JP5464202B2 - 内燃機関の電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の異常燃焼（例えばノック等）の判定方法を改善した内燃機関の電子制御装置に関する発明である。

自動車に搭載される内燃機関（エンジン）においては、ノックコントロールシステムを採用したものが多い。このノックコントロールシステムでは、ノックセンサ（例えば振動センサ等）の出力信号に基づいてノック（ノッキング）の有無を判定し、ノックを検出していないときにはトルク向上のために点火時期を進角させ、ノックを検出したときには点火時期を遅角させてノックの発生を抑制するようにしている。

近年、内燃機関の燃焼効率の向上を目的として、より微小なノックを精度良く検出することが求められている。そこで、例えば、特許文献１（特開２００６−１７７２５９号公報）に記載されているように、予め記憶された理想ノック波形とノックセンサから出力されるセンサ信号の波形とを比較した結果に基づいてノック判定を行うことで、ノイズ振動（ノックに起因しない振動）よりも小さいノックに対しても正確にノック判定できるようにしたものがある。

このようにノック波形を用いてノック判定を行う手法では、より正確にノック判定を行うために、より精密にセンサ信号を量子化（デジタル化）することが求められる。その方法の一つとして、より高分解能なＡ／Ｄ変換器を用いることが挙げられる。従来より、比較的低コストで高分解能を実現できるＡ／Ｄ変換器として、ΔΣ型Ａ／Ｄ変換器が知られている。

また、エンジン運転状態によって振幅が変化するセンサ信号をより精密に量子化する方法としては、可変増幅倍率増幅回路によって、そのときのエンジン運転状態に応じた最適な増幅倍率でセンサ信号を増幅することが有効である。一般的に、高分解能なＡ／Ｄ変換器が高価であるのに対し、中〜高分解能なＡ／Ｄ変換器と可変増幅倍率増幅回路とを併用することでコスト増加を抑えながらノック判定精度を改善することができる。

この場合、可変増幅倍率増幅回路の増幅倍率を高くするほど、得られる情報は詳細になるが、増幅倍率を高くし過ぎると、大ノックが発生した場合に、可変増幅倍率増幅回路の出力信号が飽和して、ノックを正確に判定できなくなるという問題があった。

この問題に対して、特許文献２（特開平５−３４０３３１号公報）に記載されているように、通常のノック判定手段とは別に大ノック判定手段を持ち、大ノック判定手段からの判定出力に基づいて増幅倍率（ゲイン）を切り換えることで、増幅回路（ゲイン切換回路）の出力信号が飽和することを防止するようにしたものがある。

また、特許文献３（特開平９−２２９８２３号公報）に記載されているように、センサ信号を所定値と比較して、センサ信号が所定値を越えた場合には、増幅倍率の小さい増幅回路の出力をＡ／Ｄ変換器に入力するよう切り換えることで、増幅回路の出力信号が飽和することを防止するようにしたものもある。

特開２００６−１７７２５９号公報 特開平５−３４０３３１号公報 特開平９−２２９８２３号公報

上記特許文献２に記載のノック制御装置のように、ノック判定期間外に増幅倍率を切り換える場合、微小なノックを精度良く検出するためには、ノック判定期間毎のセンサ信号の振幅の変化に対して増幅倍率を素早く追従させることが重要である。従来、増幅倍率の切り換えは、エンジン回転速度や過去のセンサ信号の振幅の統計等に基づいて行われているが、これらの方法では、センサ信号の振幅がノック判定期間毎に急激に変化する場合（例えば、大ノックが発生した次の点火で小ノックが発生する場合等）には、センサ信号の振幅の変化に対して増幅倍率の追従が間に合わない可能性がある。そのため、センサ信号の振幅が急激に変化しても増幅回路の出力が飽和しないよう余裕を持って増幅倍率を小さめに設定する必要があり、その結果、微小なノックを精度良く検出することが困難であり、ノック判定精度が低下するという問題がある。このような問題は、プレイグ（プレイグニッション）の判定に関しても同様に起こり得る。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、微小な異常燃焼（例えばノックやプレイグ）を精度良く検出することができ、異常燃焼判定精度を向上させることができる内燃機関の電子制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の振動又は筒内圧力を検出するセンサと、このセンサから出力されるセンサ信号を増幅すると共に該センサ信号の増幅倍率を変更可能なセンサ信号増幅手段と、このセンサ信号増幅手段により増幅されたセンサ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段によりデジタル信号に変換されたセンサ信号の波形の特徴に基づいて異常燃焼の有無を判定する異常燃焼判定手段と、この異常燃焼判定手段により異常燃焼有りと判定された場合に該異常燃焼を抑制するように制御する異常燃焼抑制制御を実行する異常燃焼制御手段と、前記センサ信号の振幅と前記異常燃焼判定手段による異常燃焼の判定結果とに基づいてセンサ信号増幅手段の増幅倍率を設定する増幅制御手段とを備えた構成としたものである。

異常燃焼（例えばノックやプレイグ）有りと判定された場合には、異常燃焼抑制制御によって異常燃焼が抑制されるため、次回の異常燃焼判定期間では異常燃焼が発生しないか又はセンサ信号の振幅が今回よりも小さくなる。また、一般に、異常燃焼による振動はノイズ振動よりも大きい。これらの特性を利用して、センサ信号の振幅と異常燃焼の判定結果とを用いれば、今回のセンサ信号の振幅に対して次回の異常燃焼判定期間のセンサ信号の振幅の大小を予測することができる。

従って、本発明のように、センサ信号の振幅と異常燃焼の判定結果とに基づいてセンサ信号増幅手段の増幅倍率を設定すれば、次回の異常燃焼判定期間のセンサ信号の振幅の範囲を予測して、その予測したセンサ信号の振幅に応じてセンサ信号増幅手段の増幅倍率を予め適正値に設定しておくことができるため、センサ信号の振幅が急激に変化しても増幅倍率を素早く追従させることができる。これにより、センサ信号増幅手段の出力信号が飽和することを防止しながら、微小な異常燃焼（例えばノックやプレイグ）を精度良く検出することができ、異常燃焼判定精度を向上させることができる。

この場合、請求項２のように、異常燃焼判定手段は、センサ信号の波形の特徴として、異常燃焼判定期間におけるセンサ信号の波形形状を用いるようにすると良い。このようにすれば、異常燃焼（例えばノックやプレイグ）とノイズとを精度良く判別することができ、精度の高い異常燃焼判定が可能となる。

ところで、上記特許文献３に記載の技術では、センサ信号の振幅に応じてノック判定期間内に増幅倍率を切り換えることで、増幅回路の出力信号の飽和を防止するようにしている。しかし、一般に、ΔΣ型Ａ／Ｄ変換器は、内部にディジタルフィルタを持つため、入力切り換え時は出力値が安定するまでにある程度の待ち時間（出力安定期間）が必要である。そのため、高速かつ連続的にＡ／Ｄ変換を行うノック判定期間内で増幅倍率を切り換える用途にはΔΣ型Ａ／Ｄ変換器は適さない。そのため、逐次比較型Ａ／Ｄ変換器等のΔΣ型Ａ／Ｄ変換器以外のＡ／Ｄ変換器を用いる必要があるが、それらのＡ／Ｄ変換器でΔΣ型Ａ／Ｄ変換器と同等の高分解能を実現する場合、回路規模とコストが増大するという問題がある。また、ノック判定期間内に増幅倍率を切り換える場合、増幅倍率の切り換えによって発生する電気的ノイズがセンサ信号に重畳されてしまう可能性がある。

そこで、請求項３のように、増幅制御手段は、異常燃焼判定期間外にセンサ信号増幅手段の増幅倍率を切り換え、センサ信号増幅手段は、増幅制御手段により切り換えられた増幅倍率を次回の異常燃焼判定期間が終了するまで使用するようにすると良い。このようにすれば、異常燃焼判定期間外に増幅倍率を切り換えておくことができ、異常燃焼判定期間中に増幅倍率の切り換えによるノイズがセンサ信号に重畳することを防止することができる。

このように異常燃焼判定期間外に増幅倍率を切り換える場合には、出力安定期間が必要なΔΣ型Ａ／Ｄ変換器を採用することができるため、請求項４のように、Ａ／Ｄ変換手段として、ΔΣ型Ａ／Ｄ変換器を用いるようにしても良い。このようにすれば、他のＡ／Ｄ変換器を用いる場合に比べて低コストで高分解能を実現することができ、異常燃焼判定精度を向上させることができる。

また、請求項５のように、増幅制御手段は、１回の異常燃焼判定期間におけるセンサ信号の振幅と１回の異常燃焼判定期間における異常燃焼の判定結果とに基づいてセンサ信号増幅手段の増幅倍率を設定するようにしても良い。このように１回の異常燃焼判定期間における情報（センサ信号の振幅と異常燃焼の判定結果）を用いることで、内燃機関の運転状態の変化の影響を即座に反映させることができ、内燃機関の運転状態の急激な変化にも追従して増幅倍率を変更することができる。

また、請求項６のように、増幅制御手段は、センサ信号の振幅を所定の閾値と比較する比較手段を有し、今回の異常燃焼判定期間において異常燃焼判定手段により異常燃焼有りと判定され且つセンサ信号の振幅が閾値を越えなかった場合に、センサ信号増幅手段の増幅倍率を今回の異常燃焼判定期間よりも高い増幅倍率に設定するようにすると良い。このようにすれば、センサ信号増幅手段の出力信号が飽和しない範囲内で増幅倍率を高くすることができ、異常燃焼判定精度を向上させることができる。

更に、請求項７のように、増幅制御手段は、センサ信号の振幅を所定の閾値と比較する比較手段を有し、今回の異常燃焼判定期間において異常燃焼判定手段により異常燃焼無しと判定され且つセンサ信号の振幅が閾値を越えた場合に、センサ信号増幅手段の増幅倍率を今回の異常燃焼判定期間よりも低い増幅倍率に設定するようにしても良い。このようにすれば、センサ信号増幅手段の出力信号が飽和することによる異常燃焼の誤判定を防止することができ、異常燃焼判定精度を向上させることができる。

また、請求項８のように、増幅制御手段は、異常燃焼判定期間におけるセンサ信号のピーク値を検出し、比較手段によってセンサ信号のピーク値を閾値と比較することでセンサ信号の振幅が閾値を越えたか否かを判定するようにしても良い。このようにすれば、センサ信号の振幅を閾値と比較する処理を逐次行う必要がなく、センサ信号のピーク値を閾値と比較する処理を１回行うだけで、異常燃焼判定期間中にセンサ信号の振幅が閾値を越えたか否かを判定することができる。これにより、比較手段の要求速度性能を緩和して低コスト化することができる。

また、請求項９のように、増幅制御手段の機能をマイクロコンピュータによるソフトウエア処理により実施するようにしても良い。このようにすれば、増幅制御手段の機能を実施するための専用回路を新たに設ける必要がなく、低コスト化することができる。

或は、請求項１０のように、増幅制御手段の機能を専用回路により実施するようにしても良いし、請求項１１のように、増幅制御手段の機能をマイクロコンピュータによるソフトウエア処理と専用回路とにより実施するようにしても良い。このようにすれば、増幅制御手段の機能を全てマイクロコンピュータによるソフトウエア処理により実施する場合に比べて、制御回路に搭載するマイクロコンピュータの処理負荷を緩和することができる。

この場合、請求項１２のように、専用回路は、マイクロコンピュータの外部に設けるようにしても良い。このようにすれば、マイクロコンピュータの設計変更を行う必要がなく、本発明を容易に実現することができる。

或は、請求項１３のように、専用回路は、マイクロコンピュータの内部に設けるようにしても良い。このようにすれば、外部回路を新たに設ける必要がなく、低コスト化することができる。

また、請求項１４のように、比較手段として、比較器を用いるようにしても良い。このようすれば、簡単な回路で増幅制御手段を実現することができる。

また、請求項１５のように、センサ信号増幅手段は、マイクロコンピュータの外部に設けるようにしても良い。このようにすれば、マイクロコンピュータの増幅器に関する設計変更を行う必要がなく、本発明を容易に実現することができる。

或は、請求項１６のように、センサ信号増幅手段は、マイクロコンピュータの内部に設けるようにしても良い。このようにすれば、外部回路を新たに設ける必要がなく、低コスト化することができる。

また、請求項１７のように、Ａ／Ｄ変換手段は、マイクロコンピュータの外部に設けるようにしても良い。このようにすれば、マイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換器に関する設計変更を行う必要がなく、本発明を容易に実現することができる。

或は、請求項１８のように、Ａ／Ｄ変換手段は、マイクロコンピュータの内部に設けるようにしても良い。このようにすれば、外部回路を新たに設ける必要がなく、低コスト化することができる。

図１は本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は実施例１の増幅制御部及びその周辺部の構成を示すブロック図である。 図３は実施例１の増幅倍率の設定方法を説明する図である。 図４は実施例１のノック制御の実行例を示すタイムチャートである。 図５は実施例２の増幅制御部及びその周辺部の構成を示すブロック図である。 図６は実施例３の増幅制御部及びその周辺部の構成を示すブロック図である。 図７は実施例４の増幅制御部及びその周辺部の構成を示すブロック図である。 図８は実施例５の増幅制御部及びその周辺部の構成を示すブロック図である。 図９は実施例５の増幅制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１０は実施例６の増幅制御部及びその周辺部の構成を示すブロック図である。 図１１は実施例７の増幅制御部及びその周辺部の構成を示すブロック図である。 図１２は実施例８の増幅制御部及びその周辺部の構成を示すブロック図である。 図１３は実施例９のエンジン制御システムの概略構成を示すブロック図である。 図１４は実施例９の異常燃焼判定期間を説明する図である。 図１５は実施例９のプレイグの判定方法を説明する図である。 図１６は実施例９の増幅倍率の設定方法を説明する図である。 図１７は実施例１０のエンジン制御システムの概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン（図示せず）の振動を検出する振動センサ１１や、エンジンのクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ１２等の各種のセンサやスイッチの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）１３の入力回路１４を介してＥＣＵ１３に入力される。このＥＣＵ１３は、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）１５を主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて各種の制御信号を出力回路１６を介してイグナイタ１７やインジェクタ１８等に出力して点火時期や燃料噴射量等を制御する。

次に、ＥＣＵ１３によるノック制御に関して説明する。
ＥＣＵ１３は、振動センサ１１から出力されるセンサ信号を可変増幅倍率増幅回路１９（センサ信号増幅手段）で増幅する。この可変増幅倍率増幅回路１９は、センサ信号の増幅倍率を変更可能な増幅回路であり、後述する増幅制御部２４によって設定された増幅倍率でセンサ信号を増幅する。この可変増幅倍率増幅回路１９により増幅されたセンサ信号をＡ／Ｄ変換部２０（Ａ／Ｄ変換手段）でデジタル信号に変換して、ノック判定部２２及び増幅制御部２４に入力する。このＡ／Ｄ変換部２０は、ΔΣ変調を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換するΔΣ型Ａ／Ｄ変換器で構成されている。これにより、他のＡ／Ｄ変換器を用いる場合に比べて低コストで高分解能を実現することができ、ノック判定精度を向上させることができる。

また、クランクタイマ２１で、クランク角センサ１２の出力信号に基づいて所定のノック判定期間（異常燃焼判定期間）を示すノック判定期間信号を生成し、ノック判定部２２（異常燃焼判定手段）で、ノック判定期間におけるセンサ信号（Ａ／Ｄ変換部２０から出力されたセンサ信号）の波形の特徴に基づいてノックの有無を判定して、その判定結果をノック制御部２３及び増幅制御部２４に入力する。このノック判定部２２では、センサ信号の波形の特徴として、ノック判定期間におけるセンサ信号の波形形状を検出し、このセンサ信号の波形形状と予め記憶したノック波形の波形形状とを比較してノックの有無を判定する。これにより、ノックとノイズとを精度良く判別することができ、精度の高いノック判定が可能となる。

ノック制御部２３（異常燃焼制御手段）では、ノック判定部２２でノック無しと判定された場合には点火時期を進角させ、ノック判定部２２でノック有りと判定された場合には点火時期を遅角させてノックを抑制するノック抑制制御を実行する。

また、増幅制御部２４（増幅制御手段）では、今回のノック判定期間（つまり１回のノック判定期間）におけるセンサ信号（Ａ／Ｄ変換部２０から出力されたセンサ信号）の振幅と、今回のノック判定期間（つまり１回のノック判定期間）におけるノック判定結果とに基づいて可変増幅倍率増幅回路１９の増幅倍率を設定し、ノック判定期間外（今回のノック判定期間後）に可変増幅倍率増幅回路１９の増幅倍率を切り換え、可変増幅倍率増幅回路１９は、増幅制御部２４により切り換えられた増幅倍率を次回のノック判定期間が終了するまで使用する。

これにより、ノック判定期間外に増幅倍率を切り換えておくことができ、ノック判定期間中に増幅倍率の切り換えによるノイズがセンサ信号に重畳することを防止することができる。しかも、１回のノック判定期間における情報（センサ信号の振幅とノック判定結果）に基づいて増幅倍率を設定するので、エンジン運転状態の変化の影響を即座に反映させることができ、エンジン運転状態の急激な変化にも追従して増幅倍率を変更することができる。

本実施例１では、可変増幅倍率増幅回路１９とＡ／Ｄ変換部２０と増幅制御部２４等が、マイコン１５の外部に設けたＩＣ２５（集積回路）に実装され、増幅制御部２４の機能をマイコン１５の外部（ＩＣ２５）に設けた専用回路により実施するようになっている。

図２を用いて増幅制御部２４の具体的な構成について説明する。
増幅制御部２４は、ピークホールド部２６で、今回のノック判定期間におけるセンサ信号（Ａ／Ｄ変換部２０から出力されたセンサ信号）のピーク値Ｄp を検出し、そのセンサ信号のピーク値Ｄp を比較器２７，２８（比較手段）に入力する。そして、比較器２７で、センサ信号のピーク値Ｄp を所定の上限閾値Ｄthh と比較することで、今回のノック判定期間中にセンサ信号の振幅が上限閾値Ｄthh を越えた（上回った）か否かを判定すると共に、比較器２８で、センサ信号のピーク値Ｄp を所定の下限閾値Ｄthl と比較することで、今回のノック判定期間中にセンサ信号の振幅が下限閾値Ｄthl を越えた（下回った）か否かを判定する。このようにすれば、センサ信号の振幅を閾値Ｄthl ，Ｄthh と比較する処理を逐次行う必要がなく、センサ信号のピーク値Ｄp を閾値Ｄthl ，Ｄthh と比較する処理を１回行うだけで、ノック判定期間中にセンサ信号の振幅が閾値Ｄthl ，Ｄthh を越えたか否かを判定することができ、これにより、比較器２７，２８の要求速度性能を緩和して低コスト化することができる。

増幅倍率設定部２９では、各比較器２７，２８の出力（今回のノック判定期間中にセンサ信号の振幅が閾値Ｄthl ，Ｄthh を越えたか否かの判定結果）と、今回のノック判定期間におけるノック判定結果とに基づいて可変増幅倍率増幅回路１９の増幅倍率を設定し、ノック判定期間外（今回のノック判定期間後）に可変増幅倍率増幅回路１９の増幅倍率を切り換えて更新する。この際、全気筒に共通の増幅倍率を設定しても良いし、気筒別に増幅倍率を設定しても良い。

図３を用いて増幅倍率の設定方法について説明する。
ここで、可変増幅倍率増幅回路１９は、基準電圧Ｖcc／２、出力電圧０〜Ｖccの差動増幅回路であり、２の冪乗の可変増幅倍率Ｇを持つものとする。

(a) 今回のノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が上限閾値Ｄthh 以上の過大領域（Ｄthh ≦Ｄp ）では、センサ信号の振幅に対して増幅倍率Ｇが過大であり、可変増幅倍率増幅回路１９の出力が飽和し易い状態となる。

今回のノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が上限閾値Ｄthh を上回り、且つ、ノック判定部２２によりノック無しと判定された場合には、次回のノック判定期間にノックの発生やノイズ振動の増大による出力飽和の可能性がある。このため、増幅倍率をＧからＧ／２に下げて（Ｇ＝Ｇ／２）、可変増幅倍率増幅回路１９の出力飽和を防止する。これにより、可変増幅倍率増幅回路１９の出力信号が飽和することによるノックの誤判定を防止することができ、ノック判定精度を向上させることができる。

一方、今回のノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が上限閾値Ｄthh を上回るが、ノック判定部２２によりノック有りと判定された場合には、増幅倍率Ｇを維持する（Ｇ＝Ｇ）。次回のノック判定期間にはノック抑制制御によりノックが抑制された状態となるため、次回のノック判定期間にノックが発生したとしても、ノックの振幅が今回のノックの振幅以下になることが予測できる。従って、増幅倍率Ｇを維持しても、可変増幅倍率増幅回路１９の出力は飽和しない。また、増幅倍率Ｇを維持することにより、増幅倍率Ｇを下げる場合よりも高い増幅倍率を用いてノック判定を行うことができ、ノック抑制制御を行っても完全にノックが無くならない場合に発生する微小ノックを検出し易くなる効果が得られる。

(b) 今回のノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl と上限閾値Ｄthh の範囲内となる適正領域（Ｄthl ≦Ｄp ＜Ｄthh ）では、増幅倍率Ｇは適正な増幅倍率であると判断して、次回も同じ増幅倍率Ｇを使用する（Ｇ＝Ｇ）。

(c) 今回のノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl よりも小さい過小領域（Ｄp ＜Ｄthl ）では、センサ信号の振幅に対して増幅倍率Ｇが小さく、微小ノックを検出することが難しい状態となる。

今回のノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl を下回り、且つ、ノック判定部２２によりノック有りと判定された場合には、次回のノック判定における分解能向上のために増幅倍率をＧから２Ｇに上げる（Ｇ＝２×Ｇ）。今回のノック判定でノック有りと判定された場合には、次回のノック判定期間にはノック抑制制御によりノックが抑制された状態となるため、次回のノック判定期間にノックが発生したとしても、ノックの振幅が今回のノックの振幅以下になることが予測できる。従って、電源電圧ＶccのＡ／Ｄ変換値をＤccとすれば、下限閾値Ｄthl をＤthl ≦（３／４）×Ｄccと設定しておくことで、増幅倍率をＧから２Ｇに上昇させても、次回のノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp はＤcc以下、即ち可変増幅倍率増幅回路１９の出力はＶcc以下となり飽和しない。これにより、可変増幅倍率増幅回路１９の出力信号が飽和しない範囲内で増幅倍率を高くすることができ、ノック判定精度を向上させることができる。

一方、今回のノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl を下回るが、ノック判定部２２によりノック無しと判定された場合には、増幅倍率Ｇを維持する（Ｇ＝Ｇ）。一般に、ノック振動の振幅はノック要因以外のノイズ振動よりも大きいため、ノック無時のノイズ振動レベルに追従して増幅倍率を上げると、次回のノック判定期間にノックが発生すれば、可変増幅倍率増幅回路１９の出力が飽和してしまう。しかし、微小なノックを検出した時にのみ増幅倍率を上げる上記動作を行うことで、ノックが発生した場合でも、可変増幅倍率増幅回路１９の出力が飽和しない増幅倍率Ｇを維持することできる。

尚、下限閾値Ｄthl と上限閾値Ｄthh は、増幅倍率やエンジン回転速度によって異なる値を設定しても良く、例えば、適合の際に増幅倍率を１倍に固定した状態のピーク値Ｄp を所定期間測定し、そのデータから使用する増幅倍率それぞれに対して飽和余裕を確保できるように各閾値を設定する。

可変増幅倍率増幅回路１９の出力飽和は、今回のノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が上限閾値Ｄthh より僅かに低い状態から、その次のノック判定期間においてノックや大ノイズが発生し、センサ信号の振幅が急激に増大した場合に起こる。

ここで、連続した二つのノック判定期間について、後のノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp から、前のノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp を引いた値をΔＤp とし、所定期間の測定によって得られたこの差分ΔＤp の最大値をΔＤpmaxとする。このΔＤpmaxは最大の振幅増加量を意味する。増幅倍率Ｇを使用したときの下限及び上限閾値Ｄthl ，Ｄthh をそれぞれＤthl(G)，Ｄthh(G)とした場合、次式を満たすように上限閾値Ｄthh(G)を設定することで、次回のノック判定期間における可変増幅倍率増幅回路１９の出力飽和を防ぐことができる。
Ｄthh(G)≦Ｄcc−Ｇ×ΔＤpmax

一方、下限閾値Ｄthl(G)は、次式を満たすように設定する。
Ｄthl(G)＝（１／２）×｛Ｄthh(2G) ＋Ｄcc／２｝≦（３／４）×Ｄcc

このようにすれば、前回のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl(G)以下となり、増幅倍率を前回のＧから次回ノック判定期間で２Ｇに上昇させる際に、次回のノック判定期間のセンサ信号の振幅が前回の振幅以下であれば、次回のピーク値Ｄp は上限閾値Ｄthh(2G) 以下となり可変増幅倍率増幅回路１９の出力は飽和しない。

上記動作において、増幅倍率Ｇは、必ずしも２の冪乗でなくても良く、更に閾値を追加して増幅倍率を複数段で切り換えるようにしても良い。また、下限及び上限閾値Ｄthl ，Ｄthh は、Ｄcc／２≦Ｄthl ≦Ｄthh ≦Ｄccとして設定しても良いし、反対に０≦Ｄthh ≦Ｄthl ≦Ｄcc／２として設定しても良く、更に、０〜Ｄcc／２とＤcc／２〜Ｄccの両方の領域で閾値を設定するようにしても良い。

次に、図４を用いて本実施例１のノック制御の実行例を説明する。
ここで、ゲート信号はノック判定期間を示す信号である。
最初（一番目）のノック判定期間では、増幅倍率４倍においてセンサ信号（Ａ／Ｄ変換部２０から出力された増幅されたセンサ信号）のピーク値Ｄp が上限閾値Ｄthh を超えるようなノイズが入力されている。一般に、ノックの振動振幅はノイズ振動よりも大きいため、次回のノック判定期間にノックが発生すると、可変増幅倍率増幅回路１９の出力が飽和してしまう可能性がある。これを防ぐために、増幅倍率を２倍に下げる。

二番目のノック判定期間では、前回のノック判定期間のノイズよりも大きく、増幅倍率２倍において上限閾値Ｄthh を超えるノックが発生しているが、増幅倍率を４倍から２倍に下げたことにより可変増幅倍率増幅回路１９の出力飽和を防ぐことができている。また、二番目のノック判定期間においてノックが検出されたことによりノック抑制制御が行われるため、次回のノック判定期間においては、センサ信号の振幅は今回の振幅以下になると予測できる。従って、上限閾値Ｄthh を超えるノックが入力されても、可変増幅倍率増幅回路１９の出力飽和を防ぐために増幅倍率を下げる必要はなく、増幅倍率を２倍に維持する。

三番目のノック判定期間では、前回のノック有り判定によりノック抑制制御が行われた後だが、完全にはノックが消えず増幅倍率２倍において下限閾値Ｄthl を下回る小ノックが検出されている。前回のノック判定期間と同様に、今回もノックが検出されたため再びノック抑制制御が実行される。その結果、次回のノック判定期間におけるセンサ信号の振幅は、下限閾値Ｄthl を下回る今回の振幅よりも更に低くなると予測できるため、次回の増幅倍率を４倍に上昇させる。これにより、微小なノックを検出することが可能となり、可変増幅倍率増幅回路１９の出力も飽和しない。

四番目のノック判定期間では、増幅倍率４倍において下限閾値Ｄthl を下回る微小な振動が入力されている。しかし、ノック判定結果から、この振動はノイズによるものであり、次回にノックが発生した場合には振幅が急激に増大する可能性がある。従って、増幅倍率を上昇させずに今回の増幅倍率４倍を維持する。

五番目のノック判定期間では、増幅倍率４倍においてセンサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl と上限閾値Ｄthh の範囲内でノックが発生している。この場合、増幅倍率４倍を維持したことにより、可変増幅倍率増幅回路１９の出力は飽和せず、ノックを正常に検出することができる。

以上説明した本実施例１では、ノック判定期間におけるセンサ信号の振幅とノック判定結果とに基づいて可変増幅倍率増幅回路１９の増幅倍率を設定するようにしたので、次回のノック判定期間のセンサ信号の振幅の範囲を予測して、その予測したセンサ信号の振幅に応じて可変増幅倍率増幅回路１９の増幅倍率を予め適正値に設定しておくことができ、センサ信号の振幅が急激に変化しても増幅倍率を素早く追従させることができる。これにより、可変増幅倍率増幅回路１９の出力信号が飽和することを防止しながら、微小なノックを精度良く検出することができ、ノック判定精度を向上させることができる。

また、本実施例１では、増幅制御部２４の機能をマイコン１５の外部（ＩＣ２５）に設けた専用回路により実施するようにしたので、増幅制御部の機能を全てマイコンによるソフトウエア処理により実施する場合に比べて、マイコン１５の処理負荷を緩和できると共に、マイコン１５の設計変更を行う必要がなく、本発明を容易に実現することができる。

更に、本実施例１では、可変増幅倍率増幅回路１９とＡ／Ｄ変換部２０をマイコン１５の外部に設けるようにしたので、マイコン１５の増幅器やＡ／Ｄ変換器に関する設計変更を行う必要がなく、本発明を容易に実現することができる。

次に、図５乃至図１７を用いて本発明の実施例２〜１０を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本発明の実施例２では、図５に示すように、増幅制御部３０は、今回のノック判定期間におけるセンサ信号（Ａ／Ｄ変換部２０から出力されたセンサ信号）を比較器２７，２８に入力する。そして、比較器２７で、今回のノック判定期間中にセンサ信号の振幅が上限閾値Ｄthh を越えた（上回った）か否かを判定し、センサ信号の振幅が上限閾値Ｄthh を越えた場合には、ラッチ３１の出力信号が切り換わり、その状態がノック判定期間終了まで保持される。また、比較器２８で、今回のノック判定期間中にセンサ信号の振幅が下限閾値Ｄthl を越えた（下回った）か否かを判定し、センサ信号の振幅が下限閾値Ｄthl を越えた場合には、ラッチ３２の出力信号が切り換わり、その状態がノック判定期間終了まで保持される。

増幅倍率設定部２９では、各ラッチ３１，３２の出力（今回のノック判定期間中にセンサ信号の振幅が閾値Ｄthl ，Ｄthh を越えたか否かの判定結果）と、今回のノック判定期間におけるノック判定結果とに基づいて可変増幅倍率増幅回路１９の増幅倍率を設定し、ノック判定期間外（今回のノック判定期間後）に可変増幅倍率増幅回路１９の増幅倍率を切り換えて更新する。

本実施例２では、前記実施例１と同じように、可変増幅倍率増幅回路１９とＡ／Ｄ変換部２０と増幅制御部３０等が、マイコン１５の外部に設けたＩＣ２５に実装され、増幅制御部３０の機能をマイコン１５の外部（ＩＣ２５）に設けた専用回路により実施するようになっている。その他の構成は、前記実施例１と同じである。
以上説明した本実施例２においても、前記実施例１とほぼ同じ効果を得ることができる。

前記実施例１（図２参照）では、増幅制御部２４のピークホールド部２６と比較器２７，２８と増幅倍率設定部２９をマイコン１５の外部のＩＣ２５に実装するようにしたが、本発明の実施例３では、図６に示すように、増幅制御部３３のピークホールド部２６と比較器２７，２８をマイコン１５の外部のＩＣ２５に実装し、増幅制御部３３の増幅倍率設定部２９をマイコン１５の内部に設けるようにしている。この場合、増幅倍率設定部２９の機能をマイコン１５の内部に設けた専用回路により実施するようにしても良いし、或は、増幅倍率設定部２９の機能をマイコン１５によるソフトウエア処理により実施するようにしても良い。その他の構成は、前記実施例１と同じである。

以上説明した本実施例３では、増幅制御部３３の機能をマイコン１５の外部（ＩＣ２５）に設けた専用回路と、マイコン１５の内部に設けた専用回路（又はマイコン１５によるソフトウエア処理）とによって実施するようにしたので、増幅制御部の機能を全てマイコンによるソフトウエア処理により実施する場合に比べて、マイコン１５の処理負荷を緩和できる。

前記実施例２（図５参照）では、増幅制御部３０の比較器２７，２８とラッチ３１，３２と増幅倍率設定部２９をマイコン１５の外部のＩＣ２５に実装するようにしたが、本発明の実施例４では、図７に示すように、増幅制御部３４の比較器２７，２８とラッチ３１，３２をマイコン１５の外部のＩＣ２５に実装し、増幅制御部３４の増幅倍率設定部２９をマイコン１５の内部に設けるようにしている。この場合、増幅倍率設定部２９の機能をマイコン１５の内部に設けた専用回路により実施するようにしても良いし、或は、増幅倍率設定部２９の機能をマイコン１５によるソフトウエア処理により実施するようにしても良い。その他の構成は、前記実施例２と同じである。
以上説明した本実施例４においても、前記実施例３とほぼ同じ効果を得ることができる。

前記実施例１（図２参照）では、増幅制御部２４（ピークホールド部２６と比較器２７，２８と増幅倍率設定部２９）をマイコン１５の外部のＩＣ２５に実装するようにしたが、本発明の実施例５では、図８に示すように、増幅制御部３５（ピークホールド部２６と比較器２７，２８と増幅倍率設定部２９）をマイコン１５の内部に設けるようにしている。

また、本実施例５では、ＥＣＵ１３（マイコン１５）により後述する図９の増幅制御ルーチンを実行することで、増幅制御部３５の機能をマイコン１５によるソフトウエア処理により実施するようにしている。その他の構成は、前記実施例１と同じである。

図９に示す増幅制御ルーチンは、所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう増幅制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、今回のノック判定期間におけるセンサ信号（Ａ／Ｄ変換部２０から出力されたセンサ信号）のピーク値Ｄp を検出した後、ステップ１０２に進み、今回のノック判定処理が終了したか否かを判定し、今回のノック判定処理が終了したと判定された時点で、ステップ１０３に進み、今回のノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl よりも小さいか否かを判定する。

このステップ１０３で、センサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl よりも小さいと判定された場合には、ステップ１０５に進み、増幅倍率Ｇが最大値Ｇmax （可変増幅倍率増幅回路１９が使用できる増幅倍率の最大値）であるか否かを判定する。このステップ１０５で、増幅倍率Ｇが最大値Ｇmax であると判定された場合には、ステップ１１１に進み、増幅倍率Ｇを現在値に保持する（Ｇ＝Ｇ）。

一方、上記ステップ１０５で、増幅倍率Ｇが最大値Ｇmax ではない（増幅倍率Ｇが最大値Ｇmax よりも小さい）と判定された場合には、ステップ１０６に進み、今回のノック判定期間にノック有りと判定されたか否かを判定する。このステップ１０６で、今回のノック判定期間にノック無しと判定された場合（つまり、センサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl よりも小さく且つノック無しと判定された場合）には、ステップ１１１に進み、増幅倍率Ｇを現在値に保持する（Ｇ＝Ｇ）。

これに対して、上記ステップ１０６で、今回のノック判定期間にノック有りと判定された場合（つまりセンサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl よりも小さく且つノック有りと判定された場合）には、ステップ１０７に進み、増幅倍率をＧから２Ｇに上げる（Ｇ＝２×Ｇ）。

一方、上記ステップ１０３で、センサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl 以上であると判定された場合には、ステップ１０４に進み、今回のノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が上限閾値Ｄthh 以上であるか否かを判定する。

このステップ１０４で、センサ信号のピーク値Ｄp が上限閾値Ｄthh 以上であると判定された場合には、ステップ１０８に進み、増幅倍率Ｇが最小値Ｇmin （可変増幅倍率増幅回路１９が使用できる増幅倍率の最小値）であるか否かを判定する。このステップ１０８で、増幅倍率Ｇが最小値Ｇmin であると判定された場合には、ステップ１１１に進み、増幅倍率Ｇを現在値に保持する（Ｇ＝Ｇ）。

一方、上記ステップ１０８で、増幅倍率Ｇが最小値Ｇmin ではない（増幅倍率Ｇが最小値Ｇmin よりも大きい）と判定された場合には、ステップ１０９に進み、今回のノック判定期間にノック有りと判定されたか否かを判定する。このステップ１０９で、今回のノック判定期間にノック有りと判定された場合（つまり、センサ信号のピーク値Ｄp が上限閾値Ｄthh 以上で且つノック有りと判定された場合）には、ステップ１１１に進み、増幅倍率Ｇを現在値に保持する（Ｇ＝Ｇ）。

これに対して、上記ステップ１０９で、今回のノック判定期間にノック無しと判定された場合（つまりセンサ信号のピーク値Ｄp が上限閾値Ｄthh 以上で且つノック無しと判定された場合）には、ステップ１１０に進み、増幅倍率をＧからＧ／２に下げる（Ｇ＝Ｇ／２）。

また、上記ステップ１０３でセンサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl 以上であると判定され、且つ、上記ステップ１０４で、センサ信号のピーク値Ｄp が上限閾値Ｄthh よりも小さいと判定された場合には、増幅倍率Ｇは適正な増幅倍率であると判断して、ステップ１１１に進み、増幅倍率Ｇを現在値に保持する（Ｇ＝Ｇ）。

以上説明した本実施例５では、増幅制御部３５の機能をマイコン１５によるソフトウエア処理により実施するようにしたので、増幅制御部３５の機能を実施するための専用回路を新たに設ける必要がなく、低コスト化することができる。

尚、上記実施例５では、増幅制御部３５の機能をマイコン１５によるソフトウエア処理により実施するようにしたが、これに限定されず、増幅制御部３５（ピークホールド部２６と比較器２７，２８と増幅倍率設定部２９）の機能のうちの一部又は全部をマイコン１５の内部に設けた専用回路により実施するようにしても良い。このようにすれば、増幅制御部３５の機能を実施するための外部回路を新たに設ける必要がなく、低コスト化することができる。

前記実施例２（図５参照）では、増幅制御部３０（比較器２７，２８とラッチ３１，３２と増幅倍率設定部２９）をマイコン１５の外部のＩＣ２５に実装するようにしたが、本発明の実施例６では、図１０に示すように、増幅制御部３６（比較器２７，２８とラッチ３１，３２と増幅倍率設定部２９）をマイコン１５の内部に設けるようにしている。この場合、増幅制御部３６の機能をマイコン１５によるソフトウエア処理により実施するようにしても良いし、或は、増幅制御部３６（比較器２７，２８とラッチ３１，３２と増幅倍率設定部２９）の機能のうちの一部又は全部をマイコン１５の内部に設けた専用回路により実施するようにしても良い。その他の構成は、前記実施例２と同じである。
以上説明した本実施例６においても、前記実施例５とほぼ同じ効果を得ることができる。

前記実施例５（図８参照）では、可変増幅倍率増幅回路１９とＡ／Ｄ変換部２０をマイコン１５の外部に設けたＩＣ２５に実装するようにしたが、本発明の実施例７では、図１１に示すように、可変増幅倍率増幅回路１９とＡ／Ｄ変換部２０をマイコン１５の内部に設けると共に、増幅制御部３５（ピークホールド部２６と比較器２７，２８と増幅倍率設定部２９）をマイコン１５の内部に設けるようにしている。この場合、可変増幅倍率増幅回路１９及びＡ／Ｄ変換部２０の機能をマイコン１５によるソフトウエア処理により実施するようにしても良いし、或は、可変増幅倍率増幅回路１９及びＡ／Ｄ変換部２０の機能のうちの一方又は両方をマイコン１５の内部に設けた専用回路により実施するようにしても良い。その他の構成は、前記実施例５と同じある。

以上説明した本実施例７では、可変増幅倍率増幅回路１９とＡ／Ｄ変換部２０をマイコン１５の内部に設けるようにしたので、可変増幅倍率増幅回路１９及びＡ／Ｄ変換部２０の機能を実施するための外部回路を新たに設ける必要がなく、低コスト化することができる。

前記実施例６（図１０参照）では、可変増幅倍率増幅回路１９とＡ／Ｄ変換部２０をマイコン１５の外部に設けたＩＣ２５に実装するようにしたが、本発明の実施例８では、図１２に示すように、可変増幅倍率増幅回路１９とＡ／Ｄ変換部２０をマイコン１５の内部に設けると共に、増幅制御部３６（比較器２７，２８とラッチ３１，３２と増幅倍率設定部２９）をマイコン１５の内部に設けるようにしている。この場合、可変増幅倍率増幅回路１９及びＡ／Ｄ変換部２０の機能をマイコン１５によるソフトウエア処理により実施するようにしても良いし、或は、可変増幅倍率増幅回路１９及びＡ／Ｄ変換部２０の機能のうちの一方又は両方をマイコン１５の内部に設けた専用回路により実施するようにしても良い。その他の構成は、前記実施例６と同じある。
以上説明した本実施例８においても、前記実施例７とほぼ同じ効果を得ることができる。

尚、上記各実施例７，８では、可変増幅倍率増幅回路１９とＡ／Ｄ変換部２０を両方ともマイコン１５の内部に設けるようにしたが、可変増幅倍率増幅回路１９をマイコン１５の外部に設けて、Ａ／Ｄ変換部２０をマイコン１５の内部に設けるようにしても良い。

次に、図１３乃至図１６を用いて本発明の実施例９を説明する。
本実施例９では、図１３に示すように、クランクタイマ２１で、クランク角センサ１２の出力信号に基づいて所定の異常燃焼判定期間を示す異常燃焼判定期間信号を生成する。ここで、異常燃焼判定期間（図１４参照）は、プレイグ判定期間とノック判定期間とを合わせた期間である。一般に、プレイグ（プレイグニッション）は、点火時期よりも前に発生するため、プレイグ判定期間は、点火時期又はその付近から進角側に設定されている。一方、ノックは、点火時期よりも後に発生するため、ノック判定期間は、点火時期又はその付近から遅角側に設定されている。

そして、異常燃焼判定部３７（異常燃焼判定手段）で、異常燃焼判定期間におけるセンサ信号（Ａ／Ｄ変換部２０から出力されたセンサ信号）の波形の特徴に基づいて異常燃焼（ノックやプレイグ）の有無を判定して、その判定結果を異常燃焼制御部３８及び増幅制御部２４に入力する。この異常燃焼判定部３７では、図１４に示すように、プレイグ判定期間におけるセンサ信号の波形形状を検出し、このセンサ信号の波形形状と予め記憶したプレイグ波形の波形形状とを比較してプレイグの有無を判定すると共に、ノック判定期間におけるセンサ信号の波形形状を検出し、このセンサ信号の波形形状と予め記憶したノック波形の波形形状とを比較してノックの有無を判定する。これにより、異常燃焼（ノックやプレイグ）とノイズとを精度良く判別することができ、精度の高い異常燃焼判定が可能となる。

更に、図１５（ａ）に示すように、比較器３９で、Ａ／Ｄ変換部２０の入力信号（可変増幅倍率増幅回路１９から出力されたセンサ信号）を所定のオーバーレンジ判定閾値と比較し、プレイグ判定期間にＡ／Ｄ変換部２０の入力信号がオーバーレンジ判定閾値を越えた場合に、プレイグ有りと判定するようにしても良い。ここで、例えば、Ａ／Ｄ変換部２０の動作範囲が０〜５．０Ｖの場合、オーバーレンジ判定閾値は４．５Ｖに設定する。或は、図１５（ｂ）に示すように、比較器３９で、Ａ／Ｄ変換部２０の出力信号（Ａ／Ｄ変換部２０から出力されたセンサ信号）をオーバーレンジ判定閾値と比較し、プレイグ判定期間にＡ／Ｄ変換部２０の出力信号がオーバーレンジ判定閾値を越えた場合に、プレイグ有りと判定するようにしても良い。

ここで、オーバーレンジ判定の必要性について説明する。一般的に、プレイグによる振動はノックによる振動よりも非常に大きい場合が多く、また前触れなく突然大きいプレイグが発生することもあるため、本発明を適用してもオーバーレンジが発生することがある。このようにオーバーレンジが発生した場合でもプレイグを判定できる仕組みとしてオーバーレンジ判定が必要となる。大きいプレイグは、ノックやノイズよりも振幅が非常に大きいため、波形形状を使わず振幅（オーバーレンジ）による判定のみでも検出することができる。また、プレイグは、エンジンの破損に繋がるため、確実に検出する必要がある。

異常燃焼制御部３８（異常燃焼制御手段）では、異常燃焼判定部３７でプレイグ有りと判定された場合には空燃比等を変更してプレイグを抑制するプレイグ抑制制御を実行すると共に、異常燃焼判定部３７でノック有りと判定された場合には点火時期を遅角させてノックを抑制するノック抑制制御を実行する。

また、増幅制御部２４（増幅制御手段）では、今回の異常燃焼判定期間（つまり１回の異常燃焼判定期間）におけるセンサ信号（Ａ／Ｄ変換部２０から出力されたセンサ信号）の振幅と、今回の異常燃焼判定期間（つまり１回の異常燃焼判定期間）における異常燃焼判定結果とに基づいて可変増幅倍率増幅回路１９の増幅倍率を設定し、異常燃焼判定期間外（今回の異常燃焼判定期間後）に可変増幅倍率増幅回路１９の増幅倍率を切り換え、可変増幅倍率増幅回路１９は、増幅制御部２４により切り換えられた増幅倍率を次回の異常燃焼判定期間が終了するまで使用する。

これにより、異常燃焼判定期間外に増幅倍率を切り換えておくことができ、異常燃焼判定期間中に増幅倍率の切り換えによるノイズがセンサ信号に重畳することを防止することができる。しかも、１回の異常燃焼判定期間における情報（センサ信号の振幅と異常燃焼判定結果）に基づいて増幅倍率を設定するので、エンジン運転状態の変化の影響を即座に反映させることができ、エンジン運転状態の急激な変化にも追従して増幅倍率を変更することができる。

尚、増幅制御部２４の具体的な構成は、適宜変更しても良く、例えば、上記各実施例１〜８で説明した構成を採用することができる。

本実施例９では、図１６に示すように、(a) 今回の異常燃焼判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が上限閾値Ｄthh を上回り、且つ、異常燃焼判定部３７により異常燃焼無し（ノックとプレイグが両方とも無し）と判定された場合には、増幅倍率をＧからＧ／２に下げて（Ｇ＝Ｇ／２）、可変増幅倍率増幅回路１９の出力飽和を防止する。これにより、可変増幅倍率増幅回路１９の出力信号が飽和することによる異常燃焼の誤判定を防止することができ、異常燃焼判定精度を向上させることができる。

一方、今回の異常燃焼判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が上限閾値Ｄthh を上回るが、異常燃焼判定部３７により異常燃焼有り（ノックとプレイグのうちの少なくとも一方が有り）と判定された場合には、増幅倍率Ｇを維持する（Ｇ＝Ｇ）。

(b) 今回の異常燃焼判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl と上限閾値Ｄthh の範囲内となる適正領域（Ｄthl ≦Ｄp ＜Ｄthh ）では、増幅倍率Ｇは適正な増幅倍率であると判断して、次回も同じ増幅倍率Ｇを使用する（Ｇ＝Ｇ）。

(c) 今回の異常燃焼判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl を下回り、且つ、異常燃焼判定部３７により異常燃焼有り（ノックとプレイグのうちの少なくとも一方が有り）と判定された場合には、次回の異常燃焼判定における分解能向上のために増幅倍率をＧから２Ｇに上げる（Ｇ＝２×Ｇ）。これにより、可変増幅倍率増幅回路１９の出力信号が飽和しない範囲内で増幅倍率を高くすることができ、異常燃焼判定精度を向上させることができる。

一方、今回の異常燃焼判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp が下限閾値Ｄthl を下回るが、異常燃焼判定部３７により異常燃焼無し（ノックとプレイグが両方とも無し）と判定された場合には、増幅倍率Ｇを維持する（Ｇ＝Ｇ）。

尚、本実施例９においても、上記各実施例１〜８と同様に、図３に示すように、プレイグ判定結果に拘らず、ノック判定期間におけるセンサ信号のピーク値Ｄp とノック判定結果とに基づいて可変増幅倍率増幅回路１９の増幅倍率を設定するようにしても良い。このようにすれば、ノック判定精度を特に向上させることができる。

以上説明した本実施例９では、異常燃焼判定期間におけるセンサ信号の振幅と異常燃焼判定結果とに基づいて可変増幅倍率増幅回路１９の増幅倍率を設定するようにしたので、次回の異常燃焼判定期間のセンサ信号の振幅の範囲を予測して、その予測したセンサ信号の振幅に応じて可変増幅倍率増幅回路１９の増幅倍率を予め適正値に設定しておくことができ、センサ信号の振幅が急激に変化しても増幅倍率を素早く追従させることができる。これにより、可変増幅倍率増幅回路１９の出力信号が飽和することを防止しながら、微小な異常燃焼（ノックやプレイグ）を精度良く検出することができ、異常燃焼判定精度を向上させることができる。

本発明の実施例１０では、図１７に示すように、ノック判定用の可変増幅倍率増幅回路１９Ａの増幅倍率とプレイグ判定用の可変増幅倍率増幅回路１９Ｂの増幅倍率を別々に設定するようにしている。

具体的には、クランクタイマ２１で、クランク角センサ１２の出力信号に基づいて所定のノック判定期間を示すノック判定期間信号を生成すると共に、所定のプレイグ判定期間を示すプレイグ判定期間信号を生成する。

そして、ノック判定部２２（異常燃焼判定手段）で、ノック判定期間におけるセンサ信号（ノック判定用のＡ／Ｄ変換部２０Ａから出力されたセンサ信号）の波形の特徴（例えば波形形状）に基づいてノックの有無を判定して、その判定結果を異常燃焼制御部３８及びノック判定用の増幅制御部２４Ａに入力する。

一方、プレイグ判定部４０（異常燃焼判定手段）で、プレイグ判定期間におけるセンサ信号（プレイグ判定用のＡ／Ｄ変換部２０Ｂから出力されたセンサ信号）の波形の特徴（例えば波形形状）に基づいてプレイグの有無を判定して、その判定結果を異常燃焼制御部３８及びプレイグ判定用の増幅制御部２４Ｂに入力する。

また、ノック判定用の増幅制御部２４Ａでは、今回のノック判定期間（つまり１回のノック判定期間）におけるセンサ信号（ノック判定用のＡ／Ｄ変換部２０Ａから出力されたセンサ信号）の振幅と、今回のノック判定期間（つまり１回のノック判定期間）におけるノック判定結果とに基づいてノック判定用の可変増幅倍率増幅回路１９Ａの増幅倍率を設定し、ノック判定期間外（今回のノック判定期間後）にノック判定用の可変増幅倍率増幅回路１９Ａの増幅倍率を切り換える。

一方、プレイグ判定用の増幅制御部２４Ｂでは、今回のプレイグ判定期間（つまり１回のプレイグ判定期間）におけるセンサ信号（プレイグ判定用のＡ／Ｄ変換部２０Ｂから出力されたセンサ信号）の振幅と、今回のプレイグ判定期間（つまり１回のプレイグ判定期間）におけるプレイグ判定結果とに基づいてプレイグ判定用の可変増幅倍率増幅回路１９Ｂの増幅倍率を設定し、プレイグ判定期間外（今回のプレイグ判定期間後）にプレイグ判定用の可変増幅倍率増幅回路１９Ｂの増幅倍率を切り換える。

尚、増幅制御部２４Ａ，２４Ｂの具体的な構成は、適宜変更しても良く、例えば、上記各実施例１〜８で説明した構成を採用することができる。

以上説明した本実施例１０では、ノック判定用の可変増幅倍率増幅回路１９Ａの増幅倍率とプレイグ判定用の可変増幅倍率増幅回路１９Ｂの増幅倍率を別々に設定するようにしたので、ノック判定用の可変増幅倍率増幅回路１９Ａの増幅倍率とプレイグ判定用の可変増幅倍率増幅回路１９Ｂの増幅倍率をそれぞれ適正値に設定することができ、ノック判定精度の向上とプレイグ判定精度の向上を高い次元で両立させることができる。

尚、上記各実施例１〜１０では、振動センサ１１の出力信号に基づいて異常燃焼（ノックやプレイグ）の有無を判定するシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、例えば、エンジンの筒内圧力を検出する筒内圧力センサの出力信号に基づいて異常燃焼（ノックやプレイグ）の有無を判定するシステムに本発明を適用しても良い。

１１…振動センサ、１３…ＥＣＵ、１５…マイコン、１９…可変増幅倍率増幅回路（センサ信号増幅手段）、２０…Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ変換手段）、２２…ノック判定部（異常燃焼判定手段）、２３…ノック制御部（異常燃焼制御手段）、２４…増幅制御部（増幅制御手段）、２５…ＩＣ、２６…ピークホールド部、２７，２８…比較器（比較手段）、２９…増幅倍率設定部、３０…増幅制御部（増幅制御手段）、３１，３２…ラッチ、３３〜３６…増幅制御部（増幅制御手段）、３７…異常燃焼判定部（異常燃焼判定手段）、３８…異常燃焼制御部（異常燃焼制御手段）、４０…プレイグ判定部（異常燃焼判定手段）

Claims (18)

1. 内燃機関の振動又は筒内圧力を検出するセンサと、
   前記センサから出力されるセンサ信号を増幅すると共に該センサ信号の増幅倍率を変更可能なセンサ信号増幅手段と、
   前記センサ信号増幅手段により増幅されたセンサ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   前記Ａ／Ｄ変換手段によりデジタル信号に変換されたセンサ信号の波形の特徴に基づいて異常燃焼の有無を判定する異常燃焼判定手段と、
   前記異常燃焼判定手段により異常燃焼有りと判定された場合に該異常燃焼を抑制するように制御する異常燃焼抑制制御を実行する異常燃焼制御手段と、
   前記センサ信号の振幅と前記異常燃焼判定手段による異常燃焼の判定結果とに基づいて前記センサ信号増幅手段の増幅倍率を設定する増幅制御手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の電子制御装置。
2. 前記異常燃焼判定手段は、前記センサ信号の波形の特徴として、異常燃焼判定期間における前記センサ信号の波形形状を用いることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の電子制御装置。
3. 前記増幅制御手段は、異常燃焼判定期間外に前記センサ信号増幅手段の増幅倍率を切り換え、
   前記センサ信号増幅手段は、前記増幅制御手段により切り換えられた増幅倍率を次回の異常燃焼判定期間が終了するまで使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の電子制御装置。
4. 前記Ａ／Ｄ変換手段として、ΔΣ型Ａ／Ｄ変換器を用いることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の電子制御装置。
5. 前記増幅制御手段は、１回の異常燃焼判定期間における前記センサ信号の振幅と前記１回の異常燃焼判定期間における前記異常燃焼の判定結果とに基づいて前記センサ信号増幅手段の増幅倍率を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の電子制御装置。
6. 前記増幅制御手段は、前記センサ信号の振幅を所定の閾値と比較する比較手段を有し、今回の異常燃焼判定期間において前記異常燃焼判定手段により異常燃焼有りと判定され且つ前記センサ信号の振幅が前記閾値を越えなかった場合に、前記センサ信号増幅手段の増幅倍率を今回の異常燃焼判定期間よりも高い増幅倍率に設定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の電子制御装置。
7. 前記増幅制御手段は、前記センサ信号の振幅を所定の閾値と比較する比較手段を有し、今回の異常燃焼判定期間において前記異常燃焼判定手段により異常燃焼無しと判定され且つ前記センサ信号の振幅が前記閾値を越えた場合に、前記センサ信号増幅手段の増幅倍率を今回の異常燃焼判定期間よりも低い増幅倍率に設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の電子制御装置。
8. 前記増幅制御手段は、前記異常燃焼判定期間における前記センサ信号のピーク値を検出し、前記比較手段によって前記センサ信号のピーク値を前記閾値と比較することで前記センサ信号の振幅が前記閾値を越えたか否かを判定することを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関の電子制御装置。
9. 前記増幅制御手段の機能をマイクロコンピュータによるソフトウエア処理により実施することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の内燃機関の電子制御装置。
10. 前記増幅制御手段の機能を専用回路により実施することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の内燃機関の電子制御装置。
11. 前記増幅制御手段の機能をマイクロコンピュータによるソフトウエア処理と専用回路とにより実施することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の内燃機関の電子制御装置。
12. 前記専用回路は、前記マイクロコンピュータの外部に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の電子制御装置。
13. 前記専用回路は、前記マイクロコンピュータの内部に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の電子制御装置。
14. 前記比較手段として、比較器を用いることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の内燃機関の電子制御装置。
15. 前記センサ信号増幅手段は、前記マイクロコンピュータの外部に設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の内燃機関の電子制御装置。
16. 前記センサ信号増幅手段は、前記マイクロコンピュータの内部に設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の内燃機関の電子制御装置。
17. 前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記マイクロコンピュータの外部に設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の内燃機関の電子制御装置。
18. 前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記マイクロコンピュータの内部に設けられていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の内燃機関の電子制御装置。

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