(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾波周波数帯域が可変であって、内燃機関のノッキングを検出するノックセンサの検出出力を濾波するフィルタと、
前記フィルタの出力を予め定める判定レベルで弁別するレベル弁別手段と、
内燃機関に備わるクランクの回転角度位置を検出するクランク角センサの検出出力に基づいて設定される観測期間における、前記レベル弁別手段によってノックセンサの検出出力が判定レベル以上であると弁別された回数を計数するカウンタと、
前記カウンタで計数された前記回数と所定の判定しきい値に基づいてノッキングの有無を判定するとともに、ノッキングの有無の判定が可能か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によってノッキングの有無の判定が不可能であると判定されたとき、フィルタの濾波周波数帯域をずらす補正手段とを含み、
前記判定手段は、前記カウンタによって計数された前記回数が第１のしきい値より大きい場合に、ノッキングの有無の判定が不可能であると判定し、前記回数が前記第１のしきい値より小さい第２のしきい値より小さい場合に、ノッキング無しと判定し、前記回数が前記第２のしきい値より大きく、かつ前記第１のしきい値より小さい場合に、ノッキング有りと判定することを特徴とする内燃機関のノッキング判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の点火時期制御などに好適に用いられるノッキング判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火花点火内燃機関は、混合ガスの圧縮比を高くするほど高出力を得ることができるけれども、圧縮比を高くすると、気筒内に吸入された混合ガスに火花を点火した後、気筒内を火炎が伝播中に火炎に先立って未燃ガスが爆発するいわゆるノッキングの発生することがある。内燃機関においてノッキングが生じるとピストンに加わる圧力が不規則になって機関の運転が不整になるばかりでなく、機関温度が上昇して熱効率が低下し機関出力が低下する。したがって、内燃機関においては、ノッキングが発生しているか否かを判定し、ノッキングが発生しているときには、たとえば点火時期を調整してノッキングの発生を抑制する制御が行われている。
【０００３】
内燃機関のノッキングの判定には、気筒に圧電素子などからなるノックセンサを設け、ノックセンサの検出出力に基づいて行う方法がある。ノックセンサの検出出力のスペクトルを採取すると、ノッキングが発生しているときの方が、ノッキングが発生していないときよりも出力が大きくなる。このノッキングが発生しているときと、ノッキングが発生していないときとの差は、ノックセンサが検出する出力の全周波数にわたって一様ではなく、特定の周波数において顕著に現れ、出力差の顕著に現れる周波数は共振周波数と呼ばれる。
【０００４】
出力差が大きい共振周波数の帯域のみに検出範囲を特定したノックセンサが、共振型ノックセンサである。共振型ノックセンサは、予めセンサ自体の設定によって特定の共振周波数が定められる。すなわち内燃機関の気筒ごと、また回転速度などの状態によって異なる特性およびＳ／Ｎ比を犠牲にし、おおよそ共通して前記出力差が大きくなるであろうと予測される周波数帯域に共振周波数を特定して設定される。
【０００５】
図８は、従来のノッキング発生有無判定の概略を示す図である。従来ノッキング発生の有無は、ノックセンサの検出出力が、判定レベルに１回以上達すればノッキング発生有りと判定していた。しかしながら、内燃機関には、ノッキングに起因する振動以外にも点火プラグの点火時期および吸排気弁の着座時期などにおいても振動が発生する。これらのノッキング以外の原因に基づく振動のノックセンサによる検出出力は、バックグランドノイズ１，２と呼ばれる。ノッキングに起因する振動のノックセンサによる検出出力であるノック信号３の周波数とバックグランドノイズ１，２の周波数とが近接している場合、共振型ノックセンサに設定された共振周波数帯域には、ノック信号３とともにバックグランドノイズ１，２が含まれて検出されることがある。
【０００６】
ノック信号３とバックグランドノイズ１，２とが、共振周波数帯域に混在する場合、従来は判定レベルを第１判定レベル４から第２判定レベル５に大きくすることによってバックグランドノイズ１，２とノック信号３とを識別し、ノッキング発生の有無を判定していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単に判定レベルを変更する手法では、バックグランドノイズ１，２の強度が大きく、バックグランドノイズ１，２とノック信号３との強度差が小さい場合、ノック信号３とバックグランドノイズ１，２との識別が困難になるので、ノッキング発生の有無を精度よく識別することができないという問題がある。
【０００８】
図８に示す従来例では、第２判定レベル５に達したノックセンサの検出出力は、ノック信号３だけでなくバックグランドノイズ１をも含む状態でノッキング発生有りと判定されている。図示しないけれども判定レベルに達した検出出力がバックグランドノイズのみであるにもかかわらずノッキング発生ありと判定されることもある。すなわちノック信号とバックグランドノイズとの識別が困難であり、実際には判定が不可能であるにもかかわらず、ノックセンサの検出出力が判定レベルに１回以上達した場合、すべてノッキング有りと判定されるので、必ずしも精度のよいノッキングの判定方法とはいえない。
【０００９】
ノック信号とバックグランドノイズとの発生周波数が近接し、共振周波数帯域に混在するようになる一つの理由として、内燃機関運転の経時変化等によりノック信号の発生する周波数が変動することがあげられる。このような場合、ノック信号の発生周波数の変動にともないノックセンサに設定される共振周波数帯域をずらす補正をすることによって、ノックセンサの検出出力におけるノック信号の検出精度を向上することができる。
【００１０】
共振周波数帯域をずらす補正をする先行技術は、たとえば特開平８−１７７６９７公報に開示されている。この先行技術は、ノックセンサが検出する周波数を特定の周波数に固定しないフラットセンサを用い、内燃機関の種類、回転速度および気筒ごとにフラットセンサ自体の設定を変更できるように構成される。フラットセンサごとに異なる共振周波数の設定を可能とし、内燃機関運転の経時変化等によって、ノック信号の周波数が変動してフラットセンサに設定された共振周波数との間にずれが生じた場合、ノックセンサが検出した出力の強度分布における標準偏差を求め、標準偏差と予め定められた値とを比較し、標準偏差が予め定められた値未満であるとき、共振周波数がずれたものと判断し、フラットセンサに設定される共振周波数を補正することによってノッキング検出精度を向上するものである。この先行技術では、共振周波数のずれの判断を、ノックセンサの検出出力における強度分布の標準偏差の演算結果に基づいて行うので、共振周波数のずれの検知動作が極めて複雑になるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、簡単な判定手段によってノッキング発生の誤判定を低減するとともに共振周波数のずれを判定し、判定結果に基づき共振周波数のずれを補正することによってノッキング検出精度を向上することができる内燃機関のノッキング判定装置を提供することである。
【００１２】
本発明は、濾波周波数帯域が可変であって、内燃機関のノッキングを検出するノックセンサの検出出力を濾波するフィルタと、
前記フィルタの出力を予め定める判定レベルで弁別するレベル弁別手段と、
内燃機関に備わるクランクの回転角度位置を検出するクランク角センサの検出出力に基づいて設定される観測期間における、前記レベル弁別手段によってノックセンサの検出出力が判定レベル以上であると弁別された回数を計数するカウンタと、
前記カウンタで計数された前記回数と所定の判定しきい値に基づいてノッキングの有無を判定するとともに、ノッキングの有無の判定が可能か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によってノッキングの有無の判定が不可能であると判定されたとき、フィルタの濾波周波数帯域をずらす補正手段とを含み、
前記判定手段は、前記カウンタによって計数された前記回数が第１のしきい値より大きい場合に、ノッキングの有無の判定が不可能であると判定し、前記回数が前記第１のしきい値より小さい第２のしきい値より小さい場合に、ノッキング無しと判定し、前記回数が前記第２のしきい値より大きく、かつ前記第１のしきい値より小さい場合に、ノッキング有りと判定することを特徴とする内燃機関のノッキング判定装置である。
【００１３】
本発明に従えば、判定手段は、予め定められた判定レベル以上となるノックセンサの検出出力を計数した回数によって、ノッキングの共振周波数のずれを判定し、補正手段は、判定手段の出力に応答してフィルタの濾波周波数帯域をずらす補正をする。このことによって、共振周波数のずれを簡単な手段で判定することが可能になり、またフィルタの濾波周波数帯域をノッキングの共振周波数に適合するようにずらして補正することが可能になるので、ノッキングの検出精度を向上することができる。
また、判定手段は、カウンタによって計数された回数が、第１のしきい値より大きいか否か、また第２のしきい値より小さいか否かの比較結果に基づいてノッキングの有無またはノッキング有無の判定が不可能であることを判定する。このことによって、ノッキングの有無および共振周波数のずれを簡単な手段で判定することができ、またノッキングの誤判定を低減することができる。したがって、ノッキングを抑制する制御をより精度よく行うことが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である内燃機関のノッキング判定装置１０の構成を簡略化して示すブロック図であり、図２は図１に示す内燃機関のノッキング判定装置１０を備える内燃機関１１の構成を簡略化して示す系統図である。
【００２１】
内燃機関のノッキング判定装置１０（以後、ノッキング判定装置と略称する）は、内燃機関１１のノッキングを検出するノックセンサ１２と、内燃機関１１に備わるクランクの回転角度位置を検出するクランク角センサ１３と、濾波周波数帯域が可変であってノックセンサ１２の検出出力を濾波するフィルタ１４と、フィルタ１４の出力に応答し、フィルタ１４の出力を予め定める判定レベルで弁別するレベル弁別手段１５と、レベル弁別手段１５の出力に応答し、ノックセンサ１２の検出出力が判定レベル以上である回数ｃを計数するカウンタ１６と、カウンタ１６の出力に応答し、計数された回数ｃに基づいてノッキングの有無を判定する判定手段１７と、判定手段１７の出力に応答し、ノッキングの有無の判定が不可能であると判定されたとき、フィルタの濾波周波数帯域をずらす補正手段１８と、補正手段１８の出力に応答し、ノッキングの有無の判定が可能になるようにフィルタ１４の濾波周波数帯域を段階的にずらせた回数であるステップ数をストアする第１メモリ１９と、第１メモリ１９にストアされたステップ数の和およびステップ数の和をノッキングの有無の判定が不可能との判定に基づいてフィルタ１４の濾波周波数帯域を段階的にずらす補正動作を行った機会の回数で除して平均ステップ数を演算する演算手段２０と、演算手段２０の出力に応答し、演算結果である平均ステップ数をストアする第２メモリ２１と、判定手段１７の出力に応答し、ノッキングの有無の判定が不可能と判定されかつ平均ステップ数が第２メモリ２１にストアされているとき、第２メモリ２１から読出された平均ステップ数によって定められるフィルタ１４の濾波周波数帯域のずらすべき段階を一気にずらす広域補正手段２２とを含む。
【００２２】
ノックセンサ１２は、たとえば圧電素子などからなる振動を検出するセンサであり、内燃機関１１の気筒２３に固定される。クランク角センサ１３は、前述のように内燃機関１１に備わるクランクの回転角度位置を検出するセンサであり、クランク角センサ１３の検出出力は第１入力インタフェース２４を介して後述する処理回路２５に入力される。クランク角センサ１３の検出出力に応答し、内燃機関１１のサイクル中にノックセンサ１２の検出出力を抽出し、ノッキング有無の判定のためにノックセンサ１２の検出出力を観測する期間である観測期間が設けられる。観測期間は、多くの場合、点火後に気筒２３のピストンが最初に上死点に達したときから次の上死点に達するまでの間に設けられる。
【００２３】
観測期間は、図示しないけれどもたとえばゲートスイッチを備える回路を設け、クランク角センサ１３の検出出力に応答し、クランクが予め定められたクランク角に達したときにゲートスイッチの導通を開始し、ゲートスイッチが導通されている期間のみノックセンサ１２の検出出力を抽出し、クランクが予め定められたクランク角範囲を角変位したときにゲートスイッチを切るように構成することによって実現できる。
【００２４】
観測期間において抽出されたノックセンサ１２の検出出力は、フィルタ１４に入力される。フィルタ１４は、バンドパスフィルタであり、以後ＢＰＦと略称する。図３は、ＢＰＦ１４の周波数通過率の概略を説明する図である。ＢＰＦ１４は、２つの遮断周波数ｆ１およびｆ２によって定まる周波数帯域の通過率は高いけれども、遮断周波数ｆ１未満およびｆ２を超える周波数の通過率は低いという特徴を有するフィルタである。通過率の高い周波数の範囲であるｆ１以上ｆ２以下の範囲を濾波周波数帯域と呼ぶ。したがって、周波数の通過率を示すライン４０は、遮断周波数ｆ１およびｆ２の間において凸状であり、遮断周波数ｆ１未満およびｆ２を超えると大きく減衰する。ＢＰＦ１４の濾波周波数帯域は、可変に設定することができる。
【００２５】
レベル弁別手段１５は、ＢＰＦ１４を通過したノックセンサ１２の検出出力を弁別するための判定レベルを設定する回路である。レベル弁別手段１５に設定される判定レベルは、可変である。カウンタ１６は、比較回路によって構成され、レベル弁別手段１５によって設定される判定レベルと、ＢＰＦ１４を通過したノックセンサ１２の検出出力とを比較し、判定レベルに達するノックセンサ１２の検出出力の回数ｃを計数する。カウンタ１６によって計数された回数ｃは、処理回路２５に入力される。
【００２６】
判定手段１７、補正手段１８、演算手段２０および広域補正手段２２を兼ねる処理回路２５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって構成されるマイクロコンピュータなどによって実現される。第１および第２メモリ１９，２１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）によって構成され、演算手段２０による演算結果等が随時書込みおよび読出しされる。
【００２７】
ノッキング判定装置１０には、その他のセンサ、たとえばスロットル弁開度センサ２６、吸気圧センサ２７、吸気温度センサ２８、冷却水温度センサ２９、排気温度センサ３０などが接続される。これらのセンサ２６〜３０の検出出力は、第２入力インタフェース３１およびＡ／Ｄ変換器３５を介してノッキング判定装置１０に備わる処理回路２５に入力される。処理回路２５は、各センサ２６〜３０の検出出力とノッキング判定装置１０におけるノッキングの検出出力とに基づくノッキング制御信号を、出力インタフェース３２を介してイグナイタ３３に出力し、さらにイグナイタ３３を介して点火プラグ３４の点火時期が調整されてノッキング制御が行われる。
【００２８】
図４はＢＰＦ１４の濾波周波数帯域のずれ補正前のノックセンサ１２による検出出力を示す図であり、図５はＢＰＦ１４の濾波周波数帯域のずれ補正後のノックセンサ１２の検出出力を示す図である。
【００２９】
内燃機関１１が運転される状態で、クランク角センサ１３の出力に応答し、クランクが予め定められた回転角度位置に達すると内燃機関１１の１サイクルにおけるノックセンサ１２の検出出力を抽出する観測期間が開始され、クランクが予め定められたクランク角の範囲を経過すると観測期間が終了される。前述のようにして設定される観測期間内において、気筒２３の振動がノックセンサ１２によって検出される。広汎な周波数の信号からなるノックセンサ１２による検出出力に対して、ノッキングの共振周波数に適合するようにＢＰＦ１４によって濾波周波数帯域ｆｗ１が設定される。濾波周波数帯域ｆｗ１において検出されるノックセンサ１２の検出出力に対し、レベル弁別手段１５によって判定レベル４４が設けられ、判定レベル４４に達するノックセンサ１２の検出出力の回数ｃが、比較回路からなるカウンタ１６によって計数されて処理回路２５に入力される。入力された回数ｃに基づき処理回路２５に備わる判定手段１７が、ノッキングの有無を判定する。
【００３０】
ノッキングの有無の判定は、たとえば図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）に表１に示すような判定基準を予めストアしておき、ストアされている判定基準をＲＯＭから読出し、カウンタ１６から入力される回数ｃと判定基準とを比較することによって実現できる。すなわち回数ｃが、予め定める値ｘ１であるたとえば５回以上であるとき、ノッキングの判定が不可能と判定し、予め定める値ｘ２であるたとえば１回以下であるとき、ノッキング無しと判定し、５回未満かつ１回を超えるとき、ノッキングありと判定する。図４に示す例では、濾波周波数帯域ｆｗ１内にノック信号４１とともにバックグランドノイズ４２，４３を含みカウンタ１６によって判定レベル４４を超える回数ｃが１０回計数されているので、ノッキング判定不可能と判定される。
【００３１】
ノッキング判定不可能との判定手段１７の出力に応答し、補正手段１８はＢＰＦ１４の濾波周波数帯域ｆｗ１を段階的に濾波周波数帯域ｆｗ２までずらす補正をする。ＢＰＦ１４の濾波周波数帯域をｆｗ１からｆｗ２までずらす補正をすることによって、バックグランドノイズ４２が濾波周波数帯域ｆｗ２の外に除かれ、また補正をする前とは異なる周波数成分が濾波周波数帯域ｆｗ２に含めて検出されるようになるのでバックグランドノイズ４３の強度が小さくなり、ノッキングの有無の判定を可能にすることができる。図５に示す例では、判定レベル４４に達するノックセンサ１２の検出出力の回数ｃは３回であり、前述の１回を超え５回未満の条件を満たすので、ノッキング有りと判定される。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
図６は、判定手段１７のノッキングの有無を判定する動作を説明するフローチャートである。図６のフローチャートを用い、カウンタ１６によって計数された回数ｃに基づき、判定手段１７がノッキングの有無を判定する動作を説明する。
【００３４】
ステップａ１では、カウンタ１６によって計数される回数ｃの初期値が零に設定される。ステップａ２では、クランク角センサ１３の出力に応答し、内燃機関１１のサイクル中に設定される観測期間が開始される。ステップａ３では、濾波周波数帯域の設定されたＢＰＦ１４を通過したノックセンサ１２の検出出力が、レベル弁別手段１５によって設けられる判定レベル４４以上に達しているか否かが判断される。判断が肯定であるときステップａ４に進み、判断が否定であるときステップａ５に進む。
【００３５】
ステップａ４では、判定レベル４４以上に達しているノックセンサ１２の検出出力がカウンタ１６によって計数され、計数された回数である１が先に設定された回数ｃに加算される。また加算された回数ｃが新たな回数ｃに置換えられる。
ステップａ５では、予め設定されている観測期間が終了したか否かが判断される。判断が肯定であるときステップａ６に進み、判断が否定であるときステップａ３に戻り以降のステップが繰返される。
【００３６】
ステップａ６では、観測期間内において抽出されたノックセンサ１２の検出出力の判定レベル４４以上である回数ｃが、予め定める値ｘ２、たとえば前述のように１回以下であるか否かが判断される。判断が肯定であるときステップａ９に進み、判断が否定であるときステップａ７に進む。ステップａ９では、回数ｃが予め定める値ｘ２以下であるので、ノッキング無しと判定される。
【００３７】
ステップａ７では、回数ｃが予め定められた値ｘ１、たとえば前述のように５回以上であるか否かが判断される。判断が肯定であるときステップａ１０に進み、判断が否定であるときステップａ８に進む。ステップａ８では、回数ｃが予め定められた値ｘ２を超え、かつ予め定められた値ｘ１未満であるので、ノッキング有りと判定される。ステップａ１０では、回数ｃが予め定める値ｘ１以上であるので、判定手段１７は、ノッキングの有無の判定不可能と判定し、判定結果を出力する。ステップａ１１では、判定手段１７によるノッキングの有無の判定不可能との出力に応答し、補正手段１８または広域補正手段２２が、ＢＰＦ１４の濾波周波数帯域（以後、単に濾波周波数帯域と略称することがある）をずらす補正を行う。
【００３８】
このようにカウンタ１６によって計数された回数ｃが、予め定める値ｘ１以上であるか否か、また予め定める値ｘ２以下であるか否かを比較するという簡単な手段で共振周波数のずれを判定することが可能になる。また判定手段１７の出力に応答し、濾波周波数帯域をノッキングの共振周波数に適合するようにずらして補正することが可能になるので、ノッキングの検出精度を向上することができる。
【００３９】
図７は、補正手段１８または広域補正手段２２が濾波周波数帯域のずれを補正する動作を説明するフローチャートである。図７のフローチャートを用い、判定手段１７によるノッキングの有無の判定不可能との出力に応答し、補正手段１８または広域補正手段２２が、濾波周波数帯域をずらす補正を行う動作を説明する。
【００４０】
ステップｂ１では、内燃機関１１の運転状態において、濾波周波数帯域の補正が必要であるとの状態判別がなされる。すなわち判定手段１７による判定が、ノッキング有りまたはノッキング無しであるいずれかの運転状態から、ノッキング有無の判定が不可能であり濾波周波数帯域を補正すべき運転状態に変化した第１サイクル目である。ステップｂ２では、第２メモリ２１に平均ステップ数ｍＡがストアされているか否かが判断される。判断が肯定であるとき、ステップｂ１０に進み、判断が否定であるときステップｂ３に進む。
【００４１】
ステップｂ３以降では、第２メモリ２１に平均ステップ数ｍＡがストアされていないので、補正手段１８は、濾波周波数帯域を段階的に１ステップづつ補正する動作を実行する。ステップｂ３では、ステップ数ｍの初期値を零に設定する。
ステップｂ４では、濾波周波数帯域を１段階すなわち１ステップ補正する。１ステップの設定値は特に限定されるものではなく、たとえば０．１ｋＨｚを１ステップのピッチとし、周波数帯域をずらす補正は、周波数の高くなる方向にずらすなどのように設定することができる。ステップｂ５では、濾波周波数帯域を１ステップずらす補正を実行したので、ステップ数ｍを（ｍ＋１）に置換える。
【００４２】
ステップｂ６では、濾波周波数帯域を１ステップずらす補正後、図６に示すフローチャートに従って判定を行った結果、補正後の濾波周波数帯域において観測されるノックセンサ１２による検出出力の判定レベル以上に達する回数が、予め定める値であるｘ１未満であり、ノッキング有りまたはノッキング無しの判定をすることができる状態（以後、この状態にある濾波周波数帯域を適正周波数と呼ぶことがある）になったか否かが判断される。すなわちステップｂ６では、判定手段１７による判定が、ノッキング有りまたはノッキング無しであるいずれかの運転状態からノッキング有無の判定が不可能であり濾波周波数帯域を補正すべき運転状態に変化した後、第２サイクル目以降における図６に示す判定手段１７の判定動作が実行される。ステップｂ６における判断が否定であるとき、ステップｂ４に戻り、濾波周波数帯域をさらに１ステップずらす補正をして、次のサイクルに移り図６に示す判定手段１７の判定動作が実行される。
【００４３】
ステップｂ６の判断が肯定であるとき、ステップｂ７に進む。ステップｂ７では、濾波周波数帯域の補正を行った機会の回数（以後、補正機会回数と呼ぶ）ｎに１を設定する。ここで補正機会回数ｎは、判定手段１７による判定が、ノッキング有りまたはノッキング無しである状態から、ノッキングの有無の判定不可能との状態に移行した後、濾波周波数帯域を段階的にずらす補正動作を行い再びノッキング有りまたはノッキング無しの状態に復帰したことをもって、濾波周波数帯域の補正を行った機会が１回と計数する。ここでは第２メモリ２１に平均ステップ数ｍＡがストアされていないので、内燃機関１１の運転開始後、未だ濾波周波数帯域をずらす補正が行われておらず、運転開始後最初に濾波周波数帯域の補正をした機会であるとみなされるので、前述のように補正機会回数ｎに１が設定される。
【００４４】
ステップｂ８では、濾波周波数帯域をずらす補正をした実績のステップ数ｍおよび補正機会回数ｎを第１メモリ１９にストアする。ステップｂ９では、平均ステップ数ｍＡが第２メモリ２１にストアされる。平均ステップ数ｍＡは、補正機会回数ｎが１であるので、前記ステップ数ｍに同じであり、ステップ数ｍを平均ステップ数ｍＡに置換えて第２メモリ２１にストアされる。
【００４５】
前述のようにステップｂ２の判断が肯定であるとき、ステップｂ１０に進む。
ステップｂ１０では、第２メモリ２１にストアされている平均ステップ数ｍＡを読出す。ステップｂ１１では、平均ステップ数ｍＡを、補正機会回数ｉ回目の補正すべきステップ数を意味するｍｉに置換える。ステップｂ１２では、第１メモリ１９から補正機会回数ｎを読出す。
【００４６】
ここで補正機会回数ｎは、今回の濾波周波数帯域をずらす補正動作をする以前に、ｎ回繰返し実行された補正機会回数のことであり、補正動作の実行が完了するごとに第１メモリ１９にストアされる。ステップｂ１３では、ｎ回の補正機会において濾波周波数帯域をずらせたステップ数の和ｍＳ（＝ｎ×ｍｉ）が、演算手段２０によって演算される。ステップｂ１４では、広域補正手段２２である処理回路２５の出力に応答し、ＢＰＦ１４の濾波周波数帯域は、ステップ数ｍｉ分たとえば１ステップのピッチが０．１ｋＨｚであれば（０．１×ｍｉ）ｋＨｚが一気に補正される。
【００４７】
ステップｂ１５では、濾波周波数帯域をステップ数ｍｉ分一気にずらす補正後、図６に示すフローチャートに従って判定を行い、補正後の濾波周波数帯域が適正周波数であるか否かが判断される。すなわちステップｂ１５では、前述のステップｂ６と同様に判定手段１７による判定が、ノッキング有りまたはノッキング無しであるいずれかの運転状態からノッキング有無の判定が不可能であり濾波周波数帯域を補正すべき運転状態に変化した後、第２サイクル目以降における図６に示す判定手段１７の判定動作が実行される。ステップｂ１５における判断が否定であるとき、ステップｂ１６に進み、判断が肯定であるとき、ステップｂ１８に進む。
【００４８】
ステップｂ１６では、濾波周波数帯域をさらに１ステップずらす補正をする。
ステップｂ１７では、ステップｂ１６で濾波周波数帯域を１ステップずらす補正をしたので、演算手段２０によってステップ数ｍｉに１を加算し、（ｍｉ＋１）を新たなステップ数に置換えてステップｂ１５に戻り、内燃機関１１の次のサイクルに移り図６に示す判定手段１７の判定動作が実行される。
【００４９】
ステップｂ１８では、補正機会回数ｎに１を加算し、（ｎ＋１）を新たな補正機会回数ｎに置換える。ステップｂ１９では、補正機会回数ｎおよび濾波周波数帯域をずらす補正をした実績のステップ数ｍｉを第１メモリ１９にストアする。
ステップｂ２０では、次式（１）に従い演算手段２０によって平均ステップ数ｍＡを演算する。
ｍＡ＝（ｍＳ＋ｍｉ）／ｎ                                …（１）
ステップｂ２１では、平均ステップ数ｍＡを第２メモリ２１にストアする。図７のフローチャートに従って求められた平均ステップ数ｍＡは、内燃機関１１に備わる気筒２３ごとに、また内燃機関１１の回転速度ごとに第２メモリ２１にストアされる。
【００５０】
第１メモリ１９にストアされる補正機会回数ｎおよびステップ数ｍｉ、また第２メモリ２１にストアされる平均ステップ数ｍＡは、内燃機関１１の運転が停止されるごとに、たとえば内燃機関１１が搭載される自動車のイグニッションスイッチがオフにされるごとに消去される構成であってもよく、また消去せずに実績を累積してノッキングの有無の判定に用いる構成であってもよい。
【００５１】
本実施の形態では、第２メモリ２１に平均ステップ数ｍＡがストアされ、広域補正手段２２は、平均ステップ数ｍＡによって定められるＢＰＦ１４の濾波周波数帯域のずらすべき段階を一気にずらす補正をすることができるので、共振周波数帯域の補正に要する時間を短縮し、早期にノッキング発生有無の判定をすることが可能になる。また第２メモリ２１には、平均ステップ回数ｍＡが内燃機関１１に備わる気筒ごとおよび内燃機関１１の回転速度ごとにストアされるので、いずれの気筒においても、また回転速度が変化した状態においても、広域補正手段２２は、平均ステップ数ｍＡによって定められるＢＰＦ１４の濾波周波数帯域を一気にずらす補正をすることができる。
【００５２】
以上に述べたように、本実施の形態では、ノッキング判定装置１０は、広域補正手段２２を含むように構成されるけれども、これに限定されることなく、広域補正手段２２を含まないように構成されもよい。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、判定手段は、予め定められた判定レベル以上となるノックセンサの検出出力を計数した回数によって、ノッキングの共振周波数のずれを判定し、補正手段は、判定手段の出力に応答してフィルタの濾波周波数帯域をずらす補正をする。このことによって、共振周波数のずれを簡単な手段で判定することが可能になり、またフィルタの濾波周波数帯域をノッキングの共振周波数に適合するようにずらして補正することが可能になるので、ノッキングの検出精度を向上することができる。
【００５４】
また、判定手段は、カウンタによって計数された回数が、第１のしきい値より大きいか否か、また第２のしきい値より小さいか否かの比較結果に基づいてノッキングの有無またはノッキング有無の判定が不可能であることを判定する。このことによって、ノッキングの有無および共振周波数のずれを簡単な手段で判定することができ、またノッキングの誤判定を低減することができる。したがって、ノッキングを抑制する制御をより精度よく行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である内燃機関のノッキング判定装置の構成を簡略化して示すブロック図である。
【図２】図１に示す内燃機関のノッキング判定装置を備える内燃機関の構成を簡略化して示す系統図である。
【図３】ＢＰＦ１４の周波数通過率の概略を説明する図である。
【図４】ＢＰＦ１４の濾波周波数帯域のずれ補正前のノックセンサ１２による検出出力を示す図である。
【図５】ＢＰＦ１４の濾波周波数帯域のずれ補正後のノックセンサ１２の検出出力を示す図である。
【図６】判定手段１７のノッキングの有無を判定する動作を説明するフローチャートである。
【図７】補正手段１８または広域補正手段２２が濾波周波数帯域のずれを補正する動作を説明するフローチャートである。
【図８】従来のノッキング発生有無判定の概略を示す図である。
【符号の説明】
１０  ノッキング判定装置
１１  内燃機関
１２  ノックセンサ
１３  クランク角センサ
１４  フィルタ
１５  レベル弁別手
１６  カウンタ
１７  判定手段
１８  補正手段
１９  第１メモリ
２０  演算手段
２１  第２メモリ
２２  広域補正手段
２５  処理回路
【図１】
0004560241.tif 000003
【図２】
0004560241.tif 000004
【図３】
0004560241.tif 000005
【図４】
0004560241.tif 000006
【図５】
0004560241.tif 000007
【図６】
0004560241.tif 000008
【図７】
0004560241.tif 000009
【図８】
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