(57)【要約】【課題】この発明は、ノイズ成分をノック成分から切り分けることができるパラメータをノック判定のために利用可能とし、かつ、ノック判定のための適合工数を抑制しつつ、正確なノック判定を行えるようにした内燃機関のノック判定装置を提供することを目的とする。【解決手段】ノック判定のためのゲート区間における筒内圧センサ２６の出力信号からノック強度を算出する。算出されたノック強度がノック判定閾値よりも大きい場合にノックが発生したと判定する。さらに、同一気筒での連続するＮサイクル中にサイクル毎に算出されたノック強度の中から目標ノックレベルでの９７％点でのノック強度以上のノック強度の積算値である積算強度を算出する。算出された積算強度と目標積算強度との差が小さくなるようにノック判定閾値を補正する。【選択図】図２
2016089700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒に設置され、筒内圧力を検出する筒内圧センサを備える内燃機関のノック判定装置であって、
所定クランク角区間における前記筒内圧センサの出力信号から、ノック周波数帯域を含む所定周波数帯域の信号強度であるノック強度を算出するノック強度算出手段と、
前記ノック強度算出手段により算出されたノック強度がノック判定閾値よりも大きい場合に、ノックが発生したと判定するノック判定手段と、
同一気筒での所定の複数サイクル中にサイクル毎に算出されたノック強度の中から所定のノック強度閾値以上のノック強度の積算値である積算強度を算出する積算強度算出手段と、
前記積算強度算出手段により算出された積算強度と目標積算強度との差が小さくなるように、前記ノック判定閾値を補正する補正手段と、
を備え、
前記所定のノック強度閾値は、ノック強度とノック頻度とに応じて規定されるノックレベルが目標ノックレベルとなる状態で内燃機関が運転されているときに前記所定の複数サイクルにて取得されたノック強度と各ノック強度の算出頻度との関係を示す頻度分布に含まれるノック強度の上位所定パーセントの境界でのノック強度であり、
前記目標積算強度は、ノックレベルが目標ノックレベルとなる状態で前記内燃機関が運転されているときに前記所定の複数サイクルにて取得されたノック強度の中から抽出された前記ノック強度閾値以上のノック強度の積算値であることを特徴とする内燃機関のノック判定装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記積算強度が前記目標積算強度よりも大きい場合に、前記ノック判定閾値を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のノック判定装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記積算強度が前記目標積算強度よりも小さい場合に、前記ノック判定閾値を大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のノック判定装置。
【請求項４】
前記上位所定パーセントは、上位３パーセント以上５パーセント以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の内燃機関のノック判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のノック判定装置に係り、特に、筒内圧センサを利用してノック判定を行う内燃機関のノック判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、ノックセンサを利用してノック制御を行う内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、ノックセンサの出力信号から算出された振動の強度値と各強度値の個数（頻度）との頻度分布がノック判定に利用されている。より具体的には、頻度分布における強度値の中央値Ｖ（５０）と標準偏差σとが算出される。そして、中央値Ｖ（５０）に３σを加算した値が、ノック判定のためのノック判定レベルＶ（ＫＤ）として使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−００９７３４号公報
【特許文献２】特開２００３−０２１０３２号公報
【特許文献３】特開２０１３−１３３７１０号公報
【特許文献４】特開２００８−１５７０８７号公報
【特許文献５】特開２０１２−１６３０７８号公報
【特許文献６】特開平０３−１６４５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の従来のノック判定手法は、ノックセンサを対象とした手法である。一方、筒内圧センサによっても、ノックに由来する周波数成分を取得することができるので、筒内圧センサの出力信号をノック判定に利用することもできる。しかしながら、次のような理由によって、上記手法は、筒内圧センサを利用するノック判定には適しているとはいえない。すなわち、エンジンブロックの振動を直接的に検出するノックセンサとは異なり、筒内圧センサの出力信号は、筒内の気柱振動の影響を受ける。筒内圧センサを利用してノック判定を行う際には、この気柱振動が主なノイズ源となる。このノイズ（気柱振動）の影響によって頻度分布の中央値がばらついてしまう。また、筒内圧センサのダイナミックレンジは、一般的に、ノックセンサのダイナミックレンジよりも小さい。このため、筒内圧センサはノックセンサと比べて電気ノイズの影響を受け易くなり、このことも、頻度分布の中央値を変化させ易くする要因となる。そして、これらのノイズの影響による中央値のばらつきは、ノイズの影響が気筒間でばらつくことに起因して気筒間でも生じ得る。したがって、筒内圧センサを利用する場合には、中央値を基準とした相対値である上記ノック判定レベルＶ（ＫＤ）をノック判定閾値としたのでは、ノック判定閾値がノイズの影響によって大きくばらついてしまう。その結果、各気筒において正確なノック判定を行うことが難しくなる。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ノイズ成分をノック成分から切り分けることができるパラメータをノック判定のために利用可能とし、かつ、ノック判定のための適合工数を抑制しつつ、正確なノック判定を行えるようにした内燃機関のノック判定装置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】
【０００６】
本発明に係る内燃機関システムは、筒内圧センサと、ノック強度算出手段と、ノック判定手段と、積算強度算出手段と、補正手段とを備える。筒内圧センサは、各気筒に設置され、筒内圧力を検出する。ノック強度算出手段は、所定クランク角区間における前記筒内圧センサの出力信号から、ノック周波数帯域を含む所定周波数帯域の信号強度であるノック強度を算出する。ノック判定手段は、前記ノック強度算出手段により算出されたノック強度がノック判定閾値よりも大きい場合に、ノックが発生したと判定する。積算強度算出手段は、同一気筒での所定の複数サイクル中にサイクル毎に算出されたノック強度の中から所定のノック強度閾値以上のノック強度の積算値である積算強度を算出する。補正手段は、前記積算強度算出手段により算出された積算強度と目標積算強度との差が小さくなるように、前記ノック判定閾値を補正する。前記所定のノック強度閾値は、ノック強度とノック頻度とに応じて規定されるノックレベルが目標ノックレベルとなる状態で内燃機関が運転されているときに前記所定の複数サイクルにて取得されたノック強度と各ノック強度の算出頻度との関係を示す頻度分布に含まれるノック強度の上位所定パーセントの境界でのノック強度である。そして、前記目標積算強度は、ノックレベルが目標ノックレベルとなる状態で前記内燃機関が運転されているときに前記所定の複数サイクルにて取得されたノック強度の中から抽出された前記ノック強度閾値以上のノック強度の積算値である。
【０００７】
前記補正手段は、前記積算強度が前記目標積算強度よりも大きい場合に、前記ノック判定閾値を小さくすることが好ましい。
【０００８】
前記補正手段は、前記積算強度が前記目標積算強度よりも小さい場合に、前記ノック判定閾値を大きくすることが好ましい。
【０００９】
前記上位所定パーセントは、上位３パーセント以上５パーセント以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記所定のノック強度閾値以上のノック強度を対象として得られる積算強度を利用することにより、気柱振動等によるノイズ成分とノック成分とが良好に切り分けられたパラメータをノック判定に利用できるようになる。そして、本発明によれば、当該積算強度と目標積算強度との差が小さくなるようにノック判定閾値が補正される。これにより、経年変化などの影響により気筒間でノックの発生し易さが異なる状況となっても、全気筒で共用する目標積算強度を１つ設定しておけば、各気筒にて算出される積算強度を目標積算強度に合わせることができ、その結果として、各気筒のノックレベルを目標ノックレベルに合わせられるようになる。このため、適合工数を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における内燃機関のシステム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１のノック判定処理の概要を示すブロック図である。
【図３】ＨＰＦを通過した後の筒内圧センサの出力信号の波形を表した図である。
【図４】ノック強度の頻度分布を表した図である。
【図５】実際のノックレベルが目標ノックレベルとなる状態で内燃機関が運転されているときのＮサイクルでのノック強度の頻度分布を表した図である。
【図６】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関１０のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、火花点火式の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。筒内におけるピストン１２の頂部側には、燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。
【００１３】
吸気通路１６には、電子制御式のスロットルバルブ２０が設けられている。また、内燃機関１０の各気筒には、燃焼室１４内に燃料を供給するための燃料噴射弁（一例として筒内直接噴射式の燃料噴射弁）２２、および、混合気に点火するための点火プラグ２４を有する点火装置（点火プラグ２４以外の部位の図示省略）が設けられている。さらに、各気筒には、筒内圧力を検出するための筒内圧センサ２６が組み込まれている。
【００１４】
さらに、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３０を備えている。ＥＣＵ３０は、少なくとも入出力インターフェースとメモリと演算処理装置（ＣＰＵ）とを備えている。入出力インターフェースは、内燃機関１０に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関１０が備える各種アクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。ＥＣＵ３０が信号を取り込むセンサには、上述した筒内圧センサ２６に加え、クランク軸の回転位置およびエンジン回転速度を取得するためのクランク角センサ３２、および、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ３４等の内燃機関１０の運転状態を取得するための各種センサが含まれる。ＥＣＵ３０が操作信号を出すアクチュエータには、上述したスロットルバルブ２０、燃料噴射弁２２および上記点火装置等の内燃機関１０の運転を制御するための各種アクチュエータが含まれる。メモリには、内燃機関１０を制御するための各種の制御プログラムおよびマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。具体的には、ＥＣＵ３０は、燃料噴射制御および点火制御等の所定のエンジン制御を行う。また、ＥＣＵ３０は、筒内圧センサ２６の出力信号を、クランク角度と同期させてＡＤ変換して取得する機能を有している。これにより、ＡＤ変換の分解能が許す範囲で、任意のクランク角タイミングにおける筒内圧力を検出することができる。
【００１５】
［実施の形態１のノック判定手法］
（サイクル毎に行われるノック判定処理）
図２は、本発明の実施の形態１のノック判定処理の概要を示すブロック図である。図２に示す構成による処理は、内燃機関１０の気筒毎に行われる。各気筒の筒内圧センサ２６は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３６を介してＥＣＵ３０に接続されている。ＨＰＦ３６は、筒内圧センサ２６の出力信号から、ノック成分と関係のない所定の低周波数成分を除去する。ＥＣＵ３０は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３８とバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４０とを備えている。ＨＰＦ３６を通過した信号（アナログ値）は、Ａ／Ｄ変換器３８に取り込まれる。Ａ／Ｄ変換器３８は、入力された信号をデジタル値に変換する。デジタル変換後の信号は、ＢＰＦ４０に送られる。ＢＰＦ４０は、入力された信号に対し、ノック成分が重畳する周波数帯域であるノック周波数帯域（可聴域）を通過域とするデジタルフィルタ処理を行い、当該ノック周波数帯域の信号を抽出する。なお、ここでは、アナログ信号の状態で使用するＨＰＦ３６とデジタルフィルタ処理を行うＢＰＦ４０とを組み合わせたフィルタを例に挙げて説明を行ったが、双方のフィルタがデジタルフィルタもしくはアナログフィルタとして構成されていてもよい。上記の通過域は、ノック周波数帯域だけに限らず、ノック周波数帯域を含む所定周波数帯域であってもよい。
【００１６】
ＥＣＵ３０は、内燃機関１０のサイクル毎にノック判定を行うための構成として、ノック強度算出部４２とノック強度比較部４４とノック判定部４６とを備えている。ノック強度算出部４２には、ＢＰＦ４０を通過した後の筒内圧センサ２６の出力信号が入力される。以下、ＢＰＦ４０を通過した後の筒内圧センサ２６の出力信号のことを「ノック判定用信号」と称する。
【００１７】
ノック強度算出部４２は、ノックが発生する可能性のある区間を含む所定クランク角区間（以下、「ゲート区間」と称する）におけるノック判定用信号の強度のピーク値である「ノック強度」を算出する。ここでいうゲート区間としては、例えば、圧縮上死点から上死点後９０°ＣＡまでの区間が該当する。なお、ノック強度は、例えば、ゲート区間におけるノック判定用信号の強度の積分値であってもよい。
【００１８】
ノック強度比較部４４は、ノック強度算出部４２によって算出されたノック強度と、所定のノック判定閾値Ｊとを比較する。具体的には、ノック強度比較部４４は、ノック強度とノック判定閾値Ｊとの差を算出してノック判定部４６に出力する。ノック判定部４６は、ノック強度比較部４４によって算出された差に基づいてノックの有無を判定する。具体的には、ノック強度がノック判定閾値Ｊよりも大きい場合には、ノックが発生したと判定される。この場合には、次サイクル以降のサイクルの点火時期が現在値に対して遅角される。これにより、ノック判定閾値Ｊを超えるレベルのノックの発生が抑制される。一方、ノック強度がノック判定閾値Ｊ以下である場合には、ノックが発生していないと判定される。ノック不発生の判定が所定期間継続した場合には、次サイクル以降のサイクルの点火時期が現在値に対して進角される。このような点火時期の制御によれば、許容できるレベル内でノックの発生を許容しつつ出来るだけ点火時期を進角させることで、内燃機関１０の燃費性能および出力性能をより効果的に引き出すことができるようになる。
【００１９】
（ノック判定用信号の積算強度に基づくノック判定閾値Ｊの補正）
図３は、ＨＰＦ３６を通過した後の筒内圧センサ２６の出力信号の波形を表した図である。より具体的には、図３は、ノック強度を算出するための上記ゲート区間でのノック発生時の出力信号波形である。筒内圧センサ２６の出力信号には、図３に示すように筒内の気柱振動がノイズとして重畳し、この気柱振動が主なノイズ源となる。
【００２０】
図４は、ノック強度の頻度分布を表した図である。より具体的には、図４は、所定の複数のＮサイクル（例えば、数百〜数千サイクル）でのノック強度と各ノック強度の算出頻度（度数）との関係を示す頻度分布を＃１〜＃４の気筒毎に表したものである。
【００２１】
図４（Ａ）は、ノックが発生していないときの頻度分布を示している。この図より、ノイズ（上述した気柱振動）の発生が気筒間でばらつくことによる影響で、ノック強度の頻度分布が気筒間でばらついていることが分かる。一方、ノックが発生したサイクルではノック強度が高い値として算出される。このため、ノック発生時の頻度分布は、図４（Ｂ）に示すようにノック不発生時の頻度分布（図４（Ａ））と比べて、ノック強度が高い側に大きく裾を引いた分布となる。そして、ノック発生時の頻度分布についても、上記ノイズの影響によって、ばらつきが気筒間で生じる。
【００２２】
エンジンブロックの振動を直接的に検出するノックセンサを利用したノック判定手法として、ノックセンサの出力信号から算出される振動の強度値と各強度値の算出頻度との関係を示す頻度分布を利用するものが知られている。この従来手法では、頻度分布の中央値を基準としてノック判定閾値が設定される。しかしながら、この従来手法は、次の理由により、気柱振動によるノイズの影響を受ける筒内圧センサ２６を利用したノック判定には適しているとはいえない。すなわち、図４に示すように上記ノイズの影響によって頻度分布がばらつくことによって、各気筒の頻度分布上のノック強度の中央値も気筒間でばらついてしまう。また、筒内圧センサのダイナミックレンジは、一般的にノックセンサのダイナミックレンジよりも小さい。このため、筒内圧センサはノックセンサと比べて電気ノイズの影響を受け易くなり、このことも、頻度分布の中央値を変化させ易くする要因となる。
【００２３】
そこで、本実施形態では、同一気筒での連続するＮサイクル中にサイクル毎に算出されたノック強度の中から目標ノックレベルでの９７％点強度以上のノック強度を抽出し、抽出したノック強度の積算値を「積算強度」として算出することとした。以下、このように算出される積算強度を「実積算強度」と称する。そして、実積算強度とその目標値である目標積算強度との差が小さくなるように、ノック判定閾値Ｊのベース値を補正することとした。このノック判定閾値Ｊの補正処理について、図２のブロック図を参照して以下に詳述する。
【００２４】
図２に示すように、ＥＣＵ３０は、さらに、ノック強度積算部４８と積算強度比較部５０と補正量算出部５２と加算部５４とを備えている。ノック強度積算部４８は、連続するＮサイクル毎に、ノック強度算出部４２によってサイクル毎に算出されるノック強度の中から目標ノックレベルでの９７％点強度（本発明における「所定のノック強度閾値」に相当）以上となるノック強度を抽出して、それらのノック強度に関する実積算強度を算出する。
【００２５】
ここで、図５を参照して、目標積算強度の設定手法について説明する。図５は、実際のノックレベルが目標ノックレベルとなる状態で内燃機関１０が運転されているときのＮサイクルでのノック強度の頻度分布を表した図である。ここでいうノックレベルとは、ノック強度とノック頻度とに基づく値である。ここでいうノック頻度とは、Ｎサイクル中にノック判定部４６によってノックであると判定されたノックの発生頻度のことである。より具体的には、ノックレベルは、Ｎサイクル中に発生するノックのノック強度が高いほど、また、当該Ｎサイクルでのノック頻度が高いほど大きくなる。図５に示す目標ノックレベルでの頻度分布は、ノック強度とノック頻度が目標ノックレベルに合致した状態においてＮサイクルでの計測データに基づいて算出されたものである。上記の「目標ノックレベルでの９７％点強度」とは、図５に示す頻度分布に含まれるノック強度の上位３％の境界でのノック強度に相当する。そして、目標積算強度は、図５に示す頻度分布における９７％点強度（すなわち、この頻度分布に含まれるノック強度のうちの上位３％の境界でのノック強度）以上となるノック強度の積算値として算出される値に相当する。ＥＣＵ３０には、事前に目標のノックレベルにて適合された目標積算強度および９７％点強度が記憶されている。なお、目標ノックレベル自体は、内燃機関１０の仕様および内燃機関１０を搭載する車両の仕様などを考慮して事前に決定されるものである。
【００２６】
積算強度比較部５０は、ノック強度積算部４８によって算出された実積算強度と、所定の目標積算強度とを比較する。具体的には、積算強度比較部５０は、実積算強度と目標積算強度との差を算出して補正量算出部５２に出力する。補正量算出部５２は、積算強度比較部５０によって算出された差に応じた値をノック判定閾値Ｊの補正量として算出する。積算強度比較部５０は、実積算強度が目標積算強度よりも大きい場合には、ノック判定閾値Ｊを小さくするための補正量（負の補正量）を算出し、一方、実積算強度が目標積算強度よりも小さい場合には、ノック判定閾値Ｊを大きくするための補正量（正の補正量）を算出する。加算部５４は、算出された補正量をノック判定閾値Ｊのベース値に加算し、加算後の最終的なノック判定閾値Ｊをノック強度比較部４４に出力する。なお、ノック判定閾値Ｊのベース値は、内燃機関１０の仕様などに応じた値として事前に適合されたものである。
【００２７】
上述した積算強度比較部５０、補正量算出部５２および加算部５４による処理によれば、実積算強度が目標積算強度よりも大きい場合にはノック判定閾値Ｊが小さくされることにより、補正前と比べてノックがより検出され易くなる。したがって、点火時期の遅角が行われ易くなる（すなわち、ノック発生がより抑制されるようになる）ので、ノックレベルを下げる作用が生じる。その結果、実積算強度を目標積算強度に近づけることができる。一方、実積算強度が目標積算強度よりも小さい場合にはノック判定閾値Ｊが大きくされることにより、補正前と比べてノックがより検出されにくくなる。したがって、点火時期の遅角が行われにくくなる（すなわち、ノック発生がより許容されるようになる）ので、ノックレベルを上げる作用が生じる。その結果、この場合にも、実積算強度を目標積算強度に近づけることができる。
【００２８】
以上説明したように、上記処理によれば、内燃機関１０の運転中に実積算強度が目標積算強度と一致するようにノック判定閾値Ｊを補正することができる。その結果として、各気筒のノックレベルを目標ノックレベルに合わせることが可能となる。上述したように、筒内圧センサ２６を各気筒に備える内燃機関１０では、各気筒の内部の情報を個別に得ることができるので、上記処理を気筒毎に実行することができる。このため、各気筒の実積算強度を目標積算強度に合わせることができ、その結果として、各気筒のノックレベルを目標ノックレベルに合わせることが可能となる。そして、本実施形態の手法によれば、以下に詳述するように、ノック成分とノイズ成分とを良好に切り分けつつ、狙いとするノックレベルを定量化できるパラメータ（すなわち、ノック判定用信号の上記積算強度）を利用した精度の良いノック判定を行うことができる。また、以下に詳述するように、各気筒のノック判定のための適合工数を抑制することができる。
【００２９】
すなわち、ノックが発生すると、算出されるノック強度が大きくなる。このため、ノック強度の頻度分布の中で上位に位置するノック強度を利用することで、気柱振動等によるノイズ成分とノック成分とを良好に切り分けることができる。そして、ノックレベルは、既述したようにノック強度とノック頻度とに基づいて設定された指標（より具体的には、ノック強度が大きいほど、また、ノック頻度が高いほど高くなるように設定された指標）である。また、実積算強度は、ノック強度の頻度分布の中で上位に位置するノック強度を足し合わせて算出される値であり、ノックレベルが高いほど（ノック強度とノック頻度の一方もしくは双方が高いほど）より大きい値として算出される。このため、このような実積算強度によれば、ノイズの影響を好適に排除しながら、ノックレベルと相関のある（言い換えると、ノックレベルを定量化できる）パラメータをノック判定のために得ることができる。これにより、正確なノック判定が可能となる。そして、実積算強度が目標積算強度となるようにノック判定閾値Ｊを補正しながら点火時期制御を行うことにより、ノックレベルを目標ノックレベルに精度良く制御できるようになる。ここで、実積算強度の算出に用いるノック強度の下限として目標ノックレベルでの頻度分布に含まれるノック強度の上位何パーセントの境界でのノック強度を用いるかについては、ノックレベルと相関のある値として積算強度を算出できるようにするものであればよい。しかしながら、積算対象のノック強度の下限は、以下の理由により、本実施形態において一例として示した上位３％の境界を含め、好ましくは、上位３％以上５％以下の範囲内の所定％の境界とするのが良い。ノック判定閾値Ｊの補正に用いるパラメータとして、１つのサイクルで得られたノック強度ではなく複数のサイクルにおいてサイクル毎に得られたノック強度に関する積算強度を用いることで、当該パラメータの気筒間ばらつきを軽減することができる。しかしながら、例えば上位１％の境界とした場合のように積算の対象とするノック強度の数が少な過ぎる場合には、各気筒で算出されるノック強度のばらつきの影響を受け易くなるため、実積算強度の気筒間ばらつきが大きくなってしまう。逆に、例えば上位１０％の境界とした場合のように積算の対象とするノック強度の数が多過ぎる場合には、実積算強度がノイズ成分の影響を受け易くなるため、Ｓ／Ｎ比が悪化し、ノックレベルの区別化が困難となる。これらの点を考慮すると、上位３％以上５％以下が好ましい。
【００３０】
また、経年による燃焼室１４の壁面へのデポジットの付着などの理由により、ノックの発生し易さが変化することがある。このことは、各気筒に対して同じ変化をもたらすとは限らず、気筒間でノックの発生し易さが変化することもある。実積算強度が目標積算強度と一致するようにノック判定閾値Ｊを補正する本実施形態の処理によれば、相対的にノックが発生し易い気筒では、他の気筒と比べてノックをより抑制するために大きな補正量（負の補正量）がノック判定閾値Ｊのベース値に加算されるようになる。したがって、経年変化などの影響により気筒間でノックの発生し易さが異なる状況となっても、全気筒で共用する目標積算強度を１つ設定しておけば、各気筒での実積算強度を目標積算強度に合わせることができ、各気筒のノックレベルを目標ノックレベルに合わせられるようになる。このため、適合工数を抑制することができる。
【００３１】
図６は、本発明の実施の形態１におけるノック判定処理ルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、各気筒において燃焼終了後の所定タイミングにて、サイクル毎に繰り返し実行されるものとする。
【００３２】
図６に示すルーチンでは、ＥＣＵ３０は、まず、ステップ１００の処理を実行する。ステップ１００の処理は、ノック強度算出部４２が担う処理である。ステップ１００では、ＢＰＦ４０を通過した後のノック判定用信号（絶対値化された信号）のゲート区間における強度のピーク値がノック強度として算出される。
【００３３】
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ１０２に進む。ステップ１０２の処理は、ノック強度比較部４４およびノック判定部４６が担う処理である。ステップ１０２では、ステップ１００にて算出されたノック強度が現在のノック判定閾値Ｊよりも大きいか否かに基づいてノックの発生の有無が判定される。このノックの判定結果に応じて、既述したように点火時期の制御が必要に応じて実行される。
【００３４】
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ１０４に進む。ステップ１０４〜１１０の処理は、ノック強度積算部４８が担う処理である。ステップ１０４では、ステップ１００にて算出されたノック強度が、目標ノックレベルでの９７％点強度以上となるノック強度であるか否かが判定される。その結果、本ステップ１０４の判定が不成立となる場合には、今回のサイクルに対する処理が終了され、一方、本判定が成立する場合には、今回のサイクルにおいて算出されたノック強度がＥＣＵ３０のバッファに一時的に記憶されて保持される（ステップ１０６）。
【００３５】
次に、ステップ１０８では、前回の実積算強度の算出を行ったサイクルからＮサイクルが経過したか否かが判定される。その結果、本ステップ１０８の判定が不成立となる場合には、今回のサイクルに対する処理が終了され、一方、本判定が成立する場合、つまり、Ｎサイクル分のノック強度の算出が終了したと判断できる場合には、ステップ１０６にて保持されていたノック強度を積算することによって現在のＮサイクルに対する実積算強度が算出される（ステップ１１０）。なお、これに付随して、上記バッファがクリアされる。
【００３６】
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ１１２に進む。ステップ１１２〜１１６の処理は、積算強度比較部５０、補正量算出部５２および加算部５４が担う処理である。ステップ１１２では、ステップ１１０にて算出された実積算強度が目標積算強度よりも大きいか否かが判定される。その結果、実積算強度が目標積算強度よりも大きい場合には、ノック判定閾値Ｊを小さくするために負の補正量が算出され、この補正量がノック判定閾値Ｊのベース値に加算される（ステップ１１４）。補正量の大きさ自体は、予め適合された固定値であってもよいし、実積算強度と目標積算強度との差が大きいほど（負側に）大きくなる値として予め設定されたものであってもよい。
【００３７】
一方、上記ステップ１１２の判定が不成立となる場合には、次いで、実積算強度が目標積算強度よりも小さいか否かが判定される（ステップ１１６）。その結果、本ステップ１１６の判定が不成立となる場合、つまり、実積算強度と目標積算強度とが等しい場合には、ノック判定閾値Ｊの補正は行われない。一方、本判定が成立する場合には、ノック判定閾値Ｊを大きくするために正の補正量が算出され、この補正量がノック判定閾値Ｊのベース値に加算される（ステップ１１８）。本ステップ１１８の補正量の大きさの設定は、ステップ１１４の補正量と同様である。
【００３８】
なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３０が上記ステップ１００の処理を実行することにより本発明における「ノック強度算出手段」が実現されており、ＥＣＵ３０が上記ステップ１０２の処理を実行することにより本発明における「ノック判定手段」が実現されており、ＥＣＵ３０がノックの判定結果に応じて点火時期を制御することにより本発明における「点火時期制御手段」が実現されており、ＥＣＵ３０が上記ステップ１０４〜１１０の一連の処理を実行することにより本発明における「積算強度算出手段」が実現されており、そして、ＥＣＵ３０がステップ１１２〜１１８の一連の処理を実行することにより本発明における「補正手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００３９】
１０  内燃機関
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  吸気通路
１８  排気通路
２０  スロットルバルブ
２２  燃料噴射弁
２４  点火プラグ
２６  筒内圧センサ
３０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
３２  クランク角センサ
３４  エアフローメータ
３６  ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
３８  Ａ／Ｄ変換器
４０  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
４２  ノック強度算出部
４４  ノック強度比較部
４６  ノック判定部
４８  ノック強度積算部
５０  積算強度比較部
５２  補正量算出部
５４  加算部
【図１】
2016089700.tif 000003
【図２】
2016089700.tif 000004
【図３】
2016089700.tif 000005
【図４】
2016089700.tif 000006
【図５】
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【図６】
2016089700.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月30日(2015.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係る内燃機関のノック判定装置は、筒内圧センサと、ノック強度算出手段と、ノック判定手段と、積算強度算出手段と、補正手段とを備える。筒内圧センサは、各気筒に設置され、筒内圧力を検出する。ノック強度算出手段は、所定クランク角区間における前記筒内圧センサの出力信号から、ノック周波数帯域を含む所定周波数帯域の信号強度であるノック強度を算出する。ノック判定手段は、前記ノック強度算出手段により算出されたノック強度がノック判定閾値よりも大きい場合に、ノックが発生したと判定する。積算強度算出手段は、同一気筒での所定の複数サイクル中にサイクル毎に算出されたノック強度の中から所定のノック強度閾値以上のノック強度の積算値である積算強度を算出する。補正手段は、前記積算強度算出手段により算出された積算強度と目標積算強度との差が小さくなるように、前記ノック判定閾値を補正する。前記所定のノック強度閾値は、ノック強度とノック頻度とに応じて規定されるノックレベルが目標ノックレベルとなる状態で内燃機関が運転されているときに前記所定の複数サイクルにて取得されたノック強度と各ノック強度の算出頻度との関係を示す頻度分布に含まれるノック強度の上位所定パーセントの境界でのノック強度である。そして、前記目標積算強度は、ノックレベルが目標ノックレベルとなる状態で前記内燃機関が運転されているときに前記所定の複数サイクルにて取得されたノック強度の中から抽出された前記ノック強度閾値以上のノック強度の積算値である。