WO2008044622A1 - Internal combustion engine knocking judging device and knocking judging method - Google Patents

Internal combustion engine knocking judging device and knocking judging method Download PDF

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WO2008044622A1
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equal
internal combustion
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combustion engine
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Rihito Kaneko
Kenji Kasashima
Masatomo Yoshihara
Kenji Senda
Norihito Hanai
Yasuhiro Yamasako
Shuhei Oe
Yuichi Takemura
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
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    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine knock determination device and a knock determination method.
  • the present invention relates to determination of knocking occurring in an internal combustion engine, and more particularly to determination of knocking based on vibration intensity and vibration waveform of an internal combustion engine.
  • knock knock
  • the intensity of noise such as vibration generated when the intake valve or exhaust valve closes may be higher than the threshold value.
  • the knock control device for an internal combustion engine described in Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 3-0 2 1 0 3 2 is a knock sensor for detecting knocking of an internal combustion engine and an output signal detected by the knock sensor as a statistic.
  • Statistical processing unit to be processed first temporary determination unit that determines the occurrence of knocking based on the processing result of the statistical processing unit, and determination of occurrence of knocking based on the waveform shape of the output signal detected by the knock sensor
  • a final knock determination unit that finally determines the occurrence of knocking based on the results of the knock temporary determination by the first temporary determination unit and the knock temporary determination by the second temporary determination unit.
  • the final knock determination unit determines that knocking has finally occurred when both the first temporary determination unit and the second temporary determination unit determine that knocking has occurred.
  • the first tentative determination unit compares the maximum value of the output signal detected by the knock sensor with the knock determination level (determination value) calculated based on the processing result of the statistical processing unit, thereby preventing knocking. It is determined whether it has occurred.
  • Judgment value is knockin On the basis of the frequency of occurrence, the value obtained by subtracting the set value ⁇ from the judgment value or the product of the value V greater than “1” and the set value ⁇ V is corrected to the judgment value.
  • An object of the present invention is to provide a knock determination device and a knock determination method for an internal combustion engine that can correct a determination value quickly and accurately.
  • An knocking determination device for an internal combustion engine includes a knock sensor that detects an intensity of vibration of the internal combustion engine at a predetermined crank angle interval, and a calculation unit. The arithmetic unit detects a vibration waveform of the internal combustion engine based on the vibration intensity of the internal combustion engine, calculates a first value according to the vibration intensity of the internal combustion engine, and detects the detected waveform and the vibration of the internal combustion engine.
  • a second value corresponding to the difference between the detected waveform and the waveform model is calculated, and the first value is determined in advance. Whether or not knocking has occurred in the internal combustion engine based on the result of comparing the first determination value and the result of comparing the second value with a predetermined second determination value.
  • the first judgment value when the number of first values greater than or equal to the first judgment value is greater than or equal to the first number
  • the second value is set to a plurality of ignition cycles that satisfy a predetermined condition.
  • the vibration intensity of the internal combustion engine is detected at a predetermined crank angle interval. Based on the vibration intensity of the internal combustion engine, the vibration wave of the internal combustion engine The shape is detected. Further, a first value corresponding to the vibration intensity of the internal combustion engine is calculated. Based on the result of comparing the detected waveform with a waveform model determined in advance as a reference for the vibration waveform of the internal combustion engine, a second value corresponding to the difference between the detected waveform and the waveform model is calculated. . Knocking occurred in the internal combustion engine based on the result of comparing the first value with the predetermined first determination value and the result of comparing the second value with the predetermined second determination value. It is determined whether or not.
  • the intensity of vibration generated in an internal combustion engine is not always the same.
  • the detected vibration intensity may change due to operating conditions or knock sensor aging. Therefore, it is necessary to correct the determination value used to determine whether knocking has occurred. Therefore, when the number of first values equal to or greater than the first determination value among the first values calculated in a plurality of consecutive ignition cycles of a predetermined number is equal to or greater than the first number, The judgment value of 1 is corrected. As a result, regardless of the difference between the vibration waveform and the waveform model, the first determination value can be corrected when the number of first values equal to or greater than the first determination value is large.
  • the first determination value can be corrected quickly.
  • the second value corresponding to the difference between the detected waveform and the waveform model is greater than or equal to the first determination value among the first values calculated in a plurality of ignition cycles that satisfy a predetermined condition. The first determination value is corrected when the number of the first values is equal to or greater than the second number.
  • the first value excluding the first value calculated in the ignition cycle in which the difference between the detected waveform and the waveform model is large, that is, in the ignition cycle in which noise is mixed, is If it can be said that the judgment value is small, the first judgment value can be corrected. Therefore, it is possible to accurately correct the judgment value by removing the influence of noise. As a result, the judgment value can be corrected quickly and accurately.
  • the arithmetic unit includes a plurality of ignition cycles that are consecutive by a predetermined number.
  • the first judgment value is corrected with a larger correction amount. To do.
  • the number of first values equal to or greater than the first determination value is equal to or greater than the first number.
  • the number of first values greater than or equal to the first determination is greater than or equal to the second number among the first values calculated in multiple ignition cycles that satisfy the second value.
  • the first judgment value is corrected with a large correction amount.
  • the arithmetic unit increases the number of first values equal to or higher than the first determination value among the first values calculated in a plurality of consecutive ignition cycles by a predetermined number. Correct the first judgment value with a large correction amount.
  • the first decision value is corrected by the amount.
  • the arithmetic unit has a number of first values greater than or equal to the first determination among the first values calculated in the plurality of ignition cycles that satisfy the second value satisfying the second number or more.
  • the number of first values equal to or higher than the first determination value is less than the first number If it is, the first judgment value is corrected.
  • the second value satisfies the condition only when the first judgment value is not corrected based on the first value calculated in a plurality of consecutive ignition cycles of a predetermined number. Based on the first value calculated in multiple ignition cycles The first determination value is corrected. Thereby, it is possible to prevent the first determination value from being duplicated and corrected.
  • the arithmetic unit has a ratio of a magnitude greater than a third determination value calculated based on the magnitude of vibration of the internal combustion engine out of the magnitudes of vibration detected in the plurality of ignition cycles.
  • the first judgment value is corrected if the ratio is greater than the predetermined ratio, and the ratio of the magnitude greater than the third judgment value among the vibration intensities detected in the multiple ignition cycles is smaller than the predetermined ratio.
  • the first determination value is corrected, and the first value calculated in a plurality of consecutive ignition cycles by a predetermined number is corrected.
  • the first decision AS is corrected.
  • the ratio of the magnitude greater than the third judgment value calculated based on the magnitude of the vibration of the internal combustion engine among the magnitudes of the vibration detected in the plurality of ignition cycles is greater than a predetermined ratio. If there are many, the first judgment value is corrected. As a result, the first determination value can be corrected when knocking occurs frequently. Even if the correction based on the ratio of the intensity greater than the third determination value is not performed, if it is determined that knocking has occurred in the internal combustion engine, the first determination value is corrected. As a result, when knocking occurs, the first determination value can be reliably corrected.
  • the first determination value is corrected.
  • the second value is calculated so as to increase as the difference between the extracted waveform and the waveform model decreases.
  • the condition is a condition that it is equal to or greater than a predetermined value.
  • the second value is small in the difference between the detected waveform and the waveform model. It is calculated so as to become larger.
  • the number of first values greater than or equal to the first determination value is the second number. If it is above, the first judgment value is corrected.
  • the ignition decision with a large difference between the detected waveform and the waveform model, that is, the first determination value is smaller than the first value excluding the first value calculated in the ignition cycle in which noise is mixed. If so, the first judgment value can be corrected. Therefore, it is possible to correct the judgment with high accuracy by eliminating the influence of noise.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine controlled by an engine ECU that is a knocking determination device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a frequency band of vibration generated in the engine at the time of knocking.
  • FIG. 3 is a control block diagram showing the engine ECU of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing engine vibration waveforms.
  • FIG. 5 is a diagram showing a knock waveform model stored in the ROM of the engine ECU.
  • Figure 6 compares the vibration waveform with the knock waveform model.
  • FIG. 7 is a diagram showing a map of the judgment value V (J) stored in the ROM or S RAM of the engine ECU.
  • Figure 8 shows the frequency distribution of intensity value LOG (V) (part 1).
  • Figure 9 shows the frequency distribution of intensity value LOG (V) (part 2).
  • Figure 10 shows the frequency distribution of intensity value LOG (V) (part 3).
  • Figure 11 shows the frequency distribution of intensity value LOG (V) (part 4).
  • Figure 12 shows the frequency distribution of intensity value LOG (V) (part 5).
  • FIG. 13 is a functional block diagram of the engine ECU.
  • FIG. 14 is a flowchart (No. 1) showing a control structure of a program executed by the engine ECU which is the knocking determination device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 shows an engine EC that is a knock determination device according to the embodiment of the present invention. It is a flowchart (the 2) which shows the control structure of the program which U performs.
  • FIG. 16 is a flowchart (No. 3) showing the control structure of the program executed by the engine ECU which is the knocking determination device according to the embodiment of the present invention.
  • the engine 100 is provided with a plurality of cylinders.
  • the knocking determination device according to the present embodiment is, for example, an engine E C U
  • the engine 100 is an internal combustion engine in which an air-fuel mixture of air sucked from an air cleaner 10 2 and fuel injected from an indicator 10 4 is ignited and burned by a spark plug 10 6 in a combustion chamber. Ignition timing is the maximum output torque M B T
  • Engine 1 0 0 is controlled by engine E C U 2 0 0.
  • the engine ECU 20 0 includes a knock sensor 3 0 0, a water temperature sensor 3 0 2, a crank position sensor 3 0 6 provided opposite to the timing rotor 3 0 4, and a throttle opening sensor 3 0 8
  • the vehicle speed sensor 3 1 0, the ignition switch 3 1 2, and the air flow meter 3 1 4 are connected.
  • Knock sensor 300 is provided at the cylinder opening of engine 100. No The hook sensor 300 is composed of a piezoelectric element. Knock sensor 300 generates a voltage due to vibration of engine 100. The magnitude of the voltage corresponds to the magnitude of the vibration. Knock sensor 300 transmits a signal representing the voltage to engine ECU 200. Water temperature sensor 302 detects the temperature of the cooling water in the water jacket of engine 100, and transmits a signal representing the detection result to engine ECU 200.
  • the timing rotor 304 is provided on the crankshaft 110 and rotates together with the crankshaft 110. On the outer periphery of the timing rotor 304, a plurality of protrusions are provided at predetermined intervals.
  • the crank position sensor 306 is provided to face the protrusion of the timing rotor 304. When the timing motor 304 rotates, the air gap between the projection of the timing rotor 304 and the crank position sensor 306 changes, so that the magnetic flux passing through the coil portion of the crank position sensor 3 06 increases and decreases, and the electromotive force is generated in the coil portion. appear.
  • the crank position sensor 306 transmits a signal representing the electromotive force to the engine ECU 200.
  • Engine ECU 200 detects the crank angle and the number of rotations of crankshaft 110 based on the signal transmitted from crank position sensor 306.
  • the throttle opening sensor 308 detects the throttle opening and transmits a signal representing the detection result to the engine ECU 200.
  • the vehicle speed sensor 3 10 detects the rotational speed of a wheel (not shown) and transmits a signal representing the detection result to the engine ECU 200.
  • the engine ECU 200 calculates the vehicle speed from the rotational speed of the wheel.
  • the idanis y switch 312 is turned on by the driver when the engine 100 is started.
  • Air flow meter 314 detects the amount of air taken into engine 100 and transmits a signal representing the detection result to engine ECU 200.
  • the engine ECU 200 is operated by electric power supplied from an auxiliary battery 320 as a power source.
  • the engine ECU 200 performs arithmetic processing based on the signals transmitted from each sensor and the impression switch 3 1 2, the maps and programs stored in ROM 202 and SRAM (Static Random Access Memory) 204. And control the equipment so that the engine 100 is in the desired operating state.
  • engine ECU 20 0 has a knock detection gate determined in advance based on the signal and crank angle transmitted from knock sensor 3 0 0.
  • the vibration waveform of the engine 100 (hereinafter referred to as the vibration waveform) in the period from the predetermined first crank angle to the predetermined second crank angle is detected, and the detected vibration waveform Based on this, it is determined whether or not knocking has occurred in the engine 100.
  • the knock detection gate in the present embodiment is from top dead center (0 degree) to 90 degree in the combustion stroke.
  • the knock detection gate is not limited to this.
  • This knock detection gate corresponds to the first range in the first invention described above.
  • vibrations included in first frequency band A, second frequency band B, and third frequency band C are detected.
  • C A in Fig. 2 represents the crank angle.
  • the frequency band of vibrations caused by knocking is not limited to three.
  • the engine ECU 20 0 includes an A / D (analog / digital) converter 4 0 0, a band pass filter (1) 4 1 0, a band pass filter (2) 4 2 0, and a band pass filter (3 ) 4 3 0 and integration unit 4 5 0 are included.
  • the A / D conversion unit 400 converts the analog signal transmitted from the knock sensor 300 into a digital signal.
  • the bandpass filter (1) 4 1 0 allows only the signal of the first frequency band A among the signals transmitted from the knock sensor 3 0 0 to pass therethrough. In other words, only the vibration in the first frequency band A is extracted from the vibration detected by knock sensor 30 0 by bandpass filter (1) 4 10.
  • the bandpass filter (2) 4 2 0 allows only the signal in the second frequency band B among the signals transmitted from the knock sensor 3 0 0 to pass therethrough. In other words, only the vibration in the second frequency band B is extracted from the vibration detected by the knock sensor 300 by the bandpass filter (2) 4 20.
  • Bandpass filter (3) 4 3 0 is a signal transmitted from knock sensor 3 0 0 Only the signal in the third frequency band C is allowed to pass through. In other words, only the vibration in the third frequency band C is extracted from the vibration detected by knock sensor 300 by the bandpass filter (3) 4 30.
  • the accumulating unit 45 0 accumulates the signal selected by the non-pass filter (1) 4 10 to the pan-pass filter (3) 4 30, that is, the intensity of vibration by 5 degrees at the crank angle.
  • the integrated value is referred to as an integrated value.
  • the integrated value is calculated for each frequency band. By calculating this integrated value, the vibration waveform in each frequency band is detected.
  • the calculated integrated values of the first frequency band A to the third frequency band C are added corresponding to the crank angle. That is, vibration waveforms in the first frequency band A to the third frequency band C are synthesized.
  • the vibration waveform of engine 100 is detected.
  • the composite waveform of the first frequency band A to the third frequency band C is used as the vibration waveform of the engine 100.
  • the detected vibration waveform is compared with a knock waveform model stored in R OM 2 0 2 of engine E C U 2 0 0 as shown in FIG.
  • the knock waveform model is created in advance as a model of a vibration waveform when knocking occurs in the engine 100.
  • the vibration intensity is expressed as a dimensionless number from 0 to 1, and the vibration intensity does not uniquely correspond to the crank angle. That is, in the knock waveform model of the present embodiment, after the peak value of the vibration intensity, it is determined that the vibration intensity decreases as the crank angle increases, but the crank whose vibration intensity reaches the peak value is defined. The corner is not fixed.
  • the knock waveform modeler in the present embodiment corresponds to vibrations after the peak value of the vibration intensity generated by knocking.
  • a knock waveform model corresponding to the vibration after the rise of vibration caused by knocking may be stored.
  • the knock waveform model is created and stored in advance based on the vibration waveform of the engine 100 detected when the knocking is forcibly generated by experiments or the like.
  • the knock waveform model has the engine 1 0 0 dimensions, the knock sensor 3 0 0 output value, Dimensional tolerance is created using engine 100 (hereinafter referred to as characteristic central engine), which is the median tolerance of output values of knock sensor 300. That is, the knock waveform model is a vibration waveform when knocking is forcibly generated in the characteristic central engine. Note that the method of creating the knock waveform model is not limited to this, and it may be created by simulation.
  • normalized waveform and the knock waveform model are compared as shown in Fig. 6.
  • normalization is, for example, expressing the intensity of vibration as a dimensionless number from 0 to 1 by dividing each integrated value by the maximum integrated value in the detected vibration waveform. Note that the normalization method is not limited to this.
  • the engine ECU 200 calculates a correlation coefficient K, which is a value related to the deviation between the normalized vibration waveform and the knock waveform model.
  • a correlation coefficient K is a value related to the deviation between the normalized vibration waveform and the knock waveform model. Deviation between the normalized vibration waveform and the knock waveform model in a state where the timing when the vibration intensity becomes maximum in the vibration waveform after normalization matches the timing when the vibration intensity becomes maximum in the knock waveform model
  • the correlation coefficient K is calculated by calculating the absolute value (deviation amount) for each crank angle (every 5 degrees).
  • the absolute value of the deviation between the normalized vibration waveform and knock waveform model for each crank angle is AS (I) (I is a natural number), and the value obtained by integrating the vibration intensity in the knock waveform model with the crank angle (knock waveform)
  • AS (I) is a natural number
  • (I) is the sum of AS (I).
  • the correlation coefficient K is calculated as a larger value as the shape of the vibration waveform is closer to the shape of the knock waveform model. Therefore, if the vibration waveform includes a vibration waveform due to factors other than knocking, the correlation coefficient K is calculated to be small. Note that the method for calculating the correlation coefficient K is not limited to this.
  • BGL is calculated as the value obtained by subtracting the product of the standard deviation and the coefficient (for example, “lj”) from the median value V (50) force in the frequency distribution of the intensity value LOG (V) described later.
  • the calculation method is not limited to this, and the BGL may be stored in the ROM 202.
  • engine ECU 200 compares the calculated knock magnitude with the determination ⁇ tV (J) stored in SRAM 204, and further compares the detected waveform with the stored knock waveform model. It is determined for each ignition cycle whether or not engine 100 has been knocked.
  • the determination value V (J) is stored as a map for each region divided by the operating state using the engine speed NE and the intake air amount KL as parameters.
  • low rotation (NE ⁇ NE (1)), medium rotation (NE (1) ⁇ NE ⁇ NE (2)), high rotation (NE (2) ⁇ NE), low load (KL) By classifying KL (1)), medium load (KL (1) ⁇ KL ⁇ KL (2)) and high load (KL (2) ⁇ KL), there are nine areas for each cylinder. The number of areas is not limited to this. Further, the region may be divided using parameters other than the engine speed NE and the intake air amount KL.
  • the relationship between the intensity value LO G (V), which is a value obtained by logarithmically converting the intensity V, and the frequency (also referred to as the number of times or probability) at which each intensity value LOG (V) is detected is expressed as follows. Based on the frequency distribution shown, knock determination level V (KD) is calculated. Intensity value LOG (V) is calculated for each region with engine speed NE and intake air amount KL as parameters. Strength used to calculate the intensity value LOG (V) Degree V is the intensity peak value (the peak value of the integrated value every 5 degrees) during a predetermined crank angle.
  • the median value V (50) is calculated that accumulates the frequency of intensity values L0 G (V) from the minimum value to 50 ° / o.
  • the standard deviation ⁇ at the intensity value LOG (V) below the median value V (50) is calculated.
  • the median V (50) and the standard deviation ⁇ approximated to the median and standard deviation calculated based on a plurality of (for example, 200 cycles) intensity values LOG (V) are: Calculated for each ignition cycle by the following calculation method.
  • the predetermined value C (1) was added to the median value V (50) calculated last time. The value is calculated as the current median value V (50). Conversely, if the detected intensity value LOG (V) is smaller than the previously calculated median value V (50), the previously calculated median value V (50) force ⁇ predetermined value C (2) The value obtained by subtracting (for example, the same value as C (2) beginning (1)) is calculated as the current median value V (50). ⁇
  • the detected intensity value LOG (V) force is smaller than the previously calculated median value V (50) and less than the previously calculated median value V (50) minus the previously calculated standard deviation ⁇ . If it is larger, a value obtained by subtracting a value obtained by doubling the predetermined value C (3) from the previously calculated standard deviation ⁇ is calculated as the current standard deviation ⁇ . Conversely, if the detected intensity value LOG (V) force S is greater than the previously calculated median value V (50) or the previously calculated median value V (50), the previously calculated standard deviation ⁇ Is smaller than the value obtained by subtracting the standard deviation ⁇ calculated previously, the value obtained by adding a predetermined value C (4) (for example, C (4) is the same value as C (3)) Calculated as the standard deviation ⁇ .
  • the method of calculating median value V (50) and standard deviation ⁇ is not limited to this. In addition, the median value V (50) and the initial value of the standard deviation may be preset values or “0”.
  • the method for calculating knock determination level V (KD) is not limited to this.
  • the ratio (frequency) of the intensity value LOG (V) that is greater than the knock determination level V (KD) is determined as the frequency of knock occurrence, and counted as the knock occupancy KC.
  • judgment value V (J) is set to a predetermined correction amount A (1) so that the ignition timing is retarded more frequently. Only a small correction is made.
  • the corrected determination value V (J) is stored in the SRAM 204.
  • V (MAX) As the frequency of knocking increases, the maximum value V (MAX) further increases as shown in Fig. 11. At this time, the median V (50) and standard deviation ⁇ in the frequency distribution increase with the maximum value V (MAX). Therefore, knock determination level V (KD) increases.
  • An intensity value LOG (V) smaller than knock determination level V (KD) is not determined as an intensity value LOG (V) in the cycle in which knocking occurred, and therefore, when knock determination level V (KD) increases, knocking level Even if has occurred, the frequency of determining that knocking has not occurred increases.
  • the number of knock intensities N equal to or greater than the determination value V (J) is determined from among the knock intensities N for a plurality of consecutive ignition cycles by a predetermined number (for example, 200 times). If it is greater than or equal to threshold B (1), judgment value V (J) is increased by correction amount A (3).
  • the number of knock intensities N equal to or greater than the judgment value V (J) is the threshold B (2) (B (2) ⁇ B (1))
  • the judgment value V (J) is increased by a correction amount A (4) smaller than the correction amount A (3). Thereby, the judgment value V (J) can be quickly increased.
  • the engine 100 may generate vibration due to seating of the intake valve 116 or the exhaust valve 118 in addition to vibration caused by knocking.
  • vibration can also be generated by the operation of the injector (particularly, a direct injection injector that injects fuel directly into the cylinder) 104 or the pump 120 that supplies fuel to the injector.
  • These vibrations can be detected as noise regardless of the presence or absence of knocking, that is, the magnitude of the judgment value V (J).
  • the intensity of noise is about the same as the magnitude of vibration caused by knocking.
  • Knock strength N is used as the population.
  • the number of knock intensities N greater than or equal to the judgment value V (J) is the threshold B (3) If (B (3) ⁇ B (2)) or more, the judgment value V (J) is increased by a correction amount A (5) smaller than the correction amount A (4).
  • engine ECU 200 that is the knocking determination device according to the present embodiment will be described.
  • the functions of engine ECU 200 described below may be realized by hardware or may be realized by software.
  • the engine ECU 200 includes an intensity detection unit 210, a waveform detection unit 212, a knock intensity calculation unit 220, a correlation coefficient calculation unit 222, a knock determination unit 230, an intensity calculation unit 240, and a first correction unit 241.
  • intensity detector 210 Based on the signal transmitted from knock sensor 300, intensity detector 210 detects vibration intensity V at the knock detection gate.
  • the waveform detection unit 212 detects the vibration waveform at the knock detection gate by accumulating the vibration intensity V by 5 degrees at the crank angle.
  • Knock strength calculating section 220 calculates knock strength N.
  • the correlation coefficient calculation unit 222 calculates the correlation coefficient K.
  • Knocking determination section 230 determines that knocking has occurred when knock intensity N is greater than straight decision V (J) and correlation coefficient K is greater than threshold value K (2).
  • the intensity value calculation unit 240 calculates an intensity value LOG (V) obtained by logarithmically converting the intensity V.
  • the first correction unit 241 determines that the knock occupancy KC, which is the ratio of the intensity value LOG (V) greater than the knock determination level V (KD), is greater than the threshold KC (0). Correct the constant value V (J) so that it is reduced by the correction amount A (1).
  • the second correction unit 242 reduces the judgment value V (J) by the correction amount A (2) when the knock judgment level V (KD) is greater than the product of the current judgment value V (J) and the coefficient Z. Correct so that
  • the third correction unit 243 determines that the number of knock intensities N equal to or greater than a determination value V (J) out of the knock intensities N for a plurality of consecutive ignition cycles is equal to or greater than a threshold value B (1). If there is, correct it so that the judgment value V (J) increases by the correction amount A (3). In addition, the third correction unit 243 determines the number of knock intensities N equal to or greater than the determination value V (J) among the knock intensities N for a plurality of consecutive ignition cycles by a predetermined number B (2) If this is the case, correction is made so that the judgment value V (J) increases by the correction amount A (4).
  • the fourth correction unit 244 counts the number of knock magnitudes N that are equal to or greater than the determination value V (J) among the knock magnitudes N in a plurality of ignition cycles that satisfy the condition that the correlation coefficient K is equal to or greater than the threshold value K (1). If is greater than or equal to the threshold B (3), the judgment value V (J) is corrected by the correction amount A (5).
  • engine ECU 200 which is a knocking determination device according to the present embodiment, determines whether or not knocking has occurred for each ignition cycle, and controls the ignition timing executed to control the ignition timing.
  • the control structure will be described.
  • the engine ECU 200 detects the engine speed NE based on the signal transmitted from the crank position sensor 306, and the signal transmitted from the air flow meter 3 14 Based on the above, the intake air amount KL is detected.
  • engine ECU 200 detects the intensity of vibration of engine 100 based on the signal transmitted from knock sensor 300.
  • the intensity of vibration is represented by the output voltage value of knock sensor 300.
  • the vibration intensity can be expressed by a value corresponding to the output voltage value of knock sensor 300. Intensity detection is performed from the top dead center to 90 degrees (90 degrees crank angle) in the combustion stroke.
  • the engine ECU 200 outputs the output voltage value of knock sensor 300.
  • engine ECU 200 calculates the largest integrated value (peak value P) among the integrated values in the composite waveform (vibration waveform of engine 100) of first frequency band A to third frequency band C. To do.
  • engine ECU 200 normalizes the vibration waveform of engine 100.
  • normalization means expressing the vibration intensity as a dimensionless number from 0 to 1 by dividing each integrated value by the calculated peak value.
  • engine ECU 200 calculates correlation coefficient K, which is a value related to the deviation between the normalized vibration waveform and knock waveform model.
  • engine ECU 200 calculates knock magnitude N.
  • engine ECU 200 determines whether knock magnitude N is greater than determination value V (J) and correlation coefficient K is greater than threshold value K (2). Knock strength N is larger than judgment value V (J) and correlation coefficient K is threshold K
  • engine ECU 200 determines that knocking has occurred in engine 100. In S 118, engine ECU 200 retards the ignition timing. In S 120, engine ECU 200 determines that engine 100 has not been knocked. In S 122, engine ECU 200 advances the ignition timing.
  • engine ECU 200 calculates intensity value LOG (V) from intensity V detected based on the signal transmitted from knock sensor 300.
  • the intensity V is the peak value between the predetermined crank angles (the integrated value every 5 degrees) Peak value).
  • engine ECU 200 calculates median value V (50) and standard deviation ⁇ for calculated intensity value LOG (V).
  • the median value V (50) and the standard deviation ⁇ may be calculated every time a predetermined number of intensity values LOG (V) for a plurality of ignition cycles are extracted.
  • engine ECU 200 calculates BGL and knock determination level V (D) based on calculated median value V (50) and standard deviation ⁇ .
  • engine ECU 200 counts the ratio of strength straight LOG (V) greater than knock determination level V (KD) as knock occupancy KC.
  • engine ECU 200 determines whether or not intensity values LOG (V) for a predetermined number of ignition cycles have been calculated since the previous determination value V (J) was corrected. To do.
  • engine ECU 200 determines whether knock occupancy KC is larger than threshold value KC (0) or not. If knock occupancy KC is larger than threshold value KC (0) (YES in S210), the process proceeds to S212. If not (NO in S210), the process proceeds to S214.
  • engine ECU 200 reduces determination value V (J) by correction amount A (1).
  • engine ECU 200 determines that knocking frequently occurs. In S 2 18, engine E CU 200 reduces judgment value V (J) by correction amount A (2). In S 220, engine ECU 200 determines that the number of knock magnitudes N equal to or greater than determination value V (J) among threshold values B (1 ) It is determined whether or not the above is true.
  • engine ECU 200 determines that the number of knock strengths N equal to or greater than determination value V (J) among threshold values B (2 ) It is determined whether or not the above is true. If the number of knock strengths N equal to or greater than determination value V (J) is greater than or equal to threshold value B (2) (YES in S224), the process proceeds to S226. Otherwise (1 ⁇ ⁇ at 3224), processing moves to S228. In S 226, engine ECU 200 increases determination value V (J) by correction amount A (4).
  • engine ECU 200 determines that a plurality of conditions satisfying that correlation coefficient K is greater than or equal to threshold value K (1) among knock intensities N for a plurality of consecutive ignition cycles. Extract the knock intensity N in the ignition cycle.
  • engine ECU 200 determines whether or not the number of knock strengths N that are equal to or greater than determination value V (J) among the extracted knock strengths N is greater than or equal to threshold value B (3). .
  • engine ECU 200 that is the knocking determination device according to the present embodiment based on the above-described structure and flowchart will be described.
  • the engine speed NE is detected based on the transmitted signal, and the intake air amount KL is detected based on the signal transmitted from the air flow meter 314 (S100). Further, based on the signal transmitted from knock sensor 300, the intensity of vibration of engine 100 is detected (S102).
  • an integrated value every 5 degrees is calculated for each vibration in the first frequency band A to the third frequency band C (S104).
  • the calculated integrated values of the first frequency band A to the third frequency band C are added corresponding to the crank angle, and the vibration waveform of the engine 100 as shown in FIG. 4 is detected.
  • the peak value P of the integrated value in the composite waveform (vibration waveform of engine 100) of first frequency band A to third frequency band C is calculated (S106).
  • the integrated value in the vibration waveform of engine 100 is divided by the calculated peak value P, and the vibration waveform is normalized (S108).
  • the vibration intensity in the vibration waveform is expressed as a dimensionless number from 0 to 1. This makes it possible to compare the detected vibration waveform with the knock waveform model regardless of the vibration intensity. Therefore, it is not necessary to store a large number of knock waveform models corresponding to the vibration intensity, and the creation of the knock waveform model can be facilitated.
  • knock intensity N is calculated by dividing peak value P (logarithmically converted peak value P) by BGL (S 1 12).
  • knock intensity N is less than or equal to judgment value V (J) or correlation coefficient K is less than or equal to threshold value K (2) (NO in S 114), it is determined that knocking has not occurred. (S120)
  • the ignition timing is advanced (S122). In this way, by comparing the knock intensity N with the judgment straight V (J), it is judged whether or not knocking has occurred every ignition cycle, and the ignition timing is retarded or advanced. It is horned.
  • the output of knock sensor 300 ⁇ (the detected intensity can change even if the same vibration occurs at engine 1 ° 0 due to direct variation or deterioration.
  • judgment value V It is necessary to correct (J) and determine whether knocking has occurred using the judgment value V (J) corresponding to the actually detected intensity.
  • intensity value LOG (V) is calculated (S200).
  • the median value V (50) and standard deviation ⁇ are calculated for the calculated intensity value LOG (V) (S 2 02). Based on these median value V (50) and standard deviation ⁇ , BGL and knock determination level V (KD) are calculated (S204).
  • the ratio of the intensity value LOG (V) greater than the knock determination level V (KD) is counted as the knock occupancy KC (S206).
  • knock occupancy KC is the threshold KC If it is greater than (0) (YES in S210), it can be said that the frequency of knocking is high.
  • judgment value V (J) and correction amount A are set so that the ignition timing is easily retarded.
  • the knock occupancy KC can be less than or equal to the threshold KC (0) in spite of frequent knocking.
  • the judgment value V (J ) It is determined whether or not the number of knock magnitudes N is equal to or greater than threshold value B (1) (S 220).
  • Threshold value B (2) where the number of knock intensities N greater than or equal to judgment V (J) is less than threshold B (1) (NO in S 220) but less than threshold B (1) If this is the case (YES in S224), the judgment value V (J) is increased by a correction amount A (4) smaller than the correction amount A (3) (S226). As a result, the ignition timing can be suppressed from being retarded more than necessary.
  • the knock intensity N in the ignition cycle after the previous determination value V (J) has been corrected and continued for a predetermined number of times is the threshold. Used to compare with the value B (1) or threshold B (2). Therefore, the judgment value V (J) can be increased as soon as a predetermined number of knock strengths N are calculated after the previous judgment value V (J) is corrected. Therefore, the judgment value V (J) can be quickly increased.
  • the determination value V (J) is increased by the correction amount A (3) and the correction amount A (5) smaller than the correction amount A (5) (S232).
  • the determination value V (J) can be set to an appropriate value for determining the presence or absence of knocking.
  • the determination value V (J) can be set to an appropriate value for determining the presence or absence of knocking.
  • knock determination level V (KD) it is determined that knocking occurs frequently when knock determination level V (KD) is larger than the product of determination value V (J) and coefficient Z.
  • this is not the only method for determining whether or not there are frequent occurrences. For example, when knock determination level V (KD) is larger than the sum of determination value V (J) and a predetermined value, it may be determined that knocking occurs frequently. Also, instead of knock determination level V (KD), a value that is different from knock determination level V (D) and that is obtained by adding the product of standard deviation ⁇ and coefficient to median value V (50) It may be determined whether or not knocking occurs frequently.

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Description

明細書 内燃機関のノッキング判定装置およびノッキング判定方法 技術分野
本発明は、 内燃機関において発生するノッキングの判定に関し、 特に、 内燃機 関の振動の強度および振動の波形に基づいたノッキングの判定に関する。 背景技術
従来より、 内燃機関において発生するノッキング （ノック） を検出する様々な 方法が提案されている。 たとえば、 内燃機関の振動の強度がしきい値よりも高い とノッキングが発生したと判定する技術がある。 ところが、 ノッキングが発生し ていなくても、 たとえば吸気バルブや排気バルブが閉じる際に発生する振動など のノイズの強度がしきい値よりも高い場合がある。 この場合、 ノッキングが発生 していないにもかかわらず、 ノッキングが発生したと誤判定し得る。 そこで、 振 動が発生するクランク角や減衰率など、 強度以外の特性も考慮するために振動の 波形に基づいてノッキングの有無を判定する技術が提案されている。
特開 2 0 0 3— 0 2 1 0 3 2号公報に記載の内燃機関のノック制御装置は、 内 燃機関のノッキングを検出するためのノックセンサと、 ノックセンサにより検出 される出力信号を統計処理する統計処理部と、 統計処理部による処理結果に基づ いてノッキングの発生を判定する第 1の仮判定部と、 ノックセンサにより検出さ れる出力信号の波形形状に基づいてノッキングの発生を判定する第 2の仮判定部 と、 第 1の仮判定部によるノック仮判定と第 2の仮判定部によるノック仮判定と の結果に基づいて最終的にノッキングの発生を判定する最終ノック判定部とを含 む。 最終ノック判定部は、 第 1の仮判定部と第 2の仮判定部との両方がノッキン グが発生したと判定したときに最終的にノッキングが発生したと判定する。 第 1 の仮判定部では、 ノックセンサにより検出される出力信号の最大値と、 統計処理 部による処理結果に基づいて算出されるノック判定レベル （判定値） とを比較す ることにより、 ノッキングが発生したか否かが判定される。 判定値は、 ノッキン グの発生頻度に基づいて、 設定値 Δ νを判定値から減算した値もしくは 「1」 よ り大きな値 Αと設定値 Δ Vとの積を判定値に加算した値に補正される。
ところで、 特開 2 0 0 3— 0 2 1 0 3 2号公報に記載のノック制御装置のよう に、 ノッキングの有無を判定する際に用いる判定値を補正する際、 ノッキングに 起因する振動とノイズとを区別せずに用いると、 ノイズの強度はノッキングに起 因する振動の強度と同程度に大きいことから、 判定値を誤って補正し得る。 そこ で、 ノイズを除外して判定値を補正することが考えられる。 しかしながら、 ノィ ズを除外して判定値を補正すると、 判定値を補正するために必要なデータが少な くなる。 したがって、 判定値の補正が遅延し得る。 発明の開示
本発明の目的は、 判定値を速やかに、 かつ精度よく補正することができる内燃 機関のノッキング判定装置およびノッキング判定方法を提供することである。 この発明のある局面に係る内燃機関のノッキング判定装置は、 予め定められた クランク角の間隔において、 内燃機関の振動の強度を検出するノックセンサと、 演算ユエットとを備える。 演算ユニットは、 内燃機関の振動の強度に基づいて、 内燃機関の振動の波形を検出し、 内燃機関の振動の強度に応じた第 1の値を算出 し、 検出された波形と内燃機関の振動の波形の基準として予め定められた波形モ デルとを比較した結果に基づいて、 検出された波形と波形モデルとの差に応じた 第 2の値を算出し、 第 1の値と予め定められた第 1の判定値とを比較した結果お よび第 2の値と予め定められた第 2の判定値とを比較した結果に基づいて内燃機 関にノッキングが発生したか否かを判定し、 予め定められた数だけ連続した複数 の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 第 1の判定値以上の第 1の 値の数が第 1の数以上である場合に第 1の判定値を補正し、 第 2の値が予め定め られた条件を満たす複数の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 第 1の判定値以上の第 1の値の数が第 2の数以上である場合に第 1の判定値を補正 する。
この構成によると、 予め定められたクランク角の間隔において、 内燃機関の振 動の強度が検出される。 内燃機関の振動の強度に基づいて、 内燃機関の振動の波 形が検出される。 さらに、 内燃機関の振動の強度に応じた第 1の値が算出される。 検出された波形と内燃機関の振動の波形の基準として予め定められた波形モデル とを比較した結果に基づいて、 検出された波形と波形モデルとの差に応じた第 2 の値が算出される。 第 1の値と予め定められた第 1の判定値とを比較した結果お よび第 2の値と予め定められた第 2の判定値とを比較した結果に基づいて内燃機 関にノッキングが発生したか否かが判定される。 これにより、 振動の強度および 振動の波形の両方を考慮してノッキングが発生したか否を判断することができる。 ところで、 内燃機関において発生する振動の強度は常に同じであるとは限らない。 たとえば運転条件またはノックセンサの経年劣化などにより、 検出される振動の 強度が変化し得る。 したがって、 ノッキングが発生したか否かを判定するために 用いる判定値を補正する必要がある。 そこで、 予め定められた数だけ連続した複 数の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 第 1の判定値以上の第 1 の値の数が第 1の数以上である場合に第 1の判定値が補正される。 これにより、 振動の波形と波形モデルとの差にかかわらず、 第 1の判定値以上の第 1の値の数 が多い場合には、 第 1の判定値を補正することができる。 すなわち、 ノッキング に起因した振動であるかノィズであるかに関わらず、 第 1の判定値が内燃機関で 発生する振動の強度に対して過小であるといえる場合には、 第 1の判定値を補正 することができる。 そのため、 第 1の判定値を速やかに補正することができる。 ところで、 ノイズの強度は比較的大きいことから、 第 1の判定値が過小でなくと も、 第 1の判定値以上の第 1の値が多くなり得る。 そこで、 検出された波形と波 形モデルとの差に応じた第 2の値が予め定められた条件を満たす複数の点火サイ クルにおいて算出された第 1の値のうち、 第 1の判定値以上の第 1の値の数が第 2の数以上である場合に第 1の判定値が補正される。 これにより、 たとえば、 検 出された波形と波形モデルとの差が大きい点火サイクル、 すなわち、 ノイズが混 在した点火サイクルにおいて算出された第 1の値を除く第 1の値に対して第 1の 判定値が小さいといえる場合には、 第 1の判定値を補正することができる。 その ため、 ノイズの影響を除外して、 判定値を精度よく補正することができる。 その 結果、 判定値を速やかに、 かつ精度よく補正することができる。
好ましくは、 演算ユニットは、 予め定められた数だけ連続した複数の点火サイ クルにおいて算出された第 1の値のうち、 第 1の判定値以上の第 1の値の数が第 1の数以上である場合、 第 2の値が予め定められた条件を満たす複数の点火サイ クルにおいて算出された第 1の値のうち、 第 1の判定値以上の第 1の値の数が第 2の数以上である場合に比べて、 大きい補正量で第 1の判定値を補正する。
この構成によると、 予め定められた数だけ連続した複数の点火サイクルにおい て算出された第 1の値のうち、 第 1の判定値以上の第 1の値の数が第 1の数以上 である場合は、 第 2の値が条件を満たす複数の点火サイクルにおいて算出された 第 1の値のうち、 第 1の判定 以上の第 1の値の数が第 2の数以上である場合よ りも大きい補正量で第 1の判定値が補正される。 これにより、 第 1の判定値が内 燃機関で発生する振動の強度に対して過小であるといえる場合には、 第 1の判定 値を大きく補正することができる。 そのため、 第 1の判定値を速やかに補正する ことができる。
さらに好ましくは、 演算ユニットは、 予め定められた数だけ連続した複数の点 火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 第 1の判定値以上の第 1の値の 数が多いほど、 より大きい補正量で第 1の判定値を補正する。
この構成によると、 予め定められた数だけ連続した複数の点火サイクルにおい て算出された第 1の値のうち、 第 1の判定値以上の第 1の値の数が多いほど、 よ り大きい補正量で第 1の判定値が補正される。 これにより、 第 1の判定値が内燃 機関で発生する振動の強度に対して過小であるといえる場合には、 第 1の判定値 をより大きく補正することができる。 そのため、 第 1の判定値を速やかに補正す ることができる。
さらに好ましくは、 演算ユニットは、 第 2の値が条件を満たす複数の点火サイ クルにおいて算出された第 1の値のうち、 第 1の判定 以上の第 1の値の数が第 2の数以上である場合であって、 かつ予め定められた数だけ連続した複数の点火 サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 第 1の判定値以上の第 1の値の数 が第 1の数未満である場合に、 第 1の判定値を補正する。
この構成によると、 予め定められた数だけ連続した複数の点火サイクルにおい て算出された第 1の値に基づく第 1の判定値の補正が行なわれない場合のみ、 第 2の値が条件を満たす複数の点火サイクルにおいて算出された第 1の値に基づく 第 1の判定値の補正が行なわれる。 これにより、 第 1の判定値が重複して捕正さ れることを防止することができる。
さらに好ましくは、 演算ユニットは、 複数の点火サイクルにおいて検出された 振動の強度のうち、 内燃機関の振動の強度に基づいて算出される第 3の判定値よ りも大きい強度の割合が予め定められた割合より大きい場合に第 1の判定値を補 正し、 複数の点火サイクルにおいて検出された振動の強度のうち、 第 3の判定値 よりも大きい強度の割合が予め定められた割合より小さい場合であって、 かつ内 燃機関にノッキングが発生したと判断される場合に、 第 1の判定値を補正し、 予 め定められた数だけ連続した複数の点火サイクルにおいて算出された第 1の値の うち、 第 1の判定値以上の第 1の値の数が第 1の数以上である場合であって、 つ複数の点火サイクルにおいて検出された振動の強度のうち、 第 3の判定値より も大きい強度の割合が予め定められた割合より小さい場合に、 第 1の判定 ASを補 正する。
この構成によると、 複数の点火サイクルにおいて検出された振動の強度のうち、 内燃機関の振動の強度に基づいて算出される第 3の判定値よりも大きい強度の割 合が予め定められた割合より多い場合に第 1の判定値が補正される。 これにより、 ノッキングが発生した頻度が多い場合に第 1の判定値を補正することができる。 第 3の判定値よりも大きい強度の割合に基づく補正が行なわれない場合であって も、 内燃機関にノッキングが発生したと判断される場合は、 第 1の判定値が捕正 される。 これにより、 ノッキングが発生した場合には、 第 1の判定値を確実に補 正することができる。 第 3の判定 よりも大きい強度の割合に基づく第 1の判定 値の捕正が行なわれない場合にのみ、 予め定められた数だけ連続した複数の点火 サイクルにおいて算出された第 1の値に基づく第 1の判定値の補正が行なわれる。 これにより、 第 3の判定ィ直よりも大きい強度の割合に基づく第 1の判定ィ直の補正 が行なわれる場合には、 補正が重複して行なわれることを抑制することができる。 さらに好ましくは、 第 2の値は、 撿出された波形と波形モデルとの差が小さい ほどより大きくなるように算出される。 条件は、 予め定められた値以上であると いう条件である。
この構成によると、 第 2の値は、 検出された波形と波形モデルとの差が小さい ほどより大きくなるように算出される。 第 2の値が予め定められた値以上である という条件を満たす複数の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 第 1の判定値以上の第 1の値の数が第 2の数以上である場合に第 1の判定値が補正 される。 これにより、 検出された波形と波形モデルとの差が大きい点火サイクノレ、 すなわち、 ノイズが混在した点火サイクルにおいて算出された第 1の値を除く第 1の値に対して第 1の判定値が小さいといえる場合には、 第 1の判定値を補正す ることができる。 そのため、 ノイズの影響を除外して、 判定 を精度よく補正す ることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態に係るノッキング判定装置であるエンジン E CU により制御されるエンジンを示す概略構成図である。
図 2は、 ノッキング時にエンジンで発生する振動の周波数帯を示す図である。 図 3は、 図 1のエンジン ECUを示す制御ブロック図である。
図 4は、 エンジンの振動波形を示す図である。
図 5は、 エンジン ECUの ROMに記憶されたノック波形モデルを示す図であ る。
図 6は、 振動波形とノック波形モデルとを比較した図である。
図 7は、 エンジン E CUの ROMもしくは S RAMに記憶された判定値 V ( J) のマップを示す図である。
図 8は、 強度値 LOG (V) の頻度分布を示す図 （その 1) である。
図 9は、 強度値 LOG (V) の頻度分布を示す図 （その 2) である。
図 10は、 強度値 LOG (V) の頻度分布を示す図 （その 3) である。
図 11は、 強度値 LOG (V) の頻度分布を示す図 （その 4) である。
図 12は、 強度値 LOG (V) の頻度分布を示す図 （その 5) である。
図 13は、 エンジン ECUの機能ブロック図である。
図 14は、 本発明の実施の形態に係るノッキング判定装置であるエンジン E C Uが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャート （その 1) である。 図 15は、 本発明の実施の形態に係るノッキング判定装置であるエンジン E C Uが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャート （その 2 ) である。 図 1 6は、 本発明の実施の形態に係るノッキング判定装置であるエンジン E C Uが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャート （その 3 ) である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照しつつ、 本発明の実施の形態について説明する。 以下の説明 では、 同一の部品には同一の符号を付してある。 それらの名称および機能も同一 である。 したがって、 それらについての詳細な説明は繰返さない。
図 1を参照して、 本発明の実施の形態に係るノッキング判定装置を搭載した車 両のエンジン 1 0 0について説明する。 このエンジン 1 0 0には複数の気筒が設 けられる。 本実施の形態に係るノッキング判定装置は、 たとえばエンジン E C U
(Electronic Control Unit) 2 0 0の R O M (Read Only Memory) 2 0 2に記 憶されたプログラムを実行することにより実現される。
エンジン 1 0 0は、 エアクリーナ 1 0 2から吸入された空気とインジヱクタ 1 0 4から噴射される燃料との混合気を、 燃焼室内で点火プラグ 1 0 6により点火 して燃焼させる内燃機関である。 点火時期は、 出力トルクが最大になる M B T
(Minimum advance for Best Torque) になるように制御される力 ノッキング が発生した場合など、 エンジン 1 0 0の運転状態に応じて遅角されたり、 進角さ れたりする。
混合気が燃焼すると、 燃焼圧によりピストン 1 0 8が押し下げられ、 クランク シャフ ト 1 1 0が回転する。 燃焼後の混合気 （排気ガス） は、 三元触媒 1 1 2に より浄化された後、 車外に排出される。 エンジン 1 0 0に吸入される空気の量は、 スロットルバルブ 1 1 4により調整される。 ，
エンジン 1 0 0は、 エンジン E C U 2 0 0により制御される。 エンジン E C U 2 0 0には、 ノックセンサ 3 0 0と、 水温センサ 3 0 2と、 タイミングロータ 3 0 4に対向して設けられたクランクポジションセンサ 3 0 6と、 スロットル開度 センサ 3 0 8と、 車速センサ 3 1 0と、 ィグニッションスィツチ 3 1 2と、 エア フローメータ 3 1 4とが接続されている。
ノックセンサ 3 0 0は、 エンジン 1 0 0のシリンダブ口ックに設けられる。 ノ ックセンサ 300は、 圧電素子により構成されている。 ノックセンサ 300は、 エンジン 100の振動により電圧を発生する。 電圧の大きさは、 振動の大きさと 対応した大きさとなる。 ノックセンサ 300は、 電圧を表わす信号をエンジン E CU 200に送信する。 水温センサ 302は、 エンジン 100のウォータージャ ケット内の冷却水の温度を検出し、 検出結果を表わす信号を、 エンジン ECU2 00に送信する。
タイミングロータ 304は、 クランクシャフト 1 10に設けられており、 クラ ンクシャフト 1 10と共に回転する。 タイミングロータ 304の外周には、 予め 定められた間隔で複数の突起が設けられている。 クランクポジションセンサ 30 6は、 タイミングロータ 304の突起に対向して設けられている。 タイミング口 ータ 304が回転すると、 タイミングロータ 304の突起と、 クランクポジショ ンセンサ 306とのエアギヤップが変化するため、 クランクポジションセンサ 3 06のコイル部を通過する磁束が増減し、 コイル部に起電力が発生する。 クラン クポジションセンサ 306は、 起電力を表わす信号を、 エンジン ECU 200に 送信する。 エンジン ECU 200は、 クランクポジションセンサ 306から送信 された信号に基づいて、 クランク角およびクランクシャフト 1 10の回転数を検 出する。
スロットル開度センサ 308は、 スロットル開度を検出し、 検出結果を表わす 信号をエンジン ECU200に送信する。 車速センサ 3 1 0は、 車輪 （図示せ ず） の回転数を検出し、 検出結果を表わす信号をエンジン E CU 200に送信す る。 エンジン ECU 200は、 車輪の回転数から、 車速を算出する。 イダニッシ ヨンスィッチ 312は、 エンジン 100を始動させる際に、 運転者によりオン操 作される。 エアフローメータ 314は、 エンジン 100に吸入される空気量を検 出し、 検出結果を表わす信号をエンジン E CU 200に送信する。
エンジン ECU 200は、 電源である補機バッテリ 320から供給された電力 により作動する。 エンジン ECU200は、 各センサおよびィグュッシヨンスィ ツチ 3 1 2から送信された信号、 ROM 20 2や S RAM (Static Random Access Memory) 204に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて演算処 理を行ない、 エンジン 100が所望の運転状態となるように、 機器類を制御する。 本実施の形態において、 エンジン E C U 2 0 0は、 ノックセンサ 3 0 0から送 信された信号およびクランク角に基づいて、 予め定められたノック検出ゲート
(予め定められた第 1クランク角から予め定められた第 2クランク角までの区 間） におけるエンジン 1 0 0の振動の波形 （以下、 振動波形と記載する） を検出 し、 検出された振動波形に基づいて、 エンジン 1 0 0にノッキングが発生したか 否かを判定する。 本実施の形態におけるノック検出ゲートは、 燃焼行程において 上死点 （0度） から 9 0度までである。 なお、 ノック検出ゲートはこれに限らな い。 このノック検出ゲートが、 前述の第 1の発明における第 1の範囲に対応する。 ノッキングが発生した場合、 エンジン 1 0 0には、 図 2において実線で示す周 波数付近の周波数の振動が発生する。 ノッキングに起因して発生する振動の周波 数は一定ではなく、 所定の帯域幅を有する。 そのため、 本実施の形態においては、 図 2に示すように、 第 1の周波数帯 A、 第 2の周波数帯 Bおよび第 3の周波数帯 Cに含まれる振動を検出する。 なお、 図 2における C Aは、 クランク角 （Crank Angle) を示す。 なお、 ノッキングに起因して発生する振動の周波数帯は 3つに 限られない。
図 3を参照して、 エンジン E C U 2 0 0についてさらに説明する。 エンジン E C U 2 0 0は、 A/D (アナログ/デジタル） 変換部 4 0 0と、 バンドパスフィ ルタ ( 1 ) 4 1 0と、 バンドパスフィルタ ( 2 ) 4 2 0と、 バンドパスフィルタ ( 3 ) 4 3 0と、 積算部 4 5 0とを含む。
A/D変換部 4 0 0は、 ノックセンサ 3 0 0から送信されたアナログ信号をデ ジタル信号に変換する。 バンドパスフィルタ （1 ) 4 1 0は、 ノックセンサ 3 0 0から送信された信号のうち、 第 1の周波数帯 Aの信号のみを通過させる。 すな わち、 バンドパスフィルタ ( 1 ) 4 1 0により、 ノックセンサ 3 0 0が検出した 振動から、 第 1の周波数帯 Aの振動のみが抽出される。
バンドパスフィルタ （2 ) 4 2 0は、 ノックセンサ 3 0 0から送信された信号 のうち、 第 2の周波数帯 Bの信号のみを通過させる。 すなわち、 バンドパスフィ ルタ （2 ) 4 2 0により、 ノックセンサ 3 0 0が検出した振動から、 第 2の周波 数帯 Bの振動のみが抽出される。
バンドパスフィルタ ( 3 ) 4 3 0は、 ノックセンサ 3 0 0から送信された信号 のうち、 第 3の周波数帯 Cの信号のみを通過させる。 すなわち、 バンドパスフィ ルタ （3 ) 4 3 0により、 ノックセンサ 3 0 0が検出した振動から、 第 3の周波 数帯 Cの振動のみが抽出される。
積算部 4 5 0は、 ノ ンドパスフィルタ （ 1 ) 4 1 0〜パンドパスフィルタ ( 3 ) 4 3 0により選別された信号、 すなわち振動の強度を、 クランク角度で 5 度分づっ積算する。 以下、 積算された値を積算値と表わす。 積算値の算出は、 周 波数帯ごとに行なわれる。 この積算値の算出により、 各周波数帯における振動波 形が検出される。
さらに、 算出された第 1の周波数帯 A〜第 3の周波数帯 Cの積算値は、 クラン ク角度に対応して加算される。 すなわち、 第 1の周波数帯 A〜第 3の周波数帯 C の振動波形が合成される。
これにより、 図 4に示すように、 エンジン 1 0 0の振動波形が検出される。 す なわち、 第 1の周波数帯 A〜第 3の周波数帯 Cの合成波形が、 エンジン 1 0 0の 振動波形として用いられる。
検出された振動波形は、 図 5に示すようにエンジン E C U 2 0 0の R OM 2 0 2に記憶されたノック波形モデルと比較される。 ノック波形モデルは、 エンジン 1 0 0にノッキングが発生した場合の振動波形のモデルとして予め作成される。 ノック波形モデルにおいて、 振動の強度は 0〜1の無次元数として表され、 振 動の強度はクランク角と一義的には対応していない。 すなわち、 本実施の形態の ノック波形モデルにおいては、 振動の強度のピーク値以降、 クランク角が大きく なるにつれ振動の強度が低減することが定められているが、 振動の強度がピーク 値となるクランク角は定められていない。
本実施の形態におけるノック波形モデレは、 ノッキングにより発生した振動の 強度のピーク値以降の振動に対応している。 なお、 ノッキングに起因した振動の 立ち上がり以降の振動に対応したノック波形モデルを記憶してもよい。
ノック波形モデルは、 実験などにより、 強制的にノッキングを発生させた場合 におけるエンジン 1 0 0の振動波形を検出し、 この振動波形に基づいて予め作成 されて記憶される。
ノック波形モデルは、 エンジン 1 0 0の寸法ゃノックセンサ 3 0 0の出力値が、 寸法公差ゃノックセンサ 3 0 0の出力値の公差の中央値であるエンジン 1 0 0 (以下、 特性中央エンジンと記载する） を用いて作成される。 すなわち、 ノック 波形モデルは、 特性中央エンジンに強制的にノッキングを発生させた場合におけ る振動波形である。 なお、 ノック波形モデルを作成する方法は、 これに限られず、 その他、 シミュレーションにより作成してもよレ、。
検出された波形とノック波形モデルとの比較においては、 図 6に示すように、 正規化された波形とノック波形モデルとが比較される。 ここで、 正規化とは、 た とえば、 検出された振動波形における積算値の最大値で各積算値を除算すること により、 振動の強度を 0〜1の無次元数で表わすことである。 なお、 正規化の方 法はこれに限らない。
本実施の形態において、 'エンジン ECU 20 0は、 正規化された振動波形とノ ック波形モデルとの偏差に関する値である相関係数 Kを算出する。 正規化後の振 動波形において振動の強度が最大になるタイミングとノック波形モデルにおいて 振動の強度が最大になるタイミングとを一致させた状態で、 正規化後の振動波形 とノック波形モデルとの偏差の絶対値 （ズレ量） をクランク角ごと （5度ごと） に算出することにより、 相関係数 Kが算出される。
正規化後の振動波形とノック波形モデルとのクランク角ごとの偏差の絶対値を A S ( I ) ( Iは自然数） とし、 ノック波形モデルにおける振動の強度をクラン ク角で積分した値 （ノック波形モデルの面積） を Sとおくと、 相関係数 Kは、 K = (S -∑ A S ( I ) ) /Sという方程式により算出される。 ここで、 ∑ A S
( I ) は、 A S ( I ) の総和である。 本実施の形態において、 相関係数 Kは、 振 動波形の形状がノック波形モデルの形状に近いほど、 大きな値として算出される。 したがって、 振動波形にノッキング以外の要因による振動の波形が含まれた場合、 相関係数 Kは小さく算出される。 なお、 相関係数 Kの算出方法はこれに限らない。 さらに、 エンジン E CU 2 0 0は、 積算値の最大値 （ピーク値） に基づいて、 ノック強度 Nを算出する。 積算値の最大値を Pとし、 エンジン 1 0 0にノッキン グが発生していない状態におけるエンジン 1 0 0の振動の強度を表わす値を BG L (Back Ground Level) とおくと、 ノック強度 Nは、 N=P/B G Lという方 程式で算出される。 なお、 ノック強度 Nを算出する際の積算値の最大値 Pは対数 変換される。 また、 ノック強度 Nの算出方法はこれに限らない。
BGLは、 後述する強度値 LOG (V) の頻度分布において、 標準偏差びと係 数 （たとえば 「lj ) との積を、 中央値 V (50) 力 ら減算した値として算出さ れる。 なお、 BGLの算出方法はこれに限らず、 BGLを ROM202に記憶し ておくようにしてもよい。
本実施の形態において、 エンジン ECU 200は、 算出されたノック強度 と SRAM204に記憶された判定^ tV (J) とを比較し、 さらに検出された波形 と記憶されたノック波形モデルとを比較して、 エンジン 100にノッキングが発 生したか否かを 1点火サイクルごとに判定する。
図 7に示すように、 判定値 V ( J) は、 エンジン回転数 NEと吸入空気量 KL とをパラメータとした運転状態により区分される領域毎に、 マップとして記憶さ れる。 本実施の形態においては、 低回転 （NE<NE (1) ) 、 中回転 （NE (1) ≤NE<NE (2) ) 、 高回転 （NE (2) ≤NE) 、 低負荷 （KLく K L (1) ) 、 中負荷 （KL (1) ≤KL<KL (2) ) 、 高負荷 （KL (2) ≤ KL) で区分することにより、 気筒毎に 9つの領域が設けられる。 なお、 領域の 数はこれに限らない。 また、 エンジン回転数 NEおよび吸入空気量 KL以外のパ ラメータを用いて領域を区分するようにしてもよい。
エンジン 100もしくは車両の出荷時において、 ROM 202に記憶される判 定値 V ( J) (出荷時における判定値 V ( J) の初期値） には、 予め実験などに より定められる値が用いられる。 ところが、 ノックセンサ 300の出力値のばら つきや劣化などにより、 エンジン 100で同じ振動が生じた場合であっても、 検 出される強度が変化し得る。 この場合、 判定値 V ( J) を補正し、 実際に検出さ れる強度に応じた判定値 V ( J) を用いてノッキングが発生したか否かを判定す る必要がある。
そこで、 本実施の形態においては、 強度 Vを対数変換した値である強度値 LO G (V) と、 各強度値 LOG (V) が検出された頻度 （回数、 確率ともいう） と の関係を示す頻度分布に基づいて、 ノック判定レベル V (KD) が算出される。 エンジン回転数 N Eと吸入空気量 K Lとをパラメータとする領域ごとに強度値 LOG (V) が算出される。 強度値 LOG (V) を算出するために用いられる強 度 Vは、 予め定められたクランク角の間における強度のピーク値 （5度ごとの積 算値のピーク値） である。 算出される強度 LOG (V) に基づいて、 強度値 L〇 G (V) の頻度を最小値から累積して 50°/oになる中央値 V (50) が算出され る。 また、 中央値 V (50) 以下の強度値 LOG (V) における標準偏差 σが算 出される。 たとえば、 本実施の形態においては、 複数 （たとえば 200サイク ル） の強度値 LOG (V) に基づいて算出される中央値および標準偏差と近似し た中央値 V (50) および標準偏差 σが、 以下の算出方法により 1点火サイクル ごとに算出される。
今回検出された強度値 LOG (V) が前回算出された中央値 V (50) よりも 大きい場合、 前回算出された中央値 V (50) に予め定められた値 C (1) を加 算した値が、 今回の中央値 V (50) として算出される。 逆に、 今回検出された 強度値 LOG (V) が前回算出された中央値 V (50) よりも小さい場合、 前回 算出された中央値 V (50) 力 ^予め定められた値 C (2) (たとえば C (2) はじ (1) と同じ値） を減算した値が、 今回の中央値 V (50) として算出され る。 ·
今回検出された強度値 LOG (V) 力 前回算出された中央値 V (50) より も小さく、 かつ前回算出された中央値 V (50) から前回算出された標準偏差 σ を減算した値よりも大きい場合、 前回算出された標準偏差 σから予め定められた 値 C (3) を 2倍した値を減算した値が、 今回の標準偏差 σとして算出される。 逆に、 今回検出された強度値 LOG (V) 力 S、 前回算出された中央値 V (50) よりも大きい場合、 または前回算出された中央値 V (50) から前回算出された 標準偏差 σを減算した値よりも小さい場合、 前回算出された標準偏差 σに予め定 められた値 C (4) (たとえば C (4) は C (3) と同じ値） を加算した値が、 今回の標準偏差 σとして算出される。 なお、 中央値 V (50) および標準偏差 σ の算出方法はこれに限定されない。 また、 中央値 V (50) および標準偏差ひの 初期値は、 予め設定された値であってもよいし、 「0」 であってもよい。
中央値 V (50) および標準偏差 σを用いて、 ノック判定レベル V (KD) が 算出される。 図 8に示すように、 中央値 V (50) に係数 U (1) (U (1) は 定数で、 たとえば U (1) =3) と標準偏差 σとの積を加算した値が、 ノック判 定レベル V (KD) となる。 なお、 ノック判定レベル V (KD) の算出方法はこ れに限らない。
ノック判定レベル V (KD) よりも大きい強度値 LOG (V) の割合 （頻度） が、 ノッキングが発生した頻度として判定され、 ノック占有率 KCとしてカウン 卜される。
ノック占有率 KCがしきい値 KC (0) よりも大きいと、 点火時期の遅角が行 なわれる頻度が高くなるように、 判定値 V ( J) が予め定められた補正量 A (1) だけ小さく補正される。 補正された判定値 V ( J) は、 SRAM204に 記憶される。
係数 U (1) は、 実験などより得られたデータや知見から求められた係数であ る。 U (1) = 3とした場合のノック判定レベル V (KD) よりも大きい強度値 LOG (V) 力 実際にノッキングが発生した点火サイクルにおける強度値 LO G (V) と略一致する。 なお、 係数 U (1) に 「3」 以外の値を用いるようにし てもよい。
強度値 LOG (V) の頻度分布においては、 エンジン 100においてノッキン グが発生していなければ、 図 9に示すように正規分布となり、 強度値 LOG (V) の最大値 V (MAX) とノック判定レベル V (KD) とが一致する。 一方、 ノッキングが発生することにより、 検出される強度 Vが大きくなり、 大きい強度 値 LOG (V) が算出されると、 図 10に示すように、 ノック判定レベル V (K D) よりも最大値 V (MAX) が大きくなる。
さらにノッキングが発生する頻度が大きくなると、 図 1 1に示すように最大値 V (MAX) はさらに大きくなる。 このとき、 頻度分布における中央値 V (5 0) および標準偏差 σは、 最大値 V (MAX) とともに大きくなる。 そのため、 ノック判定レベル V (KD) が大きくなる。
ノック判定レベル V (KD) よりも小さい強度値 LOG (V) は、 ノッキング が発生したサイクルにおける強度値 LOG (V) とは判定されないため、 ノック 判定レベル V (KD) が大きくなると、 それだけ、 ノッキングが発生していても、 ノッキングが発生していないと判定される頻度が高くなる。
そこで、 本実施の形態においては、 図 12に示すように、 ノック判定レベル V (KD) 、 現在の判定値 V (J) と係数 Zとの積よりも大きい場合、 ノッキン グが頻発している状態であると判定する。 この場合、 ノック占有率 KCがしきい 値 KC (0) よりも大きい場合の補正量 A (1) よりも大きい補正量 A (2) で、 判定値 V ( J) が小さくされる。 これにより、 ノッキングが頻発している場合に は、 点火時期の遅角制御をより多く行なって、 ノッキングを抑制することができ る。
ところで、 判定値 V ( J) がエンジン 100で実際に発生する振動の強度に対 して過小であると、 ノッキングが発生している頻度が少ないにもかかわらず、 ノ ッキングが発生したと判定される頻度が必要以上に多くなる。 この場合、 点火時 期の遅角が行なわれる頻度が必要以上に多くなり、 エンジン 100の出力の観点 から好ましくない。
そこで、 本実施の形態においては、 予め定められた数 （たとえば 200回） だ け連続した複数の点火サイクル分のノック強度 Nのうち、 判定値 V ( J ) 以上の ノック強度 Nの数がしきい値 B (1) 以上であると、 補正量 A (3) だけ判定値 V ( J) が大きくされる。
また、 予め定められた数だけ連続した複数の点火サイクル分のノック強度 Nの うち、 判定値 V ( J) 以上のノック強度 Nの数がしきい値 B (2) (B (2) < B (1) ) 以上であって、 しきい値 B (1) 未満であると、 補正量 A (3) より も小さい補正量 A (4) だけ判定値 V ( J) が大きくされる。 これにより、 判定 値 V ( J) を速やかに大きくすることができる。
ところで、 エンジン 100には、 ノッキングに起因する振動の他、 吸気バルブ 1 16もしくは排気バルブ 1 18の着座による振動が発生し得る。 また、 インジ ェクタ （特に、 筒内に直接燃料を噴射する直噴インジェクタ） 104もしくはィ ンジヱクタに燃料を供給するポンプ 120の作動によっても振動が発生し得る。 これらによる振動は、 ノッキングの有無、 すなわち判定値 V ( J) の大きさに 関わらずノイズとして検出され得る。 ノイズの強度は、 ノッキングによる振動の 強度の大きさと同程度の大きさである。
したがって、 予め定められた数だけ連続した複数の点火サイクル分の全てのノ ック強度 Nを母集団として用いた場合、 判定値 V (J) が過小でなくとも、 判定 値 V (J) 以上のノック強度 Nが存在し得る。
そこで、 判定値 V ( J) 以上のノック強度 Nの数がしきい値 B (1) 未満であ り、 かっしきい値 B (2) 未満である場合は、 予め定められた数だけ連続した複 数の点火サイクル分の全てのノック強度 Nのうち、 相関係数 Kがしきい値 K (1) (たとえば K (1) =0. 6) 以上であるという条件を満たす複数の点火 サイクルにおけるノック強度 Nが母集団として用いられる。
相関係数 Kがしきい値 K (1) 以上であるという条件を満たす複数の点火サイ ク こおけるノック強度 Nのうち、 判定値 V ( J) 以上のノック強度 Nの数がし きい値 B (3) (B (3) <B (2) ) 以上であると、 補正量 A (4) よりも小 さい補正量 A (5) だけ判定値 V ( J) が大きくされる。
図 13を参照して、 本実施の形態に係るノッキング判定装置であるエンジン E CU 200の機能について説明する。 なお、 以下に説明するエンジン ECU 20 0の機能は、 ハードウェアにより実現してもよく、 ソフトウェアにより実現して もよい。
エンジン ECU 200は、 強度検出部 210と、 波形検出部 212と、 ノック 強度算出部 220と、 相関係数算出部 222と、 ノッキング判定部 230と、 強 度 算出部 240と、 第 1補正部 241と、 第 2補正部 242と、 第 3補正部 2 43と、 第 4補正部 244とを含む。
強度検出部 210は、 ノックセンサ 300から送信された信号に基づいて、 ノ ック検出ゲートにおける振動の強度 Vを検出する。 波形検出部 212は、 振動の 強度 Vをクランク角度で 5度分づっ積算することにより、 ノック検出ゲートにお ける振動の波形を検出する。
ノック強度算出部 220は、 ノック強度 Nを算出する。 相関係数算出部 222 は、 相関係数 Kを算出する。 ノッキング判定部 230は、 ノック強度 Nが判定ィ直 V ( J) より大きく、 かつ相関係数 Kがしきい値 K (2) より大きい場合、 ノッ キングが発生したと判定する。
強度値算出部 240は、 強度 Vを対数変換した強度値 LOG (V) を算出する。 第 1補正部 241は、 ノック判定レベル V (KD) よりも大きい強度値 LOG (V) の割合であるノック占有率 KCがしきい値 KC (0) よりも大きいと、 判 定値 V (J) が補正量 A (1) だけ小さくなるように補正する。
第 2捕正部 242は、 ノック判定レベル V (KD) 、 現在の判定値 V (J) と係数 Zとの積よりも大きい場合、 補正量 A (2) だけ判定値 V (J) が小さく なるように補正する。
第 3補正部 243は、 予め定められた数だけ連続した複数の点火サイクル分の ノック強度 Nのうち、 判定値 V ( J ) 以上のノック強度 Nの数がしきい値 B (1) 以上であると、 捕正量 A (3) だけ判定値 V (J) が大きくなるように補 正する。 また、 第 3補正部 243は、 予め定められた数だけ連続した複数の点火 サイクル分のノック強度 Nのうち、 判定値 V ( J) 以上のノック強度 Nの数がし きい値 B (2) 以上であると、 補正量 A (4) だけ判定値 V ( J) が大きくなる ように補正する。
第 4補正部 244は、 相関係数 Kがしきい値 K (1) 以上であるという条件を 満たす複数の点火サイクルにおけるノック強度 Nのうち、 判定値 V ( J ) 以上の ノック強度 Nの数がしきい値 B (3) 以上であると、 補正量 A (5) だけ判定値 V (J) が大きくなるように補正する。
図 14を参照して、 本実施の形態に係るノッキング判定装置であるエンジン E CU200力 ノッキングが発生したか否かを 1点火サイクルごとに判定して点 火時期を制御するために実行するプロダラムの制御構造について説明する。
ステップ （以下、 ステップを Sと略す） 100にて、 エンジン ECU 200は、 クランクポジションセンサ 306から送信された信号に基づいて、 エンジン回転 数 NEを検出するとともに、 エアフローメータ 3 14から送信された信号に基づ いて、 吸入空気量 KLを検出する。
S 102にて、 エンジン ECU 200は、 ノックセンサ 300から送信された 信号に基づいて、 エンジン 100の振動の強度を検出する。 振動の強度は、 ノッ クセンサ 300の出力電圧値で表される。 なお、 ノックセンサ 300の出力電圧 値と対応した値で振動の強度を表してもよレ、。 強度の検出は、 燃焼行程において 上死点から 90度 （クランク角で 90度） までの間で行なわれる。
S 1 04にて、 エンジン ECU 200は、 ノックセンサ 300の出力電圧値
(振動の強度を表わす値） を、 グランク角で 5度ごとに （5度分だけ） 積算した 値 （積算値） を算出する。 積算値の算出は、 第 1の周波数帯 A〜第 3の周波数帯 Cの振動ごとに行なわれる。 さらに第 1の周波数帯 A〜第 3の周波数帯 Cの積算 値が、 クランク角度に対応して加算されて、 エンジン 100の振動波形が検出さ れる。
S 106にて、 エンジン ECU 200は、 第 1の周波数帯 A〜第 3の周波数帯 Cの合成波形 （エンジン 100の振動波形） における積算値のうち、 最も大きい 積算値 （ピーク値 P) を算出する。
S 108にて、 エンジン E CU 200は、 エンジン 100の振動波形を正規化 する。 ここで、 正規化とは、 算出されたピーク値で、 各積算値を除算することに より、 振動の強度を 0〜1の無次元数で表わすことをいう。
S 1 10にて、 エンジン ECU 200は、 正規化された振動波形とノック波形 モデルとの偏差に関する値である相関係数 Kを算出する。 S 1 1 2にて、 ェンジ ン ECU 200は、 ノック強度 Nを算出する。
S 1 14にて、 エンジン ECU 200は、 ノック強度 Nが判定値 V ( J ) より も大きく、 かつ相関係数 Kがしきい値 K (2) よりも大きいか否かを判別する。 ノック強度 Nが判定値 V ( J) よりも大きく、 かつ相関係数 Kがしきい値 K
(2) よりも大きい場合 （S 1 14にて YES) 、 処理は S 1 16に移される。 そうでない場合 （S 1 14にて NO) 、 処理は S 120に移される。
S 1 16にて、 エンジン ECU 200は、 エンジン 100にノッキングが発生 したと判定する。 S 1 18にて、 エンジン ECU 200は、 点火時期を遅角する。 S 1 20にて、 エンジン ECU 200は、 エンジン 100にノッキングが発生し ていないと判定する。 S 122にて、 エンジン ECU 200は、 点火時期を進角 する。
図 1 5および図 16を参照して、 本実施の形態に係るノッキング判定装置であ るエンジン ECU 200が、 判定値 V ( J) を補正するために実行するプロダラ ムの制御構造について説明する。
S 200にて、 エンジン ECU 200は、 ノックセンサ 300から送信された 信号に基づいて検出される強度 Vから、 強度値 LOG (V) を算出する。 ここで、 強度 Vは、 予め定められたクランク角の間におけるピーク値 （5度ごとの積算値 のピーク値） である。
S 202にて、 エンジン ECU 200は、 算出された強度値 LOG (V) につ いて、 中央値 V (50) および標準偏差 σを算出する。 なお、 中央値 V (50) および標準偏差 σを算出は、 予め定められた数の複数の点火サイクル分の強度値 LOG (V) が抽出されるごとに算出するようにしてもよい。
S 204にて、 エンジン ECU 200は、 算出された中央値 V (50) および 標準偏差 σに基づいて、 BGLおよびノック判定レベル V ( D) を算出する。
S 206にて、 エンジン ECU 200は、 ノック判定レベル V (KD) よりも 大きい強度ィ直 LOG (V) の割合を、 ノック占有率 KCとしてカウントする。
S 208にて、 エンジン ECU 200は、 前回判定値 V (J) が補正されてか ら予め定められた数の複数の点火サイクル分の強度値 LOG (V) が算出されて いるか否かを判別する。
予め定められた数の複数の点火サイクル分の強度値 LOG (V) が算出されて いる場合 （S 208にて YES) 、 処理は S 210に移される。 そうでない場合 (S 208にて NO) 、 処理は S 2◦ 0に戻される。
S 210にて、 エンジン E CU 200は、 ノック占有率 KCがしきい値 KC (0) よりも大きいか否かを判定する。 ノック占有率 KCがしきい値 KC (0) よりも大きい場合 （S 210にて YES) 、 処理は S 212に移される。 そうで ない場合 （S 210にて NO) 、 処理は S 214に移される。
S 21 2にて、 エンジン ECU 200は、 判定値 V ( J ) を、 補正量 A (1) だけ小さくする。
S 214にて、 エンジン ECU 200は、 ノック判定レベル V (KD),力 現 在の判定 :V (J) と係数 Z (たとえば Z=l. 5) との積よりも大きいか否か を判別する。 ノック判定レベル V (KD) 力 現在の判定値 V ( J) と係数 Zと の積よりも大きい場合 （S 214にて YES) 、 処理は S 216に移される。 そ うでない場合 （S 214にて NO) 、 処理は S 220に移される。
S 216にて、 エンジン ECU 200は、 ノッキングが頻発していると判定す る。 S 2 1 8にて、 エンジン E CU 200は、 判定値 V ( J ) を、 補正量 A (2) だけ小さくする。 S 220にて、 エンジン ECU 200は、 予め定められた数だけ連続した複数 の点火サイクル分のノック強度 Nのうち、 判定値 V ( J) 以上のノック強度 Nの 数がしきい値 B (1) 以上であるか否かを判別する。
判定値 V ( J) 以上のノック強度 Nの数がしきい値 B (1) 以上である場合 (S 220にて YES) 、 処理は S 222に移される。 そうでない場合 （S 22
0にて N〇） 、 処理は S 224に移される。 S 222にて、 エンジン ECU 20 0は、 補正量 A (3) だけ判定値 V (J) を大きくする。 なお、 S 222の後に S 214〜S 218の処理を実行するようにしてもよい。
S 224にて、 エンジン ECU 200は、 予め定められた数だけ連続した複数 の点火サイクル分のノック強度 Nのうち、 判定値 V ( J) 以上のノック強度 Nの 数がしきい値 B (2) 以上であるか否かを判別する。 判定値 V ( J) 以上のノッ ク強度 Nの数がしきい値 B (2) 以上である場合 （S 224にて YES) 、 処理 は S 226に移される。 そうでない場合 （3224にて1^〇） 、 処理は S 228 に移される。 S 226にて、 エンジン ECU 200は、 補正量 A (4) だけ判定 値 V ( J) を大きくする。
S 228にて、 エンジン ECU 200は、 予め定められた数だけ連続した複数 の点火サイクル分のノック強度 Nのうち、 相関係数 Kがしきい値 K (1) 以上で あるという条件を満たす複数の点火サイクノレにおけるノック強度 Nを抽出する。
S 230にて、 エンジン ECU 200は、 抽出されたノック強度 Nのうち、 判 定値 V ( J) 以上のノック強度 Nの数がしきい値 B (3) 以上であるか否かを判 別する。
判定値 V ( J) 以上のノック強度 Nの数がしきい値 B (3) 以上である場合 (S 230にて YES) 、 処理は S 232に移される。 そうでない場合 （S 23 0にて NO) 、 この処理は終了する。
S 232にて、 エンジン ECU 200は、 補正量 A (5) だけ判定値 V ( J) を大きくする。 その後、 この処理は終了する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、 本実施の形態に係るノツキ ング判定装置であるエンジン ECU 200の動作について説明する。
エンジン 100の運転中において、 クランクポジションセンサ 306から送信 された信号に基づいて、 エンジン回転数 NEが検出されるとともに、 エアフロー メータ 3 14から送信された信号に基づいて、 吸入空気量 KLが検出される （S 100) 。 また、 ノックセンサ 300から送信された信号に基づいて、 エンジン 100の振動の強度が検出される （S 102) 。
燃焼行程における上死点から 90度までの間において、 5度ごとの積算値が第 1の周波数帯 Aから第 3の周波数帯 Cの振動ごとに算出される （S 104) 。 算 出された第 1の周波数帯 A〜第 3の周波数帯 Cの積算値がクランク角度に対応し て加算され、 前述した図 4に示すようなエンジン 100の振動波形が検出される。
5度ごとの積算値により振動波形を検出することにより、 振動の強度が細かく 変化する複雑な形状の振動波形が検出されることを抑制することができる。 その ため、 検出された振動波形とノック波形モデルとの比較を容易にすることができ る。
算出された積算値に基づいて、 第 1の周波数帯 A〜第 3の周波数帯 Cの合成波 形 （エンジン 100の振動波形） における積算値のピーク値 Pが算出される （S 106) 。
算出されたピーク値 Pでエンジン 100の振動波形における積算値が除算され て、 振動波形が正規化される （S 108) 。 正規化により、 振動波形における振 動の強度が 0~1の無次元数で表される。 これにより、 振動の強度に関係なく検 出された振動波形とノック波形モデルとの比較を行なうことができる。 そのため、 振動の強度に対応した多数のノック波形モデノレを記億しておく必要がなく、 ノッ ク波形モデレの作成を容易にすることができる。
正規化後の振動波形において振動の強度が最大になるタイミングとノック波形 モデルにおいて振動の強度が最大になるタイミングとを一致させ （図 6参照） 、 この状態で、 正規化後の振動波形とノック波形モデルとのクランク角ごとの偏差 の絶対値 A S (I) が算出される。 この A S (I) の総和∑ A S (I) およびノ ック波形モデルにおいて振動の強度をクランク角で積分した値 Sに基づいて、 K = (S-Σ Δ S (I) ) /Sにより相関係数 Kが算出される （S 1 10) 。 これ により、 検出された振動波形とノック波形モデルとの一致度合を数値化して客観 的に判定することができる。 また、 振動波形とノック波形モデルとを比較するこ とで、 振動の減衰傾向など、 振動の挙動からノッキング時の振動であるか否かを 分析することができる。
さらに、 ピーク値 P (ピーク値 Pを対数変換した値） を BGLで除算すること により、 ノック強度 Nが算出される （S 1 12) 。 これにより、 振動の強度に基 づいて、 エンジン 100の振動がノッキングに起因した振動であるか否かをより 詳細に分析することができる。
ノック強度 Nが判定値 V ( J) よりも大きく、 かつ相関係数 Kがしきい値 K (2) よりも大きい場合 （S 1 14にて YES) 、 ノッキングが発生したと判定 され （S 1 16) 、 点火時期が遅角される （S 1 18) 。 これにより、 ノッキン グの発生が抑制される。
ノック強度 Nが判定値 V (J) 以下である場合または相関係数 Kがしきい値 K (2) 以下である場合 （S 1 14にて NO) 、 ノッキングが発生していないと判 定され （S 120) 、 点火時期が進角される （S 122) 。 このようにして、 ノ ック強度 Nと判定ィ直 V ( J ) とを比較することにより 1点火サイクルごとにノッ キングが発生したか否かが判定され、 点火時期が遅角されたり、 進角されたりす る。
ところで、 ノックセンサ 300の出力 ^(直のばらつきや劣化などにより、 ェンジ ン 1◦ 0で同じ振動が生じた場合であっても、 検出される強度が変化し得る。 こ の場合、 判定値 V ( J) を補正し、 実際に検出される強度に応じた判定値 V ( J) を用いてノッキングが発生したか否かを判定する必要がある。
そこで、 本実施の形態に係るノッキング判定装置であるエンジン ECU 200 においては、 強度値 LOG (V) が算出される （S 200) 。 算出された強度値 LOG (V) について、 中央値 V (50) および標準偏差 σが算出される （S 2 02) 。 これらの中央値 V (50) および標準偏差 σに基づいて、 BGLおよび ノック判定レベル V (KD) が算出される （S 204) 。
このノック判定レベル V (KD) よりも大きい強度値 LOG (V) の割合が、 ノック占有率 KCとしてカウントされる （S 206) 。
予め定められた数の複数の点火サイクル分の強度値 LOG (V) が算出されて いる場合であって （S 208にて YE S) 、 ノック占有率 KCがしきい値 KC (0) よりも大きい場合 （S 210にて YES) 、 ノッキングが発生する頻度が 大きいといえる。
この場合、 点火時期が遅角され易くなるように、 判定値 V ( J) 、 補正量 A
(1) だけ小さくされる （S 212) 。 これにより、 ノッキングが発生する頻度 を小さくすることができる。
ところで、 前述したように、 ノッキングが発生する頻度が極めて大きくなると、 検出される強度 V、 すなわち強度値 LOG (V) が大きくなる結果、 ノック判定 レベル V ( D) が過大になる。 この場合、 ノッキングが多発しているにも関わ らず、 ノック占有率 KCがしきい値 KC (0) 以下になり得る。
そこで、 ノック判定レベル V (KD) 力 現在の判定値 V ( J) と係数 との 積よりも大きい場合 （S 214にて YES) 、 ノッキングが頻発していると判定 され （S 216) 、 判定値 V ( J) が補正量 A (2) だけ小さくされる （S 21 8) 。 これにより、 ノッキングが発生する頻度を小さくすることができる。
一方、 判定値 V ( J) がエンジン 100で実際に発生する振動の強度に対して 過小であると、 ノッキングが発生している頻度が少ないにもかかわらず、 ノツキ ングが発生したと判定される頻度が必要以上に多くなる。 この場合、 点火時期の 遅角が行なわれる頻度が必要以上に多くなり、 エンジン 100の出力の観点から 好ましくない。
そこで、 判定値 V (J) が過小である場合に判定値 V (J) を大きくするため、 予め定められた数だけ連続した複数の点火サイクル分のノック強度 Nのうち、 判 定値 V ( J) 以上のノック強度 Nの数がしきい値 B (1) 以上であるか否かが判 別される （S 220) 。
判定値 V (J) 以上のノック強度 Nの数がしきい値 B (1) 以上である場合
(S 220にて YE S) 、 補正量 A (3) だけ判定値 V ( J) が大きくされる
(S 222) 。
判定ィ直 V ( J) 以上のノック強度 Nの数がしきい値 B (1) 未満であるが （S 220にて NO) 、 しきい値 B (1) より小さいしきい値 B (2) 以上である場 合 （S 224にて YES) 、 補正量 A (3) より小さい補正量 A (4) だけ判定 値 V ( J) が大きくされる （S 226) 。 これにより、 点火時期が必要以上に遅角されることを抑制することができる。 このとき、 相関係数 κの大きさに関わらず、 前回判定値 V (J) が補正された後 の点火サイクルであって、 予め定められた数だけ連続した点火サイクルにおける ノック強度 Nがしきい値 B (1) またはしきいィ直 B (2) との比較に用いられる。 そのため、 前回判定値 V ( J) が捕正された後、 予め定められた数のノック強 度 Nが算出され次第、 判定値 V (J) を大きくすることができる。 そのため、 判 定値 V ( J) を速やかに大きくすることができる。
一方、 判定値 V ( J) 以上のノック強度 Nの数がしきい値 B (1) 未満であつ て （S 220にて NO) 、 かっしきい値 B (2) 未満である場合 （S 224にて NO) は、 予め定められた数の複数の点火サイクル分のノック強度 Nのうち、 相 関係数 Kがしきい値 K (1) 以上であるという条件を満たす複数の点火サイクル におけるノック強度 Nが抽出される （S 228) 。 これにより、 ノイズが検出さ れた点火サイクルにおけるノック強度 Nを除外することができる。
抽出されたノック強度 Nのうち、 判定値 V ( J) 以上のノック強度 Nの数がし きい値 B (3) 以上である場合 （S 230にて YES) 、 ノッキングの有無を判 定する上で適切な値よりも判定値 V ( J) がわずかに小さいといえる。
この場合、 補正量 A (3) および補正量 A (5) よりも小さい補正量 A (5) だけ判定値 V ( J) が大きくされる （S 232) 。 これにより、 判定値 V ( J) を、 ノッキングの有無を判定する上で適切な値にすることができる。
以上のように、 本実施の形態に係るノッキング判定装置であるエンジン ECU によれば、 予め定められた数だけ連続した複数の点火サイクル分のノック強度 N のうち、 判定ィ直 V ( J) 以上のノック強度 Nの数がしきい値 B (1) 以上である 場合もしくはしきい値 B (2) 以上である場合、 判定値 V ( J) が大きくされる。 これにより、 予め定められた数のノック強度 Nが算出され次第、 判定値 V ( J) を大きくすることができる。 そのため、 判定値 V ( J) を速やかに大きくするこ とができる。 一方、 判定値 V (J) 以上のノック強度 Nの数がしきい値 B (1) 未満であって、 かっしきい値 B (2) 未満である場合は、 予め定められた数の複 数の点火サイクル分のノック強度 Nのうち、 相関係数 Kがしきい値 K (1) 以上 であるという条件を満たす複数の点火サイクルにおけるノック強度 Nが抽出され る。 これにより、 ノイズが検出された点火サイクルにおけるノック強度 Nを除外 することができる。 抽出されたノック強度 Nのうち、 判定値 V ( J) 以上のノッ ク強度 Nの数がしきい値 B (3) 以上である場合、 判定値 V (J) が大きくされ る （S 232) 。 これにより、 判定値 V ( J) を、 ノッキングの有無を判定する 上で適切な値にすることができる。
なお、 本実施の形態においては、 ノック判定レベル V (KD) が判定値 V ( J ) と係数 Zとの積よりも大きい場合にノッキングが頻発していると判定する ようにしていたが、 ノッキングが頻発しているか否かを判定する方法はこれに限 らない。 たとえば、 ノック判定レベル V (KD) が判定値 V ( J) と予め定めら れた値との和よりも大きい場合に、 ノッキングが頻発していると判定するように してもよい。 また、 ノック判定レベル V (KD) の代わりに、 ノック判定レベル V ( D) とは異なる値であって、 中央値 V (50) に標準偏差 σと係数との積 を加算した値を用いて、 ノッキングが頻発しているか否かを判定するようにして もよい。
今回開示された実施の形態は、 すべての点で例示であつて制限的なものではな いと考えられるべきである。 本努明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲 によって示され、 請求の範囲と均等の意味おょぴ範囲内でのすべての変更が含ま れることが意図される。

Claims

請求の範囲
1 . 内燃機関のノッキング判定装置であって、
予め定められたクランク角の間隔において、 前記内燃機関 （1 0 0 ) の振動の 強度を検出するノックセンサ （3 0 0 ) と、
演算ュ-ット （2 0 0 ) とを備え、
前記演算ュニット （2 0 0 ) は、
前記内燃機関 （1 0 0 ) の振動の強度に基づいて、 前記内燃機関 （1 0 0 ) の 振動の波形を検出し、
前記内燃機関 （1 0 0 ) の振動の強度に応じた第 1の値を算出し、
前記検出された波形と前記内燃機関 （1 0 0 ) の振動の波形の基準として予め 定められた波形モデルとを比較した結果に基づいて、 前記検出された波形と前記 波形モデルとの差に応じた第 2の値を算出し、
前記第 1の値と予め定められた第 1の判定値とを比較した結果および前記第 2 の値と予め定められた第 2の判定値とを比較した結果に基づいて前記内燃機関 ( 1 0 0 ) にノッキングが発生したか否かを判定し、
予め定められた数だけ連続した複数の点火サイクルにおいて算出された第 1の 値のうち、 前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が第 1の数以上である場合に前 記第 1の判定値を補正し、
前記第 2の値が予め定められた条件を満たす複数の点火サイクルにおいて算出 された第 1の値のうち、 前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が第 2の数以上で ある場合に前記第 1の判定値を補正する、 内燃機関のノッキング判定装置。
2 . 前記演算ユニット （2 0 0 ) は、 前記予め定められた数だけ連続した複数 の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が第 1の数以上である場合、 前記第 2の値が予め定められた条件を満 たす複数の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 前記第 1の判定値 以上の第 1の値の数が第 2の数以上である場合に比べて、 大きい補正量で前記第 1の判定値を補正する、 請求の範囲第 1項に記載の内燃機関のノッキング判定装 置。
3 . 前記演算ユニット （2 0 0 ) は、 前記予め定められた数だけ連続した複数 の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が多いほど、 より大きい補正量で前記第 1の判定値を補正する、 請求 の範囲第 1項に記載の内燃機関のノッキング判定装置。
4 . 前記演算ユニット （2 0 0 ) は、 前記第 2の値が前記条件を満たす複数の 点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 前記第 1の判定値以上の第 1 の値の数が前記第 2の数以上である場合であって、 かつ前記予め定められた数だ け連続した複数の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 前記第 1の 判定値以上の第 1の値の数が前記第 1の数未満である場合に、 前記第 1の判定値 を補正する、 請求の範囲第 1項に記載の内燃機関のノッキング判定装置。
5 . 前記演算ユニット （2 0 0 ) は、
複数の点火サイクルにおいて検出された振動の強度のうち、 前記内燃機関 （1 0 0 ) の振動の強度に基づいて算出される第 3の判定値よりも大きい強度の割合 が予め定められた割合より大きい場合に前記第 1の判定値を補正し、
複数の点火サイクルにおいて検出された振動の強度のうち、 前記第 3の判定値 よりも大きい強度の割合が予め定められた割合より小さい場合であって、 かつ前 記内燃機関 （1 0 0 ) にノッキングが発生したと判断される場合に、 前記第 1の 判定値を補正し、
予め定められた数だけ連続した複数の点火サイクルにおいて算出された第 1の 値のうち、 前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が前記第 1の数以上である場合 であって、 かつ複数の点火サイクルにおいて検出された振動の強度のうち、 前記 第 3の判定値よりも大きい強度の割合が前記予め定められた割合より小さい場合 に、 前記第 1の判定値を補正する、 請求の範囲第 1項に記載の内燃機関のノツキ ング判定装置。
6 . 前記第 2の値は、 前記検出された波形と前記波形モデルとの差が小さいほ どより大きくなるように算出され、
前記条件は、 予め定められた値以上であるという条件である、 請求の範囲第 1 項に記載の内燃機関のノッキング判定装置。
7 . 内燃機関のノッキング判定方法であって、 予め定められたクランク角の間隔において、 前記内燃機関 （1 0 0 ) の振動の 強度を検出するステップと、
前記内燃機関 （1 0 0 ) の振動の強度に基づいて、 前記内燃機関 （1 0 0 ) の 振動の波形を検出するステツプと、
前記内燃機関 （1 0 0 ) の振動の強度に応じた第 1の値を算出するステップと、 前記検出された波形と前記内燃機闋 （1 0 0 ) の振動の波形の基準として予め 定められた波形モデルとを比較した結果に基づいて、 前記検出された波形と前記 波形モデルとの差に応じた第 2の値を算出するステップと、
前記第 1の値と予め定められた第 1の判定値とを比較した結果および前記第 2 の値と予め定められた第 2の判定値とを比較した結果に基づいて前記内燃機関 ( 1 0 0 ) にノッキングが発生したか否かを判定するステップと、
予め定められた数だけ連続した複数の点火サイクルにおいて算出された第 1の 値のうち、.前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が第 1の数以上である場合に前 記第 1の判定値を補正するステップと、
前記第 2の値が予め定められた条件を満たす複数の点火サイクルにおいて算出 された第 1の値のうち、 前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が第 2の数以上で ある場合に前記第 1の判定値を補正するステップとを含む、 内燃機関のノッキン グ判定方法。
8 . 前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が前記第 1の数以上である場合に前 記第 1の判定 を補正するステップは、 前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が 前記第 2の数以上である場合に前記第 1の判定値を補正するステップよりも大き い補正量で前記第 1の判定値を補正するステップを含む、 請求の範囲第 7項に記 载の内燃機関のノッキング判定方法。
9 . 前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が前記第 1の数以上である場合に前 記第 1の判定値を補正するステップは、 前記予め定められた数だけ連続した複数 の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 前記第 1の判定 以上の第 1の値の数が多いほど、 より大きい補正量で前記第 1の判定値を補正するステッ プを含む、 請求の範囲第 7項に記載の内燃機関のノッキング判定方法。
1 0 . 前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が前記第 2の数以上である場合に 前記第 1の判定値を補正するステップは、 前記第 2の値が前記条件を満たす複数 の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が前記第 2の数以上である場合であって、 かつ前記予め定められた数 だけ連続した複数の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 前記第 1 の判定値以上の第 1の値の数が前記第 1の数未満である場合に、 前記第 1の判定 値を補正するステップを含む、 請求の範囲第 7項に記載の内燃機関のノッキング 判定方法。
1 1 . 前記ノッキング判定方法は、
複数の点火サイクルにおいて検出された振動の強度のうち、 前記内燃機関 （1 0 0 ) の振動の強度に基づいて算出される第 3の判定値よりも大きい強度の割合 が予め定められた割合より多い場合に前記第 1の判定値を補正するステップと、 複数の点火サイクルにおいて検出された振動の強度のうち、 前記第 3の判定値 よりも大きい強度の割合が前記予め定められた割合より小さい場合であって、 か つ前記内燃機関 （1 0 0 ) にノッキングが発生したと判断される場合に、 前記第 1の判定値を補正するステップとをさらに含み、
前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が前記第 1の数以上である場合に前記第 1の判定値を補正するステップは、 前記予め定められた数の連続した複数の点火 サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 前記第 1の判定値以上の第 1の値 の数が前記第 1の数以上である場合であって、 かつ複数の点火サイクルにおいて 検出された振動の強度のうち、 前記第 3の判定値よりも大きい強度の割合が予め 定められた割合より小さい場合に、 前記第 1の判定値を補正するステップを含む、 請求の範囲第 7項に記載の内燃機関のノッキング判定方法。
1 2 . 前記第 2の値は、 前記検出された波形と前記波形モデルとの差が小さい ほどより大きくなるように算出され、
前記条件は、 予め定められた値以上であるという条件である、 請求の範囲第 7 項に記載の内燃機関のノッキング判定方法。
1 3 . 内燃機関のノッキング判定装置であって、
予め定められたクランク角の間隔において、 前記内燃機関 （1 0 0 ) の振動の 強度を検出するための手段 （3 0 0 ) と、 前記内燃機関 （100) の振動の強度に基づいて、 前記内燃機関 （100) の 振動の波形を検出するための手段 （200) と、
前記内燃機関 （100) の振動の強度に応じた第 1の値を算出するための手段 (200) と、
前記検出された波形と前記内燃機関 （100) の振動の波形の基準として予め 定められた波形モデルとを比較した結果に基づいて、 前記検出された波形と前記 波形モデルとの差に応じた第 2の値を算出するための手段 （200) と、 前記第 1の値と予め定められた第 1の判定値とを比較した結果および前記第 2 の値と予め定められた第 2の判定値とを比較した結果に基づいて前記内燃機関 (100) にノッキングが発生したか否かを判定するための手段 （200) と、 予め定められた数だけ連続した複数の点火サイクルにおいて算出された第 1の 値のうち、 前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が第 1の数以上である場合に前 記第 1の判定値を補正するための第 1の補正手段 （200) と、
前記第 2の値が予め定められた条件を満たす複数の点火サイクルにおいて算出 された第 1の値のうち、 前記第 1の判定ィ直以上の第 1の値の数が第 2の数以上で ある場合に前記第 1の判定値を補正するための第 2の補正手段 （200) とを含 む、 内燃機関のノッキング判定装置。
14. 前記第 1の補正手段 （200) は、 前記第 2の補正手段 （200) より も大きい補正量で前記第 1の判定値を捕正するための手段を含む、 請求の範囲第 13項に記載の内燃機関のノッキング判定装置。
15. 前記第 1の補正手段 （200) は、 前記予め定められた数だけ連続した 複数の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 前記第 1の判定値以上 の第 1の値の数が多いほど、 より大きい補正量で前記第 1の判定値を補正するた めの手段を含む、 請求の範囲第 13項に記載の内燃機関のノッキング判定装置。
16. 前記第 2の補正手段 （200) は、 前記第 2の値が前記条件を満たす複 数の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 前記第 1の判定値以上の 第 1の値の数が前記第 2の数以上である場合であって、 かつ前記予め定められた 数だけ連続した複数の点火サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 前記第 1の判定値以上の第 1の値の数が前記第 1の数未満である場合に、 前記第 1の判 定値を補正するための手段を含む、 請求の範囲第 1 3項に記載の内燃機関のノッ キング判定装置。
1 7 . 前記ノッキング判定装置は、
複数の点火サイクルにおいて検出された振動の強度のうち、 前記内燃機関 （1 0 0 ) の振動の強度に基づいて算出される第 3の判定 よりも大きい強度の割合 が予め定められた割合より大きい場合に前記第 1の判定値を補正するための第 3 の補正手段 （2 0 0 ) と、
複数の点火サイクルにおいて検出された振動の強度のうち、 前記第 3の判定値 よりも大きい強度の割合が予め定められた割合より小さ 、場合であって、 かつ前 記内燃機関 （1 0 0 ) にノッキングが発生したと判断される場合に、 前記第 1の 判定値を補正するための第 4の補正手段 （2 0 0 ) とをさらに含み、
前記第 1の補正手段 （2 0 0 ) は、 予め定められた数だけ連続した複数の点火 サイクルにおいて算出された第 1の値のうち、 前記第 1の判定値以上の第 1の値 の数が前記第 1の数以上である場合であって、 かつ複数の点火サイクルにおいて 検出された振動の強度のうち、 前記第 3の判定値よりも大きい強度の割合が前記 予め定められた割合より小さい場合に、 前記第 1の判定値を捕正するための手段 を含む、 請求の範囲第 1 3項に記載の内燃機関のノッキング判定装置。
1 8 . 前記第 2の値は、 前記検出された波形と前記波形モデルとの差が小さい ほどより大きくなるように算出され、
前記条件は、 予め定められた値以上であるという条件である、 請求の範囲第 1 3項に記載の内燃機関のノッキング判定装置。
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