(57)【要約】【課題】正確なノック判定を行うことが可能なノッキング検出装置を提供する。【解決手段】ノッキング検出装置は、振動検出手段と、特徴値算出手段と、中央値算出手段と、標準偏差算出手段と、ノッキング判定手段と、定常ノイズ切替え判定手段と、を備える。ノッキング判定手段は、特徴値算出手段により算出された特徴値と中央値及び標準偏差との関係に基づいて、ノッキングが発生しているか否かを判定する。定常ノイズ切替え手段は、内燃機関に発生している定常ノイズが切り替わっているか否かを判定する。中央値算出手段は、定常ノイズ切替え判定手段により定常ノイズが切り替わっていると判定された場合には、特徴値算出手段により算出された特徴値を前記中央値とする。これにより、定常ノイズが切り替った直後の過渡期間においてノッキングが発生した場合であっても正確なノック判定を行うことができる。【選択図】図４
2009052466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に発生したノッキングを検出するノッキング検出装置であって、
前記内燃機関に発生した振動を検出する振動検出手段と、
所定のクランク角期間における前記検出装置からの検出信号に基づいて、前記所定のクランク角期間における前記内燃機関に発生した振動の振動強度を特徴付ける特徴値を算出する特徴値算出手段と、
前記特徴値を算出する度に前記特徴値の頻度分布の中央値を算出する中央値算出手段と、
前記特徴値を算出する度に前記特徴値の頻度分布の標準偏差を算出する標準偏差算出手段と、
前記特徴値算出手段により算出された前記特徴値と前記中央値及び前記標準偏差との関係に基づいて、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判定手段と、
前記内燃機関に発生している定常ノイズが切り替わっているか否かを判定する定常ノイズ切替え判定手段と、を備え、
前記中央値算出手段は、前記定常ノイズ切替え判定手段により前記定常ノイズが切り替わっていると判定された場合には、前記特徴値算出手段により算出された前記特徴値を前記中央値とすることを特徴とするノッキング検出装置。
【請求項２】
前記特徴値算出手段は、前記所定のクランク角期間における前記内燃機関に発生した振動の振動強度の積分値を前記特徴値として算出することを特徴とする請求項１に記載のノッキング検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のノッキングを検出するためのノッキング検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のノッキングは、燃焼室内の未燃ガスの自己発火により燃焼室内のガスが振動を起こし、この振動がシリンダブロック等の機関全体に伝わる現象である。このようなノッキングが激しく発生すると、不快な振動を生じるとともに、エンジン本体の損傷を招く。そのため、内燃機関のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）は、ノッキングの発生を正確に検出する必要がある。ＥＣＵは、シリンダブロックの側面に取り付けられたノックセンサからの検出信号に基づいて、ノッキングを検出する。しかし、ノックセンサは、ノッキングの発生周波数だけでなく定常的なノイズの周波数をも検出する。そこで、ＥＣＵは、ノッキングを正確に検出するために、ノックセンサが検出した周波数からノイズの影響を取り除く必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、所定クランク角区間毎にノイズの特徴を表す変数を演算する手段と、ノイズの発生状態を判定するノイズ判定手段とを備えた内燃機関のノック判定装置が記載されている。特許文献２には、筒内圧力検出手段と、ノック判定手段と、周波数別強度を検出する対象となる周波数帯を気筒間で異ならせる周波数別強度検出手段とを備えたエンジンのノック制御装置が記載されている。特許文献３には、ノックセンサからそれぞれ異なる周波数帯の信号成分を抽出するフィルタ手段と、ノック判定手段とを備えたノッキング検出装置が記載されている。特許文献４には、ノイズ判定結果に基づき、特定運転領域内の特定の特性切替運転領域で信号抽出手段におけるフィルタ特性を切替える特性切替手段を具備した内燃機関用ノック制御装置が記載されている。特許文献５には、各気筒毎の周波数の出力を予め設定されている判定値に基づき、ノッキングか否かを判定する判定手段を備えたノッキング検出装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６９９９６号公報
【特許文献２】特開２００５−０９８１９２号公報
【特許文献３】特開２００４−３１７２０７号公報
【特許文献４】特開２００１−１７３５０８号公報
【特許文献５】特開平５−１９５９２９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、ノックセンサが検出した周波数からノイズの周波数を取り除くノッキング検出方法では、ノイズの周波数がノッキングの発生周波数と一致した場合、検出されるノッキングの振動強度も弱くなるため、ノッキングの検出性を向上させることができない可能性がある。また、除外した周波数によってノック判定の基準となるベース振動レベル（バックグランドレベル）及びノッキングの振動強度の検出値が変化するため、ノッキングの判定レベルの作成及び判定結果にばらつきが生じる。さらに、複数の周波数帯に重畳するようなノイズの場合、特定のノイズの周波数を取り除いただけでは、ノイズの影響を除去できない。また、一般的なノックキング検出方法によれば、振動強度を点火毎にスムージング（平均化処理）を行ってノック判定用のベース振動レベル（バックグランドレベル）を作成するため、ノイズが重畳してからバンクグランドレベルが安定するまでの期間は正確なノック判定を行うことができない。これらの点について、特許文献１〜５では、何ら検討がなされていない。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、正確なノック判定を行うことが可能なノッキング検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、内燃機関に発生したノッキングを検出するノッキング検出装置であって、前記内燃機関に発生した振動を検出する振動検出手段と、所定のクランク角期間における前記検出装置からの検出信号に基づいて、前記所定のクランク角期間における前記内燃機関に発生した振動の振動強度を特徴付ける特徴値を算出する特徴値算出手段と、前記特徴値を算出する度に前記特徴値の頻度分布の中央値を算出する中央値算出手段と、前記特徴値を算出する度に前記特徴値の頻度分布の標準偏差を算出する標準偏差算出手段と、前記特徴値算出手段により算出された前記特徴値と前記中央値及び前記標準偏差との関係に基づいて、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判定手段と、前記内燃機関に発生している定常ノイズが切り替わっているか否かを判定する定常ノイズ切替え判定手段と、を備え、前記中央値算出手段は、前記定常ノイズ切替え判定手段により前記定常ノイズが切り替わっていると判定された場合には、前記特徴値算出手段により算出された前記特徴値を前記中央値とする。
【０００８】
上記のノッキング検出装置は、内燃機関に発生したノッキングを検出するための装置である。ノッキング検出装置は、振動検出手段と、特徴値算出手段と、中央値算出手段と、標準偏差算出手段と、ノッキング判定手段と、定常ノイズ切替え判定手段と、を備える。振動検出手段は、例えばノックセンサであり、前記内燃機関に発生した振動を検出する。特徴値算出手段と、中央値算出手段と、標準偏差算出手段と、ノッキング判定手段と、定常ノイズ切替え判定手段とは、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）である。特徴値算出手段は、所定のクランク角期間における前記検出装置からの検出信号に基づいて、前記所定のクランク角期間における前記内燃機関に発生した振動の振動強度を特徴付ける特徴値を算出する。中央値算出手段は、前記特徴値を算出する度に前記特徴値の頻度分布の中央値を算出する。標準偏差算出手段は、前記特徴値を算出する度に前記特徴値の頻度分布の標準偏差を算出する。ノッキング判定手段は、前記特徴値算出手段により算出された前記特徴値と前記中央値及び前記標準偏差との関係に基づいて、ノッキングが発生しているか否かを判定する。定常ノイズ切替え手段は、前記内燃機関に発生している定常ノイズが切り替わっているか否かを判定する。ここで、前記中央値算出手段は、前記定常ノイズ切替え判定手段により前記定常ノイズが切り替わっていると判定された場合には、前記特徴値算出手段により算出された前記特徴値を前記中央値とする。
【０００９】
本発明のノッキング検出装置によれば、定常ノイズが切り替わった直後において、切り替わった直後の定常ノイズの特徴値と中央値との誤差を小さくすることができるので、定常ノイズが切り替った直後の過渡期間においてノッキングが発生した場合であっても正確なノック判定を行うことができる。また、本発明のノッキング検出装置では、ノイズの周波数を除外するものではない。従って、ノイズの周波数を除外することによりノッキングを検出する一般的なノッキング検出装置と比較して、本発明のノッキング検出装置では、ノイズの周波数がノッキングの周波数と一致した場合であってもノッキングの検出性を向上させることができると共に、判定結果にばらつきが生じるのを防ぐことができる。
【００１０】
上記のノッキング検出装置の好適な実施例は、前記特徴値算出手段は、前記所定のクランク角期間における前記内燃機関に発生した振動の振動強度の積分値を前記特徴値として算出する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１２】
[内燃機関の構成]
図１は、本発明の実施形態に係るノッキング検出装置が適用された内燃機関１の断面図である。
【００１３】
内燃機関１は、複数の気筒（シリンダ）が設けられたエンジンである。図１（ａ）に示すように、内燃機関１は、主に、シリンダブロック２と、ピストン３と、ウォータジャケット４より構成されている。シリンダブロック２には、シリンダ壁２ａが直列に設けられている。シリンダ壁２ａには、ピストン３が昇降可能に嵌合するシリンダボアが形成されている。また、シリンダ壁２ａの周囲を囲うようにブロック側壁２ｂが形成されている。シリンダブロック２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）などで形成されている。シリンダ壁２ａとブロック側壁２ｂとの間には、ウォータジャケット４が形成されている。ウォータジャケット４を循環する冷却水により、シリンダ壁２ａの放熱及び冷却が行われる。
【００１４】
内燃機関１のヘッド部１９には、点火プラグ１３が設けられている。また、内燃機関１の燃焼室１８には、吸気通路１４と、排気通路１６とが接続されている。更に、内燃機関１は、例えば直噴式の内燃機関であり、燃焼室１８内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁２１が設けられている。
【００１５】
吸気通路１４は、内燃機関１に供給するための吸気（空気）が流通する。また、燃料噴射弁２１は、燃焼室１８内に燃料を噴射する。燃料噴射弁２１の噴射量は、ＥＣＵ５０からの制御信号Ｓ２１より制御される。燃焼室１８内では、点火プラグ１３の点火により着火されることによって、供給された吸気（空気）と燃料との混合気が燃焼される。この燃焼によってピストン３が往復運動する。この往復運動がコンロッド１１を介してクランク軸１２に伝達され、クランク軸１２が回転する。点火プラグ１３の点火時期は、ＥＣＵ５０からの制御信号Ｓ１３によって制御される。燃焼室１８内の燃焼によった発生した排気ガスは、排気通路１６に排出される。クランク軸１２近傍には、クランク角センサ２０が設置されている。クランク角センサ２０は、クランク軸１２の回転角を検出し、検出した回転角に対応する検出信号Ｓ２０をＥＣＵ５０に供給する。
【００１６】
燃焼室１８には、吸気弁１５と排気弁１７が設けられている。吸気弁１５は、開閉することによって、吸気通路１４と燃焼室１８との導通／遮断を制御する。また、排気弁１７は、開閉することによって、排気通路１６と燃焼室１８との導通／遮断を制御する。
【００１７】
シリンダブロック２の壁面、具体的には、ブロック側壁２ｂには、ノックセンサ６が取り付けられている。燃焼室１８内の温度、圧力が上昇し過ぎると、未燃ガスは自己発火する。このとき、燃焼室１８内のガスは振動を起こす。この振動はシリンダブロック２等の機関全体に伝わる。このような現象をノッキングという。ノッキングが激しく発生すると、不快な振動を生じるとともに、エネルギーの損失による出力低下を招いたり、燃費の低下を招いたりする。ノックセンサ６は、内燃機関１の振動を感知し、感知した振動に対応する検出信号Ｓ６をＥＣＵ５０に供給する。
【００１８】
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを備える。ＥＣＵ５０は、内燃機関１に設けられた各種センサから検出信号を取得し、これに基づいて内燃機関１に対する制御を行う。また、本実施形態に係るノッキング検出装置では、ＥＣＵ５０は、フィルタ回路や増幅回路を備えている。ＥＣＵ５０は、ノックセンサ６からの検出信号Ｓ６に基づいて、内燃機関１の振動強度を求め、当該振動強度に基づいて、ノッキングが発生しているか否かを検出する。ＥＣＵ５０は、ノッキングが発生していると判定した場合には、点火プラグ１３の点火時期の制御を行うことによりノッキングの発生を抑制する。
【００１９】
（ノッキング検出方法）
本実施形態に係るノッキング検出方法について具体的に説明する。まず、比較のため、一般的なノッキング検出方法について説明する。一般的なノッキング検出方法では、ＥＣＵ５０は、ノックセンサ６からの検出信号Ｓ６に基づいて、所定のクランク角期間における内燃機関１に発生した振動の振動強度を特徴付ける特徴値を算出する。ＥＣＵ５０は、特徴値を算出する度に、特徴値の頻度分布の標準偏差及び標準偏差を算出し、算出された特徴値と中央値及び標準偏差との関係に基づいて、ノッキングが発生しているか否かを判定する。以下に具体的に述べる。
【００２０】
まず、ＥＣＵ５０は、所定のクランク角期間におけるノックセンサ６からの検出信号Ｓ６に基づいて、内燃機関１に発生した振動の振動強度を求め、当該振動強度に基づいて、特徴値を算出する。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、振動強度の積分値Ｖを特徴値として算出することとする。
【００２１】
図２は、振動強度の積分値Ｖを求める方法を示す模式図である。図２（ａ）は、ノックセンサ６からの検出信号Ｓ６についての時間に対する変化を示している。詳細には、図２（ａ）に示すグラフは、ノックセンサ６からの検出信号Ｓ６を、フィルタ回路を介して特定の周波数を抽出したものである。図２（ａ）において、横軸に示す時間は、所定のクランク角期間に対応する時間である。ノッキングは燃焼圧間でのみで発生するため、所定のクランク角期間は、具体的には、ノイズによるノッキングの誤検出を防止するために点火出力後の一定期間に設定される。この一定期間は、予め実験などにより求められ、ＥＣＵ５０に記録されている。
【００２２】
次に、ＥＣＵ５０は振動強度を求める。具体的には、ノックセンサ６の出力は、０を中心として正負へ振動するので、ＥＣＵ５０は、ノックセンサ６からの検出信号Ｓ６を絶対値へ変換することで、振動強度を求めることができる。図２（ｂ）は、振動強度の時間に対する変化を示すグラフである。そして、ＥＣＵ５０は、図２（ｃ）に示すように、振動強度を所定のクランク角期間に対応する時間に渡って積算する。このようにすることで、内燃機関１の振動強度の積分値Ｖが算出される。
【００２３】
図３は、振動強度の積分値Ｖの頻度分布を正規分布として示したグラフである。ここで、Ｖｍｅｄは、振動強度の積分値Ｖの頻度分布の中央値であり、ＳＧＭは、振動強度の積分値Ｖの頻度分布の標準偏差である。
【００２４】
ＥＣＵ５０は、振動強度の積分値Ｖの算出の度に、中央値Ｖｍｅｄを算出する。具体的には、ＥＣＵ５０は、今回算出した振動強度の積分値Ｖを含めた頻度分布における新たな中央値Ｖｍｅｄを求める。例えば、ＥＣＵ５０は、今回算出された振動強度の積分値Ｖが、それまでに算出された振動強度の積分値Ｖの頻度分布の中央値Ｖｍｅｄ以上となっている場合には、中央値Ｖｍｅｄに所定値Ａを加えた値を新たな中央値Ｖｍｅｄとする。一方で、ＥＣＵ５０は、今回算出された振動強度の積分値Ｖが、それまでに算出された振動強度の積分値Ｖの頻度分布の中央値Ｖｍｅｄよりも小さい場合には、中央値Ｖｍｅｄから所定値Ａを引いた値を新たな中央値Ｖｍｅｄとする。つまり、ここでは、ＥＣＵ５０は、中央値Ｖｍｅｄの平均化処理を行う。この中央値Ｖｍｅｄがノッキングを判定するためのベース振動レベルとなる。なお、所定値Ａは、適合値であり、エンジン状態の変化に応じた値が設定される。
【００２５】
また、ＥＣＵ５０は、振動強度の積分値Ｖの算出毎に、標準偏差ＳＧＭを算出する。具体的には、ＥＣＵ５０は、今回算出した振動強度の積分値Ｖを含めた頻度分布における新たな標準偏差ＳＧＭを求める。例えば、ＥＣＵ５０は、今回算出された振動強度の積分値Ｖが、Ｖｍｅｄ−ＳＧＭ≦Ｖ≦Ｖｍｅｄ（ＳＧＭは、それまでに算出された振動強度の積分値Ｖの頻度分布の標準偏差）の関係を満たしている場合には、ＳＧＭ−２×Ｂを新たな標準偏差ＳＧＭとする。一方で、ＥＣＵ５０は、算出された振動強度の積分値Ｖが、Ｖｍｅｄ−ＳＧＭ≦Ｖ≦Ｖｍｅｄの関係を満たしていない場合には、ＳＧＭ＋Ｂを新たな標準偏差ＳＧＭとする。なお、所定値Ｂは、適合値であり、エンジン状態の変化に応じた値が設定される。
【００２６】
ＥＣＵ５０は、算出された振動強度の積分値Ｖと、新たな中央値Ｖｍｅｄ及び新たな標準偏差ＳＧＭとの関係が、Ｖ≧Ｖｍｅｄ＋Ｕ×ＳＧＭの関係（以下、この関係を「ノッキング判定条件」と称す）を満たしている場合には、ノッキングによる振動が発生していると判定し、Ｖ≧Ｖｍｅｄ＋Ｕ×ＳＧＭの関係を満たしていない場合には、ノッキングによる振動が発生していないと判定する。ここで、所定値Ｕは、適合値であり、エンジン状態の変化に応じた値が設定される。つまり、図３に示すように、ＥＣＵ５０は、算出された振動強度の積分値Ｖが、中央値ＶｍｅｄからＵ×ＳＧＭの大きさ以上離れている場合には、ノッキングによる振動が発生していると判定し、そうでない場合には、ノッキングによる振動が発生していないと判定する。このようにして、ＥＣＵ５０は、ノッキングが発生しているか否かを検出することができる。
【００２７】
図４は、振動強度の積分値Ｖ及び中央値Ｖｍｅｄの時間に対する変化を示すグラフの一例である。図４において、丸印は、振動強度の積分値Ｖを示し、実線三角印は、今回の発明を適用した場合のＶの中央値Ｖｍｅｄを示し、破線三角印は、今回の発明を適用しなかった場合のＶの中央値Ｖｍｅｄを示している。
【００２８】
図４に示す例では、時刻ｔ１までは、一回の燃焼において一回の燃料噴射が行われるとする。時刻ｔ１からｔ２では、一回の燃焼において複数回の燃料噴射、いわゆるマルチ噴射が行われるとする。時刻ｔ２以降では、再び、一回の燃焼において一回の燃料噴射が行われるとする。なお、図４に示す例では、ノッキングによる振動は発生しておらず、燃料噴射による定常ノイズのみが発生しているものとする。従って、丸印で示す振動強度の積分値Ｖは、燃料噴射による定常ノイズの振動の積分値である。特に、本実施形態の内燃機関１のように、燃焼室に直接燃料を噴射する直噴式の内燃機関では、定常ノイズは比較的大きくなる傾向がある。
【００２９】
時刻ｔ１までは、マルチ噴射実行フラグはオフ（ＯＦＦ）とされるので、マルチ噴射は行われず、一回の燃焼において一回の燃料噴射（以下、「シングル噴射」と称す）が行われる。つまり、時刻ｔ１までは、主にシングル噴射による定常ノイズが発生する。このとき、図４に示すように、振動強度の積分値Ｖは、中央値Ｖｍｅｄと殆ど変わらない値となる。
【００３０】
時刻ｔ１からｔ２までは、マルチ噴射実行フラグはオン（ＯＮ）とされ、マルチ噴射が行われる。そのため、時刻ｔ１からｔ２までは、定常ノイズは、シングル噴射によるものからマルチ噴射によるものへと切り替わり、その振動強度の大きさは、シングル噴射が行われるときと比較して、一回の燃焼における噴射回数に応じて大きくなる。そのため、時刻ｔ１からｔ２までにおける振動強度の積分値Ｖも、シングル噴射が行われる時刻ｔ１までの振動強度の積分値Ｖと比較して大きくなる。このとき、先に述べた中央値Ｖｍｅｄの平均化処理が行われた場合、破線三角印で示すように、中央値Ｖｍｅｄは、直ぐに振動強度Ｖに追い付くのではなく、徐々に振動強度の積分値Ｖに近づいていき、時刻ｔ１＋Δｔ１において、振動強度の積分値Ｖに追い付くこととなる。
【００３１】
そのため、図４に示すように、時刻ｔ１までの振動強度の積分値Ｖと比較して、時刻ｔ１から時刻ｔ１＋Δｔ１における振動強度の積分値Ｖは、破線三角印で示す中央値Ｖｍｅｄよりも大きくなる。従って、時刻ｔ１から時刻ｔ１＋Δｔ１において、振動強度の積分値Ｖと中央値Ｖｍｅｄとの差によっては、振動強度の積分値Ｖがノッキング判定条件を満たす可能性がある。この場合、マルチ噴射による定常ノイズはノッキングと判定されてしまう。
【００３２】
また、時刻ｔ２以降では、マルチ噴射実行フラグはオフ（ＯＦＦ）とされ、シングル噴射が行われる。そのため、時刻ｔ２以降では、定常ノイズは、マルチ噴射によるものからシングル噴射によるものへと切り替わり、その振動強度の大きさは、マルチ噴射が行われるときと比較して小さくなる。そのため、時刻ｔ２以降における振動強度の積分値Ｖは、マルチ噴射が行われる時刻ｔ１からｔ２までの振動強度の積分値Ｖと比較して小さくなる。このときも、先に述べた中央値Ｖｍｅｄの平均化処理が行われた場合、破線三角印で示すように、中央値Ｖｍｅｄは、直ぐに振動強度Ｖに追い付くのではなく、徐々に振動強度の積分値Ｖに近づいていき、時刻ｔ２＋Δｔ２において、振動強度の積分値Ｖに追い付くこととなる。
【００３３】
そのため、図４に示すように、時刻ｔ１からｔ２までの振動強度の積分値Ｖと比較して、時刻ｔ２から時刻ｔ２＋Δｔ２における振動強度の積分値Ｖは、中央値Ｖｍｅｄよりも小さくなる。従って、時刻ｔ２から時刻ｔ２＋Δｔ２において、ノッキングが発生していたとしても、ノッキングによる振動強度の積分値Ｖと破線三角印で示す中央値Ｖｍｅｄとの差がそれ程大きくない場合には、ノッキング判定条件を満たさず、ノッキングが検出されなくなってしまう。
【００３４】
つまり、定常ノイズの切り替わりによりステップ的に振動強度が変化した場合において、Δｔ１、Δｔ２で示す過渡期間では、ＥＣＵ５０は、先に述べた中央値Ｖｍｅｄの平均化処理を行うと、切り替わった直後の定常ノイズによる振動強度の積分値Ｖと中央値Ｖｍｅｄとの誤差が大きくなるため、正確なノック判定ができなくなってしまう。
【００３５】
そこで、本実施形態に係るノッキング検出装置では、ＥＣＵ５０は、内燃機関１に発生している定常ノイズが切り替わったか否かを判定し、当該定常ノイズが切り替わったと判定した場合には、振動強度の積分値Ｖを中央値Ｖｍｅｄとする。
【００３６】
このようにすることで、図４の実線三角印で示すように、時刻ｔ１、ｔ２における中央値Ｖｍｅｄは夫々、時刻ｔ１、ｔ２における振動強度の積分値Ｖと等しくされる。これにより、図４の実線三角印で示すように、定常ノイズが切り替わった直後のΔｔ１、Δｔ２で示す過渡期間において、定常ノイズの振動強度の積分値Ｖと中央値Ｖｍｅｄとの誤差は小さくなり、ＥＣＵ５０は、定常ノイズが切り替った後の過渡期間においてノッキングが発生した場合であっても正確なノック判定を行うことができる。なお、上述の例では、時刻ｔ１、ｔ２における中央値Ｖｍｅｄは夫々、時刻ｔ１、ｔ２における振動強度の積分値Ｖと等しくされるとしているが、これに加えて、時刻ｔ１、ｔ２からの所定点火数の点火時において、中央値Ｖｍｅｄは夫々、時刻ｔ１、ｔ２における振動強度の積分値Ｖと等しくされるとしても良い。ここでいう所定点火数として、例えば、Δｔ１、Δｔ２で示す過渡期間における点火数が設定される。
【００３７】
また、本実施形態に係るノッキング検出装置では、ノイズの周波数を除外するものではない。従って、ノイズの周波数を除外することによりノッキングを検出する一般的なノッキング検出装置と比較して、本実施形態に係るノッキング検出装置では、ノイズの周波数がノッキングの周波数と一致した場合であってもノッキングの検出性を向上させることができる。また、本実施形態に係るノッキング検出装置では、ノイズの周波数を除外しないので、ノイズの周波数を除外する一般的なノッキング検出装置と比較して、ノッキングの振動強度の検出値が変化するのを防ぐことができ、判定結果にばらつきが生じるのを防ぐことができる。
【００３８】
なお、中央値Ｖｍｅｄの平均化処理の方法、標準偏差ＳＧＭの算出方法としては、上述の例は一例であり、他の方法を用いるとしても良いのは言うまでもない。
【００３９】
（ノッキング検出処理）
次に、本実施形態に係るノッキング検出処理について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４０】
まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は、所定のクランク角期間における振動強度の積分値Ｖを算出する。具体的には、ＥＣＵ５０は、所定のクランク角期間におけるノックセンサ６からの検出信号Ｓ６に基づいて、内燃機関１に発生した振動の振動強度を求め、当該振動強度に基づいて、振動強度の積分値Ｖを算出する。以下に述べる処理は、振動強度の積分値Ｖを算出する度に行われる。
【００４１】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ５０は、定常ノイズが切り替わったか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、シングル噴射とマルチ噴射との切り替えや、吸排気バルブのタイミングリフト量の切り替えを行った場合に定常ノイズが切り替わったと判定する。これらの切り替えは、ＥＣＵ５０自身が、燃料噴射弁２１や吸排気バルブに制御信号を供給することにより行われる。従って、ＥＣＵ５０は、燃料噴射弁２１や吸排気バルブに供給した制御信号に基づいて、定常ノイズが切り替ったことを検出することができる。例えば、ＥＣＵ５０は、燃料噴射弁２１にマルチ燃料噴射を実行させるための制御信号を供給した場合には、マルチ噴射実行フラグをオンにする。ＥＣＵ５０は、マルチ噴射実行フラグがオンになったことを検出することにより、定常ノイズがマルチ噴射によるものに切り替ったことを検出することができる。
【００４２】
ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０２において、定常ノイズが切り替わったと判定した場合には（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３へ進み、ステップＳ１０１において今回算出された振動強度の積分値Ｖを新たな中央値Ｖｍｅｄとする。このようにすることで、定常ノイズが切り替わった直後の当該定常ノイズの振動強度の積分値Ｖと、中央値Ｖｍｅｄとの誤差を小さくすることができ、過渡期間においてノッキングが発生した場合であっても正確なノック判定を行うことができる。この後、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０７へ処理を進める。
【００４３】
一方で、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０２において、定常ノイズが切り替わっていないと判定した場合には（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ステップＳ１０４へ進み、今回算出された振動強度の積分値Ｖが、それまでに算出された振動強度の積分値Ｖの中央値Ｖｍｅｄ以上か否かについて判定する。
【００４４】
ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０４において、今回算出された振動強度の積分値Ｖが、それまでに算出された振動強度の積分値Ｖの中央値Ｖｍｅｄ以上であると判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、それまでに算出された振動強度の積分値Ｖの中央値Ｖｍｅｄに所定値Ａを加えた値を新たな中央値Ｖｍｅｄとする（ステップＳ１０５）。この後、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０７へ処理を進める。一方で、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０４において、今回算出された振動強度の積分値Ｖが、それまでに算出された振動強度の積分値Ｖの中央値Ｖｍｅｄよりも小さいと判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、それまでに算出された振動強度の積分値Ｖの中央値Ｖｍｅｄから所定値Ａを引いた値を新たな中央値Ｖｍｅｄとする（ステップＳ１０６）。この後、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０７へ処理を進める。なお、所定値Ａは、適合値であり、エンジン状態の変化に応じた値が予め設定され、ＥＣＵ５０に記録されている。このステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理により、ＥＣＵ５０は、中央値Ｖｍｅｄの平均化処理を行うことができる。
【００４５】
以上に述べたステップＳ１０３〜Ｓ１０６の処理により、ＥＣＵ５０は、今回算出した振動強度の積分値Ｖを含めた頻度分布における新たな中央値Ｖｍｅｄを求めることができる。
【００４６】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ５０は、今回算出した振動強度の積分値Ｖが、Ｖｍｅｄ−ＳＧＭ≦Ｖ≦Ｖｍｅｄ（ＳＧＭは、それまでに算出された振動強度の積分値Ｖの頻度分布の標準偏差）の関係を満たしているか否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０７において、今回算出した振動強度の積分値ＶがＶｍｅｄ−ＳＧＭ≦Ｖ≦Ｖｍｅｄの関係を満たしていると判定した場合には（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、ＳＧＭ−２×Ｂを新たな標準偏差ＳＧＭとする（ステップＳ１０８）。一方で、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０７において、今回算出した振動強度の積分値ＶがＶｍｅｄ−ＳＧＭ≦Ｖ≦Ｖｍｅｄの関係を満たしていないと判定した場合には、ＳＧＭ＋Ｂを新たな標準偏差ＳＧＭとする（ステップＳ１０９）。なお、所定値Ｂは、適合値であり、エンジン状態の変化に応じた値が予め設定され、ＥＣＵ５０に記録されている。このステップＳ１０７〜Ｓ１０９の処理により、ＥＣＵ５０は、今回算出した振動強度の積分値Ｖを含めた頻度分布における新たな標準偏差ＳＧＭを求めることができる。ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０８又はステップＳ１０９の処理を終えた後、ステップＳ１１０へ進む。
【００４７】
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ５０は、今回算出した振動強度の積分値Ｖがノッキング判定条件を満たしているか否か、即ち、Ｖ≧Ｖｍｅｄ＋Ｕ×ＳＧＭの関係（以下、「ノッキング判定条件」と称す）を満たしているか否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１０において、今回算出した振動強度の積分値Ｖがノッキング判定条件を満たしていると判定した場合には（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、ノッキングによる振動が発生していると判定する（ステップＳ１１１）。一方で、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１０において、今回算出した振動強度の積分値Ｖがノッキング判定条件を満たしていないと判定した場合には（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、ノッキングによる振動が発生していないと判定する（ステップＳ１１２）。なお、所定値Ｕは、適合値であり、エンジン状態の変化に応じた値が予め設定され、ＥＣＵ５０に記録されている。このようにして、ＥＣＵ５０は、ノッキングが発生しているか否かを検出することができる。
【００４８】
なお、特徴値としては、内燃機関１の振動強度の積分値Ｖに限られるものではない。代わりに、例えば、図２の点Ｐ１で示すような振動強度が最大となるピーク値を特徴値として用いるとしても良い。
【００４９】
以上に述べたことから分かるように、本発明のノッキング検出装置では、ＥＣＵ５０は、所定のクランク角期間におけるノックセンサ６からの検出信号Ｓ６に基づいて、所定のクランク角期間における内燃機関１に発生した振動の振動強度を特徴付ける特徴値を算出し、特徴値を算出する度に、特徴値の頻度分布の中央値を算出すると共に、特徴値の頻度分布の標準偏差を算出し、算出された特徴値と中央値及び標準偏差との関係に基づいて、ノッキングが発生しているか否かを判定する。ＥＣＵ５０は、中央値を算出する際に、内燃機関１に発生している定常ノイズが切り替わっているか否かを判定し、定常ノイズが切り替わっていると判定した場合には、中央値の平均化処理を行うことで新たな中央値を算出する代わりに、算出された特徴値を新たな中央値とする。
【００５０】
本発明のノッキング検出装置によれば、定常ノイズが切り替わった直後において、切り替わった直後の当該定常ノイズの特徴値と中央値との誤差を小さくすることができるので、過渡期間においてノッキングが発生した場合であっても正確なノック判定を行うことができる。
【００５１】
また、本発明のノッキング検出装置では、ノイズの周波数を除外するものではない。従って、ノイズの周波数を除外することによりノッキングを検出する一般的なノッキング検出装置と比較して、本発明のノッキング検出装置では、ノイズの周波数がノッキングの周波数と一致した場合であってもノッキングの検出性を向上させることができると共に、判定結果にばらつきが生じるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のノッキング検出装置が適用された内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】振動強度の積分値を求める方法を示す模式図である。
【図３】振動強度の積分値Ｖの頻度分布を正規分布として示したグラフである。
【図４】振動強度の積分値及び中央値の時間に対する変化を示すグラフの一例である。
【図５】本実施形態に係るノッキング検出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１  エンジン（内燃機関）
２  シリンダブロック
２ａ  シリンダ壁
３  ピストン
４  ウォータジャケット
６  ノックセンサ
５０  ＥＣＵ
【図１】
2009052466.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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