチュエータ駆動回路が接
続されている。また、上記メイン制御ユニット1には、
ノック検出ユニット4が接続されており、このノック検
出ユニット4には、それぞれ上記波形整形回路2a、増
幅15を介して、上記クランク位置センサ2、ノックセ
ンサ6が接続されている。(Configuration) The symbol @1 in Fig. 2 is a main control unit consisting of a microcomputer, to which various sensors such as a crank position sensor 2 are connected via a waveform shaping circuit 2a.
Further, an actuator drive circuit such as an ignition circuit 3 is connected. In addition, the main control unit 1 includes:
A knock detection unit 4 is connected to the knock detection unit 4, and the crank position sensor 2 and the knock sensor 6 are connected to the knock detection unit 4 via the waveform shaping circuit 2a and the amplifier 15, respectively.
上記ノック検出−ユニット4は、CPU7、ROM8、
RAM9、シ’Jフルー1’ンター7x−f’ス(SC
I)10.アナログ/デジタル(A/D)変換器11、
タイマTH1,T)12.TH3,TH4、及び、入出
力(Ilo>インターフェイス12がパスライン13を
介して互いに接続されて構成されている。The knock detection unit 4 includes a CPU 7, a ROM 8,
RAM9,
I)10. analog/digital (A/D) converter 11,
Timer TH1, T)12. TH3, TH4, and an input/output (Ilo>interface 12) are connected to each other via a path line 13.
上記クランク位置センサ2は、上記波形整形回路2aを
介して上記I10インターフェイス12の入力ボートに
接続され、また、上記ノックセンサ6は、上記増幅器5
を介して上記A/D変換器11に接続されている。The crank position sensor 2 is connected to the input port of the I10 interface 12 via the waveform shaping circuit 2a, and the knock sensor 6 is connected to the amplifier 5.
It is connected to the A/D converter 11 via.
上記クランク位置センサ2は、エンジンのクランク軸に
連動したロータ2bの突起(あるいはスリット)を検出
する電磁ピックアップなどからなり、上記ロータ2bに
設けられた突起が上記クランク位置センサ2に接近離間
すると、磁束変化による交流出力が発生し、上記波形整
形回路2aによってパルスに変換される。The crank position sensor 2 is composed of an electromagnetic pickup or the like that detects a protrusion (or slit) on a rotor 2b that is linked to the crankshaft of the engine, and when the protrusion provided on the rotor 2b approaches and moves away from the crank position sensor 2, An alternating current output is generated due to the change in magnetic flux, and is converted into a pulse by the waveform shaping circuit 2a.
例えば6気筒エンジンの場合、120°CA毎に存在す
る各気筒の圧縮上死点(T、 D C)に対し、上死点
前(BTDC)10°から30°C△毎に上記クランク
位置センサ2からクランク角信号が出力される。づなわ
ら、BTDCI O’ 、BTDC40” 、BTDC
70” 、BTDC100’のクランク角信号が上記メ
イン制御ユニット1に入力されて点火時期などが演算さ
れ、これらの30’ CA信号を基準として所定の点火
時期に達すると点火信号が上記点火回路3に出力される
。For example, in the case of a 6-cylinder engine, the above-mentioned crank position sensor is set every 30°C from 10° before top dead center (BTDC) to the compression top dead center (T, D C) of each cylinder, which exists every 120° CA. 2 outputs a crank angle signal. Zunawara, BTDCI O', BTDC40'', BTDC
70'', BTDC100' crank angle signals are input to the main control unit 1 to calculate ignition timing, etc., and when a predetermined ignition timing is reached based on these 30' CA signals, an ignition signal is sent to the ignition circuit 3. Output.
尚、上記BTDC10’の信号はエンジン始動時の固定
点火角信号である。Note that the signal of the BTDC 10' is a fixed ignition angle signal at the time of starting the engine.
さらに、上記クランク位置センサ2から上記ノック検出
ユニット4に、例えばBTDC70°及びBTDC10
’の信号が60’CΔ間隔で入力され、割込み処理が起
動される。Further, from the crank position sensor 2 to the knock detection unit 4, for example, BTDC70° and BTDC10
' signals are input at intervals of 60'CΔ, and interrupt processing is activated.
また、上記ノックセン憂す6は、電源VCCから抵抗R
を介して接続され、例えばノック振動とほぼ同じ固有周
波数を持つ振動子とこの振動子の撮動加速度を検知して
電気信号に変換する圧電素子とから構成される共振形の
ノックセンサで、エンジンの爆発行程における燃焼圧力
波ににリシリンダブロックなどに伝わる振動を検出し、
その振動波形を電気信号として出力する。In addition, the above-mentioned knock sensor 6 is connected to the resistor R from the power supply VCC.
This is a resonant knock sensor that consists of a vibrator with approximately the same natural frequency as the knock vibration, and a piezoelectric element that detects the acceleration of this vibrator and converts it into an electrical signal. Detects the vibrations transmitted to the cylinder block etc. during the combustion pressure wave during the explosion stroke,
The vibration waveform is output as an electrical signal.
この電気信号は上記増幅器5により所定のレベルに増幅
された後、上記ノック検出ユニット4のA/D変換器1
1でデジタルデータにA/D変換される。このA/D変
換に際しては、振動波形を忠実に変換するため高速にサ
ンプリングが行われる。After this electric signal is amplified to a predetermined level by the amplifier 5, it is sent to the A/D converter 1 of the knock detection unit 4.
1, it is A/D converted to digital data. During this A/D conversion, sampling is performed at high speed in order to faithfully convert the vibration waveform.
上記CPU7は、上記クランク位置センサ2からの信号
により上記タイマTl、TH2,TH3,TH4による
内部割込み処理を起動し、上記ROM8に格納されたノ
ック検出処理のプログラムに従い、所定の区間で上記ノ
ックセンサ6からの信号を上記A/D変換器11で高速
A/D変換する。そして、ノック発生の有無を判定し、
判定結果を上記メイン制御ユニット1に上記SCI 1
0などを介して送信する。The CPU 7 activates internal interrupt processing by the timers Tl, TH2, TH3, and TH4 based on the signal from the crank position sensor 2, and detects the knock sensor in a predetermined period according to the knock detection processing program stored in the ROM 8. The signal from 6 is subjected to high-speed A/D conversion by the A/D converter 11. Then, it is determined whether or not knocking has occurred,
The judgment result is sent to the main control unit 1 by the SCI 1.
0 etc.
上記メイン制御ユニット1では、上記ノック検出ユニッ
ト4からノッキング発生と送信された場合、直ちに該当
気筒の点火時期を遅らせノッキングを回避する。When the main control unit 1 receives a message from the knock detection unit 4 indicating that knocking has occurred, the main control unit 1 immediately delays the ignition timing of the relevant cylinder to avoid knocking.
(tl能構成)
上記ノック検出ユニット4は、A/D変換手段20、サ
ンプリング周期設定手段21、検出区間設定手段22、
ノックレベル算出手段23、判定レベル算出手段24、
ノック判定手段25から構成され、ノック検出処理専用
の機能を高速に実行りる。(TL function configuration) The knock detection unit 4 includes an A/D conversion means 20, a sampling period setting means 21, a detection period setting means 22,
knock level calculation means 23, determination level calculation means 24,
It is composed of knock determination means 25, and performs a function dedicated to knock detection processing at high speed.
A/D変換手段20では、検出区間設定手段22によっ
て設定された区間において、サンプリング周期設定手段
21によって設定されたサンプリング周期で、ノックセ
ンサ6からの信号をA/D変換器11にてデジタルデー
タに変換し、ノックレベル算出手段23及びノック判定
レベル締出手段24へ出力する。In the A/D conversion means 20, the signal from the knock sensor 6 is converted into digital data by the A/D converter 11 at the sampling period set by the sampling period setting means 21 in the period set by the detection period setting means 22. , and outputs it to the knock level calculation means 23 and the knock judgment level exclusion means 24.
サンプリング周I91設定手段21では、検出区間設定
手段22によって設定された区間において、上記A/D
変換手段20におけるA/D変換のサンプリング周期を
設定し、上記A/D変換手段201ノックレベル算出手
段23、ノック判定レベル口出手段24へ出力する。こ
のサンプリング周期は、上記ノックセンサ6からの振動
波形を忠実に再現できる時間周11TS、例えばT3
=30mの周期でタイマTH4にセットされる。In the sampling period I91 setting means 21, in the interval set by the detection interval setting means 22, the above-mentioned A/D
The sampling period of A/D conversion in the conversion means 20 is set and outputted to the A/D conversion means 201, the knock level calculation means 23, and the knock determination level output means 24. This sampling period is a time period of 11TS that can faithfully reproduce the vibration waveform from the knock sensor 6, for example, T3.
= set in timer TH4 at a cycle of 30 m.
検出区間設定手段22では、クランク位置センサ2から
の信号に基づき、ノッキング発生対象外期間とノッキン
グ発生対象別間とでそれぞれノック判定レベル検出区間
とノック検出区間とを設定し、上記Δ/D変換手段20
、サンプリング周期設定手段21、ノックレベル算出手
段23、及び、ノック判定レベル算出手段24に出力す
る。Based on the signal from the crank position sensor 2, the detection interval setting means 22 sets a knock determination level detection interval and a knock detection interval for the non-knock occurrence period and the knock occurrence target period, respectively, and performs the above-mentioned Δ/D conversion. Means 20
, the sampling period setting means 21, the knock level calculating means 23, and the knock determination level calculating means 24.
上記ノック判定レベル検出区間及びノック検出区間は、
上記クランク位置センサ2からの信号に対して、例えば
予め設定されたマツプなどからエンジン回転数N[に応
じて直接、あるいは補間計算により設定され、タイマ■
旧、 TH2に、それぞれ、ノック判定レベル検出区間
の開始時刻TIS 、ノック検出区間の開始時刻T2S
がセットされ、タイマTH3にそれぞれの終了時刻TI
E、T2Eがセットされる。The above-mentioned knock judgment level detection section and knock detection section are as follows:
The signal from the crank position sensor 2 is set directly or by interpolation according to the engine rotation speed N [from a preset map, etc., and the timer
Old and TH2 are the start time TIS of the knock judgment level detection section and the start time T2S of the knock detection section, respectively.
is set, and each end time TI is set in timer TH3.
E and T2E are set.
ノックレベル算出手段23では、上記検出区間設定手段
22で設定されたノック検出区間において、上記A/D
変換手段20で変換された各サンプリング周期TS毎の
デジタルデータPiから振動波形の撮幅中心値POを減
算し、各サンプリング周期Ts毎にその値を加鋒する。The knock level calculation means 23 calculates the A/D in the knock detection period set by the detection period setting means 22.
The imaging width center value PO of the vibration waveform is subtracted from the digital data Pi for each sampling period TS converted by the converting means 20, and the value is added for each sampling period Ts.
そして、上記ノック検出区間におけるA/D変換終了後
、サンプリング数Sで割り平均値P2を算出する。After the A/D conversion in the knock detection section is completed, the average value P2 is calculated by dividing by the sampling number S.
すなわち、
P2=−Σ 1pi−POI ・・・(1)により、ノ
ック検出区間の平均値P2を算出し、この平均値P2を
ノックレベルとしてノック判定手段25へ出力する。That is, P2=-Σ 1pi-POI (1) The average value P2 of the knock detection section is calculated, and this average value P2 is output to the knock determination means 25 as a knock level.
ノック判定レベル算出手段24では、上記検出区間設定
手段22で設定されたノック判定レベル検出区間におい
て、上記ノックレベル算出手段と同様にして平均値P1
を算出する。The knock determination level calculation means 24 calculates the average value P1 in the knock determination level detection interval set by the detection interval setting means 22 in the same way as the knock level calculation means.
Calculate.
P1=−Σ1Pi−Pot・・・(2)次に、上記平均
値P1の母平均を推定し、この母平均に所定のオフセッ
ト値p 0FFSETを加えてノック判定レベルPKN
を算出する。P1=-Σ1Pi-Pot...(2) Next, estimate the population mean of the above average value P1, and add a predetermined offset value p0FFSET to this population mean to determine the knock judgment level PKN.
Calculate.
づなわち、あるサイクルNにおけるノック判定レベル検
出区間でのA/D変換が終了すると、その区間の平均値
P1を算出する。次に、前回までの連続した(N−1)
サイクルにおける平均値PIAVE ′を積算し、この
積輝値に今回の平均値P1を加算してサイクル数Nで割
ることにより今回までのNサイクルの平均値P IAV
Eを算出して、母平均とする。That is, when the A/D conversion in a knock judgment level detection section in a certain cycle N is completed, the average value P1 of that section is calculated. Next, the consecutive (N-1) until the previous time
By integrating the average value PIAVE' in the cycle, adding the current average value P1 to this cumulative brightness value, and dividing by the number of cycles N, the average value PIAVE of the N cycles up to this time is obtained.
Calculate E and use it as the population mean.
PIAVE=−((N−1)XPIAVE−−1−Pi
)・・・ (3)そして、この平均値p IAVEに所
定のオフセット値P 0FFSETを加えて今回のノッ
ク判定レベルPKNを算出し、ノック判定手段25へ出
力する。PIAVE=-((N-1)XPIAVE--1-Pi
)... (3) Then, the current knock determination level PKN is calculated by adding a predetermined offset value P 0FFSET to this average value p IAVE and output to the knock determination means 25 .
P KN= P IAVE+ P 0FFSET−(4
)ノック判定手段25では、上記ノックレベル算出手段
23でQ出したノックレベルP2と上記ノック判定レベ
ル算出手段24で算出したノック判定レベルPKNとを
比較して、P2 <PKHの場合ノッキング発生無し、
P2≧PKHの場合ノッキング発生有りと判定し、ノッ
ク判定結果を5C110を介してメイン制御ユニット1
に送信する。P KN= P IAVE+ P0FFSET-(4
) The knock determination means 25 compares the knock level P2 calculated by the knock level calculation means 23 with the knock determination level PKN calculated by the knock determination level calculation means 24, and determines that if P2 < PKH, no knocking occurs;
If P2≧PKH, it is determined that knocking has occurred, and the knocking determination result is sent to the main control unit 1 via the 5C110.
Send to.
(ノック判定レベル検出手順)
上述した各処理は、第4図に示すように、タイマTH1
,TH2,TH3,TH4による多重割込みとして実行
され、まず、ノック判定レベル検出手順を第3図のフロ
ーチャートに従って説明する。(Knock Judgment Level Detection Procedure) Each of the above-mentioned processes is performed by timer TH1 as shown in FIG.
, TH2, TH3, and TH4. First, the knock determination level detection procedure will be explained according to the flowchart of FIG.
最初に第3図(a)のメインルーチンのステップ510
1にて初期化が行われ、ノック検出ユニット4の割込み
ベクタ、各種フラグ類、レジスタなどがイニシャライズ
される。First, step 510 of the main routine of FIG. 3(a)
1, the interrupt vector, various flags, registers, etc. of the knock detection unit 4 are initialized.
次いで、ステップ5102へ進むと、割込みが許可され
、ステップ5103へ進んでアイドルタスクへ移行し、
CPU7を待機状態にして割込みの発生を持つ。Next, when the process proceeds to step 5102, interrupts are permitted, and the process proceeds to step 5103, where the process transitions to an idle task.
The CPU 7 is placed in a standby state and an interrupt is generated.
次に、例えば6気筒エンジンの場合、第5図に示すよう
に、クランク位置センサ2からクランク角70°CAの
信号が入力されると外部割込みが発生し、第3図(b)
に示すステップ5151で、クランク位置センサ2から
の30°CA毎の信号間の時間に基づき、クランク角3
0″CΔ相当の経過時間T30を算出する。Next, in the case of a six-cylinder engine, for example, as shown in Fig. 5, when a signal of a crank angle of 70° CA is input from the crank position sensor 2, an external interrupt occurs, and as shown in Fig. 3(b).
At step 5151 shown in FIG.
An elapsed time T30 corresponding to 0″CΔ is calculated.
次いで、ステップ5152へ進み、上記ステップ515
1で算出したT2Oの値からエンジン回転数NEを粋出
し、ステップ5153へ進む。Next, the process proceeds to step 5152, and the step 515 described above is performed.
The engine speed NE is determined from the value of T2O calculated in step 1, and the process proceeds to step 5153.
ステップ5153では、上記ステップ5152で算出し
たエンジン回転数N[に基づいてノックセンサ6からの
信号のサンプリング区間の開始時刻、すなわち、ノック
判定レベル検出区間の開始時刻TISをタイマTH1に
セットし、ステップ5154へ進む。In step 5153, the start time of the sampling period of the signal from the knock sensor 6, that is, the start time TIS of the knock determination level detection period, is set in the timer TH1 based on the engine rotation speed N [calculated in step 5152, and step Proceed to 5154.
ステップ5154では、上記タイマ■旧の割込みを許可
し、ステップ5155へ進んで上記エンジン回転数NE
に基づきノック判定レベル検出区間の時間幅丁AOIを
計算し、メインルーチンへ復帰する。In step 5154, the interrupt of the above-mentioned timer ■old is enabled, and the process proceeds to step 5155, where the above-mentioned engine rotation speed NE is
Based on this, the time width AOI of the knock judgment level detection section is calculated, and the process returns to the main routine.
次に、時刻TISで上記タイマ■旧による内部割込みが
発生すると、第3図(C)のステップ5201で、上記
サンプリング区間(ノック判定レベル検出区間)終了時
刻丁IE(=T^01)をタイマTH3にセットし、次
いでステップ5202で上記タイマTH3の割込みを許
可する。Next, when an internal interrupt is generated by the above-mentioned timer ■old at time TIS, in step 5201 of FIG. TH3, and then in step 5202, interrupts of the timer TH3 are enabled.
次にステップ5203へ進み、タイマTH4にA/D変
換のサンプリング周期TSIをタイマTH4にセットし
、ステップ5204で上記タイマ■旧の割込みを許可し
てA/[)変換器11によるA/[)変換を直ちに開始
し、メインルーチンへ復帰する。Next, the process proceeds to step 5203, and the sampling period TSI of A/D conversion is set in timer TH4, and in step 5204, the interrupt of the above-mentioned timer ■ old is enabled, and the A/[) by A/[) converter 11 is set. Start the conversion immediately and return to the main routine.
すなわら、上記ステップ5204でタイマTH4の割込
みが許可されると、第3図(d)に示す割込みルーチン
が起動され、上記ステップ5203でセットされたサン
プリング周期TS1毎に、上記A/D変換器11でA/
D変換が実行される。That is, when the interrupt of timer TH4 is permitted in step 5204, the interrupt routine shown in FIG. A/ in vessel 11
D conversion is performed.
そして、ステップ251で上記A/D変換器11によっ
て変換された上記ノックセンサ6からの振動波形のデジ
タルデータを読取り、ステップ5252へ進んで、上記
ステップ5251で読取った振動波形のデジタルデータ
Piと振動波形の振幅中心値POとの差、すなわちノッ
ク強度(lPi−POI)を算出する。Then, in step 251, the digital data of the vibration waveform from the knock sensor 6 converted by the A/D converter 11 is read, and the process proceeds to step 5252, where the digital data Pi of the vibration waveform read in the step 5251 and the vibration The difference between the amplitude center value PO of the waveform, that is, the knock intensity (lPi-POI) is calculated.
次いで、ステップ5253で前回のサンプリングまでの
ノック強度積算値KNPに上記ステップ5252で算出
した今回のノック強度を加算し今回のサンプリングまで
のノック強度積算値KNPを算出しくKNP=KNP+
l Pi −POl ) 、ステップ5254へ進む。Next, in step 5253, the current knock intensity calculated in step 5252 is added to the knock intensity integrated value KNP up to the previous sampling to calculate the knock intensity integrated value KNP up to the current sampling.KNP=KNP+
l Pi −POl ), proceed to step 5254.
ステップ5254へ進むと、前回までのサンプリング数
Sに1を加算して今回までのサンプリング数S (S=
S+1 )を算出し、ステップ5255で次のサンプリ
ングタイミングを上記A/D変換器11にセットしてル
ーチンを終了し、つぎのサンプリングタイミングに再び
上記ステップ8251〜5255を繰り返す。Proceeding to step 5254, 1 is added to the sampling number S up to the previous time, and the sampling number S up to this time (S=
S+1) is calculated, and in step 5255, the next sampling timing is set in the A/D converter 11, the routine is ended, and the steps 8251 to 5255 are repeated again at the next sampling timing.
ここで、上記タイマ■旧による割込み処理のステップ5
201でセットされたノック判定レベル検出区間終了時
刻HEに達すると、第3図(f)に示づタイマTH3に
よる内部割込みが発生する。Here, step 5 of interrupt processing using the above timer
When the knock determination level detection section end time HE set in step 201 is reached, an internal interrupt is generated by the timer TH3 as shown in FIG. 3(f).
上記タイマTH3による割込みでは、ステップ5401
で上記タイマTH4の割込みを禁止して上記ノックセン
サ6からの出力信号のサンプリングを停止し、ステップ
5402でフラグF[^GがOか否かを判定する。ノッ
ク判定レベル算出の際にはフラグが「1AG=Oにセッ
トされているのでステップ5403へ進んでノックレベ
ル検出区間における上記ノック強度積算値KNPに対し
、その平均値PI (−KNP/S)を算出してステ
ップ5404へ進む。In the interrupt by the timer TH3, step 5401
In step 5402, the interrupt of the timer TH4 is prohibited to stop the sampling of the output signal from the knock sensor 6, and in step 5402, it is determined whether the flag F[^G is O or not. When calculating the knock determination level, since the flag is set to "1AG=O", the process advances to step 5403 and calculates the average value PI (-KNP/S) for the knock intensity integrated value KNP in the knock level detection section. After calculation, the process proceeds to step 5404.
ステップ5404では、前回までの連続した(N1)サ
イクルにおける各区間の平均値P1^VE=を積算し、
その積算値に今回の平均値P1を加口して、今回までの
Nサイクルの平均値P IAVEを前記(3)式、
PIAVE−一((N−1)XPIAVE′+P1)に
より算出する。In step 5404, the average value P1^VE= of each section in consecutive (N1) cycles up to the previous time is integrated,
The current average value P1 is added to the integrated value, and the average value PIAVE of N cycles up to this time is calculated using the above equation (3), PIAVE-1 ((N-1)XPIAVE'+P1).
次に、ステップ3405へ進み、上記ステップ5404
で算出された平均値P IAVEにオフセット値p 0
FFSETを加算してノック判定レベルPKNを算出す
る( P KN= P IAVE+ P 0FFSET
)。Next, proceed to step 3405, and proceed to step 5404 described above.
An offset value p 0 is added to the average value P IAVE calculated by
Calculate the knock judgment level PKN by adding FFSET (PKN=PIAVE+P0FFSET
).
そして、ステップ8406でフラグをFLAG= 1に
セットし、ステップ5412へ進み、上記ノック強度積
算値KNP及びサンプリング数Sの値をクリアしてメイ
ンルーチンへ復帰し、ノック判定レベルの検出を終了す
る。Then, in step 8406, the flag is set to FLAG=1, and the process proceeds to step 5412, where the values of the knock intensity integrated value KNP and the sampling number S are cleared, and the process returns to the main routine, thereby ending the detection of the knock determination level.
(ノック検出手順)
次に、上記クランク位置センサ2から固定点火時期を示
すクランク角10°CAの割込み信号が入力されると、
第3図(e)に示す外部割込みが発生し、ステップ53
51で、クランク角70″CAの割込み信号による処理
において算出されたエンジン回転数NEに塁づき、ノッ
クセンサ6からの信号のサンプリング開始時刻、すなわ
ち、ノックレベル検出開始時刻T2Sを設定し、タイマ
TH2にセットしてステップ5352へ進む。(Knock Detection Procedure) Next, when an interrupt signal with a crank angle of 10° CA indicating fixed ignition timing is input from the crank position sensor 2,
An external interrupt shown in FIG. 3(e) occurs, and step 53
51, based on the engine rotation speed NE calculated in the processing using the interrupt signal of the crank angle 70''CA, the sampling start time of the signal from the knock sensor 6, that is, the knock level detection start time T2S is set, and the timer TH2 is set. , and the process proceeds to step 5352.
ステップ5352では、上記タイマTH2の割込みを許
可し、ステップ5353へ進んで上記エンジン回転数N
Eに基づきノックレベル検出区間の時間幅TA02を計
算し、メインルーチンへ復帰する。In step 5352, the interrupt of the timer TH2 is permitted, and the process proceeds to step 5353, where the engine rotation speed N
The time width TA02 of the knock level detection section is calculated based on E, and the process returns to the main routine.
そして、時刻T2Sに達すると、上述のノック判定レベ
ル検出と同様、タイマTH2による内部割込みが発生し
、ノック検出のサンプリング区間終了時刻T2E及びサ
ンプリング周期TS2が、それぞれタイマTH3、タイ
マTH4にセットされ、上記タイマTH4によるノック
センサ6からの振動波形のA/D変換値のサンプリング
処理が実行される。Then, when time T2S is reached, an internal interrupt is generated by timer TH2, similar to the knock determination level detection described above, and the knock detection sampling period end time T2E and sampling period TS2 are set in timer TH3 and timer TH4, respectively. A sampling process of the A/D converted value of the vibration waveform from the knock sensor 6 is executed by the timer TH4.
ここで、上記サンプリング周期TS2は、例えば30J
Js程度に設定され、上記ノックセンサ6からの撮動波
形を忠実にデジタル化できるよう設定されている。Here, the sampling period TS2 is, for example, 30J.
Js, and is set so that the captured waveform from the knock sensor 6 can be faithfully digitized.
尚、上記サンプリング周期TS2に対し、ノック判定レ
ベル検出区間におけるサンプリング周期TS1は適宜設
定され、上記サンプリング周期TSIとサンプリング周
期TS2とは同一周期でも良い。また、上記タイマTN
2 、184による割込み処理は上述のノック判定レベ
ル検出の手順(TH1割込、TH4割込)と同様のため
その説明を省略する。In addition, with respect to the sampling period TS2, the sampling period TS1 in the knock determination level detection section is appropriately set, and the sampling period TSI and the sampling period TS2 may be the same period. In addition, the above timer TN
The interrupt processing by 2 and 184 is similar to the knock determination level detection procedure described above (TH1 interrupt, TH4 interrupt), so the explanation thereof will be omitted.
次に、第3図(f)に示すタイマTH3によるノック判
定処理について説明する。Next, the knock determination process by timer TH3 shown in FIG. 3(f) will be explained.
ステップ5401で、タイマTH4によるA/D変換値
のサンプリング処理の割込みを禁止すると、ステップS
402へ進み、フラグがOにセットされているか否かが
判定される。この場合、前回の183割込みルーチンは
ノック判定レベル算出であったため、前回ルーチンのス
テップ8406でフラグがFLAG=1にセットされて
いるので、ステップ5402からステップ5407へ進
み、ノック検出区間におけるノック強度積算値KNPの
平均値P2 (=KNP/S)を算出し、ステップ8
408へ進む。In step 5401, when interrupting the sampling processing of the A/D conversion value by timer TH4 is prohibited, step S
Proceeding to 402, it is determined whether the flag is set to O. In this case, since the previous 183 interrupt routine was for calculating the knock determination level, the flag was set to FLAG=1 in step 8406 of the previous routine, so the process advances from step 5402 to step 5407, and the knock intensity integration in the knock detection section is performed. Calculate the average value P2 (=KNP/S) of the value KNP, and perform step 8
Proceed to 408.
ステップ8408では、上記ステップ5407で算出さ
れたノック検出区間における平均値P2 (ノックレ
ベル)と、上述のノック判定レベル検出区間で算出され
たノック判定レベルPKNとを比較し、P2<PKHの
ときステップ5409へ進んでノック発生無しと判定し
てステップ5411へ進む。一方、P2≧PKHのとき
は、ステップ8410へ進み、ノック発生有りと判定し
て上記メイン制御ユニット1に上記5CIIOを介して
ノック信号を送信し、ステップ5411へ進む。In step 8408, the average value P2 (knock level) in the knock detection section calculated in step 5407 is compared with the knock judgment level PKN calculated in the knock judgment level detection section described above, and when P2<PKH, step The process proceeds to step 5409, where it is determined that no knock has occurred, and the process proceeds to step 5411. On the other hand, when P2≧PKH, the process proceeds to step 8410, where it is determined that a knock has occurred, and a knock signal is transmitted to the main control unit 1 via the 5CIIO, and the process proceeds to step 5411.
そして、ステップ5411へ進むと、フラグをF[^G
←Oにセットしてステップ5412へ進み、ノック検出
区間におけるノック強度積篩値KNP及びサンプリング
数Sの値をクリアしてメインルーチンへ復帰する。Then, proceeding to step 5411, the flag is set to F[^G
← is set to O, the process proceeds to step 5412, the values of the knock intensity product sieve value KNP and the sampling number S in the knock detection section are cleared, and the process returns to the main routine.
以上の手順に従って、上記ノックセンサ6がら出力され
る振動波形が上記ノック検出ユニット4に取込まれ、ノ
ック発生の有無が判定される。そして、例えばノック発
生有りと判定され、上記メイン制御ユニット1にノック
信号が送信されると、ノッキング回避のため上記メイン
制御ユニット1から点火回路3へ出力される点火信号が
直ちに遅角される。According to the above procedure, the vibration waveform output from the knock sensor 6 is taken into the knock detection unit 4, and the presence or absence of knock occurrence is determined. For example, when it is determined that a knock has occurred and a knock signal is sent to the main control unit 1, the ignition signal output from the main control unit 1 to the ignition circuit 3 is immediately retarded to avoid knocking.
尚、本実施例においては、ノック検出ユニット4により
ノック検出処理を行う例について説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、上記メイン制御ユニッ
ト1にてノック検出処理を行ってb良い。In this embodiment, an example has been described in which the knock detection process is performed by the knock detection unit 4, but the present invention is not limited to this, and the knock detection process is performed by the main control unit 1. good.
また、ノックセンサ6は、共成型のセンサに限定される
ことなく、シリンダブロックなどに伝達されるエンジン
の機械的撮動のみならず、例えば、燃焼圧力、振動音な
ど振動波形として検出するらのであれば良い。Furthermore, the knock sensor 6 is not limited to a co-molded sensor, and can detect vibration waveforms such as combustion pressure and vibration sound, as well as mechanical imaging of the engine transmitted to the cylinder block etc. It's good to have.
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、ノックセンサから
出力される振動波形を、この振動波形が再現可能なサン
プリング周期でアナログ/デジタル変換手段により直接
デジタルデータに変換する。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the vibration waveform output from the knock sensor is directly converted into digital data by the analog/digital conversion means at a sampling period at which the vibration waveform can be reproduced.
そして、ノック判定レベル算出手段により、所定区間毎
に上記アナログ/デジタル変換手段の出力の平均値に対
する母平均を推定し、この母平均にオフセット値を加算
してノック判定レベルを点出し、ノック判定手段により
、ノック期間における上記アナログ/デジタル変換手段
の出力の平均値と上記ノック判定レベルとを比較してノ
ック発生の有無を判定するので、ノックセンサから出力
される振動波形をアナログ回路に依存することなく処理
することができ、上記アナログ回路の回路素子の経年変
化などによる回路特性の変化の影響を受けず、ノック検
出の信頼性が向上する。Then, the knock determination level calculation means estimates a population average for the average value of the output of the analog/digital conversion means for each predetermined interval, adds an offset value to this population average to obtain a knock determination level, and determines the knock determination level. Since the means compares the average value of the output of the analog/digital conversion means during the knock period with the knock determination level to determine whether knock has occurred, the vibration waveform output from the knock sensor depends on the analog circuit. This improves the reliability of knock detection without being affected by changes in circuit characteristics due to aging of the circuit elements of the analog circuit.
また、上記アナログ回路の回路素子の定数設定が不要と
なり、回路定数の誤差がなくなってノック検出が正確に
行える。さらに、回路素子の部品点数削減が達成でき、
コスト低減を図ることができるなど優れた効果が奏され
る。Further, it is not necessary to set constants for the circuit elements of the analog circuit, and there is no error in circuit constants, so that knock detection can be performed accurately. Furthermore, it is possible to reduce the number of circuit element parts.
Excellent effects such as cost reduction can be achieved.
図面は本発明の一実施例を示し、第1図はノック検出装
置の機能ブロック図、第2図は回路構成図、第3図はノ
ック検出手順を示すフローチtIト、第4図はノック検
出処理のタイミングチャドである。
6・・・ノックセンサ、
20・・・アナログ/デジタル変換手段、24・・・ノ
ック判定レベル算出手段、25・・・ノック判定手段、
1”s・・・サンプリング周期、
Pl 、P2・・・平均値、
PKN・・・ノック判定レベル、
P 0FFSET・・・オフセット値。
(a)
(b)
第3121
(C)
(d)
(e)The drawings show an embodiment of the present invention, in which Fig. 1 is a functional block diagram of a knock detection device, Fig. 2 is a circuit configuration diagram, Fig. 3 is a flowchart showing a knock detection procedure, and Fig. 4 is a knock detection procedure. Processing timing chart. 6... Knock sensor, 20... Analog/digital conversion means, 24... Knock judgment level calculation means, 25... Knock judgment means, 1"s... Sampling period, Pl, P2... Average value, PKN...Knock judgment level, P0FFSET...Offset value. (a) (b) 3121st (C) (d) (e)
Claims (1)
が再現可能なサンプリング周期で直接デジタルデータに
変換するアナログ/デジタル変換手段と、 所定区間毎に上記アナログ/デジタル変換手段の出力の
平均値に対する母平均を推定し、この母平均にオフセッ
ト値を加算してノック判定レベルを算出するノック判定
レベル算出手段と、 ノック期間における上記アナログ/デジタル変換手段の
出力の平均値と上記ノック判定レベルとを比較し、ノッ
ク発生の有無を判定するノック判定手段とを備えたこと
を特徴とするエンジンのノック検出装置。[Scope of Claims] Analog/digital conversion means for directly converting the vibration waveform output from the knock sensor into digital data at a sampling period at which the vibration waveform can be reproduced; a knock detection level calculating means for estimating a population average for the average value of the output, and calculating a knock detection level by adding an offset value to the population average; 1. A knock detection device for an engine, comprising: knock determination means for comparing the knock determination level with a knock determination level to determine whether knock has occurred.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9568889A JP2948827B2 (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Engine knock detection device |
US07/507,497 US5083278A (en) | 1989-04-14 | 1990-04-11 | Knocking detection device for an automotive engine |
DE4011939A DE4011939C2 (en) | 1989-04-14 | 1990-04-12 | Knock detector device for the engine of a motor vehicle |
GB9008473A GB2233095B (en) | 1989-04-14 | 1990-04-12 | Knocking detection device for an automotive engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9568889A JP2948827B2 (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Engine knock detection device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02272327A true JPH02272327A (en) | 1990-11-07 |
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