JP2002188504A - 内燃機関のノッキング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ノックセンサを通じて検出される振動の強度分
布が正規分布となることに基づいてノッキング判定を行
う場合であれ、その信号強度の変化に拘らず、機関出力
維持のための適切な制御を行う。 【解決手段】内燃機関に発生する振動の強度をノックセ
ンサの検出信号（ノック信号）を通じて検出し（Ｓ１
０）、その対数変換値についての予め推定される正規分
布に基づいてノック判定レベルを設定し（Ｓ７０）、こ
のノック判定レベルに基づきノッキングの発生の有無を
判定する（Ｓ８０）。対数変換値が入力回路のダイナミ
ックレンジから強度が小さい側に外れるときには、同ダ
イナミックレンジの下限値の検出頻度に応じて標準偏差
を過大更新し、中央値を過小更新する（Ｓ４０，Ｓ５
０）。対数変換値が強度が大きい側に外れるときには、
上限値の検出頻度に応じて異常判定し（Ｓ９０）、内燃
機関の点火時期の進角側への制御を禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のノッキ
ングの発生を判定して、例えば点火時期制御や空燃比制
御等、その必要とされる制御を行う内燃機関のノッキン
グ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関では一般に、ノッキングが生じ
ていると判定されるときには点火時期を遅角させ、これ
とは逆にノッキングが生じていないと判断されるときに
は点火時期を徐々に進角させて点火時期を最適化する点
火時期制御が行われている。

【０００３】そして従来、こうした内燃機関のノッキン
グの発生を判定する手法として、例えば特開平３−１２
１２６９号公報に記載された以下の手法が知られてい
る。すなわちここでは、ノックセンサを通じて検出され
る振動の強度分布（正確にはその対数変換値）が正規分
布となることを前提に、その確率分布から求まる標準偏
差や中央値に基づいてノック判定レベルを設定し、この
設定したノック判定レベルによってノッキングの発生を
判定する。

【０００４】具体的には、図８に示されるように、先ず
初期値として標準偏差ＳＧＭ及び中央値Ｖｍが規定され
た正規分布のそれら標準偏差ＳＧＭ及び中央値Ｖｍをそ
のときどきのノック信号（信号強度）ＫＣＳの対数変換
値ｌＶｐｋに基づき更新する。

【０００５】すなわち、標準偏差ＳＧＭについてはこれ
を、対数変換値ｌＶｐｋが「（中央値Ｖｍ−標準偏差Ｓ
ＧＭ）＜対数変換値ｌＶｐｋ＜中央値Ｖｍ」といった範
囲（図８中の範囲Ａ）にあるときには、 標準偏差ＳＧＭ ＝ 前回設定された標準偏差ＳＧＭ’− ２α …（１） といったように更新し、これとは逆に、対数変換値ｌＶ
ｐｋが上記範囲Ａ以外の範囲にあるときには（図８中の
範囲Ｂ）、 標準偏差ＳＧＭ ＝ 前回設定された標準偏差ＳＧＭ’＋ α …（２） といったように更新する。一方、中央値Ｖｍについては
これを、対数変換値ｌＶｐｋが「中央値Ｖｍ＜対数変換
値ｌＶｐｋ」といった範囲にあるときには、 中央値Ｖｍ ＝ 前回設定された中央値Ｖｍ’ ＋ β …（３） といったように更新し、これとは逆に、対数変換値ｌＶ
ｐｋが「中央値Ｖｍ≧対数変換値ｌＶｐｋ」といった範
囲にあるときには、 中央値Ｖｍ ＝ 前回設定された中央値Ｖｍ’ − β …（４） といったように更新する。

【０００６】このように、標準偏差ＳＧＭ及び中央値Ｖ
ｍを更新することで、これら標準偏差ＳＧＭ及び中央値
Ｖｍによって定まる正規分布が、そのときどきにおける
対数変換値ｌＶｐｋの分布に応じた正規分布に収束する
ようになる。

【０００７】そして、上記標準偏差ＳＧＭ及び中央値Ｖ
ｍに基づいてノック判定レベルＶｋｄを設定し、このノ
ック判定レベルＶｋｄよりも上記対数変換値ｌＶｐｋが
大きくなったことを条件にノッキングの発生を判定す
る。

【０００８】このようなかたちでノッキング発生の判定
を行うことで、そのときどきのノック信号ＫＣＳの対数
変換値ｌＶｐｋの強度分布に応じたより精度の高いノッ
キングの判定が可能となる。そして、このようなノッキ
ング判定結果に基づいて上記点火時期制御等を行うこと
で適正な機関出力が維持されるようになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうしたノ
ッキング判定では上述のように、ノックセンサを通じて
検出される振動、すなわちノック信号ＫＣＳの対数変換
値ｌＶｐｋの強度分布が、これを入力し処理する回路に
よって定まるダイナミックレンジに全て収まる正規分布
となっていることが大前提となっている。すなわち、上
記ノック信号ＫＣＳの特性は図９に示されるように、そ
の検出される振動の強度に応じたほぼリニアな特性とな
るが、そのうち実際に上記ノッキングの判定、あるいは
ノック判定レベルの設定に用いられるのは、振動強度Ｗ
１〜Ｗ２の範囲に対応した値（対数変換値ｌＶｐｋにつ
いての下限値Ｖｍｎから上限値Ｖｍｘまでの値）であ
る。そして従来は、これを入力し処理する回路のダイナ
ミックレンジがこの振動強度Ｗ１〜Ｗ２の範囲に一致
し、上記ノック信号ＫＣＳの対数変換値ｌＶｐｋが必ず
これら下限値Ｖｍｎから上限値Ｖｍｘまでの値をとるも
のとしている。

【００１０】このため、例えば内燃機関の個体差や経時
変化等によってノック信号ＫＣＳの強度が変化し、その
値が上記ダイナミックレンジから外れるようになると、
その対数変換値ｌＶｐｋの強度分布が上記想定された正
規分布から外れ、適正なノッキング判定を行うことがで
きなくなる。

【００１１】例えば、図１０に例示するように、ノック
センサやその設置環境の経時変化等によって信号強度が
小さくなり、その振動検出値が上記下限値Ｖｍｎよりも
小さくなる場合には、その外れる範囲Ｃの検出値が用い
られなくなる分だけ、標準偏差ＳＧＭが小さな値に更新
されるとともに、中央値Ｖｍが対数変換値ｌＶｐｋが大
きくなる側に更新されるようになる。

【００１２】この場合、特に標準偏差ＳＧＭは急激に小
さな値となるため、それに基づいて設定される上記ノッ
ク判定レベルＶｋｄも小さな値となり、通常の振動レベ
ルの信号までノッキングによるものと誤判定されるよう
になる。そして、このようなノッキング判定に基づいて
上記点火時期制御が行われる場合には、点火時期の過度
な遅角による機関トルクの減少を招くようになる。

【００１３】一方、図１１に示すように、ノックセンサ
の信号強度が大きくなり、その振動検出値が上記上限値
Ｖｍｘよりも大きくなる場合には、通常の振動レベルの
信号とノッキング発生時の信号との区別がつかなくな
る。すなわち、これを入力し処理する回路にとっては、
一律「対数変換値ｌＶｐｋ＝上限値Ｖｍｘ」として認識
されるようになる。結局この場合には、この対数変換値
ｌＶｐｋに基づくノッキング発生の判定すらできなくな
って、上記点火時期制御等も困難となる。

【００１４】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、ノックセンサを通じて検出
される振動の強度分布が所定の分布となることに基づい
てノッキング判定を行う場合であれ、その信号強度の変
化に拘らず、機関出力維持のための適切な制御を行うこ
とのできる内燃機関のノッキング制御装置を提供するこ
とにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。先
ず、請求項１に記載の発明は、内燃機関に発生する振動
をノックセンサで検出するとともに、この検出される振
動の強度分布に基づいてノック判定レベルを設定し、前
記検出される振動の強度とこの設定したノック判定レベ
ルとの比較に基づきノッキングの発生の有無を判定して
その必要とされる機関制御を行う内燃機関のノッキング
制御装置において、前記検出される振動の強度が前記強
度分布についての予め推定される分布から外れるとき、
その旨を検出してフェイルセーフ処理を行う手段を備え
ることをその要旨とする。

【００１６】上記構成によれば、ノックセンサを通じて
検出される振動の強度が、内燃機関の個体差や経時変化
等に起因してその強度分布についての予め推定される分
布から外れる場合、すなわち同検出される振動の強度が
これを入力、処理する回路のダイナミックレンジから外
れる場合であれ、これに伴う不適正なノッキング判定の
実行や、これによる誤判定、更にはこの誤判定に基づく
不適正な機関制御の実行等をフェイルセーフ処理を通じ
て回避することができるようになる。

【００１７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の内燃機関のノッキング制御装置において、前記フェ
イルセーフ処理を行う手段は、前記検出される振動の強
度が前記強度分布についての予め推定される分布から強
度の小さい側に外れることを検出して前記ノック判定レ
ベルを修正するものであることをその要旨とする。

【００１８】上記構成によれば、検出される振動の強度
が上記ダイナミックレンジから強度の小さい側に外れ、
これに伴ってノック判定レベルが不適正な値に設定され
ることを抑制することができるようになる。すなわち、
このノック判定レベルに基づくノッキング判定精度の低
下を抑制することができるようになる。

【００１９】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載の内燃機関のノッキング制御装置において、前記強度
分布についての予め推定される分布が正規分布であり、
前記ノック判定レベルの修正が、前記検出される振動強
度の対数変換値が同分布から強度の小さい側に外れる頻
度に応じた標準偏差の過大更新によって行われることを
その要旨とする。

【００２０】また、請求項４記載の発明は、請求項２記
載の内燃機関のノッキング制御装置において、前記強度
分布についての予め推定される分布が正規分布であり、
前記ノック判定レベルの修正が、前記検出される振動強
度の対数変換値が同分布から強度の小さい側に外れる頻
度に応じた標準偏差の過大更新及び中央値の過小更新に
よって行われることをその要旨とする。

【００２１】これら各構成によれば、ノックセンサを通
じて検出される振動の強度分布が正規分布となることに
基づいてノック判定を行う場合であれ、その信号強度が
同分布から強度の小さい側に外れる場合の適切な機関出
力の維持が可能となる。

【００２２】特に、請求項３記載の発明の構成によれ
ば、検出される振動強度の対数変換値が正規分布から小
さい側に外れる頻度に応じて上記標準偏差が過大更新さ
れるため、標準偏差が急激に小さな値になることを抑制
することができ、ノック判定レベルを好適に修正するこ
とができるようになる。従って、ノッキング判定精度の
低下についてもこれを好適に抑制することができるよう
になる。

【００２３】一方、請求項４記載の発明の構成によれ
ば、標準偏差が急激に小さな値になること及び中央値が
大きな値に更新されることを、それぞれ上記振動強度の
対数変換値が正規分布から小さい側に外れる頻度に応じ
たかたちで抑制することができるようになる。このた
め、標準偏差の過大更新のみが行われる場合と比較して
上記ノック判定レベルをより好適に修正することができ
るようになり、ひいてはノッキング判定精度の低下をよ
り好適に抑制することができるようになる。

【００２４】また、請求項５記載の発明は、請求項１記
載の内燃機関のノッキング制御装置において、前記フェ
イルセーフ処理を行う手段は、前記検出される振動の強
度が前記強度分布についての予め推定される分布から強
度の大きい側に外れることを検出して前記ノッキングの
発生にかかる判定を禁止するものであることをその要旨
とする。

【００２５】上記構成によれば、検出される振動の強度
が上記ダイナミックレンジから強度の大きい側に外れ、
ノッキング発生の判定ができなくなる場合であれ、ノッ
キング判定を禁止してその誤判定を防止することがで
き、ノッキング判定の精度の低下を抑制することができ
るようになる。

【００２６】また、請求項６記載の発明は、請求項５記
載の内燃機関のノッキング制御装置において、前記強度
分布についての予め推定される分布が正規分布であり、
前記検出される振動強度の対数変換値が同分布から強度
の大きい側に外れる頻度に応じて当該内燃機関の点火時
期の進角側への制御を規制する手段を更に備えることを
その要旨とする。

【００２７】内燃機関では通常、ノッキング判定の判定
結果に基づいて点火時期が制御されることで適切な機関
出力に維持される。このため、ノッキング判定が禁止さ
れる場合には、こうした点火時期制御が行えなくなる。
この点、上記構成によれば、検出される振動強度の対数
変換値がその推定される正規分布から強度の大きい側に
外れる場合であっても、その外れる頻度に応じて上記点
火時期制御における進角側への制御が規制されるように
なる。これにより、ノッキングの判定が禁止されている
場合であっても、機関出力を適正に維持することができ
るようになる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる内燃機関の
ノッキング制御装置の一実施の形態について説明する。

【００２９】図１は本実施の形態にかかるノッキング制
御装置が適用される多気筒（例えば４気筒、同図１では
１気筒のみ図示している）内燃機関の概略構成を示して
いる。なお、本実施の形態では、この内燃機関として、
吸気通路内にて燃料を噴射するとともに、この噴射燃料
と吸入空気とからなる混合気が燃焼室に吸入される構造
のものを想定している。

【００３０】同図１に示すように、内燃機関１０にあっ
て、その燃焼室１２の近傍には、同内燃機関１０に生じ
る振動の強度に応じたノック信号ＫＣＳを出力するノッ
クセンサ２１が設けられている。また、クランクシャフ
ト１３の近傍には、その回転速度（機関回転速度）に応
じた回転速度信号ＮＥを出力する回転速度センサ２２が
設けられている。一方、吸気通路１１に設けられたサー
ジタンク１４には、同タンク１４内における吸入空気の
圧力に応じた吸気圧信号ＰＭを出力する吸気圧センサ２
３が設けられている。そして、上記クランクシャフト１
３と連結駆動されるカムシャフト１５の近傍には、所定
のカム角（ここでは圧縮上死点に対応するカム角）に対
応して適宜のパルス信号（カム角信号）ＣＡを出力する
カム角センサ２４が設けられている。

【００３１】また、内燃機関１０には、燃焼室１２内に
吸入された混合気に点火させるための点火プラグ１６が
設けられている。この点火プラグ１６には、点火コイル
１７及びイグナイタ１８が電気的に接続されている。

【００３２】そして、本実施の形態にかかるノッキング
制御装置には、例えばマイクロコンピュータ等からなる
電子制御装置３０が設けられており、この電子制御装置
３０には、その内部に設けられた入力回路３０ａを介し
て上記各センサ２１，２２，２３，２４から出力される
各検出信号ＫＣＳ，ＮＥ，ＰＭ，ＣＡがそれぞれ取り込
まれている。

【００３３】この電子制御装置３０は、上記燃焼室１２
に導入された混合気に点火する点火時期（上記圧縮上死
点からの遅角量）を上記回転速度信号ＮＥや吸気圧信号
ＰＭに基づいて演算している。また、この電子制御装置
３０は、上記ノックセンサ２１にて検出されるノック信
号ＫＣＳに基づいて内燃機関１０におけるノッキングの
発生を判定し、その判定結果に基づいて上記点火時期を
調整している。

【００３４】そして、電子制御装置３０は、こうして演
算・調整された点火時期を指示する信号（点火信号）を
イグナイタ１８に出力する。イグナイタ１８は、こうし
て入力される点火信号に基づき上記点火コイル１７を駆
動して、点火プラグ１６に点火動作を行わせる装置であ
る。これにより、燃焼室１２内に吸入された混合気が上
記演算された点火時期にて着火され、爆発・燃焼される
ことで、適正な機関出力が維持されるようになってい
る。

【００３５】また、本実施の形態にかかるノッキング制
御装置にあっても、前述のように、ノックセンサ２１を
通じて検出される振動の強度分布（正確にはその対数変
換値）が正規分布となることを前提に、その確率分布か
ら求まる標準偏差や中央値に基づいてノック判定レベル
を設定し、この設定したノック判定レベルによってノッ
キングの発生を判定する。すなわち、上記ノック信号Ｋ
ＣＳの対数変換値ｌＶｐｋに基づいてその予め推定され
る正規分布の標準偏差ＳＧＭ及び中央値Ｖｍを先の関係
式（１）〜（４）のごとく更新するとともに、これら標
準偏差ＳＧＭ及び中央値Ｖｍに基づきノック判定レベル
Ｖｋｄを設定し、このノック判定レベルＶｋｄに基づい
てノッキングの発生を判定する。

【００３６】加えて、本実施の形態のノッキング制御装
置では、上記対数変換値ｌＶｐｋが上記入力回路３０ａ
のダイナミックレンジ（下限値Ｖｍｎ〜上限値Ｖｍｘ）
から外れる場合には、その旨を同下限値Ｖｍｎの検出頻
度Ｃｍｎ又は上限値Ｖｍｘの検出頻度Ｃｍｘに基づいて
検出し、・対数変換値ｌＶｐｋが下限値Ｖｍｎよりも強
度が小さい側に外れる場合には、上記検出頻度Ｃｍｎに
応じて標準偏差ＳＧＭについてはこれを過大更新すると
ともに、中央値Ｖｍについてはこれを過小更新し、これ
によりノック判定レベルＶｋｄを上方修正する。・一
方、対数変換値ｌＶｐｋが前記上限値Ｖｍｘよりも強度
が大きい側に外れる場合には、上記検出頻度Ｃｍｘに応
じてノッキング判定に基づく点火時期の進角側への制御
を禁止する。といったフェイルセーフ処理を行うように
している。

【００３７】なお、上記各検出頻度Ｃｍｎ，Ｃｍｘは、
上記電子制御装置３０に記憶されている。具体的には、
電子制御装置３０は、所定サンプリング回数（例えば１
０回）中において上記下限値Ｖｍｎが検出された回数
と、上記上限値Ｖｍｘが検出された回数とをそれぞれカ
ウントしており、上記各検出頻度Ｃｍｎ，Ｃｍｘを「検
出頻度Ｃｍｎ＝下限値Ｖｍｎの検出回数／所定サンプリ
ング回数」、及び「検出頻度Ｃｍｘ＝上限値Ｖｍｘの検
出回数／所定サンプリング回数」といった関係式により
それぞれ算出し、記憶している。

【００３８】こうしたフェイルセーフ処理を行うこと
で、ノックセンサ２１を通じて検出されるノック信号Ｋ
ＣＳが内燃機関１０の個体差や経時変化等によって変化
して上記入力回路３０ａのダイナミックレンジから外れ
る場合であれ、これに伴う不適正なノッキング判定の実
行や、これによる誤判定、更にはこの誤判定に基づく不
適正な機関制御の実行等が回避されるようになる。

【００３９】以下、こうしたノッキングを判定する際の
処理手順について、図２，図３，図５に示すフローチャ
ートを参照して説明する。なお、この処理は、例えば所
定カム角毎の割り込み処理として上記電子制御装置３０
により実行される。

【００４０】図２に示すように、この処理においては先
ず、上記ノックセンサ２１を通じてノック信号ＫＣＳが
読み込まれる（ステップＳ１０）。具体的には、予め実
験等により求められたノッキングが生じうる所定期間に
おいて、ノックセンサ２１の出力信号のピーク値が保持
され、このピーク値がノック信号ＫＣＳとして読み込ま
れる。

【００４１】その後、このノック信号ＫＣＳが、 対数変換値ｌＶｐｋ＝Ａ×ｌｏｇ（ノック信号ＫＣＳ／
ａ） といった関係式により、対数変換される（ステップＳ２
０）。なお、上記係数「Ａ」及び「ａ」は共に任意の定
数（例えば、Ａ＝６４／ｌｏｇ（４），ａ＝４）であ
る。また、この対数変換は、通常の関数演算により行う
構成としてもよいが、マップ値を直線補間などするマッ
プ演算にて行う構成とすることで、その実現もより容易
となる。

【００４２】そしてその後、以下に記載する処理（ステ
ップＳ３０〜Ｓ５０）を通じて、この対数変換値ｌＶｐ
ｋに基づく標準偏差ＳＧＭや中央値Ｖｍの更新が行われ
る。ここで、上記ノック信号ＫＣＳには内燃機関１０に
おける燃焼による振動とは関係のない機械振動、すなわ
ちノイズ成分が含まれている。そして、このノイズ成分
である機械振動成分は機関稼働状態に応じて変化するた
め、全ての機関稼働状態においてノック信号ＫＣＳの対
数変換値ｌＶｐｋに基づく上記標準偏差ＳＧＭ及び中央
値Ｖｍの更新を実行すると、これら標準偏差ＳＧＭ及び
中央値Ｖｍに上記機械振動成分の変動までもが反映され
るようになる。すなわちこの場合には、これら標準偏差
ＳＧＭ及び中央値Ｖｍに基づき設定されるノック判定レ
ベルも変化するようになり、ノッキングの発生を判定す
る上では好ましくない。

【００４３】このため、本実施の形態においては、ノッ
ク信号ＫＣＳに含まれるこうした機械振動成分が比較的
少ないときを内燃機関１０の安定稼働状態とし、同内燃
機関１０がこうした安定稼働状態にあるときにのみ上記
標準偏差ＳＧＭの更新を行うようにしている。

【００４４】なお、内燃機関１０が安定稼働状態にない
ときにあっても、中央値Ｖｍの更新についてはこれを許
可するようにしたのは、以下の理由による。上記機械振
動成分の影響を小さくする上では、内燃機関１０が安定
稼働状態にないとき上記標準偏差ＳＧＭ及び中央値Ｖｍ
の更新を共に禁止する、すなわち上記正規分布の更新自
体を禁止することが一般には有効と考えられる。しかし
ながら、こうした構成では、正規分布の更新が禁止され
ている期間、同正規分布と実際の対数変換値ｌＶｐｋに
よる強度分布とが徐々にずれ、更新が再開されたときの
追従性が低下するようになる。このため、こうした追従
性の観点から見た場合には、上記機械振動成分の影響が
大きいときであっても、上記正規分布の更新を行い続け
ることが望ましい。

【００４５】一方、上記ノック信号ＫＣＳ自体は、常に
この機械振動成分の分だけ大きな値となる。従って、こ
うしたノック信号ＫＣＳの対数変換値ｌＶｐｋに基づい
て例えば上記標準偏差ＳＧＭのみを更新し続けた場合に
は、この対数変換値ｌＶｐｋが「中央値Ｖｍ＜対数変換
値ｌＶｐｋ」といった範囲の値になることが多くなる。
すなわち、標準偏差ＳＧＭが前記関係式（２）に基づき
更新されることが多くなる。その結果、標準偏差ＳＧＭ
が急激に大きな値になり、これに伴ってノック判定レベ
ルも急激に変化するようになる。他方、上記対数変換値
ｌＶｐｋに基づいて中央値Ｖｍのみを更新した場合に
は、同中央値Ｖｍが大きな値になるとはいえ、このとき
のノック判定レベルは上述した標準偏差ＳＧＭによる変
化ほど急激には変化しない。本実施の形態にあっては、
こうした理由により、内燃機関１０が安定稼働状態にな
いときであっても、中央値Ｖｍの更新のみはこれを選択
的に許可するようにしている。

【００４６】以下、こうした標準偏差ＳＧＭや中央値Ｖ
ｍを更新する処理について、具体的に説明する。この処
理では先ず、 ・回転速度センサ２２を通じて検出される機関回転速度
が所定範囲内である。 ・吸気圧センサ２３を通じて検出される吸入空気の圧力
が所定圧力以下である。 ・同吸入空気の圧力の所定時間当たりの変化量が所定量
以下である。 といった各条件が全て満たされるか否かに基づいて、内
燃機関１０が安定稼働状態にあるか否かが判断される
（ステップＳ３０）。

【００４７】そして、内燃機関１０が安定稼働状態であ
ると判断される場合には（ステップＳ３０；ＹＥＳ）、
その後、上記対数変換値ｌＶｐｋに基づいて標準偏差Ｓ
ＧＭ及び中央値Ｖｍの更新（ステップＳ４０及びステッ
プＳ５０）が行われる。

【００４８】一方、安定稼働状態ではないと判断される
場合には（ステップＳ３０；ＮＯ）、標準偏差ＳＧＭの
更新を禁止し（ステップＳ４０の処理をジャンプし）、
上記対数変換値ｌＶｐｋに基づく中央値Ｖｍの更新（ス
テップＳ５０）のみが行われる。

【００４９】上記標準偏差ＳＧＭの更新は、以下の処理
を通じて行われる。図３に示されるように、この処理で
は先ず、このときの対数変換値ｌＶｐｋが「（中央値Ｖ
ｍ−標準偏差ＳＧＭ）＜対数変換値ｌＶｐｋ＜中央値Ｖ
ｍ」といった範囲にあるか否かが判断される（ステップ
Ｓ４１）。そして、同範囲にあると判断される場合には
（ステップＳ４１；ＹＥＳ）、前記関係式（１）に基づ
いて標準偏差ＳＧＭが更新される（ステップＳ４２）。

【００５０】一方、上記範囲以外の範囲にあると判断さ
れる場合には（ステップＳ４１；ＮＯ）、対数変換値ｌ
Ｖｐｋが「（中央値Ｖｍ−標準偏差ＳＧＭ）＞対数変換
値ｌＶｐｋ」といった範囲にあるか否かが判断される
（ステップＳ４３）。

【００５１】そして、同範囲以外の範囲にあると判断さ
れる場合には（ステップＳ４３；ＮＯ）、前記関係式
（２）に基づいて標準偏差ＳＧＭが更新される（ステッ
プＳ４４）。これとは逆に、上記範囲にあると判断され
る場合には（ステップＳ４３；ＹＥＳ）、補正係数Ｋ１
が算出された後（ステップＳ４５）、 標準偏差ＳＧＭ ＝ 前回設定された標準偏差ＳＧＭ’ ＋ 補正係数Ｋ１ × α …（５） といった関係式（５）に基づいて標準偏差ＳＧＭが更新
される（ステップＳ４６）。なお、上記係数「α」は、
対数変換値ｌＶｐｋと中央値Ｖｍとの偏差に基づき算出
される値（例えば、対数変換値ｌＶｐｋと中央値Ｖｍと
の差を３２で割った値）が用いられる。また、上記電子
制御装置３０には、上記検出頻度Ｃｍｎに基づいて補正
係数Ｋ１を算出するためのマップ（マップＡ）が予め記
憶されている。

【００５２】ここで、正規分布にあっては、中央値Ｖｍ
に近い値ほど、その検出頻度が高くなる傾向がある。こ
のため、ノック信号ＫＣＳの対数変換値ｌＶｐｋが小さ
い値に変化することで上記推定される正規分布が強度の
小さい側に変化する場合には、その変化度合が大きいほ
ど、すなわち上記下限値Ｖｍｎが中央値Ｖｍに近づくほ
ど同下限値Ｖｍｎの検出頻度Ｃｍｎが大きな値になる。

【００５３】上記マップＡはこうした傾向に基づき図４
に例示する態様で設定されており、このマップＡに基づ
いて上記補正係数Ｋ１は、上記検出頻度Ｃｍｎが小さな
値であるときには「１」に設定され、上記検出頻度Ｃｍ
ｎが大きな値になるほど指数関数的に「大きな値」にな
るように設定されている。

【００５４】このため、上記関係式（５）に基づく標準
偏差ＳＧＭの更新において、対数変換値ｌＶｐｋが変化
していない、若しくはさほど変化していない場合には、
マップＡに基づき補正係数Ｋ１が「１」に設定される。
すなわちこのときには、同関係式（５）と前記関係式
（２）とが等価になり、標準偏差ＳＧＭは大きくなる側
に更新されるとはいえ、これが過大更新されることはな
い。その一方、同更新において、対数変換値ｌＶｐｋが
比較的大きく変化している場合には、その変化度合に応
じたかたちで補正係数Ｋ１がマップＡに基づいて「大き
な値」に設定される。そしてこのときには、標準偏差Ｓ
ＧＭも大きな値に過大更新されるようになる。これによ
り、上記標準偏差ＳＧＭが急激に小さな値に更新される
ことが、上記対数変換値ｌＶｐｋの変化度合に応じたか
たちで抑制されるようになる。

【００５５】こうして標準偏差ＳＧＭが、上記対数変換
値ｌＶｐｋに基づく判断を通じて、上記各態様（ステッ
プＳ４２，Ｓ４４，Ｓ４６）で更新された後、本処理が
一旦終了される。

【００５６】一方、上記中央値Ｖｍの更新は、以下の処
理を通じて行われる。図５に示されるように、この処理
では先ず、このときの対数変換値ｌＶｐｋが「中央値Ｖ
ｍ＜対数変換値ｌＶｐｋ」といった範囲にあるか否かが
判断される（ステップＳ５１）。そして、同範囲にある
と判断される場合には（ステップＳ５１；ＹＥＳ）、前
記関係式（３）に基づいて中央値Ｖｍが更新される（ス
テップＳ５２）。

【００５７】これとは逆に、対数変換値ｌＶｐｋが「中
央値Ｖｍ≧対数変換値ｌＶｐｋ」といった範囲にあると
判断される場合には（ステップＳ５１；ＮＯ）、補正係
数Ｋ２が算出された後（ステップＳ５３）、 中央値Ｖｍ ＝ 前回設定された中央値Ｖｍ’ − 補正係数Ｋ２ × β …（６） といった関係式（６）に基づいて中央値Ｖｍが更新され
る（ステップＳ５４）。なお、上記係数「β」について
も上記係数「α」と同様に、対数変換値ｌＶｐｋと中央
値Ｖｍとの偏差に基づき算出される値（例えば、対数変
換値ｌＶｐｋと中央値Ｖｍとの差を４で割った値）が用
いられる。また、上記電子制御装置３０には、上記検出
頻度Ｃｍｎに基づいて補正係数Ｋ２を算出するためのマ
ップ（マップＢ）が予め記憶されている。

【００５８】このマップＢについても、上述した正規分
布の傾向に基づき図６に例示する態様で設定されてお
り、同マップＢに基づいて上記補正係数Ｋ２は、上記検
出頻度Ｃｍｎが小さな値であるときには「１」に設定さ
れ、上記検出頻度Ｃｍｎが大きな値になるほど指数関数
的に「大きな値」になるように設定されている。

【００５９】このため、上記関係式（６）に基づく中央
値Ｖｍの更新において、対数変換値ｌＶｐｋが変化して
いない、若しくはさほど変化していない場合には、マッ
プＢに基づき補正係数Ｋ２が「１」に設定される。すな
わちこのとき、中央値Ｖｍは小さくなる側に更新される
とはいえ、これが過大更新されることはない。その一
方、同更新において、対数変換値ｌＶｐｋが比較的大き
く変化した場合には、その変化度合に応じたかたちで補
正係数Ｋ２がマップＢに基づいて「大きな値」に設定さ
れる。そしてこのときには、中央値Ｖｍが小さくなる側
に、すなわち過小に更新されるようになる。これによ
り、上記中央値Ｖｍが大きな値に更新されることが、上
記対数変換値ｌＶｐｋの変化度合に応じたかたちで抑制
されるようになる。

【００６０】こうして中央値Ｖｍが、上記対数変換値ｌ
Ｖｐｋに基づく判断を通じて、上記各態様（ステップＳ
５２，Ｓ５４）で更新された後、本処理が一旦終了され
る。本実施の形態にかかるノッキング判定処理にあって
は、こうしたかたちで標準偏差ＳＧＭや中央値Ｖｍを更
新した後、それら更新した標準偏差ＳＧＭや中央値Ｖｍ
により規定される正規分布に基づいてノック判定レベル
Ｖｋｄの設定が行われる。

【００６１】すなわち先ず、上記標準偏差ＳＧＭ及び中
央値Ｖｍにより規定される正規分布についてのｕ値が設
定される（図２のステップＳ６０）。なお、このｕ値
は、上記回転速度センサ２２により検出される機関回転
速度、及び吸気圧センサ２３により検出される吸入空気
圧に基づいて「０〜３」の範囲で設定され、基本的に
は、上記燃焼室１２内における混合気の燃焼圧力が高い
ときほど大きな値が設定されるようになっている。

【００６２】そしてその後、ノック判定レベルＶｋｄ
が、このｕ値、上記標準偏差ＳＧＭ、及び中央値Ｖｍに
基づいて、 ノック判定レベルＶｋｄ ＝ 中央値Ｖｍ＋ ｕ値 ×
標準偏差ＳＧＭ × ｋ といった関係式により算出される（ステップＳ７０）。
なお、上記係数「ｋ」は、上記ｕ値と同様の態様で算出
される値であって、ノック判定レベルＶｋｄの微調整を
行うための係数である。

【００６３】その後、このノック判定レベルＶｋｄと上
記対数変換値ｌＶｐｋとの比較を通じて内燃機関１０に
おけるノッキングの発生の有無が判定される（ステップ
Ｓ８０）。すなわち、上記対数変換値ｌＶｐｋが「ノッ
ク判定レベルＶｋｄ＜対数変換値ｌＶｐｋ」といった範
囲にある場合には、内燃機関１０にノッキングが発生し
ていると判定される。これとは逆に、上記対数変換値ｌ
Ｖｐｋが「ノック判定レベルＶｋｄ≧対数変換値ｌＶｐ
ｋ」といった範囲にある場合には、内燃機関１０にノッ
キングが発生していないと判定される。こうしたノッキ
ング判定結果に基づいて点火時期制御等、その必要とさ
れる機関制御を行うことで、適正な機関出力が維持され
るようになる。

【００６４】その後、本実施の形態にあっては、上記対
数変換値ｌＶｐｋが上記入力回路３０ａのダイナミック
レンジの上限値Ｖｍｘから強度の大きい側に外れるこ
と、すなわちノック信号ＫＣＳの入力異常を判定し、異
常である旨判定される場合には、上述したノッキング判
定に基づく点火時期の進角側への制御を禁止するように
している（ステップＳ９０）。

【００６５】すなわち、図７に示されるように、この処
理では先ず、上記検出頻度Ｃｍｘが所定値Ｌｍｘよりも
小さいか否かが判断される（ステップＳ９１）。なお、
この所定値Ｌｍｘは、上記検出頻度Ｃｍｘが同所定値Ｌ
ｍｘ以上になったときにノック判定レベルＶｋｄが上記
上限値Ｖｍｘよりも大きな値となるおそれがある値が設
定されており、予め実験等により求められた値が電子制
御装置３０に記憶されている。そして、所定値Ｌｍｘよ
りも小さいと判断される場合には（ステップＳ９１；Ｙ
ＥＳ）、ノック信号ＫＣＳの入力が正常であると判定さ
れた後（ステップＳ９２）、一旦本処理が終了される。
そしてこのときには、ノッキング判定に基づく点火時期
制御による進角側への制御が許可される。

【００６６】一方、上記検出頻度Ｃｍｘが所定値Ｌｍｘ
以上であると判断される場合には（ステップＳ９１；Ｎ
Ｏ）、ノック信号ＫＣＳの入力が異常であると判定され
た後（ステップＳ９３）、一旦本処理が終了される。こ
のときには、上記点火時期の進角側への制御が禁止され
る。

【００６７】すなわち、上記ノック信号ＫＣＳが変化し
てその対数変換値ｌＶｐｋが上記ノック判定レベルＶｋ
ｄよりも大きくなり、ノッキング発生の判定すらできな
くなる場合には、点火時期制御における点火時期の進角
側への制御が禁止されるようになる。従って、ノッキン
グが生じているにも拘らずノッキングが生じていないと
誤判定され、この誤判定に基づいて点火時期が過度に進
角されて過大なノッキングが発生することを抑制するこ
とができるようになる。

【００６８】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、以下に記載する効果が得られるようになる。 （１）ノックセンサを通じて検出される振動の強度分布
が正規分布となることに基づいてノッキング判定を行う
場合であれ、その信号強度の変化に拘らず、機関出力維
持のための適切な制御を行うことができるようになる。

【００６９】（２）対数変換値ｌＶｐｋが下限値Ｖｍｎ
よりも強度が小さい側に外れる場合であって、内燃機関
１０が安定稼働状態である場合には、標準偏差ＳＧＭに
ついてはこれを過大更新し、また中央値Ｖｍについては
これを過小更新し、これによりノック判定レベルＶｋｄ
を修正するようにした。このため、対数変換値ｌＶｐｋ
が上記正規分布から強度の小さい側に外れ、これに伴っ
てノック判定レベルＶｋｄが不適正な値に設定されるこ
とを抑制し、ひいてはノック判定レベルＶｋｄに基づく
ノッキング判定精度の低下を抑制することができるよう
になる。

【００７０】（３）また、これら標準偏差ＳＧＭの過大
更新及び中央値Ｖｍの過小更新を、上記下限値Ｖｍｎの
検出頻度Ｃｍｎに応じて行うようにした。このため、標
準偏差ＳＧＭが急激に小さな値に更新されること、及び
中央値Ｖｍが大きな値に更新されることを、それぞれ対
数変換値ｌＶｐｋの変化度合に応じたかたちで抑制する
ことができるようになる。従って、予め推定される正規
分布を好適に更新することができ、ひいてはノック判定
レベルを好適に修正することができるようになる。

【００７１】（４）対数変換値ｌＶｐｋが上記入力回路
３０ａのダイナミックレンジの上限値Ｖｍｘから強度の
大きい側に外れる場合には、同上限値Ｖｍｘの検出頻度
Ｃｍｘに応じて点火時期制御における点火時期の進角側
への制御を禁止するようにした。このため、ノッキング
が生じているにも拘らずノッキングが生じていないと誤
判定され、この誤判定に基づいて点火時期が過度に進角
されて過大なノッキングが発生することを抑制すること
ができるようになる。

【００７２】なお、上記実施の形態は、以下のように変
更して実施してもよい。 ・上記実施の形態では、ノック判定レベルＶｋｄを１つ
の値のみ設定するようにしたが、ノック判定レベルを段
階的に複数設定するようにしてもよい。こうした構成に
よれば、ノッキングの発生をその度合に応じて段階的に
判定することができ、より細かな機関制御が可能にな
る。

【００７３】・上記実施の形態では、全ての機関回転速
度域について１つの正規分布を予め推定するとともに同
分布に基づいてノッキングの判定を行うようにしたが、
複数の回転速度範囲についてそれぞれ各別の正規分布を
推定するとともにノッキングの判定を行うようにしても
よい。

【００７４】・また、この場合、ノック信号ＫＣＳの入
力異常であると判定されたときに点火時期の進角側への
制御を禁止することに代えて、他の回転速度範囲にて設
定されたノック判定レベルに基づいてノッキング判定を
行うようにしてもよい。

【００７５】・上記実施の形態では、下限値Ｖｍｎの検
出頻度Ｃｍｎに応じて、標準偏差ＳＧＭや中央値Ｖｍを
過大あるいは過小に更新するようにしたが、これに代え
て、ｕ値を補正するようにしてもよい。こうした構成に
よっても、検出頻度Ｃｍｎに基づいてノック信号ＫＣＳ
の変化度合を判断することができるために、これにより
ｕ値を補正することで、少なくともノック判定レベルに
ついてはこれを好適に修正することができる。

【００７６】・上記実施の形態では、ノック信号ＫＣＳ
が正規分布から強度の小さい側に外れるときであって、
且つ内燃機関１０が安定稼働状態にあるときには、下限
値Ｖｍｎの検出頻度Ｃｍｎに応じて標準偏差ＳＧＭ及び
中央値Ｖｍを共に過大あるいは過小に更新するようにし
たが、標準偏差ＳＧＭのみについてこれを過大更新する
ようにしてもよい。こうした構成によれば、少なくとも
標準偏差ＳＧＭが急激に小さな値に更新されることを対
数変換値ｌＶｐｋの変化度合に応じたかたちで抑制する
ことができ、ノック判定レベルを好適に修正することが
できる。従って、ノッキング判定精度の低下を抑制する
ことはできる。

【００７７】・上記実施の形態では、ノック信号ＫＣＳ
の入力異常であると判定されたときには、そのフェイル
セーフ処理として点火時期の進角側への制御を禁止する
ようにしたが、これに代えて、点火時期の進角側への制
御を制限するようにしてもよい。こうした構成によれ
ば、フェイルセーフ処理に伴う機関トルクの減少を抑制
することができるようになる。

【００７８】・また、ノック信号ＫＣＳの入力異常を段
階的に判定するとともに、その判定結果に基づいて点火
時期の進角側への制御の禁止と制限とを適宜切り替えて
行うようにしてもよい。

【００７９】・また、こうした点火時期の進角側への制
御の禁止若しくは制限に代えて、ノッキングの発生にか
かる判定を禁止するようにしてもよい。こうした構成に
よれば、ノック信号ＫＣＳが入力回路３０ａのダイナミ
ックレンジから強度の大きい側に外れ、ノッキング発生
の判定ができなくなる場合であれ、このノッキング判定
を禁止してその誤判定を防止することができ、ノッキン
グ判定の精度の低下を抑制することができるようにな
る。

【００８０】・また、このとき進角側への制御の禁止や
制限を併せ行うようにしてもよい。こうした構成によれ
ば、ノッキングの判定が禁止されている場合であって
も、ノッキングが生じ易くなる進角側への制御が規制さ
れるとはいえ、対数変換値ｌＶｐｋの変化度合に応じた
かたちでの点火時期の制御が可能となる。

【００８１】・上記実施の形態では、本発明にかかるノ
ッキング制御装置を予め推定される分布として正規分布
を推定する装置に適用するようにしたが、これに限られ
ない。他の分布を予め推定する装置であっても、同分布
に基づいてノック判定レベルを設定し、このノック判定
レベルに基づいてノッキングの発生の有無を判定してそ
の必要とされる機関制御を行う装置であれば、本発明に
かかるノッキング制御装置を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる内燃機関のノッキング制御装置
についてその概略構成を示すブロック図。

【図２】ノッキングを判定する際の処理手順を示すフロ
ーチャート。

【図３】標準偏差を更新する際の処理手順を示すフロー
チャート。

【図４】補正係数Ｋ１の算出に用いられるマップＡのマ
ップ構造を示す略図。

【図５】中央値を更新する際の処理手順を示すフローチ
ャート。

【図６】補正係数Ｋ２の算出に用いられるマップＢのマ
ップ構造を示す略図。

【図７】入力異常を判定する際の処理手順を示すフロー
チャート。

【図８】予め推定される正規分布を示す図。

【図９】ノック信号の特性を示す図。

【図１０】ノック信号の対数変換値が予め推定される正
規分布から外れた状態を示す図。

【図１１】ノック信号の対数変換値が予め推定される正
規分布から外れた状態を示す図。

【符号の説明】

１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…燃焼室、１３
…クランクシャフト、１４…サージタンク、１５…カム
シャフト、１６…点火プラグ、１７…点火コイル、１８
…イグナイタ、２１…ノックセンサ、２２…回転速度セ
ンサ、２３…吸気圧センサ、２４…カム角センサ、３０
…電子制御装置、３０ａ…入力回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｐ 5/153

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関に発生する振動をノックセンサで
   検出するとともに、この検出される振動の強度分布に基
   づいてノック判定レベルを設定し、前記検出される振動
   の強度とこの設定したノック判定レベルとの比較に基づ
   きノッキングの発生の有無を判定してその必要とされる
   機関制御を行う内燃機関のノッキング制御装置におい
   て、 前記検出される振動の強度が前記強度分布についての予
   め推定される分布から外れるとき、その旨を検出してフ
   ェイルセーフ処理を行う手段を備えることを特徴とする
   内燃機関のノッキング制御装置。
2. 【請求項２】前記フェイルセーフ処理を行う手段は、前
   記検出される振動の強度が前記強度分布についての予め
   推定される分布から強度の小さい側に外れることを検出
   して前記ノック判定レベルを修正するものである請求項
   １記載の内燃機関のノッキング制御装置。
3. 【請求項３】前記強度分布についての予め推定される分
   布が正規分布であり、前記ノック判定レベルの修正が、
   前記検出される振動強度の対数変換値が同分布から強度
   の小さい側に外れる頻度に応じた標準偏差の過大更新に
   よって行われる請求項２記載の内燃機関のノッキング制
   御装置。
4. 【請求項４】前記強度分布についての予め推定される分
   布が正規分布であり、前記ノック判定レベルの修正が、
   前記検出される振動強度の対数変換値が同分布から強度
   の小さい側に外れる頻度に応じた標準偏差の過大更新及
   び中央値の過小更新によって行われる請求項２記載の内
   燃機関のノッキング制御装置。
5. 【請求項５】前記フェイルセーフ処理を行う手段は、前
   記検出される振動の強度が前記強度分布についての予め
   推定される分布から強度の大きい側に外れることを検出
   して前記ノッキングの発生にかかる判定を禁止するもの
   である請求項１記載の内燃機関のノッキング制御装置。
6. 【請求項６】前記強度分布についての予め推定される分
   布が正規分布であり、前記検出される振動強度の対数変
   換値が同分布から強度の大きい側に外れる頻度に応じて
   当該内燃機関の点火時期の進角側への制御を規制する手
   段を更に備える請求項５記載の内燃機関のノッキング制
   御装置。