JP4134797B2 - ノッキング検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のノッキングを検出する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関のノッキング検出装置として、ノックセンサ信号（ノックセンサの信号）を一定のサンプリング間隔毎にＡ／Ｄ変換すると共に、そのＡ／Ｄ変換された時系列のデータを、通過域が異なる複数のデジタルフィルタに供給し、その各デジタルフィルタの出力結果を用いてノッキングの有無を判定するものがあり、特に、複数のデジタルフィルタとして、ノック発生時にピークを持つ周波数の信号（いわゆるノック信号）を通過させるものと、ノイズ発生時にピークを持つ周波数の信号（つまり、ノック信号以外のノイズ信号）を通過させるものとを設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ノックセンサの振動信号波形からノック信号を抽出するフィルタの帯域幅（Ｑ値）は、１０ｄＢ以下と、あまり高くしないことが望ましいと考えられている（例えば、特許文献２参照）。また更に、ノッキング振動の周波数は、エンジンの運転状態によって変化することが知られている（例えば、特許文献３参照）。また、ノックセンサ信号において、ノッキングを表す信号成分のスペクトル強度は、ノイズ成分のスペクトル強度よりも大きいことが知られている（例えば、特許文献４参照）。一方、デジタルフィルタとしては、ＦＩＲフィルタとＩＩＲフィルタとがあり、また、ＩＩＲフィルタとしては、バターワース特性やチェビシェフ特性などのフィルタが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２９３３１４号公報（第２−３頁、図５）
【特許文献２】
特開２００１−１６４９８２号公報（第２−３頁）
【特許文献３】
特開平５−２６７２１号公報（第２、５頁）
【特許文献４】
特開平７−１０９９４９号公報（図１６〜図１８）
【非特許文献１】
尾知 博 著，「ＴＥＣＨＩ Ｖｏｌ．９ シミュレーションで学ぶディジタル信号処理」，ＣＱ出版社，２００１年７月１日発行，ｐ．９３
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１のように、複数のフィルタの出力結果を用いてノッキング判定（ノッキングの有無の判定）を行う場合には、以下の問題がある。
まず、図１３と図１４とのそれぞれは、ノッキング判定に用いられる５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のフィルタ特性（縦軸＝ゲイン，横軸＝周波数）の一例を示している。尚、図１３及び図１４において、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のフィルタ特性は一点鎖線で示されており、実線で示されているノックセンサ信号は、上記特許文献４の図１６に記載されているノック発生時の信号の横軸を対数化したものである。よって、その実線のノックセンサ信号については、縦軸がスペクトル強度である。また、この図１３及び図１４は、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５を、２次のローパスフィルタと２次のハイパスフィルタとを組み合わせた４次のバンドパスフィルタとした場合のものである。
【０００６】
そして、５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のうち、３つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の各通過域は、ノッキングの発生を顕著に表すノックセンサ信号の特定の各周波数（この例では、７ｋＨｚと、７ｋＨｚの１．５次高調波相当の１２ｋＨｚと、７ｋＨｚの２次高調波相当の１５．５ｋＨｚ）をそれぞれ含む周波数帯に設定されている。つまり、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の各通過域は、７ｋＨｚと、１２ｋＨｚと、１５．５ｋＨｚとの３つの各ノック周波数をそれぞれ中心周波数とした所定幅の周波数帯に設定されている。尚、以下では、これらのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３を、ノック信号用フィルタという。
【０００７】
また、他の２つのフィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の各通過域は、上記３つのノック周波数を含まない周波数帯であって、ノックセンサ信号中のノイズと見なされる各周波数（この例では、３ｋＨｚと、３ｋＨｚの１．５次高調波相当の４．５ｋＨｚ）をそれぞれ含む周波数帯に設定されている。つまり、フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の各通過域は、３ｋＨｚと、４．５ｋＨｚとをそれぞれ中心周波数とした所定幅の周波数帯に設定されている。尚、以下では、これらのフィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５を、ノイズ用フィルタという。
【０００８】
ここで、図１３に例示するように、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のＱ値を低く設定（この例では、Ｑ＝１０ｄＢに設定）した場合には、ノッキング発生時の信号が、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ５に影響を及ぼしてしまう。つまり、フィルタｆｉｌｔ５（中心周波数ｆｏ＝４．５ｋＨｚ）は、ノック周波数である７ｋＨｚ点においても減衰率が少なく、またノック信号の強度はノイズの強度よりも大きいため、７ｋＨｚのノック信号の有無が、そのノイズ用フィルタｆｉｌｔ５に影響を与えてしまう。
【０００９】
よって、図１３のように、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３及びノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５共に、Ｑ値を低く設定した場合には、ノッキングが発生した際にノイズ用フィルタも応答してしまい、Ｓ／Ｎ比が向上しないため、ノッキングの有無を正しく判定することができなくなる。
【００１０】
また、図１４に例示するように、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３及びノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５共に、Ｑ値を高く設定（この例では、Ｑ＝２５ｄＢに設定）した場合には、エンジンの運転状態や経年変化等によってノック信号の周波数（ノック周波数）がずれると、正確なノッキング判定を行うことができなくなる。ノック周波数が少しずれただけでも、フィルタ（特にｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３）のゲインが大きく異なってしまうからである。
【００１１】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、正確なノッキング判定が可能なノッキング検出装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載のノッキング検出装置には、ノックセンサ信号から、それぞれ異なる周波数帯の信号成分を抽出する複数のフィルタ手段が備えられており、その複数のフィルタ手段は、通過域が、ノッキングの発生を表すノックセンサ信号の特定の周波数（ノック周波数）を含む周波数帯に設定された第１種フィルタ手段（上記ノック信号用フィルタに相当）と、通過域が、ノック周波数を含まない周波数帯に設定された第２種フィルタ手段（上記ノイズ用フィルタに相当）とからなっている。そして、このノッキング検出装置では、ノック判定手段が、第１種フィルタ手段の出力結果と第２種フィルタ手段の出力結果との比からノッキングの有無を判定する。
【００１３】
ここで特に、請求項１のノッキング検出装置では、第２種フィルタ手段の遮断周波数（ゲインが−３ｄＢ減衰した周波数）におけるフィルタ特性の傾きが、第１種フィルタ手段の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きよりも急峻になっている。
【００１４】
このため、図１３を用いて説明した問題と、図１４を用いて説明した問題とを解決することができる。
つまり、第２種フィルタ手段の特性は、第１種フィルタ手段の特性と比べて、通過域から阻止域へとゲインが急峻に減衰するものとなり（換言すれば、通過域から阻止域への減衰域の傾斜が急峻となり）、ノック周波数においてゲインが十分に減衰したものにすることができる。よって、ノッキング発生時において、ノック周波数の信号（ノック信号）が、その第２種フィルタ手段に影響を与えてしまうこと（換言すれば、ノッキングが発生した際に第２種フィルタ手段も応答してしまうこと）を防止することができる。
【００１５】
また、第１種フィルタ手段の特性は、第２種フィルタ手段の特性と比べて、通過域から阻止域へとゲインが緩やかに減衰するものとなり、エンジンの運転状態や経年変化等によってノック信号の周波数（ノック周波数）が多少ずれても、そのノック信号に反応可能なものにすることができる。よって、ノック信号の周波数が多少ずれても、第１種フィルタ手段はそのノック信号に十分反応できるようになる。
【００１６】
以上のことから、本ノッキング検出装置によれば、ノッキングの検出精度を向上させることができる。
尚、フィルタ手段は、抵抗やコンデンサ等からなるアナログフィルタであっても良いし、また、請求項２に記載の如く、ノックセンサ信号を一定のサンプリング間隔毎にＡ／Ｄ変換して得られたデータに対してデジタルフィルタ処理を行うデジタルフィルタであっても良い。
【００１７】
一方、遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを第１種フィルタ手段よりも第２種フィルタ手段の方が急峻となるようにするには、例えば請求項３に記載の如く、第２種フィルタ手段のフィルタ次数を第１種フィルタ手段のフィルタ次数よりも高くすれば良い。つまり、図１（ａ）に示すように、Ｑ値が同じ場合、フィルタ次数が高いほど、遮断周波数におけるフィルタ特性が急峻になるからである。尚、図１（ａ）において、ｆ０は中心周波数であり、Ｂは通過域（帯域幅）である。
【００１８】
そして、このようにすれば、第１種フィルタ手段を少ない次数で構成することができ、アナログフィルタであれば回路構成が簡単になり、デジタルフィルタであればフィルタ処理が簡単になる、という点で有利である。
その上、第１種フィルタ手段は、フィルタ次数が低いため、ノック信号のピークが出た時の応答が早くなり、第２種フィルタ手段は、フィルタ次数が高いため、レベルの大きなノック信号が発生したときでも、そのノック信号の影響を受けずにバックグランドレベル（ノイズ信号）を検出することができる。よって、ノック信号のピークが出た時のＳ／Ｎ比（即ち、第１種フィルタ手段の出力と第２種フィルタ手段の出力との比）を一層大きくすることができ、そのＳ／Ｎ比からノッキングを検出するような場合に有利である。
【００１９】
また、遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを第１種フィルタ手段よりも第２種フィルタ手段の方が急峻となるようにするには、例えば請求項４に記載の如く、第２種フィルタ手段のＱ値を第１種フィルタ手段のＱ値よりも高くするようにしても良い。つまり、図１（ｂ）に示すように、フィルタ次数が同じ場合、Ｑ値が高いほど、遮断周波数におけるフィルタ特性が急峻になるからである。
【００２０】
そして、この場合、第１種フィルタ手段のＱ値は、ノック信号を検出するのに最適な値に設定し、第２種フィルタ手段のＱ値は、その第１種フィルタ手段のＱ値よりも高くして、遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを急峻にすれば良い。
【００２１】
一方、複数のフィルタ手段として、デジタルフィルタの１つであるＩＩＲフィルタを用いる場合には、請求項５に記載のように、第２種フィルタ手段を、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性のうちの何れかのフィルタとし、第１種フィルタ手段を、バターワース特性のフィルタとすれば、下記の点で有利である。尚、バターワース特性、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性のそれぞれ自体は周知であるが、念のため図２に示しておく。また、連立チェビシェフ特性は楕円とも呼ばれている。
【００２２】
即ち、同じ次数でＩＩＲフィルタを構成する場合、バターワース特性よりも、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性の方が、阻止域の減衰量を大きくすることができ、遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを急峻にすることができる。よって、バターワース特性よりも、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性の方が、小さい次数で急峻な減衰特性（通過域から阻止域への減衰域の傾斜）を得ることができ、第２種フィルタ手段に向いている。また、バターワース特性は、通過域のゲインがフラットであるため、ノック信号を精度良く検知するための第１種フィルタ手段に向いている。よって、請求項５のようにすれば、第１種フィルタ手段及び第２種フィルタ手段のフィルタ次数を小さく抑えながら、第２種フィルタ手段については遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを急峻にすることができ、また、第１種フィルタ手段については通過域のフラットな特性を確保することができる。特に、デジタルフィルタの場合、次数が小さくて済めば、そのフィルタ処理の負荷が軽減されるため非常に有利である。
【００２３】
また、複数のフィルタ手段としてＩＩＲフィルタを用いる場合には、請求項６に記載のように、第２種フィルタ手段を、連立チェビシェフ特性のフィルタとし、第１種フィルタ手段を、バターワース特性又は逆チェビシェフ特性のフィルタとすれば、下記の点で有利である。
【００２４】
即ち、連立チェビシェフ特性は、図２に示した４つの特性のなかで、次数が同じならば一番急峻な減衰特性を得ることができ、この連立チェビシェフ特性のフィルタを第２種フィルタ手段として用いることで、その第２種フィルタ手段の次数を極力小さく抑えることができる。また、バターワース特性又は逆チェビシェフ特性は、通過域のゲインがフラットであるため、ノック信号を精度良く検知するための第１種フィルタ手段に向いている。よって、請求項６のようにしても、第１種フィルタ手段及び第２種フィルタ手段のフィルタ次数を小さく抑えながら、第２種フィルタ手段については遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを急峻にすることができ、また、第１種フィルタ手段については通過域のフラットな特性を確保することができる。
【００２５】
一方、複数のフィルタ手段としてデジタルフィルタを用いる場合、請求項７に記載のように、第２種フィルタ手段をＩＩＲフィルタとし、第１種フィルタ手段をＦＩＲフィルタとすれば、下記の点で有利である。
即ち、ＦＩＲフィルタは、ＩＩＲフィルタに比べて位相特性が良いため、第１種フィルタ手段に用いることで、ノックセンサ信号におけるノッキングの特徴を正確に検出することができる。
【００２６】
そして更に、同じサンプリング間隔で同じＱ値のＦＩＲフィルタを実現する場合、低周波側のフィルタに比べて高周波側のフィルタの方が、次数が小さくて良く、また、図１３及び図１４に示したように、この種の装置においては、ノイズに反応する第２種フィルタ手段（ノイズ用フィルタ）よりもノック信号に反応する第１種フィルタ手段（ノック信号用フィルタ）の方が、フィルタ周波数（通過域の中心周波数）が高く設定される。よって、第１種フィルタ手段としてＦＩＲフィルタを用いることにより、その第１種フィルタ手段の次数を比較的小さく抑えることができる。
【００２７】
また、第２種フィルタ手段としてＩＩＲフィルタを用いることで、ＦＩＲフィルタを用いた場合よりも、小さい次数で遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きが急峻なフィルタを実現することができる。尚、第２種フィルタ手段はノイズ用なので、位相特性が良好でなくてもノッキング判定にさほど影響しない。
【００２８】
以上のことから、請求項７の構成を採れば、複数のフィルタ手段のトータルの次数を抑えつつ、正確なノッキング判定が可能となる。
ところで、図１３及び図１４に例示したように、ノック周波数が７ｋＨｚ、１２ｋＨｚ、１５．５ｋＨｚといった具合に複数あり、しかも、そのうちの何れか２つ以上が比較的近いのであれば、請求項８に記載の如く、第１種フィルタ手段の通過域を、複数のノック周波数を含む周波数帯に設定すれば、フィルタ手段の数を少なくすることができ有利である。特に、２つのノック周波数が非常に近い場合に、それらを２つのフィルタ手段で分離するようにすると、その各フィルタ手段として高次数・高Ｑ値のフィルタが必要となる上に、かえってノック信号の特徴を検出できない可能性があるが、請求項８の構成によれば、そのような問題を回避することができる。
【００２９】
尚、通過域の広いフィルタは、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを組み合わせることで簡単に構成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［第１実施形態］
まず図３は、第１実施形態のエンジン制御装置１０の構成を表すブロック図である。尚、このエンジン制御装置１０は、６気筒のガソリン式エンジン（内燃機関）を制御するものである。
【００３１】
図３に示すように、本第１実施形態のエンジン制御装置１０は、６気筒のうちの３気筒（この例では、第１気筒＃１，第３気筒＃３，第５気筒＃５）に関するノッキングを検出するためにエンジンに取り付けられたノックセンサＳＮ１からのアナログ信号（以下、ノックセンサ信号１という）と、６気筒のうちの他の３気筒（この例では、第２気筒＃２，第４気筒＃４，第６気筒＃６）に関するノッキングを検出するためにエンジンに取り付けられたノックセンサＳＮ２からのアナログ信号（以下、ノックセンサ信号２という）とが入力され、そのノックセンサ信号１，２のうちの何れか一方を選択して出力するマルチプレクサ（ＭＰＸ）３と、マルチプレクサ３から出力されるノックセンサ信号を一定のサンプリング間隔（本実施形態では１０μｓ）毎にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器４と、そのＡ／Ｄ変換器４によって順次得られるＡ／Ｄ変換値データ（サンプリングデータ）に対して、フィルタ周波数がそれぞれ異なる複数のデジタルフィルタ処理を行うデジタルフィルタ処理部５と、そのデジタルフィルタ処理部５の出力結果（即ち、各デジタルフィルタの処理結果データ）を用いてノッキングの有無を判定するノック判定部７と、そのノック判定部７による判定結果とエンジンの回転速度や冷却水温等の他の運転状態情報とに基づいて、エンジンの点火時期や燃料噴射料等を制御するエンジン制御用のＣＰＵ９とを備えている。
【００３２】
ここで、デジタルフィルタ処理部５で行われる複数のデジタルフィルタ処理は、図１３に例示したのと同様の５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理である。つまり、５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のうち、３つのフィルタ（ノック信号用フィルタ）ｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の各通過域は、７ｋＨｚ、１２ｋＨｚ、及び１５．５ｋＨｚの各ノック周波数をそれぞれ中心周波数とし且つＱ値が１０ｄＢとなる周波数帯に設定されている。また、他の２つのフィルタ（ノイズ用フィルタ）ｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の各通過域は、上記３つのノック周波数を含まない周波数帯であって、ノックセンサ信号中のノイズと見なされる３ｋＨｚと４．５ｋＨｚとをそれぞれ中心周波数とし且つＱ値が１０ｄＢとなる周波数帯に設定されている。
【００３３】
但し、本第１実施形態では、図４に示すように、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きよりも急峻に設定している。尚、図４において、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３のフィルタ特性は一点鎖線で示されており、フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５のフィルタ特性は二点鎖線で示されている。そして、図４において縦軸はゲインであるが、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のゲインが−３ｄＢ減衰するところは、その縦軸の例えば下から７割ほどのところ（縦軸全体を１とした場合の０．７位のところ）である。また、実線で示されているノックセンサ信号は、前述した図１３及び図１４と同じものである。
【００３４】
具体的に説明すると、本第１実施形態では、５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５を、図５に示す一般的なＩＩＲフィルタとしているが、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の次数をノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の次数よりも高く設定することで、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きよりも急峻に設定している。例えば、Ｑ値＝１０ｄＢのバンドパスフィルタは、一般に４次程度で実現できるため、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３は、Ｂｉｑｕａｄと呼ばれる２次のフィルタを２つ直列にした４次の構成にしており、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５は、Ｂｉｑｕａｄを４つ直列に接続した８次の構成にしている。つまり、図１（ａ）に示したように、Ｑ値が同じ場合、フィルタ次数が高いほど、遮断周波数におけるフィルタ特性が急峻になるからである。
【００３５】
尚、本第１実施形態において、上記デジタルフィルタ処理部５及びノック判定部７は、実際には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイコン８によって構成されており、更にＡ／Ｄ変換器４は、そのマイコン８に内蔵されている。
また、本第１実施形態のエンジン制御装置１０には、エンジンのクランク軸の回転速度及び回転位置を検出するための周知の回転数信号（所定クランク角度毎のパルス信号）と気筒判別信号（エンジン２回転毎のパルス信号）とが入力されている。そして、信号生成回路１１が、上記回転数信号と気筒判別信号とから、各気筒の圧縮行程上死点（以下、ＴＤＣと記す）のタイミングで立ち下がるＴＤＣ信号（図６の最上段参照）を生成して、そのＴＤＣ信号をマイコン８及びＣＰＵ９へ出力するようになっている。尚、この例では、エンジンが６気筒であるため、ＴＤＣ信号は、１２０°ＣＡ毎に立ち下がることとなる。尚、「ＣＡ」とは、クランク軸の回転角度（クランク角度）を意味している。
【００３６】
次に、デジタルフィルタ処理部５及びノック判定部７としてのマイコン８が、ノッキング検出のために実行する処理について、図６〜図９を用いて説明する。尚、図６は、処理の概要及びタイミングを表すタイムチャートであり、図７〜図９は、マイコン８が実行する処理の内容を表すフローチャートである。
【００３７】
まず、図６に示すように、本実施形態では、各気筒のＴＤＣタイミングから所定クランク角度後のタイミング（本実施形態ではＡＴＤＣ１０°ＣＡのタイミング）から、あるクランク角度分の期間（本実施形態では６０°ＣＡ分の期間であり、ＡＴＤＣ７０°ＣＡまでの期間）をゲート区間としている。そして、そのゲート区間におけるノックセンサ信号のフィルタ処理結果を用いて、該当する気筒のノッキング判定を行うようになっている。尚、「ＡＴＤＣ」とは、ＴＤＣタイミング後のクランク角度を意味している。
【００３８】
また、本実施形態では、各気筒のゲート区間の終了タイミング（以下、ゲートクローズタイミングともいう）にて、マルチプレクサ３の切り替え（即ち、マルチプレクサ３からＡ／Ｄ変換器４へ入力されるノックセンサ信号１，２の切り替え）を行うようになっている。つまり、各気筒のゲートクローズタイミングで、次の気筒に対応するノックセンサの信号がＡ／Ｄ変換器４へ入力されるようにしている。よって、例えば、第１気筒＃１のゲートクローズタイミングで、Ａ／Ｄ変換器４へ入力されるノックセンサ信号が、それまでのノックセンサ信号１から次の第２気筒＃２に対応するノックセンサ信号２に切り替えられ、第２気筒＃２のゲートクローズタイミングで、Ａ／Ｄ変換器４へ入力されるノックセンサ信号がノックセンサ信号２から次の第３気筒＃３に対応するノックセンサ信号１に切り替えられる。
【００３９】
このようにすれば、Ａ／Ｄ変換器４へ入力されるノックセンサ信号を切り替えてから、フィルタ処理結果データの収集が開始されるタイミング（ゲート区間の開始タイミング）までの時間を十分に確保し易くなる。つまり、Ａ／Ｄ変換器４へ入力されるノックセンサ信号を切り替えてから、その切り替え後のノックセンサ信号に関する安定したフィルタ処理結果データが得られるまでには遅れ時間があるが、ＴＤＣタイミングよりも前のゲートクローズタイミングで次の気筒に対応するノックセンサ信号がＡ／Ｄ変換器４へ入力されるように切り替えを行えば、その切り替え時から次の気筒のゲート区間の開始タイミングまでの時間を、確実に上記遅れ時間以上にすることができるのである。
【００４０】
但し、以下の説明において、このようなマルチプレクサ３の切り替えを行う部分以外については、説明を簡略化するために、２つのノックセンサ信号１，２を特に区別せずに、ノックセンサ信号と総称することにする。
次に、図７は、ＴＤＣ信号が立ち下がる毎に起動されるＴＤＣタイミング処理を表すフローチャートである。
【００４１】
そして、マイコン８がこのＴＤＣタイミング処理の実行を開始すると、まずＳ１１０にて、その時のフリーランタイマの値をＲＡＭの記憶部ｔ１に記憶する。尚、フリーランタイマは、当該マイコン８の内部クロックによって常時カウントアップされているタイマである。
【００４２】
次にＳ１２０にて、記憶部ｔ１の値からＲＡＭの記憶部ｔ２の値を引き、その引き算値（＝ｔ１−ｔ２）を、前回のＴＤＣタイミングから今回のＴＤＣタイミングまでの１２０°ＣＡ分の時間であるＴＤＣ間隔時間Ｔとして記憶する。尚、記憶部ｔ２には、後述するＳ１６０の処理により、前回のＴＤＣタイミングでのフリーランタイマの値が記憶されている。また、実際のＴＤＣ間隔時間Ｔは、上記引き算値（＝ｔ１−ｔ２）にフリーランタイマの１カウントアップ時間（即ち、上記内部クロックの１周期時間）を乗じた時間であるが、ここでは、フリーランタイマのカウント数を時間として扱っている。
【００４３】
そして、次のＳ１３０にて、上記Ｓ１２０で算出したＴＤＣ間隔時間Ｔからエンジンの回転数Ｎを算出し、続くＳ１４０にて、その算出した回転数Ｎと記憶部ｔ１の値とから、ゲート区間の開始タイミングであるゲートオープン時刻を設定する。つまり、本実施例では、ゲート区間の開始タイミングがＡＴＤＣ１０°ＣＡであるため、回転数Ｎから１０°ＣＡ分の時間に相当するフリーランタイマのカウント数を求め、そのカウント数を記憶部ｔ１の値に加算した加算値ＧＯを、ゲートオープン時刻として、フリーランタイマの値と比較されるタイマ割込み用のレジスタ（いわゆるコンペアレジスタ）にセットする。
【００４４】
次に、Ｓ１５０にて、上記Ｓ１３０で算出した回転数Ｎと記憶部ｔ１の値とから、ゲート区間の終了タイミングであるゲートクローズ時刻を設定する。つまり、本実施例では、ゲートクローズタイミングがＡＴＤＣ７０°ＣＡであるため、回転数Ｎから７０°ＣＡ分の時間に相当するフリーランタイマのカウント数を求め、そのカウント数を記憶部ｔ１の値に加算した加算値ＧＣを、ゲートクローズ時刻として、フリーランタイマの値と比較されるタイマ割込み用のレジスタにセットする。
【００４５】
そして、続くＳ１６０にて、記憶部ｔ１の値を記憶部ｔ２にコピーし、その後、当該ＴＤＣタイミング処理を終了する。
次に、図８（ａ）は、図７のＳ１４０で設定されたゲートオープン時刻が到来した時（即ち、フリーランタイマの値が上記加算値ＧＯと一致した時）に起動されるゲートオープン処理を表すフローチャートである。そして、マイコン８が、このゲートオープン処理の実行を開始すると、Ｓ２１０にて、ゲート区間中か否かを示すフラグｆｌｇをオン（ＯＮ）し、その後、当該処理を終了する。
【００４６】
また、図８（ｂ）は、図７のＳ１５０で設定されたゲートクローズ時刻が到来した時（即ち、フリーランタイマの値が上記加算値ＧＣと一致した時）に起動されるゲートクローズ処理を表すフローチャートである。そして、マイコン８が、このゲートクローズ処理の実行を開始すると、Ｓ２２０にて、上記フラグｆｌｇをオフ（ＯＦＦ）し、その後、当該処理を終了する。
【００４７】
尚、上記回転数信号等に基づきＴＤＣタイミングからのクランク角度を検出することができるシステムの場合には、図７のＳ１４０でゲートオープン時刻をセットする代わりにＡＴＤＣ１０°ＣＡという角度を設定すると共に、図７のＳ１５０でゲートクローズ時刻をセットする代わりにＡＴＤＣ７０°ＣＡという角度を設定し、図８（ａ）の処理は、上記セットされたＡＴＤＣ１０°ＣＡタイミングで実行され、また、図８（ｂ）の処理は、上記セットされたＡＴＤＣ７０°ＣＡタイミングで実行されるようにすることも可能である。
【００４８】
次に、図９は、ノックセンサ信号のＡ／Ｄ変換が終了する毎に起動されるＡ／Ｄ終了時処理を表すフローチャートである。
そして、マイコン８がこのＡ／Ｄ終了時処理の実行を開始すると、まずＳ３１０にて、Ａ／Ｄ変換器４による今回のＡ／Ｄ変換値を記憶し、続くＳ３２０〜Ｓ３６０のそれぞれにて、上記Ｓ３１０で今回記憶されたＡ／Ｄ変換値のデータを新たな入力データｘｎとして、前述した５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理を行う。
【００４９】
次に、Ｓ３７０にて、フラグｆｌｇが変化したか否か、また更に、フラグｆｌｇが変化したならば、オフからオンとオンからオフとの何れに変化したかを判定する。
ここで、フラグｆｌｇがオフからオンに変化した場合には、ゲート区間の開始タイミングであることから、Ｓ３８０に進んで、上記Ｓ３２０〜Ｓ３６０で算出した各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データをＲＡＭに保存する処理を、この時点から開始するように設定する。尚、このＳ３８０での開始設定が行われると、その後、フラグｆｌｇがオンからオフに変化して後述するＳ４００の処理が行われるまで、上記Ｓ３２０〜Ｓ３６０で算出された各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データがＲＡＭに保存される。
【００５０】
また、上記Ｓ３７０でフラグｆｌｇが変化していないと判定した場合には、そのまま当該Ａ／Ｄ終了時処理を終了する。
一方、上記Ｓ３７０でフラグｆｌｇがオンからオフに変化したと判定した場合には、Ｓ３９０に移行し、前述したように、ノックセンサ信号１，２のうちで次にＴＤＣとなる気筒に対応した方がＡ／Ｄ変換器４へ入力されるようにマルチプレクサ３の切り替えを行う。
【００５１】
そして、続くＳ４００にて、フラグｆｌｇがオンされている期間中（即ち、ゲート区間中）にＲＡＭに記憶された各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データを用いてノッキングの有無を判定し、その後、当該Ａ／Ｄ終了時処理を終了する。
【００５２】
尚、Ｓ４００での判定処理は、様々なものが考えられるが、例えば、３つのノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の処理結果データのうちの最大値Ｓｍａｘと、２つのノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の処理結果データのうちの最大値Ｎｍａｘとの比（＝Ｓｍａｘ／Ｎｍａｘ）を求め、その比が所定値以上ならば、ノッキングが発生したと判定する、といった処理である。また例えば、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データからノックセンサ信号の波形形状を検出してノッキングの有無を判定する処理であっても良い。一方、フラグｆｌｇがオンされている期間中に、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データを全部ＲＡＭに保存するのではなく、その各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データを、例えば所定個数毎や、所定クランク角度分毎に積算して、その各積算値をＲＡＭに記憶するようにし、Ｓ４００では、その積算値からノッキング判定を行うようにしても良い。そして、このようにすれば、ＲＡＭの記憶容量を減らすことができる。
【００５３】
つまり、本第１実施形態では、図７と図８の処理により、図６に示す如くＡＴＤＣ１０〜７０°ＣＡの期間をゲート区間として設定している。
そして、図９の処理により、ノックセンサ信号のＡ／Ｄ変換値に対するフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の各処理（Ｓ３２０〜Ｓ３６０）を行うと共に、ゲート区間において、その各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データをＲＡＭ内に収集し（Ｓ３８０）、フラグｆｌｇがオンからオフに変化するゲート区間の終了タイミング（ゲートクローズタイミング）にて、ＲＡＭ内の各フィルタ処理結果データを用いノッキング判定を行うようにしている（Ｓ４００）。
【００５４】
尚、図９のＡ／Ｄ終了時処理において、ゲート区間か否かに拘わらず（即ち、フラグｆｌｇがオフの場合でも）デジタルフィルタ処理（Ｓ３２０〜Ｓ３６０）を行っているのは、この種のデジタルフィルタ処理には、最新のＡ／Ｄ変換値だけでなく過去のＡ／Ｄ変換値も必要とするからである。
【００５５】
一方、本第１実施形態では、マイコン８が実行するＳ３２０〜Ｓ３６０の各処理（デジタルフィルタ処理部５としての処理）が、複数のフィルタ手段に相当しており、そのうちで、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の各処理（Ｓ３２０〜Ｓ３４０）が、第１種フィルタ手段に相当し、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の各処理（Ｓ３５０〜Ｓ３６０）が、第２種フィルタ手段に相当している。また、マイコン８が実行するＳ４００の処理（ノック判定部７としての処理）が、ノック判定手段に相当している。
【００５６】
以上のように本第１実施形態のエンジン制御装置１０では、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の処理結果とノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の処理結果とを用いて、ノッキング判定を行うようにしているが、特に、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きよりも急峻に設定している。
【００５７】
このため、図４に示すように、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の特性は、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の特性と比べて、通過域から阻止域への減衰域の傾斜が急峻となり、ノック周波数（７ｋＨｚ，１２ｋＨｚ，１５．５ｋＨｚ）においてゲインが十分に減衰したものにすることができる。よって、ノッキング発生時において、ノック信号（ノック周波数の信号）がノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５に影響を及ぼしてしまい、正確なノッキング判定ができなくなってしまうことを防止することができる。また、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の特性は、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の特性と比べて、通過域から阻止域へとゲインが緩やかに減衰するものとなり、エンジンの運転状態や経年変化等によってノック周波数が多ずれても、その周波数のノック信号に反応可能なものとなる。
【００５８】
よって、本第１実施形態のエンジン制御装置１０によれば、ノッキングの検出精度を向上させることができる。
そして更に、本第１実施形態では、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のＱ値は全て同じ１０ｄＢであるが、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５のフィルタ次数（上記例では８次）を、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３のフィルタ次数（上記例では４次）よりも高くすることで、遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きをフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３よりもフィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の方が急峻となるようにしているため、ノック信号のピークが出た時のＳ／Ｎ比（即ち、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の処理結果とフィルタｆｉｌｔ４，fｉｌｔ５の処理結果との比）からノッキングを検出する場合に有利である。
【００５９】
即ち、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３は、フィルタ次数が低いため、ノック信号のピークが出た時の応答が早くなり、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，fｉｌｔ５は、フィルタ次数が高いため、レベルの大きなノック信号が発生したときでも、そのノック信号の影響を受けずにバックグランドレベル（ノイズ信号）を検出することができる。よって、ノック信号のピークが出た時の上記Ｓ／Ｎ比を、フィルタｆｉｌｔ４，fｉｌｔ５も低次数にした場合に比べて大きくすることができ、より正確なノッキング検出が可能となる。
【００６０】
また、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３は少ない次数で構成することとなるため、マイコン８での計算負荷を大きく増加させることもない。
次に、上記第１実施形態に関する変形例及び追加構成例について説明する。
［変形例１］
上記第１実施形態において、遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きをフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３よりもフィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の方が急峻となるようにするには、例えば、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の次数は同じ（例えば４次）にしておき、フィルタ係数（図５のａやｂ）を調整して、フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５のＱ値をフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３のＱ値よりも高く設定するようにしても良い。例えば、フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５のＱ値を２５ｄＢとし、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３のＱ値を１０ｄＢや６ｄＢにする、といった具合である。つまり、図１（ｂ）に示したように、フィルタ次数が同じ場合、Ｑ値が高いほど、遮断周波数におけるフィルタ特性が急峻になるからである。尚、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の次数は必ずしも同じにする必要はない。
【００６１】
そして、このように構成しても、上記第１実施形態と同様にノッキングの検出精度を向上させることができる。
［変形例２］
また、上記第１実施形態及び変形例１において、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５としては、ＩＩＲフィルタに代えて、ＦＩＲフィルタを用いても良い。尚、ＦＩＲフィルタの構成は周知であるが、念のため図１０に示しておく。
【００６２】
［追加構成例１］
一方、上記第１実施形態及び変形例１において、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５はチェビシェフ特性（図２（ｂ））、逆チェビシェフ特性（図２（ｃ））、及び連立チェビシェフ特性（図２（ｄ））のうちの何れかのフィルタとし、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３はバターワース特性（図２（ａ））のフィルタとすることが好ましい。
【００６３】
即ち、次数が同じ場合、バターワース特性よりも、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性の方が、減衰特性が急峻になるため、バターワース特性よりも、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性の方が、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５に向いており、また、バターワース特性は、通過域のゲインがフラットであるため、オーバーシュートやアンダーシュートを抑えることができ、ノック信号を精度良く検知するためのノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３に向いているからである。そして、このようにすれば、全フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５での総次数を小さく抑えることができ、フィルタ処理の計算負荷を軽減することができる。
【００６４】
［追加構成例２］
また、上記第１実施形態及び変形例１において、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５は連立チェビシェフ特性のフィルタとし、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３はバターワース特性又は逆チェビシェフ特性のフィルタとすることも好ましい。
【００６５】
即ち、連立チェビシェフ特性は、図２に示した４つの特性のなかで、次数が同じならば一番急峻な減衰特性を得ることができるため、この連立チェビシェフ特性のフィルタをノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５として用いることで、そのノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の次数を極力小さく抑えることができる。また、逆チェビシェフ特性もバターワース特性と同様に、通過域のゲインがフラットであるため、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３に向いているからである。
【００６６】
尚、上記各追加構成例１，２の場合、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の各次数又はＱ値は同じである必要はなく適宜設定することができる。
［第２実施形態］
第２実施形態のエンジン制御装置は、第１実施形態のエンジン制御装置１０と比較すると、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５をＩＩＲフィルタとし、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３をＦＩＲフィルタとしている。尚、この場合も、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の次数やフィルタ係数を調整して、第１実施形態と同様に、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きよりも急峻に設定する。
【００６７】
そして、このように、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５としてＩＩＲフィルタを用い、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３としてＦＩＲフィルタを用いれば、次の点で有利である。
まず、ＦＩＲフィルタは、ＩＩＲフィルタに比べて位相特性が良いため、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３に用いることで、ノックセンサ信号におけるノッキングの特徴を正確に検出することができるようになる。そして更に、同じサンプリング間隔で同じＱ値のＦＩＲフィルタを実現する場合、低周波側のフィルタに比べて高周波側のフィルタの方が、次数が小さくて良く、また、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５よりもノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３方が、フィルタ周波数が高く設定されるため、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３としてＦＩＲフィルタを用いることにより、そのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の次数を比較的小さく抑えることができる。
【００６８】
また、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５としてＩＩＲフィルタを用いることで、ＦＩＲフィルタを用いた場合よりも、小さい次数で遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きが急峻なフィルタを実現することができる。
よって、本第２実施形態の構成を採れば、複数のフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のトータルの次数を抑えつつ、正確なノッキング判定が可能となる。
［第３実施形態］
第３実施形態のエンジン制御装置は、前述した各実施形態、変形例１，２、及び追加構成例１，２の各エンジン制御装置と比較すると、図１１に例示するように、フィルタｆｉｌｔ３が削除されており、その代わりに、フィルタｆｉｌｔ２の通過域を、複数のノック周波数（この例では、１２ｋＨｚと１５．５ｋＨｚ）を含む周波数帯に設定している。つまり、複数のノック周波数のうちで、比較的近い１２ｋＨｚと１５．５ｋＨｚとの信号を１つのフィルタｆｉｌｔ２で区別することなく抽出するようにしている。尚、フィルタｆｉｌｔ２としては、通過域の広いフィルタが必要となるが、そのようなフィルタは、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを組み合わせることで構成することができる。
【００６９】
そして、本第３実施形態の構成を採れば、フィルタの数を少なくすることができ、それに伴いフィルタの計算処理を軽減することができるため有利である。また特に、複数のノック周波数が非常に近い場合に、それらを複数のフィルタでそれぞれ分離しようとすると、その各フィルタとして高Ｑ値で高次数のフィルタが必要となる上に、かえってノック信号の特徴を取れない可能性があるが、そのような問題を回避することができる。
［第４実施形態］
次に、図１２に第４実施形態のエンジン制御装置２０の構成を示す。
【００７０】
本第４実施形態のエンジン制御装置２０は、第１実施形態のエンジン制御装置１０と比較すると、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５として、抵抗やコンデンサ等からなるアナログフィルタを用いている。
このため、図１２に示すように、本第４実施形態のエンジン制御装置２０では、マルチプレクサ３から出力されるノックセンサ信号が、アナログ回路からなる複数のフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５にそれぞれ入力され、その各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の出力が、Ａ／Ｄ変換器４にてＡ／Ｄ変換されて、マイコン８でのノッキング判定処理に用いられるようになっている。
【００７１】
具体的に説明すると、本第４実施形態では、前述した図７及び図８の処理によってフラグｆｌｇがオンされている間、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の出力が一定時間毎（例えば１０μｓ毎）にＡ／Ｄ変換されると共に、そのＡ／Ｄ変換値（即ち、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の出力結果データ）がＲＡＭに保存される。そして、フラグｆｌｇがオンからオフに変化すると、前述した図９のＳ３９０及びＳ４００と同様の処理が行われて、マルチプレクサ３の切り替えと、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の出力結果データを用いたノッキング判定とが行われる。
【００７２】
そして、このような第４実施形態のエンジン制御装置２０によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
尚、このようにフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５としてアナログフィルタを用いた場合でも、上記変形例１及び第３実施形態の手法を適用することができる。
【００７３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
例えば、マイコン８に代えて、ノッキング検出処理専用のＩＣを用いることもできる。
【００７４】
また、上記実施形態では、ノイズ用フィルタのフィルタ周波数（以下、ノイズ用フィルタ周波数という）はノック信号用フィルタのフィルタ周波数（以下、ノック信号用フィルタ周波数という）よりも低い形態について説明したが、ノイズ用フィルタ周波数は、ノック信号用フィルタ周波数より高い周波数であっても良いし、２つのノック信号用フィルタ周波数の間（即ち、２つのノック周波数の間であり、例えば１次と１．５次高調波の間）であっても良い。
【００７５】
一方、ノックセンサとしては、振動式センサでも良いし、イオン電流式センサや筒内圧センサでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 フィルタ特性と次数及びＱ値との関係を表す図である。
【図２】 バターワース特性、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性を表す図である。
【図３】 第１実施形態のエンジン制御装置の構成を表すブロック図である。
【図４】 第１実施形態の５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の特性を表す図である。
【図５】 ＩＩＲフィルタの一般的な構成を表す図である。
【図６】 第１実施形態のエンジン制御装置のマイコンで実行される処理の概要及びタイミングを表すタイムチャートである。
【図７】 第１実施形態のマイコンが実行するＴＤＣタイミング処理を表すフローチャートである。
【図８】 第１実施形態のマイコンが実行するゲートオープン処理とゲートクローズ処理とを表すフローチャートである。
【図９】 第１実施形態のマイコンが実行するＡ／Ｄ終了時処理を表すフローチャートである。
【図１０】 ＦＩＲフィルタの一般的な構成を表す図である。
【図１１】 第３実施形態の４つのフィルタｆｉｌｔ１，ｆｉｌｔ２，ｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の特性を表す図である。
【図１２】 第４実施形態のエンジン制御装置の構成を表すブロック図である。
【図１３】 従来技術の問題を説明する図の、その１である。
【図１４】 従来技術の問題を説明する図の、その２である。
【符号の説明】
１０，２０…エンジン制御装置、３…マルチプレクサ（ＭＰＸ）、４…Ａ／Ｄ変換器、５…デジタルフィルタ処理部、７…ノック判定部、８…マイコン、９…エンジン制御用のＣＰＵ、１１…信号生成回路、ＳＮ１，ＳＮ２…ノックセンサ、ｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３…ノック信号用フィルタ、ｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５…ノイズ用フィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のノッキングを検出する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関のノッキング検出装置として、ノックセンサ信号（ノックセンサの信号）を一定のサンプリング間隔毎にＡ／Ｄ変換すると共に、そのＡ／Ｄ変換された時系列のデータを、通過域が異なる複数のデジタルフィルタに供給し、その各デジタルフィルタの出力結果を用いてノッキングの有無を判定するものがあり、特に、複数のデジタルフィルタとして、ノック発生時にピークを持つ周波数の信号（いわゆるノック信号）を通過させるものと、ノイズ発生時にピークを持つ周波数の信号（つまり、ノック信号以外のノイズ信号）を通過させるものとを設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ノックセンサの振動信号波形からノック信号を抽出するフィルタの帯域幅（Ｑ値）は、１０ｄＢ以下と、あまり高くしないことが望ましいと考えられている（例えば、特許文献２参照）。また更に、ノッキング振動の周波数は、エンジンの運転状態によって変化することが知られている（例えば、特許文献３参照）。また、ノックセンサ信号において、ノッキングを表す信号成分のスペクトル強度は、ノイズ成分のスペクトル強度よりも大きいことが知られている（例えば、特許文献４参照）。一方、デジタルフィルタとしては、ＦＩＲフィルタとＩＩＲフィルタとがあり、また、ＩＩＲフィルタとしては、バターワース特性やチェビシェフ特性などのフィルタが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２９３３１４号公報（第２−３頁、図５）
【特許文献２】
特開２００１−１６４９８２号公報（第２−３頁）
【特許文献３】
特開平５−２６７２１号公報（第２、５頁）
【特許文献４】
特開平７−１０９９４９号公報（図１６〜図１８）
【非特許文献１】
尾知 博 著，「ＴＥＣＨＩ Ｖｏｌ．９ シミュレーションで学ぶディジタル信号処理」，ＣＱ出版社，２００１年７月１日発行，ｐ．９３
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１のように、複数のフィルタの出力結果を用いてノッキング判定（ノッキングの有無の判定）を行う場合には、以下の問題がある。
まず、図１３と図１４とのそれぞれは、ノッキング判定に用いられる５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のフィルタ特性（縦軸＝ゲイン，横軸＝周波数）の一例を示している。尚、図１３及び図１４において、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のフィルタ特性は一点鎖線で示されており、実線で示されているノックセンサ信号は、上記特許文献４の図１６に記載されているノック発生時の信号の横軸を対数化したものである。よって、その実線のノックセンサ信号については、縦軸がスペクトル強度である。また、この図１３及び図１４は、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５を、２次のローパスフィルタと２次のハイパスフィルタとを組み合わせた４次のバンドパスフィルタとした場合のものである。
【０００６】
そして、５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のうち、３つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の各通過域は、ノッキングの発生を顕著に表すノックセンサ信号の特定の各周波数（この例では、７ｋＨｚと、７ｋＨｚの１．５次高調波相当の１２ｋＨｚと、７ｋＨｚの２次高調波相当の１５．５ｋＨｚ）をそれぞれ含む周波数帯に設定されている。つまり、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の各通過域は、７ｋＨｚと、１２ｋＨｚと、１５．５ｋＨｚとの３つの各ノック周波数をそれぞれ中心周波数とした所定幅の周波数帯に設定されている。尚、以下では、これらのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３を、ノック信号用フィルタという。
【０００７】
また、他の２つのフィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の各通過域は、上記３つのノック周波数を含まない周波数帯であって、ノックセンサ信号中のノイズと見なされる各周波数（この例では、３ｋＨｚと、３ｋＨｚの１．５次高調波相当の４．５ｋＨｚ）をそれぞれ含む周波数帯に設定されている。つまり、フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の各通過域は、３ｋＨｚと、４．５ｋＨｚとをそれぞれ中心周波数とした所定幅の周波数帯に設定されている。尚、以下では、これらのフィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５を、ノイズ用フィルタという。
【０００８】
ここで、図１３に例示するように、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のＱ値を低く設定（この例では、Ｑ＝１０ｄＢに設定）した場合には、ノッキング発生時の信号が、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ５に影響を及ぼしてしまう。つまり、フィルタｆｉｌｔ５（中心周波数ｆｏ＝４．５ｋＨｚ）は、ノック周波数である７ｋＨｚ点においても減衰率が少なく、またノック信号の強度はノイズの強度よりも大きいため、７ｋＨｚのノック信号の有無が、そのノイズ用フィルタｆｉｌｔ５に影響を与えてしまう。
【０００９】
よって、図１３のように、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３及びノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５共に、Ｑ値を低く設定した場合には、ノッキングが発生した際にノイズ用フィルタも応答してしまい、Ｓ／Ｎ比が向上しないため、ノッキングの有無を正しく判定することができなくなる。
【００１０】
また、図１４に例示するように、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３及びノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５共に、Ｑ値を高く設定（この例では、Ｑ＝２５ｄＢに設定）した場合には、エンジンの運転状態や経年変化等によってノック信号の周波数（ノック周波数）がずれると、正確なノッキング判定を行うことができなくなる。ノック周波数が少しずれただけでも、フィルタ（特にｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３）のゲインが大きく異なってしまうからである。
【００１１】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、正確なノッキング判定が可能なノッキング検出装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載のノッキング検出装置には、ノックセンサ信号から、それぞれ異なる周波数帯の信号成分を抽出する複数のフィルタ手段が備えられており、その複数のフィルタ手段は、通過域が、ノッキングの発生を表すノックセンサ信号の特定の周波数（ノック周波数）を含む周波数帯に設定された第１種フィルタ手段（上記ノック信号用フィルタに相当）と、通過域が、ノック周波数を含まない周波数帯に設定された第２種フィルタ手段（上記ノイズ用フィルタに相当）とからなっている。そして、このノッキング検出装置では、ノック判定手段が、第１種フィルタ手段の出力結果と第２種フィルタ手段の出力結果との比からノッキングの有無を判定する。
【００１３】
ここで特に、請求項１のノッキング検出装置では、第２種フィルタ手段の遮断周波数（ゲインが−３ｄＢ減衰した周波数）におけるフィルタ特性の傾きが、第１種フィルタ手段の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きよりも急峻になっている。
【００１４】
このため、図１３を用いて説明した問題と、図１４を用いて説明した問題とを解決することができる。
つまり、第２種フィルタ手段の特性は、第１種フィルタ手段の特性と比べて、通過域から阻止域へとゲインが急峻に減衰するものとなり（換言すれば、通過域から阻止域への減衰域の傾斜が急峻となり）、ノック周波数においてゲインが十分に減衰したものにすることができる。よって、ノッキング発生時において、ノック周波数の信号（ノック信号）が、その第２種フィルタ手段に影響を与えてしまうこと（換言すれば、ノッキングが発生した際に第２種フィルタ手段も応答してしまうこと）を防止することができる。
【００１５】
また、第１種フィルタ手段の特性は、第２種フィルタ手段の特性と比べて、通過域から阻止域へとゲインが緩やかに減衰するものとなり、エンジンの運転状態や経年変化等によってノック信号の周波数（ノック周波数）が多少ずれても、そのノック信号に反応可能なものにすることができる。よって、ノック信号の周波数が多少ずれても、第１種フィルタ手段はそのノック信号に十分反応できるようになる。
【００１６】
以上のことから、本ノッキング検出装置によれば、ノッキングの検出精度を向上させることができる。
尚、フィルタ手段は、抵抗やコンデンサ等からなるアナログフィルタであっても良いし、また、請求項２に記載の如く、ノックセンサ信号を一定のサンプリング間隔毎にＡ／Ｄ変換して得られたデータに対してデジタルフィルタ処理を行うデジタルフィルタであっても良い。
【００１７】
一方、遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを第１種フィルタ手段よりも第２種フィルタ手段の方が急峻となるようにするには、例えば請求項３に記載の如く、第２種フィルタ手段のフィルタ次数を第１種フィルタ手段のフィルタ次数よりも高くすれば良い。つまり、図１（ａ）に示すように、Ｑ値が同じ場合、フィルタ次数が高いほど、遮断周波数におけるフィルタ特性が急峻になるからである。尚、図１（ａ）において、ｆ０は中心周波数であり、Ｂは通過域（帯域幅）である。
【００１８】
そして、このようにすれば、第１種フィルタ手段を少ない次数で構成することができ、アナログフィルタであれば回路構成が簡単になり、デジタルフィルタであればフィルタ処理が簡単になる、という点で有利である。
その上、第１種フィルタ手段は、フィルタ次数が低いため、ノック信号のピークが出た時の応答が早くなり、第２種フィルタ手段は、フィルタ次数が高いため、レベルの大きなノック信号が発生したときでも、そのノック信号の影響を受けずにバックグランドレベル（ノイズ信号）を検出することができる。よって、ノック信号のピークが出た時のＳ／Ｎ比（即ち、第１種フィルタ手段の出力と第２種フィルタ手段の出力との比）を一層大きくすることができ、そのＳ／Ｎ比からノッキングを検出するような場合に有利である。
【００１９】
また、遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを第１種フィルタ手段よりも第２種フィルタ手段の方が急峻となるようにするには、例えば請求項４に記載の如く、第２種フィルタ手段のＱ値を第１種フィルタ手段のＱ値よりも高くするようにしても良い。つまり、図１（ｂ）に示すように、フィルタ次数が同じ場合、Ｑ値が高いほど、遮断周波数におけるフィルタ特性が急峻になるからである。
【００２０】
そして、この場合、第１種フィルタ手段のＱ値は、ノック信号を検出するのに最適な値に設定し、第２種フィルタ手段のＱ値は、その第１種フィルタ手段のＱ値よりも高くして、遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを急峻にすれば良い。
【００２１】
一方、複数のフィルタ手段として、デジタルフィルタの１つであるＩＩＲフィルタを用いる場合には、請求項５に記載のように、第２種フィルタ手段を、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性のうちの何れかのフィルタとし、第１種フィルタ手段を、バターワース特性のフィルタとすれば、下記の点で有利である。尚、バターワース特性、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性のそれぞれ自体は周知であるが、念のため図２に示しておく。また、連立チェビシェフ特性は楕円とも呼ばれている。
【００２２】
即ち、同じ次数でＩＩＲフィルタを構成する場合、バターワース特性よりも、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性の方が、阻止域の減衰量を大きくすることができ、遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを急峻にすることができる。よって、バターワース特性よりも、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性の方が、小さい次数で急峻な減衰特性（通過域から阻止域への減衰域の傾斜）を得ることができ、第２種フィルタ手段に向いている。また、バターワース特性は、通過域のゲインがフラットであるため、ノック信号を精度良く検知するための第１種フィルタ手段に向いている。よって、請求項５のようにすれば、第１種フィルタ手段及び第２種フィルタ手段のフィルタ次数を小さく抑えながら、第２種フィルタ手段については遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを急峻にすることができ、また、第１種フィルタ手段については通過域のフラットな特性を確保することができる。特に、デジタルフィルタの場合、次数が小さくて済めば、そのフィルタ処理の負荷が軽減されるため非常に有利である。
【００２３】
また、複数のフィルタ手段としてＩＩＲフィルタを用いる場合には、請求項６に記載のように、第２種フィルタ手段を、連立チェビシェフ特性のフィルタとし、第１種フィルタ手段を、バターワース特性又は逆チェビシェフ特性のフィルタとすれば、下記の点で有利である。
【００２４】
即ち、連立チェビシェフ特性は、図２に示した４つの特性のなかで、次数が同じならば一番急峻な減衰特性を得ることができ、この連立チェビシェフ特性のフィルタを第２種フィルタ手段として用いることで、その第２種フィルタ手段の次数を極力小さく抑えることができる。また、バターワース特性又は逆チェビシェフ特性は、通過域のゲインがフラットであるため、ノック信号を精度良く検知するための第１種フィルタ手段に向いている。よって、請求項６のようにしても、第１種フィルタ手段及び第２種フィルタ手段のフィルタ次数を小さく抑えながら、第２種フィルタ手段については遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを急峻にすることができ、また、第１種フィルタ手段については通過域のフラットな特性を確保することができる。
【００２５】
一方、複数のフィルタ手段としてデジタルフィルタを用いる場合、請求項７に記載のように、第２種フィルタ手段をＩＩＲフィルタとし、第１種フィルタ手段をＦＩＲフィルタとすれば、下記の点で有利である。
即ち、ＦＩＲフィルタは、ＩＩＲフィルタに比べて位相特性が良いため、第１種フィルタ手段に用いることで、ノックセンサ信号におけるノッキングの特徴を正確に検出することができる。
【００２６】
そして更に、同じサンプリング間隔で同じＱ値のＦＩＲフィルタを実現する場合、低周波側のフィルタに比べて高周波側のフィルタの方が、次数が小さくて良く、また、図１３及び図１４に示したように、この種の装置においては、ノイズに反応する第２種フィルタ手段（ノイズ用フィルタ）よりもノック信号に反応する第１種フィルタ手段（ノック信号用フィルタ）の方が、フィルタ周波数（通過域の中心周波数）が高く設定される。よって、第１種フィルタ手段としてＦＩＲフィルタを用いることにより、その第１種フィルタ手段の次数を比較的小さく抑えることができる。
【００２７】
また、第２種フィルタ手段としてＩＩＲフィルタを用いることで、ＦＩＲフィルタを用いた場合よりも、小さい次数で遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きが急峻なフィルタを実現することができる。尚、第２種フィルタ手段はノイズ用なので、位相特性が良好でなくてもノッキング判定にさほど影響しない。
【００２８】
以上のことから、請求項７の構成を採れば、複数のフィルタ手段のトータルの次数を抑えつつ、正確なノッキング判定が可能となる。
ところで、図１３及び図１４に例示したように、ノック周波数が７ｋＨｚ、１２ｋＨｚ、１５．５ｋＨｚといった具合に複数あり、しかも、そのうちの何れか２つ以上が比較的近いのであれば、請求項８に記載の如く、第１種フィルタ手段の通過域を、複数のノック周波数を含む周波数帯に設定すれば、フィルタ手段の数を少なくすることができ有利である。特に、２つのノック周波数が非常に近い場合に、それらを２つのフィルタ手段で分離するようにすると、その各フィルタ手段として高次数・高Ｑ値のフィルタが必要となる上に、かえってノック信号の特徴を検出できない可能性があるが、請求項８の構成によれば、そのような問題を回避することができる。
【００２９】
尚、通過域の広いフィルタは、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを組み合わせることで簡単に構成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［第１実施形態］
まず図３は、第１実施形態のエンジン制御装置１０の構成を表すブロック図である。尚、このエンジン制御装置１０は、６気筒のガソリン式エンジン（内燃機関）を制御するものである。
【００３１】
図３に示すように、本第１実施形態のエンジン制御装置１０は、６気筒のうちの３気筒（この例では、第１気筒＃１，第３気筒＃３，第５気筒＃５）に関するノッキングを検出するためにエンジンに取り付けられたノックセンサＳＮ１からのアナログ信号（以下、ノックセンサ信号１という）と、６気筒のうちの他の３気筒（この例では、第２気筒＃２，第４気筒＃４，第６気筒＃６）に関するノッキングを検出するためにエンジンに取り付けられたノックセンサＳＮ２からのアナログ信号（以下、ノックセンサ信号２という）とが入力され、そのノックセンサ信号１，２のうちの何れか一方を選択して出力するマルチプレクサ（ＭＰＸ）３と、マルチプレクサ３から出力されるノックセンサ信号を一定のサンプリング間隔（本実施形態では１０μｓ）毎にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器４と、そのＡ／Ｄ変換器４によって順次得られるＡ／Ｄ変換値データ（サンプリングデータ）に対して、フィルタ周波数がそれぞれ異なる複数のデジタルフィルタ処理を行うデジタルフィルタ処理部５と、そのデジタルフィルタ処理部５の出力結果（即ち、各デジタルフィルタの処理結果データ）を用いてノッキングの有無を判定するノック判定部７と、そのノック判定部７による判定結果とエンジンの回転速度や冷却水温等の他の運転状態情報とに基づいて、エンジンの点火時期や燃料噴射料等を制御するエンジン制御用のＣＰＵ９とを備えている。
【００３２】
ここで、デジタルフィルタ処理部５で行われる複数のデジタルフィルタ処理は、図１３に例示したのと同様の５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理である。つまり、５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のうち、３つのフィルタ（ノック信号用フィルタ）ｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の各通過域は、７ｋＨｚ、１２ｋＨｚ、及び１５．５ｋＨｚの各ノック周波数をそれぞれ中心周波数とし且つＱ値が１０ｄＢとなる周波数帯に設定されている。また、他の２つのフィルタ（ノイズ用フィルタ）ｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の各通過域は、上記３つのノック周波数を含まない周波数帯であって、ノックセンサ信号中のノイズと見なされる３ｋＨｚと４．５ｋＨｚとをそれぞれ中心周波数とし且つＱ値が１０ｄＢとなる周波数帯に設定されている。
【００３３】
但し、本第１実施形態では、図４に示すように、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きよりも急峻に設定している。尚、図４において、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３のフィルタ特性は一点鎖線で示されており、フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５のフィルタ特性は二点鎖線で示されている。そして、図４において縦軸はゲインであるが、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のゲインが−３ｄＢ減衰するところは、その縦軸の例えば下から７割ほどのところ（縦軸全体を１とした場合の０．７位のところ）である。また、実線で示されているノックセンサ信号は、前述した図１３及び図１４と同じものである。
【００３４】
具体的に説明すると、本第１実施形態では、５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５を、図５に示す一般的なＩＩＲフィルタとしているが、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の次数をノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の次数よりも高く設定することで、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きよりも急峻に設定している。例えば、Ｑ値＝１０ｄＢのバンドパスフィルタは、一般に４次程度で実現できるため、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３は、Ｂｉｑｕａｄと呼ばれる２次のフィルタを２つ直列にした４次の構成にしており、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５は、Ｂｉｑｕａｄを４つ直列に接続した８次の構成にしている。つまり、図１（ａ）に示したように、Ｑ値が同じ場合、フィルタ次数が高いほど、遮断周波数におけるフィルタ特性が急峻になるからである。
【００３５】
尚、本第１実施形態において、上記デジタルフィルタ処理部５及びノック判定部７は、実際には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイコン８によって構成されており、更にＡ／Ｄ変換器４は、そのマイコン８に内蔵されている。
また、本第１実施形態のエンジン制御装置１０には、エンジンのクランク軸の回転速度及び回転位置を検出するための周知の回転数信号（所定クランク角度毎のパルス信号）と気筒判別信号（エンジン２回転毎のパルス信号）とが入力されている。そして、信号生成回路１１が、上記回転数信号と気筒判別信号とから、各気筒の圧縮行程上死点（以下、ＴＤＣと記す）のタイミングで立ち下がるＴＤＣ信号（図６の最上段参照）を生成して、そのＴＤＣ信号をマイコン８及びＣＰＵ９へ出力するようになっている。尚、この例では、エンジンが６気筒であるため、ＴＤＣ信号は、１２０°ＣＡ毎に立ち下がることとなる。尚、「ＣＡ」とは、クランク軸の回転角度（クランク角度）を意味している。
【００３６】
次に、デジタルフィルタ処理部５及びノック判定部７としてのマイコン８が、ノッキング検出のために実行する処理について、図６〜図９を用いて説明する。尚、図６は、処理の概要及びタイミングを表すタイムチャートであり、図７〜図９は、マイコン８が実行する処理の内容を表すフローチャートである。
【００３７】
まず、図６に示すように、本実施形態では、各気筒のＴＤＣタイミングから所定クランク角度後のタイミング（本実施形態ではＡＴＤＣ１０°ＣＡのタイミング）から、あるクランク角度分の期間（本実施形態では６０°ＣＡ分の期間であり、ＡＴＤＣ７０°ＣＡまでの期間）をゲート区間としている。そして、そのゲート区間におけるノックセンサ信号のフィルタ処理結果を用いて、該当する気筒のノッキング判定を行うようになっている。尚、「ＡＴＤＣ」とは、ＴＤＣタイミング後のクランク角度を意味している。
【００３８】
また、本実施形態では、各気筒のゲート区間の終了タイミング（以下、ゲートクローズタイミングともいう）にて、マルチプレクサ３の切り替え（即ち、マルチプレクサ３からＡ／Ｄ変換器４へ入力されるノックセンサ信号１，２の切り替え）を行うようになっている。つまり、各気筒のゲートクローズタイミングで、次の気筒に対応するノックセンサの信号がＡ／Ｄ変換器４へ入力されるようにしている。よって、例えば、第１気筒＃１のゲートクローズタイミングで、Ａ／Ｄ変換器４へ入力されるノックセンサ信号が、それまでのノックセンサ信号１から次の第２気筒＃２に対応するノックセンサ信号２に切り替えられ、第２気筒＃２のゲートクローズタイミングで、Ａ／Ｄ変換器４へ入力されるノックセンサ信号がノックセンサ信号２から次の第３気筒＃３に対応するノックセンサ信号１に切り替えられる。
【００３９】
このようにすれば、Ａ／Ｄ変換器４へ入力されるノックセンサ信号を切り替えてから、フィルタ処理結果データの収集が開始されるタイミング（ゲート区間の開始タイミング）までの時間を十分に確保し易くなる。つまり、Ａ／Ｄ変換器４へ入力されるノックセンサ信号を切り替えてから、その切り替え後のノックセンサ信号に関する安定したフィルタ処理結果データが得られるまでには遅れ時間があるが、ＴＤＣタイミングよりも前のゲートクローズタイミングで次の気筒に対応するノックセンサ信号がＡ／Ｄ変換器４へ入力されるように切り替えを行えば、その切り替え時から次の気筒のゲート区間の開始タイミングまでの時間を、確実に上記遅れ時間以上にすることができるのである。
【００４０】
但し、以下の説明において、このようなマルチプレクサ３の切り替えを行う部分以外については、説明を簡略化するために、２つのノックセンサ信号１，２を特に区別せずに、ノックセンサ信号と総称することにする。
次に、図７は、ＴＤＣ信号が立ち下がる毎に起動されるＴＤＣタイミング処理を表すフローチャートである。
【００４１】
そして、マイコン８がこのＴＤＣタイミング処理の実行を開始すると、まずＳ１１０にて、その時のフリーランタイマの値をＲＡＭの記憶部ｔ１に記憶する。尚、フリーランタイマは、当該マイコン８の内部クロックによって常時カウントアップされているタイマである。
【００４２】
次にＳ１２０にて、記憶部ｔ１の値からＲＡＭの記憶部ｔ２の値を引き、その引き算値（＝ｔ１−ｔ２）を、前回のＴＤＣタイミングから今回のＴＤＣタイミングまでの１２０°ＣＡ分の時間であるＴＤＣ間隔時間Ｔとして記憶する。尚、記憶部ｔ２には、後述するＳ１６０の処理により、前回のＴＤＣタイミングでのフリーランタイマの値が記憶されている。また、実際のＴＤＣ間隔時間Ｔは、上記引き算値（＝ｔ１−ｔ２）にフリーランタイマの１カウントアップ時間（即ち、上記内部クロックの１周期時間）を乗じた時間であるが、ここでは、フリーランタイマのカウント数を時間として扱っている。
【００４３】
そして、次のＳ１３０にて、上記Ｓ１２０で算出したＴＤＣ間隔時間Ｔからエンジンの回転数Ｎを算出し、続くＳ１４０にて、その算出した回転数Ｎと記憶部ｔ１の値とから、ゲート区間の開始タイミングであるゲートオープン時刻を設定する。つまり、本実施例では、ゲート区間の開始タイミングがＡＴＤＣ１０°ＣＡであるため、回転数Ｎから１０°ＣＡ分の時間に相当するフリーランタイマのカウント数を求め、そのカウント数を記憶部ｔ１の値に加算した加算値ＧＯを、ゲートオープン時刻として、フリーランタイマの値と比較されるタイマ割込み用のレジスタ（いわゆるコンペアレジスタ）にセットする。
【００４４】
次に、Ｓ１５０にて、上記Ｓ１３０で算出した回転数Ｎと記憶部ｔ１の値とから、ゲート区間の終了タイミングであるゲートクローズ時刻を設定する。つまり、本実施例では、ゲートクローズタイミングがＡＴＤＣ７０°ＣＡであるため、回転数Ｎから７０°ＣＡ分の時間に相当するフリーランタイマのカウント数を求め、そのカウント数を記憶部ｔ１の値に加算した加算値ＧＣを、ゲートクローズ時刻として、フリーランタイマの値と比較されるタイマ割込み用のレジスタにセットする。
【００４５】
そして、続くＳ１６０にて、記憶部ｔ１の値を記憶部ｔ２にコピーし、その後、当該ＴＤＣタイミング処理を終了する。
次に、図８（ａ）は、図７のＳ１４０で設定されたゲートオープン時刻が到来した時（即ち、フリーランタイマの値が上記加算値ＧＯと一致した時）に起動されるゲートオープン処理を表すフローチャートである。そして、マイコン８が、このゲートオープン処理の実行を開始すると、Ｓ２１０にて、ゲート区間中か否かを示すフラグｆｌｇをオン（ＯＮ）し、その後、当該処理を終了する。
【００４６】
また、図８（ｂ）は、図７のＳ１５０で設定されたゲートクローズ時刻が到来した時（即ち、フリーランタイマの値が上記加算値ＧＣと一致した時）に起動されるゲートクローズ処理を表すフローチャートである。そして、マイコン８が、このゲートクローズ処理の実行を開始すると、Ｓ２２０にて、上記フラグｆｌｇをオフ（ＯＦＦ）し、その後、当該処理を終了する。
【００４７】
尚、上記回転数信号等に基づきＴＤＣタイミングからのクランク角度を検出することができるシステムの場合には、図７のＳ１４０でゲートオープン時刻をセットする代わりにＡＴＤＣ１０°ＣＡという角度を設定すると共に、図７のＳ１５０でゲートクローズ時刻をセットする代わりにＡＴＤＣ７０°ＣＡという角度を設定し、図８（ａ）の処理は、上記セットされたＡＴＤＣ１０°ＣＡタイミングで実行され、また、図８（ｂ）の処理は、上記セットされたＡＴＤＣ７０°ＣＡタイミングで実行されるようにすることも可能である。
【００４８】
次に、図９は、ノックセンサ信号のＡ／Ｄ変換が終了する毎に起動されるＡ／Ｄ終了時処理を表すフローチャートである。
そして、マイコン８がこのＡ／Ｄ終了時処理の実行を開始すると、まずＳ３１０にて、Ａ／Ｄ変換器４による今回のＡ／Ｄ変換値を記憶し、続くＳ３２０〜Ｓ３６０のそれぞれにて、上記Ｓ３１０で今回記憶されたＡ／Ｄ変換値のデータを新たな入力データｘｎとして、前述した５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理を行う。
【００４９】
次に、Ｓ３７０にて、フラグｆｌｇが変化したか否か、また更に、フラグｆｌｇが変化したならば、オフからオンとオンからオフとの何れに変化したかを判定する。
ここで、フラグｆｌｇがオフからオンに変化した場合には、ゲート区間の開始タイミングであることから、Ｓ３８０に進んで、上記Ｓ３２０〜Ｓ３６０で算出した各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データをＲＡＭに保存する処理を、この時点から開始するように設定する。尚、このＳ３８０での開始設定が行われると、その後、フラグｆｌｇがオンからオフに変化して後述するＳ４００の処理が行われるまで、上記Ｓ３２０〜Ｓ３６０で算出された各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データがＲＡＭに保存される。
【００５０】
また、上記Ｓ３７０でフラグｆｌｇが変化していないと判定した場合には、そのまま当該Ａ／Ｄ終了時処理を終了する。
一方、上記Ｓ３７０でフラグｆｌｇがオンからオフに変化したと判定した場合には、Ｓ３９０に移行し、前述したように、ノックセンサ信号１，２のうちで次にＴＤＣとなる気筒に対応した方がＡ／Ｄ変換器４へ入力されるようにマルチプレクサ３の切り替えを行う。
【００５１】
そして、続くＳ４００にて、フラグｆｌｇがオンされている期間中（即ち、ゲート区間中）にＲＡＭに記憶された各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データを用いてノッキングの有無を判定し、その後、当該Ａ／Ｄ終了時処理を終了する。
【００５２】
尚、Ｓ４００での判定処理は、様々なものが考えられるが、例えば、３つのノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の処理結果データのうちの最大値Ｓｍａｘと、２つのノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の処理結果データのうちの最大値Ｎｍａｘとの比（＝Ｓｍａｘ／Ｎｍａｘ）を求め、その比が所定値以上ならば、ノッキングが発生したと判定する、といった処理である。また例えば、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データからノックセンサ信号の波形形状を検出してノッキングの有無を判定する処理であっても良い。一方、フラグｆｌｇがオンされている期間中に、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データを全部ＲＡＭに保存するのではなく、その各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データを、例えば所定個数毎や、所定クランク角度分毎に積算して、その各積算値をＲＡＭに記憶するようにし、Ｓ４００では、その積算値からノッキング判定を行うようにしても良い。そして、このようにすれば、ＲＡＭの記憶容量を減らすことができる。
【００５３】
つまり、本第１実施形態では、図７と図８の処理により、図６に示す如くＡＴＤＣ１０〜７０°ＣＡの期間をゲート区間として設定している。
そして、図９の処理により、ノックセンサ信号のＡ／Ｄ変換値に対するフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の各処理（Ｓ３２０〜Ｓ３６０）を行うと共に、ゲート区間において、その各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の処理結果データをＲＡＭ内に収集し（Ｓ３８０）、フラグｆｌｇがオンからオフに変化するゲート区間の終了タイミング（ゲートクローズタイミング）にて、ＲＡＭ内の各フィルタ処理結果データを用いノッキング判定を行うようにしている（Ｓ４００）。
【００５４】
尚、図９のＡ／Ｄ終了時処理において、ゲート区間か否かに拘わらず（即ち、フラグｆｌｇがオフの場合でも）デジタルフィルタ処理（Ｓ３２０〜Ｓ３６０）を行っているのは、この種のデジタルフィルタ処理には、最新のＡ／Ｄ変換値だけでなく過去のＡ／Ｄ変換値も必要とするからである。
【００５５】
一方、本第１実施形態では、マイコン８が実行するＳ３２０〜Ｓ３６０の各処理（デジタルフィルタ処理部５としての処理）が、複数のフィルタ手段に相当しており、そのうちで、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の各処理（Ｓ３２０〜Ｓ３４０）が、第１種フィルタ手段に相当し、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の各処理（Ｓ３５０〜Ｓ３６０）が、第２種フィルタ手段に相当している。また、マイコン８が実行するＳ４００の処理（ノック判定部７としての処理）が、ノック判定手段に相当している。
【００５６】
以上のように本第１実施形態のエンジン制御装置１０では、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の処理結果とノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の処理結果とを用いて、ノッキング判定を行うようにしているが、特に、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きよりも急峻に設定している。
【００５７】
このため、図４に示すように、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の特性は、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の特性と比べて、通過域から阻止域への減衰域の傾斜が急峻となり、ノック周波数（７ｋＨｚ，１２ｋＨｚ，１５．５ｋＨｚ）においてゲインが十分に減衰したものにすることができる。よって、ノッキング発生時において、ノック信号（ノック周波数の信号）がノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５に影響を及ぼしてしまい、正確なノッキング判定ができなくなってしまうことを防止することができる。また、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の特性は、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の特性と比べて、通過域から阻止域へとゲインが緩やかに減衰するものとなり、エンジンの運転状態や経年変化等によってノック周波数が多ずれても、その周波数のノック信号に反応可能なものとなる。
【００５８】
よって、本第１実施形態のエンジン制御装置１０によれば、ノッキングの検出精度を向上させることができる。
そして更に、本第１実施形態では、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のＱ値は全て同じ１０ｄＢであるが、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５のフィルタ次数（上記例では８次）を、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３のフィルタ次数（上記例では４次）よりも高くすることで、遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きをフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３よりもフィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の方が急峻となるようにしているため、ノック信号のピークが出た時のＳ／Ｎ比（即ち、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の処理結果とフィルタｆｉｌｔ４，fｉｌｔ５の処理結果との比）からノッキングを検出する場合に有利である。
【００５９】
即ち、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３は、フィルタ次数が低いため、ノック信号のピークが出た時の応答が早くなり、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，fｉｌｔ５は、フィルタ次数が高いため、レベルの大きなノック信号が発生したときでも、そのノック信号の影響を受けずにバックグランドレベル（ノイズ信号）を検出することができる。よって、ノック信号のピークが出た時の上記Ｓ／Ｎ比を、フィルタｆｉｌｔ４，fｉｌｔ５も低次数にした場合に比べて大きくすることができ、より正確なノッキング検出が可能となる。
【００６０】
また、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３は少ない次数で構成することとなるため、マイコン８での計算負荷を大きく増加させることもない。
次に、上記第１実施形態に関する変形例及び追加構成例について説明する。
［変形例１］
上記第１実施形態において、遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きをフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３よりもフィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の方が急峻となるようにするには、例えば、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の次数は同じ（例えば４次）にしておき、フィルタ係数（図５のａやｂ）を調整して、フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５のＱ値をフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３のＱ値よりも高く設定するようにしても良い。例えば、フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５のＱ値を２５ｄＢとし、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３のＱ値を１０ｄＢや６ｄＢにする、といった具合である。つまり、図１（ｂ）に示したように、フィルタ次数が同じ場合、Ｑ値が高いほど、遮断周波数におけるフィルタ特性が急峻になるからである。尚、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の次数は必ずしも同じにする必要はない。
【００６１】
そして、このように構成しても、上記第１実施形態と同様にノッキングの検出精度を向上させることができる。
［変形例２］
また、上記第１実施形態及び変形例１において、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５としては、ＩＩＲフィルタに代えて、ＦＩＲフィルタを用いても良い。尚、ＦＩＲフィルタの構成は周知であるが、念のため図１０に示しておく。
【００６２】
［追加構成例１］
一方、上記第１実施形態及び変形例１において、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５はチェビシェフ特性（図２（ｂ））、逆チェビシェフ特性（図２（ｃ））、及び連立チェビシェフ特性（図２（ｄ））のうちの何れかのフィルタとし、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３はバターワース特性（図２（ａ））のフィルタとすることが好ましい。
【００６３】
即ち、次数が同じ場合、バターワース特性よりも、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性の方が、減衰特性が急峻になるため、バターワース特性よりも、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性の方が、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５に向いており、また、バターワース特性は、通過域のゲインがフラットであるため、オーバーシュートやアンダーシュートを抑えることができ、ノック信号を精度良く検知するためのノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３に向いているからである。そして、このようにすれば、全フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５での総次数を小さく抑えることができ、フィルタ処理の計算負荷を軽減することができる。
【００６４】
［追加構成例２］
また、上記第１実施形態及び変形例１において、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５は連立チェビシェフ特性のフィルタとし、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３はバターワース特性又は逆チェビシェフ特性のフィルタとすることも好ましい。
【００６５】
即ち、連立チェビシェフ特性は、図２に示した４つの特性のなかで、次数が同じならば一番急峻な減衰特性を得ることができるため、この連立チェビシェフ特性のフィルタをノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５として用いることで、そのノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の次数を極力小さく抑えることができる。また、逆チェビシェフ特性もバターワース特性と同様に、通過域のゲインがフラットであるため、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３に向いているからである。
【００６６】
尚、上記各追加構成例１，２の場合、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の各次数又はＱ値は同じである必要はなく適宜設定することができる。
［第２実施形態］
第２実施形態のエンジン制御装置は、第１実施形態のエンジン制御装置１０と比較すると、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５をＩＩＲフィルタとし、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３をＦＩＲフィルタとしている。尚、この場合も、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の次数やフィルタ係数を調整して、第１実施形態と同様に、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きを、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きよりも急峻に設定する。
【００６７】
そして、このように、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５としてＩＩＲフィルタを用い、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３としてＦＩＲフィルタを用いれば、次の点で有利である。
まず、ＦＩＲフィルタは、ＩＩＲフィルタに比べて位相特性が良いため、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３に用いることで、ノックセンサ信号におけるノッキングの特徴を正確に検出することができるようになる。そして更に、同じサンプリング間隔で同じＱ値のＦＩＲフィルタを実現する場合、低周波側のフィルタに比べて高周波側のフィルタの方が、次数が小さくて良く、また、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５よりもノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３方が、フィルタ周波数が高く設定されるため、ノック信号用フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３としてＦＩＲフィルタを用いることにより、そのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３の次数を比較的小さく抑えることができる。
【００６８】
また、ノイズ用フィルタｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５としてＩＩＲフィルタを用いることで、ＦＩＲフィルタを用いた場合よりも、小さい次数で遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きが急峻なフィルタを実現することができる。
よって、本第２実施形態の構成を採れば、複数のフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５のトータルの次数を抑えつつ、正確なノッキング判定が可能となる。
［第３実施形態］
第３実施形態のエンジン制御装置は、前述した各実施形態、変形例１，２、及び追加構成例１，２の各エンジン制御装置と比較すると、図１１に例示するように、フィルタｆｉｌｔ３が削除されており、その代わりに、フィルタｆｉｌｔ２の通過域を、複数のノック周波数（この例では、１２ｋＨｚと１５．５ｋＨｚ）を含む周波数帯に設定している。つまり、複数のノック周波数のうちで、比較的近い１２ｋＨｚと１５．５ｋＨｚとの信号を１つのフィルタｆｉｌｔ２で区別することなく抽出するようにしている。尚、フィルタｆｉｌｔ２としては、通過域の広いフィルタが必要となるが、そのようなフィルタは、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを組み合わせることで構成することができる。
【００６９】
そして、本第３実施形態の構成を採れば、フィルタの数を少なくすることができ、それに伴いフィルタの計算処理を軽減することができるため有利である。また特に、複数のノック周波数が非常に近い場合に、それらを複数のフィルタでそれぞれ分離しようとすると、その各フィルタとして高Ｑ値で高次数のフィルタが必要となる上に、かえってノック信号の特徴を取れない可能性があるが、そのような問題を回避することができる。
［第４実施形態］
次に、図１２に第４実施形態のエンジン制御装置２０の構成を示す。
【００７０】
本第４実施形態のエンジン制御装置２０は、第１実施形態のエンジン制御装置１０と比較すると、フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５として、抵抗やコンデンサ等からなるアナログフィルタを用いている。
このため、図１２に示すように、本第４実施形態のエンジン制御装置２０では、マルチプレクサ３から出力されるノックセンサ信号が、アナログ回路からなる複数のフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５にそれぞれ入力され、その各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の出力が、Ａ／Ｄ変換器４にてＡ／Ｄ変換されて、マイコン８でのノッキング判定処理に用いられるようになっている。
【００７１】
具体的に説明すると、本第４実施形態では、前述した図７及び図８の処理によってフラグｆｌｇがオンされている間、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の出力が一定時間毎（例えば１０μｓ毎）にＡ／Ｄ変換されると共に、そのＡ／Ｄ変換値（即ち、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の出力結果データ）がＲＡＭに保存される。そして、フラグｆｌｇがオンからオフに変化すると、前述した図９のＳ３９０及びＳ４００と同様の処理が行われて、マルチプレクサ３の切り替えと、各フィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の出力結果データを用いたノッキング判定とが行われる。
【００７２】
そして、このような第４実施形態のエンジン制御装置２０によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
尚、このようにフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５としてアナログフィルタを用いた場合でも、上記変形例１及び第３実施形態の手法を適用することができる。
【００７３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
例えば、マイコン８に代えて、ノッキング検出処理専用のＩＣを用いることもできる。
【００７４】
また、上記実施形態では、ノイズ用フィルタのフィルタ周波数（以下、ノイズ用フィルタ周波数という）はノック信号用フィルタのフィルタ周波数（以下、ノック信号用フィルタ周波数という）よりも低い形態について説明したが、ノイズ用フィルタ周波数は、ノック信号用フィルタ周波数より高い周波数であっても良いし、２つのノック信号用フィルタ周波数の間（即ち、２つのノック周波数の間であり、例えば１次と１．５次高調波の間）であっても良い。
【００７５】
一方、ノックセンサとしては、振動式センサでも良いし、イオン電流式センサや筒内圧センサでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 フィルタ特性と次数及びＱ値との関係を表す図である。
【図２】 バターワース特性、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性を表す図である。
【図３】 第１実施形態のエンジン制御装置の構成を表すブロック図である。
【図４】 第１実施形態の５つのフィルタｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ５の特性を表す図である。
【図５】 ＩＩＲフィルタの一般的な構成を表す図である。
【図６】 第１実施形態のエンジン制御装置のマイコンで実行される処理の概要及びタイミングを表すタイムチャートである。
【図７】 第１実施形態のマイコンが実行するＴＤＣタイミング処理を表すフローチャートである。
【図８】 第１実施形態のマイコンが実行するゲートオープン処理とゲートクローズ処理とを表すフローチャートである。
【図９】 第１実施形態のマイコンが実行するＡ／Ｄ終了時処理を表すフローチャートである。
【図１０】 ＦＩＲフィルタの一般的な構成を表す図である。
【図１１】 第３実施形態の４つのフィルタｆｉｌｔ１，ｆｉｌｔ２，ｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５の特性を表す図である。
【図１２】 第４実施形態のエンジン制御装置の構成を表すブロック図である。
【図１３】 従来技術の問題を説明する図の、その１である。
【図１４】 従来技術の問題を説明する図の、その２である。
【符号の説明】
１０，２０…エンジン制御装置、３…マルチプレクサ（ＭＰＸ）、４…Ａ／Ｄ変換器、５…デジタルフィルタ処理部、７…ノック判定部、８…マイコン、９…エンジン制御用のＣＰＵ、１１…信号生成回路、ＳＮ１，ＳＮ２…ノックセンサ、ｆｉｌｔ１〜ｆｉｌｔ３…ノック信号用フィルタ、ｆｉｌｔ４，ｆｉｌｔ５…ノイズ用フィルタ
Claims (8)
- 内燃機関に取り付けられたノックセンサの信号（以下、ノックセンサ信号という）から、それぞれ異なる周波数帯の信号成分を抽出する複数のフィルタ手段と、
前記複数のフィルタ手段の出力結果を用いてノッキングの有無を判定するノック判定手段とを備え、
更に、前記複数のフィルタ手段は、通過域が、ノッキングの発生を表す前記ノックセンサ信号の特定の周波数（以下、ノック周波数という）を含む周波数帯に設定された第１種フィルタ手段と、通過域が、前記ノック周波数を含まない周波数帯に設定された第２種フィルタ手段とからなり、前記ノック判定手段は、前記第１種フィルタ手段の出力結果と前記第２種フィルタ手段の出力結果との比から、前記ノッキングの有無を判定するようになっているノッキング検出装置であって、
前記第２種フィルタ手段の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きが、前記第１種フィルタ手段の遮断周波数におけるフィルタ特性の傾きよりも急峻になっていること、を特徴とするノッキング検出装置。 - 請求項１に記載のノッキング検出装置において、
前記複数のフィルタ手段は、前記ノックセンサ信号を一定のサンプリング間隔毎にＡ／Ｄ変換して得られたデータに対してデジタルフィルタ処理を行うデジタルフィルタであること、
を特徴とするノッキング検出装置。 - 請求項１又は請求項２に記載のノッキング検出装置において、
前記第２種フィルタ手段のフィルタ次数を前記第１種フィルタ手段のフィルタ次数よりも高くすることで、前記第２種フィルタ手段の遮断周波数におけるフィルタ特性が前記第１種フィルタ手段の遮断周波数におけるフィルタ特性よりも急峻に設定されていること、
を特徴とするノッキング検出装置。 - 請求項１又は請求項２に記載のノッキング検出装置において、
前記第２種フィルタ手段のＱ値を前記第１種フィルタ手段のＱ値よりも高くすることで、前記第２種フィルタ手段の遮断周波数におけるフィルタ特性が前記第１種フィルタ手段の遮断周波数におけるフィルタ特性よりも急峻に設定されていること、
を特徴とするノッキング検出装置。 - 請求項２に記載のノッキング検出装置において、
前記複数のフィルタ手段はＩＩＲフィルタであると共に、
前記第２種フィルタ手段がチェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、及び連立チェビシェフ特性のうちの何れかのフィルタであり、前記第１種フィルタ手段がバターワース特性のフィルタであること、
を特徴とするノッキング検出装置。 - 請求項２に記載のノッキング検出装置において、
前記複数のフィルタ手段はＩＩＲフィルタであると共に、
前記第２種フィルタ手段が連立チェビシェフ特性のフィルタであり、前記第１種フィルタ手段がバターワース特性又は逆チェビシェフ特性のフィルタであること、
を特徴とするノッキング検出装置。 - 請求項２に記載のノッキング検出装置において、
前記第２種フィルタ手段がＩＩＲフィルタであり、前記第１種フィルタ手段がＦＩＲフィルタであること、
を特徴とするノッキング検出装置。 - 請求項１ないし請求項７の何れか１項に記載のノッキング検出装置において、
前記第１種フィルタ手段の通過域は、複数のノック周波数を含む周波数帯に設定されていること、
を特徴とするノッキング検出装置。
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