JP5502176B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置、特に内燃機関に供給された燃料への着火時期を検出する機能を備えた内燃機関の制御装置に関するものである。

従来、例えば、燃料噴射による拡散燃焼を行うディーゼルエンジンと称される内燃機関に於いては、エンジンブロックに備え付けられた加速度センサ（ノックセンサ）を用いて、燃料が燃焼する際に発生する振動に基づいて燃焼時期即ち燃料への着火時期を検出し、その検出された着火時期に基づいて燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

又、別の従来の装置として、燃料噴射時期と着火時期との相対関係に基づいて検出された振動が着火によるものかノイズによるものかを判定し、その判定結果に基づいて燃料噴射時期を制御するようにした燃料噴射制御装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平４−２３７８４５号公報 特許第３７８０５４９号公報

特許文献１に開示された従来の燃料噴射制御装置の場合、内燃機関に備え付けられた吸気バルブや排気バルブ等の作動により発生する着火に起因しない振動であるノイズ振動が重畳することがあり、その場合、ノイズ振動を着火と誤って検出してしまうという課題があった。

一方、特許文献２に開示された従来の燃料噴射制御装置の場合、検出された着火時期がノイズであると判定された場合には、正確な着火時期を検出することができず、燃料噴射時期の補正ができないという課題があった。又、燃料噴射時期と着火時期の相対関係に基づいてノイズ判定を行うため、燃料噴射時期と着火時期のどちらも変化していない場合、つまり運転状態が変化していない場合にはノイズ判定を行うことができず、正確な着火時期を検出することができないという課題があった。更に、例えば予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関（ＨＣＣＩエンジンと称される）のように、燃料噴射時期と着火時期の相対関係が必ずしも成立しない場合にはノイズ判定を行うことができず、正確な着火時期を検出することができないという課題があった。

この発明は、従来の燃料噴射制御装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の燃焼方式にかかわらず、ノイズ振動の影響を受けることなく着火時期を精度良く検出することができ、ひいては着火時期制御を精度良く行うことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

この発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関の振動を検出し、前記検出した振動に対応した信号を含む出力を発生するノックセンサと、前記内燃機関のクランク角度を検出し、前記検出したクランク角度に対応した信号を出力するクランク角度センサと、前記ノックセンサの出力と前記クランク角度センサの出力に基づいて、前記内燃機関の複数の点火サイクルに亘って前記内燃機関のノック固有周波数成分の振動波形を算出する振動波形算出部と、前記算出した複数の点火サイクルに亘る振動波形の標準偏差を算出する振動波形標準偏差算出部と、前記算出した振動波形標準偏差が所定の第１の判定レベルを超えたときの前記クランク角度に対応する位置を、前記内燃機関の燃焼による振動位置として検出する振動位置検出部と、前記検出した振動位置に基づいて、前記内燃機関の実着火時期を算出する実着火時期算出部と、前記算出した実着火時期に基づいて、前記内燃機関の着火時期を調整し得る着火時期調整部と、を備え、前記振動波形算出部により算出される前記振動波形は、所定時間毎或いは所定クランク角度毎に算出された所定の周波数成分のスペクトルである振動強度の振動波形であり、前記振動波形標準偏差算出部により算出される前記標準偏差は、前記振動強度の振動波形の標準偏差であることを特徴とするものである。

この発明による内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の複数の点火サイクルに亘って前記内燃機関のノック固有周波数成分の振動波形を算出する振動波形算出部と、前記算出した複数の点火サイクルに亘る振動波形の標準偏差を算出する振動波形標準偏差算出部と、前記算出した振動波形標準偏差が所定の第１の判定レベルを超えたときの前記クランク角度に対応する位置を、前記内燃機関の燃焼による振動位置として検出する振動位置検出部と、前記検出した振動位置に基づいて前記内燃機関の実着火時期を算出する実着火時期算出部と、前記算出した実着火時期に基づいて前記内燃機関の着火時期を調整し得る着火時期調整部と、を備え、前記振動波形算出部により算出される前記振動波形は、所定時間毎或いは所定クランク角度毎に算出された所定の周波数成分のスペクトルである振動強度の振動波形であり、前記振動波形標準偏差算出部により算出される前記標準偏差は、前記振動強度の振動波形の標準偏差であるように構成しているので、内燃機関の燃焼方式の如何にかかわらずノイズ振動の影響を受けずに着火時期を精度良く検出することができ、ひいては着火時期制御を精度良く行うことができるという優れた効果を得ることができる。

この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置を示す全体構成図である。 この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、着火時期制御部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、振動位置と実着火時期の関係を示す特性マップである。 この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、燃焼による振動とエンジンの作動によるノイズ振動が重畳している場合の振動位置検出について説明する説明図である。 この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、着火時期制御機能の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置について詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置の全体構成図であって、火花点火による予混合燃焼を行う内燃機関（ＳＩエンジン）に適用した場合について示している。

図１に於いて、内燃機関（以下、エンジンと称する）１に於ける気筒１ａの燃焼室１ｂには、吸気バルブ１ｃと排気バルブ１ｄとピストン１ｅとが備えられており、更に、燃焼室１ｂ内を臨むようにして、点火プラグ２とインジェクタ３とが備えられている。又、エンジン１には、吸気通路４に設けられた電子制御スロットル５により、吸入空気量が調整される。電子制御スロットル５は、スロットルバルブ５ａと、これを駆動するモータ５ｂ、スロットルバルブ５ａの開度を検出するスロットル開度センサ５ｃとから構成されている。

エンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）６には、アクセルペダル７の操作量を検出するアクセルポジションセンサ８の出力信号を取得して、モータ５ｂに制御信号を送り、スロットル開度センサ５ｃからのスロットルバルブ開度信号に基づいて、スロットルバルブ５ａを適切な開度に制御する。クランク度角センサ９はクランク軸１ｆのクランク角度を検出し、カム角センサ１０は吸気側のカム軸１ｇのカム角度を検出し、ノックセンサ１１はエンジン１の振動を検出する。夫々のセンサ９、１０、１１は、夫々の検出値に基づく出力信号をＥＣＵ６に入力する。

ＥＣＵ６は、アクセルポジションセンサ８、クランク度角センサ９、カム角センサ１０、エアフローセンサ１２、ノックセンサ１１、のほか、各種センサ類（図示せず）からの出力信号を取得して、点火時期や燃料噴射量等を決定する。そして、それらの各決定値に基づいて、インジェクタ３を駆動して燃料を燃焼室１ｂ内に噴射供給し、点火プラグ２に接続された点火コイル１３を駆動することにより点火プラグ２のプラグギャップから火花を放電させる。

エアクリーナ１４によって塵やごみが除去された吸入空気は、エアフローセンサ１２により流量が計測された後、電子制御スロットル５を通過してサージタンク１５へと導かれ、更に、サージタンク１５から吸気バルブ１ｃを通って燃焼室１ｂに導入される。燃焼室１ｂ内に導入された吸入空気とインジェクタ３から噴射された燃料とが混ざりあって混合気が形成され、点火プラグ２の火花放電によって混合気が着火されて燃焼する。

混合気の燃焼圧力は、ピストン１ｅに伝えられてピストン１ｅを往復運動させる。ピストン１ｅの往復運動は、コネテクティングロッド１ｈを介してクランク軸１ｆに伝えられて回転運動に変換され、エンジン１の出力として取り出される。燃焼後の混合気は排気ガスとなり、排気バルブ１ｄを通ってエキゾーストマニホールド１６へ排出され、触媒１７で浄化された後、大気中へ排出される。

次に図２を参照しながら、ＥＣＵ６内に設けられたこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、着火時期制御部について説明する。図２は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、着火時期制御部を示すブロック図である。図２に於いて、クランク角度センサ９、及びノックセンサ１１は、夫々、図１に示したクランク角度センサ９、及びノックセンサ１１である。

ＥＣＵ６は、各種のＩ／Ｆ回路６１とマイクロコンピュータ６２を備えている。Ｉ／Ｆ回路６１は、ノックセンサ１１の出力信号の高周波成分を除去するためのローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと称する）１８を備えている。ＬＰＦ１８は、例えば、２．５［Ｖ］のバイアス電圧が印加されており、ノックセンサ１１の出力信号に含まれる振動成分の中心が２．５［Ｖ］になるように設定されている。ＬＰＦ１８の出力特性は、ノックセンサ１１の出力信号に含まれる全振動成分をＡ／Ｄ変換器１９に取り込むために、ノックセンサ１１の出力信号の振動成分が２．５［Ｖ］のバイアス電圧を中心にして０［Ｖ］〜５［Ｖ］の範囲に収まるように設定されている。ＬＰＦ１８は、ノックセンサ１１の出力信号の振動成分が小さい場合には２．５［Ｖ］を中心に増幅し、大きい場合には２．５［Ｖ］を中心に減少させるゲイン変換機能を備えている。

マイクロコンピュータ６２は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、制御プログラムや制御定数を記憶しておくＲＯＭ領域、プログラムを実行した際の変数を記憶しておくＲＡＭ領域等から構成されており、着火時期制御部の主要構成要素としてのＡ／Ｄ変換器１９と、振動波形算出部２０と、振動波形標準偏差算出部２１と、振動位置検出部２２と、振動レベル検出部２３と、実着火時期算出部２４と、着火時期調整部２５とを備えている。

Ａ／Ｄ変換器１９は、ＬＰＦ１８を通過したノックセンサ１１からのアナログ信号を、一定の時間間隔（例えば、１０［μｓ］、或いは２０［μｓ］等）毎にデジタル信号に変換する。尚、Ａ／Ｄ変換機１９は、常にＡ／Ｄ変換を行ない、Ａ／Ｄ変換以降の処理で必要なクランク角度区間のデータのみを出力するように構成されてもいても良いし、Ａ／Ｄ変換以降の処理で必要なクランク角度区間のみＡ／Ｄ変換を行って出力するように構成されていても良い。

振動波形検出部２０は、Ａ／Ｄ変換器１９からのデジタル信号とクランク角センサ９からの出力信号を入力とし、Ａ／Ｄ変換器１９からのデジタル信号に対してデジタル信号処理により周波数解析を実施し、所定の周波数成分（例えば５[ｋＨｚ]〜７[ｋＨｚ]）の振動波形を算出する。デジタル信号処理としては、例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）や短時間フーリエ変換（ＳＴＦＴ）と呼ばれる処理が用いられる。このデジタル信号処理により、所定時間毎、或いは所定クランク角度毎に所定の周波数成分のスペクトル（以下、振動強度ＶＩと称する）が振動波形として算出される。

尚、デジタル信号処理としては、ＩＩＲ（無限インパルス応答）フィルタやＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタを用いて所定の周波数成分を抽出するようにしてもよい。又、振動波形検出部２０による演算は、ＬＰＦ１８からのアナログ信号に対するＡ／Ｄ変換を実施しながら処理しても良いし、エンジン１の回転に同期した割込み処理によりまとめて実施しても良い。

ところで、エンジン１の振動には、燃焼による振動以外にも、エンジン１の作動によるノイズ振動があり、これらのノイズが所定の周波数成分に重畳される場合がある。このようなノイズ振動としては、エンジン１に備えつけられたインジェクタ３、吸気バルブ１ｃ、排気バルブ１ｄ等の構成部品が作動することにより発生する振動、或いは、ピストン１ｅ等の作動により発生するエンジン固有の振動がある。このため、振動波形検出部２０により検出された振動波形をそのまま振動位置検出に用いた場合、これらのノイズ振動を燃焼による振動と誤って検出してしまう可能性がある。

そこで、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置では、振動波形検出部２０により算出された複数の点火サイクルに於ける振動波形を、振動波形標準偏差算出部２１により複数の点火サイクルに亘ってフィルタ処理することで振動波形の標準偏差を算出し、この算出された振動波形の標準偏差を用いて振動位置検出部２２により振動位置を検出するようにしたものであり、ノイズ振動の影響を受けずに燃焼による振動のみを算出することを可能としたものである。

即ち、振動波形標準偏差算出部２１は、振動波形検出部２０により算出された所定点火サイクルに於ける振動波形の標準偏差を、次式（１）、（２）に基づいて算出する。

ＶＩＡ［ｎ］＝ＫＶＩＡ×ＶＩＡ［ｎ−１］＋（１−ＫＶＩＡ）×ＶＩ［ｎ］
・・・・・・・・式（１）
但し、ＶＩＡ［ｎ］：振動強度の平均値（振動波形平均値）
ＶＩ［ｎ］：振動強度
ＫＶＩＡ：平均値算出用のフィルタ係数

ＶＳＧＭ［ｎ］＝ＫＶＳＧＭ×ＶＳＧＭ［ｎ−１］
＋（１−ＫＶＳＧＭ）×（ＶＩ［ｎ］−ＶＩＡ［ｎ］）
・・・・・・・・式（２）
但し、ＶＳＧＭ［ｎ］：振動強度の標準偏差（振動波形標準偏差）
ＫＶＳＧＭ：標準偏差算出用のフィルタ係数

ここで、［ｎ］は今回点火タイミングでの処理を意味し、［ｎ−１］は前回点火タイミングでの処理を意味する。又、振動強度ＶＩは、振動波形検出部２０により所定のクランク角度毎に算出される値であり、振動強度の平均値ＶＩＡ及び振動強度の標準偏差ＶＳＧＭ［ｎ］は所定のクランク角度毎に算出される。

振動位置検出部２２は、振動波形標準偏差算出部２１により算出された振動波形の標準偏差が所定の第１の判定レベルＪ１を初めて上回った位置を振動位置ＶＰＯＳとして検出する。ここで、第１の判定レベルＪ１は、エンジン１の回転速度や負荷に基づいて気筒毎に予め実験的に設定される。

実着火時期算出部２４は、振動位置検出部２２により検出された振動位置ＶＰＯＳに基づいて、図３に示すような特性マップから実着火時期ＶＩＧを算出する。即ち、図３は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、振動位置と実着火時期の関係を示す特性マップであって、燃焼による振動がノックセンサに伝わるまでの伝達遅れを考慮して形成されている。図３に於いて、縦軸は、実着火時期ＶＩＧ［ｄｅｇ．ＡＴＤＣ］、横軸は、振動波形の標準偏差が第１の判定レベルＪ１を初めて上回った振動位置ＶＰＯＳ［ｄｅｇ．ＡＴＤＣ］を示す。例えば、振動波形の標準偏差が第１の判定レベルＪ１を初めて上回った振動位置ＶＰＯＳ［ｄｅｇ．ＡＴＤＣ］が１０［ｄｅｇ．ＡＴＤＣ］であったとすれば、実着火時期ＶＩＧは約６［ｄｅｇ．ＡＴＤＣ］として算出される。

振動レベル検出部２３は、振動波形標準偏差算出部２１により算出されたクランク角度に対する振動波形の標準偏差のピーク値を振動レベルＶＰＫとして検出し、この検出された振動レベルＶＰＫが所定の第２の判定レベルＪ２より小さい場合には、前述の実着火時期算出部２４による実着火時期ＶＩＧの算出を禁止する。ここで、第２の判定レベルＪ２は、エンジンの回転速度や負荷に基づいて気筒毎に予め実験的に設定され、前述の第１の判定レベルＪ１よりも大きく設定される。

着火時期調整部２５は、実着火時期算出部２４により算出された実着火時期ＶＩＧに基づいて、混合気の着火時期が最適になるように点火コイル１３への通電時期を調整し、点火プラグ２の火花放電の時期（点火時期）を進角側、或いは遅角側に変化させる。又、実着火時期算出部２４による実着火時期ＶＩＧの算出が、前述の振動レベル検出部２３により禁止されている場合には、点火時期の遅角側への調整を禁止する。

以上に述べた一連の処理により、特許文献２による着火時期検出方法のように点火時期（特許文献２のディーゼルエンジンに於いては燃焼噴射時期）と着火時期との相対関係に基づいてノイズ判定を行う必要はなく、エンジンの燃焼方式の如何に関係なく着火時期を精度良く検出することができ、ひいては着火時期制御を精度良く行うことが可能となる。尚、前述の各式は、実施の形態１の動作を説明するための一例に過ぎず、これらの式に限定されるものではない。

次に、燃焼による振動とエンジンの作動によるノイズ振動が、振動波形に重畳されている場合に於ける振動位置の検出について説明する。図４は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、燃焼による振動とエンジンの作動によるノイズ振動が重畳している場合の振動位置検出について説明する説明図であり、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、夫々異なる点火時期に対する、筒内圧力と、振動波形算出部２０により算出される振動波形と、振動波形標準偏差算出部２１により算出される振動波形の標準偏差と、について表示した波形図である。即ち、図４の（ａ）〜（ｄ）に於いて、（１）は、筒内圧力を複数点火サイクルのクランク角度に対して重ね合わせて表示した筒内圧力波形図、（２）は、振動波形算出部２０により算出される振動波形を複数点火サイクルの
クランク角度に対して重ね合わせて表示した振動波形図、（３）は、振動波形標準偏差算出部２１により算出される振動波形の標準偏差を複数点火サイクルのクランク角度に対して重ね合わせて表示した震動波形標準偏差波形図である。点火時期は、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に進角側に移動している。

点火時期が変化すると、筒内圧力波形、振動波形、振動波形標準偏差波形の、クランク角度に対する位置も変化する。例えば、点火時期が図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に進角側に移動すると、夫々図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に於ける筒内圧力波形図（１）、振動波形図（２）、及び振動波形標準偏差波形図（３）に示すように、クランク角度に対する筒内圧力波形、振動波形、振動波形標準偏差波形の位置も、夫々図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に進角側に移動する。

しかしながら、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の振動波形図（２）に示しているように、エンジン１の作動によるノイズ振動は、点火時期が変化しても同じ位置で振動波形に重畳される。即ち、点火位置は図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に進角側に移動しているが、ノイズ振動は点火位置の移動にかかわらず常にＴＤＣ（Top Death Center）から５［ｄｅｇ．ＡＴＤＣ］（After Top Death Center）の間で振動波形に重畳されている。このように、エンジン１の作動によるノイズ振動は点火時期にかかわらず同じ位置で振動波形に重畳されるため、振動波形の振動位置をそのまま着火時期の検出に用いた場合には、ノイズ振動を着火時期と誤って検出してしまうことになる。

そこで、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置では、前述の式（１）、（２）により、クランク角度毎に算出される振動波形の標準偏差に基づいて燃焼による振動位置を検出する。具体的には、振動波形の標準偏差が第１の判定レベルＪ１を上回った位置を振動位置として検出する。又、点火時期が遅角された状態では、燃焼による振動が小さくなるため、振動位置の検出が困難となる。このような状態に於いては、燃焼による振動位置、つまり着火時期の検出精度が低くなるため、振動位置に基づく実着火時期の算出を禁止する。即ち、振動波形の標準偏差のピーク値が第２の判定レベル２を下回るような状態では、実着火時期算出部２４による実着火時期の算出を禁止する。

前述のようにして振動波形の標準偏差に基づいて実着火時期を算出することで、ノイズ振動を燃焼による振動と誤って検出することがなく、着火時期を精度良く検出することができ、ひいては精度良く着火時期を調整することができる。

次に、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置の動作について、フローチャートを用いて説明する。図５は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、着火時期制御機能の動作を示すフローチャートである。図５に於いて、ステップＳ１０１では、ノックセンサ１１とクランク角度センサ９からの出力信号に基づいて、クランク角度に対する振動強度を振動波形として検出する。振動波形を検出する区間は、実着火時期を含むように予め実験的に設定する。

次に、ステップＳ１０２に進み、ステップＳ１０１にて検出された振動波形に対して、所定クランク角度（例えば、１［ｄｅｇ．ＣＡ］）毎に複数点火サイクルに渡ってフィルタ処理を行うことで振動波形の標準偏差ＶＳＧＭを算出する。この振動波形の標準偏差ＶＳＧＭの算出は、前述の式（１）、（２）に基づき行なう。

続いてステップＳ１０３に進み、ステップＳ１０２にて算出された振動波形の標準偏差ＶＳＧＭが第１の判定レベルＪ１よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１０３での判定の結果、図４の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の振動波形標準偏差波形図（３）に示すように、振動波形の標準偏差ＶＳＧＭが第１の判定レベルＪ１よりも大きい場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０４に進み、振動波形の標準偏差ＶＳＧＭが第１の判定レベルＪ１を上回ったクランク角度を振動位置ＶＰＯＳとして検出する。一方、ステップＳ１０３での判定の結果、図４の（ａ）に示すように、振動波形の標準偏差ＶＳＧＭが第１の判定レベルＪ１よりも大きくない場合（ＮＯ）には、燃焼による振動が小さいと判定して、ステップＳ１０９に進み、実着火時期の算出を禁止し、続くステップＳ１１０では、点火時期の遅角側への調整を禁止する。

次にステップＳ１０５では、ステップＳ１０２にて算出された振動波形の標準偏差ＶＳＧＭのピーク値を振動レベルとして検出し、続くステップＳ１０６に於いてステップＳ１０５にて検出された振動レベルが第２の判定レベルＪ２よりも大きいか否かを判定する。

ステップＳ１０６での判定の結果、振動レベルが第２の判定レベルＪ２よりも大きい場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０７に進み、ステップＳ１０４で検出された振動位置ＶＰＯＳと図３に示す特性マップに基づいて実着火時期ＶＩＧを算出し、続くステップＳ１０８では、ステップＳ１０７にて算出された実着火時期ＶＩＧに基づいて、着火時期が最適となるように点火時期を遅角側もしくは進角側に調整する。

一方、ステップＳ１０６での判定の結果、振動レベルが第２の判定レベルＪ２よりも大きくない場合（ＮＯ）には、燃焼による振動が小さいと判定して、ステップＳ１０９に進み、実着火時期ＶＩＧの算出を禁止し、続くステップＳ１１０では、点火時期の遅角側への調整を禁止する。これにより、着火時期が遅角側になりすぎることによる失火などの燃焼不良を回避することができる。

以上述べたこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置は、以下に述べる（１）乃至（４）の発明を具体化したものである。
（１）内燃機関の振動を検出し、前記検出した振動に対応した信号を含む出力を発生するノックセンサと、前記内燃機関のクランク角度を検出し、前記検出したクランク角度に対応した信号を出力するクランク角度センサと、前記ノックセンサの出力と前記クランク角度センサの出力に基づいて、前記内燃機関の複数の点火サイクルに亘って前記内燃機関のノック固有周波数成分の振動波形を算出する振動波形算出部と、前記算出した複数の点火サイクルに亘る振動波形の標準偏差を算出する振動波形標準偏差算出部と、前記算出した振動波形標準偏差が所定の第１の判定レベルを超えたときの前記クランク角度に対応する位置を、前記内燃機関の燃焼による振動位置として検出する振動位置検出部と、前記検出した振動位置に基づいて、前記内燃機関の実着火時期を算出する実着火時期算出部と、前記算出した実着火時期に基づいて、前記内燃機関の着火時期を調整し得る着火時期調整部とを備え、前記振動波形算出部により算出される前記振動波形は、所定時間毎或いは所定クランク角度毎に算出された所定の周波数成分のスペクトルである振動強度の振動波形であり、前記振動波形標準偏差算出部により算出される前記標準偏差は、前記振動強度の振動波形の標準偏差である、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
このように構成した内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の燃焼方式によらずノイズ振動の影響を受けずに着火時期を精度良く検出することができ、ひいては着火時期制御を精度良く行なうことができる。

（２）前記（１）に記載の内燃機関の制御装置に於いて、前記振動波形標準偏差算出部により算出した前記振動波形の標準偏差のピーク値を、前記内燃機関の振動レベルとして検出する振動レベル検出部を備え、前記検出した振動レベルが所定の第２の判定レベルよりも小さいときには、前記実着火時期算出部による実着火時期の算出を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
このように構成した内燃機関の制御装置によれば、例えば着火時期が遅角側になりすぎたために燃焼による振動レベルが小さくなった場合には、検出される振動位置と着火時期の相関が確保できないため、振動位置に基づく着火時期の算出を禁止することで、誤った実着火時期に基づく着火時期の調整を回避することができる。

（３）前記（１）又は（２）に記載の内燃機関の制御装置に於いて、前記振動波形標準偏差算出部により算出した振動波形の標準偏差が前記第１の判定レベル超えないときは、前記実着火時期算出部による実着火時期の算出を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
このように構成した内燃機関の制御装置によれば、実着火時期の算出が禁止されているような燃焼による振動レベルが小さい場合には、着火時期が遅角側になりすぎているため、着火時期がさらに遅角側に調整されることで発生する失火などの燃焼不良を回避することができる。

（４）前記（２）又は（３）に記載の内燃機関の制御装置に於いて、前記実着火時期の算出が禁止されているときには、前記着火時期調整部による着火時期の遅角側への調整を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
このように構成した内燃機関の制御装置によれば、実着火時期の算出が禁止されているような燃焼による振動レベルが小さい場合には、着火時期が遅角側になりすぎているため、着火時期がさらに遅角側に調整されることで発生する失火などの燃焼不良を回避することができる。

尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ エンジン、１ａ 気筒、１ｂ 燃焼室、１ｃ 吸気バルブ、１ｄ 排気バルブ、１ｅ ピストン、１ｆ クランク軸、１ｇ カム軸、１ｈ コネテクティングロッド、２ 点火プラグ、３ インジェクタ、４ 吸気通路、５ 電子制御スロットル、５ａ スロットルバルブ、５ｂ モータ、５ｃ スロットル開度センサ、６ エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、７ アクセルペダル、８ アクセルポジションセンサ、９ クランク角センサ、１０ カム角センサ、１１ ノックセンサ、１２ エアフローセンサ、１３ 点火コイル、１４ エアクリーナ、１５ サージタンク、１６ エキゾーストマニホールド、１７ 触媒、２０ 振動波形算出部、２１ 振動波形標準偏差算出部、２２ 振動位置検出部、２３ 振動レベル検出部、２４ 実着火時期算出部、２５ 着火時期調整部

Claims (4)

1. 内燃機関の振動を検出し、前記検出した振動に対応した信号を含む出力を発生するノックセンサと、
   前記内燃機関のクランク角度を検出し、前記検出したクランク角度に対応した信号を出力するクランク角度センサと、
   前記ノックセンサの出力と前記クランク角度センサの出力に基づいて、前記内燃機関の複数の点火サイクルに亘って前記内燃機関のノック固有周波数成分の振動波形を算出する振動波形算出部と、
   前記算出した複数の点火サイクルに亘る振動波形の標準偏差を算出する振動波形標準偏差算出部と、
   前記算出した振動波形標準偏差が所定の第１の判定レベルを超えたときの前記クランク角度に対応する位置を、前記内燃機関の燃焼による振動位置として検出する振動位置検出部と、
   前記検出した振動位置に基づいて、前記内燃機関の実着火時期を算出する実着火時期算出部と、
   前記算出した実着火時期に基づいて、前記内燃機関の着火時期を調整し得る着火時期調整部と、
   を備え、
   前記振動波形算出部により算出される前記振動波形は、所定時間毎或いは所定クランク角度毎に算出された所定の周波数成分のスペクトルである振動強度の振動波形であり、
   前記振動波形標準偏差算出部により算出される前記標準偏差は、前記振動強度の振動波形の標準偏差である、
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記振動波形標準偏差算出部により算出した前記振動波形の標準偏差のピーク値を、前記内燃機関の振動レベルとして検出する振動レベル検出部を備え、
   前記検出した振動レベルが所定の第２の判定レベルよりも小さいときには、前記実着火時期算出部による実着火時期の算出を禁止する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記振動波形標準偏差算出部により算出した振動波形の標準偏差が前記第１の判定レベル超えないときは、前記実着火時期算出部による実着火時期の算出を禁止する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記実着火時期の算出が禁止されているときには、前記着火時期調整部による着火時期の遅角側への調整を禁止する、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。