(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、
前記内燃機関の燃焼時に点火プラグを介して流れるイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、
前記イオン電流からノック信号を抽出するフィルタ手段と、
前記ノック信号に基づいて前記内燃機関のノック状態に対応したノックレベル信号を算出するノックレベル算出手段と、
前記ノックレベル信号を平均化処理してノックレベル平均値を算出する平均化手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記ノックレベル平均値のオフセット値を算出するオフセット算出手段と、
前記ノックレベル平均値および前記オフセット値を加算してバックグランドレベルを算出するバックグランドレベル算出手段と、
前記ノックレベル信号と前記バックグランドレベルとを比較して前記内燃機関のノック状態を判定するノック判定手段と
を備えた内燃機関のノック検出装置において、
前記ノックレベル平均値が所定領域にあることを判定する所定領域判定手段と、
前記所定領域判定手段の判定結果に応じて前記オフセット値を補正するオフセット補正手段とを設け、
前記所定領域判定手段は、前記ノックレベル平均値が基準領域よりも増加状態または減少状態にある場合に前記所定領域を判定し、
前記オフセット補正手段は、前記所定領域判定手段の判定結果に応じて、前記ノックレベル平均値の増加量または減少量を相殺する方向に前記オフセット値を補正し、前記バックグランドレベルを最適値に補正設定することを特徴とする内燃機関のノック検出装置。
【請求項２】
前記内燃機関の回転数が所定回転数以下の低回転領域を示す場合に、前記オフセット補正手段の処理を禁止するためのオフセット補正禁止手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のノック検出装置。
【請求項３】
前記オフセット補正手段は、前記所定領域判定手段の判定結果に応じてオフセット補正係数を選択設定し、
前記オフセット手段は、前記オフセット補正係数を用いて前記オフセット値を補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のノック検出装置。
【請求項４】
前記オフセット補正手段は、
前記ノックレベル平均値が前記基準領域の下限値よりも小さい第１の所定領域を示す場合に、前記オフセット補正係数を１よりも大きい値に設定し、
前記ノックレベル平均値が前記基準領域の上限値よりも大きい第２の所定領域を示す場合に、前記オフセット補正係数を１よりも小さい値に設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のノック検出装置。
【請求項５】
前記平均化手段は、前記ノックレベル平均値の増加側に対して前記ノックレベル信号の反映率を大きく設定する第２の平均化手段を含み、
前記所定領域判定手段は、前記第２の平均化手段により算出された第２のノックレベル平均値に基づいて前記所定領域を判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のノック検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の燃焼時に点火プラグを介して流れるイオン電流に基づいて内燃機関のノックを検出する装置に関し、特にノックレベル信号の増加または減少方向へのシフト状態におけるノイズ誤検出またはノック誤検出を防止した内燃機関のノック検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関の制御装置においては、運転中にノック発生の有無を判定し、ノック発生が検出された場合には、内燃機関の損傷を防ぐために、ノック量に応じて内燃機関の制御量をノック抑制側（たとえば、点火時期を遅角側）に補正している。
【０００３】
そこで、内燃機関のノックを検出するために、内燃機関の燃焼時に生じるイオン量の変化を検出する装置が提案されている。
イオン電流を用いた内燃機関のノック検出装置は、ノックセンサを用いることなく、各気筒毎のノック強度を検出することができるので、コストダウンを実現するうえで有効である。
【０００４】
この種の装置においては、イオン電流の重畳ノイズによるノック誤検出を防止するために、イオン電流検出信号に対してバックグランドレベルが設定される。たとえば特開平１０−９１０８号公報に記載された装置においては、ノック電流の検出信号に波形整形処理などを施した信号に対して、検出信号強度の平均値と運転状態に応じた不感帯領域（オフセット値）との和より算出されたバックグランドレベル（ノイズレベルの判定基準）を設定している。
【０００５】
図６は従来の内燃機関のノック検出装置を概略的に示すブロック図である。
また、図７は図６内の各信号の動作波形を示すタイミングチャートであり、イオン電流検出信号Ｅｉの波形整形信号Ｆｉにノック信号Ｋｉが重畳した場合を示している。
【０００６】
図６において、内燃機関（エンジン）の点火装置１は、一次巻線および二次巻線を有する点火コイルと、点火コイルの一次電流ｉ１（図７参照）を通電遮断するパワートランジスタと（ともに図示せず）を含む。
【０００７】
点火装置１内のパワートランジスタは、ＥＣＵ５からの点火信号Ｐに応答して、点火コイルの一次電流ｉ１をオンオフ（通電遮断）制御し、点火コイルは、パワートランジスタのオンオフに応答して、二次巻線から点火用高電圧Ｖ２（図７参照）を発生する。
【０００８】
点火プラグ２は、点火装置１から印加される点火用高電圧Ｖ２により点火火花を発生して、エンジンの各気筒内の混合気を所定タイミングで着火する。
【０００９】
イオン電流検出回路３は、燃焼時に点火プラグ２のギャップ間に流れるイオン電流を検出するために、点火装置１内の点火コイルを介して点火プラグ２にバイアス電圧を印加するバイアス手段（コンデンサ）と、イオン電流検出信号Ｅｉを出力する抵抗器と（ともに図示せず）を含む。
【００１０】
各種センサ４は、周知のスロットル開度センサ、クランク角センサおよび温度センサなどを含み、内燃機関の運転状態を示す各種センサ信号を生成する。
たとえば、各種センサ４内のクランク角センサは、エンジン回転数に応じたクランク角信号ＳＧＴ（図７参照）を出力する。
【００１１】
イオン電流検出信号Ｅｉおよびクランク角信号ＳＧＴを含む各種センサ信号は、マイクロコンピュータからなるＥＣＵ５に入力される。
クランク角信号ＳＧＴは、各気筒のクランク角基準位置を示したパルスエッジを有しており、ＥＣＵ５内において種々の制御演算に用いられる。
【００１２】
ＥＣＵ５は、イオン電流検出信号Ｅｉに基づいてノックを検出するノック検出手段６と、ノック検出手段６のノック検出結果に基づいて点火信号Ｐを遅角補正する点火制御手段７とを備えている。
【００１３】
ＥＣＵ５内のノック検出手段６は、バンドパスフィルタからなるフィルタ手段１１、カウンタ手段１２、平均化手段１３、オフセット手段１４および比較手段１５を備えている。
【００１４】
フィルタ手段１１は、波形整形手段を含み、イオン電流検出信号Ｅｉの波形整形信号Ｆｉ（図７参照）から所定周波数帯域のノック信号Ｋｉを抽出する。
カウンタ手段１２は、波形処理手段を含み、ノック信号Ｋｉの波形処理後のパルス数Ｎをカウントする。
【００１５】
カウンタ手段１２は、ノックレベル算出手段を構成しており、ノック信号Ｋｉに基づいて、エンジンのノック状態に対応したパルス数Ｎ（ノックレベル信号）を算出する。
パルス数Ｎ（ノックレベル信号）は、ノック発生量を示している。
【００１６】
平均化手段１３は、パルス数Ｎを平均化処理してノックレベル平均値ＡＶＥを算出する。
オフセット手段１４は、ノックレベル平均値ＡＶＥをオフセットして、バックグランドレベルＢＧＬ（ノイズレベルの判断基準）を生成する。
【００１７】
オフセット手段１４は、エンジンの運転状態に応じてノックレベル平均値ＡＶＥに対するオフセット値ＯＦＳを算出するオフセット算出手段と、ノックレベル平均値ＡＶＥおよびオフセット値ＯＦＳを加算してバックグランドレベルＢＧＬを算出するバックグランドレベル算出手段とを含む。
【００１８】
比較手段１５は、ノック判定手段を構成しており、パルス数Ｎ（ノックレベル信号）とバックグランドレベルＢＧＬとを比較してエンジンのノック状態を判定する。比較手段１５は、パルス数ＮがバックグランドレベルＢＧＬを越えたときに、ノック発生を示す比較結果を出力する。
【００１９】
次に、図６、図７とともに、図８のフローチャートを参照しながら、従来の内燃機関のノック検出装置の動作について説明する。
まず、ＥＣＵ５は、各種センサ４からクランク角信号ＳＧＴなどを取り込み、運転状態に応じた種々の演算を行い、点火装置１などの各種アクチュエータに対して駆動信号を出力する。
【００２０】
たとえば、ＥＣＵ５は、点火信号Ｐにより点火装置１内のパワートランジスタをオンオフして一次電流ｉ１を通電遮断する。
このとき、一次電流ｉ１の通電時に点火コイルに発生する一次電圧Ｖ１により、イオン電流検出回路３内のバイアス電源（コンデンサ）が充電される。
【００２１】
また、一次電流ｉ１の遮断時（エンジンの点火時期に対応）に一次電圧Ｖ１が上昇し、点火コイルの二次巻線からは、さらに昇圧された二次電圧Ｖ２（数１０ｋＶ）が発生する。二次電圧Ｖ２は、点火制御気筒の点火プラグ２に印加されて燃焼室内の混合気を燃焼させる。
【００２２】
こうして混合気が燃焼すると、燃焼気筒の燃焼室内にイオンが発生するので、イオン電流検出回路３内のコンデンサに充電されたバイアス電圧は、点火制御直後の点火プラグ２を介して放電する。
【００２３】
イオン電流検出回路３内の抵抗器は、イオン電流を電圧変換してイオン電流検出信号Ｅｉとして出力する。
このように、燃焼後に点火プラグ２を介して流れるイオン電流は、イオン電流検出信号ＥｉとしてＥＣＵ５内のノック検出手段６に入力される。
【００２４】
このとき、エンジンにノックが発生した場合、イオン電流にノック振動成分が重畳するので、イオン電流検出信号Ｅｉの波形整形信号Ｆｉは、図７のように、ノック振動成分が重畳した波形となる。
【００２５】
イオン電流検出信号Ｅｉの処理動作を示す図８において、まず、ＥＣＵ５内のノック検出手段６のフィルタ手段１１は、イオン電流検出信号Ｅｉの波形整形信号Ｆｉからノック信号Ｋｉのみを抽出する（ステップＳ１）。
【００２６】
カウンタ手段１２は、ノック信号Ｋｉを波形整形してノックパルス列Ｋｐに変換した後、ノックパルス列Ｋｐのパルス数Ｎをカウントする（ステップＳ２）。パルス数Ｎは、ノック強度と大きく関連しており、後述するように、ノック判定に用いられるとともに、次回のバックグランドレベルＢＧＬの更新演算に用いられる。
【００２７】
すなわち、ノック検出手段６内の比較手段１５は、パルス数Ｎと前回算出済みのバックグランドレベルＢＧＬとを比較し、パルス数ＮがバックグランドレベルＢＧＬよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００２８】
パルス数Ｎは、ノック強度が大きくなればなるほど大きくなるので、比較手段１５は、パルス数Ｎの大きさに基づいてノックの有無およびノック強度を判定することができる。
【００２９】
点火制御手段７は、ステップＳ３において、Ｎ＞ＢＧＬ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、点火時期を遅角（ノックを抑制）するための遅角制御量を計算し（ステップＳ４）、Ｎ≦ＢＧＬ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、点火時期を進角するための進角制御量を計算する（ステップＳ５）。
【００３０】
このとき、点火制御手段７は、ステップＳ４においては、前回および今回の点火制御時の遅角補正量を参照し、ステップＳ５においては、前回の点火制御時の進角補正量を参照して、それぞれ制御量を計算する。
【００３１】
また、ステップＳ３において、Ｎ＞ＢＧＬ（ノック発生）の状態が連続して判定されれば、遅角量を順次積算していき、ノック発生が判定されなくなった時点で遅角量の積算を停止させる。
【００３２】
ノック判定用の比較基準となるバックグランドレベルＢＧＬ（所定パルス数）は、エンジン回転数や検出信号Ｅｉの波形整形レベルなどによっても異なるが、たとえば、５〜２０程度の値に設定される。
【００３３】
こうして、パルス数Ｎに基づき、比較手段１５によりノック発生が検出された場合には、ノック抑制側に制御量を補正（すなわち、ノック発生気筒に対する点火時期を最適化）することにより、ノックを効果的に抑制することができる。
【００３４】
一方、ノック検出手段６内の平均化手段１３は、パルス数Ｎを平均化処理（フィルタ処理）し、以下の（１）式、（２）式を用いてノックレベル平均値ＡＶＥを算出する（ステップＳ６）。
【００３５】
ＡＶＥ＝ＡＶＥ（ｎ−１）×ＫＦ＋ＮＰ×（１−ＫＦ）・・・（１）
ＮＰ＝ｍａｘ｛Ｎ−ＢＧＬ（ｎ−１），０｝      ・・・（２）
【００３６】
ただし、（１）式において、ＡＶＥ（ｎ−１）はノックレベル平均値ＡＶＥの前回値、ＫＦは平均化処理係数（０＜ＫＦ＜１）である。また、（２）式において、ＢＧＬ（ｎ−１）はバックグランドレベルＢＧＬの前回値である。
【００３７】
また、オフセット手段１４は、ノックレベル平均値ＡＶＥにオフセット値ＯＦＳを加算して、以下の（３）式のようにバックグランドレベルＢＧＬを算出する（ステップＳ７）。
【００３８】
ＢＧＬ＝ＡＶＥ＋ＯＦＳ  ・・・（３）
【００３９】
最後に、ＥＣＵ５は、（３）式により算出されたバックグランドレベルＢＧＬを、次回の点火制御時のノック判定用の比較基準としてオフセット手段１４に格納し（ステップＳ８）、図８の処理ルーチンを終了する。
【００４０】
次に、図９および図１０の説明図を参照しながら、ノックレベル平均値ＡＶＥがシフト（増加または減少）した場合のノック検出動作について説明する。
図９および図１０において、横軸は時間、縦軸（棒グラフ状に示す各レベル）はパルス数Ｎであり、ノイズレベルに相当するパルス数Ｐｎおよびノック発生レベルに相当するパルス数Ｐｋが示されている。
【００４１】
また、各図において、実線曲線はノックレベル平均値ＡＶＥの時間変化、点線曲線はオフセット値ＯＦＳの時間変化であり、一点鎖線曲線は、バックグランドレベルＢＧＬ（＝ＡＶＥ＋ＯＦＳ）の時間変化である。
ここで、オフセット値ＯＦＳ（点線）は、運転状態が変化していないので、一定値である。
【００４２】
図９は基準領域（定常状態）から減少側の第１の所定領域にシフトし、さらに基準領域に復帰した場合の時間変化を示している。
図１０は基準領域から増加側の第２の所定領域にシフトし、さらに基準領域に復帰した場合の時間変化を示している。
【００４３】
図９において、基準領域でのパルス数Ｎ（ノックレベル信号）に基づくバックグランドレベルＢＧＬ（ノック判定レベル）は、比較的安定に且つ適切に推移している。
【００４４】
したがって、ノック発生レベルに相当するパルス数Ｐｋが検出された場合には、Ｎ＞ＢＧＬによりノック判定が正常に行われ、また、ノイズレベルに相当するパルス数Ｐｎが検出された場合には、Ｎ≦ＢＧＬによりノイズ判定が正常に行われる。
【００４５】
しかし、点火プラグ２を含むイオン電流検出系の経時変化により、図９のように、第１の所定領域にシフトした場合には、ノック信号Ｋｉに含まれる定常的なノイズレベルが減少するので、ノックレベル平均値ＡＶＥが低下し、ノックレベル平均値ＡＶＥに追従してバックグランドレベルＢＧＬも低下する。
【００４６】
したがって、第１の所定領域においては、バックグランドレベルＢＧＬが適切に推移しないので、ノイズレベルのパルス数ＰｎがバックグランドレベルＢＧＬを越えてしまい、誤ってノック発生状態と判定されてしまう。
【００４７】
また、図１０において、点火プラグ２を含むイオン電流検出系の経時変化により、基準領域から第２の所定領域にシフトした場合には、ノック信号Ｋｉに含まれる定常的なノイズレベルが増大するので、ノックレベル平均値ＡＶＥが上昇し、ノックレベル平均値ＡＶＥに追従してバックグランドレベルＢＧＬも上昇する。
【００４８】
したがって、第２の所定領域においては、バックグランドレベルＢＧＬが適切に推移しないので、ノック発生レベルのパルス数ＰｋがバックグランドレベルＢＧＬ以下となってしまい、誤ってノイズ信号と判定されてしまう。
【００４９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関のノック検出装置は以上のように、運転状態が変化しない場合にはオフセット値ＯＦＳが一定値であることから、第１または第２の所定領域でのバックグランドレベルＢＧＬが不適となってしまい、ノックを正確に判定することができないという問題点があった。
【００５０】
すなわち、第１の所定領域においては、ノック未発生時のノイズ信号のパルス数Ｐｎをノック発生時のパルス数Ｐｋと誤判定してしまい、第２の所定領域においては、ノック頻発時のパルス数Ｐｋをノイズ信号のパルス数Ｐｎと誤判定してしまうという問題点があった。
【００５１】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、ノックレベル信号のシフト状態によらずバックグランドレベルを最適値に維持することにより、ノックレベル信号が増加状態または減少状態にシフトした場合のノイズ誤検出またはノック誤検出を防止し、信頼性を向上させた内燃機関のノック検出装置を得ることを目的とする。
【００５２】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る内燃機関のノック検出装置は、内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、内燃機関の燃焼時に点火プラグを介して流れるイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、イオン電流からノック信号を抽出するフィルタ手段と、ノック信号に基づいて内燃機関のノック状態に対応したノックレベル信号を算出するノックレベル算出手段と、ノックレベル信号を平均化処理してノックレベル平均値を算出する平均化手段と、内燃機関の運転状態に応じてノックレベル平均値のオフセット値を算出するオフセット算出手段と、ノックレベル平均値およびオフセット値を加算してバックグランドレベルを算出するバックグランドレベル算出手段と、ノックレベル信号とバックグランドレベルとを比較して内燃機関のノック状態を判定するノック判定手段とを備えた内燃機関のノック検出装置において、ノックレベル平均値が所定領域にあることを判定する所定領域判定手段と、所定領域判定手段の判定結果に応じてオフセット値を補正するオフセット補正手段とを設け、所定領域判定手段は、ノックレベル平均値が基準領域よりも増加状態または減少状態にある場合に所定領域を判定し、オフセット補正手段は、所定領域判定手段の判定結果に応じて、ノックレベル平均値の増加量または減少量を相殺する方向にオフセット値を補正し、バックグランドレベルを最適値に補正設定するものである。
【００５３】
また、この発明の請求項２に係る内燃機関のノック検出装置は、請求項１において、内燃機関の回転数が所定回転数以下の低回転領域を示す場合に、オフセット補正手段の処理を禁止するためのオフセット補正禁止手段を設けたものである。
【００５４】
また、この発明の請求項３に係る内燃機関のノック検出装置は、請求項１において、オフセット補正手段は、所定領域判定手段の判定結果に応じてオフセット補正係数を選択設定し、オフセット手段は、オフセット補正係数を用いてオフセット値を補正するものである。
【００５５】
また、この発明の請求項４に係る内燃機関のノック検出装置は、請求項３において、オフセット補正手段は、ノックレベル平均値が基準領域の下限値よりも小さい第１の所定領域を示す場合に、オフセット補正係数を１よりも大きい値に設定し、ノックレベル平均値が基準領域の上限値よりも大きい第２の所定領域を示す場合に、オフセット補正係数を１よりも小さい値に設定するものである。
【００５６】
また、この発明の請求項５に係る内燃機関のノック検出装置は、請求項１において、平均化手段は、ノックレベル平均値の増加側に対してノックレベル信号の反映率を大きく設定する第２の平均化手段を含み、所定領域判定手段は、第２の平均化手段により算出された第２のノックレベル平均値に基づいて所定領域を判定するものである。
【００５７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を概略的に示すブロック図であり、前述（図６参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
【００５８】
図１において、ＥＣＵ５Ａ内のノック検出手段６Ａは、フィルタ手段１１〜比較手段１５に加えて、さらに、所定領域判定手段１６、オフセット補正手段１７およびオフセット補正禁止手段１８を備えている。
【００５９】
この場合、平均化手段１３Ａは、ノックレベル平均値ＡＶＥの増加側に対してパルス数Ｎ（ノックレベル信号）の反映率を大きく設定する第２の平均化手段（図示せず）を含み、第２の平均化手段により算出された第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２を生成する。
【００６０】
所定領域判定手段１６は、第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２に基づいて、ノックレベル平均値ＡＶＥが所定領域（基準領域よりも増加状態または減少状態）にあることを判定し、所定領域判定信号Ｈを判定結果として生成する。
【００６１】
オフセット補正手段１７は、所定領域判定信号Ｈに応じてオフセット補正係数ＣＦを選択設定する。これにより、オフセット手段１４Ａにおいて、ノックレベル平均値ＡＶＥの増加量または減少量を相殺する方向にオフセット値ＯＦＳが補正され、バックグランドレベルＢＧＬＡは最適値に補正設定される。
【００６２】
すなわち、オフセット補正手段１７は、第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２が基準領域の下限値βよりも小さい第１の所定領域を示す場合には、オフセット補正係数ＣＦを「１」よりも大きい値に設定し、第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２が基準領域の上限値αよりも大きい第２の所定領域を示す場合には、オフセット補正係数ＣＦを「１」よりも小さい値に設定する。
【００６３】
オフセット補正禁止手段１８は、エンジン回転数が所定回転数以下の低回転領域を示す場合に、オフセット補正禁止信号Ｊを生成して、オフセット補正手段１７の処理を禁止する。
【００６４】
オフセット手段１４Ａは、オフセット補正係数ＣＦを用いて、ノックレベル平均値ＡＶＥの増加量または減少量を相殺する方向にオフセット値ＯＦＳを補正し、バックグランドレベルＢＧＬＡを設定する。
【００６５】
次に、図２の説明図および図３のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１の動作について説明する。
図２は第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２とオフセット補正係数ＣＦとの関係を示している。
【００６６】
図２において、オフセット補正係数ＣＦは、第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２が第１の所定領域（ノイズレベル減少領域）を示す場合には「１」よりも大きい値（増加側）に設定され、第２の所定領域（ノック頻発領域）を示す場合には「１」よりも小さい値（減少側）に補正され、基準領域（定常領域）を示す場合には「１」（無補正の通常値）に設定される。
【００６７】
図３において、前述（図８参照）と同様のステップＳ１〜Ｓ８については、同一符号を付して詳述を省略する。
なお、ステップＳ３Ａ、Ｓ７Ａは、それぞれ、前述のステップＳ３、Ｓ７に対応している。
【００６８】
まず、ＥＣＵ５Ａ内のノック検出手段６Ａは、イオン電流検出信号Ｅｉからノック信号Ｋｉを取得（ステップＳ１）して、ノック周波数のパルス数Ｎをカウント（ステップＳ２）し、ノック判定（ステップＳ３Ａ）に基づく点火時期制御量の演算（ステップＳ４、Ｓ５）を実行した後、平均化手段１３Ａにおいて、ノックレベル平均値ＡＶＥを算出する（ステップＳ６）。
【００６９】
続いて、オフセット補正禁止手段１８は、各種センサ４から入力される運転情報からエンジン回転数Ｎｅを参照し、エンジン回転数Ｎｅが低回転側を示す所定回転数Ｎｒ（たとえば、１５００ｒｐｍ）以下か否かを判定する（ステップＳ１０）。
【００７０】
もし、Ｎｅ≦Ｎｒ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、オフセット補正禁止手段１８は、オフセット補正禁止信号Ｊを生成して、オフセット補正手段１７の処理を禁止して、後述する無補正処理（ステップＳ１３）に進む。
【００７１】
これにより、低回転運転領域においては、オフセット値ＯＦＳの補正による不必要なバックグランドレベルＢＧＬＡの上昇補正が禁止される。
なぜなら、低回転側においては、第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２が非常に小さくなるので、所定領域の判定結果にかかわらず、ノックレベルとノイズレベルとを容易に判定することができるからである。
【００７２】
一方、ステップＳ１０において、Ｎｅ＞Ｎｒ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、平均化手段１３Ａは、第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２を、以下の（４）式のように算出する（ステップＳ１１）。
【００７３】
ＡＶＥ２＝ＡＶＥ２（ｎ−１）＋｛ＮＰ−ＡＶＥ２（ｎ−１）｝×ＫＦ２  ・・・（４）
【００７４】
ただし、（４）式において、ＡＶＥ２（ｎ−１）は第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２の前回値であり、ＫＦ２は第２の平均化処理係数（ＫＦ２＞１）である。
【００７５】
第２の平均化処理係数ＫＦ２は、パルス数Ｎの大きさによって可変設定され、パルス数Ｎが前回の第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２（ｎ−１）よりも大きいほど大きい係数値に設定される。
【００７６】
したがって、（４）式の平均化処理によれば、第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２は、ノイズレベル増大側に対して追従性が速くなり、ピークノイズに近い値に設定される。
【００７７】
次に、所定領域判定手段１６は、第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２を基準領域に対応した上限値αおよび下限値βと比較して、現在のパルス数Ｎの検出状態がどの領域にあるかを判定する。
【００７８】
まず、第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２が基準領域の範囲内にあるか否かを判定し（ステップＳ１２）、α≧ＡＶＥ２≧β（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、基準領域にあることを示す所定領域判定信号Ｈを出力する。
【００７９】
これにより、オフセット補正手段１７は、データマップから基準領域のオフセット補正係数ＣＦ（＝１）を参照し（ステップＳ１３）、オフセット手段１４Ａに入力する。このとき、オフセット手段１４Ａにおいて、オフセット値ＯＦＳは補正されずに通常値に維持される。
【００８０】
一方、ステップＳ１２において、基準領域の範囲外（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、続いて、第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２が下限値βよりも小さい第１の所定領域にあるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００８１】
もし、ＡＶＥ２＜β（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、所定領域判定手段１６は、第１の所定領域にあることを示す所定領域判定信号Ｈを出力する。
これにより、オフセット補正手段１７は、第１の所定領域のオフセット補正係数ＣＦ（＞１）を参照して（ステップＳ１５）、オフセット手段１４Ａに入力し、オフセット値ＯＦＳを増加側に補正させる。
【００８２】
また、ステップＳ１４において、ＡＶＥ２＞α（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、所定領域判定手段１６は、第２の所定領域にあることを示す所定領域判定信号Ｈを出力する。
【００８３】
これにより、オフセット補正手段１７は、第２の所定領域のオフセット補正係数ＣＦ（＜１）を参照して（ステップＳ１６）、オフセット手段１４Ａに入力し、オフセット値ＯＦＳを減少側に補正させる。
【００８４】
以下、オフセット手段１４Ａは、各ステップＳ１３、Ｓ１５、Ｓ１６で設定されたオフセット補正係数ＣＦを用いて、以下の（５）式のように、補正後のバックグランドレベルＢＧＬＡを算出する（ステップＳ７Ａ）。
【００８５】
ＢＧＬＡ＝ＡＶＥ２＋ＯＦＳ×ＣＦ  ・・・（５）
【００８６】
最後に、（５）式から算出されたバックグランドレベルＢＧＬＡを、ステップＳ３Ａにおける次回のノック判定値として格納し（ステップＳ８）、図３の処理ルーチンを終了する。
【００８７】
次に、図４および図５の説明図を参照しながら、ノックレベル平均値ＡＶＥがシフト（増加または減少）した場合のノック検出動作について説明する。
図４および図５は前述の図９および図１０に対応しており、前述と同様のものについては同一符号を付して詳述を省略する。
【００８８】
この場合、実線曲線は第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２の時間変化、点線曲線は補正後のオフセット値ＯＦＳ＋ＣＦの時間変化であり、一点鎖線曲線は、補正後のバックグランドレベルＢＧＬＡ（＝ＡＶＥ２＋ＯＦＳ×ＣＦ）の時間変化である。
【００８９】
図４は第１の所定領域にシフトした場合、図５は第２の所定領域にシフトした場合の時間変化を示している。
図４、図５において、補正後のオフセット値ＯＦＳ×ＣＦ（点線）は、所定領域の判定結果に応じて増減され、それにつれてバックグランドレベルＢＧＬＡも増減されている。
【００９０】
図４のように、イオン電流検出系の経時変化により、パルス数Ｎ（ノックレベル信号）が第１の所定領域（ノイズレベル減少領域）にシフトすると、第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２の低下を相殺するオフセット補正係数ＣＦ（＞１）が参照されるので、増加補正後のオフセット値ＯＦＳ×ＣＦの加算により、ノック判定レベルＢＧＬＡ（一点鎖線）の低下は抑制される。
【００９１】
したがって、ノック発生レベルに相当するパルス数Ｐｋが検出された場合には、Ｎ＞ＢＧＬＡによりノック判定が正常に行われ、また、ノイズレベルに相当するパルス数Ｐｎが検出された場合には、Ｎ≦ＢＧＬＡによりノイズ判定が正常に行われるので、ノック誤判定を防止することができる。
【００９２】
また、図５のように、パルス数Ｎが第２の所定領域（ノック頻発領域）にシフトすると、第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２の増加を相殺するオフセット補正係数ＣＦ（＜１）が参照されるので、増加補正後のオフセット値ＯＦＳ×ＣＦの加算により、ノック判定レベルＢＧＬＡ（一点鎖線）の増加が抑制される。
【００９３】
したがって、ノック判定およびノイズ判定が正常に行われ、ノイズ誤判定を防止することができる。
【００９４】
このように、所定領域の判定結果に応じてオフセット値ＯＦＳを補正することにより、ノイズレベル判定基準となるバックグランドレベルＢＧＬＡを最適値に推移させることができる。
【００９５】
したがって、経時変化によりノックレベルが変化して、パルス数Ｎが第１または第２の所定領域にシフトしても、適正なノック判定に基づいてノック検出の信頼性を維持することができ、ノック発生時の点火時期の遅角制御状態を向上させることができる。
【００９６】
また、オフセット補正禁止手段１８により、エンジン回転数Ｎｅの低回転側でのオフセット補正を禁止することにより、ノイズレベルが非常に小さい低回転域における不必要なバックグランドレベルＢＧＬＡの上昇補正を防止することができる。
【００９７】
なお、上記実施の形態１では、ノックレベル信号として、ノック信号Ｋｉのパルス数Ｎを用いたが、周知のように、ノック信号Ｋｉのピーク値または積分値など任意のパラメータが用いられ得ることは言うまでもない。
【００９８】
また、第２のノックレベル平均値ＡＶＥ２から所定領域を判定したが、通常のノックレベル平均値ＡＶＥに基づいて所定領域を判定してもよい。
【００９９】
さらに、オフセット補正禁止手段１８を設けて、低回転側におけるオフセット補正を禁止したが、特に支障がなければ、オフセット補正禁止手段１８を省略して、低回転側においてもオフセット補正処理を実行してもよい。
【０１００】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、内燃機関の燃焼時に点火プラグを介して流れるイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、イオン電流からノック信号を抽出するフィルタ手段と、ノック信号に基づいて内燃機関のノック状態に対応したノックレベル信号を算出するノックレベル算出手段と、ノックレベル信号を平均化処理してノックレベル平均値を算出する平均化手段と、内燃機関の運転状態に応じてノックレベル平均値のオフセット値を算出するオフセット算出手段と、ノックレベル平均値およびオフセット値を加算してバックグランドレベルを算出するバックグランドレベル算出手段と、ノックレベル信号とバックグランドレベルとを比較して内燃機関のノック状態を判定するノック判定手段とを備えた内燃機関のノック検出装置において、ノックレベル平均値が所定領域にあることを判定する所定領域判定手段と、所定領域判定手段の判定結果に応じてオフセット値を補正するオフセット補正手段とを設け、所定領域判定手段は、ノックレベル平均値が基準領域よりも増加状態または減少状態にある場合に所定領域を判定し、オフセット補正手段は、所定領域判定手段の判定結果に応じて、ノックレベル平均値の増加量または減少量を相殺する方向にオフセット値を補正し、バックグランドレベルを最適値に維持するようにしたので、ノックレベル信号が増加状態または減少状態にシフトした場合のノイズ誤検出またはノック誤検出を防止し、信頼性を向上させた内燃機関のノック検出装置が得られる効果がある。
【０１０１】
また、この発明の請求項２によれば、請求項１において、内燃機関の回転数が所定回転数以下の低回転領域を示す場合に、オフセット補正手段の処理を禁止するためのオフセット補正禁止手段を設けたので、低回転時の不必要な補正を回避して、さらに信頼性を向上させた内燃機関のノック検出装置が得られる効果がある。
【０１０２】
また、この発明の請求項３によれば係る内燃機関のノック検出装置は、請求項１において、オフセット補正手段は、所定領域判定手段の判定結果に応じてオフセット補正係数を選択設定し、オフセット手段は、オフセット補正係数を用いてオフセット値を補正するようにしたので、ノックレベル信号が増加状態または減少状態にシフトした場合のノイズ誤検出またはノック誤検出を防止し、信頼性を向上させた内燃機関のノック検出装置が得られる効果がある。
【０１０３】
また、この発明の請求項４によれば、請求項３において、オフセット補正手段は、ノックレベル平均値が基準領域の下限値よりも小さい第１の所定領域を示す場合に、オフセット補正係数を１よりも大きい値に設定し、ノックレベル平均値が基準領域の上限値よりも大きい第２の所定領域を示す場合に、オフセット補正係数を１よりも小さい値に設定するようにしたので、ノックレベル信号が増加状態または減少状態にシフトした場合のノイズ誤検出またはノック誤検出を防止し、信頼性を向上させた内燃機関のノック検出装置が得られる効果がある。
【０１０４】
また、この発明の請求項５によれば、請求項１において、平均化手段は、ノックレベル平均値の増加側に対してノックレベル信号の反映率を大きく設定する第２の平均化手段を含み、所定領域判定手段は、第２の平均化手段により算出された第２のノックレベル平均値に基づいて所定領域を判定するようにしたので、ノックレベル信号が増加状態または減少状態にシフトした場合のノイズ誤検出またはノック誤検出を防止し、信頼性を向上させた内燃機関のノック検出装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるオフセット補正動作を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるオフセット補正動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による第１の所定領域でのノック検出動作を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１による第２の所定領域でのノック検出動作を示す説明図である。
【図６】従来の内燃機関のノック検出装置を示すブロック図である。
【図７】従来の内燃機関のノック検出装置の動作を示す波形図である。
【図８】従来の内燃機関のノック検出装置によるバックグランドレベル算出動作を示すフローチャートである。
【図９】従来の内燃機関のノック検出装置による第１の所定領域でのノック検出動作を示す説明図である。
【図１０】従来の内燃機関のノック検出装置による第２の所定領域でのノック検出動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１  点火装置、２  点火プラグ、３  イオン電流検出回路、４  各種センサ、５Ａ  ＥＣＵ、６Ａ  ノック検出手段、７  点火制御手段、１１  フィルタ手段、１２  カウンタ手段（ノックレベル算出手段）、１３Ａ  平均化手段、１４Ａ
オフセット手段（オフセット算出手段、バックグランドレベル算出手段）、
１５  比較手段（ノック判定手段）、１６  所定領域判定手段、１７  オフセット補正手段、１８  オフセット補正禁止手段、ＡＶＥ  ノックレベル平均値、ＡＶＥ２  第２のノックレベル平均値、ＢＧＬＡ  バックグランドレベル、ＣＦ  オフセット補正係数、Ｅｉ  イオン電流検出信号、Ｈ  所定領域判定信号（判定結果）、Ｊ  オフセット補正禁止信号、Ｋｉ  ノック信号、Ｎ  パルス数（ノックレベル信号）、Ｎｅ  エンジン回転数、Ｎｒ  所定回転数、ＯＦＳ  オフセット値、α  上限値、β  下限値、Ｓ３Ａ  ノック発生を判定するステップ、Ｓ６ノックレベル平均値を算出するステップ、Ｓ１０  低回転側を判定するステップ、Ｓ１１  第２のノックレベル平均値を算出するステップ、Ｓ１２  基準領域を判定するステップ、Ｓ１４  所定領域を判定するステップ、Ｓ１５  第１の所定領域のオフセット補正係数を参照するステップ、Ｓ１６  第２の所定領域のオフセット補正係数を参照するステップ、Ｓ７Ａ  補正後のバックグランドレベルを算出するステップ。
【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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