(57)【要約】【課題】機関バルブのバルブタイミングの変化によってノッキング発生が誤判定されてしまうことを回避する。【解決手段】各気筒の燃焼行程においてノッキング発生が予測されるノッキング発生区間と、可変バルブタイミング機構による機関バルブの閉タイミングの可変範囲とが少なくとも一部で重なる機関において、ノッキング検出区間に、前記ノッキング発生区間、及び、前記閉タイミングからノッキングセンサが着座ノイズを検出するまでの検出遅れ期間を含める。これによって、閉タイミングが変化しても常に着座ノイズを含むバックグラウンドレベルが演算されることになり、着座ノイズによってノッキング発生を誤判定することがない。【選択図】図４
2008215142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関バルブのバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関において、ノッキング検出区間におけるノッキングセンサの出力に基づいてノッキング強度を検出し、該ノッキング強度が判定値を上回るときにノッキングの発生を判定する内燃機関のノッキング検出装置であって、
前記ノッキング検出区間が、各気筒の燃焼行程においてノッキング発生が予測されるノッキング発生区間と、各燃焼行程に重なる機関バルブの閉タイミングであって前記可変動弁機構によって可変とされる閉タイミングとを含むことを特徴とする内燃機関のノッキング検出装置。
【請求項２】
前記ノッキング検出区間が、前記可変動弁機構による閉タイミングの全可変範囲を含む一定区間であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のノッキング検出装置。
【請求項３】
前記可変動弁機構による前記機関バルブの閉タイミングの変更に応じて前記ノッキング検出区間を可変に設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のノッキング検出装置。
【請求項４】
前記ノッキング検出区間が、前記ノッキング発生区間と、前記閉タイミングと、前記閉タイミング直後の所定区間とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング検出装置。
【請求項５】
前記可変動弁機構として、吸気バルブのバルブタイミングを可変とする吸気側可変動弁機構と、排気バルブのバルブタイミングを可変とする排気側可変動弁機構とを個別に備え、前記吸気バルブの閉タイミングと前記排気バルブの閉タイミングとの早い方を基準に前記ノッキング検出区間の始期を決定し、前記吸気バルブの閉タイミングと前記排気バルブの閉タイミングとの遅い方を基準に前記ノッキング検出区間の終期を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関バルブのバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関においてノッキングを検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ノックセンサの出力のピーク値が判定基準値を超えた回数を計数してノック強度を判定し、ノッキング発生を判定したときに点火時期を遅角制御するノック制御が記載されている。
【特許文献１】特開平０７−２７９７１２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、ノッキングセンサの出力は、ノッキング発生が予測される区間に基づいて設定されるノッキング検出区間でサンプリングされるが、機関バルブのバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関では、バルブタイミングの進角・遅角変化によって、機関バルブの着座タイミング（閉タイミング）が、前記ノッキング検出区間内になったり、前記ノッキング検出区間から外れたりする場合があった。
【０００４】
例えば、機関バルブの閉タイミングの変化に伴って、着座ノイズがノッキング検出区間外で発生していた状態からノッキング検出区間内で発生するようになると、ノッキングセンサで検出されるノッキング強度がステップ的に上昇し、これによって、ノッキング発生を誤検出することになってしまう。
一般的に、ノッキング強度の検出値の移動平均値をバックグラウンドレベルとして設定し、ノッキング強度の検出値が前記バックグラウンドレベル＋閾値を超えたときに、ノッキング発生を判定している。
【０００５】
このため、センサ出力をサンプリングするノッキング検出区間内で着座ノイズが継続して発生する条件では、着座ノイズ分だけバックグラウンドレベルが上昇することで、着座ノイズによってノッキング発生が誤判定されることを回避できる。
しかし、ノッキング検出区間外で着座ノイズが発生していた状態からノッキング検出区間内で着座ノイズが発生するようになった直後には、前記バックグラウンドレベルは、着座ノイズがなった状態での適正値を引きずることになるため、着座ノイズの発生によってノッキング発生を誤判定してしまう。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、可変動弁機構を備えた内燃機関において、機関バルブのバルブタイミングの変化によってノッキング発生が誤判定されてしまうことを回避できる内燃機関のノッキング検出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】
【０００７】
そのため請求項１記載の発明は、ノッキングセンサの出力をサンプリングするノッキング検出区間が、各気筒の燃焼行程においてノッキング発生が予測されるノッキング発生区間と、各燃焼行程に重なる機関バルブの閉タイミングであって可変動弁機構によって可変とされる閉タイミングとを含むようにした。
上記発明によると、機関バルブの閉タイミングが変化しても、ノッキング検出区間から閉タイミングが外れることがなく、可変動弁機構によって可変とされる閉タイミングでの着座ノイズは、常にノッキング検出区間内で発生することになる。
【０００８】
従って、ノッキング検出区間内で着座ノイズが発生する状態を基準に、ノッキング検出を行わせることができ、バルブタイミングが変更されても着座ノイズによってノッキング発生が誤判定されることがない。
請求項２記載の発明では、前記ノッキング検出区間を、可変動弁機構による閉タイミングの全可変範囲を含む一定区間とする。
【０００９】
上記発明によると、可変動弁機構によって閉タイミングが変更されても、少なくとも変更後の閉弁は、ノッキング検出区間内でなされることになり、機関バルブの着座ノイズをノッキング検出区間内で発生させて、着座ノイズを超えるノッキング振動の発生を検出させることができる。
従って、簡便な構成で、バルブタイミングが変更されても着座ノイズによってノッキング発生が誤判定されることを防止できる。
【００１０】
請求項３記載の発明では、可変動弁機構による機関バルブの閉タイミングの変更に応じて前記ノッキング検出区間を可変に設定する。
上記発明によると、ノッキング発生区間と閉タイミングとを含めることができる最小幅の区間が、そのときのバルブタイミングに応じノッキング検出区間として設定される。
従って、着座ノイズによる誤判定を回避するために、過剰に長いノッキング検出区間が設定されることを抑止でき、周波数分析などの演算負荷を軽減し、かつ、ノッキング検出精度を高いレベルに維持できる。
【００１１】
請求項４記載の発明では、ノッキング検出区間が、ノッキング発生区間と、機関バルブの閉タイミングと、閉タイミング直後の所定区間とを含むようにした。
上記発明によると、機関バルブの閉タイミングから実際に着座ノイズが発生してノッキングセンサで検出されるまでの遅れ期間を、ノッキング発生区間と共に、ノッキング検出区間に含めることができる。
【００１２】
従って、可変動弁機構によって閉タイミングが変化しても、ノッキングセンサで着座ノイズを確実に検出させることができるノッキング検出区間を設定でき、ノッキング発生を誤判定してしまうことを安定的に防止できる。
請求項５記載の発明では、可変動弁機構として、吸気バルブのバルブタイミングを可変とする吸気側可変動弁機構と、排気バルブのバルブタイミングを可変とする排気側可変動弁機構とを個別に備え、吸気バルブの閉タイミングと排気バルブの閉タイミングとの早い方を基準にノッキング検出区間の始期を決定し、吸気バルブの閉タイミングと排気バルブの閉タイミングとの遅い方を基準に前記ノッキング検出区間の終期を決定する。
【００１３】
上記発明によると、吸気バルブと排気バルブとの双方で閉タイミングが可変とされる場合であっても、吸気バルブの閉タイミングと排気バルブの閉タイミングとの双方が、ノッキング検出区間に含められることになる。
従って、吸気バルブの着座ノイズによってノッキング発生が誤判定されることを回避し、同時に、排気バルブの着座ノイズによってノッキング発生が誤判定されることを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関１０１は、直列４気筒の火花点火式ガソリン機関であり、この内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉する電子制御スロットル１０４が介装される。
【００１５】
そして、前記電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
各気筒の吸気バルブ１０５上流の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１がそれぞれ設けられている。
前記燃料噴射弁１３１は、コントロールユニット１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、燃料を吸気バルブ１０５に向けて噴射する。
【００１６】
尚、燃料噴射弁１３１が燃焼室１０６内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式機関であっても良い。
前記燃焼室１０６内に空気と混合して吸引された燃料は、点火プラグ１５１による火花点火によって着火燃焼する。
前記点火プラグ１５１には、それぞれパワートランジスタ内蔵式イグニッションコイル１５２が直付けされており、前記コントロールユニット１１４から前記パワートランジスタのオン・オフを制御する点火制御信号を出力することで、各気筒の点火時期が個別に制御される。
【００１７】
燃焼室１０６内の燃焼排気は、排気バルブ１０７を介して排気管に排出され、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ吸気側カムシャフト１１１，排気側カムシャフト１１０に設けられたカムによって開閉されるが、クランクシャフト１２０に対するカムシャフト１１０，１１１の回転位相を変化させることで、作動角一定のまま吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７のバルブタイミングを進角・遅角変化させる可変バルブタイミング機構１５６，１５７（可変動弁機構）が設けられている。
【００１８】
前記可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）１５６，１５７としては、特開２００６−３０００１８号公報に開示されるような、ベーンによって形成される進角用油圧室及び遅角用油圧室に対する油圧の給排を制御することでカムシャフトの回転位相を変化させる機構や、特開２００３−２７８５１４号公報に開示されるような、電磁クラッチの摩擦制動によってカムシャフトの回転位相を変化させる機構などを用いることができるが、これらの可変バルブタイミング機構に限定されるものではない。
【００１９】
更に、カムを用いずに電磁石の吸引力によって機関バルブを開閉させる電磁駆動弁や、機関バルブを駆動するカムを切り換える機構や、機関バルブのリフト量と共に作動角を変化させる可変リフト機構を可変動弁機構として採用することもでき、可変動弁機構は、機関バルブの少なくとも閉タイミングを可変にできる機構であればよい。
また、本実施形態では、吸気バルブ１０５，排気バルブ１０７それぞれに可変バルブタイミング機構１５６，１５７（可変動弁機構）を備えて、バルブタイミングを可変としたが、吸気バルブ１０５と排気バルブ１０７とのいずれか一方のバルブタイミングが可変とされる構成であっても良い。
【００２０】
前記可変バルブタイミング機構１５６，１５７は、コントロールユニット１１４によって機関負荷・機関回転速度などの機関運転条件に応じて制御される。
燃料タンク１３５には、電動式の燃料ポンプ１３６が内蔵され、この燃料ポンプ１３６を駆動することで燃料タンク１３５内の燃料（ガソリン）が前記燃料噴射弁１３１に向けて圧送される。
【００２１】
前記燃料ポンプ１３６から吐出された燃料を各燃料噴射弁１３１に分配する分配管１３７には、燃圧センサ１３８が設けられており、該燃圧センサ１３８で検出される燃圧が目標燃圧になるように、前記燃料ポンプ１３６の吐出量（駆動電圧）が前記コントロールユニット１１４によってフィードバック制御される。
前記コントロールユニット１１４は、マイクロコンピュータを内蔵し、各種センサからの検出信号に基づく演算処理によって、前記電子制御スロットル１０４，燃料噴射弁１３１，燃料ポンプ１３６，パワートランジスタ内蔵式イグニッションコイル１５２，可変バルブタイミング機構１５６，１５７等を制御する。
【００２２】
尚、可変バルブタイミング機構１５６，１５７を制御する可変バルブコントロールユニットを、前記コントロールユニット１１４とは個別に設けることができる。
前記各種センサとしては、前記燃圧センサ１３８の他、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１１６、機関１０１の吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、クランクシャフト１２０の回転位置を検出するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、前記フロント触媒１０８の上流側での排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する空燃比センサ１２１、ノッキング発生時の機関１０１の振動を圧電素子などによって検出するノッキングセンサ１２２等が設けられている。
【００２３】
前記ノックセンサ１２２としては、特開２００１−１１５８８６号公報に開示されるような、点火プラグ１５１の内燃機関１０１への取り付け部に装着される座金型の圧電素子を各気筒に備えることができる。
尚、前記座金型の圧電素子では、ノッキング振動と共に、気筒内の圧力とを同時に検出することができる。
【００２４】
ここで、前記コントロールユニット１１４は、前記クランク角センサ１１７からの検出信号に基づいて機関回転速度Ｎｅを算出し、該機関回転速度Ｎｅとエアフローメータ１１５で検出される吸入空気流量Ｑとから基本噴射パルス幅Ｔｐを演算する。
そして、前記基本噴射パルス幅Ｔｐを、空燃比センサ１２１の検出結果と目標空燃比との比較に基づいて算出される空燃比フィードバック補正係数や、各種の増量補正係数などによって補正することで、最終的な噴射パルス幅Ｔｉを算出する。
【００２５】
最終的な噴射パルス幅Ｔｉを算出すると、前記噴射パルス幅Ｔｉの噴射パルス信号を、各気筒の行程に合わせてそれぞれの燃料噴射弁１３１に出力する。
また、前記コントロールユニット１１４は、機関負荷を代表する前記基本噴射パルス幅Ｔｐと機関回転速度Ｎｅとから基本点火時期（基本点火進角値）ＡＤＶｂを演算する。
本実施形態において、点火時期は、圧縮上死点からの進角角度で示すものとする。
【００２６】
一方、前記ノッキングセンサ１２２の出力からノッキング発生の有無を判定し、ノッキングの発生を検出したときには、前記基本点火時期ＡＤＶｂの補正値ＡＤＶｈを遅角側に修正し（減少側に修正し）、ノッキングの非発生を検出したときには、前記補正値ＡＤＶｈを進角側に修正する（増大側に修正する）。
そして、前記基本点火時期ＡＤＶｂに前記補正値ＡＤＶｈを加算し、該加算結果を最終的な点火時期ＡＤＶとして設定し、該点火時期ＡＤＶに基づいてイグニッションコイル１５２への通電（パワートランジスタのオン・オフタイミング）を制御することで、ノッキングを発生させない最大進角値付近で点火が行われるようにする。
【００２７】
ここで、ノッキングセンサ１２２の出力に基づくノッキング検出は、以下のようにして行われる。
まず、各気筒の燃焼行程中に設定される所定のノッキング検出区間で前記ノッキングセンサ１２２の出力信号をサンプリングする。
そして、該サンプリングした信号を周波数分析することで、ノッキング振動の周波数域の強度を検出する一方、前記検出強度の加重平均値（移動平均値）をバックグラウンドレベルＢＧＬとして設定し、前記バックグラウンドレベルＢＧＬと閾値との加算値（判定値）よりも前記検出強度が強い場合に、ノッキングの発生を判定する。
【００２８】
尚、前記ノッキング振動の周波数域を機関回転速度に応じて可変とすることができ、また、前記閾値を気筒毎に個別に設定させることができる。
前記ノッキング検出区間は、各気筒の燃焼行程においてノッキング発生が予測されるノッキング発生区間に基づいて設定されるが、前記可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）１５６，１５７を備える本実施形態の機関１０１では、前記ノッキング発生区間と、可変バルブタイミング機構１５６，１５７によって可変とされる吸気バルブ１０５，排気バルブ１０７の閉タイミングとは、図２に示すような相関になっている。
【００２９】
尚、本実施形態の４気筒機関１０１では、点火順が、第１気筒→第３気筒→第４気筒→第２気筒の順に設定されている。
図２に示すように、本実施形態における機関１０１では、前記ノッキング発生区間は、各気筒の圧縮上死点後の略１０deg〜５０deg（ＡＴＤＣ１０deg〜５０deg）の区間である。
【００３０】
一方、例えば、第１気筒の圧縮上死点後（燃焼行程中）に第３気筒の吸気バルブ１０５が閉じられるが、その閉タイミングは、前記可変バルブタイミング機構１５６により、最進角位置のＡＴＤＣ２０degから最遅角位置のＡＴＤＣ７０degの範囲内で変化し、第１気筒のノッキング発生区間内で第３気筒の吸気バルブ１０５が閉じられる場合と、第１気筒のノッキング発生区間を過ぎてから第３気筒の吸気バルブ１０５が閉じられる場合がある。
【００３１】
また、例えば、第１気筒の圧縮上死点後（燃焼行程中）に第４気筒の排気バルブ１０７が閉じられるが、その閉タイミングは、前記可変バルブタイミング機構１５７により、最進角位置のＡＴＤＣ１０degから最遅角位置のＡＴＤＣ４０degの範囲内で変化し、常に第１気筒のノッキング発生区間内で第４気筒の排気バルブ１０７が閉じられることになる。
但し、前記ノッキング発生区間、及び、吸・排気バルブの閉タイミングの可変範囲は一例に過ぎず、これら以外の角度範囲に設定される場合や、４気筒以外の機関でも本願発明を適用できることは明らかである。
【００３２】
ここで、前記ノッキング発生区間をそのままノッキング検出区間とすると、図３に示すような問題が生じる。
例えば、吸気バルブ１０５の閉タイミングが、ノッキング発生区間の終期であるＡＴＤＣ５０degよりも遅い場合には、吸気バルブ１０５の着座によるノイズは、ノッキング検出区間外でノッキングセンサ１２２により検出されることになり、ノッキング強度の検出、及び、バックグラウンドレベルＢＧＬの演算に、吸気バルブ１０５の着座ノイズは無関係となる（図３（Ａ）参照）。
【００３３】
従って、この場合は、着座ノイズの周波数がノッキング振動の周波数に近いとしても、ノッキング発生が、吸気バルブ１０５の着座ノイズによって誤判定されることはない。
しかし、上記の状態から、機関運転条件の変化に伴って吸気バルブ１０５の閉タイミングが進角され、ノッキング発生区間内で吸気バルブ１０５が閉じられ、かつ、ノッキング発生区間内で、吸気バルブ１０５の着座ノイズがノッキングセンサ１２２で拾われるようになると、それまでは、吸気バルブ１０５の着座ノイズがサンプリングされておらず、バックグラウンドレベルＢＧＬも吸気バルブ１０５の着座ノイズの影響分を含んでいないため、吸気バルブ１０５着座ノイズをノッキングの発生によるノッキング強度の増大である誤判定してしまう（図３（Ｂ）参照）。
【００３４】
そこで、本実施形態では、着座ノイズによってノッキング発生を誤判定することがないように、図４に示すようにノッキング検出区間を設定した。
前述のように、本実施形態において、各気筒の燃焼行程においてノッキング発生が予測されるノッキング発生区間がＡＴＤＣ１０deg〜５０degであり、排気バルブ１０５の閉タイミングの可変範囲がＡＴＤＣ１０deg〜４０degであり、吸気バルブ１０７の閉タイミングの可変範囲がＡＴＤＣ２０deg〜７０degであるとすると、ノッキング検出区間を、これらの区間を全て含み、かつ、吸気バルブ１０５の閉タイミングの最遅角位置よりも更に所定角度（例えば１０deg）だけ過ぎた角度位置（ＡＴＤＣ８０deg）を終期とする、ＡＴＤＣ１０deg〜８０degに設定する。
【００３５】
即ち、吸気バルブ１０５の閉タイミングと排気バルブ１０７の閉タイミングとのうちで最早いのが、排気バルブ１０７がＡＴＤＣ１０degで閉じる状態であり、ノッキング発生区間の始期もＡＴＤＣ１０degであり、ＡＴＤＣ１０degをノッキング検出区間の始期とすれば、これよりも早い時期に吸・排気バルブが閉じられることはなく、始期をＡＴＤＣ１０degとすれば、ノッキング発生区間と閉タイミングとを含めることができる。
【００３６】
一方、吸気バルブ１０５の閉タイミングと排気バルブ１０７の閉タイミングとのうちで最遅いのが、吸気バルブ１０５がＡＴＤＣ７０degで閉じる状態であり、これは、ノッキング発生区間の終期よりも遅いタイミングであるので、これを基準にノッキング検出区間の終期を決定する。
上記のようにノッキング検出区間を設定すれば、ノッキング発生区間が含まれるのでノッキング振動を確実にサンプリングさせることができると共に、可変バルブタイミング機構１５６，１５７によって吸気バルブ１０５の閉タイミング及び排気バルブ１０７の閉タイミングが変更されても、常にノッキング検出区間内に閉タイミングが含まれることになる。
【００３７】
しかも、燃焼行程に重なる閉タイミングのうちで最も遅い、ＡＴＤＣ７０degで吸気バルブ１０５が閉じられた場合でも、ノッキング検出区間の終期までは１０degだけの余裕代があり、閉タイミングから実際に着座ノイズが発生してノッキングセンサ１２２で検出されるまでの遅れ時間があっても、前記ノッキング検出区間内で着座ノイズがノッキングセンサ１２２で検出されるようにしてある。
【００３８】
即ち、可変バルブタイミング機構１５６，１５７によって吸気バルブ１０５の閉タイミング及び排気バルブ１０７の閉タイミングが変更されても、常にノッキング検出区間内に閉タイミングが含まれ、かつ、閉タイミングでの着座ノイズが常にノッキング検出区間内でノッキングセンサ１２２により拾われてサンプリングされるようにしてある。
尚、排気バルブ１０７の閉タイミングが、ノッキング発生区間の始期であるＡＴＤＣ１０degよりも進角される場合には、排気バルブ１０７の閉タイミングの最進角位置を、ノッキング検出区間の始期とすることができる。
【００３９】
また、排気バルブ１０７の閉タイミングの最進角位置が、ノッキング発生区間の始期であるＡＴＤＣ１０degよりも進角している場合であっても、その差が僅かで、排気バルブ１０７が最進角位置で閉じられる場合であっても、その着座ノイズが、ノッキング発生区間になってからノッキングセンサ１２２で拾われる場合には、ノッキング発生区間の始期をそのままノッキング検出区間の始期とすることができる。
【００４０】
上記のように、ノッキング検出区間を設定してあれば、可変バルブタイミング機構１５６，１５７によって吸気バルブ１０５の閉タイミング及び排気バルブ１０７の閉タイミングが変更されても、吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７の着座ノイズが常にノッキング検出区間内でサンプリングされ、該着座ノイズの発生条件下で常にバックグラウンドレベルＢＧＬが算出されることになるから、着座ノイズによってノッキング発生が誤判定されることがない。
【００４１】
ノッキング発生区間に閉タイミングの可変範囲が重なる場合に、常に閉タイミングが含まれないノッキング発生区間よりも狭いノッキング検出区間でノッキング検出を行わせようとすると、ノッキングの発生の検出制度が低下してしまう。
これに対し、ノッキング発生区間と閉タイミングの可変範囲とを包含するノッキング発生区間よりも広い範囲を、ノッキング検出区間とすれば、ノッキング発生区間の全てがノッキング検出区間に含まれ、しかも、ノッキング検出区間に閉タイミングが含まれたり含まれなかったりすることがなく、閉タイミングが変更されても、常に着座ノイズが含まれる状態でノッキング検出がなされるので、ノッキングを精度良く検出させることができる。
【００４２】
図５は、上記のように、ノッキング発生区間と閉タイミングの全可変範囲とを包含する一定の区間をノッキング検出区間として、ノッキング検出を行わせる場合の制御ブロック図を示す。
ノッキングセンサ１２２の出力は、Ａ／Ｄ変換器５０１で所定の微小時間毎にＡ／Ｄ変換されるが、前記Ａ／Ｄ変換器５０１の動作が、ノッキング検出区間に基づいて制御されるようにしてある。
【００４３】
即ち、ＲＡＭ５０２には、上死点ＴＤＣからノッキング検出区間の始期までのクランク角度（ノッキング検出区間オフセット）、及び、ノッキング検出区間の幅を示す角度のデータが予め記憶されており、検出区間算出部５０３では、これらのデータから検出区間を算出する。
尚、前記オフセット及び検出区間幅のデータは、前述のように、ノッキング発生区間と閉タイミングの全可変範囲とを包含する区間となるように、予め設定される。
【００４４】
そして、サンプリング部５０４では、前記ノッキング検出区間のデータ、及び、クランク角信号，カム角信号などから、ノッキング検出区間でのノッキングセンサ１２２の出力が読み込まれるように、Ａ／Ｄ変換器５０１を制御する。
Ａ／Ｄ変換器５０１でＡ／Ｄ変換して読み込まれたノッキング検出区間でのノッキングセンサ１２２の出力は、周波数分析部５０５で周波数分析されて、ノッキング周波数の強度（デシベル）が求められ、該検出結果は、ＢＧＬ算出部５０６で加重平均（移動平均）されてバックグラウンドレベルＢＧＬが算出される。
【００４５】
そして、Ｓ／Ｎ比算出部５０７では、そのときのノッキング周波数の強度と、バックグラウンドレベルＢＧＬとの比率（Ｓ／Ｎ比）を算出する。
ノッキング強度算出部５０８では、ノッキング周波数域に含まれる周波数毎に求められたＳ／Ｎ比を加算し、その結果をノッキング強度として出力する。
閾値設定部５１０では、回転数算出部５１１で算出されるエンジン回転数や気筒判別部５１２での気筒判別結果から、気筒別の閾値を設定し、ノッキング判定部５０９では、前記閾値と、前記ノッキング強度とを比較し、ノッキング強度が閾値を超えるときに、ノッキング発生を判定する。
【００４６】
前記ノッキング判定部５０９でのノッキング判定に基づき、リタード制御部５１３では、点火時期ＡＤＶの進角・遅角制御を行う。
ところで、上記のようにしてノッキング検出区間を設定すれば、閉タイミングの変更に対してノッキング検出区間を変更する必要がなく、ノッキング検出区間を固定値として与えることができ、簡便な制御が可能である。
【００４７】
しかし、吸気バルブ１０５の閉タイミングが進角される運転条件の場合には、ノッキング発生区間が過ぎ、更に、吸気バルブ１０５の着座ノイズが発生した後も、ノッキングセンサ１２２の出力がサンプリングされ続けることになり、演算負荷が無駄に大きく、また、ノッキング発生区間以外でノッキングセンサ１１２の出力をサンプリングすることは、ノッキング検出精度上からはなるべく避けることが好ましい。
【００４８】
そこで、可変バルブタイミング機構１５６，１５７によって可変とされる閉タイミングに応じてノッキング検出区間を可変とすることができ、係る構成とした第２実施形態を、以下に説明する。
図６のフローチャートは、第２実施形態におけるノッキング検出区間の演算を示す。
ステップＳ７０１では、そのときの吸気バルブ１０５の閉タイミングＩＶＣを検出する。この閉タイミングＩＶＣの検出は、可変バルブタイミング機構１５６，１５７の制御に用いる運転条件の検出値や、可変バルブタイミング機構１５６，１５７の制御目標や、カムシャフト１１０，１１１の回転位相の検出値などから行える。
【００４９】
ステップＳ７０２では、ステップＳ１０１で検出された吸気バルブ１０５の閉タイミングＩＶＣから、所定角度（１０deg）だけ遅れた時期を算出する。
前記所定角度は、閉タイミングから着座ノイズがノッキングセンサ１２２で検出されるまでの遅れ時間に対応する角度であり、ステップＳ７０２で算出される角度位置は、そのときの閉タイミングＩＶＣで発生する着座ノイズが、ノッキングセンサ１２２で検出される角度位置に略相当する。
【００５０】
尚、上記では、閉タイミングＩＶＣから、着座ノイズがノッキングセンサ１２２で検出されるまでの角度（検出遅れ期間）を１０degと想定し、閉タイミングＩＶＣ＋１０degをステップＳ１０２で演算させたが、閉タイミングＩＶＣから、着座ノイズがノッキングセンサ１２２で検出されるまで時間を既定し、そのときの機関回転速度から前記既定時間に対応するクランク角度を求め、このクランク角度を閉タイミングＩＶＣに加算させることができる。
【００５１】
ステップＳ７０３では、予め設定されたノッキング発生区間の終期よりも、閉タイミングＩＶＣ＋１０degの時期が遅いか否かを判断する。
ノッキング発生区間の終期よりも、閉タイミングＩＶＣ＋１０degの時期が遅い場合には、ノッキング発生区間が終わった後で、吸気バルブ１０５の着座ノイズがノッキングセンサ１２２で検出されることになる。
【００５２】
そこで、ステップＳ７０４へ進み、ノッキング検出区間の終期を、ノッキング発生区間の終期ではなく、閉タイミングＩＶＣ＋１０degに設定して、ノッキング検出区間に、ノッキング発生区間と吸気バルブ１０５の着座ノイズの発生タイミングとを含めるようにする（図７参照）。
一方、ノッキング発生区間の終期よりも、閉タイミングＩＶＣ＋１０degの時期が早い場合には、ノッキング発生区間内で、吸気バルブ１０５の着座ノイズがノッキングセンサ１２２で検出されることになる。
【００５３】
そこで、ステップＳ７０５へ進み、ノッキング発生区間の終期をそのままノッキング検出区間の終期とする（図８参照）。
上記のように、ノッキング検出区間を設定すれば、ノッキング発生区間に対して必要最小限だけ期間を延長して、ノッキング発生区間と吸気バルブ１０５の着座ノイズの発生タイミングとを含むノッキング検出区間を設定させることができる。
【００５４】
従って、周波数分析などの演算負荷を軽減でき、また、ノッキング検出精度の向上も図ることができる。
図９は、上記の可変バルブタイミング機構１５６，１５７によって可変とされる閉タイミングに応じてノッキング検出区間を可変とする第２実施形態に対応する制御ブロック図を示す。
【００５５】
この図９に示す制御ブロック図では、ＲＡＭ５０２に、ノッキング発生区間の始期を上死点からの角度として示すオフセット値と、ノッキング発生区間の幅を示すクランク角度とが記憶されている。
そして、ノッキング検出区間算出部５０３では、前記ノッキング発生区間の情報と、可変バルブタイミング機構１５６，１５７の制御目標算出部５１４からの閉タイミングの情報とから、ノッキング発生区間及び閉タイミング＋検出遅れ期間を含むノッキング検出区間を設定する。
【００５６】
上記以外の各ブロックの機能は図５と同一であり、ここでは説明を省略する。
尚、上記では、吸気バルブ１０５の閉タイミングＩＶＣの遅角に応じてノッキング検出区間の終期を遅くしたが、例えば、排気バルブ１０７の閉タイミングがノッキング発生区間の始期よりも早くなる場合に、ノッキング検出区間の始期を、ノッキング発生区間の始期よりも早い排気バルブ１０７の閉タイミング（又は閉タイミング＋１０deg）とすることができる。
【００５７】
また、ノッキング検出に基づいて点火時期を補正する代わりに、又は、点火時期の補正と共に、燃料噴射量（空燃比）を補正して、ノッキングの発生を抑制させることができる。
次に、上記の実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
（イ）前記ノッキング発生区間と、前記可変動弁機構による閉タイミングの可変範囲とが少なくとも一部で重なるときに、前記ノッキング検出区間に前記閉タイミングを含めることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング検出装置。
【００５８】
上記発明によると、ノッキング発生区間と、可変動弁機構による閉タイミングの可変範囲とが少なくとも一部で重なり、ノッキング発生区間内で機関バルブが閉じられる場合と、ノッキング発生区間外で機関バルブが閉じられる場合とが生じる場合に、ノッキング検出区間にノッキング発生区間と閉タイミングとを含めることで、閉タイミングが変更されても常にノッキング検出区間内で機関バルブが閉じられることになる。
【００５９】
従って、前記ノッキング発生区間外で機関バルブが閉じられる状態から、ノッキング発生区間内で機関バルブが閉じられる状態に変化したときに、ノッキングの発生が誤判定されることを防止できる。
（ロ）前記ノッキング検出区間内でのノッキングセンサの出力に基づいて検出されたノッキング強度を移動平均し、該移動平均値と前記ノッキング強度との差が閾値以上であるときに、ノッキング発生を判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング検出装置。
【００６０】
上記発明によると、着座ノイズを含むノッキング強度が常に移動平均され、該移動平均値と、ノッキング検出区間毎のノッキング強度とを比較するので、着座ノイズを超える強度のノッキング振動を確実に検出させることができる。
（ハ）前記可変動弁機構が、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで、作動角一定のまま機関バルブのバルブタイミングを進角・遅角変化させる可変バルブタイミング機構であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング検出装置。
【００６１】
上記発明によると、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで、機関バルブの閉タイミングが変化し、着座ノイズの発生タイミングがノッキング発生区間の内外に渡って変化しても、着座ノイズに基づいてノッキング発生が誤判定されることを回避できる。
（ニ）前記閉タイミング直後の所定区間を、予め記憶した所定クランク角度とすることを特徴とする請求項４記載の内燃機関のノッキング検出装置。
【００６２】
上記発明によると、機関バルブの閉タイミングから、ノッキングセンサで着座ノイズが検出されるまでに遅れ時間があっても、簡便な構成で、ノッキング検出区間内で着座ノイズを確実に検出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態における内燃機関のシステム図。
【図２】実施形態の内燃機関におけるノッキング発生区間と、吸・排気バルブの開期間との相関を示すタイムチャート。
【図３】吸気バルブの閉タイミングの変更によってノッキング発生を誤判定する理由を説明するためのタイムチャート。
【図４】ノッキング検出区間の設定の第１実施形態を示す図。
【図５】前記第１実施形態におけるノッキング検出処理を示す制御ブロック図。
【図６】ノッキング検出区間の設定の第２実施形態を示すフローチャート。
【図７】前記第２実施形態によってノッキング発生区間よりもノッキング検出区間を拡大する例を示す図。
【図８】前記第２実施形態によってノッキング発生区間をそのままノッキング検出区間とする例を示す図。
【図９】前記第２実施形態におけるノッキング検出処理を示す制御ブロック図。
【符号の説明】
【００６４】
１０１…内燃機関、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１０，１１１…カムシャフト、１１４…コントロールユニット、１１５…エアフローメータ、１１６…アクセル開度センサ、１１７…クランク角センサ、１１８…スロットルセンサ、１２０…クランクシャフト、１２２…ノッキングセンサ、１３１…燃料噴射弁、１５１…点火プラグ、１５２…パワートランジスタ内蔵式イグニッションコイル、１５６，１５７…可変バルブタイミング機構（可変動弁機構）
【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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