特許 7452089 ノック判定装置及びノック制御装置

(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】

(24)【登録日】2024-03-11

(45)【発行日】2024-03-19

(54)【発明の名称】ノック判定装置及びノック制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20240312BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 368A

G01H17/00 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020030926

(22)【出願日】2020-02-26

(65)【公開番号】P2021134709

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-08-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】土屋 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 雅徳

(72)【発明者】

【氏名】田中 攻

(72)【発明者】

【氏名】西垣 和浩

【審査官】戸田 耕太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２２７４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３６４４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３３６６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２９４２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０７０１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ４５／００

Ｇ０１Ｈ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関（９０）の各燃焼サイクル内の膨張行程内における所定のクランクアングルの期間としての各単位期間（Ｇ）に、前記内燃機関に発生する振動を検出する検出部（２９）と、検出された前記振動の所定周波数帯成分の振動波形に基づいて、ノックの有無についてのノック判定を行うノック判定部（３５）とを有する、ノック判定装置（９５）において、
前記振動波形に含まれている所定の各一連の振動の波形を個別波形（Ｗｏ）として、
同一の前記単位期間内の前記振動波形に複数の前記個別波形が含まれる際に、各前記個別波形が終了したか否か判定する終了判定部（３４）と、
各前記個別波形の特徴（Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅ）として、前記個別波形において振動強度が最初に所定の第１閾値を上回った点である開始点（Ｐｓ）と、前記個別波形において振動強度が最大となる点である最大点（Ｐｍ）と、前記個別波形において振動強度が最後に前記第１閾値を下回った点である終了点（Ｐｅ）とを抽出する特徴抽出部（３３）と、を有し、
前記終了判定部は、前記振動波形の振動強度が所定の第１閾値（Ｙ１）を上回った状態から前記第１閾値を下回ってから、その下回った状態が所定の終了判定時間（Ｘｆ）以上継続したことを条件に、一の前記個別波形が終了したと判定し、
前記ノック判定部は、前記特徴抽出部により前記特徴が抽出され且つ前記終了判定部により終了したと判定された各前記個別波形について、前記開始点から前記最大点までの時間である増加時間（Ｔｓ）が所定の増加時間閾値（Ｘｓ）よりも小さく、且つ前記最大点から前記終了点までの時間である減衰時間（Ｔｅ）が所定の減衰時間閾値（Ｘｅ）よりも大きいことを条件にノック有と判定し、
前記振動の所定周波数帯成分は、所定の下限周波数以上且つ所定の上限周波数以下の振動であり、前記終了判定時間は、前記下限周波数の逆数以上且つ前記逆数の２倍以下の長さの時間である、ノック判定装置。

【請求項2】

内燃機関（９０）の各燃焼サイクル内の膨張行程内における所定のクランクアングルの期間としての各単位期間（Ｇ）に、前記内燃機関に発生する振動を検出する検出部（２９）と、検出された前記振動の所定周波数帯成分の振動波形に基づいて、ノックの有無についてのノック判定を行うノック判定部（３５）とを有する、ノック判定装置（９５）において、
前記振動波形に含まれている所定の各一連の振動の波形を個別波形（Ｗｏ）として、
同一の前記単位期間内の前記振動波形に複数の前記個別波形が含まれる際に、各前記個別波形が終了したか否か判定する終了判定部（３４）と、
各前記個別波形の特徴（Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅ）として、前記個別波形において振動強度が最初に所定の第１閾値を上回った点である開始点（Ｐｓ）と、前記個別波形において振動強度が最大となる点である最大点（Ｐｍ）と、前記個別波形において振動強度が最後に前記第１閾値を下回った点である終了点（Ｐｅ）とを抽出する特徴抽出部（３３）と、を有し、
前記終了判定部は、前記振動波形の振動強度が所定の第１閾値（Ｙ１）を上回った状態から前記第１閾値を下回ってから、その下回った状態が所定の終了判定時間（Ｘｆ）以上継続したことを条件に、一の前記個別波形が終了したと判定し、
前記ノック判定部は、前記特徴抽出部により前記特徴が抽出され且つ前記終了判定部により終了したと判定された各前記個別波形について、前記最大点における振動強度である最大強度（Ｖ）を前記開始点から前記最大点までの時間である増加時間（Ｔｓ）で割った増加率（Ｖ／Ｔｓ）が所定の増加率閾値（Ｚｓ）よりも大きく、且つ前記最大強度を前記最大点から前記終了点までの時間である減衰時間（Ｔｅ）で割った減衰率（Ｖ／Ｔｅ）が所定の減衰率閾値（Ｚｅ）よりも小さいことを条件にノック有と判定し、
前記振動の所定周波数帯成分は、所定の下限周波数以上且つ所定の上限周波数以下の振動であり、前記終了判定時間は、前記下限周波数の逆数以上且つ前記逆数の２倍以下の長さの時間である、ノック判定装置。

【請求項3】

前記特徴抽出部は、前記個別波形における振動強度の最大値が第２閾値（Ｙ２）よりも大きいことを条件に、当該個別波形の前記特徴を抽出する、請求項１又は２に記載のノック判定装置。

【請求項4】

前記特徴抽出部は、前記個別波形における振動強度の最大値が前記第１閾値よりも大きい第２閾値（Ｙ２）よりも大きいことを条件に、当該個別波形の前記特徴を抽出する、請求項１又は２に記載のノック判定装置。

【請求項5】

前記特徴抽出部は、前記特徴の抽出作業として、前記個別波形の仮特徴としての前記特徴の抽出作業と、前記個別波形の前記仮特徴を前記個別波形の前記特徴に確定する作業とを行うものであり、
前記終了判定部により一の前記個別波形が終了したと判定されたことを条件に、前記特徴抽出部は、前記一の個別波形の前記仮特徴を前記個別波形の前記特徴に確定すると共に、次の前記個別波形の前記仮特徴としての前記特徴の抽出作業を開始する、請求項１～４のいずれか１項に記載のノック判定装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載のノック判定装置（９５）と、前記ノック判定部によりノック有と判定された際に、前記ノックを抑える制御を行うノック制御部（３６）とを有するノック制御装置（９６）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関におけるノックの有無についてのノック判定を行うノック判定装置、及びそのノック判定の結果に基づきノックを抑える制御を行うノック制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ノック判定装置の中には、検出部とノック判定部とを有するものがある。検出部は、内燃機関の各燃焼サイクル内の所定期間に、内燃機関に発生する振動を検出する。ノック判定部は、その検出された振動の所定周波数帯成分の振動波形の特徴が、ノック波形の特徴か否かに基づいてノック判定を行う。そして、そのようなノック判定装置を示す文献としては、次の特許文献１がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－３３６６０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のノック判定装置では、所定期間内に複数のノイズが発生した場合、それら複数のノイズによる振動波形の全体一纏めの特徴が、ノック波形の特徴か否かに基づいてノック判定を行うことになる。そのため、複数のノイズによる振動波形であるにも関わらず、その振動波形の特徴を一のノック波形の特徴と誤判定してしまうおそれがある。また、所定期間内にノイズとノックとの双方が発生した場合、それらノイズとノックとの双方による振動波形の全体一纏めの特徴が、ノック波形の特徴か否かに基づいてノック判定を行うことになる。そのため、ノイズとノックとの双方による振動波形であるにも関わらず、その振動波形の特徴を、一のノイズ波形の特徴と誤判定してしまうおそれがある。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数のノイズによる振動波形の特徴を、一のノック波形の特徴と誤判定したり、ノイズとノックとの双方による振動波形の特徴を、一のノイズ波形の特徴と誤判定したりするのを抑制して、ノック判定の精度を向上させることを、主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のノック判定装置は、検出部とノック判定部とを有する。前記検出部は、内燃機関の各燃焼サイクル内の所定期間に、前記内燃機関に発生する振動を検出する。前記ノック判定部は、検出された前記振動の所定周波数帯成分の振動波形に基づいて、ノックの有無についてのノック判定を行う。

【0007】

以下では、前記振動波形に含まれている所定の各一連の振動の波形を個別波形とする。ノック判定は、各前記個別波形の終了部を判定して前記個別波形どうしの境を認識する終了判定部と、前記境の認識に基づいて各前記個別波形の特徴の抽出作業を行う特徴抽出部と、を有する。そして、前記ノック判定部は、前記特徴抽出部により前記特徴が抽出された各前記個別波形について当該特徴がノック波形の特徴か否かを判定し、いずれかの前記個別波形の特徴が前記ノック波形の特徴と判定されることを条件にノック有と判定する。

【0008】

本発明によれば、振動波形に含まれているいずれかの個別波形の特徴がノック波形の特徴と判定されることを条件に、ノック有と判定されることになる。そのため、振動波形の全体一纏めの特徴がノック波形の特徴か否かに基づいてノック判定を行う場合に比べて、複数のノイズによる振動波形を一のノック波形と誤判定したり、ノイズとノックとの双方による振動波形を一のノイズ波形と誤判定したりするのを抑制できる。そのため、ノック判定の精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態のノック判定装置及びその周辺を示す概略図

【図2】ノック判定装置及びその周辺を示すブロック図

【図3】複数の個別波形を含む振動波形の例を示すグラフ

【図4】特徴が抽出された個別波形の例を示すブラフ

【図5】ノック判定装置による制御を示すフローチャート

【図6】そのフローに伴う各パラメータの変化を示すタイムチャート

【図7】複数のノイズによる振動波形を示すグラフ

【図8】ノイズとノックとの双方による振動波形を示すグラフ

【図9】第２実施形態において、特徴が抽出された個別波形の例を示すブラフ?

【発明を実施するための形態】

【0010】

次に本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できる。

【0011】

［第１実施形態］
図１は、本実施形態のノック判定装置９５及びノック制御装置９６が設置されている内燃機関９０を示す断面図である。内燃機関９０は、エンジンブロック１１、ピストン１２、吸気バルブ１３、排気バルブ１４等を有する。内燃機関９０に対しては、電子スロットル４１、インジェクタ４２、点火コイル４３及びそれらを制御するＥＣＵ３０等が設置されている。

【0012】

ＥＣＵ３０は、運転者からの速度要求を、アクセルセンサ２１を介して入力する。その入力に基づいて、空気量や燃料噴射量や点火タイミング等を制御する。具体的には、電子スロットル４１を制御することにより空気量を制御し、インジェクタ４２を制御することにより燃料噴射量を制御し、点火コイル４３を制御することにより点火タイミングを制御する。

【0013】

エンジンブロック１１には、検出部２９が設置されている。その検出部２９は、内燃機関９０の各燃焼サイクル内における所定期間であるゲート期間Ｇに、内燃機関９０に発生する振動を検出する。ゲート期間Ｇは、内燃機関９０にノックが発生した際にそのノックによる振動が発生する期間であり、具体的には、例えば、膨張行程内における所定の６０ＣＡ（クランクアングル）の期間である。

【0014】

図２は、ノック判定装置９５及びノック制御装置９６を示すブロック図である。ＥＣＵ３０は、デジタル変換部３１と、バンドパスフィルタ３２と、特徴抽出部３３と、終了判定部３４と、ノック判定部３５と、ノック制御部３６とを有する。

【0015】

そして、検出部２９とデジタル変換部３１とバンドパスフィルタ３２と特徴抽出部３３と終了判定部３４とノック判定部３５とが、ノック判定装置９５を構成している。そのノック判定装置９５とノック制御部３６とが、ノック制御装置９６を構成している。

【0016】

検出部２９は、ゲート期間Ｇにおいて内燃機関９０に発生した振動をアナログ信号で検出する。デジタル変換部３１は、そのアナログ信号をデジタル変換する。バンドパスフィルタ３２は、そのデジタル変換された振動情報における振動波形から、所定周波数帯（例えば、１４ｋＨｚ程度±１ｋＨｚ）成分を抽出する。具体的には、バンドパスフィルタ３２は、所定の下限周波数（例えば、１４ｋＨｚ程度－１ｋＨｚ）以上、且つ所定の上限周波数（例えば、１４ｋＨｚ程度＋１ｋＨｚ）以下の振動を抽出することにより、上記の所定周波数帯の振動を抽出する。

【0017】

以下では、バンドパスフィルタ３２により抽出された振動の振動波形に含まれている所定の各一連の振動の波形を、「個別波形Ｗｏ」という。終了判定部３４は、各個別波形Ｗｏの終了部を判定して個別波形Ｗｏどうしの境を認識する。特徴抽出部３３は、その境の認識に基づいて各個別波形Ｗｏの特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅの抽出作業を行う。

【0018】

具体的には、特徴抽出部３３は、まず、一の個別波形Ｗｏの仮特徴の抽出作業を行う。そして、終了判定部３４により当該一の個別波形Ｗｏが終了したと判定されたことを条件に、特徴抽出部３３は、当該一の個別波形Ｗｏの仮特徴を正式な特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅとして確定すると共に、次の個別波形Ｗｏの仮特徴の抽出作業を開始する。すなわち、その正式な確定により、特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅが正式に抽出される。すなわち、特徴抽出部３３は、個別波形Ｗｏの特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅの抽出作業として、個別波形Ｗｏの仮特徴の抽出作業と、その仮特徴を正式な特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅに確定する作業とを行う。

【0019】

ノック判定部３５は、特徴が抽出された各個別波形Ｗｏについて当該特徴がノック波形の特徴か否かを判定する。そして、ノック判定部３５は、いずれかの個別波形Ｗｏの特徴がノック波形の特徴と判定されることを条件にノック有と判定する。他方、いずれの個別波形Ｗｏの特徴もノック波形の特徴と判定されない場合には、ノック無と判定する。

【0020】

ノック制御部３６は、ノック判定部３５によりノック有と判定されない限りは、ＥＣＵ３０が内燃機関９０を通常の点火タイミングで制御することを許容する通常制御を行う。他方、ノック判定部３５によりノック有と判定された際には、ノック制御部３６は、点火タイミングを通常制御の場合に比べて遅らせるノック抑制制御を行う。

【0021】

図３は、複数の個別波形Ｗｏを含む振動波形の例を示すグラフである。グラフの横軸は時間を示し、グラフの縦軸は振動強度を示している。

【0022】

特徴抽出部３３は、個別波形Ｗｏの仮特徴として、仮開始点と仮最大点と仮終了点とを抽出する。そして、終了判定部３４により一の個別波形Ｗｏが終了したと判定されたことを条件に、その一の個別波形Ｗｏの仮開始点と仮最大点と仮終了点とを、それぞれ正式な開始点Ｐｓと最大点Ｐｍと終了点Ｐｅとして確定する。以下では、仮開始点と仮最大点と仮終了点とを「仮３点」といい、開始点Ｐｓと最大点Ｐｍと終了点Ｐｅとを「３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅ」という。仮３点の抽出作業及びそれらを正式な３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅに確定する作業については後述する。

【0023】

開始点Ｐｓは、個別波形Ｗｏにおいて振動強度が最初に第１閾値Ｙ１を上回った点である。最大点Ｐｍは、振動強度が第１閾値Ｙ１よりも大きい第２閾値Ｙ２よりも大きく、且つ個別波形Ｗｏにおいて振動強度が最大となる点である。よって、個別波形Ｗｏにおいて振動強度が最大となる点が第２閾値Ｙ２よりも小さい場合には、その個別波形Ｗｏについては最大点Ｐｍが抽出されない。それにより、その個別波形Ｗｏについては、その特徴がノック波形の特徴か否か判定されることなく、事実上ノック波形ではないものとみなされる。終了点Ｐｅは、個別波形Ｗｏにおいて振動強度が最後に第１閾値Ｙ１を下回った点である。

【0024】

終了判定部３４は、振動強度が第１閾値Ｙ１を上回った状態から第１閾値Ｙ１を下回ってから、その下回った状態が所定の終了判定時間Ｘｆ以上継続したことを条件に、一の個別波形Ｗｏが終了したと判定する。その終了判定時間Ｘｆは、バンドパスフィルタ３２により抽出される振動、すなわち終了判定部３４で扱う振動の下限周波数（例えば、１４ｋＨｚ程度－１ｋＨｚ）の逆数（この場合、７５μｓ程度）以上且つその逆数の２倍（この場合、１５０μｓ程度）以下の長さの時間（例えば９０μｓ程度）である。この下限周波数の逆数は、一振動周期の上限に相当する。よって、終了判定時間Ｘｆは、終了判定部３４で扱う振動の一振動周期の上限以上且つその上限の２倍以下の長さの時間である。

【0025】

図４は、特徴抽出部３３により３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅが抽出された個別波形Ｗｏの例を示すグラフである。以下では、開始点Ｐｓから最大点Ｐｍまでの時間を「増加時間Ｔｓ」とし、最大点Ｐｍから終了点Ｐｅまでの時間を「減衰時間Ｔｅ」とする。３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅは、個別波形Ｗｏの一次的特徴に相当し、増加時間Ｔｓ及び減衰時間Ｔｅは、個別波形Ｗｏの二次的特徴に相当する。

【0026】

ノック判定部３５は、図４（ａ）に示すように、個別波形Ｗｏの増加時間Ｔｓが所定の増加時間閾値Ｘｓよりも小さく、且つ個別波形Ｗｏの減衰時間Ｔｅが所定の減衰時間閾値Ｘｅよりも大きいことを条件に、その個別波形Ｗｏをノック波形と判定する。他方、図４（ｂ）に示すように、個別波形Ｗｏの増加時間Ｔｓが増加時間閾値Ｘｓよりも大きい場合や、図４（ｃ）に示すように、個別波形Ｗｏの減衰時間Ｔｅが減衰時間閾値Ｘｅよりも小さい場合は、その個別波形Ｗｏをノック波形ではないと判定する。

【0027】

図５は、ノック判定部３５による制御を示すフローチャートである。以下では、仮開始点の時点を「仮開始時点」といい、仮最大点における振動強度を「仮最大強度」といい、仮最大点の時点を「仮最大時点」といい、仮終了点の時点を「仮終了時点」という。また、仮終了時点からの経過時間を「仮終了後時間」という。また、開始点Ｐｓの時点を「開始時点」といい、最大点Ｐｍにおける振動強度を「最大強度」といい、最大点Ｐｍの時点を「最大時点」といい、終了点Ｐｅの時点を「終了時点」という。また、ゲート期間Ｇの開始からの経過時間を、単に「経過時間」という。以上の各パラメータうち仮終了後時間以外は、このフローを開始する初期状態においては、全てクリアされた未抽出の状態、言い換えれば「０」が抽出されている状態になっている。他方、仮終了後時間は、このフローを開始する初期状態においては、終了判定時間Ｘｆと同じ値かそれよりも大きい値に初期設定されている。

【0028】

まず、Ｓ１０１～Ｓ１０３に基づく、基本作業について説明する。ゲート期間Ｇが開始される（Ｓ１０１）と、まず、経過時間が所定のゲート閾値ＸＧよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１０２）。ゲート閾値ＸＧよりも小さいと判定した場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、経過時間を示すカウントをプラスして（Ｓ１０３）、次のＳ１１１に進む。

【0029】

次に、Ｓ１１１～Ｓ１１４に基づく仮開始時点の抽出作業について説明する。Ｓ１１１では、現在の振動強度が第１閾値Ｙ１よりも大きいか否か判定する（Ｓ１１１）。第１閾値Ｙ１よりも大きいと判定した場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、現在カウントされている仮終了後時間が終了判定時間Ｘｆよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１１２）。終了判定時間Ｘｆよりも大きい場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、現在の経過時間を仮開始時点として抽出して（Ｓ１１３）、次のＳ１１４に進む。他方、仮終了後時間が終了判定時間Ｘｆよりも小さい場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、Ｓ１１３をスキップして、そのままＳ１１４に進む。Ｓ１１４では、現在カウントされている仮終了後時間、及び現在抽出されている仮終了点をクリアして、次のＳ１２１に進む。

【0030】

次に、Ｓ１２１～Ｓ１２３に基づく仮最大強度及び仮最大時点の抽出作業について説明する。Ｓ１２１では、現在の振動強度が所定の第２閾値Ｙ２よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１２１）。第２閾値Ｙ２よりも小さいと判定した場合（Ｓ１２１：ＮＯ）、仮最大強度等を抽出することなくＳ１０２に戻る。他方、Ｓ１２１で現在の振動強度が第２閾値Ｙ２よりも大きいと判定した場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、現在の振動強度が、現在抽出されている仮最大強度よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１２２）。現在抽出されている仮最大強度よりも小さいと判定された場合（Ｓ１２２：ＮＯ）、仮最大強度を抽出（更新）することなくＳ１０２に戻る。他方、Ｓ１２２で現在の振動強度が、現在抽出されている仮最大強度よりも大きいと判定した場合（Ｓ１２２：ＹＥＳ）、現在の振動強度を仮最大強度として抽出すると共に、現在の経過時間を仮最大時点として抽出する（Ｓ１２３）。

【0031】

次に、Ｓ１３１～Ｓ１３３に基づく仮終了時点の抽出作業について説明する。Ｓ１１１で、振動強度が第１閾値Ｙ１よりも小さいと判定された場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、仮開始時点を抽出済みであるか否か判定する（Ｓ１３１）。抽出済みでないと判定した場合（Ｓ１３１：ＮＯ）、仮終了時点を抽出することなく、仮終了後時間を示すカウンタをプラスして（Ｓ１３０）、Ｓ１０２に戻る。他方、Ｓ１３１で、仮開始時点を抽出済みであると判定した場合（Ｓ１３１：ＹＥＳ）、仮終了時点を抽出済みであるか否かを判定する（Ｓ１３２）。抽出済みでないと判定した場合（Ｓ１３２：ＮＯ）、現在の経過時間を仮終了時点として抽出する（Ｓ１３３）と共に、仮終了後時間を示すカウンタをプラスして（Ｓ１３０）、Ｓ１０２に戻る。

【0032】

次に、Ｓ１４１～Ｓ１４２に基づく個別波形Ｗｏの終了判定について説明する。Ｓ１３２で仮終了時点を抽出済みと判定した場合（Ｓ１３２：ＹＥＳ）、仮終了後時間が終了判定時間Ｘｆよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１４１）。終了判定時間Ｘｆよりも小さいと判定した場合（Ｓ１４１：ＮＯ）、個別波形Ｗｏが終了したことを確認できないので、仮終了後時間を示すカウンタをプラスして（Ｓ１３０）、Ｓ１０２に戻る。他方、Ｓ１４１で、仮終了後時間が終了判定時間Ｘｆ以上であると判定した場合（Ｓ１４１：ＹＥＳ）、個別波形Ｗｏが終了したと判定する（Ｓ１４２）。

【0033】

次に、Ｓ１４４～Ｓ１４６に基づく仮３点を正式な３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅに確定する作業について説明する。Ｓ１４３の後は、仮最大時点を抽出済みであるか否かを判定する（Ｓ１４４）。抽出済みでないと判定した場合（Ｓ１４４：ＮＯ）、終了した個別波形Ｗｏは、ノック判定を行うまでもなくノック波形ではないと判定できるので、３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅの確定を行うことなく、経過時間及び仮終了後時間以外の各パラメータをクリアする（Ｓ１４５）と共に、仮終了後時間を示すカウンタをプラスして（Ｓ１３０）、Ｓ１０２に戻る。他方、Ｓ１４４で仮最大時点を抽出済みと判定した場合、仮開始時点と仮最大強度と仮最大時点と仮終了時点とを、それぞれ開始時点と最大強度と最大時点と終了時点として確定する（Ｓ１４６）。それにより、仮３点が正式な３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅとして確定する。

【0034】

次に、Ｓ１５１～Ｓ１５４に基づくノック判定について説明する。Ｓ１４６の後は、抽出された個別波形Ｗｏの特徴がノック波形の特徴か否か判定する（Ｓ１５１）。具体的には、前述のとおり、３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅに基づいて増加時間Ｔｓと減衰時間Ｔｅとを算出し、その増加時間Ｔｓが増加時間閾値Ｘｓよりも小さく、且つ減衰時間Ｔｅが減衰時間閾値Ｘｅよりも大きいか否かに基づいて、個別波形Ｗｏの特徴がノック波形の特徴か否か判定する（Ｓ１５１）。ノック波形の特徴と判定した場合（Ｓ１５１：ＹＥＳ）、ノック有と判定する（Ｓ１５２）。この場合、ノック制御部３６は、前述のノック抑制制御を行う。

【0035】

他方、Ｓ１５１で個別波形Ｗｏの特徴をノック波形の特徴でないと判定した場合（Ｓ１５１：ＮＯ）を、経過時間及び仮終了後時間以外の各パラメータをクリアする（Ｓ１５３）と共に、仮終了後時間を示すカウンタをプラスして（Ｓ１３０）、Ｓ１０２に戻る。そして、いつまでもＳ１５２に進むことなく時間が経過して、Ｓ１０２で経過時間がゲート閾値ＸＧよりも大きいと判定した場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、ノック無と判定する（Ｓ１５４）。この場合、ノック制御部３６は前述の通常制御を行う。

【0036】

図６は、上記のフローに伴う各パラメータの変化を示すタイムチャートである。ここでは、図６（ｂ）に示す振動波形が発生したものとする。所定の第１タイミングｔ１でゲート期間Ｇが開始されると、図６（ａ）に示すゲートフラグがＯＮになると共に、図６（ｃ）に示す経過時間及び図６（ｈ）に示す仮終了後時間が増加を開始する。その後の第２タイミングｔ２で、図６（ｂ）に示す振動強度が第１閾値Ｙ１を上回ると、図６（ｄ）に示す仮開始時点として、その時点における経過時間が抽出される。それに伴い、図６（ｈ）に示す仮終了後時間がクリアされる。

【0037】

その後の第３タイミングｔ３の直前で、図６（ｂ）に示す振動強度が第２閾値Ｙ２を上回ると共に、その直後の第３タイミングｔ３で振動強度が、図６（ｅ）に示すそれまでの仮最大強度（０）よりも大きくなる。それにより、図６（ｅ）（ｆ）に示すように、その時点における振動強度及び経過時間が、それぞれ仮最大強度及び仮最大時点として抽出される。これと同様に第４タイミングｔ４でも、その時点における振動強度及び経過時間が、それぞれ仮最大強度及び仮最大時点として抽出（更新）される。

【0038】

そして、第２タイミングｔ２よりも後においては、図６（ｂ）に示す振動強度が第１閾値Ｙ１を下回る毎に、図６（ｇ）に示すように、その時点における経過時間が仮終了時点として抽出され、図６（ｈ）に示すように、仮終了後時間が増加を開始する。しかし、仮終了後時間が終了判定時間Ｘｆに達する前に、図６（ｂ）に示す振動強度が第１閾値Ｙ１を上回る度に、図６（ｇ）（ｆ）に示す仮終了時点及び仮終了後時間がクリアされる。その後の第５タイミングｔ５で、図６（ｈ）に示す仮終了後時間が終了判定時間Ｘｆに達すると、仮３点が正式な３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅとして確定してノック判定が行われる。それに伴い、図６（ｄ）～（ｇ）に示す各パラメータ、すなわち経過時間及び仮終了後時間以外の各パラメータがクリアされる。その後は再び、これら各パラメータの抽出作業が開始される。

【0039】

その後の第６タイミングｔ６において、図６（ｃ）に示す経過時間がゲート閾値ＸＧに達すると、図６（ａ）に示すゲートフラグがオフになるとともに、図６（ｃ）～（ｈ）に示す各パラメータがクリアされ、このゲート期間Ｇにおけるノック判定が終了する。

【0040】

図７は、ゲート期間Ｇにおいて、最初に第１ノイズＮ１が発生し、次に第２ノイズＮ２が発生した場合の振動波形を示すグラフである。第１ノイズＮ１は、振動強度が大きく且つ振動強度の増加及び減衰が急激なノイズである。他方、第２ノイズＮ２は、振動強度が小さいノイズである。

【0041】

図７（ａ）は、この振動波形について、比較例のノック判定装置でノック判定を行った場合を示している。この比較例のノック判定装置は、本実施形態でいう終了判定部３４等の機能を有していない。そのため、この比較例では、ゲート期間Ｇの全範囲内において、振動強度が最初に第１閾値Ｙ１を上回った点を開始点Ｐｓとし、振動強度が最大となった点を最大点Ｐｍとし、振動強度が最後に第１閾値Ｙ１を下回った点を終了点Ｐｅとする。

【0042】

そのため、この比較例では、最初に発生した第１ノイズＮ１の振動強度が最初に第１閾値Ｙ１を上回った点が開始点Ｐｓとなり、その第１ノイズＮ１の振動強度が最大となった点が最大点Ｐｍとなる。そして、次に発生した第２ノイズＮ２の振動強度が最後に第１閾値Ｙ１を下回った点が終了点Ｐｅとなる。この場合、増加時間Ｔｓが増加時間閾値Ｘｓよりも小さくなり、且つ減衰時間Ｔｅが減衰時間閾値Ｘｅよりも大きくなることにより、振動波形はノック波形であると誤判定されてしまう。すなわち、複数のノイズＮ１，Ｎ２による振動波形が、一のノック波形と誤認されてしまい、ノック有と判定されてしまう。

【0043】

その点、本実施形態では、図７（ｂ）に示すように、第１ノイズＮ１による振動波形と第２ノイズＮ２による振動波形とが、終了判定部３４等の機能により、それぞれ別々の個別波形Ｗｏとして認識されることになる。そして、第１ノイズＮ１については、減衰時間Ｔｅが減衰時間閾値Ｘｅよりも小さいことで、ノック波形ではないと判定される。また、第２ノイズＮ２については、最大点が抽出されないことにより、ノック判定を行うまでもなく、ノック波形ではないと判定される。そのため、ノック無と判定される。以上のように、本実施形態によれば、比較例と違い、複数のノイズＮ１，Ｎ２による振動波形が一のノック波形と誤判定されるのを回避できる。

【0044】

図８（ａ）（ｂ）は、ゲート期間Ｇにおいて、最初にノイズＮが発生し、次にノックＫが発生した場合の振動波形を示すグラフである。

【0045】

図８（ａ）は、この振動波形について、上記と同様の比較例のノック判定装置で、ノック判定を行った場合を示している。この比較例では、最初に発生したノイズＮの振動強度が最初に第１閾値Ｙ１を上回った点が開始点Ｐｓとなり、次に発生したノックＫの振動強度が最大となった点が最大点Ｐｍとなり、そのノックＫの振動強度が最後に第１閾値Ｙ１を下回った点が終了点Ｐｅとなる。この場合、増加時間Ｔｓは増加時間閾値Ｘｓよりも大きくなってしまう。そのため、振動波形はノック波形ではないと誤判定されてしまう。すなわち、ノイズＮとノックＫとの双方による振動波形が、一のノイズ波形と誤認されてしまい、ノック無と判定される。

【0046】

その点、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、ノイズＮによる振動波形とノックＫによる振動波形とが、終了判定部３４等の機能により、それぞれ別々の個別波形Ｗｏとして認識されることになる。そして、最初に発生したノイズＮについては、最大点Ｐｍが抽出されていないことにより、ノック波形ではないと判定される。しかし、ノックＫについては、増加時間Ｔｓが増加時間閾値Ｘｓよりも小さく且つ減衰時間Ｔｅが減衰時間閾値Ｘｅよりも大きいことにより、ノック波形であると判定される。そのため、ノック有と判定される。そのため、比較例の場合とは違い、ノイズＮとノックＫとの双方による振動波形が一のノイズ波形と誤判定されるのを回避できる。

【0047】

本実施形態によれば、ゲート期間Ｇに発生する振動波形に含まれているいずれかの個別波形Ｗｏの特徴がノック波形の特徴と判定されることを条件に、ノック有と判定されることになる。そのため、ゲート期間Ｇに発生する振動波形の全体一纏めの特徴がノック波形の特徴か否かに基づいてノック判定を行う場合（比較例）に比べて、複数のノイズによる振動波形を一のノック波形と誤判定したり、ノイズとノックとの双方による振動波形を一のノイズ波形と誤判定したりするのを抑制できる。そのため、ノック判定の精度を向上させることができる。

【0048】

また、次に示す効果も得られる。終了判定部３４は、振動強度が所定の第１閾値Ｙ１を上回った状態から下回ってから、その下回った状態が所定の終了判定時間Ｘｆ以上継続したことを条件に、個別波形Ｗｏが終了したと判定する。そのため、簡単に個別波形Ｗｏの終了を判定できる。

【0049】

また、終了判定時間Ｘｆは、前述の通り、終了判定部３４で扱う振動の一振動周期の上限（例えば７５μｓ程度）よりも長い（例えば９０μｓ程度）。そのため、終了判定部３４は、その一振動周期以上の時間の間に、振動強度が第１閾値Ｙ１を上回らなかったか否かを確認できる。それにより、精度よく個別波形Ｗｏが終了したか否かを判定できる。

【0050】

また、終了判定時間Ｘｆは、上記の下限周波数の逆数の２倍（例えば１５０μｓ程度）よりも短い（例えば９０μｓ程度）。そのため、終了判定に無駄に多くの時間を費やすのを回避できる。そのため、その後に行う、仮３点を正式な３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅに確定する作業及びノック判定を、速やかに開始することができる。

【0051】

また、次に示す効果も得られる。個別波形Ｗｏにおける振動強度の最大値が小さい場合には、その個別波形Ｗｏはノック波形ではない可能性が高い。その点、本実施形態では、仮最大強度が抽出されていることを条件に、すなわち、個別波形Ｗｏにおける振動強度の最大値が第２閾値Ｙ２よりも大きいことを条件に、当該個別波形Ｗｏの特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅを抽出（確定）する。それにより、個別波形Ｗｏにおける振動強度の最大値が第２閾値Ｙ２よりも小さい場合には、そもそもノック判定を行わないようにすることができ、それにより、ノック判定を効率的且つ迅速に進行することができる。

【0052】

また、特徴抽出部３３は、個別波形Ｗｏの特徴の抽出作業として、個別波形Ｗｏの仮特徴の抽出作業と、その仮特徴を正式な特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅに確定する作業とを行う。具体的には、終了判定部３４により一の個別波形Ｗｏが終了したと判定されたことを条件に、特徴抽出部３３は、当該一の個別波形Ｗｏの仮特徴を正式な特徴に確定すると共に、次の個別波形Ｗｏの仮特徴の抽出作業を開始する。それにより、各個別波形Ｗｏの特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅの抽出作業を効率的に進めることができる。

【0053】

また、開始点Ｐｓと最大点Ｐｍと終了点Ｐｅとの３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅを用いることにより、少ない情報で効率的に個別波形Ｗｏの特徴を捉えることができる。そのため、特徴抽出部３３やノック判定部３５の処理の負担を軽減して、それらの処理を迅速に行うことができる。

【0054】

また、増加時間Ｔｓと減衰時間Ｔｅとを用いることにより、少ない情報で効率的にノック判定を行うことができる。そのため、ノック判定部３５の処理の負担を軽減して、ノック判定を迅速に行うことができる。

【0055】

また、ノック制御部３６は、ノック判定部３５によりノック有と判定された際に、ノック抑制制御を行う。そのため、ノック判定の結果を有効活用して、ノック抑制制御を行うことができる。

【0056】

［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。以下の実施形態においては、それ以前の実施形態のものと同一の又は対応する部材等については、同一の符号を付する。本実施形態については、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明する。

【0057】

図９は、特徴抽出部３３により３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅが抽出された個別波形Ｗｏの例を示すグラフである。以下では、最大点Ｐｍにおける振動強度を「最大強度Ｖ」といい、その最大強度Ｖを増加時間Ｔｓで割ったものを「増加率Ｖ／Ｔｓ」といい、最大強度Ｖを減衰時間Ｔｅで割ったものを「減衰率Ｖ／Ｔｓ」という。

【0058】

図９（ａ）に示すように、ノック判定部３５は、個別波形Ｗｏの増加率Ｖ／Ｔｓが所定の増加率閾値Ｚｓよりも大きく、且つ減衰率Ｖ／Ｔｅが所定の減衰率閾値Ｚｅよりも小さいことを条件に、その個別波形Ｗｏをノック波形と判定する。他方、図９（ｂ）に示すように、個別波形Ｗｏの増加率Ｖ／Ｔｓが増加率閾値Ｚｓよりも小さい場合や、図９（ｃ）に示すように、減衰率Ｖ／Ｔｅが減衰率閾値Ｚｅよりも大きい場合は、その個別波形Ｗｏをノック波形でないと判定する。

【0059】

本実施形態によれば、増加時間Ｔｓと減衰時間Ｔｅとに加えて、最大強度Ｖも用いてノック判定を行うことにより、より精度よくノック判定を行うことができる。

【0060】

［他の実施形態］
以上の実施形態は、例えば次のように変更して実施できる。例えば、各実施形態では、プラスマイナスまで考慮した振動の強さを振動強度としているが、その振動の強さの絶対値を振動強度として、各実施形態を実施してもよい。

【0061】

また例えば、第１実施形態等では、振動強度が第１閾値Ｙ１を下回った状態が終了判定時間Ｘｆ以上継続したことを条件に、個別波形Ｗｏが終了したと判定するが、それに代えて又は加えて、次の条件を設定してもよい。すなわち、仮終了時点後の振動強度の最初の極大値が第１閾値Ｙ１よりも小さいことを、代わりの又は追加の条件にしてもよい。

【0062】

また例えば、第１実施形態等では、３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅのみを用いてノック判定を行っているが、追加の点を加えた４点以上を用いてノック判定を行うようにしてもよい。また例えば、第１実施形態では、増加時間閾値Ｘｓや減衰時間閾値Ｘｅは固定であるが、最大点Ｐｍにおける振動強度に基づいて変化するようにしてもよい。

【0063】

また例えば、第１実施形態等では、個別波形Ｗｏが終了したと判定されることに加えて、個別波形Ｗｏの仮最大点が抽出されていること、すなわち、振動強度が過去に第２閾値Ｙ２を上回っていることを追加の条件に、当該個別波形Ｗｏの仮特徴を正式な特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅに確定して、ノック判定を行う。この追加の条件をなくして、仮最大点が抽出されていなくても、仮特徴を正式な特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅとして確定して、ノック判定を行うようにしてもよい。

【0064】

また、第１実施形態等では、ノック制御部３６は、ノック判定部３５によりノック有と１回判定されることを条件にノック抑制制御を行うが、ノック有と複数回判定されることを条件にノック抑制制御を行うようにしてもよい。この場合には、より慎重にノック抑制制御に移行できる。

【符号の説明】

【0065】

１０…内燃機関、２９…検出部、３３…特徴抽出部、３４…終了判定部、３５…ノック判定部、９４…ノック判定装置、Ｇ…ゲート期間、Ｐｓ…開始点、Ｐｍ…最大点、Ｐｅ…終了点、Ｗｏ…個別波形。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】