(57)【要約】【課題】  フィルタの影響を抑制でき、エンジン回転数の高低に関わらずノック発生の有無を正確に判定して内燃機関の運転状態を適切に制御可能な内燃機関のノッキング制御装置を提供する。【解決手段】  ノックセンサ１０の振動波形出力信号の特定の周波数成分のみを抽出する２対以上のデジタルフィルタを有していて、エンジンの回転数が所定値より高くなったら、デジタルフィルタの次数を小さくする切り替えが行える。これにより、高回転側でもノック波形を正確に抽出できる。  また、フィルタの影響を抑制するため、フィルタ次数を変えないで、抽出されたノック波形にフィルタの応答性に応じて波形を修正するようにしてもよい。【選択図】      図３
2006336604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に発生するノッキングをノックセンサにより検出し、このノックセンサの出力信号によりノッキングを判定し、この判定結果に応じて内燃機関の運転状態を制御する内燃機関のノッキング制御装置が、
ノックセンサの振動波形出力信号の特定の周波数成分のみを抽出する２対以上のデジタルフィルタを有していて、内燃機関の回転数が所定値より高くなったら、前記デジタルフィルタの次数を小さくする切り替えが行われることで、正確なノック波形を抽出するようにしたことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置。
【請求項２】
内燃機関に発生するノッキングをノックセンサにより検出し、このノックセンサの出力信号によりノッキングを判定し、この判定結果に応じて内燃機関の運転状態を制御する内燃機関のノッキング制御装置が、
前記ノックセンサの振動波形出力信号から特定の周波数成分のみを抽出するデジタルフィルタと、
前記デジタルフィルタ通過後のノック波形形状を抽出する波形抽出手段と、
抽出されたノック波形形状を前記デジタルフィルタの応答特性に基づき修正する波形修正手段と、
を有していて、この修正されたノック波形形状に基づいてノッキングの判定が行われることを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置。
【請求項３】
前記波形修正手段は、前記波形抽出手段によって抽出されたノック波形形状に基づいて所定クランク角期間のノック波形のピーク位置を求め、前記デジタルフィルタの応答特性に応じてピーク位置及びその前後の波形を修正することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のノッキング制御装置。
【請求項４】
前記波形修正手段は、所定クランク角期間のノック波形のピーク位置を求めた後、ピーク位置の前後でピーク値より所定量だけ減衰した位置を振動開始位置及び終了位置とし、前記デジタルフィルタの応答特性に応じてピーク位置を修正すると共に、修正後のピーク位置と振動開始位置及び終了位置を直線又は曲線で補完することでノック波形を求めることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のノッキング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に発生するノッキングの発生状態に応じて、内燃機関の運転状態を制御する内燃機関のノッキング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に内燃機関のノッキング（以下「ノック」と記す）制御装置は、エンジンの振動を検出するノックセンサからの電気的信号が、ある定められたレベル（ノック判定レベル）を越えた場合にノックが発生したものと判定し、点火時期を遅角させ、逆に所定期間ノックが検出されない場合には点火時期を進角させることにより、点火時期を常にノック限界付近に制御し、エンジンの燃費、出力特性を最大限に引き出すものである。
【０００３】
このようなノック制御装置において、ノック判定レベルは極めて重要な意味をもつ。ノック判定レベルが大きすぎる場合には、ノックが発生しているにもかかわらず検出されないので点火時期は進角し、ノックが多発し、ひいてはエンジンの破損にもつながる。逆にノック判定レベルが小さすぎる場合には、ノックが発生していないにもかかわらず点火時期は遅角し、エンジンの出力を十分に引き出せなくなる。
【０００４】
一般にノック検知は、ノックの発生に伴なうエンジン固有の振動をとらえる方式で行われており、このノック振動はシリンダ内の衝撃波によって発生する共振現象であるが故に、そのノック振動波形は、ノック発生と同時に急激にノックセンサの出力が上昇し、その後概ねクランク角に同期して減衰する。しかし、エンジンが高回転になるほど所定クランク角に対する実時間が短くなるため、同じバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を用いた場合、高回転になるほどノック波形が崩れて、その特徴がなまされてしまい、ノイズ波形との識別が難しくなる。
【０００５】
この影響を軽減するため、バンドパスフィルタの通過帯域幅をエンジンの回転数に応じて変更することが、特許文献１により、従来より知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−６５７２８号公報
【０００７】
しかしながら、特許文献１の従来技術のように通過帯域を変更すると、ノックと無関係の周波数帯も、ノック周波数と同等のゲインで取り込んでしまうため、ノイズとの識別性を悪化させることになりかねないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルタの影響を抑制でき、エンジンの回転数の高低にかかわらずノック発生の有無を正確に判定して内燃機関の運転状態を適切に制御可能な内燃機関のノッキング制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の内燃機関のノッキング制御装置を提供する。
請求項１に記載の内燃機関のノッキング制御装置は、ノックセンサの振動波形出力信号の特定の周波数成分のみを抽出する２対以上のデジタルフィルタを有していて、内燃機関の回転数が所定値より高くなったら、デジタルフィルタの次数を小さくする切り替えが行われるようにしたものであり、これにより、フィルタの通過帯域はほぼそのままでフィルタの応答性を変更することができ、高回転ほどフィルタの次数を小さくすることで、低回転側のノイズ除去性能を損なうことなく、高回転側でも、ノック振動波形を正確に抽出することができる。したがって、ノック発生の有無を正確に判定できる。
【００１０】
請求項２に記載の内燃機関のノッキング制御装置は、ノックセンサの出力信号の特定の周波数成分のみを抽出するデジタルフィルタと、このデジタルフィルタ通過後のノック波形形状を抽出する波形抽出手段と、抽出されたノック波形形状をフィルタの応答特性に基づき修正する波形修正手段と、を有していて、この修正されたノック波形形状に基づいてノッキングの判定を行うようにしたものであり、これにより、デジタルフィルタの応答特性に基づき抽出されたノック波形形状を修正することで、フィルタの影響を抑制でき、エンジンの回転数に関係なく、ノック発生の有無を正確に判定できる。
【００１１】
請求項３の該ノッキング制御装置は、波形修正手段が、波形抽出手段によって抽出されたノック波形形状に基づいて所定クランク角期間でのノック波形のピーク位置を求め、フィルタの応答特性に応じてピーク位置及びその前後の波形を修正するようにしたものであり、ノック波形の修正がピーク位置に基づいて行われることを明確にしたものである。
請求項４の該ノッキング制御装置は、波形修正手段が、所定クランク角期間のノック波形のピーク位置を求めた後、ピーク位置の前後でピーク値より所定量だけ減衰した位置を振動開始位置及び終了位置とし、フィルタの応答特性に応じてピーク位置を修正すると共に、修正後のピーク位置と振動開始位置及び終了位置を直線又は曲線で補完することでノック波形を求めるようにしたものであり、ノック波形の修正をより具体的に明確にしたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の内燃機関のノッキング制御装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態の内燃機関のノッキング制御装置の全体構成を示すブロック図である。
図１において、１０はノックセンサであり、ノックセンサ１０は図示しない内燃機関のエンジンブロック壁面に設置され、振動を検出する振動センサ、またはシリンダ内に設置された筒内圧を検出する筒内圧センサ等である。このノックセンサ１０からのセンサ信号は入力回路１１に入力され、後段のノック検出回路２０に取り込むため、入力回路１１によってセンサ信号が所定の電圧範囲の大きさに収まるよう調整される。更に、センサ信号はノック検出回路２０に取り込まれる前にフィルタ１２を通過される。このフィルタ１２としては、エイリアシング対策のため高周波成分をカットするＬＰＦ（Low Pass Filter：ローパスフィルタ）、または特定の周波数成分のみを抽出するＢＰＦ（Band Pass Filter：バンドパスフィルタ）が設定される。
【００１３】
次に、フィルタ１２を通過したセンサ信号が、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換器２１を介してノック検出回路２０に取込まれる。なお、ノック検出回路２０のＡ／Ｄ変換器２１を介したセンサ信号に対するサンプリング周期は、ノック特有のノック周波数成分の波形を十分抽出できる程度に高速である。Ａ／Ｄ変換器２１でＡ／Ｄ変換された周波数成分が、本実施例では、通過帯域の異なる５つのデジタルＢＰＦ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅに入力され、これらデジタルＢＰＦ２２ａ，２２ｂ，２２ｃによって３つのノック周波数成分とデジタルＢＰＦ２２ｄ，２２ｅによって２つのノック周波数成分を含まない信号域の周波数成分（以下、単に『ノイズ周波数成分』と記す）にそれぞれ分離される。
なお、このデジタルＢＰＦ２２ａ〜２２ｅは、本発明の特徴の１つであり、これについては、実施例１として後に詳述する。
【００１４】
デジタルＢＰＦ２２ａ〜２２ｅによる分離後の各周波数成分は、それぞれ区間積算部２３ａ〜２３ｅに入力され、各周波数成分の強度が所定区間毎に積算される。この積算区間はクランク角〔°ＣＡ（Crank Angle）〕期間で定義される。つまり、実時間でなくクランク角で定義されることにより、機関回転速度によらずノック発生の際の特徴的波形を抽出することができる。また、区間演算部２３ａ，２３ｂ，２３ｃで積算された各ノック周波数成分の総和が加算部２３にて求められることで、複数の振動モードが同時に現われるようなノックが発生してもノック波形が抽出できることとなる。
【００１５】
各区間積算部２３ａ〜２３ｅによって抽出された各ノック波形は、それぞれの波形修正部２４ａ〜２４ｄでノック波形の修正が施される。
この波形修正もまた本発明の特徴をなすものであり、これについても実施例２として後に詳述する。
比較演算部２５ａ〜２５ｄでは、区間演算部２３ａ〜２３ｃ及び加算部２４による各ノック周波数成分のノック波形が、各波形修正部２４ａ〜２４ｄで修正が施され、この修正されたノック波形が、理想ノック波形記憶部２６に予め記憶されている理想的なノック波形形状である理想ノック波形と比較され、この理想ノック波形に近いほどノック強度が大きくなるようにノック強度の補正が行われる。この補正方法としては、例えば、理想ノック波形からのはずれ度合いに応じた係数（エラー係数）Ｅを算出し、ノック強度に対して（１−Ｅ）を補正係数として乗じるようにされる。ここで、理想ノック波形は、燃焼モデル式等の理論計算によって定めたり、または内燃機関毎の各運転条件毎に予めノック形状を適合により設定してもよい。また、筒内圧センサを用いる場合には、ノック特有の共鳴振動の減衰形状と、燃焼とピストン運動に伴う筒内の平均圧力の減衰形状とに高い相関があるため、筒内平均圧を基に理想ノック波形の減衰形状を定義してもよい。
【００１６】
次に、ノック強度選択部２７では、比較演算部２５ａ〜２５ｄで各周波数成分毎の各ノック波形が各波形修正部２４ａ〜２４ｄで修正されたノック波形毎に理想ノック波形との比較によって補正された各ノック強度のうち、ノック判定に用いる修正されたノック波形が選択される。ここで、選択される修正されたノック波形は、ノック毎に顕著に現われる振動モードがばらつくことから、補正ノック強度が最大のものまたは各周波数成分の総和が用いられる。
【００１７】
一方、ＢＧＬ（Back Ground Level：バックグランドレベル）作成部２８では、内燃機関の運転状態によらずノック判定を行うため、区間積算部２３ｄ，２３ｅからのノイズ周波数成分に基づきＢＧＬが作成される。このＢＧＬ作成方法としては、各ノイズ周波数成分についてノック周波数成分と同様に、理想ノック波形と比較・補正した補正ノイズ強度を求めたり、各ノイズ周波数成分の総和または平均値を算出するようにされる。
【００１８】
そして、比較演算・ノック判定部２９では、ノック強度選択部２７で選択されたノック強度とＢＧＬ作成部２８で作成されたＢＧＬとを用いて比較演算され、所定値以上ならノックと判定される。この比較方法としては、ノック強度とＢＧＬとの比から判定してもよく、また、ノック強度とＢＧＬとの差から判定するようにしてもよい。
【００１９】
更に、内燃機関制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）３０から内燃機関のクランクシャフト（図示略）の基準位置信号、気筒判別信号がノック検出回路２０のＡ／Ｄ変換器２１に入力され、後述のノック検出回路２０の比較演算・ノック判定部２９からのノック判定結果に応じたノック判定信号が内燃機関制御用ＥＣＵ３０に入力される。この他、内燃機関制御用ＥＣＵ３０には内燃機関の例えば、クランク角センサ、吸入空気量センサ、水温センサ等からの各種センサ信号が入力されている。これらの入力信号に基づき内燃機関制御用ＥＣＵ３０にて点火時期、燃料噴射量等が演算され、ノック判定結果に応じた補正が実行され、イグナイタ４０やインジェクタ（燃料噴射弁）５０等が適切に制御されることとなる。
ここで、内燃機関制御用ＥＣＵ３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ、制御プログラムや制御マップ等を格納したＲＯＭ、各種データ等を格納するＲＡＭ、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ、入出力回路及びそれらを接続するバスライン等からなる論理演算回路として構成されている。
【００２０】
次に、ノックセンサ１０からの振動波形信号に対するノック検出回路２０によるノック検出・判定の概略動作について説明する。
内燃機関制御用ＥＣＵ３０からの基準位置信号の立下がりに基づき波形サンプル区間信号が発生され、この波形サンプル区間信号が「ＯＮ（オン）」で所定区間毎となる積算区間において、区間演算部２３ａ〜２３ｅによりＢＰＦ２２ａ〜２２ｅを介した周波数成分Ｆａ〜Ｆｅがそれぞれ積算される。そして、今回の波形サンプル区間信号が「ＯＦＦ（オフ）」となる積算区間終了から次回の波形サンプル区間信号が「ＯＮ」となる積算区間開始までの期間に、ノック周波数成分Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃに基づく検出波形として各ノック波形が得られ、これらの抽出された各ノック波形が、後述する波形修正手段によって修正され、これら修正されたノック波形毎の強度と理想ノック波形記憶部２６に記憶されている理想ノック波形の強度とが比較演算部２５ａ〜２５ｄにて比較演算されそれぞれ補正ノック強度が算出される。
【００２１】
これら補正ノック強度のうち、ノック強度選択部２７にて最大補正ノック強度が選択される。そして、比較演算・ノック判定部２９にて、ノック強度選択部２７からの最大補正ノック強度と、ノイズ周波数成分Ｆｄ，Ｆｅに基づくＢＧＬ作成部２８からのＢＧＬとを用いて、後述のように、ノック判定パラメータが算出される。このノック判定パラメータが予め設定されている判定閾値と比較されノック発生の有無が判定される。そして、次回の基準位置信号の立下がり、即ち、波形サンプル区間信号が「ＯＮ」となる次回の積算区間開始時点にて今回の積算値がリセットされる。このとき、ノック判定結果に応じたノック判定信号が内燃機関制御用ＥＣＵ３０に出力され、以下、同様の動作が繰返し実行される。
【００２２】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のノック制御装置で使用されているノック検出回路２０におけるノック判定の処理手順を示す図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、このノック判定ルーチンは内燃機関制御用ＥＣＵ３０からの基準位置信号及び気筒判別信号に基づく内燃機関の１燃焼サイクル毎にノック検出回路２０にて繰返し実行される。
【００２３】
図２において、まず、ステップＳ１０１で、積算区間が開始されるまで待って、ステップＳ１０２に移行し、振動波形信号が複数の周波数成分に分離され、各周波数成分に対するデジタルフィルタ処理が実行される。ステップＳ１０３に移行して、デジタルフィルタ処理された周波数成分に対する強度積算が実行される。ステップＳ１０４に移行して、所定クランク角が経過したかが判定される。ステップＳ１０４の判定条件が成立せず、即ち、所定クランク角が経過していないときにはステップＳ１０２に戻って、同様の処理が繰返し実行される。
【００２４】
一方、ステップＳ１０４の判定条件が成立、即ち、所定クランク角が経過したときにはステップＳ１０５に移行し、ステップＳ１０３による強度積算値がノック検出回路２０のＲＡＭ（図示略）内へ格納される。ステップＳ１０６に移行して、ステップＳ１０３による強度積算値がリセットされる。ステップＳ１０７に移行して、積算区間が終了しているかが判定される。ステップＳ１０７の判定条件が成立せず、即ち、積算区間が終了していないときにはステップＳ１０２に戻って、同様の処理が繰返し実行される。
【００２５】
一方、ステップＳ１０７の判定条件が成立、即ち、積算区間が終了しているときにはステップＳ１０８に移行し後に詳述するノック波形の修正が行われる。次いで、ステップ１０９に移行し、修正されたノック波形に対する後述の理想ノック波形との比較演算処理による補正ノック強度算出が実行される。ステップＳ１１０に移行して、ステップＳ１０９で算出された補正ノック強度のうちの最大補正ノック強度が選択される。ステップＳ１１１に移行して、ノイズ周波数成分に対する後述のＢＧＬ（バックグランドレベル）作成処理が実行される。
【００２６】
ステップＳ１１２に移行して、ステップＳ１１０で選択された最大補正ノック強度がステップＳ１１１で作成されたＢＧＬ（バックグランドレベル）にて除算されノック判定パラメータが算出される。ステップＳ１１３に移行して、ステップＳ１１２で算出されたノック判定パラメータが予め設定された判定閾値を越えているかが判定される。ステップＳ１１３の判定条件が成立、即ち、ノック判定パラメータが判定閾値を越え大きいときにはステップＳ１１４に移行し、ノックと判定され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１１３の判定条件が成立せず、即ち、ノック判定パラメータが判定閾値以下と小さいときにはステップＳ１１５に移行し、ノックなしと判定され、本ルーチンを終了する。
【００２７】
次に本発明の特徴の１つであるステップＳ１０２のフィルタ処理について図３〜５に基づいて説明する。図３は、本発明の実施例１である、エンジンの回転数に基づいてフィルタの次数を切り替える処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ２０１でエンジンの回転数が所定値以上であるかどうかが判断され、所定値以上である場合はステップＳ２０２に移り、低次デジタルフィルタが選択される。また、所定値以下の場合はステップＳ２０３に移り、高次デジタルフィルタが選択される。このようにして、低次又は高次デジタルフィルタで抽出されたノック波形に基づいて各種の処理が実施され、最終的にステップＳ２０４でノック判定が行われる。
【００２８】
図４，５は、実施例１における回転数に基づくフィルタ次数の切替についての作用効果を説明する図である。図４は、エンジンが低回転と高回転の場合において、フィルタ処理前、高次フィルタ通過後及び低次フィルタ通過後のそれぞれのノック波形の形状を示している。なお、横軸はクランク角を示している。図４から解るように、高回転の場合では、クランク角に対する実時間が短くなるので、高次フィルタ通過後においてはノック波形形状が崩れており、ノイズ波形との識別性が悪い。これに対して、低回転の場合では、クランク角に対する実時間が長いので、高次フィルタ通過後においてもノック波形形状の崩れが少ない。
【００２９】
図５は、（ａ）高次フィルタ、（ｂ）広帯域フィルタ及び（ｃ）低次フィルタの３つを例にしてその応答性を比較したものであり、横軸が周波数（kHz）、縦軸が振動レベル（dB）を示している。図５（ａ）からフィルタ次数を高くすると通過帯域外の減衰を急峻にできる。一般にノック振動の周波数は、シリンダボア径でほとんど決められてしまう。したがって、直噴インジェクタノイズなどの影響を極力排除したい低回転側においては、必要な周波数以外をおとすことができる高次フィルタが望ましい。
【００３０】
図５（ｂ）から広帯域フィルタにすると、応答性は改善するが、ノックと無関係な周波数帯も減衰させることなく通過させてしまう。
また図５（ｃ）からフィルタ次数を低くすることで、ノックと無関係の周波数帯を減衰させることと、応答性改善とを両立できる。
【００３１】
以上のことから、エンジンが低回転の場合は、直噴インジェクタの作動ノイズなどの機械的・電気的なノイズ出力が、ノック振動に対して無視できない出力レベルなので、フィルタはノイズ出力を排除し、ノック周波数成分のみ抽出できるよう、フィルタはできるだけ急峻な周波数特性の方が良い。一方、エンジンが高回転の場合は、クランク角に対する実時間が短くなるので、正確なノック波形を抽出するためにはフィルタの応答性が良いことが要求されている。
本発明の実施例１では、デジタルフィルタを用いて高回転側と低回転側とでフィルタ次数を変更することにより、周波数の通過帯域はほぼそのままでフィルタの応答性を変更することができる。したがって、高回転側ほどフィルタ次数を小さくすることで、低回転側のノイズ除去性能を損なうことなく、高回転側でもノック振動波形を正確に抽出することができる。
【００３２】
次に、本発明の別の特徴の１つであるステップ１０８の波形修正の処理について図６，７に基づいて説明する。図６は、本発明の実施例２である、バンドパスフィルタによって抽出されたノック波形を修正する処理手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３０１では、前記したように振動波形信号が複数の周波数成分に分離され、各周波数成分に対するデジタルフィルタ処理が実行される。これが、図７（ａ）に示されているステップＳ３０２では、デジタルフィルタ処理された周波数成分に対する強度積算が積算区間内で繰り返えし行われる。これによって抽出されたノック波形Ｆが、図７（ｂ）に示されている。このステップＳ３０１及びＳ３０２は、基本的に前記したステップＳ１０１〜Ｓ１０７に相当するものである。
【００３３】
本実施例２では、図７（ｂ）に示される抽出されたノック波形Ｆの修正を行っている。  まずステップＳ３０３で抽出されたノック波形Ｆのピーク位置Ｐを検出する。次いでステップＳ３０４に移り、ピーク値の何分の１かの値でもって、図７（ｂ）に示されるように振動開始位置Ｓ及び振動終了位置Ｅを検出する。ステップＳ３０５では、ノック波形のピーク位置Ｐｏはクランク角でほぼ決まっているので、図７（ｃ）に示すように抽出されたノック波形のピーク位置Ｐを正規のピーク位置Ｐｏへと移動修正すると共に、修正後のピーク位置Ｐｏと振動開始位置Ｓ及び振動終了位置Ｅを直線で補完することにより、修正されたノック波形を求める。なお、図７（ｃ）では、直線で補完される波形が示されているが、直線ではなく曲線を使用してもよい。ステップＳ３０５では、このように修正されたノック波形に基づいて、ノックの判定が行われる。このステップＳ３０５は、前述したステップＳ１０９〜Ｓ１１５と同様に記憶された理想ノック波形との比較によって行われる。
本実施例２のように、デジタルフィルタの応答特性（フィルタの時定数と回転数とで決まるマップ）に基づき抽出されたノック波形を補正することでも、実施例１のようにフィルタの影響を抑制できる。
【００３４】
次に、図２のノック判定におけるステップＳ１０９の理想ノック波形との比較演算の処理手順を示す図８のフローチャートに基づいて説明する。
図８において、ステップＳ４０１では、各ノック周波数成分のピーク値ｐが検索される。ステップＳ４０２に移行して、後述の理想ノック波形ａ（θ）演算処理が実行される。ステップＳ４０３に移行して、ステップＳ４０２で算出された理想ノック波形ａ（θ）にステップＳ４０１で検索されたピーク値ｐが乗算されスケール調整が実行される。ステップＳ４０４に移行して、後述のピーク値前波形の相関演算処理が実行される。ステップＳ４０５に移行して、後述のピーク値後波形の相関演算処理が実行される。ステップＳ４０６に移行して、ピーク値前補正強度とピーク値後補正強度とが加算され補正ノック強度が算出され、本ルーチンを終了する。
【００３５】
次に、図８の理想ノック波形との比較演算におけるステップＳ４０２の理想ノック波形演算の処理手順を示す図９のフローチャートに基づいて説明する。
図９において、ステップＳ５０１では、筒内圧が検出される。ステップＳ５０２に移行して、ローパスフィルタ処理が実行される。ステップＳ５０３に移行して、所定クランク角当たりの対数減衰率が算出される。ステップＳ５０４に移行して、減衰率算出処理が実行され、本ルーチンを終了する。このようにして、図１０に示すように、筒内圧の減衰形状に基づく理想ノック波形ａ（θ）が作成される。
【００３６】
次に、図８の理想ノック波形との比較演算におけるステップＳ４０４のピーク値前波形の相関演算の処理手順を示す図１１のフローチャートに基づいて説明する。
図１１において、ステップＳ６０１では、理想ノック波形ａ（θ）が修正波形ｓ（θ）より小さいかが判定される。ステップＳ６０１の判定条件が成立、即ち、理想ノック波形ａ（θ）が修正波形ｓ（θ）より小さいときにはステップＳ６０２に移行し、ピーク値前補正ノック強度が次式（１）にて算出され、本ルーチンを終了する。
ピーク値前補正ノック強度←ａ（θ）×〔１−｛ｓ（θ）−ａ（θ）｝／ａ（θ）〕
・・・（１）
一方、ステップＳ６０１の判定条件が成立せず、即ち、理想ノック波形ａ（θ）が修正波形ｓ（θ）以上と大きいときにはステップＳ６０３に移行し、ピーク値前補正ノック強度が理想ノック波形ａ（θ）とされ、本ルーチンを終了する。
【００３７】
次に、図８の理想ノック波形との比較演算におけるステップＳ４０５のピーク値後波形の相関演算の処理手順を示す図１２のフローチャートに基づいて説明する。
図１２において、ステップＳ７０１では、理想ノック波形ａ（θ）と修正波形ｓ（θ）との差ｄ（θ）が次式（２）にて算出される。
ｄ（θ）←｜ｓ（θ）−ａ（θ）｜                                  ・・・（２）
次に、ステップＳ７０２に移行して、ピーク値後補正ノック強度が次式（３）にて算出され、本ルーチンを終了する。
ピーク値後補正ノック強度←ａ（θ）×｛１−ｄ（θ）／ａ（θ）｝    ・・・（３）
【００３８】
次に、図２のノック判定におけるステップＳ１１１のＢＧＬ（バックグランドレベル）作成の処理手順を示す図１３のフローチャートに基づいて説明する。
図１３において、ステップＳ８０１で、ノイズ周波数成分の平均強度が算出され、本ルーチンを終了する。
【００３９】
以上の説明においては、本発明の実施形態の内燃機関のノッキング制御装置が、実施例１で示されるエンジンの回転数に基づいてデジタルフィルタの次数を変更する手段と、実施例２で示されるフィルタ処理された各周波数成分に基づいて抽出されたノック波形形状を波形修正する手段とが一緒に組み込まれたものとして説明しているが、限らずしもこれらの両手段が一緒に組み込まれる必要がなく、どちらか一方の手段を有しているものであっても、本発明の目的であるフィルタの影響を抑制することができる。
また、上記説明においては、ノック判定システム自体についても、説明しているが、他の公知のノック判定システムも利用可能である。
【００４０】
このように、本実施形態の内燃機関のノッキング制御装置は、エンジンで発生する振動波形を検出するノックセンサ２０と、検出された振動波形信号を複数の周波数成分に分離するデジタルフィルタ２２ａ〜２２ｂと、この分離された複数の周波数成分Ｆａ〜Ｆｃを所定クランク角からなる所定区間毎に強度積算した値と、この同一区間毎に加算した値とからなる周波数成分によりノック波形形状を抽出する区間積算部２３ａ〜２３ｃ及び加算部２３よりなる波形抽出手段と、この抽出されたノック波形をデジタルフィルタの応答特性に応じてピーク位置Ｐ及びその前後の波形を修正する波形修正部２４ａ〜２４ｄよりなる波形修正手段と、この修正されたノック波形形状に基づきエンジンにおけるノック発生の有無を判定するノック検出回路の理想ノック波形記憶部２６、比較演算部２５ａ〜２５ｄ、ノック強度選択部２７、ＢＧＬ作成部２８及び比較演算・ノック判定部２９よりなるノック判定手段と、ノック判定結果に応じて内燃機関の運転状態を制御する内燃機関制御用ＥＣＵ３０よりなるノック制御手段とを具備している。
【００４１】
ここで、１つの振動モードが支配的なノック波形の場合、その振動成分波形を抽出することでノック判定ができる。しかし、１つのノック波形に複数の振動モードが含まれる場合、ノック期間中により支配的な振動モードが変わる等の原因で、センサの生波形は理想的なノック波形をしているにもかかわらず、個々のノック周波数成分の波形形状だけを見ると理想的なノック波形から大きくはずれ、ノックと判定できないことがある。
【００４２】
これに対して、内燃機関で発生する振動波形信号が複数の周波数成分に分離され、この分離された複数の周波数成分を所定クランク角からなる所定区間毎に強度積算した値、この値を同一区間毎に加算した値とからなる少なくとも２つ以上の周波数成分により設定されたノック波形形状によれば、各振動モードの総和としてのノック波形形状を表わすことができ、このノック波形形状を用いることで内燃機関におけるノック発生の有無を正確に判定でき、内燃機関の運転状態を適切に制御することができる。
【００４３】
本実施例１の内燃機関のノッキング制御装置では、デジタルフィルタ２２ａ〜２２ｅが２次対以上を有していて、内燃機関の回転数に応じてフィルタ次数を変更することで、通過帯域はほぼそのままでフィルタの応答性を変更することができる。したがって、高回転ほどフィルタ次数を小さくすることで、高回転側でもノック振動波形を正確に抽出することが可能である。
【００４４】
また、本実施例２の内燃機関のノッキング制御装置では、ノックセンサ２０により検出された振動波形出力信号からデジタルフィルタによって特定の周波数成分に抽出され、抽出波形手段である区間演算部２３ａ〜２３ｅによって抽出されるノック波形を波形修正手段である波形修正部２４ａ〜２４ｄでノック波形を修正しているので、フィルタの影響を抑制でき、ノック発生の有無を正確に判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態の内燃機関のノッキング制御装置における全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の内燃機関のノッキング制御装置に使用されているノック判定の処理手段を示すフローチャートである。
【図３】図２のフィルタ処理において、本発明の実施例１であるフィルタでの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】実施例１の作用効果を説明する図である。
【図５】同様に実施例１の作用効果を説明する図である。
【図６】図２の波形修正処理において、本発明の実施例２である抽出されたノック波形の波形修正処理手順を示すフローチャートである。
【図７】実施例２の波形修正処理を説明する図である。
【図８】図２のノック判定における理想ノック波形との比較演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】図８の理想ノック波形との比較演算における理想ノック波形演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図９の筒内圧の減衰形状に基づく理想ノック波形の作成を示す説明図である。
【図１１】図８の理想ノック波形との比較演算におけるピーク値前波形の相関演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】図８の理想ノック波形との比較演算におけるピーク値後波形の相関演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】図２のノック判定におけるＢＧＬ作成の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１０    ノックセンサ
２０    ノック検出回路
２２ａ〜２２ｅ    デジタルバンドパスフィルタ（デジタルＢＰＦ）
２４ａ〜２４ｄ    波形修正部
【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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