(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼状態に応じた信号を出力するセンサと、
前記センサの出力からノックの特徴成分を点火タイミング毎にノック信号として算出するノック信号算出手段と、
前記ノック信号に基づいて算出される基本統計量を用いて前記ノック信号を分布正規化およびレベル正規化するノック信号正規化手段と、
前記ノック信号正規化手段によって正規化されたノック信号に基づいてノック判定閾値を設定するノック判定閾値算出手段と、
前記正規化されたノック信号が前記ノック判定閾値算出手段で設定されたノック判定閾値を超える場合にノックが発生したと判定するノック判定手段と、
前記内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定手段である過渡補正係数算出部と、を備えた内燃機関のノック制御装置であって、
前記ノック信号正規化手段は、前記分布正規化のための前記基本統計量として、
正規化前ノック信号の前回値ＶＰ［ｎ−1］をフィルタ処理して、正規化前ノック信号前回値の平均値VPAO[n]を算出し、
正規化前ノック信号の今回値VP［n］をフィルタ処理して、正規化前ノック信号今回値の平均値VPAN[n]を算出し、
前記今回値の平均値VPAN[n]と前記前回値の平均値VPAO[n]とを、前記運転状態判定手段の判定結果に基づく前記過渡補正係数算出部からの過渡補正係数に基づいて補間演算して、正規化前ノック信号の補間後平均値VPA[n]を算出し、算出された補間後平均値VPA[n]を用いて前記正規化前ノック信号の標準偏差正規化を行ない、標準偏差正規化後ノック信号VS[n]を算出すると共に、
前記ノック信号正規化手段は、更に、前記レベル正規化のための前記基本統計量として、
前記標準偏差正規化後ノック信号の前回値VS[n−1]をフィルタ処理して平均化し、標準偏差正規化後ノック信号前回値の平均値VSAO[n]を算出し、
前記標準偏差正規化後ノック信号の今回値VS[n]をフィルタ処理して平均化し、標準偏差正規化後ノック信号今回値の平均値VSAN[n]を算出し、
前記今回値の平均値VSAN[n]と前回値の平均値VSAO[n]とを、前記過渡補正係数算出部からの過渡補正係数に基づいて補間演算して、標準偏差正規化後ノック信号の補間後平均値VSA[n]を算出し、算出された補間後平均値VSA[n]を用いて、前記標準偏差正規化後ノック信号の平均値正規化を行い、平均値正規化後ノック信号VA[n]を算出するものであり、
前記正規化前ノック信号の補間後平均値VPA[n]および前記標準偏差正規化後ノック信号の補間後平均値VSA[n]は、
前記運転状態判定手段により前記内燃機関がノック信号の変化を伴うような運転状態ではないと判定されている状態においては、前記正規化前ノック信号前回値の平均値VPAO[n]、および前記標準偏差正規化後ノック信号前回値の平均値VSAO[n]を基準として算出され、
前記運転状態判定手段により前記内燃機関がノック信号の変化を伴うような運転状態であると判定されている状態においては、ノック信号の変化の程度に応じて、変化の程度が大きくなる程、前記正規化前ノック信号今回値の平均値VPAN[n]、および前記標準偏差正規化後ノック信号今回値の平均値VSAN[n]の影響が大きく算出されることを特徴とする内燃機関のノック制御装置。
【請求項２】
前記正規化前ノック信号前回値の平均値VPAO[n]、および、前記標準偏差正規化後ノック信号前回値の平均値VSAO[n]の算出に用いるフィルタ係数２は、前記正規化前ノック信号今回値の平均値VPAN[n]、および前記標準偏差正規化後ノック信号今回値の平均値VSAN[n]の算出に用いるフィルタ係数１に比べて同じもしくは小さな値に設定され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制御装置。
【請求項３】
前記ノック判定手段により前回点火タイミングにてノックが発生していると判定された際には、前記正規化前ノック信号前回値の平均値VPAO[n]、および、前記標準偏差正規化後ノック信号前回値の平均値VSAO[n]の算出に用いるフィルタ係数２にはノックの特徴成分を含めないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項４】
前記正規化前ノック信号今回値の平均値VPAN[n]の算出、および、前記標準偏差正規化後ノック信号今回値の平均値VSAN[n]の算出に、前記正規化前ノック信号前回値の平均値VPAO[n]、および、前記標準偏差正規化後ノック信号の前回値の平均値VSAO[n]を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項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、内燃機関で発生するノックを制御するためのノック制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関にて発生するノック現象を内燃機関のブロックに直接取り付けられた振動センサ（以下、ノックセンサ）にて検出する方法が知られている。これは、内燃機関の運転中にノックが発生すると、内燃機関のボア径やノックの振動モードに応じて固有の周波数帯の振動が発生することが知られており、この固有周波数の振動強度（以下、ノック信号）を測定することでノック検出を行うものである。
また、ノック検出時には点火時期を遅角側へ補正することでノックを抑制し、ノック非検出時には点火時期を進角側に復帰することでトルク低下を最小限に抑えるノック制御装置が知られている。これは、内燃機関の特性として、点火時期を進角させると内燃機関の出力トルクは向上するがノックは発生し易くなり、逆に点火時期を遅角させると内燃機関の出力トルクは低下するがノックは発生しにくくなることが知られており、ノック検出時には点火時期を遅角側に補正し、ノック非検出時には進角側に復帰することで、ノックの発生を抑制しつつ最も大きなトルクが発生するノック限界点火時期にて内燃機関を運転するよう制御するものである。
但し、内燃機関が低負荷で運転されている場合等においては、トルクが最大となる点火時期まで進角してもノックが発生しない場合があり、このような運転領域では上記ノック制御は不要である。
【０００３】
このような内燃機関のノック制御装置において、ノックを判定するためのノック判定閾値は一般的に、フィルタ処理により算出されるノック信号の平均値と予め適合しておいたゲインとオフセットを用いて設定したり、フィルタ処理により算出されるノック信号の平均値と標準偏差を用いて設定するものが知られている。しかし、内燃機関の運転状態が変化するとノック信号の平均値や標準偏差も変化してしまうため、その変化に対応してゲイン等を適合させるために多大な工数がかかってしまったり、ノック判定閾値が適切に設定されずにノックの誤検出や検出漏れが生じるという問題があった。
これに対して、ノック信号を正規化（標準化、無次元化）することで、運転状態の変化によるノック信号の平均値や標準偏差の変化を抑制し、ノック判定閾値を適切に設定することでノックの誤検出や検出漏れを改善する方法として、例えば、特許文献１、特許文献２が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３９０１０４号公報
【特許文献２】特願２０１０−２２４７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、ノック信号の平均値と標準偏差を用いて、一般的な標準化方法に則って正規化を行う方法が開示されている。
この特許文献１の構成によると、正規化後のノック信号は平均値＝０、標準偏差＝１に正規化され、運転状態の変化によるノック信号の平均値や標準偏差の変化が抑制されることで、ノック判定閾値が適切に設定されノックの誤検出が改善されるが、ノックの発生による振動成分との相関が非常に高い標準偏差を用いて正規化を行うため、ノックの発生による振動成分まで正規化されてしまい、実際に発生しているノックと検出したノックの大き
さとの相関が低下したり、ノックの検出漏れが生じてしまうという問題点があった。
【０００６】
このような特許文献１における課題を解決するために、特許文献２には、ノック信号の標準偏差を用いずにノック信号の平均値のみを用いて正規化する方法が開示されている。この特許文献２の構成によると、ノック信号の標準偏差を用いる場合に比べると、ノックの発生による振動成分が正規化されることを抑制することができるが、ノックの発生による振動成分が少なからず正規化されてしまうという問題点が依然としてあり、連続してノックが発生するような運転状態においては、２回目以降に発生するノックによる振動成分はより一層正規化されてしまうため、実際に発生しているノックと検出したノックの大きさとの相関が低下するという問題点があった。
【０００７】
この発明はこのような従来の装置における問題点を解消するためになされたもので、運転状態の変化によりノック信号の平均値や標準偏差が変化するような場合において、ノック判定閾値を適切に設定してノックの誤検出を抑制しつつ、ノックが連続して発生するような運転状態においても、ノックの検出漏れを生じることなく、かつ、発生したノックと検出したノックの大きさとの相関を低下させることなく、ノックの検出性を向上することができる内燃機関のノック制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る内燃機関のノック制御装置は、内燃機関の燃焼状態に応じた信号を出力するセンサと、前記センサの出力からノックの特徴成分を点火タイミング毎にノック信号として算出するノック信号算出手段と、前記ノック信号に基づいて算出される基本統計量を用いて前記ノック信号を分布正規化およびレベル正規化するノック信号正規化手段と、前記ノック信号正規化手段によって正規化されたノック信号に基づいてノック判定閾値を設定するノック判定閾値算出手段と、前記正規化されたノック信号が前記ノック判定閾値算出手段で設定されたノック判定閾値を超える場合にノックが発生したと判定するノック判定手段と、前記内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定手段である過渡補正係数算出部と、を備えた内燃機関のノック制御装置であって、前記ノック信号正規化手段は、前記分布正規化のための前記基本統計量として、正規化前ノック信号の前回値ＶＰ［ｎ−1］をフィルタ処理して、正規化前ノック信号前回値の平均値VPAO[n]を算出し、正規化前ノック信号の今回値VP［n］をフィルタ処理して、正規化前ノック信号今回値の平均値VPAN[n]を算出し、前記今回値の平均値VPAN[n]と前記前回値の平均値VPAO[n]とを、前記運転状態判定手段の判定結果に基づく前記過渡補正係数算出部からの過渡補正係数に基づいて補間演算して、正規化前ノック信号の補間後平均値VPA[n]を算出し、算出された補間後平均値VPA[n]を用いて前記正規化前ノック信号の標準偏差正規化を行ない、標準偏差正規化後ノック信号VS[n]を算出すると共に、
前記ノック信号正規化手段は、更に、前記レベル正規化のための前記基本統計量として、
前記標準偏差正規化後ノック信号の前回値VS[n−1]をフィルタ処理して平均化し、標準偏差正規化後ノック信号前回値の平均値VSAO[n]を算出し、前記標準偏差正規化後ノック信号の今回値VS[n]をフィルタ処理して平均化し、標準偏差正規化後ノック信号今回値の平均値VSAN[n]を算出し、前記今回値の平均値VSAN[n]と前回値の平均値VSAO[n]とを、前記過渡補正係数算出部からの過渡補正係数に基づいて補間演算して、標準偏差正規化後ノック信号の補間後平均値VSA[n]を算出し、算出された補間後平均値VSA[n]を用いて、前記標準偏差正規化後ノック信号の平均値正規化を行い、平均値正規化後ノック信号VA[n]を算出するものであり、前記正規化前ノック信号の補間後平均値VPA[n]および前記標準偏差正規化後ノック信号の補間後平均値VSA[n]は、前記運転状態判定手段により前記内燃機関がノック信号の変化を伴うような運転状態ではないと判定されている状態においては、前記正規化前ノック信号前回値の平均値VPAO[n]、および前記標準偏差正規化後ノック信号前回値の平均値VSAO[n]を基準として算出され、前記運転状態判定手段により前記内燃機関がノック信号の変化を伴うような運転状態であると判定されている状態においては、ノック信号の変化の程度に応じて、変化の程度が大きくなる程、前記正規化前ノック信号今回値の平均値VPAN[n]、および前記標準偏差正規化後ノック信号今回値の平均値VSAN[n]の影響が大きく算出されるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の内燃機関のノック制御装置によれば、運転状態の変化によりノック信号の平均値や標準偏差が変化するような場合において、ノックの誤検出を抑制することができ、また、ノックが連続して発生するような運転状態において、ノックの検出漏れを生じることなく、かつ、発生したノックと検出したノックの大きさとの相関を低下させることなく、ノックの検出性を向上することができるという優れた効果を得ることができる。
【００１０】
上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１における内燃機関のノック制御装置を適用した内燃機関全体を概略的に示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における内燃機関の制御部の構成を概略的に示すブロックである。
【図３】この発明の実施の形態１におけるノック制御部を概略的に示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるノック信号正規化を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１におけるノック信号分布正規化を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１における分布正規化用フィルタ係数算出を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１における分布正規化用フィルタ係数算出を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１におけるノック信号レベル正規化を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１におけるレベル正規化用フィルタ係数算出を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態１におけるレベル正規化用フィルタ係数算出を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態１における過渡補正係数算出を示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態１におけるノック信号正規化の動作例である。（定常状態、ノックあり）
【図１３】この発明の実施の形態１におけるノック信号正規化の動作例である。（過渡状態、ノックなし）
【図１４】この発明の実施の形態１におけるノック信号正規化の動作例である。（信号変化状態、ノックあり）
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１の内燃機関のノック制御装置について詳細に説明する。図１はこの発明の実施の形態１における内燃機関のノック制御装置を適用した内燃機関全体を概略的に示す構成図、図２は内燃機関の制御部の構成を概略的に示すブロック図である。
【００１３】
図１において、内燃機関（以下、エンジンと称する）１の吸気系の上流に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２が設けられている。また、電子制御式スロットルバルブ２の開度を測定するために、スロットル開度センサ３が設けられている。なお、電子制御式スロットルバルブ２の代わりに図示しないアクセルペダルに直接ワイヤで繋がれた機械式スロットルバルブを用いてもよい。
【００１４】
電子制御式スロットルバルブ２の上流には吸入空気流量を測定するエアフローセンサ４が設けられており、電子制御式スロットルバルブ２の下流のエンジン１側には、サージタンク５内の圧力を測定するインテークマニホールド圧力センサ（以下、単に、インマニ圧センサと称す。）６が設けられている。なお、エアフローセンサ４とインマニ圧センサ６に関しては、両方とも設けてもよいし、いずれか一方のみが設けられていてもよい。
【００１５】
サージタンク５下流の吸気ポートに設けられた吸気バルブには、吸気バルブの開閉タイミングを可変制御できる可変吸気バルブ機構７が取り付けられており、また、吸気ポートには燃料を噴射するインジェクタ８が設けられている。なお、インジェクタ８はエンジン１のシリンダ内に直接噴射できるように設けられてもよい。更に、エンジン１のシリンダ
内の混合気に点火するための点火コイル９及び点火プラグ１０、エンジン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１１、エンジンの振動を検出するためのノックセンサ１２がエンジン１に設けられている。
【００１６】
図２おいて、エアフローセンサ４で測定された吸入空気流量と、インマニ圧センサ６で測定されたインマニ圧と、スロットル開度センサ３で測定された電子制御式スロットルバルブ２の開度と、クランク角センサ１１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と、ノックセンサ１２で測定されたエンジンの振動波形は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）１３に入力される。
また前記以外の各種センサ２００からもＥＣＵ１３に測定値が入力され、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）３００からの信号も入力される。
【００１７】
ＥＣＵ１３では、アクセル開度やエンジンの運転状態などを基にして目標スロットル開度が算出されて電子制御式スロットルバルブ２を制御する。また、その時の運転状態に応じて、吸気バルブの開閉タイミングを可変制御する可変吸気バルブ機構７は制御され、目標空燃比を達成するようにインジェクタ８は駆動され、目標点火時期を達成するように点火コイル９への通電が行われる。なお、後述の方法でノックが検出された場合には、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われる。さらに、前記以外の各種アクチュエータ４００への指示値も算出される。
【００１８】
次に図３を参照しながら、ＥＣＵ１３内で行うノック制御の概要について説明する。
図３はノック制御部全体の構成を示したブロック図である。図３において、１２及び１３は、ぞれぞれ、図１、図２に示したノックセンサ及びＥＣＵである。
ＥＣＵ１３内のノック制御部の構成について説明する。
ＥＣＵ１３は各種Ｉ／Ｆ回路１３１とマイクロコンピュータ１３２からなり、マイクロコンピュータ１３２はアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１５、制御プログラムや制御定数を記憶しておくＲＯＭ領域、プログラムを実行した際の変数を記憶しておくＲＡＭ領域等から構成されている。
【００１９】
１４はノック制御用のＩ／Ｆ回路を示しており、ノックセンサ１２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）である。１５はマイクロコンピュータ１３２のＡ／Ｄ変換器で、このＡ／Ｄ変換器１５によるＡ／Ｄ変換は、一定の時間間隔（例えば、１０μｓや２０μｓ等）毎に実行される。なお、ＬＰＦ１４では、Ａ／Ｄ変換器１５で全振動成分を取り込むために、例えば、２．５Ｖにバイアス（振動成分の中心を２．５Ｖにする）しておき、２．５Ｖを中心に０〜５Ｖの範囲に振動成分が収まるよう、振動成分が小さい場合には２．５Ｖを中心に増幅し、大きい場合には２．５Ｖを中心に減少させるゲイン変換機能も含まれている。
【００２０】
なお、このＡ／Ｄ変換は常時行っておいて、内燃機関にノックが発生する期間、例えば、ピストンの上死点（Top Death Center：以下ＴＤＣと称す。）から上死点後（After Top Death Center：以下、ＡＴＤＣと称す。）５０°ＣＡ、等に設定されたノック検出期間のデータのみデジタル信号処理部１６以降へ送るようにしても良いし、ＴＤＣからＡＴＤＣ５０°ＣＡに設定されたノック検出期間のみＡ／Ｄ変換を行い、そのデータをデジタル信号処理部１６以降へ送るようにしても良い。
【００２１】
続くデジタル信号処理部１６ではデジタル信号処理による時間−周波数解析が実施される。このデジタル信号処理として、例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）や短時間フーリエ変換（ＳＴＦＴ）と呼ばれる処理により、所定時間毎のノック固有周波数成分のスペク
トル列が算出される。なお、デジタル信号処理としては、ＩＩＲ（無限インパルス応答）フィルタやＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタを用いてノック固有周波数成分を抽出するようにしてもよい。なお、デジタル信号処理部１６の演算は、Ａ／Ｄ変換を実施しながら処理してもいいし、エンジンの回転に同期した割込み処理にてまとめて実施しても良い。   デジタル信号処理部１６にて算出されるスペクトル列のピーク値をノック信号ＶPとして以降の処理で用いる。
【００２２】
ノック信号正規化手段１７では、過渡補正係数算出部２２により算出されるエンジンの運転状態が定常状態か過渡状態かを表す過渡補正係数を用いて、後述する図４から図１０の正規化処理を行うことでノック信号ＶPを正規化する。
なお、マイクロコンピュータ１３２は、前述のスロットル開度センサ３、エアフローセンサ４、インマニ圧センサ６、クランク角センサ１１からの出力信号が、Ｉ／Ｆ回路１３１を介して入力され運転状態値Ｔを検出する運転状態値検出部２１と、運転状態判定手段としての過渡補正係数算出部２２とを備えている。
【００２３】
続くノック判定閾値算出手段１８では、ノック信号正規化手段１７にて算出された正規化後のノック信号ＶＮに対して以下の式（１）から式（４）の処理を行うことでノック判定閾値ＶＴＨを算出する。
【００２４】
先ず次式によりフィルタ処理を行い平均化する。
ＶＮＡ[n]＝Ｋ１[n]×ＶＮＡ[n-1]＋（１−Ｋ１[n]）×ＶＮ[n]・・・・（１）  
但し、ＶＮＡ[n]：ＶＮの平均値、ＶＮ[n]：正規化後ノック信号、Ｋ１[n]：フィルタ係
数
【００２５】
ここで、[n]は今回点火タイミングでの処理を意味し、[n-1]は前回点火タイミングでの処理を意味する。
【００２６】
次に次式により分散及び標準偏差を算出する。
ＶＮＶ[n] ＝Ｋ２[n]×ＶＮＶ[n-1]＋（１−Ｋ２[n]）×（ＶＮ[n]−ＶＮＡ[n]）^２
・・・・（２）
ＶＮＳ[n]＝（ＶＮＶ[n]）1/2・・・・・（３）
但し、ＶＮＳ[n]：ＶＮの標準偏差、ＶＮＶ[n]：ＶＮの分散、Ｋ２[n]：フィルタ係数
【００２７】
算出された平均値と標準偏差を用いて、次式によりノック判定閾値を算出する。
ＶＴＨ[n]＝ＶＮＡ[n]＋ＫＴＨ×ＶＮＳ[n]・・・・・・（４）
但し、ＶＴＨ[n]：ノック判定閾値、ＫＴＨ：ノック判定閾値補正係数
【００２８】
ここで、フィルタ係数Ｋ１[n]、Ｋ２[n]は、ノック信号ＶＮ[n]とノック判定閾値の前
回値ＶＴＨ[n-1]との比較結果に応じて可変とする。
例えば、ＶＮ[n]＞ＶＴＨ[n-1]の場合にはフィルタ係数を大きな値とし、ＶＮ[n]≦ＶＴ
Ｈ[n-1]の場合には小さな値とする。ただし、エンジンの運転状態に応じて可変とはしな
い。また、ノック判定閾値補正係数ＫＴＨはノックの発生確率に基づいて予め適合される値であり通常３程度の値が設定される。
【００２９】
ノック判定手段１９はノック判定部であり、次式によりノック発生有無を判別し、ノック強度に応じた信号を出力する。
ＶＫ[n]＝（ＶＮ[n]−ＶＮＡ[n]）／（ＶＴＨ[n]−ＶＮＡ[n]）・・・（５）
但し、ＶＫ[n]：ノック強度（ＶＫ[n]＞１にてノック発生と判定）
【００３０】
ノック補正量算出手段２０はノック補正量算出部であり、次式により１点火毎のノック強度に応じた遅角量を算出する。
△θＲ[n]＝max（ −ＶＫ[n]×Ｋｇ[n]、 θmin ）・・・・（６）
但し、△θＲ[n]：１点火毎遅角量、Ｋｇ[n]：遅角量反映係数、θmin：最大遅角量
【００３１】
さらに１点火毎遅角量を積算し、点火時期のノック補正量を演算するが、ノック発生がない場合は、進角復帰する。これは次式により演算される。
θＲ[n]＝min（ θＲ[n-1]＋△θＲ[n]＋Ｋａ、 θmax ）・・・・（７）
但し、θＲ[n]：ノック補正量、Ｋａ[n]：進角復帰係数、θmax：最大進角量
【００３２】
このように演算された、ノック補正量θＲを用いて最終点火時期を次式により算出する。
θＩＧ＝θＢ＋θＲ[n]・・・・（８）
但し、θＩＧ：最終点火時期、θＢ：基本点火時期
【００３３】
以上で、デジタル信号処理部１６〜過渡補正係数算出部２２によりデジタル信号処理による周波数解析結果を用いたノック検出、及び点火時期を遅角することによりノックを抑制するノック制御を実現する処理方法について説明した。
【００３４】
次に、本実施の形態１にて実行される正規化処理について、図４から図９を用いて詳細に説明する。
図４に示すように、本実施の形態１における正規化処理では、先ずステップＳ１０１でノック信号の分布について正規化を行い、次にステップＳ１０２でノック信号のレベルについて正規化を行う。
【００３５】
図５から図７を用いて、図４のステップＳ１０１のノック信号分布正規化の詳細を説明する。図５のステップＳ２０１では、ノック信号の前回値ＶＰ[n-1]に対して行程毎にフ
ィルタ処理を行い平均化する。
ここで、フィルタ係数ＫＰＯ[n]の算出方法について図７に示すフローチャートを用いて
説明する。
【００３６】
先ずステップＳ６０１にて、正規化後のノック信号の前回値ＶＮ[n-1]とノック判定閾
値の前回値ＶＴＨ[n-1]を比較することで、前回点火タイミングにてノック判定したか否
かを判定する。ステップＳ６０１にて、ノック判定していなければ（ＶＮ[n-1]≦ＶＴＨ[n-1]であれば）ステップＳ６０２へ進み、過渡補正係数の前回値ＫＴ[n-1]を用いて補間
演算を行うことでフィルタ係数ＫＰＯ[n]を算出する。
ステップＳ６０１にて、ノック判定していれば（ＶＮ[n-1]＞ＶＴＨ[n-1]であれば）ステップＳ６０３へ進む。
【００３７】
なお、ＫＰＯ１は最も応答性が要求される過渡運転状態にて適合されたフィルタ係数、ＫＰＯ２は定常運転状態にて適合されたフィルタ係数、ＫＰＯ３はノックによる振動成分がフィルタ値に含まれないように適合されたフィルタ係数であり、ＫＰＯ２には、後述のＫＰＮ２に比べて同じもしくは小さな値が設定される。これにより、ノック信号の前回値ＶＰ[n-1]の平均値に基づいてノック信号の分布を正規化する際に、ノックの発生による
振動成分の影響を受けることがなく、また、過渡補正係数とノック信号変化の相関が低い場合もしくは過渡補正係数が算出されていないにも関わらずノック信号が変化するような場合においても、ノック信号の分布を精度良く正規化することができる。
【００３８】
ここで、過渡補正係数ＫＴの算出方法について図１１に示すフローチャートを用いて説明する。先ずステップＳ８０１にて、図３の運転状態値検出部２１から検出された運転状態値Ｔに対してフィルタ処理を行い平均化しフィルタ値ＴＦを算出する。ここで使用するフィルタ係数ＫＦは、所定の過渡運転状態にて算出したい過渡補正係数が算出されるよう予め設定しておく。
続くステップＳ８０２では、運転状態値Ｔとそのフィルタ値ＴＦの差を算出し、更に運転状態値の基準値ＴＡにて除算することで過渡補正係数ＫＴを算出する。なお、過渡補正係数ＫＴは、エンジンの運転状態が過渡状態であるときには１、定常状態であるときには０となるように算出され、また、緩加速や中加速等の運転状態についても０から１の間で連続的に算出することができる。
【００３９】
図５に戻り、ステップＳ２０２では、ノック信号の今回値ＶＰ[n]について行程毎にフ
ィルタ処理を行い平均化する。
ここで、フィルタ係数ＫＰＮ[n]の算出方法について図６に示すフローチャートを用いて
説明する。
ステップＳ４０１にて、過渡補正係数の今回値ＫＴ[n]を用いて補間演算を行うことで
フィルタ係数ＫＰＮ[n]を算出する。なお、ＫＰＮ１は最も応答性が要求される過渡運転
状態にて適合されたフィルタ係数、ＫＰＮ２は定常運転状態にて適合されたフィルタ係数である。
なお、ノック信号の今回値ＶＰ[n]に対してフィルタ処理を行う場合、ＶＰＡＮ[n-1]の変わりにＶＰＡＯ[n]を用いても良い。これにより、ノック信号の今回値ＶＰ[n]の平均値に基づいてノック信号の分布を正規化する際に、ノックが発生した次の点火タイミングにおいてノックの発生による振動成分の影響を除去することができる。
【００４０】
続くステップＳ２０３で、前述の過渡補正係数ＫＴ[n]を用いて、ステップＳ２０１で
算出されたＶＰＡＯ[n]とステップＳ２０２で算出されたＶＰＡＮ[n]の補間演算を行うことでＶＰＡ[n]を算出し、ステップＳ２０４にて、ノック信号ＶＰ[n]をＶＰＡ[n]で除算
することでノック信号ＶＰの標準偏差が正規化されたノック信号ＶＳを算出する。
【００４１】
次に図８から図１０を用いて、図４のステップ１０２のノック信号レベル正規化の詳細を説明する。
図８のステップＳ３０１では、ノック信号の前回値ＶＳ[n-1]に対して行程毎にフィルタ
処理を行い平均化する。
ここで、フィルタ係数ＫＳＯ[n]の算出方法について図１０に示すフローチャートを用い
て説明する。先ずステップＳ７０１にて、正規化後のノック信号の前回値ＶＮ[n-1]とノ
ック判定閾値の前回値ＶＴＨ[n-1]を比較することで前回点火タイミングにてノック判定
したか否かを判定する。ステップＳ７０１にて、ノック判定していなければ（ＶＮ[n-1]
≦ＶＴＨ[n-1]であれば）ステップＳ７０２へ進み、過渡補正係数の前回値ＫＴ[n-1]を用
いて補間演算を行うことでフィルタ係数ＫＳＯ[n]を算出する。ステップＳ７０１にて、
ノック判定していれば（ＶＮ[n-1]＞ＶＴＨ[n-1]であれば）ステップＳ７０３へ進む。
【００４２】
なお、ＫＳＯ１は最も応答性が要求される過渡運転状態にて適合されたフィルタ係数、ＫＳＯ２は定常運転状態にて適合されたフィルタ係数、ＫＳＯ３はノックによる振動成分がフィルタ値に含まれないように適合されたフィルタ係数であり、ＫＳＯ２には、後述のＫＳＮ２に比べて同じもしくは小さな値が設定される。これにより、ノック信号の前回値ＶＳ[n-1]の平均値に基づいてノック信号のレベルを正規化する際に、ノックの発生によ
る振動成分の影響を受けることがなく、また、過渡補正係数とノック信号変化の相関が低い場合もしくは過渡補正係数が算出されていないにも関わらずノック信号が変化するような場合においても、ノック信号のレベルを精度良く正規化することができる。
【００４３】
図８に戻り、ステップＳ３０２では、ノック信号の今回値ＶＳ[n]について行程毎にフ
ィルタ処理を行い平均化する。
ここで、フィルタ係数ＫＳＮ[n]の算出方法について図９に示すフローチャートを用いて
説明する。ステップＳ５０１にて、過渡補正係数の今回値ＫＴ[n]を用いて補間演算を行
うことでフィルタ係数ＫＳＮ[n]を算出する。なお、ＫＳＮ１は最も応答性が要求される
過渡運転状態にて適合されたフィルタ係数、ＫＳＮ２は定常運転状態にて適合されたフィルタ係数である。
なお、ノック信号の今回値ＶＳ[n]に対してフィルタ処理を行う場合、ＶＳＡＮ[n-1]の変わりにＶＳＡＯ[n]を用いても良い。これにより、ノック信号の今回値ＶＳ[n]の平均値に基づいてノック信号のレベルを正規化する際に、ノックが発生した次の点火タイミングにおいてノックの発生による振動成分の影響を除去することができる。
【００４４】
続くステップＳ３０３で、前述の過渡補正係数ＫＴ[n]を用いて、ステップＳ３０１で
算出されたＶＳＡＯ[n]とステップＳ３０２で算出されたＶＳＡＮ[n]の補間演算を行うことでＶＳＡ[n]を算出し、ステップＳ３０４にて、ノック信号ＶＳ[n]からＶＳＡ[n]を減
算することでノック信号ＶＳの平均値が正規化されたノック信号ＶＡが算出され、この値が正規化後のノック信号ＶＮ[n]として以降のノック判定閾値の算出に用いられる。
【００４５】
以上で説明した処理方法に従ってノック信号を正規化した場合の効果を表す動作例を図１２から図１４に示す。なお、図１２〜図１４において、線ａは正規化前のノック信号を、線ｂは正規化前のノック信号平均値を、線ｃは正規化前のノック判定閾値を表すものとする。また、線ｄは正規化後のノック信号を、線ｅは正規化後のノック信号平均値を、線ｆは正規化後のノック判定閾値を表すものとする。
【００４６】
図１２は定常運転状態において２回連続してノックが発生した状態を表しており、ノック信号上の「×」がノックを示している。
図１２（１）は、正規化を行っていないノック信号ａに対してノック判定閾値ｃを算出した場合の動作例である。
図１２（２）は、特許文献１に記載の方法で正規化を行ったノック信号ｄ１に対してノック判定閾値ｆ１を算出した場合の動作例である。
図１２（３）は、特許文献２に記載の方法で正規化を行ったノック信号ｄ２に対してノック判定閾値ｆ２を算出した場合の動作例である。
図１２（４）は、この発明の実施形態１の方法で正規化を行ったノック信号ｄ３に対してノック判定閾値ｆ３を算出した場合の動作例である。
【００４７】
更に、図のＡは正規化に用いる平均値や標準偏差等の基本統計量を算出する際のフィルタ処理に用いるフィルタ係数を０．９６とした場合であり、図のＢは正規化に用いる平均値や標準偏差等の基本統計量を算出する際のフィルタ処理に用いるフィルタ係数を０．８
５とした場合である。
また、図１２（４）−Ｂは、ノック信号前回値に対するフィルタ処理に用いるフィルタ係数を０．８５とし、ノック信号今回値に対するフィルタ処理に用いるフィルタ係数は０．９６としている。
【００４８】
図１２（２）−Ａでは、ノック信号ｄ１の今回値に基づいて、ノックの発生による振動成分と相関の高い基本統計量（標準偏差、平均値）を用いて正規化を行っているため、標準偏差と相関の高いノックの発生による振動成分まで正規化されてしまい、正規化を行っていない図１２（１）に比べて、ノックの発生による振動成分が減少している。
また、１回目のノックの発生による振動成分の影響を含んで算出される基本統計量を用いて２回目のノックの発生による振動成分を正規化するため、２回目のノックの発生による振動成分は更に減少している。
図１２（２）−Ｂでは、正規化に用いる基本統計量の算出の追従性を早めることで、図１２（２）−Ａに比べて、ノックによる振動成分が更に大幅に減少している。
【００４９】
図１２（３）−Ａでは、ノック信号ｄ２の今回値に基づいて、標準偏差に比べてノックの発生による振動成分と相関の低い基本統計量（平均値）を用いて正規化を行っているため、正規化を行っていない図１２（１）に比べて、１回目のノックに対して振動成分の減少は殆ど見られないが、１回目のノックの発生による振動成分の影響を含んで算出される基本統計量を用いて２回目のノックの発生による振動成分を正規化するため、２回目のノックに対しては振動成分が減少している。
また、図１２（３）−Ｂでは、正規化に用いる基本統計量の算出の追従性を早めることで、図１２（３）−Ａに比べて、ノックによる振動成分が大幅に減少している。
【００５０】
これに対して図１２（４）−Ａでは、ノック信号ｄ３の前回値に基づいて、標準偏差に比べてノックの発生による振動成分と相関の低い基本統計量（平均値）を用いて正規化を行っているため、正規化に用いる基本統計量を算出する際にノック判定結果を反映することができ、ノックの発生による振動成分まで正規化されることがなく、１回目及び２回目のどちらのノックの発生による振動成分についても減少していない。
また、図１２（４）−Ｂでは、ノック信号ｄ３の前回値に基づいて算出される基本統計量の追従性を早めたとしても、図１２（４）−Ａと同様の理由により、ノックの発生による振動成分の減少は殆どない。図１２（４）−Ｂの、ノック信号前回値に対するフィルタ処理の追従性を早めることによる効果は、後述する図１４を用いて説明する。
【００５１】
次に、図１３は運転状態値Ｔがステップ変化した状態であり、図１３（１）は、運転状態値Ｔ、運転状態値のフィルタ値ＴＦ、及び過渡補正係数ＫＴを表している。
図１３（２）は、正規化を行っていないノック信号ａに対してノック判定閾値ｃを算出した場合の動作例である。
図１３（３）は、特許文献２に記載の方法で正規化を行ったノック信号ｄ２に対してノック判定閾値ｆ２を算出した場合の動作例である。
図１３（４）は、ノック信号前回値の平均値を用いて正規化を行ったノック信号ｄに対してノック判定閾値ｆを算出した場合の動作例である。
図１３（５）は、この発明の実施形態１の方法で正規化を行ったノック信号ｄ３に対してノック判定閾値ｆ３を算出した場合の動作例である。
【００５２】
図１３（２）では過渡運転時にノックの誤検出が生じ、また、ノックの誤検出によりフィルタ処理のフィルタ係数が大きく設定されるため、ノックの誤検出が長期間継続する。
図１３（３）では、ノック信号今回値に基づいて正規化を行うことで、運転状態の変化に遅れることなく正規化されるため、ノックの誤検出が生じない。
図１３（４）では、ノック信号前回値のみに基づいて正規化を行うため運転状態値Ｔの
変化に対して正規化が遅れてしまい、ノックの誤検出が発生するが、その後ノック信号が正規化されるため、図１３（２）に比べ、ノックの誤検出が長期間継続することはない。
【００５３】
これに対して図１３（５）では、過渡補正係数ＫＴの算出に応じてノック信号今回値に基づいて正規化を行うことで、図１３（３）と同様に、ノックの誤検出が生じない。
【００５４】
図１４は運転状態値には変化がないがノック信号が変化している状態を表しており、ノック信号上の「×」はノック発生を示している。
図１４（１）は、正規化を行っていないノック信号ａに対してノック判定閾値ｃを算出した場合の動作例である。
図１４（２）は、この発明の実施形態１の方法で正規化を行ったノック信号ｄに対してノック判定閾値ｆ３を算出した場合の動作例であり、ノック信号前回値に対するフィルタ処理のフィルタ係数を０．９６としている。
図１４（３）は、同じくこの発明の実施形態１の方法で正規化を行ったノック信号ｄ３に対してノック判定閾値ｆ３を算出した場合の動作例であり、ノック信号前回値に対するフィルタ処理のフィルタ係数のみ０．８５としている。
【００５５】
図１４（１）では、ノック判定閾値ｃが適切に算出されず、ノックの検出漏れや誤検出が生じる。図１４（２）では、図１４（１）に比べ、ノック信号が正規化されるためノック検出漏れは生じていないが、ノック信号ｄ３の振動を解消できてはいない。
これに対して図１４（３）では、ノック信号ｄ３の前回値に基づいて算出される基本統計量の追従性を早めることで、ノック信号ｄ３の変化を精度良く正規化することができるため、ノックを精度良く検出できている。
【００５６】
以上のようにしてノック信号を正規化することで、綿密な適合を行うことなく運転状態の変化によらずノック判定閾値レベルを適切に設定することができ、更に、ノック信号の正規化によりノックによる振動成分の低下を抑制することができる。
【００５７】
以上述べたこの発明による内燃機関のノック制御装置は、以下の特徴を備えるものである。
（１）この発明による内燃機関のノック制御装置は、内燃機関の燃焼状態に応じた信号を出力するセンサと、前記センサの出力からノックの特徴成分を点火タイミング毎にノック信号として算出するノック信号算出手段と、前記ノック信号に基づいて算出される基本統計量を用いて前記ノック信号を正規化するノック信号正規化手段と、前記正規化されたノック信号に基づいてノック判定閾値を設定するノック判定閾値算出手段と、前記正規化されたノック信号が前記ノック判定閾値算出手段で設定されたノック判定閾値を超える場合にノックが発生したと判定するノック判定手段と、前記内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定手段と、を備えた内燃機関のノック制御装置であって、前記ノック信号正規化手段は、前記ノック信号の今回値に基づいて基本統計量１を算出し、前記ノック信号の前回値に基づいて基本統計量２を算出し、前記基本統計量１と前記基本統計量２とを前記運転状態判定手段の判定結果に基づいて補間することで基本統計量３を算出し、算出された前記基本統計量３を用いて前記ノック信号の正規化を行うものであり、前記基本統計量３は、前記運転状態判定手段により前記内燃機関がノック信号の変化を伴うような運転状態ではないと判定されている状態においては、前記基本統計量２を基準として算出され、前記運転状態判定手段により前記内燃機関がノック信号の変化を伴うような運転状態であると判定されている状態においては、ノック信号の変化の程度に応じて、変化の程度が大きくなる程前記基本統計量１の影響が大きく算出される。
【００５８】
この構成によれば、ノック信号の変化を伴うような運転状態ではないと判定されている状態においては、ノック信号の前回値に基づいて算出される基本統計量を用いてノック信
号を正規化することで、ノックの発生による振動成分によりノック信号が正規化されることがなくなるため、ノックの検出性を向上することが可能となる。また、ノック信号の変化を伴うような運転状態であると判定されている状態においては、ノック信号の今回値に基づいて算出される基本統計量を用いてノック信号を正規化することで、運転状態の変化によりノック信号の平均値や標準偏差が変化するような場合においても、ノックの誤検出を抑制することが可能となる。
【００５９】
（２）この発明の内燃機関のノック制御装置において、前記基本統計量１及び基本統計量２は前記ノック信号をフィルタ処理することで算出され、前記基本統計量２の算出に用いるフィルタ係数２は、前記基本統計量１の算出に用いるフィルタ係数１に比べて追従性が同じもしくは早くなるように設定される。
【００６０】
この構成によれば、ノック信号の前回値に基づいて算出される基本統計量２の追従性を早くすることで、運転状態の判定精度が悪い場合においても、ノック信号の変化によるノックの誤検出を抑制することが可能となる。
【００６１】
（３）この発明の内燃機関のノック制御装置において、前記ノック判定手段により前回点火タイミングにてノックが発生していると判定された際には、前記基本統計量２を算出する際にノックの特徴成分を含めない。
【００６２】
この構成によれば、ノックが発生した次の点火タイミングにおいて、ノックの発生による振動成分が基本統計量２の算出に影響を及ぼすことがないため、基本統計量２に基づいて正規化が行われる場合においてノック判定閾値を適切に設定することができ、ノックの検出性を向上することが可能となる。
【００６３】
（４）この発明の内燃機関のノック制御装置において、前記基本統計量１の算出に用いるフィルタ処理の前回値に、前記基本統計量２の算出値を用いる。
【００６４】
この構成によれば、ノックが発生した次の点火タイミングにおいて、ノックの発生による振動成分が基本統計量１の算出に影響を及ぼすことがないため、基本統計量１に基づいて正規化が行われる場合においてノック判定閾値が適切に設定されるため、ノックの検出性を向上することが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１：エンジン  ２：電子制御式スロットルバルブ  ３:スロットル開度センサ
４：エアフローセンサ  ５：サージタンク  ６：インマニ圧センサ
７：可変吸気バルブ機構  ８：インジェクタ  ９：点火コイル  １０：点火プラグ
１１：クランク角センサ  １２：ノックセンサ  １３：ＥＣＵ
１４：ローパスフィルタ（ＬＰＦ）  １５：Ａ／Ｄ変換器  １６：デジタル信号処理部
１７：ノック信号正規化手段  １８：ノック判定閾値算出手段  １９：ノック判定手段
２０：ノック補正量算出部  ２１：運転状態値検出部  ２２：過渡補正係数算出部
【図１】
0005892786.tif 000002
【図２】
0005892786.tif 000003
【図３】
0005892786.tif 000004
【図４】
0005892786.tif 000005
【図５】
0005892786.tif 000006
【図６】
0005892786.tif 000007
【図７】
0005892786.tif 000008
【図８】
0005892786.tif 000009
【図９】
0005892786.tif 000010
【図１０】
0005892786.tif 000011
【図１１】
0005892786.tif 000012
【図１２】
0005892786.tif 000013
【図１３】
0005892786.tif 000014
【図１４】
0005892786.tif 000015