JP6362713B2 - ノック検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノック検出装置に関する。

多段噴射、分割噴射時に対応したノック検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のノック検出装置は、エンジンの点火時期に基づいて基本となるノック判定期間を設定し、分割噴射の後段噴射のオフタイミングに対応してマスク期間を設定、マスク期間を反映した最終ノック判定期間においてノック発生の有無を判定している。この技術は、燃料噴射のオフタイミングをノック判定期間からマスクすることにより、燃料噴射弁の開閉弁ノイズとノックを分離させるようにしたものである。

また、ノック無し状態のときに燃料噴射弁の動作による開閉弁ノイズの強度を学習し、開閉弁ノイズの強度の学習値に基づいてノック判定値を算出し、ノック判定を実施するノック検出装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−２０７４９１号公報 特開２０１３−１５１０５号公報

上記特許文献１に開示されるような技術では、ノック検出精度を向上させるため、燃料噴射弁の動作による噴射弁ノイズ発生期間がノック判定期間と重ならないように、燃料噴射のオフタイミングをノック判定期間からマスクする。そのため、マスク期間中に発生したノックを検出することができない。

一方、上記特許文献２に開示されるような技術では、ノック検出精度を向上させるため、ノック無し状態のときに燃料噴射弁の動作による開閉弁ノイズを学習し、学習値に基づいてノック判定値を算出するようにしている。しかし、燃料噴射の条件により学習値を切替えることは実施していない。

ここで、燃料噴射弁の開閉弁ノイズの強度は多段噴射回数や気筒によって異なる。すなわち、特許文献２に開示されるような技術では、各種条件で同等のノック検出精度を確保することはできない。

本発明の目的は、噴射弁ノイズ発生期間がノック判定期間に重なっていても燃料噴射の条件にかかわらずノック検出精度を確保することができるノック検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の振動を検出するノックセンサから出力される信号を周波数分析して周波数成分を算出する第１の算出部と、前記周波数成分の平均を示すバックグラウンドレベルを算出する第２の算出部と、１燃焼サイクル中の所定期間に燃料が噴射される回数を示す燃料噴射回数と前記周波数成分の補正量を示す学習値とを対応づけて記憶する記憶部と、それぞれの前記周波数成分と前記燃料噴射回数に対応する前記学習値との差分の前記バックグラウンドレベルに対する比を示すノック指数に基づいて、ノックの有無を判定するノック判定部と、を備えたノック検出装置であって、多段噴射実施中に強制的に噴射回数を変化させ、燃料噴射弁の開閉弁ノイズを学習させるようにしたものである。

本発明によれば、噴射弁ノイズ発生期間がノック判定期間に重なっていても燃料噴射の条件にかかわらずノック検出精度を確保することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態によるエンジンコントロールユニット（ノック検出装置）とエンジン（火花点火内燃機関）を含むシステムの基本構成図である。 図１に示すエンジンコントロールユニットの内部構成図である。 図１に示すエンジンコントロールユニットの制御ブロック図である。 ノックセンサ信号と燃料噴射弁の開閉弁ノイズの関係を説明するための図である。 通常学習時の開閉弁ノイズの学習方法を示すフローチャートである。 強制学習時の開閉弁ノイズの学習方法を示すフローチャートである。

以下、図面を用いて本発明の一実施形態によるノック検出装置の構成及び動作を説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を表す。

最初に、図１を用いて、ノック検出装置の構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態によるエンジンコントロールユニット９（ノック検出装置）とエンジン１（火花点火内燃機関）を含むシステムの基本構成図である。本説明では以下、筒内噴射式火花点火内燃機関を用いて説明を進めていくが、ポート噴射式火花点火内燃機関や、筒内噴射とポート噴射の両方を備えたデュアル噴射式火花点火内燃機関においても適用可能である。

図１に示すように、エンジン１には、ピストン２、吸気バルブ３、排気バルブ４が備えられる。吸気は、空気流量計（ＡＦＭ）１８を通過して絞り弁１７に入り、分岐部であるコレクタ１４から吸気管１０、吸気バルブ３を介してエンジン１の燃焼室１９に供給される。燃料は、燃料噴射弁５から、エンジン１の燃焼室１９に噴射供給され、点火コイル７、点火プラグ６で点火される。

燃焼後の排気ガスは排気バルブ４を介して排気管１１に排出される。排気管１１には排気ガス浄化のための三元触媒１２が備えられている。エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）９には、エンジン１のクランク角度センサ１５の信号、ＡＦＭ１８の空気量信号、排気ガス中の空燃比を検出する空燃比センサ１３の信号、アクセル開度センサ２０のアクセル開度等の信号が入力される。

エンジンコントロールユニット９はアクセル開度センサ２０の信号からエンジンへの要求トルクの算出、アイドル状態の判定等を行ない、エンジン１に必要な吸入空気量を算出し、それに見合った開度信号を絞り弁１７に出力する。また、エンジンコントロールユニット９は、燃料噴射弁５へ燃料噴射信号を出力し、点火プラグ６へ点火信号を出力する。

エンジン１に取り付けられたノックセンサ８は、エンジン１の異常燃焼時に発生する異音（ノッキング）を検出し、点火信号をフィードバック制御している。

次に、図２を用いて、エンジンコントロールユニット９の内部構成を説明する。図２は、図１に示すエンジンコントロールユニット９の内部構成図である。

エンジンコントロールユニット９は、入力回路１０１、Ａ／Ｄ変換部１０２、中央演算部（ＣＰＵ）１０３、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０５、および出力回路１０６を含んだマイクロコンピュータにより構成されている。入力回路１０１は、入力信号１００がアナログ信号の場合（例えば、ＡＦＭ１８、アクセル開度センサ２０等からの信号）、信号からノイズ成分の除去等を行い、当該信号をＡ／Ｄ変換部１０２に出力するためのものである。

中央演算部１０３は、Ａ／Ｄ変換結果を取り込み、ＲＯＭ１０４等の媒体に記憶された、燃料噴射制御プログラムやその他の制御プログラムを実行することによって、各制御及び診断等を実行する機能を備えている。なお演算結果、及び、前記Ａ／Ｄ変換結果は、ＲＡＭ１０５に一時保管されるとともに、演算結果は、出力回路１０６を通じて制御信号１０７として出力され、燃料噴射弁５、点火コイル７等の制御に用いられる。

次に、図３を用いて、エンジンコントロールユニット９の制御を説明する。図３は、図１に示すエンジンコントロールユニット９の制御ブロック図である。

ノック制御領域判定部３０１は、エンジン回転数、エンジン負荷値に基づいて、ノック制御領域内であるか否か判定する。ノック周波数成分算出部３０２は、ノックセンサ信号に基づいて、ノック周波数成分を算出する。ノック制御領域内であると判定された場合、ノック指数算出部３０３は、ノック周波数成分及び開閉弁ノイズ学習値算出部３０６で算出される開閉弁ノイズ学習値に基づいてノック指数を算出する。

多段噴射回数算出部３０４は、エンジン回転数、エンジン負荷およびエンジン水温等のパラメータに基づいて多段噴射回数を算出する。ノックセンサ信号検出区間算出部３０５は、中央演算部１０３に入力されたクランク角度センサ１５の信号を基づいて、ノックセンサ信号検出区間を算出する。

開閉弁ノイズ学習値算出部３０６は、ノック制御領域外であると判定された場合、ノックセンサ信号検出区間内における多段噴射回数毎に開閉弁ノイズ学習値を算出する。

ノック判定部３０７は、ノック指数と開閉弁ノイズ学習値に基づいて、ノック有無の判定を実施する。

次に、図４を用いて、ノックセンサ信号と燃料噴射弁の開閉弁ノイズの関係を説明する。図４は、ノックセンサ信号と燃料噴射弁の開閉弁ノイズの関係を説明するための図である。なお、図４は、直列４気筒エンジンの例である。図４において、＃１〜＃４は気筒番号を示す。

ノックセンサが正常でありエンジンに異常燃焼によるノッキングが発生した場合、燃焼後の圧縮上死点付近にてノックセンサ信号にノック波形が発生する。

一方、エンジン回転中、ノックセンサ信号には、ノッキング以外の要因による振動が常時発生している。具体的には、吸気バルブ及び排気バルブの振動、燃料噴射弁の開閉による振動などが常時発生している。

ノック制御ではノック検出のために、圧縮上死点を基準としたノックセンサ信号検出区間（ウィンドウ）が用いられる。ここで、ノックセンサ信号検出区間は、エンジンにて発生したノックが検出できるように設定される。

単段噴射（１回噴射）の場合、１気筒（＃１）の点火後に設定したノックセンサ信号検出区間（ウィンドウ）には、４気筒（＃４）の吸気行程噴射による燃料噴射弁の開閉弁ノイズが入ることになる。単段噴射（１回噴射）が継続した場合には燃料噴射弁の開閉弁ノイズのレベルは変化しないため、ノッキングにより発生する振動との分離は容易である。

一方、多段噴射の場合、１気筒（＃１）の点火後に設定したノックセンサ信号検出区間には、４気筒（＃４）の吸気行程噴射による燃料噴射弁の開閉弁ノイズの他に、３気筒（＃３）の圧縮行程噴射による燃料噴射弁の開閉弁ノイズが入ることが考えられる。

また設定された多段噴射回数や運転条件によっては、ノックセンサ信号検出区間に入る多段噴射回数が変化するため、結果的に燃料噴射弁の開閉弁ノイズも変化することになる。このため、多段噴射回数が過渡的に変化した場合、実際にノッキングが発生しても、ノッキングによる振動が燃料噴射弁の開閉弁ノイズに埋もれ、ノック検出が困難な状況が発生する。

本実施形態ではノック検出精度を確保するため、燃料噴射弁の開閉弁ノイズを学習し、ノック判定に使用することにした。また燃料噴射弁の開閉弁ノイズ学習値は、噴射回数、気筒、周波数毎に設定し、ノック検出精度の向上を狙う制御とした。

これにより、単段噴射（１回噴射）や多段噴射により、ノックセンサ信号検出区間に入る燃料噴射弁の開閉弁ノイズが変化した際にも、ノック検出を適切に行うことが可能となる。

次に、図５用いて、燃料噴射弁５の開閉弁ノイズの第1の学習方法を説明する。図５は、通常学習時の開閉弁ノイズの学習方法を示すフローチャートである。

図５に示すように、本ルーチンが起動されると、まず、ステップ５０１でノックセンサ信号を周波数分析することにより、ＥＣＵ９は、ノック周波数成分（ＫＤＬ）を算出する。例えば、ＥＣＵ９は、フーリエ変換を用いて、ノックセンサ信号を構成する正弦波の周波数を示すノック周波数成分ＫＤＬ_ｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）を算出する。ＫＤＬ_ｉは、
一例として、７〜１４ｋＨｚの値である。

ここで、ＥＣＵ９は、内燃機関の振動を検出するノックセンサ８から出力される信号を周波数分析して周波数成分ＫＤＬ_ｉを算出する算出部として機能する。

この後、ステップ５０２において、ＥＣＵ９は、ノック制御領域が成立しているかどうか判定する。例えば、ＥＣＵ９は、エンジン回転数及びエンジン負荷の測定値が、ノックを抑制する制御を行う領域を示すノック制御領域内にあるか否かを判定する。ＥＣＵ９は、エンジン回転数及びエンジン負荷の測定値がノック制御領域内の場合、ノック制御領域が成立していると判定し、エンジン回転数及びエンジン負荷の測定値がノック制御領域外の場合、ノック制御領域が成立していないと判定する。これにより、ノック制御が起動する前に、燃料噴射弁の開閉弁ノイズ学習を完了することができる。またノック制御領域が不成立であるため、ノック発生の無い条件で開閉弁ノイズ学習を実施することが可能となる。

このステップ５０２で、ＥＣＵ９は、ノック制御領域が成立していると判定された場合には、ステップ５０３へ進み、ノック指数を算出する。

例えば、ＥＣＵ９は、次の式（１）、（２）からノック指数ＫＳ_ｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）を算出する。

KS_i=（KDL_i−α_i）/BGL_i （１）
BGL_i=MBGL×KDL_i+(1-MBGL)×前回のBGL_i （２）
ここで、ＫＤＬ_ｉはステップ５０１で算出されたノック周波数成分である。ＢＧＬ_ｉは、バックグラウンドレベルであり、一例として、ノック周波数成分ＫＤＬ_ｉと前回の周波数分析時のバックグラウンドレベルＢＧＬ_ｉの加重平均である。ＭＢＧＬは重み付け係数である。α_iは、後述するステップ５０７で算出される開閉弁ノイズの学習値である。

ＥＣＵ９は、周波数成分ＫＤＬ_ｉの平均を示すバックグラウンドレベルＢＧＬ_ｉを算出する算出部として機能する。

ステップ５０４において、ＥＣＵ９は、ノック有無の判定を実施する。

例えば、ＥＣＵ９は、すべてのノック指数ＫＳ_ｉ若しくはいくつかのノック指数ＫＳ_ｉがそれぞれ所定の閾値ＴＨ_ｉ以上の場合、ノック有と判定し、すべてのノック指数ＫＳ_ｉ若しくはいずれかのノック指数ＫＳ_ｉが所定の閾値ＴＨ_ｉ未満の場合、ノックなしと判定する。

ここで、ＥＣＵ９は、それぞれの周波数成分ＫＤＬ_ｉと燃料噴射回数に対応する学習値α_iとの差分のバックグラウンドレベルに対する比を示すノック指数ＫＳ_ｉに基づいて、ノックの有無を判定するノック判定部として機能する。

前記ステップ５０２で、ノック制御領域が不成立していると判定された場合には、ステップ５０５において、ＥＣＵ９は、ノックセンサ信号検出区間内の燃料噴射回数が１回であるかどうか判定する。このステップ５０５で、ノックセンサ信号検出区間内の燃料噴射回数が１回であると判定された場合には、ＥＣＵ９は、燃料噴射弁の開閉弁ノイズ学習値は算出せず、終了となる。

一方、前記ステップ５０５で、ノックセンサ信号検出区間内の燃料噴射回数が２回以上であると判定された場合には、ステップ５０６において、ノックセンサ信号検出区間内の燃料噴射回数が２回であるかどうか判定する。このステップ５０６で、ノックセンサ信号検出区間内の燃料噴射回数が２回であると判定された場合には、ステップ５０７へ進み、ステップ５０１で算出したノック周波数成分（ＫＤＬ）を基に、２回噴射時の開閉弁ノイズ学習値を算出する。

なお、本フローチャートは２回噴射までの記載となっているが、ノックセンサ信号検出区間内の燃料噴射回数が３回、４回、５回と増加した際にも同様の処理を実施し、燃料噴射回数毎の開閉弁ノイズ学習値を算出する。

例えば、ＥＣＵ９は、ノックセンサ信号検出区間内の燃料噴射回数が１回のときのノックセンサ信号を周波数分析して、周波数成分ＫＤＬ_ｉ ^１（ｉ＝１、２、…、ｎ）を算出し、ノックセンサ信号検出区間内の燃料噴射回数がp回（p：２以上の自然数）のときのノックセンサ信号を周波数分析することにより、周波数成分ＫＤＬ_ｉ ^p（ｉ＝１、２、…、ｎ）を算出したとする。

この場合、ＥＣＵ９は、次の式（４）から開閉弁ノイズ学習値α_iを算出する。

α_i=KDL_i ^p−KDL_i ^l （３）
ノックセンサ信号を周波数分析することにより、燃料噴射弁の開閉弁ノイズとノックによる振動を切り分けることができ、より精度よくノック検出が可能となる。また、通常制御中に燃料噴射弁の開閉弁ノイズ学習を行なうため、排気性能の悪化や運転性への跳ね返りが無く、開閉弁ノイズ学習値を算出することができる。

ここで、ＥＣＵ９は、１燃焼サイクル中の所定期間（ノックセンサ信号検出区間）に燃料が噴射される回数を示す燃料噴射回数と周波数成分の補正量を示す学習値α_iとを対応づけてメモリ（記憶部）に記憶する。

ＥＣＵ９は、燃料噴射回数がＮ回（Ｎ：２以上の自然数）のときにノックセンサ８から出力される第１の信号と燃料噴射回数が１回のときにノックセンサ８から出力される第２の信号とに基づいて学習値α_iを算出し、記憶部に記憶されたＮ回の噴射段数に対応する学習値α_iを、算出された学習値に更新する更新部として機能する。ＥＣＵ９は（更新部）は、第１の信号と第２の信号の差分の周波数成分から学習値α_iを算出してもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、噴射弁ノイズ発生期間がノック判定期間に重なっていても燃料噴射の条件にかかわらずノック検出精度を確保することができる。

すなわち、燃料噴射弁の開弁および閉弁の振動をノックセンサ信号検出区間内の噴射回数に応じて学習し、開閉弁ノイズ学習値をノック判定に反映することができる。そのため、内燃機関の運転条件の変化によってノックセンサ信号検出区間内の噴射回数が増加し、燃料噴射弁の開閉弁ノイズが大きくなった状態をノック発生と誤判定することが防止できる。

また、設定噴射回数の変化や燃料噴射時期の変化により、燃料噴射弁の開閉弁ノイズがノックセンサ信号検出区間から出るときや、ノックセンサ信号検出区間へ入るときのような過渡的な変化においても、燃料噴射弁の開閉弁ノイズ学習値を噴射回数毎に計算するため、ノック判定を適切に実施することができる。

（第1の変形例）
ノックセンサの取り付け位置と燃料噴射弁の距離は、気筒毎に異なっているため、同じレベルの開閉弁ノイズが発生した場合でも、ノックセンサが検知する燃料噴射弁の開閉弁ノイズは気筒毎に差が生じる。

そこで、内燃機関の気筒毎に、燃料噴射回数と学習値α_iと対応づけて記憶し、ＥＣＵ９（ノック判定部）は、内燃機関の気筒毎のノック指数に基づいて、ノックの有無を判定してもよい。

本変形例によれば、気筒毎に異なっている燃料噴射弁の開閉弁ノイズを正確に把握することで、ノック検出精度を気筒によらず確保することができる。

（第２の変形例）
次に、図６を用いて、第２の学習方法を説明する。図６は、強制学習時の開閉弁ノイズの学習方法を示すフローチャートである。図６では、図５と比較してステップ６０６〜ステップ６１０の処理が異なる。

ＥＣＵ９は、図５のステップ５０１〜５０５と同様に、ステップ６０１〜６０５の処理を行う。

ステップ６０５で、ノックセンサ信号検出区間内の燃料噴射回数が２回以上であると判定された場合には、ＥＣＵ９は、燃料噴射回数を強制的に変更し、開閉弁ノイズ学習値を算出する。具体的には、ステップ６０６へ進み、ＥＣＵ９は、ノックセンサ信号検出区間内の燃料噴射回数を、２回へ強制的に変更する。

ステップ６０７にて、ステップ６０１で算出したノック周波数成分（ＫＤＬ）を基に、ＥＣＵ９は、２回噴射時の開閉弁ノイズ学習値を算出する。

ＥＣＵ９は、ステップ６０８へ進み、ノックセンサ信号検出区間内の燃料噴射回数を、３回へ強制的に変更する。

ステップ６０９にて、ステップ６０１で算出したノック周波数成分（ＫＤＬ）を基に、ＥＣＵ９は、３回噴射時の開閉弁ノイズ学習値を算出する。

ステップ６１０にて、ノックセンサ信号検出区間内の燃料噴射回数の強制変更による、開閉弁ノイズ学習値の算出が終了した場合には、燃料噴射回数の変更による強制学習を終了する。

なお、本フローチャートは３回噴射までの記載となっているが、ノックセンサ信号検出区間内の燃料噴射回数を強制的に４回、５回と増加した際にも同様の処理を実施し、燃料噴射回数毎の開閉弁ノイズ学習値を算出する。

ここで、ＥＣＵ９は、燃料噴射回数が１回のときに、内燃機関の運転状態にかかわらず、燃料噴射回数をＮ回に強制的に変更する変更部として機能する。

本変形例によれば、多段噴射時に強制的に噴射回数を変更し、燃料噴射弁の開閉弁ノイズ学習を行なうため、ノック制御が起動する前に、開閉弁ノイズ学習値の算出を完了することができる。

（第３の変形例）
一般的に多段噴射時には、要求噴射量を分割し燃料噴射を行なうため、１回当たりの燃料噴射量は小さくなり、燃料噴射弁は開弁動作の完了前に閉弁を開始する、ハーフリフト状態での燃料噴射となる。ハーフリフト状態では、開弁動作完了前に閉弁を開始するため、開弁側のストッパへの衝突が無く、開弁時のノイズも発生しない。

そこで、ＥＣＵ９は、燃料噴射弁がハーフリフトの状態であるか否かを判定してもよい。ＥＣＵ９（更新部）は、燃料噴射回数がＮ回のときに、燃料噴射回数から燃料噴射弁がハーフリフトの状態である回数を減算することにより、燃料噴射回数を補正する。

本変形例によれば、燃料噴射弁の開閉弁ノイズ学習値の算出時に、開弁ノイズが小さい燃料噴射を除外することができるため、より正確な開閉弁ノイズ学習値を算出することができる。

なお、ＥＣＵ９（更新部）は、燃料噴射弁がハーフリフトの状態であると判定された場合、学習値α_iを更新しないようにしてもよい。これにより、ハーフリフト状態のように、開弁ノイズが小さい場合の学習値更新をマスクできるため、正確な開閉弁ノイズ学習値を算出することができる。

（第４の変形例）
燃料圧力については、燃料圧力が低圧であるか高圧であるかによって、燃料噴射弁の開閉弁ノイズの強度が異なる。具体的には、燃料圧力が低圧である場合、燃料噴射弁が開弁する際には、流体（燃料）による反力が小さいために開弁動作が速くなり、開弁側のストッパへの衝突力が強く、開弁のノイズが大きくなる。燃料噴射弁が閉弁する際には、燃料噴射弁に掛かる圧力が小さいために閉弁動作が遅くなり、弁体着座時の衝突力が弱く、閉弁のノイズが小さくなる。

一方、燃料圧力が高圧である場合、燃料噴射弁が開弁する際には、流体（燃料）による反力が大きいために開弁動作が遅くなり、開弁側のストッパへの衝突力が弱く、開弁のノイズが小さくなる。燃料噴射弁が閉弁する際には、燃料噴射弁に掛かる圧力が大きく閉弁動作が速くなり、弁体着座時の衝突力が強く、閉弁のノイズが大きくなる。

そこで、ＥＣＵ９（更新部）は、燃料噴射弁の開弁ノイズ及び閉弁ノイズのうち少なくとも１つから学習値α_iを算出してもよい。

本変形例によれば、条件によって異なる開弁と閉弁のノイズ強度の特徴に基づいて、開閉弁ノイズ学習を行うため、精度よく開閉弁ノイズ学習値を算出することができる。

（第５の変形例）
ＥＣＵ９は、燃料圧力センサ２１で測定された燃料圧力に応じて、学習値α_iを補正してもよい。

本変形例によれば、燃料圧力の変化に伴う燃料噴射弁の開閉弁ノイズの強度変化を補正することが可能となり、燃料圧力が変化した場合でも、ノック検出精度を確保することができる。

以上、本発明の一実施形態について、詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。

上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

上記実施形態では、周波数分析時にフーリエ変換を用いてノック周波数成分を算出しているが、ウォルシュ変換など他の変換を用いてもよい。

上記実施形態では、バックグラウンドレベルＢＧＬ_ｉをノック周波数成分ＫＤＬ_ｉと前回の周波数分析時のバックグラウンドレベルＢＧＬ_ｉの加重平均としたが、他の平均（なまし値）であってもよい。

１…エンジン
２…ピストン
３…吸気バルブ
４…排気バルブ
５…燃料噴射弁
６…点火プラグ
７…点火コイル
８…ノックセンサ
９…ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）
１０…吸気管
１１…排気管
１２…三元触媒
１３…空燃比センサ
１４…コレクタ
１５…クランク角度センサ
１６…シグナルプレート
１７…絞り弁
１８…ＡＦＭ
１９…燃焼室
２０…アクセル開度センサ
２１…燃料圧力センサ

Claims (12)

1. 内燃機関の振動を検出するノックセンサから出力される信号を周波数分析して周波数成分を算出する第１の算出部と、
   前記周波数成分の平均を示すバックグラウンドレベルを算出する第２の算出部と、
   １燃焼サイクル中の所定期間に燃料が噴射される回数を示す燃料噴射回数と前記周波数成分の補正量を示す学習値とを対応づけて記憶する記憶部と、
   それぞれの前記周波数成分と前記燃料噴射回数に対応する前記学習値との差分の前記バックグラウンドレベルに対する比を示すノック指数に基づいて、ノックの有無を判定するノック判定部と、を備えたノック検出装置であって、
   多段噴射実施中に強制的に噴射回数を変化させ、燃料噴射弁の開閉弁ノイズを学習させることを特徴とするノック検出装置。
2. 請求項１に記載のノック検出装置であって、
   前記記憶部は、
   前記内燃機関の気筒毎に、前記燃料噴射回数と前記学習値と対応づけて記憶し、
   前記ノック判定部は、
   前記内燃機関の気筒毎のノック指数に基づいて、ノックの有無を判定する
   ことを特徴とするノック検出装置。
3. 請求項１に記載のノック検出装置であって、
   前記記憶部は、
   前記周波数成分毎に、前記燃料噴射回数と前記学習値と対応づけて記憶し、
   前記ノック判定部は、
   前記周波数成分毎のノック指数に基づいて、ノックの有無を判定する
   ことを特徴とするノック検出装置。
4. 請求項１に記載のノック検出装置であって、
   前記燃料噴射回数がＮ回（Ｎ：２以上の自然数）のときに前記ノックセンサから出力される第１の信号と前記燃料噴射回数が１回のときに前記ノックセンサから出力される第２の信号とに基づいて前記学習値を算出し、前記記憶部に記憶されたＮ回の前記噴射段数に対応する前記学習値を、算出された前記学習値に更新する更新部をさらに備える
   ことを特徴とするノック検出装置。
5. 請求項４に記載のノック検出装置であって、
   前記更新部は、
   前記第１の信号の周波数成分と前記第２の信号の周波数成分の差分から前記学習値を算出する
   ことを特徴とするノック検出装置。
6. 請求項４に記載のノック検出装置であって、
   前記更新部は、
   前記第１の信号と前記第２の信号の差分の周波数成分から前記学習値を算出する
   ことを特徴とするノック検出装置。
7. 請求項４に記載のノック検出装置であって、
   前記燃料噴射回数が１回のときに、前記内燃機関の運転状態にかかわらず、前記燃料噴射回数をＮ回に強制的に変更する変更部をさらに備える
   ことを特徴とするノック検出装置。
8. 請求項４に記載のノック検出装置であって、
   燃料噴射弁がハーフリフトの状態であるか否かを判定するリフト判定部をさらに備え、
   前記更新部は、
   前記燃料噴射回数がＮ回のときに、前記燃料噴射回数から燃料噴射弁がハーフリフトの状態である回数を減算することにより、前記燃料噴射回数を補正する
   ことを特徴とするノック検出装置。
9. 請求項４に記載のノック検出装置であって、
   前記更新部は、
   燃料噴射弁の開弁ノイズ及び閉弁ノイズのうち少なくとも１つから前記学習値を算出する
   ことを特徴とするノック検出装置。
10. 請求項４に記載のノック検出装置であって、
    燃料噴射弁がハーフリフトの状態であるか否かを判定するリフト判定部をさらに備え、
    前記更新部は、
    燃料噴射弁がハーフリフトの状態であると判定された場合、前記学習値を更新しない
    ことを特徴とするノック検出装置。
11. 請求項４に記載のノック検出装置であって、
    前記内燃機関の回転数及び負荷がノックを抑制する制御を行う領域を示すノック制御領域内にあるか否かを判定するノック制御領域判定部をさらに備え、
    前記更新部は、
    前記内燃機関の回転数及び負荷が前記ノック制御領域外の場合、前記学習値を更新する
    ことを特徴とするノック検出装置。
12. 請求項４に記載のノック検出装置であって、
    前記更新部は、
    燃料圧力に応じて、前記学習値を補正する
    ことを特徴とするノック検出装置。

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