特許 5920879 内燃機関の燃焼制御装置

(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】5920879

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月18日

(54)【発明の名称】内燃機関の燃焼制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 17/12 20060101AFI20160428BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20160428BHJP

【ＦＩ】

   F02P17/00 R

   F02P17/00 E

   F02D45/00 368Z

   F02D45/00 368A

【請求項の数】11

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-26512(P2012-26512)

(22)【出願日】2012年2月9日

(65)【公開番号】特開2013-163989(P2013-163989A)

(43)【公開日】2013年8月22日

【審査請求日】2015年1月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000109093

【氏名又は名称】ダイヤモンド電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100376

【弁理士】

【氏名又は名称】野中 誠一

(74)【代理人】

【識別番号】100143199

【弁理士】

【氏名又は名称】磯邉 毅

(72)【発明者】

【氏名】楠原 功

(72)【発明者】

【氏名】森下 新司

(72)【発明者】

【氏名】福村 義之

(72)【発明者】

【氏名】新海 竜也

【審査官】 津田 健嗣

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１４０８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２７０４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３８５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４５６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９０７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−５３８４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｐ １７／１２

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次コイルと二次コイルとを有する点火コイルと、前記一次コイルの通電を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子に点火信号を供給してＯＮ／ＯＦＦ動作させる制御装置と、前記二次コイルの誘起電圧を受けて放電動作をする点火プラグと、内燃機関の燃焼状態を示すイオン電流に比例した検出信号を出力するイオン電流検出回路と、を有して構成され、
前記制御装置は、
前記スイッチング素子がＯＦＦ状態である所定のデータ解析区間の検出信号について、ノック周波数帯域を通過帯域とするノックＢＰＦ処理を実行するノック抽出手段と、
前記データ解析区間の検出信号について、ノック周波数帯域を遮断帯域とする一方でノック周波数帯域の上側帯域と下側帯域とを通過帯域とするノイズＢＰＦ処理を実行するノイズ抽出手段と、
前記ノックＢＰＦ処理後の各信号値を、自己の前後に連続する所定個数の信号値に基づいて平滑化する第一平滑手段と、
前記ノイズＢＰＦ処理後の各信号値を、自己の前後に連続する所定個数の信号値に基づいて平滑化する第二平滑手段と、
前記第一平滑手段と第二平滑手段の演算結果を対比して、その差分値を特定する差分特定手段と、
前記差分特定手段が特定する差分値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判定手段と、を設け、
前記ノックＢＰＦ処理及びノイズＢＰＦ処理の通過帯域の設計特性を、ＢＰＦの中心周波数における通過特性の２０％位置で評価した場合に、前記ノックＢＰＦ処理及びノイズＢＰＦ処理の周波数帯域は、ノックＢＰＦの通過帯域の両端にノイズＢＰＦの通過帯域が重複する程度に近接して設けられていることを特徴とする燃焼制御装置。

【請求項2】

前記差分特定手段は、第一平滑手段の平滑化処理後の信号値と、第二平滑手段の平滑化処理後の信号値とのレベル差を、時間軸上で累積することで前記差分値を特定する請求項１に記載の燃焼制御装置。

【請求項3】

前記ノイズＢＰＦ処理における下側帯域の中心周波数ＦＬは、ノック周波数帯域の中心周波数Ｆ０［ｋＨｚ］の０．６＊Ｆ０〜０．８＊Ｆ０に設定される請求項１又は２に記載の燃焼制御装置。

【請求項4】

前記ノイズＢＰＦ処理における上側帯域の中心周波数ＦＨは、ＦＨ＝２＊Ｆ０−ＦＬに設定されている請求項１〜３の何れかに記載の燃焼制御装置。

【請求項5】

前記各ＢＰＦ処理は、３０次以上６５次以下の次数Ｍを有するＦＩＲフィルタで構成されている請求項１〜４の何れかに記載の燃焼制御装置。

【請求項6】

前記所定個数の信号値は、ＦＩＲフィルタの次数Ｍに対して、Ｍ＊（０．７５〜１．２５）個の信号値であり、自己の前後の個数が同数である請求項５に記載の燃焼制御装置。

【請求項7】

前記検出信号は、３０ｋＨｚより高いサンプリング周波数で取得される請求項１〜６の何れかに記載の燃焼制御装置。

【請求項8】

前記ノイズＢＰＦ処理における上側帯域と下側帯域の通過帯域幅とは、設計値として同一幅に設定されている請求項１に記載の燃焼制御装置。

【請求項9】

第一平滑手段及び第二平滑手段による平滑化処理は、各ＢＰＦ処理後の信号値を、前記所定個数の信号値の中央値で置き換えることで実現される請求項１〜８の何れかに記載の燃焼制御装置。

【請求項10】

前記中央値は、各ＢＰＦ処理後の信号値を、その絶対値で評価して抽出される請求項９に記載の燃焼制御装置。

【請求項11】

前記データ解析区間は、内燃機関の着火動作が終了して熱発生が本格化したことを示すイオン信号の第二ピークの位置と、その後方の領域とを含んで、運転状態毎に予め設定されている請求項１〜１０の何れかに記載の燃焼制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車エンジンなどの内燃機関の燃焼制御装置に関し、特に、コロナノイズなどの影響を排除して特異的にノッキングを検出できる燃焼制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、内燃機関のノッキング（以下ノックと略す）とは、混合気の自然発火（プレ・イグニッション）によって発生した爆発と、点火プラグによって発生した爆発とがぶつかり合い、衝撃波を発生する異常状態を意味する。そして、このような異常状態を素早く解消して内燃機関を保護する燃焼制御が必要であり、混合気の燃焼時に発生するイオンに基づいて、ノック発生を検出可能であることが知られている。

【0003】

但し、イオン信号には、コロナノイズなどのノイズがランダムなタイミングで重畳されるので、これらの影響を排除して、本来のイオン信号だけを検出することが必要であり、この点についての各種の手法も提案されている。

【0004】

例えば、本発明者による特許文献４に記載の発明では、（a）ノック周波数を通過帯域とするイオン信号に対するＢＰＦ処理と、（b）ノック周波数より上側の周波数域を通過帯域とするイオン信号に対するＨＰＦ処理とを実行し、ＢＰＦ処理（a）後の信号の積分値と、ＨＰＦ処理（b）後の信号の積分値とを比較してノック判定をしている。そして、ノック判定時には点火時期を遅角するなどの制御によって、ノック音の発生を抑えると共にエンジンの破壊を防いでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平０６−１５９１２９号公報

【特許文献2】特開平１０−０８９２１６号公報

【特許文献3】特開平１０−１０３２１０号公報

【特許文献4】特開２０１１−１４０８８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、本発明者の更なる研究によると、何れの手法でも、正常燃焼であるにも拘らず、時として、コロナノイズによってノックが発生したと誤判定してしまうことがあった。ここで、コロナノイズは、点火プラグ表面に帯電した電荷が放電することに起因するため放電態様が一様でなく、ノック周波数帯域の振動が同程度の強度で生じる場合には、ノック信号との峻別が困難であった。

【0007】

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、コロナノイズの放電態様に関係なく、確実にノック判定ができる燃焼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】

【0008】

上記の目的を達成するため、本発明は、種々の実験を繰り返した結果、ノック周波数帯域についてノックＢＰＦ処理を実行すると共に、ノック周波数帯域を遮断帯域とする一方で、ノック周波数帯域の上側帯域と下側帯域とを通過帯域とするノイズＢＰＦ処理を実行し、ノックＢＰＦ処理とノイズＢＰＦ処理の処理結果を適宜に平滑化して差分値を採ることで、確実にコロナノイズの影響を排除できることを見出して本発明を完成させた。

【0009】

すなわち、本発明は、一次コイルと二次コイルとを有する点火コイルと、前記一次コイルの通電を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子に点火信号を供給してＯＮ／ＯＦＦ動作させる制御装置と、前記二次コイルの誘起電圧を受けて放電動作をする点火プラグと、内燃機関の燃焼状態を示すイオン電流に比例した検出信号を出力するイオン電流検出回路と、を有して構成され、前記制御装置は、前記スイッチング素子がＯＦＦ状態である所定のデータ解析区間の検出信号について、ノック周波数帯域を通過帯域とするノックＢＰＦ処理を実行するノック抽出手段と、前記データ解析区間の検出信号について、ノック周波数帯域を遮断帯域とする一方でノック周波数帯域の上側帯域と下側帯域とを通過帯域とするノイズＢＰＦ処理を実行するノイズ抽出手段と、前記ノックＢＰＦ処理後の各信号値を、自己の前後に連続する所定個数の信号値に基づいて平滑化する第一平滑手段と、前記ノイズＢＰＦ処理後の各信号値を、自己の前後に連続する所定個数の信号値に基づいて平滑化する第二平滑手段と、前記第一平滑手段と第二平滑手段の演算結果を対比して、その差分値を特定する差分特定手段と、前記差分特定手段が特定する差分値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判定手段と、を設け、前記ノックＢＰＦ処理及びノイズＢＰＦ処理の通過帯域の設計特性を、ＢＰＦの中心周波数における通過特性の２０％位置で評価した場合に、前記ノックＢＰＦ処理及びノイズＢＰＦ処理の周波数帯域は、ノックＢＰＦの通過帯域の両端にノイズＢＰＦの通過帯域が重複する程度に近接して設けられている。

【0010】

本発明を自動車エンジンに適用する場合に、本発明の制御装置は、必ずしもＥＣＵ（Engine Control Unit）単独を意味せず、ＥＣＵの制御下で動作する専用コンピュータ回路、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）回路なども含んだ概念である。

【0011】

本発明では、ノックＢＰＦ処理、及び／又は、ノイズＢＰＦ処理の通過帯域（設計上の周波数特性における通過帯域）は、便宜上、ＢＰＦ中心周波数に対する２０％フィルタゲイン位置で評価される。そして、通過帯域をこのようにした定義した場合、ノックＢＰＦの通過帯域を４ｋＨｚ以下の狭帯域に設定する。

【0012】

また、このような狭帯域のノックＢＰＦ処理に対応して、ノックＢＰＦの通過帯域の両端に重複する程度に、ノイズＢＰＦの通過帯域を近接させるのが好ましい。そして、３つの通過帯域を互いに近接させることによって、微弱なコロナノイズであっても、その影響も排除することができる。図１（ａ）は、実施例におけるノックＢＰＦ処理及びノイズＢＰＦ処理の通過帯域の設計特性を図示したものである。

【0013】

この実施例の場合には、ノックＢＰＦの中心周波数は８ｋＨｚである。また、ノイズＢＰＦの下側と上側の中心周波数は、各々、５．５ｋＨｚと１０．５ｋＨｚに設定されている。そして、ノックＢＰＦの通過帯域は、６．５ｋＨｚ〜９．５ｋＨｚ、ノイズＢＰＦの通過帯域は、下側領域で４ｋＨｚ〜７ｋＨｚ、上側領域で９ｋＨｚ〜１２ｋＨｚとなっている（図１（ｂ）参照）。すなわち、実施例では、ノックＢＰＦ及びノイズＢＰＦの通過帯域は、全て３ｋＨｚであり、ノックＢＰＦの通過帯域の両端に、ノイズＢＰＦの通過帯域が０．５ｋＨｚ重複している。

【0014】

なお、実施例では、単一の処理（ノイズＢＰＦ処理）で、図１（ａ）に示す処理を実現しているが、必ずしも限定されず、２回の処理に分けて、下側領域のＢＰＦ処理と上側領域のＢＰＦ処理とを繰り返しても良い。

【0015】

本発明において、第一平滑手段と第二平滑手段の演算結果を対比して特定される差分値は、好ましくは、第一平滑手段の平滑化処理後の信号値Ｄ１（ｉ）と、第二平滑手段の平滑化処理後の信号値Ｄ２（ｉ）とのレベル差（差分値）を、時間軸上で累積して算出されるべきである。

【0016】

本発明では、ノイズＢＰＦ処理における下側と上側の通過帯域は、ノックＢＰＦ処理の通過帯域に近接して設定するのが好適であるが、更に好ましくは、下側の通過帯域の中心周波数ＦＬは、ノック周波数帯域の中心周波数Ｆ０［ｋＨｚ］の０．６＊Ｆ０〜０．８＊Ｆ０に設定されるべきである。この場合、ノイズＢＰＦ処理における上側の通過帯域の中心周波数ＦＨは、ＦＨ＝２＊Ｆ０−ＦＬに設定するのが好ましい。

【0017】

因みに、本実施例では、ノックＢＰＦの中心周波数Ｆ０が８ｋＨｚ、下側ノイズＢＰＦの中心周波数ＦＬが５．５ｋＨｚであり、ＦＬ＝０．６９＊Ｆ０程度に設定されている。また、上側ノイズＢＰＦの中心周波数ＦＨは１０．５ｋＨｚであり、ＦＨ＝２＊Ｆ０−ＦＬの関係式に適合している。

【0018】

ところで、３つのＢＰＦの通過帯域を狭帯域として、互いに近接させるには、各々、通過帯域の両端が急峻な周波数特性を採るのが望ましく、このような周波数特性を実現するには、各ＢＰＦ処理は、３０次以上６５次以下の次数Ｍを有するＦＩＲフィルタで構成するのが好適である。

【0019】

前記所定個数の信号値は、ＦＩＲフィルタの次数Ｍに対して、Ｍ＊（０．７５〜１．２５）個の信号値であり、自己の前後の個数が同数であるのが更に好適である。

【0020】

因みに、実施例では、ＢＰＦフィルタの次数が５３次であるので、第一平滑手段は、時間軸前方の２８個のデータと、時間軸後方の２８個のデータに、自らを加えた５７個のデータを平滑化して自らのデータに置き換えている。また、第二平滑手段では、時間軸前方の２４個のデータと、時間軸後方の２４個のデータに、自らを加えた４９個のデータを平滑化して自らのデータに置き換えている。

【0021】

この程度の範囲で平滑化することで、微細レベルのランダムノイズの影響を確実に排除することができ、ノック信号の精密な抽出が可能となることは実験的に確認している。

【0022】

また、微弱なノック信号を読み落とすことなく取得してノック検出精度を上げるには、３０ｋＨｚより高いサンプリング周波数で検出信号を取得するのが好適である。

【0023】

なお、ノイズＢＰＦ処理における上側領域と下側領域の通過帯域幅は、設計値として同一幅に設定するのが効果的であり、第一平滑手段及び第二平滑手段による平滑化処理は、各ＢＰＦ処理後の信号値を、所定時間範囲の中央値（median）で置き換えるメディアン処理とするのが好適である。この場合、中央値は、各ＢＰＦ処理後の信号値を、その絶対値で評価して抽出するのが好適である。また、本発明のデータ解析区間は、内燃機関の着火動作が終了して熱発生が本格化したことを示す検出信号の第二ピークの位置と、その後方の領域とを含んで、運転状態毎に予め設定されるのが検出性能を上げる意味で好適である。

【発明の効果】

【0024】

上記した本発明によれば、コロナノイズの放電態様に関係なく、確実にノック判定ができる燃焼制御装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】実施例で使用するＢＰＦ処理の周波数特性を説明する図面である。

【図2】実施例に係る燃焼制御装置の構成を示す回路図である。

【図3】燃焼制御装置の動作を説明するタイムチャートである。

【図4】燃焼制御装置の動作を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、実施例について更に詳細に説明する。図２は、実施例に係る燃焼制御装置ＤＥＴを示す回路図であり、図３は、燃焼制御装置ＤＥＴ各部の概略波形を示すタイムチャートである。

【0027】

図２に示す通り、この燃焼制御装置ＤＥＴは、内燃機関の電子制御ユニットたるＥＣＵ（Engine Control Unit）と、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２からなる点火コイルＣＬと、ＥＣＵから受ける点火パルスＰＬＳに基づく遷移動作によって一次コイルＬ１の電流ｉｃ１をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子Ｑと、二次コイルＬ２の誘起電圧を受けて放電動作をする点火プラグＰＧと、イオン信号検出回路ＩＯＮと、を中心に構成されている。

【0028】

イオン信号検出回路ＩＯＮの出力電圧Ｖｏは、ＥＣＵのＡ／Ｄコンバータ（不図示）に供給され、デジタルレベルのイオン信号としてＥＣＵのメモリに記憶される。ここで、イオン信号検出回路ＩＯＮの出力電圧Ｖｏは、点火パルスＰＬＳの立下りタイミングからイオン電流が消滅するまでのデータ取得区間において取得される。そして、全データが取得された後で、運転状態毎に決定されているデータ解析区間ＷＩＮにおいて、後述するノックＢＰＦ処理やノイズＢＰＦ処理が実行される。

【0029】

そのため、ＥＣＵには、解析開始位置Ａから解析終了位置Ｃに至るデータ解析区間ＷＩＮを、運転状態毎に特定する参照テーブルＴＢＬが設けられている。なお、運転状態は、例えば、エンジンの吸気管圧力と、エンジンの回転数で特定され、これらを検索パラメータとして参照テーブルＴＢＬを検索することで、データ解析区間ＷＩＮが特定される。

【0030】

内燃機関が正常に燃焼している場合には、イオン電流は第一ピークを示した後、上死点ＴＤＣの手前で減少して再び増加し、燃焼圧が最大となるクランク角の近傍で最大となり、イオン電流の第二ピークを示す。ここで、第一ピーク付近の波形は、燃焼開始時のケミカルイオンの挙動を示し、第二ピーク付近の波形は、燃焼開始後の熱発生により発生するサーマルイオンの挙動を示していると思われる。

【0031】

そこで、本実施例では、解析開始位置Ａが、イオン電流の第二ピーク位置の少し手前の位置となるよう、また、解析終了位置Ｃが、燃焼反応が完了した位置となるよう実験的に特定されて、ＥＣＵの参照テーブルＴＢＬに規定されている。

【0032】

以下、回路構成について詳述すると、スイッチング素子Ｑは、ここではＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が使用されている。そして、スイッチング素子Ｑのコレクタ端子は、一次コイルＬ１を経由してバッテリ電圧ＶＢを受けており、エミッタ端子は、グランドに接続されている。

【0033】

イオン信号検出回路ＩＯＮは、電流検出回路として機能するＯＰアンプＡＭＰを中心に構成され、コンデンサＣ１、ツェナーダイオードＺＤ、ダイオードＤ１，Ｄ２、抵抗Ｒ１〜Ｒ３を有して構成されている。コンデンサＣ１とツェナーダイオードＺＤの並列回路によって、イオン電流検出時のバイアス電圧が生成される。

【0034】

二次コイルＬ２の高圧端子は、点火プラグＰＧに接続され、低圧端子は、前記バイアス電圧を生成するコンデンサＣ１及びツェナーダイオードＺＤの並列回路に接続されている。そして、コンデンサＣ１及びツェナーダイオードＺＤの並列回路は、ダイオードＤ１を通して、グランドに接続されている。図示の通り、ダイオードＤ１のカソード端子がグランドに接続されている。

【0035】

一方、ダイオードＤ１のアノード端子は、電流制限抵抗Ｒ１を経由してＯＰアンプの反転入力端子（−）に接続されている。そして、ＯＰアンプＡＭＰの反転入力端子（−）と出力端子の間に、電流検出抵抗Ｒ２が接続され、出力端子のグランド間には、負荷抵抗Ｒ３が接続されている。また、ＯＰアンプの非反転端子（＋）は、グランドに接続され、反転端子（−）には、ダイオードＤ２のカソード端子が接続されている。なお、ダイオードＤ２のアノード端子はグランドに接続されている。

【0036】

上記した構成の燃焼制御装置ＤＥＴでは、タイミングＴ０において、点火パルスＰＬＳがＨレベルからＬレベルに変化すると、二次コイルＬ２に誘起される高電圧によって点火プラグＰＧが放電する。この放電電流は、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→コンデンサＣ１→ダイオードＤ１の経路で流れるので、コンデンサＣ１は、ツェナーダイオードＺＤの降伏電圧により規定される電圧値に充電される。

【0037】

点火プラグＰＧの放電によって燃焼室の混合気が着火されると、その後、急速に燃焼反応が進行するが、イオン電流ｉは、電流検出抵抗Ｒ２→電流制限抵抗Ｒ１→コンデンサＣ１→二次コイルＬ２→点火プラグＰＧの経路で流れる。したがって、イオン信号検出回路ＩＯＮの出力電圧Ｖｏは、Ｖｏ＝Ｒ２＊ｉとなり、イオン電流ｉに比例した値となる。

【0038】

続いて、燃焼制御装置ＤＥＴの動作内容について、図４のフローチャートに基づいて説明する。

【0039】

ＥＣＵは、各点火サイクル毎に、点火パルスＰＬＳを立下げて（Ｔ０）、一次コイルＬ１の電流を遮断状態にした後、データ取得区間について、イオン信号検出回路ＩＯＮの出力電圧Ｖｏを、デジタル変換してイオン電流の検出信号ＳＧ（ｉ）としてメモリに記憶する（ＳＴ１）。

【0040】

サンプリング周波数は、特に限定されないが、この実施例では、精密なノック判定を実現するべく５０ｋＨｚに設定されている。なお、データ取得区間は、燃焼反応が確実に完了するタイミングで終了するが、この終期は、運転状態に対応して予め実験的に決定されている。

【0041】

ステップＳＴ１の処理で取得される検出信号ＳＧ（ｉ）は、ノック信号が重畳されて異常燃焼状態の挙動を示す場合と、ノック信号が重畳されることなく正常燃焼状態の挙動を示す場合とがある。また、ノック信号とは別に、燃焼状態の適否に拘らず、ノック信号と区別困難なコロナノイズなどが重畳されている場合もある。しかし、本実施例の構成によれば、ノック信号だけを特異的に取得して燃焼状態を正しく判定することができる。

【0042】

ステップＳＴ１の処理が終われば、次に、参照テーブルＴＢＬを参照して、その時々の運転状態に対応する解析区間ＷＩＮ＝［Ａ，Ｃ］について、解析開始位置Ａと解析終了位置Ｃを特定し、解析区間ＷＩＮについて、ノック周波数を通過帯域とするノックＢＰＦ処理を実行する（ＳＴ２）。

【0043】

本実施例の場合には、ノック周波数は、予め実験的に８ｋＨｚであると特定されており、ノックＢＰＦ処理の中心周波数８ｋＨｚに対する２０％フィルタゲイン位置を、ノックＢＰＦ処理の帯域幅と定義すると、帯域幅の設計値は、図１（ａ）に示す通り、６．５ｋＨｚ〜９．５ｋＨｚの３ｋＨｚとなる。なお、実施例では、上記した周波数特性を実現するべく、窓関数法によるフィルタ設計手法をとっており、具体的には、ハミング窓を使用して、５３次（＝２＊Ｘ＋１）のＦＩＲデジタルフィルタ係数を特定している。このデジタルフィルタは、そのインパルス応答ｈ（ｎ）が、左右対称ｈ｛（Ｘ＋ｍ）｝＝ｈ｛（Ｘ−ｍ）｝（但し、ｍ＝０，１，・・・，Ｘ）であり、Ｘ＝２６である。

【0044】

ステップＳＴ２のノックＢＰＦ処理が終われば、次に、ノックＢＰＦ処理後のデータＳＧ１（ｉ）の絶対値ＡＢＳ（ＳＧ１（ｉ））について、第一平滑化処理としてノック・メディアン処理を実行する（ＳＴ３）。本実施例のノック・メディアン処理では、ノックＢＰＦ処理後の全てのデータＳＧ１（ｉ）が、所定の時間幅Ｄ（自己を含んだ前後５７個の時間幅）の絶対値データ列ＡＢＳ（ＳＧ１（ｉ−２８））・・・ＡＢＳ（ＳＧ１（ｉ＋２８））の中央値Ｄ１（ｉ）に置き換えられる。

【0045】

すなわち、本実施例のノック・メディアン処理では、各データＳＧ１（ｉ）に先行する２８点と、各データＳＧ１（ｉ）に続く２８点と、自己データＳＧ１（ｉ）とを含んだ時間幅Ｄの５７個のデータ（絶対値ＡＢＳ）の中央値Ｄ１（ｉ）が特定され、各データＳＧ１（ｉ）が中央値Ｄ１（ｉ）に変換されることで平滑化される。なお、本実施例のサンプリング周期は、２０μＳ（＝１／５０ｋＨｚ）であるので、ノック・メディアン処理の時間幅Ｄは、５７×２０＝１１４０μＳとなる。

【0046】

ステップＳＴ３の処理が終われば、次に、ノック周波数帯域を減衰帯域とする一方で、ノック周波数帯域の上側領域と下側領域を通過帯域とするノイズＢＰＦ処理を実行する（ＳＴ４）。図１（ａ）に示す通り、実施例のノイズＢＰＦ処理は、フィルタゲイン＝１の中心周波数（５．５ｋＨｚ、１０．５ｋＨｚ）を２つ設けた双峰特性を有しており、双峰特性の通過帯域の間に、フィルタゲイン２０％以下の減衰領域を設けている。

【0047】

実施例の場合、図１（ａ）に示す双峰特性の通過帯域は、６．５ｋＨｚ〜９．５ｋＨｚを通過帯域とする下側ＢＰＦと、９ｋＨｚ〜１２ｋＨｚを通過帯域とする上側ＢＰＦとを組合せて構成されて、上側及び下側とも通過帯域幅を３ｋＨｚとしている。このような構成を採ることで、図１（ｂ）に示すような、低レベルで広帯域になだらかに延びるスペクトル分布を示すコロナノイズについても、その成分を確実に取得できることになる。

【0048】

なお、図１（ｂ）に示すスペクトル分布は、多数のコロナノイズの実測データの一例であり、他の実測データは、低レベルで広帯域になだらかに延びる点では共通するものの、具体的なスペクトル形状は全く相違している。したがって、ノック周波数帯域を遮断帯域とすると共にノック周波数帯域の上側帯域と下側帯域とを通過帯域とする本実施例のノイズＢＰＦ処理の意義は大きい。

【0049】

そして、実施例では、図１（ａ）に示すノイズＢＰＦの周波数特性を実現するべく、窓関数法によるフィルタ設計手法をとっており、ハミング窓を使用して、５３次（＝２＊Ｘ＋１）のＦＩＲデジタルフィルタ係数を特定している。このデジタルフィルタも、そのインパルス応答ｈ（ｎ）が、左右対称ｈ｛（Ｘ＋ｍ）｝＝ｈ｛（Ｘ−ｍ）｝（但し、ｍ＝０，１，・・・，Ｘ）であり、Ｘ＝２６である。

【0050】

以上のノイズＢＰＦ処理（ＳＴ４）が終われば、続いて、ノイズＢＰＦ処理後のデータＳＧ２（ｉ）の絶対値ＡＢＳ（ＳＧ２（ｉ））について、第二平滑化処理としてノイズ・メディアン処理を実行する（ＳＴ５）。このノイズ・メディアン処理は、ノック・メディアン処理と類似の手法であり、ノイズＢＰＦ処理後の全てのデータＳＧ２（ｉ）が、自己を含んだ前後４９個の時間幅Ｄの絶対値データ列ＡＢＳ（ＳＧ２（ｉ−２４））・・・ＡＢＳ（ＳＧ２（ｉ＋２４））の中央値Ｄ２（ｉ）に置き換えられる。

【0051】

次に、ステップＳＴ３のノック・メディアン処理の結果データＤ１（ｉ）と、ステップＳＴ５のノイズ・メディアン処理の結果データＤ２（ｉ）とを、時間軸上に対比して、Ｄ１（ｉ）＞Ｄ２（ｉ）なる場合には、２つのメディアン処理の結果データの差分値Ｄ１（ｉ）−Ｄ２（ｉ）を累積する（ＳＴ６）。この差分累積処理ＳＵＭ＝Σ（Ｄ１（ｉ）−Ｄ２（ｉ））によって、コロナノイズなどの影響が排除されたノック情報ＳＵＭが抽出される。

【0052】

なお、ノック・メディアン処理及びノイズ・メディアン処理は、何れもＢＰＦ処理後のデータの絶対値について実行されているので、累積演算ＳＵＭ＝ΣＤ（ｉ）−Ｄ２（ｉ）において、各結果データＤ１（ｉ），Ｄ２（ｉ）は、必ず正の値を示す。

【0053】

続いて、解析区間［Ａ，Ｃ］の検出信号ＳＧ（ｉ）について、その評価値Ｘを特定する（ＳＴ７）。評価値Ｘの具体的な特定手法は、特に限定されないが、例えば、解析区間ＷＩＮの検出信号ＳＧ（ｉ）について、その時間軸上の積分値を算出するか、或いは、イオン電流の第二ピーク位置の検出信号値ＰＫ（イオンピーク値）を特定して評価値Ｘとする。

【0054】

そして、ステップＳＴ７の処理で特定された評価値Ｘを、判定式Ａ＊Ｘ＋Ｂに代入し、この判定式への代入結果と、ステップＳＴ６で算出された累積値ＳＵＭとを対比する（ＳＴ８）。ここで、判定式は、評価値Ｘがノック発生を意味しているか否かを規定する一次式であり、評価値Ｘについてのノック判定の判定閾値を意味する。この判定式Ａ＊Ｘ＋Ｂにおいて、定数Ａ，Ｂは、予め実験的に特定されおり、差分値Ｄ１（ｉ）−Ｄ２（ｉ）の累積値ＳＵＭが大きく、ＳＵＭ＞Ａ＊Ｘ＋Ｂとなる場合にはノック発生と判定される。

【0055】

そして、ノック発生時には、次回の点火サイクルでは点火時期を遅角させるなどの燃焼制御を実行することで内燃機関の破損を防止する（ＳＴ１０）。

【0056】

以上の通り、この実施例では、第一平滑化処理と第二平滑化処理の処理結果Ｄ１（ｉ），Ｄ２（ｉ）の差分値を累積演算Σ（Ｄ１（ｉ）−Ｄ２（ｉ））することでコロナノイズなどの影響を排除して特異的にノック発生を判定している。

【0057】

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、具体的な記載内容は、特に本発明を限定するものではない。例えば、実施例では、イオン信号検出回路として、最も簡易な回路構成を例示したが、より複雑な回路構成と採っても良いのは勿論である。

【符号の説明】

【0058】

Ｌ１ 一次コイル
Ｌ２ 二次コイル
ＣＬ 点火コイル
Ｑ スイッチング素子
ＥＣＵ 制御装置
ＰＧ 点火プラグ
ＩＯＮ イオン信号検出回路
ＳＴ２ ノックＢＰＦ手段
ＳＴ４ ノイズＢＰＦ手段
ＳＴ３ 第一平滑手段
ＳＴ５ 第二平滑手段
ＳＴ６ 差分特定手段
ＳＴ７〜ＳＴ８ 判定手段

【図2】

【図3】

【図4】

【図1】