(57)【要約】【課題】内燃機関の機種を問わない振動検出センサの出力信号の補正方法、及び振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置を提供する。【解決手段】第１の内燃機関に対して特定の位置に設置したマイクロホンを用いてノッキングが発生した運転状態における第１の内燃機関の騒音レベルを検出しておくと共に、第１の内燃機関に取り付けた第１ノックセンサによって騒音レベルに対応する出力信号を記録し、第２ノックセンサを取り付けた第２の内燃機関をノッキングが発生する条件で運転し、同じマイクロホンを第２の内燃機関に対して第１の内燃機関と同じ位置に設置してその騒音レベルとその時の第２ノックセンサの出力信号を検出し、同じ騒音レベルに対する第２ノックセンサの出力信号のレベルが、第１ノックセンサの出力信号のレベルに一致するように、第２ノックセンサの出力信号のレベルを補正するものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の位置にマイクロホンを設置した状態で第１の内燃機関を運転し、前記マイクロホンによって検出した騒音レベルと前記第１の内燃機関に取り付けた第１の振動検出センサの出力信号とを対応させて記憶しておき、
前記第１の内燃機関と異なる第２の内燃機関に対して、前記第１の内燃機関の場合と同じマイクロホンを前記特定の位置と同じ位置に設置した状態で運転を行い、その騒音レベルを検出すると共に、前記第２の内燃機関の前記第１の内燃機関の場合と同じ位置に取り付けた第２の振動検出センサの出力信号を検出し、
所定の騒音レベルに対する前記第２の振動検出センサの出力信号のレベルが、前記記憶した第１の振動検出センサの出力信号のレベルに一致するように、前記第２の振動検出センサの出力信号のレベルを補正することを特徴とする振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項２】
前記特定の位置が、前記内燃機関から所定の距離だけ離れた内燃機関の周囲の位置であり、所定の運転条件における前記内燃機関の最大又は最小の音圧が測定できる位置であることを特徴とする請求項１に記載の振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項３】
前記所定の距離は、前記マイクロホンに指向性の強いものを使用した場合ほど、距離を大きくしたことを特徴とする請求項２に記載の振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項４】
内燃機関近傍の特定の位置に設置したマイクロホンを使用して、前記内燃機関の機関回転数に応じた音圧レベルを測定する段階と、
測定によって得られた機関回転数に応じた音圧レベルを、機関回転数に応じて予め設定された基準音圧レベルと比較する段階と、
測定音圧レベルが、前記基準音圧レベルより大きい時に前記内燃機関を騒音の大きい内燃機関と判定し、前記基準音圧レベルより小さい時に前記内燃機関を騒音の小さい内燃機関と判定する段階と、
内燃機関に設置した振動検出センサからの出力信号を使用して、前記内燃機関の機関回転数に応じた機関振動の音圧実効値を算出する段階と、
機関回転数に応じて算出した前記音圧実効値を、機関回転数に応じて予め設定された基準音圧実効値と比較する段階と、
算出した前記音圧実効値が、前記基準音圧実効値より大きくかつ前記内燃機関が騒音の小さい内燃機関である時に、前記振動検出センサが高感度と判定する段階と、
前記振動検出センサが高感度と判定された時には、１より小さい値の補正係数を算出すると共に、算出した補正係数を前記音圧実効値に乗算することによって前記音圧実効値を補正する段階と、を備えることを特徴とする振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項５】
内燃機関近傍の特定の位置に設置したマイクロホンを使用して、前記内燃機関の機関回転数に応じた音圧レベルを測定する段階と、
測定によって得られた機関回転数に応じた音圧レベルを、機関回転数に応じて予め設定された基準音圧レベルと比較する段階と、
測定音圧レベルが、前記基準音圧レベルより大きい時に前記内燃機関を騒音の大きい内燃機関と判定し、前記基準音圧レベルより小さい時に前記内燃機関を騒音の小さい内燃機関と判定する段階と、
内燃機関に設置した振動検出センサからの出力信号を使用して、前記内燃機関の機関回転数に応じた機関振動の音圧実効値を算出する段階と、
機関回転数に応じて算出した前記音圧実効値を、機関回転数に応じて予め設定された基準音圧実効値と比較する段階と、
算出した前記音圧実効値が、前記基準音圧実効値より小さくかつ前記内燃機関が騒音の大きい内燃機関である時に、前記振動検出センサが低感度と判定する段階と、
前記振動検出センサが低感度と判定された時には、１より大きい値の補正係数を算出すると共に、算出した補正係数を前記音圧実効値に乗算することによって前記音圧実効値を補正する段階と、を備えることを特徴とする振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項６】
算出した補正係数を算出時の機関回転数に対応させて記憶する段階、及び、
所定の機関回転数における前記振動検出センサの出力信号から算出した音圧実効値に、同じ機関回転数における前記補正係数を読み出して乗算することによって前記音圧実効値を補正する段階と、を更に備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項７】
機関回転数に応じて予め設定された前記基準音圧レベルが、機関回転数に応じて直線的に増大する特性を備えることを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載の振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項８】
機関回転数に応じて予め設定された前記基準音圧レベルが、機関回転数に応じてプロットされたマップ値であることを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載の振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項９】
機関回転数に応じて予め設定された前記基準音圧レベルが、所定の内燃機関の機関回転数に応じて実測した実測値であることを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載の振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項１０】
前記振動検出センサを使用して機関振動の実効値を算出する区間が、燃焼行程にある気筒の上死点から（７２０°ＣＡ／気筒数）の間の区間であることを特徴とする請求項４から９の何れか１項に記載の振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項１１】
前記振動検出センサを使用して機関振動の実効値を算出する区間を可変としたことを特徴とする請求項１０に記載の振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項１２】
機関回転数に応じて予め設定された前記基準音圧実効値が、機関回転数に応じて直線的に増大する特性を備えることを特徴とする請求項４から１１の何れか１項に記載の振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項１３】
機関回転数に応じて予め設定された前記基準音圧実効値が、機関回転数に応じてプロットされたマップ値であることを特徴とする請求項４から１１の何れか１項に記載の振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項１４】
機関回転数に応じて予め設定された前記基準音圧実効値が、ある基準内燃機関の機関回転数に応じて実測した実測値であることを特徴とする請求項４から１１の何れか１項に記載の振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項１５】
前記補正係数が、前記マイクロホンから得られた前記内燃機関の機関回転数に応じた音圧レベルに対して、（音圧レベル／基準音圧レベル）で定められる第１の係数と、前記振動検出センサから得られた前記内燃機関の機関回転数に応じた音圧実効値に対して、（基準音圧実効値／音圧実効値）で定められる第２の係数を乗算したものであることを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載の振動検出センサの出力信号の補正方法。
【請求項１６】
第１の内燃機関近傍の特定の位置に設置したマイクロホンと、
第１と第２の内燃機関本体の同じ位置に設置した第１と第２の振動検出センサと、
第１の内燃機関の機関回転数に応じた第１の音圧レベルを記憶する手段と、
第１の内燃機関の機関回転数に応じた第１の音圧実効値を記憶する手段と、
前記マイクロホンを前記第２の内燃機関の前記特定の位置と同じ位置に設置して、このマイクロホンから得られる前記第２の内燃機関の機関回転数に応じた第２の音圧レベルを測定する手段と、
前記第２の内燃機関の前記第１の内燃機関と同じ位置に取り付けた第２の振動検出センサから得られる前記第２の内燃機関の機関回転数に応じた振動検出値から、第２の音圧実効値を算出する手段と、
機関回転数に応じた第２の音圧レベルの測定値と、同じ回転数における前記第１の音圧レベルの記憶値とを比較する手段と、
機関回転数に応じた第２の音圧実効値の算出値と、同じ回転数における前記第１の音圧実効値の記憶値とを比較する手段、及び、
機関回転数に対応する前記第２前記振動検出センサからの出力信号に乗算する補正係数の算出手段とを備え、この補正係数算出手段は、
前記第２の内燃機関のある機関回転数における前記第２の音圧実効値が、前記第１の音圧実効値より大きく、かつ前記第２の音圧レベルより小さい時には前記補正係数を１より小さい値とすることを特徴とする振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置。
【請求項１７】
第１の内燃機関近傍の特定の位置に設置したマイクロホンと、
第１と第２の内燃機関本体の同じ位置に設置した第１と第２の振動検出センサと、
第１の内燃機関の機関回転数に応じた第１の音圧レベルを記憶する手段と、
第１の内燃機関の機関回転数に応じた第１の音圧実効値を記憶する手段と、
前記マイクロホンを前記第２の内燃機関の前記特定の位置と同じ位置に設置して、このマイクロホンから得られる前記第２の内燃機関の機関回転数に応じた第２の音圧レベルを測定する手段と、
前記第２の内燃機関の前記第１の内燃機関と同じ位置に取り付けた第２の振動検出センサから得られる前記第２の内燃機関の機関回転数に応じた振動検出値から、第２の音圧実効値を算出する手段と、
機関回転数に応じた第２の音圧レベルの測定値と、同じ回転数における前記第１の音圧レベルの記憶値とを比較する手段と、
機関回転数に応じた第２の音圧実効値の算出値と、同じ回転数における前記第１の音圧実効値の記憶値とを比較する手段、及び、
機関回転数に対応する前記第２前記振動検出センサからの出力信号に乗算する補正係数の算出手段とを備え、この補正係数算出手段は、
前記第２の内燃機関のある機関回転数における前記第２の音圧実効値が、前記第１の音圧実効値より小さく、かつ前記第２の音圧レベルより大きい時には前記補正係数を１より大きい値とすることを特徴とする振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置。
【請求項１８】
前記振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置が、更に算出した前記補正係数の記憶手段とを備えていることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置。
【請求項１９】
前記補正係数が、前記マイクロホンから得られた前記内燃機関の機関回転数に応じた第２の音圧レベルを第１の音圧レベルで除算した値と、前記第１の音圧実効値を前記第２の音圧実効値で除算した値の積で表されることを特徴とする請求項１６から１８の何れか１項に記載の振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は振動検出センサの出力信号の補正方法、及び振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置に関し、特に、内燃機関のシリンダブロックに取り付けられた振動検出センサからの出力信号が、内燃機関の同じ程度のノッキング状態に対して同じ値になるように補正する方法、及び同じ値になるような出力信号の補正係数を算出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンを燃料とする内燃機関では、燃焼行程において、点火プラグからの火花でシリンダ内の混合気を着火させて燃焼させるが、着火後の火炎伝播の途中でシリンダ内の圧力が異常に高くなった場合、火炎の伝播が終了する前に混合気の未燃焼部分が自己着火して過激な圧力上昇を生じるノッキング現象が発生し、内燃機関が破損に至ることがある。
【０００３】
そこで、このようなノッキングを抑え、かつ最適なトルクや燃費を実現するための制御であるノックコントロールシステムが従来から提案されている。このノックコントロールシステムでは、ノッキングが内燃機関の現在の運転条件で発生しているか否かを検出するため、内燃機関のシリンダブロックにはノックセンサと呼ばれる振動検出センサが取り付けられており、このノックセンサで検出した内燃機関の振動波形を解析することでノッキングの有無を判定している。
【０００４】
このノックセンサで検出した信号を解析する場合、従来は内燃機関の各燃焼サイクル毎に発生する、振動検出信号のピーク値を用いていた。すなわち、このピーク値が大きい時はノッキングの発生と判定し、ピーク値が小さい時はバックグランドノイズが発生していると判定していた。
【０００５】
ところが、振動検出信号のピーク値の大小によってノッキングの発生を検出する従来の方法では、内燃機関から大きなノイズが発生した場合に、振動検出信号に大きなピーク値が現れ、このピーク値をノッキングの発生と誤判定する場合がある。すなわち、ノッキングの強度判定を行う場合は、各サイクルのノックセンサからの信号のピーク値を使用し、その大小を比較することで行っているが、ノックセンサは振動検出センサであるので、ノッキング以外に内燃機関から発生する様々な振動（例えば、バルブ着座音やインジェクタノイズ）を検出し、また、電気ノイズ等を検出する場合もある。そして、これらのノイズが小さい場合は無視できるが、これらのノイズが何らかの原因で大きくなった場合には、ノックセンサからの振動検出信号のピーク値が大きくなり、入力されたノイズをノッキングと誤判定してしまうことになるのである。
【０００６】
これに対して、前述のようなピーク値によるノッキング判定における誤判定を回避するために、ピーク値ではなくノックセンサからの振動検出信号の実効値を用いることによりノイズの誤判定を回避することができる。また、ノックセンサからの信号の実効値はノッキング音に非常に近い信号であるので、実効値の大小を判定することにより実際に耳に聞こえる音のレベルをノックセンサ信号から決定できる。
【０００７】
ノックセンサからの出力信号は、ノックセンサが同じ内燃機関に同じ状態でとりつけられている場合には、同じ大きさのシリンダブロックの振動に対して同じ信号を出力する。ところが、異なる内燃機関に取り付けられた場合には、同じ大きさの振動に対して同じ信号を出力するとは限らない。これは、ノックセンサの内燃機関への取り付け位置、取り付け方法の違い等による。また、異なる種類のノックセンサを使用する場合もノックセンサからの出力は異なる。
【０００８】
このような問題点に対して、内燃機関の機種別のセンサの信号の入力を統一するための補正を行うものが提案されている。この提案では、内燃機関の機種別の補正係数を机上で検討しておき、内燃機関の機種毎の制御装置（コントロールユニット）内のメモリに記憶させ、ノック強度の計算時にこの補正係数を用いてノックセンサからの信号を補正している（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−１９５８４３号公報（第８頁左欄、図６〜８）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関のノッキングの検出装置では、内燃機関の機種別の補正係数を机上で検討しているので、理論上の補正係数と実際に補正しなければならない値とにズレが生じる可能性があり、同一機種内の個体差によるノックセンサの出力信号の差に対しては、正しい補正係数を使用することができず、同一機種内の個体差には対応することができないという問題点があった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、機種別、同一機種を問わず、異なる内燃機関に対して全て適用することができる振動検出センサの出力信号の補正方法、及び振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明の振動検出センサの出力信号の補正方法の第１の形態は、特定の位置にマイクロホンを設置した状態で第１の内燃機関を運転し、マイクロホンによって検出した騒音レベルと第１の内燃機関に取り付けた第１の振動検出センサの出力信号とを対応させて記憶しておき、第１の内燃機関と異なる第２の内燃機関に対して、第１の内燃機関の場合と同じマイクロホンを特定の位置と同じ位置に設置した状態で運転を行い、その騒音レベルを検出すると共に、第２の内燃機関の第１の内燃機関の場合と同じ位置に取り付けた第２の振動検出センサの出力信号を検出し、所定の騒音レベルに対する第２の振動検出センサの出力信号のレベルが、記憶した第１の振動検出センサの出力信号のレベルに一致するように、第２の振動検出センサの出力信号のレベルを補正することを特徴とするものである。
【００１３】
この場合、前述の特定の位置は、内燃機関から所定の距離だけ離れた内燃機関の周囲の位置とすることができ、所定の運転条件における内燃機関の最大又は最小の音圧が測定できる位置とすることができる。また、マイクロホンに指向性の強いものを使用した場合ほど所定の距離を大きくする。
【００１４】
また、前記目的を達成する本発明の振動検出センサの出力信号の補正方法の第２の形態は、内燃機関近傍の特定の位置に設置したマイクロホンを使用して、内燃機関の機関回転数に応じた音圧レベルを測定する段階と、測定によって得られた機関回転数に応じた音圧レベルを、機関回転数に応じて予め設定された基準音圧レベルと比較する段階と、測定音圧レベルが、基準音圧レベルより大きい時に内燃機関を騒音の大きい内燃機関と判定し、基準音圧レベルより小さい時に内燃機関を騒音の小さい内燃機関と判定する段階と、内燃機関に設置した振動検出センサからの出力信号を使用して、内燃機関の機関回転数に応じた機関振動の音圧実効値を算出する段階、及び機関回転数に応じて算出した音圧実効値を、機関回転数に応じて予め設定された基準音圧実効値と比較する段階の基本的な段階を備えており、更に、算出した音圧実効値が、基準音圧実効値より大きくかつ内燃機関が騒音の小さい内燃機関である時に、振動検出センサが高感度と判定する段階と、振動検出センサが高感度と判定された時には、１より小さい値の補正係数を算出すると共に、算出した補正係数を音圧実効値に乗算することによって前記音圧実効値を補正する段階とを備えることを特徴としている。
【００１５】
更に、前記目的を達成する本発明の振動検出センサの出力信号の補正方法の第３の形態は、第２の形態の基本的な段階に加えて、算出した音圧実効値が、基準音圧実効値より小さくかつ内燃機関が騒音の大きい内燃機関である時に、振動検出センサが低感度と判定する段階と、振動検出センサが低感度と判定された時には、１より大きい値の補正係数を算出すると共に、算出した補正係数を音圧実効値に乗算することによって音圧実効値を補正する段階とを備えることを特徴としている。
【００１６】
更にまた、第２、第３の形態には、算出した補正係数を算出時の機関回転数に対応させて記憶する段階、及び、所定の機関回転数における振動検出センサの出力信号から算出した音圧実効値に、同じ機関回転数における補正係数を読み出して乗算することによって音圧実効値を補正する段階とを加えることができる。
【００１７】
この第２と第３の形態の機関回転数に応じて予め設定された基準音圧レベルと基準音圧実効値は、
（１）機関回転数に応じて直線的に増大する特性を備える、
（２）機関回転数に応じてプロットされたマップ値である、
（３）ある基準内燃機関の機関回転数に応じて実測した実測値である、
の何れかとすることができる。
【００１８】
また、第２の形態では、振動検出センサを使用して機関振動の実効値を算出する区間を、燃焼行程にある気筒の上死点から（７２０°ＣＡ／気筒数）の間の区間とすることができ、この区間は可変区間とすることができる。
【００１９】
そして、前述の補正係数は、マイクロホンから得られた内燃機関の機関回転数に応じた音圧レベルに対して、（音圧レベル／基準音圧レベル）で定められる第１の係数と、振動検出センサから得られた内燃機関の機関回転数に応じた機関振動の音圧実効値に対して、（基準音圧実効値／音圧実効値）で定められる第２の係数を乗算したものとして定めることができる。
【００２０】
一方、前記目的を達成する本発明の振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置は、第１の内燃機関近傍の特定の位置に設置したマイクロホンと、第１と第２の内燃機関の本体に設置した第１と第２の振動検出センサと、第１の内燃機関の機関回転数に応じた第１の音圧レベルを記憶する手段と、第１の内燃機関の機関回転数に応じた第１の音圧実効値を記憶する手段と、マイクロホンを第２の内燃機関の特定の位置と同じ位置に設置して、このマイクロホンから得られる第２の内燃機関の機関回転数に応じた第２の音圧レベルを測定する手段と、第２の内燃機関の第１の内燃機関と同じ位置に取り付けた第２の振動検出センサから得られる第２の内燃機関の機関回転数に応じた振動検出値から第２の音圧実効値を算出する手段と、機関回転数に応じた第２の音圧レベルの測定値と、同じ回転数における第１の音圧レベルの記憶値とを比較する手段と、機関回転数に応じた第２の音圧実効値の算出値と、同じ回転数における第１の音圧実効値の記憶値とを比較する手段、及び、機関回転数に対応する第２の振動検出センサからの出力信号に乗算する補正係数の算出手段とを備えて構成されることを特徴としている。
【００２１】
そして、この補正係数算出手段の第１の形態は、第２の内燃機関のある機関回転数における第２の音圧実効値が、第１の音圧実効値より大きく、かつ第２の音圧レベルより小さい時には補正係数を１より小さい値とすることを特徴としている。また、この補正係数算出手段の第２の形態は、第２の内燃機関のある機関回転数における第２の音圧実効値が、第１の音圧実効値より小さく、かつ第２の音圧レベルより大きい時には補正係数を１より大きい値とすることを特徴としている。
【００２２】
なお、振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置は、更に算出した補正係数の記憶手段とを備えていても良い。また、補正係数は、マイクロホンから得られた内燃機関の機関回転数に応じた第２の音圧レベルを第１の音圧レベルで除算した値と、第１の音圧実効値を第２の音圧実効値で除算した値の積で表すことができる。
【００２３】
本発明の振動検出センサの出力信号の補正方法、及び振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置によれば、異なる内燃機関から出力されたノックセンサ信号を、実際に耳に聞こえる振動音の通りに補正することができ、同じ内燃機関の振動であれば、ノックセンサから同じ出力信号が得られるので、ノッキングの制御を確実に行うことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照することにより、本発明の実施の形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１は、内燃機関１において、本発明の振動検出センサの出力信号の補正方法を行うための一実施例の構成を示す、内燃機関のノック判定装置１０を示すものである。内燃機関１のシリンダブロックには、内燃機関１に発生する燃焼振動を検出する振動検出手段としての振動検出センサ（以後ノックセンサという）２が取り付けられており、このノックセンサ２によって検出された内燃機関１のノック信号がノック判定装置１０に入力される。このノック判定装置１０は、データ解析装置、或いは、電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって構成することができる。
【００２６】
また、内燃機関１の近傍には、内燃機関１の騒音を検出するためのマイクロホン３が設けられている。このマイクロホン１で検出された内燃機関１が発生する騒音の大きさを示す信号は、ノック判定装置１０に入力される。更に、ノック判定装置１０には、内燃機関１の運転状態を示す運転状態パラメータが入力されている。この運転状態パラメータとは、内燃機関１の機関回転数、冷却水温、機関負荷、吸気温度等である。
【００２７】
図２は、図１に示すノック判定装置１０で実施されるノックセンサ２の出力信号の補正方法における基準値の設定方法を示すフローチャートである。この実施例では、基準値を基準内燃機関における実測値としている。即ち、マイクロホンの騒音検出レベルの基準値は、基準内燃機関の周囲に設置する１つのマイクロホン（基準マイクロホン）の検出値を基準とし、ノックセンサからの出力信号の大小を判定する基準値は、この基準内燃機関に取り付けた基準ノックセンサの出力信号のゲート区間における音圧実効値としている。ゲート区間とは、内燃機関のノッキングを検出するための期間のことであり、このゲート区間は内燃機関の燃焼行程の一部を含むように設定される。
【００２８】
例えば、このゲート区間は、燃焼行程にある気筒の上死点から（７２０°ＣＡ／気筒数）の間の区間として設定することができる。このゲート区間は、ノッキングが発生していない状態でも発生する他の振動を避けるように、その区間長を可変とすることができる。そして、このゲート区間をノッキングが発生する範囲に狭めるようにすれば、よりＳ／Ｎの良い信号を得ることができ、基準値が正確なものとなる。
【００２９】
ステップ１０１では、基準内燃機関本体の規定の位置にノックセンサを取り付ける。この内燃機関本体の規定の位置は、例えば、シリンダブロックの中央部とすれば良い。続くステップ１０２では、この基準内燃機関の近傍の特定の位置に基準マイクロホン（以後単にマイクロホンという）を設置する。マイクロホン２は、例えば、図４（ａ）に破線で示す基準内燃機関１の周囲で、マイクロホン２による基準内燃機関１の騒音検出出力が最大になる点、または、最小になる点の何れかとすれば良い。
【００３０】
また、マイクロホン２には、単一指向性のものと鋭指向性のものの何れも使用することができるが、図４（ｂ）に示すように、単一指向性のマイクロホン２を使用した場合の基準内燃機関１からマイクロホン２までの距離をＤ１とすると、鋭指向性のマイクロホン２を使用した場合は、基準内燃機関１からマイクロホン２までの距離は、これより長い距離Ｄ２とする。
【００３１】
基準内燃機関にノックセンサとマイクロホンが設置されると、ステップ１０３において基準内燃機関を規定の運転条件で運転する。この規定の運転条件は、内燃機関にノッキングが発生しない運転条件である。
【００３２】
ステップ１０４ではマイクロホンで検出した基準内燃機関の騒音レベルを基準値として記憶する。この騒音レベルは、基準内燃機関の所定の機関回転数毎に測定して記憶しておいても良い。次のステップ１０５では、ノックセンサからの信号をゲート区間においてサンプリングして読み込む。このノックセンサからの信号も、基準内燃機関の所定の機関回転数毎に測定して記憶しておいても良い。そして、ステップ１０６ではゲート区間における音圧実効値を基準音圧実効値として算出し、次のステップ１０７においてこの基準音圧実効値を記憶する。
【００３３】
このようにして記憶された基準内燃機関の騒音レベルと基準音圧実効値とは、他の内燃機関に取り付けたノックセンサからの出力信号の補正に使用される。なお、他の内燃機関に取り付けたノックセンサからの出力信号を補正する場合に使用するマイクロホンには、基準内燃機関の騒音の測定に使用したマイクロホンと同じものを、基準内燃機関の場合と同じ位置に設置して騒音を検出する。このような内燃機関に取り付けたノックセンサからの出力信号の、本発明における補正方法の一例を次に図３を用いて説明する。
【００３４】
内燃機関に取り付けたノックセンサからの出力信号を補正する場合には、ステップ２０１で内燃機関本体の規定の位置にノックセンサを取り付ける。この内燃機関本体の規定の位置は、基準内燃機関の場合と同じで良く、例えば、シリンダブロックの中央部とすれば良い。続くステップ２０２では、この内燃機関の近傍の特定の位置に基準内燃機関に使用したマイクロホンと同じマイクロホンを設置する。マイクロホンの設置位置は、基準内燃機関に対して設置した位置と同じ位置とする。
【００３５】
内燃機関にノックセンサとマイクロホンが設置されると、ステップ２０３において内燃機関を規定の運転条件で運転する。この規定の運転条件は基準内燃機関の運転条件と同じであり、内燃機関にノッキングが発生しない運転条件である。
【００３６】
ステップ２０４では、マイクロホンで内燃機関の騒音レベルを検出する。この内燃機関の騒音レベルは、内燃機関の所定の機関回転数毎に検出しても良く、この場合には検出値を記憶する。次のステップ２０５では、ノックセンサからの信号をゲート区間においてサンプリングして読み込む。このノックセンサからの信号も、内燃機関の所定の機関回転数毎に測定して記憶しておいても良い。そして、ステップ２０６ではゲート区間における音圧実効値を算出する。このゲート区間は、燃焼気筒の上死点から７２０°／気筒数とすることができるが、ノッキングの発生しない状態で発生する振動を避けるために、これより狭める方向に可変とすることもできる。内燃機関の騒音レベルを、内燃機関の所定の機関回転数毎に検出している場合はこれらを記憶する。
【００３７】
ステップ２０７では、検出した騒音レベルが基準内燃機関における騒音レベルと同じか否かを判定する。騒音レベルが同じである場合はステップ２０８に進み、ステップ２０６で算出した音圧実効値を、基準内燃機関における基準音圧実効値に等しくするような第１の補正係数Ｋ１を算出する。そして、ステップ２１２でこの第１の補正係数Ｋ１を記憶してこのルーチンを終了する。
【００３８】
一方、ステップ２０７の判定で、検出した騒音レベルが基準内燃機関における騒音レベルに等しくない場合はステップ２０９に進む。ステップ２０９では、検出した騒音レベルを基準値で除算して、第２の補正係数Ｋ２を算出する。次のステップ２１０では、基準音圧実効値の読み出し値にこの第２の補正係数Ｋ２を乗算して基準音圧実効値を補正し、補正基準音圧実効値を算出する。この補正基準音圧実効値は、検出した騒音レベルが基準値よりも大きい時には大きくなり、小さい時には小さくなる。
【００３９】
そして、ステップ２１１では、ステップ２０６で算出した音圧実効値を、ステップ２１０で算出した補正基準音圧実効値に等しくするような第１の補正係数Ｋ１を算出する。そして、ステップ２１２でこの第１の補正係数Ｋ１を、図１に示したノック判定装置１０の何れかのメモリの中に記憶してこのルーチンを終了する。なお、騒音レベルの基準値及び基準音圧実効値を内燃機関の所定の機関回転数毎に測定して記憶してある場合は、ステップ２０７からステップ２１２の手順を機関回転数毎に繰り返し、機関回転数毎の第１の補正係数Ｋ１をメモリに記憶するようにすれば良い。
【００４０】
このようにして第１の補正係数Ｋ１が算出されてメモリに記憶されると、測定に使用したマイクロホン３はノック判定装置１０から取り外される。そして、以後は、ノック判定装置１０は、ノックセンサ２からの出力信号の音圧実効値を、この第１の補正係数Ｋ１で補正した値に基づいてノッキングの有無を判定する。また、第１の補正係数が内燃機関の機関回転数毎に算出する場合は、内燃機関の機関回転数に応じた第１の補正係数でノックセンサ２からの出力信号の音圧実効値を補正すれば良い。
【００４１】
この結果、ノックセンサ２からの出力信号の音圧実効値が、ノックセンサの感度に合わせて補正されるので、ノック判定装置１０におけるノッキングの判定を正確に行うことができるようになる。
【００４２】
図５（ａ）は、図１に示したノック検出装置１０の中に設けられた、本発明の補正係数算出装置２０の一実施例の構成を示すブロック構成図である。補正係数算出装置２０は、振動検出センサの出力信号を補正するための補正係数Ｋを算出するものである。補正係数算出装置２０には、ノックセンサ２の出力信号、マイクロホン３の出力信号、及び機関の回転数センサＳＮからの機関回転数信号ＮＥが入力される。補正係数算出装置２０の内部には、入力された信号を装置内部で処理できる信号に変換したり、補正係数Ｋを出力する入出力インタフェース（図にはＩ／Ｆと略記）２１、データを一時的に記憶するＲＡＭ２２、固定データやプログラム等が記憶されたＲＯＭ２６、ノックセンサ２からの入力信号の周波数を制限するフィルタ９、及び、補正係数の算出を行うＣＰＵ２５等があり、それぞれ内部バス２６によって相互に接続されている。
【００４３】
図５（ｂ）は（ａ）に示した補正係数算出装置２０の内部の機能をブロックで示す構成図である。補正係数算出装置２０の内部には、マイク音圧基準値記憶手段４と基準音圧実効値記憶手段５、マイク音圧測定手段６、マイク音圧比較手段７、音圧実効値比較手段８、フィルタ手段９、補正係数Ｋ１の算出手段１１、回転数毎の補正係数記憶手段１２、ゲート区間設定手段１３、および音圧実効値算出手段１４がある。
【００４４】
マイク音圧基準値記憶手段４と基準音圧実効値記憶手段５とはＲＯＭ２３に設けられているものである。マイク音圧基準値記憶手段４には、マイクロホン３が検出した騒音レベルの判定基準となる騒音レベル（以後マイク音圧という）の基準値が、この実施例では所定の機関回転数毎に記憶されている。また、基準音圧実効値記憶手段５には、ノックセンサ２からの出力信号の実効値の大小を判定する基準音圧実効値が、この実施例では所定の機関回転数毎に記憶されている。
【００４５】
マイク音圧基準値記憶手段４に記憶されるマイク音圧の機関回転数に応じた基準値としては、図８（ａ）に示すように、機関回転数に応じて直線的に増大する特性を基準値とする方法、図８（ｂ）に示すように、機関回転数に応じてプロットしたマップ値を基準値とする方法、及び図８（ｃ）に示すように、ある基準内燃機関の機関回転数に応じて実測した実測値を基準値とする方法がある。本発明の実施例においては、マイクロホン３が検出したマイク音圧が、このマイク音圧の基準値より大きい時は、内燃機関が騒音の多い機関であり、マイク音圧の基準値よりも小さい時は、内燃機関が騒音の小さい機関であると判定している。
【００４６】
一方、基準音圧実効値記憶手段５に記憶される機関回転数に応じた回転基準音圧実効値としては、図９（ａ）に示すように、機関回転数に応じて直線的に増大する特性を基準値とする方法、図９（ｂ）に示すように、機関回転数に応じてプロットしたマップ値を基準値とする方法、及び図９（ｃ）に示すように、ある基準内燃機関の機関回転数に応じて実測した実測値を基準値とする方法がある。本発明の実施例においては、ノックセンサ２が検出した出力のゲート区間における音圧実効値が、この基準音圧実効値より大きい時は、ノックセンサ２の感度が良好の高感度であり、基準音圧実効値よりも小さい時は、ノックセンサ２の感度が悪い低感度であると判定している。
【００４７】
マイク音圧測定手段６はマイクロホン３の出力信号から、その時の機関回転数に応じたマイク音圧を測定するものである。マイク音圧測定手段６で測定されたマイク音圧はマイク音圧比較手段７に入力される。マイク音圧比較手段７には、マイク音圧基準値記憶手段４からのマイク音圧基準値が入力されるようになっており、現在の機関回転数に対応するマイク音圧基準値と測定されたマイク音圧とが比較される。
【００４８】
一方、ノックセンサ２で検出された振動検出出力はフィルタ手段９で周波数を調整された後に音圧実効値算出手段１４に入力される。また、ゲート区間設定手段１３では、入力される内燃機関の運転状態パラメータに基づいて、ノッキングを判定するゲート区間を算出し、これを音圧実効値算出手段１４に入力する。音圧実効値算出手段１４は、ゲート区間設定手段１３から入力されるゲート区間において、ノックセンサの出力信号から音圧実効値を算出する。音圧実効値算出手段１４で算出された音圧実効値は音圧実効値比較手段８に入力される。音圧実効値比較手段８には基準音圧実効値記憶手段５が接続されており、この時の機関回転数に応じた基準音圧実効値と、算出された音圧実効値とが比較される。
【００４９】
マイク音圧比較手段７における比較結果と、音圧実効値比較手段８における比較結果は補正係数Ｋ１の算出手段１１に入力され、ここで、ノックセンサの出力信号の実効値の補正係数Ｋが、この内燃機関の機関回転数に対応して算出される。補正係数Ｋの算出手段１１で算出されたノックセンサの出力信号の実効値の補正係数Ｋ１は、機関回転数毎に補正係数記憶手段１２に入力されて記憶される。機関回転数毎の補正係数記憶手段１２に記憶された補正係数Ｋは、図１に示したノック判定装置１０の別のメモリに移植されるか、或いは、補正係数Ｋの算出後は不要となるマイクロホン３が取り除かれた補正係数算出装置２０の補正係数記憶手段１２に記憶されたまま残る。
【００５０】
補正係数Ｋの算出後、補正係数算出装置２０がそのまま残る場合は、図５（ｂ）に示すように、補正係数記憶手段１２に機関回転数ＮＥの入力に応じた補正係数Ｋを出力させる機能を設けば良い。そして、補正係数記憶手段１２からの補正係数Ｋを、音圧実効値算出手段１４からのこの機関回転数における音圧実効値と乗算器１５において乗算すれば、この機関回転数における補正された音圧実効値を得ることができる。
【００５１】
ここで、ノックセンサ２の出力信号の補正係数算出装置２０によるノックセンサ２の出力補正値の算出方法の一実施例を、図６に示すフローチャートにより説明する。なお、図６に示すフローチャートの手順は、内燃機関の或る機関回転数におけるノックセンサの出力補正係数Ｋの算出方法のみを示すものである。この手順が終了すると、内燃機関の機関回転数が所定回転数だけ増大され、図６のフローチャートの手順と全く同じ手順で、次の機関回転数に応じた内燃機関のノックセンサ２の出力信号の補正係数Ｋを算出する。算出した各機関回転数の内燃機関のノックセンサ２の出力信号の補正係数Ｋは、図５（ｂ）に示した回転数毎の補正係数記憶手段１２に順次記憶していく。
【００５２】
ステップ３０１では、マイクロホンを使用してこの機関回転数における内燃機関が発生する騒音をマイク音圧として測定する。そして、次のステップ３０２では、測定したマイク音圧がマイク音圧基準値を越えているか否かを判定する。このマイク音圧基準値は、図５（ｂ）で説明したマイク音圧基準値記憶手段４から読み出したものである。マイク音圧基準値記憶手段４には図８（ａ）〜（ｃ）に示す何れかの特性が記憶されており、この時の機関回転数に対応するマイク音圧基準値が読み出される。
【００５３】
そして、測定したマイク音圧が基準値よりも大きい時は、ステップ３０３に進んでこの内燃機関は騒音の多い機関であると判定してステップ３０５に進む。一方、ステップ３０２で、マイク音圧が基準値以下と判定した時はステップ３０４に進み、ここでこの内燃機関は騒音の少ない機関であると判定してステップ３０５に進む。
【００５４】
ステップ３０５では、ノックセンサの出力信号からノッキングが発生していない通常状態におけるゲート区間において音圧実効値を算出する。このゲート区間は、燃焼気筒の上死点から７２０°／気筒数とすることができるが、ノッキングの発生しない状態で発生する振動を避けるために、これより狭める方向に可変とすることもできる。ステップ３０５で音圧実効値を算出した後はステップ３０６に進み、算出した音圧実効値が基準音圧実効値よりも大きいか否かを判定する。この音圧実効値は、図５（ｂ）の基準音圧実効値記憶手段５から読み出したものである。基準音圧実効値記憶手段５には図９（ａ）〜（ｃ）に示す何れかの特性が記憶されており、この時の機関回転数に対応する基準音圧実効値が読み出される。そして、ステップ３０６で音圧実効値が基準音圧実効値よりも大きいと判定した時はステップ３０７に進んで、この内燃機関が騒音の多い機関か否かを判定する。また、ステップ３０６で音圧実効値が基準音圧実効値以下であると判定した時はステップ３１０に進んで、この内燃機関が騒音の多い機関か否かを判定する。
【００５５】
ステップ３０７の判定で内燃機関が騒音の小さい機関と判定した場合はステップ３０８に進み、ノックセンサが高感度であると判定し、この機関回転数における補正係数Ｋを次式（Ａ）で算出する。
【００５６】
Ｋ＝（ｂ÷ａ）×（ｄ÷ｃ）  ……（Ａ）
ここで、符号ａとｂは、図１０（ａ），（ｂ）に示すマイク音圧基準値と測定されたマイク音圧、符号ｃとｄは図１１（ａ），（ｂ）に示す算出された音圧実効値と基準音圧実効値である。従って、ステップ３０８で計算される補正係数Ｋは、図１０（ｂ）の符号ａ，ｂが示す値と図１１（ｂ）の符号ｃ，ｄが示す値を使用して計算されるので、１よりも小さな値となる。
【００５７】
そして、算出した補正係数Ｋをステップ３１３において、この時の機関回転数に関連付けて記憶する。この時の記憶先は図５（ｂ）で説明した回転数毎の補正係数記憶手段１２である。
【００５８】
一方、ステップ３０７の判定で内燃機関が騒音の大きい機関と判定した場合はステップ３０９に進み、ノックセンサが通常感度であると判定し、この機関回転数における補正係数Ｋを１としてステップ３１３に進む。これは、式（Ａ）の算出が、図１０（ａ）の符号ａ，ｂが示す値（ｂ／ａ＞１）と、図１１（ｂ）の符号ｃ，ｄが示す値（ｄ／ｃ＜１）を使用して計算されるので、計算結果がほぼ１となるからである。そして、算出した補正係数Ｋをステップ３１３において、この時の機関回転数に関連付けて記憶してこのルーチンを終了する。
【００５９】
また、音圧実効値が基準音圧実効値以下の場合に進むステップ３１０の判定で内燃機関が騒音の大きい機関と判定した場合はステップ３１１に進み、ノックセンサが低感度であると判定し、この機関回転数における補正係数Ｋを前述の式（Ａ）で算出する。ステップ３１１で計算される補正係数Ｋは、図１０（ａ）の符号ａ，ｂが示す値と図１１（ａ）の符号ｃ，ｄが示す値を使用して計算されるので、１よりも大きな値となる。そして、算出した補正係数Ｋをステップ３１３において、この時の機関回転数に関連付けて記憶してこのルーチンを終了する。
【００６０】
一方、ステップ３１１の判定で内燃機関が騒音の小さい機関と判定した場合はステップ３１２に進み、ノックセンサが通常感度であると判定し、この機関回転数における補正係数Ｋを１としてステップ３１３に進む。これは、式（Ａ）の算出が、図１０（ｂ）の符号ａ，ｂの値（ｂ／ａ＜１）と、図１１（ａ）の符号ｃ，ｄの値（ｄ／ｃ＞１）を使用して計算されるので、計算結果がほぼ１となるからである。そして、算出した補正係数Ｋをステップ３１３において、この時の機関回転数に関連付けて記憶してこのルーチンを終了する。
【００６１】
以上のようにして機関回転数毎にノックセンサ２の出力信号の音圧実効値の補正係数Ｋが算出された後は、この補正係数Ｋをノックセンサ２の出力信号の音圧実効値に乗算することにより、ノックセンサ２の出力信号の音圧実効値を補正することができ、正確なノッキングの判定を行うことができる。この手順を図７のフローチャートを用いて説明する。
【００６２】
ステップ４０１では内燃機関の機関回転数ＮＥを読み込み、次のステップ４０２では、ノックセンサ２の出力信号からゲート区間における音圧実効値を算出する。次いで、ステップ４０１で読み込んだ機関回転数に応じた補正係数Ｋを読み出してステップ４０４に進む。ステップ４０４では、ステップ４０２で算出した音圧実効値にステップ４０３で読み出した補正係数Ｋを乗算して、補正音圧実効値を算出する。
【００６３】
そして、ステップ４０５において、補正音圧実効値をノック判定値と比較し、（補正音圧実効値）＞（ノック判定値）の場合はステップ４０６に進み、内燃機関にノッキングが発生したと判定してこのルーチンを終了する。一方、ステップ４０５の判定が（補正音圧実効値）≦（ノック判定値）の場合はステップ４０７に進み、内燃機関にノッキングは発生していないと判定してこのルーチンを終了する。
【００６４】
以上のように、本発明のノックセンサの出力信号の補正方法、及びノックセンサの出力信号の補正係数算出装置によって、機関の回転数毎に算出された補正係数Ｋを、ノックセンサの出力信号の音圧実効値に乗算することにより、ノックセンサから得られる音圧実効値が常に正しいものとなるので、内燃機関にノッキングが発生したか否かの判定を正確に行うことができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の振動検出センサの出力信号の補正方法、及び振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置によれば、次のような効果がある。
（１）マイクロホンで取得した音圧データによりノックセンサの出力信号を補正しているので、同じ音量の内燃機関に対して、同じ音量のノックセンサの出力信号の実効値を算出することができ、ノッキングの判定が正確に行える。
（２）マイクロホンの設置位置をいくつかのパターンから選択することにより、異なる内燃機関の場合でも精度良く音圧を測定することが可能となる。
（３）予め記憶されている音圧実効値の補正係数を内燃機関の機関回転数に応じてノックセンサの出力信号に乗算して補正することによって、ノックセンサの出力信号を内燃機関の種類、種別に関係なく同じ基準で比較することができるので、ノックセンサの出力信号が常に信頼のおけるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動検出センサの出力信号の補正方法が実施される内燃機関のノック判定装置の構成を示す構成図である。
【図２】図１に示すノック判定装置で実施される振動検出センサの出力信号の補正方法の中の、基準値の設定方法を示すフローチャートである。
【図３】図１に示すノック判定装置で実施される振動検出センサの出力信号の補正方法の中の、本発明の実施例に係る振動検出センサの出力信号の補正方法を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は図１のノック判定装置におけるマイクロホンの設置位置を説明する図、（ｂ）は（ａ）に示すマイクロホンに単一指向性のマイクロホンを使用した場合と鋭指向性のマイクロホンを使用した場合の、マイクロホンの内燃機関からの設置位置の相違を説明する図である。
【図５】（ａ）は本発明の振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置の一実施例の構成を示すブロック構成図、（ｂ）は（ａ）の振動検出センサの出力信号の補正係数算出装置の内部の機能を示すブロック構成図である。
【図６】図５の装置における振動検出センサの出力補正値の算出方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の方法、及び装置で算出された補正係数を使用して内燃機関のノッキングを判定する手順を説明するフローチャートである。
【図８】図６のフローチャートにおける騒音の多いエンジンと騒音の少ないエンジンの判定基準値の例を示すものであり、（ａ）は判定基準値が機関回転数に対して直線的に増大するように設定された例を示す線図、（ｂ）は判定基準値が機関回転数に対して予め定められた値にプロットされた例を示す線図、（ｃ）は判定基準値がある基準内燃機関における実測値である例を示す線図である。
【図９】図６のフローチャートにおけるノックセンサの振動実効値の大小を判定する基準値の例を示すものであり、（ａ）は基準音圧実効値が機関回転数に対して直線的に増大するように設定された例を示す線図、（ｂ）は基準音圧実効値が機関回転数に対して予め定められた値にプロットされた例を示す線図、（ｃ）は基準音圧実効値がある基準内燃機関における実測値である例を示す線図である。
【図１０】（ａ）は騒音の大きいエンジンにおいてマイクロホンの音圧が大きい場合の補正値の算出方法を示す図、（ｂ）は騒音の小さいエンジンにおいてマイクロホンの音圧が小さい場合の補正値の算出方法を示す図である。
【図１１】（ａ）は、出力が小さい振動検出センサのセンサ出力の実効値が小さい場合の補正値の算出方法を示す図、（ｂ）は、出力が大きい振動検出センサのセンサ出力の実効値が大きい場合の補正値の算出方法を示す図である。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…振動検出手段（ノックセンサ）
３…マイクロホン
４…マイク音圧基準値記憶手段
５…基準音圧実効値記憶手段
６…マイク音圧測定手段
７…マイク音圧比較手段
８…音圧実効値比較手段
９…フィルタ（フィルタ手段）
１０…ノック判定装置
１１…補正係数算出手段
１２…回転数毎の補正係数記憶手段
１３…ゲート区間設定手段
１４…音圧実効値算出手段
【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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