JP2002047993A - 内燃機関のノック検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関で発生する振動波形信号から抽出さ
れる信号レベルに基づき正確にノック判定でき、かつノ
ック検出性も向上すること。 【解決手段】 内燃機関の１燃焼タイミングにおける複
数のノック特有の周波数帯域の中心周波数ｆ1 ，ｆ2 ，
…，ｆ4 の信号レベルと、ノック特有の周波数帯域と異
なりノックに影響されない周波数帯域の中心周波数ｆ5
の信号レベルとが抽出される（ステップＳ１０２）。そ
して、各中心周波数ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆ4の信号レベル
がそれぞれ対応するノック判定レベル（ｆ5 ×Ｋ1 ），
（ｆ5 ×Ｋ2 ），…，（ｆ5 ×Ｋ4 ）を越えているとき
にはノック発生有り時と判定される（ステップＳ１０
８）。これにより、内燃機関の各気筒の１燃焼タイミン
グで抽出された複数の周波数帯域別の信号レベルのみに
よってノック発生の有無を正確に判定でき、ノック検出
性も向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関で発生す
る振動波形信号から抽出される信号レベルに基づきノッ
ク判定する内燃機関のノック検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関のノック検出装置におけ
るノック検出のためのノック判定レベルは、ノックセン
サから出力される信号レベルを抽出し、そのピーク値、
積分値等から生成される所謂、バックグランドレベルに
応じて設定される。このとき、ピーク値、積分値等は、
１燃焼サイクル毎に平滑化（平均化・なまし）処理され
る。このようにして設定されたノック判定レベルと元の
信号レベルとを比較することによりノック発生の有無を
判定する技術が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ノックセン
サから出力される信号レベルが急変する場合、例えば、
内燃機関の機関回転速度や負荷の急変があっても１燃焼
サイクル毎に平滑化されるため、応答遅れが生じること
でノック発生の有無を誤判定することがあった。

【０００４】また、実際にノック発生があっても、バッ
クグランドレベルが上昇し過ぎているとノック検出が不
能となることも考えられる。

【０００５】そこで、この発明はかかる不具合を解決す
るためになされたもので、内燃機関で発生する振動波形
信号から抽出される信号レベルに基づき正確にノック判
定でき、かつノック検出性も向上可能な内燃機関のノッ
ク検出装置の提供を課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の内燃機関のノ
ック検出装置によれば、信号検出手段で検出された内燃
機関で発生する振動波形信号から複数の信号抽出手段に
よって抽出された内燃機関の１燃焼タイミングにおける
複数の周波数帯域別の信号レベル同士が、ノック判定手
段で比較され、それらの大小関係に基づきノック判定さ
れる。このため、ノック発生によってバックグランドレ
ベルに過渡的な変動があっても、それまでのノック履歴
による影響、即ち、ノック判定レベルの平滑化による応
答遅れ等を考慮する必要がない。このように、内燃機関
の各気筒の１燃焼タイミングで抽出された複数の周波数
帯域別の信号レベルのみが用いられ、それらの大小関係
が比較されることでノック発生の有無が正確に判定され
る。

【０００７】請求項２の内燃機関のノック検出装置にお
けるノック判定手段では、複数の信号抽出手段のうち所
定の１つの信号抽出手段による信号レベルを基準として
他の信号抽出手段による信号レベルと比較される。この
ように、内燃機関の各気筒の１燃焼タイミングで抽出さ
れた複数の周波数帯域別の信号レベルのみが用いられ、
その中の所定の１つの信号レベルを基準として大小関係
が比較されることでノック発生の有無が正確に判定され
ると共に、ノック検出性も向上される。

【０００８】請求項３の内燃機関のノック検出装置にお
ける所定の１つの信号抽出手段では、ノック特有の周波
数帯域と異なりノックに影響されない周波数帯域の信号
レベルが抽出され、その他の信号抽出手段でノック特有
の周波数帯域の信号レベルが抽出される。このように、
内燃機関の各気筒の１燃焼タイミングで抽出された複数
の周波数帯域別の信号レベルのみが用いられ、その中の
１つの信号レベルがノック特有の周波数帯域と異なりノ
ックに影響されない周波数帯域の信号レベルとされ、そ
れを基準として他の信号レベルとの大小関係が比較され
ることでノック発生の有無が正確に判定されると共に、
ノック検出性も向上される。

【０００９】請求項４の内燃機関のノック検出装置にお
けるノック判定手段では、複数の信号抽出手段のうち所
定の幾つかの信号抽出手段による信号レベルの平均値を
基準として他の信号抽出手段による信号レベルと比較さ
れる。このように、内燃機関の各気筒の１燃焼タイミン
グで抽出された複数の周波数帯域別の信号レベルのみが
用いられ、その中の所定の幾つかの信号レベルの平均値
を基準として大小関係が比較されることでノック発生の
有無が正確に判定されると共に、ノック検出性も向上さ
れる。

【００１０】請求項５の内燃機関のノック検出装置にお
ける所定の幾つかの信号抽出手段では、ノック特有の周
波数帯域と異なりノックに影響されない周波数帯域の信
号レベルが抽出され、その他の信号抽出手段でノック特
有の周波数帯域の信号レベルが抽出される。このよう
に、内燃機関の各気筒の１燃焼タイミングで抽出された
複数の周波数帯域別の信号レベルのみが用いられ、その
中の所定の幾つかの信号レベルがノック特有の周波数帯
域と異なりノックに影響されない周波数帯域の信号レベ
ルとされ、それらの平均値を基準として他の信号レベル
との大小関係が比較されることでノック発生の有無が正
確に判定されると共に、ノック検出性も向上される。

【００１１】請求項６の内燃機関のノック検出装置にお
けるノック判定手段では、ノック判定に用いる信号抽出
手段の数が内燃機関の運転条件または気筒毎に変更され
る。つまり、内燃機関の運転条件または気筒毎に例え
ば、予め所定周波数でノイズが発生し重畳し易いことが
分かっていれば、その周波数でノック判定が実行されな
いようにされる。これにより、ノック発生の有無が正確
に判定されると共に、ノック検出性も向上される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。

【００１３】図１は本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のノック検出装置の全体構成を示すブロッ
ク図であり、図２は図１における各種信号の遷移状態を
示すタイムチャートである。ここで、図２（ａ）は内燃
機関の各気筒（＃１気筒〜＃６気筒）のＴＤＣ（Top De
ad Center:圧縮上死点）に対応する各種信号の遷移状態
を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）の＃１気筒ＴＤＣから
＃２気筒ＴＤＣまでの１燃焼タイミングにおける信号の
処理を拡大して示す。

【００１４】図１において、図示しないＶ型６気筒４サ
イクル内燃機関における２つのシリンダブロックに対し
てそれぞれノックセンサ１１，１２が配設されている。
ノックセンサ１１，１２は、内燃機関のシリンダブロッ
クの振動を電気信号に変換するものであり、本実施例で
は周波数解析をするため非共振型センサが用いられてい
る。

【００１５】ノックセンサ１１，１２からの出力信号
は、例えば、それぞれ２０〔ｋＨz 〕以下の低周波数成
分を濾波するＬＰＦ（Low Pass Filter:ローパスフィル
タ）１３，１４を介してノイズ等の高周波数成分が除去
される（図２（ａ）に示すノックセンサ１１，１２信号
参照）。そして、ＭＰＸ(Multiplexer：マルチプレク
サ）１５によって各気筒の１燃焼タイミングに該当する
ノックセンサ１１，１２からの出力信号が選択され、高
速乗算処理可能なＤＳＰ（Digital Signal Processor：
ディジタルシグナルプロセッサ）２０に順次、入力され
る（図２（ａ）に示すＤＳＰ入力信号参照）。

【００１６】ＤＳＰ２０は、主として、Ａ／Ｄ変換器(A
nalog to Digital Converter）２１、周波数解析部２
２、ノック判定部２３からなる。ＤＳＰ２０では、ノッ
ク判定部２３からノック判定区間設定信号がＡ／Ｄ変換
器２１に入力され、ノック発生区間に合致して設定され
たノック判定区間内におけるノックセンサ１１，１２か
らの出力信号が２００〔ｋＨz 〕程度にて高速Ａ／Ｄ変
換される。続いて、ノック判定区間設定信号によるノッ
ク判定区間が終了したのち、周波数解析部２２によって
周波数解析処理として例えば、周知のＦＦＴ（Fast Fou
rier Transform：高速フーリェ変換）、ウエーブレット
(Wavelet）変換、ディジタルフィルタ処理等が実施され
る。そして、周波数解析部２２による周波数解析結果と
して抽出された各周波数帯域別の信号レベル（スペクト
ル強度）がノック判定部２３に出力され、後述のノック
判定処理によってノック発生の有無が判定される（図２
（ｂ）に示すＤＳＰ処理参照）。

【００１７】この判定結果がＤＳＰ２０からマイクロコ
ンピュータ３０に通信にて送出される。そして、マイク
ロコンピュータ３０にて、ＤＳＰ２０からのノック発生
の有無の判定結果に応じたノック抑制処理として点火時
期の進遅角制御、燃料噴射補正制御等が実行される。

【００１８】次に、ＤＳＰ２０によるＤＳＰ処理の概要
について、図３のブロック図を参照して説明する。

【００１９】図３において、上述のように、ＬＰＦ１
３，１４及びＭＰＸ１５を介したノックセンサ１１，１
２から入力された信号がＡ／Ｄ変換器２１にて高速Ａ／
Ｄ変換される。そして、周波数解析部２２にてＦＦＴ、
ウエーブレット変換、ディジタルフィルタ処理等によ
り、複数の周波数帯域における中心周波数ｆ1 ，ｆ2 ，
ｆ3 ，…，ｆn-1 ，ｆn における信号レベルが求められ
る。ここで、ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 ，…，ｆn-1 は予め設定
されたノック特有の周波数帯域の中心周波数であり、ｆ
n は予め設定されたノック特有の周波数帯域と異なりノ
ックに影響されない周波数帯域の中心周波数である。

【００２０】そして、ノック判定部２３によって、ノッ
ク特有の周波数帯域の各中心周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 ，
…，ｆn-1 の信号レベルと、ノック特有の周波数帯域と
異なりノックに影響されないことから基準となる周波数
帯域の中心周波数ｆn の信号レベルに所定ゲインＫ1 ，
Ｋ2 ，Ｋ3 ，…，Ｋn-1 が乗算され求められたノック判
定レベルとがそれぞれ比較器にて比較され、ノック特有
の周波数帯域別にノック発生の有無がそれぞれ判定さ
れ、その判定結果がマイクロコンピュータ３０に送出さ
れる。

【００２１】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のノック検出装置で使用されているＤＳＰ
２０における具体的なノック判定の処理手順を示す図４
のフローチャートに基づき、図５を参照して説明する。
ここで、図５は図４の周波数解析処理に対応する各周波
数帯域の中心周波数の信号レベルを示し、図５（ａ）は
ノック発生有り時、図５（ｂ）はノック発生なし時を示
す。なお、このノック判定ルーチンは内燃機関の各気筒
の１燃焼タイミング毎にＤＳＰ２０にて繰返し実行され
る。

【００２２】図４において、まず、ステップＳ１０１で
は、ＬＰＦ１３，１４及びＭＰＸ１５を介し、１燃焼タ
イミングにおいてＡ／Ｄ変換器２１に読込まれたノック
センサ１１またはノックセンサ１２からの振動波形信号
がＡ／Ｄ変換される。次にステップＳ１０２に移行し
て、予め設定されたノック特有の周波数帯域の中心周波
数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 ，ｆ4 及びノック特有の周波数帯域
と異なりノックに影響されない周波数帯域の中心周波数
ｆ5 についてそれぞれ周波数解析が実行され、各中心周
波数における信号レベルが求められる。次にステップＳ
１０３に移行して、ステップＳ１０２で求められた中心
周波数ｆ1 の信号レベルが中心周波数ｆ5の信号レベル
に所定ゲインＫ1 を乗算した値、即ち、ノック判定レベ
ル（＝ｆ5×Ｋ1 ）を越えているかが判定される。ステ
ップＳ１０３の判定条件が成立せず、即ち、中心周波数
ｆ1 の信号レベルがそのノック判定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ
1 ）以下と小さいときにはステップＳ１０４に移行す
る。

【００２３】ステップＳ１０４では、中心周波数ｆ2 の
信号レベルが中心周波数ｆ5 の信号レベルに所定ゲイン
Ｋ2 を乗算した値、即ち、ノック判定レベル（＝ｆ5 ×
Ｋ2）を越えているかが判定される。ステップＳ１０４
の判定条件が成立せず、即ち、中心周波数ｆ2 の信号レ
ベルがそのノック判定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ2 ）以下と小
さいときにはステップＳ１０５に移行する。ステップＳ
１０５では、中心周波数ｆ3 の信号レベルが中心周波数
ｆ5 の信号レベルに所定ゲインＫ3 を乗算した値、即
ち、ノック判定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ3 ）を越えているか
が判定される。ステップＳ１０５の判定条件が成立せ
ず、即ち、中心周波数ｆ3 の信号レベルがそのノック判
定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ3 ）以下と小さいときにはステッ
プＳ１０６に移行する。

【００２４】ステップＳ１０６では、中心周波数ｆ4 の
信号レベルが中心周波数ｆ5 の信号レベルに所定ゲイン
Ｋ4 を乗算した値、即ち、ノック判定レベル（＝ｆ5 ×
Ｋ4）を越えているかが判定される。ステップＳ１０６
の判定条件が成立せず、即ち、中心周波数ｆ4 の信号レ
ベルがそのノック判定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ4 ）以下と小
さいときにはステップＳ１０７に移行する。ステップＳ
１０７では、この１燃焼タイミングではノック発生なし
時と判定され、本ルーチンを終了する（図５（ｂ）参
照）。この判定結果はマイクロコンピュータ３０に送出
され、ノックなし時制御として周知の点火時期の進角制
御等が実行される。

【００２５】一方、ステップＳ１０３の判定条件が成
立、即ち、中心周波数ｆ1 の信号レベルがそのノック判
定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ1 ）を越え大きいとき、またはス
テップＳ１０４の判定条件が成立、即ち、中心周波数ｆ
2 の信号レベルがそのノック判定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ2
）を越え大きいとき、またはステップＳ１０５の判定
条件が成立、即ち、中心周波数ｆ3 の信号レベルがその
ノック判定レベル（＝ｆ5×Ｋ3 ）を越え大きいとき、
またはステップＳ１０６の判定条件が成立、即ち、中心
周波数ｆ4 の信号レベルがそのノック判定レベル（＝ｆ
5 ×Ｋ4 ）を越え大きいときにはステップＳ１０８に移
行する。ステップＳ１０８では、この燃焼タイミングで
はノック発生有り時と判定され、本ルーチンを終了する
（図５（ａ）参照）。この判定結果はマイクロコンピュ
ータ３０に送出され、ノック有り時制御として周知の点
火時期の遅角制御等が実行される。

【００２６】このように、本実施例の内燃機関のノック
検出装置は、内燃機関で発生する振動波形信号を検出す
る信号検出手段としてのノックセンサ１１，１２と、ノ
ックセンサ１１，１２で検出された振動波形信号を入力
し複数の周波数帯域別の中心周波数ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆ
5 の信号レベルを抽出するＤＳＰ２０の周波数解析部２
２にて達成される複数の信号抽出手段と、前記複数の信
号抽出手段によって抽出される内燃機関の１燃焼タイミ
ングにおけるそれぞれの信号レベル同士を比較し、それ
らの大小関係に基づきノック判定するＤＳＰ２０のノッ
ク判定部２３にて達成されるノック判定手段とを具備す
るものである。また、本実施例の内燃機関のノック検出
装置のＤＳＰ２０のノック判定部２３にて達成されるノ
ック判定手段は、ＤＳＰ２０の周波数解析部２２にて達
成される複数の信号抽出手段のうち所定の１つの信号抽
出手段による中心周波数ｆ5 の信号レベルを基準とし、
その他の信号抽出手段による中心周波数ｆ1 ，ｆ2 ，
…，ｆ4 の信号レベルと比較するものである。そして、
本実施例の内燃機関のノック検出装置のＤＳＰ２０の周
波数解析部２２にて達成される所定の１つの信号抽出手
段は、ノック特有の周波数帯域と異なる周波数帯域であ
る中心周波数ｆ5 の信号レベルを抽出するものである。

【００２７】つまり、内燃機関の１燃焼タイミングにお
ける複数の周波数帯域別の信号レベルとして、ノック特
有の周波数帯域の中心周波数ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆ4 の信
号レベルと、ノック特有の周波数帯域と異なりノックに
影響されない周波数帯域の中心周波数ｆ5 の信号レベル
とが抽出される。そして、各中心周波数ｆ1 ，ｆ2 ，
…，ｆ4 の信号レベルと中心周波数ｆ5 の信号レベルに
所定ゲインＫ1 ，Ｋ2 ，…，Ｋ4 を乗算したノック判定
レベル（ｆ5 ×Ｋ1 ），（ｆ5 ×Ｋ2 ），…，（ｆ5 ×
Ｋ4 ）との大小関係が比較判定され、各中心周波数ｆ1
，ｆ2 ，…，ｆ4の信号レベルがそれぞれ対応するノッ
ク判定レベル（ｆ5 ×Ｋ1 ），（ｆ5 ×Ｋ2 ），…，
（ｆ5 ×Ｋ4 ）を越えているときにはノック発生有りと
判定される。なお、ノック発生によってバックグランド
レベルに過渡的な変動があっても、それまでのノック履
歴による影響、即ち、ノック判定レベルの平滑化による
応答遅れ等を考慮する必要がない。これにより、内燃機
関の各気筒の１燃焼タイミングで抽出された複数の周波
数帯域別の信号レベルのみによってノック発生の有無を
正確に判定でき、ノック検出性も向上することができ
る。

【００２８】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のノック検出装置で使用されているＤＳＰ
２０におけるノック判定の処理手順の変形例を示す図６
のフローチャートに基づいて説明する。なお、このノッ
ク判定ルーチンは内燃機関の各気筒における１燃焼タイ
ミング毎にＤＳＰ２０にて繰返し実行される。

【００２９】図６において、まず、ステップＳ２０１で
は、ＬＰＦ１３，１４及びＭＰＸ１５を介し、１燃焼タ
イミングにおいてＡ／Ｄ変換器２１に読込まれたノック
センサ１１またはノックセンサ１２からの振動波形信号
がＡ／Ｄ変換される。次にステップＳ２０２に移行し
て、予め設定されたノック特有の周波数帯域の中心周波
数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 ，ｆ4 及びノック特有の周波数帯域
と異なりノックに影響されない周波数帯域の中心周波数
ｆ5 ，ｆ6 についてそれぞれ周波数解析が実行され、各
中心周波数における信号レベルが求められる。

【００３０】次にステップＳ２０３に移行して、ステッ
プＳ２０２で求められた中心周波数ｆ5 ，ｆ6 における
信号レベルの平均値ｆbg｛＝（ｆ5 ＋ｆ6 ）／２｝が算
出される。次にステップＳ２０４に移行して、中心周波
数ｆ1 の信号レベルが中心周波数ｆ5 ，ｆ6 における信
号レベルの平均値ｆbgに所定ゲインＫ1 を乗算した値、
即ち、ノック判定レベル（＝ｆbg×Ｋ1 ）を越えている
かが判定される。ステップＳ２０４の判定条件が成立せ
ず、即ち、中心周波数ｆ1 の信号レベルがそのノック判
定レベル（＝ｆbg×Ｋ1 ）以下と小さいときにはステッ
プＳ２０５に移行する。

【００３１】ステップＳ２０５では、中心周波数ｆ2 の
信号レベルが中心周波数ｆ5 ，ｆ6における信号レベル
の平均値ｆbgに所定ゲインＫ2 を乗算した値、即ち、ノ
ック判定レベル（＝ｆbg×Ｋ2 ）を越えているかが判定
される。ステップＳ２０５の判定条件が成立せず、即
ち、中心周波数ｆ2 の信号レベルがそのノック判定レベ
ル（＝ｆbg×Ｋ2 ）以下と小さいときにはステップＳ２
０６に移行する。ステップＳ２０６では、中心周波数ｆ
3 の信号レベルが中心周波数ｆ5 ，ｆ6 における信号レ
ベルの平均値ｆbgに所定ゲインＫ3 を乗算した値、即
ち、ノック判定レベル（＝ｆbg×Ｋ3 ）を越えているか
が判定される。ステップＳ２０６の判定条件が成立せ
ず、即ち、中心周波数ｆ3 の信号レベルがそのノック判
定レベル（＝ｆbg×Ｋ3 ）以下と小さいときにはステッ
プＳ２０７に移行する。

【００３２】ステップＳ２０７では、中心周波数ｆ4 の
信号レベルが中心周波数ｆ5 ，ｆ6における信号レベル
の平均値ｆbgに所定ゲインＫ4 を乗算した値、即ち、ノ
ック判定レベル（＝ｆbg×Ｋ4 ）を越えているかが判定
される。ステップＳ２０７の判定条件が成立せず、即
ち、中心周波数ｆ4 の信号レベルがそのノック判定レベ
ル（＝ｆbg×Ｋ4 ）以下と小さいときにはステップＳ２
０８に移行する。ステップＳ２０８では、この燃焼タイ
ミングではノック発生なし時と判定され、本ルーチンを
終了する。この判定結果はマイクロコンピュータ３０に
送出され、ノックなし時制御として周知の点火時期の進
角制御等が実行される。

【００３３】一方、ステップＳ２０４の判定条件が成
立、即ち、中心周波数ｆ1 の信号レベルがそのノック判
定レベル（＝ｆbg×Ｋ1 ）を越え大きいとき、またはス
テップＳ２０５の判定条件が成立、即ち、中心周波数ｆ
2 の信号レベルがそのノック判定レベル（＝ｆbg×Ｋ2
）を越え大きいとき、またはステップＳ２０６の判定
条件が成立、即ち、中心周波数ｆ3 の信号レベルがその
ノック判定レベル（＝ｆbg×Ｋ3 ）を越え大きいとき、
またはステップＳ２０７の判定条件が成立、即ち、中心
周波数ｆ4 の信号レベルがそのノック判定レベル（＝ｆ
bg×Ｋ4 ）を越え大きいときにはステップＳ２０９に移
行する。ステップＳ２０９では、この燃焼タイミングで
ノック発生有り時と判定され、本ルーチンを終了する。
この判定結果はマイクロコンピュータ３０に送出され、
ノック有り時制御として周知の点火時期の遅角制御等が
実行される。

【００３４】このように、本変形例の内燃機関のノック
検出装置のＤＳＰ２０のノック判定部２３にて達成され
るノック判定手段は、ＤＳＰ２０の周波数解析部２２に
て達成される複数の信号抽出手段のうち所定の幾つかの
信号抽出手段による中心周波数ｆ5 ，ｆ6 の信号レベル
の平均値ｆbg｛＝（ｆ5 ＋ｆ6 ）／２｝を基準とし、そ
の他の信号抽出手段による中心周波数ｆ1 ，ｆ2 ，…，
ｆ4 の信号レベルと比較するものである。また、本変形
例の内燃機関のノック検出装置のＤＳＰ２０の周波数解
析部２２にて達成される所定の幾つかの信号抽出手段
は、ノック特有の周波数帯域と異なる周波数帯域である
中心周波数ｆ5 ，ｆ6 の信号レベルを抽出するものであ
る。

【００３５】つまり、内燃機関の１燃焼タイミングにお
ける複数の周波数帯域別の信号レベルとして、ノック特
有の周波数帯域の中心周波数ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆ4 の信
号レベルと、所定の幾つかのノック特有の周波数帯域と
異なりノックに影響されない周波数帯域の中心周波数ｆ
5 ，ｆ6 の信号レベルとが抽出される。そして、各中心
周波数ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆ4 の信号レベルと中心周波数
ｆ5 ，ｆ6 の信号レベルの平均値ｆbg｛＝（ｆ5 ＋ｆ6
）／２｝の信号レベルに所定ゲインＫ1 ，Ｋ2，…，Ｋ
4 を乗算したノック判定レベル（ｆbg×Ｋ1 ），（ｆbg
×Ｋ2 ），…，（ｆbg×Ｋ4 ）との大小関係が比較判定
され、各中心周波数ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆ4 の信号レベル
がそれぞれ対応するノック判定レベル（ｆbg×Ｋ1 ），
（ｆbg×Ｋ2 ），…，（ｆbg×Ｋ4 ）を越えているとき
にはノック発生有りと判定される。これにより、内燃機
関の各気筒の１燃焼タイミングで抽出された複数の周波
数帯域別の信号レベルのみによってノック発生の有無を
正確に判定でき、ノック検出性も向上することができ
る。

【００３６】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のノック検出装置で使用されているＤＳＰ
２０におけるノック判定の処理手順の他の変形例を示す
図７のフローチャートに基づき、図８及び図９を参照し
て説明する。ここで、図８は周波数〔ｋＨz 〕に対する
異なる機関回転速度２０００，４０００〔ｒｐｍ〕でノ
ック発生有り時の各周波数帯域の中心周波数ｆ1 ，ｆ2
，…，ｆ5 における信号レベルの相違を示す説明図で
ある。また、図９は機関回転速度〔ｒｐｍ〕に対する１
つの中心周波数ｆ2 の信号レベルとそのノック判定レベ
ル（＝ｆ5 ×Ｋ2）との関係を示す説明図である。な
お、このノック判定ルーチンは内燃機関の各気筒におけ
る１燃焼タイミング毎にＤＳＰ２０にて繰返し実行され
る。

【００３７】図７において、まず、ステップＳ３０１で
は、ＬＰＦ１３，１４及びＭＰＸ１５を介し、１燃焼タ
イミングにおいてＡ／Ｄ変換器２１に読込まれたノック
センサ１１またはノックセンサ１２からの振動波形信号
がＡ／Ｄ変換される。次にステップＳ３０２に移行し
て、予め設定されたノック特有の周波数帯域の中心周波
数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 ，ｆ4 及びノック特有の周波数帯域
と異なりノックに影響されない周波数帯域の中心周波数
ｆ5 についてそれぞれ周波数解析が実行され、各中心周
波数における信号レベルが求められる。次にステップＳ
３０３に移行して、内燃機関の機関回転速度が４０００
〔ｒｐｍ〕未満であるかが判定される。ステップＳ３０
３の判定条件が成立せず、即ち、機関回転速度が４００
０〔ｒｐｍ〕以上と高いときにはステップＳ３０４に移
行し、中心周波数ｆ1 の信号レベルが中心周波数ｆ5 の
信号レベルに所定ゲインＫ1 を乗算した値、即ち、ノッ
ク判定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ1 ）を越えているかが判定さ
れる。ステップＳ３０４の判定条件が成立せず、即ち、
中心周波数ｆ1 の信号レベルがそのノック判定レベル
（＝ｆ5 ×Ｋ1 ）以下と小さいときにはステップＳ３０
５に移行する。

【００３８】ステップＳ３０５では、中心周波数ｆ2 の
信号レベルが中心周波数ｆ5 の信号レベルに所定ゲイン
Ｋ2 を乗算した値、即ち、ノック判定レベル（＝ｆ5 ×
Ｋ2）を越えているかが判定される。ステップＳ３０５
の判定条件が成立せず、即ち、中心周波数ｆ2 の信号レ
ベルがそのノック判定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ2 ）以下と小
さいときにはステップＳ３０６に移行する。一方、ステ
ップＳ３０３の判定条件が成立、即ち、機関回転速度が
４０００〔ｒｐｍ〕未満と低いときにはステップＳ３０
４及びステップＳ３０５がスキップされステップＳ３０
６に移行することで、低周波数帯域でのノック判定が禁
止される。

【００３９】この理由としては、図８に示すように、ノ
ック発生有り時の機関回転速度が４０００〔ｒｐｍ〕と
比べ４０００〔ｒｐｍ〕未満のノック発生有り時として
例えば、２０００〔ｒｐｍ〕における中心周波数ｆ1 ，
ｆ2 では信号レベルが低くなる傾向にある。つまり、図
９に機関回転速度〔ｒｐｍ〕に対する中心周波数ｆ2の
信号レベルとそのノック判定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ2 ）と
の関係を示すように、機関回転速度が低くなるほど中心
周波数ｆ2 の信号レベルとそのノック判定レベル（＝ｆ
5 ×Ｋ2 ）とが接近することとなる。このような機関回
転速度が低い領域で低周波数ノイズが発生するとノック
発生の有無を誤判定する確率が高くなるためである。

【００４０】ステップＳ３０６では、中心周波数ｆ3 の
信号レベルが中心周波数ｆ5 の信号レベルに所定ゲイン
Ｋ3 を乗算した値、即ち、ノック判定レベル（＝ｆ5 ×
Ｋ3）を越えているかが判定される。ステップＳ３０６
の判定条件が成立せず、即ち、中心周波数ｆ3 の信号レ
ベルがこのノック判定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ3 ）以下と小
さいときにはステップＳ３０７に移行する。

【００４１】ステップＳ３０７では、中心周波数ｆ4 の
信号レベルが中心周波数ｆ5 の信号レベルに所定ゲイン
Ｋ4 を乗算した値、即ち、ノック判定レベル（＝ｆ5 ×
Ｋ4）を越えているかが判定される。ステップＳ３０７
の判定条件が成立せず、即ち、中心周波数ｆ4 の信号レ
ベルがそのノック判定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ4 ）以下と小
さいときにはステップＳ３０８に移行する。ステップＳ
３０８では、この燃焼タイミングではノック発生なし時
と判定され、本ルーチンを終了する。この判定結果はマ
イクロコンピュータ３０に送出され、ノックなし時制御
として周知の点火時期の進角制御等が実行される。

【００４２】一方、ステップＳ３０４の判定条件が成
立、即ち、中心周波数ｆ1 の信号レベルがそのノック判
定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ1 ）を越え大きいとき、またはス
テップＳ３０５の判定条件が成立、即ち、中心周波数ｆ
2 の信号レベルがそのノック判定レベル（＝ｆ5 ×Ｋ2
）を越え大きいとき、またはステップＳ３０６の判定
条件が成立、即ち、中心周波数ｆ3 の信号レベルがその
ノック判定レベル（＝ｆ5×Ｋ3 ）を越え大きいとき、
またはステップＳ３０７の判定条件が成立、即ち、中心
周波数ｆ4 の信号レベルがそのノック判定レベル（＝ｆ
5 ×Ｋ4 ）を越え大きいときにはステップＳ３０９に移
行する。ステップＳ３０９では、この燃焼タイミングで
ノック発生有り時と判定され、本ルーチンを終了する。
この判定結果はマイクロコンピュータ３０に送出され、
ノック有り時制御として周知の点火時期の遅角制御等が
実行される。

【００４３】このように、本変形例の内燃機関のノック
検出装置のＤＳＰ２０のノック判定部２３にて達成され
るノック判定手段は、ノック判定に用いるＤＳＰ２０の
周波数解析部２２にて達成される信号抽出手段の数を、
内燃機関の運転条件として機関回転速度に応じて変更す
るものである。つまり、機関回転速度が４０００〔ｒｐ
ｍ〕未満であるときにはノック特有の周波数帯域と異な
りノックに影響されない周波数帯域の中心周波数ｆ1 ，
ｆ2 の信号レベルが、ノック発生有り時であっても低く
なる傾向にある。このため、機関回転速度が４０００
〔ｒｐｍ〕以上のときには、ノック特有の周波数帯域と
異なりノックに影響されない周波数帯域の中心周波数ｆ
1 ，ｆ2 ，…，ｆ4 の４つの信号レベルを用いてノック
判定され、機関回転速度が４０００〔ｒｐｍ〕未満のと
きには、中心周波数ｆ3 ，ｆ4 の２つの信号レベルに変
更されノック判定される。これにより、内燃機関の各気
筒の１燃焼タイミングで抽出された複数の周波数帯域別
の信号レベルのみによってノック発生の有無を正確に判
定でき、ノック検出性も向上することができる。

【００４４】ところで、上記変形例では、ノック判定に
用いるノック特有の周波数帯域と異なりノックに影響さ
れない周波数帯域の中心周波数の信号レベルの数、即
ち、信号抽出手段の数を内燃機関の運転条件として機関
回転速度に応じて変更しているが、本発明を実施する場
合には、これに限定されるものではなく、信号抽出手段
の数を内燃機関の気筒毎のノック発生状況に応じて変更
するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のノック検出装置の全体構成を示すブロック
図である。

【図２】 図２は図１における各種信号の遷移状態を示
すタイムチャートである。

【図３】 図３は図１のＤＳＰによるＤＳＰ処理の概要
を示すブロック図である。

【図４】 図４は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のノック検出装置で使用されているＤＳＰに
おけるノック判定の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図５】 図５は図４の周波数解析処理に対応する各周
波数帯域の中心周波数の信号レベルを示す説明図であ
る。

【図６】 図６は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のノック検出装置で使用されているＤＳＰに
おけるノック判定の処理手順の変形例を示すフローチャ
ートである。

【図７】 図７は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のノック検出装置で使用されているＤＳＰに
おけるノック判定の処理手順の他の変形例を示すフロー
チャートである。

【図８】 図８は図７の処理における周波数に対する異
なる機関回転速度でノック発生有り時の各周波数帯域の
中心周波数における信号レベルの相違を示す説明図であ
る。

【図９】 図９は図７の処理における機関回転速度に対
する１つの中心周波数の信号レベルとそのノック判定レ
ベルとの関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１１，１２ ノックセンサ（信号検出手段） ２０ ＤＳＰ（信号抽出手段、ノック判定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小久保 直樹 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G084 DA04 DA27 DA38 EA11 EB08 EB25 EC01 FA25 FA33

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関で発生する振動波形信号を検出
   する信号検出手段と、 前記信号検出手段で検出された前記振動波形信号を入力
   し複数の周波数帯域別に信号レベルを抽出する複数の信
   号抽出手段と、 前記複数の信号抽出手段によって抽出される前記内燃機
   関の１燃焼タイミングにおけるそれぞれの信号レベル同
   士を比較し、それらの大小関係に基づきノック判定する
   ノック判定手段とを具備することを特徴とする内燃機関
   のノック検出装置。
2. 【請求項２】 前記ノック判定手段は、前記複数の信号
   抽出手段のうち所定の１つの信号抽出手段による信号レ
   ベルを基準とし、その他の信号抽出手段による信号レベ
   ルと比較することを特徴とする請求項１に記載の内燃機
   関のノック検出装置。
3. 【請求項３】 前記所定の１つの信号抽出手段は、ノッ
   ク特有の周波数帯域と異なる周波数帯域の信号レベルを
   抽出することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の
   ノック検出装置。
4. 【請求項４】 前記ノック判定手段は、前記複数の信号
   抽出手段のうち所定の幾つかの信号抽出手段による信号
   レベルの平均値を基準とし、その他の信号抽出手段によ
   る信号レベルと比較することを特徴とする請求項１に記
   載の内燃機関のノック検出装置。
5. 【請求項５】 前記所定の幾つかの信号抽出手段は、ノ
   ック特有の周波数帯域と異なる周波数帯域の信号レベル
   を抽出することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関
   のノック検出装置。
6. 【請求項６】 前記ノック判定手段は、ノック判定に用
   いる前記信号抽出手段の数を、前記内燃機関の運転条件
   または気筒毎に変更することを特徴とする請求項１に記
   載の内燃機関のノック検出装置。