JP2023017273A - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動センサの検出信号をフィルタに入力した結果を基に内燃機関のノッキングの有無を判定する場合においてノッキングの検出精度を向上させることができる内燃機関制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ４０は、エンジン１の振動を検出する振動センサ３５からの検出信号を基にノッキングの有無の判定処理を行う処理装置４３と処理装置４３の判定に必要な情報を記憶する記憶装置４１を備える。処理装置４３は、振動センサ３５の検出信号を少なくとも１つのフィルタに入力して特定の周波数帯域の振動成分を抽出するフィルタ処理部５３と、フィルタ処理部５３のフィルタからの出力信号を基に積分演算を行う積分演算部５４と、積分演算部５４の演算結果を基にノッキングの有無を判定するノック判定部５８と、積分演算部５４の積分期間を予め設定した期間に対してフィルタの特性に応じて補正するノックウィンドウ補正部５２とを備える。【選択図】 図７

Description

本発明は、容積型の内燃機関を制御する内燃機関制御装置に係り、更に詳しくは、内燃機関の振動を検出する振動センサの検出信号を基に内燃機関のノッキングの発生の有無を判定する内燃機関制御装置に関する。

レシプロエンジンなどの容積型内燃機関（以下、エンジンと称することがある）では、動作中にノッキングと称する現象が発生することがある。ノッキングは、エンジンの燃焼室内の末端部の未燃ガスが自己着火することにより、強い衝撃波が燃焼室内で発生して振動としてエンジン本体に伝播する現象である。ノッキングは、エンジンの燃焼行程で発生しやすく、エンジンに取り付けた振動センサによってノッキング特有の周波数帯域の振動成分として検出可能である。

エンジンのノッキングを検出する技術として、例えば、特許文献１に記載の内燃機関用ノッキング検出装置が知られている。当該ノッキング検出装置は、内燃機関のノッキング現象に対応した振動要素を検出するノッキング検出器（振動センサ）と、このノッキング検出器に接続され、ノッキング周波数帯において互いに異なる周波数帯域のフィルタ特性を持つ複数のフィルタを有するフィルタ回路と、複数のフィルタのうち機関状態に応じて所定の出力を選択してフィルタ回路より出力するためのフィルタ制御回路とを備えている。当該内燃機関用ノッキング検出装置においては、エンジンに生じる振動ノイズが低周波数帯で比較的小さくなる時は低周波帯のフィルタ特性を使用し、逆に低周波数帯で振動ノイズが大きな時は高周波帯のフィルタを使用すべく、エンジンの運転状態に応じてフィルタを切や換えている。

特開昭５６－０００６３７号公報

ところで、インジェクタやバルブ等の作動時に発生する振動（ノイズ）をノッキング特有の振動から分離するため、エンジンのノッキングが発生する可能性のある期間を示すノックウィンドウにおいて、振動センサの検出信号を周波数解析することでノッキングを検出する方法が知られている。ノックウィンドウは、例えば、クランク角度センサが検出するクランク角度の所定の範囲として予め設定しておくことが可能である。このような限定した期間（ノックウィンドウ）内においてノッキングを検出する方法を特許文献１に記載の内燃機関用ノッキング検出装置に適用する場合を考える。

特許文献１に記載の内燃機関用ノッキング検出装置においては、振動センサの検出信号をフィルタ回路の複数のフィルタのうちの選択したフィルタに入力することで、ノッキング特有の周波数帯域の振動成分を抽出している。しかし、選択されたフィルタの特性によっては応答遅れが発生する。このような特性のフィルタでは、ノッキングの発生を示す振動成分が入力されても、フィルタの出力波形の少なくも一部が応答遅れによって予め設定したノックウィンドウから外れてしまうことがある。この場合、ノックウィンドウから外れた出力波形の分が考慮されずにノッキングの判定が行われてしまうので、ノッキングの発生を見逃す誤判定が懸念される。

本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、振動センサの検出信号をフィルタに入力した結果を基にノッキングの有無を判定する場合においてノッキングの検出精度を向上させることができる内燃機関制御装置を提供することである。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、内燃機関の振動を検出する振動センサからの検出信号を基に前記内燃機関のノッキングの発生の有無の判定処理を行う処理装置と、前記処理装置の判定処理に必要な情報を記憶する記憶装置とを備える内燃機関制御装置において、前記処理装置は、前記振動センサの検出信号を少なくとも１つのフィルタに入力して特定の周波数帯域の振動成分を抽出するフィルタ処理部と、前記フィルタ処理部の前記フィルタからの出力信号に基づいて積分演算を行う積分演算部と、前記積分演算部の演算結果を基に前記内燃機関のノッキングの発生の有無を判定する判定部と、前記積分演算部の積分期間を予め設定された期間に対して前記フィルタの特性に応じて補正する期間補正部とを備える。

本発明によれば、フィルタの出力信号を基に積分演算部が行う積分演算の積分期間を予め設定した期間に対して当該フィルタの特性に応じて補正することで、当該積分演算の積分期間に対する当該フィルタの応答遅れ（特性）の影響を低減することができるので、積分演算の演算結果を基に判定するノッキングの有無に対する誤判定を抑制することができる。すなわち、振動センサの検出信号をフィルタに入力した結果を基にノッキングの有無を判定する場合においてノッキングの検出精度を向上させることができる。
上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置を含む内燃機関システムを示す概略構成図である。 図１に示す本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置のハード構成を示すブロック図である。 内燃機関のノッキングの非発生時における内燃機関の振動の周波数成分の解析結果の一例を示す図である。 内燃機関のノッキングの発生時における内燃機関の振動の周波数成分の解析結果の一例を示す特性である。 内燃機関のノッキングの発生の有無を判定する方法の一例を示す説明図である。 ノッキング特有の周波数成分を抽出するフィルタの応答遅れに起因するノッキングの発生の有無の誤判定を示す説明図である。 図２に示す本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置におけるノッキング判定の機能を示すブロック図である。 図７に示す本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置のノックウィンドウ補正部における各フィルタに対するノックウィンドウ補正量の設定（ノックウィンドウ補正マップ）の一例を示す図である。 図８に示すノックウィンドウ補正量（ノックウィンドウ補正マップ）の決定方法を示す説明図である。 図７に示す本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置のノックウィンドウ補正部における各フィルタに対するノックウィンドウ補正量の設定（ノックウィンドウ補正マップ）の別の一例を示す図である。 図７に示す本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置におけるノッキング判定の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１１に示す本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置のノッキング判定のフローチャートにおけるフィルタの選択切替の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１１に示す本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置のノッキング判定のフローチャートにおけるノックウィンドウの補正の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置のノッキング判定における補正後のノックウィンドウ及びフィルタの切替時期の一例を示すタイムチャートである。 図２に示す本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置におけるエンジンの点火時期の演算の処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の内燃機関制御装置の実施の形態について図面を用いて説明する。本実施の形態においては、内燃機関制御装置の制御対象の一例としてレシプロエンジンを例に挙げて説明する。

まず、本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置を含む内燃機関システムの概略構成について図１を用いて説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置を含む内燃機関システムを示す概略構成図である。

図１において、内燃機関１（以下、エンジンと称する）は、例えば、自動車に原動機として搭載される火花点火式のレシプロエンジンであり、複数（図１中、１つのみ図示）のシリンダ２（気筒）と、シリンダ２の一方に取り付けられるシリンダヘッド３と、各シリンダ２内に往復運動可能に配置されたピストン４と、ピストン４の往復運動を回転運動に変換するクランク軸５とを備えている。シリンダヘッド３には、開閉する吸気弁６及び排気弁７が設けられている。シリンダ２、シリンダヘッド３、ピストン４、吸気弁６、排気弁７によって燃焼室９が形成されている。

エンジン１は、各シリンダ２に対応したインジェクタ１１を有している。インジェクタ１１は、例えば、吸気弁６の上流側に配置されており、図示しない燃料タンクから供給される燃料を噴射するものである。インジェクタ１１は、燃料を直接シリンダ２内に噴射する筒内直接噴射式のものも可能である。

シリンダヘッド３には、各シリンダ２に対応した点火プラグ１３が燃焼室９に臨むように配置されている。各シリンダ２の点火プラグ１３は、分配器１５を介して点火コイル１４に電気的に接続されている。これにより、点火コイル１４が発生した高電圧は、分配器１５によって分配されて各シリンダ２の点火プラグ１３に供給される。

エンジン１の吸気弁６側には吸気管２１が設けられておりダクト２２を介してエアクリーナ２３に接続されている。エアクリーナ２３は、エンジン１に取り込む空気をろ過するものである。吸気管２１には、吸入する空気量を調節可能なスロットルバルブ２４が配置されている。エンジン１の排気弁７側に排気管２６が設けられている。

吸気管２１の上流側のダクト２２には、エアフローセンサ３１が設置されている。エアフローセンサ３１は、吸入する空気量（ダクト２２を通過する空気流量）を検出するものであり、検出した吸入空気量に応じた検出信号を後述の内燃機関制御装置４０へ出力する。スロットルバルブ２４には、スロットルバルブ２４のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ３２が設置されている。

排気管２６には、排気センサ３３が設置されている。排気センサ３３は、エンジン１の排気に含まれる成分濃度（例えば、酸素濃度）を検出するものであり、検出した成分濃度に応じた検出信号を後述の内燃機関制御装置４０へ出力する。

クランク軸５には、クランク角度センサ３４が設置されている。クランク角度センサ３４は、クランク角度及びエンジン回転数を検出可能なものである。クランク角度センサ３４は、例えば、クランク軸５の１回転毎の基準位置（Ｒｅｆ位置）を示すＲｅｆ信号及び当該基準位置から所定角度分を移動した位置を示すＰｏｓ信号を後述の内燃機関制御装置４０へ出力する。

シリンダ２には、エンジン１の振動を検出する振動センサ３５が設置されている。振動センサ３５は、検出した振動に応じた検出信号を後述の内燃機関制御装置４０へ出力する。

上述した構成の内燃機関システムにおいては、エアクリーナ２３を通過した空気をスロットルバルブ２４により流量を調節した後にインジェクタ１１から吸気管２１内に噴射された燃料と混合する。この空気と燃料の混合気はエンジン１の燃焼室９に吸い込まれる。燃焼室９内の混合気は、ピストン４により圧縮され、点火プラグ１３により着火される。爆発後の混合気は、排気管２６を介して外部へ排出される。

内燃機関制御装置４０は、各種の情報を基にエンジン１の制御全般を司る電子制御装置（以下、ＥＣＵ（Electric Control Unit）と称することがある）である。本実施の形態に係るＥＣＵ４０は、エンジン１のノッキングの発生の有無を判定し、判定結果に応じてエンジン１の点火時期を演算する処理を実行する。

次に、本発明の一実施の形態に係るＥＣＵのハード構成について図２を用いて説明する。図２は図１に示す本発明の一実施の形態に係るＥＣＵのハード構成を示すブロック図である。

ＥＣＵ４０は、各種センサからの検出信号を取り込み、取り込んだ検出信号に基づき燃料供給量や点火時期などを演算し、インジェクタ１１と点火コイル１４とスロットルバルブ２４（駆動モータ）に対して演算結果に応じた制御信号を出力する。ＥＣＵ４０は、記憶装置としてのＲＯＭ４１（Read Only Memory）及びＲＡＭ４２（Random Access Memory）、処理装置としてのＭＰＵ４３（Micro Processor Unit）、入力回路４４、ドライバ４５を含むマイクロコンピュータを備えている。ＲＯＭ４１やＲＡＭ４２とＭＰＵ４３とはバス４６を介して接続されている。

ＲＯＭ４１は、ノッキングの判定及び燃料供給量や点火時期の演算など、エンジン１の制御を実行するための各種のプログラムを格納している。また、ＭＰＵ４３の後述の判定に必要な情報を記憶するものである。入力回路４４は、エアフローセンサ３１によって検出された吸入空気量Ｑに応じた検出信号、クランク角度センサ３４によって検出されたＲｅｆ信号（Ｒｅｆ位置）及びＰｏｓ信号、排気センサ３３の検出信号、振動センサ３５によって検出された振動に応じた検出信号Ｖ、スロットル開度センサ３２の検出信号、アクセルの開度を検出するアクセル開度センサ３７の検出信号、エンジン水温を検出するエンジン水温センサ３８の検出しン信号など、入力される各種の検出信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。ＭＰＵ４３は、ＲＯＭ４１から読み込んだプログラムにしたがって各種の演算を実行する。ＲＡＭ４２は、ＭＰＵ４３の演算処理中に必要な各種データを一時的に格納する。ドライバ４５は、ＭＰＵ４３の演算結果に応じて、燃料噴射量を指示する燃料噴射時間信号、点火時期を指示する点火時期信号、スロットルバルブ２４の開度を指示する開度信号などの各種の制御信号を生成し、生成した制御信号をインジェクタ１１、点火コイル１４、スロットルバルブ２４（駆動モータ）などの各種のアクチュエータに対して出力する。

本実施の形態のＥＣＵ４０は、ＲＯＭ４１に格納されているプログラムにしたがって、振動センサ３５の出力信号Ｖを基にエンジン１のノッキングの発生の有無を判定し、判定結果に応じてエンジン１の点火時期を調整するものである。

＜ノッキング検出の一般的原理＞
次に、エンジンのノッキングの一般的な検出方法について図３～図５を用いて説明する。エンジンにノッキングが発生すると、ノッキングに特有な振動がエンジンに発生する。しかし、エンジンの振動には、ピストンの摩擦、クランク軸の回転、吸気弁や排気弁の作動などに起因する多くの振動成分が含まれている。しかも、これらの振動成分はエンジンの運転状態によって変化する。そこで、ノッキングの発生の有無の判定は、振動センサが検出するエンジン全体の振動からノッキングに特有な振動を分離することで行われる。振動センサの検出した振動の分離は、所定の周波数帯域のみを抽出可能な特性を有するフィルタを用いて行われる。

図３は、エンジンにノッキングが発生していない場合における振動センサの検出結果（出力）の周波数成分の解析結果を示した図である。なお、当該解析結果は、エンジンが第１の運転状態（或るエンジン回転数）のときのものである。当該解析結果は、２０ＫＨｚを少し超えた範囲までについて例示している。しかし、ノッキングに対する周波数成分の解析範囲は上記範囲に限らない。以下の解析結果の図においても同様である。

図４は、エンジンにノッキングが発生した場合における振動センサの検出結果（出力）の周波数成分の解析結果を示した図である。なお、当該解析結果は、エンジンが第１の運転状態（相対的に低速の第１のエンジン回転数）及び第２の運転状態（相対的に高速の第２のエンジン回転数）の異なる２つ運転状態のときのものである。図４中、実線Ｄ１が第１の運転状態のときの解析結果を示しており、点線Ｄ２が第２の運転状態のときの解析結果を示している。

図３と図４との比較から、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に比べ、異なる複数の共鳴周波数の振動成分が存在していることがわかる。これらの共鳴周波数の振動成分がノッキング特有な周波数帯域の振動成分であることが理解できる。例えば、周波数ｆ_１０、ｆ_０１、ｆ_１１の帯域の振動を伴うノッキングが発生している。

また、図４における解析結果Ｄ１と解析結果Ｄ２の比較から、エンジンの運転状態の相違（エンジン回転数の相違）に応じてノッキング特有の周波数帯域が変化することが理解できる。例えば、第１の運転状態においては、周波数ｆ_１０、ｆ_０１、ｆ_１１の帯域の振動を伴うノッキングが発生している（実線Ｄ１を参照）。一方、第２の運転状態においては、周波数ｇ_１０、ｇ_０１、ｇ_３０、ｇ_１１の帯域の振動を伴うノッキングが発生している（点線Ｄ２を参照）。

そこで、フィルタによって抽出する周波数帯域の設定をエンジンの運転状態の変化に応じて切り替えることで、エンジンの運転状態に応じて変化するノッキング特有の周波数帯域の振動成分が分離可能となる。これにより、ノッキングの発生の有無の判定に対して信頼性の高い判定が可能となる。

図５は、ノッキング判定指標を用いることでノッキングの発生の有無を判定する一般的な原理を説明する図である。以下の説明においては、便宜上、図４で示す共鳴周波数ｆ_１０（約６．３ＫＨｚ）及びｆ_０１（約１８．０ＫＨｚ）の振動強度を用いてノッキング判定指標を算出する例を説明する。ただし、ノッキング判定指標を算出するための共鳴周波数の振動強度は、これに拘束されるものではなく、任意の２以上の共鳴周波数の振動強度を用いることができる。

振動センサは、ノッキングの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）とが重なり合った振動を検出する。ノッキング判定指標Ｉは、ノッキングが発生していない場合、バックグラウンド振動に対応する指標Ｉｂとなる。一方、ノッキングが発生した場合、バックグラウンド振動に対応する指標Ｉｂとノッキングの発生による振動に対応する指標Ｉｋとの合成により求められる。

具体的には、ノッキング判定指標Ｉは、図４に示す主要な共鳴周波数の振動成分を用いて次の式（１）により表すことができる。Ｐ（ｆ）は、共鳴周波数ｆの振動強度である。ωは、エンジン回転数により定まる実数値である。なお、ωは１か０かの２値をとるようにすることも可能である。

Ｉ＝ω_１０Ｐ（ｆ_１０）＋ω_２０Ｐ（ｆ_２０）＋ω_０１Ｐ（ｆ_０１）＋ω_１１Ｐ（ｆ_１１） … 式（１）
図５に示すように、バックグラウンド振動の共鳴周波数の振動強度を用いて示される指標Ｉｂと、ノッキングの発生に起因する共鳴周波数の振動強度を用いて示される指標Ｉｋとは、方向及び大きさを異にしている。これは、人間による聴覚試験でも明らかなように、ノッキングが無い場合のエンジン音に対し、ノッキングが発生した場合の例えばカリカリ等という音で聴き分けられることに対応する。

ノッキング判定指標Ｉは、バックグラウンド振動にノッキング発生による振動が加わると、閾値Ｉ_ｔｈを超過する。ノッキング判定指標Ｉが閾値Ｉ_ｔｈを超過した場合、ノッキングが発生していると判定する。なお、式（１）の右辺の４つの項に限らず、振動センサの出力に含まれる複数の共鳴周波数の振動成分の組み合わせを用いて算出する指標をノッキング判定指標（以下、ノック指標と称す）と定義する。

このように、ノック指標は、バックグラウンド振動に加えてノッキングの発生による特有な周波数成分の振動を考慮して算出される。したがって、バックグラウンド振動が大きくなっても、ノッキングの発生の有無を判定することが可能である。

＜本実施の形態におけるノッキングの検出の基本的考え方＞
本実施の形態に係るＥＣＵ４０は、ノック指標の算出の際に、以下の演算を行う。振動センサ３５から出力される検出信号（エンジン１の振動）に対して常時フィルタによる処理を実行することで、振動センサ３５の検出信号を基にノッキング特有の周波数帯域の振動成分を抽出する。フィルタによって抽出されたノッキング特有の周波数帯域の振動成分（フィルタの出力）を予め設定したノックウィンドウを積分区間（積分期間）として積分する。この積分演算の結果を閾値と比較することで、ノッキングの発生の有無を判定する。ノックウィンドウは、エンジン１にノッキングが発生しる可能性がある期間であり、例えば、クランク角度の所定の範囲として予め設定されている。本ノッキングの判定は、フィルタの出力を基にしたノッキングが発生し得る期間の積分値の大小によって行うものである。なお、振動センサ３５の検出信号を処理するフィルタとして、エンジン１の運転状態（例えば、エンジン回転数）に応じて変化するノッキング特有な周波数帯域に対応した特性を有するフィルタが選択される。

しかし、選択されたフィルタの特性によっては、ノッキングの発生を示す振動成分が入力されても、当該フィルタの出力波形の少なくも一部が応答遅れによって予め設定した積分期間としてのノックウィンドウから外れてしまうことがある。この場合、ノックウィンドウから外れたフィルタの出力波形の分が考慮されずにノッキングの判定が行われてしまうので、ノッキングの発生を見逃す誤判定が懸念される。

図６は、フィルタの応答遅れ（特性）によってノックキングの発生の有無を誤判定する原理を示した例である。図６において、フィルタＡ及びフィルタＢは、中心周波数及び周波数帯幅が同じである一方、次数がフィルタＡよりもフィルタＢの方が高くなっている。このような特性を有するフィルタＡ及びフィルタＢに対して、ノッキングの発生を示す同じ振動波形を入力する。

フィルタＡでは、ノッキングの発生を示す出力波形の全てがノックウィンドウの開始点Ｗｓから終了点Ｗｅまでの間に入る。このため、ノックウィンドウを積分期間としてフィルタＡの出力波形を基に積分した結果を用いて判定すれば、ノッキングの発生を正しく判定することができる。

それに対して、フィルタＢでは、フィルタの応答遅れによって、ノッキングの発生を示す出力波形の一部がノックウィンドウから外れてしまう。このため、ノックウィンドウを積分期間としてフィルタＢの出力波形を基に積分した結果を用いてノッキングの発生の有無を判定すると、ノックキングが発生しているにも関わらず、ノックキングが発生していないと誤判定してしまう。

また、フィルタＡやフィルタＢの処理では減衰されないノイズがノックウィンドウの開始点Ｗｓの直前に発生した場合には、フィルタＡやフィルタＢの応答遅れによってノイズ成分がノックウィンドウ内に入ってしまう懸念がある。この場合、ノックキングが発生していない状況であるのに、ノックキングが発生していると誤判定する虞がある。

本実施の形態のＥＣＵ４０は、ノック指標の算出の際に行う積分演算の積分期間として用いられるノックウィンドウの開始点や終了点をフィルタの特性に応じて補正することで、当該フィルタの応答遅れに起因するノックキングの誤判定を低減するものである。これにより、エンジン１の定常運転や過渡運転を問わずにノッキングの検出精度を向上させる。

次に、本発明の一実施の形態に係るＥＣＵにおけるノッキング判定の機能部について図７～図１０を用いて説明する。図７は図２に示す本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置におけるノッキング判定の機能を示すブロック図である。

図７において、ＥＣＵ４０は、振動センサ３５の検出信号を基にノッキングの発生の有無を判定するＭＰＵ４３（図２参照）の処理機能として、フィルタ切替部５１、ノックウィンドウ補正部５２、フィルタ処理部５３、フィルタ出力積分演算部５４、全体強度演算部５５、平滑化処理部５６、ノック指標演算部５７、ノック判定部５８の機能部を備えている。ＥＣＵ４０は、当該機能部５１～５８による判定結果であるノッキングの発生の有無に応じて、点火プラグ１３の点火時期を変更する。なお、ノッキングの発生の有無に応じて点火プラグ１３の点火時期を変更するＥＣＵ４０の制御の概略は後述する（後述の図１５参照）。

フィルタ切替部５１は、フィルタ処理部５３で用いるフィルタをエンジン１の運転状態に応じて選択して切り替えるものである。ノッキングにより発生する振動に特有な共鳴周波数は、エンジン１の運転状態に応じて変化する。そこで、フィルタ切替部５１は、エンジン１の運転状態に対応したノッキング特有の共鳴周波数の振動成分を抽出可能な特性を有するフィルタを選択する。例えば、図４に示す第１の運転状態の場合には、周波数ｆ_０１を含む周波数帯域や周波数ｆ_１０を含む周波数帯域の振動成分を抽出可能な特性を有する複数のフィルタを選択するように構成することが可能である。また、図４に示す第２の運転状態の場合には、周波数ｇ_１０、周波数ｇ_０１、周波数ｇ_３０、周波数ｇ_１１の各周波数成分を含む周波数帯域の振動成分を抽出可能な特性を有する複数のフィルタを選択するように構成することが可能である。フィルタとしては、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタなどを用いることが可能である。例えば、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタによって実行することができる。フィルタ切替部５１は、クランク角度センサ３４からのＲｅｆ信号の入力に対応してフィルタの選択切替の処理を実行するように構成されている。すなわち、フィルタ切替部５１によるフィルタの切替は、クランク角度センサ３４が検出するクランク軸５の位置がＲｅｆ位置になったときに行われる。

ノックウィンドウ補正部５２は、フィルタ切替部５１が選択して切り替えたフィルタの特性に応じてノックウィンドウ（フィルタ出力積分演算部５４の積分期間）を補正するものである。具体的には、ウィンドウ補正量マップを用いて補正量を算出し、算出した補正量を用いてノックウィンドウの開始点及び終了点を補正する。Ｒｅｆ位置（クランク軸５の基準位置）並びにノックウィンドウの開始点及び終了点は、予め設定されているものであり、ＲＯＭ４１に格納されている。ウィンドウ補正量マップは、複数のフィルタの各々に対して補正量が予め設定されてマップ検索によって補正量を出力するものであり、ＲＯＭ４１に予め格納されている。Ｒｅｆ位置は、フィルタ処理部５３のフィルタの切替タイミング（切替位置）を示すものである。なお、ノックウィンドウの終了点は、基本的には、ウィンドウ補正量マップの補正量を用いて補正される。ただし、ウィンドウ補正量マップの補正量を用いて補正するノックウィンドウの終了点がＲｅｆ位置を超える場合には、ノックウィンドウの終了点はＲｅｆ位置を用いて補正される。これは、積分期間としての補正後のノックウィンドウ中にフィルタが切り替えられることを回避するためである。

図８はウィンドウ補正量マップの一例である。図８に示すウィンドウ補正量マップＭ１おいては、フィルタＡに対してウィンドウ補正量として＋Ｔａが設定され、フィルタＢに対してウィンドウ補正量として＋Ｔｂが設定されている。ウィンドウ補正量は、フィルタＡ及びフィルタＢの特性に応じて設定されるものである。このウィンドウ補正量マップＭ１は、フィルタが無い場合の出力を基準としたときのものであり、例えば次のように当該補正量が決定されている。

図９は、フィルタ無し、フィルタＡ、フィルタＢに対してそれぞれ同じ周波数のｓｉｎ波形を入力した場合におけるフィルタ無しの出力を基準としたフィルタＡ及びフィルタＢの応答遅れを示した図である。フィルタＡは、周波数帯域幅Ａ１、中心周波数Ａ２、フィルタ次数Ａ３の特性を有するものである。フィルタＢは、周波数帯域幅Ｂ１、中心周波数Ｂ２、フィルタ次数Ｂ３の特性を有するものである。

フィルタ無しの場合のｓｉｎ波形の立上がり時間を基準時間Ｔ０とする。この場合、フィルタＡの出力は、ｓｉｎ波形の立上がりまで、時間Ｔａだけ応答が遅れる。一方、フィルタＢの出力は、ｓｉｎ波形の立上がりまで、時間Ｔｂだけ応答が遅れる。フィルタＡの時間Ｔａの応答遅れ及びフィルタＢの時間Ｔｂの応答遅れがそれぞれウィンドウ補正量マップにおけるフィルタＡの補正量及びフィルタＢの補正量として設定される。これらの補正量Ｔａ及び補正量Ｔｂは、時間又は角度として予め計測や計算により求めることができる。

図８に示すウィンドウ補正量マップＭ１は、フィルタが無い場合と比較したときの補正量が設定されてるものである。しかし、ウィンドウ補正量マップは、基準フィルタの応答遅れを基準として補正量を設定することも可能である。図１０はウィンドウ補正量マップの別の一例である。図１０に示すウィンドウ補正量マップＭ２においては、フィルタＢを基準フィルタとして、フィルタＢの応答遅れが０に設定される一方、フィルタＡの応答遅れはＴａ－Ｔｂ（＜０）に設定される。

ノックウィンドウをフィルタ無しの状態で適合させた場合には、図８に示すウィンドウ補正量マップＭ１を用いる。一方、フィルタＢを基準フィルタとして用いてノックウィンドウを適合させた場合には、図１０に示すウィンドウ補正量マップＭ２を用いる。

フィルタ処理部５３は、フィルタ切替部５１によって選択されて切り替えられたフィルタを用いて、振動センサ３５の検出信号（入力回路４４のＡ／Ｄ変換により変換されたＡ／Ｄ値）を処理して特定の周波数帯域の振動成分を抽出して出力するものである。フィルタ処理部５３は、フィルタ切替部５１の説明でも述べたように、異なる特性を有する複数のフィルタを用いることが可能であり、これらの複数のフィルタがそれぞれ出力する。

フィルタ出力積分演算部５４は、ノックウィンドウ補正部５２によって補正されたノックウィンドウを積分区間（積分期間）として、フィルタの出力を基に積分する。この積分演算は、フィルタの出力値の絶対値を積分するものである。複数のフィルタを用いている場合には、各フィルタの出力値の絶対値をそれぞれ積分する。例えば、フィルタ出力積分演算部５４は、ノッキング特有の各周波数帯域の振動成分の絶対値をそれぞれ積分するものである。つまり、各周波数帯域の振動強度を演算している。

全体強度演算部５５は、フィルタ出力積分演算部５４の演算結果の各フィルタからの出力を基にした積分値を全て加算するものである。例えば、全体強度演算部５５は、ノッキング特有の各周波数帯域の振動成分の積分値を全て加算することで、ノッキング特有の複数の周波数帯域を含んだ全体の振動強度Ｆを演算するものである。

平滑化処理部５６は、平滑化処理によってバックグラウンドレベルＢＧＬを演算するものである。バックグラウンドレベルＢＧＬは、例えば、全体強度演算部５５の演算結果の全体強度Ｆと前回のノッキング判定のサイクルにおける平滑化処理部５６の演算結果とを加重平均したものである。

ノック指標演算部５７は、ノック指標としてのＳＮ比を演算するものである。ＳＮ比は、全体強度演算部５５の演算結果の全体強度Ｆを平滑化処理部５６の演算結果のバックグラウンドレベルＢＧＬによって除算することで算出される（ＳＮ比＝Ｆ／ＢＧＬ）。

ノック判定部５８は、ノック指標演算部５７の演算結果のノック指標（ＳＮ比）を閾値と比較することで、ノッキングの発生の有無を判定するものである。ノック指標（ＳＮ比）が閾値よりも大きい場合には、ノッキングが発生していると判定する一方、それ以外の場合には、ノッキングが発生していないと判定する。判定に用いる閾値は、例えば、予め設定されているものであり、ＲＯＭ４１に格納されている。なお、当該閾値は、運転状態などに応じて変更するように構成することも可能である。例えば、エンジン回転数やエンジン水温などの運転状態と閾値との間の対応関係を予め定義したマップを用いることが可能である。

次に、本発明の一実施の形態に係るＥＣＵにおけるノッキング判定の処理手順の一例について図１１～図１３を用いて説明する。図１１は図７に示す本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置におけるノッキング判定の処理手順の一例を示すフローチャートである。図１２は図１１に示す本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置のノッキング判定のフローチャートにおけるフィルタの選択切替の処理手順の一例を示すフローチャートである。図１３は図１１に示す本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置のノッキング判定のフローチャートにおけるノックウィンドウの補正の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１１に示すフローチャートは、エンジン１の爆発サイクル毎に実行されるものであり、図２に示すＭＰＵ４３に対して割り込みをかけることにより、ＭＰＵ４３が実行するものである。

図１１において、ＭＰＵ４３（図７に示すフィルタ切替部５１）は、先ず、図７に示すフィルタ処理部５３で用いるフィルタをエンジン１の運転状態に応じて選択して切り替える（ステップＳ１０１）。具体的には、クランク角度センサ３４により検出されるＲｅｆ信号が立ち上がったタイミングで、エンジン回転数、エンジン負荷、エンジン水温、燃焼気筒などの情報をＲＡＭ４２から読み込み、読み込んだ情報を基にエンジン１の運転状態を判定する。さらに、判定した運転状態に対応したフィルタを選択し、選択したフィルタをフィルタ処理部５３のフィルタとしてセットする。

フィルタの選択切替を行うステップＳ１０１の具体的な処理手順の一例について図１２を用いて説明する。図１２に示すフローチャートは、フィルタ切替後のフィルタ出力が安定するまでの十分な時間を確保するために、例えばノックウィンドウの開始点（開始位置）よりも前側にあるＲｅｆ位置（Ｒｅｆ信号の立上がり）になってから実行が開始される。

ＭＰＵ４３（フィルタ切替部５１）は、先ず、運転状態の情報としてのエンジン回転数ＮをＲＡＭ４２から読み込み（ステップＳ２０１）、読み込んだエンジン回転数ＮがＲＯＭ４１から読み出した閾値Ｎｃよりも大きいか否かを比較判定する（ステップＳ２０２）。エンジン回転数Ｎが閾値Ｎｃ以下の場合、すなわち、ステップＳ２０２においてＮＯの場合には、前述のフィルタＡ（図９参照）をフィルタ処理部５３で用いるフィルタとしてセットする（ステップＳ２０３）。一方、エンジン回転数Ｎが閾値Ｎｃより小さい場合、すなわち、ステップＳ２０２においてＹＥＳの場合には、前述のフィルタＢ（図９参照）をフィルタ処理部５３で用いるフィルタとしてセットする（ステップＳ２０４）。

本フローチャートにおいては、説明を簡単にするために、エンジン回転数Ｎの高低に応じて２種類のフィルタを選択する例を示した。しかし、エンジン負荷やエンジン水温の情報又は燃焼気筒毎にフィルタの特性を切り替えるように構成することが可能で、かつ、切り替えるフィルタの対象を同時に複数とする構成も可能である。

図１１に戻り、ＭＰＵ４３（図７に示すノックウィンドウ補正部５２）は、ステップＳ１０１にて選択したフィルタに対応したノックウィンドウの補正量を算出し、算出した補正量を基にノックウィンドウの開始点及び終了点を補正する（ステップＳ１０２）。この補正は、選択されたフィルタ毎に行うものである。ノックウィンドウを補正するステップＳ１０２の具体的な処理手順の一例について図１３を用いて説明する。

図１３において、ＭＰＵ４３（ノックウィンドウ補正部５２）は、ステップＳ１０１にて選択したフィルタに関する情報をＲＯＭ４１から読み込む（ステップＳ３０１)。加えて、予め設定されているノックウィンドウの基準開始点Ｗｓｂ及び基準終了点Ｗeｂ並びにＲｅｆ位置の情報をＲＯＭ４１から読み込む（ステップＳ３０２）。

次に、ＭＰＵ４３は、ノックウィンドウの補正量Ｔ_ｄｌｙを算出する（ステップＳ３０３）。具体的には、例えば、前述した図８に示すウィンドウ補正量マップＭ１を検索することで、ステップＳ１０１にて選択したフィルタに対応する補正量を補正量Ｔ_ｄｌｙとして算出する。なお、ウィンドウ補正量マップとして、図８に示すマップＭ１を用いる例を示したが、図１０に示すマップＭ２を用いる構成も可能である。

次いで、ＭＰＵ４３は、ノックウィンドウの補正後の開始点Ｗｓを設定する（ステップＳ３０４）。具体的には、ノックウィンドウの補正後の開始点Ｗｓｃは、ノックウィンドウの基準開始点ＷｓｂにステップＳ３０３で算出した補正量Ｔ_ｄｌｙを加算することで算出される。すなわち、Ｗｓｃ＝Ｗｓｂ＋Ｔ_ｄｌｙとなる。

続いて、ＭＰＵ４３は、ノックウィンドウの基準終了点Ｗeｂに対してステップＳ３０３で算出した補正量Ｔ_ｄｌｙを加算することで得られる演算結果がＲｅｆ位置を超えているか（進んでいるか）否かを判定する（ステップＳ３０５）。すなわち、Ｗｅｂ＋Ｔ_ｄｌｙ ＞ Ｒｅｆであるか否かを判定する。

ステップＳ３０５の判定がＮＯの場合、ノックウィンドウの補正後の終了点Ｗｅｃとして、ノックウィンドウの基準終了点Ｗｅｂに対してステップＳ３０３で算出した補正量Ｔ_ｄｌｙを加算した演算結果を設定する（ステップＳ３０６）。すなわち、Ｗｅｃ＝Ｗｅｂ＋Ｔ_ｄｌｙである。

一方、ステップＳ３０５の判定がＹＥＳの場合、ノックウィンドウの補正後の終了点ＷｅｃとしてＲｅｆ位置を設定する（ステップＳ３０７）。すなわち、Ｗｅｃ＝Ｒｅｆである。ステップＳ３０７にてノックウィンドウの補正後の終了点ＷｅｃとしてＲｅｆ位置を設定する理由は、フィルタ切替部５１によるフィルタの選択切替（ステップＳ１０１）がＲｅｆ位置で行われるので、ノックウィンドウの補正後の終了点Ｗｅｃ（すなわち、フィルタ出力の積分演算の積分区間の終了点）がＲｅｆ位置（フィルタの切替位置）よりも後ろになることを回避するためである。

このように、ＭＰＵ４３は、これらの一連のステップＳ３０１～Ｓ３０７の処理を実行することにより、ノックウィンドウの開始点及び終了点の補正を行うように構成されている。

図１１に戻り、ＭＰＵ４３は、振動センサ３５からの検出信号を入力回路４４を介してＡ／Ｄ変換により変換されたＡ／Ｄ値を取り込む（ステップＳ１０３）。本ステップＳ１０３においては、クランク角度センサ３４の検出値から演算可能な特定の角度間における振動センサ３５の検出信号をバッファしておき、ＭＰＵ４３への割込み処理のタイミングでバッファしていた信号データを取り込むようにすることが可能である。また、図７に示すフィルタ処理部５３を回路デバイスなどのハードウェアで実現する場合には、振動センサ３５からの検出信号を所定のサンプリングで常に取り込むようにすることも可能である。

次に、ＭＰＵ４３（フィルタ処理部５３）は、ステップＳ１０１にて選択して切り替えたフィルタを用いて取り込んだＡ／Ｄ値からノッキング特有の周波数帯域の振動成分を抽出する（ステップＳ１０４）。前述の図１２に示すフローチャートでは選択されるフィルタが１つのみであったが、ノッキングに特有の周波数成分に応じて複数のフィルタを用いることが可能である。

次いで、ＭＰＵ４３（図７に示すフィルタ出力積分演算部５４）は、ステップＳ１０２にて補正したノックウィンドウを積分期間として、ステップＳ１０４の処理結果であるフィルタの出力を基に積分する（ステップＳ１０５）。すなわち、本積分演算は、ステップＳ１０２の処理結果に応じて、ノックウィンドウの補正後の開始点Ｗｓｃを積分区間の始点に設定すると共にノックウィンドウの補正後の終了点Ｗｅｃを積分区間の終点に設定し、設定した積分区間でフィルタ出力の絶対値を積分する。本積分演算は各フィルタの出力に対してそれぞれ行うものであり、積分区間（ノックウィンドウ）は各フィルタの特性に応じてそれぞれ補正されている。

続いて、ＭＰＵ４３（図７に示す全体強度演算部５５）は、ステップＳ１０５の演算結果である複数のフィルタ出力の積分値ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３、…を全て加算することで、複数のフィルタに対応した複数の周波数帯域の全体強度Ｆを演算する（ステップＳ１０６）。当該複数の周波数帯域はノッキング特有の周波数成分に一致するものであるので、ノッキングの検出精度を高めることが可能になる。

さらに、ＭＰＵ４３（図７に示すノック指標演算部５７）は、ノック指標ＳとしてＳ／Ｎ比を演算する（ステップＳ１０７）。具体的には、ステップＳ１０６の演算結果の全体強度Ｆに対して図７に示す平滑化処理部５６の演算結果（ノッキング判定の前回のサイクルにおける後述のステップＳ１０９の演算結果）であるバックグラウンドレベルＢＧＬを除算することで算出する。すなわち、Ｓ＝Ｆ／ＢＧＬである。

ＭＰＵ４３（図７に示すノック判定部５８）は、ステップＳ１０７の演算結果のノック指標Ｓが閾値よりも大きいか否かの比較判定を行う（ステップＳ１０８）。ノック指標Ｓが閾値よりも大きい場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳ１１１へ進む一方、それ以外の場合（ＮＯの場合）にはステップＳ１０９へ進む。

ステップＳ１０８にてＮＯの場合、ＭＰＵ４３は、ノッキングが発生していないと判定し、バックグラウンドレベルＢＧＬを更新する（ステップＳ１０９）と共に、ノッキング発生の判定を示すノック判定フラグを“０”にセットする（ステップＳ１１０）。バックグラウンドレベルＢＧＬの更新は、例えば、ステップＳ１０６の演算結果の全体強度Ｆと前回のノッキング判定の演算サイクルのステップＳ１０９の演算結果のバックグラウンドレベルＢＧＬとの加重平均を演算する。

一方、ステップＳ１０８にてＹＥＳの場合、ＭＰＵ４３は、ノッキングが発生したと判定しノック判定フラグを“１”にセットする（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１０及びＳ１１１のノック判定フラグは、後述の点火時期の演算処理（制御タスク）のときに用いられるものである。

次に、本発明の一実施の形態に係るＥＣＵのノッキング判定についての作用効果について図１４を用いて説明する。図１４は本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置のノッキング判定における補正後のノックウィンドウ及びフィルタの切替時期の一例を示すタイムチャートである。

図１４において、ノックウィンドウにおける基準開始点Ｗｓｂ及び基準終了点Ｗｅｂは、燃焼気筒♯１のピストン４の上死点（ＴＤＣ）及び燃焼気筒♯２の上死点（ＴＤＣ）の後に予め設定されている。図１４に示すタイムチャートでは、燃焼気筒＃１の爆発サイクルにおけるノック判定のときにフィルタＢが選択され、燃焼気筒＃２の爆発サイクルにおけるノック判定のときにフィルタＡが選択されている。このようなフィルタの選択による切替えが行われたときのノックウィンドウの補正処理を行った時のタイムチャートである。

燃焼気筒♯１の爆発サイクルにおけるノックキング判定においては、フィルタＢの応答遅れの特性に応じて、ノックウィンドウの開始点が基準開始点Ｗｓｂから＋Ｔｂ（図８に示すマップＭ１を参照）分だけ遅れた補正開始点Ｗｓｃへ移動されている。また、ノックウィンドウの終了点は、基準終了点Ｗｅｂから＋Ｔｂ分だけ遅延させた位置に設定するとＲｅｆ位置を超えてフィルタが切り替わってしまうので、基準終了点ＷｅｂからＲｅｆ位置に補正された補正終了点Ｗｅｃに移動されている（図１３に示すフローチャートのステップＳ３０７）。この補正された積分期間でフィルタＢの出力を積分する。

続く燃焼気筒♯２の爆発サイクルにおけるノックキング判定においては、フィルタＢの場合と同様に、フィルタＡの応答遅れの特性に応じて、ノックウィンドウの開始点が基準開始点Ｗｓｂから＋Ｔａ（図８に示すマップＭ１を参照）分だけ遅延させた補正開始点Ｗｓｃへ移動されている。一方、ノックウィンドウの終了点は、フィルタＢの場合とは異なり、基準終了点Ｗｅｂから＋Ｔａ分だけ遅延させてもＲｅｆ位置の前になるので、基準終了点Ｗｅｂから＋Ｔａ分だけ遅延させた補正終了点Ｗｅｃへ移動されている（図１３に示すフローチャートのステップＳ３０６）。この補正された積分期間でフィルタＡの出力を積分する。

このように、本実施の形態に係るＥＣＵ４０においては、フィルタ出力の積分演算の積分期間としてのノックウィンドウをフィルタ処理部５３で用いるフィルタの特性（応答遅れ）に応じて補正することで、フィルタの応答遅れの影響によるノックキングの誤判定を低減することができる。

次に、本発明の一実施の形態に係るＥＣＵにおける点火装置の点火時期の演算処理の手順について図１５を用いて説明する。図１５は、図２に示す本発明の一実施の形態に係る内燃機関制御装置におけるエンジンの点火時期の演算処理の手順の一例を示すフローチャートである。

ＥＣＵ４０は、前述したノッキングの発生の有無の判定結果に応じて、点火時期を調整するものである。したがって、前述のノックキングの判定精度を向上させることで、点火時期の調整も向上させることができる。ＥＣＵ４０は、点火装置の点火時期の次の一連の演算処理を周期的（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。

図１４において、ＥＣＵ４０のＭＰＵ４３は、先ず、クランク角度センサ３４により検出されたエンジン回転数Ｎ及びエアフローセンサ３１により検出された吸入空気量ＱをＲＡＭ４２を介して読み込む（ステップＳ４０１）。

次に、ＭＰＵ４３は、ステップＳ４０１にて読み込んだエンジン回転数Ｎ及び吸入空気量Ｑに基づいて基本点火時期マップから基本点火時期θ_ｂａｓｅを求める（ステップＳ４０２）。具体的には、単位回転数当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎ（基本燃料噴射量）を演算し、演算結果の単位回転数当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎから燃料噴射時間幅Ｔｉを算出する。演算結果の吸入空気量Ｑ／Ｎ及び読み込んだエンジン回転数Ｎから基本点火時期マップを用いて基本点火時期θ_ｂａｓｅを算出する。基本点火時期マップは、単位回転数当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎ及びエンジン回転数Ｎと基本点火時期θ_ｂａｓｅとの対応関係を記述したデータマップであり、ＲＯＭ４１に予め格納されている。

次いで、ＭＰＵ４３は、ノッキングが発生しているか否かを判定する（ステップＳ４０３）。具体的には、ノッキング判定の処理結果であるノックフラグ（前述した図１１に示すフローチャートにしたがって実行した処理結果）に応じてノッキングの発生の有無を判定する。ＭＰＵ４３は、ノックフラグが“１”の場合（ＹＥＳの場合）、すなわち、ノッキングが発生していると判定した場合には、ステップＳ４１２へ進む。一方、ノックフラグが“０”の場合（ＮＯの場合）、すなわち、ノッキングが発生していないと判定した場合には、ステップＳ４０４へ進む。

ステップＳ４０３においてＹＥＳの場合、ＭＰＵ４３は、進角値θ_ａｄｖから所定の遅角量Δθ_ｒｅｔを減算する（ステップＳ４１２）。この減算は、点火装置の点火時期を遅角（リタード）するものである。続いて、ＭＰＵ４３は、カウント値Ａを初期化し（ステップＳ４１３）、ステップＳ４０８に進む。カウント値Ａは、ノッキングの発生回数をカウントするための変数である。カウント値Ａの用い方については後述のステップで説明する。

ステップＳ４０３においてＮＯの場合、ＭＰＵ４３は、カウント値Ａを１つカウントアップし（ステップＳ４０４）、カウント値Ａが所定値（例えば図１４においては５０）に到達したか否かを判定する（ステップＳ４０４）。カウント値Ａが所定値に到達している場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳ４０６へ進む一方、到達していない場合（ＮＯの場合）にはステップＳ４０８へスキップする。

ステップＳ４０５においてＹＥＳの場合、ＭＰＵ４３は、進角値θ_ａｄｖに対して所定の進角量Δθ_ａｄｖを加算する（ステップＳ４０６）。この加算は、ステップＳ４１２において遅角された点火時期をリカバーするものである。本フローチャートを１０ｍｓｅｃ毎に実行する場合、カウント値Ａが初期化されてから５０に到達した時点で０. ５秒が経過したことになる。すなわち、本ステップＳ４０６は、ノッキングの発生に応じて点火時期を遅角させてから０. ５秒が経過する毎に、点火時期をリカバーするものである。続いて、ＭＰＵ４３は、カウント値Ａを初期化し（ステップＳ４０７）、ステップＳ４０８に進む。

ステップＳ４０８において、ＭＰＵ４３は、基本点火時期θ_ｂａｓｅに対して進角値θ_ａｄｖを加算することで、点火時期θ_ｉｇｎを演算する。
。

次に、ＭＰＵ４３は、ステップＳ４０１～Ｓ４０２にて得られたエンジン回転数Ｎ及び単位回転数当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎを基に、最大進角値マップから最大進角値θ_ｒｅｓを求める（ステップＳ４０９）。最大進角値マップは、単位回転数当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎ及びエンジン回転数Ｎと最大進角値θ_ｒｅｓとの対応関係を記述したデータマップであり、予めＲＯＭ４１に格納されている。

次いで、ＭＰＵ４３は、ステップＳ４０８の演算結果の点火時期θ_ｉｇｎがステップＳ４０９の演算結果の最大進角値θ_ｒｅｓを超えたか否かを判定する（ステップＳ４１０）。点火時期θ_ｉｇｎが最大進角値θ_ｒｅｓを超えていない場合（ＮＯの場合）にはスキップする。一方、点火時期θ_ｉｇｎが最大進角値θ_ｒｅｓを超えている場合（ＹＥＳの場合）場合には、点火時期θ_ｉｇｎを最大進角値θ_ｒｅｓに設定する（ステップＳ４１１）。これは、進角しすぎている点火時期θ_ｉｇｎを最大進角値θ_ｒｅｓに制限するものである
このように、本実施の形態に係るＥＣＵ４０は、ノッキングの発生の有無の判定結果に応じて点火時期θ_ｉｇｎを変更している。このため、ノッキングの発生の有無の判定精度を向上させることで、エンジン１の点火装置の点火時期を適切に設定することが可能となる。

上述したように、本発明の一実施の形態に係るＥＣＵ４０（内燃機関制御装置）は、エンジン１（内燃機関）の振動を検出する振動センサ３５からの検出信号を基にエンジン１（内燃機関）のノッキングの発生の有無の判定処理を行う処理装置４３と、処理装置４３の判定処理に必要な情報を記憶する記憶装置４１とを備える。処理装置４３は、振動センサ３５の検出信号を少なくとも１つのフィルタに入力して特定の周波数帯域の振動成分を抽出するフィルタ処理部５３と、フィルタ処理部５３のフィルタからの出力信号を基に積分演算を行う積分演算部５４と、積分演算部５４の演算結果を基にエンジン１（内燃機関）のノッキングの発生の有無を判定するノック判定部５８（判定部）と、積分演算部５４の積分期間をノックウィンドウ（予め設定された期間）に対してフィルタの特性に応じて補正するノックウィンドウ補正部５２（期間補正部）とを備える。

この構成によれば、フィルタ処理部５３のフィルタの出力信号を基にフィルタ出力積分演算部５４が行う積分演算の積分期間をノックウィンドウ（予め設定された期間）に対して当該フィルタの特性に応じて補正することで、当該積分演算の積分期間に対する当該フィルタの応答遅れ（特性）の影響を低減することができるので、積分演算の演算結果を基に判定するノッキングの有無に対する誤判定を抑制することができる。すなわち、振動センサ３５の検出信号をフィルタに入力した結果を基にノッキングの有無を判定する場合においてノッキングの検出精度を向上させることができる。

また、本実施の形態においては、フィルタ処理部５３が互いに異なる特性を有するフィルタＡ及びフィルタＢ（複数のフィルタ）を有する。フィルタＡ及びフィルタＢ（複数のフィルタ）は、振動成分を抽出する周波数帯域の中心周波数、振動成分を抽出する周波数帯域の幅、フィルタ次数、フィルタ種類のうちの少なくとも１つが異なるように構成されている。

この構成によれば、異なる特性を有する複数のフィルタを用いることで、ノッキング特有の振動成分をより抽出することが可能となるので、ノッキングの誤判定を低減してノッキングの検出精度を向上させることができる。

また、本実施の形態においては、フィルタ処理部５３が複数のフィルタを用いて振動センサ３５の検出信号を処理するように構成されていると共に、フィルタ出力積分演算部５４（積分演算部）が複数のフィルタの各々の出力信号を基にそれぞれ積分演算を行うように構成されている。ノックウィンドウ補正部５２（期間補正部）は、積分演算部５４の積分期間を複数のフィルタの各々の特性に応じてそれぞれ補正するように構成されている。

この構成によれば、各フィルタの出力の積分演算の積分期間を当該フィルタの特性に応じてそれぞれ補正することで、各フィルタの出力の積分演算における各フィルタの応答遅れの影響を低減することができるので、ノッキングの誤判定を低減してノッキングの検出精度を向上させることができる。

また、本実施の形態においては、処理装置４３がフィルタ処理部５３のフィルタＡ及びフィルタＢ（複数のフィルタ）の中から少なくとも１つのフィルタをエンジン１（内燃機関）の運転状態に応じて選択してフィルタ処理部５３の処理を行うフィルタとして切り替えるフィルタ切替部５１の機能を更に備えている。

この構成によれば、エンジン１（内燃機関）の運転状態が変化することでノッキング特有の振動成分が変化しても、それに対応したフィルタを用いることでノッキングの誤判定を低減することができる。

また、本実施の形態においては、フィルタＡ及びフィルタＢ（複数のフィルタ）の各々に対して積分演算部５４の積分期間の補正量が複数のフィルタの各々の特性に応じて設定されている補正量マップが予め記憶装置４１に記憶されている。処理装置４３のノックウィンドウ補正部５２（期間補正部）は、補正量マップから求められる補正量を用いて積分演算部５４の積分期間の開始点を補正すると共に、補正量マップから求められる補正量及びフィルタ切替部５１のフィルタの切替時期のいずれか一方を用いて積分演算部５４の積分期間の終了点を補正するように構成されている。

この構成によれば、積分演算部５４の積分期間の終了点をフィルタの切替後になることを回避することができる。

また、本実施の形態においては、補正量マップにおけるフィルタＡ及びフィルタＢ（複数のフィルタ）の各々に対する補正量は、フィルタが無い場合と比較したときのフィルタＡ及びフィルタＢ（複数のフィルタ）の各々の出力の遅れ時間として設定されている。

この構成によれば、積分期間の補正量を容易に設定することができる。

また、本実施の形態においては、補正量マップにおけるフィルタＡ及びフィルタＢ（複数のフィルタ）の各々に対する補正量は、フィルタＢ（或る基準フィルタ）の出力と比較したときのフィルタＡ及びフィルタＢ（複数のフィルタ）の各々の出力の遅れ時間として設定されている。

この構成によれば、積分期間の補正量を容易に設定することができる。

［その他の実施の形態］
なお、本発明は本実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易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。ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

例えば、上述した一実施の形態においては、ＥＣＵ４０がソフトウェアを実行することによりノッキングの判定処理の各ステップを実行する例を示した。しかし、当該ソフトウェアの実行と同等の機能を有する回路デバイスなどのハードウェアを実装することで実現する構成も可能である。例えば、特定の周波数帯域の振動成分を抽出するフィルタ、フィルタの出力を積分する積分演算部５４、全体強度演算部５５、平滑化処理５６、ノック指標演算部５７、ノック判定５８のうちのいずれか１つの機能部を回路デバイスによって実現する構成も可能である。

また、一実施の形態においては、バックグラウンドレベルＢＧＬに対する全体強度の比率（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例を示した。しかし、バックグラウンドレベルＢＧＬに対する全体強度の比率（Ｓ／Ｎ比）に代えて、バックグラウンドレベルに対する全体強度の差分をノック指標として用いる構成も可能である。

また、上述した実施の形態においては、フィルタＡ及びフィルタＢの各々に対して積分演算部５４の積分期間の補正量が複数のフィルタの各々の特性に応じて設定されている補正量マップが予め記憶装置４１に記憶され、処理装置４３のノックウィンドウ補正部５２が補正量マップから求められる補正量を用いて積分演算部５４の積分期間の開始点を補正すると共に、補正量マップから求められる補正量及びフィルタ切替部５１のフィルタの切替時期のいずれか一方を用いて積分演算部５４の積分期間の終了点を補正するように構成されている例を示した。

しかし、ＲＯＭ４１（記憶装置）に、複数のフィルタの各々に対して積分演算部５４の積分期間の補正量が複数のフィルタの各々の特性に応じて設定されている補正量マップが予め記憶され、処理装置４３のノックウィンドウ補正部５２（期間補正部）が補正量マップから求められる補正量を用いて積分演算部５４の積分期間の開始点及び終了点を補正するように構成することも可能である。この構成は、複数のフィルタが切り替えられずに同時に用いる場合に適用することが可能である。

１…エンジン（内燃機関）、 ３５…振動センサ、 ４０…ＥＣＵ（内燃機関制御装置）、 ４１…ＲＯＭ（記憶装置）、 ４３…ＭＰＵ（処理装置）、 ５１…フィルタ切替部、 ５２…ノックウィンドウ補正部（期間補正部）、 ５３…フィルタ処理部、 ５４…フィルタ出力積分演算部（積分演算部）、 ５８…ノック判定部（判定部）

Claims (8)

1. 内燃機関の振動を検出する振動センサからの検出信号を基に前記内燃機関のノッキングの発生の有無の判定処理を行う処理装置と、
   前記処理装置の判定処理に必要な情報を記憶する記憶装置とを備える内燃機関制御装置において、
   前記処理装置は、
   前記振動センサの検出信号を少なくとも１つのフィルタに入力して特定の周波数帯域の振動成分を抽出するフィルタ処理部と、
   前記フィルタ処理部の前記フィルタからの出力信号に基づいて積分演算を行う積分演算部と、
   前記積分演算部の演算結果を基に前記内燃機関のノッキングの発生の有無を判定する判定部と、
   前記積分演算部の積分期間を予め設定された期間に対して前記フィルタの特性に応じて補正する期間補正部とを備える
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関制御装置において、
   前記フィルタ処理部は、互いに異なる特性を有する複数のフィルタを有し、
   前記複数のフィルタは、振動成分を抽出する周波数帯域の中心周波数、振動成分を抽出する周波数帯域の幅、フィルタ次数、フィルタ種類のうちの少なくとも１つが異なるように構成されている
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関制御装置において、
   前記フィルタ処理部は、前記複数のフィルタを用いて前記振動センサの検出信号を処理するように構成され、
   前記積分演算部は、前記複数のフィルタの各々の出力信号を基にそれぞれ積分演算を行うように構成され、
   前記期間補正部は、前記積分演算部の積分期間を前記複数のフィルタの各々の特性に応じてそれぞれ補正するように構成されている
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
4. 請求項２に記載の内燃機関制御装置において、
   前記処理装置は、前記フィルタ処理部の前記複数のフィルタの中から少なくとも１つのフィルタを前記内燃機関の運転状態に応じて選択して前記フィルタ処理部の処理を行うフィルタとして切り替えるフィルタ切替部の機能を更に備える
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
5. 請求項３に記載の内燃機関制御装置において、
   前記記憶装置には、前記複数のフィルタの各々に対して前記積分演算部の積分期間の補正量が前記複数のフィルタの各々の特性に応じて設定されている補正量マップが予め記憶されており、
   前記処理装置の前記期間補正部は、前記補正量マップから求められる補正量を用いて前記積分演算部の積分期間の開始点及び終了点を補正するように構成されている
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
6. 請求項４に記載の内燃機関制御装置において、
   前記記憶装置には、前記複数のフィルタの各々に対して前記積分演算部の積分期間の補正量が前記複数のフィルタの各々の特性に応じて設定されている補正量マップが予め記憶されており、
   前記処理装置の前記期間補正部は、前記補正量マップから求められる補正量を用いて前記積分演算部の積分期間の開始点を補正すると共に、前記補正量マップから求められる補正量及び前記フィルタ切替部のフィルタの切替時期のいずれか一方を用いて前記積分演算部の積分期間の終了点を補正するように構成されている
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
7. 請求項５又は６に記載の内燃機関制御装置において、
   前記補正量マップにおける前記複数のフィルタの各々に対する補正量は、フィルタが無い場合と比較したときの前記複数のフィルタの各々の出力の遅れ時間として設定されている
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
8. 請求項５又は６に記載の内燃機関制御装置において、
   前記補正量マップにおける前記複数のフィルタの各々に対する補正量は、或る基準フィルタの出力と比較したときの前記複数のフィルタの各々の出力の遅れ時間として設定されている
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。

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