(57)【要約】【課題】一部気筒運転と、全気筒運転との切換が可能な内燃機関で発生するノッキングを正確に判定し、その判定結果に基づく適切なノッキング抑制制御を実行することができるノック制御装置を提供する。【解決手段】全気筒運転中は、第１マップ値ＡＭＰＧＬ１が算出され（Ｓ３４）、ゲイン係数ＧＡＭＰは第１マップ値ＡＭＰＧＬ１に設定される（Ｓ３５）。一部気筒運転中は、第２マップ値ＡＭＰＧＣＳが算出され（Ｓ３２）、ゲイン係数ＧＡＭＰは第２マップ値ＡＭＰＧＣＳに設定される（Ｓ３３）。同一のエンジン運転状態においては、第２マップ値ＡＭＰＧＣＳは、第１マップ値ＡＭＰＧＬ１より小さな値に設定される。ゲイン係数ＧＡＭＰをノイズレベルに乗算することにより、ノッキング判定閾値ＫＬＶＬが算出される。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有し、該複数の気筒の一部の気筒を作動させる一部気筒運転と、全気筒を作動させる全気筒運転との切換が可能な内燃機関のノック制御装置において、
前記機関に装着されたノックセンサと、
該ノックセンサの出力に基づいて、ノッキングを判定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、
前記ノックセンサの出力を信号のレベルと、前記判定レベルとを比較し、この比較結果に基づいて、ノッキングを判定するノッキング判定手段と、
該ノッキング判定手段による判定結果に応じて、前記機関の作動パラメータを制御する制御手段とを備え、
前記判定レベル設定手段は、前記一部気筒運転においては、前記全気筒運転時より、前記判定レベルをより小さな値に設定することを特徴とする内燃機関のノック制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のノック制御装置に関し、特に複数気筒の一部の気筒のみを作動させる一部気筒運転と、全気筒を作動させる全気筒運転との切換が可能な内燃機関のノック制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波振動を検出するノックセンサを内燃機関に装着し、そのノックセンサの出力信号に基づいてノッキングを判定する手法は、従来より知られている。例えば特許文献１には、以下のような判定手法が示されている。
【０００３】
まずノッキングが発生していない状態において、ノックセンサによりノイズレベルＶＮＯＩＳＥを検出し、このノイズレベルに機関運転状態に応じて設定される判定ゲインＧＡＭＰを乗算することにより、ノック判定閾値が算出される。そして、ノックセンサ出力を示す信号のレベルがノック判定閾値を越えたとき、ノッキング発生と判定される。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２８４４４１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の手法を、複数気筒の一部の気筒を作動させる一部気筒運転と、全気筒を作動させる全気筒運転との切換が可能な内燃機関で発生するノッキングの判定に適用すると以下のような問題点があった。
【０００６】
すなわち、ノックセンサから出力される信号レベルが、全気筒運転時の方が一部気筒運転時より大きくなる傾向があり、全気筒運転中に検出されたノイズレベルに基づいてノック判定閾値を設定すると、一部気筒運転中においてはノック判定閾値が大きすぎて実際にノッキングが発生しても、それを検出できない。また逆に一部気筒運転中に検出されたノイズレベルに基づいてノック判定閾値を設定すると、全気筒運転中においてはノック判定閾値が小さすぎて、ノッキングが発生していないのに、ノッキング発生と誤判定する場合があった。
【０００７】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、一部気筒運転と、全気筒運転との切換が可能な内燃機関で発生するノッキングを正確に判定し、その判定結果に基づく適切なノッキング抑制制御を実行することができるノック制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、複数の気筒を有し、該複数の気筒の一部の気筒を作動させる一部気筒運転と、全気筒を作動させる全気筒運転との切換が可能な内燃機関のノック制御装置において、前記機関に装着されたノックセンサ（１１）と、該ノックセンサ（１１）の出力に基づいて、ノッキングを判定するための判定レベル（ＫＬＶＬ）を設定する判定レベル設定手段と、前記ノックセンサの出力を信号のレベル（ＫＮＣ，ＫＳＭＡＸ）と、前記判定レベル（ＫＬＶＬ）とを比較し、この比較結果に基づいて、ノッキングを判定するノッキング判定手段と、該ノッキング判定手段による判定結果に応じて、前記機関の作動パラメータ（点火時期）を制御する制御手段とを備え、前記判定レベル設定手段は、前記一部気筒運転においては、前記全気筒運転時より、前記判定レベル（ＫＬＶＬ）をより小さな値に設定することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、ノックセンサの出力に基づいて、ノッキングを判定するための判定閾値が設定され、ノックセンサの出力と、前記判定閾値とが比較され、この比較結果に基づいて、ノッキングの判定が行われ、その判定結果に応じて、機関の作動パラメータが制御される。ここで、前記判定閾値は、一部気筒運転においては、全気筒運転時より、判定閾値をより小さな値に設定されるので、一部気筒運転時及び全気筒運転時のいずれにおいても、正確なノッキング判定を行い、適切なノッキング抑制制御を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。Ｖ型６気筒の内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、＃１，＃２及び＃３気筒が設けられた右バンクと、＃４，＃５及び＃６気筒が設けられた左バンクとを備え、右バンクには＃１〜＃３気筒を一時的に休止させるための気筒休止機構３０が設けられている。図２は、気筒休止機構３０を油圧駆動するための油圧回路とその制御系を示す図であり、この図も図１と合わせて参照する。
【００１１】
エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３には、スロットル弁３の開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ４が設けられており、その検出信号が電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給される。
【００１２】
燃料噴射弁６は図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００１３】
スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号はＥＣＵ５に供給される。また、吸気管内絶対圧センサ７の下流には吸気温（ＴＡ）センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号をＥＣＵ５に供給する。
【００１４】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１０が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１０は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（６気筒エンジンではクランク角１２０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）でＣＲＫパルスを発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらの信号パルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。
【００１５】
気筒休止機構３０は、エンジン１の潤滑油を作動油として使用し、油圧駆動される。オイルポンプ３１により加圧された作動油は、油路３２及び吸気側油路３３ｉ，排気側油路３３ｅを介して、気筒休止機構３０に供給される。油路３２と、油路３３ｉ及び３３ｅとの間に、吸気側電磁弁３５ｉ及び排気側電磁弁３５ｅが設けられており、これらの電磁弁３５ｉ，３５ｅはＥＣＵ５に接続されてその作動がＥＣＵ５により制御される。
【００１６】
油路３３ｉ，３３ｅには、作動油圧が所定閾値より低下するとオンする油圧スイッチ３４ｉ，３４ｅが設けられており、その検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。また、油路３２の途中には、作動油温ＴＯＩＬを検出する作動油温センサ３３が設けられており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。
【００１７】
気筒休止機構３０の具体的な構成例は、例えば特開平１０−１０３０９７号公報に示されており、本実施形態でも同様の機構を用いている。この機構によれば、電磁弁３５ｉ，３５ｅが閉弁され、油路３３ｉ，３３ｅ内の作動油圧が低いときは、各気筒（＃１〜＃３）の吸気弁及び排気弁が通常の開閉作動を行う一方、電磁弁３５ｉ，３５ｅが開弁され、油路３３ｉ，３３ｅ内の作動油圧が高くなると、各気筒（＃１〜＃３）の吸気弁及び排気弁が閉弁状態を維持する。すなわち、電磁弁３５ｉ，３５ｅの閉弁中は、全ての気筒を作動させる全気筒運転が行われ、電磁弁３５ｉ，３５ｅを開弁させると、＃１〜＃３気筒を休止させ、＃４〜＃６気筒のみ作動させる一部気筒運転が行われる。
【００１８】
エンジン１の各気筒毎に設けられた点火プラグ１２は、ＥＣＵ５に接続されており、点火プラグ１２の駆動信号、すなわち点火信号がＥＣＵ５から供給される。
エンジン１の適宜の位置に、高周波振動を検出するノックセンサ１１が装着されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。
【００１９】
ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、前記燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。ＥＣＵ５は、各種センサの検出信号に基づいて、燃料噴射弁６の開弁時間、点火時期などを制御するとともに、電磁弁３５ｉ，３５ｅの開閉を行って、エンジン１の全筒運転と、休筒運転との切り換え制御を行う。
さらにＥＣＵ５は、ノックセンサ１１の出力信号に基づいてノッキングの判定を行い、その判定結果に応じて点火時期の補正を行う。
【００２０】
図３は、ＥＣＵ５の回路の一部であって、ノックセンサ１１の出力信号に基づいてノッキング判定を行う回路の構成を示すブロック図である。すなわち、ＥＣＵ５は、アナログ回路部２１と、入出力インタフェース回路２２と、ＣＰＵ２３とを有し、アナログ回路部２１には、フィルタ２４、増幅回路２５、Ａ／Ｄ変換回路２６、コンパレータ２７、及びＤ／Ａ変換回路２８が設けられている。
【００２１】
ノックセンサ出力信号は、フィルタ２４で高域成分が除かれ、増幅回路２５により増幅されて、Ａ／Ｄ変換回路２６及びコンパレータ２５に入力される。Ａ／Ｄ変換回路２６は、入力信号をディジタル信号に変換する。そのディジタル信号は、入出力インタフェース回路２２を介してＣＰＵ２３に入力される。ＣＰＵ２３は、後述するようにノイズゲート期間中のノックセンサ出力をノイズレベルＶＮＯＩＳＥとして検出し、ノイズレベルＶＮＯＩＳＥに応じて判定閾値ＫＬＶＬを算出する。ＣＰＵ２３は、判定閾値ＫＬＶＬに相当するディジタル信号を入出力インタフェース回路２２を介して、Ｄ／Ａ変換回路２６に供給する。Ｄ／Ａ変換回路２６は、判定閾値ＫＬＶＬに相当するディジタル信号をアナログ信号に変換し、コンパレータ２７に供給する。コンパレータ２７は、判定閾値ＫＬＶＬと，増幅回路２５の出力信号ＳＫＮＫのレベル（以下「ノックレベル」という）ＫＮＣとを比較し、ノックレベルＫＮＣが判定閾値ＫＬＶＬを越えたとき、パルスを出力する。ノッキング発生を示すパルスは、入出力インタフェース回路２２を介してＣＰＵ２３に入力される。
【００２２】
本実施形態では、図４に示すように、１ＴＤＣ期間（１つのＴＤＣパルスの発生時点から次にＴＤＣパルスの発生時点までの期間）中に、ノッキング判定を行うノックゲート期間と、ノイズレベルＶＮＯＩＳＥを検出するノイズゲート期間とが設定されている。そして、ノックゲート期間中に、ノックレベル（増幅回路２４の出力信号ＳＫＮＫのレベル）ＫＮＣが判定閾値ＫＬＶＬを超えると、ノッキング発生と判定される。
【００２３】
図５は、ＣＰＵ２３において実行されるノッキング判定処理のフローチャートである。この処理は、ＣＲＫパルスの発生に同期して実行される。
ステップＳ１３では、今回の処理がノイズゲート期間中か否かを判別し、ノイズゲート期間中であるときは、ノイズレベルＶＮＯＩＳＥを検出する（ステップＳ１４）。ノイズゲート期間中でないときは、ステップＳ１４をスキップして、ステップＳ１５に進む。
【００２４】
ステップＳ１５では、図６に示すＧＡＭＰ算出処理を実行し、ゲイン係数ＧＡＭＰを算出する。後述するステップＳ１８において、ノイズレベルＶＮＯＩＳＥにゲイン係数ＧＡＭＰを乗算することにより、判定閾値ＫＬＶＬが算出される。
【００２５】
図６のステップＳ３１では、気筒休止フラグＦＣＳＴＰＩＧが「１」であるか否かを判別する。気筒休止フラグＦＣＳＴＰＩＧは、＃１〜＃３気筒を休止させる一部気筒運転が行われるとき「１」に設定される。ステップＳ３１の答が否定（ＮＯ）であって、全気筒運転中であるときは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じてＡＭＰＧＬ１マップ（図示せず）を検索し、第１マップ値ＡＭＰＧＬ１を算出する（ステップＳ３４）。ＡＭＰＧＬ１マップは、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが増加するほど、第１マップ値ＡＭＰＧＬ１が増加するように設定されている。続くステップＳ３５では、ゲイン係数ＧＡＭＰを第１マップ値ＡＭＰＧＬ１に設定して、本処理を終了する。
【００２６】
一方、ステップＳ３１の答が肯定（ＹＥＳ）であって、一部気筒運転中であるときは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じてＡＭＰＧＣＳマップ（図示せず）を検索し、第２マップ値ＡＭＰＧＣＳを算出する（ステップＳ３２）。ＡＭＰＧＣＳマップは、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが増加するほど、第２マップ値ＡＭＰＧＣＳが増加するように設定されている。また同一のエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡにおいては、第２マップ値ＡＭＰＧＣＳは、第１マップ値ＡＭＰＧＬ１より小さな値に設定されている。
続くステップＳ３３では、ゲイン係数ＧＡＭＰを第２マップ値ＡＭＰＧＣＳに設定して、本処理を終了する。
【００２７】
図５に戻り、ステップＳ１６では、使用中の燃料のオクタン価推定値ＫＲＯＮに応じて、図７に示すＫＡＧＲＯＮテーブルを検索し、ゲイン補正係数ＫＡＧＲＯＮを算出する。オクタン価推定値ＫＲＯＮの算出手法は、後述する。
ステップＳ１７では、ステップＳ１５で算出したゲイン係数ＧＡＭＰにゲイン補正係数ＫＡＧＲＯＮを乗算したものを、新たにゲイン係数ＧＡＭＰとし、次いで、下記式（１）にノイズレベルＶＮＯＩＳＥ及びゲイン係数ＧＡＭＰを適用することにより、判定閾値ＫＬＶＬを算出する（ステップＳ１８）。
ＫＬＶＬ＝ＶＮＯＩＳＥ×ＧＡＭＰ                              （１）
【００２８】
このようにして算出される判定閾値ＫＬＶＬは、上述したようにアナログ信号に変換されてコンパレータ２７に供給される。
ステップＳ１９では、ノックゲート期間中にコンパレータ２７からパルスが出力されたか否かを判別し、出力されたときは、ノッキング発生と判定してノッキングフラグＦＫＮＯＣＫを「１」に設定する（ステップＳ２１）。ステップＳ１９の答が否定（ＮＯ）であるときは、ノッキングフラグＦＫＮＯＣＫを「０」に設定する（ステップＳ２０）。
【００２９】
図８は、エンジン回転数ＮＥの変化に対する、ノックレベルＫＮＣ及び判定閾値ＫＬＶＬの変化を示す図である。同図において、実線Ｌ１及びＬ３は、ノッキング発生時のノックレベルＫＮＣを示し、実線Ｌ１は全気筒運転中のノックレベルに対応し、実線Ｌ３は一部気筒運転中のノックレベルに対応する。また破線Ｌ２及びＬ４は、ノイズレベルＶＮＯＩＳＥを示し、破線Ｌ２は全気筒運転中のノイズレベルに対応し、破線Ｌ４は一部気筒運転中のノイズレベルに対応する。また、同図（ａ）に示す実線ＬＴＨが、全気筒運転時の判定閾値ＫＬＶＬに対応し、同図（ｂ）に示す実線ＬＴＨが、一部気筒運転時の判定閾値ＫＬＶＬに対応する。
【００３０】
このように本実施形態では、一部気筒運転中は、判定閾値ＫＬＶＬを、全気筒運転中より小さな値に設定するようにしたので、ノッキング発生時のノックレベル及びノイズレベルの低下に対応して、適切な判定閾値が得られ、一部気筒運転及び全気筒運転のいずれにおいても、正確なノッキング判定を行うことができる。
【００３１】
ＣＰＵ２３は、ノッキング判定の結果、すなわちノッキングフラグＦＫＮＯＣＫの値に応じて、点火時期の補正を行い、ノッキング発生限界内でかつエンジン出力を最大とするように点火時期の制御を行う。
【００３２】
また使用中の燃料のオクタン価推定値ＫＲＯＮは、ＣＰＵ２３による演算処理により、概略以下のようにして算出される。
先ずオクタン価推定値ＫＲＯＮを平均的なオクタン価ＫＲＯＮ０に設定する。そして図５の処理によりノッキングが検出されない状態が所定点火期間継続したときは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定される加算項ＤＲＵＰを算出し、下記式（２）によりオクタン価推定値ＫＲＯＮをインクリメントする。
ＫＲＯＮ＝ＫＲＯＮ＋ＤＲＵＰ                                  （２）
【００３３】
一方ノッキングが検出されたときは、所定減算値ＤＲＤＯＷＮを下記式（３）に適用して、オクタン価推定値ＫＲＯＮをデクリメントする。
ＫＲＯＮ＝ＫＲＯＮ−ＤＲＤＯＷＮ                              （３）
このような演算により、オクタン価推定値ＫＲＯＮは、ノッキングの発生頻度に応じた値となり、使用中の燃料のオクタン価を近似するパラメータとして使用することができる。
【００３４】
さらに、このようにして算出されるオクタン価推定値ＫＲＯＮが所定上下限値の範囲内に入るようにリミット処理が行われる。
なお詳細な推定手法は、例えば特許第２８４４４１８号公報に示されている。
【００３５】
本実施形態では、ＣＰＵ２３、入出力インタフェース回路２２、及びＤ／Ａ変換回路２８が判定閾値設定手段を構成し、コンパレータ２７がノッキング判定手段を構成し、ＣＰＵ２３が制御手段を構成する。
【００３６】
（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態にかかる、ノッキング判定のための回路構成を示すブロック図である。本実施形態では、図３に示す構成に代えて、図９に示すノッキング判定回路が、ＥＣＵ５に設けられている。以下に説明する点以外は、第１の実施形態と同一である。
【００３７】
図９に示すノッキング判定回路は、アナログ回路部２１Ａと、入出力インタフェース回路２２Ａと、ＣＰＵ２３Ａとからなる。アナログ回路部２１Ａは、ローパスフィルタ４１と、整流検波回路４２と、微分回路４３と、比較回路４４と、サンプルホールド回路４５と、遅延回路４６とからなる。本実施形態では、入出力インタフェース回路２２Ａは、Ａ／Ｄ変換回路を含み、アナログ回路部２１Ａから入力されるアナログ信号をディジタル信号に変換してＣＰＵ２３Ａに供給する。また入出力インタフェース回路２２Ａは、ＣＰＵ２３Ａの出力信号に応じてノックゲート信号ＳＧＫ及びクリア信号ＣＬＲを生成し、それぞれ微分回路４３及びサンプルホールド回路４５に供給する。
【００３８】
図１０は、図９に示す回路の動作を説明するためのタイムチャートであり、図９及び図１０を参照して、図９に示す回路の動作を説明する。
ノックセンサ１１の出力信号は、ローパスフィルタ４１により高域成分が除去され、整流検波回路４２に入力される。整流検波回路４２は、入力信号の整流検波を行い、整流検波信号Ｖ１を出力する。微分回路４３には、ＣＰＵ２３Ａからノックゲート信号ＳＧＫが供給される。微分回路４３は、整流検波信号Ｖ１を微分する（低域成分を除去する）処理を行い、ノックゲート期間ＴＧＫの間だけ微分信号Ｖ２を出力する。比較回路４４は、予め設定されている閾値電圧Ｖｔｈと、微分信号Ｖ２とを比較し、微分信号Ｖ２が閾値電圧Ｖｔｈを超える期間、高レベルとなるパルス信号Ｖ３を出力する。サンプルホールド回路４５は、パルス信号Ｖ３が高レベルとなる期間中、整流検波信号Ｖ１をサンプリングし、ピーク値をホールドし、サンプルホールド信号Ｖ４を出力する。ＣＰＵ２３Ａは、時刻ｔ２のタイミングでサンプルホールド信号Ｖ４のレベル（以下「ノックレベル」という）ＫＮＣを検出する。またＣＰＵ２３Ａは、時刻ｔ３において、サンプルホールド回路４５のクリア信号ＣＬＲを出力し、ホールドレベルをクリアする。
【００３９】
遅延回路４６は、整流検波信号Ｖ１を所定時間遅延させて遅延信号Ｖ５を出力する。ＣＰＵ２３Ａは、時刻ｔ１のタイミングで、遅延信号Ｖ５のレベルをノイズレベルＶＮＯＩＳＥとして検出する。
【００４０】
図１１は、ＣＰＵ２３Ａで実行されるノッキング判定処理のフローチャートである。この処理は、ＣＲＫパルスの発生に同期して実行される。
ステップＳ４１では、ノイズレベルＶＮＯＩＳＥの検出タイミング（図１０，時刻ｔ１）であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）ならば直ちにステップＳ４３に進み、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ノイズレベルＶＮＯＩＳＥを検出する（ステップＳ４２）。
【００４１】
ステップＳ４３では、ノックレベルＫＮＣの検出タイミング（図１０，時刻ｔ２）であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは直ちにステップＳ４５に進み、肯定（ＹＥＳ）であるときは、ノックレベルＫＮＣを検出する（ステップＳ４４）。
【００４２】
ステップＳ４５では、図６に示したＧＡＭＰ算出処理を実行し、ゲイン係数ＧＡＭＰを算出する。ステップＳ４６では、図１２に示すＫＡＧＴＷ算出処理を実行し、補正係数ＫＡＧＴＷを算出する。
【００４３】
図１２のステップＳ６１では、エンジン水温ＴＷが第３所定水温ＴＷＫＡＧ２（例えば７０℃）以下か否かを判別し、ＴＷ＞ＴＷＫＡＧ２であるときは、補正係数ＫＡＧＴＷを「１．０」（無補正値）に設定する（ステップＳ７０）。
【００４４】
ステップＳ６１でＴＷ≦ＴＷＫＡＧ２であるときは、エンジン水温ＴＷが第３所定水温ＴＷＫＡＧ２より低い第２所定水温ＴＷＫＡＧ１（例えば６０℃）以下か否かを判別する（ステップＳ６２）。ステップＳ６２の答が否定（ＮＯ）、すなわちＴＷＫＡＧ１＜ＴＷ≦ＴＷＫＡＧ２であるときは、エンジン回転数ＮＥに応じて図１３に示すＫＡＧＴＷ２テーブル（実線Ｌ１３）を検索し、第３係数値ＫＡＧＴＷ２を算出する（ステップＳ６８）。ＫＡＧＴＷ２テーブルは、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、第３係数値ＫＡＧＴＷ２が増加するように設定されている。次いで、補正係数ＫＡＧＴＷをその第３係数値ＫＡＧＴＷ２に設定する（ステップＳ６９）。
【００４５】
ステップＳ６２で、ＴＷ≦ＴＷＫＡＧ１であるときは、エンジン水温ＴＷが第２所定水温ＴＷＫＡＧ１より低い第１所定水温ＴＷＫＡＧ０（例えば４０℃）以下か否かを判別する（ステップＳ６３）。ステップＳ６３の答が否定（ＮＯ）、すなわちＴＷＫＡＧ０＜ＴＷ≦ＴＷＫＡＧ１であるときは、エンジン回転数ＮＥに応じて図１３に示すＫＡＧＴＷ１テーブル（破線Ｌ１２）を検索し、第２係数値ＫＡＧＴＷ１を算出する（ステップＳ６６）。ＫＡＧＴＷ１テーブルは、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、第２係数値ＫＡＧＴＷ２が増加するように設定されている。次いで、補正係数ＫＡＧＴＷをその第２係数値ＫＡＧＴＷ１に設定する（ステップＳ６７）。
【００４６】
ステップＳ６３でＴＷ≦ＴＷＫＡＧ０であるときは、エンジン回転数ＮＥに応じて図１３に示すＫＡＧＴＷ０テーブル（実線Ｌ１１）を検索し、第１係数値ＫＡＧＴＷ０を算出する（ステップＳ６４）。ＫＡＧＴＷ０テーブルは、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、第１係数値ＫＡＧＴＷ０が増加するように設定されている。次いで、補正係数ＫＡＧＴＷをその第１係数値ＫＡＧＴＷ０に設定する（ステップＳ６５）。
図１２の処理によれば、補正係数ＫＡＧＴＷは、エンジン水温ＴＷが低下するほど増加するように、またエンジン回転数ＮＥが増加するほど増加するように設定される。
【００４７】
図１１に戻り、ステップＳ４７では、ノイズレベルＶＮＯＩＳＥ、ゲイン係数ＧＡＭＰ、及び補正係数ＫＡＧＴＷを下記式（４）に適用し、判定閾値ＫＬＶＬを算出する。
ＫＬＶＬ＝ＶＮＯＩＳＥ×ＧＡＭＰ×ＫＡＧＴＷ                  （４）
【００４８】
次いでノックレベルＫＮＣが判定閾値ＫＬＶＬより大きいか否かを判別し（ステップＳ４８）、ＫＮＣ＞ＫＬＶＬであるときは、ノッキング発生と判定し、ノッキングフラグＦＫＮＯＣＫを「１」に設定する（ステップＳ４９）。一方、ＫＮＣ≦ＫＬＶＬであるときは、ノッキングは発生していないと判定し、ノッキングフラグＦＫＮＯＣＫを「０」に設定する（ステップＳ５０）。
本実施形態においても、ゲイン係数ＧＡＭＰを第１の実施形態と同様に設定するようにしたので、適切な判定閾値ＫＬＶＬが得られ、一部気筒運転及び全気筒運転のいずれにおいても、正確なノッキング判定を行うことができる。
【００４９】
ＣＰＵ２３Ａは、ノッキング判定の結果、すなわちノッキングフラグＦＫＮＯＣＫの値に応じて、点火時期の補正を行い、ノッキング発生限界内でかつエンジン出力を最大とするように点火時期の制御を行う。
【００５０】
本実施形態では、遅延回路４６，入出力インタフェース回路２２Ａ及びＣＰＵ２３Ａが判定閾値設定手段を構成し、微分回路４３、比較回路４４、サンプルホールド回路４５及びＣＰＵ２３Ａがノッキング判定手段を構成し、ＣＰＵ２３Ａが制御手段を構成する。
【００５１】
（第３の実施形態）
図１４は、本発明の第３の実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。本実施形態では、エンジン１は、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを、エンジンの高速回転領域に適した高速バルブタイミングと、低速回転領域に適した低速バルブタイミングとの２段階に切換可能なバルブタイミング切換機構５０を備えている。このバルブタイミングの切換は、弁リフト量の切換も含む。バルブタイミング切換機構５０は、バルブタイミングの切換を油圧を介して行うものであり、この油圧切換を行う電磁弁及び油圧センサ（図示せず）がＥＣＵ５に接続されている。油圧センサの検出信号はＥＣＵ５に供給され、ＥＣＵ５は電磁弁を制御してエンジン１の運転状態に応じたバルブタイミングの切換制御を行う。
【００５２】
また気筒休止機構３０Ａは、低速バルブタイミング選択時に右バンクの＃１〜＃３を停止させることができるように構成されている。高速バルブタイミング選択時においては、常に全気筒運転が行われ、低速バルブタイミング選択時には、エンジン運転状態に応じて全気筒運転と一部気筒運転の切換が行われる。
【００５３】
図１５は、本実施形態における、ノッキング判定のための回路構成を示すブロック図である。本実施形態では、図３に示す構成に代えて、図１５に示すノッキング判定回路が、ＥＣＵ５に設けられている。以下に説明する点以外は、第１または第２の実施形態と同一である。また図１６は、本実施形態におけるノッキング判定手法を説明するための信号波形図であり、図１６も合わせて参照する。
【００５４】
図１５のノッキング判定回路は、アナログ回路部５１と、サブマイクロコンピュータ（以下「サブマイコン」という）５２と、メインマイクロコンピュータ（以下「メインマイコン」という）５３とからなる。本実施形態では、ノックセンサ１１として、共振型ノックセンサが用いられる。
【００５５】
アナログ回路部５１は、バンドパスフィルタ６１と、ゲイン切換回路６２と、整流検波回路６３及び６４とを備えている。ノックセンサ１１の出力（図１６のノックセンサ出力波形参照）は、バンドパスフィルタ６１を介してゲイン切換回路６２及び整流検波回路６４に入力される。ゲイン切換回路６２は、エンジン１の高回転領域でゲインが１／２倍となり、低回転領域でゲインが４倍となるように、メインマイコン５３からの制御信号によりに切換られる。ゲイン切換回路６２の出力信号は、整流検波回路６３に入力される。
【００５６】
整流検波回路６３は、ノックレベルを検出するための信号ＫＮＳをサブマイコン５２に入力し、整流検波回路６４は、ノイズレベルを検出するための信号ＮＯＳをサブマイコン５２に入力する（図１６、整流検波波形参照）。サブマイコン５２は、Ａ／Ｄ変換機能を有し、図１６に示すノックゲート期間ＴＧＫ中における、信号ＫＮＳの最大値を、ノックレベルＫＳＭＡＸとして検出する。さらにサブマイコン５２は、ノイズゲート期間ＴＧＮ１及びＴＧＮ２におけるノイズレベルの最大値ＮＺＭＡＸ及び最小値ＮＺＭＩＮを検出する。ノックゲート期間ＴＧＫを示すノックゲート信号ＳＧＫ及びノイズゲート期間ＴＧＮ１及びＴＧＮ２を示すノイズゲート信号ＳＧＮは、メインマイコン５３からサブマイコン５２に供給される。
【００５７】
メインマイコン５３は、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスに応じてノックゲート信号ＳＧＫ及びノイズゲート信号ＳＧＮを生成するとともに、図１７に示すノッキング判定処理を実行する。
【００５８】
図１７は、メインマイコン５３で実行されるノッキング判定処理のフローチャートである。この処理は、ＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。
ステップＳ１０１では、下記式（５）によりノイズレベルＮＺＭＩＮＡＡ（ｎ）を算出する。
2004245057.tif 000003
ここで、右辺のＮＺＭＩＮＡＡ（ｎ−３）〜ＮＺＭＩＮＡＡ（ｎ−１）は、ノイズレベルの過去値であり、ＮＺＭＩＮ（ｎ）は、サブマイコン５２から送信される最新の検出最小値である。
【００５９】
ステップＳ１０２では、図１８に示すＧＡＭＰ算出処理を実行し、ゲイン係数ＧＡＭＰを算出する。
図１８のステップＳ３１〜Ｓ３５は、図６のステップＳ３１〜Ｓ３５と同一の処理である。本実施形態では、エンジン１にバルブタイミング切換機構５０が設けられており、低速バルブタイミングが選択されているときは、一部気筒運転が行われる。したがって、図１８の処理では、ステップＳ１２１〜Ｓ１２３が追加されている。
【００６０】
図１８のステップＳ１２１では、バルブタイミングフラグＦＶＴＥＣが「１」であるか否かを判別する。ＦＶＴＥＣ＝１であって、高速バルブタイミングが選択されているときは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じてＡＭＰＧＨＶマップ（図示せず）を検索し、ゲイン係数ＧＡＭＰの第３マップ値ＡＭＰＧＨＶを算出する。ＡＭＰＧＨＶマップは、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが増加するほど、第３マップ値ＡＭＰＧＨＶが増加するように設定されている。
【００６１】
続くステップＳ１２３では、ゲイン係数ＧＡＭＰを、ステップＳ１２２で算出された第３マップ値ＡＭＰＧＨＶに設定する。
ステップＳ１２１でＦＶＴＥＣ＝０であって、低速バルブタイミングが選択されているときは、ステップＳ３１〜Ｓ３５を実行し、気筒休止機構３０Ａの作動状態に応じて、ゲイン係数ＧＡＭＰを算出する。
【００６２】
図１７に戻り、ステップＳ１０３では、図１２に示したＫＡＧＴＷ算出処理を実行し、補正係数ＫＡＧＴＷを算出する。
ステップＳ１０４では、エンジン回転数ＮＥがゲイン切換回転数ＮＥＫＩＲＩ（例えば２５００ｒｐｍ）より高いか否かを判別する。ＮＥ＞ＮＥＫＩＲＩであってエンジン１が高回転で運転されているときは、ゲイン切換回路６２のゲインを低ゲインとする制御信号を出力する（ステップＳ１０５）とともに、ゲイン切換係数ＫＡＧＫＩＲＩを高回転用所定値ＫＡＧＫＩＲＩＨに設定する（ステップＳ１０６）。一方、ステップＳ１０４でＮＥ≦ＮＥＫＩＲＩであるときは、ゲイン切換回路６２のゲインを高ゲインとする制御信号を出力する（ステップＳ１０７）とともに、ゲイン切換係数ＫＡＧＫＩＲＩを低回転用所定値ＫＡＧＫＩＲＩＬに設定する（ステップＳ１０６）。低回転用所定値ＫＡＧＫＩＲＩＬは、高回転用所定値ＫＡＧＫＩＲＩＨより大きな値に設定されている。
【００６３】
ステップＳ１０９では、下記式（６）により、判定閾値ＫＬＶＬを算出する。
ＫＬＶＬ＝ＮＺＭＩＮＡＡ×ＧＡＭＰ×ＫＡＧＴＷ×ＫＡＧＫＩＲＩ  （６）
ステップＳ１１０では、ノックレベルの最大値ＫＳＭＡＸが判定閾値ＫＬＶＬを超えたか否かを判別し、ＫＳＭＡＸ＞ＫＬＶＬであるときは、ノッキング発生と判定して、ノッキングフラグＦＫＮＯＣＫを「１」に設定する（ステップＳ１１１）。一方、ＫＳＭＡＸ≦ＫＬＶＬであるときは、ノッキングは発生していないと判定し、ノッキングフラグＦＫＮＯＣＫを「０」に設定する（ステップＳ２２）。
【００６４】
メインマイコン５３は、ノッキング判定の結果、すなわちノッキングフラグＦＫＮＯＣＫの値に応じて、点火時期の補正を行い、ノッキング発生限界内でかつエンジン出力を最大とするように点火時期の制御を行う。
本実施形態においても、低速バルブタイミング選択時においては、ゲイン係数ＧＡＭＰを第１の実施形態と同様に設定するようにしたので、適切な判定閾値ＫＬＶＬが得られ、一部気筒運転及び全気筒運転のいずれにおいても、正確なノッキング判定を行うことができる。
【００６５】
本実施形態では、整流検波回路６４、サブマイコン５２、及びメインマイコン５３が判定閾値設定手段を構成し、ゲイン切換回路６２、整流検波回路６３、サブマイコン５２及びメインマイコン５３がノッキング判定手段を構成し、メインマイコン５３が制御手段を構成する。
【００６６】
（変形例）
図１９は、第３の実施形態の変形例にかかる、ノイズレベルＮＺＭＩＮＡＡの算出処理を示すフローチャートである。この変形例では、検出されるノイズレベルの最小値ＮＺＭＩＮと、エンジン回転数ＮＥの応じて算出されるノイズレベル基本値ＮＢＡＳＥとの比率（ＮＺＭＩＮ／ＮＢＡＳＥ）の学習値ＮＲＥＦを算出し、基本値ＮＢＡＳＥに学習値ＮＲＥＦを乗算することにより、ノイズレベルＮＺＭＩＮＡＡが算出される。図１９の処理は、ＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。
【００６７】
ステップＳ１４１では、エンジン回転数ＮＥの応じて図２０に示すＮＢＡＳＥテーブルを検索し、ノイズレベル基本値ＮＢＡＳＥを算出する。ＮＢＡＳＥテーブルは、エンジン回転数ＮＥが増加するほどノイズレベル基本値ＮＢＡＳＥが増加するように設定されている。
【００６８】
次いでエンジン回転数ＮＥが所定上限回転数ＮＥＮＬＶＬＨ（例えば４５００ｒｐｍ）より低いか否かを判別し（ステップＳ１４２）、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、エンジン回転数ＮＥが所定下限回転数ＮＥＮＬＶＬＬ（例えば３０００ｒｐｍ）より高いか否かを判別する（ステップＳ１４３）。ステップＳ１４３の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、エンジン水温ＴＷが所定水温ＦＳＴＷＫＮ（例えば６０℃）より高いか否かを判別する（ステップＳ１４４）。
【００６９】
ステップＳ１４４の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ダウンカウントタイマＴＭＤＴＨＲＭの値が「０」か否かを判別する（ステップＳ１４５）。ダウンカウントタイマＴＭＤＴＨＲＭは、車速が３０ｋｍ／ｈ以下のとき、所定時間（例えば１．５秒）が設定される。ＴＭＤＴＨＲＭ＝０であるときは、ダウンカウントタイマＴＫＣＤＬＹの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ１４６）。ダウンカウントタイマＴＫＣＤＬＹは、バルブタイミングの切換が行われたとき、所定時間（例えば０．３秒）が設定される。ステップＳ１４６の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、通信異常フラグＦＫＳＵＡＲＴが「０」であるか否かを判別する（ステップＳ１４７）。通信異常フラグＦＫＳＵＡＲＴは、サブマイコン５２とメインマイコン５３との間の通信に異常が検出されたとき、「１」に設定される。ＦＫＳＵＡＲＴ＝０であるときは、ノッキングフラグＦＫＮＯＣＫが「０」であるか否かを判別する（ステップＳ１４８）。
【００７０】
ステップＳ１４２〜Ｓ１４８の何れかの答が否定（ＮＯ）であるときは、学習値ＮＲＥＦを更新することなく、直ちにステップＳ１５４に進む。ステップＳ１４２〜Ｓ１４８の答がすべて肯定（ＹＥＳ）であるときは、学習条件成立と判定し、下記式（７）に最新のノイズレベル最小値ＮＺＭＩＮ及びノイズレベル基本ＮＢＡＳＥを適用し、学習値ＮＲＥＦを更新する。
2004245057.tif 000004
ここで、ＣＮＲＥＦは、０から１の間の値に設定されるなまし係数であり、右辺のＮＲＥＦは、前回算出値である。
【００７１】
ステップＳ１５０〜Ｓ１５３では、学習値ＮＲＥＦのリミット処理を行う。すなわち、学習値ＮＲＥＦが所定下限値ＮＲＥＦＬＭＴＬ以下であるか否かを判別し（ステップＳ１５０）、ＮＲＥＦ≦ＮＲＥＦＬＭＴＬであるときは、学習値ＮＲＥＦをその所定下限値ＮＲＥＦＬＭＴＬに設定する（ステップＳ１５２）。ＮＲＥＦ＞ＮＲＥＦＬＭＴＬであるときは、学習値ＮＲＥＦが所定上限値ＮＲＥＦＬＭＴＨ以上であるか否かを判別する（ステップＳ１５１）。ＮＲＥＦ≧ＮＲＥＦＬＭＴＨであるときは、学習値ＮＲＥＦをその所定上限値ＮＲＥＦＬＭＴＨに設定する（ステップＳ１５３）。ＮＲＥＦＬＭＴＬ＜ＮＲＥＦ＜ＮＲＥＦＬＭＴＨであるときは、直ちにステップＳ１５４に進む。
【００７２】
ステップＳ１５４では、下記式（８）にノイズレベル基本値ＮＢＡＳＥ及び学習値ＮＲＥＦを適用し、ノイズレベルＮＺＭＩＮＡＡを算出する。
ＮＺＭＩＮＡＡ＝ＮＢＡＳＥ×ＮＲＥＦ                          （８）
このようにして算出されるノイズレベルＮＺＭＩＮＡＡを前記式（６）に適用することにより、判定閾値ＫＬＶＬが算出され、ノッキング判定に使用される。
【００７３】
なお本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１に記載の発明によれば、ノックセンサの出力に基づいて、ノッキングを判定するための判定閾値が設定され、ノックセンサの出力と、前記判定閾値とが比較され、この比較結果に基づいて、ノッキングの判定が行われ、その判定結果に応じて、機関の作動パラメータが制御される。ここで、前記判定閾値は、一部気筒運転においては、全気筒運転時より、判定閾値をより小さな値に設定されるので、一部気筒運転時及び全気筒運転時のいずれにおいても、正確なノッキング判定を行い、適切なノッキング抑制制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】気筒休止機構を油圧駆動するための油圧回路とその制御系を示すブロック図である。
【図３】ノッキング判定回路の構成を示すブロック図である。
【図４】ノッキング判定の手法を説明するためのタイムチャートである。
【図５】ノッキング判定処理のフローチャートである。
【図６】ノッキング判定に使用するゲイン係数（ＧＡＭＰ）を算出する処理のフローチャートである。
【図７】図６の処理で使用されるテーブルを示す図である。
【図８】機関回転数（ＮＥ）と、ノックセンサから出力される信号及びノイズのレベルとの関係を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態にかかるノッキング判定回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】ノッキング判定の手法を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】ノッキング判定処理のフローチャートである。
【図１２】ノッキング判定に使用する判定閾値の補正係数（ＫＡＧＴＷ）を算出する処理のフローチャートである。
【図１３】図１２の処理で使用されるテーブルを示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態にかかるノッキング判定回路の構成を示すブロック図である。
【図１６】ノッキング判定の手法を説明するためのタイムチャートである。
【図１７】ノッキング判定処理のフローチャートである。
【図１８】図１７の処理で使用するゲイン係数（ＧＡＭＰ）を算出する処理のフローチャートである。
【図１９】第３の実施形態の変形例にかかるノイズレベル算出処理のフローチャートである。
【図２０】図１９の処理で使用されるテーブルを示す図である。
【符号の説明】
１  内燃機関
５  電子制御ユニット
７  吸気管内絶対圧センサ
１０  クランク角度位置センサ
１１  ノックセンサ
１２  点火プラグ
２２，２２Ａ  入出力インタフェース回路（判定閾値設定手段）
２３，２３Ａ  ＣＰＵ（判定閾値設定手段、制御手段）
２７  コンパレータ（ノッキング判定手段）
２８  Ｄ／Ａ変換回路（判定閾値設定手段）
３０  気筒休止機構
４３  微分回路（ノッキング判定手段）
４４  比較回路（ノッキング判定手段）
４５  サンプルホールド回路（ノッキング判定手段）
４６  遅延回路（判定閾値設定手段）
５２  サブマイクロコンピュータ（判定閾値設定手段、ノッキング判定手段）
５３  メインマイクロコンピュータ（判定閾値設定手段、ノッキング判定手段、制御手段）
６２  ゲイン切換回路（ノッキング判定手段）
６３  整流検波回路（ノッキング判定手段）
６４  整流検波回路（判定閾値設定手段）
【図１】
2004245057.tif 000005
【図２】
2004245057.tif 000006
【図３】
2004245057.tif 000007
【図４】
2004245057.tif 000008
【図５】
2004245057.tif 000009
【図６】
2004245057.tif 000010
【図７】
2004245057.tif 000011
【図８】
2004245057.tif 000012
【図９】
2004245057.tif 000013
【図１０】
2004245057.tif 000014
【図１１】
2004245057.tif 000015
【図１２】
2004245057.tif 000016
【図１３】
2004245057.tif 000017
【図１４】
2004245057.tif 000018
【図１５】
2004245057.tif 000019
【図１６】
2004245057.tif 000020
【図１７】
2004245057.tif 000021
【図１８】
2004245057.tif 000022
【図１９】
2004245057.tif 000023
【図２０】
2004245057.tif 000024