特許 5762021 エンジンのノック制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5762021

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月12日

(54)【発明の名称】エンジンのノック制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20150723BHJP

【ＦＩ】

   F02D45/00 368B

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-17896(P2011-17896)

(22)【出願日】2011年1月31日

(65)【公開番号】特開2012-159004(P2012-159004A)

(43)【公開日】2012年8月23日

【審査請求日】2014年1月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100073759

【弁理士】

【氏名又は名称】大岩 増雄

(74)【代理人】

【識別番号】100093562

【弁理士】

【氏名又は名称】児玉 俊英

(74)【代理人】

【識別番号】100088199

【弁理士】

【氏名又は名称】竹中 岑生

(74)【代理人】

【識別番号】100094916

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 啓吾

(72)【発明者】

【氏名】松嶋 裕平

(72)【発明者】

【氏名】江角 圭太郎

(72)【発明者】

【氏名】楠 友邦

【審査官】 戸田 耕太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１１２４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３３１５０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンのノックによる振動を検出するためのノックセンサと、
予め設定されるデジタル信号処理区間の前記ノックセンサの出力に基づいて時間‐周波数解析を行うデジタル信号処理手段と、
前記デジタル信号処理手段による処理結果に対してピークホールド値をノック信号として算出し、前記ノック信号を算出した位置をノック信号位置として算出するノックウィンドウ設定手段と、
前記ノック信号を用いてノック判定閾値を算出し、算出されたノック判定閾値と前記ノック信号を比較することでノック検出を行うノック検出手段と、
前記ノック検出手段による検出結果と前記ノック信号位置に基づいてノック抑制を行うノック抑制手段と
を備えたエンジンのノック制御装置において、
前記ノックウィンドウ設定手段は、
前記デジタル信号処理区間内に、前記ノックによる振動が発生する区間をノック検出区間である開区間として設定し、前記開区間と前記ノック検出区間以外の区間である閉区間との間に補間区間を設けると共に、
前記開区間では前記デジタル信号処理手段による処理結果に対して開ゲイン１を乗算し、前記閉区間では前記デジタル信号処理手段による処理結果に対して閉ゲイン０を乗算し、前記補間区間では前記デジタル信号処理手段による処理結果に対して、前記開ゲインと、０または１、もしくは０と１との中間の値に設定した補間ゲインとの線形補間値を乗算する
ことを特徴とするエンジンのノック制御装置。

【請求項2】

前記ノック抑制手段は、前記ノック検出手段による検出結果がノックであると判定され、かつ、そのときの前記ノック信号位置が前記補間区間である場合には、抑制制御を実施しないことを特徴とする請求項１記載のエンジンのノック制御装置。

【請求項3】

前記補間ゲインは、前記ノック検出区間に出入りするノイズによる振動レベルが、少な
くとも前記ノック検出区間におけるノック以外の正常な燃焼による振動レベルと略等しくなるように設定されることを特徴とする請求項１または２記載のエンジンのノック制御装置。

【請求項4】

前記補間区間及び補間ゲインは、前記開区間前後の補間区間に対してそれぞれ個別に設定されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のエンジンのノック制御装置。

【請求項5】

前記補間区間及び補間ゲインは、エンジン回転速度、エンジン負荷のうち少なくとも一
つに基づいて設定されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のエンジンのノック制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンで発生するノックを制御するためのノック制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、エンジンで発生するノック現象をエンジンのブロックに直接取り付けられた振動センサ（以下、ノックセンサ）にて検出する方法が知られている。これは、エンジンの運転中にノックが発生すると、燃焼過程にエンジンのボア径やノックの振動モードに応じて固有の周波数帯の振動が発生することが知られており、予め設定されるノックによる振動の発生が予測される区間（以下、ノック検出区間）におけるノックセンサ出力に対して、例えばＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）等のデジタル信号処理により時間−周波数解析を実施することでノック検出区間における振動強度（以下、ノック信号）を算出し、算出されたノック信号に基づいてノック検出を行うものである。

【0003】

ノック検出はノック信号がノック判定閾値を上回ったか否かで判定されるが、ノック判定閾値は一般的に、フィルタ処理により算出されるノック信号の平均値と予め適合しておいたゲインとオフセットを用いて設定するものや、フィルタ処理により算出されるノック信号の平均値と標準偏差を用いて設定するものが知られており、ここでは後者について〔数式１〜４〕を用いて説明する。
ノック判定閾値ＶＴＨは、まず〔数式１〕に示すなまし処理にてノック信号ＶＰの平均値ＶＢＧＬを算出し、次にノック信号ＶＰと平均値ＶＢＧＬを用いて、〔数式２〕に示すようになまし処理にてノック信号ＶＰの分散ＶＶＡＲを算出した後に〔数式３〕に示すように平方根を算出することでノック信号ＶＰの標準偏差ＶＳＧＭを算出する。〔数式４〕に示すように平均値ＶＢＧＬに標準偏差ＶＳＧＭに所定係数ＫＴＨを乗算した値を加算してノック判定閾値ＶＴＨを算出する。

【0004】

〔数式１〕
ＶＢＧＬ[n]＝ＫＢＧＬ×ＶＰ[n-1]＋（１−ＫＢＧＬ）×ＶＰ[n]
（ＶＰ：ノック信号、ＫＢＧＬ：フィルタ係数、ｎ：行程数）

〔数式２〕
ＶＶＡＲ[n]＝ＫＶＡＲ×ＶＶＡＲ [n-1]＋（１−ＫＶＡＲ）×（ＶＰ―ＶＢＧＬ）[n]^２
（ＶＶＡＲ：ノック信号の分散、ＫＶＡＲ：分散算出用フィルタ係数、ｎ：行程数）

〔数式３〕
ＶＳＧＭ[n]＝ＶＶＡＲ[n]^１／２
（ＶＳＧＭ：ノック信号の標準偏差）

〔数式４〕
ＶＴＨ＝ＶＢＧＬ＋ＫＴＨ×ＶＳＧＭ
（ＶＴＨ：ノック判定閾値、ＫＴＨ：ノック判定閾値係数）

ここで、各数式にて用いられる各フィルタ係数は「０．９５」程度の値を用いて、ノック信号ＶＰの高周波成分を除去し、運転状態が過渡時には早く追従するように「０．９５」よりも小さい値を設定し、ノック判定時には遅く追従するように「０．９５」よりも大きい値を設定する。また、ノック判定閾値係数ＫＴＨはノックが発生しない場合はノック判定閾値ＶＴＨがノック信号ＶＰより大きく、ノックが発生した場合はノック判定閾値ＶＴＨがノック信号ＶＰより小さくなるよう、その値が予め設定される。

【0005】

また、ノック検出時には点火時期を遅角側へ補正することでノックを抑制し、ノック非検出時には点火時期を進角側に復帰することでトルク低下を最小限に抑えるノック制御装置が知られている。これは、エンジンの特性として、点火時期を進角させるとエンジン出力トルクは向上するがノックは発生し易くなり、逆に点火時期を遅角させるとエンジン出力トルクは低下するがノックは発生しにくくなることが知られており、ノック検出時には点火時期を遅角側に補正し、ノック非検出時には進角側に復帰することで、ノックの発生を抑制しつつ最もトルクが発生するノック限界点火時期にてエンジンを運転するよう制御するものである。但し、エンジンが低負荷で運転されている場合等においては、トルクが最大となる点火時期まで進角してもノックが発生しない場合があり、このような運転領域では上記ノック制御は不要である。

【0006】

近年、インジェクタを筒内に配設して燃料を気筒内に直接噴射する筒内噴射式エンジンや、エンジンの運転状態に応じて吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを可変制御する可変吸排バルブ機構を備えたエンジンが実用されているが、このようなエンジンでは特に、インジェクタの燃料噴射に伴う振動（以下、インジェクタノイズ）や吸排バルブ開閉に伴う振動（以下、バルブノイズ）がノック信号に重畳しやすい。
さらに、前記インジェクタの噴射時期や吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングは多様に変更されるため、前記ノック検出区間への出入りを防止することは困難である。従来のノック制御装置では、これらのノイズが前記ノック検出区間に出入りすると、ノック信号のレベルが急変するため、フィルタ処理により算出される前記ノック判定閾値の追従が遅れてノックが発生していないにも関わらずノックが発生したと誤検出をしてしまうという問題があった。

【0007】

これに対して、特許文献１では、インジェクタノイズがノック検出区間の近傍に重畳する状態においてノック検出区間をインジェクタノイズが完全に含まれるように変更することで、インジェクタノイズがノック検出区間の内外の何れにあるかを限定的に検出し、インジェクタノイズの出入りによるノック信号レベルの変化度合を正確に予測し、インジェクタノイズの出入りに応じてノック判定閾値の嵩上げを行う方法が提案されている。また特許文献２では、ノック検出区間を常にバルブノイズが含まれるように設定することで、バルブノイズの出入りによるノック信号の急変を防止し、ノック誤検出を回避する方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第４３６３１７１号公報

【特許文献2】特開２００８−２１５１４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１のノック制御装置によれば、インジェクタノイズの出入りによりノック信号レベルの変化が生じてもノック誤検出を抑制できるという効果を得られるが、ノック検出区間へノイズが出入りする際のノック信号の変化は生じるため、ノック判定閾値の嵩上処理や、ノック回避制御の禁止等を行わなければならず、ノック判定閾値を嵩上げする場合には、ノイズレベルのバラツキまで考えてある程度の余裕代を持って嵩上量を設定する必要があるため、ノック検出漏れが生じるという問題があり、また、ノック回避制御を禁止する場合には、禁止中に発生するノックを検出できないという問題があった。
さらに、ノック検出区間を拡大することにより、本来ノック検出を行う必要のない、ノックが発生する区間以外でノイズが重畳している状態においてもノック検出を行うため、ノイズによる振動レベルよりもノックによる振動レベルが小さい場合にはノック検出漏れを生じるという問題があった。また、インジェクタやバルブによるノイズ以外の不要なノイズをノック検出区間に含むことによるノック誤検出やノック検出漏れを生じるという問題があった。

【0010】

また、特許文献２のノック制御装置によれば、ノイズの出入り自体を回避することでノック信号レベルの変化を生じることなくノック誤検出を回避できるという効果を得られるが、ノック検出区間が特許文献１よりもさらに拡大されることにより、恒常的に、ノイズによる振動レベルよりもノックによる振動レベルが小さい場合にはノック検出漏れを生じるという問題があった。また、インジェクタやバルブによるノイズ以外の不要なノイズをノック検出区間に含む可能性が高く、ノック誤検出やノック検出漏れを生じるという問題があった。

【0011】

従来のノック制御装置における問題について、図７及び図８を用いて説明する。なお、ここではノックウィンドウの設定方法以外については本発明と同じ構成とした場合について説明する。
図７は、燃焼過程におけるデジタル信号処理後のスペクトルを示す図であり、（ａ）〜（ｃ）はノイズの重畳状態がそれぞれ異なる。
（ａ）：ノックが発生する可能性のある区間から離れた位置にノイズが重畳した状態
（ｂ）：ノックが発生する可能性のある区間の近傍にノイズが重畳した状態
（ｃ）：ノックが発生する可能性のある区間にノイズが重畳した状態
をそれぞれ示している。
各状態において、ノック検出区間におけるスペクトルのピークホールド値がノック信号として算出される。
図８は、図７のノイズ重畳状態が（ａ）→（ｂ）→（ｃ）と推移した際のノック信号の平均値ＶＢＧＬとノック判定閾値ＶＴＨの動作を示すタイムチャートを示している。

【0012】

図７（１）及び図８（１）は従来のノック制御装置による動作を示している。従来のノック制御装置では、図７（１）の（ａ）及び（ｂ）ではノイズがノック検出区間外（閉区間ＣＬＳ）で重畳しており、図７（１）の（ｃ）ではノック検出区間ＯＰＮ（開区間ＯＰＮ）に重畳している。図８（１）においては時間Ｔ２でノイズがノック検出区間ＯＰＮに重畳し、その後ノック信号ＶＰはノイズによる振動レベルに急増するが、ノック信号ＶＰをなまし処理することで算出されるノック判定閾値ＶＴＨは一定の遅れをもって算出されるため、Ｔ２以降で、ノックが発生していないにも関わらずノック信号ＶＰがノック判定閾値ＶＴＨを上回ってしまいノック誤検出が生じる。

【0013】

図７（２）及び図８（２）は特許文献１のノック制御装置による動作を示している。特許文献１のノック制御装置では、図７（２）の（ａ）ではノイズがノック検出区間外（閉区間ＣＬＳ）で重畳しており、図７（２）の（ｂ）ではノイズがノック検出区間ＯＰＮの近傍にあることを検出してノック検出区間ＯＰＮを拡げるためノイズがノック検出区間ＯＰＮに重畳しており、図７（２）の（ｃ）ではノイズはノック検出区間ＯＰＮに重畳している。図８（２）においては、図８（１）の時間Ｔ２よりも早いタイミングの時間Ｔ１でノイズがノック検出区間ＯＰＮに重畳し、その後ノック信号ＶＰはノイズによる振動レベルに急増するが、時刻Ｔ１からＴ１’まで嵩上処理を実施し、ノック判定閾値ＶＴＨを嵩上げしてノック判定閾値ＶＴＨ’を算出することでノック誤検出を抑制することができるが、ＶＴＨ’の設定によってはノック判定閾値が不適切なレベルに設定されてしまいノック検出漏れが生じる。また、例えばノックによる振動レベルＶＫＮＫが図示しているレベルである場合には、時間Ｔ１以降ではノックを検出することができない。

【0014】

図７（３）及び図８（３）は特許文献２のノック制御装置による動作を示している。特許文献２のノック制御装置では、ノイズが常にノック検出区間ＯＰＮに含まれるように設定されるため、図７（３）の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、全てでノイズがノック検出区間ＯＰＮに重畳している。図８（３）においては、ノック信号が常にノイズによる振動レベルに維持されるため急変することなくノック誤検出を回避することができるが、例えばノックによる振動レベルＶＫＮＫが図示しているレベルである場合には、常にノックを検出することができない。

【0015】

そこで本発明は、適合工数の増大や、ノック検出におけるＳ／Ｎ低下や実行頻度の減少を招くことなく、各種ノイズがノック検出区間に出入りする際のノック信号の急変を抑制することでノック誤検出を抑制することができるエンジンのノック制御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】

【0016】

本発明は、エンジンのノックによる振動を検出するためのノックセンサと、予め設定されるデジタル信号処理区間の前記ノックセンサの出力に基づいて時間‐周波数解析を行うデジタル信号処理手段と、前記デジタル信号処理手段による処理結果に対してピークホールド値をノック信号として算出し、前記ノック信号を算出した位置をノック信号位置として算出するノックウィンドウ設定手段と、前記ノック信号を用いてノック判定閾値を算出し、算出されたノック判定閾値と前記ノック信号を比較することでノック検出を行うノック検出手段と、前記ノック検出手段による検出結果と前記ノック信号位置に基づいてノック抑制を行うノック抑制手段とを備えたエンジンのノック制御装置において、前記ノックウィンドウ設定手段は、前記デジタル信号処理区間内に、前記ノックによる振動が発生する区間をノック検出区間である開区間として設定し、前記開区間と前記ノック検出区間以外の区間である閉区間との間に補間区間を設けると共に、前記開区間では前記デジタル信号処理手段による処理結果に対して開ゲイン１を乗算し、前記閉区間では前記デジタル信号処理手段による処理結果に対して閉ゲイン０を乗算し、前記補間区間では前記デジタル信号処理手段による処理結果に対して、前記開ゲインと、０または１、もしくは０と１との中間の値に設定した補間ゲインとの線形補間値を乗算するものである。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、ノック検出区間（開区間）と閉区間の間に補正区間を設けて、補間区間にある信号に開ゲイン（＝１）と補間ゲインとの線形補間値を乗算することで、インジェクタノイズやバルブノイズ等がノック検出区間へ出入りする際のノック信号レベルの急変を抑制することができ、ノック判定閾値の追従遅れによるノック誤検出を抑制することが可能となる。
さらに、ノイズによる振動レベルは補間区間において徐々に大きくなるように補正されるため、ノイズが補間区間に存在する場合においても、ノイズによる振動レベルがノックによる振動レベルを超えない限りはノック検出を精度良く行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態１におけるエンジンを概略的に示す構成図である。

【図2】本発明の実施の形態１におけるエンジン制御部を概略的に示す構成図である。

【図3】本発明の実施の形態１におけるノック制御部を概略的に示すブロック図である。

【図4】本発明の実施の形態１におけるノックウィンドウ設定手段によるノック信号及びノック信号位置の算出までを説明するための図である。

【図5】本発明の各実施の形態におけるノック制御装置の動作を示す説明図で、（１）は実施の形態１、（２）は実施の形態２、（３）は実施の形態３の動作を説明するものである。

【図6】本発明の各実施の形態におけるノック制御装置の動作を示すタイムチャートで、（１）は実施の形態１、（２）は実施の形態２、（３）は実施の形態３におけるノック信号平均値（ＢＧＬ）とノック判定閾値（ＶＴＨ）を示すものである。

【図7】従来のノック制御装置における燃焼過程におけるノイズの重畳状態を示す図である。

【図8】従来のノック制御装置におけるノック信号平均値（ＢＧＬ）とノック判定閾値（ＶＴＨ）の動作を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１、図２はこの発明の実施の形態によるエンジンとエンジン制御部を概略的に示す構成図である。
図１において、エンジン１の吸気系の上流に吸入空気流量を調整するために電子的に制御される電子制御式スロットルバルブ２が設けられている。また、電子制御式スロットルバルブ２の開度を測定するために、スロットル開度センサ３が設けられている。なお、電子制御式スロットルバルブ２の代わりに図示しないアクセルペダルに直接ワイヤで繋がれた機械式スロットルバルブを用いてもよい。
更に、電子制御式スロットルバルブ２の上流には吸入空気流量を測定するエアフロセンサ４が設けられており、電子制御式スロットルバルブ２の下流のエンジン１側には、サージタンク５内の圧力を測定するインマニ圧センサ６が設けられている。なお、エアフロセンサ４とインマニ圧センサ６に関しては、両方とも設けてもよいし、いずれか一方のみが設けられていてもよい。
サージタンク５下流の吸気ポートに設けられた吸気バルブには、吸気バルブの開閉タイミングを可変制御できる可変吸気バルブ機構７が取り付けられており、また、吸気ポートには燃料を噴射するインジェクタ８が設けられている。なお、インジェクタ８はエンジン１のシリンダ内に直接噴射できるように設けられてもよい。
更に、エンジン１のシリンダ内の混合気に点火するための点火コイル９及び点火プラグ１０、エンジンの回転速度やクランク角度を検出するためにクランク軸に設けられたプレートのエッジを検出するためのクランク角センサ１１、エンジンの振動を検出するためのノックセンサ１２がエンジン１に設けられている。

【0020】

図２おいて、エアフロセンサ４で測定された吸入空気流量と、インマニ圧センサ６で測定されたインマニ圧と、スロットル開度センサ３で測定された電子制御式スロットルバルブ２の開度と、クランク角センサ１１より出力されるクランク軸に設けられたプレートのエッジに同期したパルスと、ノックセンサ１２で測定されたエンジンの振動波形は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）１３に入力される。また前記以外の各種センサからもＥＣＵ１３に測定値が入力され、さらに、他のコントローラ（例えば、自動変速機制御、ブレーキ制御、トラクション制御等の制御システム）からの信号も入力される。
ＥＣＵ１３では、アクセル開度やエンジンの運転状態などを基にして目標スロットル開度が算出されて電子制御式スロットルバルブ２を制御する。また、その時の運転状態に応じて、吸気バルブの開閉タイミングを可変制御する可変吸気バルブ機構７は制御され、目標空燃比を達成するようにインジェクタ８は駆動され、目標点火時期を達成するように点火コイル９への通電が行われる。
なお、後述の方法でノックが検出された場合には、目標点火時期を遅角側（リタード側）に設定することでノックの発生を抑制する制御も行われる。さらに、前記以外の各種アクチュエータへの指示値も算出される。

【0021】

次に図３を参照しながら、ＥＣＵ１３内で行うノック制御の概要について説明する。図３はノック制御全体の構成を示したブロック図である。図３において、ＥＣＵ１３は各種Ｉ／Ｆ回路とマイクロコンピュータからなり、マイクロコンピュータはアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、制御プログラムや制御定数を記憶しておくＲＯＭ領域、プログラムを実行した際の変数を記憶しておくＲＡＭ領域等から構成されている。
１４はノック制御用のＩ／Ｆ回路を示しており、ノックセンサの信号出力の高周波成分を除去するためのローパスフィルタ（ＬＰＦ）である。１５はマイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換器により実施されるＡ／Ｄ変換処理部で、一定の時間間隔（例えば、１０μｓや２０μｓ等）毎に実行される。なお、ＬＰＦ１４では、Ａ／Ｄ変換処理部１５で全振動成分を取り込むために、例えば、２．５Ｖにバイアス（振動成分の中心を２．５Ｖにする）しておき、２．５Ｖを中心に０〜５Ｖの範囲に振動成分が収まるよう、振動成分が小さい場合には２．５Ｖを中心に増幅し、大きい場合には２．５Ｖを中心に減少させるゲイン変換機能も含まれている。
なお、このＡ／Ｄ変換は常時行っておいて、デジタル信号処理に必要な期間（以下、デジタル信号処理区間と称す）、例えば、ＢＴＤＣ１０°ＣＡからＡＴＤＣ８０°ＣＡ等のデータのみデジタル信号処理手段１６以降へ送るようにしても良いし、デジタル信号処理区間のみＡ／Ｄ変換を行いデジタル信号処理手段１６以降へ送るようにしても良い。

【0022】

デジタル信号処理手段１６では、時間−周波数解析が実施される。このデジタル信号処理として、例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）や短時間フーリエ変換（ＳＴＦＴ）と呼ばれる処理により、所定時間毎のノック固有周波数成分のスペクトル列が算出される。
なお、デジタル信号処理手段としては、ＩＩＲ（無限インパルス応答）フィルタやＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタを用いてノック固有周波数成分を抽出するようにしてもよい。また、デジタル信号処理手段１６は、デジタル信号処理区間におけるＡ／Ｄ変換の完了後に処理を開始し、後述するノックウィンドウ設定手段１７からノック回避手段２０の処理を実施するクランク角同期の割り込み処理（例えば、ＢＴＤＣ７５°ＣＡでの割込み処理）までに終了しておく必要がある。
ノックウィンドウ設定手段１７により、デジタル信号処理手段１６にて算出したスペクトル列から以降のノック検出及びノック回避に用いるノック信号及びノック信号位置を算出する。

【0023】

ここで、ノックセンサからノック信号及びノック信号位置が算出されるまでを、図４を用いて説明する。
図４に示すように、デジタル信号処理区間（図４（ｉｉ）参照）におけるノックセンサ信号（図４（ｉ）参照）を例えば２０μｓ毎にＡ／Ｄ変換する処理を行っている（図４（ｉｉｉ）参照）。次に、例えば離散フーリエ変換（ＤＦＴ）により、所定のクランク角度毎にノックセンサ信号から所定の周波数帯のスペクトルが算出される（図４（ｉｖ）参照）。
次に、ノックによる振動が発生する区間を予めノック検出区間ＯＰＮ（開区間ＯＰＮ）として設定し、ノック検出区間の両端に補正区間ｉＮＴを設定し、それ以外を閉区間ＣＬＳとして設定する。また、開区間ＯＰＮでは開ゲインとして１を設定し、閉区間ＣＬＳでは閉ゲインとして０を設定し、補間区間ｉＮＴでは開ゲインと所定の補間ゲインの線形補間値を設定するが、ここでは補間ゲインとして０を設定した場合について示している（図４（ｖ）参照）。図４（ｉｖ）で算出されたスペクトルに対して図４（ｖ）で設定したノックウィンドウを乗算し、乗算後のスペクトルのピークホールド値をノック信号ＶＰとして算出し、ノック信号ＶＰが算出された位置をノック信号位置ＶＰＯＳとして算出する（図４（ｖｉ））。

【0024】

続くノック判定閾値算出部１８及び比較部１９にてノック検出手段を構成する。ノック判定閾値算出部１８では、行程毎に算出されたノック信号ＶＰを用いて、以降の比較の際に用いるノック判定閾値ＶＴＨを次式（１）〜（４）に基づいて算出する。

ＶＢＧＬ[n]＝ＫＢＧＬ×ＶＰ[n-1]＋（１−ＫＢＧＬ）×ＶＰ[n] （１）
（ＶＢＧＬ:ノック信号ＶＰの平均値、ＶＰ：ノック信号、ＫＢＧＬ：フィルタ係数、ｎ
：行程数）
ＶＶＡＲ[n]＝ＫＶＡＲ×ＶＶＡＲ [n-1]＋（１−ＫＶＡＲ）×（ＶＰ―ＶＢＧＬ）[n]^２ （２）
（ＶＶＡＲ：ノック信号ＶＰの分散、ＫＶＡＲ：分散算出用フィルタ係数、ｎ：行程数）

ＶＳＧＭ[n]＝ＶＶＡＲ[n]^１／２ （３）
（ＶＳＧＭ：ノック信号ＶＰの標準偏差）

ＶＴＨ＝ＶＢＧＬ＋ＫＴＨ×ＶＳＧＭ （４）
（ＶＴＨ：ノック判定閾値、ＫＴＨ：ノック判定閾値係数）

【0025】

ここで、各数式にて用いられる各フィルタ係数は「０．９５」程度の値を用いて、ノック信号ＶＰの高周波成分を除去し、運転状態が過渡時には早く追従するように「０．９５」よりも小さい値を設定し、ノック判定時には遅く追従するように「０．９５」よりも大きい値を設定する。
また、ノック判定閾値係数ＫＴＨはノックが発生しない場合はノック判定閾値ＶＴＨがノック信号ＶＰより大きく、ノックが発生した場合はノック判定閾値ＶＴＨがノック信号ＶＰより小さくなるよう、その値が予め設定される。

【0026】

比較部１９では、式（５）によりノック信号ＶＰとノック判定閾値ＶＴＨとを比較することでノック判定を行い、ノック強度ＶＫを算出する。

ＶＫ[n]＝max｛（ＶＰ[n] −ＶＴＨ[n]）／（ＶＰ[n] −ＶＢＧＬ[n]）, ０｝（５）
（ＶＫ：ノック強度、ＶＫ＞１ でノックと判定する）

【0027】

続くノック回避手段２０として、点火時期を遅角することでノックを回避する場合について説明する。
まず、１点火毎のノック強度に応じた遅角量△ＲＴＤを次式（６）により算出する。

△ＲＴＤ[n]＝ＶＫ[n]×ＫＲＴＤ ＠ＶＫ[n]＞１かつＶＰＯＳがノック検出区間内
△ＲＴＤ[n]＝０ ＠上記以外 （６）
（△ＲＴＤ：１点火毎遅角量、ＫＲＴＤ：遅角量反映係数）

【0028】

ここで１点火毎遅角量△ＲＴＤは、ノック検出手段によりノックと判定された際のノック信号位置ＶＰＯＳがノック検出区間内にある場合のみ、１点火毎遅角量を算出する。
続く式（７）によりノック補正量ＲＴＤを算出する。

ＲＴＤ[n]＝ＲＴＤ[n-1]−△ＲＴＤ[n] ＠△ＲＴＤ[n]＞０
ＲＴＤ[n]＝ＲＴＤ[n-1]＋△ＡＤＶ ＠上記以外 （７）
（ＲＴＤ：ノック補正量、△ＡＤＶ：進角量）

なお、ここでは１点火毎遅角量△ＲＴＤ、ノック補正量ＲＴＤの何れも進角側を正、遅角側を負としている。ノック補正量ＲＴＤに基づいてエンジンの点火時期を補正することでノックの発生を回避する。以上により、ノック制御を実現する処理方法の概要について説明した。

【0029】

続いて、本実施形態において実際にノイズがノックウィンドウに重畳する際の動作について、図５及び図６を用いて詳細に説明する。
図５は、燃焼過程におけるデジタル信号処理後のスペクトルを示す図であり、（ａ）〜（ｃ）はノイズの重畳状態がそれぞれ異なる。
（ａ）：ノックが発生する可能性のある区間から離れた位置にノイズが重畳した状態
（ｂ）：ノックが発生する可能性のある区間の近傍にノイズが重畳した状態
（ｃ）：ノックが発生する可能性のある区間にノイズが重畳した状態
をそれぞれ示している。
各状態において、ノック検出区間におけるスペクトルのピークホールド値がノック信号として算出される。

【0030】

図６は、図５のノイズ重畳状態が（ａ）→（ｂ）→（ｃ）と推移した際のノック信号ＶＰの平均値ＶＢＧＬとノック判定閾値ＶＴＨの動作を示すタイムチャートを示している。
図５（１）及び図６（１）は本発明の実施の形態１による動作を示している。
実施の形態１では、補間ゲインとして閉区間ＣＬＳで設定される閉ゲインと同じ０が設定されており、図５（１）の（ａ）ではノイズが閉区間ＣＬＳで重畳しており、図５（２）の（ｂ）ではノイズが補間区間ｉＮＴで重畳しており、図５（１）の（ｃ）では開区間ＯＰＮに重畳している。
図６（１）においては時間Ｔ１２でノイズが補間区間ｉＮＴに重畳し、その後、時間Ｔ２２でノイズがノック検出区間ＯＰＮに重畳するが、上述したように本実施の形態１によるノックウィンドウでは１と０の線形補間値が補間区間に設定されるため、ノイズがノック検出区間ＯＰＮに近づくにつれてノック信号ＶＰが徐々に大きくなるため、ノック信号ＶＰの急増によるノック判定閾値ＶＴＨの算出遅れを抑制することができ、ノック誤検出を抑制することができる。さらに、例えばノックによる振動レベルＶＫＮＫが図示しているレベルである場合には、時間Ｔ３までノック検出を行うことができる。

【0031】

実施の形態２．
次に、図５（２）及び図６（２）は本発明の実施の形態２によるノック制御装置の動作を示している。
実施の形態２では、補間ゲインとしてノック検出区間ＯＰＮで設定される開ゲインと同じ１が設定されており、図５（２）の（ａ）ではノイズが閉区間ＣＬＳで重畳しており、図５（１）の（ｂ）ではノイズが補間区間ＩＮＴで重畳しており、図５（２）の（ｃ）では開区間ＯＰＮに重畳している。
図６（２）においては時間Ｔ１１でノイズが補間区間ＩＮＴに重畳し、その後、時点Ｔ２１でノイズがノック検出区間ＯＰＮに重畳する。ノイズが補間区間ＩＮＴに重畳する時点Ｔ１１においてノック信号ＶＰはノイズによる振動レベルに急増し、ノック信号ＶＰをなまし処理することで算出されるノック判定閾値ＶＴＨは一定の遅れをもって算出される。このため、Ｔ１１以降で、ノックが発生していないにも関わらずノック信号ＶＰがノック判定閾値ＶＴＨを上回ってしまうが、ノイズの重畳位置が補間区間ＩＮＴである場合にはノック信号ＶＰがノック判定閾値ＶＴＨを上回ってもノック回避手段２０によりノック補正量ＲＴＤが算出されることはないので、ノックを誤検出することがない。

【0032】

実施の形態３．
図５（３）及び図６（３）は本発明の実施の形態３によるノック制御装置の動作を示している。実施の形態３では、補間ゲインとしてノック検出区間に出入りするノイズによる振動レベルが、少なくともノック検出区間におけるノック以外の燃焼による振動レベルと略等しくなるように設定されており、図５（３）の（ａ）ではノイズが閉区間ＣＬＳで重畳しており、図５（３）の（ｂ）ではノイズが補間区間ｉＮＴで重畳しており、図５（３）の（ｃ）では開区間ＯＰＮに重畳している。
また、補間ゲインをノイズによる振動レベルがノック検出区間ＯＰＮにおける振動レベルと同等となるように設定することで、補間区間ｉＮＴを上述した実施の形態２に比べて狭く設定することができるため、図５（３）に示すようなエンジンや運転状態に特有で発生位置が略一定である固定ノイズを除去することができる。
図６（３）においては時間Ｔ１３でノイズが補間区間ｉＮＴに重畳し、その後、時間Ｔ２３でノイズがノック検出区間ＯＰＮに重畳するが、上述したように本実施の形態３によるノックウィンドウでは１と所定の補間ゲイン（例えば０．５）の線形補間値が補間区間に設定されるため、ノイズがノック検出区間ＯＰＮに近づくにつれてノック信号が徐々に大きくなるため、ノック信号ＶＰの急増によるノック判定閾値ＶＴＨの算出遅れを抑制することができ、ノック誤検出を抑制することができる。さらに、例えばノックによる振動レベルＶＫＮＫが図示しているレベルである場合には、時間Ｔ４までノック検出を行うことができる。

【0033】

以上のように本発明のノック制御装置によれば、ノックウィンドウ設定手段１７は、予めノックにより振動が発生する区間をノック検出区間（開区間ＯＰＮ）として設定し、ノック検出区間ではデジタル信号処理手段１６による処理結果に対して開ゲインを乗算し、ノック検出区間以外の区間（閉区間ＣＬＳ）ではデジタル信号処理手段１６による処理結果に対して閉ゲインを乗算し、さらに、開区間ＯＰＮと閉区間ＣＬＳとの間に所定の補間区間ＩＮＴを設け、補間区間ＩＮＴではデジタル信号処理手段１６による処理結果に対して開ゲインと所定の補間ゲインとの線形補間値を乗算するもので、各種ノイズがノック検出区間に出入りする際のノック信号レベルの急変を生じることないためノック判定閾値の追従遅れによるノック誤検出を抑制することができ、さらに、ノック検出区間を不要に拡げることがないためノック検出区間以外でのノック誤検出を回避することができるという優れた効果を得ることができ、結果としてノック制御性を向上することができる。

【0034】

なお、上述した各実施の形態においては、ノック検出区間の後側の補正区間について説明したが、ノック検出区間の前側についても同様に構成することで、同様の効果を得ることができる。
また、ノック検出区間の前後で重畳するノイズが異なるような状態においては、ノック検出区間の前後で補間区間の設定を個別に設定することで、より一層精度良くノイズによるノック誤検出を抑制することができる。

【0035】

また、燃焼過程に重畳するノイズは運転状態によっても変わるため、補間区間及び補間ゲインをエンジン回転速度、エンジン負荷のうち少なくとも一つに基づいて設定することで、より一層精度良くノイズによるノック誤検出を抑制することができる。

【符号の説明】

【0036】

１：エンジン ２：電子制御式スロットルバルブ ３:スロットル開度センサ ４：エア
フロセンサ ５：サージタンク ６：インマニ圧センサ ７：可変吸気バルブ機構 ８：インジェクタ ９：点火コイル １０：点火プラグ １１：クランク角センサ １２：ノックセンサ １３：ＥＣＵ １４：ＬＰＦ １５： Ａ／Ｄ変換処理部 １６：デジタル信号処理手段 １７:ノックウィンドウ設定手段 １８：ノック判定閾値算出部 １９：
比較部 ２０：ノック回避手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】