JPH04326036A - ノッキング検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノッキング検出手段を
備えたエンジンのノッキング検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のノッキング検出方法としては特開
昭５９−７９８２７　号にあるように所定の期間におけ
るノックセンサの信号をフーリエ変換することにより、
ノッキングの判定を行うものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、フーリエ変換
等の周波数分析では、所定期間内の信号を取り出して分
析するが、分析結果は上記所定期間の信号が繰り返され
た信号のスペクトルと一致する。したがって分析期間の
最初の信号レベルと最後の信号レベルが一致しない場合
、得られたスペクトルはもとの信号のスペクトルに対し
、ずれを生じることになり、これはノッキングの検出精
度を悪化させる原因となる。

【０００４】上記従来技術では信号の取り出しに伴う周
波数分析の誤差の影響について考慮されておらず、ノッ
キングの検出精度を損なう場合があった。

【０００５】本発明の目的は周波数分析の誤差を低減し
、ノッキングの検出精度を確保することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、エンジンの振動を検出する手段と、振動検出手段の信
号出力を所定のサンプリング周期毎にデータとして取り
込み、取り込まれた信号出力の各データに重み付けを行
う手段と、重み付けされたデータ列を周波数分析してス
ペクトルを求める分析手段と、ノッキングの有無を判定
する手段を設けた。

【０００７】

【作用】エンジンの振動は振動検出手段により検出され
、その信号出力を所定のサンプリング周期毎にデータと
して取り込む。取り込まれたデータは所定のデータ数毎
に１つ、あるいは複数のデータ列に分割され、これらデ
ータ列の各データに重み付けを行った後、重み付けされ
た各データ列についてそれぞれ周波数分析を行い、スペ
クトルを求め、得られたスペクトルの大きさを所定の判
定レベルと比較することによりノッキングの有無を判定
する。

【０００８】

【実施例】本発明における第一実施例について説明する
。図１は振動センサ信号の重み付けの効果を説明したも
のであり、（ａ）はもとの振動センサ信号、（ｂ）は周
波数分析を行うために振動センサ信号の一部を取り出し
たものである。一般に、周波数分析では取り出した波形
の両端の信号レベルが一致しない場合、周波数分析結果
（スペクトル）は、（ｃ）にあるように誤差を生じる。 （ｄ）は信号波形に重み付けを行うことにより強制的に
両端の信号レベルを一致させたもので、これは　（ｂ）
の波形と（ｅ）の重み付け関数の積によって得られる。 　重み付け関数は周辺部に近づくに従ってゼロに近い値
をとり、この重み付け関数を用いて信号の重み付けを行
い、両端の信号レベルを強制的に一致させることにより
（ｆ）　に示すようにスペクトルの誤差を減少させるこ
とができる。ここで重み付け関数は高周波成分が少ない
ほど良いが、周辺データのレベルが減少するという問題
があるので重み付け関数は適切なものを選択する必要が
ある。

【０００９】図２にエンジン制御装置の構成を示す。エ
ンジンはエアクリーナ１，熱線式流量計２，スロットル
バルブ５，インテークマニホールド６，吸気弁を経て燃
焼室内に取り込まれる。燃焼室近房には水温センサ１７
と、ノックセンサ１８を取り付ける。

【００１０】エンジンのクランクシャフトには気筒判別
用のポジションセンサ１２−１とレファレンスセンサ１
２−２を取り付ける。単位時間あたりのポジション信号
の数によりエンジン回転数を計測する。ノックセンサは
燃焼室内でのノッキング振動をシリンダブロックの振動
として検出するが、この他、燃焼室内の圧力振動を直接
検出する筒内圧センサ１９を用いても良い。熱線式流量
計の出力電圧，レファレンス信号，ポジション信号，水
温センサ信号，ノックセンサ信号はコントロールユニッ
ト９に入力される。コントロールユニットではこれらの
入力信号から燃料噴射量と点火時期を演算し、その結果
はそれぞれインジェクタ１６の駆動信号、点火コイル１
３の制御信号に変換され出力される。

【００１１】点火プラグ１５は点火コイルで発生した高
電圧により、燃焼室内の混合気に着火する。

【００１２】コントロールユニット９における信号の取
り込み動作について図３により説明する。

【００１３】図（ａ）に信号取り込み部の構成を示す。 ＰＯＳカウンタ２１はレファレンス信号を基準としてＰ
ＯＳ信号の数をカウントすることによりクランク角度を
計測する。ＣＰＵ２０により、コンペアレジスタにはＡ
／Ｄ変換の開始角度が設定される。Ａ／Ｄ変換器２３は
ノックセンサの信号を所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ
変換する。ＲＡＭ２４はＡ／Ｄ変換されたデータを記憶
する。

【００１４】図（ｂ）により動作タイミングについて説
明する。ＰＯＳカウンタがインクリメントされＡ／Ｄ変
換の開始角度に相当するコンペアレジスタの値と一致し
た時に、ＣＰＵに一致割込みが発生する。一致割込みの
発生とともにＡ／Ｄ変換が開始され、変換されたデータ
は周波数分析のため、順次ＲＡＭ２４に記憶される。Ａ
／Ｄ変換は所定回数行われた後終了する。ここでＡ／Ｄ
変換の回数はノッキングが発生する期間を含むように設
定する。

【００１５】ＣＰＵ２０の動作を図４のフローにより説
明する。ステップ１００でノックセンサ信号をデータと
して取り込みＲＡＭに記憶する。ステップ１１０では各
データについて以下の計算により重み係数による補正を
行う。

【００１６】 　　　　　　　　　　ｄａｔａ　ｉ　＝　ｗ　ｉ　　×
　　ｄａｔａ　ｉ　　　　ｉ　＝１〜Ｌ　　　　　　　
　　　…（数１）ｗ　ｉ：重み係数 ｉ　　：データ番号 Ｌ　：分析点数 ここで重み係数は各データに対応して、図（ｂ）に示さ
れるようなテーブルとして予め設定されており、分析区
間の周辺にあるデータ程、重み係数はゼロに近い値とな
る。これにより分析区間の最初の点と最後の点とのレベ
ルが一致し、周波数分析の誤差を減少させることができ
る。

【００１７】ステップ１２０では補正されたデータにつ
いて周波数分析を行い周波数ごとにスペクトルを求める
。ステップ１３０ではノッキングの大きさを表す指標と
して例えば、ノッキングの特徴周波数に相当するスペク
トルをいくつか選択し、これらの合計をＳ、その平均値
をＮとし、Ｓ／Ｎを求める。ステップ１３０ではＳ／Ｎ
の大きさを所定の判定レベルと比較することにより、ノ
ッキングの有無が判定できる。

【００１８】以上のようにノックセンサの信号に重み付
けを行うことにより、周波数分析の誤差が減少し、ノッ
キング検出の精度を向上することができる。

【００１９】次に第２実施例について説明する。

【００２０】マイクロコンピュータで周波数分析の演算
を行う場合、処理速度の制限から、取り込まれたデータ
を一度に分析できない場合がある。その場合、図５（ａ
）に示すように分析区間を複数に分割し、各分析区間に
ついて、それぞれ周波数分析を行い、各分析区間のスペ
クトル値の合計を求める方法がある。この場合も第１実
施例と同様に分析区間の両端の信号レベルが一致しない
ことによる周波数分析の誤差を生じるが、対策として各
分析区間に第１実施例に示した重み付けを行った場合、
図５（ｂ）に示すように各分析区間の周辺部の信号レベ
ルが減少するため、短期間に発生したノッキングの検出
精度を悪化させるという弊害がある。本実施例は分析区
間を分割した場合において信号減少の対策を行ったもの
である。信号減少の対策として、図５（ｃ）に示すよう
に分析区間が互いに重なるように設定する。これにより
、周波数分析結果の合計を求める際に信号の減少分が補
われ、ノッキング検出精度の悪化を防止することができ
る。

【００２１】本実施例を適用するエンジン制御装置の構
成および、信号取り込み部の構成は第１実施例の場合と
同様である。

【００２２】本実施例におけるＣＰＵ２０の処理手順を
図６に示す。

【００２３】ステップ２００でノックセンサ信号をデー
タとして取り込みＲＡＭに記憶する。ステップ２１０で
は分析区間の個数ｍ、分析点数Ｌを設定する。ここでｍ
は、分析区間全体でノッキングが発生する期間を十分に
含むように設定する。

【００２４】以下、ステップ２２０からステップ２４０
までは分析区間の個数分だけ繰返し実行する。

【００２５】ステップ２２０では、分析区間の開始点Ｐ
ｋ（ｋは分析区間の番号）を設定する。ここでＰｋは、
となりある分析区間が重なりをもつように設定し、その
重なりの度合いは分析区間に対して１／２から１／４程
度とする。ステップ２３０では分析区間に相当するデー
タについて第１実施例と同様の重み付けを行ない、重み
付けされたデータを記憶しておく。ステップ２４０では
重み付けされたデータについて周波数分析を行ないスペ
クトルを求める。

【００２６】ｍ個の分析区間について周波数分析が終了
した後、ステップ２５０において各周波数毎に、各分析
区間のスペクトルの合計を求める。ステップ２６０では
スペクトルの合計値をＳ、その平均値をＮとしてＳ／Ｎ
を求める。ステップ２７０では得られたＳ／Ｎと所定の
判定レベルを比較することによってノッキングの有無を
判定する。ここでノッキングを検出した場合は以後のノ
ッキングを回避するためステップ２８０で点火時期をリ
タードさせる。

【００２７】以上の処理により、分析区間に時間的な重
なりを持たせ、信号の重み付けに伴う信号の減少分を補
うことによって、ノッキングの検出精度を確保すること
ができる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の効果として、ノックセンサの
信号に重み付けを行なうことにより、周波数分析の誤差
を低減し、ノッキング検出精度を向上することができる
。

【００２９】請求項２の効果として、複数の分析区間を
有するノッキング検出装置において、分析区間の重なり
を持たせることにより、信号重み付けに伴う信号レベル
の減少を補い、信号重み付けによるノッキング検出精度
の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理の説明図である。

【図２】システム構成図である。

【図３】信号取り込み部の構成図である。

【図４】第１実施例の処理手順を説明する図である。

【図５】分析区間の設定方法を示す図である。

【図６】第２実施例の処理手順を説明する図である。

【符号の説明】

１…エアクリーナ、２…熱線式空気流量計、５…スロッ
トルバルブ、６…インテークマニホールド、９…コント
ロールユニット、１３…点火コイル、１５…点火プラグ
、１６…インジェクタ、１７…水温センサ、１８…ノッ
クセンサ、２０…ＣＰＵ、２３…Ａ／Ｄ変換器、２４…
ＲＡＭ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの振動を検出する振動検出手段の
   信号出力を所定のサンプリング周期毎にデータとして取
   り込み、これを周波数分析してスペクトルを求めること
   により、ノッキングの有無を検出するエンジンのノッキ
   ング検出装置において、取り込まれた信号出力の各デー
   タに重み付けを行い、重み付けされたデータについて周
   波数分析を行うことによりノッキングの有無を判定する
   ことを特徴とするノッキング検出方法。
2. 【請求項２】請求項１のノッキング検出装置において、
   取り込まれたデータを、複数の、時間的に重なりを持っ
   たデータ列に分割し、それぞれのデータ列について重み
   付けを行った後、各データ列ごとに周波数分析を行いス
   ペクトルを求め、これらのスペクトルにより、ノッキン
   グの有無を判定することを特徴とするノッキング検出方
   法。