(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン燃焼に伴う振動に起因する物理量をピックアップして、該物理量の時間に対する変化を表わす原信号を生成する、センサで生成された該原信号を取得する原信号取得部と、
前記エンジンの回転角度の、少なくとも原点位置情報を含む角度情報を取得する角度情報取得部と、
前記角度情報取得部で取得した角度情報に基づいて、前記原信号から、切出し角度範囲内の信号を、エンジン燃焼の複数の周期に亘って繰り返し切り出す信号切出部と、
前記信号切出部で繰り返し切り出された、ノッキングが発生していない第１の期間内の複数周期分の複数の第１の信号それぞれに基づいて、複数の第１のバイスペクトルを算出して、該複数の第１のバイスペクトルの平均的な値を正規化した第１の正規化値を算出し、
前記信号切出部で切り出された、ノッキングの発生のおそれがある第２の期間内の１周期分の第２の信号に基づいて、第２のバイスペクトルを算出して、前記複数の第１のバイスペクトルと該第２のバイスペクトルとを合わせた複数のバイスペクトルの平均的な値を正規化した第２の正規化値を算出し、
前記第２の正規化値と前記第１の正規化値との差分からなる差分正規化値を算出する差
分正規化値算出部と、
前記差分正規化値算出部で算出された差分正規化値に基づいて、前記エンジンの指標となる指標値を算出する指標値算出部と、
前記指標値算出部で算出された指標値に由来する情報を提示する情報提示部とを備えたことを特徴とするノッキング検出装置。
【請求項２】
前記指標値算出部が、前記差分正規化値算出部で算出された差分正規化値ｂ＿ｓｕｂ（ｆ1，ｆ2）（但し、ｆ1，ｆ2はいずれも周波数を表わす）のうちのｆ1＝ｆ2近傍の値から、２次の調和成分が含まれているレベルを表わす特徴量を算出し、前記エンジンの、少なくとも１つの振動モードにおける固有振動数近傍の周波数帯域内の前記特徴量のうちの代表値を算出して、該代表値由来の値を前記指標値とするものであることを特徴とする請求項１記載のノッキング検出装置。
【請求項３】
前記指標値算出部が、前記差分正規化算出部に、前記複数の第１のバイスペクトルのうちの少なくとも１つの第１のバイスペクトルを順次入れ替えながら前記第１の正規化値を複数算出させ、該複数の第１の正規化値どうしの差分の平均値μと標準偏差σとを算出して、ノッキング有無の判定の閾値ＴＲを、
ＴＲ＝α×σ＋μ
但し、αは、係数を表わす
に従って算出し、
前記代表値と前記閾値とを比較する比較演算を経て前記指標値を算出するものであることを特徴とする請求項２記載のノッキング検出装置。
【請求項４】
前記指標値算出部がさらに、前記比較演算を経て算出された前記指標値を使用して、指定サイクル数についてノッキングの発生の有無を判定し該指定サイクル数の中でノッキングの発生有りと判定されたサイクル数の割合であるノッキング発生率を算出し、該ノッキング発生率と回転速度からの単位時間当たりのエンジン行程数の積から算出した、単位時間当たりの平均ノッキング回数の値を、新たな指標値とするものであることを特徴とする請求項３記載のノッキング検出装置。
【請求項５】
前記センサが、エンジン燃焼に伴う振動に起因する、前記物理量としての音をピックアップするセンサであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載のノッキング検出装置。
【請求項６】
前記センサが、エンジン燃焼に伴う振動自体を前記物理量としてピックアップするセンサであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載のノッキング検出装置。
【請求項７】
コンピュータに、
エンジン燃焼に伴う振動に起因する物理量をピックアップして該物理量の時間に対する変化を表わす原信号を生成する、センサで生成された該原信号を取得するとともに、該エンジンの回転角度の、少なくとも原点位置情報を含む角度情報を取得し、
取得した角度情報に基づいて、前記原信号から、切出し角度範囲内の信号を、エンジン燃焼の複数の周期に亘って繰り返し切り出し、
ノッキングが発生していない第１の期間内の複数周期から切り出した複数の第１の信号それぞれに基づいて、複数の第１のバイスペクトルを算出して、該複数の第１のバイスペクトルの平均的な値を正規化した第１の正規化値を算出し、
ノッキングの発生のおそれがある第２の期間内の１周期から切り出した第２の信号に基づいて、第２のバイスペクトルを算出して、前記複数の第１のバイスペクトルと該第２のバイスペクトルとを合わせた複数のバイスペクトルの平均的な値を正規化した第２の正規化値を算出し、
前記第２の正規化値と前記第１の正規化値との差分からなる差分正規化値を算出し、
算出した前記差分正規化値に基づいて前記エンジンの指標となる指標値を算出し、
算出した前記指標値に由来する情報を提示する処理を実行させることを特徴とするノッキング検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのノッキングを検出するノッキング検出装置およびノッキング検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの点火タイミング調整試験等において、ノッキングが発生しない範囲内で最適な点火タイミング等を探るために、エンジンのノッキングの検出が行われている。
【０００３】
このような目的のためのノッキング検出方法として、従来、時間に対するエンジンの筒内圧の変化を計測し、その筒内圧変化に基づいてノッキングが検出されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながらエンジンの筒内圧を計測するにはエンジンを加工してエンジンの内部にセンサを取り付ける必要があり、計測のための準備が大変である。また、エンジンを加工したり、そのエンジンの中にセンサを取り付けたりすることによって、エンジンの特性が変化し、点火タイミング調整等の精度が低下するおそれがある。また、テスト用のエンジンを用いた試験で点火タイミングの調整等を行なった後、実車試験が行われるが、実車のエンジンにそのような筒内圧を計測するセンサを取り付ける訳にはいかず、実車におけるノッキングの発生の有無は熟練者が自分の聴覚で聴き分けているのが現状であり、最終的には熟練者の聴覚によりノッキング判定をしている。また、テスト用のエンジンを用いた試験でもノッキングの発生の有無は熟練者がノッキング判定しているが、エンジンの特性が変化し、テスト用のエンジンの場合ではノッキングしていない条件でも、実車試験ではノッキングが発生してしまい、ノッキング条件にずれがあることも指摘されている。
【０００５】
エンジンを加工せずに済む、エンジンのノッキング検出用のセンサとして、いわゆるノックセンサと呼ばれるセンサが知られている（例えば、特許文献２〜５参照）。このノックセンサは、エンジンの外表面に取り付ければよく、筒内圧の計測と比べ、センサの取付けは容易である。しかしながら、このノックセンサは、エンジンが破損するかも知れないような強いノッキングを検出するものであって、点火タイミングを少しずつ調整しながらノッキングが発生し始めたか否かを検出するといった微妙なノッキング検出は難しい。
【０００６】
また、エンジン燃焼に伴う音や振動をピックアップして、その信号に基づいてエンジンのノッキングを検出する試みがなされている（例えば、特許文献６〜９参照）。エンジン燃焼に伴う音や振動からノッキングを十分な精度で検出することができれば、エンジンの加工は不要であり、熟練者の聴覚によるノッキング判定との間のずれも解消することが期待される。
【０００７】
しかしながら、エンジン燃焼に伴う音や振動に基づいて十分な精度のノッキング検出が可能なのは、低い回転速度領域のみであって、エンジン試験において必要となる高い回転速度をカバーするには到底及ばない。
【０００８】
このように、音や振動に基づくノッキングの検出が試みられているものの、回転速度がエンジン試験において必要となる回転速度全域に及ばないことから、十分には実用化されていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３１４３４９号公報
【特許文献２】特開平４−３３９１５７号公報
【特許文献３】特開平５−２６７２１号公報
【特許文献４】特開２００５−８３３１４号公報
【特許文献５】特開２００５−１８８２９７号公報
【特許文献６】特開平４−１５２２３９号公報
【特許文献７】ＷＯ２０１０／０１３６６３号公報
【特許文献８】特開２０１２−１０３１５７号公報
【特許文献９】特開２０１４−２９１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、エンジン燃焼に伴う振動に起因する、例えば音や振動自体といった物理量に基づいて、エンジン試験で必要となる回転速度全域のノッキングを、エンジン試験で必要とする十分な精度で検出することのできるノッキング検出装置およびノッキング検出方法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】
【００１１】
上記目的を達成する本発明のノッキング検出装置は、
エンジン燃焼に伴う振動に起因する物理量をピックアップして、その物理量の時間に対する変化を表わす原信号を生成するセンサで生成された原信号を取得する原信号取得部と、
エンジンの回転角度の、少なくとも原点位置情報を含む角度情報を取得する角度情報取得部と、
角度情報取得部で取得した角度情報に基づいて、上記原信号から、切出し角度範囲内の信号を、エンジン燃焼の複数の周期に亘って繰り返し切り出す信号切出部と、
信号切出部で繰り返し切り出された、ノッキングが発生していない第１の期間内の複数周期分の複数の第１の信号それぞれに基づいて、複数の第１のバイスペクトルを算出して、それら複数の第１のバイスペクトルの平均的な値を正規化した第１の正規化値を算出し、
信号切出部で切り出された、ノッキングの発生のおそれがある第２の期間内の１周期分の第２の信号に基づいて、第２のバイスペクトルを算出して、上記複数の第１のバイスペクトルと第２のバイスペクトルとを合わせた複数のバイスペクトルの平均的な値を正規化した第２の正規化値を算出し、
第２の正規化値と第１の正規化値との差分からなる差分正規化値を算出する差分正規化値算出部と、
差分正規化値算出部で算出された差分正規化値に基づいて、エンジンの指標となる指標値を算出する指標値算出部と、
指標値算出部で算出された指標値に由来する情報を提示する情報提示部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明者は、ノッキングの原因や現象を探り、ノッキングの検出に適合すると思われる様々な演算手法を試みた結果、本発明の完成に到達したのである。本発明は、上記の差分正規化値を算出し、ノッキングの指標となる指標値を、その差分正規化値に基づいて算出しているため、エンジン試験に必要な広範な回転速度域内にわたるノッキングをエンジン試験に必要な十分な精度をもって検出することができる。
【００１３】
ここで、本発明のノッキング検出装置において、上記指標値算出部が、差分正規化値算出部で算出された差分正規化値ｂ＿ｓｕｂ（ｆ1，ｆ2）（但し、ｆ1，ｆ2はいずれも周波数を表わす）のうちのｆ1＝ｆ2近傍の値から、２次の調和成分が含まれているレベルを表わす特徴量を算出し、エンジンの、少なくとも１つの振動モードにおける固有振動数近傍の周波数帯域内の特徴量のうちの代表値を算出して、その代表値由来の値を指標値とするものであることが好ましい。
【００１４】
ノッキングはエンジン燃焼の異常で各気筒の固有振動数（共振周波数）での振動が増幅され、衝撃波が発生する現象である。この衝撃波は、各気筒の固有振動数（共振周波数）の２倍の振動数（周波数）での振動を伴っている。分析対象としている物理量にある周波数成分と、その２倍の周波数成分とからなる２次の調和成分が含まれていた場合、その２次の調和成分はバイコヒーレンスのｆ1＝ｆ2のライン上の値としてあらわれる。一方、ノイズ成分は、ｆ1＝ｆ2のラインから外れた位置にあらわれる。ただし、演算には誤差を伴うことから、その誤差分を含め、ｆ1＝ｆ2近傍の値から特徴量を算出する。ここで、エンジンの固有振動数（共振周波数）は、計算や観察等によりあらかじめ知ることができるが、エンジン燃焼に伴う発熱により変化する。このため、特徴量を算出した後、固有振動数（共振周波数）の変動範囲を含む周波数帯域内の特徴量に基づいて代表値を算出する。このようにして算出された代表値由来の値を指標値とすることにより、さらに高精度なノッキング検出を行なうことができる。
【００１５】
さらに、本発明のノッキング検出装置において、上記代表値を算出して、その代表値由来の値を指標値とするにあたり、指標値算出部が、上記差分正規化算出部に、複数の第１のバイスペクトルのうちの少なくとも１つの第１のバイスペクトルを順次入れ替えながら第１の正規化値を複数算出させ、それら複数の第１の正規化値どうしの差分の平均値μと標準偏差σとを算出して、ノッキング有無の判定の閾値ＴＲを、
ＴＲ＝α×σ＋μ
但し、αは、係数を表わす
に従って算出し、
代表値と閾値とを比較する比較演算を経て指標値を算出するものであることが好ましい。
【００１６】
上記の閾値は、統計的に意味のある確率を持ってノッキングが発生しているか否かを判定することのできる閾値である。したがって、代表値と上記の閾値と比較する比較演算を経ることにより、ノッキングが発生しているか否かを、統計的に意味のある確率を持つ指標値として算出することができる。
【００１７】
また、指標値算出部がさらに、上記比較演算を経て算出された指標値を使用して、指定サイクル数についてノッキングの発生の有無を判定し、その指定サイクル数の中でノッキングの発生有りと判定されたサイクル数の割合であるノッキング発生率を算出し、そのノッキング発生率と回転速度からの単位時間当たりのエンジン行程数の積から算出した、単位時間当たりの平均ノッキング回数の値を、新たな指標値とするものであることがさらに好ましい。
【００１８】
この新たな指標値は、聴感におけるノッキング指標と相関が高い指標値である。
【００１９】
ここで、本発明のノッキング検出装置において、上記センサが、エンジン燃焼に伴う振動に起因する、上記物理量としての音をピックアップするセンサであることが好ましい。
【００２０】
エンジンの音をピックアップしてそれを原信号として用いると、エンジンに一切触れることなく、テスト用エンジンと実車とで同一のノッキング検出を行なうことができる。また、音をベースとすることで熟練者の聴覚によるノッキングの判定に最も適合した判定を行なうことが可能となる。
【００２１】
あるいは、本発明のノッキング検出装置において、上記センサが、エンジン燃焼に伴う振動自体を前記物理量としてピックアップするセンサであってもよい。
【００２２】
本発明のノッキング検出装置は、音に限らず、振動や、その他エンジン燃焼に伴う振動に起因しノッキングの周波数に追随して変化する物理量であれば、その物理量に基づいてノッキングを検出することができる。
【００２３】
また、上記目的を達成する本発明のノッキング検出方法は、コンピュータに、
エンジン燃焼に伴う振動に起因する物理量をピックアップして、その物理量の時間に対する変化を表わす原信号を生成するセンサで生成された原信号を取得するとともに、エンジンの回転角度の、少なくとも原点位置情報を含む角度情報を取得し、
取得した角度情報に基づいて、上記原信号から、切出し角度範囲内の信号を、エンジン燃焼の複数の周期に亘って繰り返し切り出し、
ノッキングが発生していない第１の期間内の複数周期から切り出した複数の第１の信号それぞれに基づいて、複数の第１のバイスペクトルを算出して、それら複数の第１のバイスペクトルの平均的な値を正規化した第１の正規化値を算出し、
ノッキングの発生のおそれがある第２の期間内の１周期から切り出した第２の信号に基づいて、第２のバイスペクトルを算出して、上記複数の第１のバイスペクトルと第２のバイスペクトルとを合わせた複数のバイスペクトルの平均的な値を正規化した第２の正規化値を算出し、
第２の正規化値と第１の正規化値との差分からなる差分正規化値を算出し、
算出した差分正規化値に基づいて、エンジンの指標となる指標値を算出し、
算出した指標値に由来する情報を提示する処理を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上の本発明によれば、エンジン燃焼に伴う振動に起因する、例えば音や振動自体といった物理量に基づいて、エンジン試験で必要となる広範な回転速度域内のノッキングを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態としてのノッキング検出装置を採用した、テスト用のエンジンを試験対象としたときのエンジン試験システムの概要を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態としてのノッキング検出装置を採用した、実車を試験対象としたときのエンジン試験システムの概要を示した図である。
【図３】図１に示すノートＰＣにおける演算内容を示すブロック図である。
【図４】信号切出しの説明図である。
【図５】図３に示す差分バイコヒーレンス算出部における処理の流れを示した図である。
【図６】差分バイコヒーレンス算出部における差分バイコヒーレンス算出処理の概念図である。
【図７】図３に示す指標値算出部における演算処理内容を示したブロック図である。
【図８】差分バイコヒーレンスの算出結果の一例を示した図である。
【図９】特徴量算出処理をモデル化して示した図である。
【図１０】図３における指標値算出部で実行される、代表値算出処理をモデル化して示した図である。
【図１１】エンジンの固有振動数（共振周波数）の説明図である。
【図１２】計測時の準備段階における演算の流れを示したフローチャートである。
【図１３】計測時における演算の流れを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２７】
図１，図２は、本発明の一実施形態としてのノッキング検出装置を採用したエンジン試験システムの概要を示した図である。
【００２８】
図１ではテスト用のエンジンを試験対象としたエンジンベンチ試験を示しており、図２では実車を試験対象とした実車試験を示している。
【００２９】
図１に示すテスト用エンジン１は、ダイナモ２に連結されており、様々な運転条件下でのエンジンの試験が行なわれる。図２に示す自動車３は、図１に示すテスト用エンジンと同型のエンジンが搭載された自動車である。この自動車３は、試験運転用の試験台４の上に載せられており、試験台４では様々な運転条件が再現されて、それら様々な運転条件下での運転試験が行なわれる。
【００３０】
例えば点火タイミングの調整試験は、図１に示すテスト用エンジンで行なわれ、最適と考えられる点火タイミングが決まると、自動車３はその調整された条件下で運転されて、その調整の良否の確認が行なわれる。
【００３１】
ここでは、図１に示すエンジンベンチ試験の場合も、図２に示す実車試験の場合も共通に、エンジン１の近くにセンサ５が配置される。本実施形態におけるセンサ５は、エンジン１の燃焼に伴う振動に起因する物理量としての音をピックアップして音圧信号を生成するセンサである。
【００３２】
このセンサ５でピックアップされた音圧信号は、ノッキング検出装置１０に入力される。
【００３３】
また、エンジン１の回転を制御するＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）からはエンジン１の回転角度を表わす角度信号が取り出される。
【００３４】
本実施形態では、この角度信号には、エンジン１回転につき１パルスの、回転角度の原点を表わす回転パルスと、エンジン１回転につき７２０パルスのクランク角度パルスとが含まれている。尚、図２において、ＥＣＵ６が自動車２とは別に示されているが、これは分かり易さのために別々に示したのであって、図２におけるＥＣＵ６は自動車３に内蔵されている要素である。
【００３５】
図１および図２のいずれの場合も、センサ５により得られたエンジン音の音圧信号およびＥＣＵからの角度信号は、ノッキング検出装置１０に入力される。このように、本実施形態のノッキング検出装置１０は、エンジンベンチ試験の場合（図１の場合）も実車試験の場合（図２の場合）も共通に使用される。
【００３６】
このノッキング検出装置１０は、データ収集装置２０とノート型パーソナルコンピュータ（以下、単に「ノートＰＣ」と略記する）３０とで構成されている。データ収集装置２０は、センサ５からの音圧信号をＡ／Ｄ変換し、角度信号とともにその内部に一旦蓄えた後、それらのデータをノートＰＣ３０に渡す。ノートＰＣ３０は、データ収集装置２０からデータを受け取り、ノッキングの検出に関する後述する演算を実行して、その演算結果をデータ収集装置２０に送る。データ収集装置２０はノートＰＣからその演算結果を受け取って操作盤４０に送る。
【００３７】
操作盤４０は図１に示すエンジンベンチ試験の際にオペレータ５０によって操作され、点火時期やその他エンジン１の様々なパラメータの調整を行なう操作盤である。この操作盤４０のモニタ画面４０ａ上には、エンジン１の、調整しようとしているパラメータに応じて、様々な情報が表示される。エンジン１の点火タイミングの調整にあたっては、ノッキング検出装置１０から送られてきたノッキングに関する演算結果がモニタ画面４０ａ上に表示される。オペレータはその表示を見ながら点火タイミングを調整する。
【００３８】
また、ノートＰＣ３０での演算結果は、ノートＰＣ３０自体の表示画面３０ａ上に表示することもできる。
【００３９】
操作盤４０では、図２に示す実車試験の際は、基本的には点火タイミング調整等のエンジンの調整は行なわれない。操作盤４０では、実車試験の際は、モニタ画面４０ａ上への様々な情報の表示と、エンジンの様々な状態やその変化のデータの収集が行なわれている。
【００４０】
図３は、図１に示すノートＰＣにおける演算内容を示すブロック図である。
【００４１】
音圧信号取得部３１は、図１，図２に示すセンサ５でピックアップされてデータ収集装置２０でＡ／Ｄ変換された音圧信号を取得する役割りを担っている。この音圧信号取得部３１は、ノートＰＣのハードウエア上は、データ入力ポートおよび入力インタフェース回路が担当する。
【００４２】
また、角度信号取得部３２は、図１，図２に示すＥＣＵ６から取り出されてデータ収集装置２０を経由してきた角度信号を取得する役割りを担っている。この角度信号取得部３２も、ハードウエア上はデータ入力ポートおよび入力インタフェースが担当している。
【００４３】
ここで、これら音圧信号取得部３１および角度信号取得部３２は、本発明にいう、原信号取得部および角度情報取得部の各一例に相当する。また、音圧信号取得部３１で取得される音圧信号は本発明にいう原信号の一例に相当する。
【００４４】
信号切出部３３は、角度信号取得部３２で取得された角度信号を参照して、音圧信号取得部３１で取得された音圧信号の中から特定の角度範囲内の信号を切り出す。
【００４５】
図４は、信号切出しの説明図である。
【００４６】
この図４には、エンジンの筒内圧力変化カーブ（図４（Ａ））、音圧信号（図４（Ｂ））、１回転７２０パルスのクランク角度パルス（図４（Ｃ））、および１回転１パルスの回転速度パルス（図４（Ｄ））が示されている。図４（Ｅ）は、図４（Ａ）〜（Ｄ）の一部区間を時間的に引き延ばして示した拡大図である。これらのうちの図４（Ａ）に示すエンジンの筒内圧力変化カーブは、参考のために示したのであって、ここで説明しているノッキング検出装置１０には不要の情報である。
【００４７】
ここでは、図４（Ｄ）に示す回転パルスの発生を契機にして、図４（Ｃ）に示すクランク角度パルスを計数し、その計数値に基づいてノッキングが発生し得る角度範囲を決定し、図４（Ｂ）に示す音圧信号のうち、その決定された角度範囲（切出し角度範囲）内の音圧信号が切り出される。具体的には、ここでは、点火位置やＴＤＣ（Ｔｏｐ  Ｄｅａｄ  Ｃｅｎｔｅｒ）を含む、点火位置やＴＤＣ付近から約９０度の角度範囲内の音圧信号が切り出される。
【００４８】
ここで、本実施形態では、点火タイミングが変更されても切出し角度範囲は固定されたままである。ただし、点火タイミングの変更に応じて切出しの角度範囲を変更してもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、１回転７２０パルスのクランク角度パルスを計数することで切出し角度範囲を決定しているが、１回転１パルスの回転パルス（図４（Ｄ））のみに基づいて、隣接する回転パルスの間隔からエンジン回転速度（１回転に要する時間）を求め、その１回転に要する時間の中の特定の時間領域を切出し角度範囲としてもよい。あるいは回転パルス（図４（Ｄ））などによる角度の原点情報と、クランク角度パルスよりも分解能の低い角度信号とに基づいて、切出し角度範囲を決定してもよい。
【００５０】
図３に戻って説明を続ける。
【００５１】
信号切出部３３で切り出された音圧信号は、差分バイコヒーレンス算出部３４に入力され、差分バイコヒーレンスが算出される。
【００５２】
図５は、図３に示す差分バイコヒーレンス算出部における処理の流れを示した図である。
【００５３】
この差分バイコヒーレンス算出部３４における演算処理は、計測前の準備段階における演算処理と計測時の演算処理とに分けられる。図５の上段は計測前の準備段階における処理であり、下段は計測時の処理である。ここでは、計測前の準備段階における信号や算出値に、「第１の信号」、「第１の・・・」のように「第１」を付し、計測時における信号や算出値に、「第２の信号」、「第２の・・・」のように「第２」を付すことで互いを区別している。ただし、計測前の準備段階と計測時との双方に共通する内容については、例えば単に「信号」と称するように、「第１」も「第２」も付さずに表記する。
【００５４】
計測前の準備段階では、ノッキングが発生していない第１の期間内において、信号切出部３３（図３参照）によりエンジン回転の各周期ごとに切り出された第１の信号が順次、この差分バイコヒーレンス算出部３４に入力されて、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）の算出３４１が行なわれる。
【００５５】
ここでは、信号切出部３３で切り出された音圧信号を、
ｘ（ｔ）・・・（１）
で表わす。ここで、ｔは時刻を表わしている。
【００５６】
この音圧信号ｘ（ｔ）にＦＦＴ処理が施され、周波数データ
Ｆ（ｆ）・・・（２）
が算出される。
【００５７】
そして、切り出された信号ｘ（ｔ）にＦＦＴ処理を施すことにより得られた周波数データＦ（ｆ）に基づいてバイスペクトル
Ｂ（ｆ1，ｆ2）＝Ｆ（ｆ1）Ｆ（ｆ2）Ｆ*（ｆ1＋ｆ2）・・・（３）
の算出３４２が行なわれる。ここで、ｆ1，ｆ2は周波数、＊は複素共役を表わしている。
【００５８】
計測前の準備段階では、（ｎ−１）周期分にわたって各周期ごとに第１の信号ｘ（ｔ）の切出し、およびＦＦＴ算出３４１が行なわれて、各周期ごとの第１のバイスペクトルＢi（ｆ1，ｆ2）、ｉ＝１，２，・・・，ｎ−１の算出３４２が行なわれる。ここで、ｎは、正の整数であり、予備実験等によりあらかじめ適切な値（例えばｎ＝３０）が決定されている。あるいは、ｎを様々に変化させて、後述する差分バイコヒーレンスの統計値算出／評価３４４の演算により適切なｎを定めてもよい。
【００５９】
（ｎ−１）周期分の、すなわち（ｎ−１）個の第１のバイスペクトルの算出３４２が行なわれると、次に、それら（ｎ−１）個の第１のバイスペクトルを使って、第１のバイコヒーレンスの算出３４３が行なわれる。
【００６０】
ここで、この第１のバイコヒーレンスの算出にあたり、本来のバイコヒーレンス算出の式はバイスペクトルを正規化する式（４）の算出式
【００６１】
【数１】
0006422371.tif 000002
であるが、複素数の計算のため、条件によってはバイコヒーレンスの値が０から１に入らない場合が発生する。そこでバイコヒーレンスの定義に基づき、値が０から１に入るように修正した式（５）の算出式
【００６２】
【数２】
0006422371.tif 000003
を用いる。ここでは、式（５）を用いて算出した値ｂ（ｆ1，ｆ2）もバイコヒーレンスと称する。式（４）あるいは式（５）で算出されたバイコヒーレンスｂ（ｆ1，ｆ2）は、式（４）を採用した場合であっても、式（５）を採用した場合であっても、本発明にいう正規化値（第１の正規化値および第２の正規化値）の一例に相当する。
【００６３】
式（４）あるいは式（５）は、複数のバイスペクトルＢi（ｆ1，ｆ2）を平均化するとともに正規化するものである。ここで、本実施形態において、式（５）を採用するのは、本来のバイコヒーレンスの式である式（４）に従うと、値ｂ（ｆ1，ｆ2）が「１」を越えることがあり、これに対し式（５）を採用すると値ｂ（ｆ1，ｆ2）は厳密に「０〜１」の範囲内の値となり、その後の演算上の取扱いが容易だからである。ただし、本発明における正規化値を算出する式として、式（４）を採用することを妨げるものではない。
【００６４】
更に、この準備段階では、（ｎ−１）個の第１のバイスペクトルと、それらから算出される第１のバイコヒーレンスが算出された後も、新たな（ｎ−１）個の第１のバイスペクトルが入力されるたびに、第１のバイコヒーレンスを算出する。そして得られた多数の第１のバイコヒーレンスの中から、バイコヒーレンスのｆ1＝ｆ2のライン上の成分が最も小さな第１のバイコヒーレンスと、その元となった（ｎ−１）個の第１のバイスペクトルとを、基準のバイコヒーレンス、バイスペクトルとして保持し、計測時に、ｎ−１個の第１のバイスペクトル、そのバイスペクトルから算出された第１のバイコヒーレンスとして演算に用いられる。また、基準に選ばれなかった複数バイコヒーレンスの元となったバイスペクトルを、次工程の統計処理で再利用するため、保持しておいてもよい。
【００６５】
次に、１周期から切り出された新たな第１の信号が入力されると、その新たな１周期における第１の信号についてもＦＦＴ算出３４１が行なわれ、第１のバイスペクトル算出３４２が行なわれる。そして、保持した（ｎ−１）個の第１のバイスペクトルに、今回新たに算出された１個のバイスペクトルを加えた、合計（ｎ）個のバイスペクトルに基づいて、新たな第１のバイコヒーレンスが算出される。
【００６６】
そしてさらに、この第１のバイコヒーレンスから、前段で選定しておいた基準のバイコヒーレンスを各周波数（ｆ1，ｆ2）ごとに減算することで第１の差分バイコヒーレンスの算出を行う。これが順次、新たな１周期から切り出された新たな第１の信号が入力されるたびに繰り返され、
多数個（ここではｍ個とする）の第１の差分バイコヒーレンスが算出される。
【００６７】
ここでは、１周期から切り出された新たな第１の信号を入力としたが、演算時間短縮のために、前段において基準に選ばれなかった複数のイコヒーレンスの元となったバイスペクトルを入力として再利用し、ｍ個の第１の差分バイコヒーレンスを算出しても良い。
【００６８】
その後、差分バイコヒーレンスの統計値算出／評価３４４の処理が行なわれる。
【００６９】
この差分バイコヒーレンスの統計値算出／評価３４４では、差分バイコヒーレンスを順次算出した後、それら複数の差分バイコヒーレンスそれぞれについて、かつ、エンジンの今回関心のある１つ又は複数の振動モードそれぞれについて、各振動モードの固有振動数近傍の周波数帯域における代表値が算出される。この代表値の算出は、計測時にも行なわれるアルゴリズムであり、代表値算出のアルゴリズムの説明は、後述する計測時の説明に委ねることとする。各差分バイコヒーレンスについて、各振動モードごとの代表値が算出されると、さらに、各振動モードごと、かつ各サイクル数ごとに代表値の平均値および標準偏差が算出される。これらの平均値や標準偏差は指標値算出部３５に入力される。またここでは、代表値の平均値および標準偏差の算出に使用された差分コヒーレンスから算出された代表値どうしの差分値が算出され、その差分値があらかじめ定められた小さい値の範囲内に安定していることをもって、ノッキングが発生していない状態にあると評価される。この各差分バイコヒーレンスは、回転速度（ｒ／ｍｉｎ）毎に保持して利用することもできる。
【００７０】
なお、前述したｎの値については、ｎの値を変更した様々な第１のバイコヒーレンスを算出して、それら様々な第１のバイコヒーレンスに基づいて上記と同様な評価を行ない、平均値や標準偏差が最も安定しているｎの値を選択することで、ｎの値を決定してもよい。
【００７１】
次に差分バイコヒーレンス算出部３４における計測時の演算処理について説明する。
【００７２】
以下の処理は、ノッキングが発生しているおそれがある第２の期間について行なわれる。
【００７３】
ここでも準備段階のときと同様、信号切出部３３で切り出された音圧信号（ここでは計測時なので「第２の信号」と称する）にＦＦＴ算出３４５の処理が施されて第２の周波数データＦ（ｆ）が算出される。次いで、この第２の周波数データＦ（ｆ）に基づいて第２のバイスペクトル算出３４６が行なわれる。
【００７４】
さらに、今度は、準備段階において、ノッキングが発生していないことが分かっている第１の期間内に算出された（ｎ−１）周期分の第１のバイスペクトルＢi、ｉ＝１，２，・・・，ｎ−１と、今回算出された１周期分の第２のバイスペクトルＢ＿Ｔとを合わせた、合計ｎ周期分のバイスペクトルに基づく、第２のバイコヒーレンス算出３４７が行なわれる。そしてさらに、この第２のバイコヒーレンスから、準備段階で算出しておいた第１のバイコヒーレンスを各周波数（ｆ1，ｆ2）ごとに減算することで差分バイコヒーレンスの算出３４８が行なわれる。
【００７５】
ここでの差分バイコヒーレンスは、
【００７６】
【数３】
0006422371.tif 000004
ここで、ｂ＿ｓｕｂ（ｆ1，ｆ2）は、差分バイコヒーレンス
Ｂi＝１，２，・・・，ｎ−１は、準備段階で算出しておいた（ｎ−１）周期分の第１のバイスペクトル
Ｂ＿Ｔは、計測時において今回算出された第２のバイスペクトル
ｂ（ｆ1，ｆ2）は、準備段階で算出しておいた第１のバイコヒーレンス
である。
【００７７】
ここで、この式（６）は、バイスペクトルの算出にあたって式（５）を用いた場合の式である。式（４）を用いて第１のバイコヒーレンスおよび第２のバイコヒーレンスを算出して、それらの差分バイコヒーレンスを算出してもよい。
【００７８】
この計測時においても、さらに新たな１周期から切り出された新たな第２の信号が入力されると、その新たな１周期における新たな第２の信号についてもＦＦＴ算出３４５が行なわれ、新たな第２のバイスペクトル算出３４６が行なわれる。そして、今度は、準備段階において算出された（ｎ−１）周期分の第１のバイスペクトルはそのままにして、その（ｎ−１）周期分の第１のバイスペクトルに、前回算出された第２のバイスペクトルに代えて今回新たに算出された第２のバイスペクトルを加えたｎ周期分のバイスペクトルに基づいて新たな第２のバイコヒーレンスの算出３４７が行なわれる。さらにその新たに算出された第２のバイコヒーレンスから、準備段階において算出された第１のバイコヒーレンスが減算されて新たな差分バイコヒーレンスの算出３４８が行なわれる。これが繰り返し実行され、順次新たな差分バイコヒーレンスが算出される。
【００７９】
図６は、差分バイコヒーレンス算出部における差分バイコヒーレンス算出処理の概念図である。
【００８０】
ここでは、図５を参照して説明した、図３に示す差分バイコヒーレンス算出部３４における演算の中核となる差分バイコヒーレンス算出処理について説明する。
【００８１】
ここでは、計測前の準備段階において、（ｎ−１）周期のそれぞれについて信号切出し、ＦＦＴ処理、およびバイスペクトルの算出が行なわれ、（ｎ−１）個のバイスペクトルが算出される（Ｉ）。そしてさらに、その（ｎ−１）個のバイスペクトルから第１のバイコヒーレンスが算出される（ＩＩ）。
【００８２】
ここで、バイコヒーレンスは、前述の式（４）あるいは式（５）で表わされる通り、２つの周波数ｆ1，ｆ2の変数で表現される関数である。そこで、この図６における（Ｂ）および後述する（Ｄ）では、横軸が周波数ｆ1，縦軸が周波数ｆ2で表わされている。このバイコヒーレンスは、ｆ1＝ｆ2の対角線９２に対して対称形であり、したがってここでは、ｆ1≧ｆ2の領域（ハッチングの領域）のみバイコヒーレンスの値が算出される。
【００８３】
さらに、今度は計測時において、１周期分の原信号の中から切出し範囲内の信号が切り出されてＦＦＴ処理およびバイスペクトルの算出が行なわれ（ＩＩＩ）、さらにその１周期のバイスペクトルと、計測前に算出しておいた（ｎ−１）周期分の（ｎ−１）個のバイスペクトルとを合わせた、合計ｎ個のバイスペクトルに基づく第２のバイコヒーレンスの算出が行なわれる（ＩＶ）。そしてさらに、この第２のバイコヒーレンスから、準備段階で算出しておいた第１のバイコヒーレンスが減算されて、差分バイコヒーレンスが算出される（Ｖ）。
【００８４】
図７は、図３に示す指標値算出部における演算処理内容を示したブロック図である。
【００８５】
この指標値算出部３５では、計測前の準備段階において閾値算出３５１が行なわれる。他の演算処理は計測時に行なわれる。
【００８６】
閾値算出３５１にあたっては、差分バイコヒーレンス算出部３４から、エンジンの関心のある振動モードごとの代表値の平均値μと標準偏差σを受け取り、閾値ＴＲが、
ＴＲm＝αm×σm＋μm・・・（７）
ただし、
ＴＲmは、振動モードｍの閾値
αmは、振動モードｍごとに設定された係数
σmは、ノッキングが発生していない状態における振動モードｍの代表値の        標準偏差
μmは、ノッキングが発生していない状態における振動モードｍの代表値の        平均値
に従って算出される。
【００８７】
図８は、差分バイコヒーレンスの算出結果の一例を示した図である。
【００８８】
この図８は、１ｋＨｚの正弦波信号と２ｋＨｚの正弦波信号を重畳した信号に対して、上記の演算により算出された差分バイコヒーレンスｂ＿ｓｕｂ（ｆ1，ｆ2）を表わしている。横軸も縦軸も周波数であって、例えば横軸がｆ1，縦軸がｆ2である。
【００８９】
この図８には、ｆ1＝ｆ2の対角線上であって、ｆ1，ｆ2＝１ｋＨｚの位置に大きな値ａが表われている。このように、差分バイコヒーレンスｂ＿ｓｕｂ（ｆ1，ｆ2）は、分析対象としている信号に、ある周波数成分（ここではｆとする）とその２倍の周波数成分（２ｆ）とからなる２次の調和成分に変化があったときに、ｆ1＝ｆ2の対角線上の、ｆ1＝ｆ2＝ｆの位置に大きな値が表われるという性質がある。
【００９０】
ノッキングは、エンジンの一種の共振現象であり、ノッキングが発生すると気筒内に衝撃波が発生し、エンジンの振動や音に、そのエンジンの、ある１つの固有振動数（共振周波数）の成分とその高調波成分（特に２倍の周波数成分）が出現する。ここでは、この点に着目し、差分バイコヒーレンスをノッキングの検出に採用して成功したものである。
【００９１】
図３における差分バイコヒーレンス算出部３４で算出された差分バイコヒーレンスｂ＿ｓｕｂ（ｆ1，ｆ2）は、指標値算出部３５に入力される。
【００９２】
この指標値算出部３５では、特徴量算出３５２と、代表値算出３５３が行なわれる。ここで、特徴量は、各周波数における２次の調和成分の、準備段階と計測時との間での変化量を表わし、代表値は各振動モードごと、かつ各サイクル数ごとの特徴量の代表値を表わしている。
【００９３】
図９は、特徴量算出処理をモデル化して示した図である。
【００９４】
上述の通り、差分バイコヒーレンスｂ＿ｓｕｂ（ｆ1，ｆ2）を算出すると、その分析対象の信号に２次の調和成分（周波数ｆと２ｆ）に変化（ノッキングの発生のない第１の期間からの変化）があったときに、対角線上のｆ1＝ｆ2＝ｆの位置に大きな値が表われる。
【００９５】
そこで図９（Ａ）に示す例では、差分バイコヒーレンスｂ＿ｓｕｂ（ｆ1，ｆ2）の対角線ｆ1＝ｆ2上のデータが抽出され、その抽出されたデータがｆ1＝ｆ2＝ｆにおける特徴量とされている。
【００９６】
また、図９（Ｂ）は、対角線ｆ1＝ｆ2上の点を中心とする３×３の領域内のデータの平均値が算出され、その平均値がｆ1＝ｆ2＝ｆにおける特徴量とされる。
【００９７】
ここで、３×３の領域とはいっても、バイコヒーレンスの性質上、差分バイコヒーレンスｂ＿ｓｕｂ（ｆ1，ｆ2）のｆ1＝ｆ2の対角線を対称軸とするｆ1＞ｆ2の領域とｆ1＜ｆ2の領域とで同一のデータがあらわれる。そこでここでは、３×３の領域のうちｆ1≧ｆ2の領域の６つのデータの平均値が算出され、その平均値がその周波数ｆ1＝ｆ2＝ｆの特徴量とされる。
【００９８】
これは、理論上はｆ1＝ｆ2の対角線上に２次の調和成分の大きさを表わす数値が表われるものの、演算の誤差等により少しずれた位置に表われることも考えられる。そこで、図９（Ｂ）の例では、３×３の領域内のデータの平均値を特徴量として採用している。なお、ここでは平均値を採用しているが、その３×３の領域内の最大値を、その領域の中心の周波数ｆ1＝ｆ2＝ｆにおける特徴量としてもよい。その他、２次の調和成分の変化のレベルを表わす量であれば特徴量として採用し得る。
【００９９】
ここで、以上の音圧信号の切出しから特徴量の算出までの一連の処理は、エンジンの各サイクル数ごとに繰り返し実行される。
【０１００】
図１０は、図３における指標値算出部で実行される、代表値算出処理をモデル化して示した図である。
【０１０１】
図１０（Ａ）には、多数のサイクル数にわたる、各サイクル数ごとの多数の差分バイコヒーレンスの算出結果が概念的に示されている。
【０１０２】
図３における差分バイコヒーレンス算出部３４では、あらかじめ定めておいた所要の  サイクル数範囲内について、各サイクル数ごとに差分バイコヒーレンスｂ＿ｓｕｂ（ｆ  1，ｆ2）が算出され、指標値算出部３５では、それら各サイクル数ごとに特徴量が算  出される。各サイクル数ごとの特徴量は周波数ｆの関数である。
【０１０３】
図１０（Ｂ）は、各サイクル数ごとの特徴量を周波数とサイクル数を変数とした２次元平面上に並べて表現した図である。縦軸は、特徴量である、
周波数方向に延びる複数の矩形は、その矩形内の一列の特徴量が、１つのサイクル数について算出された、周波数ｆの関数としての特徴量であることを表わしている。
【０１０４】
図１０（Ｃ）は、図１０（Ｂ）と同一の特徴量分布を表わした図である。ただし、この図１０（Ｃ）には、いくつかの周波数についてサイクル数方向に延びる楕円が示されている。すなわち、ここでは、いくつかの特定の周波数における、サイクル数を変数とした特徴量に着目する。これらいくつかの特定の周波数は、エンジンの固有振動数（共振周波数）に対応している。
【０１０５】
図１１は、エンジンの固有振動数（共振周波数）の説明図である。
【０１０６】
エンジンの固有振動数（共振周波数）ｆp,qは、
【０１０７】
【数４】
0006422371.tif 000005
ただし、Ｃは音速
Ｂrは、ボア径
ｐ,ｑは、振動モード
Ρp,qは、振動モード（ｐ，ｑ）における定数
を表わしている。
【０１０８】
図１１に示すように、例えば振動モードが（１，０）モードのときは、定数Ρ1,0＝１．８４１であり、ボア径Ｂrが８７ｍｍのときの固有振動数（共振周波数）は、ｆ1,0＝６７１２Ｈｚである。他の振動モード（ｐ，ｑ）のときも同様である。「気筒内振動モード」の図は、ボア内の気体の振動の様子を図解したものである。
【０１０９】
ここには、固有振動数（共振周波数）ｆp,qの低い順に（３，０）モードまで示されている。解析学的にはさらに高次の振動モードも存在するが、エンジン試験で実用上重要なのは、ここに示した範囲内の振動モードである。
【０１１０】
図１０に戻って説明を続ける。
【０１１１】
図１０（Ｃ）に示す長楕円は、各振動モードにおける、サイクル数を変数とした特徴量を囲っている。エンジンの固有振動数（共振周波数）は、式（８）で表わされるが、エンジンのその時々の運転状況によってエンジン内の温度が変化し、これにより音速Ｃが変化する。また、演算誤差等、様々な誤差要因もある。
【０１１２】
そこで、各振動モードごとにサーチの周波数帯域を定め、各サイクル数ごとにその周波数帯域内の特徴量の最大値を探索し、探索された最大値を、その振動モードの、そのサイクル数の代表値とする。ただし、最大値を代表値とするのではなく、その周波数帯域内の特徴量の複数のピーク値の平均値を算出するなど、そのサイクル数においてその振動モードのノッキングが発生しているか否かの指標となる指標値を算出する基になる値であればよい。
【０１１３】
図１０（Ｄ）は、各振動モード（ｐ，ｑ）における、サイクル数を変数とする代表値を示している。この代表値は、０〜１の範囲内の値であり、１に近いほど強いノッキングが発生していることを表わしている。
【０１１４】
図３における指標値算出部３５では、以上のようにしてサイクル数を変数とした代表値算出３５３が行なわれる。
【０１１５】
指標値算出部３５では、上記のようにして、各振動モードｍ＝（ｐ，ｑ）ごと、かつ各サイクル数ごとの代表値が算出された後、比較演算３５４および指標値算出３５５が行なわれる。
【０１１６】
比較演算３５４では、
ＣＡs,m＝ｂ＿ｓｕｂs,m−ＴＲm・・・（９）
ただし、
ＣＡs,mは、各振動モードｍごと、かつ各サイクル数ｓごとの差分値、
ｂ＿ｓｕｂs,mは、各振動モードｍごと、かつ各サイクル数ｓごとの代表値、
ＴＲmは、各振動モードｍごとのノッキングが発生していない状態における代表値の平均値
である。
【０１１７】
指標値算出３５５では、式（９）の差分値を使って、
【０１１８】
【数５】
0006422371.tif 000006
が算出される。
【０１１９】
ここで、
ｉｎｄｅｘsは、各サイクル数ｓごとの指標値、
Ｋs,mは、ＣＡs,mがプラスのときに‘１’、マイナスのときに‘０’の値となる係数
である。
【０１２０】
すなわち、ここでは、各サイクル数ごとに、２次の調和成分の大きさと複数の振動モードへの出現数とに応じた指標値が算出される。
【０１２１】
また、算出された指標値を使用して、指定サイクル数中のノッキング発生有りの割合であるノッキング発生率を計算し、このノッキング発生率と回転速度からの単位時間当たりのエンジン行程数の積から算出した、単位時間当たりの平均ノッキング回数の値を指標値とすることもできる。この指標値は聴感におけるノッキング指標と相関が高い。
【０１２２】
このようにして算出された指標値は、図３の情報提示部３６に入力される。
【０１２３】
情報提示部３６では、指標値算出部３５で算出された指標値に由来する情報、例えば、指標値の大きさに応じた長さや色の棒グラフ等が提示される。具体的には、例えばそのような棒グラフ等を表わす画像情報が作成されて図１，図２に示す操作盤４０に送られる。操作盤４０では、送られてきた画像情報に基づく画像がモニタ画面４０ａ上に表示されオペレータ５０の観察に供される。あるいは、この情報提示部３６は、必要に応じて、ノートＰＣ３０の表示画面３０ａ上にも画像を表示する。
【０１２４】
尚、情報提示部３６による指標値由来の情報は、上記のようなグラフに限られるものではなく、オペレータ５０によるノッキングの発生やノッキングの程度の評価に資する情報であればよい。また、情報提示方法は表示に限るものでもない。例えば、指標値を、閾値処理により、ノッキングなし、弱いノッキング有り、中程度のノッキング有り、強いノッキング有り等の複数の段階に区分けして、そのノッキングの現在の段階を表示し、あるいは音で知らせてもよい。さらには、指標値は、式（９）、式（１０）により算出した値である必要はなく、代表値に基づいて算出される、ノッキングの指標となる値であればよい。
【０１２５】
図１２，図１３は、これまで説明してきた演算の流れを示すフローチャートである。
【０１２６】
ここで、図１２は、計測時の準備段階における演算の流れを示したフローチャート、図１３は、計測時における演算の流れを示したフローチャートである。
【０１２７】
ここでは、エンジンの運転条件を一定に保ち、その一定の運転条件の下で図１２，図１３に示す処理が実行される。
【０１２８】
先ず、図１２に示す計測前の準備段階における演算について説明する。
【０１２９】
エンジンをある１つの回転速度で動作させておいて、ノッキングが発生していないと思われる第１の期間内において、音圧信号（図４（Ｂ））や角度信号（クランク角度パルス（図４（Ｃ））および回転パルス（図４（Ｄ））を取得して（ステップＳ１０１）、切出し角度範囲内の音圧信号を切り出す（ステップＳ１０２）。
【０１３０】
次に、その切り出した音圧信号をＦＦＴ処理し（ステップＳ１０３）、第１のバイスペクトル（式（３）参照）を算出する（ステップＳ１０４）。ここでは、ステップＳ１０1〜Ｓ１０４が（ｎ−１）回繰り返されて（ステップＳ１０５）、得られたバイスペクトルに基づいて第１のバイコヒーレンス（式（５）参照）を算出する（ステップＳ１０６）。
【０１３１】
順次新たに切り出された第１の信号を使って第１のバイコヒーレンスの算出が順次ｍ回行なわれ、ノッキングが発生していない状態にあるか否かが評価される（ステップＳ１０８）。ノッキングが発生していない旨、評価されると（ステップＳ１０９）、閾値ＴＲ（式（７）参照）が算出されて（ステップＳ１１０）、計測前の演算処理を終了する。
【０１３２】
ステップＳ１０８における評価の結果、ノッキングが発生していない状態にあるとは断定できないときは（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理が繰り返される。
【０１３３】
次に、図１３を参照して計測時における演算処理について説明する。
【０１３４】
計測時においても、エンジンを計測前と同じある１つの回転速度で動作させておいて、計測前（図１２）と同様に、音圧信号（図４（Ｂ））や角度信号（クランク角度パルス（図４（Ｃ）および回転パルス図４（Ｄ））を取得して（ステップＳ２０１）、切出し角度範囲内の音圧信号が切り出される（ステップＳ２０２）。
【０１３５】
次に、その切り出した音圧信号をＦＦＴ処理し（ステップＳ２０３）、第２のバイスペクトル（式（３）参照）を算出する（ステップＳ２０４）。
【０１３６】
次に、このステップＳ２０４で算出した１周期分の第２のバイスペクトルと、図１２のステップＳ１０４で算出された（ｎ−１）周期分の第１のバイスペクトルとを合わせた、合計ｎ周期分のバイスペクトルを基に、第２のバイコヒーレンス（式（５）参照）が算出される（ステップＳ２０５）。さらに、このステップＳ２０５で算出された第２のバイコヒーレンスから、図１２のステップＳ１０６で算出された第１のバイコヒーレンスが各周波数（ｆ1，ｆ2）ごとに減算されて差分バイコヒーレンス（式（６）参照）が算出される（ステップＳ２０６）。さらに、その算出された差分バイコヒーレンスと図１２のステップＳ１１０で算出しておいた閾値を用いて指標値（式（９）参照）が算出され（ステップＳ２０７）、その指標値由来の情報が提示される（ステップＳ２０８）。
【０１３７】
計測時においては、以上の処理が計測期間（第２の期間）中、繰り返し実行される。
【０１３８】
ここでは、図１２，図１３に示す処理が、エンジンの運転条件を変更しながら、各運転条件ごとに行なわれる。
【０１３９】
本実施形態では、上記の通り、音圧信号に含まれる２次の調和成分の変化を抽出することでノッキングを検出しており、従来の手法では様々な雑音でほとんど掻き消されてしまって検出が不可能であった微弱なノッキングやエンジンの高回転速度領域のノッキングでも検出することを可能としている。
【０１４０】
尚、ここでは、エンジン燃焼に伴う振動に起因する音をピックアップして音圧信号を得、その音圧信号に基づいてノッキングを検出する例について説明したが、本発明のノッキング検出装置およびノッキング検出方法は、音圧信号に基づいてノッキングを検出するのではなく、エンジンの振動を捉えるセンサでピックアップされた信号など、エンジン燃焼に伴う振動に起因する、ノッキングの周波数に追随する物理量であれば、その物理量に基づいてノッキングを検出することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１    エンジン
２    ダイナモ
３    自動車
４    試験台
５    センサ
６    ＥＣＵ
１０    ノッキング検出装置
２０    データ収集装置
３０    ノート型パーソナルコンピュータ
３０ａ    表示画面
３１    音圧信号取得部
３２    角度信号取得部
３３    信号切出部
３４    差分バイコヒーレンス算出部
３５    指標値算出部
３６    情報提示部
４０    操作盤
４０ａ  モニタ画面
５０    オペレータ
【図１】
0006422371.tif 000007
【図２】
0006422371.tif 000008
【図３】
0006422371.tif 000009
【図４】
0006422371.tif 000010
【図５】
0006422371.tif 000011
【図６】
0006422371.tif 000012
【図７】
0006422371.tif 000013
【図８】
0006422371.tif 000014
【図９】
0006422371.tif 000015
【図１０】
0006422371.tif 000016
【図１１】
0006422371.tif 000017
【図１２】
0006422371.tif 000018
【図１３】
0006422371.tif 000019