(57)【要約】【課題】ノック検出ウィンドウと重なる噴射タイミングで燃料噴射を行う場合であっても、ノックの誤検出を抑制することができる新規な内燃機関のノック制御装置を提供することにある。【解決手段】燃料噴射弁５の噴射タイミングがノック検出ウィンドウＷｉｎｄと重ならない噴射モードから、噴射タイミングがノック検出ウィンドウと重なる噴射モードに切り換わると、ＢＧＬ値、或いはノック判定閾値、或いはＢＧＬ値とノック判定閾値を大きく設定する。これによれば、燃料噴射弁５の噴射タイミングがノック検出ウィンドウＷｉｎｄと重なる場合であっても、ノックの誤検出を抑制することができる。【選択図】図５
2018091262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を備えた内燃機関に取り付けられたノックセンサからの信号に基づき、前記気筒毎にノックが生じていない時のバックグラウンドレベル（以下ＢＧＬ値と表記する）と、ノックが生じた時の前記ノックセンサの信号を比較することでノックを検出するノック判定手段と、
前記ノック判定手段によってノックの発生が検出されると、点火時期を所定値だけ遅角してノックの発生を抑制する点火時期演算手段と、
複数の前記気筒に直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射タイミングを吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊに設定した第１の噴射モードと、前記燃料噴射弁の噴射タイミングを吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊと、これに続く圧縮行程の噴射タイミング区間Ｃｉｎｊに設定した第２の噴射モードとを切り換えて制御する燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関の制御装置において、
前記ノック判定手段は、前記気筒毎の膨張行程の前半に設定されたノック検出ウィンドウで前記ノックセンサからの信号を取り込んで、前記ＢＧＬ値と前記ノックセンサの信号の「比」或いは「差」に基づいてノック指標を演算し、前記ノック指標を所定のノック判定閾値と比較してノックの判定を行なう機能を備えており、
更に、前記ノック判定手段は、前記燃料噴射制御手段によって前記第１の噴射モードと前記第２の噴射モードとが相互に切り換えられた時に、前記第１の噴射モードと前記第２の噴射モードの夫々に対応した前記ＢＧＬ値と前記ノック判定閾値に切り換える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第１の噴射モードから前記第２の噴射モードに切り換えられた場合、前記ノック判定手段は、前記第１の噴射モードの前記ＢＧＬ値に比べて、前記第２の噴射モードの前記ＢＧＬ値の方を大きな値に設定し、また、前記第１の噴射モードの前記ノック判定閾値に比べて、前記第２の噴射モードの前記ノック判定閾値の方を大きな値に設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第１の噴射モードから前記第２の噴射モードに切り換えられた場合、前記ノック判定手段は、前記第１の噴射モードの前記ＢＧＬ値に所定のオフセット値を加算して前記第２の噴射モードの前記ＢＧＬ値として設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
複数の気筒を備えた内燃機関に取り付けられたノックセンサからの信号に基づき、前記気筒毎にノックが生じていない時のバックグラウンドレベル（以下ＢＧＬ値と表記する）と、ノックが生じた時の前記ノックセンサの信号を比較することでノックを検出するノック判定手段と、
前記ノック判定手段によってノックの発生が検出されると、点火時期を所定値だけ遅角してノックの発生を抑制する点火時期演算手段と、
複数の前記気筒に直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射タイミングを吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊで１回以上設定した第１の噴射モードと、前記燃料噴射弁の噴射タイミングを前記吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊと、これに続く圧縮行程の噴射タイミング区間Ｃｉｎｊでそれぞれ少なくとも１回以上設定した第２の噴射モードとを切り換えて制御する燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関の制御装置において、
前記ノック判定手段は、前記各気筒の膨張行程の前半に設定されたノック検出ウィンドウで前記ノックセンサからの信号を取り込んで、前記ＢＧＬ値と前記ノックセンサ信号との「比」或いは「差」に基づいてノック指標を演算し、前記ノック指標を所定のノック判定閾値と比較してノックの判定を行なう機能を備えており、
更に、前記ノック判定手段は、前記第１の噴射モードから前記第２の噴射モードに前記燃料噴射弁の前記噴射タイミングが切り換わると、前記第２の噴射モードの前記ＢＧＬ値、或いは前記ノック判定閾値、或いは前記ＢＧＬ値と前記ノック判定閾値を、前記第１の噴射モードの場合に比べて大きく設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第１の噴射モードから前記第２の噴射モードに切り換えられた場合、前記ノック判定手段は、前記第１の噴射モードの前記ＢＧＬ値に所定のオフセット値を加算して前記第２の噴射モードの前記ＢＧＬ値として設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に気筒内に燃料を直接的に噴射する直接噴射方式の内燃機関に使用されるノック制御機能を備える内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に空気と燃料の混合気を圧縮して点火プラグにより着火する火花点火式の内燃機関においては、ノックの発生を抑制するノック制御装置が搭載されている。このノック制御装置は、周知のように、ノックセンサから出力される所定レベルのノック信号に基づいて、点火時期をノックが発生しない点火時期にフィードバック制御するものである。
【０００３】
このノック制御装置におけるノック検出方法においては、主に内燃機関のシリンダブロックに取り付けられたノックセンサの信号を、ノック発生区間の間に亘って取り込むように、所定のクランク角の範囲で規定された区間（以下、ノック検出ウィンドウと表記する）でＡＤ変換し、ノックが発生していない時のＡＤ変換値をフィルタリング、例えば、加重平均することでバックグランドレベル（以下、ＢＧＬ値と表記する）を算出し、このＢＧＬ値とノックが発生した時のＡＤ変換値とを比較し、その「比」、または「差」が所定値（以下、ノック判定閾値）を超えたとき、ノック有りと判定する手法が知られている。
【０００４】
ところで、ノックが発生していない時のノックセンサ信号のＡＤ変換値は、いわゆるバックグランドノイズを意味しており、このバックグランドノイズは主に、吸気バルブ、排気バルブ等の動弁系のバルブ着座ノイズ、その他の機械的ノイズ、及び燃焼による加振ノイズ等に分類されるが、特に吸気バルブの着座ノイズの影響は大きいものである。また、可変動弁機構を備えた内燃機関では、吸気バルブの開閉位相を変更するため、吸気バルブのバルブ着座ノイズの発生位置が変動し、ノック検出ウィンドウ内でバルブ着座ノイズが発生した場合と、そうでない場合とでノック検出精度に大きな差異が発生する。
【０００５】
このため、例えば特開２００４−１１６２６号公報（特許文献１）においては、吸気バルブ着座ノイズの大きさと発生位置による影響度を正確に推定し、推定ノック信号との比に基づいて、正確なノック検出が可能か否かを判定し、可能と判定されればノック制御を実行し、不可能と判定されれば確実にノック発生しない点火時期に設定することで、着座ノイズの影響を極力低減することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、最近では燃料消費量の低減や排気ガス有害成分の低減を図るため、気筒内に燃料を直接的に噴射する直接噴射方式の内燃機関が使用されるようになってきている。そして、この直接噴射方式の内燃機関においては、１回の燃焼サイクルの間に噴射する燃料の回数を１回から複数回（例えば、１回噴射〜４回噴射）に分けて噴射することが行われている。この理由は、例えば均質混合気（気筒内に燃料を均質に分布させる）による燃焼と、成層混合気（点火プラグ周辺に濃い混合気を分布させる）による燃焼を切り分けて行うためである。
【０００８】
そして、燃料を複数回に分けて噴射する場合においては、その噴射タイミングは、吸気行程から圧縮行程に亘って設定されるようになる。例えば、均質混合気を生成する場合は、吸気行程で燃料を１回、或いは２回に分けて噴射している。また、成層混合気を生成する場合は、吸気行程で燃料を１回〜２回噴射し、続く圧縮行程で燃料を１回〜２回噴射している。もちろん、これ以外の目的で複数回の噴射を行なうこともある。更には、吸気行程、圧縮行程での噴射タイミングも、内燃機関の状態、例えば、機関温度（＝冷却水温）や機関負荷等によっても、適切にそのタイミングが制御されているものである。
【０００９】
このように直接噴射方式の内燃機関においては、１回の燃焼サイクルの間に燃料の噴射回数を、吸気行程だけ、或いは吸気行程から圧縮行程にかけて１回から複数回に分けて噴射することが行われている。尚、燃料噴射弁は気筒内に燃料を噴射するため、噴射燃料圧力が高く設定されており、またこれに合せて燃料噴射弁の閉弁ばねの設定圧力も大きく設定されている。したがって、この燃料噴射弁の閉弁ノイズもノック判定に影響を与えるものとなっている。
【００１０】
ここで、ノックが発生するのは気筒内の混合気が燃焼されている区間であり、一般的には、ノック検出ウィンドウは混合気が燃焼される膨張行程の前半のクランク角範囲に設定されている。通常では点火後の３０°〜９０°までの約６０°がノック検出ウィンドウとされている。そして、このノック検出ウィンドウは気筒毎に設定されており、気筒毎にノックの発生が検出され、これに基づいて点火時期がフィードバック制御されている。
【００１１】
このため、燃焼サイクルが第１気筒⇒第３気筒⇒第４気筒⇒第２気筒の順番で行われる「直列４気筒の内燃機関」においては、例えば第１気筒の吸気行程で燃料が噴射されている場合は、ノック検出ウィンドウが開かれているのは第４気筒である。この時、第４気筒のノック検出ウィンドウと第１気筒の吸気行程の燃料噴射タイミングが重ならないように設定してあるので、第１気筒の吸気行程の燃料噴射弁の閉弁ノイズは第４気筒のノック検出ウィンドウに取り込まれることはない。
【００１２】
ところが、第１気筒の吸気行程から引き続いて圧縮行程の前半で燃料が噴射されている場合は、ノック検出ウィンドウが開かれているのは第２気筒の膨張行程の前半である。この時、第２気筒の膨張行程の前半に設定されたノック検出ウィンドウと第１気筒の圧縮行程の前半の燃料噴射タイミングが重なるので、第１気筒の圧縮行程の燃料噴射弁の閉弁ノイズは第２気筒のノック検出ウィンドウに取り込まれることになる。
【００１３】
また、燃焼サイクルが第１気筒⇒第３気筒⇒第２気筒⇒第４気筒の順番で行われる「水平対向４気筒の内燃機関」においては、第１気筒の吸気行程で燃料が噴射されている場合は、ノック検出ウィンドウが開かれているのは第２気筒である。この時、水平対向４気筒の内燃機関では、第１気筒と第３気筒が同一のバンクとされ、第２気筒と第４気筒が同一のバンクとされ、夫々のバンクにノックセンサが設けられている。このため、第１気筒の吸気行程での燃料噴射弁の閉弁ノイズは、第２気筒のバンクに伝わることはほとんどなく、第２気筒のノック検出ウィンドウに取り込まれて悪影響を及ぼすことはないものである。
【００１４】
ところが、第３気筒の吸気行程から引き続いて圧縮行程の前半で燃料が噴射されている場合は、ノック検出ウィンドウが開かれているのは第１気筒の膨張行程の前半である。この時、第１気筒と第３気筒は同じバンクであるため、第３気筒の膨張行程の前半に設定されたノック検出ウィンドウと第１気筒の圧縮行程の前半の燃料噴射タイミングが重なるで、第３気筒の圧縮行程の燃料噴射弁の閉弁ノイズは第１気筒のノック検出ウィンドウに取り込まれることはなる。
【００１５】
したがって、第２気筒（直列４気筒）、及び第１気筒（水平対向４気筒）のノック検出ウィンドウの区間で取り込まれるノックセンサ信号のＡＤ変換値は、各々第１気筒（直列４気筒）、第3気筒（水平対向４気筒）の圧縮行程の前半の燃料噴射弁の閉弁ノイズが反映されることになり、これによってノックの誤検出を生じる恐れがある。もちろん、他の気筒においても同様にノックの誤検出を生じる恐れがある。これについては後述する図３において更に詳細に説明する。
【００１６】
本発明の目的は、１つの燃焼サイクルで複数回の燃料噴射を行なう場合において、ノック検出ウィンドウと重なる噴射タイミングで燃料噴射を行う状態であっても、ノックの誤検出を抑制することができる新規な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の特徴は、噴射タイミングがノック検出ウィンドウと重なる噴射モードに切り換わると、ＢＧＬ値、或いはノック判定閾値、或いはＢＧＬ値とノック判定閾値を大きく設定する、ところにある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃料噴射弁の噴射タイミングがノック検出ウィンドウと重なる場合であっても、ノックの誤検出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態になるノック制御装置を備えた内燃機関のシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態になるノック制御装置の内部構成を示す構成図である。
【図３】４気筒の内燃機関における燃料噴射タイミングとノック検出ウィンドウの関係を説明する説明図である。
【図４】本発明の一実施形態になるノック制御装置のＢＧＬ値を演算する制御ブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態になるノック制御装置の制御フローを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態になる内燃機関のシステム構成を示したものである。内燃機関は吸気カムシャフト及び排気カムシャフトに可変動弁機構を設けた直列４気筒の内燃機関であり、第１気筒〜第４気筒は同じバンクとされている。本実施形態の直列４気筒の内燃機関では、燃焼サイクルが第１気筒⇒第３気筒⇒第４気筒⇒第２気筒の順番で行われるものである。そしてこの内燃機関は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、入出力回路（Ｉ/ＯＬＳＩ）、記憶素子（ＲＯＭ、ＲＡＭ）等で構成された制御装置１を備えており、この制御装置１によって燃料噴射量、点火時期、可変動弁機構等を総合的に制御可能とされている。
【００２２】
制御装置１は、内燃機関の気筒内に燃料を直接的に噴射する燃料噴射弁５を駆動するインジェクタ駆動回路を備えており、内燃機関１の１燃焼サイクルに所定回の要求噴射回数で燃料噴射を行うようにインジェクタ駆動回路を制御する多段噴射制御機能を備えている。１回の燃焼サイクルの間に噴射する燃料の回数を１回から複数回（例えば、１回噴射〜４回噴射）に分けて噴射する理由は、本実施形態では、上述したように均質混合気による燃焼と、成層混合気による燃焼を切り分けて行うためである。
【００２３】
そして、燃料を複数回に分けて噴射する場合においては、その噴射タイミングは、吸気行程から圧縮行程に亘って設定されるように構成されている。例えば、均質混合気を生成する場合は、吸気行程だけで燃料を１回、或いは２回に分けて噴射している。また、成層混合気を生成する場合は、吸気行程で燃料を１回〜２回噴射し、圧縮行程で燃料を１回〜２回噴射している。
【００２４】
ここで、吸気行程、及び圧縮行程での噴射タイミングは、所定のクランク角度に設定されており、この所定のクランク角で噴射タイミングが制御されるものである。尚、この噴射タイミングは、均質燃焼、成層燃焼に限らず、内燃機関の状態、例えば、機関温度（＝冷却水温）や機関負荷等によっても、適切にそのタイミングが制御されているものである。
【００２５】
制御装置１は、クランク角センサ３でクランク角（位置）、及び回転数を検出し、エアフローセンサ４ａ、または吸気管圧力センサ４ｂによって、直接的、または間接的に計測された空気量に見合った燃料を燃料噴射弁５から噴射し、また空気量から計算される充填効率、または負荷値と回転数の軸で設定された点火時期マップから検索された点火時期で、点火コイル６を駆動して気筒内の混合気に点火する。尚、点火時期は、第１気筒〜第４気筒で共通のノックセンサ２２で検出されたノック信号を基に、ノックが発生する毎に所定値だけ遅角されてノックを回避するように制御されている。
【００２６】
可変動弁機構は、主にクランク角に対するカム角の位相を制御する油圧制御機構８から構成されており、カム角はカム角センサ７で検出される。目標進角値（吸気弁開時期：ＩＶＯ、及び排気弁閉時期：ＥＶＣ）は、空気量から計算される充填効率または負荷値と回転数の軸で設定された位相マップから検索され、クランク角とカム角によって検出される実進角値が、マップから検索された目標位相値となるように、油圧制御機構８の電磁弁の駆動信号（例えば、デューティー信号）をフィードバック制御する。
【００２７】
また、水平対向４気筒の内燃機関もほぼ同様の構成であるが、水平対向４気筒の内燃機関では、第１気筒と第４気筒が同一のバンクとされ、第２気筒と第３気筒が同一のバンクとされ、夫々のバンクにノックセンサが設けられている点で異なっている。そして、水平対向４気筒の内燃機関では、燃焼サイクルが第１気筒⇒第３気筒⇒第２気筒⇒第４気筒の順番で行われるものである。このような内燃機関のシステムは良く知られているのでこれ以上の説明は省略する。
【００２８】
次に、本発明の一実施形態になるノック制御装置の基本的な構成と動作の概要について、図２に示すブロック図を用いて簡単に説明する。先ず、ノック制御装置１０は基本的にはノック検出部１１、ノック制御部１２、及び点火時期制御部１３とから構成されている。
【００２９】
ノック検出部１１は、ノック検出ウィンドウを設定するノック検出ウィンドウ開閉タイミング演算部１４、ノックセンサの信号を処理するノック信号処理部１５、ノックの発生の有無やその大きさを求めるノック指標演算部１６等から構成されている。また、点火時期制御部１３は、回転数を一方の軸とし、充填効率、負荷を他方の軸とする基本点火時期が記憶された点火時期マップ１７と、この点火時期マップ１７の基本点火時期を種々のパラメータ（水温変化、回転数変化、スロットル開度変化等）によって補正する点火時期演算部１８とから構成されている。
【００３０】
点火時期制御部１３の点火時期マップ１７には、エアフローセンサ４ａ、或いは吸気管圧力センサ４ｂから求められた充填効率情報、或いは負荷情報が入力され、またクランク角センサ３から求められた回転数情報が入力されている。更に、点火時期演算部１８からは、点火コイル６への点火信号が出力されており、圧縮上死点を境にした前後の所定のクランク角で点火が実行されるようになっている。
【００３１】
ノック検出部１１のノック検出ウィンドウ開閉タイミング演算部１４は、クランク角センサ３からの角度位置信号からノック検出ウィンドウを開閉するタイミングを演算するものであり、一般的には圧縮上死点から所定の角度範囲に亘ってノックセンサの信号を取り込むようにしている。一般的には、上述した通り点火後の３０°〜９０°の範囲に設定され、このノック検出ウィンドウはノック信号処理部１５に送られる。尚、可変動弁機構８の採用によって、このノック検出ウィンドウも拡大される傾向にあり、上述した燃料噴射弁５の閉弁ノイズも取り込まれる割合が多くなる。
【００３２】
ノック信号処理部１５は、ノックセンサの信号の取り込みを気筒毎に行うものであり、ノック検出ウィンドウの区間に亘ってノックセンサの信号を取り込むものである。そして、「ノック無し」の場合と「ノック有り」の場合の信号は共にＡＤ変換される。そして、「ノック無し」の場合は、加重平均処理（フィルタリング）されて、気筒毎にＢＧＬ値が演算され、この演算されたＢＧＬ値と「ノック有り」の場合のノック信号とが比較されて、その「比」或いは「差」が求められる。
【００３３】
ノック指標演算部１６は、ノック信号処理部１４から送られてきた「比」、或いは「差」からノック指標を演算するものであり、予め設定されているノック判定閾値（図２ではスライスレベルと記載されている）に比べてどの程度のノックが生じているかというノック指標を演算するものである。このノック指標はノック制御部１２に送られ、点火時期のリタード量（遅角量）に換算される。このリタード量は点火時期演算部１８に送られ、点火時期演算部１８は基本点火時期を遅角方向に補正するものである。
【００３４】
したがって、図２の右下に示している動作説明にあるように、ノック判定閾値を超えると点火時期は所定量だけ遅角され、その後にノックが生じていないと徐々に進角していき、再びノック判定閾値を超えると点火時期は所定量だけ遅角されて、これを繰り返すことによって、一定のノックレベルとなるように、点火時期をフィードバック制御するものである。尚、点火時期フィードバック制御は、全気筒同時でも気筒毎でも差し支えないものであるが、本実施形態では気筒毎に点火時期フィードバック制御を行なっている。
【００３５】
尚、基本的なノック検出の適合性は、定常運転状態におけるノック発生時のノック信号を確実に取込んでＡＤ変換できるようにノック検出ウィンドウを設定し、そのノック信号のＡＤ変換値とＢＧＬ値の「比」または「差」に基づいて得られるノック指標が、ノック発生時の所定値以下（ノック有りを確実に検出する）、かつノック非発生時の所定値以上（ノック無しでのノック検出を防止）となるようにノック判定閾値を設定すればよい。
【００３６】
以上のようなノック制御装置１０において、燃料噴射弁５の燃料噴射タイミングとノック検出ウィンドウの関係を図３に基づき説明する。図３は水平対向４気筒の内燃機関で、燃焼サイクルが第１気筒⇒第３気筒⇒第２気筒⇒第４気筒の順番で行われる場合の各行程の進行の推移を示している。また、上述の通り、第１気筒と第３気筒が同一バンクであり、第２気筒と第４気筒が同一のバンクである。
【００３７】
更に、図３には、直列４気筒の内燃機関の例も示しており、この場合は燃焼サイクルが第１気筒⇒第３気筒⇒第４気筒⇒第２気筒の順番で行われ、水平対向４気筒と比べて、第２気筒は第４気筒となり、第４気筒は第２気筒となる。尚、直列４気筒の内燃機関では第１気筒〜第４気筒は同一バンクである。
【００３８】
次に図３において、水平対向４気筒の内燃機関における、第１気筒が吸気行程から圧縮行程に進行する状態下（灰色で示した領域）での、燃料噴射弁５の噴射タイミングとノック検出ウィンドウの関係を説明する。
【００３９】
ここで、ノックが発生するのは気筒内の混合気が燃焼されている区間であり、ノック検出ウィンドウＷｉｎｄは、燃焼が行われる膨張行程の前半のクランク角範囲に設定されている。一方、燃料噴射弁５の噴射タイミングは上述した通り種々のタイミングが存在するが、吸気行程に噴射する噴射タイミング区間Ｉｉｎｊと、圧縮行程に噴射する噴射タイミング区間Ｃｉｎｊとが設定されている。
【００４０】
また、本実施形態では吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊは、吸気行程の中程付近から終了付近の間に設定され、圧縮行程の噴射タイミング区間Ｃｉｎｊは、圧縮行程の前半から中程付近に設定されている。そして、これらの区間の間で、燃料噴射弁５の噴射タイミングが適切に制御されるものである。ただ、水平対向４気筒の内燃機関では、上述したように吸気行程の気筒があるバンクと、ノック検出ウィンドウが開かれる膨張行程の気筒があるバンクが異なるので、吸気行程の全域区間に噴射タイミングを設定しても問題はないものである。
【００４１】
したがって、燃焼サイクルが第１気筒⇒第３気筒⇒第２気筒⇒第４気筒の順番で行われる水平対向４気筒の内燃機関においては、第１気筒の吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊだけで燃料が噴射されている場合（第１の噴射モード）は、ノック検出ウィンドウＷｉｎｄが開かれているのは第２気筒である。この時、第２気筒のノック検出ウィンドウＷｉｎｄと第１気筒の吸気行程の燃料噴射タイミング区間Ｉｉｎｊが重ならないので、第１気筒の吸気行程の燃料噴射弁５の閉弁ノイズは第２気筒のノック検出ウィンドウＷｉｎｄに取り込まれることはない。また、仮に、第１気筒の吸気行程の燃料噴射タイミング区間Ｉｉｎｊが広く設定されて、第２気筒のノック検出ウィンドウＷｉｎｄと第１気筒の吸気行程の燃料噴射タイミング区間Ｉｉｎｊが重なったとしても、夫々のバンクが異なるので第１気筒の吸気行程での閉弁ノイズは影響ないものである。
【００４２】
また、燃焼サイクルが第１気筒⇒第３気筒⇒第４気筒⇒第２気筒の順番で行われる直列４気筒の内燃機関においては、第１気筒の吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊだけで燃料が噴射されている場合（以下、第１の噴射モードと表記する）は、ノック検出ウィンドウＷｉｎｄが開かれているのは第４気筒である。この時、第４気筒のノック検出ウィンドウＷｉｎｄと第１気筒の吸気行程の燃料噴射タイミング区間Ｉｉｎｊが重ならないように設定されているので、第１気筒の吸気行程の燃料噴射弁５の閉弁ノイズは第４気筒のノック検出ウィンドウＷｉｎｄに取り込まれることはない。
【００４３】
ところが、水平対向４気筒の内燃機関において、複数回の噴射タイミングで燃料を噴射する場合（以下、第２の噴射モードと表記する）は、第３気筒の吸気行程の燃料噴射タイミング区間Ｉｉｎｊから引き続いて、圧縮行程の噴射タイミング区間Ｃｉｎｊで燃料が噴射されることになる。このため、ノック検出ウィンドウＷｉｎｄが開かれているのは第１気筒であるが、第１気筒と第３気筒は同一のバンクである。
【００４４】
したがって、同一バンクの第１気筒のノック検出ウィンドウＷｉｎｄと第３気筒の圧縮行程の燃料噴射タイミング区間Ｃｉｎｊが重なるので、第３気筒の圧縮行程の燃料噴射弁の閉弁ノイズは第１気筒のノック検出ウィンドウＷｉｎｄに取り込まれることになる。
【００４５】
また、直列４気筒の内燃機関においては、ノック検出ウィンドウＷｉｎｄが開かれているのは第２気筒であるが、この時、第２気筒のノック検出ウィンドウＷｉｎｄと第１気筒の圧縮行程の燃料噴射タイミング区間Ｃｉｎｊが重なるので、第１気筒の圧縮行程の燃料噴射弁の閉弁ノイズは第２気筒のノック検出ウィンドウＷｉｎｄに取り込まれることになる。
【００４６】
このように、第４気筒（水平対向４気筒）、或いは第２気筒（直列４気筒）のノック検出ウィンドウＷｉｎｄの区間で取り込まれるノックセンサ信号のＡＤ変換値は、第１気筒の圧縮行程で噴射している燃料噴射弁５の閉弁ノイズが反映されることになり、これによってノックの誤検出を生じる恐れがある。もちろん、他の気筒においても複数回の噴射タイミングで燃料を噴射する第２の噴射モード場合には、図３からわかるようにノックの誤検出を生じる恐れがある。
【００４７】
例えば、ノックセンサ２から信号を取り込む際に、振動波形信号から高周波成分を除去するためにフィルタを設けている。そして、このフィルタがノック周波数より高周波成分もノック信号として入力するが、その高周波数域が燃料噴射弁の振動数に対応している。
【００４８】
このため、燃料噴射弁５の噴射モードが第２の噴射モードに切り換わると、圧縮行程での噴射タイミングＣｉｎｊが、ノック検出ウィンドウＷｉｎｄと重なるようになるので、第２の噴射モードに切り換わった際にノックセンサ信号の信号レベルが急増し、これによって得られたノック指標がノック発生時と同等のノック指標であれば、ノック判定閾値を超えて「ノック有り」と誤判定されてしまう恐れがある。
【００４９】
そこで、本実施形態では、燃料噴射弁５の噴射タイミングが、ノック検出ウィンドウＷｉｎｄと重なる噴射タイミング区間Ｃｉｎｊに切り換わると、ＢＧＬ値、或いはノック判定閾値、或いはＢＧＬ値とノック判定閾値を大きく設定する、構成としたものである。これによれば、燃料噴射弁の噴射タイミング区間Ｃｉｎｊがノック検出ウィンドウＷｉｎｄと重なる場合であっても、ノックの誤検出を効果的に抑制することができるようになる。
【００５０】
図４は本実施形態になるノック検出部１１の概略の制御の考え方を示している。吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊだけに１回〜２回噴射する「第１の噴射モード」の状態においては、膨張行程の前半に設定されたノック検出ウィンドウに燃料噴射弁５の閉弁ノイズが取り込まれないので通常のＢＧＬ値の演算とノック判定閾値を用いてノックの検出を行うものである。
【００５１】
そして、吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊで１回〜２回噴射する状態に加えて、これに続く圧縮行程の噴射タイミング区間Ｃｉｎｊにも１回〜２回噴射する「第２の噴射モード」の状態に切り換えられた場合では、通常通りのフィルタリングを行なうと追従性が遅くなるので、ＢＧＬ値は所定量の大きさの固定値、或いはＢＧＬ値に所定量の大きさのオフセット値を加算したＢＧＬ値を演算して、新たなＢＧＬ値とする。
【００５２】
したがって、吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊだけに噴射タイミングが設定されている「第１の噴射モード」のＢＧＬ値に対して、「第２の噴射モード」で演算された新たなＢＧＬ値は急速に大きくなり、追従性が確保される。また、ＢＧＬ値とノックセンサ信号のＡＤ変換値との「比」或いは「差」も、新たな大きなＢＧＬ値とされているため、適正なノック指標が求まるものである。
【００５３】
更に、ノック指標と比較されるノック判定閾値は、吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊに噴射タイミングが設定されている「第１の噴射モード」のノック判定閾値に対して、「第２の噴射モード」では、新たなノック判定閾値は燃料噴射弁５の閉弁ノイズ分を補正するため大きく設定されることになり、これによっても適正なノック判定ができるようになるものである。
【００５４】
次に、具体的な制御フローを図５に基づき説明する。図５に示す制御フローは所定時間毎、例えば１０ｍｓ毎に起動されるものであり、制御装置１に設けられたマイクロコンピュータのカウンタのコンペアマッチ割り込み等を利用して起動されるものである。
【００５５】
≪ステップＳ１０≫
ステップＳ１０においては、各気筒の燃料噴射弁５の要求噴射回数を取り込む。この噴射回数は、吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊの噴射回数と圧縮行程の噴射タイミング区間Ｃｉｎｊの合計の噴射回数である。以下では、便宜的に「１回噴射モード」は、吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊだけに噴射する「第１の噴射モード」に対応し、「複数回噴射モード」は、吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊと圧縮行程の噴射タイミング区間Ｃｉｎｊに、それぞれ１回、計２回だけ噴射する「第２の噴射モード」に対応するものとして説明する。尚、上述したように、吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊ、及び圧縮行程の噴射タイミング区間Ｃｉｎｊの夫々にも複数回の噴射を行なうこともある。このステップＳ１０で要求噴射回数の取込が完了するとステップＳ１１に移行する。
【００５６】
≪ステップＳ１１≫
ステップＳ１１においては、要求噴射回数が「１」よりも大きな回数、ここでは「２」に切り換わった時と、要求噴射回数が「１」よりも大きな回数、ここでは「２」から「１」に切り換わった時の夫々の切り換わりに合わせてＢＧＬ値のオフセット値を算出する。要求噴射回数は、気筒毎の情報として取り込まれているため、１回噴射モードと複数回噴射モードの切り換わりは気筒毎に判定可能となっている。
【００５７】
このオフセット値は図４で説明したように、所定の固定値（＝ＢＧＬ値）であっても良く、また現時点のＢＧＬ値に加算、或いは減算する所定のオフセット値でも良いものである。本実施形態では加算、或いは減算するためのオフセット値を求めるようにしている。尚、オフセット値は回転数によってその値が変更されるものであり、回転数が大きくなるほどオフセット値の値は大きくなるように決められている。このオフセット値が求まるとステップＳ１２に移行する。
【００５８】
≪ステップＳ１２≫
ステップＳ１２においては、１回噴射モードと複数回噴射モードに対応したノック判定閾値を判定閾値マップから算出する。ノック判定閾値は、１回噴射モードに比べて複数回噴射モードの方が大きく設定されている。また、ノック判定閾値は、回転数と負荷を軸とする判定閾値マップに記憶されている。尚、ノック判定閾値は回転数と負荷によってその値が変更されるものであり、回転数と負荷が大きくなるほどノック判定閾値の値は大きくなるように決められている。このノック判定閾値が求まるとステップＳ１３に移行する。
【００５９】
≪ステップＳ１３≫
ステップＳ１３においては、１回噴射モードから複数回噴射モードへの切り換わりかどうかの判定が行われる。この判定は、要求噴射回数の変化を監視することで判定することができる。例えば、要求噴射回数が「１」から「２」に変更されると、１回噴射モードから複数回噴射モードへの切り換わりと判定することができる。本ステップで１回噴射モードから複数回噴射モードへの切り換わりと判定されると、ステップＳ１４に移行し、１回噴射モードから複数回噴射モードへの切り換わりではないと判定されると、ステップＳ１５に移行する。
【００６０】
≪ステップＳ１４≫
ステップＳ１４においては、１回噴射モードから複数回噴射モードへの切り換わりと判定されているので、ステップＳ１１で求めたオフセット値を現在のＢＧＬ値（１回噴射モードのＢＧＬ値）に加算して新たなＢＧＬ値として設定し、またステップＳ１２で求めた複数回噴射モードの新たなノック判定閾値に切り換えて設定する。そして、これらの新たなＢＧＬ値と新たなノック判定閾値は、図２に示すノック検出部１１において使用されるものである。
【００６１】
尚、複数回噴射モードでは、吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊで１回噴射し、これに続く圧縮行程の噴射タイミング区間Ｃｉｎｊで１回噴射するので、吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊでの噴射による閉弁ノイズが発生する。しかしながら、水平対向４気筒の場合は上述したようにバンクが異なり、また直列４気筒の場合は、ノック検出ウィンドウＷｉｎｄが開いている気筒がないように設定されているので実質的に問題とはならないものである。
【００６２】
このように、１回噴射モードから複数回噴射モードへの切り換わりを判定した気筒においては、ＢＧＬ値とノック判定閾値を１回噴射モードの時よりも大きな値に切り換えることで、圧縮行程の噴射タイミング区間Ｃｉｎｊの燃料噴射弁５の閉弁ノイズがノック検出ウィンドウで取り込まれることによる、ノックセンサ信号の信号レベルが急増するという影響を抑制してノック誤判定を低減することができる。この処理が完了するとステップＳ１５に移行する。
【００６３】
≪ステップＳ１５≫
ステップＳ１５において、複数回噴射モードから１回噴射モードへの切り換わりかどうかの判定が行われる。尚、ステップ１３で１回噴射モードから複数回噴射モードへの切り換わりと判定せず、また本ステップＳ１５で複数回噴射モードから１回噴射モードへの切り換わりと判定されないと、各モードが継続して実行されているとして戻りに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。
【００６４】
同様にステップＳ１４が完了して、複数回噴射モードから１回噴射モードへの切り換わりと判定されないと、複数回噴射モードが継続して実行されているとして戻りに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。一方、複数回噴射モードから１回噴射モードへの切り換わりと判定されるステップＳ１６に移行する。
【００６５】
≪ステップＳ１６≫
ステップＳ１６においては、複数回噴射モードから１回噴射モードへの切り換わりと判定されているので、ステップＳ１１で求めたオフセット値を現在のＢＧＬ値（複数回噴射モードのＢＧＬ値）から減算して新たなＢＧＬ値（１回噴射モードのＢＧＬ値）として再設定し、またステップＳ１２で求めた１回噴射モードの新たなノック判定閾値に切り換える。これらの新たなＢＧＬ値と新たなノック判定閾値は、図２に示すノック検出部１１において使用されるものである。尚、この場合は１回噴射モードであるため、吸気行程の噴射タイミング区間Ｉｉｎｊの燃料噴射弁５の閉弁ノイズはノック検出ウィンドウで取り込まれることはないものである。
【００６６】
ここで、ステップＳ１１、Ｓ１２ではＢＧＬ値、ノック判定閾値が１回噴射モードに比べて複数回噴射モードの方を大きく設定しているが、ＢＧＬ値、ノック判定閾値のどちらか一方を１回噴射モードに比べて複数回噴射モードの方を大きく設定することも可能である。
【００６７】
このように、ステップＳ１６で複数回噴射モードから１回噴射モードへの切り換わりを判定した気筒においては、複数回噴射モードのＢＧＬ値とノック判定閾値を、１回噴射モードのＢＧＬ値とノック判定閾値に切り換えることで、ＢＧＬ値とノック判定閾値が複数回噴射モードの高い値を維持したままノック判定処理を行なわないようにすることで、ノックの誤判定を抑制するようにしている。
【００６８】
以上述べた通り、本発明は噴射タイミングがノック検出ウィンドウと重なる噴射モードに切り換わると、ＢＧＬ値、或いはノック判定閾値、或いはＢＧＬ値とノック判定閾値を大きく設定するところにある。これによれば、燃料噴射弁の噴射タイミングがノック検出ウィンドウと重なる場合であっても、ノックの誤検出を抑制することができる。
【００６９】
尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１…制御装置、２…ノックセンサ、３…クランク角センサ、４ａ…エアフローセンサ、４ｂ…吸気管圧力センサ、５…燃料噴射弁、６…点火コイル、７…カム角センサ、８…油圧制御機構、１０…ノック制御装置、１１…ノック検出部、１２…ノック制御部、１３…点火時期制御部、１４…ノック検出ウィンドウ開閉タイミング演算部、１５…ノック信号処理部、１６…ノック指標演算部、１７…点火時期マップ、１８…点火時期演算部。
【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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