(57)【要約】【課題】内燃機関の運転に応じて変化するノッキング周波数に的確に追従してより信頼性の高いノック判定を実現することのできるノック検出装置を提供する。【解決手段】ノック検出装置１００は、内燃機関の振動を検出するノックセンサ１２０からのセンサ信号ＢＳを入力してこれを濾波するバンドパスフィルタ１０１として、中心周波数の異なる複数のバンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃを有している。そして、このノック検出装置１００では、このようなバンドパスフィルタ１０１に対し、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴いその中心周波数が低周波側へ段階的にシフトされる態様でバンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃのいずれかを選択的に能動とするフィルタ選択部１０２を接続させている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に発生する振動を検出するノックセンサによるセンサ信号を入力してこのセンサ信号からノック特有の周波数帯域の信号成分を濾波する帯域通過フィルタと、この帯域通過フィルタによる濾波信号に基づいて前記内燃機関にノッキングが生じているか否かを判定するノック判定手段とを備え、該ノック判定手段による判定を通じてノッキングの発生の有無を検出するノック検出装置において、
前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間内に変化するノッキング周波数に追従するかたちで前記帯域通過フィルタの濾波帯域を可変設定するフィルタ制御手段を備える
ことを特徴とするノック検出装置。
【請求項２】
前記フィルタ制御手段は、前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度に応じて前記帯域通過フィルタの濾波帯域を可変設定するものである
請求項１に記載のノック検出装置。
【請求項３】
前記フィルタ制御手段による前記帯域通過フィルタの濾波帯域の可変設定が、同帯域通過フィルタの中心周波数の可変設定として行われる
請求項２に記載のノック検出装置。
【請求項４】
前記帯域通過フィルタとして、中心周波数の異なる複数の帯域通過フィルタを備え、前記フィルタ制御手段は、前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴いその中心周波数が低周波側へ段階的にシフトされる態様で前記複数の帯域通過フィルタのいずれかを選択的に能動とする
請求項３に記載のノック検出装置。
【請求項５】
前記帯域通過フィルタとして、ノック特有の複数の周波数帯域のそれぞれに対応して中心周波数の異なる複数の濾波帯域が設定された複数の帯域通過フィルタを備え、前記フィルタ制御手段は、前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い前記ノック特有の複数の周波数帯域のそれぞれにおいて前記中心周波数の異なる複数の濾波帯域が設定された複数の帯域通過フィルタの各々の中心周波数が低周波側へシフトされる態様でそれら帯域通過フィルタの中心周波数をそれぞれ可変設定する
請求項３に記載のノック検出装置。
【請求項６】
前記帯域通過フィルタとして、中心周波数が可変とされる中心周波数可変型の帯域通過フィルタを備え、前記フィルタ制御手段は、前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴いその中心周波数が低周波側へシフトされる態様で前記中心周波数可変型の帯域通過フィルタの中心周波数を可変設定する
請求項３に記載のノック検出装置。
【請求項７】
前記帯域通過フィルタとして、ノック特有の複数の周波数帯域のそれぞれに対応して中心周波数が可変とされる中心周波数可変型の帯域通過フィルタを備え、前記フィルタ制御手段は、前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い前記ノック特有の複数の周波数帯域のそれぞれにおいて前記中心周波数可変型の帯域通過フィルタの各々の中心周波数が低周波側へシフトされる態様でそれら帯域通過フィルタの中心周波数をそれぞれ可変設定する
請求項３に記載のノック検出装置。
【請求項８】
前記フィルタ制御手段は、前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度に応じて前記帯域通過フィルタの濾波帯域幅を併せて可変設定する
請求項３〜７のいずれか一項に記載のノック検出装置。
【請求項９】
前記フィルタ制御手段による前記帯域通過フィルタの濾波帯域の可変設定が、同帯域通過フィルタの濾波帯域幅の可変設定として行われる
請求項２に記載のノック検出装置。
【請求項１０】
前記濾波帯域幅が可変設定される帯域通過フィルタは、ノック特有の複数の周波数帯域のそれぞれに対応して設けられている
請求項９に記載のノック検出装置。
【請求項１１】
前記ノック判定手段は、予め登録されている前記内燃機関にノッキングが生じたときの信号波形のプロファイルと前記帯域通過フィルタによる濾波信号に対応した信号波形のプロファイルとの相関の高低に基づいて前記ノッキングの発生の有無を判定する
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のノック検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のノッキングを検出するノック検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１７に、このようなノック検出装置の一般的な構成をブロック図として示す。
すなわち、同図１７に示すように、このノック検出装置１０では、バンドパスフィルタ（帯域通過フィルタ）１１が、ノックセンサ２０からのセンサ信号ＳＳを入力してこれをノック特有の周波数帯域の信号に濾波する。この濾波信号ＦＳは、当該ノック検出装置１０において、増幅器１２、さらにはＡ／Ｄ変換部１３に順次に取り込まれ、上記増幅器１２では増幅され、上記Ａ／Ｄ変換部１３ではＡ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換される。そして、Ａ／Ｄ変換部１３を通じてデジタル信号とされた上記濾波信号ＦＳがノック判定部１４に取り込まれ、該ノック判定部１４を通じて内燃機関にノッキングが生じているか否かの判定（ノック判定）が行われる。ちなみに、このノック判定部１４では、例えば上記濾波信号ＦＳの最大振幅値と所定の閾値とを比較し、濾波信号ＦＳの最大振幅値がこの所定の閾値を超えると判断されるとき、当該内燃機関にノッキングが生じていると判定する。そして、この場合には通常、ノッキングを改善するための処理として、例えば燃料噴射タイミングを遅角させるなどの処理が行われることとなる。
【特許文献１】特開平５−３０６６４号公報
【特許文献２】特開平５−２８８１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このようなノック検出装置１０にあって、信頼性の高いノック判定を実現する上では、ノックセンサ２０からのセンサ信号ＳＳに含まれるノイズ成分を適切に除去することが重要である。そしてそのためには、例えば上記バンドパスフィルタ１１の中心周波数がノッキングによる内燃機関の振動の周波数とほぼ一致するように、同バンドパスフィルタ１１の濾波特性を設定することが有効である。しかしながら、ノッキングによる内燃機関の振動は通常、内燃機関の運転に応じて変化するとともに、その振動の変化に伴って周波数も変化する。このため、上記従来のノック検出装置１０では、このようなノッキング周波数の変化に対してバンドパスフィルタ１１の濾波帯域が必ずしも適切に維持されるとは限らない。
【０００４】
なお従来、このような点に鑑みて、例えば特許文献１にみられるように、
・バンドパスフィルタの濾波特性として、異なる複数の濾波特性を予め用意しておき、内燃機関の回転数の高低に応じてこれら複数の濾波特性を切り替えるもの。
あるいは特許文献２にみられるように、
・バンドパスフィルタの濾波特性として、異なる複数の濾波特性を予め用意しておき、内燃機関の１燃焼を単位とする期間ごとに行われるノッキング周波数の解析結果を次の期間に反映させるかたちでこれら複数の濾波特性を切り替えるもの。
なども提案されてはいるが、上記ノッキング周波数の変化は、実際にはより複雑な挙動を示しており、これら文献に記載されているノック検出装置といえども未だ改善の余地を残すものとなっている。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の運転に応じて変化するノッキング周波数に的確に追従してより信頼性の高いノック判定を実現することのできるノック検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内燃機関に発生する振動を検出するノックセンサによるセンサ信号を入力してこのセンサ信号からノック特有の周波数帯域の信号成分を濾波する帯域通過フィルタと、この帯域通過フィルタによる濾波信号に基づいて前記内燃機関にノッキングが生じているか否かを判定するノック判定手段とを備え、該ノック判定手段による判定を通じてノッキングの発生の有無を検出するノック検出装置として、前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間内に変化するノッキング周波数に追従するかたちで前記帯域通過フィルタの濾波帯域を可変設定するフィルタ制御手段を備えることとした。
【０００７】
内燃機関のノッキングは、その燃焼行程における筒内での音速と同内燃機関のシリンダボア径とから決定される周波数の共鳴振動として発生する。ここで、音速は絶対温度の平方根に比例するため、内燃機関のノッキングの周波数も絶対温度の平方根に比例する。そして、内燃機関の燃焼行程では通常、ピストンの下降運動、すなわち上死点からのクランク角度の増大に伴う筒内の圧力低下によって該筒内の温度が次第に低下するようになるため、ノッキング周波数もクランク角度の増大に伴って低周波側へシフトすることとなり、またこのことが発明者によっても確認されている。
【０００８】
この点、上記構成によれば、このようなノッキング周波数の特性に鑑み、内燃機関の１燃焼を単位とする期間内に変化するノッキング周波数に追従するかたちで前記帯域通過フィルタの濾波帯域を可変設定するようにしている。このため、帯域通過フィルタから取り出される濾波信号のＳ／Ｎ比が内燃機関の１燃焼を単位とする期間内のより広い範囲に亘って改善され、ひいてはより信頼性の高いノック判定が実現されるようになる。
【０００９】
また、ノッキング周波数がクランク角度の増大に伴って低周波側へシフトする上述の特性を有することに鑑みれば、この場合には特に、請求項２に記載の発明によるように、前記フィルタ制御手段が、前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度に応じて前記帯域通過フィルタの濾波帯域を可変設定するようにすることが実用上より望ましい。
【００１０】
なおここで、帯域通過フィルタの濾波帯域の可変設定の態様としては、例えば、請求項３に記載の発明によるように、
・前記フィルタ制御手段による前記帯域通過フィルタの濾波帯域の可変設定を、同帯域通過フィルタの中心周波数の可変設定として行う態様。
あるいは、請求項９に記載の発明によるように、
・前記フィルタ制御手段による前記帯域通過フィルタの濾波帯域の可変設定を、同帯域通過フィルタの濾波帯域幅の可変設定として行う態様。
等々の採用が考えられる。
【００１１】
そしてこのうち、帯域通過フィルタの中心周波数を可変設定する態様が請求項４〜８のいずれか一項に記載の発明であり、請求項４に記載の発明では、前記帯域通過フィルタとして、中心周波数の異なる複数の帯域通過フィルタを備え、前記フィルタ制御手段が、前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴いその中心周波数が低周波側へ段階的にシフトされる態様で前記複数の帯域通過フィルタのいずれかを選択的に能動とするようにしている。また、請求項５に記載の発明では、前記帯域通過フィルタとして、ノック特有の複数の周波数帯域のそれぞれに対応して中心周波数の異なる複数の濾波帯域が設定された複数の帯域通過フィルタを備え、前記フィルタ制御手段が、前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い前記ノック特有の複数の周波数帯域のそれぞれにおいて前記中心周波数の異なる複数の濾波帯域が設定された複数の帯域通過フィルタの各々の中心周波数が低周波側へシフトされる態様でそれら帯域通過フィルタの中心周波数をそれぞれ可変設定するようにしている。また、請求項６に記載の発明では、前記帯域通過フィルタとして、中心周波数が可変とされる中心周波数可変型の帯域通過フィルタを備え、前記フィルタ制御手段が、前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴いその中心周波数が低周波側へシフトされる態様で前記中心周波数可変型の帯域通過フィルタの中心周波数を可変設定するようにしている。また、請求項７に記載の発明では、前記帯域通過フィルタとして、ノック特有の複数の周波数帯域のそれぞれに対応して中心周波数が可変とされる中心周波数可変型の帯域通過フィルタを備え、前記フィルタ制御手段が、前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い前記ノック特有の複数の周波数帯域のそれぞれにおいて前記中心周波数可変型の帯域通過フィルタの各々の中心周波数が低周波側へシフトされる態様でそれら帯域通過フィルタの中心周波数をそれぞれ可変設定するようにしている。
【００１２】
これらいずれの構成でも、フィルタ制御手段による上記帯域通過フィルタの中心周波数の可変設定を通じて、該帯域通過フィルタの濾波帯域を、内燃機関の１燃焼を単位とする期間に変化するノッキング周波数に追従させることとなる。ただし、上記請求項６または７に記載の発明では、上記請求項４または５に記載の発明よりも、上記帯域通過フィルタの中心周波数を、ノッキング周波数により的確に追従させることが可能となる。すなわち、請求項４または７に記載の発明では、フィルタ制御手段による上記中心周波数可変型の帯域通過フィルタの中心周波数の可変設定の分解能の向上を図ることで、該中心周波数をほぼリニアに変化させることができるようになる。なお、上記フィルタ制御手段の処理負荷という面では、上記請求項４または５に記載の発明のほうが上記請求項６または７に記載の発明よりも有利である。
【００１３】
また、請求項５または７に記載の発明では特に、ノッキング周波数が通常、例えば「８．３ＫＨｚ」付近や「１６．５ＫＨｚ」付近や「２２．０ＫＨｚ」付近など、複数の周波数帯域にて大きな振幅をもって現われることに鑑み、これら複数の周波数帯域の各々において、上記内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い帯域通過フィルタの各々の中心周波数が低周波側へシフトされる態様でそれら帯域通過フィルタの中心周波数をそれぞれ可変設定するため、ノック判定の信頼性もより向上するようになる。なおこの場合、ノック判定は、上記複数の周波数帯域に現われる振動の各振幅の大きさに基づいて行われることとなる。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明は、前記フィルタ制御手段による前記帯域通過フィルタの濾波帯域の可変設定を、同帯域通過フィルタの中心周波数の可変設定として行う請求項４〜７のいずれか一項に記載の発明において、前記フィルタ制御手段が、前記内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度に応じて前記帯域通過フィルタの濾波帯域幅を併せて可変設定するものである。すなわち、内燃機関の燃焼行程では通常、上死点からのクランク角度の増大に伴ってノッキングによる内燃機関の振動の振幅値が小さくなる。このため、帯域通過フィルタの濾波帯域幅が仮に固定されるとする場合には、同帯域通過フィルタによる濾波信号のＳ／Ｎ比も自ずと変化するようになる。そこで、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に対し、帯域通過フィルタの中心周波数を変化させることによる上記ノッキングの周波数への追従と併せて該帯域通過フィルタの濾波帯域幅を可変設定するようにすれば、上記帯域通過フィルタから取り出される濾波信号のＳ／Ｎ比を好適に維持することができるようになる。
【００１５】
一方、帯域通過フィルタの濾波帯域幅を可変設定する態様としては、例えば、
・帯域通過フィルタの中心周波数が、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度が大きい状態にあるときのノッキング周波数に予め設定されている。
且つ、
・帯域通過フィルタの濾波帯域幅が、内燃機関の１燃焼を単位とする期間内の上死点において、同期間内に変化するノッキング周波数の全帯域に対応するかたちで設定されている。
といった濾波特性を有する帯域通過フィルタにあって、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い該帯域通過フィルタの濾波帯域幅を小さく可変設定する態様、あるいは、
・帯域通過フィルタの中心周波数が、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度が小さい状態にあるときのノッキング周波数に予め設定されている。
且つ、
・帯域通過フィルタの濾波帯域幅が、内燃機関の１燃焼を単位とする期間内の上死点において、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度が小さい状態にあるときのノッキング周波数の局所的な帯域に対応するかたちで設定されている。
といった濾波特性を有する帯域通過フィルタにあって、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い該帯域通過フィルタの濾波帯域幅を大きく可変設定する態様、等々を採用することができる。
【００１６】
また、このような請求項９に記載の発明において、請求項１０に記載の発明によるように、前記濾波帯域幅が可変設定される帯域通過フィルタを、ノック特有の複数の周波数帯域のそれぞれに対応して設けるようにすれば、フィルタ制御手段による帯域通過フィルタの濾波帯域の可変設定を、同帯域通過フィルタの濾波帯域幅の可変設定として行うこうしたノック検出装置として、そのノック判定の信頼性のさらなる向上を図ることができるようになる。
【００１７】
ちなみに、内燃機関にノッキングが生じているか否かの判定については、例えば上記従来のノック検出装置の如く、上記帯域通過フィルタから取り出される濾波信号の最大振幅値が所定の閾値を超えるか否かの判断に基づいて行うようにすることも考えられる。ただし、帯域通過フィルタから取り出される濾波信号のＳ／Ｎ比が内燃機関の１燃焼を単位とする期間内のより広い範囲に亘って改善されるようになるこの発明の効果に鑑みれば、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の発明において、請求項１１に記載の発明によるように、前記ノック判定手段が、例えば不揮発性メモリに格納されるなどして予め登録されている前記内燃機関にノッキングが生じたときの信号波形のプロファイルと前記帯域通過フィルタによる濾波信号に対応した信号波形のプロファイルとの相関の高低に基づいて前記ノッキングの発生の有無を判定するようにすることが、実用上より望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
はじめに、この発明の原理について図１を参照して説明する。なお、図１は、４気筒の内燃機関に発生する振動の振幅値の大きさをクランク角度及び周波数ごとに示す分布図であり、図中の横軸が、内燃機関の燃焼行程における上死点（ＴＤＣ）〜上死点後（ＡＴＤＣ）「６０°ＣＡ」までのクランク角の角度範囲を、また縦軸が、内燃機関に発生する振動の周波数をそれぞれ示している。
【００１９】
前述のように、ノック検出装置にあって、信頼性の高いノック判定を実現する上では、ノックセンサから帯域通過フィルタに取り込まれるセンサ信号のノイズ成分を適切に除去することが重要である。そしてそのためには、例えば帯域通過フィルタの中心周波数がノッキングによる内燃機関の振動の周波数とほぼ一致するように、同帯域通過フィルタの濾波特性を設定することが有効である。しかしながら、ノッキングによる内燃機関の振動は通常、内燃機関の運転に応じてその周波数も変化するものであり、具体的には、図１に例示するように、同ノッキング周波数は、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い低周波側へシフトするかたちで変化する。そこで、該期間内にこのように変化するノッキング周波数に追従するかたちで帯域通過フィルタの濾波帯域を可変設定するようにすれば、帯域通過フィルタによる濾波信号のＳ／Ｎ比も内燃機関の１燃焼を単位とする期間内のより広い範囲に亘って改善されるようになり、ひいてはより信頼性の高いノック判定が実現されるようになる。
【００２０】
なお、同図１に示されるように、内燃機関の振動は、例えば「８．３ＫＨｚ」付近や「１６．５ＫＨｚ」付近や「２２．０ＫＨｚ」付近などの複数の周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３に大きな振幅をもって現われる。そして、これら複数の周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３の各々がノック特有の周波数帯域である。すなわち、これら周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３の各々が点線の矢印にて示されるかたちで内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い低周波側へシフトする。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図２に、こうした原理に基づいて構成したこの発明にかかるノック検出装置の第１の実施の形態を示す。なお、この実施の形態のノック検出装置は、４気筒の内燃機関に発生するノッキングを検出するものである。このため、内燃機関の１燃焼を単位とする期間は、「７２０°ＣＡ／４＝１８０°ＣＡ」ごとの角度範囲となり、具体的には、第１の気筒（＃１）の燃焼行程における上死点〜上死点後「１８０°ＣＡ」、上死点後「１８０〜３６０°ＣＡ」、上死点後「３６０〜５４０°ＣＡ」、上死点後「５４０〜７２０°ＣＡ」の各々の角度範囲である。また、この実施の形態のノック検出装置は、帯域通過フィルタの濾波帯域を、先の図１に例示した複数の周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３のうちの周波数帯域ＦＲ１に追従させることで、より信頼性の高いノック判定を実現するものとなっている。
【００２２】
すなわち、図２に示されるように、このノック検出装置１００は、内燃機関の振動を検出するノックセンサ１２０からのセンサ信号ＢＳを入力してこれを濾波するバンドパスフィルタ（帯域通過フィルタ）１０１として、中心周波数の異なる複数のバンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃを有している。これらバンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃは各々、例えばアクティブフィルタなどから構成される。そして、このノック検出装置１００では、このようなバンドパスフィルタ１０１に対し、バンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃのいずれかを選択的に能動とするフィルタ選択部１０２を接続させている。
【００２３】
ここで、上記バンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃは、図３にそれらの各濾波帯域を示すように、互いに異なる中心周波数として「８．３ＫＨｚ」、「７．７ＫＨｚ」、「７．１ＫＨｚ」の中心周波数が設定されている濾波帯域ＴＲ１〜３を各々有している。同バンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃは、これら濾波帯域ＴＲ１〜３により上記ノックセンサ１２０からのセンサ信号ＢＳを各々濾波する。
【００２４】
一方、上記フィルタ選択部１０２は、例えばスイッチ回路からなり、コントローラ１０３からの制御信号Ｓ１〜Ｓ３に基づく同スイッチ回路のスイッチングを通じて上記バンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃのいずれかを選択的に能動とする構成となっている。例えば、コントローラ１０３から取り込まれる信号が制御信号Ｓ１の場合、該フィルタ選択部１０２は、例えばバンドパスフィルタ１０１ａを能動とする。また例えば、同信号が制御信号Ｓ２、Ｓ３の場合、該フィルタ選択部１０２は、バンドパスフィルタ１０１ｂ、１０１ｃをそれぞれ能動とする。
【００２５】
すなわち、当該ノック検出装置１００において、コントローラ１０３は、内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度検出部１０４と接続されている。このクランク角度検出部１０４は、内燃機関のクランク軸の近傍にて該クランク軸の回転態様を検出するクランク角センサ１３０からの信号に基づき上記内燃機関のクランク角度を検出する部分である。コントローラ１０３は、このクランク角度検出部１０４からクランク角度を取り込むと、図４に例示されるフィルタ選択テーブル１０５を参照する。そして、同コントローラ１０３は、このフィルタ選択テーブル１０５に基づき、上記クランク角度検出部１０４から取り込んだクランク角度に対応する制御信号を上記フィルタ選択部１０２に出力する。ちなみに、この実施の形態では、これらフィルタ選択部１０２及びコントローラ１０３がフィルタ制御手段を構成している。
【００２６】
なおここで、図４に例示するフィルタ選択テーブル１０５には、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に対し、上記コントローラ１０３から出力する信号を制御信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の順に段階的に切り替えることが示されている。これにより、上死点からのクランク角度の増大に対し、バンドパスフィルタ１０１の中心周波数が低周波側へ段階的にシフトされる態様で上記バンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃが能動とされ、その能動とされたバンドパスフィルタにてセンサ信号ＢＳが濾波されるようになる。
【００２７】
こうして濾波された信号は、濾波信号ＡＳ１として上記フィルタ選択部１０２から取り出される。そして、この濾波信号ＡＳ１は、当該ノック検出装置１００において、増幅器１０６、さらにはＡ／Ｄ変換部１０７に順次に取り込まれ、上記増幅器１０６では増幅され、上記Ａ／Ｄ変換部１０７ではＡ（アナログ）／Ｄ（デジジタル）変換される。そして、Ａ／Ｄ変換部１０７を通じてデジタル信号とされた上記濾波信号ＡＳ１がノック判定部（ノック判定手段）１０８に取り込まれ、このノック判定部１０８を通じて内燃機関にノッキングが生じているか否かの判定（ノック判定）が行われる。
【００２８】
ここで、内燃機関にノッキングが生じているか否かの判定については、例えば濾波信号ＡＳ１の最大振幅値が所定の閾値を超えるか否かの判断に基づいて行うようにすることも考えられる。ただし、バンドパスフィルタ１０１による濾波信号ＡＳ１のＳ／Ｎ比が内燃機関の１燃焼を単位とする期間内のより広い範囲に亘って改善されるようになるこの発明の効果に鑑みれば、以下の手順にてノック判定を行うようにすることが実用上より望ましい。
【００２９】
すなわち、まず、内燃機関にノッキングが生じているときの信号波形のプロファイルを所定の不揮発性メモリに予め格納しておく。そして、ノック判定に際して、ノック判定部１０８が、この不揮発性メモリに予め格納されている信号波形のプロファイルを読み出すとともに、このプロファイルと上記Ａ／Ｄ変換部１０７を通じてデジタル信号とされた上記濾波信号ＡＳ１の信号波形のプロファイルとの相関の高低を判断するようにする。そして、同ノック判定部１０８は、上記２つのプロファイルの相関が低いと判断されるとき、内燃機関にノッキングが生じていないと判定するようにする。一方、同ノック判定部１０８は、上記２つのプロファイルの相関が高いと判断されるとき、内燃機関にノッキングが生じていると判定するようにする。すなわちこの場合、次いでノッキングを改善するための処理として、例えば燃料噴射タイミングを遅角させるなどの処理が行われることとなる。
【００３０】
なお、ノッキングによる内燃機関の振動は、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点〜上死点後「６０°ＣＡ」の角度範囲にてほぼ収束する。このため、この実施の形態において、上記濾波信号ＡＳ１の信号波形のプロファイルも、こうしたクランク角の角度範囲に対応するものであればよい。すなわち、上記ノック判定部１０８は、内燃機関の１燃焼を単位とする期間のうち、上死点〜上死点後「６０°ＣＡ」の角度範囲で上記バンドパスフィルタ１０１による濾波信号ＡＳ１の信号波形のプロファイルを取得し、上死点後「６０〜１８０°ＣＡ」の角度範囲内で上記ノック判定を行う。
【００３１】
図５は、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に対する同内燃機関の気筒毎の動作やこの実施の形態にかかるノック検出装置１００の動作をタイミングチャートとして示したものであり、次に同図５を併せ参照して、該ノック検出装置１００の動作を総括する。
【００３２】
すなわちいま、図５（ａ）及び（ｂ）に示されるように、内燃機関の第１の気筒（＃１）が燃焼行程にあり、且つ、該第１の気筒（＃１）内のピストンが上死点にあるときに、同第１の気筒（＃１）内の点火プラグが点火されたとする。すると、この第１の気筒（＃１）では、該気筒内に吸入されている空気と燃料との混合気が燃焼し、この燃焼に伴い内燃機関が振動する。この内燃機関の振動は、図５（ｂ）に例示される信号波形としてノックセンサ１２０にて検出され、次いでノック検出装置１００のバンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃに取り込まれて各々濾波される。
【００３３】
ただし、図５（ｆ）に併せて示すように、上死点〜上死点後「１０°ＣＡ」の角度範囲では、コントローラ１０３は、上記フィルタ選択部１０２に対して制御信号Ｓ１を出力し、このフィルタ選択部１０２を通じて上記バンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃのうちのバンドパスフィルタ１０１ａを選択的に能動とする。また、上死点後「１０〜２０°ＣＡ」の角度範囲では、コントローラ１０３は、上記フィルタ選択部１０２に対して制御信号Ｓ２を出力し、このフィルタ選択部１０２を通じて上記バンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃのうちのバンドパスフィルタ１０１ｂを選択的に能動とする。また、上死点後「２０〜１８０°ＣＡ」の角度範囲では、コントローラ１０３は、上記フィルタ選択部１０２に対して制御信号Ｓ３を出力し、このフィルタ選択部１０２を通じて上記バンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃのうちのバンドパスフィルタ１０１ｃを選択的に能動とする。
【００３４】
これにより、先の図３に示されるバンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃの各濾波帯域からも明らかなように、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴いバンドパスフィルタ１０１の中心周波数が低周波側へ段階的にシフトするようになる。すなわち、該中心周波数が先の図１に例示した周波数帯域ＦＲ１に追従するようになる。このため、同図５（ｇ）に示されるように、上記フィルタ選択部１０２から取り出される濾波信号ＡＳ１のＳ／Ｎ比も内燃機関の１燃焼を単位とする期間内のより広い範囲に亘って改善されるようになり、その振幅も収束しにくいものとなる。そして上述のように、この実施の形態のノック検出装置１００では、このような濾波信号ＡＳ１の例えば上死点〜上死点後「６０°ＣＡ」の角度範囲のプロファイルに基づいてノック判定が行われるため、より信頼性の高いノック判定が実現されるようになる。
【００３５】
なお、同図５（ｂ）〜（ｅ）に示すように、この第１の気筒（＃１）が燃焼行程にあるとき、他の第２〜第４の気筒（＃２〜＃４）はそれぞれ、圧縮行程、吸気行程、排気行程にある。そして、第１の気筒（＃１）は、上死点後「１８０°ＣＡ」までクランク角が増大した時点で次いで排気行程に移行し、気筒内のピストンの上昇運動を通じて該気筒内の燃焼ガスをエキゾーストマニホールドや排気通路に排出するようになる。
【００３６】
一方、他の第２〜第４の気筒（＃２〜＃４）も、上死点後「１８０°ＣＡ」までクランク角が増大した時点でそれぞれ次の行程に移行し、このうち第２の気筒（＃２）が燃焼行程に移行する。これにより、この第２の気筒（＃２）の燃焼行程、すなわち上死点後「１８０〜３６０°ＣＡ」の角度範囲が次の内燃機関の１燃焼を単位とする期間となり、ノック検出装置１００は、該第２の気筒（＃２）内の点火プラグの点火に起因して発生する内燃機関の振動をノックセンサ１２０を通じてバンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃに取り込む。そして、この第２の気筒（＃２）の燃焼行程の後は、第３、第４の気筒（＃３、＃４）、さらには再度第１の気筒（＃１）が燃焼行程となり、当該ノック検出装置１００において、それら燃焼行程の各々が内燃機関の１燃焼を単位とする期間として順次取り扱われることとなる。
【００３７】
以上説明したように、この実施の形態にかかるノック検出装置によれば、以下に記載するような優れた効果が得られるようになる。
（１）バンドパスフィルタ１０１として、中心周波数の異なるバンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃを備えるようにした。そして、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴いバンドパスフィルタ１０１の中心周波数が低周波側へ段階的にシフトされる態様でバンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃのいずれかを選択的に能動とするようにした。このため、濾波信号ＡＳ１のＳ／Ｎ比が内燃機関の１燃焼を単位とする期間内のより広い範囲に亘って改善され、ひいてはより信頼性の高いノック判定が実現されるようになる。
【００３８】
（２）内燃機関にノッキングが生じたときの信号波形のプロファイルを予め不揮発性メモリに格納しておき、このプロファイルと濾波信号ＡＳ１の信号波形のプロファイルとの相関の高低に基づいて内燃機関にノッキングが生じているか否かを判定するようにしたため、ノック判定の信頼性のさらなる向上を図ることができるようになる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
次に、この発明にかかるノック検出装置についてその第２の実施の形態を示す。なお、この実施の形態のノック検出装置も、４気筒の内燃機関に発生するノッキングを検出するものであり、先の図１に例示した周波数帯域ＦＲ１に帯域通過フィルタの濾波帯域を追従させるものとなっている。
【００４０】
すなわち、図６に示されるように、このノック検出装置２００にあっても、ノックセンサ１２０からのセンサ信号ＢＳは、バンドパスフィルタ（帯域通過フィルタ）２０１に取り込まれ、先の図１に例示した周波数帯域ＦＲ１に追従するかたちで濾波される。ただし、この実施の形態のバンドパスフィルタ２０１は、図７にその濾波帯域特性を示すように、例えば中心周波数が「８．３ＫＨｚ」の濾波帯域ＴＲ１から中心周波数が「７．１ＫＨｚ」の濾波帯域ＴＲ３までその中心周波数が可変とされる中心周波数可変型の帯域通過フィルタとして設けられている。
【００４１】
具体的には、この実施の形態では、バンドパスフィルタ２０１として、２つのオペアンプＯＰ１、ＯＰ２と、７つのキャパシタＣＰ１〜ＣＰ７と、５つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ５とを図８に例示するかたちで有して構成される周知のスイッチトャパシタフィルタを採用している。このスイッチトキャパシタフィルタでは、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５のスイッチング周波数が可変設定されることで、その中心周波数が変化する。このため、この実施の形態のノック検出装置２００では、コントローラ（フィルタ制御手段）２０３による上記バンドパスフィルタ２０１内のスイッチＳＷ１〜ＳＷ５のスイッチング周波数の制御を通じて、該バンドパスフィルタ２０１の中心周波数を可変設定するようにしている。
【００４２】
すなわち、コントローラ２０３は、クランク角度検出部１０４からクランク角度を取り込むと、フィルタ特性可変テーブル２０５を参照する。このフィルタ特性可変テーブル２０５には、コントローラ２０３が上記バンドパスフィルタ２０１に出力すべき制御信号、すなわち上記スイッチＳＷ１〜ＳＷ５に設定すべきスイッチング周波数が、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度ごとに示されている。そして、同コントローラ２０３は、このフィルタ特性可変テーブル２０５に基づき上記バンドパスフィルタ２０１内のスイッチＳＷ１〜ＳＷ５のスイッチング周波数を同クランク角度ごとに制御する。これにより、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴いバンドパスフィルタ２０１の中心周波数が低周波側へシフトするようになる。なお、バンドパスフィルタ２０１のスイッチング周波数を制御するコントローラ２０３の具体的な構成、並びにその動作については、例えば前記特許文献２に記載されている通りであり、ここでの詳細な説明を割愛する。
【００４３】
そして、この実施の形態にあっても、バンドパスフィルタ２０１にてこのようにして濾波された信号が、濾波信号ＡＳ２としてこのバンドパスフィルタ２０１から取り出されると、次に、
・濾波信号ＡＳ２を増幅器１０６にて増幅すること。
・増幅器１０６からの増幅信号をＡ／Ｄ変換部１０７にてＡ／Ｄ変換すること。
・Ａ／Ｄ変換部１０７から取り出される信号に基づきノック判定部１０８にて上述のノック判定を行うこと。
等々が順次行われることとなる。
【００４４】
図９は、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に対する内燃機関の気筒毎の動作やこの実施の形態にかかるノック検出装置２００の動作をタイミングチャートとして示したものであり、次に同図９を併せ参照して、該ノック検出装置２００の動作を総括する。
【００４５】
すなわちいま、図９（ａ）及び（ｂ）に示されるように、内燃機関の第１の気筒（＃１）が燃焼行程にあり、且つ、該第１の気筒（＃１）内のピストンが上死点にあるときに、同第１の気筒（＃１）内の点火プラグが点火されたとする。すると、この第１の気筒（＃１）では、該気筒内に吸入されている空気と燃料との混合気が燃焼し、この燃焼に伴い内燃機関が振動する。この内燃機関の振動は、図９（ｂ）に例示される信号波形としてノックセンサ１２０にて検出され、次いでノック検出装置２００のバンドパスフィルタ２０１に取り込まれて濾波される。
【００４６】
ただし、上死点〜上死点後「６０°ＣＡ」の角度範囲では、コントローラ２０３は、上記バンドパスフィルタ２０１に対して制御信号を出力し、すなわち図５（ｆ）に例示するかたちで該バンドパスフィルタ２０１内のスイッチＳＷ１〜ＳＷ５のスイッチング周波数をその都度可変設定する。これにより、内燃機関の１燃焼を単位とする期間のクランク角度が大きくなるにつれてバンドパスフィルタ１０１の中心周波数が先の図７の点線の矢印にて示されるかたちで低周波側へ連続的にシフトするようになり、すなわち該中心周波数が先の図１に例示した周波数帯域ＦＲ１に追従するようになる。このため、この実施の形態にあっても、同図９（ｇ）に示されるように、上記バンドパスフィルタ２０１から取り出される濾波信号ＡＳ２のＳ／Ｎ比が内燃機関の１燃焼を単位とする期間内のより広い範囲に亘って改善されるようになる。
【００４７】
なお、この実施の形態では、バンドパスフィルタ２０１としてスイッチトキャパシタを採用しているため、上記コントローラ２０３によるバンドパスフィルタ２０１への制御信号の出力（図９（ｆ）参照）に関してその分解能の向上を図ることで、同バンドパスフィルタ２０１の中心周波数をほぼリニアに変化させることも可能である。そしてこの場合、バンドパスフィルタ２０１の濾波帯域の上記周波数帯域ＦＲ１への追従もより精度の高いものとなる。
【００４８】
また、この実施の形態にあっても、この第１の気筒（＃１）の燃焼行程の後は、第２の気筒（＃２）が燃焼行程となる。そしてその後は、第３、第４の気筒（＃３、＃４）、さらには再度第１の気筒（＃１）が燃焼行程となり、当該ノック検出装置１００において、上記第２の気筒（＃２）の燃焼行程も含めて、それら燃焼行程の各々が内燃機関の１燃焼を単位とする期間として順次取り扱われる。
【００４９】
以上説明したように、この第２の実施の形態にかかるノック検出装置によっても、基本的には先の第１の実施の形態の前記（２）の効果と同等、あるいはそれに準じた効果を得ることができるとともに、次の効果を新たに得ることができるようになる。
【００５０】
（３）バンドパスフィルタ２０１として、中心周波数が可変とされる中心周波数可変型の帯域通過フィルタを採用し、コントローラ２０３が、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴いその中心周波数が低周波側へシフトされる態様で同バンドパスフィルタ２０１の中心周波数を可変設定することとした。このため、濾波信号ＡＳ２のＳ／Ｎ比が内燃機関の１燃焼を単位とする期間内のより広い範囲に亘って改善され、ひいてはより信頼性の高いノック判定が実現されるようになる。
【００５１】
（第３の実施の形態）
次に、この発明にかかるノック検出装置についてその第３の実施の形態を示す。なお、この実施の形態のノック検出装置も、４気筒の内燃機関に発生するノッキングを検出するものである。ただし、同ノック検出装置は、先の図１に例示した周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３のそれぞれにおいて、中心周波数可変型の帯域通過フィルタの各々の中心周波数が低周波側へシフトされる態様でそれら帯域通過フィルタの中心周波数をそれぞれ可変設定するものとなっている。
【００５２】
すなわち、図１０に示されるように、このノック検出装置３００では、ノックセンサ１２０からのセンサ信号ＢＳがローパスフィルタ３０１に入力される。このローパスフィルタ３０１は、後述のＡ／Ｄ変換部３０３に対するアンチエイリアスフィルタを構成しており、上記センサ信号ＢＳの高周波成分のみを除去するかたちでこれを濾波する。このローパスフィルタ３０１にて濾波された信号は、次に増幅器３０２、さらにはＡ／Ｄ変換部３０３に順次に取り込まれ、上記増幅器３０２では増幅され、上記Ａ／Ｄ変換部３０３ではＡ／Ｄ変換される。そして、この実施の形態では、Ａ／Ｄ変換部３０３を通じてデジタル化された信号が、バンドパスフィルタ３０４に取り込まれてノッキングによる内燃機関の振動の周波数に追従するかたちで濾波される。
【００５３】
すなわち、この実施の形態のノック検出装置３００では、バンドパスフィルタ３０４として、デジタルバンドパスフィルタを採用している。なお、このデジタルバンドパスフィルタとしては、その濾波帯域の設定が可変とされるものであればよく、例えば、３つの遅延器ＤＢ１〜ＤＢ３と、４つの掛算器ＭＢ１〜ＭＢ４と、４つの足算器ＡＢ１〜ＡＢ４とを図１１（ａ）に例示するかたちで有して構成される周知のＦＩＲフィルタや、２つの遅延器ＤＢ４及びＤＢ５と、４つの掛算器ＭＢ５〜ＭＢ８と、６つの足算器ＡＢ５〜ＡＢ１０とを図１１（ｂ）に例示するかたちで有して構成される周知のＩＩＲフィルタ、等々を採用することができる。いずれにしろ、バンドパスフィルタ３０４として、図１１（ａ）や図１１（ｂ）に例示するデジタルフィルタを採用する場合には、コントローラ（フィルタ制御手段）３０５による上記掛算器ＭＢ１〜ＭＢ４のフィルタ係数（乗数）ａ１〜ａ４や掛算器ＭＢ５〜ＭＢ８のフィルタ係数ａ５、ａ６、ｂ１、ｂ２の可変設定を通じてその中心周波数を可変設定することとなる。これにより、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴いバンドパスフィルタ３０４の中心周波数が低周波側へシフトするようになり、その中心周波数が上記ノッキングの周波数に追従するようになる。
【００５４】
しかも、この実施の形態のノック検出装置３００では、バンドパスフィルタ３０４として、先の図１に例示した周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３のそれぞれに対応して図１１（ａ）や図１１（ｂ）に例示するようなバンドパスフィルタ（デジタルフィルタ）３０４ａ〜３０４ｃを備えるようにしている。すなわち、この実施の形態のバンドパスフィルタ３０４は、図１２にその濾波帯域特性を示すように、基本的には、中心周波数が「８．３ＫＨｚ」の濾波帯域ＴＲ１と、中心周波数が「１６．５ＫＨｚ」の濾波帯域ＴＲ４と、中心周波数が「２２．０ＫＨｚ」の濾波帯域ＴＲ７との中心周波数の異なる３つの濾波帯域を有している。ただし、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い、上記コントローラ３０５がこれら３つの濾波帯域ＴＲ１、ＴＲ４、ＴＲ７の各中心周波数をそれぞれ低周波数側にシフトさせる。
【００５５】
すなわち、コントローラ３０５は、クランク角度検出部１０４からクランク角度を取り込むと、図１３に例示するフィルタ係数テーブル３０６を参照する。このフィルタ係数テーブル３０６には、コントローラ３０５が上記バンドパスフィルタ３０４に出力すべき制御信号、すなわち上記掛算器ＭＢ１〜ＭＢ４や掛算器ＭＢ５〜ＭＢ８等に設定すべきフィルタ係数（乗数）が、バンドパスフィルタ３０４ａ〜３０４ｃに対応するかたちで内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度ごとに示されている。具体的には、バンドパスフィルタ３０４ａ〜３０４ｃのそれぞれに対応して、第１のフィルタ係数ｘ、第２のフィルタ係数ｙ、第３のフィルタ係数ｚが内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度ごとに示されている。
【００５６】
そして、同コントローラ３０５は、このフィルタ係数テーブル３０６に基づき上記バンドパスフィルタ３０４ａ〜３０４ｃ内の各掛算器ＭＢ１〜ＭＢ４や掛算器ＭＢ５〜ＭＢ８等のフィルタ係数をクランク角度ごとに可変設定する。例えば、濾波帯域ＴＲ１を有するバンドパスフィルタ３０４ａであれば、同コントローラ３０５は、先の図１に例示した周波数帯域ＦＲ１に追従させるかたちでその濾波帯域ＴＲ１を、中心周波数が「７．７ＫＨｚ」の濾波帯域ＴＲ２、さらには中心周波数が「７．１ＫＨｚ」の濾波帯域ＴＲ３に可変設定する。また例えば、濾波帯域ＴＲ４を有するバンドパスフィルタ３０４ｂであれば、同コントローラ３０５は、先の図１に例示した周波数帯域ＦＲ２に追従させるかたちでその濾波帯域を、中心周波数が「１５．９ＫＨｚ」の濾波帯域ＴＲ５、さらには中心周波数が「１５．３ＫＨｚ」の濾波帯域ＴＲ６に可変設定する。また例えば、濾波帯域ＴＲ７を有するバンドパスフィルタ３０４ｃであれば、同コントローラ３０５は、先の図１に例示した周波数帯域ＦＲ３に追従させるかたちでその濾波帯域を、中心周波数が「２１．３ＫＨｚ」の濾波帯域ＴＲ８、さらには中心周波数が「２０．６ＫＨｚ」の濾波帯域ＴＲ９に可変設定する。
【００５７】
これにより、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴いバンドパスフィルタ３０４ａ〜３０４ｃの各中心周波数が低周波側へシフトするようになる。そして、こうした濾波帯域特性をもってこれらバンドパスフィルタ３０４ａ〜３０４ｃにて濾波された各信号は、図１４に例示する濾波信号ＡＳ３ａ〜ＡＳ３ｃとしてノック判定部（ノック判定手段）３０７に取り込まれ、このノック判定部３０７によるノック判定に供されることとなる。
【００５８】
すなわち、この実施の形態では、内燃機関にノッキングが生じているときの信号波形のプロファイルを、上記３つの周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３ごとに所定の不揮発性メモリに予め格納しておく。そして、ノック判定に際して、ノック判定部３０７が、この不揮発性メモリに予め格納されている３つの信号波形のプロファイルを読み出すとともに、これらプロファイルとその対応する濾波信号ＡＳ３ａ〜ＡＳ３ｃの信号波形のプロファイルとの相関の高低を各々判断する。そして、同ノック判定部３０７は、例えば、対応する３組のプロファイルの全ての相関が低いと判断される場合、内燃機関にノッキングが生じていないと判定する。一方、同ノック判定部３０７は、対応する３組のプロファイルのうち、いずれか１組でもその相関が高いと判断される場合、内燃機関にノッキングが生じていると判定する。すなわちこの場合、次いでノッキングを改善するための処理として、例えば内燃機関における燃料噴射のタイミングを遅角させるなどの処理が行われることとなる。
【００５９】
なお、この実施の形態にあっても、上記コントローラ３０５によるバンドパスフィルタ３０４への制御信号（フィルタ係数）の出力に関してその分解能の向上を図ることで、同バンドパスフィルタ３０４の中心周波数をほぼリニアに変化させることも可能である。そしてこの場合、バンドパスフィルタ３０４の濾波帯域の上記周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３への追従もより精度の高いものとなる。また、この実施の形態にあっても、内燃機関での燃焼行程は、第１〜第４の気筒（＃１〜＃４）にて順次に行われており、ノック検出装置３００は、これら第１〜第４の気筒（＃１〜＃４）の各燃焼行程を内燃機関の１燃焼を単位とする期間として順次取り扱う。
【００６０】
以上説明したように、この第３の実施の形態にかかるノック検出装置によっても、基本的には先の第１、第２の実施の形態の前記（２）、（３）の効果と同等、あるいはそれに準じた効果を得ることができるとともに、次の効果を新たに得ることができるようになる。
【００６１】
（４）バンドパスフィルタ３０４として、ノック特有の複数の周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３のそれぞれに対応して中心周波数が可変とされる中心周波数可変型のバンドパスフィルタ３０４ａ〜３０４ｃを備えるようにした。そして、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い上記周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３のそれぞれにおいてバンドパスフィルタ３０４ａ〜３０４ｃの各々の中心周波数が低周波側へシフトされる態様でそれらバンドパスフィルタ３０４ａ〜３０４ｃの中心周波数をそれぞれ可変設定するようにした。このため、これら複数の周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３のぞれぞれに現われる振動の各振幅の大きさに基づいて上記ノック判定を行うことができるようになり、ノック判定部３０７によるノック判定の信頼性がさらに向上するようになる。
【００６２】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記各実施の形態において、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に対し、バンドパスフィルタの中心周波数を可変設定することによるノッキング周波数への追従と併せて、同バンドパスフィルタの濾波帯域幅を可変設定するようにしてもよい。すなわち、内燃機関の燃焼行程では通常、上死点からのクランク角度の増大に伴ってノッキングによる内燃機関の振動の振幅値が小さくなる。そして、帯域通過フィルタの濾波帯域幅が仮に固定されるとする場合には、同バンドパスフィルタによる濾波信号のＳ／Ｎ比も自ずと変化し、例えば同上死点からのクランク角度の増大に伴って低下するようになる。そこで、先の第１の実施の形態の場合であれば、バンドパスフィルタ１０１ａ〜１０１ｃの各濾波帯域幅ＢＰ１〜ＢＰ３を図１５に示されるかたちで予め異ならしめておくようにする。これにより、このような濾波帯域ＴＲ１０〜ＴＲ１２の可変設定を通じて同バンドパスフィルタ１０１による濾波信号ＡＳ１のＳ／Ｎ比も好適に維持されるようになる。
【００６３】
ただしここで、内燃機関の燃焼行程における上死点からのクランク角度が小さいほど、バンドパスフィルタ１０１による濾波信号ＡＳ１のＳ／Ｎ比が小さくなるといったことも考えられる。このような場合には、濾波帯域ＴＲ１０〜ＴＲ１２のうち、濾波帯域ＴＲ１０の濾波帯域幅ＢＰ１を最も小さく設定しておき、濾波帯域ＴＲ１２の濾波帯域幅ＢＰ３を最も大きく設定しておくようにすることがより望ましい。
【００６４】
・上記各実施の形態では、バンドパスフィルタ（帯域通過フィルタ）の濾波帯域の可変設定を、同バンドパスフィルタの中心周波数の可変設定として行うこととしたが、図１６に示すように、バンドパスフィルタの濾波帯域幅ＢＰ１〜ＢＰ３の可変設定として行うようにしてもよい。ちなみに、同図１６に示される例では、
（イ）バンドパスフィルタの中心周波数が、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度が大きい状態にあるときのノッキング周波数（「７．１ＫＨｚ」）に予め設定されている。
且つ、
（ロ）内燃機関の１燃焼を単位とする期間内の上死点における帯域通過フィルタの濾波帯域幅ＢＰ１が、同期間内に変化するノッキング周波数の全帯域「７．１〜８．３ＫＨｚ」に対応するかたちで設定されている。
といった濾波特性を有するバンドパスフィルタにあって、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い該バンドパスフィルタの濾波帯域幅を濾波帯域幅ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３の順に小さく可変設定するようにしている。
【００６５】
また、バンドパスフィルタの濾波帯域の可変設定をバンドパスフィルタの濾波帯域幅の可変設定として行うこのようなものとしては、
（ハ）帯域通過フィルタの中心周波数が、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度が小さい状態にあるときのノッキング周波数に予め設定されている。
且つ、
（二）帯域通過フィルタの濾波帯域幅が、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点において、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度が小さい状態にあるときのノッキング周波数の局所的な帯域に対応するかたちで設定されている。
といった濾波特性を有する帯域通過フィルタにあって、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い該帯域通過フィルタの濾波帯域幅を大きく可変設定するものを採用することもできる。
【００６６】
・また、濾波帯域幅が可変設定されるこのようなバンドパスフィルタを、ノック特有の複数の周波数帯域、例えば周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３のそれぞれに対応して設けるようにしてもよい。すなわちこの場合、周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３のそれぞれに対応して設けられる複数（３つ）のバンドパスフィルタの濾波帯域の各々が、図１６に例示するかたちで設定されることとなる。
【００６７】
・上記第３の実施の形態のバンドパスフィルタとして、周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３のそれぞれに対応して中心周波数の異なる複数の濾波帯域が設定された複数の帯域通過フィルタを備えるようにしてもよい。すなわちこの場合、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に伴い周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３のそれぞれにおいて中心周波数の異なる複数の濾波帯域が設定された複数の帯域通過フィルタの各々の中心周波数を低周波側へシフトさせることとなる。
【００６８】
・ノッキングの発生の有無の判定については、例えばバンドパスフィルタによる濾波信号の最大振幅値が所定の閾値を超えるか否かの判断に基づいて行うようにしてもよい。
・周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３のうち、ノッキングによる内燃機関の振動が最も大きく現われる周波数帯域は、内燃機関の回転数の高低に応じて変化する。そこで、上記第１、２の実施の形態において、周波数帯域ＦＲ１〜ＦＲ３のうち、バンドパスフィルタの濾波帯域を追従させる対象を内燃機関の回転数の高低に基づいて切り替えるようにしてもよい。
【００６９】
・ノック検出装置を構成する各機能ブロックについては、例えばハードウェアによる処理及びソフトウェアによる処理のいずれを用いてその機能を実現するようにしてもよい。要は、内燃機関の１燃焼を単位とする期間内に変化するノッキング周波数に追従するかたちでバンドパスフィルタの濾波帯域を可変設定するものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】内燃機関に発生する振動の振幅値の大きさを、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度及び周波数ごとに示す分布図。
【図２】この発明にかかるノック検出装置の第１の実施の形態について、各センサとの関係も含め、その全体構成を示すブロック図。
【図３】同第１の実施の形態におけるバンドパスフィルタの各濾波帯域を示すグラフ。
【図４】同第１の実施の形態において、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度ごとにコントローラから出力する信号を示すテーブル。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は、同第１の実施の形態において、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に対する内燃機関の気筒ごとの動作やノック検出装置の動作を示すタイミングチャート。
【図６】この発明にかかるノック検出装置の第２の実施の形態について、各センサとの関係も含め、その全体構成を示すブロック図。
【図７】同第２の実施の形態におけるバンドパスフィルタの各濾波帯域を示すグラフ。
【図８】同第２の実施の形態において、バンドパスフィルタを構成するスイッチトキャパシタの回路図。
【図９】（ａ）〜（ｇ）は、同第２の実施の形態において、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度の増大に対する内燃機関の気筒毎の動作やノック検出装置の動作を示すタイミングチャート。
【図１０】この発明にかかるノック検出装置の第３の実施の形態について、各センサとの関係も含め、その全体構成を示すブロック図。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、同第３の実施の形態において、バンドパスフィルタを構成するデジタルフィルタの回路図。
【図１２】同第３の実施の形態におけるバンドパスフィルタの各濾波帯域を示すグラフ。
【図１３】同第３の実施の形態において、内燃機関の１燃焼を単位とする期間における上死点からのクランク角度ごとにコントローラから出力する信号を示すテーブル。
【図１４】同第３の実施の形態のバンドパスフィルタから取り出される各濾波信号の波形を示すグラフ。
【図１５】バンドパスフィルタの濾波特性の別例を示すグラフ。
【図１６】バンドパスフィルタの濾波特性の別例を示すグラフ。
【図１７】従来のノック検出装置の全体構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００７１】
１００、２００、３００…ノック検出装置、１０１、１０１ａ〜１０１ｃ、２０１、３０４…バンドパスフィルタ、１０２…フィルタ選択部、１０３、２０３、３０５…コントローラ、１０４…クランク角度検出部、１０５、２０５、３０６…フィルタ選択テーブル、１０６、３０２…増幅器、１０７、３０３…Ａ／Ｄ変換部、１０８、３０７…ノック判定部、１２０…ノックセンサ、１３０…クランク角センサ、３０１…ローパスフィルタ、ＯＰ１、ＯＰ２…オペアンプ、ＣＰ１〜ＣＰ７…キャパシタ、ＳＷ１〜ＳＷ５…スイッチ、ＤＢ１〜ＤＢ５…遅延器、ＭＢ１〜ＭＢ８…掛算器、ＡＢ１〜ＡＢ１０…足算器、ＦＲ１〜ＦＲ３…周波数帯域、ＴＲ１〜ＴＲ１５…濾波帯域、ＢＰ１〜ＢＰ３…濾波帯域幅。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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