(57)【要約】  ノックセンサから出力される第１ノックセンサ信号から低周波成分を除去した第２ノックセンサ信号を出力するハイパスフィルタ部と、前記ハイパスフィルタ部から出力される前記第２ノックセンサ信号の上限値と下限値とが所定の範囲に収まるように、前記第２ノックセンサ信号に対してゲインを調整した第３ノックセンサ信号を出力するバンドパスフィルタ部と、前記バンドパスフィルタ部から出力される前記第３ノックセンサ信号に対して所定の電圧を印加した第４ノックセンサ信号を、ノッキングの有無を判定するノック制御装置に出力するバイアス部と、を備える。
2017122344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノックセンサから出力される第１ノックセンサ信号から低周波成分を除去した第２ノックセンサ信号を出力するハイパスフィルタ部と、
前記ハイパスフィルタ部から出力される前記第２ノックセンサ信号の上限値と下限値とが所定の範囲に収まるように、前記第２ノックセンサ信号に対してゲインを調整した第３ノックセンサ信号を出力するバンドパスフィルタ部と、
前記バンドパスフィルタ部から出力される前記第３ノックセンサ信号に対して所定の電圧を印加した第４ノックセンサ信号を、ノッキングの有無を判定するノック制御装置に出力するバイアス部と、
を備えるノックセンサ信号処理装置。
【請求項２】
前記第１ノックセンサ信号の電圧値に基づいて、前記ノックセンサの故障の有無を判定する故障判定部をさらに備える請求項１に記載のノックセンサ信号処理装置。
【請求項３】
前記ノックセンサに対して並列に接続され、前記ノックセンサから出力される前記第１ノックセンサ信号のゲインを調整することで前記ハイパスフィルタ部に対する過電圧を抑制する第１のコンデンサをさらに備える請求項２に記載のノックセンサ信号処理装置。
【請求項４】
前記ノックセンサに対して並列に接続され、前記故障判定部に入力される前記第１ノックセンサ信号を平滑し、前記故障判定部に出力する第２のコンデンサをさらに備える請求項３に記載のノックセンサ信号処理装置。
【請求項５】
前記第２のコンデンサは、前記第１のコンデンサによりゲインが調整された前記第１ノックセンサ信号が前記故障判定部に出力される経路に接続され、前記第１のコンデンサでゲインが調整された前記第１ノックセンサ信号を平滑化する請求項４に記載のノックセンサ信号処理装置。
【請求項６】
前記所定の範囲は、前記ノック制御装置の取り込み可能な電圧範囲に対応している請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のノックセンサ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノックセンサ信号処理装置に関する。【０００２】
内燃機関に発生するノッキングをノックセンサによって検出し、ノッキングが発生している場合に、ノッキングを抑制するように点火時期を制御するノックコントロールシステムがある。このノックセンサは、内燃機関に発生する振動を自装置に内蔵された圧電素子によって検出し、検出した振動に応じたノックセンサ信号を出力する。この内燃機関に発生する振動には、ノッキングによる振動以外に、内燃機関の振動、内燃機関を搭載した車両が受ける地面からの振動等が含まれる。したがって、ノックセンサから出力されるノックセンサ信号には、ノッキングによる振動以外の振動に応じた振幅の信号が含まれる。ここで、ノックセンサは、内部抵抗を有している。この内部抵抗の抵抗値（以下、「内部抵抗値」という。）は、周囲の温度や湿度等の周囲環境によって変化する。そのため、ノックセンサ信号の振幅は、内部抵抗値の変化の影響を受けて変動する。そこで、ノックセンサ信号の振幅を調整するノックセンサ信号処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のノックセンサ信号処理装置は、ノックセンサから出力されるノックセンサ信号の振幅を予め設定されたゲインで増幅し、後段のノック制御装置（ＤＳＰ、ホストＣＰＵ）に出力する。ノック制御装置は、ノックセンサ信号処理装置から出力されたノックセンサ信号を取り込み、取り込んだノックセンサ信号に基づいて内燃機関の点火時期を制御する。このとき、ノック制御装置は、ノックセンサ信号処理装置から出力されたノックセンサ信号のうち、自身が取り込むことが可能な範囲（例えば、０Ｖ〜＋５Ｖ）の電圧値を取り込む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３０６１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のノックセンサ信号処理装置を用いる場合、ノック制御装置は、取り込み可能な範囲の電圧値を超えるノックセンサ信号が入力されると、その範囲を超える電圧値を取り込むことができない。その場合、ノック制御装置にノックセンサ信号の一部の値が正しく伝達されないため、ノック制御装置は精度のよい点火時期の制御を行うことができない。【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ノックセンサ信号の上限側及び下限側の両方について欠落させることなく、後段のノック制御装置にて取り込み可能な電圧の範囲に収めて出力することができるノックセンサ信号処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、ノックセンサから出力される第１ノックセンサ信号から低周波成分を除去した第２ノックセンサ信号を出力するハイパスフィルタ部と、前記ハイパスフィルタ部から出力される前記第２ノックセンサ信号の上限値と下限値とが所定の範囲に収まるように、前記第２ノックセンサ信号に対してゲインを調整した第３ノックセンサ信号を出力するバンドパスフィルタ部と、前記バンドパスフィルタ部から出力される前記第３ノックセンサ信号に対して所定の電圧を印加した第４ノックセンサ信号を、ノッキングの有無を判定するノック制御装置に出力するバイアス部と、を備えるノックセンサ信号処理装置である。【０００７】
また、本発明の一態様は、上述のノックセンサ信号処理装置であって、前記第１ノックセンサ信号の電圧値に基づいて、前記ノックセンサの故障の有無を判定する故障判定部をさらに備える。【０００８】
また、本発明の一態様は、上述のノックセンサ信号処理装置であって、前記ノックセンサに対して並列に接続され、前記ノックセンサから出力される前記第１ノックセンサ信号のゲインを調整することで前記ハイパスフィルタ部に対する過電圧を抑制する第１のコンデンサをさらに備える。【０００９】
また、本発明の一態様は、上述のノックセンサ信号処理装置であって、前記ノックセンサに対して並列に接続され、前記故障判定部に入力される前記第１ノックセンサ信号を平滑し、前記故障判定部に出力する第２のコンデンサをさらに備える。【００１０】
また、本発明の一態様は、上述のノックセンサ信号処理装置であって、前記第２のコンデンサは、前記第１のコンデンサによりゲインが調整された前記第１ノックセンサ信号が前記故障判定部に出力される経路に接続され、前記第１のコンデンサでゲインが調整された前記第１ノックセンサ信号を平滑化する。【００１１】
また、本発明の一態様は、上述のノックセンサ信号処理装置であって、前記所定の範囲は、前記ノック制御装置の取り込み可能な電圧範囲に対応している。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、ノックセンサ信号の上限側及び下限側の両方について欠落させることなく、後段のノック制御装置にて取り込み可能な電圧の範囲に収めて出力することができるノックセンサ信号処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態におけるノックセンサ信号処理装置を備えたノックコントロールシステム１の概略構成の一例を示す機能ブロック図。
【図２Ａ】本実施形態における図１のＡ点で得られるノックセンサ信号の波形図。
【図２Ｂ】本実施形態における図１のＢ点で得られるノックセンサ信号の波形図。
【図２Ｃ】本実施形態における図１のＣ点で得られるノックセンサ信号の波形図。
【図２Ｄ】本実施形態における図１のＤ点で得られるノックセンサ信号の波形図。
【図２Ｅ】本実施形態における図１のＥ点で得られるノックセンサ信号の波形図。
【図３】本実施形態におけるノックセンサ信号処理装置１０の信号処理のフローチャート図。
【図４】本実施形態における故障判定部１１の故障判定処理のフローチャート図。
【図５】本実施形態のおける第２のコンデンサＣ２を備えたノックセンサ信号処理装置１０を有するノックコントロールシステム１の概略構成を示す機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本実施形態におけるノックセンサ信号処理装置は、ノックセンサから出力されるノックセンサ信号に対してハイパスフィルタ部によって直流成分を除去し、直流成分を除去したノックセンサ信号の電圧値の中央レベルを元にして、バンドパスフィルタ部にて電圧値の上限値及び下限値が所定の値に収まるようにゲインを調整する。そして、ノックセンサ信号処理装置は、ゲインを調整したノックセンサ信号に対して所定の直流電圧を印加する。これにより、ノックセンサ信号処理装置は、ノックセンサ信号の上限側及び下限側の両方について欠落させることなく、後段のノック制御装置にて取り込み可能な電圧の範囲に収めて出力することができる。
【００１５】
以下、図１〜図３を参照して、本発明の実施形態について説明する。
ノックコントロールシステム１は、ノックセンサ２及び制御装置３を備える。なお、制御装置３の各機能ブロックは、基準電位が共通のグラウンド（ＧＮＤ）の電位になるようにグラウンドに接続されている。しかし、ここでは図面が煩雑になるため、各機能ブロックそれぞれとグラウンドとを接続する配線の図示は省略されている。また、本実施形態において、センサーグラウンド(ＳＧ)とロジックグラウンド(ＬＧ)とは、グラウンドに接続されている。
【００１６】
ノックセンサ２は、内燃機関（例えば、エンジン）に取り付けられている。ノックセンサ２は、自装置が取り付けられた内燃機関に発生する振動に応じた電圧値を第１ノックセンサ信号として、制御装置３に出力する。内燃機関に発生する振動には、ノッキングによって発生する振動の他に、ノッキング以外の要因で発生する振動が含まれる場合がある。すなわち、ノックセンサ２から出力される第１ノックセンサ信号には、ノッキングによって発生する振動に応じた周波数（以下、「ノッキング周波数」という。）の信号やノッキング以外の要因で発生する振動に応じた周波数（以下、「外乱周波数」という。）の信号が含まれる。なお、本実施形態では、ノックセンサ２は、圧電素子で構成されており、その等価回路としては、例えば、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ２とが並列接続された回路で表される。
【００１７】
制御装置３は、ノックセンサ２から出力される第１ノックセンサ信号に基づいて、ノッキングの有無を判定し、その判定結果に基づいて、点火装置４の点火時期を制御する。制御装置３は、ノックセンサ信号処理装置１０及びノック制御装置２０を備える。
ノックセンサ信号処理装置１０は、ノックセンサ２から出力される第１ノックセンサ信号を取得し、取得した第１ノックセンサ信号からノッキング周波数の信号（以下、「ノッキング信号」という。）を抽出する。また、ノックセンサ信号処理装置１０は、その抽出したノッキング信号の上限値及び下限値の両方を含むようにして、後段のノック制御装置２０にて取り込み可能な電圧の範囲に収めて出力する。
【００１８】
ノックセンサ信号処理装置１０は、第１のコンデンサＣ１、抵抗Ｒ１、ハイパスフィルタ部１２、バンドパスフィルタ部１３、バイアス部１４、保護部１５及び故障判定部１１を備える。
ノックセンサ信号処理装置１０は、ノックセンサ２から出力される第１ノックセンサ信号を所定の直流電圧だけオフセットする。例えば、ノックセンサ２の出力端子には、抵抗Ｒ１を介して電源電圧Ｖｃｃが接続されている。したがって、ノックセンサ２から出力される第１ノックセンサ信号には、ノックセンサ２の抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ１とので抵抗分圧された直流電圧（以下、「オフセット電圧」という。）Ｖ１が印加される。
【００１９】
図２Ａは、図１のＡ点で得られる、オフセット電圧Ｖ１でオフセットされた第１ノックセンサ信号の波形の一例を示す図である。ここでいうＡ点とは、ノックセンサ２の出力端子から第１のコンデンサＣ１の正端子との間のいずれかの点である。図２Ａに示すように、ノックセンサ２の出力端子から出力される第１ノックセンサ信号は、オフセット電圧Ｖ１を中心に上下に振幅をもったノッキング信号と外乱周波数の信号とが含まれた波形で表される。本実施形態では、例えば、図１のＡ点において、第１ノックセンサ信号の振幅の最大値が±２０Ｖである場合について説明する。
【００２０】
図１に戻り、第１のコンデンサＣ１は、ノックセンサ２に対して並列に接続される。具体的には、第１のコンデンサＣ１は、ノックセンサ２の出力端子と、ハイパスフィルタ部１２の入力端子と故障判定部１１の入力端子との接続点と、の間に接続される。第１のコンデンサＣ１は、ノックセンサ２から出力される第１ノックセンサ信号のゲインを調整する。そして、第１のコンデンサＣ１は、ゲインを調整した第１ノックセンサ信号をハイパスフィルタ部１２と故障判定部１１とに出力する。
【００２１】
図２Ｂは、図１のＢ点で得られる、第１のコンデンサＣ１によってゲインが調整された第１ノックセンサ信号の波形の一例を示す図である。ここでいうＢ点とは、第１のコンデンサＣ１の正端子と故障判定部１１の入力端子との間、又は第１のコンデンサＣ１の正端子とハイパスフィルタ部１２の入力端子との間のいずれかの点である。図２Ｂに示すように、例えば、第１のコンデンサＣ１は、ノックセンサ２から出力される第１ノックセンサ信号に対して、周波数を変化させることなく、振幅の最大値が±２０Ｖから±１０Ｖになるようにゲインを調整する。これにより、第１のコンデンサＣ１は、ノックセンサ２から第１ノックセンサ信号が出力された場合に、ハイパスフィルタ部１２に対して第１ノックセンサ信号の過電圧が印加されることを抑制する。なお、第１のコンデンサＣ１の容量値は、ノックセンサ２の種類に応じて設定されてもよいし、ノックセンサ信号処理装置１０やノック制御装置２０の対応可能な電圧（例えば、定格電圧や入力電圧の範囲）に応じて設定されてもよいし、任意に設定されてもよい。
【００２２】
図１に戻り、ハイパスフィルタ部１２は、ノックセンサ２から第１のコンデンサＣ１を介して出力された第１ノックセンサ信号に対して低周波成分を除去した第２ノックセンサ信号をバンドパスフィルタ部１３に出力する。ハイパスフィルタ部１２により低周波成分が除去された第１ノックセンサ信号は、ノッキング周波数未満の信号である。したがって、ハイパスフィルタ部１２における遮断周波数は、ノッキング周波数の中で最も低い周波数である。これにより、ハイパスフィルタ部１２は、第１ノックセンサ信号に対して、ノッキング周波数未満の外乱周波数の信号を除去する。また、ハイパスフィルタ部１２は、第１ノックセンサ信号に対してオフセット電圧Ｖ１を除去する。
【００２３】
図２Ｃは、図１のＣ点で得られる、第２ノックセンサ信号の波形の一例を示す図である。ここでいうＣ点とは、ハイパスフィルタ部１２の出力端子とバンドパスフィルタ部１３の入力端子との間のいずれかの点である。図２Ｃに示すように、第２ノックセンサ信号は、ノッキング周波数未満の外乱周波数の信号が除去され、０Ｖ中心に上下に振幅をもった波形で表される。これにより、例えば、第２ノックセンサ信号の上限値と下限値とが−５Ｖから＋５Ｖの範囲内に収まる。
【００２４】
図１に戻り、バンドパスフィルタ部１３は、ハイパスフィルタ部１２から出力される第２ノックセンサ信号の上限値と下限値とが所定の範囲に収まるように、第２ノックセンサ信号のゲインを調整する。そして、バンドパスフィルタ部１３は、ゲインを調整した第２ノックセンサ信号を第３ノックセンサ信号としてバイアス部１４に出力する。ここでいう所定の範囲は、ノック制御装置２０にて取り込み可能な電圧の範囲に対応している。例えば、所定の範囲は、第２ノックセンサ信号の上限値と下限値との差が、ノック制御装置２０にて取り込み可能な電圧の上限値と下限値との差以下になるように設定される。ただし、バンドパスフィルタ部１３は、第２ノックセンサ信号において、ノッキング周波数以上の外乱周波数の信号の振幅が０Ｖとなるようにゲインを調整する。０Ｖとなるようにとは、必ずしも０Ｖにする必要がないが、可能な限り０Ｖに近づけることを意味する。すなわち、バンドパスフィルタ部１３は、ハイパスフィルタ部１２から出力される第２ノックセンサ信号の上限値と下限値とが所定の範囲に収まり、ノッキング周波数以上の外乱周波数の信号の振幅がノッキング信号の振幅と比較して十分小さくなるようにゲインを調整する。これにより、バンドパスフィルタ部１３は、第２ノックセンサ信号におけるノッキング信号の上限値と下限値とが所定の範囲内であり、ノッキング周波数以上の外乱周波数の信号の振幅が略０Ｖになった第３ノックセンサ信号をバイアス部１４に出力することができる。
【００２５】
図２Ｄは、図１のＤ点で得られる、第３ノックセンサ信号の波形の一例を示す図である。ここでいうＤ点とは、バンドパスフィルタ部１３の出力端子とバイアス部１４の入力端子との間のいずれかの点である。図２Ｄに示すように、例えば、所定の範囲が−２．５Ｖから＋２．５Ｖの範囲である場合に、第３ノックセンサ信号における外乱周波数の信号が除去される。また、第３ノックセンサ信号におけるノッキング信号の上限値と下限値とが−２．５Ｖから＋２．５Ｖの範囲内に収められる。
【００２６】
図１に戻り、バイアス部１４は、バンドパスフィルタ部１３から出力される第３ノックセンサ信号に対して所定の直流電圧Ｖ２を印加した第４ノックセンサ信号をノック制御装置２０に出力する。すなわち、バイアス部１４は、第３ノックセンサ信号に対して所定の直流電圧Ｖ２を印加することで第３ノックセンサ信号を直流電圧Ｖ２分だけかさ上げする。直流電圧Ｖ２は、ノック制御装置２０にて取り込み可能な電圧の範囲に基づいて決定される。例えば、直流電圧Ｖ２は、ノック制御装置２０にて取り込み可能な電圧の範囲の半分の値に決定される。これにより、第４ノックセンサ信号は、直流電圧Ｖ２を中心に上下に振幅をもったノッキング周波数の波形で表される。そして、その振幅の上限値と下限値とは、ノック制御装置２０にて取り込み可能な電圧の範囲に収まっている。
【００２７】
図２Ｅは、図１のＥ点で得られる、第４ノックセンサ信号の波形の一例を示す図である。ここでいうＥ点とは、バイアス部１４の出力端子とノック制御装置２０の入力端子との間のいずれかの点である。図２Ｅに示すように、例えば、ノック制御装置２０にて取り込み可能な電圧の範囲が０Ｖから＋５Ｖである場合には、直流電圧Ｖ２は＋５Ｖの半分の値（＋２．５Ｖ）である。そして、第４ノックセンサ信号は、＋２．５Ｖを中心に上下に振幅をもち、その振幅の上限値と下限値とが０Ｖから＋５Ｖ以内の収まったノッキング周波数の波形で表される。これにより、ノック制御装置２０の取り込み可能な電圧の範囲を超えた電圧の信号がノック制御装置２０に入力されない。このように、ノックセンサ信号処理装置１０は、ノックセンサ２から出力されるノックセンサ信号の上限値及び下限値をノック制御装置２０の取り込み可能な電圧の範囲に収める。したがって、ノックセンサ信号処理装置１０は、ノックセンサ２から出力されるノックセンサ信号の電圧値を欠落させることなくノック制御装置２０に伝達することができる。
【００２８】
図１に戻り、保護部１５は、バイアス部１４からノック制御装置２０に出力される第４ノックセンサ信号の電圧値を監視して過電圧保護動作を行う。例えば、保護部１５は、バイアス部１４からノック制御装置２０に出力される第４ノックセンサ信号の電圧値が予め設定された電圧値Ｖｈ１以上となった場合に、その電圧値が異常値であるとして、電圧値Ｖｈ１以上の電圧がノック制御装置２０に印加されないように第４ノックセンサ信号の電圧値を制御する。例えば、保護部１５は、バイアス部１４から出力された第４ノックセンサ信号の電圧値が予め設定された電圧値Ｖｈ１以上となった場合に、バイアス部１４とノック制御装置２０との接続ラインと、グラウンドとの間のインピーダンスを低下させ、第４ノックセンサ信号の電流をグラウンドに流すことで、第４ノックセンサ信号の電圧値を電圧値Ｖｈ１未満に制御する。
【００２９】
故障判定部１１は、第１のコンデンサＣ１でゲインが調整された第１ノックセンサ信号の電圧値に基づいて、ノックセンサ２の故障の有無を判定する。故障判定部１１は、バッファ部１１１、半波整流部１１２、故障検出部１１３及び故障信号電圧保護部１１４を備える。
【００３０】
バッファ部１１１は、バッファ部１１１の前段と後段との間における回路間のインピーダンス変換を行う。一般的に、半波整流部１１２の入力インピーダンスは低いため、第１ノックセンサ信号が半波整流部１１２に入力されると、半波整流部１１２に向かって流れる電流によって、第１ノックセンサ信号の電圧値が変動してしまう。そこで、バッファ部１１１は、故障判定部１１の入力インピーダンスを高くすることで、第１のコンデンサＣ１でゲインが調整された第１ノックセンサ信号の電圧値の変動を低減する。すなわち、バッファ部１１１は、第１のコンデンサＣ１でゲインが調整された第１ノックセンサ信号を、バッファ部１１１の前段のインピーダンスよりも高い入力インピーダンスで取得する。これにより、バッファ部１１１は、第１のコンデンサＣ１でゲインが調整された第１ノックセンサ信号の電圧値に影響を与えることなく、その第１ノックセンサ信号を半波整流部１１２に供給することができる。また、バッファ部１１１は、取得した第１ノックセンサ信号をバッファ部１１１の後段のインピーダンスよりも低いインピーダンスで半波整流部１１２に出力する。
【００３１】
半波整流部１１２には、第１のコンデンサＣ１でゲインが調整された第１ノックセンサ信号をバッファ部１１１を介して入力される。半波整流部１１２は、入力された第１ノックセンサ信号に対して半波整流を行い、故障検出部１１３に出力する。半波整流部１１２は、第１のコンデンサＣ１でゲインが調整された第１ノックセンサ信号が正の値を有する場合にはそのまま通過させ、負の値を有する場合には入力された第１ノックセンサ信号の代わりにオフセット電圧Ｖ１を故障検出部１１３に出力する。
【００３２】
故障検出部１１３は、半波整流部１１２から出力された第１ノックセンサ信号の電圧値に基づいて、ノックセンサ２の故障を検出する。例えば、故障検出部１１３は、半波整流部１１２から出力された第１ノックセンサ信号の電圧値が所定の電圧範囲である正常範囲の範囲外である場合に、ノックセンサ２が故障していると判定することで、ノックセンサ２の故障を検出する。例えば、正常範囲の電圧の上限値がＶｔｈ１（Ｖ１＜Ｖｔｈ１＜Ｖｃｃ）、下限値がＶｔｈ２（０Ｖ＜Ｖｔｈ２＜Ｖ１）である。したがって、ノックセンサ２が故障していない（正常である）場合には、半波整流部１１２から出力された第１ノックセンサ信号の電圧値は、Ｖｔｈ１とＶｔｈ２との間の値となる。しかしながら、ノックセンサ２が故障しノックセンサ２の出力端子がグラウンドに短絡した場合には、第１ノックセンサ信号の電圧値は０Ｖとなる。また、ノックセンサ２が故障しノックセンサ２の出力端子とグラウンドとの間が開放状態になった場合には、第１ノックセンサ信号の電圧値は電源電圧Ｖｃｃとなる。したがって、故障検出部１１３は、半波整流部１１２から出力された第１ノックセンサ信号の電圧値が、０Ｖ又は電源電圧Ｖｃｃのいずれかである場合に、ノックセンサ２が故障していると判定する。これにより、故障検出部１１３は、ノックセンサ２の故障を検出することができる。故障検出部１１３は、ノックセンサ２の故障を検出した場合に、ノックセンサ２が故障したことを示す故障信号をノック制御装置２０に出力する。
【００３３】
故障信号電圧保護部１１４は、故障検出部１１３からノック制御装置２０に出力される故障信号の電圧値を監視して過電圧保護動作を行う。例えば、故障信号電圧保護部１１４は、故障検出部１１３からノック制御装置２０に出力される故障信号の電圧値が予め設定された電圧値Ｖｈ２以上となった場合には、その電圧値が異常値であるとして、電圧値Ｖｈ２以上の電圧がノック制御装置２０に印加されないように故障信号の電圧値を制御する。例えば、故障信号電圧保護部１１４は、故障検出部１１３から出力された故障信号の電圧値が予め設定された電圧値Ｖｈ２以上となった場合には、故障検出部１１３とノック制御装置２０との接続ラインと、グラウンドとの間のインピーダンスを低下させ、故障信号の電流をグラウンドに流すことで、故障信号の電圧値を電圧値Ｖｈ２未満に制御する。
【００３４】
ノック制御装置２０は、バイアス部１４から出力された第４ノックセンサ信号に基づいてノッキングの有無を判定する。ノック制御装置２０は、ノックＩＣ２１及び制御部２２を備える。
ノックＩＣ２１は、第４ノックセンサ信号のノッキング周波数の電圧値をノック信号レベルとして取得する。例えば、ノックＩＣ２１は、ノッキングが発生する可能性のある区間において、第４ノックセンサ信号のノッキング周波数の電圧値を取得してもよい。ノッキングが発生する可能性のある区間とは、例えば、ノックセンサ２が取り付けられる内燃機関における燃焼行程の初期から中期にわたる程度の期間である。この場合、ノックＩＣ２１は、ノッキングが発生する可能性のある区間において取得した第４ノックセンサ信号の複数の電圧値の中でピーク値をノック信号レベルとして取得してもよい。ノックＩＣ２１は、取得したノック信号レベルを制御部２２に出力する。
【００３５】
制御部２２は、ノックＩＣ２１から出力されたノック信号レベルが閾値Ｖｔｈ３以上である場合には、ノッキングが発生したと判定する。一方、制御部２２は、ノックＩＣ２１から出力されたノック信号レベルが閾値Ｖｔｈ３未満である場合には、ノッキングが発生していないと判定する。
制御部２２は、ノッキングが発生したと判定した場合には、点火時期を遅らせる遅延指示を点火装置４に出力する。これにより、点火装置４は、制御部２２から出力される遅延指示に基づいて、内燃機関の点火時期を遅延させるように内燃機関の点火時期を制御する。これにより、点火装置４は、内燃機関のノッキングを解消することができる。制御部２２は、ノッキングが発生していないと判定した場合には、点火装置４に上記遅延指示を出力しない。したがって、点火装置４は、予め設定された点火時期に基づいて内燃機関の点火時期を制御する。
【００３６】
また、制御部２２は、故障検出部１１３から故障信号が出力された場合には、第４ノックセンサ信号に基づくノッキングの有無の判定を行わない。すなわち、制御部２２は、故障検出部１１３から故障信号が出力された場合には、ノックＩＣ２１から出力されるノック信号レベルの受け付けを禁止する。これにより、制御部２２は、ノックセンサ２の故障によりノックＩＣ２１から誤ったノック信号レベルが出力された場合に、その誤ったノック信号レベルによるノッキングの有無を判定しない。したがって、制御部２２は、誤ったノック信号レベルに基づくノッキングの有無を判定しないため、正しいノック信号レベルに基づいてノッキングの有無を判定することができ、その判定精度を向上させることができる。
【００３７】
以下に、本実施形態におけるノックセンサ信号処理装置１０の信号処理の流れについて図３を参照して説明する。ノックセンサ信号処理装置１０は、ノックセンサ２から第１ノックセンサ信号を取得する（ステップＳ１０１）。第１のコンデンサＣ１は、ハイパスフィルタ部１２に対して第１ノックセンサ信号の過電圧が印加されることを抑制するために、ノックセンサ２から出力される第１ノックセンサ信号のゲインを調整する（ステップＳ１０２）。第１のコンデンサＣ１によりゲインが調整された第１ノックセンサ信号は、ハイパスフィルタ部１２に出力される。
【００３８】
ハイパスフィルタ部１２は、ノックセンサ２から第１のコンデンサＣ１を介して出力された第１ノックセンサ信号に対して低周波成分を除去した第２ノックセンサ信号をバンドパスフィルタ部１３に出力する（ステップＳ１０３）。これにより、第２ノックセンサ信号におけるノッキング周波数未満の外乱周波数の信号が除去される。この、第２ノックセンサ信号は、０Ｖ中心に上下に振幅をもった波形で表される。
【００３９】
バンドパスフィルタ部１３は、ハイパスフィルタ部１２から出力される第２ノックセンサ信号の上限値と下限値とが所定の範囲、例えば−２．５Ｖから＋２．５Ｖの範囲に収まるように、第２ノックセンサ信号のゲインを調整した第３ノックセンサ信号をバイアス部１４に出力する（ステップＳ１０４）。これにより、第３ノックセンサ信号におけるノッキング周波数以上の外乱周波数の信号が除去される。また、第３ノックセンサ信号におけるノッキング信号の上限値と下限値とが−２．５Ｖから＋２．５Ｖの範囲内に収められる。
【００４０】
バイアス部１４は、バンドパスフィルタ部１３から出力される第３ノックセンサ信号に対して所定の直流電圧Ｖ２を印加した第４ノックセンサ信号をノック制御装置２０に出力する（ステップＳ１０５）。すなわち、バイアス部１４は、第３ノックセンサ信号がノック制御装置２０にて取り込み可能な電圧の範囲になるように、第３ノックセンサ信号の電圧をかさ上げする。そして、バイアス部１４は、第３ノックセンサ信号の電圧をかさ上げした第４ノックセンサ信号を保護部１５を介してノック制御装置２０に出力する（ステップＳ１０６）。
【００４１】
以下に、本実施形態における故障判定部１１のノックセンサ２の故障の有無を判定する故障判定処理の流れについて図４を参照して説明する。
【００４２】
バッファ部１１１は、第１のコンデンサＣ１でゲインが調整された第１ノックセンサ信号を取得する（ステップＳ２０１）。
バッファ部１１１は、バッファ部１１１の前段と後段との間における回路間のインピーダンス変換を行う（ステップＳ２０２）。これにより、第１のコンデンサＣ１でゲインが調整された第１ノックセンサ信号は、電圧値が変動することなく半波整流部１１２に供給される。
【００４３】
半波整流部１１２は、バッファ部１１１から供給された第１ノックセンサ信号に対して半波整流を行う。そして、半波整流部１１２は、半波整流を行った第１ノックセンサ信号を故障検出部１１３に出力する（ステップＳ２０３）。すなわち、第１のコンデンサＣ１でゲインが調整された第１ノックセンサ信号が正の値である場合には、そのままの電圧値が故障検出部１１３に出力される。一方、第１のコンデンサＣ１でゲインが調整された第１ノックセンサ信号が負の値である場合には、オフセット電圧Ｖ１が故障検出部１１３に出力される。
【００４４】
故障検出部１１３は、半波整流部１１２から出力された第１ノックセンサ信号の電圧値に基づいて、ノックセンサ２の故障の有無を判定する。例えば、故障検出部１１３は、半波整流部１１２から出力された第１ノックセンサ信号の電圧値が正常範囲外であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。故障検出部１１３は、半波整流部１１２から出力された第１ノックセンサ信号の電圧値が正常範囲外である場合には、ノックセンサ２が故障していると判定し、故障信号をノック制御装置２０に出力する（ステップＳ２０５）。故障検出部１１３は、半波整流部１１２から出力された第１ノックセンサ信号の電圧値が正常範囲内である場合には、ノックセンサ２が故障していないと判定し、故障信号をノック制御装置２０に出力しない。
【００４５】
上述したように、本実施形態におけるノックセンサ信号処理装置１０は、ハイパスフィルタ部１２、バンドパスフィルタ部１３及びバイアス部１４を備える。ハイパスフィルタ部１２は、ノックセンサ２から出力される第１ノックセンサ信号から低周波成分を除去した第２ノックセンサ信号を出力する。バンドパスフィルタ部１３は、ハイパスフィルタ部１２から出力される第２ノックセンサ信号の上限値と下限値とが所定の範囲に収まるように、第２ノックセンサ信号に対してゲインを調整した第３ノックセンサ信号を出力する。バイアス部１４は、バンドパスフィルタ部１３から出力される第３ノックセンサ信号に対して所定の直流電圧Ｖ２を印加した第４ノックセンサ信号を、ノッキングの有無を判定するノック制御装置２０に出力する。これにより、ノックセンサ信号処理装置１０は、ノックセンサ２から出力されるノックセンサ信号において、ノッキング信号の上限値及び下限値の両方について欠落させることなく、後段のノック制御装置２０にて取り込み可能な電圧の範囲に収めて出力することができる。したがって、ノック制御装置２０は、精度のよい点火時期の制御を行うことができる。
【００４６】
また、上述の実施形態において、ノックセンサ信号処理装置１０は、第１ノックセンサ信号の電圧値に基づいて、ノックセンサの故障の有無を判定する故障判定部１１をさらに備える。故障判定部１１は、ノックセンサ２が故障していると判定した場合に、ノックセンサ２が故障したことを示す故障信号をノック制御装置２０に出力する。これにより、ノック制御装置２０は、故障検出部１１３から故障信号が出力された場合には、ノッキングの有無の判定を行わない。これにより、ノック制御装置２０は、ノックセンサ２の故障によりノックＩＣ２１から誤ったノック信号レベルが出力された場合に、その誤ったノック信号レベルでノッキングの有無を判定することを防止することができる。
【００４７】
また、上述の実施形態において、ノックセンサ信号処理装置１０は、ノックセンサに対して並列に接続され、ノックセンサ２から出力される第１ノックセンサ信号のゲインを調整する第１のコンデンサＣ１をさらに備える。これにより、ノックセンサ信号処理装置１０は、ハイパスフィルタ部１２に対する過電圧を抑制することができる。
【００４８】
また、上述の実施形態において、ノックセンサ信号処理装置１０は、ノックセンサ２に対して並列に接続され、故障判定部１１に入力される第１ノックセンサ信号を平滑化する第２のコンデンサＣ２をさらに備えてもよい。以下に、図５を参照して上述の実施形態における第２のコンデンサＣ２が備えられたノックセンサ信号処理装置１０の変形例について説明する。
本変形例のノックセンサ信号処理装置１０は、第１のコンデンサＣ１、第２のコンデンサＣ２、抵抗Ｒ１、ハイパスフィルタ部１２、バンドパスフィルタ部１３、バイアス部１４、保護部１５及び故障判定部１１を備える。第２のコンデンサＣ２は、第１のコンデンサＣ１の後段に接続される。例えば、第２のコンデンサＣ２は、第１のコンデンサＣ１でゲインが調整された第１ノックセンサ信号が故障判定部１１に出力される経路に接続される。これにより、本変形例のノックセンサ信号処理装置１０は、ノイズ周波数の振幅がより低減された第１ノックセンサ信号をバッファ部１１１に出力することができる。
【００４９】
上述の実施形態において、制御装置３は、ハードウエアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせにより実現されてもよい。また、プログラムが実行されることにより、コンピュータが、制御装置３の一部として機能してもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されていてもよく、ネットワークに接続された記憶装置に記憶されていてもよい。
【００５０】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１  ノックコントロールシステム
２  ノックセンサ
３  制御装置
１１  故障判定部
１２  ハイパスフィルタ部
１３  バンドパスフィルタ部
１４  バイアス部
１５  保護部
２０  ノック制御装置
２１  ノックＩＣ
２２  制御部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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