WO2020045026A1 - 信号処理装置及びエンジン制御装置 - Google Patents

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赤城　好彦
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a signal processing device and an engine control device.
  • the filter function for engine control is used for various sensor inputs.
  • knocking is a phenomenon in which the unburned gas in the end of the combustion chamber of the engine self-ignites, causing the gas in the combustion chamber to vibrate, and this vibration is transmitted to the engine body. Since the characteristics are involved, a sophisticated filter function is required.
  • the knocking causes a loss of the generated energy of the engine (output reduction), impacts on various parts of the engine, and a reduction in fuel efficiency. Therefore, it is desirable that the knocking be avoided as much as possible. It is essential to detect.
  • Patent Literature 1 in the method of detecting the occurrence of knock using only a single resonance frequency component, the background level becomes large when the engine is rotating at high speed, and the occurrence of knock can be detected accurately. There is a problem that if the specifications of the engine change, the resonance frequency of the knock also changes, and it is not possible to accurately detect the occurrence of knock.
  • Patent Document 2 discloses a knock that includes a vibration sensor that detects vibration generated in an engine, and a filter circuit that is connected to the vibration sensor and that has a plurality of filters having filter characteristics in different frequency bands in a knock frequency band.
  • a detection device is disclosed.
  • the resonance frequency of knock generated in the engine differs depending on the operating state of the engine.
  • the resonance frequency of knock differs depending on whether the engine speed is high or low. Therefore, by providing a plurality of filter circuits having filter characteristics in different frequency bands with respect to the resonance frequencies of the knocks and selecting the filter circuit output according to the operating state of the engine, highly reliable knock detection can be achieved. It is possible to do.
  • the filter circuit is realized by a digital filter using software mounted on a microcomputer, and further, a method of configuring the digital filter as a function of the microcomputer is also known.
  • Patent Document 3 discloses a method for solving a response delay caused by a delay filter used for detecting a background level.
  • the operating state of the engine is detected based on a change in the engine speed, and the knock determination threshold is corrected based on the operating state.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to effectively reduce the work load of a parameter setting operator with respect to an increase in a parameter configuring a complicated filter control. It is an object of the present invention to provide a signal processing device capable of performing the following.
  • the present invention is a signal processing device for filtering an output signal from a sensor mounted on a vehicle, and a filter type or a filter for setting a cutoff frequency or a filter characteristic of a pass band.
  • a plurality of filters having different coefficients are set, an individual code is set for each of the plurality of filters, and a corresponding filter is selected by selecting the individual code based on an engine operating state, and the selected filter is selected.
  • the present invention it is possible to reduce the workload of a parameter setting operator with respect to an increase in parameters constituting a complicated filter control, and to provide an easy-to-use filter.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of an engine control system equipped with a control ECU as one embodiment of a signal processing device according to the present invention.
  • FIG. 2 is an internal configuration diagram of the control ECU shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a comparison between knock intensity by a pressure sensor and knock intensity by a knock sensor.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a correlation between a knock intensity by a pressure sensor and a knock intensity by a knock sensor.
  • 4 is an operation chart illustrating a procedure of knock determination and knock control by an ECU according to the embodiment.
  • Fig. 6 is a calculation flowchart for explaining a procedure of knock determination and knock control according to Fig. 5.
  • FIG. 5 is a calculation flowchart for explaining a procedure of knock determination and knock control according to Fig. 5.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of filter setting control by the ECU according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of filter setting control by the ECU according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of filter selection by the ECU according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of filter selection by the ECU according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the necessity of a filter switching function for each cylinder by the ECU according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a relationship between an engine state, a cylinder number, and a knock generation frequency, and a filter setting by an ECU in the present embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a relationship between an engine state, a cylinder number, and a knock generation frequency, and a filter setting by an ECU in the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the necessity of a filter switching function of a relationship between an engine state and a knock generation frequency by an ECU according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a relationship between an engine state, a cylinder number, and a knock generation frequency, and a filter setting by an ECU in the present embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of a CPU of the ECU according to the embodiment.
  • MPI multi-cylinder fuel injection
  • the air taken into the engine 65 passes through the air cleaner 60 and is guided to the hot wire type air flow sensor 1.
  • a hot wire air flow sensor is used for the hot wire air flow sensor 1.
  • a signal corresponding to the amount of intake air is output from the hot wire air flow sensor 1 and an intake air temperature signal measured by an intake air temperature sensor 1a using a thermistor built in the hot wire air flow sensor 1 is output.
  • the intake air passes through a duct 61 connected to an air cleaner 60 and a throttle valve 40 that controls an air flow rate, and enters a collector 62.
  • the throttle valve 40 is provided with a throttle sensor 2 for detecting the degree of opening of the throttle valve 40, and is driven by a throttle drive motor 41 driven by a control ECU (Engine ⁇ Control ⁇ Unit) 100 as a signal processing device.
  • the air that has entered the collector 62 is distributed to each intake pipe 63 that is directly connected to the engine 65, and is drawn into the cylinder 66 (combustion chamber) via the intake valve 35.
  • a valve timing variable mechanism 37 with a cam angle sensor 9 is provided in a valve drive system of the intake valve 35 and the exhaust valve 36, and performs feedback control toward a target angle. Further, pulses are output from the crank angle sensor 4 attached to the cylinder blocks (hereinafter, sometimes referred to as engine blocks) 66 and 67 at predetermined crank angles, and these outputs are input to the ECU 100.
  • the fuel is sucked from the fuel tank 21 by the fuel pump 20, pressurized, regulated to a constant pressure by the pressure regulator 22, and injected into the intake pipe 63 from the injector 23 provided in the intake pipe 63.
  • a throttle sensor 2 for detecting the opening of the throttle valve 40 is attached to the throttle valve 40, and this sensor signal is input to the ECU 100 to perform feedback control of the opening of the throttle valve 40 and to control the fully closed position. It performs detection and acceleration detection.
  • the target opening of the feedback is obtained from the accelerator depression amount of the driver obtained by the accelerator opening sensor 5 and the idle speed control, that is, the ISC control.
  • a water temperature sensor 3 for detecting a cooling water temperature is attached to the engine 65, and this sensor signal is input to the ECU 100 to detect a warm-up state of the engine 65 and increase the fuel injection amount from the injector 23.
  • the ignition timing of the ignition plug 33, ON / OFF of the radiator fan 68, and setting of the target rotation speed at the time of idling are attached to calculate a target rotation speed at idle and a load correction amount. I have.
  • the air-fuel ratio sensor 8 is attached to the exhaust pipe 64 of the engine 65 and outputs a signal corresponding to the oxygen concentration of the exhaust gas discharged to the exhaust pipe 64 via the exhaust valve 36. This sensor signal is input to the ECU 100, and adjusts the fuel injection pulse width of the injector 23 so that the target air-fuel ratio is obtained according to the driving situation.
  • the ECU 100 includes a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit) 101, a power supply IC 102, a RAM (Random Access Memory) not shown, a ROM (Read Only Memory) not shown, and the like. I have.
  • the CPU 101 of the ECU 100 executes various controls related to the operation of the engine 65 by executing various control programs stored in the ROM.
  • the signals and the like input to the CPU 101 of the ECU 100 will be summarized with reference to the drawing, and the air flow sensor 1 and the intake temperature sensor 1a, throttle sensor 2, water temperature sensor 3, crank angle sensor 4, and accelerator opening Signals from the degree sensor 5, the air conditioner switch 6, the neutral switch 7, the air-fuel ratio sensor 8, the cam angle sensor 9, and the knock sensor 34 are input.
  • An output signal from the CPU 101 of the ECU 100 is output to the fuel pump 20, the injector 23, the power transistor 32 including an ignition switch of the ignition plug 33, a variable valve timing mechanism 37, a throttle drive motor 41, and the like.
  • the signal from the knock sensor 34 attached to the cylinder block 67 is input to the CPU 101, and the CPU 101 performs a knock determination for identifying noise other than knock and knock.
  • the knock determination is made, the ignition timing is retarded. And a correction for suppressing the occurrence of knock is performed. Based on the corrected target ignition timing, the power supply timing of the power transistor 32 is controlled.
  • FIG. 3 shows the output of the pressure sensor (the output of the pressure sensor that detects the pressure in the cylinder (inside the cylinder 66)) and the output of the knock sensor (the output of the knock sensor 34 that detects the vibration of the cylinder 66 of the cylinder block 67) in the cycle in which the knock occurred.
  • FIG. 9 is a diagram showing a result of frequency analysis of (output).
  • the vertical axis (knock strength) in the upper diagram of FIG. 3 is the square of the output (pressure) of the pressure sensor, and the unit is [MPa ⁇ 2].
  • the vertical axis (knock strength) in the lower diagram of FIG. 3 is the square of the output (voltage) of the knock sensor 34, and the unit is [V ⁇ 2].
  • the specific frequencies (Pf1, Pf2, Pf3) of the pressure waves, which are the root causes of the vibration, and the specific frequencies (Kf1, Kf2, Kf3) of the knock sensor signal detected as the vibration of the cylinder blocks (66, 67). ) Do not always match. This is because the result of the impact force input to the engine block (66, 67) when the pressure wave collides with the wall surface passes through the characteristics of the engine block (66, 67) and appears as a knock sensor output. Also, the relationship between the values of the frequency components is different. That is, in the knock sensor 34, the signal strengths of the specific frequencies Kf1 and Kf3 at the position sandwiching the center specific frequency Kf2 are smaller than that of the central specific frequency Kf2.
  • the knock sensor signal Knock occurs at the same specific frequency (Kf1, Kf2, Kf3).
  • knock occurs at a specific frequency (Pf1, Pf2, Pf3) of the pressure wave obtained by the pressure sensor mounted inside the cylinder 66.
  • FIG. 4 shows a linear relationship between the signal value (signal strength) of the knock sensor signal at a specific frequency and the signal value (signal strength) of the pressure sensor signal at a specific frequency.
  • FIG. 4 shows the intensity P (Pf1), P (Pf2) of the pressure sensor signal at the specific frequency Pf1, Pf2 and the intensity K (Kf1), K (Kf2) of the knock sensor signal at the specific frequency Kf1, Kf2 in FIG.
  • the knock intensity K (Kfi) of the specific frequency of the knock sensor signal is corrected by the knock intensity P (Pfi) of the specific frequency of the pressure sensor signal in accordance with the change of the specific frequency by the engine blocks (66, 67).
  • K (Kf1) is corrected to P (Pf1)
  • K (Kf2) is corrected to P (Pf2).
  • the weight coefficient of the low frequency component (K (Kf1)) of the knock sensor signal is set to 1 and the weight coefficient of the high frequency component (K (Kf2)) is set to 2 to increase.
  • the knock intensity (in-cylinder pressure intensity) of the pressure sensor signal at the specific frequency can be calculated from the knock intensity of the specific frequency of the knock sensor signal.
  • the relationship between the specific frequency (Pf1, Pf2, etc.) of the pressure wave corresponding to the specific frequency (Kf1, Kf2, etc.) of the knock sensor signal is stored in RAM or ROM for each engine operating state. .
  • the weight coefficient for calculating the knock intensity P (Pfi) of the specific frequency of the pressure sensor signal from the knock intensity K (Kfi) of the specific frequency of the knock sensor signal is stored together in the RAM or ROM.
  • the CPU 101 of the ECU 100 uses the relationship between the specific frequency (Kf1, Kf2, etc.) of the knock sensor signal and the specific frequency (Pf1, Pf2, etc.) of the pressure wave stored in the RAM or ROM, and the weight coefficient.
  • a knock intensity (in-cylinder pressure intensity, P (Pfi)) of a specific frequency of the pressure sensor signal is calculated from the knock sensor signal. Then, CPU 101 determines the presence or absence of knock based on the knock intensity (in-cylinder pressure intensity) of the specific frequency of the calculated pressure sensor signal.
  • FIG. 5 is a calculation chart illustrating a procedure for determining the presence or absence of knocking in the present embodiment. Each step in FIG. 5 is performed by the CPU 101 of the ECU 100. Hereinafter, processing of each operation block in FIG. 5 will be described.
  • knock detection is performed in accordance with the state of the engine 65 (engine operating state) such as the cylinder number of the engine 65, the number of revolutions of the engine 65, the load, and the cooling water temperature detected by the water temperature sensor 3.
  • the state of the engine 65 engine operating state
  • the frequency band cutoff frequency or pass band
  • a filter ID map in which a plurality of later-described filters having different cutoff frequencies or passbands are registered as individual codes is stored. Then, the CPU 101 selects a corresponding filter ID from the filter ID map according to the above-described engine operation state (S501). Although a filter ID map will be described later, the filter ID is associated with a filter coefficient for setting a filter characteristic. Therefore, by selecting a filter ID from the filter ID map, it is possible to set a knock detection filter in which a frequency band (cutoff frequency or pass band), an attenuation band, and the like corresponding to the filter ID are determined (S502). .
  • Knock sensor 34 detects vibration of engine 65 (S301), and the AD converter converts the detection result into a digital signal (S302).
  • the knock sensor output of knock sensor 34 is output as a signal in a desired frequency band by the knock detection filter set in S501.
  • a knock detection filter band-pass filter
  • a cutoff frequency or a pass band whose resonance frequency (specific frequency) is 7 kHz, 9 kHz, or 12 kHz is set in association with the selected filter ID.
  • 3 illustrates three passed frequency components. That is, the CPU 101 processes the knock sensor output signal of the knock sensor 34 using the knock detection filter set by selecting the filter ID in S501. Then, the CPU 101 calculates the knock intensity K (Kfi) of each resonance frequency (Kfi) from the output of the knock detection filter (S303).
  • the CPU 101 uses the relationship between the specific frequency (Kf1, Kf2, etc.) of the knock sensor signal and the specific frequency (Pf1, Pf2, etc.) of the pressure wave and the weight coefficient stored in the RAM or ROM as described above. Then, the knock intensity (in-cylinder pressure intensity) of the specific frequency of the pressure sensor signal is calculated from the knock sensor signal. That is, the CPU 101 calculates the specific frequency (Pfi) of the pressure wave corresponding to the specific frequency (7 kHz, 9 kHz, 12 kHz) of the knock sensor signal based on the engine operating state such as the engine speed and the load.
  • the CPU 101 calculates a weight coefficient corresponding to the engine operating state, and calculates a knock intensity (P (Pfi)) of the pressure sensor signal at the specific frequency based on the correspondence between the weight coefficient and the specific frequency (Pfi). (S303).
  • the CPU 101 obtains a knock determination threshold value Ith based on the rotation speed Ne of the engine 65 (S307). Specifically, the CPU 101 refers to the map data (data table) in which the rotation speed Ne of the engine 65 (the operating state of the engine 65) and the knock determination threshold value are associated in advance, and determines the knock from the rotation speed Ne of the engine 65. The threshold value Ith is obtained. The CPU 101 determines the presence or absence of knock by comparing the knock index I with the knock determination threshold value Ith, and outputs the knock determination result (S308).
  • FIG. 6 is a calculation flowchart illustrating the procedure of knock determination and knock control in the present embodiment described with reference to FIG.
  • the CPU 101 detects a signal indicating the state of the engine 65 such as the cylinder number of the engine 65, the number of revolutions of the engine 65, the load, and the cooling water temperature detected by the water temperature sensor 3, corresponding to S501 in FIG. Calculation of an engine operation state (may be called an engine operation condition) is performed (S600).
  • the CPU 101 selects a filter ID from the filter ID map based on the engine operating state (S601).
  • the RAM or the ROM of the ECU 100 stores a filter ID map described later and a filter coefficient corresponding to each filter ID. Therefore, by selecting a filter ID in S601, the CPU 101 sets a knock detection filter such as a desired frequency band (cutoff frequency or pass band) or an attenuation band using the corresponding filter coefficient (S602). ).
  • the CPU 101 performs A / D conversion of the knock signal from the knock sensor 34 and takes in the A / D conversion result (S603).
  • the CPU 101 performs a filtering process on the knock signal that has been A / D converted using the knock detection filter set in S602 (S604).
  • the CPU 101 calculates the knock intensity at a specific frequency of the knock sensor signal based on the filtered knock signal (S605).
  • the relationship between the specific frequency (Pf1, Pf2, etc.) of the pressure wave corresponding to the specific frequency (Kf1, Kf2, etc.) of the knock sensor signal is stored in the RAM or ROM for each engine operating state.
  • the CPU 101 uses the relationship between the specific frequency (Kf1, Kf2, etc.) of the knock sensor signal and the specific frequency (Pf1, Pf2, etc.) of the pressure wave stored in the RAM or ROM, and the knock sensor
  • the knock intensity (in-cylinder pressure intensity, P (Pfi)) of the specific frequency of the pressure sensor signal is calculated from the signal (S606).
  • the relationship between the specific frequency (Kf1, Kf2, etc.) of the knock sensor signal and the specific frequency (Pf1, Pf2, etc.) of the pressure wave stored in the RAM or ROM as described above, and the weighting factor are set as follows.
  • the knock intensity (in-cylinder pressure intensity) of the specific frequency of the pressure sensor signal is calculated using the pressure sensor signal, but the present invention is not limited to this. That is, without performing this conversion, it is also possible to perform a subsequent knock determination using the knock intensity (K (Kfi)) of the specific frequency (Kf1, Kf2, etc.) of the knock sensor signal.
  • the knock determination index I is larger than the knock determination threshold Ith (S609), it is determined that knock has occurred (S610), and a knock flag “1” is set (S611). On the other hand, when the knock determination index I is equal to or smaller than the knock determination threshold Ith (S609), the knock flag is set to "0" (S612). When the knock flag becomes 1, the CPU 101 controls the ignition timing of the ignition plug 33 to be retarded so that knock does not occur.
  • FIG. 7 shows an example of a filter setting control example by the CPU 101 of the ECU 100 in the present embodiment.
  • a plurality of filters described later having different cutoff frequencies or passbands are stored as individual codes (ID1, ID2, ID3, ID4, ID5, ID6) in the RAM or ROM of the ECU 100.
  • the registered filter ID map of FIG. 7 is stored.
  • the CPU 101 selects a corresponding filter ID from the filter ID map according to the engine operating state (the cylinder number of the engine 65, the number of revolutions of the engine 65, the load, the cooling water temperature detected by the water temperature sensor 3, etc.).
  • a filter coefficient for setting a filter characteristic is linked to the filter ID. Therefore, by selecting a filter ID from the filter ID map, it is possible to set a knock detection filter in which a frequency band (cutoff frequency or pass band), an attenuation band, and the like corresponding to the filter ID are determined.
  • FIG. 7 shows an example of a three-stage second-order IIR filter as filter ID1.
  • filter coefficients such as a11, a12, w1 (n-1), w1 (n-2), b00, b10, b11, and b12 are set.
  • filter coefficients are set for the second and third-order secondary IIR filters. With these filter coefficients, filter characteristics such as what frequency band (cutoff frequency or pass band) of a signal to pass or what to do with an attenuation band are determined.
  • the CPU 101 processes the detection signal of the knock sensor 34 using a knock detection filter whose filter characteristics are determined by a filter type (such as an IIR filter or an FIR filter) and a filter coefficient associated with the selected filter ID. .
  • a filter type such as an IIR filter or an FIR filter
  • the filter ID is associated with the filter type and the filter coefficient in advance, and the CPU 101 can select a preset filter ID according to the engine operating state.
  • the filter type and the filter coefficient are set so as to have desired filter characteristics associated with the filter ID, and it is possible to perform a knock determination using the knock detection filter based on the filter type and the filter coefficient.
  • the filter type and the filter coefficient are stored in the RAM or the ROM for each filter so that a plurality of filters having different desired frequency bands (cutoff frequencies or passbands) are obtained in advance. Have been. It is desirable that the desired frequency band (cutoff frequency or pass band), that is, the filter characteristic, is set so that knock detection can be accurately performed in a general engine.
  • the ECU 100 according to the present embodiment stores in advance in the RAM or ROM only the filter type and the filter coefficient for satisfying the filter characteristic (cutoff frequency or pass band), and stores the filter characteristic (cutoff frequency or cutoff frequency). It has a function of associating a filter ID with a frequency or a pass band.
  • the person who performs the adaptation process of the ECU 100 can complete the adaptation process by setting only which filter ID (that is, which filter characteristic) corresponds to which engine operating state. Therefore, there is no need to perform complicated filter type and filter coefficient settings, and it is possible to provide an ECU that can easily perform the adaptation process.
  • the filter ID map is divided into a plurality of filter ID maps for each filter channel. Therefore, the CPU 101 first selects a filter ID map based on the engine operating state, and then selects a corresponding filter ID from the selected filter ID map. In FIG. 8, assuming that there are m filter ID maps, the filter IDs are shown as filter 1ID to filter mID. When the filter ID is selected, the corresponding filter type and filter coefficient are set, whereby the filter setting process for determining which filter among the filters 1 to m is used is completed.
  • FIG. 9 illustrates an example of a filter that can be selected by the CPU 101 of the ECU 100 in the present embodiment, and illustrates an example of a filter of a filter type that can be selected in the filter ID maps of FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 9 illustrates an example of filter characteristics for each number of IIR filter stages. As is clear from FIG. 9, the filter characteristic becomes steeper as the number of filter stages increases. Further, by appropriately setting the filter coefficient, it is possible to change the cut frequency (Fc1, Fc2), that is, the pass band.
  • FIG. 10 illustrates another example of a filter that can be selected by the CPU 101 of the ECU 100 in the present embodiment, and illustrates an example of a filter of a filter type that can be selected in the filter ID maps of FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 10 illustrates another example of filter characteristics for each FIR filter TAP stage number. As is clear from FIG. 10, it can be seen that the larger the number of filter stages, the narrower the pass band width of the filter.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a specific frequency and a signal strength of a knock sensor signal for each cylinder in which knock has occurred, and is a diagram illustrating the necessity of the above-described filter switching function for each cylinder.
  • the frequency K2 is a specific frequency found only in the second cylinder
  • the frequency K7 is a specific frequency found only in the first cylinder.
  • the characteristics from the cylinder in which knock occurs to the knock sensor differ for each cylinder. Such a difference occurs because the characteristics depend on the distance, the route, the shape of the route, etc., through which the vibration applied to the engine blocks (66, 67) by the pressure wave passes. For example, it is necessary to perform signal correction in consideration of the characteristics of the engine blocks (66, 67) by changing a specific frequency selected for each cylinder.
  • the filter characteristics can be set in consideration of the characteristics of the engine blocks (66, 67) corresponding to the respective cylinders.
  • the cylinder number of the engine 65 is configured to be input to the CPU 101 as one of the engine operating states. Is done.
  • the CPU 101 selects a filter ID based on the operating cylinder number, and sets a knock detection filter having a desired filter characteristic for the cylinder number associated with the filter ID. Therefore, the conversion from pressure to vibration can be appropriately handled, and the pressure wave intensity can be predicted more precisely.
  • FIG. 12 is an example of the concept of the filter setting by the CPU 101 of the ECU 100 in the present embodiment and the relationship between the state of the engine 65, the cylinder number, and the frequency of occurrence of knock, and illustrates one cylinder of 1200 rpm, two cylinders, and one cylinder of 2400 rpm. It is the graph which also described the frequency analysis result of two cylinders.
  • two cylinders at 1200 rpm and one cylinder at 2400 rpm have peaks at almost the same frequency.
  • two cylinders at 1200 rpm and one cylinder at 2400 rpm have the same filter requirements, and they can be integrated, and a filter with the same filter ID can be used. Therefore, it is possible to easily set complicated filter coefficients.
  • FIG. 13 shows an example of the relationship between the state of the engine 65, the cylinder number, and the frequency of occurrence of knock, and the setting of the filter by the CPU 101 of the ECU 100 in the present embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the necessity of a filter switching function of the relationship between the state of the engine 65 and the frequency of knocking by the CPU 101 of the ECU 100 in the present embodiment, and shows a knock sensor signal for each cooling water temperature when knocking occurs.
  • FIG. 3 is a diagram showing a specific frequency and a signal strength of FIG.
  • the frequencies K2, K4, and K8 are specific frequencies only at low water temperatures
  • the frequencies K3 and K5 are specific frequencies only at high water temperatures.
  • the coolant temperature at the time when knock occurs changes the specific frequency of the pressure wave due to the change in the in-cylinder temperature and also changes the characteristics of the engine block.
  • the change in the characteristics of the engine block may be caused by a change in the speed of sound in water due to a change in temperature.
  • the specific frequency appearing as a signal of knock sensor 34 changes.
  • the filter characteristics are set in consideration of the characteristics of the engine block corresponding to the cooling water temperature.
  • the cooling water temperature is input to the CPU 101 as one of the engine operating states, and a filter ID is set based on the cooling water temperature so as to have a desired filter characteristic.
  • the CPU 101 selects a filter ID based on the cooling water temperature, and sets a knock detection filter having desired filter characteristics for the cooling water temperature associated with the filter ID. As a result, it is possible to appropriately handle the conversion from pressure to vibration, and it is possible to more accurately predict the pressure wave intensity.
  • FIG. 15 is an example of the relationship between the state of the engine 65, the cylinder number, and the frequency of occurrence of knock, and the setting of a filter by the CPU 101 of the ECU 100 in the present embodiment.
  • FIG. 16 is a functional block diagram of the CPU 101 that performs knock sensor signal correction for each cylinder from the knock sensor signal detection and calculates knock strength.
  • the signal detected by the knock sensor 34 is corrected in consideration of the effect of the engine block (knock sensor signal correction).
  • the cylinder number of the engine 65 or the coolant temperature in each cylinder is determined by the CPU 101.
  • the corresponding filter ID is selected.
  • the knock sensor signal is processed by a knock detection filter having a filter characteristic associated with the filter ID, and a knock intensity (pressure wave intensity) is calculated based on the processing result.
  • the signal processing device (ECU 100) of the present embodiment filters the output signal from the sensor (knock sensor 34) mounted on the vehicle. Further, in the signal processing device (ECU 100) of the present embodiment, a filter type (IIR filter, FIR filter, or the like) or a filter coefficient (a11, a12, w1 (FIG. 7) of FIG. n-1), w1 (n-2), b00, b10, b11, b12, etc.) are set for a plurality of different filters, and an individual code (filter ID) is set for each of the plurality of filters.
  • a filter type IIR filter, FIR filter, or the like
  • a filter coefficient a11, a12, w1 (FIG. 7) of FIG. n-1), w1 (n-2), b00, b10, b11, b12, etc.
  • the signal processing device (ECU 100) of the present embodiment selects an individual code (filter ID) based on the engine operating state, selects a corresponding filter, and uses the selected filter to generate a sensor (knock sensor 34). )
  • the sensor is a knock sensor 34 that detects knock of an engine 65 mounted on a vehicle.
  • the CPU 101 calculates the knock intensity (K (Kfi)) of the knock sensor signal at a specific frequency based on the signal processed by the selected filter.
  • the signal processing device (ECU 100) stores a relationship between a specific frequency (Kfi) of the knock sensor signal and a specific frequency (Pfi) of the pressure wave in the cylinder corresponding to the specific frequency of the knock sensor signal for each engine operating state (not shown).
  • CPU 101 calculates a knock intensity (K (Kfi)) of the knock sensor signal at a specific frequency based on the signal processed by the selected filter, and stores the knock sensor stored in the storage unit.
  • the knock intensity (P) of the specific frequency of the pressure sensor signal for detecting the pressure wave in the cylinder from the knock sensor signal is used. It is desirable to calculate (Pfi)).
  • an individual code is set for the relationship between the specific frequency (Kfi) of the knock sensor signal and the specific frequency (Pfi) of the pressure wave, and the weighting coefficient, and the CPU 101 determines based on the engine operating state.
  • the individual code (filter ID) is selected by the operator, it is desirable to set the relationship between the specific frequency (Kfi) of the knock sensor signal and the specific frequency (Pfi) of the pressure wave corresponding to the individual code (filter ID) or the weight coefficient.
  • a filter type for setting a plurality of filters having different cutoff frequencies or pass bands is set.
  • a storage unit for storing filter coefficients, and has an individual code assigning function for associating an individual code (filter ID) with each of a plurality of filters.
  • a corresponding filter is selected by selecting an individual code (filter ID) based on the selected code, and a CPU 101 that processes an output signal from a sensor (knock sensor 34) using the selected filter is provided.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be partially or entirely realized by hardware by, for example, designing an integrated circuit.
  • the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function.
  • Information such as a program, a table, and a file for realizing each function can be stored in a memory, a hard disk, a storage device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • control lines and information lines are those that are considered necessary for explanation, and do not necessarily indicate all control lines and information lines on the product. In fact, it can be considered that almost all components are connected to each other.

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Abstract

複雑化したフィルタ制御を構成するパラメータの増加に対し、パラメータ設定作業者の作業負担を効果的に軽減することのできる信号処理装置を提供する。このため、車両に搭載されたセンサからの出力信号をフィルタ処理する信号処理装置であって、カットオフ周波数、又は通過帯域のフィルタ特性を設定するフィルタ種類又はフィルタ係数の異なる複数のフィルタに対し設定され、前記複数のフィルタのそれぞれに対し、個別コードが設定され、エンジン運転状態に基づいて前記個別コードを選択することで対応するフィルタが選択され、選択された前記フィルタを用いて前記センサからの出力信号を処理するＣＰＵを備える。

Description

信号処理装置及びエンジン制御装置
　本発明は、信号処理装置及びエンジン制御装置に関するものである。
　エンジンの制御上のフィルタ機能は各種センサ入力に使われている。その中でも、ノックは、エンジンの燃焼室内の端末部の未燃ガスの自己発火により燃焼室内のガスが振動を起こし、この振動が機関本体に伝わる現象であり、燃焼だけでなく、機関本体の振動特性もかかわるために、フィルタ機能として高度なものが要求される。前記ノックは、機関の発生エネルギの損失（出力低下）や機関各部への衝撃、さらには燃費の低下を招来するので、可能な限り回避することが望ましく、そのためには、ノックの発生を正確に検出することが不可欠である。
　従来、例えば、下記特許文献１に記載のように、振動センサの出力信号の中から５～１２kHzの範囲の単一の共鳴周波数成分だけをバンドパスフィルタを用いて分離し、その出力の積分値がバックグラウンドレベル（振動センサの出力信号自体の過去値を加重平均して平均化したもの）より大きくなったか否かにより、ノックの発生を検出するものが知られている。
　しかし、特許文献１に記載のように、単一の共鳴周波数成分だけを用いてノックの発生を検出する手法は、バックグラウンドレベルがエンジンの高速回転時に大きくなり、正確なノック発生の検出ができなかったり、機関の諸元が変化するとノックの共鳴周波数も変化して正確なノック発生の検出ができなかったりするといった課題があった。
　そこで、下記特許文献２には、エンジンに発生する振動を検出する振動センサと、振動センサに接続され、ノック周波数帯において互いに異なる周波数帯のフィルタ特性をもつ複数のフィルタを有するフィルタ回路を備えるノック検出装置が開示されている。
　エンジンに発生するノックの共鳴周波数は、エンジンの運転状態によって異なる。例えば、エンジン回転数が高回転または低回転のいずれにあるかによって、ノックの共鳴周波数も異なる。そのため、それらノックの共鳴周波数に対して、互いに異なる周波数帯域のフィルタ特性を有する複数のフィルタ回路を設け、エンジンの運転状態によってフィルタ回路出力を選択するようにすれば、信頼性の高いノック検出を行うことが可能となる。
　また、近年、フィルタ回路は、マイクロコンピュータに実装するソフトウェアによるデジタルフィルタで実現することも知られており、さらにはマイクロコンピュータの機能としてデジタルフィルタを構成する方法も知られている。
　下記特許文献３には、バックグラウンドレベルを検出するために用いる遅れフィルタに起因する応答遅れを解決する手法が開示されている。この特許文献３においては、エンジン回転数の変化によりエンジンの運転状態を検出し、その運転状態に基づきノック判定閾値を補正している。
特開昭５８－０４５５２０号公報 特開昭５６－０００６３７号公報 特開昭６３－２９５８６４号公報
　ところで、近年では、燃費の向上や排気浄化性能の向上などの要求により、エンジンの圧縮比を上げる試みがなされている。他方で、圧縮比を上げることによりノックが発生しやすくなるので、ノックの検出精度をさらに向上することが期待されている。
　しかし、例えば、上記特許文献２に記載のように、複数の共鳴周波数成分を取り出してノックを検出する方法においてさらにノックの検出精度を高める場合、以下に述べるような課題を解決する必要がある。
　すなわち、ノック制御の高度化に伴い、Ｓ／Ｎ比の良いノック検出が必要となり、狭い帯域のフィルタを複数使用する要求が高まっている。その要求に応えるために、フィルタ設定自由度を高めたフィルタを複数用いるため、フィルタ制御が複雑化する。そして、前記複雑化したフィルタ制御を構成するパラメータの増加に伴い、ノック検出用フィルタのパラメータ（フィルタ係数）を設定する作業者が複雑なパラメータ設定を行う必要が生じ、作業に時間がかかる、作業ミスが生じやすいといった課題が生じ得る。
　本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複雑化したフィルタ制御を構成するパラメータの増加に対し、パラメータ設定作業者の作業負担を効果的に軽減することのできる信号処理装置を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明は、車両に搭載されたセンサからの出力信号をフィルタ処理する信号処理装置であって、カットオフ周波数、又は通過帯域のフィルタ特性を設定するフィルタ種類又はフィルタ係数の異なる複数のフィルタに対し設定され、前記複数のフィルタのそれぞれに対し、個別コードが設定され、エンジン運転状態に基づいて前記個別コードを選択することで対応するフィルタが選択され、選択された前記フィルタを用いて前記センサからの出力信号を処理するＣＰＵを備える。
　本発明によれば、複雑化したフィルタ制御を構成するパラメータの増加に対し、パラメータ設定作業者の作業負担を軽減することができ、使いやすいフィルタを提供することが可能となる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明による信号処理装置の一実施形態としての制御用ＥＣＵが搭載されたエンジン制御システムのシステム構成図。 図１に示す制御用ＥＣＵの内部構成図。 圧力センサによるノック強度とノックセンサによるノック強度の比較説明図。 圧力センサによるノック強度とノックセンサでのノック強度の相関説明図。 本実施形態におけるＥＣＵによるノック判定及びノック制御の手順を説明した演算チャート。 図５によるノック判定及びノック制御の手順を説明した演算フローチャート。 本実施形態におけるＥＣＵによるフィルタ設定制御例の説明図。 本実施形態におけるＥＣＵによるフィルタ設定制御例の説明図。 本実施形態におけるＥＣＵによるフィルタ選択例の説明図。 本実施形態におけるＥＣＵによるフィルタ選択例の説明図。 本実施形態におけるＥＣＵによる気筒別のフィルタ切替機能の必要性説明図。 エンジンの状態や気筒番号やノックの発生周波数の関係と、本実施形態におけるＥＣＵによるフィルタ設定の説明図。 エンジンの状態や気筒番号やノックの発生周波数の関係と、本実施形態におけるＥＣＵによるフィルタ設定の説明図。 本実施形態におけるＥＣＵによるエンジンの状態とノックの発生周波数の関係のフィルタ切替機能の必要性説明図。 エンジンの状態や気筒番号やノックの発生周波数の関係と、本実施形態におけるＥＣＵによるフィルタ設定の説明図。 本実施形態におけるＥＣＵのＣＰＵの機能ブロック図。
　以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
　以下ではまず本発明における信号処理の一例としてのノック検出の一般的原理について説明する。その後、本発明の実施形態について具体的に説明する。
　図１に示す一実施形態として、いわゆるＭＰＩ（多気筒燃料噴射）方式の直列４気筒エンジンについて説明する。
　エンジン６５に吸入される空気は、エアクリーナ６０を通過し、ホットワイヤ式エアフローセンサ１に導かれる。このホットワイヤ式エアフローセンサ１には熱線式空気流量センサが使用される。このホットワイヤ式エアフローセンサ１から吸入空気量に相当する信号が出力されるとともに、このホットワイヤ式エアフローセンサ１に内蔵されるサーミスタを用いた吸気温度センサ１ａで計測される吸気温度信号が出力される。次に、吸入空気は、エアクリーナ６０に接続されたダクト６１、空気流量を制御する絞り弁４０を通り、コレクタ６２に入る。前記絞り弁４０は、当該絞り弁４０の開度を検出するスロットルセンサ２が設けられるとともに、信号処理装置としての制御用ＥＣＵ（Engine Control Unit）１００で駆動されるスロットル駆動モータ４１により動かされる。前記コレクタ６２に入った空気は、エンジン６５と直結する各吸気管６３に分配され、吸気バルブ３５を介してシリンダ６６内（燃焼室内）に吸入される。吸気バルブ３５や排気バルブ３６のバルブ駆動系にはカム角センサ９付きのバルブタイミング可変機構３７が設けられ、目標角度に向けてフィードバック制御する。また、シリンダブロック（以下、エンジンブロックということがある）６６、６７に取り付けられたクランク角センサ４からは、所定のクランク角毎にパルスが出力され、これらの出力は、ＥＣＵ１００に入力される。
　燃料は、燃料タンク２１から燃料ポンプ２０で吸引、加圧され、プレッシャレギュレータ２２により一定圧力に調圧され、吸気管６３に設けられたインジェクタ２３から前記吸気管６３内に噴射される。
　また、エンジン６５の回転数や、エンジン６５の負荷に応じて求まる点火時期に対応したタイミングで、点火プラグ３３の点火出力をＯＮ／ＯＦＦすることで、最適なタイミングで点火のための放電を行う。尚、前記点火が早すぎる場合には、燃焼室（シリンダ６６）の内部でノックが発生するため、振動センサとしてのノックセンサ３４でノックによるシリンダ６６の振動を検出し、ノックを判定した場合には、点火時期を遅角するノック制御を行う。
　絞り弁４０には、当該絞り弁４０の開度を検出するスロットルセンサ２が取り付けられており、このセンサ信号は、ＥＣＵ１００に入力され、絞り弁４０の開度のフィードバック制御や、全閉位置の検出及び加速の検出等を行う。尚、フィードバックの目標開度は、アクセル開度センサ５で求まるドライバのアクセル踏み込み量とアイドル回転数制御すなわちＩＳＣ制御分とから求まるものである。
　エンジン６５には、冷却水温を検出するための水温センサ３が取り付けられており、このセンサ信号は、ＥＣＵ１００に入力され、エンジン６５の暖機状態を検出し、インジェクタ２３からの燃料噴射量の増量や点火プラグ３３の点火時期の補正及びラジエータファン６８のＯＮ／ＯＦＦやアイドル時の目標回転数の設定を行う。また、アイドル時の目標回転数や、負荷補正量を算出するために、エアコンクラッチの状態をモニタするエアコンスイッチ６、駆動系の状態をモニタするトランスミッションに内蔵されたニュートラルスイッチ７等が取り付けられている。
　空燃比センサ８は、エンジン６５の排気管６４に装着されており、排気バルブ３６を介して排気管６４に排出される排気ガスの酸素濃度に応じた信号を出力するものである。このセンサ信号は、ＥＣＵ１００に入力され、運転状況に応じて求められる目標空燃比になるように、インジェクタ２３の燃料噴射パルス幅を調整する。
　ＥＣＵ１００は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、電源ＩＣ１０２、不図示のＲＡＭ（Random Access Memory）、不図示のＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたマイクロコンピュータから構成されている。ＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ内に格納されている各種の制御プログラムを実行することで、エンジン６５の運転に関する各種の制御を実行する。ここで、このＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１に入力する信号等について、同図を用いて整理すると、エアフローセンサ１とそれに内蔵された吸気温度センサ１ａ、スロットルセンサ２、水温センサ３、クランク角センサ４、アクセル開度センサ５、エアコンスイッチ６、ニュートラルスイッチ７、空燃比センサ８、カム角センサ９、ノックセンサ３４からの信号などを入力する。また、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１からの出力信号は、燃料ポンプ２０、インジェクタ２３、点火プラグ３３の点火スイッチなどがあるパワートランジスタ３２、バルブタイミング可変機構３７、スロットル駆動モータ４１などに出力される。前記のように、シリンダブロック６７に装着されているノックセンサ３４の信号は、ＣＰＵ１０１に入力され、ＣＰＵ１０１でノック以外のノイズとノックを識別するノック判定を行い、ノック判定時には点火時期の遅角制御を行い、ノックの発生を抑制する補正を行う。この補正を実施した目標点火時期に基づき、パワートランジスタ３２の通電タイミングの制御を行う。
　図３は、ノックが発生したサイクルにおける圧力センサ出力（気筒内（シリンダ６６内）圧力を検出する圧力センサの出力）とノックセンサ出力（シリンダブロック６７のシリンダ６６の振動を検出するノックセンサ３４の出力）の周波数分析結果を示した図である。なお、図３の上図の縦軸（ノック強度）は圧力センサの出力（圧力）の２乗であり、単位を[MPa^2]としている。また、図３の下図の縦軸（ノック強度）はノックセンサ３４の出力（電圧）の２乗であり、単位を[V^2]としている。
　図３に示すとおり、振動の根本原因である圧力波の特定周波数（Ｐｆ１、Ｐｆ２、Ｐｆ３）とシリンダブロック（６６、６７）の振動として検出されるノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆ１、Ｋｆ２、Ｋｆ３）は必ずしも一致しない。これは、圧力波の壁面への衝突時にエンジンブロック（６６、６７）に入力される撃力の結果が、エンジンブロック（６６、６７）の特性を通過し、ノックセンサ出力として現れるためである。また、周波数成分の値の関係も異なる。つまり、ノックセンサ３４では、中心の特定周波数であるＫｆ２にくらべ、これを挟む位置にある特定周波数Ｋｆ１、Ｋｆ３の信号強度が小さい。
　この結果は、圧力センサにおいて中心の周波数であるＰｆ２の信号強度がこれを挟む位置にある特定周波数Ｐｆ１、Ｐｆ３の信号強度より小さい関係と異なる。このように、特定周波数のずれが発生するとともに信号の周波数成分の大小関係も変化する。これらの変化は、筒内圧とノックセンサの間を繋ぐエンジンブロック（６６、６７）の存在により引き起こされる。このため、このような筒内圧とノックセンサ出力の関係からエンジンブロック（６６、６７）の与える影響を評価し、これを用いることで、容易にノックセンサ信号から筒内圧力の特性を再現できる。
　エンジン６５の気筒番号や、エンジン６５の回転数、エンジン６５の負荷、水温センサ３により検出される冷却水温などのエンジン６５の状態（エンジン運転状態）が同じ場合、基本的にはノックセンサ信号の同じ特定周波数（Ｋｆ１、Ｋｆ２、Ｋｆ３）にてノックが発生する。また、上記したエンジン運転状態が同じ場合、基本的には、シリンダ６６の内部に取り付けられた圧力センサにより求められる圧力波の特定周波数（Ｐｆ１、Ｐｆ２、Ｐｆ３）にてノックが発生する。
　図４は、ノックセンサ信号の特定周波数の信号値（信号強度）と圧力センサ信号の特定周波数の信号値（信号強度）の間の線形関係を示している。この図４は、図３における特定周波数Ｐｆ１、Ｐｆ２の圧力センサ信号の強度Ｐ（Ｐｆ１）、Ｐ（Ｐｆ２）及び特定周波数Ｋｆ１、Ｋｆ２のノックセンサ信号の強度Ｋ（Ｋｆ１）、Ｋ（Ｋｆ２）を用いて、次の式（１）の関係を仮定し、複数回のサイクルの値をプロットしたものである。
［数１］
　Ｐ（Ｐｆ１）＋Ｐ（Ｐｆ２）＝Ｋ（Ｋｆ１）＋２Ｋ（Ｋｆ２）　・・・（１）
　つまり、エンジンブロック（６６、６７）による特定周波数の変化に合わせて、ノックセンサ信号の特定周波数のノック強度Ｋ（Ｋｆｉ）を圧力センサ信号の特定周波数のノック強度Ｐ（Ｐｆｉ）で補正する。上記の式（１）では、Ｋ（Ｋｆ１）をＰ（Ｐｆ１）に、Ｋ（Ｋｆ２）をＰ（Ｐｆ２）に補正する。さらに減衰を考慮し、ノックセンサ信号の低周波成分（Ｋ（Ｋｆ１））の重み係数を１とし、高周波成分（Ｋ（Ｋｆ２））の重み係数を２として大きくする。これにより、ノックセンサ信号の特定周波数のノック強度から圧力センサ信号の特定周波数のノック強度（筒内圧強度）を算出することができる。
　したがって、本実施例では、それぞれのエンジン運転状態毎にノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆ１、Ｋｆ２等）に対応する圧力波の特定周波数（Ｐｆ１、Ｐｆ２等）との関係をＲＡＭ又はＲＯＭに記憶する。そして、上記したように、ノックセンサ信号の特定周波数のノック強度Ｋ（Ｋｆｉ）から圧力センサ信号の特定周波数のノック強度Ｐ（Ｐｆｉ）を算出するための重み係数を合わせてＲＡＭ又はＲＯＭに記憶する。これにより、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ又はＲＯＭに記憶されたノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆ１、Ｋｆ２等）と圧力波の特定周波数（Ｐｆ１、Ｐｆ２等）との関係、及び重み係数を用いて、ノックセンサ信号から圧力センサ信号の特定周波数のノック強度（筒内圧強度、Ｐ（Ｐｆｉ））を算出する。そして、ＣＰＵ１０１は、算出した圧力センサ信号の特定周波数のノック強度（筒内圧強度）に基づいて、ノック有無を判定する。
＜本実施形態におけるＥＣＵによるノック判定及びノック制御＞
　図５は、本実施形態におけるノック有無を判定する手順を説明する演算チャートである。図５の各ステップは、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１が実施するものとする。以下、図５における各演算ブロックの処理について説明する。
　図５に示す本実施形態では、エンジン６５の気筒番号や、エンジン６５の回転数、負荷、水温センサ３により検出される冷却水温などのエンジン６５の状態（エンジン運転状態）に応じて、ノック検出用フィルタで検出する周波数帯（カットオフ周波数又は通過帯域）の設定を行う。
　より詳しくは、ＥＣＵ１００のＲＡＭ又はＲＯＭには、カットオフ周波数、又は通過帯域が異なる後述の複数のフィルタが個別コードとして登録されたフィルタＩＤマップが記憶される。そして、ＣＰＵ１０１は、上記したエンジン運転状態に応じてフィルタＩＤマップから対応するフィルタＩＤを選択する（Ｓ５０１）。フィルタＩＤマップについては後述するが、このフィルタＩＤにはフィルタ特性を設定するフィルタ係数が紐付いている。よって、フィルタＩＤマップからフィルタＩＤを選択することで、フィルタＩＤに対応する周波数帯（カットオフ周波数又は通過帯域）や減衰帯域等が決められたノック検出用フィルタの設定が可能である（Ｓ５０２）。
　ノックセンサ３４はエンジン６５の振動を検出し（Ｓ３０１）、ＡＤ変換器はその検出結果をデジタル信号に変換する（Ｓ３０２）。ノックセンサ３４のノックセンサ出力はＳ５０１で設定されたノック検出用フィルタで所望の周波数帯の信号として出力される。ここでは選択されたフィルタＩＤに紐付いて共振周波数（特定周波数）が７kHz、９kHz、１２kHzとなるカットオフ周波数又は通過帯域のノック検出用フィルタ（バンドパスフィルタ）が設定され、このノック検出用フィルタを通過した３つの周波数成分を例示している。つまり、ＣＰＵ１０１は、Ｓ５０１でフィルタＩＤを選択することで設定されたノック検出用フィルタを用いてノックセンサ３４のノックセンサ出力信号を処理する。そして、ＣＰＵ１０１は、ノック検出用フィルタの出力からそれぞれの共振周波数（Ｋｆｉ）のノック強度Ｋ（Ｋｆｉ）を算出する（Ｓ３０３）。
　ここで、ＣＰＵ１０１は、上記したようにＲＡＭ又はＲＯＭに記憶されたノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆ１、Ｋｆ２等）と圧力波の特定周波数（Ｐｆ１、Ｐｆ２等）との関係、及び重み係数を用いて、ノックセンサ信号から圧力センサ信号の特定周波数のノック強度（筒内圧強度）を算出する。つまり、ＣＰＵ１０１は、エンジン回転数、負荷などのエンジン運転状態に基づいて、ノックセンサ信号の特定周波数（７kHz、９kHz、１２kHz）に対応する圧力波の特定周波数（Ｐｆｉ）を算出する。また、ＣＰＵ１０１はエンジン運転状態に対応する重み係数を算出し、重み係数と上記の特定周波数（Ｐｆｉ）の対応関係とに基づいて圧力センサ信号の特定周波数のノック強度（Ｐ（Ｐｆｉ））を算出する（Ｓ３０３）。
　ＣＰＵ１０１は、特定周波数（７kHz、９kHz、１２kHz）毎にバックグラウンドレベル（ＢＧＬ１、………、ＢＧＬｉ）の加重平均を算出する（Ｓ３０４）。次に、ＣＰＵ１０１は、特定周波数（７kHz、９kHz、１２kHz）毎にバックグランドレベルＢＧＬｉに対し、上記で算出したノック強度（Ｐｆｉ）の比ＳＬｉ＝Ｐｆｉ／ＢＧＬｉを算出する（Ｓ３０５）。ＣＰＵ１０１は、特定周波数（７kHz、９kHz、１２kHz）毎のＳＬｉ＝Ｐ（Ｐｆｉ）／ＢＧＬｉを積算する。つまり、特定周波数がｍ個あった場合に、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
を計算することで、ノック判定指標Ｉを算出する（Ｓ３０６）。なお、Ｓ３０５ではそれぞれの比率を取る方法について説明したが、これは比率に限らず、差分を算出し、これを積算することでノック判定指標Ｉを求めても良い。
　ＣＰＵ１０１は、エンジン６５の回転数Ｎｅに基づいてノック判定閾値Ｉｔｈを求める（Ｓ３０７）。具体的には、ＣＰＵ１０１は、エンジン６５の回転数Ｎｅ（エンジン６５の運転状態）とノック判定閾値とを予め関連付けたマップデータ（データテーブル）を参照して、エンジン６５の回転数Ｎｅからノック判定閾値Ｉｔｈを求める。ＣＰＵ１０１は、ノック指標Ｉとノック判定閾値Ｉｔｈを比較することにより、ノック有無を判定し、そのノック判定結果を出力する（Ｓ３０８）。
　図６は、図５に基づき説明した、本実施形態におけるノック判定及びノック制御の手順を説明した演算フローチャートである。
　ＣＰＵ１０１は、図５のＳ５０１に対応して、エンジン６５の気筒番号や、エンジン６５の回転数、負荷、水温センサ３により検出される冷却水温などのエンジン６５の状態を表す信号を検出することでエンジン運転状態（エンジン運転条件と呼んでも良い）の演算を行う（Ｓ６００）。次に、図５のＳ５０２に対応して、ＣＰＵ１０１は、エンジン運転状態に基づいてフィルタＩＤマップからフィルタＩＤを選択する（Ｓ６０１）。ＥＣＵ１００のＲＡＭ又はＲＯＭには後述するフィルタＩＤマップと、それぞれのフィルタＩＤに対応するフィルタ係数とが記憶されている。よって、ＣＰＵ１０１はＳ６０１でフィルタＩＤを選択することで、これに対応するフィルタ係数を用いて所望の周波数帯（カットオフ周波数又は通過帯域）や減衰帯域等のノック検出用フィルタの設定を行う（Ｓ６０２）。
　その後、図５のＳ３０１、Ｓ３０２に対応して、ＣＰＵ１０１は、ノックセンサ３４からのノック信号をＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換結果を取り込む（Ｓ６０３）。また、図５のＳ３０３に対応して、ＣＰＵ１０１は、Ｓ６０２で設定したノック検出用フィルタを用いてＡ／Ｄ変換されたノック信号のフィルタ処理を実施する（Ｓ６０４）。また、ＣＰＵ１０１は、フィルタ処理されたノック信号に基づいてノックセンサ信号の特定周波数のノック強度を算出する（Ｓ６０５）。ここで本実施例では、それぞれのエンジン運転状態毎にノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆ１、Ｋｆ２等）に対応する圧力波の特定周波数（Ｐｆ１、Ｐｆ２等）との関係がＲＡＭ又はＲＯＭに記憶されている。これにより、ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ又はＲＯＭに記憶されたノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆ１、Ｋｆ２等）と圧力波の特定周波数（Ｐｆ１、Ｐｆ２等）との関係、及び重み係数を用いて、ノックセンサ信号から圧力センサ信号の特定周波数のノック強度（筒内圧強度、Ｐ（Ｐｆｉ））を算出する（Ｓ６０６）。なお、本実施例では、上記のようにＲＡＭ又はＲＯＭに記憶されたノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆ１、Ｋｆ２等）と圧力波の特定周波数（Ｐｆ１、Ｐｆ２等）との関係、及び重み係数を用いて、圧力センサ信号の特定周波数のノック強度（筒内圧強度）を算出しているが、本発明はこれには限定されない。つまり、この変換をすることなく、ノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆ１、Ｋｆ２等）のノック強度（Ｋ（Ｋｆｉ））を用いてその後のノック判定を行うことも可能である。
　また、図５のＳ３０５に関連して、ＣＰＵ１０１は、特定周波数（Ｐｆｉ）毎にノック強度（Ｐ（Ｐｆｉ））に対するバックグラウンドレベルの加重平均（ＢＧＬｉ）の比ＳＬｉ＝Ｐ（Ｐｆｉ）／ＢＧＬｉを算出する（Ｓ６０７）。また、図５のＳ３０６に関連して、ＣＰＵ１０１は、特定周波数がｍ個あった場合に、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
を計算することで、ノック判定指標Ｉを算出する（Ｓ６０８）。
　そして、ノック判定指標Ｉがノック判定閾値Ｉｔｈより大きい場合に（Ｓ６０９）、ノックが発生しているものと判定し（Ｓ６１０）、ノックフラグ“１”をセットする（Ｓ６１１）。一方、ノック判定指標Ｉがノック判定閾値Ｉｔｈ以下の時は（Ｓ６０９）、ノックフラグを“０”とする（Ｓ６１２）。なお、ノックフラグが１となった場合、ＣＰＵ１０１は、点火プラグ３３の点火タイミングを遅角することにより、ノックは発生しないように制御する。
＜本実施形態におけるＥＣＵによるフィルタ設定・選択＞
　図７は、本実施形態におけるＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１によるフィルタ設定制御例の一例を示している。
　図５、図６で説明したように、ＥＣＵ１００のＲＡＭ又はＲＯＭには、カットオフ周波数、又は通過帯域が異なる後述の複数のフィルタが個別コード（ＩＤ１,ＩＤ２,ＩＤ３,ＩＤ４,ＩＤ５,ＩＤ６）として登録された図７のフィルタＩＤマップが記憶される。そして、ＣＰＵ１０１は、エンジン運転状態（エンジン６５の気筒番号や、エンジン６５の回転数、負荷、水温センサ３により検出される冷却水温など）に応じてフィルタＩＤマップから対応するフィルタＩＤを選択する。フィルタＩＤにはフィルタ特性を設定するフィルタ係数が紐付いている。よって、フィルタＩＤマップからフィルタＩＤを選択することで、フィルタＩＤに対応する周波数帯（カットオフ周波数又は通過帯域）や減衰帯域等が決められたノック検出用フィルタの設定が可能である。
　図７では、フィルタＩＤ１として３段の２次ＩＩＲフィルタの例を示している。図７の１段目の２次ＩＩＲフィルタはａ１１、ａ１２、ｗ１（ｎ－１）、ｗ１（ｎ－２）、ｂ００、ｂ１０、ｂ１１、ｂ１２などのフィルタ係数が設定されている。同様に２段目、３段目の２次ＩＩＲフィルタにもフィルタ係数が設定されている。これらのフィルタ係数により、どのような周波数帯（カットオフ周波数又は通過帯域）の信号を通過させるのか、あるいは減衰帯域をどうするか、などのフィルタ特性が決定する。そして、ＣＰＵ１０１は、選択されたフィルタＩＤと紐付いたフィルタ種類（ＩＩＲフィルタやＦＩＲフィルタなど）及びフィルタ係数によりフィルタ特性が決定されるノック検出用フィルタを用いて、ノックセンサ３４の検出信号を処理する。
　すなわち、エンジン６５の気筒番号や、エンジン６５の回転数、負荷、水温センサ３により検出される冷却水温などのエンジン運転状態によって、必要となるフィルタ特性は異なる。そこで、本実施例では、予めフィルタＩＤとフィルタ種類やフィルタ係数を対応させておいて、ＣＰＵ１０１は、エンジン運転状態によって、予め設定されたフィルタＩＤを選択できるようにしている。これにより、フィルタＩＤに紐付いた所望のフィルタ特性となるようにフィルタ種類及びフィルタ係数が設定され、これによるノック検出用フィルタを用いてノック判定を行うことが可能となる。
　以上においてはフィルタ特性とフィルタＩＤとを対応づける点について説明したが、エンジン運転状態によって、上記したノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆ１、Ｋｆ２等）と圧力波の特定周波数（Ｐｆ１、Ｐｆ２等）との関係、及び重み係数も所望のものが決まるため、これらをフィルタＩＤと対応させて設定できるようにしても良い。つまり、ＣＰＵ１０１がエンジン運転状態に基づいてフィルタＩＤを選択した場合に、これに対応するノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆ１、Ｋｆ２等）と圧力波の特定周波数（Ｐｆ１、Ｐｆ２等）との関係、又は重み係数が設定される。これにより、ＣＰＵ１０１は、所望のノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆ１、Ｋｆ２等）と圧力波の特定周波数（Ｐｆ１、Ｐｆ２等）との関係、又は重み係数により、精度良くノック検知を行うことが可能となる。
　なお、本実施例のＥＣＵ１００では、予め所望の周波数帯（カットオフ周波数、又は通過帯域）の異なる複数のフィルタとなるように、それぞれのフィルタに対してフィルタ種類及びフィルタ係数がＲＡＭ又はＲＯＭに記憶されている。この所望の周波数帯（カットオフ周波数、又は通過帯域）、つまりフィルタ特性としては、一般的なエンジンにおいてノック検知を精度良く行うことができるように設定されることが望ましい。そして、本実施例のＥＣＵ１００は、このフィルタ特性（カットオフ周波数、又は通過帯域）に対し、これを満たすためのフィルタ種類及びフィルタ係数のみ予めＲＡＭ又はＲＯＭに記憶しておき、フィルタ特性（カットオフ周波数、又は通過帯域）に対しフィルタＩＤを対応付けできるような機能を有する。これにより、ＥＣＵ１００の適合処理を行う者はどのエンジン運転状態に対して、どのフィルタＩＤ（つまりどのフィルタ特性）を対応させるか、のみを設定すれば、適合処理を完了することが可能となる。よって、煩雑であったフィルタ種類やフィルタ係数の設定を行う必要がないので、適合処理を容易に行うことが可能なＥＣＵを提供することができる。
　なお、図８に示すようにフィルタＩＤマップはフィルタのチャンネル毎に複数のフィルタＩＤマップに分かれている。したがって、ＣＰＵ１０１についてはエンジン運転状態に基づいて、まずはフィルタＩＤマップを選択し、そのうえで、選択したフィルタＩＤマップから対応するフィルタＩＤを選択する。なお、図８では、フィルタＩＤマップがｍ個あることを想定し、それぞれのフィルタＩＤをフィルタ１ＩＤ～フィルタｍＩＤと示している。フィルタＩＤが選択されることで、対応するフィルタ種類及びフィルタ係数が設定され、これにより、フィルタ１～フィルタｍのうちどのフィルタを用いるかを決定するフィルタ設定処理が完了する。
　図９は、本実施形態におけるＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１により選択可能なフィルタの一例を示しており、図７及び図８のフィルタＩＤマップで選択可能なフィルタ種類のフィルタの例を示している。ここでは、ＩＩＲフィルタ段数毎のフィルタ特性の例を示している。図９から明らかなように、フィルタの段数が多い程、フィルタの特性が急峻になっていることがわかる。また、フィルタ係数を適宜、設定することで、カット周波数（Ｆｃ１，Ｆｃ２）、つまり通過帯域を変えて設定することが可能である。
　図１０は、本実施形態におけるＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１により選択可能なフィルタの他例を示しており、図７及び図８のフィルタＩＤマップで選択可能なフィルタ種類のフィルタの例を示している。ここでは、ＦＩＲフィルタＴＡＰ段数毎のフィルタ特性の例を示している。図１０から明らかなように、フィルタの段数が大きい程、フィルタの通過帯域幅が狭くなっていることがわかる。
　図１１は、ノックが発生した気筒毎のノックセンサ信号の特定周波数及び信号強度を示す図であり、前記した気筒別のフィルタ切替機能の必要性を説明した図である。
　図１１に示すとおり、例えば周波数Ｋ２は第２気筒のみに見られる特定周波数であり、周波数Ｋ７は第１気筒のみに見られる特定周波数である。このようにノックが発生した気筒からノックセンサまでの特性は、気筒毎に異なる。圧力波によりエンジンブロック（６６、６７）に与えられた振動が経由する距離、経路、経路の形状等に特性が依存するために、このような違いが発生する。例えば気筒毎に選定する特定周波数を変更することで、エンジンブロック（６６、６７）の特性を考慮した信号補正を実施する必要がある。本実施例では、このように気筒別に対応したエンジンブロック（６６、６７）の特性を考慮してフィルタ特性を設定できるようにする。つまり、本実施例では、エンジン運転状態の1つとしてエンジン６５の気筒番号がＣＰＵ１０１に入力されるように構成されており、この気筒番号に基づいて所望のフィルタ特性となるようにフィルタＩＤが設定される。これにより、ＣＰＵ１０１は、運転中の気筒番号に基づいてフィルタＩＤを選択し、このフィルタＩＤに紐付いた当該気筒番号にとって所望のフィルタ特性のノック検出用フィルタが設定される。よって、圧力から振動への変換を適切に扱うことが可能になり、圧力波強度をより精緻に予測することができる。
　図１２は、エンジン６５の状態や気筒番号やノックの発生周波数の関係と、本実施形態におけるＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１によるフィルタ設定の考え方の例であり、１２００ｒｐｍの１気筒、２気筒、２４００ｒｐｍの１気筒、２気筒の周波数分析結果を併記したグラフである。
　この図１２のグラフで見て分かる通り、１２００ｒｐｍの２気筒、２４００ｒｐｍの１気筒がほぼ同じ周波数にピークがあることがわかる。このような場合のフィルタ設定方法としては、１２００ｒｐｍの２気筒と、２４００ｒｐｍの１気筒のフィルタ要求が同じであり、それらを統合可能となり、同じフィルタＩＤのフィルタを使用することが可能となる。そのため、複雑なフィルタ係数の設定を容易にすることができる。
　図１３は、エンジン６５の状態や気筒番号やノックの発生周波数の関係と、本実施形態におけるＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１によるフィルタ設定の例である。
　この図１３の表で見て分かる通り、表中に同じ周波数が複数あることから、その部分については、同じフィルタＩＤを設定することで、フィルタの設定が容易になる。
　図１４は、本実施形態におけるＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１によるエンジン６５の状態とノックの発生周波数の関係のフィルタ切替機能の必要性を説明した図であり、ノックが発生した際の冷却水温毎のノックセンサ信号の特定周波数及び信号強度を示す図である。
　図１４に示すとおり、例えば周波数Ｋ２、Ｋ４、Ｋ８は低水温時のみ、周波数Ｋ３、Ｋ５は高水温時のみに見られる特定周波数である。このようにノックが発生した時期における冷却水温は、筒内温度の変化による圧力波の特定周波数を変化させるとともに、エンジンブロックの特性を変化させる。なお、エンジンブロックの特性の変化は、温度変化による水中の音速変化が要因の一つとして考えられる。この結果、ノックセンサ３４の信号として現れる特定周波数が変化する。例えば冷却水温毎に選定する特定周波数を変更することで、冷却水温によって変化するエンジンブロックの特性を考慮した信号補正を実施する必要がある。そこで、本実施例では、このように冷却水温に対応したエンジンブロックの特性を考慮してフィルタ特性を設定する。
　つまり、本実施例では、エンジン運転状態の1つとして冷却水温がＣＰＵ１０１に入力されるように構成されており、この冷却水温に基づいて所望のフィルタ特性となるようにフィルタＩＤが設定される。これにより、ＣＰＵ１０１は、冷却水温に基づいてフィルタＩＤを選択し、このフィルタＩＤに紐付いた冷却水温にとって所望のフィルタ特性のノック検出用フィルタが設定される。これにより、圧力から振動への変換を適切に扱うことが可能になり、圧力波強度をより精緻に予測することができる。
　図１５は、エンジン６５の状態や気筒番号やノックの発生周波数の関係と、本実施形態におけるＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１によるフィルタ設定の例である。
　この図１５の表で見て分かる通り、表中に同じ周波数が複数あることから、その部分については、同じフィルタＩＤを設定することで、フィルタの設定が容易になる。
　図１６は、ノックセンサ信号検出から各気筒毎にノックセンサ信号補正を行い、ノック強度を演算するというＣＰＵ１０１の機能ブロック図を示す。ノックセンサ３４によって検出された信号は、前述したように、エンジンブロックの影響を考慮した補正を行う（ノックセンサ信号補正）が、ここでは、エンジン６５の気筒番号、あるいは各気筒において冷却水温をＣＰＵ１０１の入力信号として、対応するフィルタＩＤを選択する。そして、フィルタＩＤに紐付いたフィルタ特性のノック検出用フィルタによりノックセンサ信号が処理され、この処理結果に基づいてノック強度（圧力波強度）が計算される。
　以上の通り、本実施形態の信号処理装置（ＥＣＵ１００）は、車両に搭載されたセンサ（ノックセンサ３４）からの出力信号をフィルタ処理する。また、本実施形態の信号処理装置（ＥＣＵ１００）では、カットオフ周波数、又は通過帯域のフィルタ特性を設定するフィルタ種類（ＩＩＲフィルタ、ＦＩＲフィルタ等）又はフィルタ係数（図７のａ１１、ａ１２、ｗ１（ｎ－１）、ｗ１（ｎ－２）、ｂ００、ｂ１０、ｂ１１、ｂ１２等）の異なる複数のフィルタに対し設定され、これらの複数のフィルタのそれぞれに対し、個別コード（フィルタＩＤ）が設定される。そして、本実施形態の信号処理装置（ＥＣＵ１００）は、エンジン運転状態に基づいて個別コード（フィルタＩＤ）を選択することで対応するフィルタが選択され、選択されたフィルタを用いてセンサ（ノックセンサ３４）からの出力信号を処理するＣＰＵ１０１を備えている。上記センサは、車両に搭載されたエンジン６５のノックを検出するノックセンサ３４であることが望ましい。
　ＣＰＵ１０１は、選択されたフィルタにより処理された信号に基づいてノックセンサ信号の特定周波数のノック強度（Ｋ（Ｋｆｉ））を算出することが望ましい。また、信号処理装置（ＥＣＵ１００）は、エンジン運転状態毎にノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆｉ）に対応する筒内の圧力波の特定周波数（Ｐｆｉ）との関係を記憶する記憶部（不図示のＲＡＭ又はＲＯＭ）を備え、ＣＰＵ１０１は、選択されたフィルタにより処理された信号に基づいてノックセンサ信号の特定周波数のノック強度（Ｋ（Ｋｆｉ））を算出し、前記記憶部に記憶されたノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆｉ）と圧力波の特定周波数（Ｐｆｉ）との関係、及び重み係数を用いて、ノックセンサ信号から筒内の圧力波を検出する圧力センサ信号の特定周波数のノック強度（Ｐ（Ｐｆｉ））を算出することが望ましい。
　また、上記において、ノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆｉ）と圧力波の特定周波数（Ｐｆｉ）との関係、及び重み係数に対し、個別コード（フィルタＩＤ）が設定され、ＣＰＵ１０１がエンジン運転状態に基づいて個別コード（フィルタＩＤ）を選択した場合に、これに対応するノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆｉ）と圧力波の特定周波数（Ｐｆｉ）との関係、又は重み係数が設定されることが望ましい。
　また、ＣＰＵ１０１は、特定周波数（Ｐｆｉ）毎にノック強度（Ｐ（Ｐｆｉ））に対するバックグラウンドレベルの加重平均（ＢＧＬｉ）の比ＳＬｉ＝Ｐ（Ｐｆｉ）／ＢＧＬｉを算出し、特定周波数がｍ個あった場合に、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
を計算することで、ノック判定指標Ｉを算出し、ノック判定指標Ｉがノック判定閾値Ｉｔｈよりも大きい場合にノックが発生しているものと判定することが望ましい。また、エンジン運転状態は、エンジン６５の気筒番号、エンジン６５の回転数、エンジン６５の負荷、又は水温センサ３により検出される冷却水温のうち少なくとも一つであることが望ましい。
　以上の通り、本実施形態は、センサ（ノックセンサ３４）を備えたエンジン６５を制御するエンジン制御装置（ＥＣＵ１００）において、カットオフ周波数、又は通過帯域の異なる複数のフィルタを設定するためのフィルタ種類及びフィルタ係数を記憶する記憶部（不図示のＲＡＭ又はＲＯＭ）を備え、複数のフィルタのそれぞれに対し個別コード（フィルタＩＤ）を対応付けできるような個別コード付与機能を有し、エンジン運転状態に基づいて個別コード（フィルタＩＤ）を選択することで対応するフィルタが選択され、選択されたフィルタを用いてセンサ（ノックセンサ３４）からの出力信号を処理するＣＰＵ１０１を備えている。
　以上の本実施形態によれば、複雑化したフィルタ制御を構成するパラメータの増加に対し、パラメータ設定作業者の作業負担を軽減することができ、使いやすいフィルタを提供することが可能となる。
　なお、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１・・・エアフローセンサ、１ａ・・・吸気温度センサ、２・・・スロットルセンサ、３・・・水温センサ、４・・・クランク角センサ、５・・・アクセル開度センサ、６・・・エアコンスイッチ、７・・・ニュートラルスイッチ、８・・・空燃比センサ、９・・・カム角センサ、２０・・・燃料ポンプ、２１・・・燃料タンク、２２・・・プレッシャレギュレータ、２３・・・インジェクタ、３２・・・パワートランジスタ、３３・・・点火プラグ、３４・・・ノックセンサ、３５・・・吸気バルブ、３６・・・排気バルブ、３７・・・バルブタイミング可変機構、４０・・・絞り弁、４１・・・スロットル駆動モータ、６０・・・エアクリーナ、６１・・・ダクト、６２・・・コレクタ、６３・・・吸気管、６４・・・排気管、６５・・・エンジン、６６・・・シリンダ、６７・・・シリンダブロック、６８・・・ラジエータファン、１００・・・制御用ＥＣＵ（信号処理装置、エンジン制御装置）、１０１・・・ＣＰＵ、１０２・・・電源ＩＣ

Claims (8)

  1. 　車両に搭載されたセンサからの出力信号をフィルタ処理する信号処理装置であって、
    　カットオフ周波数、又は通過帯域のフィルタ特性を設定するフィルタ種類又はフィルタ係数の異なる複数のフィルタに対し設定され、
    　前記複数のフィルタのそれぞれに対し、個別コードが設定され、
    　エンジン運転状態に基づいて前記個別コードを選択することで対応するフィルタが選択され、選択された前記フィルタを用いて前記センサからの出力信号を処理するＣＰＵを備えた信号処理装置。
  2. 　請求項１に記載の信号処理装置において、
    　前記センサは、前記車両に搭載されたエンジンのノックを検出するノックセンサである信号処理装置。
  3. 　請求項２に記載の信号処理装置において、
    　前記ＣＰＵは、選択された前記フィルタにより処理された信号に基づいてノックセンサ信号の特定周波数のノック強度（Ｋ（Ｋｆｉ））を算出する信号処理装置。
  4. 　請求項２に記載の信号処理装置において、
    　エンジン運転状態毎にノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆｉ）に対応する筒内の圧力波の特定周波数（Ｐｆｉ）との関係を記憶する記憶部を備え、
    　前記ＣＰＵは、選択された前記フィルタにより処理された信号に基づいてノックセンサ信号の特定周波数のノック強度（Ｋ（Ｋｆｉ））を算出し、前記記憶部に記憶されたノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆｉ）と圧力波の特定周波数（Ｐｆｉ）との関係、及び重み係数を用いて、ノックセンサ信号から前記筒内の圧力波を検出する圧力センサ信号の特定周波数のノック強度（Ｐ（Ｐｆｉ））を算出する信号処理装置。
  5. 　請求項４に記載の信号処理装置において、
    　ノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆｉ）と圧力波の特定周波数（Ｐｆｉ）との関係、及び重み係数に対し、フィルタＩＤが設定され、
    　前記ＣＰＵがエンジン運転状態に基づいてフィルタＩＤを選択した場合に、これに対応するノックセンサ信号の特定周波数（Ｋｆｉ）と圧力波の特定周波数（Ｐｆｉ）との関係、又は重み係数が設定される信号処理装置。
  6. 　請求項４に記載の信号処理装置において、
    　前記ＣＰＵは、特定周波数（Ｐｆｉ）毎にノック強度（Ｐ（Ｐｆｉ））に対するバックグラウンドレベルの加重平均（ＢＧＬｉ）の比ＳＬｉ＝Ｐ（Ｐｆｉ）／ＢＧＬｉを算出し、特定周波数がｍ個あった場合に、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    を計算することで、ノック判定指標Ｉを算出し、前記ノック判定指標Ｉがノック判定閾値Ｉｔｈよりも大きい場合にノックが発生しているものと判定する信号処理装置。
  7. 　請求項１に記載の信号処理装置において、
    　前記エンジン運転状態は、前記エンジンの気筒番号、前記エンジンの回転数、前記エンジンの負荷、又は水温センサにより検出される冷却水温のうち少なくとも一つである信号処理装置。
  8. 　センサを備えたエンジンを制御するエンジン制御装置において、
    　カットオフ周波数、又は通過帯域の異なる複数のフィルタを設定するためのフィルタ種類及びフィルタ係数を記憶する記憶部を備え、
    　前記複数のフィルタのそれぞれに対し個別コードを対応付けできるような個別コード付与機能を有し、
    　エンジン運転状態に基づいて前記個別コードを選択することで対応するフィルタが選択され、選択された前記フィルタを用いて前記センサからの出力信号を処理するＣＰＵを備えたエンジン制御装置。
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