(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関で発生するノックを、イオン電流に重畳する振動成分を抽出して所定の閾値で波形整形し、パルス数でノック強度を示すノックパルス列Ｋｐを発生するノック検出手段と、
前記ノック検出手段から燃焼サイクル毎に出力されるノックパルス列Ｋｐのノックパルス数ｎｐｎをカウントし、このノックパルス数ｎｐｎに基づいてノックの有無を判定するエンジン制御ユニットとを備え、
前記エンジン制御ユニットは、
今回のノックパルス数ｎｐｎが前回のノックパルス数ｎｐｎの最大値ＭＡＸ未満であるサイクルが続く場合、所定期間前回の最大値ＭＡＸをホールドし、更に前記所定期間以降は所定の速度γで前回の最大値ＭＡＸを減算していき、
今回のノックパルス数ｎｐｎが前回の最大値ＭＡＸ以上であれば、今回の最大値ＭＡＸを次式から燃焼サイクル毎に更新し、
今回のＭＡＸ＝前回のＭＡＸ×ε１＋（今回のｎｐｎ−前回のＭＡＸ）×ε２、
（ε１：補正係数、ε２：補正係数）、
ノック判定閾値ＢＧＬを次式から算出する、
ＢＧＬ＝α×今回のＭＡＸ＋β、
（α：定数、β：定数）、
ことを特徴とするノック制御装置。
【請求項２】
前記エンジン制御ユニットは、ノックパルス数ｎｐｎとノック判定閾値ＢＧＬで示されるＳ／Ｎ比（ｎｐｎ／ＢＧＬ）が所定値δ以上か、それ未満かによって前記補正係数ε１、ε２の少なくとも一方を切り替える
ことを特徴とする請求項１記載のノック制御装置。
【請求項３】
前記エンジン制御ユニットは、ノックパルス数ｎｐｎがノック判定閾値ＢＧＬより大きい（ｎｐｎ＞ＢＧＬ）時に、ノックを検出して遅角量を発生させる
ことを特徴とする請求項１記載のノック制御装置。
【請求項４】
前記エンジン制御ユニットは、ノック強度ｎｐを、次式
ｎｐ＝ｎｐｎ／今回のＭＡＸ、又は
ｎｐ＝ｎｐｎ／ＢＧＬ
により算出し、算出されたノック強度ｎｐに応じた遅角量を発生する
ことを特徴とする請求項３記載のノック制御装置。
【請求項５】
前記エンジン制御ユニットは、ノックパルス数ｎｐｎの上限値で制限がかかった場合には、今回の最大値ＭＡＸを更新せずに現在の値を維持し、更に所定点火サイクル間に所定回数以上の異常サイクル（ｎｐｎが上限値以上）が発生した場合にはノック制御を禁止する
ことを特徴とする請求項１記載のノック検出装置。
【請求項６】
前記エンジン制御ユニットは、ノックパルスのＳ／Ｎ比によって切り替えられる前記補正係数ε１、ε２の少なくとも一方の値を、発生している点火時期の遅角量によっても変更する
ことを特徴とする請求項２記載のノック制御装置。
【請求項７】
前記エンジン制御ユニットは、機関の運転条件が急激に変化していると判断した場合には、前記所定の速度γ、前記補正係数ε１、ε２、及び前記定数αのうちの少なくとも一つを所定の期間に亘って減少または増加させる
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のノック制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、イオン電流に重畳する振動成分をパルス化し、そのパルス数によって内燃機関のノック制御を行うノック制御装置に関し、特に、発生するパルス数が外的要因（燃料、プラグ汚損など）によって変化しても安定したノック制御を行うことができるノック制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関において、燃料が燃焼するとイオンが発生することが知られている。そこで、機関の各気筒内に高電圧を印加したプローブを設置することにより、このイオンをイオン電流として検出することができる。更に、このイオン電流には、ノックと同じ振動周波数の振動成分が重畳することが知られており、この振動成分を抽出してノック制御が行われている。
【０００３】
一般的なイオン電流によるノック制御装置では、イグニッションコイルで発生する２次電圧を利用してイオン電流を検出するための高電圧を生成させて、点火のための放電終了後から点火プラグに前記高電圧を印加してイオン電流を測定している。このイオン電流からバンドパスフィルター（ＢＰＦ）によってノック周波数帯の振動成分を抽出し、アンプによる信号増幅を行い、検出閾値との比較によって波形整形してノックパルスを生成している。
図１０は無ノック時のイオン電流波形、増幅された振動成分、およびノックパルスを示している。図１１は同様にノック発生時の波形を示しており、これらの図からノックパルス数によってノック状態の検出が可能であることが分かる。
【０００４】
前記ノックパルスはエンジン制御ユニットに送られ、ノックが発生しているか判定を行い、この判定結果に基づいて点火時期の制御、すなわちノック制御が行われる。
【０００５】
従来のノック判定は、ＥＣＵによってカウントされたノックパルス数（ｎｐｎ）の平均値（ＡＶＥ）と不感帯（ＯＦＳ）から構成されていた。ノックパルス数平均値（ＡＶＥ）は各気筒毎のノックパルス数（ｎｐｎ）の移動平均によって算出される学習値であり、次式により表される。
移動平均：  ＡＶＥ＝ＡＶＥ＋（ｎｐｎ−ＡＶＥ）×Ｋｆｌｔ
ここで、Ｋｆｌｔは補正係数で、０〜１の値である。
一方、不惑帯（ＯＦＳ）はノックパルス数（ｎｐｎ）のばらつきを吸収するための変数であり、内燃機関の回転数・負荷をパラメーターとしたマップ値である。従って、各気筒毎に下式によってバックグランドレベル（ＢＧＬ）を算出し、このバックグランドレベルを用いてノック判定を行っている。
ＢＧＬ＝ＡＶＥ＋ＯＦＳ
図９は実際の内燃機関で得られた無ノック状態におけるｎｐｎ、ＡＶＥおよびＢＧＬの推移である。図９に示されるように大きなパルスは間欠的に発生するため、ＡＶＥのみではＢＧＬは非常に低い位置（値）を推移することになる。そのため、無ノック状態にもかかわらず、ｎｐｎ＞ＢＧＬの場合には、不必要な遅角（ノイズリタード）が発生してしまい、その結果機関のパワーロスが発生する。これを防止するためにＯＦＳを設定するが、図９のように、ＯＦＳがＢＧＬを決定する支配的要因となってしまう傾向がある。
ノック強度（ｎｐ）は、次式
ｎｐ＝ｎｐｎ−ＢＧＬ    （ここで、ｎｐ≧０  の制限あり）
で表され、ｎｐに応じて点火時期の遅角（リタード）量が決定される。
ｎｐ≧１、すなわちノックが発生したと判断された場合には、ＡＶＥ算出のためのＫｆｌｔを切り替えて、ＢＧＬの不必要な上昇が抑えられている。更に、ｎｐ＜１でも、ｎｐｎ≧ＡＶＥの場合と、ｎｐｎ＜ＡＶＥの場合とで、Ｋｆｌｔの切り替えが行われる。
また、遅角量には内燃機関の回転数と負荷とをパラメーターとした保持時間があり、この所定の保持時間内に新たな遅角が発生しない場合には、遅角量は所定の速度で減少していく。保持時間中に新たな遅角が発生した場合には、保持時間はその時点からの時間となる。
【０００６】
機関の運転条件の急激な変化は通常、スロットル開度の変化率や回転数の変化率で判定される。これらの条件により急激な変化が発生した（過渡状態）とＥＣＵによって判断されると、所定の期間の間、ＯＦＳマップが過渡用マップに切り替わる。これは、運転状態の変化によって生じるノックパルス数の変化をノックと誤判定しないため、または過渡時に発生するノックの検出性を高めるために行われるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来方式では、ＡＶＥの追従性を最大にしてもＡＶＥの最大値はｎｐｎであり、ｎｐｎのばらつきによるノイズリタードを回避するためには、ｎｐｎのばらつき以上のＯＦＳが必要になる。
しかしながら、燃料やプラグの種類、プラグ汚損の影響または内燃機関の経時変化などにより、ｎｐｎの発生数が変化すると、当然ながら適正なＯＦＳも変化するため、この方式ではｎｐｎの外的要因による変化に対応できないという問題点があった。これらの要因により適正なＯＦＳが設定値よりも大きくなると、すなわちＯＦＳが不足した場合、ＡＶＥの学習効果によってＢＧＬはほぼｎｐｎ相当となるが、ノックの判定条件が、ｎｐ≧１でＫｆｌｔを切り替えるため、平均的なばらつき範囲であってもノックと判定し易く、ノックが発生していない状態にもかかわらず遅角が発生し、遅角量が最大値に達してしまうという問題点があった。
【０００８】
すなわち、Ｋｆｌｔを変更してＡＶＥの追従性を向上しても、ＡＶＥの最大値はｎｐｎでありノックパルス数のばらつきによるノイズリタードを防止するためには、このばらつき以上のＯＦＳを必要とするが、このばらつきは各種の条件によって様々に変化してしまう。
【０００９】
また、前述の理由で全気筒の最大ばらつきでＯＦＳを設定することになると、ノックパルス数の少ない場合やノックパルス数の少ない気筒があると、ノックが発生していても検出不能に陥ってしまうという問題点がある。
そこで本発明は、ノックパルス数（ｎｐｎ）の最大値（ＭＡＸ）に基づいてノック判定を行うことにより、前述した問題点を解決することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るノック制御装置は、内燃機関で発生するノックを、イオン電流に重畳する振動成分を抽出して所定の閾値で波形整形し、パルス数でノック強度を示すノックパルス列Ｋｐを発生するノック検出手段と、前記ノック検出手段から燃焼サイクル毎に出力されるノックパルス列Ｋｐのノックパルス数ｎｐｎをカウントし、このノックパルス数ｎｐｎに基づいてノックの有無を判定するエンジン制御ユニットとを備え、前記エンジン制御ユニットは、今回のノックパルス数ｎｐｎが前回のノックパルス数ｎｐｎの最大値ＭＡＸ未満であるサイクルが続く場合、所定期間前回の最大値ＭＡＸをホールドし、更に前記所定期間以降は所定の速度γで前回の最大値ＭＡＸを減算していき、今回のノックパルス数ｎｐｎが前回の最大値ＭＡＸ以上であれば、今回の最大値ＭＡＸを次式から燃焼サイクル毎に更新し、今回のＭＡＸ＝前回のＭＡＸ×ε１＋（今回のｎｐｎ−前回のＭＡＸ）×ε２、（ε１：補正係数、ε２：補正係数）、ノック判定閾値ＢＧＬを次式から算出する、ＢＧＬ＝α×今回のＭＡＸ＋β、（α：定数、β：定数）、ものである。
また、前記エンジン制御ユニットは、ノックパルス数ｎｐｎとノック判定閾値ＢＧＬで示されるＳ／Ｎ比（ｎｐｎ／ＢＧＬ）が所定値δ以上か、それ未満かによって前記補正係数ε１、ε２の少なくとも一方を切り替えるものである。
また、前記エンジン制御ユニットは、ノックパルス数ｎｐｎがノック判定閾値ＢＧＬより大きい（ｎｐｎ＞ＢＧＬ）時に、ノックを検出して遅角量を発生させるものである。
また、前記エンジン制御ユニットは、ノック強度ｎｐを、次式ｎｐ＝ｎｐｎ／今回のＭＡＸ、又はｎｐ＝ｎｐｎ／ＢＧＬにより算出し、算出されたノック強度ｎｐに応じた遅角量を発生するものである。
また、前記エンジン制御ユニットは、ノックパルス数ｎｐｎの上限値で制限がかかった場合には、今回の最大値ＭＡＸを更新せずに現在の値を維持し、更に所定点火サイクル間に所定回数以上の異常サイクル（ｎｐｎが上限値以上）が発生した場合にはノック制御を禁止するものである。
また、前記エンジン制御ユニットは、ノックパルスのＳ／Ｎ比によって切り替えられる前記補正係数ε１、ε２の少なくとも一方の値を、発生している点火時期の遅角量によっても変更するものである。
さらに、前記エンジン制御ユニットは、機関の運転条件が急激に変化していると判断した場合には、前記所定の速度γ、前記補正係数ε１、ε２、及び前記定数αのうちの少なくとも一つを所定の期間に亘って減少または増加させるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明に係るノック制御装置を概略的に示す構成図であり、各気筒の点火プラグに対してディストリビュータを介した高圧配電を行う場合を示している。図２は図１の各信号の動作波形を示すタイミングチャートであり、イオン電流ｉにノック信号波形が重畳している状態を示している。
【００１３】
図１において、内燃機関（図示せず）のクランク軸にはクランク角センサ１が設けられており、クランク角センサ１は、エンジン回転数に応じたパルスからなるクランク角信号ＳＧＴを出力する。
【００１４】
クランク角信号ＳＧＴの各パルスエッジは、内燃機関の各気筒（図示せず）のクランク角基準位置を示しており、クランク角信号ＳＧＴは、マイクロコンピュータからなるＥＣＵ２に入力されて種々の制御演算に用いられる。
【００１５】
エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２は、ノック検出手段から入力されるノックパルス列Ｋｐのパルス数Ｎをカウントするカウンタ２１と、パルス数Ｎに基づいてノックの有無を判定するための中央演算処理装置（ＣＰＵ）２２とを含む。
【００１６】
また、ＥＣＵ２は、クランク角センサ１からのクランク角信号ＳＧＴを取り込むとともに、各種センサ（図示せず）からの運転情報を取り込み、運転状態に応じた種々の演算を行い、点火コイル４等を含む各種アクチュエータに対して駆動信号を出力する。
【００１７】
点火コイル４に対する駆動信号すなわち点火信号Ｐは、点火コイル４の一次巻線４ａに接続されたパワートランジスタＴＲのベースに印加され、パワートランジスタＴＲをオンオフ制御して一次電流ｉ１を通電遮断する。一次電流ｉ１の遮断により一次電圧Ｖ１が上昇し、点火コイル４の二次巻線４ｂは、さらに昇圧された二次電圧Ｖ２を点火用高電圧（数１０ｋＶ）として発生する。
【００１８】
二次巻線４ｂの出力端子に接続されたディストリビュータ７は、内燃機関の回転に同期して、二次電圧Ｖ２を各気筒内の点火プラグ８ａ〜８ｄに順次分配して印加することにより、点火制御気筒の燃焼室内に放電火花を発生させて混合気を燃焼させる。
【００１９】
一次巻線４ａの一端に接続された整流ダイオードＤ１、電流制限用の抵抗器Ｒ、電圧制限用のツェナーダイオードＤＺに並列接続されたコンデンサ９および整流ダイオードＤ２からなる直列回路は、一次巻線４ａの一端からグランドに接続され、コンデンサ９（イオン電流検出用のバイアス電源）に対する充電電流を流す経路を構成している。
【００２０】
ツェナーダイオードＤＺの両端間に並列接続されたコンデンサ９は、一次電圧Ｖ１による充電電流により所定のバイアス電圧ＶＢｉ（数１００Ｖ）に充電されて、イオン電流ｉを検出するためのバイアス電源として機能し、点火プラグ８ａ〜８ｄのうちの点火制御直後の点火プラグを介して放電することによりイオン電流ｉを流す。
【００２１】
コンデンサ９の一端にアノードが接続された高圧ダイオード１１ａ〜１１ｄは、点火極性と同極性となるように各点火プラグ８ａ〜８ｄの一端にカソードが接続されている。コンデンサ９の他端に接続されたイオン電流検出用の抵抗器１２は、イオン電流ｉを電圧変換してイオン電流検出信号Ｅｉとして出力する。
【００２２】
抵抗器１２は、グランドを介して各点火プラグ８ａ〜８ｄの他端に接続されており、コンデンサ９および高圧ダイオード１１ａ〜１１ｄとともに、イオン電流ｉの流れる経路を形成している。
【００２３】
抵抗器１２から出力されたイオン電流検出信号Ｅｉは、波形整形回路１３を介して波形整形信号Ｆｉとなり、続いて、バンドパスフィルタ１４を介してノック信号Ｋｉのみが抽出され、さらに、比較回路１５を介してノックパルス列Ｋｐに変換された後、ＥＣＵ２内のカウンタ２１に入力される。
【００２４】
波形整形回路１３、バンドパスフィルタ１４および比較回路１５は、イオン電流検出信号Ｅｉからノックパルス列Ｋｐを抽出するためのノック検出手段を構成している。ノックパルス列Ｋｐは、ＥＣＵ２内においてパルス数Ｎがカウントされ、パルス数Ｎは、前述のようにノックの有無の判定に用いられる。
【００２５】
ＥＣＵ２は、ノック検出手段から出力されたノックパルス列からノックを判定するものであり、ある特定の気筒の処理を例に挙げて説明する。
まず、内燃機関の特定気筒において燃焼サイクル毎にノック検出手段から出力される各ノックパルス列Ｋｐのノックパルス数（ｎｐｎ）からＭＡＸ値が抽出される。ＭＡＸ値の抽出方法は、前回のＭＡＸ値（ＭＡＸ［ｐ］）とノックパルス数の今回検出値（ｎｐｎ［ｃ］）とを比較し、
ＭＡＸ［ｐ］≧ｎｐｎ［ｃ］
の場合には、今回のＭＡＸ値（ＭＡＸ［ｃ］）として前回のＭＡＸ値をホールドし、ホールド期間が終わっている場合は、所定の速度γで減少させる。すなわち、
ＭＡＸ［ｃ］＝ＭＡＸ［ｐ］−γ
一方、
ＭＡＸ［ｐ］＜ｎｐｎ［ｃ］
の場合には、ＭＡＸ［ｃ］を下式にて更新する。
ＭＡＸ［ｃ］＝ＭＡＸ［ｐ］×ε１＋（ｎｐｎ［ｃ］−ＭＡＸ［ｐ］）×ε２
ここで、ε１及びε２は、補正係数である。
ＭＡＸ値の更新の様子を図４に示す。図４の例では、ＭＡＸ値のホールド期間を０点火としてノック検出性を上げる設定としているが、ノックのＳ／Ｎ比が十分に得られている場合には、ホールド期間を設けた方がノイズリタードの発生を抑えられ有利である。
また、ホールド期間終了後のＭＡＸ値の減少速度γも、前述したホールド期間と同様の理由（ノック検出性とノイズリタードの抑制のバランス）によって決定されるものである。この減少速度γは内燃機関の運転条件によって決まるマップ値でもよいし、ＢＧＬ、ＭＡＸ値、ｎｐｎの関数としてもよい。例えば、減少速度を次式により求めてもよい。
減少速度：  γ＝（ｎｐｎ−ＭＡＸ）×係数
【００２６】
次に、ＢＧＬは下式によって計算される。
ＢＧＬ＝α×ＭＡＸ＋β
ここで、α及びβは定数である。
図４では、α＝１．２、β＝１としているが、α、βは内燃機関の運転条件によって決まるマップ値でもよい。
正規分布を持つデータでは、ＭＡＸ≒平均値＋３σ（σ：標本標準偏差）であることが知られているが、係数αは「平均＋３σ」の３を４、５、．．．相当としていく変数であり、βは常にノイズがＢＧＬを越えることでＭＡＸ値を更新する（ノイズリタードしながらＭＡＸ値を更新する）ことを防止するものである。
このように、β（従来例のＯＦＳ）を小さく設定することにより、ＢＧＬの追従性が向上して、ノックパルスの状態が変化しても安定してノックを検出することが可能である。
【００２７】
前述のＭＡＸ算出式で、ε１＝ε２＝１とすると、ＢＧＬはＭＡＸ値（すなわちｎｐｎ）に追従して変化していくので、１発目のノックを検出するとＢＧＬが上昇してしまい、ＢＧＬが減少する間のノック検出性が悪化してしまう。そこで、ノックを検出した場合には、ＭＡＸ値の更新に補正を行う。
判定条件は
ｎｐｎ／ＢＧＬ≧δ
ここで、δは定数である。
δはノックパルスのＳ／Ｎ比であり、１．５〜１．２として内燃機関の運転条件で決まるマップ値としている。この判定を満たした場合、ε２＝０．３としてＭＡＸ値（ＢＧＬ）の上昇を抑えることにより、ノック検出性を向上させている。（本実施の形態ではδによらず、ε１＝１としており、判定条件を満足しない場合には、ε２＝１としている。）
また、図５に示すように、遅角量が発生すると、ノックが発生しなくなりノックパルス数が減少するが、ノックパルス数が減らない、すなわちノイズパルスが発生している場合には、ＢＧＬは次第に上昇してほぼＭＡＸのα倍で安定するので、β（ＯＦＳ）に頼らずにノイズによる遅角量の発生を回避することが可能である。尚、図５のグラフの実線および破線はそれぞれ本発明および従来例による計算の結果である。
図３は以上の制御動作を示すフローチャートである。次に、この図３を参照して、上記制御動作を簡潔に説明する。
まず、内燃機関の特定気筒において燃焼サイクル毎にノック検出手段から出力されるノックパルス列Ｋｐのノックパルス数（ｎｐｎ［ｃ］）と所定値η（ｎｐｎが理論的にとりうる最大値）とを比較し（ステップＳ１）、ｎｐｎ［ｃ］＞ηであれば、ｎｐｎ［ｃ］＝０として（ステップＳ２）、ステップＳ３に進み、一方、ステップＳ１でｎｐｎ［ｃ］≦ηであれば、直接ステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、ｎｐｎ［ｃ］と前回のｎｐｎの最大値Ｍａｘ［ｐ］とを比較し、Ｍａｘ［ｐ］≧ｎｐｎ［ｃ］であれば、ステップＳ４へ進んで、現在のＭＡＸ値をホールドし、所定のホールド期間以降は、所定の速度で減少させる。すなわち、Ｍａｘ［ｃ］を次式により求める。
Ｍａｘ［ｃ］＝Ｍａｘ［ｐ］−γ
ここで、γは所定値（ＭＡＸ値減少速度）である。
また、ステップＳ３で、Ｍａｘ［ｐ］＜ｎｐｎ［ｃ］であれば、ステップＳ５に進んで、ｎｐｎ［ｃ］／ＢＧＬ［ｐ］と所定値δとを比較する。ｎｐｎ［ｃ］／ＢＧＬ［ｐ］＜δであれば、ステップＳ６でＭＡＸ［ｃ］をｎｐｎ［ｃ］として、ステップＳ８へ進む。
ステップＳ５で、ｎｐｎ［ｃ］／ＢＧＬ［ｐ］≧δであれば、ステップＳ７に進んで、ＭＡＸ［ｃ］を次式により更新する。
ＭＡＸ［ｃ］＝ＭＡＸ［ｐ］×ε１＋（ｎｐｎ［ｃ］−ＭＡＸ［ｐ］）×ε２
ステップＳ８では、ＢＧＬ［ｃ］を次式により更新する。
ＢＧＬ［ｃ］＝α×ＭＡＸ［ｃ］＋β
次に、ステップＳ９で、ＢＧＬ［ｃ］と所定値χとを比較し、ＢＧＬ［ｃ］≧χであれば、処理を終了し、ＢＧＬ［ｃ］＜χであれば、ステップＳ１０へ進んでＢＧＬ［ｃ］＝χとして処理を終了する。
本実施の形態１では、ノックの判定条件をｎｐｎ／ＢＧＬとしたが、ｎｐｎ／ＭＡＸを用いても同等の結果が得られる。また、割り算の分母を零にしないために、ＢＧＬ（又はＭＡＸ）には下限値を設けている。この下限値は回転数と負荷のマップにしてもよい。
【００２８】
ノック強度は従来例と同様に、次式
ノック強度（ｎｐ）＝ｎｐｎ−ＢＧＬ
で示される。このノック強度（ｎｐ）が遅角量に変換され、点火時期の制御が行われる。この遅角量には、所定のホールド時間があり、ホールド後は所定速度で減少する。
【００２９】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、引き算によってノック強度（ｎｐ）を計算しているので、Ｓ／Ｎ比が同じであってもパルス数が多いと遅角量も多く発生する。逆に、パルス数が少ない条件下では、同等のＳ／Ｎ比を持っていても遅角発生量は少なくなってしまうことになる。
これを解消するため、ノックの判定だけを次式、
ｎｐ＝ｎｐｎ−ＢＧＬ
で行い、
ｎｐ＞０
の場合に、下式のＳ／Ｎ比でノック強度を判断することにより、ノック制御性を向上させることができる。
ノック強度（ｎｐ）＝ｎｐｎ／ＭＡＸ、  又は
ｎｐｎ／ＢＧＬ
【００３０】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、ノイズなどの影響によってノックパルスに異常が発生した場合、すなわちパルス割れなどによって通常ではあり得ない数のｎｐｎがカウントされると、ＢＧＬが異常に上昇することになる。そこで、本実施の形態３においては、ｎｐｎに上限値を設け、この上限値を用いてＭＡＸ値の更新を行うものである。これによって、ノイズなどによってＢＧＬが異常に上昇するのを防止することができ、ＢＧＬが適正な値に戻るまでの時間を短縮することによって、ノック検出性が低下することを防止することができる。
【００３１】
実施の形態４．
本実施の形態４では、ｎｐｎに上限値を設け、上限値で制限がかかった場合には、異常が発生したと見なしてＭＡＸ値の更新をせず、現在の値を維持するものである。
また、異常（ｎｐｎが上限値を越える）の頻度（回数）が所定値を越えた場合には、ノック制御を禁止する。これによって、突発的なノイズの直後でもノックを検出することが可能であり、更に瞬間的な異常ではないと判断するとノック制御を禁止するので、より安全に機関を運転することができる。
【００３２】
実施の形態５．
上記実施の形態１では、Ｓ／Ｎ比（ｎｐｎ／ＢＧＬ）によって補正を行っているが、図６に示すように、この補正係数ε２を小さくするとノック検出性は向上するが、ノイズ回避性は低下する。図６中、bord.は切替ポイント値、al-mag.は切替後のε２である。また逆に、図７に示すように、補正係数を大きくすると、ノイズは回避してもノック発生時に十分な遅角量が得られないという問題が発生する。
そこで、遅角量が所定値以下の場合には、ノック検出性を重視した補正係数を設定し、遅角量が十分得られた時点で補正係数を切り替えてノイズ回避を行う。この切り替えを行う遅角量にヒステリシスを持たせるとより、安定した動作が得られる。これによって、ノック検出性とノイズ回避の両方を両立させることが可能となる。
図８では、
遅角量が６゜未満では、
Ｓ／Ｎ比≧δで、ε２＝０．１
Ｓ／Ｎ比＜δで、ε２＝１
また、遅角量が６゜以上では、
Ｓ／Ｎ比≧δで、ε２＝０．３
Ｓ／Ｎ比＜δで、ε２＝１
として、遅角量でも補正係数の切り替えを行っている。また、遅角量が６゜以上では補正係数がε２＝０．３となり、遅角量が５゜未満ではε２＝０．１に戻るというヒステリシスが設けられている。
【００３３】
実施の形態６．
ここまでは、内燃機関の運転条件が緩やかに変化する場合について述べたが、次に運転条件が急激に変化する状態（過渡状態）について説明する。過渡状態とは、通常はスロットルの変化率が所定値以上、或いは回転数の変化率が所定値以上の場合である。
ノックパルスの発生数は内燃機関の運転状態に応じて変化する。例えば、低回転ではパルス数は少なく、高回転になるとパルス数は増加する。従って、過渡状態では、ノック発生とは関係なくノックパルス数が大きく変化する。
そこで、過渡状態と判断してから所定の期間（又は点火回数）に亘ってＳ／Ｎ比≧δの状態で、補正係数ε２を大きくするとＢＧＬの上昇が早くなり、過渡時に不必要な遅角量が発生してパワーロスが発生するのを防止することができる。この際、ＭＡＸ値減少速度（γ）を小さくしたり、αやδを大きくしてＢＧＬ上昇を早くしても同じような効果が得られる。
【００３４】
実施の形態７．
上記実施の形態６では、過渡状態と判定してからの所定期間に亘って、Ｓ／Ｎ比≧δにおける補正係数ε２を大きくしたが、過渡状態はノックの発生し易い状態でもある。そこで本実施の形態７では、過渡状態と判断してから所定の期間（又は点火回数）に亘ってＳ／Ｎ比≧δの状態で、補正係数ε２を小さくすることでＢＧＬの上昇を遅くしており、これによってノックの発生を極力抑えることが可能である。この際、ＭＡＸ値減少速度（γ）を大きくしたり、αやδを小さくしてＢＧＬ上昇を遅くしても同じような効果が得られる。
【００３５】
実施の形態８．
本実施の形態８では、過渡状態と判定された場合、機関の運転条件がノックパルス数が増える方向に変化しているのか、又はノックパルス数が減る方向に変化しているのかをＥＣＵ２が判断して、ＢＧＬを上がり易くするか下がり易くするかを所定期間に亘って切り替えるものである。これにより、パルス数が増加する傾向にあると判断された場合には、上記実施の形態６と同様に、パラメーターの設定を変更してＢＧＬの上昇を早くすることによりノイズリタードを防止することができ、更にパルス数が減少する傾向にある場合には、上記実施の形態７と同様に、パラメーターを変更してＢＧＬの減少を早くしてノックの検出性を向上させることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るノック制御装置は、内燃機関で発生するノックを、イオン電流に重畳する振動成分を抽出して所定の閾値で波形整形し、パルス数でノック強度を示すノックパルス列Ｋｐを発生するノック検出手段と、前記ノック検出手段から燃焼サイクル毎に出力されるノックパルス列Ｋｐのノックパルス数ｎｐｎをカウントし、このノックパルス数ｎｐｎに基づいてノックの有無を判定するエンジン制御ユニットとを備え、前記エンジン制御ユニットは、今回のノックパルス数ｎｐｎが前回のノックパルス数ｎｐｎの最大値ＭＡＸ未満であるサイクルが続く場合、所定期間前回の最大値ＭＡＸをホールドし、更に前記所定期間以降は所定の速度γで前回の最大値ＭＡＸを減算していき、今回のノックパルス数ｎｐｎが前回の最大値ＭＡＸ以上であれば、今回の最大値ＭＡＸを次式から燃焼サイクル毎に更新し、今回のＭＡＸ＝前回のＭＡＸ×ε１＋（今回のｎｐｎ−前回のＭＡＸ）×ε２、（ε１：補正係数、ε２：補正係数）、ノック判定閾値ＢＧＬを次式から算出する、ＢＧＬ＝α×今回のＭＡＸ＋β、（α：定数、β：定数）、ので、β（従来のＯＦＳ）を１としても十分動作可能であり、パルス数が小さくなっても安定してノックを検出することができる。また、ノック、無ノック状態でｎｐｎのＳ／Ｎ比が十分大きければＭＡＸにホールド期間を設けることにより、ノイズリタードを防止することができる。さらに、ホールド期間を零にすればＭＡＸのｎｐｎに対する追従性が向上するので、ノック検出性を向上することができる。
また、前記エンジン制御ユニットは、ノックパルス数ｎｐｎとノック判定閾値ＢＧＬで示されるＳ／Ｎ比（ｎｐｎ／ＢＧＬ）が所定値δ以上か、それ未満かによって前記補正係数ε１、ε２の少なくとも一方を切り替えるので、ノックと判定したサイクルでは、ＭＡＸの更新に補正を行うことにより、良好なノック検出性を維持しながらノイズを回避することができる。また、この補正（補正係数の切り替え）はＳ／Ｎ比に基づいて行われるので、ノックパルス数に影響されずに安定した判定を行うことができる。さらに、従来例では、ＯＦＳマップを切り替えたが、本発明では係数を切り替えるだけであり、プログラムの簡略化が可能である。
また、前記エンジン制御ユニットは、ノックパルス数ｎｐｎがノック判定閾値ＢＧＬより大きい（ｎｐｎ＞ＢＧＬ）時に、ノックを検出して遅角量を発生させ、また、ノック強度ｎｐを、次式ｎｐ＝ｎｐｎ／今回のＭＡＸ、又はｎｐ＝ｎｐｎ／ＢＧＬにより算出し、算出されたノック強度ｎｐに応じた遅角量を発生するので、ノックパルス数が少ない運転条件では、遅角量が少なくなるのを防止し、ノックパルス数が多い運転条件では、遅角量が過剰に発生するのを防止することができる。
また、前記エンジン制御ユニットは、ノックパルス数ｎｐｎの上限値で制限がかかった場合には、今回の最大値ＭＡＸを更新せずに現在の値を維持し、更に所定点火サイクル間に所定回数以上の異常サイクル（ｎｐｎが上限値以上）が発生した場合にはノック制御を禁止するので、ＢＧＬの異常な上昇を防止することができ、これにより、ノイズなどの異常発生の直後でもノックを検出することが可能である。さらに、異常の発生頻度が所定の値を越えた場合にはノック制御を禁止することにより、機関をより安全に運転することができる。
また、前記エンジン制御ユニットは、ノックパルスのＳ／Ｎ比によって切り替えられる前記補正係数ε１、ε２の少なくとも一方の値を、発生している点火時期の遅角量によっても変更するので、ノック検出性を確保しつつ、ノイズを回避することが可能である。すなわち、遅角量の立ち上がり時期にはＢＧＬの上昇を遅くし、ある程度以上の遅角が発生したらＢＧＬの上昇速度を早くすることにより、ノック検出性とノイズ回避性能とを両立させることができる。
さらに、前記エンジン制御ユニットは、機関の運転条件が急激に変化していると判断した場合には、前記所定の速度γ、前記補正係数ε１、ε２、及び前記定数αのうちの少なくとも一つを所定の期間に亘って減少させることにより、ＢＧＬの上昇を遅くしてノック検出性を高めて、ノックの発生を抑えることができ、或いはまた、前記所定の速度γ、前記補正係数ε１、ε２、及び前記定数αのうちの少なくとも一つを所定の期間に亘って増加させることにより、ＢＧＬの上昇を早くしてノイズリタードの発生を抑えて、機関のパワーロスを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るノック制御装置を概略的に示す構成図である。
【図２】  図１の各信号の動作波形を示すタイミングチャートである。
【図３】  本発明によるノックを判定するためのフローチャートである。
【図４】  本発明によるＭＡＸ値の推移を表す図である。
【図５】  本発明によるノイズ回避例を表す図である。
【図６】  本発明に係るノック制御装置の動作例（εが大のとき）を表す図である。
【図７】  本発明に係るノック制御装置の動作例（εが小のとき）を表す図である。
【図８】  本発明に係るノック制御装置の動作例（εを切り替えるとき）を表す図である。
【図９】  従来装置の無ノック状態でのｎｐｎ、ＡＶＥおよびＢＧＬの推移を表す図である。
【図１０】  従来例の無ノック時のイオン電流波形図である。
【図１１】  従来例のノック発生時のイオン電流波形図である。
【符号の説明】
２  エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、１３  波形成形回路（ノック検出手段）、１４  バンドパスフィルタ（ノック検出手段）、１５  比較回路（ノック検出手段）。
【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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【図１０】
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【図１１】
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