(57)【要約】【課題】ノックセンサ信号の分布の形状に拘わらず、綿密な適合を行うことなく正確なノック判定レベルを設定できる内燃機関のノック制御装置を得る。【解決手段】内燃機関のノックを検出するノックセンサ４と、ノックセンサ信号に対し、ＤＦＴにより周波数解析を実施し、ノック強度を算出する信号処理部４１と、前記ノック強度の平均値を算出し、前記平均値から、頻度分布全体のノック強度の全体分散値、前記平均値よりも上側のノック強度の上側分散値及び前記平均値よりも下側のノック強度の下側分散値を算出し、前記全体分散値から前記ノック強度の標準偏差を算出し、ノック強度の頻度分布が所定の信頼区間となるような値を信頼係数として予め設定しておき、前記上側分散値及び下側分散値に基づき信頼係数を補正し、前記平均値と、前記標準偏差に補正信頼係数を掛けた値との和をノック判定レベルとして設定するノック判定レベル設定部４２、４３とを設けた。【選択図】図３
2010159642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のノックを検出するためのノックセンサと、
前記ノックセンサから出力されたノックセンサ信号に対し、気筒毎、点火サイクル毎に、離散フーリエ変換により周波数解析を実施し、ノック強度を算出する信号処理部と、
前記ノック強度の平均値を算出し、
前記平均値から、頻度分布全体のノック強度の分散値である全体分散値、前記平均値よりも上側のノック強度の分散値である上側分散値、及び前記平均値よりも下側のノック強度の分散値である下側分散値を算出し、
前記全体分散値から前記ノック強度の標準偏差を算出し、
ノック強度の頻度分布が所定の信頼区間となるような値を信頼係数として予め設定しておき、前記上側分散値及び前記下側分散値に基づいて前記信頼係数を補正して補正信頼係数として算出し、
前記平均値と、前記標準偏差に前記補正信頼係数を掛けた値との和をノック判定レベルとして設定するノック判定レベル設定部と
を備えたことを特徴とする内燃機関のノック制御装置。
【請求項２】
前記ノック判定レベル設定部は、前記標準偏差を算出する前に、算出した前記全体分散値、前記上側分散値、及び前記下側分散値に対してなまし処理を施す
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項３】
前記ノック判定レベル設定部は、
２×信頼係数×上側分散値／（下側分散値＋上側分散値）
により前記補正信頼係数を算出する
ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項４】
前記ノック判定レベル設定部は、前記補正信頼係数の最小値が前記信頼係数となるように前記補正信頼係数を算出する
ことを特徴とする請求項３記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項５】
前記信頼係数は、ノックが発生していない状態をノックが発生していると誤検出する確率が所定値となるように、予め実験的に設定される
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項６】
前記信頼係数は、機関回転及び、又は機関負荷を表すパラメータを軸としてマップで設定される
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項７】
内燃機関のノックを検出するためのノックセンサと、
前記ノックセンサから出力されたノックセンサ信号に対し、気筒毎、点火サイクル毎に、離散フーリエ変換により周波数解析を実施し、ノック強度を算出する信号処理部と、
前記ノック強度の平均値を算出し、
前記平均値から、頻度分布全体のノック強度の分散値である全体分散値、前記平均値よりも上側のノック強度の分散値である上側分散値、及び前記平均値よりも下側のノック強度の分散値である下側分散値を算出し、これら上側分散値、及び下側分散値に基づき上側標準偏差、及び下側標準偏差を算出し、
前記全体分散値から前記ノック強度の標準偏差を算出し、
ノック強度の頻度分布が所定の信頼区間となるような値を信頼係数として予め設定しておき、前記上側標準偏差及び前記下側標準偏差に基づいて前記信頼係数を補正して補正信頼係数として算出し、
前記平均値と、前記標準偏差に前記補正信頼係数を掛けた値との和をノック判定レベルとして設定するノック判定レベル設定部と
を備えたことを特徴とする内燃機関のノック制御装置。
【請求項８】
前記ノック判定レベル設定部は、前記標準偏差を算出する前に、算出した前記全体分散値、前記上側標準偏差、及び前記下側標準偏差に対してなまし処理を施す
ことを特徴とする請求項７記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項９】
前記ノック判定レベル設定部は、
２×信頼係数×上側標準偏差／（下側標準偏差＋上側標準偏差）
により前記補正信頼係数を算出する
ことを特徴とする請求項８記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項１０】
前記ノック判定レベル設定部は、前記補正信頼係数の最小値が前記信頼係数となるように前記補正信頼係数を算出する
ことを特徴とする請求項９記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項１１】
前記信頼係数は、ノックが発生していない状態をノックが発生していると誤検出する確率が所定値となるように、予め実験的に設定される
ことを特徴とする請求項７から請求項１０までのいずれかに記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項１２】
前記信頼係数は、機関回転及び、又は機関負荷を表すパラメータを軸としてマップで設定される
ことを特徴とする請求項７から請求項１１までのいずれかに記載の内燃機関のノック制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のノック制御装置に関し、詳しくは、ノック判定レベルの設定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ノックコントロールシステムは、機関の振動を検出するノックセンサからの電気的信号（以下、ノックセンサ信号と記す）が、ある定められたレベル（以下、ノック判定レベルと記す）を超えた場合には、ノックが発生したものと判定し、点火時期を遅角させる。逆に、所定期間ノックが検出されない場合には、ノックコントロールシステムは、点火時期を進角させることにより、点火時期を常にノック限界付近に制御し、機関の燃費、出力特性を最大限に引き出す。
【０００３】
このようなノックコントロールシステムにおいては、ノック判定レベルが極めて重要な意味を持つ。すなわち、ノック判定レベルが大きすぎると、ノックが発生しているにもかかわらずノックが検出されないため、点火時期は進角し、ノックが多発し、ひいては機関の破損に繋がる。また、ノック判定レベルが小さすぎると、ノックが発生していないにもかかわらずノックを検出してしまい、点火時期は遅角し、機関の出力が十分に引き出されない。
【０００４】
このノック判定レベルを設定する方法として、適切なノック判定レベルを作成するために、例えば、ノックセンサ信号のピークホールド値の平均値に、機関回転毎に予め綿密に適合したゲインを乗じて、さらにオフセット電圧を加えて作成する方法が知られている。
【０００５】
また、この他にも、ノックセンサからの出力信号の最大値を対数変換した対数正規分布に基づいてノック判定レベルを補正し、ノック発生の有無を正確に判定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２００７−９７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来から知られているノック判定レベルの設定方法においては、ゲインやオフセットの適合に多大な工数を必要とし、また、同じ内燃機関機種においても製作上の誤差があるため、ゲインやオフセットを綿密に適合したにもかかわらず、ノック判定レベルが不適切な値に設定され、正確なノック検出ができなくなるという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献１で開示される技術では、ノックセンサ信号を対数変換した後に統計処理を施しているため、ノックセンサ信号の分布が対数正規分布とならないような場合においては、ノック判定レベルが不適切な値に設定され、正確なノック検出ができなくなるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、ノックセンサ信号の分布の形状にかかわらず、綿密な適合を行うことなく正確なノック判定レベルを設定することができる内燃機関のノック制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る内燃機関のノック制御装置は、内燃機関のノックを検出するためのノックセンサと、前記ノックセンサから出力されたノックセンサ信号に対し、気筒毎、点火サイクル毎に、離散フーリエ変換により周波数解析を実施し、ノック強度を算出する信号処理部と、前記ノック強度の平均値を算出し、前記平均値から、頻度分布全体のノック強度の分散値である全体分散値、前記平均値よりも上側のノック強度の分散値である上側分散値、及び前記平均値よりも下側のノック強度の分散値である下側分散値を算出し、前記全体分散値から前記ノック強度の標準偏差を算出し、ノック強度の頻度分布が所定の信頼区間となるような値を信頼係数として予め設定しておき、前記上側分散値及び前記下側分散値に基づいて前記信頼係数を補正して補正信頼係数として算出し、前記平均値と、前記標準偏差に前記補正信頼係数を掛けた値との和をノック判定レベルとして設定するノック判定レベル設定部とを設けたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る内燃機関のノック制御装置は、内燃機関やノックセンサの製造バラツキ、運転状態等、ノック強度の頻度分布が変化しうる様々な要因に対して、ノック判定レベルを自動的に補正することができるため、綿密な適合を行うことなく、ノック判定レベルを適切な値に設定することができ、ノックの発生状態を精度良く検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関周辺の断面概略構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る電子制御ユニットの内部の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る内燃機関のノック制御装置のＡ／Ｄ変換器及び信号処理部の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】ノックが発生していない時の正規分布に従うノック強度の頻度分布図である。
【図６】ノックが発生している時の正規分布に従うノック強度の頻度分布図である。
【図７】ノックが発生していない時の実際のノック強度の頻度分布図である。
【図８】対数変換処理前後におけるノック強度の頻度分布図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る内燃機関のノック制御装置のノック強度の頻度分布図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る内燃機関のノック制御装置のノック判定レベル設定部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１４】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る内燃機関のノック制御装置について図１から図１０までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関周辺の断面概略構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１５】
図１において、吸気通路の上流（左側）に設置され吸入空気流量を測定するエアフロセンサ１と、後述する電子制御式スロットルバルブの開度を測定するスロットル開度センサ２と、後述する電子制御式スロットルバルブの下流のサージタンク６内の圧力を測定するインマニ圧センサ３と、内燃機関８の振動（ノック）を検出するためのノックセンサ４と、内燃機関８の回転速度やクランク角度を検出するためにクランク軸に設けられたプレートのエッジを検出するためのクランク角センサ５とが設けられている。
【００１６】
また、吸気通路の上流に設置され吸入空気流量を調整するために電子的に制御される電子制御式スロットルバルブ１１と、サージタンク６の底面に接続された電子制御式ＥＧＲバルブ１２と、サージタンク６の下流の吸気通路に設置され燃料を噴射するインジェクタ１３と、内燃機関８のシリンダ内の混合気に点火するための点火コイル１４及び点火プラグ７とが設けられている。
【００１７】
なお、エアフロセンサ１とインマニ圧センサ３に関しては、両方とも設けてもよいし、いずれか一方のみ設けてもよい。また、インジェクタ１３は、内燃機関８のシリンダに直接噴射できるように設けてもよい。
【００１８】
図２は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図２において、エアフロセンサ１で測定された吸入空気流量と、スロットル開度センサ２で測定された電子制御式スロットルバルブ１１の開度と、インマニ圧センサ３で測定されたインマニ圧と、ノックセンサ４で測定された内燃機関の振動波形と、クランク角センサ５より出力されるクランク軸に設けられたプレートのエッジに同期したパルスは、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００に入力される。また、上記以外の各種センサからもＥＣＵ１００に測定値が入力される。さらに、他のコントローラ（例えば、自動変速機制御、ブレーキ制御、トラクション制御等の制御システム）からの信号もＥＣＵ１００に入力される。
【００２０】
このＥＣＵ１００は、アクセル開度や内燃機関の運転状態などを基にして目標スロットル開度を算出して電子制御式スロットルバルブ１１を制御する。また、ＥＣＵ１００は、その時の運転状態に応じて、電子制御式ＥＧＲバルブ１２の開度を制御し、目標空燃比を達成するようにインジェクタ１３を駆動し、目標点火時期を達成するように点火コイル１４への通電を制御する。
【００２１】
なお、後述の方法でノックが検出された場合には、ＥＣＵ１００は、目標点火時期を遅角側（リタード側）に設定することでノックの発生を抑制する制御も行う。さらに、ＥＣＵ１００は、上記以外の各種アクチュエータへの指示値も算出する。
【００２２】
図３は、この発明の実施の形態１に係る電子制御ユニットの内部の構成を示すブロック図である。
【００２３】
図３において、電子制御ユニット１００は、各種Ｉ／Ｆ回路２０と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３０と、マイクロコンピュータ４０とが設けられている。
【００２４】
ノック制御用のＩ／Ｆ回路２０は、ノックセンサの信号出力の高周波成分を除去するためのローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１である。
【００２５】
マイクロコンピュータ４０は、各種のプログラムや信頼係数マップなどの各種の定数を記憶するＲＯＭ領域と、プログラムを実行した際の変数を記憶するＲＡＭ領域等から構成されている。
【００２６】
マイクロコンピュータ４０のＲＯＭ領域には、それぞれプログラムである、信号処理部４１と、周波数毎のノック判定レベル設定部４２、４３と、周波数毎の比較演算部４４、４５と、ノック判定部４６と、点火時期演算部４７とが記憶されている。
【００２７】
つぎに、この実施の形態１に係る内燃機関のノック制御装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換器３０は、ノックセンサ信号に対して、一定の時間間隔（例えば、１０μｓや２０μｓ等）毎にＡ／Ｄ変換を実行する。なお、このＡ／Ｄ変換器３０は、Ａ／Ｄ変換を、常時行うようにしてもいいし、ノックが発生する期間（例えば、上死点ＴＤＣ（Top Dead Center）からＡＴＤＣ（After Top Dead Center）５０°ＣＡ（Crank Angle）等。以下、ノック検出ウインドウと記す）のみ行うようにしてもよい。
【００２９】
信号処理部４１は、Ａ／Ｄ変換したノックセンサ信号に対し、気筒毎、点火サイクル毎に、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）により周波数解析を実施する。そして、信号処理部４１は、それぞれ異なる複数個のノック固有周波数成分のスペクトルを算出し、ノック強度ＶＫＮＫに相関のある値、すなわち、スペクトルのピークホールド値ＶＰＨ及び平均値ＶＡＶＥを算出する。
【００３０】
この信号処理部４１によりスペクトルのピークホールド値ＶＰＨ及び平均値ＶＡＶＥが算出される様子について、図４を用いて説明する。図４は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のノック制御装置のＡ／Ｄ変換器及び信号処理部の動作を示すタイミングチャートである。
【００３１】
図４において、（ａ）は、ノック検出ウインドウを示す。また、（ｂ）は、ノックセンサ信号、（ｃ）は、Ａ／Ｄ変換、（ｄ）は、観測区間、（ｅ）は、ＤＦＴ処理をそれぞれ示す。
【００３２】
つまり、図４（ｃ）は、ノック検出ウインドウ開期間のノックセンサ信号を２０μｓ毎にＡ／Ｄ変換する処理を示している。
【００３３】
次に、図４（ｃ）で取り込んだノックセンサ信号に対し、図４（ｅ）は、それぞれの観測区間に区切られ、ＤＦＴ処理により、それぞれの観測区間毎に、複数個のノック固有周波数成分のスペクトルを算出する処理を示している。つまり、信号処理部４１は、ノック検出ウインドウ開期間のスペクトル最大値をピークホールド値ＶＰＨとして算出し、また、ノック検出ウインドウ開期間のスペクトル積算値をノック検出ウインドウ開期間で除算して平均値ＶＡＶＥを算出する。
【００３４】
なお、図４（ｄ）は、観測区間を１／２ずつオーバーラップさせて時間方向に移動させている。これは、観測区間を単純に区切っただけでは（例えば、観測区間の［１］、［３］、［５］、…のみを使用した場合）、時間方向の精度が悪くなることから、時間精度を向上させるために行った処置である。本実施の形態においては、観測区間を１／２ずつオーパーラップさせたが、解析対象の周波数に応じて、例えば観測区間を２／３ずつオーバーラップさせるようにしても良い。
【００３５】
信号処理部４１で算出されたピークホールド値ＶＰＨ及び平均値ＶＡＶＥを用いて、ノック固有周波数毎に、ノック判定レベル設定部４２及び４３は、ノック判定レベルＶＴＨＰ及びＶＴＨＡを設定する。これらノック判定レベル設定部４２及び４３の動作の詳細については後述する。
【００３６】
比較演算部４４は、ピークホールド値ＶＰＨがノック判定レベルＶＴＨＰよりも大きいか否かを演算する。また、比較演算部４５は、平均値ＶＡＶＥがノック判定レベルＶＴＨＡよりも大きいか否かを演算する。
【００３７】
ノック判定部４６は、ノック固有周波数毎の比較演算部４４、４５の演算結果に基づいて、ノックの発生有無や、ノック強度を判定する。１つのノック固有周波数に着目すると、ノック判定部４６は、ピークホールド値ＶＰＨがノック判定レベルＶＴＨＰよりも大きい場合には、内燃機関８にノックが発生していると判定する場合がある。ノック判定部４６は、平均値ＶＡＶＥがノック判定レベルＶＴＨＡよりも大きい場合には、内燃機関８にノックが発生していると判定する場合がある。さらに、ノック判定部４６は、ピークホールド値ＶＰＨと平均値ＶＡＶＥの論理和をとって判定する場合があり、ピークホールド値ＶＰＨがノック判定レベルＶＴＨＰよりも大きい場合、又は平均値ＶＡＶＥがノック判定レベルＶＴＨＡよりも大きい場合には、内燃機関８にノックが発生していると判定する。また、ノック判定部４６は、ピークホールド値ＶＰＨと平均値ＶＡＶＥの論理積をとって判定する場合があり、ピークホールド値ＶＰＨがノック判定レベルＶＴＨＰよりも大きい場合、及び平均値ＶＡＶＥがノック判定レベルＶＴＨＡよりも大きい場合には、内燃機関８にノックが発生していると判定する。
【００３８】
複数のノック固有周波数のうち、特定のノック固有周波数について、ノック判定部４６は、ピークホールド値ＶＰＨがノック判定レベルＶＴＨＰよりも大きい場合には、内燃機関８にノックが発生していると判定する場合がある。また、ノック判定部４６は、平均値ＶＡＶＥがノック判定レベルＶＴＨＡよりも大きい場合には、内燃機関８にノックが発生していると判定する場合がある。以下、上記の１つのノック固有周波数に着目する場合と同様である。
【００３９】
複数のノック固有周波数について、ノック判定部４６は、周波数毎の判定結果を論理和、あるいは論理積をとって、内燃機関８にノックが発生していると判定する場合がある。
【００４０】
逆に、ノック判定部４６は、ピークホールド値ＶＰＨがノック判定レベルＶＴＨＰ以下の場合、平均値ＶＡＶＥがノック判定レベルＶＴＨＡ以下の場合には、内燃機関８にノックが発生していないと判定する。
【００４１】
点火時期演算部４７は、ノックの発生状況に応じて点火時期を調整する。点火時期演算部４７は、ノック判定部４６により内燃機関８にノックが発生していると判定された場合には、点火時期を遅角する。また、点火時期演算部４７は、ノック判定部４６により内燃機関８にノックが発生していないと判定された場合には、点火時期を進角する。
【００４２】
次に、ノック判定レベル設定部４２、４３の動作について詳細に説明する。図５は、ノックが発生していない時の正規分布に従うノック強度の頻度分布図である。図６は、ノックが発生している時の正規分布に従うノック強度の頻度分布図である。図７は、ノックが発生していない時の実際のノック強度の頻度分布図である。図８は、対数変換処理前後におけるノック強度の頻度分布図である。図９は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のノック制御装置のノック強度の頻度分布図である。
【００４３】
まず、ノック強度ＶＫＮＫ（本実施の形態においては、ピークホールド値ＶＰＨもしくは平均値ＶＡＶＥのこと）の頻度分布を統計処理することで、ノック判定レベルを設定する方法について、図５を用いて説明する。
【００４４】
図５に示すように、ノック強度の頻度分布が正規分布に従う場合には、分布の標準偏差ＶＳＤと中央値ＶＭから、次の式（１）に基づいてノック判定レベルＶＴＨを算出することができる。
【００４５】
ＶＴＨ＝ＶＭ＋ＫＲ×ＶＳＤ                                              （１）
【００４６】
ここで、ＫＲは、データの信頼区間を決定する信頼係数であり、分布が正規分布に従う場合には、ＫＲ＝３の設定で９９．７％の信頼区間をとることが知られている。信頼係数ＫＲは、ノックが発生していない状態をノックが発生していると誤検出する確率が所定値となるように、予め実験的に設定しておく。予め実験等から得られたデータや知見から、ノックが発生していない状態をノックが発生していると判定する確率に基づいて、信頼係数を設定することで、ノックが発生していないデータが任意の信頼区間に分布するように設定することができるため、ノック判定レベルを適切な値に設定することができ、ノックの発生状態を精度良く検出することができる。
【００４７】
また、この信頼係数ＫＲは、予め機関回転及び、又は機関負荷に相関にあるパラメータを軸としてマップで設定しておく。すなわち、機関回転又は機関負荷に相関にあるパラメータを第１の軸（例えば、Ｘ軸）、信頼係数ＫＲを第２の軸（例えば、Ｙ軸）として、２次元の信頼係数マップを作成してマイクロコンピュータ４０のＲＯＭ領域に記憶する。あるいは、機関回転又は機関負荷に相関にあるパラメータを第１の軸（例えば、Ｘ軸）、機関負荷又は機関回転に相関にあるパラメータを第２の軸（例えば、Ｙ軸）、信頼係数ＫＲを第３の軸（例えば、Ｚ軸）として、３次元の信頼係数マップを作成してマイクロコンピュータ４０のＲＯＭ領域に記憶する。信頼係数ＫＲをマップで設定することにより、ノック強度が運転状態によって異なる分布形状となるような場合においても、適切に信頼係数を設定することができるため、ノック判定レベルを適切な値に設定することができ、ノックの発生状態を精度良く検出することができる。
【００４８】
図６に示すように、ノック強度ＶＫＮＫがノック判定レベルＶＴＨよりも大きい場合には、ノックが発生していると判定し、そのときのノック強度ＶＫＮＫをノック判定レベルの算出には用いない。
【００４９】
しかしながら、実際には、ノック強度ＶＫＮＫの分布が正規分布となることは少なく、多くは、図７に示すように右側に歪んだ分布形状となる。このため、ノック強度ＶＫＮＫの分布を正規分布とみなしてノック判定レベルを設定する方法では、ノックが発生していないにもかかわらず、ノック強度ＶＫＮＫがノック判定レベルＶＴＨよりも大きくなってしまい、ノックが発生していると誤検出してしまう。
【００５０】
図７のような分布の歪みを取り除くために、ノック強度ＶＫＮＫに対して対数変換を施すことで分布形状を対数正規分布とした後で、統計処理によりノック判定レベルを算出する方法も知られている。
【００５１】
しかしながら、図８に示すように、ノック固有周波数や運転状態によってノック強度ＶＫＮＫの分布は様々な形状となるため、対数変換をすることによって、逆に左側に歪んだ分布形状となってしまうおそれがある。これにより、ノック判定レベルの設定値が大きくなりすぎるため、ノックが発生しているにもかかわらず、ノック強度ＶＫＮＫがノック判定レベルＶＴＨよりも小さくなってしまい、ノックを検出できない。
【００５２】
そこで、本実施の形態においては、ノック強度ＶＫＮＫの頻度分布の歪みに基づいて前述した信頼係数ＫＲを補正することで、ノック判定レベルを適切な値に設定する。
【００５３】
本実施の形態においては、図９に示すように、ノック強度ＶＫＮＫの歪みを表す指標として、中央値ＶＭより上（右）側のデータの分散値ＶＶＲＨと、中央値ＶＭより下（左）側のデータの分散値ＶＶＲＬを用いる。あるいは、中央値ＶＭより上（右）側のデータの標準偏差ＶＳＤＨと、中央値ＶＭより下側のデータの標準偏差ＶＳＤＬを用いる。これらの値に基づいて、信頼係数ＫＲを補正することで、補正信頼係数ＫＲＣを算出する。
【００５４】
すなわち、上側分散値ＶＶＲＨと下側分散値ＶＶＲＬを用いた場合には、ＫＲＣ：２×ＫＲ＝ＶＶＲＨ：（ＶＶＲＬ＋ＶＶＲＨ）の関係から、次の式（２）に基づいて補正信頼係数ＫＲＣを算出することができる。
【００５５】
ＫＲＣ＝２×ＫＲ×｛ＶＶＲＨ／（ＶＶＲＬ＋ＶＶＲＨ）｝                  （２）
【００５６】
同様に、上側標準偏差ＶＳＤＨと下側標準偏差ＶＳＤＬを用いた場合についても、次の式（３）に基づいて補正信頼係数ＫＲＣを算出することができる。
【００５７】
ＫＲＣ＝２×ＫＲ×｛ＶＳＤＨ／（ＶＳＤＬ＋ＶＳＤＨ）｝                  （３）
【００５８】
これにより、分布の歪みに応じて、常に信頼係数ＫＲが補正されるため、内燃機関８やノックセンサ４の製造バラツキ等に起因する、ノック強度ＶＫＮＫの頻度分布の歪みの影響をうけることなく、また、綿密な適合を要することなく、適切な値にノック判定レベルＶＴＨを設定することができる。
【００５９】
続いて、ノック判定レベル設定部４２、４３の動作についてフローチャートを参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のノック制御装置のノック判定レベル設定部の動作を示すフローチャートである。ノック判定レベル設定部４２、４３は、１点火サイクル毎にノック判定レベルＶＴＨ（ＶＴＨＰ、ＶＴＨＡ）を設定する。
【００６０】
まず、ステップ１０１において、ノック判定レベル設定部４２、４３は、ノック強度ＶＫＮＫ（ピークホールド値ＶＰＨ、平均値ＶＡＶＥ）［ｎ］がノック判定レベルの前回値ＶＴＨ［ｎ−１］よりも大きいか否かを判断する。ノック強度ＶＫＮＫ［ｎ］が、ノック判定レベルの前回値ＶＴＨ［ｎ−１］よりも大きい場合（Ｙｅｓ）には、ノックが発生していると判定し、ステップ１０２へ移行し、前回値ＶＴＨ［ｎ−１］以下の場合（Ｎｏ）には、ステップ１０３へ移行する。
【００６１】
次に、ステップ１０２において、ノック判定レベル設定部４２、４３は、ノック強度の前回値ＶＫＮＫ［ｎ−１］をノック強度の今回値ＶＫＮＫ［ｎ］とする。以降のノック判定レベルの演算には、ノックが発生していると判定したノック強度ＶＫＮＫ［ｎ］を用いない。そして、ステップ１０４へ移行する。
【００６２】
ステップ１０３において、ノック判定レベル設定部４２、４３は、ノック強度ＶＫＮＫ［ｎ］を、以降のノック判定レベルの演算に用いる。
【００６３】
次に、ステップ１０４において、ノック判定レベル設定部４２、４３は、ノック強度ＶＫＮＫ［ｎ］の平均値ＶＢＧＬ［ｎ］を次の式（４）に基づいて算出する。
【００６４】
ＶＢＧＬ［ｎ］＝ＫＢＧＬ×ＶＢＧＬ［ｎ−１］＋（１−ＫＢＧＬ）×ＶＫＮＫ［ｎ］                                                                          （４）
【００６５】
ここで、ＫＢＧＬはフィルタ係数であり、予め機関回転毎に適合された値を用いる。平均値の算出には、上記の一次フィルタ値以外を用いても良く、例えば、移動平均値を用いても良い。
【００６６】
頻度分布の中央値ＶＭを求めるには、分布形状を把握することができるデータ数を、一旦、ＲＡＭ領域に格納しておく必要がある。そのため、多大なＲＡＭ領域を必要とするため、本実施の形態においては、一次フィルタにより、なまし処理を施した平均値ＶＢＧＬを中央値ＶＭの代わりに用いる。
【００６７】
また、ステップ１０１〜１０２において、ノックが発生していると判定した場合に、ノック強度ＶＫＮＫ［ｎ］にノック強度の前回値ＶＫＮＫ［ｎ−１］を用いる代わりに、ノックと判定したノック強度ＶＫＮＫ［ｎ］の影響が小さくなるように、上記のフィルタ係数ＫＢＧＬを調節しても良い。
【００６８】
次に、ステップ１０５において、ノック判定レベル設定部４２、４３は、ノック強度ＶＫＮＫ［ｎ］の分布全体の分散値ＶＶＲ［ｎ］と、平均値ＶＢＧＬ［ｎ］よりも上側のノック強度ＶＫＮＫ［ｎ］の分散値ＶＶＲＨ［ｎ］と、平均値ＶＢＧＬ［ｎ］よりも下側のノック強度ＶＫＮＫ［ｎ］の分散値ＶＶＲＬ［ｎ］を、次の式（５）、式（６）、式（７）に基づいて算出する。
【００６９】
ＶＶＲ［ｎ］＝（ＶＫＮＫ［ｎ］−ＶＢＧＬ［ｎ］）２                      （５）
【００７０】
ＶＶＲＨ［ｎ］＝（ＶＫＮＫ［ｎ］−ＶＢＧＬ［ｎ］）２
（∵ＶＫＮＫ［ｎ］≧ＶＢＧＬ［ｎ］）
＝ＶＶＲＨ［ｎ−１］
（∵ＶＫＮＫ［ｎ］＜ＶＢＧＬ［ｎ］）  （６）
【００７１】
ＶＶＲＬ［ｎ］＝（ＶＫＮＫ［ｎ］−ＶＢＧＬ［ｎ］）２
（∵ＶＫＮＫ［ｎ］≦ＶＢＧＬ［ｎ］））
＝ＶＶＲＬ［ｎ−１］
（∵ＶＫＮＫ［ｎ］＞ＶＢＧＬ［ｎ］））（７）
【００７２】
また、ステップ１０５において、補正信頼係数ＫＲＣの算出において、分散値の代わりに、標準偏差を用いる場合には、ノック判定レベル設定部４２、４３は、次の式（６）'、式（７）'から、上側標準偏差ＶＳＤＨ［ｎ］と下側標準偏差ＶＳＤＬ［ｎ］を算出する。
【００７３】
ＶＳＤＨ［ｎ］＝（ＶＶＲＨ［ｎ］）１／２                              （６）'
【００７４】
ＶＳＤＬ［ｎ］＝（ＶＶＲＬ［ｎ］）１／２                              （７）'
【００７５】
次に、ステップ１０６において、ノック判定レベル設定部４２、４３は、ステップ１０５において求めた各分散値に対して、次の式（８）、式（９）、式（１０）に基づいて、なまし処理を施す。なまし処理により、平均値よりも上側あるいは下側のノック強度分布形状を把握するために、多量のデータをメモリ等に格納しておく必要がないため、メモリ領域を削減することができる。
【００７６】
ＶＦＶＲ  ［ｎ］＝ＫＶＲ  ×ＶＦＶＲ  ［ｎ−１］＋（１−ＫＶＲ  ）×ＶＶＲ  ［ｎ−１］
（８）
【００７７】
ＶＦＶＲＨ［ｎ］＝ＫＶＲＨ×ＶＦＶＲＨ［ｎ−１］＋（１−ＫＶＲＨ）×ＶＶＲＨ［ｎ−１］
（９）
【００７８】
ＶＦＶＲＬ［ｎ］＝ＫＶＲＬ×ＶＦＶＲＬ［ｎ−１］＋（１−ＫＶＲＬ）×ＶＶＲＬ［ｎ−１］
（１０）
【００７９】
ここで、ＫＶＲ、ＫＶＲＨ、ＫＶＲＬは、それぞれフィルタ係数であり、予め機関回転毎に適合された値を用いる。
【００８０】
また、ステップ１０６において、補正信頼係数ＫＲＣの算出において、分散値の代わりに、標準偏差を用いる場合には、ノック判定レベル設定部４２、４３は、上記の式（９）、式（１０）と同様に、上側標準偏差ＶＳＤＨ［ｎ］と下側標準偏差ＶＳＤＬ［ｎ］に対してなまし処理を施し、上側標準偏差ＶＦＳＤＨ［ｎ］と下側標準偏差ＶＦＳＤＬ［ｎ］を算出する。
【００８１】
次に、ステップ１０７において、ノック判定レベル設定部４２、４３は、ノック強度ＶＫＮＫ［ｎ］の標準偏差ＶＳＤ［ｎ］を次の式（１１）に基づいて算出する。
【００８２】
ＶＳＤ［ｎ］＝（ＶＦＶＲ［ｎ］）１／２                                （１１）
【００８３】
ここで、分散値ＶＦＶＲ［ｎ］の代わりに、分散値ＶＦＶＲＬ［ｎ］を用いても良い。
【００８４】
そして、ステップ１０８において、ノック判定レベル設定部４２、４３は、これまでの演算結果を元に、次の式（１２）及び式（１３）に基づいて、補正信頼係数ＫＲＣ及びノック判定レベルＶＴＨ［ｎ］を算出する。
【００８５】
ＫＲＣ＝２×ＫＲ×ＶＦＶＲＨ［ｎ］／（ＶＦＶＲＬ［ｎ］＋ＶＦＶＲＨ［ｎ］）                                                                           （１２）
【００８６】
ＶＴＨ［ｎ］＝ＶＢＧＬ［ｎ］＋ＫＲＣ×ＶＳＤ［ｎ］                    （１３）
【００８７】
ここで、ＫＲは信頼係数であり、前述したように機関回転及び、又は機関負荷に基づいて予め適合された値である。
【００８８】
このとき、補正信頼係数ＫＲＣの最小値が信頼係数ＫＲとなるように制限しても良い。こうすると、ノック判定レベルが、少なくとも予め設定した信頼区間よりも小さく設定されることを防止できるため、ノックが発生していない状態をノックが発生していると誤検出することを抑制することができる。
【００８９】
また、補正信頼係数ＫＲＣの算出において、上側分散値ＶＦＶＲＨ［ｎ］と下側分散値ＶＦＶＲＬ［ｎ］の代わりに、次の式（１４）に示すように、これらの正の平方根である上側標準偏差ＶＦＳＤＨ［ｎ］と下側標準偏差ＶＦＳＤＬ［ｎ］を用いても良い。
【００９０】
ＫＲＣ＝２×ＫＲ×ＶＦＳＤＨ［ｎ］／（ＶＦＳＤＬ［ｎ］＋ＶＦＳＤＨ［ｎ］）                                                                           （１４）
【００９１】
上記の式（１２）、式（１４）ように補正信頼係数ＫＲＣを求めることにより、ノック強度分布の歪みの程度に基づいてノック判定レベルを補正することができ、ノック判定レベルを適切な値に設定することができ、ノックの発生状態を精度良く検出することができる。
【００９２】
本実施の形態においては、平均値、分散値及び標準偏差を算出する際に、フィルタ処理を行うことにより、分布形状を正確に把握するようにしているが、ノック判定レベルの算出精度を更に向上させるために、所定のサンプル数をメモリに格納した上で、分散値、標準偏差及び中央値を算出しても良い。
【００９３】
以上のように、本実施の形態に係る内燃機関のノック制御装置では、ノック強度の分布を統計処理することによりノック判定レベルを設定する際に、ノック強度の分布歪みに応じてノック判定レベルが補正されるため、内燃機関やノックセンサの機差バラツキ等によるノック判定レベルの不適合を抑制することができ、綿密なノック適合を行うことなく、ノックの検出精度を向上することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１  エアフロセンサ、２  スロットル開度センサ、３  インマニ圧センサ、４  ノックセンサ、５  クランク角センサ、６  サージタンク、７  点火プラグ、８  内燃機関、１１  電子制御式スロットルバルブ、１２  電子制御式ＥＧＲバルブ、１３  インジェクタ、１４  点火コイル、２０  Ｉ／Ｆ回路、３０  Ａ／Ｄ変換器、４０  マイクロコンピュータ、４１  信号処理部、４２  ノック判定レベル設定部、４４  比較演算部、４５  比較演算部、４６  ノック判定部、４７  点火時期演算部、１００  電子制御ユニット。
【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】
2010159642.tif 000011
【図１０】
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