(57)【要約】【課題】ノッキングによる振動の周波数を精度よく特定する。【解決手段】周波数の特定方法は、ノック検出ゲート内においてノイズが発生する状態のＳＮ比（１）を周波数ごとに算出するステップ（Ｓ１０４）と、ノック検出ゲート内においてノイズが発生しない状態のＳＮ比（２）を周波数ごとに算出するステップ（Ｓ１１４）と、ＳＮ比（１）をＳＮ比（２）で除算することにより、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率を算出するステップ（Ｓ１２０）と、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率が「１」に近いということを含む基準に合致する周波数を、ノッキングの有無を判定するために抽出される振動の周波数帯の中心の周波数に特定するステップ（Ｓ１４０）とを含む。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノッキングの有無を判定するために抽出する振動の周波数の特定方法であって、
予め定められたクランク角の間隔においてノッキングによる振動が発生し、かつ内燃機関に設けられた予め定められた部品の作動による振動が発生する状態で、前記内燃機関の振動の第１の強度を前記予め定められたクランク角の間隔において検出するステップと、
前記予め定められたクランク角の間隔においてノッキングによる振動が発生せず、かつ前記予め定められた部品の作動による振動が発生する状態で、前記内燃機関の振動の第２の強度を前記予め定められたクランク角の間隔において検出するステップと、
前記第１の強度および前記第２の強度の第１の比率を振動の周波数ごとに算出するステップと、
前記予め定められたクランク角の間隔においてノッキングによる振動が発生し、かつ前記予め定められた部品の作動による振動が発生しない状態で、前記内燃機関の第３の強度を前記予め定められたクランク角の間隔において検出するステップと、
前記予め定められたクランク角の間隔においてノッキングによる振動が発生せず、かつ前記予め定められた部品の作動による振動が発生しない状態で、前記内燃機関の第４の強度を前記予め定められたクランク角の間隔において検出するステップと、
前記第３の強度および前記第４の強度の第２の比率を振動の周波数ごとに算出するステップと、
前記第１の比率と前記第２の比率とを周波数ごとに比較した結果および前記第１の比率に基づいて、抽出する振動の周波数を特定するステップとを含む、周波数の特定方法。
【請求項２】
前記特定方法は、前記第１の比率および前記第２の比率のうちのいずれかを、同じ幅の複数の周波数帯ごとに積分した積分値を算出するステップをさらに含み、
ノッキングにより発生する振動の周波数を特定するステップは、前記第１の比率と前記第２の比率とを周波数ごとに比較した結果および前記第１の比率に加えて、前記積分値に基づいて、抽出する振動の周波数を特定するステップを含む、請求項１に記載の周波数の特定方法。
【請求項３】
前記特定方法は、前記第１の強度および前記第３の強度のうちのいずれかを、同じ幅の複数の周波数帯ごとに積分した積分値を算出するステップをさらに含み、
ノッキングにより発生する振動の周波数を特定するステップは、前記第１の比率と前記第２の比率とを周波数ごとに比較した結果および前記第１の比率に加えて、前記積分値に基づいて、抽出する振動の周波数を特定するステップを含む、請求項１に記載の周波数の特定方法。
【請求項４】
前記特定方法は、
前記第１の比率および前記第２の比率の比率を積分した積分値を、同じ幅の複数の周波数帯ごとに算出するステップをさらに含み、
ノッキングにより発生する振動の周波数を特定するステップは、前記第１の比率と前記第２の比率とを周波数ごとに比較した結果および前記第１の比率に加えて、前記積分値に基づいて、抽出する振動の周波数を特定するステップを含む、請求項１に記載の周波数の特定方法。
【請求項５】
前記特定方法は、前記第１の比率および前記第２の比率のうちのいずれかを、同じ周波数を基準にして定められた、異なる幅の複数の周波数帯ごとに積分した第１の積分値を算出するステップと、
各前記周波数帯の幅および予め定められた幅の比率に基づいて、各前記第１の積分値を補正した第２の積分値を算出するステップと、
各前記第２の積分値に基づいて、抽出する振動の周波数帯の幅を特定するステップとをさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の周波数の特定方法。
【請求項６】
前記特定方法は、前記第１の強度および前記第２の強度のうちのいずれかを、同じ周波数を基準にして定められた、異なる幅の複数の周波数帯ごとに積分した第１の積分値を算出するステップと、
各前記周波数帯の幅および予め定められた幅の比率に基づいて、各前記第１の積分値を補正した第２の積分値を算出するステップと、
各前記第２の積分値に基づいて、抽出する振動の周波数帯の幅を特定するステップとをさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の周波数の特定方法。
【請求項７】
前記特定方法は、
前記第１の比率および前記第２の比率の比率を積分した第１の積分値を、同じ周波数を基準にして定められた、同じ幅の複数の周波数帯ごとに算出するステップと、
各前記周波数帯の幅および予め定められた幅の比率に基づいて、各前記第１の積分値を補正した第２の積分値を算出するステップと、
各前記第２の積分値に基づいて、抽出する振動の周波数帯の幅を特定するステップとをさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の周波数の特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数の特定方法に関し、特にノッキングの有無を判定するために抽出する振動の周波数を特定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関においてノッキング（ノック）が発生することが知られている。ノッキングが発生した場合、内燃機関においてはノッキングに特有の振動が発生する。そこで、一般的には、内燃機関の振動の強度からノッキングが検出される。たとえば、内燃機関の振動の強度がしきい値よりも高い場合、ノッキングが発生したと判定される。ところが、内燃機関においては、ノッキング以外の要因により振動が発生する。たとえば、吸気バルブや排気バルブの着座、ピストンスラップ、インジェクタ（特に筒内噴射インジェクタ）の作動、燃料ポンプによる作動により振動が発生する。これらの部品による振動の強度は、ノッキングによる振動の強度と同程度に高い。したがって、振動の強度のみからではノッキングの有無を精度よく判別することが難しい。そこで、振動の強度の変化パターン、すなわち振動の波形に基づいてノッキングを検出する技術が提案されている。
【０００３】
特開平４−７６２４９号公報（特許文献１）は、機関振動の検出信号からノッキング発生を検出するノッキング検出装置を開示する。特許文献１に記載のノッキング検出装置は、機関本体に付設されて機関振動を検出する振動センサと、振動センサの検出信号の特定周波数成分の強度を検出する強度検出部と、振動センサの検出信号の特定周波数成分の強度変化のパターンを検出する強度変化検出部と、検出された特定周波数成分の強度及び強度変化のパターンに基づいてノッキング発生を判別するノッキング判別部とを含む。
【０００４】
この公報に記載のノッキング検出装置によれば、振動センサの特定周波数成分の強度の他に、特定周波数成分の強度変化のパターンをノッキング判別の情報として用いるようにしている。強度変化のパターンは、検出信号の絶対レベルに関係しないので、強度のみに基づいてノッキング検出を行う場合に比べ、たとえ検出信号レベルが全体的に低いときでもノッキング検出の精度を上げることができる。
【特許文献１】特開平４−７６２４９号公報（特公平８−１９８９０号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開平４−７６２４９号公報に記載のノッキングの検出装置のように、特定の周波数成分の強度を用いてノッキングの有無を判定する場合、ノッキングの判定に用いる周波数成分に、ノッキングによる振動が顕著に表れる周波数を特定する必要がある。ところが、ノッキングによる振動が顕著に表れる周波数に、内燃機関の部品の作動による振動、すなわちノイズの周波数が混在する場合がある。このような周波数に基づいてノッキングの有無を判定すると、ノッキングの有無を誤判定し得る。しかしながら、特開平４−７６２４９号公報においては、ノッキングによる振動のみの周波数と、ノイズが混在する周波数とを如何にして区別するかについての記載は何等ない。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ノッキングによる振動の周波数を精度よく特定することができる周波数の特定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る周波数の特定方法は、ノッキングの有無を判定するために抽出する振動の周波数の特定方法である。この特定方法は、予め定められたクランク角の間隔においてノッキングによる振動が発生し、かつ内燃機関に設けられた予め定められた部品の作動による振動が発生する状態で、内燃機関の振動の第１の強度を予め定められたクランク角の間隔において検出するステップと、予め定められたクランク角の間隔においてノッキングによる振動が発生せず、かつ予め定められた部品の作動による振動が発生する状態で、内燃機関の振動の第２の強度を予め定められたクランク角の間隔において検出するステップと、第１の強度および第２の強度の第１の比率を振動の周波数ごとに算出するステップと、予め定められたクランク角の間隔においてノッキングによる振動が発生し、かつ予め定められた部品の作動による振動が発生しない状態で、内燃機関の第３の強度を予め定められたクランク角の間隔において検出するステップと、予め定められたクランク角の間隔においてノッキングによる振動が発生せず、かつ予め定められた部品の作動による振動が発生しない状態で、内燃機関の第４の強度を予め定められたクランク角の間隔において検出するステップと、第３の強度および第４の強度の第２の比率を振動の周波数ごとに算出するステップと、第１の比率と第２の比率とを周波数ごとに比較した結果および第１の比率に基づいて、抽出する振動の周波数を特定するステップとを含む。
【０００８】
第１の発明によると、予め定められたクランク角の間隔においてノッキングによる振動が発生し、かつ内燃機関に設けられた予め定められた部品の作動による振動が発生する状態で、内燃機関の振動の第１の強度が予め定められたクランク角の間隔において検出される。予め定められたクランク角の間隔においてノッキングによる振動が発生せず、かつ予め定められた部品の作動による振動が発生する状態で、内燃機関の振動の第２の強度が予め定められたクランク角の間隔において検出される。第１の強度および第２の強度の第１の比率、すなわちＳＮ比が振動の周波数ごとに算出される。さらに、予め定められたクランク角の間隔においてノッキングによる振動が発生し、かつ予め定められた部品の作動による振動が発生しない状態で、内燃機関の第３の強度が予め定められたクランク角の間隔において検出される。予め定められたクランク角の間隔においてノッキングによる振動が発生せず、かつ予め定められた部品の作動による振動が発生しない状態で、内燃機関の第４の強度が予め定められたクランク角の間隔において検出される。第３の強度および第４の強度の第２の比率、すなわちＳＮ比が振動の周波数ごとに算出される。これにより、内燃機関に設けられた予め定められた部品の作動による振動が発生する状態の第１の比率および内燃機関に設けられた予め定められた部品の作動による振動が発生しない状態の第２の比率を、振動の周波数ごとに得ることができる。これらの第１の比率と第２の比率との差が小さい周波数は、内燃機関に設けられた予め定められた部品の作動による振動が発生しない周波数であるといえる。また、第１の強度と第２の強度との差、すなわち第１の比率が大きい周波数は、ノッキングによる振動の周波数であるといえる。そこで、第１の比率と第２の比率とを周波数ごとに比較した結果および第１の比率に基づいて、抽出する振動の周波数が特定される。これにより、内燃機関に設けられた予め定められた部品の作動による振動が現れず、かつノッキングによる振動が現れる周波数を特定することができる。そのため、ノッキングによる振動の周波数を精度よく特定することができる周波数の特定方法を提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係る周波数の特定方法は、第１の発明の構成に加え、第１の比率および第２の比率のうちのいずれかを、同じ幅の複数の周波数帯ごとに積分した積分値を算出するステップをさらに含む。ノッキングにより発生する振動の周波数を特定するステップは、第１の比率と第２の比率とを周波数ごとに比較した結果および第１の比率に加えて、積分値に基づいて、抽出する振動の周波数を特定するステップを含む。
【００１０】
第２の発明によると、第１の比率および第２の比率のうちのいずれかを、同じ幅の複数の周波数帯ごとに積分した積分値が算出される。たとえばノッキングによる振動が発生する周波数において大きくなるように第１の比率または第２の比率を算出した場合、積分値が大きい周波数帯は、積分値が小さい周波数帯に比べて、ノッキングによる振動が現れる帯域が広いといえる。ノッキングによる振動が現れる帯域が広い方が振動を検出し易い。そこで、ノッキングによる振動が現れる帯域が広い周波数帯を選択するために、第１の比率と第２の比率とを周波数ごとに比較した結果および第１の比率に加えて、積分値に基づいて、抽出する振動の周波数が特定される。これにより、ノッキングによる振動を検出し易い周波数を特定することができる。
【００１１】
第３の発明に係る周波数の特定方法は、第１の発明の構成に加え、第１の強度および第３の強度のうちのいずれかを、同じ幅の複数の周波数帯ごとに積分した積分値を算出するステップをさらに含む。ノッキングにより発生する振動の周波数を特定するステップは、第１の比率と第２の比率とを周波数ごとに比較した結果および第１の比率に加えて、積分値に基づいて、抽出する振動の周波数を特定するステップを含む。
【００１２】
第３の発明によると、第１の強度および第３の強度のうちのいずれかを、同じ幅の複数の周波数帯ごとに積分した積分値が算出される。積分値が大きい周波数帯は、積分値が小さい周波数帯に比べて、ノッキングによる振動が現れる帯域が広いといえる。ノッキングによる振動が現れる帯域が広い方が振動を検出し易い。そこで、ノッキングによる振動が現れる帯域が広い周波数帯を選択するために、第１の比率と第２の比率とを周波数ごとに比較した結果および第１の比率に加えて、積分値に基づいて、抽出する振動の周波数が特定される。これにより、ノッキングによる振動を検出し易い周波数を特定することができる。
【００１３】
第４の発明に係る周波数の特定方法は、第１の発明の構成に加え、第１の比率および第２の比率の比率を積分した積分値を、同じ幅の複数の周波数帯ごとに算出するステップをさらに含む。ノッキングにより発生する振動の周波数を特定するステップは、第１の比率と第２の比率とを周波数ごとに比較した結果および第１の比率に加えて、積分値に基づいて、抽出する振動の周波数を特定するステップを含む。
【００１４】
第４の発明によると、第１の比率および第２の比率の比率を積分した積分値が、同じ幅の複数の周波数帯ごとに算出される。内燃機関に設けられた予め定められた部品の作動による振動が発生する周波数において小さくなるように第１の比率および第２の比率の比率の算出した場合、積分値が小さい周波数帯は、積分値が大きい周波数帯に比べて、部品の作動による振動が現れる帯域が広いといえる。部品の作動による振動は、ノッキングの有無を判定する際に誤判定の要因になり得る。そこで、部品の作動による振動が現れる周波数を除外するために、第１の比率と第２の比率とを周波数ごとに比較した結果および第１の比率に加えて、積分値に基づいて、抽出する振動の周波数が特定される。これにより、部品の作動による振動を除外した周波数を特定することができる。
【００１５】
第５の発明に係る周波数の特定方法は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加え、第１の比率および第２の比率のうちのいずれかを、同じ周波数を基準にして定められた、異なる幅の複数の周波数帯ごとに積分した第１の積分値を算出するステップと、各周波数帯の幅および予め定められた幅の比率に基づいて、各第１の積分値を補正した第２の積分値を算出するステップと、各第２の積分値に基づいて、抽出する振動の周波数帯の幅を特定するステップとをさらに含む。
【００１６】
第５の発明によると、第１の比率および第２の比率のうちのいずれかを、同じ周波数を基準にして定められた、異なる幅の複数の周波数帯ごとに積分した第１の積分値が算出される。各周波数帯の幅および予め定められた幅の比率に基づいて、各第１の積分値を補正した第２の積分値が算出される。たとえばノッキングによる振動が発生する周波数において大きくなるように第１の比率または第２の比率を算出した場合、第２の積分値が大きい周波数帯は、第２の積分値が小さい周波数帯に比べて、ノッキングによる振動が現れる周波数をより多く含むといえる。そこで、各第２の積分値に基づいて、抽出する振動の周波数帯の幅が特定される。これにより、ノッキングによる振動の周波数を含む周波数帯の幅を特定することができる。
【００１７】
第６の発明に係る周波数の特定方法は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加え、第１の強度および第２の強度のうちのいずれかを、同じ周波数を基準にして定められた、異なる幅の複数の周波数帯ごとに積分した第１の積分値を算出するステップと、各周波数帯の幅および予め定められた幅の比率に基づいて、各第１の積分値を補正した第２の積分値を算出するステップと、各第２の積分値に基づいて、抽出する振動の周波数帯の幅を特定するステップとをさらに含む。
【００１８】
第６の発明によると、第１の強度および第２の強度のうちのいずれかを、同じ周波数を基準にして定められた、異なる幅の複数の周波数帯ごとに積分した第１の積分値が算出される。各周波数帯の幅および予め定められた幅の比率に基づいて、各第１の積分値を補正した第２の積分値が算出される。第２の積分値が大きい周波数帯は、第２の積分値が小さい周波数帯に比べて、ノッキングによる振動が現れる周波数をより多く含むといえる。そこで、各第２の積分値に基づいて、抽出する振動の周波数帯の幅が特定される。これにより、ノッキングによる振動の周波数を含む周波数帯の幅を特定することができる。
【００１９】
第７の発明に係る周波数の特定方法は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加え、第１の比率および第２の比率の比率を積分した第１の積分値を、同じ周波数を基準にして定められた、同じ幅の複数の周波数帯ごとに算出するステップと、各周波数帯の幅および予め定められた幅の比率に基づいて、各第１の積分値を補正した第２の積分値を算出するステップと、各第２の積分値に基づいて、抽出する振動の周波数帯の幅を特定するステップとをさらに含む。
【００２０】
第７の発明によると、第１の比率および第２の比率の比率を積分した第１の積分値が、同じ周波数を基準にして定められた、同じ幅の複数の周波数帯ごとに算出される。各周波数帯の幅および予め定められた幅の比率に基づいて、各第１の積分値を補正した第２の積分値が算出される。たとえば内燃機関に設けられた予め定められた部品の作動による振動が発生する周波数において小さくなるように第１の比率および第２の比率の比率を算出した場合、第２の積分値が大きい周波数帯は、第２の積分値が小さい周波数帯に比べて、部品の作動による振動が現れず、ノッキングによる振動が現れる周波数をより多く含むといえる。そこで、各第２の積分値に基づいて、抽出する振動の周波数帯の幅が特定される。これにより、ノッキングによる振動の周波数を含む周波数帯の幅を特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２２】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、車両のエンジン１００について説明する。エンジン１００は、エアクリーナ１０２から吸入された空気とインジェクタ１０４から噴射される燃料との混合気を、燃焼室内で点火プラグ１０６により点火して燃焼させる内燃機関である。
【００２３】
混合気が燃焼すると、燃焼圧によりピストン１０８が押し下げられ、クランクシャフト１１０が回転する。燃焼後の混合気（排気ガス）は、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。エンジン１００に吸入される空気の量は、スロットルバルブ１１４により調整される。
【００２４】
エンジン１００は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００により制御される。エンジンＥＣＵ２００には、ノックセンサ３００と、水温センサ３０２と、タイミングロータ３０４に対向して設けられたクランクポジションセンサ３０６と、スロットル開度センサ３０８と、車速センサ３１０と、イグニッションスイッチ３１２とが接続されている。
【００２５】
ノックセンサ３００は、圧電素子により構成されている。ノックセンサ３００は、エンジン１００の振動により電圧を発生する。電圧の大きさは、振動の大きさと対応した大きさとなる。ノックセンサ３００は、電圧を表す信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。水温センサ３０２は、エンジン１００のウォータージャケット内の冷却水の温度を検出し、検出結果を表す信号を、エンジンＥＣＵ２００に送信する。
【００２６】
タイミングロータ３０４は、クランクシャフト１１０に設けられており、クランクシャフト１１０と共に回転する。タイミングロータ３０４の外周には、予め定められた間隔で複数の突起が設けられている。クランクポジションセンサ３０６は、タイミングロータ３０４の突起に対向して設けられている。タイミングロータ３０４が回転すると、タイミングロータ３０４の突起と、クランクポジションセンサ３０６とのエアギャップが変化するため、クランクポジションセンサ３０６のコイル部を通過する磁束が増減し、コイル部に起電力が発生する。クランクポジションセンサ３０６は、起電力を表す信号を、エンジンＥＣＵ２００に送信する。エンジンＥＣＵ２００は、クランクポジションセンサ３０６から送信された信号に基づいて、クランク角を検出する。
【００２７】
スロットル開度センサ３０８は、スロットル開度を検出し、検出結果を表す信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。車速センサ３１０は、車輪（図示せず）の回転数を検出し、検出結果を表す信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。エンジンＥＣＵ２００は、車輪の回転数から、車速を算出する。イグニッションスイッチ３１２は、エンジン１００を始動させる際に、運転者によりオン操作される。
【００２８】
エンジンＥＣＵ２００は、各センサおよびイグニッションスイッチ３１２から送信された信号、メモリ２０２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて演算処理を行ない、エンジン１００が所望の運転状態となるように、機器類を制御する。
【００２９】
エンジンＥＣＵ２００は、ノックセンサ３００から送信された信号およびクランク角に基づいて、予め定められたノック検出ゲート（予め定められた第１クランク角から予め定められた第２クランク角までの区間）におけるエンジン１００の振動の波形（以下、振動波形と記載する）を検出する。後述するように、検出された振動波形と予め作成されたノック波形モデルとを比較して、ノッキングが発生したか否かを判定する。本実施の形態におけるノック検出ゲートは、燃焼行程において上死点（０度）から９０度までである。なお、ノック検出ゲートはこれに限らない。
【００３０】
エンジン１００の筒内でノッキングが発生すると、筒内圧が共振する。この筒内圧の共振により、エンジン１００のシリンダブロックが振動する。よって、シリンダブロックの振動、すなわちノックセンサ３００により検出される振動の周波数は、筒内圧共振周波数帯に含まれる傾向がある。
【００３１】
筒内圧共振周波数は、筒内気柱の共振モードに応じた周波数になる。ノッキング時に特有の振動が現れる周波数帯には、代表的なものとして、タンジェンシャル１次、２次、３次、４次およびラジアル１次の共振モードにおける周波数帯がある。
【００３２】
理論上の筒内圧共振周波数は、共振モード、ボア径および音速から算出される。図２に、音速を一定とし、ボア径をＸ〜Ｙまで変化させた場合における各共振モードの筒内圧共振周波数の一例を示す。図２から明らかなように、タンジェンシャル１次、タンジェンシャル２次、ラジアル１次、タンジェンシャル３次およびタンジェンシャル４次の順に、筒内圧共振周波数が高くなる。
【００３３】
図２に示す筒内圧共振周波数は、ノッキングが発生したタイミングにおける筒内圧共振周波数である。ノッキングの発生後においては、ピストンの降下により燃焼室の体積が増加するため、燃焼室内の温度および圧力が低下する。そのため、音速が低下し、筒内圧共振周波数が低下する。したがって、図３に示すように、上死点（ATDC: After Top Dead Center）からクランク角度が大きくなるにつれ、筒内圧の周波数のピーク成分が低下する。
【００３４】
このような特性を有する筒内圧の共振によりシリンダブロックが振動する。そのため、ノッキングが発生した点火サイクルにおいて、ノックセンサ３００により検出された振動の中には、タンジェンシャル１次の共振モードの周波数帯の振動、タンジェンシャル２次の共振モードの周波数帯の振動、ラジアル１次の周波数帯の振動、タンジェンシャル３次の周波数帯の振動およびタンジェンシャル４次の共振モードの周波数帯の振動が含まれる。
【００３５】
ところで、図３に示すように、タンジェンシャル１次の共振モードの周波数帯は、エンジン１００の共振周波数を含む。したがって、図４に示すように、タンジェンシャル１次の共振モードの周波数帯には、ノッキングが発生していなくても、エンジン１００自体の機械振動が現れる。また、このような振動は、共振周波数の２倍の周波数付近において現れる場合がある。共振周波数の２倍の周波数の振動は、ラジアル１次の共振モードの周波数帯に含まれる。
【００３６】
そこで、本実施の形態においては、タンジェンシャル２次の共振モードの周波数帯に対応するように定められる周波数帯Ａの振動、タンジェンシャル３次の周波数帯に対応するように定められる周波数帯Ｂの振動およびタンジェンシャル４次の共振モードの周波数帯に対応するように定められる周波数帯Ｃ振動をバンドパスフィルタにより抽出する。なお、抽出する振動の周波数帯は３つに限らず、１つ以上であればいくつであってもよい。
【００３７】
図５に示すように、周波数帯Ａは、周波数Ｆ（Ａ）±Ｘ（Ｘは正値）を含む周波数帯である。周波数帯Ｂは、周波数Ｆ（Ｂ）±Ｘを含む周波数帯である。周波数帯Ｃは、周波数Ｆ（Ｃ）±Ｘを含む周波数帯である。すなわち、周波数帯Ａ〜Ｃの帯域幅は全て２×Ｘである。周波数帯Ａ〜Ｃは、中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）を特定することにより定まる。
【００３８】
Ｘは、たとえば「１」である。周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）は、周波数帯Ａ〜Ｃが上述した共振周波数の振動および共振周波数の２倍の周波数の振動の他、吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動、すなわちノイズ成分による振動を含まないように特定される。これにより、ノッキングに特有の振動を精度よく抽出することができる。なお、周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）を特定する方法については後述する。また、吸気バルブ１１６または排気バルブ１１８は、たとえばＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構により、開閉するタイミングが変化される。
【００３９】
ところで、振動を抽出する周波数帯の帯域幅が狭いと、ノッキングによる振動以外のノイズ成分による振動を抑制することができる反面、振動波形からもノイズ成分の特徴的な部分（振動の発生タイミングや減衰率など）が除去される。この場合、実際はノイズ成分に起因する振動であっても、ノイズ成分を含まない振動波形、すなわちノッキング時における振動波形に類似した波形が検出される。そのため、振動波形からノッキングに起因する振動とノイズに起因する振動とを区別し難くなる。
【００４０】
そこで、ノイズを取り込むことにより、ノイズの発生時にはノイズを考慮してノッキングが発生したか否かを判定するため、図５に示すように、周波数帯Ａ〜Ｃを含む広域の周波数帯Ｄにおける振動がバンドパスフィルタにより抽出される。この周波数帯Ｄにおける振動が、エンジン１００の振動波形を検出するために用いられる。
【００４１】
図５に示すように、周波数帯Ｄは、周波数Ｆ（Ｄ）±Ｙ／２（Ｙは正値）を含む周波数帯である。すなわち、周波数帯Ｄの帯域幅はＹである。周波数帯Ｄは、帯域幅Ｙを特定することにより定まる。
【００４２】
周波数Ｆ（Ｄ）には、たとえば周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）の中心になるように、周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）平均値が用いられる。帯域幅Ｙは、周波数帯Ｄが吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動を含むように特定される。なお、帯域幅Ｙを特定する方法については後述する。
【００４３】
図６に示すように、周波数帯Ｄにおいて、ノッキングが発生した場合の振動波形は、実線で示すように、振動波形のピーク値以降、振動が緩やかに減衰する形状になる。一方、ノッキングが発生しておらず、吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動が発生した場合の振動波形は、一点鎖線で示すように、振動が速やかに減衰する形状になる。したがって、周波数帯Ｆの振動波形からノッキングに起因する振動とノイズに起因する振動とを精度よく区別することができる。
【００４４】
図７を参照して、エンジンＥＣＵ２００についてさらに説明する。エンジンＥＣＵ２００は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部４００と、バンドパスフィルタ（１）４１０と、バンドパスフィルタ（２）４２０と、バンドパスフィルタ（３）４３０と、バンドパスフィルタ（４）４４０と、積算部４５０とを含む。
【００４５】
Ａ／Ｄ変換部４００は、ノックセンサ３００から送信されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。バンドパスフィルタ（１）４１０は、ノックセンサ３００から送信された信号のうち、周波数帯Ａの信号のみを通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ（１）４１０により、ノックセンサ３００が検出した振動から、周波数帯Ａの振動のみが抽出される。
【００４６】
バンドパスフィルタ（２）４２０は、ノックセンサ３００から送信された信号のうち、周波数帯Ｂの信号のみを通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ（２）４２０により、ノックセンサ３００が検出した振動から、周波数帯Ｂの振動のみが抽出される。
【００４７】
バンドパスフィルタ（３）４３０は、ノックセンサ３００から送信された信号のうち、周波数帯Ｃの信号のみを通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ（３）４３０により、ノックセンサ３００が検出した振動から、周波数帯Ｃの振動のみが抽出される。
【００４８】
バンドパスフィルタ（４）４４０は、ノックセンサ３００から送信された信号のうち、周波数帯Ｄの信号のみを通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ（４）４４０により、ノックセンサ３００が検出した振動から、周波数帯Ｄの振動のみが抽出される。
【００４９】
積算部４５０は、バンドパスフィルタ（１）４１０〜バンドパスフィルタ（４）４４０により選別された信号、すなわち振動の強度を、クランク角度で５度分づつ積算する。以下、積算された値を５度積算値と表す。５度積算値の算出は、周波数帯毎に行なわれる。
【００５０】
算出された５度積算値のうち、周波数帯Ａ〜Ｃの５度積算値は、クランク角度に対応して加算される。すなわち、周波数帯Ａ〜Ｃの振動波形が合成される。また、周波数帯Ｄの５度積算値が、エンジン１００の振動波形として用いられる。
【００５１】
周波数帯Ｄの振動波形と、図８に示すノック波形モデルとが比較され、ノッキングが発生したか否かが判定される。ノック波形モデルとは、エンジン１００にノッキングが発生した場合の振動波形のモデルである。ノック波形モデルは、エンジンＥＣＵ２００のメモリ２０２に記憶される。
【００５２】
ノック波形モデルにおいて、振動の強度は０〜１の無次元数として表され、振動の強度はクランク角と一義的には対応していない。すなわち、本実施の形態のノック波形モデルにおいては、振動の強度のピーク値以降、クランク角が大きくなるにつれ振動の強度が低減することが定められているが、振動の強度がピーク値となるクランク角は定められていない。
【００５３】
ノック波形モデルは、ノッキングにより発生した振動の強度のピーク値以降の振動に対応している。なお、ノッキングに起因した振動の立ち上がり以降の振動に対応したノック波形モデルを記憶してもよい。
【００５４】
ノック波形モデルは、実験などにより、強制的にノッキングを発生させた場合におけるエンジン１００の振動波形を検出し、この振動波形に基づいて予め作成されて記憶される。なお、ノック波形モデルを作成する方法は、これに限られない。
【００５５】
検出された波形とノック波形モデルとの比較においては、図９に示すように、正規化された波形とノック波形モデルとが比較される。ここで、正規化とは、たとえば、検出された振動波形における５度積算値の最大値で各５度積算値を除算することにより、振動の強度を０〜１の無次元数で表わすことである。なお、正規化の方法はこれに限らない。
【００５６】
エンジンＥＣＵ２００は、正規化された振動波形がノック波形モデルに類似する度合を表わす（振動波形とノック波形モデルとの偏差を表わす）相関係数Ｋを算出する。正規化後の振動波形において振動の強度が最大になるタイミングとノック波形モデルにおいて振動の強度が最大になるタイミングとを一致させた状態で、正規化後の振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度との差の絶対値（ズレ量）をクランク角ごと（５度ごと）に算出することにより、相関係数Ｋが算出される。なお、５度以外のクランク角ごとに振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度との差の絶対値を算出するようにしてもよい。
【００５７】
正規化後の振動波形とノック波形モデルとのクランク角ごとの偏差の絶対値をΔＳ（Ｉ）（Ｉは自然数）とし、ノック波形モデルにおける振動の強度をクランク角で積分した値（ノック波形モデルの面積）をＳとおくと、相関係数Ｋは、Ｋ＝（Ｓ−ΣΔＳ（Ｉ））／Ｓという方程式により算出される。
【００５８】
ここで、ΣΔＳ（Ｉ）は、ΔＳ（Ｉ）の総和である。本実施の形態において、相関係数Ｋは、振動波形の形状がノック波形モデルの形状に近いほど、大きな値として算出される。したがって、振動波形にノッキング以外の要因による振動の波形が含まれた場合、相関係数Ｋは小さく算出される。なお、相関係数Ｋの算出方法はこれに限らない。
【００５９】
さらに、エンジンＥＣＵ２００は、周波数帯Ａ〜Ｃの合成波形における５度積算値うち、最も大きい５度積算値（ピーク値）に基づいて、ノック強度Ｎを算出する。周波数帯Ａ〜Ｃの合成波形における５度積算値の最大値をＰとし、エンジン１００にノッキングが発生していない状態におけるエンジン１００の振動の強度を表わす値をＢＧＬ（Back Ground Level）とおくと、ノック強度Ｎは、Ｎ＝Ｐ／ＢＧＬという方程式で算出される。なお、ＢＧＬは、たとえば予め定められ、メモリ２０２に記憶される。また、ノック強度Ｎの算出方法はこれに限らない。
【００６０】
エンジンＥＣＵ２００は、ノック強度Ｎが判定値Ｖ（ＫＸ）よりも大きく、かつ相関係数Ｋがしきい値Ｋ（０）よりも大きい場合、ノッキングが発生したと判定する。ノッキングが発生したと判定した場合、点火時期が遅角される。
【００６１】
図１０を参照して、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定する工程について説明する。なお、各工程の順番は以下に説明する順番に限らない。
【００６２】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ノック検出ゲート内においてノッキングによる振動が発生し、かつ吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動が発生するようにエンジン１００を運転した状態で、ノックセンサ３００から送信された信号を高速フーリエ変換（FET: Fast Fourier Transform）することにより、振動の強度（Ｓ１）を振動の周波数ごとに検出する。
【００６３】
Ｓ１０２にて、ノック検出ゲート内においてノッキングによる振動が発生せず、かつ吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動が発生するようにエンジン１００を運転した状態で、ノックセンサ３００から送信された信号を高速フーリエ変換することにより、振動の強度（Ｎ１）を振動の周波数ごとに検出する。
【００６４】
Ｓ１０４にて、周波数ごとに、振動の強度（Ｓ１）を振動の強度（Ｎ１）で除算することにより、ノック検出ゲート内にノイズを含む状態での、ノッキング発生時の振動の強度（Ｓ１）とノッキング不発生時の振動の強度（Ｎ１）との比率を表わすＳＮ比（１）を算出する。
【００６５】
Ｓ１１０にて、ノック検出ゲート内においてノッキングによる振動が発生し、かつ吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動が発生しないようにエンジン１００を運転した状態で、ノックセンサ３００から送信された信号を高速フーリエ変換することにより、振動の強度（Ｓ２）を振動の周波数ごとに検出する。
【００６６】
Ｓ１１２にて、ノック検出ゲート内においてノッキングによる振動が発生せず、かつ吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動が発生しないようにエンジン１００を運転した状態で、ノックセンサ３００から送信された信号を高速フーリエ変換することにより、振動の強度（Ｎ２）を振動の周波数ごとに検出する。
【００６７】
Ｓ１１４にて、周波数ごとに、振動の強度（Ｓ２）を振動の強度（Ｎ２）で除算することにより、ノック検出ゲート内にノイズを含まない状態での、ノッキング発生時の振動の強度（Ｓ２）とノッキング不発生時の振動の強度（Ｎ２）との比率を表わすＳＮ比（２）を算出する。
【００６８】
Ｓ１２０にて、ノック検出ゲート内にノイズを含む状態でのＳＮ比（１）をノック検出ゲート内にノイズを含まない状態でのＳＮ比（２）で除算することにより、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率を算出する。
【００６９】
Ｓ１３０にて、振動の各周波数±Ｘを含む複数の周波数帯ごとに、ノック検出ゲート内にノイズを含む状態でのＳＮ比（１）を積分した積分値を算出する。言い換えると、２×Ｘの帯域幅を有する周波数帯の中心の周波数を、得られた周波数の最小の周波数から最大の周波数まで変化させて（掃引して）、中心として用いられた周波数ごとに、２×Ｘの帯域幅に含まれる周波数のＳＮ比（１）の積分値を算出する。なお、ＳＮ比（１）の代わりにノック検出ゲート内にノイズを含まない状態でのＳＮ比（２）を用いるようにしてもよい。Ｓ１３２にて、算出された積分値を、各周波数帯の中心の周波数に対応させてプロットする。
【００７０】
Ｓ１４０にて、理論上の筒内圧共振周波数（たとえばタンジェンシャル２次の共振モード、タンジェンシャル３次の共振モードおよびタンジェンシャル４次の共振モードの周波数）に近いこと、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率が「１」に近いこと、ＳＮ比（１）が高いことおよび積分値が大きいことを基準にして、これらの基準に合致する周波数を、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）に特定する。
【００７１】
Ｓ１５０にて、ノック検出ゲート内にノッキングによる振動およびノイズを含む状態で得られた振動の強度（Ｓ１）を、周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）の平均値（周波数Ｆ（Ｄ））を中心として帯域幅のみが異なる周波数帯ごとに積分した積分値を算出する。言い換えると、周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）の平均値を中心にした周波数帯の帯域幅を変化させて、各帯域幅に含まれる周波数の振動の強度（Ｓ１）の積分値を算出する。なお、振動の強度（Ｓ１）の代わりに、ノック検出ゲート内にノッキングによる振動を含み、かつノイズを含まない状態で得られた振動の強度（Ｓ２）を用いるようにしてもよい。
【００７２】
Ｓ１５２にて、各周波数帯の積分値を各周波数帯の帯域幅で除算した値に、基準として予め定められた帯域幅（たとえば１０ＫＨｚ）を乗じて、各積分値を補正する。すなわち、基準として予め定められた帯域幅と各周波数帯の帯域幅との比率（基準として予め定められた帯域幅／各周波数帯の帯域幅）で各周波数帯の積分値を補正する。
【００７３】
Ｓ１５４にて、補正された各積分値を、各周波数帯の帯域幅ごとにプロットする。Ｓ１５６にて、補正された積分値が大きいことを基準にして、この基準に合致する帯域幅を、周波数帯Ｄの帯域幅Ｙに特定する。
【００７４】
以上のようなフローチャートに基づく、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定方法について説明する。
【００７５】
ノック検出ゲート内においてノッキングによる振動が発生し、かつ吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動が発生するようにエンジン１００を運転した状態（ノイズが発生する状態）で、ノックセンサ３００から送信された信号を高速フーリエ変換することにより、図１１において実線で示す振動の強度（Ｓ１）が振動の周波数ごとに検出される（Ｓ１００）。
【００７６】
また、ノック検出ゲート内においてノッキングによる振動が発生せず、かつ吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動が発生するようにエンジン１００を運転した状態で、ノックセンサ３００から送信された信号を高速フーリエ変換することにより、図１１において破線で示す振動の強度（Ｎ１）が振動の周波数ごとに検出される（Ｓ１０２）。
【００７７】
振動の強度（Ｓ１）を、振動の強度（Ｎ１）で除算することにより、図１１において一点鎖線で示すように、周波数ごとにＳＮ比（１）が算出される（Ｓ１０４）。
【００７８】
図１１に示すように、ノイズが現れる周波数においては、強度（Ｎ１）が大きくなる。そのため、ノイズの振動が現れる周波数においては、ＳＮ比（１）が小さくなる。
【００７９】
さらに、ノック検出ゲート内においてノッキングによる振動が発生し、かつ吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動が発生しないようにエンジン１００を運転した状態（ノイズが発生しない状態）で、ノックセンサ３００から送信された信号を高速フーリエ変換することにより、図１２において実線で示す振動の強度（Ｓ２）が振動の周波数ごとに検出される（Ｓ１１０）。
【００８０】
また、ノック検出ゲート内においてノッキングによる振動が発生せず、かつ吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動が発生しないようにエンジン１００を運転した状態で、ノックセンサ３００から送信された信号を高速フーリエ変換することにより、図１２において破線で示す振動の強度（Ｎ２）が振動の周波数ごとに検出される（Ｓ１１２）。
【００８１】
周波数ごとに、振動の強度（Ｓ２）を振動の強度（Ｎ２）で除算することにより、図１２において一点鎖線で示すＳＮ比（２）が算出される（Ｓ１１４）。
【００８２】
ＳＮ比（１）をＳＮ比（２）で除算することにより、図１３に示すように、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率が算出される（Ｓ１２０）。
【００８３】
ここで、前述したように、ノイズが現れる周波数においてＳＮ比（１）が小さくなる。したがって、図１３に示すように、ノイズが現れる周波数において、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率が小さくなる。逆に、ノイズが現れない周波数においては、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率が「１」に近くなる。
【００８４】
そこで、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率が「１」に近いということを基準にして周波数を特定すれば、ノイズが現れず、かつノッキングによる振動が現れる周波数を精度よく特定することができる。
【００８５】
ところで、図１４に示すように、ＳＮ比または検出される振動の強度には、ピークは高いが帯域幅が狭いものが多い。ノッキングによる振動を効率的に検出するためには、帯域幅が広い振動の周波数を選定することが望ましい。
【００８６】
そこで、図１５に示すように、ノック検出ゲート内においてノイズを含む状態におけるＳＮ比（１）を、各周波数±Ｘを含む複数の周波数帯ごとに積分した積分値が算出される（Ｓ１３０）。すなわち、２×Ｘの帯域幅を有する周波数帯の中心の周波数を、最小の周波数から最大の周波数まで変化させて（掃引して）、中心として用いられた周波数ごとに、２×Ｘの帯域幅に含まれる周波数のＳＮ比（１）の積分値が算出される。算出された積分値は、図１６に示すように、各周波数帯の中心の周波数に対応させてプロットされる（Ｓ１３２）。
【００８７】
積分値が大きい周波数帯は、小さい周波数帯に比べて、振動をより多く含むといえる。したがって、積分値が大きいことを基準にすれば、帯域幅が広い振動の周波数を選定することができる。
【００８８】
そこで、理論上の筒内圧共振周波数に近いことおよびＳＮ比（１）が高いことという基礎的な基準に加えて、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率が「１」に近いことおよび積分値が大きいことを基準にして、これらの基準に合致する周波数が、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）に特定される（Ｓ１４０）。
【００８９】
これにより、吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動が現れず、かつノッキングによる振動が現れる周波数を、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）として特定することができる。そのため、エンジン１００の振動を検出する際、ノッキングによる振動を精度よく検出することができる。
【００９０】
一方、広域の周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定するために、図１７に示すように、ノック検出ゲート内にノッキングによる振動およびノイズを含む状態で得られた振動の強度（Ｓ１）を、周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）の平均値（周波数Ｆ（Ｄ））を中心として帯域幅のみが異なる周波数帯ごとに積分した積分値が算出される（Ｓ１５０）。すなわち、周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）の平均値を中心にした周波数帯の帯域幅を変化させて、各帯域幅に含まれる周波数の振動の強度（Ｓ１）の積分値が算出される。
【００９１】
帯域幅の違いによる積分値の違いを補正するために、各周波数帯の積分値を各周波数帯の帯域幅で除算した値に、基準として予め定められた帯域幅（たとえば１０ＫＨｚ）を乗じて、各積分値が補正される（Ｓ１５２）。補正された各積分値が、図１８に示すように各周波数帯の帯域幅ごとにプロットされる（Ｓ１５４）。
【００９２】
ノッキングによる振動が現れる周波数においては、振動の強度（Ｓ１）が高くなることから、図１８に示すように、補正された積分値が大きい帯域幅の周波数帯は、ノッキングによる振動が現れる周波数をより多く含むといえる。
【００９３】
そこで、補正された積分値が大きいことを基準にして、この基準に合致する帯域幅が周波数帯Ｄの帯域幅Ｙに特定される（Ｓ１５６）。これにより、ノッキングによる振動を含む帯域幅を特定することができる。
【００９４】
以上のように、本実施の形態に係る周波数の特定方法によれば、ノック検出ゲート内においてノッキングによる振動が発生し、かつ吸気バルブ、排気バルブ、ピストン、インジェクタ、燃料ポンプなどによる振動が発生するようにエンジンを運転した状態で、エンジンの振動の強度（Ｓ１）が振動の周波数ごとに検出される。また、ノック検出ゲート内においてノッキングによる振動が発生せず、かつ吸気バルブ、排気バルブ、ピストン、インジェクタ、燃料ポンプなどによる振動が発生するようにエンジンを運転した状態で、エンジンの振動の強度（Ｎ１）が振動の周波数ごとに検出される。振動の強度（Ｓ１）を、振動の強度（Ｎ１）で除算することにより、周波数ごとにＳＮ比（１）が算出される。さらに、ノック検出ゲート内においてノッキングによる振動が発生し、かつ吸気バルブ、排気バルブ、ピストン、インジェクタ、燃料ポンプなどによる振動が発生しないようにエンジンを運転した状態で、エンジンの振動の強度（Ｓ２）が振動の周波数ごとに検出される。また、ノック検出ゲート内においてノッキングによる振動が発生せず、かつ吸気バルブ、排気バルブ、ピストン、インジェクタ、燃料ポンプなどによる振動が発生しないようにエンジンを運転した状態で、エンジンの振動の強度（Ｎ２）が振動の周波数ごとに検出される。周波数ごとに、振動の強度（Ｓ２）を振動の強度（Ｎ２）で除算することにより、ＳＮ比（２）が算出される。ＳＮ比（１）をＳＮ比（２）で除算することにより、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率が算出される。ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率が「１」に近いことを含む基準に合致する周波数が、ノッキングの有無を判定するために抽出する振動の周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）に特定される。これにより、吸気バルブ、排気バルブ、ピストン、インジェクタ、燃料ポンプなどによる振動が現れず、かつノッキングによる振動が現れる周波数を、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）として特定することができる。
【００９５】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）を特定する際、ＳＮ比の代わりに振動の強度を積分した積分値を算出する点で、前述の第１の実施の形態と相違する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００９６】
図１９を参照して、本実施の形態において周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定する工程について説明する。なお、各工程の順番は以下に説明する順番に限らない。また、前述の第１の実施の形態と同じ工程については、同じステップ番号を付してある。したがって、それらの詳細は説明はここでは繰り返さない。
【００９７】
Ｓ２３０にて、振動の各周波数±Ｘを含む複数の周波数帯ごとに振動の強度（Ｓ１）を積分した積分値を算出する。言い換えると、２×Ｘの帯域幅を有する周波数帯の中心の周波数を、最小の周波数から最大の周波数まで変化させて（掃引して）、中心として用いられた周波数ごとに、２×Ｘの帯域幅に含まれる周波数の強度（Ｓ１）の積分値を算出する。なお、振動の強度（Ｓ１）の代わりに振動の強度（Ｓ２）を用いるようにしてもよい。
【００９８】
以上のようなフローチャートに基づく、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定方法について説明する。なお、Ｓ２３０以外の工程については、前述の第１の実施の形態と同じであるため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００９９】
図２０に示すように、ノック検出ゲート内においてノイズを含む状態における振動の強度（Ｓ１）を、各周波数±Ｘを含む複数の周波数帯ごとに積分した積分値が算出される（Ｓ２３０）。すなわち、２×Ｘの帯域幅を有する周波数帯の中心の周波数を、最小の周波数から最大の周波数まで変化させて（掃引して）、中心として用いられた周波数ごとに、２×Ｘの帯域幅に含まれる周波数の強度（Ｓ１）の積分値が算出される。このようにしても、前述の第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１００】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）を特定する際、ＳＮ比の代わりにＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率を積分した積分値を算出する点で、前述の第１の実施の形態と相違する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【０１０１】
図２１を参照して、本実施の形態において周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定する工程について説明する。なお、各工程の順番は以下に説明する順番に限らない。また、前述の第１の実施の形態と同じ工程については、同じステップ番号を付してある。したがって、それらの詳細は説明はここでは繰り返さない。
【０１０２】
Ｓ３３０にて、振動の各周波数±Ｘを含む複数の周波数帯ごとに、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率を積分した積分値を算出する。言い換えると、２×Ｘの帯域幅を有する周波数帯の中心の周波数を、最小の周波数から最大の周波数まで変化させて（掃引して）、中心として用いられた周波数ごとに、２×Ｘの帯域幅に含まれる周波数におけるＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率の積分値を算出する。
【０１０３】
以上のようなフローチャートに基づく、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定方法について説明する。なお、Ｓ３３０以外の工程については、前述の第１の実施の形態と同じであるため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【０１０４】
図２２に示すように、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率を、各周波数±Ｘを含む複数の周波数帯ごとに積分した積分値が算出される（Ｓ３３０）。すなわち、２×Ｘの帯域幅を有する周波数帯の中心の周波数を、最小の周波数から最大の周波数まで変化させて（掃引して）、中心として用いられた周波数ごとに、２×Ｘの帯域幅に含まれる周波数におけるＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率の積分値が算出される。
【０１０５】
前述したように、吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動が現れる周波数において、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率は小さくなる。そのため、図２３に示すように、積分値が小さい周波数には、吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動が現れるといえる。
【０１０６】
したがって、積分値が大きいことを基準にすれば、吸気バルブ１１６、排気バルブ１１８、ピストン１０８、インジェクタ１０４、燃料ポンプ１２０などによる振動が現れない周波数を特定することができる。
【０１０７】
＜第４の実施の形態＞
以下、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、周波数遺体Ｄの帯域幅Ｙを特定する際、振動の強度の代わりに、ＳＮ比の積分値を算出する点で、前述の第１の実施の形態と相違する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【０１０８】
図２４を参照して、本実施の形態において周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定する工程について説明する。なお、各工程の順番は以下に説明する順番に限らない。また、前述の第１の実施の形態と同じ工程については、同じステップ番号を付してある。したがって、それらの詳細は説明はここでは繰り返さない。
【０１０９】
Ｓ４５０にて、ＳＮ比（１）を、周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）の平均値（周波数Ｆ（Ｄ））を中心として帯域幅のみが異なる周波数帯ごとに積分した積分値を算出する。言い換えると、周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）の平均値を中心にした周波数帯の帯域幅を変化させて、各帯域幅に含まれる周波数のＳＮ比（１）の積分値を算出する。なお、ＳＮ比（１）の代わりにＳＮ比（２）を用いるようにしてもよい。
【０１１０】
以上のようなフローチャートに基づく、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定方法について説明する。なお、Ｓ４５０以外の工程については、前述の第１の実施の形態と同じであるため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【０１１１】
図２５に示すように、ＳＮ比（１）を、周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）の平均値（周波数Ｆ（Ｄ））を中心として帯域幅のみが異なる周波数帯ごとに積分した積分値が算出される（Ｓ４５０）。
【０１１２】
このようにしても、ノッキングによる振動が現れる周波数においてＳＮ比（１）は大きくなることから、前述の第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１１３】
＜第５の実施の形態＞
以下、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、周波数遺体Ｄの帯域幅Ｙを特定する際、振動の強度（Ｓ１）の代わりに、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率を積分した積分値を算出する点で、前述の第１の実施の形態と相違する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【０１１４】
図２６を参照して、本実施の形態において周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定する工程について説明する。なお、各工程の順番は以下に説明する順番に限らない。また、前述の第１の実施の形態と同じ工程については、同じステップ番号を付してある。したがって、それらの詳細は説明はここでは繰り返さない。
【０１１５】
Ｓ５５０にて、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率を、周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）の平均値（周波数Ｆ（Ｄ））を中心として帯域幅のみが異なる周波数帯ごとに積分した積分値を算出する。言い換えると、周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）の平均値を中心にした周波数帯の帯域幅を変化させて、各帯域幅に含まれる周波数におけるＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率を積分した積分値を算出する。
【０１１６】
以上のようなフローチャートに基づく、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定方法について説明する。なお、Ｓ５５０以外の工程については、前述の第１の実施の形態と同じであるため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【０１１７】
図２７に示すように、ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率を、周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）の平均値（周波数Ｆ（Ｄ））を中心として帯域幅のみが異なる周波数帯ごとに積分した積分値が算出される（Ｓ５５０）。
【０１１８】
このようにしても、前述したようにノッキングによる振動が現れる周波数においてＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率が大きくなることから、前述の第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１１９】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】車両のエンジンを示す概略構成図である。
【図２】筒内圧の振動の周波数帯を示す図（その１）である。
【図３】ノッキングの発生時の振動の周波数帯を示す図である。
【図４】ノッキングの不発生時の振動の周波数帯を示す図である。
【図５】周波数帯Ａ〜Ｄを示す図である。
【図６】周波数帯Ｄにおける振動波形を示す図である。
【図７】図１のエンジンＥＣＵを示す制御ブロック図である。
【図８】エンジンＥＣＵのメモリに記憶されたノック波形モデルを示す図である。
【図９】正規化後の振動波形とノック波形モデルとを比較した図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る周波数の特定方法において、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定する工程を示すフローチャートである。
【図１１】振動の強度およびＳＮ比を示す図（その１）である。
【図１２】振動の強度およびＳＮ比を示す図（その２）である。
【図１３】ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率を示す図（その１）である。
【図１４】振動の強度を示す図である。
【図１５】ＳＮ比を示す図（その１）である。
【図１６】ＳＮ比の積分値を示す図である。
【図１７】振動の強度を示す図（その１）である。
【図１８】強度の積分値を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る周波数の特定方法において、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定する工程を示すフローチャートである。
【図２０】振動の強度を示す図（その２）である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態に係る周波数の特定方法において、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定する工程を示すフローチャートである。
【図２２】ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率を示す図（その２）である。
【図２３】ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率の積分値を示す図である。
【図２４】本発明の第４の実施の形態に係る周波数の特定方法において、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定する工程を示すフローチャートである。
【図２５】ＳＮ比を示す図（その２）である。
【図２６】本発明の第４の実施の形態に係る周波数の特定方法において、周波数帯Ａ〜Ｃの中心の周波数Ｆ（Ａ）〜Ｆ（Ｃ）および周波数帯Ｄの帯域幅Ｙを特定する工程を示すフローチャートである。
【図２７】ＳＮ比（１）とＳＮ比（２）との比率を示す図（その３）である。
【符号の説明】
【０１２１】
１００  エンジン、１０２  エアクリーナ、１０４  インジェクタ、１０６  点火プラグ、１０８  ピストン、１１０  クランクシャフト、１１２  三元触媒、１１４  スロットルバルブ、１１６  吸気バルブ、１１８  排気バルブ、１２０  燃料ポンプ、２００  エンジンＥＣＵ、２０２  メモリ、３００  ノックセンサ、３０２  水温センサ、３０４  タイミングロータ、３０６  クランクポジションセンサ、３０８  スロットル開度センサ、３１０  車速センサ、３１２  イグニッションスイッチ、４００  Ａ／Ｄ変換部、４１０  バンドパスフィルタ（１）、４２０  バンドパスフィルタ（２）、４３０  バンドパスフィルタ（３）、４４０  バンドパスフィルタ（４）、４５０  積算部。
【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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【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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