JP4342520B2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に関し、特に、ノッキングの有無に応じて点火時期を制御する技術に関する。

従来より、ノッキング（ノック）の有無を判定する様々な方法が提案されている。たとえば、内燃機関より検出される振動の強度が、ノック判定値より大きいか否かによりノッキングの発生を判定する技術がある。特開２００３−２１０３２号公報（特許文献１）に記載の内燃機関のノック制御装置は、内燃機関のノッキングを検出するためのノックセンサと、ノックセンサにより検出される出力信号を統計処理する統計処理部と、統計処理部による処理結果に基づいてノッキングの発生を判定する第１の仮判定部と、ノックセンサにより検出される出力信号の波形形状に基づいてノッキングの発生を判定する第２の仮判定部と、第１の仮判定部によるノック仮判定と第２の仮判定部によるノック仮判定との結果に基づいて最終的にノッキングの発生を判定する最終ノック判定部とを含む。最終ノック判定部は、第１の仮判定部と第２の仮判定部との両方がノッキングが発生したと判定したときに最終的にノッキングが発生したと判定する。第１の仮判定部では、ノックセンサにより検出される出力信号の最大値と、統計処理部による処理結果に基づいて算出されるノック判定レベルとを比較することにより、ノッキングが発生したか否かが判定される。ノック判定値は、ノッキングの発生頻度に基づいて、設定値ΔＶをノック判定値から減算した値や、「１」より大きな値Ａと設定値ΔＶとの積をノック判定レベルに加算した値に補正される。

この公報に記載のノック制御装置によると、統計処理プログラムによるノック仮判定と、波形形状プログラムによるノック仮判定とを用いて、それぞれの仮判定にてノッキングが発生したと判定された場合にのみ、最終的にノッキングが発生したと判定される。これにより、統計処理プログラムや波形形状プログラムのみを用いたノック判定ではノッキングの誤検出をしていた出力信号に対しても精度良くノッキングの発生を判定することができる。
特開２００３−２１０３２号公報

しかしながら、特開２００３−２１０３２号公報に記載のノック制御装置のように、ノッキングの発生頻度に応じて補正されるノック判定レベル（判定値）を用いてノッキングの有無を判定するようにした場合であっても、常にノッキングの有無を精度よく判定できるとは限らない。たとえば内燃機関の始動時等において、判定値の初期値が内燃機関で発生する振動の強度と大きく異なっていれば、判定値が補正されるまでの間はノッキングの有無を精度よく判定できない場合があり得る。ノッキングの有無を精度よく判定できない間は、必要以上に点火時期が遅角されたり進角されたりする。そのため、点火時期を適切に制御することができない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、点火時期を適切に制御することができる内燃機関の点火時期制御装置を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置は、内燃機関で発生する振動の強度を検知するための検知手段と、内燃機関で発生する振動の強度に基づいて、ノッキングに起因する振動の強度に関するノック強度を算出するための算出手段と、ノック強度と予め定められた判定値とを比較した結果に基づいて、内燃機関の点火時期を制御するための制御手段と、ノッキングの発生頻度に基づいて、判定値を補正するための補正手段と、内燃機関で発生する振動の強度と判定値との差が予め定められた値よりも大きい場合、判定値を、内燃機関で発生する振動の強度に応じて定められる値に設定するための設定手段とを含む。

第１の発明によると、内燃機関で発生する振動の強度に基づいて、ノッキングに起因する振動の強度に関するノック強度が算出される。このノック強度と予め定められた判定値とを比較した結果に基づいて、内燃機関の点火時期が制御される。たとえば、ノック強度が予め定められた判定値より大きい場合、ノッキングが発生したと判定して、点火時期が遅角される。ノック強度が予め定められた判定値より小さい場合、ノッキングが発生していないと判定して、点火時期が進角される。ところで、たとえばノックセンサの出力値のばらつきや劣化などにより、内燃機関で同じ振動が生じた場合であっても、ノックセンサにより検出される強度が変化し、算出されるノック強度が変化し得る。この場合、内燃機関の初期状態において適切に制御されていた点火時期が、不適切になり得る。そのため、たとえばノッキングの発生頻度が高いといえる場合においては、点火時期の遅角制御が行なわれる頻度が高くなるように、内燃機関で発生する振動の状態に応じて判定値を補正する必要がある。そこで、ノッキングの発生頻度に基づいて判定値が補正される。たとえば、ノッキングの発生頻度が予め定められた頻度より高い場合は、判定値が小さくなるように補正される。そのため、点火時期の遅角制御をより多く行なうことができる。逆に、ノッキングの発生頻度が予め定められた頻度より低い場合、判定値が大きくなるように補正される。そのため、点火時期の進角制御をより多く行なうことができる。これにより、ノッキングの発生頻度に基づいて判定値を補正し、点火時期を適切に制御することができる。しかしながら、内燃機関で発生する振動の強度に対して判定値が過大であったり過小であったりした場合、最終的には点火時期を適切に制御することができるような適正値に判定値が補正するまで時間がかかる。内燃機関で発生する振動の強度に対して判定値が過大であれば、判定値がノック強度よりも大きい状態が続き、ノッキングが発生しているにも関わらずノッキングが発生していないと判定されて、点火時期が進角され得る。判定値が、内燃機関で発生する振動の強度に対して過小であれば、判定値がノック強度よりも小さい状態が続き、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発生していると判定されて、点火時期が遅角され得る。いずれの場合においても、本来行なうべき方向とは逆の方向に点火時期が制御され得るため、ノッキングが過剰に発生したり、内燃機関の出力が不足したりし得る。そこで、内燃機関で発生する振動の強度と判定値との差が予め定められた値よりも大きい場合、判定値が、内燃機関で発生する振動の強度に応じて定められる値に設定される。たとえば、判定値が、内燃機関で発生する振動の強度の最大値に予め定められた値を加算した値に設定される。これにより、判定値を実際に内燃機関において発生する振動の強度に近づけることができる。そのため、ノッキングが発生しているにも関わらずノッキングが発生していないと判定されて点火時期が進角されたり、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発生したと判定されて点火時期が遅角されたりすることを抑制することができる。その結果、点火時期を適切に制御することができる内燃機関の点火時期制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置においては、第１の発明の構成に加え、設定手段は、内燃機関で発生する振動の強度のうちの最大値と判定値との差が予め定められた値よりも大きい場合、判定値を、内燃機関で発生する振動の強度に応じて定められる値に設定するための手段を含む。

第２の発明によると、内燃機関で発生する振動の強度のうちの最大値と判定値との差が予め定められた値よりも大きい場合、判定値が、内燃機関で発生する振動の強度に応じて定められる値に設定される。これにより、ノッキングにより発生した振動の強度である可能性が高い、強度の最大値に対して判定値が過大もしくは過小であるといえる場合に、判定値を実際に内燃機関において発生する振動の強度に近づけることができる。そのため、ノッキングが発生しているにも関わらずノッキングが発生していないと判定されて点火時期が進角されたり、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発生したと判定されて点火時期が遅角されたりすることを抑制することができる。

第３の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置においては、第２の発明の構成に加え、設定手段は、判定値を、内燃機関で発生する振動の強度のうちの最大値に予め定められた値を加算した値に設定するための手段を含む。

第３の発明によると、判定値が、内燃機関で発生する振動の強度のうちの最大値に予め定められた値を加算した値に設定される。これにより、判定値を、ノッキングにより発生した振動の強度である可能性が高い、強度の最大値に近づけることができる。そのため、ノッキングが発生しているにも関わらずノッキングが発生していないと判定されて点火時期が進角されたり、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発生したと判定されて点火時期が遅角されたりすることを抑制することができる。

第４の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置は、内燃機関で発生する振動の強度を検知するための検知手段と、内燃機関で発生する振動の強度に基づいて、ノッキングに起因する振動の強度に関するノック強度を算出するための算出手段と、ノック強度と予め定められた判定値とを比較した結果に基づいて、内燃機関の点火時期を制御するための制御手段と、ノッキングの発生頻度に基づいて、判定値を補正するための補正手段とを含む。補正手段は、内燃機関で発生する振動の強度と判定値との差が予め定められた値よりも大きい場合、小さい場合に比べて、より大きく判定値を補正するための手段を含む。

第４の発明によると、内燃機関で発生する振動の強度に基づいて、ノッキングに起因する振動の強度に関するノック強度が算出される。このノック強度と予め定められた判定値とを比較した結果に基づいて、内燃機関の点火時期が制御される。たとえば、ノック強度が予め定められた判定値より大きい場合、ノッキングが発生したと判定して、点火時期が遅角される。ノック強度が予め定められた判定値より小さい場合、ノッキングが発生していないと判定して、点火時期が進角される。ところで、たとえばノックセンサの出力値のばらつきや劣化などにより、内燃機関で同じ振動が生じた場合であっても、ノックセンサにより検出される強度が変化し、算出されるノック強度が変化し得る。この場合、内燃機関の初期状態において適切に制御されていた点火時期が、不適切になり得る。そのため、たとえばノッキングの発生頻度が高いといえる場合においては、点火時期の遅角制御が行なわれる頻度が高くなるように、内燃機関で発生する振動の状態に応じて判定値を補正する必要がある。そこで、ノッキングの発生頻度に基づいて判定値が補正される。たとえば、ノッキングの発生頻度が予め定められた頻度より高い場合は、判定値が小さくなるように補正される。そのため、点火時期の遅角制御をより多く行なうことができる。逆に、ノッキングの発生頻度が予め定められた頻度より低い場合、判定値が大きくなるように補正される。そのため、点火時期の進角制御をより多く行なうことができる。これにより、ノッキングの発生頻度に基づいて判定値を補正し、点火時期を適切に制御することができる。しかしながら、内燃機関で発生する振動の強度に対して判定値が過大であったり過小であったりした場合、最終的には点火時期を適切に制御することができるような適正値に判定値が補正されるまで時間がかかる。内燃機関で発生する振動の強度に対して判定値が過大であれば、判定値がノック強度よりも大きい状態が続き、ノッキングが発生しているにも関わらずノッキングが発生していないと判定されて、点火時期が進角され得る。判定値が、内燃機関で発生する振動の強度に対して過小であれば、判定値がノック強度よりも小さい状態が続き、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発生していると判定されて、点火時期が遅角され得る。いずれの場合においても、本来行なうべき方向とは逆の方向に点火時期が制御され得るため、ノッキングが過剰に発生したり、内燃機関の出力が不足したりし得る。そこで、内燃機関で発生する振動の強度と判定値との差が予め定められた値よりも大きい場合、小さい場合に比べて、より大きく判定値が補正される。これにより、判定値を実際に内燃機関において発生する振動の強度に速やかに近づけることができる。そのため、ノッキングが発生しているにも関わらずノッキングが発生していないと判定されて点火時期が進角されたり、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発生したと判定されて点火時期が遅角されたりすることを抑制することができる。その結果、点火時期を適切に制御することができる内燃機関の点火時期制御装置を提供することができる。

第５の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置においては、第４の発明の構成に加え、補正手段は、内燃機関で発生する振動の強度のうちの最大値と判定値との差が予め定められた値よりも大きい場合、小さい場合に比べて、より大きく判定値を補正するための手段を含む。

第５の発明によると、内燃機関で発生する振動の強度のうちの最大値と判定値との差が予め定められた値よりも大きい場合、小さい場合に比べて、より大きく判定値が補正される。これにより、ノッキングにより発生した振動の強度である可能性が高い、強度の最大値に対して判定値が過大もしくは過小であるといえる場合に、判定値を実際に内燃機関において発生する振動の強度に速やかに近づけることができる。そのため、ノッキングが発生しているにも関わらずノッキングが発生していないと判定されて点火時期が進角されたり、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発生したと判定されて点火時期が遅角されたりすることを抑制することができる。

第６の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置においては、第５の発明の構成に加え、補正手段は、内燃機関で発生する振動の強度のうちの最大値と判定値との差が大きいほど、より大きく判定値を補正するための手段を含む。

第６の発明によると、内燃機関で発生する振動の強度のうちの最大値と判定値との差が大きいほど、より大きく判定値が補正される。これにより、ノッキングにより発生した振動の強度である可能性が高い、強度の最大値に対して判定値が過大もしくは過小であるといえる場合において、点火時期を適切に制御することができるような適正値に判定値が補正されるまで時間がかかることを抑制することができる。そのため、ノッキングが発生しているにも関わらずノッキングが発生していないと判定されて点火時期が進角されたり、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発生したと判定されて点火時期が遅角されたりすることを抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る点火時期制御装置を搭載した車両のエンジン１００について説明する。このエンジン１００には複数の気筒が設けられる。本実施の形態に係る点火時期制御装置は、たとえばエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００が実行するプログラムにより実現される。

エンジン１００は、エアクリーナ１０２から吸入された空気とインジェクタ１０４から噴射される燃料との混合気を、燃焼室内で点火プラグ１０６により点火して燃焼させる内燃機関である。点火時期は、出力トルクが最大になるＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque）になるように制御されるが、ノッキングが発生した場合など、エンジン１００の運転状態に応じて遅角されたり、進角されたりする。

混合気が燃焼すると、燃焼圧によりピストン１０８が押し下げられ、クランクシャフト１１０が回転する。燃焼後の混合気（排気ガス）は、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。エンジン１００に吸入される空気の量は、スロットルバルブ１１４により調整される。

エンジン１００は、エンジンＥＣＵ２００により制御される。エンジンＥＣＵ２００には、ノックセンサ３００と、水温センサ３０２と、タイミングロータ３０４に対向して設けられたクランクポジションセンサ３０６と、スロットル開度センサ３０８と、車速センサ３１０と、イグニッションスイッチ３１２と、エアフローメータ３１４とが接続されている。

ノックセンサ３００は、エンジン１００のシリンダブロックに設けられる。ノックセンサ３００は、圧電素子により構成されている。ノックセンサ３００は、エンジン１００の振動により電圧を発生する。電圧の大きさは、振動の大きさと対応した大きさとなる。ノックセンサ３００は、電圧を表わす信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。水温センサ３０２は、エンジン１００のウォータージャケット内の冷却水の温度を検出し、検出結果を表わす信号を、エンジンＥＣＵ２００に送信する。

タイミングロータ３０４は、クランクシャフト１１０に設けられており、クランクシャフト１１０と共に回転する。タイミングロータ３０４の外周には、予め定められた間隔で複数の突起が設けられている。クランクポジションセンサ３０６は、タイミングロータ３０４の突起に対向して設けられている。タイミングロータ３０４が回転すると、タイミングロータ３０４の突起と、クランクポジションセンサ３０６とのエアギャップが変化するため、クランクポジションセンサ３０６のコイル部を通過する磁束が増減し、コイル部に起電力が発生する。クランクポジションセンサ３０６は、起電力を表わす信号を、エンジンＥＣＵ２００に送信する。エンジンＥＣＵ２００は、クランクポジションセンサ３０６から送信された信号に基づいて、クランク角およびクランクシャフト１１０の回転数を検出する。

スロットル開度センサ３０８は、スロットル開度を検出し、検出結果を表わす信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。車速センサ３１０は、車輪（図示せず）の回転数を検出し、検出結果を表わす信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。エンジンＥＣＵ２００は、車輪の回転数から、車速を算出する。イグニッションスイッチ３１２は、エンジン１００を始動させる際に、運転者によりオン操作される。エアフローメータ３１４は、エンジン１００に吸入される空気量を検出し、検出結果を表わす信号をエンジンＥＣＵ２００に送信する。

エンジンＥＣＵ２００は、電源である補機バッテリ３２０から供給された電力により作動する。エンジンＥＣＵ２００は、各センサおよびイグニッションスイッチ３１２から送信された信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）２０４に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて演算処理を行ない、エンジン１００が所望の運転状態となるように、機器類を制御する。

本実施の形態において、エンジンＥＣＵ２００は、ノックセンサ３００から送信された信号およびクランク角に基づいて、予め定められたノック検出ゲート（予め定められた第１クランク角から予め定められた第２クランク角までの区間）におけるエンジン１００の振動の波形（以下、振動波形と記載する）を検出し、検出された振動波形に基づいて、エンジン１００にノッキングが発生したか否かを判定する。本実施の形態におけるノック検出ゲートは、燃焼行程において上死点（０度）から９０度までである。なお、ノック検出ゲートはこれに限らない。

ノッキングが発生した場合、エンジン１００には、図２において実線で示す周波数付近の周波数の振動が発生する。ノッキングに起因して発生する振動の周波数は一定ではなく、所定の帯域幅を有する。そのため、本実施の形態においては、図２に示すように、第１の周波数帯Ａ、第２の周波数帯Ｂおよび第３の周波数帯Ｃに含まれる振動を検出する。なお、図２におけるＣＡは、クランク角（Crank Angle）を示す。なお、ノッキングに起因して発生する振動の周波数帯は３つに限られない。

図３を参照して、エンジンＥＣＵ２００についてさらに説明する。エンジンＥＣＵ２００は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部４００と、バンドパスフィルタ（１）４１０と、バンドパスフィルタ（２）４２０と、バンドパスフィルタ（３）４３０と、積算部４５０とを含む。

Ａ／Ｄ変換部４００は、ノックセンサ３００から送信されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。バンドパスフィルタ（１）４１０は、ノックセンサ３００から送信された信号のうち、第１の周波数帯Ａの信号のみを通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ（１）４１０により、ノックセンサ３００が検出した振動から、第１の周波数帯Ａの振動のみが抽出される。

バンドパスフィルタ（２）４２０は、ノックセンサ３００から送信された信号のうち、第２の周波数帯Ｂの信号のみを通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ（２）４２０により、ノックセンサ３００が検出した振動から、第２の周波数帯Ｂの振動のみが抽出される。

バンドパスフィルタ（３）４３０は、ノックセンサ３００から送信された信号のうち、第３の周波数帯Ｃの信号のみを通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ（３）４３０により、ノックセンサ３００が検出した振動から、第３の周波数帯Ｃの振動のみが抽出される。

積算部４５０は、バンドパスフィルタ（１）４１０〜バンドパスフィルタ（３）４３０により選別された信号、すなわち振動の強度を、クランク角度で５度分づつ積算する。以下、積算された値を積算値と表わす。積算値の算出は、周波数帯ごとに行なわれる。この積算値の算出により、各周波数帯における振動波形が検出される。

さらに、算出された第１の周波数帯Ａ〜第３の周波数帯Ｃの積算値は、クランク角度に対応して加算される。すなわち、第１の周波数帯Ａ〜第３の周波数帯Ｃの振動波形が合成される。

これにより、図４に示すように、エンジン１００の振動波形が検出される。すなわち、第１の周波数帯Ａ〜第３の周波数帯Ｃの合成波形が、エンジン１００の振動波形として用いられる。

検出された振動波形は、図５に示すようにエンジンＥＣＵ２００のＲＯＭ２０２に記憶されたノック波形モデルと比較される。ノック波形モデルは、エンジン１００にノッキングが発生した場合の振動波形のモデルとして予め作成される。

ノック波形モデルにおいて、振動の強度は０〜１の無次元数として表され、振動の強度はクランク角と一義的には対応していない。すなわち、本実施の形態のノック波形モデルにおいては、振動の強度のピーク値以降、クランク角が大きくなるにつれ振動の強度が低減することが定められているが、振動の強度がピーク値となるクランク角は定められていない。

本実施の形態におけるノック波形モデルは、ノッキングにより発生した振動の強度のピーク値以降の振動に対応している。なお、ノッキングに起因した振動の立ち上がり以降の振動に対応したノック波形モデルを記憶してもよい。

ノック波形モデルは、実験などにより、強制的にノッキングを発生させた場合におけるエンジン１００の振動波形を検出し、この振動波形に基づいて予め作成されて記憶される。

ノック波形モデルは、エンジン１００の寸法やノックセンサ３００の出力値が、寸法公差やノックセンサ３００の出力値の公差の中央値であるエンジン１００（以下、特性中央エンジンと記載する）を用いて作成される。すなわち、ノック波形モデルは、特性中央エンジンに強制的にノッキングを発生させた場合における振動波形である。なお、ノック波形モデルを作成する方法は、これに限られず、その他、シミュレーションにより作成してもよい。

検出された波形とノック波形モデルとの比較においては、図６に示すように、正規化された波形とノック波形モデルとが比較される。ここで、正規化とは、たとえば、検出された振動波形における積算値の最大値で各積算値を除算することにより、振動の強度を０〜１の無次元数で表わすことである。なお、正規化の方法はこれに限らない。

本実施の形態において、エンジンＥＣＵ２００は、正規化された振動波形とノック波形モデルとの偏差に関する値である相関係数Ｋを算出する。正規化後の振動波形において振動の強度が最大になるタイミングとノック波形モデルにおいて振動の強度が最大になるタイミングとを一致させた状態で、正規化後の振動波形とノック波形モデルとの偏差の絶対値（ズレ量）をクランク角ごと（５度ごと）に算出することにより、相関係数Ｋが算出される。

正規化後の振動波形とノック波形モデルとのクランク角ごとの偏差の絶対値をΔＳ（Ｉ）（Ｉは自然数）とし、ノック波形モデルにおける振動の強度をクランク角で積分した値（ノック波形モデルの面積）をＳとおくと、相関係数Ｋは、Ｋ＝（Ｓ−ΣΔＳ（Ｉ））／Ｓという方程式により算出される。ここで、ΣΔＳ（Ｉ）は、上死点から９０度までのΔＳ（Ｉ）の総和である。本実施の形態において、相関係数Ｋは、振動波形の形状がノック波形モデルの形状に近いほど、大きな値として算出される。したがって、振動波形にノッキング以外の要因による振動の波形が含まれた場合、相関係数Ｋは小さく算出される。なお、相関係数Ｋの算出方法はこれに限らない。

さらに、エンジンＥＣＵ２００は、積算値の最大値（ピーク値）に基づいて、ノック強度Ｎを算出する。積算値の最大値をＰとし、エンジン１００にノッキングが発生していない状態におけるエンジン１００の振動の強度を表わす値をＢＧＬ（Back Ground Level）とおくと、ノック強度Ｎは、Ｎ＝Ｐ／ＢＧＬという方程式で算出される。なお、ノック強度Ｎを算出する際の積算値の最大値Ｐは対数変換される。また、ノック強度Ｎの算出方法はこれに限らない。

ＢＧＬは、後述する強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度分布において、標準偏差σと係数（たとえば「１」）との積を、中央値Ｖ（５０）から減算した値として算出される。なお、ＢＧＬの算出方法はこれに限らず、ＢＧＬをＲＯＭ２０２に記憶しておくようにしてもよい。

本実施の形態において、エンジンＥＣＵ２００は、算出されたノック強度ＮとＳＲＡＭ２０４に記憶された判定値Ｖ（ＫＸ）とを比較し、さらに検出された波形と記憶されたノック波形モデルとを比較して、エンジン１００にノッキングが発生したか否かを１点火サイクルごとに判定する。

図７に示すように、判定値Ｖ（ＫＸ）は、エンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＫＬとをパラメータとした運転状態により区分される領域毎に、マップとして記憶される。本実施の形態においては、低回転（ＮＥ＜ＮＥ（１））、中回転（ＮＥ（１）≦ＮＥ＜ＮＥ（２））、高回転（ＮＥ（２）≦ＮＥ）、低負荷（ＫＬ＜ＫＬ（１））、中負荷（ＫＬ（１）≦ＫＬ＜ＫＬ（２））、高負荷（ＫＬ（２）≦ＫＬ）で区分することにより、気筒毎に９つの領域が設けられる。なお、領域の数はこれに限らない。また、エンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量ＫＬ以外のパラメータを用いて領域を区分するようにしてもよい。

エンジン１００もしくは車両の出荷時において、ＲＯＭ２０２に記憶される判定値Ｖ（ＫＸ）（出荷時における判定値Ｖ（ＫＸ）の初期値）には、予め実験などにより定められる値が用いられる。ところが、ノックセンサ３００の出力値のばらつきや劣化などにより、エンジン１００で同じ振動が生じた場合であっても、検出される強度が変化し得る。この場合、判定値Ｖ（ＫＸ）を補正し、実際に検出される強度に応じた判定値Ｖ（ＫＸ）を用いてノッキングが発生したか否かを判定する必要がある。

そこで、本実施の形態においては、強度Ｖを対数変換した値である強度値ＬＯＧ（Ｖ）と、各強度値ＬＯＧ（Ｖ）が検出された頻度（回数、確率ともいう）との関係を示す頻度分布に基づいて、ノック判定レベルＶ（ＫＤ）が算出される。

エンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＫＬとをパラメータとする領域ごとに強度値ＬＯＧ（Ｖ）が算出される。強度値ＬＯＧ（Ｖ）を算出するために用いられる強度Ｖは、予め定められたクランク角の間における強度のピーク値（５度ごとの積算値のピーク値）である。算出される強度ＬＯＧ（Ｖ）に基づいて、強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度を最小値から累積して５０％になる中央値Ｖ（５０）が算出される。また、中央値Ｖ（５０）以下の強度値ＬＯＧ（Ｖ）における標準偏差σが算出される。たとえば、本実施の形態においては、複数（たとえば２００サイクル）の強度値ＬＯＧ（Ｖ）に基づいて算出される中央値および標準偏差と近似した中央値Ｖ（５０）および標準偏差σが、以下の算出方法により１点火サイクルごとに算出される。

今回検出された強度値ＬＯＧ（Ｖ）が前回算出された中央値Ｖ（５０）よりも大きい場合、前回算出された中央値Ｖ（５０）に予め定められた値Ｃ（１）を加算した値が、今回の中央値Ｖ（５０）として算出される。逆に、今回検出された強度値ＬＯＧ（Ｖ）が前回算出された中央値Ｖ（５０）よりも小さい場合、前回算出された中央値Ｖ（５０）から予め定められた値Ｃ（２）（たとえばＣ（２）はＣ（１）と同じ値）を減算した値が、今回の中央値Ｖ（５０）として算出される。

今回検出された強度値ＬＯＧ（Ｖ）が、前回算出された中央値Ｖ（５０）よりも小さく、かつ前回算出された中央値Ｖ（５０）から前回算出された標準偏差σを減算した値よりも大きい場合、前回算出された標準偏差σから予め定められた値Ｃ（３）を２倍した値を減算した値が、今回の標準偏差σとして算出される。逆に、今回検出された強度値ＬＯＧ（Ｖ）が、前回算出された中央値Ｖ（５０）よりも大きい場合、または前回算出された中央値Ｖ（５０）から前回算出された標準偏差σを減算した値よりも小さい場合、前回算出された標準偏差σに予め定められた値Ｃ（４）（たとえばＣ（４）はＣ（３）と同じ値）を加算した値が、今回の標準偏差σとして算出される。なお、中央値Ｖ（５０）および標準偏差σの算出方法はこれに限定されない。また、中央値Ｖ（５０）および標準偏差σの初期値は、予め設定された値であってもよいし、「０」であってもよい。

中央値Ｖ（５０）および標準偏差σを用いて、ノック判定レベルＶ（ＫＤ）が算出される。図８に示すように、中央値Ｖ（５０）に係数Ｕ（１）（Ｕ（１）は定数で、たとえばＵ（１）＝３）と標準偏差σとの積を加算した値が、ノック判定レベルＶ（ＫＤ）となる。なお、ノック判定レベルＶ（ＫＤ）の算出方法はこれに限らない。ノック判定レベルＶ（ＫＤ）よりも大きい強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度が、ノッキングが発生した頻度として判定され、ノッキングが発生した頻度に基づいて判定値Ｖ（ＫＸ）が補正される。強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度分布は上述した領域毎に作成され、各領域の判定値Ｖ（ＫＸ）が補正される。

係数Ｕ（１）は、実験などより得られたデータや知見から求められた係数である。Ｕ（１）＝３とした場合のノック判定レベルＶ（ＫＤ）よりも大きい強度値ＬＯＧ（Ｖ）が、実際にノッキングが発生した点火サイクルにおける強度値ＬＯＧ（Ｖ）と略一致する。なお、係数Ｕ（１）に「３」以外の値を用いるようにしてもよい。

強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度分布においては、エンジン１００においてノッキングが発生していなければ、図９に示すように正規分布となり、強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）とノック判定レベルＶ（ＫＤ）とが一致する。一方、ノッキングが発生することにより、検出される強度Ｖが大きくなり、大きい強度値ＬＯＧ（Ｖ）が算出されると、図１０に示すように、ノック判定レベルＶ（ＫＤ）よりも最大値Ｖ（ＭＡＸ）が大きくなる。

さらにノッキングが発生する頻度が大きくなると、図１１に示すように最大値Ｖ（ＭＡＸ）はさらに大きくなる。このとき、頻度分布における中央値Ｖ（５０）および標準偏差σは、最大値Ｖ（ＭＡＸ）とともに大きくなる。そのため、ノック判定レベルＶ（ＫＤ）が大きくなる。

ノック判定レベルＶ（ＫＤ）よりも小さい強度値ＬＯＧ（Ｖ）は、ノッキングが発生したサイクルにおける強度値ＬＯＧ（Ｖ）とは判定されないため、ノック判定レベルＶ（ＫＤ）が大きくなると、それだけ、ノッキングが発生していても、ノッキングが発生していないと判定される頻度が高くなる。

そこで、本実施の形態においては、図１２で示すように、破線で囲まれる領域内の強度値ＬＯＧ（Ｖ）を用いることで、しきい値Ｖ（１）よりも大きい強度値ＬＯＧ（Ｖ）を除外して中央値Ｖ（５０）および標準偏差σが算出される。図１２は、算出された強度値ＬＯＧ（Ｖ）を、その強度値ＬＯＧ（Ｖ）が得られたサイクルにおける相関係数Ｋごとにプロットした図である。

しきい値Ｖ（１）は、強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度分布の中央値に、中央値以下の強度値ＬＯＧ（Ｖ）における標準偏差と係数Ｕ（２）（Ｕ（２）は定数で、たとえばＵ（２）＝３）との積を加算した値である。

しきい値Ｖ（１）より小さい強度値ＬＯＧ（Ｖ）のみを抽出して中央値Ｖ（５０）および標準偏差σを算出することにより、中央値Ｖ（５０）および標準偏差σが過大にならず、安定した値となる。これにより、ノック判定レベルＶ（ＫＤ）が過大になることを抑制することができる。そのため、ノッキングが発生していても、ノッキングが発生していないと判定される頻度が高くなることを抑制することができる。

なお、中央値Ｖ（５０）および標準偏差σを算出するために用いられる強度値ＬＯＧ（Ｖ）の抽出方法は、これに限らない。たとえば、前述のしきい値Ｖ（１）よりも小さい強度値ＬＯＧ（Ｖ）のうち、相関係数Ｋがしきい値Ｋ（１）より大きい点火サイクルにおいて算出された強度値ＬＯＧ（Ｖ）を抽出するようにしてもよい。

図１３を参照して、本実施の形態に係る点火時期制御装置であるエンジンＥＣＵ２００が、ノッキングが発生したか否かを１点火サイクルごとに判定して点火時期を制御するために実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、エンジンＥＣＵ２００は、クランクポジションセンサ３０６から送信された信号に基づいて、エンジン回転数ＮＥを検出するとともに、エアフローメータ３１４から送信された信号に基づいて、吸入空気量ＫＬを検出する。

Ｓ１０２にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノックセンサ３００から送信された信号に基づいて、エンジン１００の振動の強度を検出する。振動の強度は、ノックセンサ３００の出力電圧値で表される。なお、ノックセンサ３００の出力電圧値と対応した値で振動の強度を表してもよい。強度の検出は、燃焼行程において上死点から９０度（クランク角で９０度）までの間で行なわれる。

Ｓ１０４にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノックセンサ３００の出力電圧値（振動の強度を表わす値）を、クランク角で５度ごとに（５度分だけ）積算した値（積算値）を算出する。積算値の算出は、第１の周波数帯Ａ〜第３の周波数帯Ｃの振動ごとに行なわれる。さらに第１の周波数帯Ａ〜第３の周波数帯Ｃの積算値が、クランク角度に対応して加算されて、エンジン１００の振動波形が検出される。

Ｓ１０６にて、エンジンＥＣＵ２００は、第１の周波数帯Ａ〜第３の周波数帯Ｃの合成波形（エンジン１００の振動波形）における積算値のうち、最も大きい積算値（ピーク値Ｐ）を算出する。

Ｓ１０８にて、エンジンＥＣＵ２００は、エンジン１００の振動波形を正規化する。ここで、正規化とは、算出されたピーク値で、各積算値を除算することにより、振動の強度を０〜１の無次元数で表わすことをいう。

Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ２００は、正規化された振動波形とノック波形モデルとの偏差に関する値である相関係数Ｋを算出する。Ｓ１１２にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノック強度Ｎを算出する。

Ｓ１１４にて、エンジンＥＣＵ２００は、相関係数Ｋが予め定められた値よりも大きく、かつノック強度Ｎが判定値Ｖ（ＫＸ）よりも大きいか否かを判別する。相関係数Ｋが予め定められた値よりも大きく、かつノック強度Ｎが判定値Ｖ（ＫＸ）よりも大きい場合（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６に移される。そうでない場合（Ｓ１１４にてＮＯ）、処理はＳ１２０に移される。

Ｓ１１６にて、エンジンＥＣＵ２００は、エンジン１００にノッキングが発生したと判定する。Ｓ１１８にて、エンジンＥＣＵ２００は、点火時期を遅角する。Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ２００は、エンジン１００にノッキングが発生していないと判定する。Ｓ１２２にて、エンジンＥＣＵ２００は、点火時期を進角する。

図１４および図１５を参照して、本実施の形態に係る点火時期制御装置であるエンジンＥＣＵ２００が、エンジン１０００の始動時において、判定値Ｖ（ＫＸ）を設定するために実行するプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノックセンサ３００から送信された信号に基づいて検出される強度Ｖから、強度値ＬＯＧ（Ｖ）を算出する。ここで、強度Ｖは、予め定められたクランク角の間におけるピーク値（５度ごとの積算値のピーク値）である。

Ｓ２０２にて、エンジンＥＣＵ２００は、強度値ＬＯＧ（Ｖ）が前述のしきい値Ｖ（１）より小さいか否かを判別する。強度値ＬＯＧ（Ｖ）が前述のしきい値Ｖ（１）より小さい場合（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、処理はＳ２０４に移される。そうでない場合（Ｓ２０２にてＮＯ）、処理はＳ２００に戻される。

Ｓ２０４にて、エンジンＥＣＵ２００は、抽出された強度値ＬＯＧ（Ｖ）について、中央値Ｖ（５０）および標準偏差σを算出する。なお、中央値Ｖ（５０）および標準偏差σを算出は、Ｎ（Ｎは自然数で、たとえばＮ＝２００）サイクル分の強度値ＬＯＧ（Ｖ）が抽出されるごとに算出するようにしてもよい。

Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ２００は、現在の判定値Ｖ（ＫＸ）と強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）との差の絶対値を算出する。

Ｓ３０２にて、エンジンＥＣＵ２００は、現在の判定値Ｖ（ＫＸ）と強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）との差の絶対値が、標準偏差σと係数Ｕ（３）（Ｕ（３）は定数で、たとえばＵ（３）＝３）との積よりも大きいか否かを判別する。現在の判定値Ｖ（ＫＸ）と強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）との差の絶対値が、標準偏差σと係数Ｕ（３）との積よりも大きい場合（Ｓ３０２にてＹＥＳ）、処理はＳ３０４に移される。そうでない場合（Ｓ３０２にてＮＯ）、処理はＳ３０６に移される。なお、標準偏差σと係数Ｕ（３）との積の代わりに、その他、予め定められた値を用いるようにしてもよい。

Ｓ３０４にて、エンジンＥＣＵ２００は、強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）に標準偏差σと係数Ｕ（３）との積を加算した値を、判定値Ｖ（ＫＸ）に設定する。

Ｓ３０６にて、エンジンＥＣＵ２００は、中央値Ｖ（５０）および標準偏差σに基づいて、ノック判定レベルＶ（ＫＤ）を算出する。

Ｓ３０８にて、エンジンＥＣＵ２００は、抽出された強度値ＬＯＧ（Ｖ）のうちの、ノック判定レベルＶ（ＫＤ）よりも大きい強度値ＬＯＧ（Ｖ）の割合を、ノック占有率ＫＣとしてカウントする。

Ｓ３１０にて、エンジンＥＣＵ２００は、前回判定値Ｖ（ＫＸ）が補正されてからＮサイクル分の強度値ＬＯＧ（Ｖ）が抽出されているか否かを判別する。Ｎサイクル分の強度値ＬＯＧ（Ｖ）が抽出されている場合（Ｓ３１０にてＹＥＳ）、処理はＳ３１２に移される。そうでない場合（Ｓ３１０にてＮＯ）、処理はＳ３００に戻される。

Ｓ３１２にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノック占有率ＫＣがしきい値ＫＣ（０）よりも大きいか否かを判定する。ノック占有率ＫＣがしきい値ＫＣ（０）よりも大きい場合（Ｓ３１２にてＹＥＳ）、処理はＳ３１４に移される。そうでない場合（Ｓ３１２にてＮＯ）、処理はＳ３１６に移される。

Ｓ３１４にて、エンジンＥＣＵ２００は、判定値Ｖ（ＫＸ）を、予め定められた補正量だけ小さくする。Ｓ３１６にて、エンジンＥＣＵ２００は、判定値Ｖ（ＫＸ）を、予め定められた補正量だけ大きくする。

Ｓ３１８にて、エンジンＥＣＵ２００は、判定値Ｖ（ＫＸ）を、ＳＲＡＭ２０４に記憶する。その後、この処理は終了する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る点火時期制御装置であるエンジンＥＣＵ２００の動作について説明する。

エンジン１００の運転中において、クランクポジションセンサ３０６から送信された信号に基づいて、エンジン回転数ＮＥが検出されるとともに、エアフローメータ３１４から送信された信号に基づいて、吸入空気量ＫＬが検出される（Ｓ１００）。また、ノックセンサ３００から送信された信号に基づいて、エンジン１００の振動の強度が検出される（Ｓ１０２）。

燃焼行程における上死点から９０度までの間において、５度ごとの積算値が第１の周波数帯Ａから第３の周波数帯Ｃの振動ごとに算出される（Ｓ１０４）。算出された第１の周波数帯Ａ〜第３の周波数帯Ｃの積算値がクランク角度に対応して加算され、前述した図４に示すようなエンジン１００の振動波形が検出される。

５度ごとの積算値により振動波形を検出することにより、振動の強度が細かく変化する複雑な形状の振動波形が検出されることを抑制することができる。そのため、検出された振動波形とノック波形モデルとの比較を容易にすることができる。

算出された積算値に基づいて、第１の周波数帯Ａ〜第３の周波数帯Ｃの合成波形（エンジン１００の振動波形）における積算値のピーク値Ｐが算出される（Ｓ１０６）。

算出されたピーク値Ｐでエンジン１００の振動波形における積算値が除算されて、振動波形が正規化される（Ｓ１０８）。正規化により、振動波形における振動の強度が０〜１の無次元数で表される。これにより、振動の強度に関係なく検出された振動波形とノック波形モデルとの比較を行なうことができる。そのため、振動の強度に対応した多数のノック波形モデルを記憶しておく必要がなく、ノック波形モデルの作成を容易にすることができる。

正規化後の振動波形において振動の強度が最大になるタイミングとノック波形モデルにおいて振動の強度が最大になるタイミングとを一致させ（図６参照）、この状態で、正規化後の振動波形とノック波形モデルとのクランク角ごとの偏差の絶対値ΔＳ（Ｉ）が算出される。このΔＳ（Ｉ）の総和ΣΔＳ（Ｉ）およびノック波形モデルにおいて振動の強度をクランク角で積分した値Ｓに基づいて、Ｋ＝（Ｓ−ΣΔＳ（Ｉ））／Ｓにより相関係数Ｋが算出される（Ｓ１１０）。これにより、検出された振動波形とノック波形モデルとの一致度合を数値化して客観的に判定することができる。また、振動波形とノック波形モデルとを比較することで、振動の減衰傾向など、振動の挙動からノッキング時の振動であるか否かを分析することができる。

さらに、ピーク値Ｐ（ピーク値Ｐを対数変換した値）をＢＧＬで除算することにより、ノック強度Ｎが算出される（Ｓ１１２）。これにより、振動の強度に基づいて、エンジン１００の振動がノッキングに起因した振動であるか否かをより詳細に分析することができる。

相関係数Ｋが予め定められた値よりも大きく、かつノック強度Ｎが判定値Ｖ（ＫＸ）よりも大きい場合（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、ノッキングが発生したと判定され（Ｓ１１６）、点火時期が遅角される（Ｓ１１８）。これにより、ノッキングの発生が抑制される。相関係数Ｋが予め定められた値よりも大きく、かつノック強度Ｎが判定値Ｖ（ＫＸ）よりも大きい状態ではない場合（Ｓ１１４にてＮＯ）、ノッキングが発生していないと判定され（Ｓ１２０）、点火時期が進角される（Ｓ１２２）。このようにして、ノック強度Ｎと判定値Ｖ（ＫＸ）とを比較することにより１点火サイクルごとにノッキングが発生したか否かが判定され、点火時期が遅角されたり、進角されたりする。

ところで、ノックセンサ３００の出力値のばらつきや劣化などにより、エンジン１００で同じ振動が生じた場合であっても、検出される強度が変化し得る。この場合、判定値Ｖ（ＫＸ）を補正し、実際に検出される強度に応じた判定値Ｖ（ＫＸ）を用いてノッキングが発生したか否かを判定する必要がある。

そこで、本実施の形態に係る点火時期制御装置であるエンジンＥＣＵ２００においては、強度値ＬＯＧ（Ｖ）が算出される（Ｓ２００）。算出された強度値ＬＯＧ（Ｖ）が、前述のしきい値Ｖ（１）より小さい場合（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、中央値Ｖ（５０）および標準偏差σが算出される（Ｓ２０４）。

現在の判定値Ｖ（ＫＸ）と強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）との差の絶対値が、標準偏差σと係数Ｕ（３）との積以下である場合（Ｓ３０２にてＮＯ）、中央値Ｖ（５０）および標準偏差σに基づいて、ノック判定レベルＶ（ＫＤ）が算出される（Ｓ３０６）。判定レベルＶ（ＫＤ）よりも大きい強度値ＬＯＧ（Ｖ）の割合が、ノック占有率ＫＣとしてカウントされる（Ｓ３０８）。前回判定値Ｖ（ＫＸ）を補正してからＮサイクル分の強度値ＬＯＧ（Ｖ）が抽出されており（Ｓ３１０にＹＥＳ）、ノック占有率ＫＣがしきい値ＫＣ（０）よりも大きい場合（Ｓ３１２にてＹＥＳ）、点火時期の遅角制御（Ｓ１１８）が行なわれる頻度が高くなるように判定値Ｖ（ＫＸ）が小さくされる（Ｓ３１４）。ノック占有率ＫＣがしきい値ＫＣ（０）よりも小さい場合（Ｓ３１２にてＮＯ）、点火時期の進角制御（Ｓ１２２）が行なわれる頻度が高くなるように判定値Ｖ（ＫＸ）が大きくされる（Ｓ３１６）。これにより、１点火サイクルごとのノッキング判定における判定値Ｖ（ＫＸ）を適切に補正し、点火時期を適切に制御することができる。

ところが、図１５において一点鎖線で示すように、現時点での判定値Ｖ（ＫＸ）が、エンジン１００において発生している振動の強度に対して過大であれば、判定値Ｖ（ＫＸ）が算出されるノック強度Ｎに対して大きい状態が続き、ノッキングが発生していないと判定されて（Ｓ１２０）、点火時期が進角される（Ｓ１２２）頻度が多くなる。

この場合、実際には、ノッキングの発生頻度が高くなるため、強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度分布を用いた判定値Ｖ（ＫＸ）の補正により、強度値Ｖ（ＫＸ）が小さくされ（Ｓ３１４）、最終的には点火時期を適切に制御することができるような適正値に判定値Ｖ（ＫＸ）が収束する。しかしながら、適正値に収束するまでは、ノッキングが発生している場合であっても点火時期が進角され得る。

また、図１５において二点鎖線で示すように、現時点での判定値Ｖ（ＫＸ）が、エンジン１００において発生している振動の強度に対して過小であれば、判定値Ｖ（ＫＸ）が算出されるノック強度Ｎに対して小さい状態が続き、ノッキングが発生していると判定されて（Ｓ１１６）、点火時期が遅角される（Ｓ１１８）頻度が多くなる。

この場合、実際には、ノッキングの発生頻度が低くなるため、強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度分布を用いた判定値Ｖ（ＫＸ）の補正により、強度値Ｖ（ＫＸ）が大きくされ（Ｓ３１６）、最終的には点火時期を適切に制御することができるような適正値に判定値Ｖ（ＫＸ）が収束する。しかしながら、適正値に収束するまでは、ノッキングが発生していない場合であっても点火時期が遅角され得る。

いずれの場合においても、本来行なうべき方向とは逆の方向に点火時期が制御され得るため、ノッキングが過剰に発生したり、エンジン１００の出力が不足したりし得る。そこで、現在の判定値Ｖ（ＫＸ）と強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）との差の絶対値が、標準偏差σと係数Ｕ（３）との積より大きく（Ｓ３０２にてＹＥＳ）、判定値Ｖ（ＫＸ）が、過大もしくは過小であるといえる場合、強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）に標準偏差σと係数Ｕ（３）との積を加算した値が判定値Ｖ（ＫＸ）に設定される（Ｓ３０４）。

これにより、判定値Ｖ（ＫＸ）を実際の強度値ＬＯＧ（Ｖ）の大きさに近づけることができる。そのため、ノッキングが発生しているにも関わらずノッキングが発生していないと判定されて点火時期が進角されたり、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発生したと判定されて点火時期が遅角されたりすることを抑制することができる。その結果、点火時期を適切に制御することができる。

以上のように、本実施の形態に係る点火時期制御装置であるエンジンＥＣＵによれば、現在の判定値Ｖ（ＫＸ）と強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）との差の絶対値が、標準偏差σと係数Ｕ（３）との積より大きい場合、強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）に標準偏差σと係数Ｕ（３）との積を加算した値が判定値Ｖ（ＫＸ）に設定される。これにより、判定値Ｖ（ＫＸ）がエンジンで発生する振動の強度に対して過大であったり、過小であったりすることを抑制することができる。そのため、ノッキングが発生しているにも関わらずノッキングが発生していないと判定されて点火時期が進角されたり、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発生したと判定されて点火時期が遅角されたりすることを抑制することができる。その結果、点火時期を適切に制御することができる。

なお、アイドル状態等、ノッキングが発生し得ない運転状態において、現在の判定値Ｖ（ＫＸ）と強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）との差の絶対値が、標準偏差σと係数Ｕ（３）との積より大きい場合に、強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）に標準偏差σと係数Ｕ（３）との積を加算した値を判定値Ｖ（ＫＸ）に設定するようにしてもよい。

また、強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）に標準偏差σと係数Ｕ（３）との積を加算した値の代わりに、強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）もしくは予め定められた値等を判定値Ｖ（ＫＸ）に設定するようにしてもよい。

さらに、現在の判定値Ｖ（ＫＸ）と強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）との差の絶対値が、標準偏差σと係数Ｕ（３）との積より大きい場合に、判定値Ｖ（ＫＸ）の補正量を大きくするようにしてもよい。この場合、現在の判定値Ｖ（ＫＸ）と強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）との差の絶対値が大きいほど、補正量を大きくするようにしてもよい。さらに、補正により現在の判定値Ｖ（ＫＸ）と強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）との差の絶対値が小さくなるにつれ、補正量が小さくなるようにしてもよい。

さらに、強度値ＬＯＧ（Ｖ）の最大値Ｖ（ＭＡＸ）の代わりに、その他、強度値ＬＯＧ（Ｖ）から得られる（算出される）値と判定値Ｖ（ＫＸ）との差の絶対値がしきい値よりも大きい場合に、判定値Ｖ（ＫＸ）を予め定められた値に設定したり、補正量を大きくしたりするようにしてもよい。

さらに、図１６に示すように、ノイズによる振動の強度が大きい場合は、ノッキング時の積算値の最大値とノイズによる積算値の最大値との差が小さく、ノック強度Ｎからはノッキングとノイズとを区別し難くなるおそれがある。そのため、積算値のピーク値Ｐの代わりに、図１７に示すように、振動波形における積算値の総合計（ノック検出ゲートにおけるノックセンサ３００の出力電圧値をすべて積算した値）を用いてノック強度Ｎを算出するようにしてもよい。すなわち、振動波形における積算値の総合計をＢＧＬにより除算して、ノック強度Ｎを算出するようにしてもよい。

図１７に示すように、ノイズによる振動の発生期間は、ノッキングによる振動の発生期間よりも短いので、ノッキングとノイズとでは、積算値の総合計は大きく異なり得る。したがって、積算値の総合計に基づいてノック強度Ｎを算出することにより、ノッキング時に算出されるノック強度Ｎと、ノイズにより算出されるノック強度Ｎとの差を大きくすることができる。これにより、ノッキングによる振動とノイズによる振動とを明確に区別することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る点火時期制御装置であるエンジンＥＣＵにより制御されるエンジンを示す概略構成図である。 ノッキング時にエンジンで発生する振動の周波数帯を示す図である。 図１のエンジンＥＣＵを示す制御ブロック図である。 エンジンの振動波形を示す図である。 エンジンＥＣＵのＲＯＭに記憶されたノック波形モデルを示す図である。 振動波形とノック波形モデルとを比較した図である。 エンジンＥＣＵのＲＯＭもしくはＳＲＡＭに記憶された判定値Ｖ（ＫＸ）のマップを示す図である。 強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度分布を示す図（その１）である。 強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度分布を示す図（その２）である。 強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度分布を示す図（その３）である。 強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度分布を示す図（その４）である。 強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度分布を作成するために用いられる強度値ＬＯＧ（Ｖ）を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る点火時期制御装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャート（その１）である。 本発明の第１の実施の形態に係る点火時期制御装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。 強度値ＬＯＧ（Ｖ）の頻度分布と判定値Ｖ（ＫＸ）とを示す図である。 ノッキング時の積算値とノイズによる積算値とを示す図（その１）である。 ノッキング時の積算値とノイズによる積算値とを示す図（その２）である。

符号の説明

１００ エンジン、１０４ インジェクタ、１０６ 点火プラグ、１１０ クランクシャフト、１１６ 吸気バルブ、１１８ 排気バルブ、１２０ ポンプ、２００ エンジンＥＣＵ、２０２ ＲＯＭ、２０４ ＳＲＡＭ、３００ ノックセンサ、３０２ 水温センサ、３０４ タイミングロータ、３０６ クランクポジションセンサ、３０８ スロットル開度センサ、３１４ エアフローメータ、３２０ 補機バッテリ。

Claims (6)

1. 内燃機関の点火時期制御装置であって、
   前記内燃機関で発生する振動の強度を検知するための検知手段と、
   前記内燃機関で発生する振動の強度に基づいて、ノッキングに起因する振動の強度に関するノック強度を算出するための算出手段と、
   前記ノック強度と予め定められた判定値とを比較した結果に基づいて、前記内燃機関の点火時期を制御するための制御手段と、
   ノッキングの発生頻度に基づいて、前記判定値を補正するための補正手段と、
   前記内燃機関で発生する振動の強度と前記判定値との差が予め定められた値よりも大きい場合、前記判定値を、前記内燃機関で発生する振動の強度に応じて定められる値に設定するための設定手段とを含む、内燃機関の点火時期制御装置。
2. 前記設定手段は、前記内燃機関で発生する振動の強度のうちの最大値と前記判定値との差が前記予め定められた値よりも大きい場合、前記判定値を、前記内燃機関で発生する振動の強度に応じて定められる値に設定するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
3. 前記設定手段は、前記判定値を、前記内燃機関で発生する振動の強度のうちの最大値に前記予め定められた値を加算した値に設定するための手段を含む、請求項２に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
4. 内燃機関の点火時期制御装置であって、
   前記内燃機関で発生する振動の強度を検知するための検知手段と、
   前記内燃機関で発生する振動の強度に基づいて、ノッキングに起因する振動の強度に関するノック強度を算出するための算出手段と、
   前記ノック強度と予め定められた判定値とを比較した結果に基づいて、前記内燃機関の点火時期を制御するための制御手段と、
   ノッキングの発生頻度に基づいて、前記判定値を補正するための補正手段とを含み、
   前記補正手段は、前記内燃機関で発生する振動の強度と前記判定値との差が予め定められた値よりも大きい場合、小さい場合に比べて、より大きく前記判定値を補正するための手段を含む、内燃機関の点火時期制御装置。
5. 前記補正手段は、前記内燃機関で発生する振動の強度のうちの最大値と前記判定値との差が前記予め定められた値よりも大きい場合、小さい場合に比べて、より大きく前記判定値を補正するための手段を含む、請求項４に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
6. 前記補正手段は、前記内燃機関で発生する振動の強度のうちの最大値と前記判定値との差が大きいほど、より大きく前記判定値を補正するための手段を含む、請求項５に記載の内燃機関の点火時期制御装置。

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