(57)【要約】【課題】ノッキングの発生する期間を精度よく検出しノッキング判定期間とすることで、精度よくノッキング抑制制御を行なうことができる内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】エンジン２のクランクシャフト１１の回転角度であるクランク角度を検出するためのパルス信号を出力するクランク角度センサ２６と、点火プラグ１２とシリンダヘッド５との間に設けられた座金センサ３０と、座金センサ３０の出力信号を所定のクランク角度区間において積算し、その積算値に基づいて実燃焼期間を求め、実燃焼期間をノッキング判定期間として、この期間における座金センサ３０の出力信号に基づいてノッキングの発生を検出し、ノッキング抑制制御を行なうＥＣＵ３とを備える。【選択図】図１
2017110507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグを有する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関のシリンダヘッドに設けられた貫通孔に締付け固定された受圧部材の締付け荷重の変化を検出する座金センサと、
前記座金センサの出力信号に基づいて前記内燃機関の所定の実燃焼期間を求め、前記所定の実燃焼期間における前記座金センサの出力信号に基づいて前記内燃機関のノッキングの発生を検出し、ノッキング抑制制御を行なう制御部と、を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記所定の実燃焼期間における前記座金センサの出力信号に基づいてノッキング強度を求め、前記ノッキング強度に応じて前記ノッキング抑制制御を行なう請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記受圧部材は、前記点火プラグであり、前記座金センサは、前記点火プラグと前記シリンダヘッドとの間に設けられる請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火プラグを有する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、異常燃焼（以下、「ノッキング」ともいう）を適切に検出して点火時期を制御することは、内燃機関の高効率化には重要である。
【０００３】
例えば、点火時期を進角させると、内燃機関の出力トルクは向上するが、ノッキングが発生しやすくなる。ノッキングが発生すると、ノック振動が発生するとともに出力トルクが低下して内燃機関の効率が低下する。このため、ノッキングが発生した場合には、点火時期を遅角させてノッキングを抑制しつつ出力トルクの低下を最小限に抑える制御方法が知られている。
【０００４】
特許文献１では、ノックセンサで取得した信号をノッキング判定に使用している。しかし、ノックセンサの信号には、エンジン振動由来のノイズ信号が含まれることや、離散的フーリエ変換などの演算負荷の高い処理が必要となる、などの課題があった。
【０００５】
また、特許文献２では、座金センサを用いて筒内圧を検出し、座金センサの検出信号のピークから所定電圧分だけ下がった電圧を閾値として、座金センサの検出信号が閾値以上になる期間をノッキング判定期間として、座金センサの検出信号からノッキングを判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−３４８８８号公報
【特許文献２】特開２００１−１１５８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の内燃機関の制御装置にあっては、座金センサの検出信号のピークから所定の範囲をノッキング判定期間としているため、燃焼期間の変動が大きな内燃機関、例えば、ＳＩ（Spark Ignition）燃焼とＨＣＣＩ（Homogeneous-Charge Compression Ignition）燃焼を切り替えて運転するものなどでは、ノッキング判定期間が不適切になる場合があった。
【０００８】
そこで、本発明は、ノッキングの発生する期間を精度よく検出しノッキング判定期間とすることで、精度よくノッキング抑制制御を行なうことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する内燃機関の制御装置の発明の一態様は、点火プラグを有する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関のシリンダヘッドに設けられた貫通孔に締付け固定された受圧部材の締付け荷重の変化を検出する座金センサと、前記座金センサの出力信号に基づいて前記内燃機関の所定の実燃焼期間を求め、前記所定の実燃焼期間における前記座金センサの出力信号に基づいて前記内燃機関のノッキングの発生を検出し、ノッキング抑制制御を行なう制御部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
このように本発明の一態様によれば、ノッキングの発生する期間を精度よく検出しノッキング判定期間とすることで、精度よくノッキング抑制制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、その概念ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、その座金センサの取り付け位置を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、その増幅回路の回路例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、その筒内圧力センサ信号と座金センサ信号の相関を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、その制御系のブロック図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、その積算割合期間のクランク角度の算出方法を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、その積算割合期間と実燃焼期間との相関グラフである。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、そのノッキング信号の積算値の算出方法を示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、そのノッキング信号積算値とKP_PK値との相関グラフである。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、そのノッキング強度とKP_PK値との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、そのノッキング判定期間決定処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図であり、その点火時期制御処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置について詳細に説明する。
【００１３】
図１において、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両１は、内燃機関型のエンジン２と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを含んで構成される。
【００１４】
このエンジン２は、シリンダブロック４と、シリンダブロック４の上部に締結されたシリンダヘッド５と、シリンダブロック４の下部に締結されたオイルパン６とを含んで構成されている。オイルパン６には、図示しないエンジンオイルが貯留されるようになっている。
【００１５】
シリンダブロック４には、気筒としてのシリンダ７が形成されている。シリンダ７には、このシリンダ７内を上下に往復動可能なピストン８が収納されている。また、シリンダ７の上部には、燃焼室９が設けられている。燃焼室９は、シリンダ７とピストン８の頂面とシリンダヘッド５の下面とによって画成された空間から構成されている。
【００１６】
エンジン２は、シリンダ７内でピストン８が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行なう、いわゆる４サイクルのガソリンエンジンである。
【００１７】
また、ピストン８は、コネクティングロッド１０を介してクランクシャフト１１と連結している。コネクティングロッド１０は、ピストン８の往復運動をクランクシャフト１１の回転運動に変換するようになっている。なお、クランクシャフト１１は、図示しないクランクジャーナルを介してシリンダブロック４に回転可能に支持されている。
【００１８】
また、シリンダヘッド５には、点火プラグ１２と、インジェクタ１３と、吸気ポート１４と、排気ポート２１が設けられている。点火プラグ１２は、シリンダヘッド５の外側と燃焼室９とを貫通する貫通孔に、燃焼室９内に電極を突出させた状態で締付け固定され、ＥＣＵ３によってその点火時期が調整されるようになっている。
【００１９】
点火プラグ１２とシリンダヘッド５の間には、座金センサ３０が設けられている。座金センサ３０は、図２に示すように、点火プラグ１２とシリンダヘッド５の間に、ワッシャ状に取り付けられる。
【００２０】
座金センサ３０は、圧電素子の両端に電極を配置した構造となっており、燃焼室内で発生した混合気の燃焼によって生じる点火プラグ１２の締付け荷重の変化を検出する。座金センサ３０は、締付け荷重が変化することで、圧縮および弛緩方向の力が加わり、圧電素子の表面電位が変化し、電荷信号を出力する。
【００２１】
座金センサ３０が出力する電荷信号は微小であるため、例えば、図３に示すような信号増幅回路４０で座金センサ３０の出力信号を増幅する。図３において、入力端子４１に入力された座金センサ３０の出力信号は、オペアンプ４２で増幅され、出力端子４３から出力される。
【００２２】
インジェクタ１３は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって供給された燃料を燃焼室９内に噴射する、いわゆる筒内噴射式の燃料噴射弁である。
【００２３】
吸気ポート１４は、燃焼室９と後述する吸気通路１６ａとを連通するようになっている。また、吸気ポート１４には、吸気弁１５が設けられている。
【００２４】
吸気弁１５は、吸気通路１６ａと燃焼室９とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。
【００２５】
また、吸気ポート１４には、吸気管１６が接続されている。この吸気管１６の内部には、吸気ポート１４と連通する吸気通路１６ａが形成されている。吸気通路１６ａには、電子制御式のスロットルバルブ１７が設けられている。スロットルバルブ１７は、ＥＣＵ３に電気的に接続されている。
【００２６】
スロットルバルブ１７は、ＥＣＵ３からの指令信号に応じてスロットル開度が制御されることで、エンジン２の吸入空気量を調整するようになっている。スロットルバルブ１７には、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１８が設けられている。
【００２７】
一方、排気ポート２１には、排気弁２２が設けられている。排気弁２２は、後述する排気通路２４ａと燃焼室９とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。
【００２８】
また、排気ポート２１には、排気管２４が接続されている。この排気管２４の内部には、排気ポート２１と連通する排気通路２４ａが形成されている。排気通路２４ａには、空燃比センサ２５が設けられている。
【００２９】
上述のように構成されたエンジン２は、スロットルバルブ１７により流量調整された吸気とインジェクタ１３により噴射された燃料との混合気を、点火プラグ１２により点火して着火させる点火式のエンジンである。
【００３０】
ＥＣＵ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
【００３１】
このコンピュータユニットのＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ３として機能する。
【００３２】
ＥＣＵ３の入力ポートには、上述のスロットル開度センサ１８、空燃比センサ２５、座金センサ３０、に加え、クランク角度センサ２６、アクセル開度センサ２８等の各種センサ類が接続されている。
【００３３】
空燃比センサ２５は、エンジン２の排気の酸素濃度から広範囲の連続的な空燃比の変化を検出する。
【００３４】
クランク角度センサ２６は、例えば、エンジン２のクランクシャフト１１が所定角度回転するごとにオンになるクランク角度パルス信号と、エンジン２のクランクシャフト１１が所定の回転角度になるごとにオンになる基準角度パルス信号を出力する。ＥＣＵ３は、クランク角度パルス信号と基準角度パルス信号とに基づいてエンジン回転数及びクランク角度を検出できるようになっている。
【００３５】
アクセル開度センサ２８は、アクセルペダル２７の操作量を表すアクセル開度を検出する。
【００３６】
一方、ＥＣＵ３の出力ポートには、点火プラグ１２、インジェクタ１３、スロットルバルブ１７等の各種制御対象類が接続されている。
【００３７】
ＥＣＵ３は、アクセル開度センサ２８が検出するアクセル開度に基づきエンジン２の要求負荷を算出し、その要求負荷に応じてエンジン２の点火時期や燃料噴射量や吸入空気量を算出する。そして、ＥＣＵ３は、算出した点火時期や燃料噴射量や吸入空気量になるように点火プラグ１２やインジェクタ１３やスロットルバルブ１７を制御してエンジン２の運転状態を制御する。
【００３８】
例えば、ＥＣＵ３は、要求負荷とエンジン回転数で点火時期が決まる点火制御用ベースマップを参照し、点火時期を決定する。点火制御用ベースマップは、初期値がＥＣＵ３のフラッシュメモリに記憶されていて、後述する更新処理により補正されるようになっている。
【００３９】
本件発明者は、本実施形態のエンジン２に、実燃焼時期を算出するための筒内圧力センサを設けて実験を行ない、座金センサ３０の出力信号と筒内圧力センサの出力信号が、図４に示すように相関があることを発見した。この実験結果に基づいて、本実施形態のＥＣＵ３は、座金センサ３０の出力信号の積算値に基づいて所定の実燃焼期間を検出し、この実燃焼期間をノッキング判定期間としてノッキングの判定を行なう。
【００４０】
本実施形態において、ＥＣＵ３は、図５に示すように、信号波形算出部３１、ノッキング信号検出部３２、ノッキング判定部３３、点火時期制御部３４、ノッキング判定期間決定部３５を備えている。
【００４１】
信号波形算出部３１は、座金センサ３０の出力信号を信号増幅回路４０で増幅した座金センサ信号と、クランク角度センサ２６の出力するクランク角度パルス信号及び基準角度パルス信号とから、クランク角度ベースの座金センサ信号を算出する。クランク角度ベースの座金センサ信号とは、例えば、図６の上段に示すように、横軸にクランク角度、縦軸に座金センサ信号値をとるような、クランク角度の変化に応じた座金センサ信号のことである。
【００４２】
ノッキング判定期間決定部３５は、座金センサ信号から予め設定された燃焼期間、例えば、質量燃焼割合（MBF:Mass Burn Fraction）が３０％から７０％となる期間（以下、「ＭＢＦ３０〜７０％期間」という）を求め、ノッキング判定期間とする。なお、求める燃焼機関は、ノッキングが発生する燃焼期間であれば質量燃焼割合が１０％から９０％までの中で任意に設定してよい、例えば、ＭＢＦ１０〜９０％期間などでもよい。ノッキング判定を行なう期間は、短いほど演算負荷を低減させることができる。
【００４３】
ノッキング判定期間決定部３５は、信号波形積算部３５１、燃焼期間検出部３５２、実燃焼期間算出部３５３、ノッキング信号積算区間決定部３５４を備えている。
【００４４】
信号波形積算部３５１は、信号波形算出部３１で算出したクランク角度ベースの座金センサ信号を、所定の区間において、所定クランク角度、例えば、0.1〜5degの分解能で積算して信号積算値を算出する。積算するクランク角度の分解能は、小さいほうが積算値の誤差を少なくすることができる。積算処理については、台形近似を用いると精度をよくすることができる。積算処理として、長方形近似などを用いてもよい。
【００４５】
クランク角度ベースの座金センサ信号を積算する区間は、吸気弁１５、排気弁２２の着座ノイズの影響が出ない吸排気弁閉期間、例えば、上死点前180deg（吸気下死点）から上死点後180deg（排気下死点）の間で任意に選定するとよい。
【００４６】
燃焼期間検出部３５２は、クランク角度ベースの座金センサ信号の積算値から予め設定された積算割合期間のクランク角度を求める。
【００４７】
この処理について図６を参照して説明する。図６の中段の値は、積算区間を上死点後10〜60degとし、分解能を0.5degとして、上段の座金センサ信号の値から台形近似により算出した積算値である。燃焼期間検出部３５２は、積算区間全体での積算値を１００％として、予め設定された割合の積算値となるクランク角度を求める。
【００４８】
本実施形態においては、燃焼期間検出部３５２は、ＭＢＦ３０〜７０％期間を求めるため、積算割合３０％位置（図中、「３０％」で示した位置、以下、「ＧＰＳ３０％位置」ともいう）のクランク角度ＣＡ１と、積算割合７０％位置（図中、「７０％」で示した位置、以下、「ＧＰＳ７０％位置」ともいう）のクランク角度ＣＡ２を求める。
【００４９】
なお、１００％の積算値は、実際に算出した値を使わなくても、実験等により予め算出した値を使うようにしてもよい。こうすることで、早期に積算割合期間のクランク角度を求めることができる。
【００５０】
実燃焼期間算出部３５３は、燃焼期間検出部３５２が算出した積算割合期間のクランク角度に、エンジン回転数に応じた補正を行なって実燃焼期間を算出する。
【００５１】
本件発明者は、上述した実験において、筒内圧センサの出力信号から算出したＭＢＦ３０％位置及びＭＢＦ７０％位置のクランク角度と、上死点後10〜60degを演算区間として積算した座金センサ信号のＧＰＳ３０％位置及びＧＰＳ７０％位置のクランク角度との１００燃焼サイクルでの平均値を算出し、それぞれの平均値の差を補正値とした。
【００５２】
この補正値をエンジン回転数に応じて設定して、ＧＰＳ３０％位置及びＧＰＳ７０％位置それぞれの補正マップを作成し、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶させておく。実燃焼期間算出部３５３は、エンジン回転数から補正マップにより補正値を求め、この補正値により燃焼期間検出部３５２が求めたクランク角度を補正する。
【００５３】
図６の下段に示すように、実燃焼期間算出部３５３は、ＧＰＳ３０％位置のクランク角度ＣＡ１を補正してＣＡ１'を算出し、ＧＰＳ７０％位置のクランク角度ＣＡ２を補正してＣＡ２'を算出する。
【００５４】
図７は、上述した実験において、エンジン回転数2000rpm、ＢＭＥＰ（Brake Mean Effective Pressure）が200kPaの条件で、補正後のＧＰＳ３０〜７０％位置とＭＢＦ３０〜７０％位置とを求めた結果を示している。
【００５５】
このように、ＧＰＳ位置にエンジン回転数に応じた補正を行なうことで、ＭＢＦ位置と燃焼サイクル毎に高い相関があることが分かる。このことは、筒内圧力センサを用いなくても、座金センサ３０の出力信号を用いて実燃焼時期を算出できることを示している。
【００５６】
ノッキング信号積算区間決定部３５４は、実燃焼期間算出部３５３が算出した実燃焼期間をノッキング判定期間としてノッキング信号検出部３２に通知する。実燃焼期間をノッキング判定期間とするのは、ノッキングは実燃焼期間内に発生するためである。
【００５７】
ノッキング信号検出部３２は、ノッキング判定期間決定部３５で求めたノッキング判定期間の座金センサ信号からノッキング信号の検出を行なう。
【００５８】
ノッキング信号検出部３２は、ノッキング信号波形抽出部３２１、ノッキング信号積算部３２２を備えている。
【００５９】
ノッキング信号波形抽出部３２１は、座金センサ信号にハイパスフィルターやバンドパスフィルターなどのフィルター処理を行なうことによって、座金センサ信号に含まれるノッキング信号を抽出する。
【００６０】
図８において、上から１段目のグラフは座金センサ信号であり、上から２段目のグラフは、ハイパスフィルターのカットオフ周波数を５ｋＨｚとしてフィルター処理したノッキング信号波形である。
【００６１】
一般的に、ノッキング振動の周波数帯は、１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚほどであり、エンジンにより異なる。ノッキング信号波形抽出部３２１で用いるフィルターのカットオフ周波数は、エンジンによってノッキング振動の周波数帯が異なるため、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）分析などの手法でノッキング振動の周波数帯を明確に把握したうえで決定することが望ましい。
【００６２】
例えば、ＦＦＴ分析の結果、ノッキング振動の周波数が５〜１０ｋＨｚ帯に確認できた場合、ハイパスフィルターのカットオフ周波数を５ｋＨｚ、もしくは、バンドパスフィルターの通過周波数を５〜１０ｋＨｚに設定する。
【００６３】
ノッキング信号積算部３２２は、ノッキング信号波形抽出部３２１で求めたノッキング信号の絶対値を取り、図８の上から３段目のようなノッキング信号を得る。そして、ノッキング信号積算部３２２は、ノッキング判定期間決定部３５で決定したノッキング期間（本実施形態ではＭＢＦ３０〜７０％期間）において、所定クランク角度、例えば、0.1〜5degの分解能で、絶対値を取ったノッキング信号を積算して信号積算値GPS_Intを算出する。
【００６４】
図８の上から４段目のグラフは、３段目の絶対値を取ったノッキング信号の積算値の変化を示している。図８に示すように、クランク角度ＣＡ１'から絶対値を取ったノッキング信号を積算していき、クランク角度ＣＡ２'まで積算した積算値Ｓを信号積算値GPS_Intとする。
【００６５】
ここで、積算するクランク角度の分解能は、小さいほうが積算値の誤差を少なくすることができる。積算処理については、台形近似を用いると精度がよい。積算処理として、長方形近似などを用いてもよい。
【００６６】
ノッキング判定部３３は、ノッキング信号検出部３２で算出された信号積算値GPS_Intに基づいて、ノッキングの発生やノッキングの強度を判定する。
【００６７】
本件発明者は、本実施形態のエンジン２に、実燃焼時期を算出するための筒内圧力センサを設けて実験を行ない、座金センサ３０の出力信号による信号積算値GPS_Intが、筒内圧力センサの出力信号から求めたKP_PK値と相関があることを発見した。KP_PK値は、筒内圧力センサ信号にハイパスフィルター処理を施した後の信号強度を示す値であり、ノッキング判定の評価項目になっている。
【００６８】
実験では、直列４気筒、直噴方式の燃料供給で、自然吸気（ＮＡ）方式の火花点火方式のエンジンを用いた。エンジンの運転条件は、回転数30000rpm、全負荷（スロットル全開：Wide Open Throttle）とした。
【００６９】
図９は、意図的に点火時期を進角させてノッキングを発生させた際のKP_PK値とGPS_Int値とをプロットしたものである。ノッキング信号波形抽出部３２１で用いたフィルターは、カットオフ周波数５ｋＨｚのハイパスフィルター、ノッキング信号積算部３２２でGPS_Int値の積算に用いた積算区間は、10deg.ATDCから60deg.ATDCとしている。ここでは、圧縮上死点を0deg.ATDCとしている。
【００７０】
図９に示す相関図から、KP_PK値（Y）とGPS_Int値（X）の近似式を得ることができるとともに、両者の相関係数を確認することができる。この実験における近似式は以下の式（１）となり、相関係数Ｒは0.98となる。
Y=0.8264X+3.7216  ...（１）
【００７１】
この近似式をエンジン回転数などの運転状態に応じて予め決定してＥＣＵ３のＲＯＭに記憶しておくことで、ノッキング判定部３３でGPS_Int値からKP_PK値を推定することが可能になる。ノッキング判定部３３は、推定したKP_PK値からノッキングの発生やノッキングの強度を判定することができる。
【００７２】
ノッキング判定部３３は、GPS_Int値から算出したKP_PK値が予め設定された閾値以上か否かにより、ノッキングの発生とノッキングの強度を判定する。
【００７３】
ノッキングの強度として、例えば、弱いノッキングを示すトレースノック、中程度のノッキングを示すライトノック、強いノッキングを示すヘビーノック、の三段階に分類する。すなわち、ノッキングなしを含む四段階を区別する３つの閾値が決められる。
【００７４】
この３つの閾値は、予め実験等により求められる。例えば、KP_PK値とノッキングに起因する振動音により閾値を決定する。
【００７５】
ここで、ノッキングに起因する振動音による閾値の決定方法について説明する。本実施形態のエンジン２に、KP_PK値を取得するための筒内圧力センサを設けるとともに、シリンダブロック４の表面近傍にマイクを設置し、ノッキングに起因する振動音を試験者の耳で判定する。なお、ノッキングに起因する振動音の検出には、イコライザ（音声信号の周波数特性などを変更する音響装置）などを用いて、ノッキングに起因する振動音の周波数帯域（一般的に５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ程度）を強調させるとよい。
【００７６】
図１０にノッキング強度とKP_PK値との関係を示す。ノッキングが発生していない運転状態から点火時期を進角させていき、ノッキングが発生したと試験者が判定したときのPK_KP値を閾値Ａとする。以降、点火時期を進角させていき、トレースノックとライトノックの間の閾値Ｂ、ライトノックとヘビーノックの間の閾値Ｃを判定していく。
【００７７】
この閾値は、エンジン回転数に応じて設定され、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶される。ノッキング判定部３３は、エンジン回転数に対応した閾値に基づいて、GPS_Int値から算出したKP_PK値によりノッキング強度を判定する。
【００７８】
点火時期制御部３４は、ノッキング判定部３３が判定したノッキング強度に応じて点火時期の遅角補正量を求め、点火制御用ベースマップから求めた点火時期に遅角補正量の補正を行なって点火制御用ベースマップを更新する。ノッキング強度に応じた遅角補正量は、予め実験等により求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶される。
【００７９】
例えば、エンジン回転数3000rpmで全負荷条件において、トレースノックが発生していると判定した場合、点火時期制御部３４は、点火時期を4deg遅角させ、ヘビーノックが発生したと判定した場合には、点火時期を8deg遅角させる。遅角させた後には、ノッキングが発生しない程度に再度点火時期を進角させていき、トルクの低下を最小限に抑える制御を行なう。
【００８０】
本手法によって、従来のような離散的フーリエ変換などの演算負荷の高い処理を必要としないうえに、ノッキング強度に応じた点火時期の遅角補正ができるため、ノッキング回避制御の応答時間を短縮させるとともに、燃焼状態の最適化を図ることができる。
【００８１】
なお、本実施形態においては、ノッキングなしを含めて四段階のノッキング強度の設定を行なったが、ノッキング強度の設定をより細かく（多段階で）行なうことで、より細かいノッキング回避制御を行なうことができる。
【００８２】
また、ノッキングなしとの閾値は、ノッキングが発生しない点火時期でのノッキング信号積算部３２２での積算値GPS_Intを取得し、その燃焼１００サイクルの平均値＋３σ（σ：標準偏差）を用いてもよい。この閾値は、エンジン回転数やエンジン負荷などの運転状態に応じて設定するとよい。これは、運転状態に応じて座金センサ信号のベースノイズが変化するためである（エンジン回転数・エンジン負荷が高いとベースノイズが大きくなる）。
【００８３】
以上のように構成された本実施形態に係る内燃機関の制御装置によるノッキング判定期間決定処理について、図１１を参照して説明する。なお、以下に説明するノッキング判定期間決定処理は、ＥＣＵ３が動作を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。
【００８４】
ステップＳ１１において、ＥＣＵ３は、座金センサ３０からの座金センサ信号の積算値を算出する。
【００８５】
ステップＳ１２において、ＥＣＵ３は、座金センサ信号の積算値から予め設定された積算割合期間（ＧＰＳ３０％〜７０％）のクランク角度を算出する。
【００８６】
ステップＳ１３において、ＥＣＵ３は、現在のエンジン回転数から上述の補正マップにより補正値を取得する。
【００８７】
ステップＳ１４において、ＥＣＵ３は、取得した補正値により座金センサ信号の積算割合期間のクランク角度を補正したクランク角度を実燃焼期間とする。
【００８８】
ステップＳ１５において、ＥＣＵ３は、求めた実燃焼期間をノッキング判定期間として決定する。
【００８９】
次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置による点火時期制御処理について、図１２を参照して説明する。なお、以下に説明する点火時期制御処理は、ＥＣＵ３が動作を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。
【００９０】
ステップＳ２１において、ＥＣＵ３は、エンジン回転数の情報とスロットル開度の情報を取得する。
【００９１】
ステップＳ２２において、ＥＣＵ３は、取得したエンジン回転数とスロットル開度から点火制御用ベースマップにより点火時期を求め、その点火時期で点火プラグ１２に点火させる。
【００９２】
ステップＳ２３において、ＥＣＵ３は、座金センサ３０からの座金センサ信号にフィルター処理を行なってノッキング信号を抽出する。
【００９３】
ステップＳ２４において、ＥＣＵ３は、図１１で示したノッキング判定期間決定処理で決定したノッキング判定期間において、ノッキング信号の絶対値を積算して信号積算値GPS_Intを算出する。
【００９４】
ステップＳ２５において、ＥＣＵ３は、信号積算値GPS_Intから、エンジン２の運転状態に応じた近似式によりKP_PK値を算出する。
【００９５】
ステップＳ２６において、ＥＣＵ３は、KP_PK値からエンジン２の運転状態に応じた閾値により、ノッキングが発生しているか否かを判定する。ノッキングが発生していないと判定した場合、ＥＣＵ３は、処理を終了する。
【００９６】
ノッキングが発生していると判定した場合、ステップＳ２７において、ＥＣＵ３は、KP_PK値からエンジン２の運転状態に応じた閾値により、ノッキング強度を判定する。
【００９７】
ステップＳ２８において、ＥＣＵ３は、判定したノッキング強度に応じた遅角補正量を求める。
【００９８】
ステップＳ２９において、ＥＣＵ３は、求めた遅角補正量で点火制御用ベースマップを更新し、処理を終了する。
【００９９】
このように、上述の実施形態では、座金センサ３０の出力信号に基づいて実燃焼期間としてＭＢＦ３０〜７０％位置（補正後のＧＰＳ３０〜７０％位置）を求め、この実燃焼期間をノッキング判定期間として、ノッキング判定期間における座金センサ３０の出力信号からノッキング信号の積算値GPS_Intを求め、GPS_Int値からKP_PK値を推定し、KP_PK値に基づいてノッキングの発生を検出し、点火時期の遅角制御を行なうＥＣＵ３を備える。
【０１００】
これにより、座金センサ３０の出力信号に基づいて実燃焼期間が算出され、実燃焼期間をノッキング判定期間として座金センサ３０の出力信号からノッキングの発生が検出され、点火時期の遅角制御が行なわれる。このため、ノッキングの発生する期間を精度よく検出して、精度よくノッキング抑制制御を行なうことができる。
【０１０１】
また、ＥＣＵ３は、KP_PK値に基づいてノッキング強度を求め、ノッキング強度に応じて点火時期の遅角補正量を変更する。
【０１０２】
これにより、ノッキング強度に応じて遅角補正量が変更され、精度よくノッキング抑制制御を行なうことができる。
【０１０３】
また、座金センサ３０は、点火プラグ１２とシリンダヘッド５との間に設けられる。これにより、筒内圧力を検出するための座金センサ３０の取り付けの為にシリンダヘッドの加工が不要となる。
【０１０４】
なお、本実施形態においては、燃料直噴方式のエンジンについて示したが、ポート噴射方式のエンジンやディーゼルエンジン、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas）エンジン、予混合圧縮自着火燃焼（ＨＣＣＩ）エンジンにおいても同様にノッキングを検出することができる。
【０１０５】
また、座金センサ信号の積算割合位置間のクランク角度を求めることで、初期燃焼期間や主燃焼期間を推定することもできる。
【０１０６】
また、GPS_Int値とKP_PK値との相関関係を用いてKP_PK値を推定してノッキングを判定したが、GPS_Int値と相関関係の高いものがあれば、それを用いてもよい。例えば、筒内圧力センサで取得したノッキング信号の積算値などでもよい。
【０１０７】
また、多気筒エンジンにおいては、座金センサ３０を各気筒に取り付けることで、気筒別に点火時期制御を行なってノッキング回避が可能な制御装置とすることもできる。
【０１０８】
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【０１０９】
１  車両
２  エンジン（内燃機関）
３  ＥＣＵ（制御部）
５  シリンダヘッド
９  燃焼室
１２  点火プラグ（受圧部材）
１８  スロットル開度センサ
２６  クランク角度センサ
３０  座金センサ
３１  信号波形算出部
３２  ノッキング信号検出部
３３  ノッキング判定部
３４  点火時期制御部
３５  ノッキング判定期間決定部
４０  信号増幅回路
４２  オペアンプ
４３  出力端子
３２１  ノッキング信号波形抽出部
３２２  ノッキング信号積算部
３５１  信号波形積算部
３５２  燃焼期間検出部
３５３  実燃焼期間算出部
３５４  ノッキング信号積算区間決定部
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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