JP2003343338A - 自動適合用ノック自動検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の点火時期等を自動適合する際に、
狙いのノックレベルを自動検出可能にして、自動適合を
可能にした自動適合用ノック自動検出装置を提供するこ
と。 【解決手段】 各気筒のブロック振動センサ出力を、気
筒毎にノックサイクルとノイズサイクルに分けて抽出す
る（Ｓ１３００）。抽出した任意サイクル分の各ブロッ
ク振動センサ出力をＦＦＴ処理して１ノックサイクル毎
のＦＦＴ結果ａと１ノイズサイクル毎のＦＦＴ結果ｔ_-
ｂを計算する（Ｓ１４００）。各ノックサイクルに対し
て、そのサイクル以前でかつ前回の判定結果「ノック」
以降のノイズサイクル全てのＦＦＴ結果ｔ_-ｂの加算平
均値ｂを算出する（Ｓ１５００）。Ｓ１６００で差分
（ａ−ｂ）に基づきノックサイクル毎にノック強度ｃｉ
を算出し、Ｓ１７００で任意サイクルのノックレベルを
算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の点火時
期等を自動適合する装置に適用される自動適合用ノック
自動検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関としてのエンジンで発
生するノック波形の周波数（ノック周波数）は、エンジ
ン毎に異なり、シリンダのボア径で決まる。そのため、
筒内圧センサの出力或いはブロック振動センサの出力か
らノック波形を抽出するのにバンドパスフィルタ等のフ
ィルタを使う方法が主流である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、（１）エン
ジンのシリンダブロックに直接取り付けるタイプの非共
振或いは共振型ブロック振動センサでノックを検出する
場合、機械ノイズ等のノック以外の振動成分とノックに
よる振動発生成分とを分離しなければならない。このた
め、事前に、ノック周波数の選定と、その周波数に応じ
たフィルタ中心波長をもつバンドパスフィルタの設定
（共振型のセンサはセンサそのものの設定）と、センサ
出力と比較されるノック判定のしきい値の設定とを行な
う必要がある。なぜなら、ブロック振動センサでは、シ
リンダブロックに伝わるあらゆる振動を拾ってしまうた
め、ノック振動のみを分離する必要があるが、ノック周
波数はエンジン毎に異なるとともに、機械ノイズの発生
周波数も異なるからである。

【０００４】ノック周波数に応じたバンドパスフィルタ
の設定や前記しきい値の設定をする際には、まずはその
エンジンで実際に聴覚で聞えるノックを発生させて、そ
の時のセンサ出力のＦＦＴ解析によりノック共振周波数
がどこに有るのかを特定する必要がある。しかし、ノッ
ク共振周波数には機械ノイズ周波数のピークが重なるこ
とも有り得るため、必ずしもＳ／Ｎが良いとは限らな
い。したがって、ノック判定のためのしきい値も一義的
には決まらず、エンジン毎の適合が必要となる。

【０００５】（２）一方、筒内圧センサ、例えば点火プ
ラグ一体型の筒内圧センサでノックを検出する場合、筒
内圧最大値の直後に発生するノック特有の圧力振動を捕
らえることにより、機械ノイズ等とは無縁でノック検出
が可能になる。しかし、あくまでも筒内で発生している
ノック起因の異常燃焼を捕らえてしまうため、ノックに
よる圧力振動がシリンダブロックやシリンダヘッドを伝
わって外部へ振動音を伝えているとは限らず、聴感で捕
らえるノックとは強度、頻度共に合わない。これは、筒
内圧では逆にエンジンの機械振動を取り込まないため、
ノックがこれらバックグラウンドノイズにかき消される
分まで検出してしまっているからである。これをしきい
値等を設定して聴感と合わせようとすると、結局人間に
よる合わせ込みが必要となってしまう。

【０００６】すなわち、エンジンの点火時期、燃料増量
値、ＶＶＴ進角等を自動適合化する場合、そのエンジン
での最適燃費、最適出力、最適エミッション性能を求め
たい。このため、狙いの点火時期は、ＭＢＴ（Minimum
advance for the Best Torque）かＭＢＴより遅角側で
ノックが発生する場合は、聴感上許容可能なノックレベ
ルとなる。前記各適合を自動的に求めようとした場合、
ノック検出を自動で行なうことが必須となるが、現状の
ノック制御（ＫＣＳ制御）では、ノックを検出させるた
めに人間による合わせ込みが必須である。

【０００７】したがって、点火時期等を自動適合化しよ
うとした際に、エンジン損傷防止も含めて狙いのノック
レベルを検出しようとした場合には、ブロック振動セン
サ、筒内圧センサ共に、各々単体では完全自動化は不可
能である。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、その目的は、内燃機関の点火時期
等を自動適合する際に、狙いのノックレベルを自動検出
可能にして、自動適合を可能にした自動適合用ノック自
動検出装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項１に係る発明は、内燃機関の点火時期等を自動適合す
る装置に適用され、各気筒の筒内圧センサ出力を高周波
サンプリングした筒内圧データに基づき気筒毎およびサ
イクル毎にノックかノイズの判定をするノック判定手段
を備える自動適合用ノック自動検出装置であって、前記
各気筒の筒内圧センサ出力と同時計測する各気筒のブロ
ック振動センサ出力を、前記ノック判定手段によりノッ
ク有りと判定されたノックサイクルとノック無しと判定
されたノイズサイクルに分けて抽出する振動センサ出力
抽出手段と、前記ノックサイクルと前記ノイズサイクル
に分けて抽出した各気筒のブロック振動センサ出力をそ
れぞれＦＦＴ処理して１ノックサイクル毎のＦＦＴ結果
（ａ）と１ノイズサイクル毎のＦＦＴ結果（ｔ _-ｂ）を
算出するＦＦＴ処理手段と、各ノックサイクルに対し
て、そのノックサイクルと前回ノックと判定されたノッ
クサイクルとの間のノイズサイクル全ての前記ＦＦＴ結
果（ｔ_-ｂ）を加算平均したＦＦＴ加算平均値（ｂ）を
算出する加算平均値算出手段と、前記ＦＦＴ結果（ａ）
と前記ＦＦＴ加算平均値（ｂ）との差分に基づき、ノッ
クサイクル毎にノック強度を算出するノック強度算出手
段とを備えることを要旨とする。

【００１０】この構成によれば、各気筒の筒内圧センサ
出力と同時に各気筒のブロック振動センサ出力を計測す
ることで、筒内圧情報をもとにノック有り無しの層別を
自動的に行なうことができる。すなわち、人間の聴感で
ノック判定をする必要がない。

【００１１】また、各ブロック振動センサ出力にバック
グラウンドノイズ以上の振動が含まれていれば、間違い
なく音としてノックが発生していることになる。このよ
うなノックの強度を、各ノックサイクルのＦＦＴ結果ａ
とＦＦＴ加算平均値ｂとの差分に基づき、ノックサイク
ル毎に算出することができる。すなわち、そのＦＦＴ加
算平均値ｂは、各ノックサイクルに対して、そのノック
サイクルと前回「ノック」と判定されたノックサイクル
との間のノイズサイクル全てのＦＦＴ結果ｔ_-ｂを加算
平均した値であり、これらノイズサイクル全てのバック
グラウンドレベルを表している。各ノックサイクルのＦ
ＦＴ結果ａとそのノックサイクルに対して算出したバッ
クグラウンドレベルとの差分（ａ−ｂ）に基づいて、ノ
ック強度をノックサイクル毎に算出することができる。
その結果、人間の聴感でノック判定する場合は、ある一
定時間エンジン近傍で音を聞き、その時のバックグラウ
ンド音とノック音を聞き分けてノックレベルを決定す
る。この場合、人による差や、聞く方向の違いにより、
レベルが異なってしまうが、こうした自動適合をする上
で妨げとなる要因を排除できる。したがって、内燃機関
の点火時期等を自動適合する際に、狙いのノックレベル
を自動検出可能になり、点火時期等の自動適合が可能に
なる。

【００１２】さらに、任意サイクル中のノックサイクル
毎にノック強度を算出するのに、ＦＦＴ結果ａとＦＦＴ
加算平均値ｂ（バックグラウンドレベル）の差分（ａ−
ｂ）をノックとしている。これにより、各ブロック振動
センサ出力にバックグラウンドノイズ以上の振動が含ま
れていれば、間違いなく音としてノックが発生している
ことになる。このようなシリンダヘッド、シリンダブロ
ックを通して外部へノック音として伝わるノックを、Ｆ
ＦＴ結果ａとＦＦＴ加算平均値ｂの差分で表すことがで
きる。

【００１３】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
自動適合用ノック自動検出装置において、前記ノック強
度算出手段は、前記差分を所定の周波数区間で積分して
ノックサイクル毎のノック強度を算出することを要旨と
する。

【００１４】自動適合時にノックを自動検出する狙いの
ノックレベルは聴感上許容可能なノックレベルであり、
このような狙いのノックレベルを自動検出するために
は、ノックレベルを定量的に扱う必要がある。聴感上許
容可能なノックレベルは、１回当たりに聞えるノック強
度とその頻度により決まる。そのうちのノック強度を算
出できる。つまり、ノックサイクル毎のノック強度を、
人間によりしきい値を設定することなく、前記差分を所
定の周波数区間で積分して求めることができる。

【００１５】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
自動適合用ノック自動検出装置において、前記所定の周
波数区間は可聴帯であることを要旨とする。この構成に
よれば、シリンダブロックを通して外部へ音として伝わ
るノックの強度を算出することができる。

【００１６】請求項４に係る発明は、請求項１〜３のい
ずれか一項に記載の自動適合用ノック自動検出装置にお
いて、前記ノック強度算出手段により算出したノック強
度毎に任意サイクル中のノック頻度を算出するノック頻
度算出手段と、前記ノック強度と前記ノック頻度から任
意サイクルでのノックレベルを算出するノックレベル算
出手段とを備えることを要旨とする。

【００１７】この構成によれば、ノック強度に加えてノ
ック頻度を算出し、ノック強度とその頻度からノックレ
ベルを算出することで、任意サイクルでのノックレベル
を自動的に検出することができる。

【００１８】請求項５に係る発明は、請求項４に記載の
自動適合用ノック自動検出装置において、前記ノック頻
度算出手段は、前記ノック強度を任意の強度段階に分け
て各段階の頻度を算出し、前記ノックレベル算出手段
は、前記ノック頻度算出手段により算出した頻度が最も
高い強度段階のノック強度を任意サイクルのノックレベ
ルと決定することを要旨とする。

【００１９】この構成によれば、ノックレベルを定量的
に扱うことができ、聴感上許容可能なノックレベルを自
動的に検出することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る自動適合用ノ
ック自動検出装置を具体化した一実施形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２１】[一実施形態]図１は、一実施形態に係る自
動適合用ノック自動検出装置の全体構成を模式的に示し
ている。この自動適合用ノック自動検出装置は、エンジ
ンの点火時期、燃料増量値、ＶＶＴ進角等を自動適合化
するための装置であり、筒内圧を利用してノックを自動
検出するものである。ここにいう「ＶＶＴ」とは、エン
ジン２１の吸気カムシャフト（図示略）のクランクシャ
フト（図示略）に対する相対角を連続的に変化させるた
めの可変バルブタイミング機構をいう。

【００２２】エンジン２１には、クランク角センサ２
２、ブロック振動センサ２３、および筒内圧センサ２４
が取り付けられている。筒内圧センサ２４は、４気筒エ
ンジン２１の各気筒に設けられている。クランク角セン
サ２２は、クランクシャフトの１回転につき所定角度毎
（例えば１５度毎）にパルス状の信号（クランク角信
号）を出力する。このクランク角信号は、各気筒の圧縮
上死点位置ＴＤＣを算出するのに用いられる。ブロック
振動センサ２３は、各気筒のシリンダブロック（図示
略）に取り付けられており、各シリンダブロックに伝わ
る振動を検出し、ブロック振動センサ信号を出力する。
そして、各筒内圧センサ２４は、気筒毎の筒内圧（燃焼
圧）をそれぞれ検出し、筒内圧信号を出力する。図１２
は、各気筒の筒内圧センサ２４の出力（筒内圧センサ出
力）が表す１／２サイクル分の筒内圧波形（指圧線）を
示している。この指圧線には、筒内圧が最大値Ｐｍａｘ
となる位置付近（破線６５で囲んだ領域）に、ノック波
形が含まれている。

【００２３】自動適合用ノック自動検出装置（以下、単
に「ノック自動検出装置」という。）は、増幅回路２５
と、高速データ収録手段としての高速データロガー２６
と、筒内圧解析用パソコン（パーソナルコンピュータ）
２７とを備える。増幅回路２５は、４つの気筒の各筒内
圧センサ２４からそれぞれ出力される筒内圧センサ出力
を増幅して高速データロガー２６に出力する。

【００２４】高速データロガー２６は、増幅回路２５に
より増幅された各筒内圧センサ出力を高周波サンプリン
グして、気筒毎およびサイクル毎に単位期間毎の筒内圧
データＰｄａｔａ［ｉ］を収録する。なお、高速データ
ロガー２６による高周波サンプリングは、時間ベースま
たはクランク角ベースのいずれでも良い。本実施形態で
は、高速データロガー２６は、各筒内圧センサ出力（各
気筒の筒内圧波形）に含まれるノック波形（振動周波数
が１２〜１４ＫＨｚ程度の振動成分）を精度良く解析し
て抽出するのに十分高い周波数、例えば２００ＫＨｚで
各気筒の筒内圧センサ出力をサンプリングする。

【００２５】また、高速データロガー２６には、各筒内
圧センサ出力の他に、クランク角センサ２２から出力さ
れるクランク角信号と、各気筒のブロック振動センサ２
３から出力されるブロック振動センサ信号（ブロック振
動センサ出力）とがそれぞれ入力されている。これによ
り、高速データロガー２６は、デジタル信号にそれぞれ
変換したクランク角信号および各気筒のブロック振動セ
ンサ信号と、各気筒の筒内圧データＰｄａｔａ［ｉ］と
を同期して筒内圧解析用パソコン２７へ出力するように
なっている。

【００２６】また、筒内圧解析用パソコン２７は、高速
データロガー２６にデータ計測指示を与えて、同データ
ロガーから各気筒の筒内圧データＰｄａｔａ［ｉ］、各
気筒のブロック振動センサ信号、およびクランク角信号
のデータを任意サイクル分（例えば、１００サイクル
分）一括して取り込むようになっている。

【００２７】また、筒内圧解析用パソコン２７には、
「ノックレベル算出処理」用のプログラムが組み込まれ
ている。このノックレベル算出処理では、各気筒の筒内
圧データとクランク角信号とに基づき、各筒内圧センサ
出力に含まれるノック波形等の振動成分の振幅相当量Ａ
ｍｐ［ｉ］（図１３に示す振動波形）を気筒毎およびサ
イクル毎に算出し、気筒毎およびサイクル毎にノック判
定を行なう。そして、各筒内圧センサ出力と同時計測の
各ブロック振動センサ出力に基づき、ノック強度とノッ
ク頻度を算出して現在の運転条件でのノックレベルを自
動的に検出する。

【００２８】次に、この「ノックレベル算出処理」につ
いて図２〜図１５を参照して説明する。まず、図２に示
すフローチャートのステップＳ１０で、エンジン２１の
運転状態を定常状態に設定し、所定の運転条件および所
定の点火時期にてエンジン２１を運転する。つまり、エ
ンジン２１を、エンジン回転数、吸入空気量および空燃
比をそれぞれ一定に設定するとともに、点火時期を一定
値に設定して運転する。

【００２９】次に、ステップＳ１００に進み、高速デー
タロガー２６により気筒毎にそれぞれ収録された筒内圧
データＰｄａｔａ［ｉ］とクランク角信号を、上記任意
サイクル分取り込む。ここで、高速データロガー２６に
よる１サイクル当たりの筒内圧データのサンプリングデ
ータ数をｓｉｚｅとすると、筒内圧データＰｄａｔａ
［ｉ］は、ｉ＝０（吸気工程下死点付近の基準点で、ク
ランク角０度）〜ｉ＝ｓｉｚｅ（クランク角７２０度）
である。また、筒内圧解析用パソコン２７は、取り込ん
だクランク角信号に基づき、各気筒の圧縮上死点位置Ｔ
ＤＣを算出する。

【００３０】次に、ステップＳ２００に進み、ステップ
Ｓ１００で取り込んだ各気筒の筒内圧データに基づき、
気筒毎およびサイクル毎に筒内圧最大値Ｐｍａｘとその
位置ｉｍａｘを算出する。このステップＳ２００が最大
値算出手段に相当する。

【００３１】次に、ステップＳ３００に進み、気筒毎お
よびサイクル毎に、筒内圧波形（指圧線）の形から点火
時期の大遅角状態を検出する。具体的には、気筒毎およ
びサイクル毎に、ステップＳ２００で算出した筒内圧最
大値Ｐｍａｘと圧縮上死点位置での筒内圧Ｐ［ｉ＝ＴＤ
Ｃ］との差が所定のしきい値を超えているか否かを判定
する。その差がしきい値を超えている場合には大遅角状
態ではないと判定されてステップＳ４００に進み、その
差がしきい値以下の場合には、大遅角状態であると判定
されてステップＳ３１０に進み、分析を終了する。

【００３２】大遅角状態ではないと判定されてステップ
Ｓ４００に進むと、筒内圧データに基づき気筒毎および
サイクル毎に筒内圧最小値Ｐｍｉｎとその位置ｉｍｉｎ
を算出する。

【００３３】次に、ステップＳ５００に進み、気筒毎お
よびサイクル毎に指圧線全体の変曲点の数を算出する。
ここにいう、「指圧線全体」とは、１サイクルの指圧線
をいう。このステップＳ５００では、図５に示すよう
に、ステップＳ４００で算出した筒内圧最小値Ｐｍｉｎ
とステップＳ１００で算出した圧縮上死点位置での筒内
圧Ｐ［ｉ＝ＴＤＣ］を比較し、両者が等しい場合には指
圧線全体の変曲点が１つであると判定し、そうでない場
合には変曲点が３つであると判定する。つまり、筒内圧
が圧縮上死点位置ＴＤＣの前後で上昇し続けて筒内圧最
大値Ｐｍａｘに達し、この位置ｉｍａｘから筒内圧が下
降し続ける場合には、指圧線全体の変曲点が１つである
と判定される。この判定がなされると、ステップＳ５１
０に進み、１つの変曲点の位置をｉｍａｘとして設定す
る。

【００３４】一方、圧縮上死点位置ＴＤＣの近傍に極大
値を持つ場合には、指圧線全体の変曲点が３つであると
判定される。この判定がなされると、ステップＳ５２０
に進み、３つの変曲点の位置をそれぞれＴＤＣ、ｉｍｉ
ｎおよびｉｍａｘとして設定する。なお、指圧線の圧縮
上死点位置ＴＤＣ近傍に極大値（変曲点）ができる場合
には、その変曲点はＴＤＣの近傍にできるので、ＴＤＣ
をその変曲点に代えて１つの変曲点に設定している。こ
れにより、圧縮上死点位置ＴＤＣ近傍の変曲点を算出す
る処理を省略でき、処理速度を早くすることができる。

【００３５】こうして気筒毎およびサイクル毎に指圧線
全体の変曲点の数を算出した後、図２のステップＳ６０
０に進む。このステップＳ６００では、気筒毎およびサ
イクル毎に、筒内圧データＰｄａｔａ［ｉ］に基づき筒
内圧波形（指圧線）に含まれる振動波形を抽出し、その
振動成分の振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］を算出する。

【００３６】次に、変曲点の数が１と判定された場合に
ステップＳ６００で実行される振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］
の計算処理を図６および図７に基づいて説明する。上記
ステップＳ５００で変曲点が１つと判定された場合、気
筒毎およびサイクル毎に、筒内圧Ｐの上昇中（０＜ｉ＜
ｉｍａｘ）と、筒内圧Ｐの下降中（ｉｍａｘ＜ｉ＜ｓｉ
ｚｅ）とに分けて振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］を計算する。

【００３７】まず、筒内圧データＰｄａｔａ［ｉ］のデ
ータ数ｉが０〜ｉｍａｘまでの筒内圧上昇中（０＜ｉ＜
ｉｍａｘ）、すなわち図１２で筒内圧ＰがＰｍａｘに達
するまでのクランク角区間では、上記ステップＳ５１０
から図６のステップＳ６１０に進み、同図に示す計算処
理を実行する。

【００３８】このステップＳ６１０は、データ数ｉが０
〜ｉｍａｘまでのクランク角区間で計算処理がなされる
ように、ゲートをかけている。すなわち、このステップ
Ｓ６１０では、最初にｉを０に設定し、ｉがｉｍａｘに
なるまでの間、ステップＳ６１４以下の処理を繰り返し
つつ、データ数ｉを１ずつインクリメント（ｉ←ｉ＋
１）する。

【００３９】ｉがｉｍａｘになるまでの間はステップＳ
６１０の判定結果はＹＥＳになり、ステップＳ６１４に
進む。このステップＳ６１４では、筒内圧データの単位
期間当たりの変化量ＤＬＰ［ｉ］（ＤＬＰ［ｉ］＝Ｐｄ
ａｔａ［ｉ］−Ｐｄａｔａ［ｉ−１］）を算出し、ＤＬ
Ｐ［ｉ］が負または０であるか否かを判定する。ＤＬＰ
［ｉ］が正の場合、すなわち筒内圧データの今回値Ｐｄ
ａｔａ［ｉ］がその前回値Ｐｄａｔａ［ｉ−１］より大
きい場合、ステップＳ６１４の判定結果はＮＯになり、
ステップＳ６１６に進み、振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］およ
びｔ_-ａｍｐを共に０に設定する。

【００４０】この後、ステップＳ６１０に戻り、筒内圧
データのデータ数ｉを１だけインクリメントし（ｉ←ｉ
＋１）、ｉがｉｍａｘより小さいか否かを判定する。ｉ
＜ｉｍａｘでかつＤＬＰ［ｉ］が正の間は、ステップＳ
６１０の判定結果はＹＥＳでかつステップＳ６１４の判
定結果はＮＯであるので、ステップＳ６１０，Ｓ６１４
およびＳ６１６が繰り返し実行される。その間、ステッ
プＳ６１０でデータ数ｉが１ずつインクリメントされて
いくとともに、Ａｍｐ［ｉ］およびｔ_-ａｍｐは共に０
のままに維持される。

【００４１】こうして、ステップＳ６１０，Ｓ６１４お
よびＳ６１６が繰り返される間に、図１０の符号９０で
示すように筒内圧が低下すると、筒内圧データの今回値
ＤＬＰ［ｉ］がその前回値Ｐｄａｔａ［ｉ−１］より小
さくなり、ＤＬＰ［ｉ］が負になるので、ステップＳ６
１４からステップＳ６１８に進む。

【００４２】このステップＳ６１８では、ｔ_-ａｍｐと
ＤＬＰ［ｉ］の加算値をｔ_-ａｍｐとして設定する。こ
のとき、ｔ_-ａｍｐは上記ステップＳ６１６で０に設定
されているので、このステップＳ６１８で設定されるｔ
_-ａｍｐはＤＬＰ［ｉ］に等しい。

【００４３】この後、ステップＳ６２０に進み、筒内圧
データの今回値と次回値の変化量ＤＬＰ［ｉ＋１］（Ｄ
ＬＰ［ｉ＋１］＝Ｐｄａｔａ［ｉ＋１］−Ｐｄａｔａ
［ｉ］）が正であるか否かを判定する。図１０の区間９
０で示すようにその変化量ＤＬＰ［ｉ＋１］が負の場合
には、ステップＳ６２２に進み、振幅相当量Ａｍｐ
［ｉ］を０に維持する。

【００４４】この後、ステップＳ６１０に戻り、ステッ
プＳ６１４に進む。このとき、ステップＳ６１４では、
前回算出した変化量ＤＬＰ［ｉ］よりデータ数が１つ増
えたデータ数ｉの筒内圧データ（今回値）とその前回値
の変化量ＤＬＰ［ｉ］を算出し、その変化量が負または
０であるか否かについて判定する。つまり、図１０の区
間９０で、ＤＬＰ［ｉ＋１］が負または０であるか否か
を判定する。ＤＬＰ［ｉ＋１］は負であるので、ステッ
プＳ６１４の判定結果はＹＥＳになり、ステップＳ６１
８に進む。このとき、ｔ_-ａｍｐ＝ＤＬＰ［ｉ］である
ので、ステップＳ６１８で設定されるｔ_-ａｍｐはＤＬ
Ｐ［ｉ］にＤＬＰ［ｉ＋１］を加算した値に設定され
る。

【００４５】この後、ステップＳ６２０に進み、筒内圧
データの今回値と次回値の変化量ＤＬＰ［ｉ＋１］が正
であるか否かを判定する。ここでは、図１０の場合でい
うと、その今回値に相当する区間９０のｉ＋１位置の筒
内圧と、その次回値であるｉ＋２位置の筒内圧の変化量
が正であるか否かを判定する。同図の場合、筒内圧はｉ
＋１位置からｉ＋２位置の間で上昇に転じているので、
ステップＳ６２０の判定結果がＹＥＳになり、ステップ
Ｓ６２４に進む。

【００４６】このステップＳ６２４では、ステップＳ６
１８で設定したｔ_-ａｍｐ（負の値）の絶対値を振幅相
当量Ａｍｐ［ｉ］として設定する。こうして、筒内圧上
昇中には（データ数ｉが０〜ｉｍａｘまでのクランク角
区間では）、図１０の区間９０、９１、９２のように筒
内圧データの変化量ＤＬＰ［ｉ］が負である各区間内で
の同変化量の総和の絶対値を振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］と
して算出する。

【００４７】そして、データ数ｉがｉｍａｘに達する
と、ステップＳ６１０の判定結果がＮＯになるので、ス
テップＳ６１２に進み、図６の計算処理を終了する。ま
た、ｉ＝ｉｍａｘの位置では、変化量ＤＬＰ［ｉ］は０
に設定される。

【００４８】次に、変曲点が１つと判定された場合、気
筒毎およびサイクル毎に、筒内圧Ｐの下降中（ｉｍａｘ
＜ｉ＜ｓｉｚｅ）に、図７の計算処理が実行される。筒
内圧データＰｄａｔａ［ｉ］のデータ数ｉがｉｍａｘ〜
ｓｉｚｅまでの筒内圧下降中、すなわち図１２で筒内圧
ＰがＰｍａｘから低下し続けるクランク角区間では、上
記ステップＳ５１０から図７のステップＳ６３０に進
み、図７に示す計算処理を実行する。

【００４９】このステップＳ６３０は、データ数ｉがｉ
ｍａｘ〜ｓｉｚｅまでのクランク角区間で計算処理がな
されるように、ゲートをかけている。すなわち、このス
テップＳ６３０では、最初にｉをｉｍａｘ＋１に設定
し、ｉがｓｉｚｅになるまでの間、ステップＳ６３４以
下の処理を繰り返しつつ、データ数ｉを１ずつインクリ
メント（ｉ←ｉ＋１）する。

【００５０】ｉがｓｉｚｅになるまでの間はステップＳ
６３０の判定結果はＹＥＳになり、ステップＳ６３４に
進む。このステップＳ６３４では、筒内圧データの単位
期間当たりの変化量ＤＬＰ［ｉ］を算出し、ＤＬＰ
［ｉ］が正または０であるか否かを判定する。ＤＬＰ
［ｉ］が負の場合、ステップＳ６３４の判定結果はＮＯ
になり、ステップＳ６３６に進み、振幅相当量Ａｍｐ
［ｉ］およびｔ_-ａｍｐを共に０に設定する。

【００５１】この後、ステップＳ６３０に戻り、筒内圧
データのデータ数ｉを１だけインクリメントし（ｉ←ｉ
＋１）、ｉがｓｉｚｅより小さいか否かを判定する。ｉ
＜ｓｉｚｅでかつＤＬＰ［ｉ］が負の間は、ステップＳ
６３０の判定結果はＹＥＳでかつステップＳ６３４の判
定結果はＮＯであるので、ステップＳ６３０，Ｓ６３４
およびＳ６３６が繰り返し実行される。その間、ステッ
プＳ６３０でデータ数ｉが１ずつインクリメントされて
いくとともに、Ａｍｐ［ｉ］およびｔ_-ａｍｐは共に０
のままに維持される。

【００５２】こうして、ステップＳ６３０，Ｓ６３４お
よびＳ６３６が繰り返される間に、図１１の符号９５で
示すように筒内圧が上昇すると、筒内圧データの今回値
Ｐｄａｔａ［ｉ］がその前回値Ｐｄａｔａ［ｉ−１］よ
り大きくなり、ＤＬＰ［ｉ］が正になるので、ステップ
Ｓ６３４からステップＳ６３８に進む。

【００５３】このステップＳ６３８では、ｔ_-ａｍｐと
ＤＬＰ［ｉ］の加算値をｔ_-ａｍｐとして設定する。こ
のとき、ｔ_-ａｍｐは上記ステップＳ６３６で０に設定
されているので、このステップＳ６３８で設定されるｔ
_-ａｍｐはＤＬＰ［ｉ］に等しい。

【００５４】この後、ステップＳ６４０に進み、筒内圧
データの今回値と次回値の変化量ＤＬＰ［ｉ＋１］（Ｄ
ＬＰ［ｉ＋１］＝Ｐｄａｔａ［ｉ＋１］−Ｐｄａｔａ
［ｉ］）が負であるか否かを判定する。図１１の区間９
５で示すようにその変化量ＤＬＰ［ｉ＋１］が正の場合
には、ステップＳ６４２に進み、振幅相当量Ａｍｐ
［ｉ］を０に維持する。

【００５５】この後、ステップＳ６３０に戻り、ステッ
プＳ６３４に進む。このとき、ステップＳ６３４では、
前回算出した変化量ＤＬＰ［ｉ］よりデータ数が１つ増
えたデータ数ｉの筒内圧データ（今回値）とその前回値
の変化量ＤＬＰ［ｉ］を算出し、その変化量が正または
０であるか否かについて判定する。つまり、図１１の区
間９５で、ＤＬＰ［ｉ＋１］が正または０であるか否か
を判定する。ＤＬＰ［ｉ＋１］は正であるので、ステッ
プＳ６３４の判定結果はＹＥＳになり、ステップＳ６３
８に進む。このとき、ｔ_-ａｍｐ＝ＤＬＰ［ｉ］である
ので、ステップＳ６３８で設定されるｔ_-ａｍｐはＤＬ
Ｐ［ｉ］にＤＬＰ［ｉ＋１］を加算した値に設定され
る。

【００５６】この後、ステップＳ６４０に進み、筒内圧
データの今回値と次回値の変化量ＤＬＰ［ｉ＋１］が負
であるか否かを判定する。ここでは、図１１の場合でい
うと、その今回値に相当する区間９５のｉ＋１位置の筒
内圧と、その次回値であるｉ＋２位置の筒内圧の変化量
が負であるか否かを判定する。同図の場合、筒内圧はｉ
＋１位置からｉ＋２位置の間で下降に転じているので、
ステップＳ６４０の判定結果がＹＥＳになり、ステップ
Ｓ６４４に進む。

【００５７】このステップＳ６４４では、ステップＳ６
３８で設定したｔ_-ａｍｐ( 正の値)を振幅相当量Ａｍｐ
［ｉ］として設定する。こうして、筒内圧下降中には
（データ数ｉがｉ〜ｓｉｚｅまでのクランク角区間で
は）、図１１の区間９４、９５、９６のように筒内圧デ
ータの変化量ＤＬＰ［ｉ］が正である各区間内での同変
化量の総和を振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］として算出する。
そして、データ数ｉがｓｉｚｅに達すると、ステップＳ
６３０の判定結果がＮＯになるので、ステップＳ６３２
に進み、図７の計算処理を終了する。

【００５８】このようにして、指圧線全体の変曲点が１
つの場合、気筒毎およびサイクル毎に、筒内圧データＰ
ｄａｔａ［ｉ］に基づき筒内圧波形（指圧線）に含まれ
る振動波形を抽出し、その振動成分の振幅相当量Ａｍｐ
［ｉ］を算出することができる。こうして気筒毎および
サイクル毎に算出される振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］を、図
１３で示してある。

【００５９】次に、上記ステップＳ５００で変曲点の数
が３と判定された場合に、ステップＳ６００で実行され
る振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］の計算処理について説明す
る。 （１）まず、筒内圧Ｐ上昇中のクランク角区間（０＜ｉ
＜ＴＤＣ）では、気筒毎およびサイクル毎に、筒内圧デ
ータの変化量ＤＬＰ［ｉ］が負である各区間内での同変
化量の総和の絶対値を振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］として算
出する。

【００６０】（２）次に、圧縮上死点位置（ｉ＝ＴＤ
Ｃ）では、振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］を０に設定する。 （３）次に、筒内圧Ｐ下降中のクランク角区間（ＴＤＣ
＜ｉ＜ｉｍｉｎ）では、気筒毎およびサイクル毎に、筒
内圧データの変化量ＤＬＰ［ｉ］が正である各区間内で
の同変化量の総和を振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］として算出
する。

【００６１】（４）次に、筒内圧最小値Ｐｍｉｎの位置
（ｉ＝ｉｍｉｎ）では、振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］を０に
設定する。 （５）次に、筒内圧Ｐ上昇中のクランク角区間（ｉｍｉ
ｎ＜ｉ＜ｉｍａｘ）では、気筒毎およびサイクル毎に、
筒内圧データの変化量ＤＬＰ［ｉ］が負である各区間内
での同変化量の総和の絶対値を振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］
として算出する。

【００６２】（６）次に、筒内圧最大値Ｐｍａｘの位置
（ｉ＝ｉｍａｘ）では、振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］を０に
設定する。 （７）そして、筒内圧Ｐ下降中のクランク角区間（ｉｍ
ａｘ＜ｉ＜ｓｉｚｅ）では、気筒毎およびサイクル毎
に、筒内圧データの変化量ＤＬＰ［ｉ］が正である各区
間内での同変化量の総和を振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］とし
て算出する。

【００６３】このようにして、指圧線全体の変曲点が３
つの場合、気筒毎およびサイクル毎に、筒内圧データＰ
ｄａｔａ［ｉ］に基づき筒内圧波形（指圧線）に含まれ
る振動波形を抽出し、図１３で示すその振動成分の振幅
相当量Ａｍｐ［ｉ］を算出することができる。上記ステ
ップＳ６００が振動成分抽出手段に相当する。

【００６４】このようにして上記ステップＳ６００で振
幅相当量Ａｍｐ［ｉ］を計算した後、図２のステップＳ
７００に進む。このステップＳ７００では、気筒毎およ
びサイクル毎に、１サイクル中の第１ゲート区間内での
振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］の最大値Ａｍｐｍａｘを算出す
る。その第１ゲート区間は、図１２で示すように、上記
ステップＳ２００で算出したｉｍａｘ前後のα＋βのク
ランク角区間である。

【００６５】ステップＳ７００の処理を図８のフローチ
ャートに基づいて説明する。まず、ステップＳ７１０で
は、データ数ｉがｉｍａｘ−αからｉｍａｘ−βまでの
第１ゲート区間で計算処理がなされるように、ゲートを
かけている。すなわち、このステップＳ７１０では、最
初にｉをｉｍａｘ−αに設定し、ｉがｉｍａｘ−βにな
るまでの間、ステップＳ７１０、Ｓ７２０およびＳ７３
０の処理を繰り返しつつ、データ数ｉを１ずつインクリ
メント（ｉ←ｉ＋１）する。

【００６６】ｉがｉｍａｘ−βになるまでの間はステッ
プＳ７１０の判定結果はＹＥＳになり、ステップＳ７２
０に進む。このステップＳ７２０では、振幅相当量Ａｍ
ｐ［ｉ］の今回値が最大値Ａｍｐｍａｘを超えているか
否かを判定する。その今回値がＡｍｐｍａｘ以下の場合
には、ステップＳ７１０に戻る。一方、その今回値がＡ
ｍｐｍａｘを超えている場合には、ステップＳ７２０に
進み、振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］の今回値をＡｍｐｍａｘ
として設定する。この後、ステップＳ７１０に戻る。

【００６７】こうして、データ数ｉがｉｍａｘ−αから
ｉｍａｘ−βまでの第１ゲート区間において、振幅相当
量Ａｍｐ［ｉ］の今回値が最大値Ａｍｐｍａｘを超える
度にその今回値でＡｍｐｍａｘを更新していくことで、
第１ゲート区間内での最大値Ａｍｐｍａｘを算出する。
なお、上記ステップＳ７００が、振幅最大値算出手段に
相当する。

【００６８】この後、図２のステップＳ８００に進み、
気筒毎に、しきい値１としきい値２を設定する（図１４
参照）。このステップＳ８００では、ステップＳ７００
で算出した最大値Ａｍｐｍａｘの任意サイクル（例えば
１００サイクル）分の加算平均値と、その標準偏差σを
３倍した値との加算値（任意サイクル平均値＋３σ）を
しきい値１として算出する。また、最大値Ａｍｐｍａｘ
の任意サイクル分の加算平均値（任意サイクル平均値）
をしきい値２として算出する。なお、このステップＳ８
００が、しきい値算出手段に相当する。

【００６９】この後、図３のステップＳ９００に進み、
気筒毎およびサイクル毎にノック判定を行なう。このス
テップＳ９００では、上記ステップＳ７００で算出した
振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］の最大値Ａｍｐｍａｘと、振動
成分の繰り返し性の有無とに基づき、気筒毎およびサイ
クル毎にノック判定を行なう。

【００７０】ステップＳ９００の処理（「ノックＯＲノ
イズ判定処理」）を図９のフローチャートに基づいて説
明する。まず、ステップＳ９１０では、ステップＳ７０
０で算出した振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］の最大値Ａｍｐｍ
ａｘがステップＳ８００で設定したしきい値１を超えて
いるか否かについて判定する。この判定結果がＮＯの場
合、すなわち最大値Ａｍｐｍａｘがしきい値１以下の場
合、ステップＳ９６０に進み、「ノイズ」と判定され
る。こうして、気筒毎に最大値Ａｍｐｍａｘがしきい値
１以下のサイクルについては、「ノイズ」と判定され
る。

【００７１】また、ステップＳ９１０の判定結果がＹＥ
Ｓの場合、すなわち最大値Ａｍｐｍａｘがしきい値１を
超えている場合には、振動が大きくノックである可能性
が高いので、次のステップ９２０に進む。このステップ
Ｓ９２０では、データ数ｉが最大値Ａｍｐｍａｘの位置
であるｉａｍｐｍａｘからｉａｍｐｍａｘ＋γまでの第
２ゲート区間（図１４参照）で計算処理がなされるよう
に、ゲートをかけている。すなわち、このステップＳ９
２０では、最初にｉをｉａｍｐｍａｘに設定し、ｉがｉ
ａｍｐｍａｘ＋γになるまでの間、ステップＳ９２０〜
Ｓ９７０の処理を繰り返しつつ、データ数ｉを１ずつイ
ンクリメント（ｉ←ｉ＋１）する。

【００７２】ｉがｉａｍｐｍａｘ＋γになるまでの間は
ステップＳ９２０の判定結果はＹＥＳになり、ステップ
Ｓ９３０に進む。このステップＳ９３０では、振幅相当
量Ａｍｐ［ｉ］の今回値がステップＳ８００で設定した
しきい値２を超えているか否かを判定する。この判定結
果がＮＯの場合にはステップＳ９２０に戻る。一方、そ
の判定結果がＹＥＳの場合にはステップＳ９４０に進
む。

【００７３】このステップＳ９４０では、振幅相当量Ａ
ｍｐ［ｉ］がしきい値２を超える回数である振幅繰り返
し数Ｎを１だけインクリメントする。なお、ステップＳ
９４０では、ｉａｍｐｍａｘでの最大値Ａｍｐｍａｘを
含めて振幅繰り返し数Ｎをカウントする。つまり、図９
の処理が開始されたときのｉａｍｐｍａｘの位置で、ス
テップＳ９４０において振幅繰り返し数Ｎが１に設定さ
れるようになっている。この後、ステップＳ９２０に戻
る。

【００７４】こうしてｉがｉａｍｐｍａｘ＋γになるま
での第２ゲート区間内に、最大値Ａｍｐｍａｘを含めて
振幅相当量Ａｍｐ［ｉ］がしきい値２を超えた振幅繰り
返し数Ｎをカウントする。

【００７５】そして、ｉがｉａｍｐｍａｘ＋γになる
と、ステップＳ９２０の判定結果がＮＯになり、ステッ
プＳ９５０に進む。このステップＳ９５０では、ステッ
プＳ９４０で設定した振幅繰り返し数Ｎがしきい値３を
超えているか否かを判定する。振幅繰り返し数Ｎがしき
い値３以下の場合には、ステップＳ９５０の判定結果が
ＮＯになり、上記ステップＳ９６０に進み、「ノイズ」
と判定される。すなわち、ノック無しサイクルであるノ
イズサイクルと判定される。一方、振幅繰り返し数Ｎが
しきい値３を超えている場合には、ステップＳ９５０の
判定結果がＹＥＳになり、ステップＳ９７０に進み、
「ノック」と判定される。すなわち、ノック有りサイク
ルであるノックサイクルと判定される。

【００７６】このようにして、気筒毎に、次の２つの条
件が成立したサイクルについては、「ノック」と判定さ
れる（ステップＳ９７０）。（条件１）図１４で示すよ
うに、第１ゲート区間内での最大値Ａｍｐｍａｘがしき
い値１を超えている（ステップＳ９１０でＹＥＳ）。
（条件２）第２ゲート区間内での振幅繰り返し数Ｎがし
きい値３を超えている（ステップＳ９５０でＹＥＳ）。
すなわち、振動成分の繰り返し性が有ると判定される。

【００７７】これに対して、最大値Ａｍｐｍａｘがしき
い値１以下（ステップＳ９１０でＮＯ）となる各気筒の
サイクル、或いは振幅繰り返し数Ｎがしきい値３以下
（ステップＳ９５０でＮＯ）となる各気筒のサイクル
は、いずれもノック無し、すなわち「ノイズ」（ノイズ
サイクル）と判定される。なお、上記ステップＳ９００
が、ノック判定手段に相当する。

【００７８】そして、図３に示す上記ステップＳ９６０
に進み、「ノイズ」と判定された場合には、図３のステ
ップＳ１０００に進む。このステップＳ１０００では、
図２の上記ステップＳ８００で算出したしきい値１，し
きい値２を再計算する。すなわち、任意サイクルのうち
ステップＳ９００でノック無しと判定されたノイズサイ
クルだけの最大値Ａｍｐｍａｘの加算平均値と、その標
準偏差σを３倍した値との加算値（「ノイズ」サイクル
のＡｍｐｍａｘの平均値＋３σ）をしきい値１として算
出する。また、ノイズサイクルだけの最大値Ａｍｐｍａ
ｘの加算平均値（ノイズサイクルのＡｍｐｍａｘの平均
値）をしきい値２として算出する。このステップＳ１０
００も、しきい値設定手段に相当する。

【００７９】この後、ステップＳ１１００に進み、しき
い値の収束判定を行なう。すなわち、ステップＳ１００
０で再計算したしきい値２の今回値が前回のしきい値２
（しきい値２の前回値）と同じになったか否かを判定す
る。しきい値２の今回値がその前回値と同じになるまで
は、ステップＳ９００、Ｓ９６０およびＳ１０００が繰
り返されるので、しきい値１，しきい値２がそれぞれ徐
々に下がっていく（図１２参照）。また、その間にステ
ップＳ９００の判定結果がＹＥＳになる場合には、ステ
ップＳ９７０に進み「ノック」と判定される。こうし
て、しきい値２の今回値がその前回値と同じになるまで
は、「ノック」と判定されるサイクルを除外しながら
（図１５参照）、ノック無しと判定されたノイズサイク
ルだけの最大値Ａｍｐｍａｘの加算平均値とその標準偏
差σとに基づき両しきい値１，２が再計算される。

【００８０】そして、しきい値２の今回値がその前回値
と同じになり、ステップＳ１１００の判定結果がＹＥＳ
になると、ステップＳ１２００に進み、ステップＳ９０
０〜Ｓ１１００の繰り返し判定を終了する。これによ
り、気筒毎およびサイクル毎に「ノック」か「ノイズ」
の判定結果（ｋ，ｃｙｃｌｅ）＝「ノック」ＯＲ「ノイ
ズ」が得られる。ここで、ｋは気筒番号であり、ｃｙｃ
ｌｅはサイクル番号である。例えば、気筒＃１の４サイ
クル目が「ノック」の場合には、（１，４）＝「ノッ
ク」という判定結果が得られる。こうして、ステップＳ
１１００の判定結果がＹＥＳになった時点でノック無し
と判定されていたサイクルが最終的に「ノイズ」とな
り、それ以外のサイクルは「ノック」となる。

【００８１】この後、図４に示すステップＳ１３００に
進む。このステップＳ１３００では、高速データロガー
２６から取り込んだ各気筒のブロック振動センサ出力
（任意サイクル分のブロック振動データ）を、気筒毎に
ノックサイクルとノイズサイクルに分けて抽出する。つ
まり、このステップＳ１３００では、上記ステップＳ１
２００で得られた気筒毎およびサイクル毎の「ノック」
か「ノイズ」の判定結果に基づき、任意サイクル分の各
ブロック振動センサ出力をノックサイクルとノイズサイ
クルとに層別する。例えば、任意サイクルの２サイクル
目では、気筒＃１，＃３，＃２の各ブロック振動センサ
出力はそれぞれノイズサイクル、気筒＃４のブロック振
動センサ出力はノックサイクル、というように任意サイ
クル分のブロック振動データを層別する。なお、このス
テップＳ１３００が、振動センサ出力抽出手段に相当す
る。

【００８２】この後、ステップＳ１４００に進む。この
ステップＳ１４００では、ノックサイクルとノイズサイ
クルに分けて抽出した任意サイクル分の各ブロック振動
センサ出力をそれぞれＦＦＴ処理する。これにより、１
ノックサイクル毎のパワースペクトル（ＦＦＴ結果ａ）
と１ノイズサイクル毎のパワースペクトル（ＦＦＴ結果
ｔ_-ｂ）とが算出される。なお、このステップＳ１４０
０がＦＦＴ処理手段に相当する。

【００８３】この後、ステップＳ１５００に進む。この
ステップＳ１５００では、各ノックサイクルに対して、
そのノックサイクルと前回「ノック」と判定されたノッ
クサイクルとの間のノイズサイクル全ての前記ＦＦＴ結
果ｔ_-ｂを加算平均したＦＦＴ加算平均値ｂを算出す
る。すなわち、各ノックサイクルに対して、そのサイク
ル以前でかつ前回の判定結果「ノック」以降のノイズサ
イクル全てのＦＦＴ結果ｔ_-ｂの加算平均値を算出す
る。

【００８４】つまり、任意サイクルのうち、ｉ回目のノ
ックサイクルのＦＦＴ加算平均値をｂｉとすると、ｂｉ
は、（ｉ−１）回目のノックサイクルと、ｉ回目のノッ
クサイクルとの間のノイズサイクル全てのＦＦＴ結果ｔ
_-ｂを加算平均した値である。４気筒エンジンの判定結
果（ノック判定結果）およびｂｉの計算例をステップＳ
１５００で示してある。ここでは、判定結果「ノイズ」
を×で、判定結果「ノック」を○でそれぞれ示してあ
る。また、ここでは、気筒＃４の２サイクル目が１回目
のノックサイクルであり、気筒＃４の３サイクル目が２
回目のノックサイクルであり、そして、気筒＃３の５サ
イクル目が３回目のノックサイクルであることを示して
いる。また、ここでは、ｉ回目のノックサイクルの前記
ＦＦＴ結果をａｉで、１回目のノックサイクルのＦＦＴ
結果をａ１で、２回目のノックサイクルのＦＦＴ結果を
ａ２で、そして、３回目のノックサイクルのＦＦＴ結果
をａ３でそれぞれ示している。

【００８５】１回目のノックサイクルに対しては、その
ノックサイクル以前のノイズサイクル全て、すなわち気
筒＃１の１サイクル目から気筒＃３の２サイクル目まで
のノイズサイクル全てのＦＦＴ結果ｔ_-ｂを加算平均し
たＦＦＴ加算平均値ｂ１がステップＳ１５００で算出さ
れる。同様に、２回目のノックサイクルに対しては、気
筒＃２の２サイクル目から気筒＃３の３サイクル目まで
のノイズサイクル全てのＦＦＴ結果ｔ_-ｂを加算平均し
たＦＦＴ加算平均値ｂ２が算出される。また、３回目の
ノックサイクルに対しては、気筒＃２の３サイクル目か
ら気筒＃１の５サイクル目までのノイズサイクル全ての
ＦＦＴ結果ｔ_-ｂを加算平均したＦＦＴ加算平均値ｂ３
が算出される。

【００８６】このようにステップＳ１５００では、ノッ
クサイクル毎に、（ｉ−１）回目のノックサイクルとｉ
回目のノックサイクルとの間のバックグラウンドレベル
を表すｉ回目のノックサイクルのＦＦＴ結果ｂｉを算出
している。なお、このステップＳ１５００が加算平均値
算出手段に相当する。

【００８７】この後、ステップＳ１６００に進む。この
ステップＳ１６００では、上記ステップＳ１５００で算
出したｉ回目のノックサイクルのＦＦＴ結果ａｉと、ｉ
回目のノックサイクルのＦＦＴ加算平均値をｂｉとの差
分（ａｉ−ｂｉ）に基づき、ノックサイクル毎にノック
強度ｃｉを算出する。すなわち、このステップＳ１６０
０では、差分（ａｉ−ｂｉ）を所定の周波数区間で積分
してノックサイクル毎のノック強度を算出する。例え
ば、差分（ａｉ−ｂｉ）をノック波形の振動周波数に相
当する１２〜１４ＫＨｚ程度の可聴帯で積分する。な
お、このステップＳ１６００がノック強度算出手段に相
当する。

【００８８】この後、ステップＳ１７００に進む。この
ステップＳ１７００では、任意サイクルのノックレベル
を、次の手順で算出する。 （１）まず、ステップＳ１６００で算出したノック強度
ｃｉに対して３つのしきい値Ａ，Ｂ，Ｃを設け、ノック
強度を４領域に分割する（４つの強度段階に分ける）。
つまり、０＜ｃｉ＜しきい値Ａの場合、ノック強度ｃｉ
はＴＫ（トレースノック）であると判定する。また、し
きい値Ａ≦ｃｉ＜しきい値Ｂの場合、ノック強度ｃｉは
小ノックであると判定する。また、しきい値Ｂ≦ｃｉ＜
しきい値Ｃの場合、ノック強度ｃｉは中ノックであると
判定する。そして、しきい値Ｃ≦ｃｉの場合、大ノック
であると判定する。

【００８９】（２）次に、任意サイクル（解析サイクル
Ｎサイクル）中のノック強度の分布、つまりノック強度
毎に任意サイクル中のノック頻度を算出する。算出した
ノック強度の分布を、ステップＳ１７００のグラフで示
している。このグラフの横軸はノック強度を、その縦軸
は頻度をそれぞれ表している。ここでは、小ノックの頻
度が一番大きい（最も高い）ことを示している。

【００９０】（３）次に、（２）で求めた４つの強度段
階に分けて求めた各段階のノック頻度のうち、頻度が最
も高い強度段階のノック強度を任意サイクルのノックレ
ベルとして算出する（決定する）。ここでは小ノックの
頻度が最も高いので、任意サイクルの（現在の）ノック
レベルとして小ノックが算出される。なお、ステップＳ
１７００の（１）および（２）の処理がノック頻度算出
手段に相当し、また、その（３）の処理がノックレベル
算出手段に相当する。

【００９１】以上説明したように、エンジン２１の点火
時期等を自動適合するには、ステップＳ１０で定常状態
と点火時期の設定を変えながら、各設定条件でエンジン
２１を任意サイクル運転して得たデータに基づき、上記
ノックレベル算出処理を行う。これにより、各設定条件
でのノックレベルをそれぞれ自動的に検出することがで
きる。

【００９２】以上のように構成された一実施形態によれ
ば、以下の作用効果を奏する。 （イ）各気筒のブロック振動センサ２３の出力を、ノッ
ク有りと判定されたノックサイクルとノック無しと判定
されたノイズサイクルに分けて抽出する（ステップＳ１
３００）。これにより、筒内圧を利用して１サイクル毎
に、絶対にノックの発生していないサイクルと、少なく
とも筒内ではノックが発生しているサイクルとに層別で
きる。このため、各筒内圧センサ出力と同時に各ブロッ
ク振動センサ出力を計測することで、筒内圧情報をもと
にノック有り無しの層別を自動的に行なうことができ
る。すなわち、人間の聴感でノック判定をする必要がな
い。

【００９３】（ロ）各ブロック振動センサ出力にバック
グラウンドノイズ以上の振動が含まれていれば、間違い
なく音としてノックが発生していることになる。このよ
うなノックの強度を、各ノックサイクルのＦＦＴ結果ａ
とＦＦＴ加算平均値ｂとの差分（ａ−ｂ）に基づき、ノ
ックサイクル毎に算出することができる（ステップＳ１
６００）。すなわち、そのＦＦＴ加算平均値ｂは、各ノ
ックサイクルとそのサイクル以前に「ノック」と判定さ
れたサイクルとの間のバックグラウンドレベルを表して
いる。各ノックサイクルのＦＦＴ結果ａとそのノックサ
イクルに対して算出したバックグラウンドレベルとの差
分（ａ−ｂ）に基づいて、ノック強度をノックサイクル
毎に算出することができる。その結果、人間の聴感でノ
ック判定する場合は、ある一定時間エンジン近傍で音を
聞き、その時のバックグラウンド音とノック音を聞き分
けてノックレベルを決定する。この場合、人による差
や、聞く方向の違いにより、レベルが異なってしまう
が、こうした自動適合をする上で妨げとなる要因を排除
できる。したがって、エンジンの点火時期等を自動適合
する際に、狙いのノックレベルを自動検出可能になり、
点火時期等の自動適合が可能になる。

【００９４】（ロ）エンジン２１の点火時期等を自動適
合する際に、ステップＳ１０で定常状態と点火時期の設
定を変えながら、各設定条件でエンジン２１を任意サイ
クル運転して得たデータに基づき、上記ノックレベル算
出処理を行う。これにより、各設定条件でのノックレベ
ルをそれぞれ自動的に検出することができる（ステップ
Ｓ１７００）。

【００９５】（ハ）自動適合時にノックを自動検出する
狙いのノックレベルは聴感上許容可能なノックレベルで
あり、このような狙いのノックレベルを自動検出するた
めには、ノックレベルを定量的に扱う必要がある。聴感
上許容可能なノックレベルは、１回当たりに聞えるノッ
ク強度とその頻度により決まる。そのうちのノック強度
をステップＳ１６００で算出できる。つまり、ノックサ
イクル毎のノック強度を、人間によりしきい値を設定す
ることなく、前記差分を所定の周波数区間で積分して求
めることができる。

【００９６】定の周波数区間は可聴帯であることを要旨
とする。 （ニ）任意サイクル中のノックサイクル毎にノック強度
を算出するのに、ＦＦＴ結果ａとＦＦＴ加算平均値ｂ
（上記バックグラウンドレベル）の差分（ａ−ｂ）をノ
ックとしている。これにより、各ブロック振動センサ出
力にバックグラウンドノイズ以上の振動が含まれていれ
ば、間違いなく音としてノックが発生していることにな
る。このようなシリンダヘッド、シリンダブロックを通
して外部へノック音として伝わるノックを、ＦＦＴ結果
ａとＦＦＴ加算平均値ｂの差分で表すことができる。

【００９７】（ホ）ステップＳ１６００で算出したノッ
ク強度毎に任意サイクル中のノック頻度を算出する（ス
テップＳ１７００の処理（１），（２））。こうして求
めたノック強度とノック頻度からノックレベルを算出す
る（ステップＳ１７００の処理（３））。このように、
ノック強度に加えてノック頻度を算出し、ノック強度と
その頻度からノックレベルを算出することで、現在の運
転条件でのノックレベルを自動検出することができる。

【００９８】（ヘ）ノック強度を４つの強度段階に分
け、各段階の頻度を算出し（ステップＳ１７００の処理
（１），（２））、算出した頻度が最も高い強度段階の
ノック強度を現在のノックレベルと決定する（ステップ
Ｓ１７００の処理（３））。これにより、ノックレベル
を定量的に扱うことができ、聴感上許容可能なノックレ
ベルを自動的に検出することができる。（請求項５） （ト）ステップＳ１６００では、差分（ａｉ−ｂｉ）を
所定の周波数区間、例えば、ノック波形の振動周波数に
相当する１２〜１４ＫＨｚ程度の可聴帯で積分する。こ
のため、シリンダブロックを通して外部へ音として伝わ
るノックの強度を算出することができる。

【００９９】（チ）ステップＳ１５００では、ノックサ
イクル毎に、（ｉ−１）回目のノックサイクルとｉ回目
のノックサイクルとの間のバックグラウンドレベルを表
すｉ回目のノックサイクルのＦＦＴ結果ｂｉを算出して
いる。このバックグラウンドレベルと各ノックサイクル
のパワースペクトル（ＦＦＴ結果ａ）の差分（ａｉ−ｂ
ｉ）を積分してノック強度を算出する（ステップＳ１６
００）。このため、各ノックサイクルのノック強度とし
て、ノックサイクル毎に異なるバックグランドレベルに
応じた最適な値を算出することができる。

【０１００】[ 変形例]なお、この発明は以下のように
変更して具体化することもできる。 ・上記一実施形態では、任意サイクル運転して得られる
任意サイクル分の各ブロック振動センサ出力を、２つの
サイクルに層別して（ステップＳ１３００）、ＦＦＴ処
理する（ステップＳ１４００）ようにしているが、本発
明はこのような構成に限定されない。例えば、任意サイ
クルの運転中に、各ブロック振動センサ出力を順次取得
しながら、ステップＳ１３００〜Ｓ１６００およびＳ１
７００の処理（１）をリアルタイムで行なうようにして
もよい。これにより、任意サイクルの運転が終了した時
点では、ステップＳ１７００の処理（２）と（３）を行
なえだけでよく、ノックレベルを迅速に算出することが
できる。

【０１０１】・上記一実施形態では、ステップＳ１６０
０で差分（ａｉ−ｂｉ）を所定の周波数区間で積分する
ようにしているが、その周波数区間は上記可聴帯に限ら
ず、適宜の積分範囲を設定可能である。

【０１０２】・上記一実施形態では、ステップＳ１７０
０の処理（１）で、ノック強度ｃｉに対して３つのしき
い値Ａ，Ｂ，Ｃを設け、ノック強度を４つの強度段階に
分けるようにしているが、その強度段階の数は「４」に
限らず、適宜設定可能である。

【０１０３】・上記一実施形態において、ステップＳ８
００で算出するしきい値１を、最大値Ａｍｐｍａｘの任
意サイクル分の加算平均値と、その標準偏差σを３以外
の整数倍した値との加算値としてもよい。

【０１０４】・上記一実施形態では、本発明を４気筒の
エンジン２１に適用した例を示したが、本発明は多気筒
の内燃機関に広く適用可能である。 ・上記一実施形態では、指圧線の圧縮上死点位置ＴＤＣ
近傍に極大値（変曲点）ができる場合には、その変曲点
はＴＤＣの近傍にできるので、ＴＤＣをその変曲点に代
えて１つの変曲点に設定しているが、その変曲点の位置
を算出して、この変曲点を１つの変曲点として設定する
ようにしても良い。

【０１０５】・上記一実施形態では、高速データロガー
２６は、各筒内圧センサ出力を例えば２００ＫＨｚでサ
ンプリングしているが、そのサンプリング周波数は適宜
変更可能である。

【０１０６】・上記一実施形態において、図１２に示す
第１ゲート区間を図１４に示す第２ゲート区間と同じに
しても良い。以下、上記一実施形態から把握できる技術
思想について説明する。

【０１０７】（１）各気筒の筒内圧を検出する複数の筒
内圧センサを備えた自動適合用ノック自動検出装置にお
いて、前記複数の筒内圧センサからそれぞれ出力される
各筒内圧センサ出力を高周波サンプリングして、気筒毎
およびサイクル毎に筒内圧データを収録する高速データ
収録手段と、前記筒内圧データに基づき、前記各筒内圧
センサ出力に含まれる振動成分の振幅相当量を気筒毎お
よびサイクル毎に算出する振動成分抽出手段と、気筒毎
およびサイクル毎に、前記振幅相当量の最大値或いは積
分値を算出する振幅最大値算出手段と、前記最大値或い
は積分値の任意サイクル分の加算平均値と標準偏差とか
らしきい値を算出するしきい値算出手段と、前記最大値
或いは積分値と前記振動成分の繰り返し性の有無とに基
づくノック判定を気筒毎およびサイクル毎に行い、同最
大値或いは積分値がしきい値を超えかつ前記繰り返し性
が有る場合にノックと判定するノック判定手段と、前記
各気筒の筒内圧センサ出力と同時計測する各気筒のブロ
ック振動センサ出力を、前記判定結果に基づきノックサ
イクルとノイズサイクルに分けて抽出する振動センサ出
力抽出手段と、前記ノックサイクルと前記ノイズサイク
ルに分けて抽出した各気筒のブロック振動センサ出力を
それぞれＦＦＴ処理して１ノックサイクル毎のＦＦＴ結
果（ａ）と１ノイズサイクル毎のＦＦＴ結果（ｔ_-ｂ）
を算出するＦＦＴ処理手段と、各ノックサイクルに対し
て、そのノックサイクルと前回ノックと判定されたノッ
クサイクルとの間のノイズサイクル全ての前記ＦＦＴ結
果（ｔ_-ｂ）を加算平均したＦＦＴ加算平均値（ｂ）を
算出する加算平均値算出手段と、前記ＦＦＴ結果（ａ）
と前記ＦＦＴ加算平均値（ｂ）との差分に基づき、ノッ
クサイクル毎にノック強度を算出するノック強度算出手
段とを備えることを特徴とする自動適合用ノック自動検
出装置。

【０１０８】（２）上記（１）に記載の自動適合用ノッ
ク自動検出装置において、前記ノック強度算出手段は、
前記差分を所定の周波数区間で積分してノックサイクル
毎のノック強度を算出することを特徴とする自動適合用
ノック自動検出装置。

【０１０９】（３）上記（２）に記載の自動適合用ノッ
ク自動検出装置において、前記所定の周波数区間は可聴
帯であることを特徴とする自動適合用ノック自動検出装
置。 （４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の自動適合
用ノック自動検出装置において、前記ノック強度算出手
段により算出したノック強度毎に任意サイクル中のノッ
ク頻度を算出するノック頻度算出手段と、前記ノック強
度と前記ノック頻度から任意サイクルでのノックレベル
を算出するノックレベル算出手段とを備えることを特徴
とする。自動適合用ノック自動検出装置。

【０１１０】（５）上記（４）に記載の自動適合用ノッ
ク自動検出装置において、前記ノック頻度算出手段は、
前記ノック強度を任意の強度段階に分けて各段階の頻度
を算出し、前記ノックレベル算出手段は、前記ノック頻
度算出手段により算出した頻度が最も高い強度段階のノ
ック強度を任意サイクルのノックレベルと決定すること
を特徴とする自動適合用ノック自動検出装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施形態に係る自動適合用ノック自動検出
装置の全体を模式的に示す構成図。

【図２】 ノックレベル算出処理を示すフローチャー
ト。

【図３】 図２のノックレベル算出処理の続きを示すフ
ローチャート。

【図４】 図３のノックレベル算出処理の続きを示すフ
ローチャート

【図５】 図２のステップＳ５００の処理内容を示すフ
ローチャート。

【図６】 図２のステップＳ６００における変曲点１つ
の場合で筒内圧上昇中の振幅相当量の計算処理を示すフ
ローチャート。

【図７】 図２のステップＳ６００における変曲点１つ
の場合で筒内圧下降中の振幅相当量の計算処理を示すフ
ローチャート。

【図８】 図２のステップＳ７００の処理内容を示すフ
ローチャート。

【図９】 図３のステップＳ９００の処理内容を示すフ
ローチャート。

【図１０】 変曲点１つの場合で筒内圧上昇中の振幅相
当量の計算処理を示す説明図。

【図１１】 変曲点１つの場合で筒内圧下降中の振幅相
当量の計算処理を示す説明図。

【図１２】 筒内圧波形を示すグラフ。

【図１３】 図１２の筒内圧波形から抽出した振動波形
を示すグラフ。

【図１４】 しきい値と振動成分の関係を示す説明図。

【図１５】 しきい値の再計算についての説明図。

【符号の説明】

２１…内燃機関としてのエンジン、２３…ブロック振動
センサ、２４…筒内圧センサ、２６…高速データ収録手
段としての高速データロガー、２７…筒内圧解析用パソ
コン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮野尾 裕二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 福岡 亘ニ 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28号 富士通テン 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 BA17 DA27 DA38 EA11 EB25 FA21 FA25 FA38

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の点火時期等を自動適合する装
   置に適用され、各気筒の筒内圧センサ出力を高周波サン
   プリングした筒内圧データに基づき気筒毎およびサイク
   ル毎にノックかノイズの判定をするノック判定手段を備
   える自動適合用ノック自動検出装置であって、 前記各気筒の筒内圧センサ出力と同時計測する各気筒の
   ブロック振動センサ出力を、前記ノック判定手段により
   ノック有りと判定されたノックサイクルとノック無しと
   判定されたノイズサイクルに分けて抽出する振動センサ
   出力抽出手段と、 前記ノックサイクルと前記ノイズサイクルに分けて抽出
   した各気筒のブロック振動センサ出力をそれぞれＦＦＴ
   処理して１ノックサイクル毎のＦＦＴ結果（ａ）と１ノ
   イズサイクル毎のＦＦＴ結果（ｔ_-ｂ）を算出するＦＦ
   Ｔ処理手段と、 各ノックサイクルに対して、そのノックサイクルと前回
   ノックと判定されたノックサイクルとの間のノイズサイ
   クル全ての前記ＦＦＴ結果（ｔ_-ｂ）を加算平均したＦ
   ＦＴ加算平均値（ｂ）を算出する加算平均値算出手段
   と、 前記ＦＦＴ結果（ａ）と前記ＦＦＴ加算平均値（ｂ）と
   の差分に基づき、ノックサイクル毎にノック強度を算出
   するノック強度算出手段とを備えることを特徴とする自
   動適合用ノック自動検出装置。
2. 【請求項２】 前記ノック強度算出手段は、前記差分を
   所定の周波数区間で積分してノックサイクル毎のノック
   強度を算出することを特徴とする請求項１に記載の自動
   適合用ノック自動検出装置。
3. 【請求項３】 前記所定の周波数区間は可聴帯であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の自動適合用ノック自動
   検出装置。
4. 【請求項４】 前記ノック強度算出手段により算出した
   ノック強度毎に任意サイクル中のノック頻度を算出する
   ノック頻度算出手段と、前記ノック強度と前記ノック頻
   度から任意サイクルでのノックレベルを算出するノック
   レベル算出手段とを備えることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか一項に記載の自動適合用ノック自動検出装
   置。
5. 【請求項５】 前記ノック頻度算出手段は、前記ノック
   強度を任意の強度段階に分けて各段階の頻度を算出し、
   前記ノックレベル算出手段は、前記ノック頻度算出手段
   により算出した頻度が最も高い強度段階のノック強度を
   任意サイクルのノックレベルと決定することを特徴とす
   る請求項４に記載の自動適合用ノック自動検出装置。