JP4905329B2 - 内燃機関のノッキング判定装置およびノッキング判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のノッキング判定装置およびノッキング判定方法に関し、特に、内燃機関の振動の波形に基づいてノッキングが発生したか否かを判定する技術に関する。

従来より、内燃機関において発生するノッキング（ノック）を検出する様々な方法が提案されている。たとえば、内燃機関の振動の強度がしきい値よりも高いとノッキングが発生したと判定する技術がある。ところが、ノッキングが発生していなくても、たとえば吸気バルブや排気バルブが閉じる際に発生する振動などのノイズの強度がしきい値よりも高い場合がある。この場合、ノッキングが発生していないにもかかわらず、ノッキングが発生したと誤判定し得る。そこで、振動が発生するクランク角や減衰率など、強度以外の特性も考慮するために振動の波形に基づいてノッキングの有無を判定する技術が提案されている。

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。第２の仮判定部は、ノックセンサにより出力される出力信号が所定値以上となる判定期間と、判定期間中に検出される出力信号の最大値とに基づいてノックの発生を仮判定する。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。
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、ノックセンサにより出力される出力信号が所定値以上となる判定期間と、判定期間中に検出される出力信号の最大値とに基づいてノッキングの発生を仮判定すると、内燃機関においてノッキングとは異なる要因により大きな強度の振動が定常的に発生した場合に誤判定し得る。たとえば、吸気バルブが閉じる際に発生する振動が定常的に検出された場合、常にノッキングが発生していると誤判定され得る。

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、ノッキングの有無を精度よく判定することができる内燃機関のノッキング判定装置およびノッキング判定方法を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置は、クランク角を検出するための手段と、内燃機関の振動の強度を検出するための手段と、検出された強度に基づいて、クランク角についての予め定められた領域における振動の波形を検出するための手段と、波形における振動の強度を積算した積算値を算出するための算出手段と、点火サイクル間での積算値の差を算出するための手段と、点火サイクル間での積算値の差が予め定められた差よりも小さいか否かを判定するための判定手段と、点火サイクル間での積算値の差が予め定められた差よりも小さい場合、ノッキングが発生していないと判定するための手段と、点火サイクル間での積算値の差が予め定められた差以上である場合、ノッキングが発生したと判定するためのノッキング判定手段とを備える。第５の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第１の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の要件を備える。

この構成によると、クランク角および内燃機関の振動の強度が検出される。検出された強度に基づいて、クランク角についての予め定められた領域における振動の波形が検出される。この波形における振動の強度を積算した積算値が算出される。ノッキングが発生すると、点火サイクル間での積算値の差が大きくなる。ノッキングは、突発的に発生するからである。したがって、点火サイクル間での積算値の差が予め定められた差以上である場合、ノッキングが発生したと判定される。一方、点火サイクル間での積算値の差が予め定められた差よりも小さい場合、ノッキングが発生した可能性は小さい。この場合、ノッキングが発生していないと判定される。これにより、ノッキングとは異なる要因により大きな強度の振動が定常的に発生した場合、たとえば、吸気バルブが閉じる際に発生する振動が定常的に検出された場合に、ノッキングが発生していないと正しく判定することができる。そのため、ノッキングの有無を精度よく判定することができる内燃機関のノッキング判定装置もしくはノッキング判定方法を提供することができる。

第２の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置においては、第１の発明の構成に加え、ノッキング判定手段は、点火サイクル間での積算値の差が予め定められた差以上であり、かつ積算値が判定値よりも大きい場合、ノッキングが発生したと判定するための手段を含む。点火サイクル間での積算値の差が予め定められた差よりも小さい場合、波形における強度が小さくなるように波形を補正するための補正手段と、補正された波形における振動の強度を積算した積算値を算出するための手段と、補正された波形の積算値に応じて判定値を設定するための手段とをさらに備える。第６の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第２の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の要件を備える。

この構成によると、点火サイクル間での積算値の差が予め定められた差以上であり、かつ積算値が判定値よりも大きい場合、ノッキングが発生したと判定される。これにより、ノッキングの有無をより精度よく判定することができる。点火サイクル間での積算値の差が予め定められた差よりも小さい場合、波形における強度が小さくなるように波形が補正される。これにより、ノッキングとは異なる要因による振動の強度、たとえば、吸気バルブが閉じる際に発生する振動の強度の影響を、検出された波形において小さくすることができる。そのため、内燃機関において定常的に発生し、かつ強度が小さい振動の波形を得ることができる。この波形における振動の強度を積算した積算値に応じて判定値が設定される。これにより、内燃機関において定常的に発生し、かつ強度が小さい振動に基づいた判定値を得ることができる。この判定値と積算値とを比較することにより、ノッキングの有無を精度よく判定することができる。

第３の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置においては、第２の発明の構成に加え、補正手段は、波形において強度が小さくなるように、かつ各クランク角における強度が正値になるように、波形を補正するための手段を含む。第７の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第３の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の要件を備える。

この構成によると、波形において強度が小さくなるように、かつ各クランク角における強度が正値になるように、波形が補正される。これにより、内燃機関の駆動により必然的に発生する振動の強度を残すように波形を補正することができる。

第４の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、算出手段は、波形における振動の強度を予め定められた領域分積算した第１の積算値を算出するための手段を含む。ノッキング判定装置は、予め定められた領域を複数に分割した領域毎に波形における振動の強度を積算した第２の積算値を算出するための手段と、第２の積算値の点火サイクル間の変化量を検出するための手段と、第２の積算値の変化量がより大きい領域を予め定められた数だけ特定するための手段と、特定された領域を基準にして定められる探索領域内で、隣接するクランク角における強度に比べて大きい強度を有するクランク角を特定するための手段と、内燃機関の振動の波形の基準として定められる波形モデルにおいて強度が最大になるタイミングを、特定されたクランク角に一致させた状態で、波形モデルの形状および検出された波形の形状の差が小さいほど大きくなるように係数を算出するための手段とをさらに備える。判定手段は、係数が予め定められた係数よりも大きい場合、点火サイクル間での第１の積算値の差が予め定められた差よりも小さいか否かを判定するための手段を含む。第８の発明に係る内燃機関のノッキング判定方法は、第４の発明に係る内燃機関のノッキング判定装置と同様の要件を備える。

この構成によると、波形における振動の強度を予め定められた領域分積算した第１の積算値が算出される。第１の積算値の他、予め定められた領域を複数に分割した領域毎に波形における振動の強度を積算した第２の積算値が算出される。ノッキングが発生した場合、点火サイクル間での第２の積算値の変化量が大きくなり得る。そこで、予め定められた領域を複数に分割した領域のうち、第２の積算値の変化量がより大きい領域が予め定められた数だけ特定される。これにより、ノッキングが発生した可能性がある領域を特定することができる。特定された領域を基準にして定められる探索領域内で、隣接するクランク角における強度に比べて大きい強度を有するクランク角が特定される。内燃機関の振動の波形の基準として定められる波形モデルにおいて強度が最大になるタイミングを、特定されたクランク角に一致させた状態で、波形モデルの形状および検出された波形の形状の差が小さいほど大きくなるように係数が算出される。これにより、検出された波形の形状がノッキングによる波形の形状に類似しているか否かを係数を用いて判定することができる。係数が大きい場合、ノッキングが発生した可能性がある。しかしながら、係数を用いた場合であっても、ノッキングによる波形の形状とノッキングとは異なる要因による波形の形状とを区別し難い運転状態がある。そこで、係数が予め定められた係数よりも大きい場合、突発的に発生するノッキングによる振動の波形であるか、ノッキングとは異なる要因により定常的に発生する振動の波形であるかを判定するために、点火サイクル間での第１の積算値の差が予め定められた差よりも小さいか否かが判定される。これにより、ノッキングの有無を精度よく判定することができる。

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ノッキング判定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ノッキング判定装置は、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。なお、エンジンＥＣＵ２００により実行されるプログラムをＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に記録して市場に流通させてもよい。

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。吸気バルブ１１６が開いた際に燃焼室に混合気が導入される。排気バルブ１１８が開いた際に燃焼室から排気ガスが排出される。

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、図２に示すように、エンジン１００には、周波数帯Ａ〜Ｃに含まれるの周波数の振動が発生する。そこで、本実施の形態においては、周波数帯Ａ〜Ｃを含む広域の周波数帯Ｄにおける振動が検出される。

図３に示すように、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４１０と、積算部４２０とを含む。

Ａ／Ｄ変換部４００は、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４１０は、ノックセンサ３００から送信された信号のうち、周波数帯Ｄの信号のみを通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ４１０により、ノックセンサ３００が検出した振動から、周波数帯Ｄの振動のみが抽出される。

積算部４２０は、バンドパスフィルタ４１０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度分づつ積算した積算値（以下、５度積算値とも記載する）を算出する。５度積算値の算出は、周波数帯ごとに行なわれる。これにより、図４に示すように、周波数帯Ｄの振動波形が検出される。

本実施の形態においては、振動波形の形状に基づいて算出される相関係数Ｋおよび振動波形の強度に基づいて算出されるノック強度Ｎを用いて、ノッキングが発生したか否かが１点火毎に判定される。たとえば、相関係数Ｋがしきい値Ｋ（１）以上であり、かつノック強度Ｎが判定値ＶＪ以上であると、ノッキングが発生したと判定される。

図５に示すように、判定値ＶＪ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ＶＪ（出荷時における判定値ＶＪ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ＶＪを補正し、実際に検出される強度に応じた判定値ＶＪ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、予め定められた点火サイクル毎、たとえば２００点火サイクル毎に、判定値ＶＪが補正される。

図６を参照して、エンジンＥＣＵ２００の機能について説明する。なお、以下に説明する機能はソフトウェアにより実現するようにしてもよく、ハードウェアにより実現するようにしてもよい。

エンジンＥＣＵ２００は、クランク角検出部５００と、強度検出部５０２と、波形検出部５０４と、１５度積算値算出部５１０と、第１変化量算出部５１２と、領域特定部５１４と、クランク角特定部５１６と、相関係数算出部５１８と、９０度積算値算出部５２０と、算出部６００と、判定部６０２と、フィードバック補正部７００とを備える。

クランク角検出部５００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、クランク角を検出する。

強度検出部５０２は、ノックセンサ３００から送信された信号に基づいて、ノック検出ゲートにおける振動の強度を検出する。振動の強度は、クランク角に対応させて検出される。また、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。

波形検出部５０４は、振動の強度をクランク角で５度分づつ積算することにより、ノック検出ゲートにおける振動波形を検出する。

１５度積算値算出部５１０は、図７に示すように、ノック検出ゲートを６等分した領域ごとに、クランク角で１５度分だけ強度（３つの５度積算値）を積算した１５度積算値を算出する。１５度積算値は、複数の点火サイクルごとに算出される。なお、領域の数は６つに限らず、その他、複数であればいくつでもよい。

第１変化量算出部５１２は、ノック検出ゲートを６等分した領域ごとに、点火サイクル間の１５度積算値の変化量ΔＶ（１）〜ΔＶ（６）を算出する。今回の点火サイクルの１５度積算値と前回（１つ前）の点火サイクルの１５度積算値との差より、図７において斜線で示す１５度積算値の変化量ΔＶ（１）〜ΔＶ（６）が算出される。すなわち、今回の点火サイクルの１５度積算値ｌｐｋｋｎｋから前回の点火サイクルの１５度積算値ｌｐｋｋｎｋを減算することにより変化量が算出される。

なお、５度積算値の点火サイクル間での変化量を検出するようにしてもよい。クランク角で１度ごとに強度の変化量を検出するようにしてもよい。また、今回の点火サイクルの１５度積算値と、指数平滑法と呼ばれる平滑化手法を用いて過去の１５度積算値から算出される演算値、すなわち１５度積算値が平滑化された演算値との差より、１５度積算値の変化量ΔＶ（１）〜ΔＶ（６）を検出するようにしてもよい。

演算値（平滑化された１５度積算値）ＶＮは、下記の式（１）を用いて算出される。下記の式（１）において、ＶＮ（ｉ）は、今回の点火サイクルにおいて算出される演算値ＶＮを示す。ＶＮ（ｉ−１）は、前回の点火サイクルにおいて算出された演算値ＶＮを示す。Ｖ１５（ｉ−１）は、前回の点火サイクルにおける１５度積算値を示す。Ｚは定数である。

ＶＮ（ｉ）＝ＶＮ（ｉ−１）＋Ｚ×（Ｖ１５（ｉ−１）−ＶＮ（ｉ−１））…（１）
演算値ＶＮは、複数のクランク角の領域ごとに算出される。

領域特定部５１４は、６つの領域のうち、１５度積算値の変化量がより大きいクランク角の領域を特定する。本実施の形態においては、１５度積算値の変化量がより大きい領域が２つ特定される。

クランク角特定部５１６は、図８に示すように、特定された領域と同じ領域に定められた探索領域内において、隣接するクランク角の強度に比べて大きく、かつそのような強度の中で最大の強度のクランク角を特定する。すなわち、強度がピークになるクランク角が特定される。なお、図９に示すように、１５度積算値の変化量がより大きい領域として特定された領域を含み、かつ特定された領域よりも広い領域を探索領域として定めるようにしてもよい。

相関係数算出部５１８は、振動波形がノック波形モデルに類似する度合を表わす（振動波形の形状とノック波形モデルの形状との差を表わす）相関係数Ｋを算出する。図１０に示すように、強度がピークになるクランク角以降のクランク角の範囲において、検出された振動波形とノック波形モデルとを比較することにより、相関係数Ｋが算出される。

ノック波形モデルは、ノッキングが発生した場合のエンジン１００の振動波形の基準として定められる。本実施の形態において、ノック波形モデルの強度は、振動波形と比較する度に設定される。より具体的には、ノック波形モデルにおける強度の最大値が、振動波形において、隣接する強度に比べて大きい強度（強度のピーク値）と同じになるように設定される。

一方、最大値以外の強度は、エンジン回転数ＮＥおよびエンジン１００の負荷に応じて設定される。より具体的には、隣接するクランク角における強度の減衰率が、エンジン回転数ＮＥおよびエンジン１００の負荷をパラメータに有するマップに従って設定される。

たとえば、２５％の減衰率で、クランク角で２０度分の強度を設定する場合、図１１に示すように、２５％ずつ強度が減少する。なお、ノック波形モデルの強度を設定する方法はこれに限らない。

振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度との差の絶対値（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。なお、５度以外のクランク角ごとに振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度との差の絶対値を算出するようにしてもよい。

振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度とのクランク角ごとの差の絶対値をΔＳ（Ｉ）（Ｉは自然数）とおく。図１２において斜線で示すように、ノック波形モデルの振動の強度を合計した値、すなわち、ノック波形モデルの面積をＳとおく。相関係数Ｋは、下記の式（２）を用いて算出される。

Ｋ＝（Ｓ−ΣΔＳ（Ｉ））／Ｓ・・・（２）
ΣΔＳ（Ｉ）は、ΔＳ（Ｉ）の総和である。なお、相関係数Ｋの算出方法はこれに限らない。

９０度積算値算出部５２０は、図１３において斜線で示すように、振動波形における強度（５度積算値）を合計した９０度積算値ｌｐｋｋｎｋを算出する。

算出部６００は、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋを用いて、ノック強度Ｎを算出する。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）と表わす。ノック強度Ｎは、下記の式（３）を用いて算出される。

Ｎ＝ｌｐｋｋｎｋ／ＢＧＬ・・・（３）
なお、ノック強度Ｎの算出方法はこれに限らない。ノック強度Ｎを算出する際、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの対数変換値が用いられる。ＢＧＬは、各９０度積算値ｌｐｋｋｎｋが検出された頻度（回数、確率ともいう）を表わす頻度分布において、標準偏差σと係数（たとえば「１」）との積を、中央値ＶＭＥＤ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。また、頻度分布を作成する際、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの対数変換値が用いられる。

判定部６０２は、相関係数Ｋおよびノック強度Ｎを用いて、ノッキングが発生したか否かが１点火毎に判定する。相関係数Ｋがしきい値Ｋ（１）以上であり、かつノック強度Ｎが判定値ＶＪ以上であると、ノッキングが発生したと判定される。もしそうでないと、ノッキングが発生していないと判定される。

フィードバック補正部７００は、相関係数判定部７０２と、第１ノッキング判定部７０４と、第２変化量算出部７０６と、変化量判定部７０８と、第２ノッキング判定部７１０と、波形補正部７１２と、９０度積算値算出部７１４と、頻度分布作成部７１６と、９０度積算値判定部７１８と、第３ノッキング判定部７２０と、補正部７２２とを備える。

相関係数判定部７０２は、相関係数Ｋがしきい値Ｋ（２）以上であるか否かを判定する。たとえば、しきい値Ｋ（２）は、前述したしきい値Ｋ（１）よりも小さい値である。

第１ノッキング判定部７０４は、相関係数Ｋがしきい値Ｋ（２）以上である場合、ノッキングが発生した可能性があると判定する。一方、相関係数Ｋがしきい値Ｋ（２）よりも小さい場合、第１ノッキング判定部７０４は、振動波形に、ノッキングとは異なる要因により発生する振動（ノイズ）のみが含まれると判定する。すなわち、ノッキングが発生していないと判定される。

第２変化量算出部７０６は、相関係数Ｋがしきい値Ｋ（２）以上である場合、点火サイクル間の９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量を算出する。今回の点火サイクルの９０度積算値ｌｐｋｋｎｋと前回（１つ前）の点火サイクルの９０度積算値ｌｐｋｋｎｋとの差より、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量が算出される。すなわち、今回の点火サイクルの９０度積算値ｌｐｋｋｎｋから前回の点火サイクルの９０度積算値ｌｐｋｋｎｋを減算することにより変化量が算出される。

変化量判定部７０８は、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量がしきい値Δｋｎｋ以上であるか否かを判定する。しきい値Δｋｎｋは、たとえば、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量の頻度分布における標準偏差と係数との積である。なお、しきい値デルタｋｎｋはこれに限らない。

第２ノッキング判定部７１０は、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量がしきい値Δｋｎｋ以上である場合、ノッキングが発生した可能性があると判定する。一方、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量がしきい値Δｋｎｋより小さい場合、第２ノッキング判定部７１０は、振動波形に、ノッキングとは異なる要因により発生する振動（ノイズ）のみが含まれると判定する。すなわち、ノッキングが発生していないと判定される。

波形補正部７１２は、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量がしきい値Δｋｎｋより小さい場合、振動波形における強度が小さくなるように、振動波形を補正する。図１４に示すように、検出された振動波形において、隣接するクランク角の強度に比べて大きく、かつそのような強度の中で最大の強度のクランク角の前後Ｘ度の範囲で、振動波形が補正される。

なお、各クランク角における強度が正値になるように振動波形を補正するようにしてもよい。すなわち、補正後の強度が下限値以上になるように補正を制限してもよい。たとえば、隣接するクランク角の強度に比べて大きく、かつそのような強度の中で最大の強度（強度のピーク）の３分の１が下限値に定められる。振動波形における強度の最小値と正の係数との積を下限値に定めるようにしてもよい。なお、下限値はこれに限らない。

図１５に示すように、吸気バルブ１１６もしくは排気バルブ１１８が閉じるクランク角の前後Ｙ度の範囲内にいて、隣接するクランク角の強度に比べて大きく、かつそのような強度の中で最大の強度のクランク角を基準にして、振動波形を補正するようにしてもよい。

９０度積算値算出部７１４は、補正された振動波形の９０度積算値ｌｐｋｋｎｋを算出する。

頻度分布作成部７１６は、図１６に示すように、各点火サイクルにおいて算出された９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの頻度分布を作成する。振動波形が補正された場合には、補正前の振動波形の９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの代わりに、補正後の振動波形の９０度積算値ｌｐｋｋｎｋが用いられる。頻度分布を作成する際には、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの対数変換値が用いられる。

頻度分布においては、図１６に示すように、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの中央値ＶＭＥＤおよび標準偏差σが算出される。本実施の形態においては、複数（たとえば２００サイクル）の９０度積算値ｌｐｋｋｎｋ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ＶＭＥＤ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。

今回算出された９０度積算値ｌｐｋｋｎｋが前回算出された中央値ＶＭＥＤよりも大きい場合、前回算出された中央値ＶＭＥＤに予め定められた値Ｃ（１）を加算した値が、今回の中央値ＶＭＥＤとして算出される。逆に、今回算出された９０度積算値ｌｐｋｋｎｋが前回算出された中央値ＶＭＥＤよりも小さい場合、前回算出された中央値ＶＭＥＤ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ＶＭＥＤとして算出される。

今回算出された９０度積算値ｌｐｋｋｎｋが、前回算出された中央値ＶＭＥＤよりも小さく、かつ前回算出された中央値ＶＭＥＤ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、今回算出された９０度積算値ｌｐｋｋｎｋが、前回算出された中央値ＶＭＥＤよりも大きい場合、または前回算出された中央値ＶＭＥＤ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ＶＭＥＤ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ＶＭＥＤ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ＶＭＥＤおよび標準偏差σを用いて、ノック判定レベルＶＫＤが算出される。図１６に示すように、中央値ＶＭＥＤに係数Ｕ（Ｕは定数で、たとえばＵ＝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ＶＫＤとなる。なお、ノック判定レベルＶＫＤの算出方法はこれに限らない。

係数Ｕ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＝３とした場合のノック判定レベルＶＫＤよりも大きい９０度積算値ｌｐｋｋｎｋが、実際にノッキングが発生した点火サイクルにおける９０度積算値ｌｐｋｋｎｋと略一致する。なお、係数Ｕに「３」以外の値を用いるようにしてもよい。

９０度積算値判定部７１８は、各点火サイクルにおいて算出された９０度積算値ｌｐｋｋｎｋがノック判定レベルＶＫＤ以上であるか否かを判定する。

第３ノッキング判定部７２０は、ノック判定レベルＶＫＤ以上の９０度積算値ｌｐｋｋｎｋが得られた点火サイクルにおいて、ノッキングが発生したと判定する。ノック判定レベルＶＫＤよりも大きい９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの割合（頻度）は、ノック占有率ＫＣとしてカウントされる。たとえば、２００点火サイクル分の９０積算値ｌｐｋｋｎｋのうち、ノック判定レベルＶＫＤよりも大きい９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの割合（頻度）が、ノック占有率ＫＣとしてカウントされる。

また、第３ノッキング判定部７２０は、ノック判定レベルＶＫＤよりも小さい９０度積算値ｌｐｋｋｎｋが得られた点火サイクルにおいて、ノッキングが発生していないと判定する。すなわち、振動波形にはノイズのみが含まれると判定される。

補正部７２２は、ノック占有率ＫＣがしきい値ＫＣ（０）以上である場合、予め定められた補正量Ａ（１）だけ小さくなるように、判定値ＶＪを補正する。また、補正部７２２は、ノック占有率ＫＣがしきい値ＫＣ（０）よりも小さい場合、予め定められた補正量Ａ（２）だけ大きくなるように判定値ＶＪを補正する。

図１７および図１８を参照して、エンジンＥＣＵ２００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは、予め定められた周期で（たとえば１点火サイクル毎に）繰り返し実行される。

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、クランク角を検出する。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、クランク角に対応させて、エンジン１００の振動の強度を検出する。

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５度積算値を算出することにより、エンジン１００の振動波形を検出する。

Ｓ１０６にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノック検出ゲートを６等分した領域ごとに１５度積算値を算出する。Ｓ１０８にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノック検出ゲートを６等分した領域ごとに、点火サイクル間の１５度積算値の変化量ΔＶ（１）〜ΔＶ（６）を算出する。

Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ２００は、６つの領域のうち、１５度積算値の変化量がより大きいクランク角の領域を２つ特定する。Ｓ１１２にて、エンジンＥＣＵ２００は、探索領域内において、隣接するクランク角の強度に比べて大きく、かつそのような強度の中で最大の強度のクランク角を特定する。すなわち、強度がピークになるクランク角が特定される。

Ｓ１１４にて、エンジンＥＣＵ２００は、相関係数Ｋを算出する。Ｓ１１６にて、エンジンＥＣＵ２００は、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋを算出する。Ｓ１１８にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノック強度Ｎを算出する。

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ２００は、相関係数Ｋがしきい値Ｋ（１）以上であり、かつノック強度Ｎが判定値ＶＪ以上であるかを判定する。相関係数Ｋがしきい値Ｋ（１）以上であり、かつノック強度Ｎが判定値ＶＪ以上であると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２２に移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１２６に移される。

Ｓ１２２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。Ｓ１２４にて、エンジンＥＣＵ２００は、点火時期を遅角する。Ｓ１２６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。Ｓ１２８にて、エンジンＥＣＵ２００は、点火時期を進角する。

図１８を参照して、Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ２００は、相関係数Ｋがしきい値Ｋ（２）以上であるか否かを判定する。相関係数Ｋがしきい値Ｋ（２）以上であると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２に移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２０４に移される。

Ｓ２０２にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノッキングが発生した可能性があると判定する。Ｓ２０４にて、エンジンＥＣＵ２００は、振動波形にノイズのみが含まれると判定する。すなわち、ノッキングが発生していないと判定される。

Ｓ２０６にて、エンジンＥＣＵ２００は、振動波形における強度が小さくなるように補正する。たとえば、１５度積算値の変化量がより大きい領域として特定された領域における１５度積算値が前回の点火サイクルにおいて算出された１５度積算値と同じ値にされる。

Ｓ２０８にて、エンジンＥＣＵ２００は、補正された振動波形の９０度積算値ｌｐｋｋｎｋを算出する。

Ｓ２１０にて、エンジンＥＣＵ２００は、点火サイクル間の９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量を算出する。Ｓ２１２にて、エンジンＥＣＵ２００は、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量がしきい値Δｋｎｋ以上であるか否かを判定する。９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量がしきい値Δｋｎｋ以上であると（Ｓ２１２にてＹＥＳ）、処理はＳ２１４に移される。もしそうでないと（Ｓ２１２にてＮＯ）、処理はＳ２１６に移される。

Ｓ２１４にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノッキングが発生した可能性があると判定する。Ｓ２１６にて、エンジンＥＣＵ２００は、振動波形にノイズのみが含まれると判定する。すなわち、ノッキングが発生していないと判定される。

Ｓ２２０にて、エンジンＥＣＵ２００は、算出された９０度積算値ｌｐｋｋｎｋがノック判定レベルＶＫＤ以上であるか否かを判定する。９０度積算値ｌｐｋｋｎｋがノック判定レベルＶＫＤ以上であると（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、処理はＳ２２２に移される。もしそうでないと（Ｓ２２０にてＮＯ）、処理はＳ２２６に移される。

Ｓ２２２にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノッキングが発生したと判定する。Ｓ２２４にて、エンジンＥＣＵ２００は、ノック占有率ＫＣを予め定められた増大量だけ大きくする。Ｓ２２６にて、エンジンＥＣＵ２００は、振動波形にノイズのみが含まれると判定する。すなわち、ノッキングが発生していないと判定される。

Ｓ２２８にて、エンジンＥＣＵ２００は、判定値ＶＪを補正する。たとえば２００点火サイクル毎に、判定値ＶＪが補正される。すなわち、前回判定値ＶＪが補正された後の点火サイクルが２００未満である場合、Ｓ２２８を実行せずに、処理はＳ２４０に移される。

ノック占有率ＫＣがしきい値ＫＣ（０）以上である場合、予め定められた補正量Ａ（１）だけ小さくなるように、判定値ＶＪが補正される。ノック占有率ＫＣがしきい値ＫＣ（０）よりも小さい場合、予め定められた補正量Ａ（２）だけ大きくなるように判定値ＶＪが補正される。

Ｓ２３０にて、エンジンＥＣＵ２００は、振動波形における強度が小さくなるように、振動波形を補正する。Ｓ２３２にて、エンジンＥＣＵ２００は、補正された振動波形の９０度積算値ｌｐｋｋｎｋを算出する。

Ｓ２４０にて、エンジンＥＣＵ２００は、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの頻度分布を作成（更新）する。すなわち、中央値ＶＭＥＤ、標準偏差σおよびノック判定レベルＶＫＤが設定（更新）される。その後、処理はＳ１００に戻される。

なお、Ｓ１００〜Ｓ２４０の処理を行なう順序は、図１７および図１８に示す順序に限らない。Ｓ１００〜Ｓ２４０の処理を、図１７および図１８に示す順序とは異なる順序で実行するようにしてもよい。たとえば、Ｓ２１４の後にＳ１１８〜Ｓ１２８の処理を行なうようにしてもよい。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態におけるエンジンＥＣＵ２００の動作について説明する。

エンジン１００の運転中、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、クランク角が検出される（Ｓ１００）。ノックセンサ３００から送信された信号に基づいて、クランク角に対応させて、エンジン１００の振動の強度が検出される（Ｓ１０２）。ノックセンサ３００の出力電圧値をクランク角で５度ごとに積算した５度積算値を算出することにより、エンジン１００の振動波形が検出される（Ｓ１０４）。

さらに、ノック検出ゲートを６等分した領域ごとに１５度積算値が算出される（Ｓ１０６）。この１５度積算値の点火サイクル間の変化量が、ノック検出ゲートを６等分した領域ごとに算出される（Ｓ１０８）。

一般的に、ノッキングは突発的に発生する。したがって、ノッキングが発生した場合、１５度積算値の変化量が大きくなる。この特性を利用して、ノッキングが発生したと考えられるクランク角を特定するために、６つの領域のうち、検出された１５度積算値の変化量がより大きいクランク角の領域が２つ特定される（Ｓ１１０）。さらに、探索領域内において、隣接するクランク角の強度に比べて大きく、かつそのような強度の中で最大の強度のクランク角が特定される（Ｓ１１２）。

このクランク角における振動がノッキングに起因して発生した振動であるかを、波形の形状に基づいて判定するため、ノック波形モデルを用いて相関係数Ｋが算出される（Ｓ１１４）。さらに、ノッキングに起因して発生した振動が振動波形に含まれるか否かを強度に基づいて判定するため、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋが算出される（Ｓ１１６）。９０度積算値ｌｐｋｋｎｋをＢＧＬで除算することにより、ノック強度Ｎが算出される（Ｓ１１８）。

相関係数Ｋがしきい値Ｋ（１）以上であり、かつノック強度Ｎが判定値ＶＪ以上である場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、検出された波形の形状がノッキングによる波形の形状に類似しており、かつ振動の強度が大きいといえる。すなわち、ノッキングが発生した可能性が非常に高いといえる。この場合、エンジン１００にノッキングが発生したと判定される（Ｓ１２２）。ノッキングを抑制するために、点火時期が遅角される（Ｓ１２４）。

一方、相関係数Ｋがしきい値Ｋ（１）よりも小さい場合、またはノック強度Ｎが判定値ＶＪよりも小さい場合、エンジン１００にノッキングが発生していないと判定される（Ｓ１２６）。この場合、点火時期が進角される（Ｓ１２８）。

ところで、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ＶＪ（出荷時における判定値ＶＪ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ＶＪを補正し、実際に検出される強度に応じた判定値ＶＪ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、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの頻度分布を用いて判定値ＶＪが補正される。ところで、検出される振動波形には、吸気バルブ１１６が閉じる際に発生する振動等のノイズが含まれ得る。ノイズの強度と、ノッキングに起因する振動の強度との差は小さい場合がある。したがって、ノイズを振動波形から取り除く必要がある。

検出された振動波形にノイズが含まれるか否かを判定するために、相関係数Ｋがしきい値Ｋ（２）以上であるか否かが判定される（Ｓ２００）。相関係数Ｋがしきい値Ｋ（２）以上であると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、ノッキングが発生した可能性があると判定される（Ｓ２０２）。

その後、点火サイクル間の９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量が算出される（Ｓ２１０）。ノッキングは突発的に発生する。したがって、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量がしきい値Δｋｎｋ以上であると（Ｓ２１２にてＹＥＳ）、ノッキングが発生した可能性があると判定される（Ｓ２１４）。

この場合、算出された９０度積算値ｌｐｋｋｎｋがノック判定レベルＶＫＤ以上であるか否かが判定される（Ｓ２２０）。９０度積算値ｌｐｋｋｎｋがノック判定レベルＶＫＤ以上であると（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、ノッキングが発生したと判定される（Ｓ２２２）。また、ノック占有率ＫＣが予め定められた増大量だけ大きくされる（Ｓ２２４）。９０度積算値ｌｐｋｋｎｋがノック判定レベルＶＫＤより小さいと（Ｓ２２０にてＮＯ）、振動波形にノイズのみが含まれると判定される（Ｓ２２６）。その後、ノック占有率ＫＣがしきい値ＫＣ（０）以上であるか否かに応じて、判定値ＶＪが補正される（Ｓ２２８）。

さらに、算出された９０度積算値ｌｐｋｋｎｋを用いて、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの頻度分布が作成される（Ｓ２４０）。その結果、中央値ＶＭＥＤ、標準偏差σおよびノック判定レベルＶＫＤが設定される。

一方、相関係数Ｋがしきい値Ｋ（２）より小さいと（Ｓ２００にてＮＯ）、振動波形にノイズのみが含まれると判定される（Ｓ２０４）。すなわち、ノッキングが発生していないと判定される。

この場合、振動波形に含まれるノイズを除去するために、振動波形における強度が小さくなるように補正される（Ｓ２０６）。本実施の形態においては、１５度積算値の変化量がより大きい領域として特定された領域における１５度積算値が前回の点火サイクルにおいて算出された１５度積算値と同じ値にされる。振動波形を補正した後、補正された振動波形の９０度積算値ｌｐｋｋｎｋが算出される（Ｓ２０８）。

この９０度積算値ｌｐｋｋｎｋを用いて、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの頻度分布が作成される（Ｓ２４０）。その結果、中央値ＶＭＥＤ、標準偏差σおよびノック判定レベルＶＫＤが設定される。

これにより、突発的に発生したノイズを検出された振動波形から除去した９０度積算値ｌｐｋｋｎｋに基づいて、ノック判定レベルＶＫＤを設定することができる。そのため、ノック判定レベルＶＫＤの設定時におけるノイズの影響を小さくすることができる。その結果、変動量が小さいノック判定レベルＶＫＤを得ることができる。

ところで、１５度積算値の変化量に基づいてノック波形モデルと比較するクランク角を決定しているため、振動波形に定常的に含まれるノイズを検出し難い。また、たとえば、エンジン回転数が小さい場合には、ノッキングに起因する振動の波形とノイズの波形とが類似し得る。そのため、相関係数Ｋを用いても、ノッキングに起因する振動とノイズとを区別し難い場合がある。そこで、本実施の形態においては、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量に基づいて、定常的に発生するノイズを検出する。

相関係数Ｋがしきい値Ｋ（２）以上であっても（Ｓ２００にてＹＥＳ）、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量がしきい値Δｋｎｋより小さいと（Ｓ２１２にてＮＯ）、ノッキングが発生した可能性が低いといえる。

この場合、検出された振動波形には、定常的に発生するノイズが含まれるといえる。よって、振動波形にノイズのみが含まれると判定される（Ｓ２１６）。すなわち、ノッキングが発生していないと判定される。

その後、振動波形における強度が小さくなるように、振動波形が補正される（Ｓ２３０）。本実施の形態においては、前述した図１４に示すように、強度のピークの前後Ｘ度の範囲で、振動波形が補正される。

振動波形が補正された後、補正された振動波形の９０度積算値ｌｐｋｋｎｋが算出される（Ｓ２３２）。この９０度積算値ｌｐｋｋｎｋを用いて、９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの頻度分布が作成される（Ｓ２４０）。その結果、中央値ＶＭＥＤ、標準偏差σおよびノック判定レベルＶＫＤが設定される。

これにより、定常的に発生するノイズを検出された振動波形から除去した９０度積算値ｌｐｋｋｎｋに基づいて、ノック判定レベルＶＫＤを設定することができる。そのため、ノック判定レベルＶＫＤの設定時におけるノイズの影響を小さくすることができる。その結果、ノイズに起因する変動量が小さいノック判定レベルＶＫＤを得ることができる。

以上のように、本実施の形態に係るノッキング判定装置によれば、点火サイクル間の９０度積算値ｌｐｋｋｎｋの変化量がしきい値Δｋｎｋ以上であると、ノッキングが発生したと判定される。点火サイクル間の９０度積算値の変化量がしきい値Δｋｎｋより小さいと、ノッキングが発生していないと判定される。これにより、ノッキングとは異なる要因により大きな強度の振動が定常的に発生した場合、たとえば、吸気バルブが閉じる際に発生する振動が定常的に検出された場合に、ノッキングが発生していないと正しく判定することができる。そのため、ノッキングの有無を精度よく判定することができる。

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。

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。 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。 判定値ＶＪを定めたマップを示す図である。 エンジンＥＣＵの機能ブロック図である。 １５度積算値の変化量を示す図である。 探索領域を示す図（その１）である。 探索領域を示す図（その２）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。 ノック波形モデルを示す図である。 ノック波形モデルの面積Ｓを示す図である。 ９０度積算値ｌｐｋｋｎｋを示す図である。 補正前後の振動波形を示す図（その１）である。 補正前後の振動波形を示す図（その２）である。 ９０度積算値の頻度分布を示す図である。 エンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示す図（その１）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、２００ エンジンＥＣＵ、２０２ ＲＯＭ、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、３１０ 車速センサ、３１２ イグニッションスイッチ、３１４ エアフローメータ、３２０ 補機バッテリ、４００ Ａ／Ｄ変換部、４１０ バンドパスフィルタ、４２０ 積算部、５００ クランク角検出部、５０２ 強度検出部、５０４ 波形検出部、５１０ １５度積算値算出部、５１２ 第１変化量算出部、５１４ 領域特定部、５１６ クランク角特定部、５１８ 相関係数算出部、５２０ ９０度積算値算出部、６００ 算出部、６０２ 判定部、７００ フィードバック補正部、７０２ 相関係数判定部、７０４ ノッキング判定部、７０６ 第２変化量算出部、７０８ 変化量判定部、７１０ ノッキング判定部、７１２ 波形補正部、７１４ ９０度積算値算出部、７１６ 頻度分布作成部、７１８ ９０度積算値判定部、７２０ ノッキング判定部、７２２ 補正部。

Claims (6)

1. クランク角を検出するための手段と、
   内燃機関の振動の強度を検出するための手段と、
   検出された強度に基づいて、クランク角についての予め定められた領域における振動の波形を検出するための手段と、
   前記波形における振動の強度を前記予め定められた領域分積算した第１の積算値を算出するための算出手段と、
   前記予め定められた領域を複数に分割した領域毎に前記波形における振動の強度を積算した第２の積算値を算出するための手段と、
   前記第２の積算値の点火サイクル間の変化量を検出するための手段と、
   前記第２の積算値の変化量がより大きい領域を予め定められた数だけ特定するための手段と、
   特定された領域を基準にして定められる探索領域内で、隣接するクランク角における強度に比べて大きい強度を有するクランク角を特定するための手段と、
   前記内燃機関の振動の波形の基準として定められる波形モデルにおいて強度が最大になるタイミングを、前記特定されたクランク角に一致させた状態で、前記波形モデルの形状および前記検出された波形の形状の差が小さいほど大きくなるように係数を算出するための手段と、
   点火サイクル間での前記第１の積算値の差を算出するための手段と、
   前記係数が予め定められた係数よりも大きい場合、点火サイクル間での前記第１の積算値の差が予め定められた差よりも小さいか否かを判定するための判定手段と、
   点火サイクル間での前記第１の積算値の差が前記予め定められた差よりも小さい場合、ノッキングが発生していないと判定するための手段と、
   点火サイクル間での前記第１の積算値の差が前記予め定められた差以上である場合、ノッキングが発生したと判定するためのノッキング判定手段とを備える、内燃機関のノッキング判定装置。
2. 前記ノッキング判定手段は、点火サイクル間での前記第１積算値の差が前記予め定められた差以上であり、かつ前記第１の積算値が判定値よりも大きい場合、ノッキングが発生したと判定するための手段を含み、
   点火サイクル間での前記第１の積算値の差が前記予め定められた差よりも小さい場合、前記波形における強度が小さくなるように前記波形を補正するための補正手段と、
   補正された波形における振動の強度を積算した積算値を算出するための手段と、
   補正された波形の積算値に応じて前記判定値を設定するための手段とをさらに備える、請求項１に記載の内燃機関のノッキング判定装置。
3. 前記補正手段は、前記波形において強度が小さくなるように、かつ各クランク角における強度が正値になるように、前記波形を補正するための手段を含む、請求項２に記載の内燃機関のノッキング判定装置。
4. クランク角を検出するステップと、
   内燃機関の振動の強度を検出するステップと、
   検出された強度に基づいて、クランク角についての予め定められた領域における振動の波形を検出するステップと、
   前記波形における振動の強度を前記予め定められた領域分積算した第１の積算値を算出するステップと、
   前記予め定められた領域を複数に分割した領域毎に前記波形における振動の強度を積算した第２の積算値を算出するステップと、
   前記第２の積算値の点火サイクル間の変化量を検出するステップと、
   前記第２の積算値の変化量がより大きい領域を予め定められた数だけ特定するステップと、
   特定された領域を基準にして定められる探索領域内で、隣接するクランク角における強度に比べて大きい強度を有するクランク角を特定するステップと、
   前記内燃機関の振動の波形の基準として定められる波形モデルにおいて強度が最大になるタイミングを、前記特定されたクランク角に一致させた状態で、前記波形モデルの形状および前記検出された波形の形状の差が小さいほど大きくなるように係数を算出するステップと、
   点火サイクル間での前記第１の積算値の差を算出するステップと、
   前記係数が予め定められた係数よりも大きい場合、点火サイクル間での前記第１の積算値の差が予め定められた差よりも小さいか否かを判定するステップと、
   点火サイクル間での前記第１の積算値の差が前記予め定められた差よりも小さい場合、ノッキングが発生していないと判定するステップと、
   点火サイクル間での前記第１の積算値の差が前記予め定められた差以上である場合、ノッキングが発生したと判定するステップとを備える、内燃機関のノッキング判定方法。
5. ノッキングが発生したと判定するステップは、点火サイクル間での前記第１の積算値の差が前記予め定められた差以上であり、かつ前記第１の積算値が判定値よりも大きい場合、ノッキングが発生したと判定するステップを含み、
   点火サイクル間での前記第１の積算値の差が前記予め定められた差よりも小さい場合、前記波形における強度が小さくなるように前記波形を補正するステップと、
   補正された波形における振動の強度を積算した積算値を算出するステップと、
   補正された波形の積算値に応じて判定値を設定するステップとをさらに備える、請求項４に記載の内燃機関のノッキング判定方法。
6. 前記波形を補正するステップは、前記波形において強度が小さくなるように、かつ各クランク角における強度が正値になるように、前記波形を補正するステップを含む、請求項５に記載の内燃機関のノッキング判定方法。

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