(57)【要約】【課題】ノックセンサに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。【解決手段】ノックセンサに検出される振動強度は機関回転数ＮＥに基づいて気筒毎及び狭周波数帯域毎に設定されている重み付け係数Ｋｃｎ（ｆ）にて重み付けされ、ノック判定用振動強度が算出されている（Ｓ１０６〜Ｓ１１２）。この振動強度に基づいてノック強度Ｎ及び振動波形解析の相関係数Ｋが算出され（Ｓ１１６，Ｓ１１８）、ノック判定に用いられる。このためノックセンサへの気筒間の振動状態差、周波数帯域間の振動状態差及びこれらの差に対する機関回転数ＮＥが与える影響に対応して適切にノック判定できる振動強度を得られるので高精度なノック判定ができる。これとは別に振動強度波形判定において広帯域判定と狭帯域判定とを共に実行することで、ノイズによる波形と実際のノッキング振動の波形とを適切に区別でき、高精度なノック判定ができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項２】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項３】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項４】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項５】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項６】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項７】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項８】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項９】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項１０】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項１１】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項１２】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項１３】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項１４】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項１５】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項１６】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項１７】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項１８】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項１９】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項２０】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項２１】
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内燃機関ノック判定装置。
【請求項２２】
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内燃機関ノッキング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２７３６７号公報（第８−１０頁、図７−１０）
【特許文献２】特開２００８−９６２７９号公報（第６−８頁、図４）
【特許文献３】特開２００８−９５６０２号公報（第６−８頁、図２）
【特許文献４】特開平０４−６５６３８号公報（第５−６頁、図５）
【特許文献５】特開平０６−２００８５９号公報（第６−７頁、図１−２）
【特許文献６】特開平１０−２０５３８６号公報（第３−４頁、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施の形態１において内燃機関ノック判定装置により実行されるノッキング制御処理のフローチャート。
【図２】同じく点火時期フィードバック制御処理のフローチャート。
【図３】重み付け係数Ｋｃｎ（ｆ）マップの構成説明図。
【図４】実施の形態１における内燃機関制御系のブロック図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）実施の形態１にてノック振動強度波形解析を説明するためのグラフ。
【図６】実施の形態２のノッキング制御処理のフローチャート。
【図７】同じく点火時期フィードバック制御処理のフローチャート。
【図８】実施の形態２において振動強度頻度分布に基づいて中央値ＶＭと標準偏差σとを設定するためのグラフ。
【図９】（ａ），（ｂ）実施の形態３にて重み付け係数Ｋｗ設定を説明するためのグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
［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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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）。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
［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。
【００８０】
［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。
【００８１】
［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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
＃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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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）。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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）。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
（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。
【０１０２】
（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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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）。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
［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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
＃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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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）。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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）。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
（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。
【０１２８】
（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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
［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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
［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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
［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。
【０１３８】
・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。
【０１３９】
・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。
【０１４０】
・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。
【０１４１】
・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。
【０１４２】
・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。
【０１４３】
・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。
【０１４４】
・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。
【０１４５】
・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。
【符号の説明】
【０１４６】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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