(57)【要約】【課題】内燃機関の運転状態に応じて抽出周波数帯域が切り換えられる場合であっても、ノッキングの有無を高精度に検出することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関に発生する振動を検出して振動検出信号を出力するノックセンサ１と、内燃機関の運転状態を検出する回転センサ２と、振動検出信号から特定の周波数帯域の信号を抽出して抽出後振動信号を出力するＳＣＦ回路６と、運転状態に応じて、フィルタ手段の抽出周波数帯域を切り換えるフィルタ周波数切り換え部１０と、抽出後振動信号に基づいて、内燃機関のノッキングの有無を検出するノッキング検出部１４と、を備え、フィルタ周波数切り換え部１０は、抽出周波数帯域の切り換え後の切り換え禁止時間Ｔ１にわたって、抽出周波数帯域の切り換えを禁止するものである。【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して振動検出信号を出力するノックセンサと、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記振動検出信号から特定の周波数帯域の信号を抽出して抽出後振動信号を出力するフィルタ手段と、
前記運転状態に応じて、前記フィルタ手段の抽出周波数帯域を切り換えるフィルタ周波数切り換え手段と、
前記抽出後振動信号に基づいて、前記内燃機関のノッキングの有無を検出するノッキング検出手段と、を備え、
前記フィルタ周波数切り換え手段は、前記抽出周波数帯域の切り換え後の第１所定期間にわたって、前記抽出周波数帯域の切り換えを禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記フィルタ周波数切り換え手段は、前記第１所定期間が経過する前であっても、前記運転状態が所定条件を満たす場合には、前記抽出周波数帯域を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
内燃機関に発生する振動を検出して振動検出信号を出力するノックセンサと、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記振動検出信号から特定の周波数帯域の信号を抽出して抽出後振動信号を出力するフィルタ手段と、
前記運転状態に応じて、前記フィルタ手段の抽出周波数帯域を切り換えるフィルタ周波数切り換え手段と、
前記抽出後振動信号に基づいて、前記内燃機関のノッキングの有無を検出するノッキング検出手段と、を備え、
前記フィルタ周波数切り換え手段は、前記運転状態と、前記抽出周波数帯域を切り換えるための所定基準値とを比較し、比較結果に応じて前記抽出周波数帯域を切り換え、
前記所定基準値には、ヒステリシスが設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ノッキングが検出された場合に前記内燃機関の点火時期をリタード制御する点火時期補正手段を備え、
前記点火時期補正手段は、前記抽出周波数帯域の切り換え後の第２所定期間にわたって、前記点火時期のリタード量を、前記抽出周波数帯域の切り換え直前のリタード量に保持することを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関（例えば、自動車用ガソリンエンジン等）のノッキングの有無を検出する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関用ノッキング検出装置は、内燃機関に発生する振動を検出するノックセンサと、ノックセンサに接続され、それぞれ異なる周波数帯域の信号を抽出する複数のフィルタを有するフィルタ回路と、内燃機関の運転状態に応じて各フィルタのうちの１つの出力を選択し、フィルタ回路から出力するフィルタ制御回路とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
このノッキング検出装置は、フィルタ回路からの出力信号の信号レベルに基づいて、内燃機関のノッキングの有無を検出している。
【０００３】
一般的に、内燃機関の運転状態（例えば、内燃機関が高速運転状態にあるか、または低速運転状態にあるか等）が変化すると、フィルタによって抽出された周波数帯域の信号に含まれるノイズおよびノッキングの信号レベルが変化する。すなわち、運転状態が変化すると、ノッキングの検出に適した周波数帯域が変化する。
そのため、各運転状態におけるノッキングの検出性が最適となるように、それぞれ異なる周波数帯域の信号を抽出する複数のフィルタを有するフィルタ回路を設け、運転状態に応じて各フィルタのうちの１つの出力を選択することにより、内燃機関のノッキングの有無が高精度に検出される。
【０００４】
しかしながら、フィルタ回路に複数のフィルタを設ける場合には、フィルタの構成素子をフィルタの数だけ用意する必要があるとともに、フィルタ特性に応じて多数の抵抗値やコンデンサ容量値を設定する必要があるという問題点があった。
【０００５】
上記の問題点を解決するために、従来の内燃機関用ノッキング検出装置は、内燃機関に発生する振動を検出するノックセンサと、ノックセンサの出力信号からノッキング特有の周波数帯域の信号を抽出するスイッチトキャパシタフィルタと、内燃機関の運転状態に応じてスイッチトキャパシタフィルタへのスイッチング駆動周波数を調整して、スイッチトキャパシタフィルタの抽出周波数帯域を切り換えるフィルタ制御回路とを備えている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、内燃機関の運転状態に応じて各フィルタのうちの１つの出力を選択したり、スイッチトキャパシタフィルタの抽出周波数帯域を切り換えたりすると、フィルタからの出力信号には、周波数帯域の切り換えに起因する大きなばらつきが生じる。
そのため、例えばフィルタからの出力信号を所定の点火サイクル分平均化処理して所定倍し、その値をノッキングの有無を検出するための判定レベルに設定する場合には、抽出周波数帯域を切り換えた後、この判定レベルがノッキングの有無を正常に検出しうるレベルに達するまでに相当の時間を要する。
したがって、この間はノッキングの有無を正常に検出することができないという問題点があった。
【０００７】
上記の問題点を解決するために、従来の内燃機関のノッキング検出装置は、帯域通過フィルタからの出力信号を平均化して、出力信号のレベル推移に対応したバックグランドレベルを演算するバックグランドレベル演算手段と、このバックグランドレベルに基づいて、ノッキングの有無を検出するための判定レベルを設定する判定レベル設定手段と、帯域通過フィルタの抽出周波数帯域の切り換え直後、バックグランドレベルを更新するための更新量を強制的に拡大するか、またはバックグランドレベル演算手段に設定されたなまし数を強制的に小さくする更新量拡大手段とを備えている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
通常は、抽出周波数帯域毎にフィルタからの出力信号の出力レベルがそれぞれ異なるので、抽出周波数帯域を切り換えると、バックグランドレベルが安定するまでに時間を要する。よって、この間はノッキングの検出精度が低下する。
そのため、抽出周波数帯域の切り換え直後、バックグランドレベルの更新量を強制的に拡大するか、またはなまし数を強制的に小さくすることにより、バックグランドレベルが安定するまでの時間を短縮している。
【０００９】
ここで、バックグランドレベルの更新量を拡大する場合、またはなまし数を小さくする場合において、抽出周波数帯域を切り換える前と切り換えた後との出力信号の信号レベルの差が大きいと、バックグランドレベルが安定するまでにある程度の時間を要し、ノッキングの検出精度が低下する期間が存在することになる。
【００１０】
また、バックグランドレベルの更新量を拡大する場合において、バックグランドレベルを即座に適性レベルにするために大きな更新量を設定すると、更新量は絶対電圧で設定されるので、ノックセンサ個々の出力レベルのばらつきにより、更新量の過不足が生じてノッキングの検出精度が低下する恐れがある。
例えば、ノックセンサの出力レベルがノックセンサのセンタ特性に対して１／２のものについては、更新量を１／２に設定する必要があり、また、センタ特性に対して２倍のものについては、更新量を２倍に設定する必要がある。よって、ノックセンサの出力レベルのばらつきに対する適切な更新量を設定することは困難である。
また、ノックセンサの出力に対して、バックグランドレベルの変化が敏感になるので、過渡応答によってノッキングの検出精度が低下する恐れがある。
【００１１】
【特許文献１】特開昭５６−６３７号公報
【特許文献２】特開平５−３０６６４５号公報
【特許文献３】特許第３３４１３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の内燃機関のノッキング検出装置では、抽出周波数帯域を切り換えた後、バックグランドレベルが安定するまでの間に再度抽出周波数帯域が切り換えられた場合、バックグランドレベルが安定せず、ノッキングの検出精度が低下した状態が継続するという問題点があった。
【００１３】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、内燃機関の運転状態に応じてフィルタ手段の抽出周波数帯域が切り換えられる場合であっても、内燃機関のノッキングの有無を高精度に検出することができる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】
【００１４】
この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関に発生する振動を検出して振動検出信号を出力するノックセンサと、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、振動検出信号から特定の周波数帯域の信号を抽出して抽出後振動信号を出力するフィルタ手段と、運転状態に応じて、フィルタ手段の抽出周波数帯域を切り換えるフィルタ周波数切り換え手段と、抽出後振動信号に基づいて、内燃機関のノッキングの有無を検出するノッキング検出手段と、を備え、フィルタ周波数切り換え手段は、抽出周波数帯域の切り換え後の第１所定期間にわたって、抽出周波数帯域の切り換えを禁止するものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の内燃機関の制御装置によれば、フィルタ周波数切り換え手段は、抽出周波数帯域の切り換え後の第１所定期間にわたって、抽出周波数帯域の切り換えを禁止する。
そのため、フィルタ手段の抽出周波数帯域が連続して切り換えられることを防止して、抽出周波数帯域の切り換え後におけるノッキングの検出精度が低下した状態が継続することを回避することができる。
したがって、内燃機関の運転状態に応じてフィルタ手段の抽出周波数帯域が切り換えられる場合であっても、内燃機関のノッキングの有無を高精度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置を示すブロック図である。
図１において、この内燃機関の制御装置は、ノックセンサ１と、回転センサ２（運転状態検出手段）と、点火プラグ３と、ノック制御装置４とを備えている。
【００１８】
ノックセンサ１は、図示しないエンジン（内燃機関）に取り付けられ、エンジンに発生する振動を検出して、振動レベルに応じた振動検出信号を出力する。
回転センサ２は、エンジンの回転数（運転状態）に応じたパルス信号を出力する。
点火プラグ３は、エンジンの燃焼室（図示せず）に供給された混合気に点火する。
【００１９】
ノック制御装置４は、ノックセンサ１からの振動検出信号、および回転センサ２からのパルス信号に基づいてエンジンのノッキングの有無を検出するとともに、点火プラグ３に対する点火信号を出力する。
ノック制御装置４は、ゲイン調整回路５と、スイッチトキャパシタフィルタ回路６（フィルタ手段、以下、「ＳＣＦ回路６」と略称する）と、ピークホールド回路７と、マイコン８とを有している。
【００２０】
ゲイン調整回路５は、ノックセンサ１からの振動検出信号を増幅するアンプ（図示せず）と、アンプのゲインを調整するためのスイッチング素子（図示せず）とを含んでいる。ゲイン調整回路５は、ノックセンサ１からの振動検出信号を入力し、振動検出信号の信号レベルを調整して出力する。
【００２１】
ＳＣＦ回路６は、コンデンサ（図示せず）とスイッチング素子（図示せず）とを含み、スイッチング素子をオンオフ駆動することにより、一種の抵抗が実現されてフィルタとして機能する。ＳＣＦ回路６は、ゲイン調整回路５で信号レベルが調整された振動検出信号を入力し、この振動検出信号から、ノッキングに応じた特定の周波数帯域の信号を抽出して、抽出後振動信号を出力する。
【００２２】
ピークホールド回路７は、ＳＣＦ回路６からの抽出後振動信号を入力し、抽出後振動信号のピーク値をホールドして、ピークホールド信号を出力する。
ここで、ピークホールド回路７には、マイコン８から、点火プラグ３に対する点火信号に同期したリセット信号が出力される。ピークホールド回路７は、リセット信号に応じてホールドした抽出後振動信号のピーク値をリセットする。
なお、リセット信号は、回転センサ２からのパルス信号に同期して出力されてもよい。
【００２３】
マイコン８は、ピークホールド回路７からのピークホールド信号に基づいてエンジンのノッキングの有無を検出するとともに、点火プラグ３に対する点火信号を出力する。
図２は、図１のマイコン８を詳細に示すブロック図である。
マイコン８は、ゲイン切り換え部９と、フィルタ周波数切り換え部１０（フィルタ周波数切り換え手段）と、Ａ／Ｄ変換部１１と、バックグランドレベル演算部１２と、判定レベル演算部１３と、ノッキング検出部１４（ノッキング検出手段）と、点火時期補正部１５（点火時期補正手段）とを含んでいる。
また、マイコン８は、ＣＰＵとプログラムを格納したメモリとから構成されており、マイコン８を構成する各ブロックは、メモリにソフトウェアとして記憶されている。
【００２４】
ゲイン切り換え部９は、回転センサ２からのパルス信号に基づいて、ゲイン調整回路５のアンプのゲインを調整するためのゲイン設定信号を出力する。ゲイン設定信号は、ゲイン調整回路５のスイッチング素子の駆動時間を変更することにより、アンプのゲインを調整する。
【００２５】
フィルタ周波数切り換え部１０は、回転センサ２からのパルス信号に基づいて、ＳＣＦ回路６で抽出される信号の周波数帯域（抽出周波数帯域）を切り換えるための周波数帯域設定信号を出力する。周波数帯域設定信号は、ＳＣＦ回路６のスイッチング素子の駆動周期を変更することにより、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を切り換える。
なお、フィルタ周波数切り換え部１０は、抽出周波数帯域の切り換え後、切り換え禁止時間Ｔ１（第１所定期間）が経過するまでの間、抽出周波数帯域の切り換えを禁止する。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換部１１は、ピークホールド回路７からのピークホールド信号をＡ／Ｄ変換して出力する。
バックグランドレベル演算部１２は、まず、マイコン８がリセット信号を出力する直前の所定タイミング毎に、Ａ／Ｄ変換部１１でＡ／Ｄ変換されたピークホールド信号を読み込み、ピークホールド信号のピーク値をピークホールド値ＰＨとして記憶する。
続いて、バックグランドレベル演算部１２は、記憶したピークホールド値ＰＨを平均化し、バックグランドレベルＢＧＬを演算する。バックグランドレベルＢＧＬは、例えば次式（１）で表される。
なお、式（１）において、ｋはバックグランドレベルＢＧＬの反映係数、ＢＧＬ［ｉ−１］はバックグランドレベルＢＧＬの前回値を示している。
【００２７】
ＢＧＬ＝（１−ｋ）×ＢＧＬ［ｉ−１］＋ｋ×ＰＨ  ・・・（１）
【００２８】
判定レベル演算部１３は、式（１）で演算されたバックグランドレベルＢＧＬを増幅し、オフセットを加算して、ノッキングの有無を検出するためのノック判定レベルＪＬを演算する。ノック判定レベルＪＬは、次式（２）で表される。
なお、式（２）において、Ｋｔｈはスレッショルド係数、Ｖｏｆｓはスレッショルドオフセットを示している。
【００２９】
ＪＬ＝ＢＧＬ×Ｋｔｈ＋Ｖｏｆｓ  ・・・（２）
【００３０】
ノッキング検出部１４は、まず、バックグランドレベル演算部１２と同様にして、ピークホールド値ＰＨを記憶する。
続いて、ノッキング検出部１４は、記憶したピークホールド値ＰＨと、式（２）で演算されたノック判定レベルＪＬとから、ノック検出量Ｖｋを演算し、エンジンのノッキングの有無を検出する。ノック検出量Ｖｋは、次式（３）で表される。
なお、式（３）において、ノック検出量Ｖｋが「０」よりも大きい（＞０）場合は、ノッキングが発生している状態を示し、ノック検出量Ｖｋが「０」以下（≦０）の場合は、ノッキングが発生していない状態を示している。
【００３１】
Ｖｋ＝ＰＨ−ＪＬ  ・・・（３）
【００３２】
点火時期補正部１５は、まず、ノッキング検出部１４でノッキングの発生が検出された場合に、点火プラグ３の点火時期（内燃機関の点火時期）をリタード制御するためのノックリタード量ΔΘＲを演算する。ノックリタード量ΔΘＲは、次式（４）で表される。
なお、式（４）において、Ｋｇはリタード量の反映係数を示している。
【００３３】
ΔΘＲ＝Ｖｋ÷ＪＬ×Ｋｇ  ・・・（４）
【００３４】
また、点火時期補正部１５は、ノッキングの発生が検出されない場合、ノックリタード量ΔΘＲを「０」に設定する。
続いて、点火時期補正部１５は、ノックリタード量ΔΘＲに基づいて、最終ノックリタード量ΘＲを演算する。最終ノックリタード量ΘＲは、次式（５）で表される。
なお、式（５）において、Ｋａ（ｔ）は進角復帰定数、ΘＲ［ｉ−１］は最終ノックリタード量ΘＲの前回値を示している。
【００３５】
ΘＲ＝ΘＲ［ｉ−１］＋ΔΘＲ−Ｋａ（ｔ）  ・・・（５）
【００３６】
ここで、ノッキングの発生が検出されない場合には、ノックリタード量ΔΘＲが「０」に設定されているので、最終ノックリタード量ΘＲは、所定の速度で減少することになる。
次に、点火時期補正部１５は、最終ノックリタード量ΘＲに基づいて、点火プラグ３に対する点火信号を出力する。
【００３７】
図３は、一般的な内燃機関の制御装置において、抽出周波数帯域が切り換えられた場合のバックグランドレベルＢＧＬの変化を示すタイミングチャートである。図３は、点火プラグ３に対する点火信号、ＳＣＦ回路６からの抽出後振動信号、ピークホールド回路７からのピークホールド信号、ピークホールド値ＰＨから演算されるバックグランドレベルＢＧＬ、およびエンジンの回転数Ｎをそれぞれ示している。
【００３８】
図３において、ピークホールド信号は、点火信号に同期した所定のタイミング（点線参照）で出力されるリセット信号によってリセットされ、点火信号がオフになるタイミングで再びピーク値のホールドが開始される。
なお、ピークホールド信号がリセットされる直前のピーク値（黒丸参照）が、ピークホールド値ＰＨとなる。
【００３９】
ここで、エンジンの回転数Ｎが、抽出周波数帯域を切り換えるための所定回転数Ｎ１よりも高くなった時刻ｔ１において、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が、例えば７ｋＨｚから１４ｋＨｚに切り換えられる。
抽出後振動信号の出力レベルは、抽出周波数帯域によって異なるので、図３のように抽出周波数帯域が切り換えられると、ピークホールド値ＰＨ（白丸参照）を平均化して演算されるバックグランドレベルＢＧＬが安定するまでの間に、遅れ時間（バックグランドレベル安定時間）が発生する。
そのため、このバックグランドレベル安定時間中は、ノック判定レベルＪＬの演算精度が低下して、ノッキングの検出精度が低下する。
【００４０】
図４は、一般的な内燃機関の制御装置において、短い時間間隔でエンジンの回転数Ｎと所定回転数Ｎ１とが交差した場合のバックグランドレベルＢＧＬの変化を示すタイミングチャートである。図４は、図３に加えて、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を示している。
図４において、まず、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１よりも高くなった時刻ｔ２において、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が、周波数帯域Ｆａから周波数帯域Ｆｂに切り換えられる。
【００４１】
続いて、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１よりも低くなった時刻ｔ３において、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が、周波数帯域Ｆｂから周波数帯域Ｆａに切り換えられる。
以下、時刻ｔ４、ｔ５でエンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１と交差し、抽出周波数帯域が連続して切り換えられる。
このとき、抽出周波数帯域の切り換えに伴って抽出後振動信号の出力レベルが変化するので、バックグランドレベルＢＧＬが安定せず、ノッキングの検出精度が低下した状態が継続する。
【００４２】
図５は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置において、短い時間間隔でエンジンの回転数Ｎと所定回転数Ｎ１とが交差した場合のバックグランドレベルＢＧＬの変化を示すタイミングチャートである。図５は、図４に加えて、フィルタ周波数切り換え部１０によって設定され、抽出周波数帯域を切り換えてから経過した時間を計測するタイマＴを示している。
ここで、タイマＴは、時間の経過に伴って、所定時間毎に減算していくタイマである。
【００４３】
図５において、まず、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１よりも高くなった時刻ｔ６において、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を、周波数帯域Ｆａから周波数帯域Ｆｂに切り換える。また、このとき、フィルタ周波数切り換え部１０は、切り換え禁止時間Ｔ１が設定されたタイマＴを起動して、この間の抽出周波数帯域の切り換えを禁止する。
続いて、フィルタ周波数切り換え部１０は、切り換え禁止時間Ｔ１が経過した時刻ｔ７において、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１よりも低いことから、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を、周波数帯域Ｆｂから周波数帯域Ｆａに切り換える。
【００４４】
これにより、抽出周波数帯域の切り換え後、切り換え禁止時間Ｔ１が経過するまでの間は、抽出周波数帯域が切り換えられない。
そのため、抽出周波数帯域が連続して切り換えられることを防止して、抽出周波数帯域の切り換え後、バックグランドレベルＢＧＬが安定した状態を一定時間確保することができ、ノッキングの検出精度が低下した状態が継続することを回避することができる。
なお、切り換え禁止時間Ｔ１の代わりに、所定点火回数（第１所定期間）にわたって、抽出周波数帯域の切り換えを禁止してもよい。
【００４５】
以下、図１〜図５とともに、図６のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係るフィルタ周波数切り換え部１０の動作について説明する。
まず、フィルタ周波数切り換え部１０は、回転センサ２からのパルス信号の周期に基づいて、エンジンの回転数Ｎを演算する（ステップＳ２１）。
【００４６】
続いて、フィルタ周波数切り換え部１０は、抽出周波数帯域を切り換えてから経過した時間を計測するタイマＴが「０」になっているか、すなわち、前回の抽出周波数帯域の切り換えから、切り換え禁止時間Ｔ１が経過したか否かを判定する（ステップＳ２２）。
ステップＳ２２において、タイマＴが「０」でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、切り換え禁止時間Ｔ１が経過していないとして、直ちに図６の処理を終了する。
【００４７】
一方、ステップＳ２２において、タイマＴが「０」である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、切り換え禁止時間Ｔ１が経過したか、あるいは初期状態であるとして、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１よりも低いか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【００４８】
ステップＳ２３において、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１よりも低い（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が周波数帯域Ｆｂであるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
ステップＳ２４において、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が周波数帯域Ｆｂである（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を周波数帯域Ｆａに切り換える（ステップＳ２５）。
【００４９】
次に、フィルタ周波数切り換え部１０は、タイマＴを切り換え禁止時間Ｔ１に設定して（ステップＳ２６）、図６の処理を終了する。
一方、ステップＳ２４において、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が周波数帯域Ｆｂでない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、直ちに図６の処理を終了する。
【００５０】
一方、ステップＳ２３において、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以上である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が周波数帯域Ｆａであるか否かを判定する（ステップＳ２７）。
ステップＳ２７において、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が周波数帯域Ｆａである（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を周波数帯域Ｆｂに切り換えて（ステップＳ２８）、ステップＳ２６に移行する。
【００５１】
一方、ステップＳ２７において、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が周波数帯域Ｆａでない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、直ちに図６の処理を終了する。
【００５２】
なお、上記の説明では、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域の切り換えが１回であるものを例として示したが、これに限定されず、エンジンの回転数Ｎに応じて抽出周波数帯域を複数回切り換えてもよい。
また、エンジンの運転状態として、エンジンの回転数Ｎを用いたが、これに限定されず、エンジンの負荷状態を示す空気充填量や吸気管圧力等を用いてもよい。
【００５３】
次に、上記構成の内燃機関の制御装置において、エンジンの運転状態が急激に変化した場合の抽出周波数帯域の切り換え処理について説明する。
通常は、抽出周波数帯域を切り換えるための運転条件として、切り換え前後の各抽出周波数帯域において、ともに許容レベルのノッキング制御性が確保されている運転領域が設定される。
また、エンジンの運転状態が上記の運転条件を過ぎて離れるにしたがって、切り換え前の抽出周波数帯域では、ノッキングの検出精度の低下量が大きくなる。
【００５４】
そのため、エンジンの運転状態が急激に変化した場合には、直ちに適切な抽出周波数帯域に切り換えられることが望ましい。
すなわち、フィルタ周波数切り換え部１０は、抽出周波数帯域の切り換え後、切り換え禁止時間Ｔ１が経過する前であっても、エンジンの運転状態が所定条件を満たす場合には、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を切り換える。
【００５５】
具体的には、フィルタ周波数切り換え部１０は、エンジンの運転状態である回転数Ｎについて所定時間毎の変化量ΔＮ（エンジンの回転数変化量ΔＮ）を演算し、エンジンの回転数変化量ΔＮが所定値ｎ１以上である場合（所定条件を満たす場合）に、切り換え禁止時間Ｔ１が経過する前であっても、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を切り換える。エンジンの回転数変化量ΔＮは、次式（６）で表される。
なお、式（６）において、Ｎ［ｉ−１］はエンジンの回転数Ｎの所定時間前の値を示している。
【００５６】
ΔＮ＝｜Ｎ−Ｎ［ｉ−１］｜  ・・・（６）
【００５７】
図７は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置において、エンジンの回転数Ｎが急激に変化した場合の抽出周波数帯域の切り換え処理を示すタイミングチャートである。図７は、エンジンの回転数Ｎ、エンジンの回転数変化量ΔＮ、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域、抽出周波数帯域を切り換えてから経過した時間を計測するタイマＴを示している。
【００５８】
図７において、まず、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１よりも低くなった時刻ｔ８において、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を、周波数帯域Ｆｂから周波数帯域Ｆａに切り換える。また、このとき、フィルタ周波数切り換え部１０は、切り換え禁止時間Ｔ１が設定されたタイマＴを起動して、この間の抽出周波数帯域の切り換えを禁止する。
【００５９】
続いて、エンジンの回転数Ｎが上昇に転じ、時刻ｔ９において、所定回転数Ｎ１よりも高くなる。
このとき、タイマＴが「０」になっておらず（切り換え禁止時間Ｔ１が経過しておらず）、かつエンジンの回転数変化量ΔＮが所定値ｎ１以上になっていないので、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を切り換えない。
【００６０】
次に、エンジンの回転数Ｎがさらに上昇して、時刻ｔ１０において、エンジンの回転数変化量ΔＮが所定値ｎ１以上になる。
このとき、フィルタ周波数切り換え部１０は、エンジンの回転数Ｎが急激に変化しているとして、切り換え禁止時間Ｔ１が経過する前であっても、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を、周波数帯域Ｆａから周波数帯域Ｆｂに切り換える。また、フィルタ周波数切り換え部１０は、切り換え禁止時間Ｔ１が設定されたタイマＴを再度起動する。
【００６１】
これにより、エンジンの回転数Ｎが急激に変化した場合には、直ちに適切な抽出周波数帯域に切り換えられる。
そのため、抽出周波数帯域の切り換え遅れによるノッキングの検出精度の低下を防止することができる。
【００６２】
なお、上記の説明では、エンジンの運転状態の変化量として、エンジンの回転数変化量ΔＮを用いたが、これに限定されず、エンジンの負荷状態を示す空気充填量、吸気管圧力、あるいはスロットル開度等の変化量を用いてもよい。
【００６３】
以下、図１〜図７とともに、図８のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係るフィルタ周波数切り換え部１０において、エンジンの回転数Ｎが急激に変化した場合の動作について説明する。
まず、フィルタ周波数切り換え部１０は、回転センサ２からのパルス信号の周期に基づいて演算されるエンジンの回転数Ｎから、上記式（６）によりエンジンの回転数変化量ΔＮを演算する（ステップＳ３１）。
【００６４】
続いて、フィルタ周波数切り換え部１０は、エンジンの回転数変化量ΔＮが所定値ｎ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。
ステップＳ３２において、エンジンの回転数変化量ΔＮが所定値ｎ１以上である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、図６のステップＳ２３に移行して、図８の処理を終了する。
一方、ステップＳ３２において、エンジンの回転数変化量ΔＮが所定値ｎ１よりも小さい（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、直ちに図８の処理を終了する。
【００６５】
この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置によれば、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を切り換えた後、切り換え禁止時間Ｔ１が経過するまでの間、抽出周波数帯域の切り換えを禁止する。
そのため、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が連続して切り換えられることを防止して、抽出周波数帯域の切り換え後におけるノッキングの検出精度が低下した状態が継続することを回避することができる。
したがって、エンジンの運転状態に応じてＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が切り換えられる場合であっても、エンジンのノッキングの有無を高精度に検出することができる。
【００６６】
また、フィルタ周波数切り換え部１０は、切り換え禁止時間Ｔ１が経過する前であっても、エンジンの運転状態が所定条件を満たす場合には、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を切り換える。
そのため、エンジンの運転状態が急激に変化した場合には、直ちに適切な抽出周波数帯域に切り換えられるので、抽出周波数帯域の切り換え遅れによるノッキングの検出精度の低下を防止することができる。
【００６７】
実施の形態２．
上記実施の形態１のフィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を切り換えた後、切り換え禁止時間Ｔ１が経過するまでの間、抽出周波数帯域の切り換えを禁止することにより、抽出周波数帯域が連続して切り換えられることを防止している。しかしながら、これに限定されない。
フィルタ周波数切り換え部１０は、エンジンの運転状態と、抽出周波数帯域を切り換えるための値であり、ヒステリシスが設けられた所定基準値とを比較し、比較結果に応じてＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を切り換えてもよい。
なお、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の構成は、前述の実施の形態１で示したものと同様なので、詳述を省略する。
【００６８】
具体的には、フィルタ周波数切り換え部１０は、エンジンの運転状態である回転数Ｎが、抽出周波数帯域を切り換えるための所定回転数Ｎ１（所定基準値）よりも高くなった場合に、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を、周波数帯域Ｆａから周波数帯域Ｆｂに切り換える。
また、フィルタ周波数切り換え部１０は、所定回転数Ｎ１からヒステリシス幅Ｎｈｙｓを減算した所定回転数Ｎ２（所定基準値）よりも、エンジンの回転数Ｎが低くなった場合に、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を、周波数帯域Ｆｂから周波数帯域Ｆａに切り換える。
【００６９】
図９は、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置において、短い時間間隔でエンジンの回転数Ｎと所定回転数Ｎ１とが交差した場合のバックグランドレベルＢＧＬの変化を示すタイミングチャートである。図９は、点火プラグ３に対する点火信号、ＳＣＦ回路６からの抽出後振動信号、ピークホールド回路７からのピークホールド信号、ピークホールド値ＰＨから演算されるバックグランドレベルＢＧＬ、エンジンの回転数Ｎ、およびＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域をそれぞれ示している。
【００７０】
図９において、まず、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１よりも高くなった時刻ｔ１１において、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を、周波数帯域Ｆａから周波数帯域Ｆｂに切り換える。
【００７１】
続いて、エンジンの回転数Ｎが下降に転じ、時刻ｔ１２において、所定回転数Ｎ１よりも低くなる。
このとき、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ２（＝Ｎ１−Ｎｈｙｓ）よりも低くなっていないので、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を切り換えない。
【００７２】
次に、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ２よりも低くなった時刻ｔ１３において、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を、周波数帯域Ｆｂから周波数帯域Ｆａに切り換える。
【００７３】
これにより、抽出周波数帯域の切り換え後における僅かなエンジンの回転数Ｎの変動によって、抽出周波数帯域が連続して切り換えられることを防止することができる。
そのため、抽出周波数帯域の切り換え後、バックグランドレベルＢＧＬが安定した状態を一定時間確保することができ、ノッキングの検出精度が低下した状態が継続することを回避することができる。
なお、エンジンの運転状態として、エンジンの回転数Ｎを用いたが、これに限定されず、エンジンの負荷状態を示す空気充填量や吸気管圧力等を用いてもよい。
【００７４】
また、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域の切り換え直後におけるノッキングの発生状態と、抽出周波数帯域の切り換え直前におけるノッキングの発生状態とは、ほぼ同等であると考えられる。すなわち、必要とされる点火時期のリタード量は、抽出周波数帯域の切り換え直前と切り換え直後とで、ほぼ同等であると考えられる。
【００７５】
そこで、点火時期補正部１５は、抽出周波数帯域が切り換えられた後、リタード量保持時間Ｔ２（第２所定期間）が経過するまでの間、抽出周波数帯域の切り換え直前のリタード量を保持する。
ここで、リタード量保持時間Ｔ２は、例えば抽出周波数帯域が切り換えられてから、バックグランドレベルＢＧＬが安定するまでに要するバックグランドレベル安定時間が設定される。
【００７６】
これにより、抽出周波数帯域の切り換え後、バックグランドレベルＢＧＬが安定せず、ノッキングの検出精度が低下した状態において、ノッキングを誤検出することにより、点火時期のリタード量を誤制御することを防止することができる。また、ノッキングの検出不良によって点火時期を進角（点火時期のリタード量の減少）制御することにより、ノッキングが発生することを抑制することができる。
なお、リタード量保持時間Ｔ２の代わりに、所定点火回数（第２所定期間）にわたって、抽出周波数帯域の切り換え直前のリタード量を保持してもよい。
【００７７】
以下、図１、２、９とともに、図１０のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態２に係るフィルタ周波数切り換え部１０の動作について説明する。
まず、フィルタ周波数切り換え部１０は、回転センサ２からのパルス信号の周期に基づいて、エンジンの回転数Ｎを演算する（ステップＳ４１）。
【００７８】
続いて、フィルタ周波数切り換え部１０は、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。
ステップＳ４２において、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以上である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が周波数帯域Ｆａであるか否かを判定する（ステップＳ４３）。
【００７９】
ステップＳ４３において、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が周波数帯域Ｆａである（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を周波数帯域Ｆｂに切り換える（ステップＳ４４）。
次に、フィルタ周波数切り換え部１０は、タイマＴをリタード量保持時間Ｔ２に設定して（ステップＳ４５）、図１０の処理を終了する。
【００８０】
一方、ステップＳ４３において、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が周波数帯域Ｆａでない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、直ちに図１０の処理を終了する。
【００８１】
一方、ステップＳ４２において、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１よりも低い（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ２よりも低いか否かを判定する（ステップＳ４６）。
ステップＳ４６において、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ２よりも低い（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が周波数帯域Ｆｂであるか否かを判定する（ステップＳ４７）。
【００８２】
ステップＳ４７において、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が周波数帯域Ｆｂである（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を周波数帯域Ｆａに切り換えて（ステップＳ４８）、ステップＳ４５に移行する。
【００８３】
一方、ステップＳ４６において、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ２以上である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合、あるいは、ステップＳ４７において、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が周波数帯域Ｆｂでない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、フィルタ周波数切り換え部１０は、直ちに図１０の処理を終了する。
【００８４】
なお、タイマＴは、時間の経過に伴って、所定時間毎に減算していくタイマである。
また、上記の説明では、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域の切り換えが１回であるものを例として示したが、これに限定されず、エンジンの回転数Ｎに応じて抽出周波数帯域を複数回切り換えてもよい。
また、エンジンの運転状態として、エンジンの回転数Ｎを用いたが、これに限定されず、エンジンの負荷状態を示す空気充填量や吸気管圧力等を用いてもよい。
【００８５】
続いて、図１、２とともに、図１１のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態２に係る点火時期補正部１５による点火時期のリタード制御について、マイコン８全体の動作とともに説明する。
まず、バックグランドレベル演算部１２は、所定タイミング毎に、Ａ／Ｄ変換部１１でＡ／Ｄ変換されたピークホールド信号を読み込み、ピークホールド信号のピーク値をピークホールド値ＰＨとして記憶する（ステップＳ５１）。
【００８６】
続いて、バックグランドレベル演算部１２は、記憶したピークホールド値ＰＨを平均化し、上記式（１）によりバックグランドレベルＢＧＬを演算する（ステップＳ５２）。
次に、判定レベル演算部１３は、ステップＳ５２で演算されたバックグランドレベルＢＧＬを増幅し、オフセットを加算して、上記式（２）によりノック判定レベルＪＬを演算する（ステップＳ５３）。
【００８７】
続いて、フィルタ周波数切り換え部１０は、抽出周波数帯域を切り換えてから経過した時間を計測するタイマＴが「０」になっているか、すなわち、前回の抽出周波数帯域の切り換えから、リタード量保持時間Ｔ２が経過したか否かを判定する（ステップＳ５４）。
ステップＳ５４において、タイマＴが「０」（リタード量保持時間Ｔ２が経過したか、あるいは初期状態）である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ノッキング検出部１４は、ピークホールド値ＰＨと、ステップＳ５３で演算されたノック判定レベルＪＬとから、上記式（３）によりノック検出量Ｖｋを演算する（ステップＳ５５）。
【００８８】
次に、ノッキング検出部１４は、ノック検出量Ｖｋが「０」よりも大きいか、すなわち、ノッキングが発生したか否かを判定する（ステップＳ５６）。
ステップＳ５６において、ノック検出量Ｖｋが「０」よりも大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、点火時期補正部１５は、ノッキングが発生したとして、上記式（４）により点火プラグ３の点火時期をリタード制御するためのノックリタード量ΔΘＲを演算する（ステップＳ５７）。
【００８９】
続いて、点火時期補正部１５は、ノックリタード量ΔΘＲに基づいて、上記式（５）により最終ノックリタード量ΘＲを演算し（ステップＳ５８）、図１１の処理を終了する。
一方、ステップＳ５６において、ノック検出量Ｖｋが「０」以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、点火時期補正部１５は、ノッキングが発生していないとして、ステップＳ５８に移行する。
【００９０】
一方、ステップＳ５４において、タイマＴが「０」でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、点火時期補正部１５は、リタード量保持時間Ｔ２が経過していないとして、最終ノックリタード量ΘＲを前回値ΘＲ［ｉ−１］に設定して（ステップＳ５９）、図１１の処理を終了する。
【００９１】
この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置によれば、フィルタ周波数切り換え部１０は、エンジンの回転数Ｎが所定回転数Ｎ１よりも高くなった場合に、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を、周波数帯域Ｆａから周波数帯域Ｆｂに切り換える。また、フィルタ周波数切り換え部１０は、所定回転数Ｎ１からヒステリシス幅Ｎｈｙｓを減算した所定回転数Ｎ２よりも、エンジンの回転数Ｎが低くなった場合に、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域を、周波数帯域Ｆｂから周波数帯域Ｆａに切り換える。
そのため、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が連続して切り換えられることを防止して、抽出周波数帯域の切り換え後におけるノッキングの検出精度が低下した状態が継続することを回避することができる。
したがって、エンジンの運転状態に応じてＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が切り換えられる場合であっても、エンジンのノッキングの有無を高精度に検出することができる。
【００９２】
また、点火時期補正部１５は、ＳＣＦ回路６の抽出周波数帯域が切り換えられた後、リタード量保持時間Ｔ２が経過するまでの間、抽出周波数帯域の切り換え直前のリタード量を保持する。
そのため、抽出周波数帯域の切り換え後、バックグランドレベルＢＧＬが安定せず、ノッキングの検出精度が低下した状態において、ノッキングを誤検出して、点火時期のリタード量を誤制御することを防止することができる。また、ノッキングの検出不良によって点火時期を進角制御することにより、ノッキングが発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置を示すブロック図である。
【図２】図１のマイコンを詳細に示すブロック図である。
【図３】一般的な内燃機関の制御装置において、抽出周波数帯域を切り換えられた場合のバックグランドレベルの変化を示すタイミングチャートである。
【図４】一般的な内燃機関の制御装置において、短い時間間隔でエンジンの回転数と所定回転数とが交差した場合のバックグランドレベルの変化を示すタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置において、短い時間間隔でエンジンの回転数と所定回転数とが交差した場合のバックグランドレベルの変化を示すタイミングチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１に係るフィルタ周波数切り換え部の動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置において、エンジンの回転数が急激に変化した場合の抽出周波数帯域の切り換え処理を示すタイミングチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１に係るフィルタ周波数切り換え部において、エンジンの回転数が急激に変化した場合の動作を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置において、短い時間間隔でエンジンの回転数と所定回転数とが交差した場合のバックグランドレベルの変化を示すタイミングチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態２に係るフィルタ周波数切り換え部の動作を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る点火時期補正部による点火時期のリタード制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
１  ノックセンサ、２  回転センサ（運転状態検出手段）、６  ＳＣＦ回路（フィルタ手段）、１０  フィルタ周波数切り換え部（フィルタ周波数切り換え手段）、１４  ノッキング検出部（ノッキング検出手段）、１５  点火時期補正部（点火時期補正手段）、Ｎ  エンジンの回転数（運転状態）、Ｎ１  所定回転数（所定基準値）、Ｎ２  所定回転数（所定基準値）、Ｔ１  切り換え禁止時間（第１所定期間）、Ｔ２  リタード量保持時間（第２所定期間）。
【図１】
2008267194.tif 000003
【図２】
2008267194.tif 000004
【図３】
2008267194.tif 000005
【図４】
2008267194.tif 000006
【図５】
2008267194.tif 000007
【図６】
2008267194.tif 000008
【図７】
2008267194.tif 000009
【図８】
2008267194.tif 000010
【図９】
2008267194.tif 000011
【図１０】
2008267194.tif 000012
【図１１】
2008267194.tif 000013