JPH084580A

JPH084580A - 内燃機関のノッキング判定装置

Info

Publication number: JPH084580A
Application number: JP6136925A
Authority: JP
Inventors: Masato Sahashi; 眞人佐橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-06-20
Filing date: 1994-06-20
Publication date: 1996-01-09

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、内燃機関に取り付けられたノック
センサより検出された振動の信号を回転数で補正した値
を基にバックグラウンドレベルを設定することにより、
ノッキング判定精度を向上させることを目的とする。【構成】内燃機関１の振動をノックセンサ２で検出
し、得られた電気信号の強度を機関回転数で補正する強
度補正手段と、得られた強度補正値を加重平均した値を
バックグラウンドレベルとして更新設定するバックグラ
ウンドレベル設定手段と、強度補正値とバックグラウン
ドレベルとに応じてノッキングの判定をするノッキング
判定手段を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過渡時における機関の
ノッキングを正確に判定する内燃機関のノッキング判定
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関において、所定レベル以
上のノッキングが発生すると、出力を低下させるのみな
らず、衝撃により吸・排気バルブやピストンに悪影響を
及ぼす。そこで、ノッキングが発生した時には点火時期
を補正することにより速やかにノッキングを回避するよ
うにしている。この中のノッキングの発生を検出する装
置として、例えば特開平４−４３９２４号公報に示され
ているノッキング検出装置がある。このノッキング検出
装置では、内燃機関の振動を検出する振動センサの検出
信号を複数の特定周波数成分に分けるとともに、この複
数の周波数強度を機関回転数が大きくなるにつれて強度
の重み付けを大きくするものと小さくするものに分け、
周波数毎に重み付けをした値とノッキング判定の基準値
と比較し、ノッキングを判定している。しかし、回転数
に応じてノッキングと判定すべき値を変化させる他に、
内燃機関の振動の振幅が大きくなるにしたがってノッキ
ングと判定する判定値を大きくする必要がある。そこ
で、特開平４−８６５３１号公報に示されているノッキ
ング検出装置では、ノッキングが発生していない時のエ
ンジンの振動の平均値を上記ノッキング判定の基準値
（以下、バックグランドレベルと呼ぶ）とすることで、
ノッキングによる振動か正常時のエンジン振動かを正確
に判別している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この振動の
振幅はピストンにかかる力の大きさと比例しており、ピ
ストンにかかる力は回転数の２乗に比例していると考え
られる。しかし、上記公報のノッキング検出装置では、
前記バックグラウンドレベルを算出するときに機関回転
数に関係なくあらゆる回転域の振動の信号強度をそのま
ま加重平均している。従って、ノッキングの判定の基準
となるバックグラウンドレベルが機関の回転数の影響を
考慮していないものとなることからノッキングの判定を
する基準としては不適なものとなっており、ノッキング
を正確に判定することができないという課題がある。そ
こで、本発明は上記課題に鑑み、内燃機関に取り付けら
れたノックセンサより検出された振動の信号を回転数で
補正した値を基にバックグラウンドレベルを設定するこ
とにより、ノッキング判定精度を向上させることを目的
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の手段は、以下の構成を備える。請求項１で
は、内燃機関の振動を検出して電気信号レベルに変換す
るノックセンサと、該ノックセンサからの電気信号の強
度を機関回転数で補正する強度補正手段と、該強度補正
手段で補正された強度補正値を加重平均し、該加重平均
値をバックグランドレベルとして更新設定するバックグ
ランドレベル設定手段と、前記強度補正手段で補正され
た強度補正値と前記バックグランドレベル設定手段によ
って設定されたバックグランドレベルとに応じて内燃機
関のノッキングであるか否かを判定をする第１のノッキ
ング判定手段とを備えたことを特徴とする。請求項２で
は、前記強度補正手段は、ノックセンサからの電気信号
の強度を機関回転数の２乗で除算するとともに、ノッキ
ングに影響を与える複数の周波数成分に抽出する周波数
毎の強度補正値とすることを特徴とする。請求項３で
は、前記バックグランドレベル設定手段は、前記複数の
周波数成分に分けられた強度補正値毎に加重平均し、該
周波数の加重平均値を平均し、該平均値をバックグラン
ドレベルとして更新設定することを特徴とする。請求項
４では、前記第１のノッキング判定手段は、前記周波数
毎に分けられた強度補正値を前記加重平均値の平均値で
正規化し、該正規化補正値と前記バックグランドレベル
とを比較することによってノッキングの判定をすること
を特徴とする。請求項５では、前記複数の周波数成分を
少なくとも３つ以上の周波数成分に分けることを特徴と
する。請求項６では、特許請求の範囲第５項記載の内燃
機関のノッキング判定装置において、前記バックグラン
ドレベル設定手段によって設定されたバックグランドレ
ベルと前記周波数毎の正規化補正値を比較してノッキン
グか否かを判定する第２のノッキング判定手段と、該第
２のノッキング判定手段によって判定された判定値が周
波数毎で一致したか否かを検出する一致検出手段と、該
一致検出手段によって不一致と判定された周波数につい
ては前記第１のノッキング判定手段から除去するノッキ
ング判定除去手段とを備えたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明の請求項第１項記載の内燃機関のノッキ
ング判定装置では、機関の振動の振幅が機関回転数に比
例することを考慮し、ノッキングの判定の基準となるバ
ックグランドレベルやノックセンサからの強度信号を機
関回転数で補正した強度としている。即ち、判定の基準
となるバックグランドレベルが回転数の影響によるレベ
ル変動を受けない値とすることにより、機関のあらゆる
回転数にも対応したノッキングの判定を行うことができ
る。従って、エンジン回転が急激に上昇または下降する
ような機関の過渡時にも、エンジン回転の変化に対する
追従性を損なうことなくノッキングの判定を行うことが
できる。

【０００６】また、請求項第４項では、周波数毎に分け
られた強度補正値を加重平均値の平均値で正規化するこ
とで、各周波数毎のノッキングに対する寄与度合いの重
み付けが経時変化によって変化しても常に最適な重み付
けとすることができる。

【０００７】また、請求項第６項では、第２のノッキン
グ判定手段によって判定された判定値が周波数毎で一致
したか否かを検出する一致検出手段を備え、この一致検
出手段によって不一致と判定された周波数については第
１のノッキング判定に考慮させないことで、ノッキング
判定に不適な周波数によるノッキングの判定を未然に除
去することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の内燃機関のノッキング判定装
置の実施例の構造を添付の図面を参照しながら説明す
る。図１は本実施例の構成を示す図である。本実施例は
大きく分けて４つの部分から構成される。第１は、ノッ
ク振動検出部分であって、これは機関本体１で発生した
ノッキングを電気信号に変換して送出するためのもので
ある。このノック振動検出部分は機関本体１のシリンダ
壁に取り付けられたノックセンサ２から成り、本実施例
では周波数分析を行うのでこのノックセンサ２は非共振
型である。

【０００９】第２は、ノック信号前処理部分であって、
後段のノック判定演算部分が演算をするのに適するよう
にノックセンサ２から送られた電気信号を前処理するた
めのものである。このノック信号前処理部分は、受け回
路３、ローパスフィルタ（以下ＬＰＦという）４、ハイ
パスフィルタ（以下ＨＰＦという）５およびゲイン切替
器６から成り、受け回路３はノックセンサ２から送られ
た電気信号のインピーダンスを調整し、ＬＰＦ４は例え
ば２０ｋＨｚ以下の周波数の信号のみ通すようにされて
いて折り返し雑音を防止し、ＨＰＦ５は例えば１ｋＨｚ
以下の周波数の信号のみを通すようにされていてノック
とは関係の無い低周波数の信号を除去する。また、ゲイ
ン切替器６は演算に適するように信号レベルの大きさを
調整するものであって本実施例では後段のノック判定演
算部分が高速フーリエ変換（以下ＦＦＴという）を行う
ために１６ビットＡ／Ｄ変換器相当と従来よりも広いダ
イナミックレンジのものを使用している。なお、ゲイン
切替器６は後段のノック判定演算部分が分解能の高いＡ
／Ｄ変換器を有していれば不要である。

【００１０】第３は、ノック判定演算部分であって、前
段で前処理された信号をＡ／Ｄ変換し、周波数分析し、
ノック周波数を検出し、そしてノック判定する演算を行
いその結果をノック強度を後段の総合制御部分に送るた
めのものである。このノック判定演算部分はデジタルシ
グナルプロセッサ（以下ＤＳＰという）７から成り、そ
の内部に組み込まれた演算回路によって周波数分析、ノ
ック周波数の検索、そしてノック判定の演算が行われ
る。このうち、周波数分析にはＦＦＴの手法が用いられ
る。またこのＤＳＰ７は内部にＡ／Ｄ変換器８とパラレ
ルＩ／Ｏ（以下ＰｉＯという）９を有し、Ａ／Ｄ変換器
８はアナログで送られてきた信号をデジタル信号に変換
し、ＰｉＯ９は前段のノック信号前処理部分および後段
の総合制御部分との通信を行い、ゲインの切替え信号を
ノック信号前処理部分のゲイン切替器に送ったり、演算
するために必要な基準信号を後段の総合制御部分のホス
トＣＰＵ１０から取り込んだり、演算結果を後段の総合
制御部分のホストＣＰＵ１０に送ったりする。

【００１１】第４は、総合制御部分であって、前段のノ
ック判定演算部分で演算された結果を取り込み、それに
応じて点火装置１１と燃料噴射弁１２に制御信号を送出
したり、前述のようにノック判定演算部分に基準信号を
送出したりするものである。

【００１２】以下、上記のように較正された本発明の実
施例の基本的な動作について説明する。（ａ）ノック振動を検出して電気信号に変換する。（ｂ）電気信号をＡ／Ｄ変換する。（ｃ）周波数分析を行う：本実施例ではＦＦＴで行うが
他の手段でも良い〔後述の演算のフローチャートのステ
ップＭ１０６参照〕。（ｄ）複数のノック周波数を求める：各振動モードにお
ける振動の発生が予想される周波数の付近に予め設定さ
れた周波数帯域内で最も大きいスペクトル振幅を示した
周波数を求める〔後述の演算のフローチャートのステッ
プＭ１３１〜１３３参照〕。（ｅ）各ノック周波数における振動レベルを求める：
（ｄ）で求めたノック周波数を挟んで設定された適当な
周波数帯域、本実施例ではノック周波数±１１７２Ｈ
ｚ、におけるスペクトル振幅の総和を求めて正規化する
〔後述の演算のフローチャートのステップＭ１３４〜１
３６参照〕。（ｆ）バックグラウンドレベルを求める：本実施例では
（ｅ）で求めた振動レベルをなまして求めるが、前数点
火分を平均するなどの他の疑似的な平均値を用いても良
いが点火毎に更新していく〔後述の演算のフローチャー
トのステップＭ１３７参照〕。（ｇ）ノック判定指標を求める：各ノック周波数におけ
る正規化した振動レベルの２乗の総和を求める。〔後述
の演算のフローチャートのステップＭ１５２参照〕。（ｈ）ノックを判定する：（ｇ）で求めたノック判定指
標の値をしきい値（（平均バックグラウンドレベル）
×（設定値））と比較し、ノックの有無を判定する
〔後述の演算のフローチャートのステップＭ１５３〜１
５５参照〕。（ｉ）点火時期および燃料噴射量を制御する信号を送出
する：ノック有無に応じた制御量を送出する。

【００１３】次に、特にノック判定演算部分のＤＳＰ７
の諸動作を図３のタイミングチャートに従って説明す
る。初めに図３における各符号の意味を説明する。Ａ
は、基準位置信号を示すもので、その信号の立ち下がり
が各気筒のＡＴＤＣ−１０°ＣＡであり、その時刻をｔ
₁とするとｔ₁よりａの期間で後述する図５の基準位置
割り込み処理が行われる。Ｂは、ノック判定区間を示
し、その開始時刻をｔ₂、終了時刻をｔ₃とすると、そ
れぞれｔ₂からｂの期間、ｔ₃からｃの期間、後述する
タイマー１割り込み処理が行われる。ｄは、時刻ｔ₂よ
り実行される後述されるタイマー２の割り込み処理の期
間を示している。ｅはメインルーチンで実行されるＦＦ
Ｔ等の処理期間を示している。

【００１４】続いて動作の説明をするが、先ず時刻ｔ₁
の基準位置信号の立ち下がりで基準位置割り込み処理ａ
が実行されてタイマー１にノック判定区間の開始時刻が
ｆで示されるようにセットされる。その結果、時刻ｔ₂
の判定区間に開始時刻になるとタイマー１割り込み処理
ｂが実行される。これによりタイマー２にノック判定区
間の終了時刻がｇで示されるように再セットされると共
に、タイマー２割り込み処理ｄが実行されてノック信号
のＡ／Ｄ変換を開始する。この処理はタイマー２割り込
みを用いて２０μS毎に１回行われる。

【００１５】さて、周波数分析のためにＦＦＴが実行さ
れるがＦＦＴはその原理上２ⁿ個の所定数のデータしか
扱えないので、ここでは２⁷＝１２８個を単位としてＦ
ＦＴを行う。従って、区間ＡＤ１でＡ／Ｄ変換されたノ
ック信号データは時系列に蓄積され、その数が１２８個
に達すると図３のｅのＦＦＴ１区間にてＦＦＴされる。
同時にＡ／Ｄ変換はそれぞれ変換データ数が１２８個で
区切られた区間ＡＤ２，ＡＤ３に続き、ノック判定区間
中それらＡ／Ｄ変換動作は同一かつ連続的に実行され、
各Ａ／Ｄ変換データが時系列に蓄積される。区間ＡＤ２
で同様にデータ数が１２８個に達したら区間ＦＦＴ２で
２回目のＦＦＴを行う。この２回目のＦＦＴ結果は１回
目の結果に加算する。

【００１６】そしてノック判定区間が終了すると、メイ
ンルーチンにてＦＦＴ終了後に、１回のノック判定区間
における各ＦＦＴの加算結果に基づいて点火１回毎にノ
ック発生周波数を検索してノック強度を判定し、その結
果をホストＣＰＵ１０に送る。なお、ノック判定区間は
１２８個のＡ／Ｄ変換終了と同時に終わらないのが普通
であり、通常は図３の区間ＡＤ３のように途中でＡ／Ｄ
変換を打ち切る。この場合、残りのＡ／Ｄ変換部分は入
力が０であったと仮定して１２８個のＦＦＴを実行す
る。また前回のＦＦＴが終了していないうちにノック検
出区間が終了した時は前回のＦＦＴ終了を待って次のＦ
ＦＴを実行する。以上のように、複数回のＦＦＴの結果
を加算する構成にすることでノック判定区間を自由に設
定することができ、合わせて低回転時は全区間を１回の
ＦＦＴで周波数分析するのよりも少ない計算量で周波数
を分析できる。

【００１７】以下、ＤＳＰ７における演算の詳細を図４
から図１２に示すフローチャートを参照しながら説明す
る。先ず、電源投入と同時に図４のステップＭ１０から
プログラムが開始され、ステップＭ２０、Ｍ３０に進む
がステップＭ２０、Ｍ３０は各種初期設定であり、最初
に１回だけ実行される。

【００１８】次に、図５のステップＭ４０からＭ８０が
実行される。ステップＭ４０では、図３の時刻ｔ₁にお
いて基準位置での角度割り込みにより基準位置割り込み
プログラムが開始される。ここで基準位置とは機関のク
ランク角度で各気筒の上死点前（ＢＴＤＣ）１０°ＣＡ
を示し、ホストＣＰＵ１０から送られてくる。ステップ
Ｍ５０では、気筒判別を行い今回の点火する気筒からノ
ックセンサまでの距離に応じた値を出力する。この信号
もホストＣＰＵ１０から送られてくる信号で、第１（＃
１）気筒の時のみ１とし他の気筒はカウンタをもといて
算出する。ステップＭ６０では、回転数計算を行い、前
回の基準信号から今回の基準信号までに要した時間をも
とに計算を行う。ステップＭ７０では、入力信号が適切
な大きさになるようにゲイン切替器１２のゲインを調整
し、入力ゲインの設定を行う。ステップＭ８０では、予
め機関回転数に応じて設定してあるクランク角度まで待
つためにタイマー１をセットする。ここで、通常、ノッ
クが発生するのは略上死点後（ＡＴＤＣ）１５〜７０°
ＣＡ程度なのでステップＭ８０では少し前の、ＡＴＤＣ
１０°ＣＡ程度の値に対応する時刻をセットする。

【００１９】次に、図６のステップＭ９０で示されるタ
イマー１割り込みプログラムが実行される。ステップＭ
９１では、ノック判定区間開始かどうかを判定する。Ｙ
ＥＳであればステップＭ９２に進みＮＯであればステッ
プＭ９６に進む。してがってステップＭ８０で設定され
た時刻（図３のｔ₂）になると後述するノック判定終了
フラグが１であることによりノック判定区間開始である
と判断してステップＭ９２に進む。また、タイマー１の
再セット時刻（図３のｔ₃）になると再度図６のステッ
プＭ９０で示すタイマー１割り込みプログラムが実行さ
れる。今度は、ステップＭ９１ではノック判定終了フラ
グが０であることによりノック判定区間終了であると判
断してステップＭ９６に進む。ステップＭ９２では、ノ
ック判定終了フラグを０にする。ステップＭ９３では、
タイマー１にＡＴＤＣ７０°ＣＡ程度の値に対応する時
刻を再セットする。ステップＭ９４では、Ａ／Ｄ変換を
開始させるためのタイマー２をセットして起動させる。
ステップＭ９５では、メインルーチンを起動させる。一
方、ステップＭ９１でノック判定区間開始かどうかを判
定してＮＯでありステップＭ９６に進んだ場合は以下の
経路をたどる。ステップＭ９６では、ノック判定終了フ
ラグを１にする。ステップＭ９７では、タイマー２の作
動を停止させてＡ／Ｄ変換を終了させる。

【００２０】次に、図７に示されるステップＭ９８のタ
イマー２割り込みプログラムが実行されるが、このタイ
マー２割り込みプログラムは２０μS毎に実行される。
ステップＭ９９では、Ａ／Ｄ変換器１４によるノック信
号のＡ／Ｄ変換を開始させる。ステップＭ１００では、
Ａ／Ｄ変換器１４によりＡ／Ｄ変換された値をＤＳＰ７
に取り込む。ステップＭ１０１では、ステップＭ１００
で取り込んだＡ／Ｄ変換された値をＤＳＰ７の中の図示
しないＲＡＭに時系列に格納して蓄積する。

【００２１】次に、図８で示されるメインルーチンの作
動が実行されるが、これは図６のステップＭ９５により
起動されるものである。なお、ステップＭ１０７につい
ては後述の図１０および１４によって、ステップＭ１０
８については後述の図１２によってその詳細が説明され
る。ステップＭ１０２では、ノック判定区間終了フラ
グが１かどうかを判断し、フラグが１でない場合、即ち
ノック判定区間が終了していない場合にはステップＭ１
０３に進み、逆にフラグが１である場合、即ちノック判
定区間が終了している場合にはステップＭ１０５に進
む。ステップＭ１０３では、１２８個のＡ／Ｄ変換が終
了したかどうかを判断し、終了している場合にはステッ
プＭ１０４に進み、逆に終了していない場合にはステッ
プＭ１０２に戻る。ステップＭ１０４では、ＦＦＴを実
行すると共に、その結果を前回までの加算結果に加算す
る。一方、ステップＭ１０２でノック判定区間終了フラ
グが１、即ちノック判定区間が終了していてステップＭ
１０５に進んだ場合には以下のようなステップをたどっ
ていく。ステップＭ１０５では、その時点でＡ／Ｄ変換
中の１２８までの残りの部分の値を所定値＝０にする。
ステップＭ１０６では、ＦＦＴを実行してその結果を前
回までの加算結果に加算する。ステップＭ１０７では、
１回の判定区間における各ＦＦＴの加算結果に基づいて
点火１回毎のノック発生周波数の検索等の後処理を行
う。ステップＭ１０８では、点火１回毎のノック判定を
行う。ステップＭ１０９については後述の図１４によっ
てその詳細が説明される。

【００２２】次に、図９に従って前記ステップＭ１０７
の詳細を説明するが、これは１回のノック判定区間にお
ける各ＦＦＴの加算結果に基づいて得られた図３の
（ｂ）に対応する周波数─スペクトル特性から、各ノッ
キング周波数ρ₁₀，ρ₂₀，ρ₀₁，ρ₃₀，ρ₁₁モードにお
ける各ピーク値検索と各出力計算を行い、点火毎に各ノ
ック発生周波数を検索し、これら各ノック発生周波数に
応じた出力を計算し、更にその和を求めるものである。
ステップＭ１１０１では、ρ₁₀モードの周波数について
ピーク値検索と出力計算を行う。ステップＭ１１０２で
は、ρ₂₀モードの周波数についてピーク値検索と出力計
算を行う。ステップＭ１１０３では、ρ₀₁モードの周波
数についてピーク値検索と出力計算を行う。ステップＭ
１１０４では、ρ₃₀モードの周波数についてピーク値検
索と出力計算を行う。ステップＭ１１０５では、ρ₁₁モ
ードの周波数についてピーク値検索と出力計算を行う。
ステップＭ１１０６では、各モードの周波数の出力の総
和を求める。

【００２３】次に、図１０に従って上記図９のステップ
Ｍ１１０１の詳細を説明する。なお、ステップＭ１１０
１〜１１０５も基本的に同じである。図３の（ｂ）の特
性の主要部に対応する各ＦＦＴの加算結果を簡略化して
図１３に示し、この特性を代表してピーク値検索、即ち
ノック周波数の検索とその出力計算の仕方を説明する。
ステップＭ１３１では、ρ₁₀モードにおける下限周波数
ｆ_LをＲＯＭ（図示しない）から読み込む。ステップＭ
１３２では、ρ₁₀モードにおける上限周波数ｆ_UをＲＯ
Ｍ（図示しない）から読み込む。ここで、下限および上
限の周波数ｆ_L，ｆ_Uは共鳴振動モード（ノック発生周
波数）ρ₁₀として予想される値に所定の余裕を見込んで
予めＲＯＭ上に記憶されている。ステップＭ１３３で
は、下限および上限の周波数ｆ_L，ｆ_Uの範囲内でのス
ペクトル強度が最大値の周波数ｆ_maxを求める。ステッ
プＭ１３４では、ｆ_max±１１７２Ｈｚにおけるスペク
トル強度の総和Ｐ₁₀を求める。ステップＭ１３５では、
下式のように、ステップＭ１３４で求めたスペクトル強
度の総和Ｐ₁₀を当該気筒からセンサまでの距離と総和し
たデータの個数と回転数の２乗を乗算したもので除算し
て補正した値Ｐ'₁₀を求める。Ｐ'₁₀＝Ｐ₁₀／（（気筒からセンサまでの距離）×
（総和したデータの個数）×（回転数）²）ステップＭ１３６では、Ｐ'₁₀をモード補正係数Ｄ₁₀で
除算して正規化した値Ｐ"₁₀を求める。ステップＭ１３
７では、次式によってＰ"₁₀のなまし値、即ちバックグ
ラウンドレベルＳＭＰ₁₀を求める。ＳＭＰ₁₀（今回のなまし値）＝（１／１６）×（Ｐ"
₁₀（今回の値）＋１５×ＳＭＰ₁₀（前回のなまし
値））

【００２４】次に、図１１に従って上記図９のステップ
Ｍ１１０６の詳細を説明する。ステップＭ１４１では、
モード毎のバックグラウンドレベルを平均化しＳＭＰを
求める。ステップＭ１４２では、次回の正規化処理のた
めにモード毎のバックグラウンドレベルをバックグラウ
ンドレベル平均ＳＭＰで除算してモード補正係数Ｄ_nmを
求める。

【００２５】次に、図１２に従って図８のステップＭ１
０７のノック判定の演算の詳細を説明する。ステップＭ
１５１では、割り込み禁止をする。ステップＭ１５２で
は、次式のように各ノッキング周波数ρ₁₀，ρ₂₀，
ρ₀₁，ρ₃₀，ρ₁₁モードにおけるＰ" _nmの２乗を全て加
算してノック判定指標Ｊを求める。ステップＭ１５３で
は、ステップＭ１５２で求めたノック判定指標Ｊとノッ
クしきい値（（平均バックグラウンドレベル）×（設
定値）又は（平均バックグラウンドレベル）²×５
×（設定値））を比較し、ノックの有無を判定する。
尚、上記設定値を回転数毎に設定された値とすること
で、よりノッキング判定の精度を向上させることができ
る。

【００２６】次に、図１４に従って図８のステップＭ１
０８のノイズ判定の詳細を説明する。ステップＭ１６１
〜１６４では、正規化された振動レベルのうち、１つの
モードのみが単モードしきい値（（平均バックグラウン
ドレベル）×（設定値））を越えている場合には、そ
のモードについて非同調上頻度Ｈ_nmを１加算し、１つの
モードのみ単モードしきい値を越えていない場合は非同
調下頻度Ｌ_nmを１加算する。ステップＭ１６５では、点
火カウンタを１加算する。ステップＭ１６６では、点火
カウンタが１０００点を越えているかを判定する。ステ
ップＭ１６７では、モード毎に非同調指標（Ｈ_nm×Ｌ
_nm）と所定値を比較する。

【００２７】ステップＭ１６８では、ステップＭ１６７
で非同調指標が所定値を越えたモードについてノイズ有
りと判定する。そして、ノイズ有りと判定された時に
は、前記ステップＭ１４１，ステップＭ１５２およびス
テップＭ１５３においてノイズ有りと判定された周波数
の各値を考慮しないように各式を変更するものとする。
具体的には、例えばモード１１がノイズ有りと判定され
たとすれば、ステップＭ１４１に示される計算式にてバ
ックグラウンドレベルの平均値ＳＭＰにモード１１のバ
ックグラウンドレベルＳＭＰ₁₁を加算しないようにする
ため、次式のように式を変更する。ＳＭＰ＝（ＳＭＰ₁₀＋ＳＭＰ₂₀＋ＳＭＰ₀₁＋ＳＭＰ₃₀）
／４また、同様にして、ステップＭ１５２に示される計算式
にてノック判定指標Ｊにモード１１のスペクトル強度の
総和を正規化した値Ｐ"₁₁を２乗した値を加算しないよ
うにするため、次式のように式を変更する。Ｊ＝（Ｐ"₁₀）²＋（Ｐ"₂₀）²＋（Ｐ"₀₁）²＋
（Ｐ"₃₀）² また、同様にして、ステップＭ１５３に示される計算式
の左辺のノック判定指標Ｊが上記のように変更されるに
伴って、右辺の値を左辺に見合った値にするため、次式
のように式を変更する。Ｊ＞ＳＭＰ×Ｋ×（４／５）ステップＭ１６９では、点火カウンタおよび各モードの
非同調上頻度，非同調下頻度の値をクリアする。

【００２８】上記のようにして、ノック判定演算部分の
ＤＳＰ７で判定されたノックの有無は、総合制御部分の
ホストＣＰＵ１０に送出される。ホストＣＰＵ１０は、
ＤＳＰ７から送られてきたノックの有無に応じて点火時
期と燃料噴射量を制御する信号を計算して、それぞれ点
火コイル１１および燃料噴射弁１４に送出する。

【００２９】

【発明の効果】本発明の請求項第１項記載の内燃機関の
ノッキング判定装置では、ノッキングの判定の基準とな
るしきい値と比較する値として、機関の振動の振幅を機
関の回転数で補正した値としているため、機関のあらゆ
る回転数に対応したノッキングの判定を行うことがで
き、従来の機関の回転数の影響を考慮していないものに
比べてノッキングの判定精度が向上する。従って、エン
ジン回転が急激に上昇または下降するような機関の過渡
時にも、エンジン回転の変化に対する追従性を損なうこ
となくノッキングの判定を行うことができる。

【００３０】また、請求項第４項では、周波数毎に分け
られた強度補正値を加重平均値の平均値で正規化するこ
とで、各周波数毎のノッキングに対する寄与度合いの重
み付けが経時変化によって変化しても常に最適な重み付
けとすることができ、ノッキング判定をより正確に判定
するとともに、ノッキング判定の算出を簡略することが
できる。

【００３１】また、請求項第６項では、第２のノッキン
グ判定手段によって判定された判定値が周波数毎で一致
したか否かを検出する一致検出手段を備え、該一致検出
手段によって不一致と判定された周波数については第１
のノッキング判定に考慮させないことで、ノッキング判
定に不適な周波数によるノッキングの判定を未然に中止
することができる。従って、機関の経時変化に伴ってノ
ックセンサから検出された信号のノッキングを判定する
複数ある周波数のうち１つにノイズがのったとしても、
そのノイズを検知してその周波数によるノッキングの検
出を中止することができ、経時変化に影響を受けないも
のとすることができる。

【００３２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を概略的に
示す図である。

【図２】（ａ）はノッキング発生時の起きる振動
のモードとその振動数の例である。（ｂ）はノッキング
の発生毎に振動のスペクトルが異なることを示す図であ
る。

【図３】上記実施例におけるタイミングチャート
である。

【図４】上記実施例における初期設定のフローチ
ャートである。

【図５】上記実施例における基準位置割り込みの
フローチャートである。

【図６】上記実施例におけるタイマー１割り込み
のフローチャートである。

【図７】上記実施例におけるタイマー２割り込みの
フローチャートである。

【図８】上記実施例におけるメインルーチンのフロ
ーチャートである。

【図９】上記実施例における後処理のフローチャー
トである。

【図１０】上記実施例におけるρ₁₀モードのピーク
値検索と出力計算のフローチャートである。

【図１１】上記実施例におけるバックグラウンドレ
ベル平均，モード補正計算のフローチャートである。

【図１２】上記実施例におけるノック判定のフロー
チャートである。

【図１３】上記実施例におけるピーク値検索の作動
説明に供する特性図である。

【図１４】上記実施例におけるノイズ判定のフロー
チャートである。

【符号の説明】

１・・・機関本体２・・・ノックセンサ３・・・受け回路４・・・ＬＰＦ（ローパスフィルタ）５・・・ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）６・・・ゲイン切替え器７・・・ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッ
サ）８・・・Ａ／Ｄ変換器９・・・ＰｉＯ（パラレルＩ／Ｏ）１０・・・ホストＣＰＵ１１・・・点火コイル１２・・・ディストリビュータ１３・・・点火栓１４・・・燃料噴射弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の振動を検出して電気信号レベ
ルに変換するノックセンサと、該ノックセンサからの電
気信号の強度を機関回転数で補正する強度補正手段と、
該強度補正手段で補正された強度補正値を加重平均し、
該加重平均値をバックグランドレベルとして更新設定す
るバックグランドレベル設定手段と、前記強度補正手段
で補正された強度補正値と前記バックグランドレベル設
定手段によって設定されたバックグランドレベルとに応
じて内燃機関のノッキングであるか否かを判定をする第
１のノッキング判定手段とを備えたことを特徴とする内
燃機関のノッキング判定装置。
【請求項２】前記強度補正手段は、ノックセンサから
の電気信号の強度を機関回転数の２乗で除算するととも
に、ノッキングに影響を与える複数の周波数成分に抽出
する周波数毎の強度補正値とすることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の内燃機関のノッキング判定装
置。
【請求項３】前記バックグランドレベル設定手段は、
前記複数の周波数成分に分けられた強度補正値毎に加重
平均し、該周波数の加重平均値を複数の周波数の中で平
均し、該平均値をバックグランドレベルとして更新設定
することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の内燃
機関のノッキング判定装置。
【請求項４】前記第１のノッキング判定手段は、前記
周波数毎に分けられた強度補正値を前記加重平均値の平
均値で正規化し、該正規化補正値と前記バックグランド
レベルとを比較することによってノッキングの判定をす
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の内燃機
関のノッキング判定装置。
【請求項５】前記複数の周波数成分を少なくとも３つ
以上の周波数成分に分けることを特徴とする特許請求の
範囲第４項記載の内燃機関のノッキング判定装置。
【請求項６】特許請求の範囲第５項記載の内燃機関の
ノッキング判定装置において、前記バックグランドレベ
ル設定手段によって設定されたバックグランドレベルと
前記周波数毎の正規化補正値を比較してノッキングか否
かを判定する第２のノッキング判定手段と、該第２のノ
ッキング判定手段によって判定された判定値が周波数毎
で一致したか否かを検出する一致検出手段と、該一致検
出手段によって不一致と判定された周波数については前
記第１のノッキング判定手段から除去するノッキング判
定除去手段とを備えたことを特徴とする内燃機関のノッ
キング判定装置。