JP2021055587A - エンジン制御装置およびエンジン制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの所定の物理量状態を正常に検出することができる。【解決手段】エンジン制御装置１は、エンジンの振動を検出する検出部１１と、互いに異なるフィルタ特性を有し、前記振動を示すデータから当該フィルタ特性に応じた振動データを抽出する複数のフィルタ１２と、エンジンの動作に関するパラメータに応じて、使用するフィルタを切り替えるフィルタ切替部１３と、フィルタにて抽出された振動データを補正する補正部１４と、補正部１４にて補正された振動データを平滑化する平滑化処理部１５と、補正部にて補正された振動データと平滑化処理部１５にて平滑化された平滑化データとの差分に基づいてエンジンのノッキングを検出する状態検出部１６とを備える。補正部１４は、フィルタ切替部１３による各フィルタを切り替えるタイミングを含む所定範囲内において、振動データの変化量が所定値以下となるように補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン制御装置およびエンジン制御方法に関するものである。

ノッキングは、エンジンの燃焼室内の端末部の未燃ガスが自己発火することによって燃焼室内のガスが振動を起こし、その振動がエンジン本体に伝わる現象である。ノッキングは、例えば、エンジンの発生エネルギの損失（出力低下）およびエンジン各部への衝撃を発生させる。さらに、ノッキングは、燃費の低下を招来する。このため、エンジンの制御装置は、ノッキングの発生を抑制することが求められる。

特許文献１には、エンジンの高速回転までノッキングの検知精度が優れるノッキング検出装置が開示されている。このノッキング検出装置は、バンドパスフィルタを用いて振動センサの出力信号の中から基本振動周波数および高調波成分を抽出する。ノッキング検出装置は、バンドパスフィルタからの出力がバックグラウンドレベルより大きくなったか否かによって、ノッキングの発生を検出する。なお、バックグラウンドレベルとは、ノッキングが発生していない時の振動センサの出力信号の過去の値を平滑化したものである。

特許文献２には、互いに異なる周波数帯域のフィルタ特性を有する複数のフィルタを備える内燃機関用ノッキング検出装置が開示されている。ノッキングの共鳴周波数はエンジンの運転領域に応じて異なるため、この内燃機関用ノッキング検出装置は、エンジンの運転領域に応じて、使用するフィルタを切り替えることで、信頼性の高いノッキング検出を行うことを可能にしている。

特許文献３には、エンジンの回転数の変化に基づいてエンジンの運転状態を検出し、その運転状態に応じてノッキングを判定するための閾値を補正する内燃機関用ノッキング検出装置が開示されている。この内燃機関用ノッキング検出装置は、ノッキングの検出精度を向上させるために、複数の共鳴周波数の平均値と補正した閾値とを比較することで、ノッキングを判定している。

特開昭５８−４５５２０号公報 特開昭５６−０００６３７号公報 特開昭６３−２９５８６４号公報

特許文献１に記載の技術では、基本振動周波数および高調波成分だけに基づいて、ノッキングの発生が検出される。このため、エンジンが高速回転する際にバックグラウンドレベルが大きくなると、ノッキングの発生を正確に検出することが難しい。また、エンジンの諸元が変化すると、ノッキングの共振周波数も変化するため、この観点からも、ノッキングの発生を正確に検出することが難しい。

特許文献２に記載の技術では、エンジンの運転領域に応じてフィルタを切り替えることにより、ノッキング検出の信頼性を高めることができる。しかしながら、フィルタを切り替えることによって、フィルタの出力は変化するが、バックグラウンドレベルは、フィルタの出力を平滑化することによって得られるため、フィルタの出力に対して遅れて変化する。このため、ノッキングの発生を誤検出することがある。なお、ノッキングの発生が誤検出されると、点火時期に誤差が発生し、特に、動力性能、排気浄化性能および燃料消費性能等に影響を与えることがある。

特許文献３では、検出精度を向上させるために複数のノッキングの共鳴周波数の平均値と閾値とを比較した場合、エンジンの回転数の増加に応じて増大する振動センサの出力も、高精度に検出してしまう。そのため、スロットル開度の急変によって、ノッキングの発生が誤検出される恐れがある。

そこで、本発明は、上記の課題を解決する為になされたものであり、ノッキングを正常に検出可能なエンジン制御装置を提供することを目的とする。

エンジン制御装置は、エンジンを制御するエンジン制御装置であって、前記エンジンの振動を検出する検出部と、互いに異なるフィルタ特性を有し、前記振動を示すデータから当該フィルタ特性に応じた振動データを抽出する複数のフィルタと、前記エンジンの動作に関するパラメータに応じて、使用する前記フィルタを切り替えるフィルタ切替部と、前記使用するフィルタにて抽出された振動データを補正する補正部と、前記補正部にて補正された振動データを平滑化する平滑化処理部と、前記補正部にて補正された振動データと前記平滑化処理部にて平滑化された平滑化データとの差分に基づいて、前記エンジンのノッキングを検出する状態検出部と、備え、前記補正部は、前記フィルタ切替部による前記フィルタを切り替えるタイミングを含む所定範囲内において、前記振動データの変化率が所定値以下となるように補正する。

本発明によると、ノッキングを正常に検出することができる。

第１実施例におけるエンジン制御装置の概略図。 振動データの説明図。 ノッキングが発生した際の振動データの説明図。 ノッキング発生の有無の判定を説明するための説明図。 ノッキングが誤検出される原理を説明するための説明図。 エンジン制御装置のブロック図。 ノッキング検出処理の説明図。 エンジン制御装置のハードウェア構成図。 ノッキング検出処理を説明するためのフローチャート。 補正データの説明図。 補正係数算出部の説明図。 補正データを算出する算出処理の説明図。 点火時期を演算する処理を説明するためのフローチャート。 点火時期設定処理を説明するためのフローチャート。 第２実施例におけるエンジンの動作状態の説明図。 ノッキング周波数データＫｄ２を示す説明図。 補正式を選択する処理を説明するためのフローチャート。

以下、本開示の実施例を各図面に基づいて説明するが、各実施例は、各図面に記載の内容に限定されるものではない

図１は、エンジン制御装置１の概略図である。エンジン２は、例えば、エアクリーナ２１と、熱線式空気流量計２２と、ダクト２３と、スロットルボディ２４と、吸気管２５と、インジェクタ２６と、シリンダ２７と、吸気バルブ２８と、点火ユニット３０と、分配器３１と、点火プラグ３２と、ピストン３３と、クランクシャフト３４と、クランク角センサ３５と、排気バルブ３６と、排気管３７と、排気センサ３８と、振動センサ３９とを備える。

エンジン２に吸入される空気は、エアクリーナ２１の入口部より入り、ゴミ等が取り除かれ、その後、ダクト２３、スロットルボディ２４および吸気管２５を通り、シリンダ２７に吸入される。熱線式空気流量計２２は、ダクト２３に設けられ、ダクト２３を通過する空気の流量を吸入空気量Ｑａとして測定する。熱線式空気流量計２２は、吸入空気量Ｑａを示す情報をエンジン制御装置１へ送信する。エンジン制御装置１は、吸入空気量Ｑａに基づいて、ダクト２３を通過する空気の流量を、スロットルボディ２４を用いて調整する。

燃料は、図示していない燃料タンクからインジェクタ２６を経て吸気管２５に噴射され、空気と混合される。吸気バルブ２８が開くと、燃料と空気との混合気は、シリンダ２７内の燃焼室２９に吸入される。

また、点火ユニット３０により発生した高電圧は、分配器３１によって各気筒に分配され、点火プラグ３２に対して供給される。これにより、燃焼室２９内の混合気が点火プラグ３２により着火され、燃焼室２９内で爆発が生じ、その結果、ピストン３３が下降し、そのピストン３３の動きがクランクシャフト３４に伝えられ、回転運動に変換される。爆発後の混合気は、排気バルブ３６が開くことにより、排気管３７から排出される。排気管３７には、排気センサ３８が設けられる。排気センサ３８は、検出結果を表す検出信号をエンジン制御装置１に送信する。

クランク角センサ３５は、エンジン２の回転状態を検出する。クランク角センサ３５は、エンジン２の回転状態を表すクランク角信号として、１回転毎の絶対位置を示すＲｅｆ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）信号と、絶対位置からの所定角度移動した位置を示すＰＯＳ（ＰＯＳｉｔｉｏｎ）信号とをエンジン制御装置１へ送信する。振動センサ（燃焼状態センサ）３９は、エンジン２の振動を検出し、その検出結果を表す振動データＶｄをエンジン制御装置１に送信する。なお、エンジン２の振動には、例えば、ピストン３３の摩擦、クランクシャフト３４の回転またはスロットルボディ２４の作動等による複数の振動成分が含まれる。

エンジン制御装置１は、検出部１１と、複数のフィルタ１２と、フィルタ切替部１３と、補正部１４と、平滑化処理部１５と、ノッキング検出部１６とを備える。

検出部１１は、振動センサ３９からの振動データＶｄを取得する。検出部１１は、フィルタ１２に振動データＶｄを送信する。各フィルタ１２は、エンジン２のノッキングを検出する為に、エンジン２の動作に関する運転パラメータに応じて予め設定される。運転パラメータは、例えば、エンジン２の回転数Ｎｅ、エンジン２の負荷Ｉｅおよびエンジン２の温度の少なくとも１を含む。

フィルタ１２は、振動データＶｄの中から、所定の周波数帯域ｆｂ１〜ｆｂ５（図３参照）のノッキング周波数データＫｄを抽出する。ノッキング周波数データＫｄは、例えば、ノッキングが発生する際に起こる振動を示す。各フィルタ１２は、マイクロコンピュータに実装されるソフトウェアによるデジタルフィルタで実現されてもよい。

フィルタ切替部１３は、複数のフィルタ１２の中で、使用するフィルタ１２を運転パラメータに応じて切り替える。フィルタ切替部１３は、例えば、エンジン２の回転数Ｎｅに応じて、使用するフィルタ１２を切り替える。この場合、フィルタ切替部１３は、クランク角センサ３５から送信されるＲｅｆ信号およびＰＯＳ信号に基づいてエンジン２の回転数Ｎｅを取得する。

補正部１４は、ノッキング周波数データＫｄを補正して、補正データＣｄ（図７（２）参照）を生成する。補正部１４は、補正データＣｄを平滑化処理部１５とノッキング検出部１６とに送信する。なお、補正部１４の詳細は、図１０にて後述する。

平滑化処理部１５は、補正データＣｄからバックグラウンドレベルＢｌ（図７（３）参照）を算出する。

平滑化処理部１５は、バックグランドレベルＢｌのデータをノッキング検出部１６に送信する。ノッキング検出部１６のことを「状態検出部」と呼んでもよい。ノッキング検出部１６は、補正データＣｄとバックグランドレベルＢｌとに基づいて、ノッキングを検出する。なお、エンジン制御装置１の各機能１１〜１６についてのより詳細な説明は、図７にて後述する。

図２〜図４において、エンジン２にて発生する振動データＶｄについて説明する。図２は、ノッキングが発生していない時の振動データＶｄの周波数成分を示す図である。なお、図中において、略２０ＫＨｚまでの範囲内における周波数成分を例示するが、本実施例の対象はこれに限らない。以下の図面においても、略２０ＫＨｚまでの範囲内における周波数成分を例示するが、本実施例の対象はこれに限らない。

図３は、ノッキングが発生した際の振動データＶｄの周波数成分を示す図である。図３（１）および図３（２）では、エンジン２の運転パラメータ（具体的には、回転数Ｎｅ）が互いに異なる。図２および図３を比較すれば分かるように、ノッキングが発生した場合、ノッキングが発生していない場合と比較して、特有の共鳴周波数成分が大きくなる。図３（１）の例では、周波数ｆｒ１０、ｆｒ０１およびｆｒ１１の近傍においてノッキングが発生している。

また、図３（１）および図３（２）を比較すれば分かるように、エンジン２の回転数Ｎｅに応じてノッキングの特徴周波数が変化する。例えば、図３（１）の場合には、ノッキングは、上述したように周波数ｆｒ１０、ｆｒ０１およびｆｒ１１の近傍において発生し、図３（２）の場合には、ノッキングは、周波数ｇ１０、ｇ０１、ｇ３０およびｇ１１の近傍において発生している。

したがって、エンジン制御装置１は、エンジン２の運転パラメータに応じて、フィルタ１２を切替えることにより信頼性の高いノッキング判定が可能となる。このため、例えば、エンジン制御装置１は、周波数ｆｒ１０、ｆｒ０１およびｆｒ１１を含む周波数帯域ｆｂ１およびｆｂ２を通過させる第１のフィルタｆ１と、周波数ｇ１０、ｇ０１、ｇ３０およびｇ１１を含む周波数帯域ｆｂ３〜ｆｂ５を通過させる第２のフィルタｆ２とを予め用意する。フィルタ切替部１３は、エンジン２の運転パラメータに応じて、第１のフィルタｆ１と第２のフィルタｆ２とを切り替える。なお、各フィルタ１２は、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタまたはバンドパスフィルタ等でもよい。使用するフィルタ１２は複数あってもよい。つまり、ノッキング周波数データＫｄを抽出する際に、複数のフィルタを用いてノッキング周波数データＫｄを抽出してもよい。

図４は、ノッキング判定指標を用いてノッキング発生の有無の判定を説明するための説明図である。以下では、便宜上、図３にて示した共鳴周波数ｆｒ１（６．３ＫＨｚ）の共鳴周波数成分ω１Ｐ（ｆｒ１）および共鳴周波数ｆｒ４（１８．０ＫＨｚ）の共鳴周波数成分ω４Ｐ（ｆｒ４）をを用いてノッキング判定指標Ｉｄを算出する例を説明する。なお、本実施形態は、上述の一例に限定されるものではなく、任意の２以上の共鳴周波数成分を用いてノッキング発生の有無を判定してもよい。

振動センサ３９は、ノッキング発生による振動とバックグラウンド振動（ノッキング以外の要因によって発生する振動）とが合成された振動を検出する。ノッキング判定指標Ｉｄは、ノッキングが発生した場合には、バックグラウンド振動に対応する指標Ｉｂとノッキングに対応する指標Ｉｋの合成により求められる。ノッキング判定指標Ｉｄは、ノッキングが発生していない場合には、バックグラウンド振動に対応する指標Ｉｂと一致する。

ノッキング判定指標Ｉｄは、主要な共鳴周波数成分を用いて下記式１により表すことができる。「ω」は、エンジン回転数により定まる実数値である。「ω」は「１」か「０」かの二値をとることもできる。「Ｐ」は各共鳴周波数成分の振動強度（パワースペクトル）である。
Ｉｄ＝ω１０Ｐ（ｆｒ１０）＋ω２０Ｐ（ｆｒ２０）＋ω０１Ｐ（ｆｒ０１）＋ω３０Ｐ（ｆｒ３０）＋ω１１Ｐ（ｆｒ１１）・・・（式１）

図４に示すように、バックグラウンド振動の共鳴周波数成分によって示されるノッキング判定指標Ｉｄと、ノッキングの発生による振動の共鳴周波数成分によって示される指標Ｉｋとは、それぞれ方向と大きさが異なる。この相違は、人間の聴覚による試験でも聴き分けることができる。具体的には、ノッキングが発生している場合、ノッキングが発生していない場合のエンジン音に加えて、例えば、「カリカリ」とっいた音がさらに聞こえる。

バックグラウンド振動に対してノッキングによる振動が加わると、ノッキング判定指標Ｉｄは、閾値ｍを超過する。これにより、エンジン制御装置１は、エンジン２にてノッキングが発生していると判定する。以下、式１の右辺の５つの項に限らず、振動センサ３９の出力に含まれる複数の共鳴周波数成分を組み合わせることにより算出する指標は、全てノッキング判定指標（以下ノック指標という）と定義する。エンジン制御装置１は、バックグラウンド振動に加えてノッキングによる特有な周波数成分を考慮してノック指標を算出することにより、バックグラウンド振動が大きくなってもノッキング発生の有無を判定することができる。

本実施例のエンジン制御装置１は、ノック指標を算出する際に、振動センサが検出した振動を周波数成分ごとに積算することによりバックグラウンドレベルを算出する。エンジン制御装置は、ノッキングが発生していない場合でも、例えば、エンジン２または燃焼振動の増大により振動強度が急変すると、バックグラウンドレベルの算出結果が最新状態に追従することができず、以下の図５で説明するようにノッキングを誤検出することがある。

図５は、ノッキングが誤検出される原理を説明するための図である。図５（１）は、過渡運転時におけるエンジン２の回転数Ｎｅを示す。回転数Ｎｅは、、時間ｔが経つにつれて、徐々に増大する。回転数Ｎｅは、時間ｔ２において所定の回転数ｎｃに到達する。

図５（２）は、使用するフィルタ１２の切り替えから出力される振動データの帯域である通過帯域を示す。フィルタ切替部１３は、回転数Ｎｅが回転数ｎｃに到達する時間ｔ２までは第１のフィルタｆ１を、使用するフィルタとして設定し、時間ｔ２において、使用するフィルタ１２を第１のフィルタｆ１から第２のフィルタｆ２に切り替える。

図５（３）は、ノッキング周波数データＫｄを示す。ノッキング周波数データＫｄでは、時間ｔ１において、ノッキングを示す信号ｋが発生する。その後、ノッキング周波数データＫｄは、時間ｔ２までは漸次増加する。そして、フィルタ切替部１３が第１のフィルタｆ１から第２のフィルタｆ２へと切り替える時間ｔ２において、ノッキング周波数データＫｄには、ステップ状の変化が生じ、その後、ノッキング周波数データＫｄは、漸次増加する。

図５（４）は、バックグラウンドレベルＢｌ（１）およびＢｌ（２）を示す。バックグラウンドレベルＢｌ（１）は、ノッキング周波数データＫｄが平滑化処理部１５によって平滑化されたデータである。バックグラウンドレベルＢｌ（２）は、理想的なデータを示す。

バックグラウンドレベルＢｌ（１）は、平滑化処理によって算出されるため、時刻ｔ２においてステップ状の変化とならず、時刻ｔ２以降に徐々に増加する。このため、バックグラウンドレベルＢｌ（１）は、理想的なバックグラウンドレベルＢｌ（２）よりも遅れて変化する。

図５（５）は、ノック指標Ｋｉ（１）およびＫｉ（２）と閾値ｍとを示す。図５（６）は、ノック判定信号（ノッキングの有無を表す信号）を示す。ノック指標Ｋｉ（１）およびＫｉ（２）は、ノッキング検出部１６がＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ−Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）比を計算することにより求められる。Ｓ／Ｎ比は、バックグランドレベルＢｌに対するノッキング周波数データＫｄの比である。なお、ノック指標Ｋｉ（１）およびＫｉ（２）を区別する必要がない場合、ノック指標Ｋｉと呼ぶことがある。

ノック指標Ｋｉ（１）は、時刻ｔ１（ノッキングの信号ｋの発生時）におけるノッキング周波数データＫｄの信号強度と、時刻ｔ１におけるバックグラウンドレベルＢｌ（１）とのＳ／Ｎ比によって求められる。図の例では、ノック指標Ｋｉ（１）は、閾値ｍよりも大きい。このため、時刻ｔ１において、ノッキングが検出され、ノック判定信号がｈｉｇｈレベルとなる。

ノック指標Ｋｉ（２）は、時刻ｔ２におけるノッキング周波数データＫｄの信号強度と、時刻ｔ２におけるバックグラウンドレベルＢｌ（１）とのＳ／Ｎ比によって求められる。図の例では、ノック指標Ｋｉ（２）は、閾値ｍよりも大きい。この場合、時刻ｔ２において、ノッキングが発生していないにも関わらず、ノッキングが誤検出されてしまい、ノック判定信号がｈｉｇｈレベルとなる。

時刻ｔ２において、ノッキングが誤検出される理由について説明する。時刻ｔ２において、バックグランドレベルＢｌ（１）は、理想的なバックグランドレベルＢｌ（２）よりも遅れて変化する。これにより、ノッキング周波数データＫｄとバックグランドレベルＢｌ（１）との間に差分が生じる。

ノック指標Ｋｉとしてノッキング周波数データＫｄのバックグラウンドレベルＢｌに対するＳ／Ｎ比を用いる場合、バックグラウンドレベルＢｌの変化の遅れにより、ノック指標Ｋｉの分母が実際の値よりも小さくなる。したがって、ノック指標Ｋｉは、理想的な値よりも大きくなる。

このため、ノック指標Ｋｉとノック判定の閾値ｍとの間のクリアランスが小さくなり、ノッキングが発生していないにもかかわらず、ノック指標Ｋｉ（２）が閾値ｍを超過して、ノッキングが誤検出される恐れがある。図５では、ノッキングが誤検出された状態が示されている。

したがって、エンジン制御装置１は、フィルタ１２の切り替えタイミング（時刻ｔ２）における、バックグラウンドレベルＢｌが理想的なバックグラウンドレベルＢｌ（２）よりも遅れて変化することに起因するノッキングの誤検出を抑制することが求められる。以下に、ノッキングの誤検出を抑制するエンジン制御装置１について説明をする。

図６は、エンジン制御装置１のより詳細な構成を示すブロック図である。図７は、ノッキング検出処理を説明するための図である。エンジン制御装置１は、検出部１１と、複数のフィルタ１２と、フィルタ切替部１３と、周波数合算部１７と、補正部１４と、平滑化処理部１５と、ノック指標算出部１８と、閾値演算部１９と、ノッキング検出部１６とを備える。

検出部１１は、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器１０２を備える。Ａ／Ｄ変換器１０２は、振動センサ３９から送信される振動データＶｄをデジタル信号に変換して各フィルタ１２に送信する。フィルタ切替部１３は、クランク角センサ３５から送信されるＲｅｆ信号およびＰＯＳ信号に基づいて、エンジン２の回転数Ｎｅを取得し、その回転数Ｎｅに応じて、使用するフィルタ１２を少なくとも一つ選択する。選択されたフィルタ１２は、振動データＫｄから所定の周波数帯域のデータを抽出し、抽出したデータを周波数合算部１７に送信する。

周波数合算部１７は、選択されたフィルタ１２から送信されるデータを合算することにより、ノッキング周波数データＫｄ（図７（１）参照）を算出する。周波数合算部１７は、補正部１４にノッキング周波数データＫｄを送信する。

補正部１４は、補正係数算出部１４１と補正データ算出部１４２とを備える。補正係数算出部１４１は、クランク角センサ３５から送信されるＲｅｆ信号およびＰＯＳ信号に基づいてエンジン２の回転数Ｎｅを取得する。補正係数算出部１４１は、回転数Ｎｅに基づいて、ノッキング周波数データＫｄを補正するための補正係数を算出する。補正係数算出部１４１のより詳細な説明は、図１１にて後述する。補正データ算出部１４２は、補正係数算出部１４１にて算出された補正係数に基づいて、ノッキング周波数データＫｄを補正して補正データＣｄ（図７（２）参照）を算出する。補正データ算出部１４２は、平滑化処理部１５とノック指標算出部１８とに補正データＣｄを送信する。

補正部１４は、フィルタ１２を切り替えるタイミング（時刻ｔ２）を含む所定範囲ｒａｎ内における周波数強度の変化率が所定値以下となるように、ノッキング周波数データＫｄを補正して補正データＣｄを算出する。補正データＣｄは、図７の例では、時刻ｔ１において、ノッキングの信号ｋが示される。時刻ｔ１の後、補正データＣｄは、所定範囲ｒａｎ内にて漸次増加する。すなわち、補正データＣｄは、所定範囲ｒａｎ内において、ステップ状の変化が生じない。所定範囲ｒａｎは、例えば、時刻ｔ２よりも前の時刻ｔ３から時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ４までの範囲である。

平滑化処理部１５は、補正データＣｄに対して平滑化処理を行って、バックグラウンドレベルＢｌ（３）を算出する。バックグラウンドレベルＢ１（３）では、補正データＣｄに示されるノッキングの信号ｋが平滑化される。ノック指標算出部１８は、補正データＣｄとバックグラウンドレベルＢｌ（３）とに基づいて、ノック指標Ｋｉ（１）を算出する。ノック指標算出部１８は、ノッキング検出部１６にノック指標Ｋｉ（１）を送信する。

閾値演算部１９は、クランク角センサからのＲｅｆ信号およびＰＯＳ信号に基づいて、回転数Ｎｅを取得する。閾値演算部１９は、回転数Ｎｅに基づいて、閾値ｍを算出し、その閾値ｍをノッキング検出部１６に送信する。例えば、閾値演算部１９は、回転数Ｎｅと閾値ｍとの対応関係を定義したデータマップなどを用いて閾値ｍを算出する。なお、閾値ｍを算出する方法はこの方法に限らない。例えば、閾値ｍは予め設定されていてもよい。

ノッキング検出部１６は、ノック指標Ｋｉ（１）および閾値ｍ２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。ノッキング検出部１６は、図７の例では、時刻ｔ１においてノッキングが発生していると判定する。エンジン制御装置１は、検出結果に基づいて、点火ユニット３０を制御する。

図８は、エンジン制御装置１のハードウェア構成図である。エンジン制御装置１は、各センサからの信号に基づいて燃料供給量および点火時期などを演算し、その演算結果に応じてインジェクタ２６および点火ユニット３０に対して制御信号を出力する。エンジン制御装置１は、制御ブロック１００とノッキング検出ブロック１１０に大別される。

制御ブロック１００は、ノッキング検出ブロック１１０の検出結果に基づいて、点火ユニット３０等を制御する。制御ブロック１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０１と、Ａ／Ｄ変換器１０２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３と、入力Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）１０４と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０５と、ＤＰＲＡＭ（Ｄｕａｌ Ｐｏｒｔ ＲＡＭ）１０６と、出力Ｉ／Ｏ１０７と、バス１０８とを備える。

ノッキング検出ブロック１１０は、エンジン２のノッキングを検出する。ノッキング検出ブロック１１０は、ＣＰＵ１１１と、ポート１２１と、タイミング回路１２３と、Ａ／Ｄ変換器１１２と、ＲＯＭ１１３と、ＲＡＭ１１５と、クロック１２４と、オペレーショナル回路１２２と、バス１１８とを備える。ＣＰＵ１０１とＣＰＵ１１１の間のデータの交換は、例えば、ＤＰＲＡＭ１０６を介して行われる。

熱線式空気流量計２２によって検出された吸入空気量Ｑａは、Ａ／Ｄ変換器１０２によってデジタル値に変換され、ＣＰＵ１０１に取り込まれる。クランク角センサ３５によって検出されるＲｅｆ信号およびＰＯＳ信号は、入力Ｉ／Ｏ１０４を介してＣＰＵ１０１に取り込まれる。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０３が格納しているプログラムにしたがって演算を実施し、その演算結果として燃料噴射量を指示する燃料噴射時間信号Ｔｉと、点火時期を指示する点火時期信号θｉｇｎとを、出力Ｉ／Ｏ１０７を介して各アクチュエータに出力する。ＲＡＭ１０５は、演算処理に使用するデータを格納する。

オペレーショナル回路１２２が上死点（ＴＤＣ：Ｔｏｐ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ）を示すＴＤＣ信号を発生すると、タイミング回路１２３はＣＰＵ１０１がポート１２１に対して入力した内容にしたがって、クロック１２４の発生する周期信号を分周することにより、サンプリング信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器１０２は、サンプリング信号にしたがって、振動センサ３９の出力信号をデジタル値に変換する。

ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１３が格納しているプログラムにしたがって、Ａ／Ｄ変換器１０２にて変換されたデジタル値をＲＡＭ１１５に格納するとともに、後述の図９で説明するフローチャートにしたがってノッキング発生の有無を判定する。

振動センサ３９は、振動データＶｄをノッキング検出用のフィルタ１２に入力し、フィルタ１２の出力がＣＰＵ１１１に入力される。フィルタ１２は、ＣＰＵ１１１によって任意の周波数帯を設定でき、ＣＰＵ１１１により設定された周波数帯の周波数成分を抽出することができる。ノッキング発生の有無の判定結果は、ＤＰＲＡＭ１０６を介してＣＰＵ１０１に対して通知される。

図９は、ノッキング検出処理を説明するためのフローチャートである。本フローチャートの処理は、エンジンの爆発サイクル毎に実行されるものであり、ＣＰＵ１１１に対して割り込み処理を行うことにより、ＣＰＵ１１１が実施するものである。つまり、以下のフィルタ１２、フィルタ切替部１３、補正部１４、ノッキング検出部１６、周波数合算部１７、ノック指標算出部１８はＣＰＵ１１１にて実現される。

フィルタ切替部１３は、クランク角センサ３５からのＲｅｆ信号およびＰＯＳ信号によってエンジン２の回転数Ｎｅを検出する。フィルタ切替部１３は、回転数Ｎｅに応じて、使用するフィルタ１２を切り替える（ステップＳ１）。

フィルタ１２は、振動センサ３９から出力された振動データＶｄがＡ／Ｄ変換器１１２にて変換されたデジタル信号を取り込む（ステップＳ２）。フィルタ１２は、取り込んだ振動データＶｄからノッキングの特徴周波数を含む帯域のデータを抽出する周波数分析を行う（ステップＳ３）。フィルタ１２による周波数分析は、例えば、高速フーリエ変換またはウォルシュフーリエ変換などを用いることで実施することもできる。

周波数合算部１７は、フィルタ１２から抽出されたデータから、共鳴周波数を含む周波数成分を複数選択し、それらの周波数成分を積算してノッキング周波数データＫｄを算出する（ステップＳ４）。例えば、周波数合算部１７は、８個の共鳴周波数を選択する。なお、選択される周波数成分は、本実施例では、フィルタ切替部１３にて選択されるフィルタ１２に応じて決定されるが、エンジン２の仕様等に応じて予め設定されてもよい。これにより、運転領域に応じたノッキングの特徴周波数の抽出漏れを抑制することができるため、ノッキングの検出精度を高めることができる。

補正部１４は、周波数合算部１７にて算出されたノッキング周波数データＫｄから補正データＣｄを算出する（ステップＳ５）。なお、補正データＣｄの算出処理のより詳細な説明は、図１０〜図１２を用いて後述する。

ノック指標算出部１８は、補正データＣｄと後述する平滑化処理により求めるバックグラウンドレベルＢｌ（３）とからノック指標Ｋｉ（Ｓ／Ｎ比）を算出する（ステップＳ６）。ノック指標Ｋｉの算出式は
Ｋｉ＝ｆｉ／ＢＧＬ・・・（式２）
である。式（２）において「ｆｉ」は、補正データＣｄにおける周波数強度を示し、「ＢＧＬ」は、バックグラウンドレベルＢｌ（３）の周波数強度を示す。

ノッキング検出部１６は、閾値ｍ２とノック指標Ｋｉとを比較する（ステップＳ７）。ノック指標Ｋｉが閾値ｍ以上の場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ノッキング検出部１６は、ノッキングが発生したと判断する（ステップＳ８）。ノッキング検出部１６は、ノッキングの発生の有無を示すノックフラグに、ノッキングが発生したことを示す値である「１」を設定する（ステップＳ９）。ノックフラグは、図１３にて後述する点火時期の演算において用いられる。

ノック指標Ｋｉが閾値ｍ未満の場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、ノッキング検出部１６は、ノッキングが発生しなかったと判定し、平滑化処理部１５は、バックグラウンドレベルＢｌを更新する（ステップＳ１０）。平滑化処理部１５は、例えば、補正データＣｄと前回のバックグラウンドレベルＢｌ（３）との加重平均を算出することにより、バックグラウンドレベルＢｌを新たに算出する。ノッキング検出部１６は、ノックフラグに、ノッキングが発生していないことを示す値である「０」を設定する（ステップＳ１１）。

図１０は、補正データＣｄの説明図である。図１０において、縦軸が周波数強度ｆｉを示し、横軸が回転数Ｎｅを示す。フィルタｆ１が選択された場合、ノッキング周波数データＫｄは、回転数ｎｅ１にて周波数強度ｆｉ１を示し、回転数ｎｃにて周波数強度ｆｉ２を示す。回転数ｎｅ１は、フィルタ１２を切り替える時刻ｔ２よりも前の時刻ｔ３におけるエンジン２の回転数Ｎｅである。

フィルタｆ２が選択された場合、ノッキング周波数データＫｄは、回転数ｎｃにて周波数強度ｆｉ３を示し、回転数ｎｅ２にて周波数強度ｆｉ４を示す。回転数ｎｅ２は、フィルタ１２を切り替える時刻よりも後のｔ４におけるエンジン２の回転数Ｎｅである。図から明らかなように、ノッキング周波数データＫｄは、フィルタ１２が切り替えられる回転数ｎｃにおいて、周波数強度ｆｉ２から周波数強度ｆｉ３までステップ状に変化する。

補正部１４は、フィルタ１２の切り替えによるノッキング周波数データＫｄの変化率が所定値以下となるように、ノッキング周波数データＫｄを補正して補正データＣｄを算出する。例えば、補正部１４は、ノッキング周波数データＫｄにおける周波数強度ｆｉ１から周波数強度ｆｉ４までの範囲に対して線形補間を行ったものを補正データＣｄとして算出する。この場合、補正係数算出部１４１は、ノッキング周波数データＫｄを補正データＣｄへと補正する補正係数を算出する。

補正係数は、ノッキング周波数データＫｄに乗算することで、ノッキング周波数データＫｄを補正データＣｄに補正する係数であり、回転数Ｎｅに応じて変化する。補正係数は、具体的には、回転数Ｎｅが回転数ｎｅ１から回転数ｎｃまでの間は、ノッキング周波数データＫｄの周波数強度ｆｉを増加させる方向に設定され、回転数Ｎｅが回転数ｎｃから回転数ｎｅ２までの間は、ノッキング周波数データＫｄの周波数強度ｆｉを減少させる方向に設定される。また、回転数Ｎｅが回転数ｎｅ１よりも小さい場合、および、回転数Ｎｅが回転数ｎｅ２よりも大きい場合、補正係数は、ノッキング周波数データＫｄの周波数強度ｆｉを変更しないように設定される。つまり、補正係数は「１」に設定される。

図１１は、補正係数算出部１４１を説明するための図である。図１２は、補正データＣｄを算出する算出処理（ステップＳ５）を説明するためのフローチャートである。図１１では、縦軸は補正係数γを示し、横軸は回転数Ｎｅを示す。

先ず、補正係数算出部１４１は、回転数ｎｃ上における目標ノッキング周波数データｆｉｃを算出する（ステップＳ５１）。目標ノッキング周波数データｆｉｃは、例えば、ノッキング周波数データＫｄを直線補間した後の回転数ｎｃにおける周波数強度を示す。以下では、目標ノッキング周波数データｆｉｃを目標データｆｉｃと略記する場合がある。ステップＳ５１が終了すると、補正係数算出部１４１は、回転数ｎｃ上におけるノッキング周波数データＫｄを目標データｆｉｃに補正するための補正係数γＡおよびγＢを算出する（ステップＳ５２）。補正係数算出部１４１は、補正係数γＡおよびγＢに基づいて、ノッキング周波数データＫｄ全体を補正するための補正係数γを求める第１の補正式Ｆ１（Ｎｅ）および第２の補正式Ｆ２（Ｎｅ）を算出する（ステップＳ５３）。

上記のステップＳ５１では、補正係数算出部１４１は、例えば、回転数ｎｅ１およびｎｅ２における周波数強度ｆｉ１およびｆｉ４を取得する。回転数ｎｅ１から回転数ｎｃを減算した差分をｎｄ１とし、回転数ｎｃから回転数ｎｅ２を減算した差分をｎｄ２とすると、目標データｆｉｃは、以下の式３によって求められる。
ｆｉｃ＝（（ｆｉ１×ｎｄ２）＋（ｆｉ４×ｎｄ１））／（ｎｄ１＋ｎｄ２）・・・（式３）
なお、式３は、ノッキング周波数データＫｄを直線補間する場合に用いる式であり、他の補正方法の場合には、他の式を用いて目標データｆｉｃを算出する。

ステップＳ５２では、補正係数算出部１４１は、回転数ｎｃ上におけるノッキング周波数データＫｄの周波数強度ｆｉ２およびｆｉ３を取得する。補正係数算出部１４１は、周波数強度ｆｉ２およびｆｉ３を目標データｆｉｃに補正する補正係数γＡおよびγＢを、以下の式４および５を用いて算出する。
γＡ＝ｆｉｃ／ｆｉ２・・・（式４）
γＢ＝ｆｉｃ／ｆｉ３・・・（式５）

ステップＳ５３では、補正係数算出部１４１は、回転数ｎｅ１およびｎｅ２における補正係数を「１」と設定する。図１１では、回転数ｎｅ１と補正係数「１」との関係は点４１（１）で示され、回転数ｎｃと補正係数γＡとの関係は点４１（２）で示され、回転数ｎｃと補正係数γＢとの関係は点４１（３）で示され、回転数ｎｅ２と補正係数「１」との関係は点４１（４）で示されている。

補正係数算出部１４１は、点４１（１）と点４１（２）とを通る線を表す式を、フィルタｆ１が選択されている場合に補正係数を算出する第１の補正式Ｆ１（Ｎｅ）として算出する。また、補正係数算出部１４１は、点４１（３）と点４１（４）とを通る線を表す式を、フィルタｆ２が選択されている場合に補正係数を算出する第２の補正式Ｆ２（Ｎｅ）として算出する。

補正係数算出部１４１は、回転数Ｎｅを取得する（ステップＳ５４）。補正係数算出部１４１は、回転数Ｎｅが所定の閾値ｎｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５５）。回転数Ｎｅが閾値ｎｃよりも小さい場合（ステップＳ５５：Ｙｅｓ）、補正係数算出部１４１は、補正係数を算出する補正式として、第１の補正式を選択する（ステップＳ５６）。

回転数Ｎｅが所定の閾値ｎｃ以上の場合（ステップＳ５５：Ｎｏ）、補正係数算出部１４１は、補正係数を算出する補正式として、第２の補正式を選択する（ステップＳ５７）。補正係数算出部１４１は、選択された補正式に基づいて、回転数Ｎｅに応じた補正係数を算出する（ステップＳ５８）。補正データ算出部１４２は、補正係数算出部１４１にて算出される補正係数γに基づいて、補正データＣｄを算出する（ステップＳ５９）。補正データ算出部１４２は、具体的には、ノッキング周波数データＫｄの値に補正係数γを乗算することにより、補正データＣｄを算出する。

なお、補正係数算出部１４１は、算出した補正係数をＲＯＭ１１３等の記憶部に記憶してもよい。この場合、補正データ算出部１４２は、記憶された補正係数を用いて補正データＣｄを算出してもよい。

また、本実施例では、回転数Ｎｅに基づいて補正データＣｄを算出しているが、エンジンの負荷またはエンジンの温度等の別の運転パラメータに基づいて補正データＣｄを算出してもよい。

図１３は、点火時期を演算する処理を説明するためのフローチャートである。ＣＰＵ１０１は、周期的に起動される。ＣＰＵ１０１は、例えば、１０ｍｓｅｃ毎に起動される。

ＣＰＵ１０１は、先ず、ＲＡＭ１０５内に設定された所定のレジスタから回転数Ｎｅおよび吸入空気量Ｑａを取得する（ステップＳ１２）。ＣＰＵ１０１は、吸入空気量Ｑａに基づいて、単位回転数当たりの吸入空気量Ｑａ／Ｎ（基本燃料噴射量）を演算し、さらに単位回転数当たりの吸入空気量Ｑａ／Ｎからインジェクタ２６の燃料噴射時間幅を求める。また、ＣＰＵ１０１は、単位回転数当たりの吸入空気量Ｑａ／Ｎおよび回転数Ｎｅと、ＲＯＭ１０３に格納されている基本点火時期マップとに基づいて、基本点火時期を求める（ステップＳ１３）。基本点火時期マップは、単位回転数当たりの吸入空気量Ｑａ／Ｎ、回転数Ｎｅおよび基本点火時期の対応関係を記述したデータマップである。基本点火時期は、エンジン２の回転数Ｎｅが所定の回転数の場合における燃料の点火タイミングを示す。

ＣＰＵ１０１は、ノックフラグ（図９の処理参照）にしたがってノッキング発生の有無を判定する（ステップＳ１４）。

ノックフラグが「１」である場合、すなわち、ノッキングが発生している場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は、点火時期を遅角（リタード）する（ステップＳ１５）。例えば、ＣＰＵ１０１は、現在の進角値から所定の遅角量を減算することにより、点火時期を遅角する。

そして、ＣＰＵ１０１は、カウント値を初期化する（ステップＳ１６）。カウント値は、ノッキング発生回数をカウントするための変数である。カウント値については後述する。

ノックフラグが「０」である場合、すなわち、ノッキングが発生していない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、ＣＰＵ１０１は、カウント値をカウントアップする（ステップＳ１７）。ＣＰＵ１０１は、カウント値が上限値（例えば５０）に到達したか否かを判定する（ステップＳ１８）。

カウント値が上限値に到達した場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は、点火時期を進角する（ステップＳ１９）。ＣＰＵ１０１は、例えば、現在の進角値に所定の進角量を加算し、その後、カウント値を初期化する（ステップＳ２０）。この加算により、ステップＳ１５において遅角された点火時期が遅角前に戻されることになる。

例えば、ＣＰＵ１０１が１０ｍｓｅｃ毎に起動する場合、カウント値が５０に到達した時点で、カウント値が初期化されてから０．５秒が経過したことになる。このため、ＣＰＵ１０１は、ノッキング発生により点火時期を遅角させてから０．５秒間にノッキングが発生しない場合、点火時期を遅角前に戻すこととなる。

カウント値が上限値に到達していない場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）、ステップＳ１６またはＳ２０の処理が終了後に、ＣＰＵ１１１は、点火時期設定処理（Ｓ２１）を実行する。

図１４は、点火時期設定処理（ステップＳ２１）を説明するためのフローチャートである。ＣＰＵ１０１は、点火時期θｉｇｎを演算する（ステップＳ２１１）。例えば、ＣＰＵ１０１は、基本点火時期に対して進角値を加えることにより、点火時期θｉｇｎを演算する。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０３に格納されている最大進角値マップから最大進角値を読み出す（ステップＳ２１２）。最大進角値マップは、単位回転数当たりの吸入空気量Ｑａ／Ｎ、回転数Ｎｅおよび最大進角値の対応関係を記述したデータマップである。最大進角値は、進角の上限値を示す。

ＣＰＵ１０１は、点火時期θｉｇｎが最大進角値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２１３）。点火時期θｉｇｎが最大進角値を超えた場合（ステップＳ２１３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は、点火時期θｉｇｎが推角しすぎていると判断して、点火時期θｉｇｎを最大進角値に設定する（ステップＳ３３４）。

点火時期θｉｇｎが最大進角値を超えていない場合（ステップＳ２１３：Ｎｏ）またはステップＳ２１４の処理が終了した場合、ＣＰＵ１０１は、エンジン状態に応じて、ディレイ時間、サンプリング点数、および分周比をＩ／Ｏポート２７に対して出力する（ステップＳ２１５）。タイミング回路１２３は、分周比によって振動センサ３９の出力のデジタル値のサンプリング周期を決定する。

以上に示すエンジン制御装置１は、補正部１４を備えることにより、各フィルタ１２を切り替えるタイミングである時間ｔ２を含む所定範囲ｒａｎ内にて、補正データＣｄの変化量を所定値以下にすることができる。これにより、平滑化されることにより発生するバックグラウンドレベルＢｌの遅れによるノック指標Ｋｉへの影響が抑制される。すなわち、バックグラウンドレベルＢｌと補正データＣｄとの差分は、ノッキング周波数データＫｄとノッキング周波数データＫｄを平滑化したバックグラウンドレベルＢｌ（２）よりも少なくすることができる。その結果、エンジン制御装置１は、ノッキングの誤検出を抑制することができる。エンジン制御装置１は、ノッキングの誤検出を抑制することにより、余分な遅角を抑制することができるため、エンジン２の信頼性を向上させることができる。

エンジン制御装置１は、所定範囲ｒａｎにおいてノッキング周波数データＫｄを直線補間することにより、バックグラウンドレベルＢｌとの差分のバラツキを抑制することができる。すなわち、所定範囲ｒａｎにおける補正データＣｄの変化量を一律にすることによって、バックグラウンドレベルＢｌの遅れも一律にすることができる。これにより、所定範囲ｒａｎにおけるノッキングの検出バラツキを抑制することができる。

ノッキングの共鳴周波数は、エンジンの運転領域によって異なる。例えば、エンジンの回転数が高回転または低回転であるかによって、ノッキングの共鳴周波数も異なる。そのため、それらノッキングの共鳴周波数に対して、互いに異なる周波数帯域のフィルタ特性を有する複数のフィルタを有するフィルタ回路を設け、エンジンの運転状態に応じてフィルタ回路からの出力を選択すれば、信頼性の高いノッキング検出を行うことが可能となる。

本実施例は、第１実施例の変形例に相当するため、第１実施例との相違を中心に説明する。本実施例では、運転領域をエンジンの回転数Ｎｅと負荷Ｉｅで定義し、フィルタ切替部１３は、エンジン２の回転数Ｎｅおよびエンジン２の負荷Ｉｅに応じて、使用するフィルタ１２を切り替える。

図１５は、エンジン２の運転領域を示す説明図である。図１５では、縦軸は負荷Ｉｅを示し、横軸は回転数Ｎｅを示す。また、図１５では、エンジン２の運転領域は、回転数Ｎｅおよび負荷Ｉｅに応じて複数のサブ領域に分かれている。具体的には、運転領域は、回転数ｎｒ１〜ｎｃ１および負荷ｉｒ１〜ｉｃの第１の領域と、回転数ｎｃ１〜ｎｒ２および負荷ｉｒ１〜ｉｃの第２の領域と、回転数ｎｒ１〜ｎｃ１および負荷ｉｃ〜ｉｒ２の第３の領域と、回転数ｎｃ１〜ｎｒ２および負荷ｉｃ〜ｉｒ２の第４の領域とに分かれている。

上記のサブ領域ごとに、使用されるフィルタが設定されている。具体的には、第１の領域には第１のフィルタｆ１が設定され、第２の領域には第２のフィルタｆ１が設定され、第３の領域には第３のフィルタｆ１が設定され、第４の領域には第４のフィルタｆ１が設定されている。

フィルタ切替部１３は、使用するフィルタ１２を、エンジン２の回転数Ｎｅおよび負荷Ｉｅが含まれるサブ領域に応じて切り替える。図１５では、エンジン２の状態は、負荷Ｉｅが負荷ｉｅ１の状態で、回転数Ｎｅが回転数ｎｅ０から回転数ｎｅ３まで遷移し、その後、負荷Ｉｅが負荷ｉｅ１から負荷ｉｅ２まで遷移しつつ、回転数Ｎｅが回転数ｎｅ３から回転数ｎｒ２まで遷移する。この場合、フィルタ切替部１３は、回転数Ｎｅが回転数ｎｃ１になった際に、使用するフィルタ１２を、第１のフィルタｆ１から第２のフィルタｆ２に切り替える。また、フィルタ切替部１３は、負荷Ｉｅが負荷ｉｃになった際に、使用するフィルタ１２を、第２のフィルタｆ２から第４のフィルタｆ４に切り替える。使用するフィルタ１２が第２のフィルタｆ２から第４のフィルタｆ４に切り替えられるタイミングのエンジン２の回転数Ｎｅは、回転数ｎｃ２である。

図１６は、図１５の場合に対応するノッキング周波数データＫｄ２を示す図である。図１６（１）は、回転数と周波数強度との関係を示す。図１６（２）は、負荷と周波数強度との関係を示す。

図１６（１）において、ノッキング周波数データＫｄ２は、回転数ｎｒ１において、周波数強度ｆｉ１を示す。ノッキング周波数データＫｄ２は、回転数ｎｃ１において、周波数強度ｆｉ２およびｆｉ３を示す。ノッキング周波数データＫｄ２は、回転数ｎｃ２において、周波数強度ｆｉ４およびｆｉ５を示す。ノッキング周波数データＫｄ２は、、回転数ｎｒ１において、周波数強度ｆｉ６を示す。

図１６（２）において、ノッキング周波数データＫｄ２は、負荷ｉｅ１にて、周波数強度ｆｉ１、ｆｉ２およびｆｉ３を示す。ノッキング周波数データＫｄ２は、例えば、負荷ｉｃにて周波数強度ｆｉ４およびｆｉ５を示す。ノッキング周波数データＫｄ２は、負荷ｉｅ２にて周波数強度ｆｉ６を示す。

補正部１４は、回転数ｎｃ１を含む所定範囲ｒａｎ１と、負荷ｉｃおよび回転数ｎｃ２を含む所定範囲ｒａｎ２とにおいて、ノッキング周波数データＫｄ２を補正する。補正部１４は、所定範囲ｒａｎ１およびｒａｎ２におけるノッキング周波数データＫｄ２の変化率が所定値以下となるように、ノッキング周波数データＫｄ２を補正する。補正部１４は、例えば、所定範囲ｒａｎ１およびｒａｎ２におけるノッキング周波数データＫｄ２に対して直線補間を行ってもよい。

補正部１４は、例えば、所定範囲ｒａｎ１において、上述の式３〜５を用いてノッキング周波数データＫｄ２に対して直線補完を行い、補正データＣｄ１を算出する。この場合、補正係数算出部１４１は、例えば、所定範囲ｒａｎ１における回転数ｎｅ４およびｎｅ５を検出し、回転数ｎｅ４および回転数ｎｅ５のそれぞれに対応する周波数強度ｆｉを算出する。そして、補正係数算出部１４１は、上述の式３を用いて、回転数ｎｃ１における目標データｆｉｃ１を算出する。

また、補正係数算出部１４１は、目標データｆｉｃ１と周波数強度ｆｉ２およびｆｉ３とに基づいて、回転数ｎｃ１上の補正係数を上述の式４および５を用いて算出する。この場合、補正係数算出部１４１は、回転数ｎｅ４および回転数ｎｅ５における補正係数を「１」と設定する。補正係数算出部１４１は、回転数ｎｃ１上の補正係数と、回転数ｎｅ４および回転数ｎｅ５における補正係数とに基づいて、フィルタｆ１が選択されている場合に補正係数を算出するための補正式と、フィルタｆ２が選択されている場合に補正係数を算出するための補正式とを算出する。補正データ算出部１４２は、算出された補正式に基づいて、補正データＣｄ１を算出する。

ノッキング周波数データＫｄ２（２）において、所定範囲ｒａｎ２は、回転数ｎｅ６に対応する負荷ｉｅ３と、回転数ｎｅ７に対応するｉｅ４とによって規定される。補正部１４は、例えば、所定範囲ｒａｎ２においるノッキング周波数データＫｄ２を、上述の式３〜５を用いて直線補完し、補正データＣｄ２を算出する。この場合、補正係数算出部１４１は、例えば、所定範囲ｒａｎ２における回転数ｎｅ６およびｎｅ７を検出し、回転数ｎｅ６および回転数ｎｅ７のそれぞれに対応する周波数強度ｆｉを算出する。そして、補正係数算出部１４１は、上述の式３を用いて、回転数ｎｃ２における目標データｆｉｃ２を算出する。

また、補正係数算出部１４１は、目標データｆｉｃ２と周波数強度ｆｉ２およびｆｉ３とに基づいて、回転数ｎｃ２における補正係数を上述の式４および５を用いて算出する。補正係数算出部１４１は、回転数ｎｅ６および回転数ｎｅ７における補正係数を「１」と設定する。補正係数算出部１４１は、回転数ｎｃ２上の補正係数と、回転数ｎｅ６および回転数ｎｅ７における補正係数とに基づいて、フィルタｆ２が選択されている場合に補正係数を算出するための補正式と、フィルタｆ４が選択されている場合に補正係数を算出するための補正式とを算出する。補正データ算出部１４２は、算出された補正式に基づいて、補正データＣｄ２を算出する。なお、補正係数算出部１４１は、エンジン２の回転数Ｎｅに基づいて補正係数を算出することに限らず、エンジン２の負荷Ｉｅに基づいて補正係数を算出してもよい。

図１７は、補正式を選択する処理を説明するためのフローチャートである。ＣＰＵ１１１は、回転数Ｎｅおよび負荷Ｉｅに応じて補正係数を算出する補正式を選択する。補正式は、例えば、第１のフィルタが選択されている場合に用いられる第１補正式と、第２のフィルタが選択されている場合に用いられる第２補正式と、第３のフィルタが選択されている場合に用いられる第３補正式と、第４のフィルタが選択されている場合に用いられる第４補正式とを備える。

ＣＰＵ１１１は、回転数Ｎｅと負荷Ｉｅとを取得する（ステップＳ２２）。ＣＰＵ１１１は、負荷Ｉｅが所定の負荷ｉｃよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２３）。

負荷Ｉｅが所定の負荷ｉｃよりも小さい場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１１は、回転数Ｎｅが所定の回転数ｎｃ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２４）。回転数Ｎｅが所定の回転数ｎｃ１よりも小さい場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１１は、第１補正式を、ノッキング周波数データＫｄ２を補正する補正式として選択する（ステップＳ２５）。回転数Ｎｅが所定の回転数ｎｃ１よりも大きい場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、ＣＰＵ１１１は、第２補正式を、ノッキング周波数データＫｄ２を補正する補正式として選択する（ステップＳ２６）。

負荷Ｉｅが所定の負荷ｉｃよりも大きい場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、ＣＰＵ１１１は、回転数Ｎｅが所定の回転数ｎｃ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２７）。回転数Ｎｅが所定の回転数ｎｃ１よりも小さい場合（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１１は、第３補正式を、ノッキング周波数データＫｄ２を補正する補正式として選択する（ステップＳ２８）。回転数Ｎｅが所定の回転数ｎｃ１よりも大きい場合（ステップＳ２７：Ｎｏ）、ＣＰＵ１１１は、第４補正式を、ノッキング周波数データＫｄ２を補正する補正式として選択する（ステップＳ２９）。

なお、フィルタは、第１〜第４フィルタの４つのフィルタに限らず、五つ以上のフィルタが設定されてもよい。ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１０３などの記憶部に補正式を予め記憶してもよい。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれてもよい。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について他の構成の追加・削除・置換をすることができる。

以上の実施形態において、ＣＰＵ１１１（周波数分析器、平滑化器、バックグラウンドレベル推定器、指標算出器、判定器に相当）がソフトウェアを実行することによりノッキング検出のための各ステップを実施することを説明したが、同等の機能を回路デバイスなどのハードウェアにより実装してもよい。例えば、周波数分析処理、平滑化処理、マップデータから推定値を取得する処理、ノック指標の算出処理、閾値判定処理のうちいずれか１以上を、回路デバイスによって実装してもよい。

シリンダ２７に取り付けられた振動センサ３９からの出力は、エンジン２の回転数Ｎeまたはエンジン２の負荷Ｉｅ等の上昇により増大する特性を有する。これは、エンジン２内でのピストンスラッジなどのメカニカルノイズまたは燃焼モード変化等によるものである。したがって、各フィルタ１２は、図９の処理（ステップＳ４）において、シリンダ２７ごとに異なる周波数成分が設定されてもよい。

振動センサ３９は、インジェクタ２６が動作することに起因するインジェクタノイズを取得するため、インジェクタ２６を作動させる期間をサンプリングウインドウとしてセットしてそのウインドウ内でインジェクタノイズを取得する。想定されるインジェクタノイズを記述したデータをあらかじめＲＯＭ１０３などに格納しておき、ＣＰＵ１１１は、サンプリングウインドウ内における振動センサ３９の検出結果からＲＯＭ１０３内のインジェクタノイズを減算してもよい。

バックグラウンドレベルの推定値を記述したマップデータは、標準的なバックグラウンドレベルを記述するものであってよく、バックグラウンドレベルの過渡的な変動については同マップデータ内に保存しなくともよい。例えば、エンジン２の回転数Ｎｅまたはエンジン２の負荷Ｉe等が急増したときバックグラウンドレベルも急増することが想定されるが、そのような急変するバックグラウンドレベルについてはマップデータ内に保存しなくてもよい。例えば、バックグラウンドレベルの変動率がある範囲以内のものをマップデータに保存する。

振動センサ３９の検出結果から抽出した周波数成分は、必ずしも全て抽出する必要はない。例えば、代表的な周波数成分のみ抽出し、他の周波数成分は補間処理により補ってもよい。補間処理のための演算式は、例えば、試験結果などに基づいて、予め定められてもよい。これにより、周波数成分を抽出するための演算負荷を抑制することができる。

以上の実施形態においては、バックグラウンドレベルに対する周波数成分の比率（Ｓ／Ｎ比）をその周波数成分のノック指標として算出しているが、比率に代えてバックグラウンドレベルに対する差分をノック指標として用いてもよい。

１・・・エンジン制御装置，２・・・エンジン，１１・・・検出部，１２・・・フィルタ，１３・・・フィルタ切替部，１４・・・補正部，１５・・・平滑化処理部，１６・・・ノッキング検出部，２１・・・エアクリーナ，２２・・・熱線式空気流量計，２３・・・ダクト，２４・・・スロットルボディ，２５・・・吸気管，２６・・・インジェクタ，２７・・・シリンダ，２８・・・吸気バルブ，２９・・・燃焼室，３０・・・点火ユニット，３１・・・分配器，３２・・・点火プラグ，３３・・・ピストン，３４・・・クランクシャフト，３５・・・クランク角センサ，３６・・・排気バルブ，３７・・・排気管，３８・・・排気センサ，３９・・・振動センサ

Claims (8)

1. エンジンを制御するエンジン制御装置であって、
   前記エンジンの振動を検出する検出部と、
   互いに異なるフィルタ特性を有し、前記振動を示すデータから当該フィルタ特性に応じた振動データを抽出する複数のフィルタと、
   前記エンジンの動作に関するパラメータに応じて、使用する前記フィルタを切り替えるフィルタ切替部と、
   前記使用するフィルタにて抽出された振動データを補正する補正部と、
   前記補正部にて補正された振動データを平滑化する平滑化処理部と、
   前記補正部にて補正された振動データと前記平滑化処理部にて平滑化された平滑化データとの差分に基づいて、前記エンジンのノッキングを検出する状態検出部と、
   を備え、
   前記補正部は、前記フィルタ切替部による前記フィルタを切り替えるタイミングを含む所定範囲内において、前記振動データの変化率が所定値以下となるように補正する、
   エンジン制御装置。
2. 前記補正部は、前記フィルタ切替部による前記フィルタを切り替えるタイミングから所定範囲内において、前記振動データの変化率が略一定となるように補正する、
   請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記振動データは、前記パラメータに応じた複数の補正係数に基づいて補正され、
   前記補正部は、前記パラメータと前記補正係数との関係を示す補正式に基づいて、前記補正係数を算出する補正係数算出部を備える、
   請求項１に記載のエンジン制御装置。
4. 前記補正係数は予め設定されている、
   請求項３に記載のエンジン制御装置。
5. 前記フィルタは、前記振動データとして周波数帯域のデータを抽出し、
   前記エンジン制御装置は、前記フィルタにて抽出された前記周波数帯域のデータを合算することにより前記補正部で補正する振動データを算出する周波数合算部を備える、
   請求項１に記載のエンジン制御装置。
6. 前記パラメータは、前記エンジンの回転数、前記エンジンにかかる負荷および前記エンジンの温度の少なくとも１つを含む、
   請求項１に記載のエンジン制御装置。
7. 前記パラメータは、前記回転数および前記負荷を含む、
   請求項６に記載のエンジン制御装置。
8. エンジンを制御するエンジン制御方法であって、
   前記エンジンに備えられる振動センサからの振動データを検出し、
   互いに異なるフィルタ特性を有し、前記振動を示すデータから当該フィルタ特性に応じた振動データを抽出する複数のフィルタの中で、前記エンジンの動作に関するパラメータに応じて、使用する前記各フィルタを切り替え、 前記使用するフィルタを切り替えるタイミングを含む所定範囲内において、前記振動データの変化率が所定値以下となるように前記振動データを補正し、
   前記補正された振動データを平滑化することにより平滑化データを算出し、
   前記補正された振動データと前記平滑化データとの差分に基づいて、前記エンジンのノッキングを検出する、
   エンジン制御方法。

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