JP7397716B2 - ノック判定装置及びノック制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関におけるノックの有無についての判定を行うノック判定装置、及びその判定の結果に基づきノックを抑える制御を行うノック制御装置に関する。

ノック判定装置の中には、検出部とノック判定部とを有するものがある。検出部は、内燃機関の各燃焼サイクル内の所定期間に、内燃機関に発生する振動を検出する。ノック判定部は、その検出された振動における所定周波数帯成分の振動波形の特徴が、ノック波形の特徴か否かに基づいてノック判定を行う。そして、そのようなノック判定装置を示す文献としては、次の特許文献１がある。

特開２００６－３３６６０４号公報

上記のノック判定装置では、所定期間内に複数のノイズが発生した場合、それら複数のノイズによる振動波形の全体一纏めの特徴が、ノック波形の特徴か否かに基づいてノック判定を行うことになる。そのため、複数のノイズによる振動波形であるにも関わらず、その振動波形の特徴を一のノック波形の特徴と誤判定してしまうおそれがある。また、所定期間内にノイズとノックとの双方が発生した場合、それらノイズとノックとの双方による振動波形の全体一纏めの特徴が、ノック波形の特徴か否かに基づいてノック判定を行うことになる。そのため、ノイズとノックとの双方による振動波形であるにも関わらず、その振動波形の特徴を、一のノイズ波形の特徴と誤判定してしまうおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数のノイズによる振動波形の特徴を、一のノック波形の特徴と誤判定したり、ノイズとノックとの双方による振動波形の特徴を、一のノイズ波形の特徴と誤判定したりするのを抑制して、ノック判定の精度を向上させることを、主たる目的とする。

本発明のノック判定装置は、内燃機関の各燃焼サイクル内における所定期間に発生する振動を検出する検出部を有する。そして、検出された前記振動における所定周波数帯成分の振動波形に基づいて、ノックの有無についての判定を行う。

以下では、前記振動波形に含まれている所定の各一連の振動の波形を個別波形とする。ノック判定装置は、特徴抽出部とノック判定部と強制判定部とを有する。前記特徴抽出部は、前記振動波形に複数の前記個別波形が含まれている場合に、そのうちの複数の各前記個別波形について当該個別波形の特徴を抽出する。

前記ノック判定部は、前記特徴抽出部により特徴が抽出された前記個別波形について、当該特徴がノック波形の特徴か否かの特徴判定を行い、いずれかの前記個別波形の特徴が前記ノック波形の特徴と判定されることを条件にノック有と判定する。前記強制判定部は、前記ノック判定部によりノック有と判定されていない状態において、前記特徴判定が行われた前記個別波形の数である特徴判定数が、２以上である所定の強制閾値に達したことを条件に、ノックの有無をいずれかに強制的に判定する。

本発明によれば、特徴抽出部は、振動波形に複数の個別波形が含まれている場合に、そのうちの複数の各個別波形から特徴を抽出する。そして、ノック判定部は、いずれかの個別波形の特徴がノック波形の特徴と判定されることを条件にノック有と判定する。そのため、振動波形の全体一纏めの特徴がノック波形の特徴か否かに基づいてノック判定を行う場合に比べて、複数のノイズによる振動波形を一のノック波形と誤判定したり、ノイズとノックとの双方による振動波形を一のノイズ波形と誤判定したりするのを抑制できる。そのため、ノック判定の精度を向上させることができる。

さらに、次の効果も得られる。振動波形に数多くの個別波形が含まれている場合には、特徴抽出部やノック判定部の処理速度によっては、それら全ての個別波形について特徴判定を行うことができない場合がある。その点、強制判定部は、ノック判定部によりノック有と判定されていない状態において、特徴判定数が所定の強制閾値に達したことを条件に、ノックの有無をいずれかに強制的に判定する。そのため、振動波形に上記の強制閾値以上の個別波形が含まれており、特徴抽出部やノック判定部の処理速度によっては、それら全ての個別波形について特徴判定を行うことができない場合においても、対応可能になる。

第１実施形態のノック判定装置及びその周辺を示す概略図 ノック判定装置及びその周辺を示すブロック図 複数の個別波形を含む振動波形の例を示すグラフ 図３の一部を拡大したグラフ 特徴が抽出された個別波形の例を示すブラフ ノック判定装置による制御を示すフローチャート 図６の一部の詳細を示すフローチャート 複数のノイズによる振動波形を示すグラフ ノイズとノックとの双方による振動波形を示すグラフ 第２実施形態において、特徴が抽出された個別波形の例を示すブラフ

次に本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できる。

［第１実施形態］
まずは、本実施形態の概要について説明する。図１に示すように、ノック判定装置９５は、内燃機関９０に対して設置されている。ノック判定装置９５は、検出部２９を有する。検出部２９は、内燃機関９０の各燃焼サイクル内における所定期間であるゲート期間Ｇに発生する振動を検出する。

図３は、検出部２９により検出された振動における所定周波数帯成分の振動波形Ｗを示している。ノック判定装置９５は、この振動波形Ｗに基づいて、ノックの有無についての判定を行う。上記の所定周波数帯成分は、所定の下限周波数（例えば１３ｋＨｚ）以上かつ所定の上限周波数（例えば１５ｋＨｚ）以下の振動である。

以下では、振動波形Ｗに含まれている所定の各一連の振動の波形を「個別波形Ｗｏ」とする。また以下では、振動波形Ｗにおいて、振動強度が所定の途絶判定強度Ｙｔを下回っている時間が所定の途絶判定時間Ｘｔ以上継続していると判定される区間を、「途絶区間Ｉ」とする。

個別波形Ｗｏは、時系列方向に並ぶ２つの途絶区間Ｉどうしの間の区間の波形である。途絶判定時間Ｘｔは、上記の下限周波数（例えば１３ｋＨｚ）の逆数（この場合、略７７μｓ）以上、かつ上記の上限周波数（例えば１５ｋＨｚ）の逆数（この場合、略６７μｓ）の２倍（この場合、略１３３μｓ）以下の長さの時間（例えば９０μｓ）である。

ノック判定装置９５は、図２に示すように、特徴抽出部３３とノック判定部３４と強制判定部３５とを有する。特徴抽出部３３は、図３に示すように、振動波形Ｗに複数の個別波形Ｗｏが含まれている場合に、振動強度の最大値が大きい個別波形Ｗｏから順に個別波形Ｗｏの特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅを抽出する。

図４は、図３の一部を拡大したグラフである。以下では、ゲート期間Ｇ内における時間と振動強度とを示す各点を「検出点Ｐ」とする。特徴抽出部３３は、複数の検出点Ｐの中から、個別波形Ｗｏの特徴として、開始点Ｐｓと最大点Ｐｍと終了点Ｐｅとを抽出する。最大点Ｐｍは、個別波形Ｗｏにおいて振動強度が最大となる検出点（Ｐ２５０）である。開始点Ｐｓは、最大点Ｐｍから時系列方向に遡って最初に途絶区間Ｉに至る直前の検出点（Ｐ２３７）である。終了点Ｐｅは、最大点Ｐｍから時系列方向に下って最初に途絶区間Ｉに至る直前の検出点（Ｐ２５７）である。

詳しくは、特徴抽出部３３は、ゲート期間Ｇ内における所定の対象区間内において振動強度が最大となる点を、一の個別波形Ｗｏの最大点Ｐｍとして抽出すると共に、当該一の個別波形Ｗｏの開始点Ｐｓ及び終了点Ｐｅを抽出する抽出作業を行う。その後、当該一の個別波形の開始点Ｐｓから終了点Ｐｅまでの区間を除外区間ＥＸとして、上記の対象区間から除外して、再び上記の抽出作業を行う。それら一連の作業を、以下では「連続抽出作業」という。特徴抽出部３３は、その連続抽出作業を、上記の対象区間が、図３に示すゲート期間Ｇの全区間である状態から開始することにより、振動強度の最大値が大きい個別波形Ｗｏから順に、個別波形Ｗｏの特徴を抽出する。

ノック判定部３４は、図５に示すように、特徴抽出部３３により特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅが抽出された個別波形Ｗｏについて、当該特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅがノック波形の特徴か否かの特徴判定を行い、いずれかの個別波形Ｗｏの特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅがノック波形の特徴と判定されることを条件にノック有と判定する。詳しくは、ノック判定部３４は、少なくとも、開始点Ｐｓから最大点Ｐｍまでの時間である増加時間Ｔｓと、最大点Ｐｍから終了点Ｐｅまでの時間である減衰時間Ｔｅとを用いて、ノック判定を行う。

強制判定部３５は、ノック判定部３４によりノック有と判定されていない状態において、特徴判定が行われた個別波形Ｗｏの数としての特徴判定数が、２以上である所定の強制閾値Ｎｔに達したことを条件に、ノック有と強制的に判定する。

図１に示すように、ノック制御装置９６は、以上に示したノック判定装置９５とノック制御部３６とを有する。ノック制御部３６は、ノック有と判定された際に、ノックを抑える制御を行う。

次に、以上に示した本実施形態の概要を補足する形で、本実施形態の詳細について説明する。

図１は、内燃機関９０を示す断面図である。内燃機関９０は、エンジンブロック１１、ピストン１２、吸気バルブ１３、排気バルブ１４等を有する。内燃機関９０に対しては、電子スロットル４１、インジェクタ４２、点火コイル４３及びそれらを制御するＥＣＵ３０等が設置されている。

ＥＣＵ３０は、運転者からの速度要求を、アクセルセンサ２１を介して入力する。その入力に基づいて、空気量や燃料噴射量や点火タイミング等を制御する。具体的には、電子スロットル４１を制御することにより空気量を制御し、インジェクタ４２を制御することにより燃料噴射量を制御し、点火コイル４３を制御することにより点火タイミングを制御する。検出部２９は、エンジンブロック１１に設置されており、内燃機関９０に発生する振動を検出する。

図２は、ＥＣＵ３０を示すブロック図である。ＥＣＵ３０は、デジタル変換部３１と、バンドパスフィルタ３２と、特徴抽出部３３と、ノック判定部３４と、強制判定部３５と、ノック制御部３６とを有する。そして、検出部２９とデジタル変換部３１とバンドパスフィルタ３２と特徴抽出部３３とノック判定部３４と強制判定部３５とが、ノック判定装置９５を構成している。

検出部２９は、ゲート期間Ｇにおいて内燃機関９０に発生した振動をアナログ信号で検出する。デジタル変換部３１は、そのアナログ信号をデジタル変換する。バンドパスフィルタ３２は、上記の下限周波数（例えば１３ｋＨｚ）以上、且つ上記の上限周波数（例えば１５ｋＨｚ）以下の振動を抽出することにより、上記の所定周波数帯（この場合、１３～１５ｋＨｚ）の振動を抽出する。すなわち、上記の振動波形Ｗを抽出する。

その振動波形Ｗから、特徴抽出部３３が上記のとおり個別波形Ｗｏの特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅを抽出する。その特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅから、ノック判定部３４が上記のとおり特徴判定を行う。その特徴判定の回数である特徴判定数から、強制判定部３５が上記のとおり強制判定を行う。それらの詳細については後述する。

ノック制御部３６は、ノック判定部３４又は強制判定部３５によりノック有と判定されない限りは、ＥＣＵ３０が内燃機関９０を通常の点火タイミングで制御することを許容する通常制御を行う。他方、ノック判定部３４又は強制判定部３５によりノック有と判定された際には、ノック制御部３６は、点火タイミングを通常制御の場合に比べて遅らせるノック抑制制御を行う。

図３（ａ）は、バンドパスフィルタ３２により抽出された振動波形Ｗの例を示すグラフである。グラフの横軸は時間を示し、グラフの縦軸は振動強度を示している。ゲート期間Ｇは、内燃機関９０にノックが発生した際にそのノックによる振動が発生する期間であり、具体的には、例えば、膨張行程内における所定の６０クランクアングルの期間である。

以下では、振動強度が最も大きい個別波形Ｗｏを「第１個別波形Ｗｏ１」とし、次に振動強度の最大値が大きい個別波形Ｗｏを「第２個別波形Ｗｏ２」とする。

特徴抽出部３３は、まず、対象区間をゲート期間Ｇの全区間として、その対象区間内で振動強度が最も大きい検出点Ｐを、第１個別波形Ｗｏ１の最大点Ｐｍとして抽出する。次に、その第１個別波形Ｗｏ１の開始点Ｐｓと終了点Ｐｅとを抽出する。次に、その第１個別波形Ｗｏ１の開始点Ｐｓから終了点Ｐｅまでの区間を除外区間ＥＸ（ＥＸ１）として、対象区間から除外する。次に、その除外区間ＥＸ（ＥＸ１）を除外した対象区間内で振動強度が最も大きい検出点Ｐを、第２個別波形Ｗｏ２の最大点Ｐｍとして抽出する。次に、第２個別波形Ｗｏ２の開始点Ｐｓと終了点Ｐｅとを抽出する。次に、その第２個別波形Ｗｏ２の開始点Ｐｓから終了点Ｐｅまでの区間を除外区間ＥＸ（ＥＸ２）として、対象区間から除外する。以上の繰り返しで、振動強度の最大値が大きい個別波形Ｗｏから順に、当該個別波形Ｗｏの特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅを抽出する。

図４は、図３の一部を拡大したグラフである。バンドパスフィルタ３２により抽出された所定周波数帯成分（１３～１５ｋＨｚ）の振動からは、例えば１０～２０μｓ等の所定間隔毎に振動強度が検出される。それらの検出点Ｐ（Ｐ２２９～Ｐ２５９等）を時系列順に繋いだ曲線が振動波形Ｗである。

特徴抽出部３３は、上記のとおり、まず最大点Ｐｍを抽出する。次に、最大点Ｐｍ（Ｐ２５０）から時系列方向に遡って、検出点Ｐが途絶判定強度Ｙｔを所定回数（例えば８回）以上、最初に連続して下回る直前の検出点（Ｐ２３７）を開始点Ｐｓとして抽出する。ここでの所定回数（例えば８回）は、途絶判定時間Ｘｔに相当する回数である。次に、最大点Ｐｍ（Ｐ２５０）から時系列方向に下って、検出点Ｐが途絶判定強度Ｙｔを所定回数（例えば８回）以上、最初に連続して下回る直前の検出点（Ｐ２５７）を終了点Ｐｅとして抽出する。

図５は、特徴抽出部３３により３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅが抽出された個別波形Ｗｏの例を示すグラフである。３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅは、個別波形Ｗｏの一次的特徴に相当し、増加時間Ｔｓ及び減衰時間Ｔｅは、個別波形Ｗｏの二次的特徴に相当する。

ノック判定部３４は、個別波形Ｗｏの特徴判定において、図５（ａ）に示すように、その個別波形Ｗｏの増加時間Ｔｓが所定の増加時間閾値Ｘｓよりも小さく、且つその個別波形Ｗｏの減衰時間Ｔｅが所定の減衰時間閾値Ｘｅよりも大きいことを条件に、その個別波形Ｗｏをノック波形と判定する。他方、ノック判定部３４は、個別波形Ｗｏの特徴判定において、図５（ｂ）に示すように、その個別波形Ｗｏの増加時間Ｔｓが増加時間閾値Ｘｓよりも大きい場合や、図５（ｃ）に示すように、個別波形Ｗｏの減衰時間Ｔｅが減衰時間閾値Ｘｅよりも小さい場合は、その個別波形Ｗｏをノック波形ではないと判定する。

強制判定部３５は、上記のとおり、特徴判定数が強制閾値Ｎｔに達したことを条件に、強制的にノック有と判定する。その強制閾値Ｎｔは、例えば２であっても、３であっても、４であっても、５であっても、６以上であってもよい。具体的には、強制閾値Ｎｔは、特徴抽出部３３やノック判定部３４の処理速度の関係上、ノック判定装置９５が特徴判定を実行できる限界の回数であることが好ましい。この強制閾値Ｎｔは、固定数であってもよいし、例えば、内燃機関９０の回転速度に応じて変化する変数、すなわち、回転速度が大きくなるほど小さくなる変数であってもよい。回転速度が大きくなるほど、内燃機関９０の１回転当たりの時間が短くなり、ノック判定装置９５が特徴判定を実行できる限界の回数が減るからである。

図６は、ノック判定装置９５による制御を示すフローチャートである。このフローの初期状態においては、「対象区間」はゲート期間Ｇの「全区間」であり、「最大点Ｐｍ」「開始点Ｐｓ」「終了点Ｐｅ」はいずれも「未抽出」であり、「特徴判定数」は「０」である。

この図６のフローでは、まず、特徴抽出部３３が、対象区間内における振動強度の最大値である最大強度が途絶判定強度Ｙｔよりも大きいか否かを判定する（Ｓ３３１）。途絶判定強度Ｙｔよりも小さいと判定した場合（Ｓ３３１：ＮＯ）、ノック判定部３４は、ノック無と判定する（Ｓ３４３）。他方、Ｓ３３１で、最大強度が途絶判定強度Ｙｔよりも大きいと判定した場合（Ｓ３３１：ＹＥＳ）、特徴抽出部３３は、その最大強度の点を最大点Ｐｍとして抽出する（Ｓ３３２）。次に、特徴抽出部３３は、開始点Ｐｓ及び終了点Ｐｅを抽出する（Ｓ３３３，Ｓ３３４）。それらの詳細については、後述する。

次に、ノック判定部３４が、それら開始点Ｐｓと最大点Ｐｍと終了点Ｐｅとからなる、個別波形Ｗｏの特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅが、ノック波形の特徴か否かを判定する（Ｓ３４１）。つまり、特徴判定を行う。ノック波形の特徴であると判定した場合（Ｓ３４１：ＹＥＳ）、ノック有と判定する（Ｓ３４２）。

他方、Ｓ３４１で、個別波形Ｗｏの特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅがノック波形の特徴でないと判定した場合（Ｓ３４１：ＮＯ）、強制判定部３５が、特徴判定数が強制閾値Ｎｔ以上であるか否かを判定する（Ｓ３５１）。強制閾値Ｎｔ以上であると判定した場合（Ｓ３５１：ＹＥＳ）、ノック有と判定する（Ｓ３５２）。他方、Ｓ３５１で特徴判定数が強制閾値Ｎｔ未満と判定した場合（Ｓ３５１：ＮＯ）、強制判定部３５が、特徴判定数を１プラスしてから（Ｓ３５３）、特徴抽出部３３が、現在の開始点Ｐｓから終了点Ｐｅまでの区間を、上記の対象区間から除外する（Ｓ３３０）。そして、再びＳ３３１に戻る。

図７は、上記のＳ３３３での開始点Ｐｓの抽出の詳細を示すフローチャートである。このフローの初期状態においては、「対象点」は「最大点Ｐｍ」であり、「仮開始点」は「未抽出」であり、「途絶時間」は「０」である。

Ｓ３３２の後は、まず、現在の対象点よりも時系列方向に１つ前の点を対象点に置き換える（Ｓ０１）。次に、その対象点の振動強度が途絶判定強度Ｙｔ未満であるか否かを判定する（Ｓ０２）。途絶判定強度以上である場合（Ｓ０２：ＮＯ）、仮開始点及び途絶時間をクリアして（Ｓ０３）、Ｓ０１に戻る。他方、Ｓ０２で、対象点の振動強度が途絶判定強度Ｙｔよりも小さいと判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、仮開始点を抽出済か否かを判定する（Ｓ０４）。

Ｓ０４で、仮開始点を未抽出と判定した場合（Ｓ０４：ＮＯ）、現在の対象点よりも時系列方向に１つ後の点を、仮開始点として抽出すると共に（Ｓ０５）、途絶時間のカウントを所定時間プラスして（Ｓ０６）、Ｓ０１に戻る。他方、Ｓ０４で、仮開始点を抽出済と判定した場合（Ｓ０４：ＹＥＳ）、途絶時間が、途絶判定時間Ｘｔ以上であるか否かを判定する（Ｓ０７）。途絶時間が途絶判定時間Ｘｔ未満であると判定した場合（Ｓ０７：ＮＯ）、途絶時間のカウントを所定時間プラスして（Ｓ０６）、Ｓ０１に戻る。他方、Ｓ０７で、途絶時間が途絶判定時間Ｘｔ以上であると判定した場合（Ｓ０７：ＹＥＳ）、現在の仮開始点を開始点Ｐｓとして確定して（Ｓ０８）、Ｓ３３４に進む。

Ｓ３３４の詳細についての説明は、上記のＳ３３３についての説明と、「仮開始点」を「仮終了点」に読み替え、「開始点Ｐｓ」を「終了点Ｐｅ」に読み替え、「１つ前」を「１つ後」に読み替え、「１つ後」を「１つ前」に読み替え、「Ｓ３３２」を「Ｓ３３３」に読み替え、「Ｓ３３３」を「Ｓ３３４」に読み替え、「Ｓ３３４」を「Ｓ３４１」に読み替えて、同様である。

図８は、ゲート期間Ｇにおいて、最初に第１ノイズＮ１が発生し、次に第２ノイズＮ２が発生した場合の振動波形を示すグラフである。第１ノイズＮ１は、振動強度が大きく且つ振動強度の増加及び減衰が急激なノイズである。他方、第２ノイズＮ２は、振動強度が小さいノイズである。

図８（ａ）は、この振動波形について、比較例のノック判定装置でノック判定を行った場合を示している。この比較例のノック判定装置は、ゲート期間Ｇの全範囲内において、振動強度が最初に途絶判定強度Ｙｔ以上になった点を開始点Ｐｓとし、振動強度が最大となった点を最大点Ｐｍとし、振動強度が最後に途絶判定強度Ｙｔ以上になった点を終了点Ｐｅとする。

そのため、この比較例では、最初に発生した第１ノイズＮ１において、振動強度が最初に途絶判定強度Ｙｔ以上になった点が開始点Ｐｓとなり、振動強度が最大になった点が最大点Ｐｍとなる。そして、次に発生した第２ノイズＮ２において、振動強度が最後に途絶判定強度Ｙｔ以上になった点が終了点Ｐｅとなる。この場合、増加時間Ｔｓが増加時間閾値Ｘｓよりも小さくなり、且つ減衰時間Ｔｅが減衰時間閾値Ｘｅよりも大きくなることにより、振動波形はノック波形であると誤判定されてしまう。すなわち、複数のノイズＮ１，Ｎ２による振動波形が、一のノック波形と誤認されてしまい、ノック有と判定されてしまう。

その点、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、第１ノイズＮ１による振動波形と第２ノイズＮ２による振動波形とが、特徴抽出部３３等の機能により、それぞれ別々の個別波形Ｗｏとして認識されることになる。そして、第１ノイズＮ１については、減衰時間Ｔｅが減衰時間閾値Ｘｅよりも小さいことで、ノック波形ではないと判定される。また、第２ノイズＮ２についても、減衰時間Ｔｅが減衰時間閾値Ｘｅよりも小さいことで、ノック波形ではないと判定される。そのため、ノック無と判定される。以上のように、本実施形態によれば、比較例と違い、複数のノイズＮ１，Ｎ２による振動波形が一のノック波形と誤判定されるのを回避できる。

図９（ａ）（ｂ）は、ゲート期間Ｇにおいて、最初にノイズＮが発生し、次にノックＫが発生した場合の振動波形を示すグラフである。

図９（ａ）は、この振動波形について、上記と同様の比較例のノック判定装置で、ノック判定を行った場合を示している。この比較例では、最初に発生したノイズＮにおいて、振動強度が最初に途絶判定強度Ｙｔ以上になった点が開始点Ｐｓとなる。そして、次に発生したノックＫにおいて、振動強度が最大になった点が最大点Ｐｍとなり、最後に途絶判定強度Ｙｔ以上になった点が終了点Ｐｅとなる。この場合、増加時間Ｔｓは増加時間閾値Ｘｓよりも大きくなってしまう。そのため、振動波形はノック波形ではないと誤判定されてしまう。すなわち、ノイズＮとノックＫとの双方による振動波形が、一のノイズ波形と誤認されてしまい、ノック無と判定される。

その点、本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、ノイズＮによる振動波形とノックＫによる振動波形とが、特徴抽出部３３等の機能により、それぞれ別々の個別波形Ｗｏとして認識されることになる。そして、最初に発生したノイズＮについては、減衰時間Ｔｅが減衰時間閾値Ｘｅよりも小さいことにより、ノック波形ではないと判定される。しかし、ノックＫについては、増加時間Ｔｓが増加時間閾値Ｘｓよりも小さく且つ減衰時間Ｔｅが減衰時間閾値Ｘｅよりも大きいことにより、ノック波形であると判定される。そのため、ノック有と判定される。そのため、比較例の場合とは違い、ノイズＮとノックＫとの双方による振動波形が一のノイズ波形と誤判定されるのを回避できる。

本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。特徴抽出部３３は、振動波形に複数の個別波形Ｗｏが含まれている場合に、そのうちの複数の各個別波形Ｗｏから特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅを抽出する。そして、ノック判定部３４は、いずれかの個別波形Ｗｏの特徴がノック波形の特徴と判定されることを条件にノック有と判定する。そのため、ゲート期間Ｇに発生する振動波形Ｗの全体一纏めの特徴がノック波形の特徴か否かに基づいてノック判定を行う場合（比較例）に比べて、複数のノイズＮ１，Ｎ２による振動波形を一のノック波形と誤判定したり、ノイズＮとノックＫとの双方による振動波形を一のノイズ波形と誤判定したりするのを抑制できる。そのため、ノック判定の精度を向上させることができる。

さらに、次の効果も得られる。振動波形Ｗに数多くの個別波形Ｗｏが含まれている場合には、特徴抽出部３３やノック判定部３４の処理速度によっては、それら全ての個別波形について特徴判定を行うことができない場合がある。その点、強制判定部３５は、ノック判定部３４によりノック有と判定されていない状態において、特徴判定数が所定の強制閾値Ｎｔに達したことを条件に、ノック有と強制的に判定する。そのため、振動波形Ｗに上記の強制閾値Ｎｔ以上の個別波形Ｗｏが含まれており、特徴抽出部３３やノック判定部３４の処理速度によっては、それら全ての個別波形Ｗｏについて特徴判定を行うことができない場合においても、対応可能になる。

また、強制判定部３５は、特徴判定数が強制閾値Ｎｔに達したことを条件に、ノック有と判定するため、ノック判定部３４によりノック無と判定できなかった場合には、ノック有と判定することなる。それにより、ノック判定部３４によりノックの有無を判定できない場合には、ノックの有無をフェイルセーフ側に判定できる。

また、次の効果も得られる。ノック波形の振動強度は、ノイズ等による振動強度と比較して一般的に大きくなり易い。その点、特徴抽出部３３は、振動強度の最大値が大きい個別波形Ｗｏから順に、個別波形Ｗｏの特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅを抽出する。そのため、効率的に、ノック波形である可能性の高い個別波形Ｗｏから順に、特徴判定を行うことができる。

また、開始点Ｐｓと最大点Ｐｍと終了点Ｐｅとの３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅを用いることにより、少ない情報で効率的に個別波形Ｗｏの特徴を捉えることができる。そのため、特徴抽出部３３やノック判定部３４の処理の負担を軽減して、それらの処理を迅速に行うことができる。

また、特徴抽出部３３は、所定の対象区間内において振動強度が最大となる個別波形Ｗｏの特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅを抽出する抽出作業を行う。その後、その個別波形Ｗｏの開始点Ｐｓから終了点Ｐｅまでの区間を除外区間ＥＸとして、上記の対象区間から除外してから、再び上記の抽出作業を行う。その一連の連続抽出作業を、上記の対象区間がゲート期間Ｇの全区間である状態から開始することにより、効率的に、振動強度の最大値が大きい個別波形Ｗｏから順に、個別波形Ｗｏの特徴Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅを抽出することができる。

また、次の効果も得られる。ノック波形は、減衰波形であるため、増加時間Ｔｓが短く減衰時間Ｔｅが長いという特徴を有する。その点、ノック判定部３４は、増加時間Ｔｓと減衰時間Ｔｅとを用いてノック判定を行う。そのため、効率的にノック判定を行うことができる。

また、次の効果も得られる。振動波形Ｗは、上記の下限周波数（例えば１３ｋＨｚ）以上かつ上記の上限周波数（例えば１５ｋＨｚ）以下の振動の波形である。そのため、上記の下限周波数（例えば１３ｋＨｚ）の逆数（この場合、略７７μｓ）は、振動波形Ｗに含まれ得る振動の１振動周期の上限（この場合、略７７μｓ）に相当する。そして、途絶判定時間Ｘｔは、その下限周波数の逆数以上の、すなわち、振動波形Ｗに含まれ得る振動の１振動周期の上限（この場合、略７７μｓ）以上の時間（例えば９０μｓ）である。そのため、振動強度が１振動周期以上の期間、途絶判定強度Ｙｔを下回ったことを精度良く判定でき、個別波形Ｗｏが途切れたことを、精度良く判定できる。

また、次の効果も得られる。振動波形Ｗは、上記の下限周波数（例えば１３ｋＨｚ）以上かつ上記の上限周波数（例えば１５ｋＨｚ）以下の振動の波形である。そのため、上記の上限周波数（例えば１５ｋＨｚ）の逆数の２倍（この場合、略１３３μｓ）は、振動波形Ｗに含まれ得る振動の２振動周期の下限（この場合、略１３３μｓ）に相当する。そして、途絶判定時間Ｘｔは、その上限周波数の逆数の２倍以下の、すなわち、振動波形Ｗに含まれ得る振動の２振動周期の下限（この場合、１３３μｓ程度）以下の時間（例えば９０μｓ）である。そのため、振動強度が２振動周期以上、途絶判定強度Ｙｔを下回っているのに個別波形Ｗｏが途切れたと判定しないといった事態を、精度良く回避できる。

また、ノック制御部３６は、ノック判定部３４又は強制判定部３５によりノック有と判定された際に、ノック抑制制御を行う。そのため、ノック判定の結果を有効活用して、ノック抑制制御を行うことができる。

［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。以下の実施形態においては、それ以前の実施形態のものと同一の又は対応する部材等については、同一の符号を付する。本実施形態については、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明する。

図１０は、特徴抽出部３３により３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅが抽出された個別波形Ｗｏの例を示すグラフである。以下では、最大点Ｐｍにおける振動強度を「最大強度Ｖ」といい、その最大強度Ｖを増加時間Ｔｓで割ったものを「増加率Ｖ／Ｔｓ」といい、最大強度Ｖを減衰時間Ｔｅで割ったものを「減衰率Ｖ／Ｔｓ」という。

図１０（ａ）に示すように、ノック判定部３４は、個別波形Ｗｏの増加率Ｖ／Ｔｓが所定の増加率閾値Ｚｓよりも大きく、且つ減衰率Ｖ／Ｔｅが所定の減衰率閾値Ｚｅよりも小さいことを条件に、その個別波形Ｗｏをノック波形と判定する。他方、図１０（ｂ）に示すように、個別波形Ｗｏの増加率Ｖ／Ｔｓが増加率閾値Ｚｓよりも小さい場合や、図１０（ｃ）に示すように、減衰率Ｖ／Ｔｅが減衰率閾値Ｚｅよりも大きい場合は、その個別波形Ｗｏをノック波形でないと判定する。

本実施形態によれば、増加時間Ｔｓと減衰時間Ｔｅとに加えて、最大強度Ｖも用いてノック判定を行うことにより、より精度よくノック判定を行うことができる。

［他の実施形態］
以上の実施形態は、例えば次のように変更して実施できる。例えば、各実施形態では、プラスマイナスまで考慮した振動の強さを振動強度としているが、その振動の強さの絶対値を振動強度として、各実施形態を実施してもよい。

また例えば、各実施形態では、特徴抽出部３３は、振動強度が所定の途絶判定強度Ｙｔを下回っている状態が所定の途絶判定時間Ｘｔ以上継続していると判定される区間を、途絶区間Ｉとしている。これに代えて、振動波形Ｗの極大値が２回以上連続で途絶判定強度Ｙｔを下回っている区間を、途絶区間Ｉとしてもよい。

また例えば、特徴抽出部３３は、図６に示すＳ３３１において、対象区間内における最大強度が、途絶判定強度Ｙｔよりも大きいか否かを判定しているが、これに代えて、当該最大強度が、途絶判定強度Ｙｔよりも大きい所定の判定強度以上であるか否かを判定するようにしてもよい。

また例えば、各実施形態では、特徴抽出部３３は、振動強度の最大値が大きい個別波形Ｗｏから順に当該個別波形Ｗｏの特徴を抽出しているが、時系列的に先に発生した個別波形Ｗｏから順に当該個別波形Ｗｏの特徴を抽出するようにしてもよい。

また例えば、第１実施形態等では、ノック判定部３４は、３点Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅのみを用いてノック判定を行っているが、追加の点を加えた４点以上を用いてノック判定を行うようにしてもよい。また例えば、第１実施形態では、増加時間閾値Ｘｓや減衰時間閾値Ｘｅは固定であるが、最大強度に基づいて変化するようにしてもよい。

また例えば、強制判定部３５では、特徴判定数が強制閾値Ｎｔ以上であることを条件に、ノック有と判定しているが、当該特徴判定数が強制閾値Ｎｔ以上であることを条件に、ノック無と判定するようにしてよい。このような態様は、ノック有をノック無と誤判定する弊害よりも、ノック無をノック有と誤判定する弊害の方が大きい場合や、ノック有であることをより慎重に判定したい場合等に有効である。

また、各実施形態等では、ノック制御部３６は、ノック判定部３４又は強制判定部３５によりノック有と１回判定されることを条件にノック抑制制御を行うが、ノック有と複数回判定されることを条件にノック抑制制御を行うようにしてもよい。この場合には、より慎重にノック抑制制御に移行できる。

２９…検出部、３３…特徴抽出部、３４…ノック判定部、３５…強制判定部、９０…内燃機関、９５…ノック判定装置、Ｇ…ゲート期間、Ｎｔ…強制閾値、Ｐｓ…開始点、Ｐｍ…最大点、Ｐｅ…終了点、Ｗ…振動波形、Ｗｏ…個別波形。

Claims (7)

1. 内燃機関（９０）の各燃焼サイクル内における所定期間（Ｇ）に発生する振動を検出する検出部（２９）を有し、検出された前記振動における所定周波数帯成分の振動波形（Ｗ）に基づいて、ノックの有無についての判定を行うノック判定装置（９５）において、
   前記振動波形に含まれている所定の各一連の振動の波形を個別波形（Ｗｏ）として、
   前記振動波形に複数の前記個別波形が含まれている場合に、そのうちの複数の各前記個別波形について当該個別波形の特徴（Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅ）を抽出する特徴抽出部（３３）と、
   前記特徴抽出部により特徴が抽出された前記個別波形について、当該特徴がノック波形の特徴か否かの特徴判定を行い、いずれかの前記個別波形の特徴が前記ノック波形の特徴と判定されることを条件にノック有と判定するノック判定部（３４）と、
   前記ノック判定部によりノック有と判定されていない状態において、前記特徴判定が行われた前記個別波形の数としての特徴判定数が、２以上であり且つ前記特徴抽出部及び前記ノック判定部の処理速度の関係から前記特徴判定を実行できる限界の回数である所定の強制閾値（Ｎｔ）に達したことを条件に、ノック有と強制的に判定する強制判定部（３５）と、
   を有し、
   前記振動波形において、振動強度が所定の途絶判定強度（Ｙｔ）を下回っている時間が所定の途絶判定時間（Ｘｔ）以上継続していると判定される区間を、途絶区間（Ｉ）として、
   前記個別波形は、時系列方向に並ぶ２つの前記途絶区間どうしの間の区間の波形であり、
   前記所定期間内における時間と振動強度とを示す各点を検出点（Ｐ）として、
   前記特徴抽出部は、複数の前記検出点の中から、前記個別波形の特徴として、開始点（Ｐｓ）と最大点（Ｐｍ）と終了点（Ｐｅ）とを抽出するものであり、
   前記最大点は、前記個別波形において振動強度が最大となる前記検出点であり、前記開始点は、前記最大点から時系列方向に遡って最初に前記途絶区間に至る直前の前記検出点であり、前記終了点は、前記最大点から時系列方向に下って最初に前記途絶区間に至る直前の前記検出点であり、
   前記ノック判定部は、前記開始点から前記最大点までの時間である増加時間（Ｔｓ）が所定の増加時間閾値（Ｘｓ）よりも小さく、且つ前記最大点から前記終了点までの時間である減衰時間（Ｔｅ）が所定の減衰時間閾値（Ｘｅ）よりも大きいことを条件に、前記個別波形をノック波形と判定する、又は前記最大点における振動強度である最大強度（Ｖ）を前記増加時間で割った増加率（Ｖ／Ｔｓ）が所定の増加率閾値（Ｚｓ）よりも大きく、且つ前記最大強度を前記減衰時間で割った減衰率（Ｖ／Ｔｅ）が所定の減衰率閾値（Ｚｅ）よりも小さいことを条件に前記個別波形をノック波形と判定する、ノック判定装置。
2. 内燃機関（９０）の各燃焼サイクル内における所定期間（Ｇ）に発生する振動を検出する検出部（２９）を有し、検出された前記振動における所定周波数帯成分の振動波形（Ｗ）に基づいて、ノックの有無についての判定を行うノック判定装置（９５）において、
   前記振動波形に含まれている所定の各一連の振動の波形を個別波形（Ｗｏ）として、
   前記振動波形に複数の前記個別波形が含まれている場合に、そのうちの複数の各前記個別波形について当該個別波形の特徴（Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｅ）を抽出する特徴抽出部（３３）と、
   前記特徴抽出部により特徴が抽出された前記個別波形について、当該特徴がノック波形の特徴か否かの特徴判定を行い、いずれかの前記個別波形の特徴が前記ノック波形の特徴と判定されることを条件にノック有と判定するノック判定部（３４）と、
   前記ノック判定部によりノック有と判定されていない状態において、前記特徴判定が行われた前記個別波形の数としての特徴判定数が、２以上であり且つ前記特徴抽出部及び前記ノック判定部の処理速度の関係から前記特徴判定を実行できる限界の回数である所定の強制閾値（Ｎｔ）に達したことを条件に、ノック無と強制的に判定する強制判定部（３５）と、
   を有し、
   前記振動波形において、振動強度が所定の途絶判定強度（Ｙｔ）を下回っている時間が所定の途絶判定時間（Ｘｔ）以上継続していると判定される区間を、途絶区間（Ｉ）として、
   前記個別波形は、時系列方向に並ぶ２つの前記途絶区間どうしの間の区間の波形であり、
   前記所定期間内における時間と振動強度とを示す各点を検出点（Ｐ）として、
   前記特徴抽出部は、複数の前記検出点の中から、前記個別波形の特徴として、開始点（Ｐｓ）と最大点（Ｐｍ）と終了点（Ｐｅ）とを抽出するものであり、
   前記最大点は、前記個別波形において振動強度が最大となる前記検出点であり、前記開始点は、前記最大点から時系列方向に遡って最初に前記途絶区間に至る直前の前記検出点であり、前記終了点は、前記最大点から時系列方向に下って最初に前記途絶区間に至る直前の前記検出点であり、
   前記ノック判定部は、前記開始点から前記最大点までの時間である増加時間（Ｔｓ）が所定の増加時間閾値（Ｘｓ）よりも小さく、且つ前記最大点から前記終了点までの時間である減衰時間（Ｔｅ）が所定の減衰時間閾値（Ｘｅ）よりも大きいことを条件に、前記個別波形をノック波形と判定する、又は前記最大点における振動強度である最大強度（Ｖ）を前記増加時間で割った増加率（Ｖ／Ｔｓ）が所定の増加率閾値（Ｚｓ）よりも大きく、且つ前記最大強度を前記減衰時間で割った減衰率（Ｖ／Ｔｅ）が所定の減衰率閾値（Ｚｅ）よりも小さいことを条件に前記個別波形をノック波形と判定する、ノック判定装置。
3. 前記特徴抽出部は、前記振動波形に複数の前記個別波形が含まれている場合に、振動強度の最大値が大きい前記個別波形から順に前記個別波形の特徴を抽出する、請求項１又は２に記載のノック判定装置。
4. 前記特徴抽出部は、前記所定期間内における所定の対象区間内で振動強度が最大となる点を一の前記個別波形の前記最大点として抽出すると共に、当該一の個別波形の前記開始点及び前記終了点を抽出する抽出作業を行い、その後、当該一の個別波形の前記開始点から前記終了点までの区間（ＥＸ）を前記対象区間から除外して、再び前記抽出作業を行う一連の作業としての連続抽出作業を、前記対象区間が前記所定期間の全区間である状態から開始することにより、振動強度の最大値が大きい前記個別波形から順に前記個別波形の特徴を抽出する、請求項１～３のいずれか１項に記載のノック判定装置。
5. 前記振動における所定周波数帯成分は、所定の下限周波数以上かつ所定の上限周波数以下の振動であり、
   前記途絶判定時間は、前記下限周波数の逆数以上の長さの時間である、請求項１～４のいずれか１項に記載のノック判定装置。
6. 前記途絶判定時間は、前記上限周波数の逆数の２倍以下の長さの時間である、請求項５に記載のノック判定装置。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載のノック判定装置（９５）と、前記ノック有と判定された際に前記ノックを抑える制御を行うノック制御部（３６）とを有するノック制御装置（９６）。

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