(57)【要約】【課題】  内燃機関が搭載されたハイブリッド車両において、ノッキングに対応する振動を精度よく検出する。【解決手段】  エンジンＥＣＵは、車両がモータ走行していると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジンをモータにより駆動させるステップ（Ｓ１０２）と、ノックセンサにより検知された振動から第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでの振動を抽出するステップ（Ｓ１０４）と、抽出された振動にノイズが含まれており（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、全周波数帯にノイズが重畳していなければ（Ｓ１０８にてＮＯ）、エンジンが作動状態であるときに、ノイズが重畳している周波数帯以外の周波数帯でノック判定処理を行なうステップ（Ｓ１１０）と、全周波数帯にノイズが含まれていると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、エンジンの作動時に出力を制限するステップ（Ｓ１１２）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】        図４
2007069670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機が内燃機関の出力軸に連結されるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記内燃機関の振動を検知するための検知手段と、
前記検知された振動から複数の周波数帯の振動を抽出するための抽出手段と、
前記内燃機関が停止状態であって、前記電動機により前記出力軸を回転させるときに、前記抽出された複数の周波数帯にノイズが重畳しているか否かを判断するための判断手段と、
前記内燃機関が作動状態であるときに、前記複数の周波数帯のうち前記ノイズが重畳していると判断された周波数帯と異なる周波数帯の振動に基づいて、前記内燃機関にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定するための判定手段とを含む、車両の制御装置。
【請求項２】
前記判断手段は、前記複数の周波数帯のうち、振動強度のピーク値が予め定められた値以上となる周波数帯の振動に前記ノイズが重畳していると判断するための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記判断手段は、前記複数の周波数帯の振動波形のそれぞれと予め定められた基準波形とを比較して、比較結果に基づいて、前記ノイズが重畳しているか否かを判断するための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記複数の周波数帯の全てにノイズが重畳していると判断されると、前記内燃機関が作動状態であるときにノッキングに対応する振動が発生しないように前記内燃機関の出力を制御するための出力制御手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記判断手段は、前記車両が前記電動機を動力源として走行するときに、前記ノイズが重畳しているか否かを判断するための手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記内燃機関のクランク角を検知するためのクランク角検知手段をさらに含み、
前記判定手段は、予め定められたクランク角の間において、前記ノイズが重畳していると判断された周波数帯と異なる周波数帯の振動と、予め定められたノッキングに対応する基準波形との比較結果に基づいて、前記内燃機関にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定するための手段を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記内燃機関のクランク角を検知するためのクランク角検知手段をさらに含み、
前記判定手段は、予め定められたクランク角の間において、ノイズが重畳していると判断された周波数帯と異なる周波数帯の振動の強度のピーク値が予め定められた値以上であると、ノッキングに対応する振動が発生していると判定するための手段を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記電動機を制御するための制御手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記内燃機関が停止状態であって、前記電動機により前記出力軸を回転させるときに、前記内燃機関が作動状態であるときの回転数になるように前記電動機を制御するための手段を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項９】
電動機が内燃機関の出力軸に連結されるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記内燃機関の振動を検知するための検知手段と、
前記内燃機関が停止状態であって、前記電動機により前記出力軸を回転させるときに検知された振動を記憶するための記憶手段と、
前記内燃機関が作動状態であるときに検知された振動と前記内燃機関が停止状態であるときに記憶された振動とに基づいて、前記内燃機関にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定するための判定手段とを含む、車両の制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記内燃機関が停止状態であって、前記電動機により前記出力軸を回転させるときに検知された振動の強度に基づいて、前記振動にノイズが重畳しているか否かを判断するための判断手段をさらに含み、
前記記憶手段は、前記判断手段により前記ノイズが重畳していると判断された振動を記憶するための手段を含み、
前記判定手段は、前記内燃機関が作動状態であるときに検知された振動から前記内燃機関が停止状態であるときに記憶された振動の部分を除去するための除去手段を含む、請求項９に記載の車両の制御装置。
【請求項１１】
前記判断手段は、前記内燃機関が停止状態であるときに検知された振動の強度のピーク値が予め定められた値以上であると、前記ノイズが重畳していると判断するための手段を含む、請求項１０に記載の車両の制御装置。
【請求項１２】
前記判断手段は、前記内燃機関が停止状態であるときに検知された振動波形と予め定められた基準波形とを比較して、比較結果に基づいて、前記ノイズが重畳しているか否かを判断するための手段を含む、請求項１０に記載の車両の制御装置。
【請求項１３】
前記制御装置は、前記内燃機関のクランク角を検知するためのクランク角検知手段をさらに含み、
前記判定手段は、予め定められたクランク角の間において、前記内燃機関が作動状態であるときに検知された振動から前記内燃機関が停止状態であるときに記憶された振動の部分が除去された振動と、予め定められたノッキングに対応する基準波形との比較結果に基づいて、前記内燃機関にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定するための手段を含む、請求項１０〜１２のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項１４】
前記制御装置は、前記内燃機関のクランク角を検知するためのクランク角検知手段をさらに含み、
前記判定手段は、予め定められたクランク角の間において、前記内燃機関が作動状態であるときに検知された振動から前記内燃機関が停止状態であるときに記憶された振動の部分が除去された振動の強度のピーク値が予め定められた値以上であると、前記内燃機関にノッキングに対応する振動が発生していると判定するための手段を含む、請求項１０〜１２のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項１５】
前記記憶手段は、前記車両が前記電動機を動力源として走行するときに、前記内燃機関が停止状態であるときに検知された振動を記憶するための手段を含む、請求項９〜１４のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項１６】
前記制御装置は、前記電動機を制御するための制御手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記内燃機関が停止状態であって、前記電動機により前記出力軸を回転させるときに、前記内燃機関が作動状態であるときの回転数になるように前記電動機を制御するための手段を含む、請求項９〜１５のいずれかに記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、ハイブリッド車両に搭載された内燃機関において、精度よくノッキングを検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された内燃機関（たとえば、ガソリンエンジン）は、作動状態よりノッキングが発生する場合がある。ノッキングの発生を抑制するには、エンジンの点火時期を基本点火時期より遅角側に補正することが有効であることはよく知られている。一方、内燃機関の出力および燃費を向上させるには、ノッキングが発生する寸前の点火時期まで進角側に補正することが有効であることはよく知られている。このため、ノッキングの発生を精度よく検出することが不可欠となる。
【０００３】
このような問題に鑑みて、たとえば、特開２０００−２０５０９６号公報（特許文献１）は、Ｓ／Ｎ（信号／ノイズ）比を向上し、ノック検出を精度良く行なう内燃機関のノック検出装置を開示する。このノック検出装置は、内燃機関の機械的振動を検出してノック信号を出力するノック検出手段と、ノック検出手段のノック信号とノック判定レベルとに基づいてノッキングの判定を行なうノック判定手段とを含む。ノック判定レベルが、ノッキングがないときのノック検出手段の検出結果から機械振動ノイズ成分及び電気ノイズ成分を除去した値とされる。ノック判定手段は、ノック検出手段の検出結果から機械振動ノイズ成分及び電気ノイズ成分を除去した値とノイズが除去されたノック判定レベルに基づいてノッキングの判定を行なう。
【０００４】
この公報に開示されたノック検出装置によると、ノックセンサの出力信号のピーク値からエンジンの燃焼とは関係のない機械振動ノイズ成分及び電気負荷の駆動に基づく電気ノイズ成分を差し引くことにより燃焼による振動成分のみを取り出し、バックグラウンドレベルから機械振動ノイズ成分及び電気ノイズ成分を差し引いた値に適合定数を乗ずることによってノック判定レベルを求める。そして、燃焼による振動成分とノック判定レベルとを比較することによってエンジンのノッキング発生の有無を判定するようにした。そのため、Ｓ／Ｎ比が向上し、たとえば、２つの時刻においてエンジンにノッキングが発生している場合、両時刻におけるノッキングを確実に検出することができ、ノック検出を精度良く行なうことができる。
【特許文献１】特開２０００−２０５０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した公報に開示されたノック検出装置においては、車両の降坂時、燃料カット時あるいはスタータスイッチがオン操作されてから初爆直前の状態であるときにしか学習を行なえないという問題がある。そのため、ノイズの学習は、内燃機関の狭い回転域においてでしか行なうことができない。その結果、学習機会が少ないため、ノッキングに対応する振動を精度よく検出することができないという問題がある。
【０００６】
また、近年、環境問題対策の１つとして、モータおよび内燃機関の駆動力により走行する駆動方式を有するハイブリッド車両が注目されているが、上述した公報において、ハイブリッド車両について考慮されていないため、このような駆動方式において有する新たなノイズの学習機会を有効に利用することができない。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関が搭載されたハイブリッド車両において、ノッキングに対応する振動を精度よく検出できる車両の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る車両の制御装置は、電動機が内燃機関の出力軸に連結されるハイブリッド車両の制御装置である。この制御装置は、内燃機関の振動を検知するための検知手段と、検知された振動から複数の周波数帯の振動を抽出するための抽出手段と、内燃機関が停止状態であって、電動機により出力軸を回転させるときに、抽出された複数の周波数帯にノイズが重畳しているか否かを判断するための判断手段と、内燃機関が作動状態であるときに、複数の周波数帯のうちノイズが重畳していると判断された周波数帯と異なる周波数帯の振動に基づいて、内燃機関にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定するための判定手段とを含む。
【０００９】
第１の発明によると、判断手段は、内燃機関が停止状態であって、電動機により出力軸を回転させるときに、抽出手段により抽出された複数の周波数帯にノイズが重畳しているか否かを判断する。判定手段は、内燃機関が作動状態であるときに、複数の周波数帯のうちノイズが重畳していると判断された周波数帯と異なる周波数帯の振動に基づいて、内燃機関にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定する。電動機により内燃機関の出力軸を強制的に回転させることにより、ノッキング以外のノイズに対応する振動を検知することができる。特に、ハイブリッド車両においては、電動機が内燃機関の出力軸に連結されるため、停止状態の内燃機関の出力軸を強制的に回転させて、広い回転域にわたって、ノイズに対応する振動を検知することができる。そのため、抽出された複数の周波数帯のうちのいずれにノイズが重畳しているか否かを精度よく判断することができる。また、複数の周波数帯のうちのいずれか一つの周波数帯にノイズが重畳していると判断されると、ノイズが重畳していない周波数帯の振動において、ノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定することにより、ノッキングに対応する振動を精度よく検出することができる。したがって、ハイブリッド車両において、ノッキングに対応する振動を精度よく検出する車両の制御装置を提供することができる。
【００１０】
第２の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、判断手段は、複数の周波数帯のうち、振動強度のピーク値が予め定められた値以上となる周波数帯の振動に、ノイズが重畳していると判断するための手段を含む。
【００１１】
第２の発明によると、判断手段は、複数の周波数帯のうち、振動強度のピーク値が予め定められた値以上となる周波数帯の振動にノイズが重畳していると判断する。内燃機関が停止状態であって、電動機により内燃機関の出力軸を強制的に回転させたときに発生する振動は、燃焼時に発生するノッキングに対応する振動とは異なる振動（ノイズ）に起因するものである。したがって、電動機により内燃機関の出力軸を強制的に回転させたときに発生する振動の強度のピーク値が予め定められた値以上であると、その周波数帯の振動には、強度の大きいノイズが重畳していると判断することができる。
【００１２】
第３の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、判断手段は、複数の周波数帯の振動波形のそれぞれと予め定められた基準波形とを比較して、比較結果に基づいて、ノイズが重畳しているか否かを判断するための手段を含む。
【００１３】
第３の発明によると、判断手段は、複数の周波数帯の振動波形のそれぞれと予め定められた基準波形とを比較して、比較結果に基づいて、ノイズが重畳しているか否かを判断する。内燃機関が停止状態であって、電動機により内燃機関の出力軸を強制的に回転させたときに発生する振動は、燃焼時に発生するノッキングに対応する振動とは異なる振動（ノイズ）に起因するものである。したがって、特定のノイズ（たとえば、バルブの着座ノイズ）に対応する基準波形を予め定めておき、電動機により内燃機関の出力軸を強制的に回転させたときに発生する振動波形と基準波形とを比較する。比較した結果、振動波形の形状と基準波形の形状とが特徴的な部分（たとえば、振動の減衰部分）において対応関係を有していれば（たとえば、形状の一致度合が高ければ）、検知された振動波形にバルブの着座ノイズが重畳していることを判断することができる。
【００１４】
第４の発明に係る車両の制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、複数の周波数帯の全てにノイズが重畳していると判断されると、内燃機関が作動状態であるときにノッキングに対応する振動が発生しないように内燃機関の出力を制御するための出力制御手段をさらに含む。
【００１５】
第４の発明によると、出力制御手段は、複数の周波数帯の全てにノイズが重畳していると判断されると、内燃機関が作動状態であるときノッキングに対応する振動が発生しないように内燃機関の出力を制御する。これにより、内燃機関においてノッキングの発生を抑制されて、ノッキングの発生にともなう異音やエンジンの劣化等を抑制することができる。
【００１６】
第５の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、判断手段は、車両が電動機を動力源として走行するときに、ノイズが重畳しているか否かを判断するための手段を含む。
【００１７】
第５の発明によると、判断手段は、内燃機関が停止状態であって、車両が電動機を動力源として走行するときに、ノイズが重畳しているか否かを判断する。このとき、電動機により内燃機関の出力軸を強制的に回転させると、燃焼時に発生するノッキングに対応する振動とは異なる振動（ノイズ）を検出することができる。
【００１８】
第６の発明に係る車両の制御装置は、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関のクランク角を検知するためのクランク角検知手段をさらに含む。判定手段は、予め定められたクランク角の間において、ノイズが重畳していると判断された周波数帯と異なる周波数帯の振動と、予め定められたノッキングに対応する基準波形との比較結果に基づいて、内燃機関にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定するための手段を含む。
【００１９】
第６の発明によると、判定手段は、予め定められたクランク角の間（たとえば、ノッキングの判定区間）において、ノイズが重畳していると判断された周波数帯と異なる周波数帯の振動と、予め定められたノッキングに対応する基準波形との比較結果に基づいて、内燃機関にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定する。たとえば、ノッキングに対応する基準波形を予め記憶しておき、基準波形とノイズが重畳していると判断された周波数帯と異なる周波数帯の振動波形とを比較する。比較結果に基づいて、振動波形の形状と基準波形の形状とが特徴的な部分（たとえば、振動の減衰部分など）において対応関係を有すると（たとえば、形状の一致度合が高いと）、ノッキングに対応する振動が発生していると判定することにより、ノッキングに対応する振動を精度よく検知することができる。
【００２０】
第７の発明に係る車両の制御装置は、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関のクランク角を検知するためのクランク角検知手段をさらに含む。判定手段は、予め定められたクランク角の間において、ノイズが重畳していると判断された周波数帯と異なる周波数帯の振動の強度のピーク値が予め定められた値以上であると、ノッキングに対応する振動が発生していると判定するための手段を含む。
【００２１】
第７の発明によると、判断手段は、予め定められたクランク角の間（たとえば、ノッキングの判定区間）において、ノイズが重畳していると判断された周波数帯と異なる周波数帯の振動の強度のピーク値が予め定められた値以上であると、ノッキングに対応する振動が発生していると判定する。これにより、ノイズが重畳していないと判断された周波数帯の振動からノッキングに対応する振動を精度よく検知することができる。
【００２２】
第８の発明に係る車両の制御装置は、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、電動機を制御するための制御手段をさらに含む。制御手段は、内燃機関が停止状態であって、電動機により出力軸を回転させるときに、内燃機関が作動状態であるときの回転数になるように電動機を制御するための手段を含む。
【００２３】
第８の発明によると、内燃機関が停止状態であって、電動機により出力軸を回転させるときに、内燃機関が作動状態であるときの回転数になるように電動機を制御することにより、内燃機関の作動状態に対応した回転域において、検知された振動にノイズが重畳しているか否かを判断することができる。
【００２４】
第９の発明に係る車両の制御装置は、電動機が内燃機関の出力軸に連結されるハイブリッド車両の制御装置である。この制御装置は、内燃機関の振動を検知するための検知手段と、内燃機関が停止状態であって、電動機により出力軸を回転させるときに検知された振動を記憶するための記憶手段と、内燃機関が作動状態であるときに検知された振動と内燃機関が停止状態であるときに記憶された振動とに基づいて、内燃機関にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定するための判定手段とを含む。
【００２５】
第９の発明によると、記憶手段は、内燃機関が停止状態であって、電動機により出力軸を回転させるときに検知された振動を記憶する。判定手段は、内燃機関が作動状態であるときに検知された振動と内燃機関が停止状態であるときに記憶された振動とに基づいて、内燃機関にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定する。内燃機関が停止状態であって、電動機により内燃機関の出力軸を強制的に回転させることにより、燃焼時に発生するノッキング以外のノイズに対応する振動を記憶させることができる。特に、ハイブリッド車両においては、電動機は内燃機関の出力軸に連結されるため、停止状態の内燃機関の出力軸を強制的に回転させて、広い回転域にわたって、ノイズに対応する振動を検知することができる。さらに、たとえば、内燃機関が作動状態であるときに検知された振動から内燃機関が停止状態であるときに記憶されたノイズに対応する部分を除去するようにすると、ノイズが除去された振動からノッキングに対応する振動を精度よく検出することができる。したがって、ハイブリッド車両において、ノッキングに対応する振動を精度よく検出する車両の制御装置を提供することができる。
【００２６】
第１０の発明に係る車両の制御装置は、第９の発明の構成に加えて、内燃機関が停止状態であって、電動機により出力軸を回転させるときに検知された振動の強度に基づいて、振動にノイズが重畳しているか否かを判断するための判断手段をさらに含む。記憶手段は、判断手段によりノイズが重畳していると判断された振動を記憶するための手段を含む。判定手段は、内燃機関が作動状態であるときに検知された振動から内燃機関が停止状態であるときに記憶された振動の部分を除去するための除去手段を含む。
【００２７】
第１０の発明によると、判断手段は、内燃機関が停止状態であって、電動機により出力軸を回転させるときに検知された振動の強度に基づいて、振動にノイズが重畳しているか否かを判断する。たとえば、内燃機関が停止状態であるときに検知された振動の強度のピーク値が予め定められた値以上であると、振動にノイズが重畳していると判断する。記憶手段は、ノイズが重畳していると判断された振動を記憶する。これにより、ノッキング以外のノイズに対応する振動を記憶させることができる。除去手段は、内燃機関が作動状態であるときに検知された振動から内燃機関が停止状態であるときに記憶された振動の部分を除去する。そのため、ノイズが除去された振動からノッキングに対応する振動を精度よく検出することができる。
【００２８】
第１１の発明に係る車両の制御装置においては、第１０の発明の構成に加えて、判断手段は、内燃機関が停止状態であるときに検知された振動の強度のピーク値が予め定められた値以上であると、ノイズが重畳していると判断するための手段を含む。
【００２９】
第１１の発明によると、判断手段は、内燃機関が停止状態であるときに検知された振動の強度のピーク値が予め定められた値以上であると、ノイズが重畳していると判断する。内燃機関が停止状態であって、電動機により内燃機関の出力軸を強制的に回転させたときに発生する振動は、燃焼時に発生するノッキングに対応する振動とは異なる振動（ノイズ）に起因するものである。したがって、電動機により内燃機関の出力軸を強制的に回転させたときに発生する振動の強度のピーク値が予め定められた値以上であると、その振動に強度の大きいノイズが重畳していると判断することができる。
【００３０】
第１２の発明に係る車両の制御装置において、第１０の発明の構成に加えて、判断手段は、内燃機関が停止状態であるときに検知された振動波形と予め定められた基準波形とを比較して、比較結果に基づいて、ノイズが重畳しているか否かを判断するための手段を含む。
【００３１】
第１２の発明によると、判断手段は、内燃機関が停止状態であるときに検知された振動波形と予め定められた基準波形とを比較して、比較結果に基づいて、ノイズが重畳しているか否かを判断する。内燃機関が停止状態であって、電動機により内燃機関の出力軸を強制的に回転させたときに発生する振動は、燃焼時に発生するノッキングに対応する振動とは異なる振動（ノイズ）に起因するものである。したがって、特定のノイズ（たとえば、バルブの着座ノイズ）に対応する基準波形を予め定めておき、電動機により内燃機関の出力軸を強制的に回転させたときに発生する振動波形と基準波形とを比較する。比較した結果、振動波形の形状と基準波形の形状とが特徴的な部分（たとえば、振動の減衰部分）において対応関係を有していれば（たとえば、形状の一致度合が高ければ）、内燃機関が停止状態であるときに検知された振動波形にバルブの着座ノイズが重畳していると判断することができる。
【００３２】
第１３の発明に係る車両の制御装置は、第１０〜１２のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関のクランク角を検知するためのクランク角検知手段をさらに含む。判定手段は、予め定められたクランク角の間において、内燃機関が作動状態であるときに検知された振動から内燃機関が停止状態であるときに記憶された振動の部分が除去された振動と、予め定められたノッキングに対応する基準波形との比較結果に基づいて、内燃機関にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定するための手段を含む。
【００３３】
第１３の発明によると、判定手段は、予め定められたクランク角の間（たとえば、ノッキングの判定区間）において、内燃機関が作動状態であるときに検知された振動から内燃機関が停止状態であるときに記憶された振動の部分が除去された振動と、予め定められたノッキングに対応する基準波形との比較結果に基づいて、内燃機関にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定する。たとえば、ノッキングに対応する基準波形を予め記憶しておき、基準波形と、内燃機関が作動状態であるときに検知された振動から内燃機関が停止状態であるときに記憶された振動の部分が除去された振動とを比較する。比較結果に基づいて、ノイズが除去された振動波形の形状と基準波形の形状とが特徴的な部分（たとえば、振動の減衰部分など）において対応関係を有すると（たとえば、形状の一致度合が高いと）、ノッキングに対応する振動が発生していると判定することにより、ノッキングに対応する振動を精度よく検知することができる。
【００３４】
第１４の発明に係る車両の制御装置は、第１０〜１２のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関のクランク角を検知するためのクランク角検知手段をさらに含む。判定手段は、予め定められたクランク角の間において、内燃機関が作動状態であるときに検知された振動から内燃機関が停止状態であるときに記憶された振動の部分が除去された振動の強度のピーク値が予め定められた値以上であると、内燃機関にノッキングに対応する振動が発生していると判定するための手段を含む。
【００３５】
第１４の発明によると、判断手段は、予め定められたクランク角の間（たとえば、ノッキングの判定区間）において、内燃機関が作動状態であるときに検知された振動から内燃機関が停止状態であるときに記憶された振動の部分が除去された振動の強度のピーク値が予め定められた値以上であると、内燃機関にノッキングに対応する振動が発生していると判定する。これにより、ノイズが除去された振動からノッキングに対応する振動を精度よく検知することができる。
【００３６】
第１５の発明に係る車両の制御装置においては、第９〜１４のいずれかの発明の構成に加えて、記憶手段は、車両が前記電動機を動力源として走行するときに、内燃機関が停止状態であるときに検知された振動を記憶するための手段を含む。
【００３７】
第１５の発明によると、記憶手段は、車両が電動機を動力源として走行するときに、内燃機関が停止状態であるときに検知された振動を記憶する。このとき、電動機により内燃機関の出力軸を強制的に回転させると、燃焼時に発生するノッキングに対応する振動とは異なる振動（ノイズ）を検出することができる。
【００３８】
第１６の発明に係る車両の制御装置は、第９〜１５のいずれかの発明の構成に加えて、電動機を制御するための制御手段をさらに含む。制御手段は、内燃機関が停止状態であって、電動機により出力軸を回転させるときに、内燃機関が作動状態であるときの回転数になるように電動機を制御するための手段を含む。
【００３９】
第１６の発明によると、内燃機関が停止状態であって、電動機により出力軸を回転させるときに、内燃機関の作動状態に対応した回転域において、検知された振動にノイズが重畳しているか否かを判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００４１】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の制御ブロック図を説明する。なお、本発明は図１に示すハイブリッド車両に限定されない。本実施の形態において、駆動源となるモータジェネレータが内燃機関の出力軸と連結されていればよく、二次電池を搭載した他の態様を有するハイブリッド車両であってもよい。また、二次電池ではなくキャパシタ等の蓄電機構であってもよい。また、二次電池である場合には、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などであって、その種類は特に限定されるものではない。
【００４２】
ハイブリッド車両は、駆動源としての、たとえばガソリンエンジン等の内燃機関（以下、単にエンジンという）１２０と、モータジェネレータ（ＭＧ）１４０を含む。なお、図１においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、モータ１４０Ａとジェネレータ１４０Ｂ（あるいはモータジェネレータ１４０Ｂ）と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、ジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。このモータジェネレータがジェネレータとして機能する場合に回生制動が行なわれる。モータジェネレータがジェネレータとして機能するときには、車両の運動エネルギが電気エネルギに変換されて、車両が減速される。
【００４３】
ハイブリッド車両は、この他に、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達する減速機１８０と、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０とジェネレータ１４０Ｂとの２経路に分配する動力分割機構（たとえば、遊星歯車機構）２００と、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータ１４０Ａおよびジェネレータ１４０Ｂの交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ２４０と、走行用バッテリ２２０の充放電状態を管理制御するバッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）２６０と、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８０と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０およびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御するＭＧ＿ＥＣＵ３００と、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ＿ＥＣＵ３２０等を含む。
【００４４】
本実施の形態において、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間には昇圧コンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂの定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からモータ１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂに電力を供給するときには、昇圧コンバータ２４２で電力を昇圧する。
【００４５】
なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成としているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ３００とＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。
【００４６】
動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂとの両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。モータジェネレータ１４０Ｂの回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。エンジン１２０の回転力はプラネタリーキャリア（Ｃ）に入力され、それがサンギヤ（Ｓ）によってモータジェネレータ１４０Ｂに、リングギヤ（Ｒ）によってモータおよび出力軸（駆動輪１６０側）に伝えられる。回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギをモータジェネレータ１４０Ｂで電気エネルギに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。
【００４７】
図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合には、モータジェネレータ１４０のモータ１４０Ａのみによりハイブリッド車両の走行を行ない、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行ない、他方でジェネレータ１４０Ｂを駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータ１４０Ａを駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータ１４０Ａに供給してモータ１４０Ａの出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータ１４０Ａがジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してジェネレータ１４０Ｂによる発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動量を増加する制御を行なう。たとえば、上述のように走行用バッテリ２２０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。
【００４８】
図２に示すように、エンジン１２０は、エアクリーナ１０２から吸入された空気とインジェクタ１０４から噴射される燃料との混合気を、燃焼室内で点火プラグ１０６により点火して燃焼させる内燃機関である。
【００４９】
混合気が燃焼すると、燃焼圧によりピストン１０８が押し下げられ、クランクシャフト１１０が回転する。燃焼後の混合気（排気ガス）は、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。エンジン１２０に吸入される空気の量は、スロットルバルブ１１４により調整される。
【００５０】
クランクシャフト１１０が回転すると、チェーンあるいはベルト等で連結された吸気側および排気側のカムシャフト（図示せず）が回転させられる。そして、吸気側および排気側のカムシャフトの回転により、エンジン１２０の気筒の上部に設けられた吸気バルブ１１６および排気バルブ１１８の開閉が行なわれる。排気バルブ１１８が開くことにより、気筒内の燃焼後の排気ガスは、外部に排気される。そして、吸気バルブ１２６が開くことにより、気筒内に混合気が流入する。
【００５１】
エンジン１２０の吸気側のカムシャフトには、さらにバルブタイミング可変機構１２２が設けられる。なお、排気側のカムシャフトにもバルブタイミング可変機構が設けられてもよい。バルブタイミング可変機構１２２は、吸気バルブ１１６の開閉のタイミングを可変とする機構である。
【００５２】
エンジン１２０は、エンジンＥＣＵ２８０により制御される。エンジンＥＣＵ２８０には、ノックセンサ２９４と、水温センサ３０２と、タイミングロータ２９０に対向して設けられたクランクポジションセンサ２９２と、スロットル開度センサ２８８と、車速センサ２８４と、イグニッションスイッチ２８６とが接続されている。
【００５３】
ノックセンサ２９４は、圧電素子により構成されている。ノックセンサ２９４は、エンジン１２０の振動により電圧を発生する。電圧の大きさは、振動の大きさと対応した大きさとなる。ノックセンサ２９４は、電圧を表す信号をエンジンＥＣＵ２８０に送信する。水温センサ３０２は、エンジン１２０のウォータージャケット内の冷却水の温度を検出し、検出結果を表す信号を、エンジンＥＣＵ２８０に送信する。
【００５４】
タイミングロータ２９０は、クランクシャフト１１０に設けられており、クランクシャフト１１０と共に回転する。タイミングロータ２９０の外周には、予め定められた間隔で複数の突起が設けられている。クランクポジションセンサ２９２は、タイミングロータ２９０の突起に対向して設けられている。タイミングロータ２９０が回転すると、タイミングロータ２９０の突起と、クランクポジションセンサ２９２とのエアギャップが変化するため、クランプポジションセンサ２９２のコイル部を通過する磁束が増減し、コイル部に起電力が発生する。クランクポジションセンサ２９２は、起電力を表す信号を、エンジンＥＣＵ２８０に送信する。エンジンＥＣＵ２８０は、クランクポジションセンサ２９２から送信された信号に基づいて、クランク角を検出する。
【００５５】
スロットル開度センサ２８８は、スロットル開度を検出し、検出結果を表す信号をエンジンＥＣＵ２８０に送信する。車速センサ２８４は、車輪（図示せず）の回転数を検出し、検出結果を表す信号をエンジンＥＣＵ２８０に送信する。エンジンＥＣＵ２８０は、車輪の回転数から、車速を算出する。イグニッションスイッチ２８６は、エンジン１２０を始動させる際に、運転者によりオン操作される。
【００５６】
エンジンＥＣＵ２８０は、各センサおよびイグニッションスイッチ２８６から送信された信号、メモリ２８２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて演算処理を行ない、エンジン１２０が所望の運転状態となるように、機器類を制御する。
【００５７】
以上のような構成を有するハイブリッド車両においては、エンジンＥＣＵ２８０は、ノックセンサ２９４およびクランクポジションセンサ２９２から送信されたエンジン１２０の振動を表わす信号およびクランク角をあらわす信号に基づいて、エンジン１２０にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判断する。エンジンＥＣＵ２８０は、ノックセンサ２９４により検知された振動に、ノッキングに対応する振動が含まれると判断すると、点火時期を遅角させたり、ノッキングに対応する振動が含まれないと点火時期を進角させたりするように、エンジン１２０を制御する。
【００５８】
具体的には、本実施の形態において、エンジンＥＣＵ２８０は、ノックセンサ２９４から送信された信号およびクランク角に基づいて、予め定められたノック検出ゲート（予め定められた第１クランク角から予め定められた第２クランク角までのノッキングの判定区間）におけるエンジン１２０の振動の波形（以下、振動波形と記載する）を検出する。エンジンＥＣＵ２８０は、検出された振動波形に基づいて、エンジン１２０にノッキングが発生したか否かを判定する。本実施の形態におけるノック検出ゲートは、燃焼行程において上死点（０度）から９０度までである。なお、ノック検出ゲートはこれに限らない。
【００５９】
ノッキングが発生した場合、エンジン１２０には、図３において実線で示す周波数付近の周波数の振動が発生する。すなわち、ノッキングが発生した場合、エンジン１２０には、第１の周波数帯Ａ、第２の周波数帯Ｂ、第３の周波数帯Ｃおよび第４の周波数帯Ｄに含まれる周波数の振動が発生する。なお、図３におけるＣＡは、クランク角（Crank Angle）を示す。また、ノッキングに起因する振動の周波数を含む周波数帯は４つに限らない。
【００６０】
これらの周波数帯のうち、第４の周波数帯Ｄには、図３において一点鎖線で示すエンジン１２０自体の共振周波数が含まれる場合がある。共振周波数の振動は、ノッキングの有無に関わらず発生する振動である。
【００６１】
そのため、本実施の形態において、たとえば、エンジンＥＣＵ２８０は、ノックセンサ２９４により検知される振動から共振周波数を含まない第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでの振動を抽出する。ノックセンサ２９４から特定の周波数帯を抽出する方法としては、たとえば、バンドパスフィルタを用いて第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでの振動をそれぞれ抽出する方法が挙げられるが、特にこの方法に限定されるものではない。また、バンドパスフィルタを用いて特定の周波数帯（第１の周波数帯Ａ、第２の周波数帯Ｂおよび第３の周波数帯Ｃのいずれか）の振動を抽出する方法については、周知の技術を用いればよく、その詳細な説明は行なわない。
【００６２】
本実施の形態において、エンジンＥＣＵ２８０は、モータ１４０Ａによる車両の走行中であって、エンジン１２０が停止状態であるときに、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０を介してモータジェネレータ１４０によりクランクシャフト１１０を強制的に回転させて、ノックセンサ２９４により振動を検知する。エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０が停止状態であるときに検知された振動からバンドパスフィルタを用いて第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでの振動をそれぞれ抽出する。エンジンＥＣＵ２８０は、それぞれの周波数帯の振動にノイズが重畳しているか否かを判断する。エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の作動状態であるときに、ノイズが重畳していると判断された周波数帯と異なる周波数帯の振動を用いて、エンジン１２０にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定する。本実施の形態においては、エンジンＥＣＵ２８０が上述したように動作する点に特徴を有する。なお、本実施の形態に係る車両の制御装置は、エンジンＥＣＵ２８０により実現されるが、たとえば、エンジンＥＣＵ２８０、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００を統合したＥＣＵにより実現されるようにしてもよい。また、本実施の形態において「ノイズ」は、ノッキングに対応する振動以外の機械振動であれば、特に限定されるものではないが、たとえば、吸気バルブ１１６あるいは排気バルブ１１８の着座ノイズである。
【００６３】
以下、図４を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンＥＣＵ２８０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００６４】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）にて、エンジンＥＣＵ２８０は、車両がモータ走行しているか否かを判断する。具体的には、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０が停止状態であるか否かを検知するとともに、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０との通信により、車両がモータ１４０Ａにより走行しているか否かの情報を表わす信号を受信して、車両がモータ走行しているか否かを判断する。車両がモータ走行していると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）。この処理は終了する。
【００６５】
Ｓ１０２にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０との通信により、クランクシャフト１１０が回転するように、モータジェネレータ１４０を駆動する指示を表わす信号をＨＶ＿ＥＣＵ３２０に送信する。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、エンジンＥＣＵ２８０からの指示信号を受信すると、ＭＧ＿ＥＣＵ３００を介してモータ１４０Ａおよびモータジェネレータ１４０Ｂをそれぞれモータとして機能させる。このとき、モータ１４０Ａおよびモータジェネレータ１４０Ｂに動力分割機構を介して連結されるエンジン１２０のクランクシャフト１１０が強制的に回転させられる。なお、クランクシャフト１１０の回転方向は、エンジン１２０の作動中の回転方向と同方向に回転するようにモータ１４０Ａおよびモータジェネレータ１４０Ｂが制御される。
【００６６】
Ｓ１０４にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ノック判定周波数を抽出する。具体的には、エンジンＥＣＵ２８０は、ノック検出ゲートにおいて、ノックセンサ２９４から検知されるエンジン１２０の振動を表わす信号から、バンドパスフィルタを用いて、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでの各周波数帯の振動をそれぞれ抽出する。なお、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでの振動の抽出は、エンジン１２０における、予め定められた複数の回転数毎に抽出するようにしてもよい。たとえば、エンジンＥＣＵ２８０は、予め複数の回転数を設定しておき、クランクシャフト１１０の回転数が設定された回転数になるようにＨＶ＿ＥＣＵ３２０を介してモータジェネレータ１４０を制御する。このとき、ノックセンサ２９４により振動を検知して、各回転数における各周波数帯の振動を抽出するようにしてもよい。予め定められた複数の回転数は、エンジン１２０が作動状態であるときの回転数であれば、特に限定されない。複数の回転数を広範囲にわたって設定するようにすると、広い回転域にわたって各周波数帯の振動を抽出することができる。
【００６７】
Ｓ１０６にて、エンジンＥＣＵ２８０は、抽出された振動にノイズが重畳しているか否かを判断する。エンジンＥＣＵ２８０は、たとえば、抽出された振動の強度のピーク値が予め定められた値以上であると、抽出された振動に強度の大きいノイズが重畳していると判断する。振動の強度は、ノックセンサ２９４の出力電圧値で表される。また、予め定められた複数の回転数毎に各周波数帯に対応する振動を抽出する場合においては、それぞれの回転数毎の各周波数帯における振動の強度のピーク値に基づいて、ノイズが重畳しているか否かを判断する。抽出された振動にノイズが重畳していると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでないと（Ｓ１０６にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００６８】
Ｓ１０８にて、エンジンＥＣＵ２８０は、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでの全周波数帯の振動にノイズが重畳しているか否かを判断する。たとえば、エンジンＥＣＵ２８０は、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでの周波数帯の振動のうちノイズが重畳していると判断する毎に、対応する周波数帯のフラグをオンする。なお、予め定められた複数の回転数毎に各周波数帯に対応する振動を抽出する場合においては、いずれかの回転数においてノイズが重畳していると判断されると、ノイズが重畳している振動の周波数帯に対応するフラグをオンする。ＥＣＵ２８０は、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでのそれぞれに対応するフラグが全てオンされていると、全周波数帯の振動にノイズが重畳していると判断する。全周波数帯の振動にノイズが重畳していると（Ｓ１０８にＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。もしそうでないと（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。
【００６９】
Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の作動時に、ノイズが重畳していると判断された周波数帯以外の周波数帯の振動を用いてノック判定処理を行なう。エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の作動時において、フラグがオンされた周波数帯以外の周波数帯の振動を用いてノック判定処理を行なう。
【００７０】
ノック判定処理時において、エンジンＥＣＵ２８０は、フラグがオンされた周波数帯以外の周波数帯の振動において、ノイズ検出ゲートにおける振動強度のピーク値が予め定められた値以上であると、ノッキングに対応する振動が発生していると判断する。
【００７１】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、たとえば、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでを優先順位を設定しておき、フラグがオンされた周波数帯以外であって、優先順位の高い周波数帯の振動を用いて、ノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判断するようにしてもよい。
【００７２】
Ｓ１１２にて、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０にノッキングが発生しないように出力を制限する。具体的には、ハイブリッド車両においては、図５に示すように、横軸をエンジン回転数（ｒｐｍ）とし、縦軸をエンジン負荷（％）としたときに、実線に示す動作線に沿うようにエンジン１２０の出力が制御される。そして、エンジン１２０の出力制限時においては、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の運転域が図５の斜線部の領域の範囲内になるように出力を制限する。図５の斜線部の領域は、本実施の形態においては、エンジン回転数Ｂ（１）およびエンジン負荷Ａ（０）により規定される領域であるが、エンジン１２０にノッキングが発生しない領域であれば、特に斜線部の領域に限定されるものではない。
【００７３】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の出力制限時において、エンジン回転数Ｂ（０）およびエンジン負荷（０）を上限値として、上述した実線に示す動作線に沿って出力を制限するようにしてもよいし、少なくとも斜線部の領域の範囲内になるように出力を制限するようにしてもよい。
【００７４】
なお、エンジン１２０の出力の制限は、上従したような斜線部の範囲内になるように制限されることに限定されるものではなく、たとえば、ノッキングが発生しない点火時期まで遅角するようにしてもよいし、エンジン１２０を停止するようにしてもよい。
【００７５】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンＥＣＵ２８０の動作について説明する。
【００７６】
車両がモータ１４０Ａにより走行していると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジン１２０のクランクシャフト１１０は、モータ１４０Ａおよびモータジェネレータ１４０Ｂにより強制的に回転させられる（Ｓ１０２）。
【００７７】
このとき、ノックセンサ２９４により検知される振動から第１の周波数帯Ａ、第２の周波数帯Ｂおよび第３の周波数帯Ｃの振動が抽出される（Ｓ１０４）。ノック検出ゲートにおけるそれぞれの周波数帯の振動に、ノイズに対応する振動が重畳しているか否かが判断される（Ｓ１０６）。複数の周波数帯うちのいずれかの周波数帯の振動強度のピーク値が、ノイズの振動強度に対応する予め定められた値以上であると、その周波数帯の振動にノイズが重畳していると判断される（Ｓ１０６にてＹＥＳ）。
【００７８】
全周波数帯の振動にノイズが重畳していなければ（Ｓ１０８にてＮＯ）、エンジン１２０が作動状態であるときに、ノイズが重畳していると判断された周波数帯と異なる周波数帯の振動を用いてノック判定処理が行なわれる（Ｓ１１０）。たとえば、ノック検出ゲートにおいて、ノック判定に用いる周波数帯の振動強度のピーク値が、ノッキングの振動強度に対応する予め定められた値以上であると、ノッキングに対応する振動が発生していると判断され、エンジン１２０の点火時期が遅角するように制御される。また、ノッキングに対応する振動が発生していないと判断されると、エンジン１２０の点火時期が進角するように制御される。一方、全周波数帯の振動にノイズが重畳していると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、エンジン１２０が作動状態であるときに、エンジン１２０の出力が制限される（Ｓ１１２）。
【００７９】
以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、エンジンが停止状態であるときに、モータジェネレータによりエンジンのクランクシャフトを強制的に回転させることにより、ノッキング以外のノイズに対応する振動を検知することができる。特に、ハイブリッド車両においては、モータジェネレータがエンジンのクランクシャフトに連結されるため、停止状態のエンジンのクランクシャフトを強制的に回転させて、広い回転域にわたって、ノイズに対応する振動を検知することができる。そのため、抽出された複数の周波数帯のうちのいずれにノイズが重畳しているか否かを精度よく判断することができる。また、複数の周波数帯のうちのいずれか一つの周波数帯にノイズが重畳していると判断されると、ノイズが重畳していない周波数帯の振動において、ノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定することにより、ノッキングに対応する振動を精度よく検出することができる。したがって、ハイブリッド車両において、ノッキングに対応する振動を精度よく検出する車両の制御装置を提供することができる。
【００８０】
また、全周波数帯の振動にノイズが重畳していると、エンジンの出力を制限することにより、ノッキングの発生が抑制されて、ノッキングの発生にともなう異音やエンジンの劣化等を抑制することができる。
【００８１】
なお、本実施の形態において、車両がモータ走行しているときに、エンジンのクランクシャフトを回転させるとしたが、たとえば、車両が停車中であって、かつ、エンジンが停止状態であるときに、クランクシャフトを回転させて、ノックセンサにより振動を検知して、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでのそれぞれの振動にノイズに対応する振動が重畳しているか否かを判断するようにしてもよい。また、モータジェネレータに代えてスタータを用いてエンジンのクランクシャフトを強制的に回転させてノイズを検知するようにしてもよい。
【００８２】
＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態に係る車両の制御装置について説明する。本実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両は、上述の第１の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と比較して、エンジンＥＣＵ２８０が実行するプログラムの制御構造が異なる。それ以外の構成は、上述の第１の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
【００８３】
本実施の形態において、エンジンＥＣＵ２８０は、モータ１４０Ａによる車両の走行中であって、エンジン１２０が停止状態であるときに、モータ１４０Ａおよびモータジェネレータ１４０Ｂによりクランクシャフト１１０を強制的に回転させて、ノックセンサ２９４により振動を検知する。エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０が停止状態であるときに検知された振動にノイズが重畳していると判断すると、メモリ２８２に検知した振動波形（ノイズ波形）を記憶させる。エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０が作動状態であるときに、ノックセンサ２９４により検知される振動と、エンジン１２０が停止状態であるときにメモリ２８２に記憶されたノイズ波形とに基づいて、エンジン１２０が作動状態であるときに検知された振動にノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判定する。本実施の形態においては、エンジン２８０が上述したように動作する点に特徴を有する。
【００８４】
図６を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンＥＣＵ２８０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００８５】
なお、図６に示したフローチャートの中で、前述の図４に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについて処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
【００８６】
Ｓ１０４の処理の後、Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ２８０は、抽出された振動にノイズが重畳しているか否かを判断する。具体的には、エンジンＥＣＵ２８０は、たとえば、複数の周波数帯のうちのいずれかの振動が図７に示すように検知されたとする。このとき、エンジンＥＣＵ２８０は、図８に示すように、検知された振動（細線）と、メモリ２８２に予め記憶しておいたノイズ波形に対応する基準波形（太線）とを比較する。ノイズ波形に対応する基準波形は、ノッキングと異なる振動の立ち上がり以降の振動に対応した波形である。なお、基準波形は、ノイズの特徴的な部分が含まれていればよく、たとえば、振動の強度のピーク値以降の減衰の部分の振動に対応した波形であってもよい。基準波形は、たとえば、強度が比較的大きな特定のノイズの基準波形であって、たとえば、吸気バルブ１１６あるいは排気バルブ１１８の着座ノイズである。
【００８７】
また、比較は、検知された振動のピーク値と基準波形のピーク値とを一致させて行なわれる。たとえば、メモリ２８２にピーク値を１として０〜１の無次元数で表される（無次元化された）基準波形を記憶しておく。検知された振動波形を、その最大値（ピーク値）で除算することにより、０〜１の無次元数で表した上で（無次元化した上で）、両波形のピーク値を一致させるようにしてもよいし、あるいは、メモリ２８２に無次元化された基準波形を記憶しておき、記憶された基準波形を、検知された振動の最大値（ピーク値）で乗算した上で両波形のピーク値を一致させるようにしてもよい。
【００８８】
エンジンＥＣＵ２８０は、たとえば、エンジン１２０が停止状態であるときに検知された振動波形の形状と基準波形との相関係数を算出して、形状の一致度合が高いと（たとえば、算出された相関係数が予め定められた範囲内であると）、エンジン１２０が停止状態であるときに検知された振動にはノイズを含むものであると判断する。抽出された振動にノイズが重畳していると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２に移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００８９】
Ｓ２０２にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ノイズ波形をメモリ２８２に記憶する。Ｓ２０２の処理の後、この処理は終了する。また、予め定められた複数の回転数毎に各周波数帯に対応する振動を抽出する場合においては、エンジンＥＣＵ２８０は、それぞれの回転数毎のノイズ波形をメモリ２８２に記憶する。
【００９０】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンＥＣＵ２８０の動作について説明する。
【００９１】
車両がモータ１４０Ａにより走行していると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジン１２０のクランクシャフト１１０は、モータ１４０Ａおよびモータジェネレータ１４０Ｂにより強制的に回転させられる（Ｓ１０２）。
【００９２】
このとき、ノックセンサ２９４により検知される振動から第１の周波数帯Ａ、第２の周波数帯Ｂおよび第３の周波数帯Ｃの振動が抽出される（Ｓ１０４）。ノック検出ゲートにおけるそれぞれの周波数帯の振動に、ノイズが重畳している否かが判断される（Ｓ２００）。複数の周波数帯のいずれかの周波数帯の振動の波形の形状がノイズ波形の基準波形の形状と一致度合が高いと、その振動にノイズが重畳していると判断される（Ｓ２００にてＹＥＳ）。そして、ノイズが重畳していると判断された振動がメモリ２８２に記憶される（Ｓ２０２）。
【００９３】
エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０が作動状態であるときに、ノック検出ゲートおいて、ノックセンサ２９４により検知された振動と、エンジン１２０が停止状態であるときにメモリ２８２に記憶された振動とに基づいて、ノッキングに対応する振動が発生している否かを判定する。具体的には、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０が作動状態であるときにノックセンサ２９４により検知された振動波形からエンジン１２０が停止状態であるときにメモリ２８２に記憶されたノイズ波形の部分を減算することにより、検知された振動からノイズに対応する部分を除去する。エンジンＥＣＵ２８０は、ノイズに対応する部分が除去された振動と、予めメモリ２８２に記憶されるノッキングに対応する振動の基準波形とを比較する。エンジンＥＣＵ２８０は、比較結果に基づいて、ノッキングに対応する振動が発生しているか否かを判断する。
【００９４】
図９を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置であるＥＣＵ２８０で実行されるノッキングを判定するプログラムの制御構造について説明する。
【００９５】
Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０が作動状態であるときに、ノックセンサ２９４から送信された信号に基づいて、エンジン１２０の振動の強度を検出する。振動の強度は、ノックセンサ２９４の出力電圧値で表される。なお、ノックセンサ２９４の出力電圧値と対応した値で振動の強度を表してもよい。振動強度の検出は、燃焼行程において上死点から９０度（クランク角で９０度）までの間で行なわれる。
【００９６】
Ｓ３０２にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ノックセンサ２９４の出力電圧値（振動の強度を表す値）を、クランク角で５度ごとに（５度分だけ）積算した値（以下、積算値と記載する）を算出する。本実施の形態において、積算値の算出は、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでの周波数帯ごとに行われるが、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでのうちの少なくともいずれか１つの周波数帯を対象として行なわれるようにしてもよく、特に限定されるものではない。
【００９７】
Ｓ３０４にて、エンジンＥＣＵ２８０は、積算された振動波形から記憶されたノイズ波形に対応する部分を減算する。なお、記憶されたノイズ波形についても予めクランク角で５度ごとに積算した値を算出しておく。また、予め定められた複数の回転数毎の、各周波数帯に対応するノイズが記憶されている場合においては、ノック判定時におけるエンジン回転数に対応したノイズ波形を用いる。ノイズ波形の減算は、上述の積算値の算出前に減算するようにしてもよい。
【００９８】
たとえば、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでのうちいずれかの周波数帯の振動にノイズが重畳していると判断され、その周波数帯に対応するノイズ波形がメモリ２８２に記憶されているとする。このとき、ノイズが重畳していると判断された周波数帯の振動波形の積算値から、メモリ２８２に記憶されたノイズ波形の積算値を減算して図１０の実線に示す振動波形が得られる。このようにして、検知された振動波形からノイズに対応する部分（破線）が減算により除去される。
【００９９】
図９に戻って、Ｓ３０６にて、エンジンＥＣＵ２８０は、積算された波形をノイズ波形で減算したときに、積算値（振動強度）がゼロより小さくなる角度があるか否かを判定する。これは、たとえば、発生したノイズが小さい場合に、積算された波形から記憶されたノイズ波形を減算すると、積算された波形の振動強度がゼロレベルを下回る可能性があるためである。積算値がゼロより小さくなる角度があると判定されると（Ｓ３０６にてＹＥＳ）、処理はＳ３０８に移される。もしそうでないと（Ｓ３０６にてＮＯ）、処理はＳ３１０に移される。なお、本実施の形態において、減算した波形に積算値がゼロより小さくなる角度があるか否かを判定したが、ゼロに特に限定されるものではない。たとえば、減算された波形に、積算値として取り得ない予め定められた値より小さくなる角度がないという基準を満足するか否かを判定するようにしてもよい。
【０１００】
Ｓ３０８にて、エンジンＥＣＵ２８０は、積算された波形からノイズ波形の減算を中止する。すなわち、エンジンＥＣＵ２８０は、減算する前の波形に戻す。エンジンＥＣＵ２８０は、減算された波形にノイズ波形分を加算するようにして、減算する前の波形に戻してもよいし、メモリ２８２に予め記憶しておいた減算される前の波形を読み出して、減算する前の波形に戻してもよい。
【０１０１】
Ｓ３１０にて、エンジンＥＣＵ２８０は、算出された積算値のうち、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでの振動の積算値を合成する。これにより、ノイズ波形の部分が除去されたエンジン１２０の振動波形が検出される。なお、本実施の形態においては、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでの振動強度の積算値を合成するようにしたが、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃの振動の積算値のうち少なくとも１つの周波数帯の積算値を用いるようにしてもよく、その場合、このステップの処理は省略される。
【０１０２】
Ｓ３１２にて、エンジンＥＣＵ２８０は、合成された振動波形における積算値のうち、最大の積算値を用いて波形の正規化を行なう。ここで、波形の正規化とは、たとえば、検出された振動波形における積算値の最大値で、各積算値を除算することにより、振動の強度を０〜１の無次元数で表わすことをいう。なお、各積算値を除算する値は、積算値の最大値に限らない。なお、上述のノイズ波形の減算は、正規化後にするようにしてもよい。
【０１０３】
Ｓ３１４にて、エンジンＥＣＵ２８０は、正規化された振動波形とノック波形モデルとの偏差に関する値である相関係数Ｋを算出する。
【０１０４】
ノッキングが発生したか否かを判定するため、エンジンＥＣＵ２８０のメモリ２８２には、図１１に示すように、エンジン１２０にノッキングが発生した場合の振動波形のモデルであるノック波形モデルが記憶されている。
【０１０５】
ノック波形モデルにおいて、振動の強度は０〜１の無次元数として表され、振動の強度はクランク角と一義的には対応していない。すなわち、本実施の形態のノック波形モデルにおいては、振動の強度のピーク値以降、クランク角が大きくなるにつれ振動の強度が低減することが定められているが、振動の強度がピーク値となるクランク角は定められていない。また、ノック波形モデルは、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃの振動の合成波である。なお、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃのうちの少なくとも１つの周波数帯の正規化された振動波形を用いてノッキングを判定する場合においては、対応する周波数帯の振動の合成波のノック波形モデルを予め記憶しておく。
【０１０６】
本実施の形態におけるノック波形モデルは、ノッキングに起因した振動の立ち上がり以降の振動に対応している。なお、ノック波形モデルは、ノッキングの特徴的な部分が含まれていればよく、たとえば、ノッキングにより発生した振動の強度のピーク値以降の減衰の部分の振動に対応したノック波形モデルを記憶してもよい。
【０１０７】
ノック波形モデルは、実験などにより、強制的にノッキングを発生させた場合におけるエンジン１２０の振動波形を検出し、この振動波形に基づいて予め作成されて記憶される。なお、ノック波形モデルを作成する方法は、これに限られない。
【０１０８】
図１２に示すように、正規化後の振動波形において振動の強度が最大になるタイミングとノック波形モデルにおいて振動の強度が最大になるタイミングとを一致させた状態で、正規化後の振動波形とノック波形モデルとの偏差の絶対値（ズレ量）をクランク角ごと（５度ごと）に算出することにより、相関係数Ｋが算出される。
【０１０９】
正規化後の振動波形とノック波形モデルとのクランク角ごとの偏差の絶対値をΔＳ（Ｉ）（Ｉは自然数）とし、ノック波形モデルにおける振動の強度をクランク角で積分した値（ノック波形モデルの面積）をＳとおくと、相関係数Ｋは、Ｋ＝（Ｓ−ΣΔＳ（Ｉ））／Ｓという方程式により算出される。ここで、ΣΔＳ（Ｉ）は、上死点から９０度までのΔＳ（Ｉ）の総和である。なお、相関係数Ｋの算出方法はこれに限らない。
【０１１０】
Ｓ３１６にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ノック強度Ｎを算出する。算出された積算値の最大値をＰとし、エンジン１２０にノッキングが発生していない状態におけるエンジン１２０の振動の強度を表す値をＢＧＬ（Back Ground Level）とおくと、ノック強度Ｎは、Ｎ＝Ｐ×Ｋ／ＢＧＬという方程式で算出される。ＢＧＬはメモリ２８２に記憶されている。なお、ノック強度Ｎの算出方法はこれに限らない。
【０１１１】
Ｓ３１８にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ノック強度Ｎが予め定められた判定値よりも大きいか否かを判別する。ノック強度Ｎが予め定められた判定値よりも大きい場合（Ｓ３１８にてＹＥＳ）、処理はＳ３２０に移される。そうでない場合（Ｓ３１８にてＮＯ）、処理はＳ３２４に移される。
【０１１２】
Ｓ３２０にて、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０にノッキングが発生したと判定する。Ｓ３２２にて、エンジンＥＣＵ２８０は、点火時期を遅角する。Ｓ３２４にて、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０にノッキングが発生していないと判定する。Ｓ３２６にて、エンジンＥＣＵ２８０は、点火時期を進角する。
【０１１３】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンＥＣＵ２８０の動作について説明する。
【０１１４】
運転者がイグニッションスイッチ２８６をオン操作し、エンジン１２０を始動すると、ノックセンサ２９４から送信された信号に基づいて、エンジン１２０の振動の強度が検出される（Ｓ３００）。
【０１１５】
燃焼行程における上死点から９０度までの間において、５度ごとの積算値が第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃの周波数の振動ごとに算出される（Ｓ３０２）。算出された積算値から、ノイズが重畳していると判断された周波数帯の振動についてノイズ波形に対応する部分が減算されて除去される（Ｓ３０４）。
【０１１６】
減算された振動波形の強度がゼロレベルにならなければ（Ｓ３０６にてＮＯ）、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでの振動の積算値が合成される（Ｓ３１０）。これにより、エンジン１２０の振動波形が第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでにおける振動の合成波として検出される。一方、積算値がゼロレベルを下回る場合（Ｓ３０６にてＹＥＳ）、ノイズ波形の減算は中止された上で（Ｓ３０８）、第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃまでの振動の積算値が合成される（Ｓ３１０）。
【０１１７】
５度ごとの積算値により振動波形を検出することにより、振動の強度が細かく変化する複雑な形状の振動波形が検出されることを抑制することができる。そのため、検出された振動波形とノック波形モデルとの比較を容易にすることができる。
【０１１８】
このようして検出された振動波形における積算値のうち、最大の積算値を用いて、波形の正規化が行なわれる（Ｓ３１２）。正規化により、振動波形における振動の強度が０〜１の無次元数で表わされる。これにより、振動の強度に関係なく検出された振動波形とノック波形モデルとの比較を行なうことができる。そのため、振動の強度に対応した多数のノック波形モデルを記憶しておく必要がなく、ノック波形モデルの作成を容易にすることができる。
【０１１９】
エンジンＥＣＵ２８０は、減算された振動波形において振動の強度が最大になるタイミングとノック波形モデルにおいて振動の強度が最大になるタイミングとを一致させ、この状態で、正規化後の振動波形とノック波形モデルとのクランク角ごとの偏差の絶対値ΔＳ（Ｉ）が算出される。
【０１２０】
このΔＳ（Ｉ）の総和ΣΔＳ（Ｉ）およびノック波形モデルにおいて振動の強度をクランク角で積分した値Ｓに基づいて、Ｋ＝（Ｓ−ΣΔＳ（Ｉ））／Ｓにより相関係数Ｋが算出される（Ｓ３１４）。これにより、検出された振動波形とノック波形モデルとの一致度合を数値化して客観的に判定することができる。
【０１２１】
このようにして算出された相関係数Ｋと積算値の最大値Ｐとの積をＢＧＬで除算することにより、ノック強度Ｎが算出される（Ｓ３１６）。これにより、検出された振動波形とノック波形モデルとの一致度合に加えて、振動の強度に基づいて、エンジン１２０の振動がノッキングに起因した振動であるか否かをより詳細に分析することができる。
【０１２２】
ノック強度Ｎが予め定められた判定値よりも大きい場合（Ｓ３１８にてＹＥＳ）、ノッキングが発生したと判定され（Ｓ３２０）、点火時期が遅角される（Ｓ３２２）。これにより、ノッキングの発生が抑制される。
【０１２３】
一方、ノック強度Ｎが予め定められた判定値よりも大きくない場合（Ｓ３１８にてＮＯ）、ノッキングが発生していないと判定され（Ｓ３２４）、点火時期が進角される（Ｓ３２６）。
【０１２４】
以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、エンジンが停止状態であるときに、モータジェネレータによりエンジンのクランクシャフトを強制的に回転させることにより、燃焼時に発生するノッキング以外のノイズに対応する振動を記憶させることができる。特に、ハイブリッド車両においては、モータジェネレータはエンジンのクランクシャフトに連結されるため、停止状態のエンジンのクランクシャフトを強制的に回転させて、広い回転域にわたって、ノイズに対応する振動を検知することができる。さらに、エンジンが作動状態であるときに検知された振動からエンジンが停止状態であるときに記憶されたノイズに対応する部分を除去するようにすると、ノイズが除去された振動からノッキングに対応する振動を精度よく検出することができる。したがって、ハイブリッド車両において、ノッキングに対応する振動を精度よく検出する車両の制御装置を提供することができる。
【０１２５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の制御ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両の制御装置により制御されるエンジンを示す概略構成図である。
【図３】エンジンに発生する振動の周波数を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図５】制限されたエンジン出力の領域を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その１）である。
【図７】エンジンが停止状態であるときに検出された振動波形を示す図である。
【図８】エンジンが停止状態であるときに検出された振動波形とノイズの基準波形とを示す図である。
【図９】第２の実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。
【図１０】ノイズに対応する部分が除去された振動波形を示す図である。
【図１１】エンジンＥＣＵのメモリに記憶されたノック波形モデルを示す図である。
【図１２】ノック波形モデルとノイズが除去された振動波形とを示す図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０２  エアクリーナ、１０４  インジェクタ、１０６  点火プラグ、１０８  ピストン、１１０  クランクシャフト、１１２  三元触媒、１１４  スロットルバルブ、１１６  吸気バルブ、１１８  排気バルブ、１２０  エンジン、１２２  バルブタイミング可変機構、１４０  モータジェネレータ、１６０  駆動輪、１８０  減速機、２００  動力分割機構、２２０  走行用バッテリ、２４０  インバータ、２４２  昇圧コンバータ、２６０  バッテリＥＣＵ、２８０  エンジンＥＣＵ、２８２  メモリ、２８４  車速センサ、２８６  イグニッションスイッチ、２８８  スロットル開度センサ、２９０  タイミングロータ、２９２  クランクポジションセンサ、２９４  ノックセンサ、３００  ＭＧ＿ＥＣＵ、３０２  水温センサ、３２０  ＨＶ＿ＥＣＵ。
【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】
2007069670.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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