JP4311657B2 - 内燃機関のノック検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のノック振動を検出する振動波形検出手段の出力信号のバックグランドレベルを検出する機能を備えた内燃機関のノック検出装置に関する発明である。

一般に、内燃機関のノック検出は、シリンダブロックのノック振動をノックセンサで検出して、このノックセンサの出力信号からフィルタでノック周波数帯域の信号レベルを抽出し、このノック周波数帯域の信号レベルをノック判定レベルと比較してノック判定を行うようにしたものが多い。この場合、ノック判定レベルは、ノックセンサの出力信号のバックグランドレベルを基準にして設定されるため、このバックグランドレベルを正確に検出する必要がある。

このバックグランドレベルは、内燃機関の運転状態に応じて変化するため、特許文献１（実公平６−４１１５１号公報）に示すように、内燃機関の運転中にノックセンサの出力信号を点火毎になまし処理してバックグランドレベルを求めるようにしたものがあるが、この方法では、ノックセンサの信号レベルが急変する過渡運転時に、検出したバックグランドレベルに応答遅れが発生して、ノックを誤判定することがある。

この対策として、特許文献２（特開２００２−４７９９３号公報）に示すように、各気筒の燃焼行程毎に設定されたノック判定区間において、ノックセンサの出力信号から、ノック周波数帯域とは異なる周波数帯域（以下「バックグランド周波数帯域」という）の信号レベルを抽出してバックグランドレベルを算出するようにしたものがある。

或は、特許文献３（米国特許第６２４６９５３号公報）に示すように、ノック判定区間とは異なる区間（以下「バックグランド判定区間」という）のノックセンサの出力信号に基づいてバックグランドレベルを算出するようにしたものがある。
実公平６−４１１５１号公報（第１頁等） 特開２００２−４７９９３号公報（［００２７］等） 米国特許第６２４６９５３号公報（第１頁等）

しかしながら、ノック発生時には、ノック周波数帯域の信号レベルが大幅に上昇するのに引きずられて、ノック周波数帯域とは異なるバックグランド周波数帯域の信号レベルも上昇するため、特許文献２のように、バックグランド周波数帯域の信号レベルに基づいてバックグランドレベルを検出すると、ノック発生時にバックグランドレベルが実際よりも大きい値に検出されてしまうという問題がある。更に、バックグランド周波数帯域にノイズが重畳したときにも、バックグランドレベルが実際よりも大きい値に検出されてしまうという問題がある。

また、近年、高出力、低燃費、低エミッション等のために、可変バルブタイミング機構等の可変動弁機構を搭載したり、筒内噴射エンジンの燃料噴射時期を可変制御するシステムを搭載した内燃機関が増加しつつあるが、このものでは、吸排気バルブの着座音や燃料噴射弁の動作音がノックセンサの出力信号にノイズとして含まれる区間が内燃機関の制御状態によって変動するため、これらのノイズが含まれないバックグランド判定区間を一律に設定することは困難となりつつある。従って、特許文献３の方法では、内燃機関の制御状態によっては、バックグランド判定区間のノックセンサの出力信号に吸排気バルブの着座音や燃料噴射弁の動作音によるノイズが重畳してしまい（図６参照）、バックグランドレベルが実際よりも大きい値に検出されてしまうという問題がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、ノックやノイズの影響を受けずにバックグランドレベルを精度良く検出することができて、ノック判定精度を向上することができる内燃機関の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、請求項１に係る発明は、内燃機関のノック振動を検出する振動波形検出手段から出力される振動波形信号の信号レベルを、信号レベル抽出手段によって複数の周波数帯域別に抽出し、信号レベル抽出手段から出力される複数の周波数帯域の信号レベルの差が最小又は最小値から所定値以内（以下「最小付近」という）と判断されるときの当該複数の周波数帯域の信号レベルの少なくとも１つに基づいてバックグランドレベルをバックグランドレベル検出手段により検出するようにしたものである。このように、振動波形検出手段の出力信号から複数の周波数帯域の信号レベルを抽出する場合、ノックやノイズが発生したときに、一部の周波数帯域のみにノックやノイズの影響が大きく現れ、他の周波数帯域への影響は比較的少ない。従って、複数の周波数帯域の信号レベルの差が最小又は最小付近となるクランク角位置では、ノックやノイズが発生していないと判断でき、このクランク角位置で、当該複数の周波数帯域の信号レベルの少なくとも１つに基づいてバックグランドレベルを検出すれば、ノックやノイズの影響を受けずにバックグランドレベルを精度良く検出することができる。

このバックグランドレベルを用いてノック判定を行う方法は、様々な方法が考えられるが、例えば、請求項２のように、信号レベル抽出手段から出力される複数の周波数帯域の信号レベルに基づいてノックの特徴を表すノック特徴パラメータを演算するノック特徴パラメータ演算手段を設けると共に、前記ノック特徴パラメータと前記バックグランドレベルとを比較してノック強度を判定するノック判定手段を設けるようにしても良い。本発明では、バックグランドレベルを精度良く検出できるため、このバックグランドレベルとノック特徴パラメータとを比較すれば、精度の良いノック強度を求めることができる。尚、バックグランドレベルを基準にしてノック判定レベルを設定して、このノック判定レベルとノック周波数帯域の信号レベルとを比較してノック判定するようにしても良いことは言うまでもない。

信号レベル抽出手段から出力される複数の周波数帯域の信号レベルの差が最小又は最小付近と判断されるときの当該複数の周波数帯域の信号レベルの少なくとも１つに基づいてバックグランドレベルを検出する際に、請求項３のように、当該複数の周波数帯域の信号レベルの平均値をバックグランドレベルとしたり、請求項４のように、当該複数の周波数帯域の信号レベルのうちの最小の信号レベルをバックグランドレベルとしたり、或は、請求項５のように、当該複数の周波数帯域の信号レベルのうちの特定の周波数帯域の信号レベルをバックグランドレベルとしても良い。ここで、特定の周波数帯域は、ノックの共振周波数を含む周波数帯域とは異なる周波数帯域とすると良い（請求項６）。このようにすれば、より確実にノックの影響を排除することができる。

更に、請求項７のように、各気筒の燃焼行程毎に設定された所定期間内にバックグランドレベルを検出するようにすると良い。このようにすれば、過去のバックグランドレベルの履歴の影響を全く受けずに各気筒の燃焼行程毎にバックグランドレベルを検出することができるため、過渡運転時でも、応答遅れのない正確なバックグランドレベルを検出することができる。

尚、振動波形検出手段は、請求項８のように、内燃機関のシリンダブロックの振動を検出するノックセンサを使用したり、請求項９のように、内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサを使用したり、請求項１０のように、内燃機関の筒内で発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手段を使用したり、或は、請求項１１のように、内燃機関の回転変動を検出する回転変動検出手段を使用するようにしても良い。これらいずれの場合でも、内燃機関のノック振動に応じた振動波形信号を出力することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を例えばＶ型８気筒エンジンにて具体化した一実施例を説明する。まず、ノック検出装置全体のシステム構成を説明する。Ｖ型８気筒エンジン（内燃機関）の２つのバンクＡ，Ｂのシリンダブロックには、それぞれ、シリンダブロックの振動を検出するノックセンサ１１，１２（振動波形検出手段）が取り付けられている。各ノックセンサ１１，１２から出力される振動波形信号は、それぞれ、高周波成分をカットするＬＰＦ（ローパスフィルタ）１３，１４を通してＭＰＸ（マルチプレクサ）１５に入力される。このＭＰＸ１５は、２つのバンクＡ，Ｂに設けられた２つのノックセンサ１１，１２のうちの点火気筒があるバンクのノックセンサの振動波形信号を選択してノック判定回路１６に入力する。

このノック判定回路１６は、ＭＰＸ１５から入力される振動波形信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器１７と、このＡ／Ｄ変換器１７の出力信号の信号レベルを複数の周波数帯域（本実施例では４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４）に分けて抽出するフィルタ処理部１８（信号レベル抽出手段）と、このフィルタ処理部１８から出力される複数の周波数帯域の信号レベルに基づいてノック判定を行うノック判定部１９とから構成され、このノック判定部１９の判定結果がエンジン制御用のマイクロコンピュータ２０に出力される。

このマイクロコンピュータ２０は、各気筒の燃焼行程毎にノック判定区間（例えばＡＴＤＣ１０℃Ａ〜６０℃Ａの区間）を設定するためのノック判定区間設定信号をＡ／Ｄ変換器１７に出力し、このノック判定区間内で振動波形信号をＡ／Ｄ変換してフィルタ処理部１８で複数の周波数帯域の信号レベルを抽出するようにしている。更に、マイクロコンピュータ２０は、ノック判定部１９の判定結果に基づいて点火時期をノック限界付近で制御することで、エンジン出力や燃費を向上させるようにしている。

図６は、本実施例のＶ型８気筒エンジンの点火順序と吸排気バルブの開閉タイミングとノック判定区間との関係を説明するタイムチャートである。Ｖ型８気筒エンジンは、２つのバンクＡ，Ｂがあり、一方のバンクＡには、全気筒の半数の気筒＃１〜＃４が直列に設けられ、他方のバンクＢには、残り半数の気筒＃５〜＃８が直列に設けられている。点火順序は、＃１（バンクＡ）→＃８（バンクＢ）→＃４（バンクＡ）→＃３（バンクＡ）→＃６（バンクＢ）→＃５（バンクＢ）→＃７（バンクＢ）→＃２（バンクＡ）の順序である。一方のバンクＡに点火気筒がある場合は、ＭＰＸ１５によってバンクＡ側のノックセンサ１１から出力される振動波形信号をノック判定回路１６に取り込み、他方のバンクＢに点火気筒がある場合は、ＭＰＸ１５によってバンクＢ側のノックセンサ１２から出力される振動波形信号をノック判定回路１６に取り込む。

例えば、図６の例では、点火されるバンクＡの気筒＃１のノック判定区間とバンクＡの他の気筒＃４の吸気バルブの着座音とが重なる可能性があり、次に点火されるバンクＢの気筒＃８のノック判定区間とバンクＢの他の気筒＃５の吸気バルブの着座音とが重なる可能性がある。このように、ノック判定区間とバルブの着座音とが重なると、従来のノック検出方法では、バルブの着座音によってバックグランドレベルが実際よりも大きい値に検出されてしまうという問題があった。

この問題を解決するために、ノック判定部１９は、後述する図２及び図３の各ルーチンを実行することで、フィルタ処理部１８から出力される複数の周波数帯域の信号レベルの差が最小又は最小値から所定値以内（以下「最小付近」という）と判断されるときの当該複数の周波数帯域の信号レベルの少なくとも１つに基づいてバックグランドレベルを検出するバックグランドレベル検出手段として機能すると共に、複数の周波数帯域の信号レベルに基づいてノックの特徴を表すノック特徴パラメータを演算するノック特徴パラメータ演算手段としても機能し、更に、前記ノック特徴パラメータと前記バックグランドレベルとを比較してノック強度を判定するノック判定手段としても機能する。以下、このノック判定部１９の各機能について更に具体的に説明する。

まず、バックグランドレベルの検出方法を説明する。ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１３，１４でフィルタリングされる振動波形信号の周波数帯域を例えば４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４に分割する（図４参照）。各周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４は、ノック発生時の共振周波数を考慮して設定することが好ましく、例えば、３つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ３は、それぞれ、１次、１．５次、２次の共振周波数を含むように設定し、残り１つの周波数帯域Ｆ４は、共振周波数から十分に離れた周波数帯域（例えば１次共振周波数の１／２以下の周波数帯域）に設定するようにすると良い。

エンジン運転中に、各気筒の燃焼行程毎に設定されるノック判定区間（例えばＡＴＤＣ１０℃Ａ〜６０℃Ａの区間）において、各周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４毎に信号レベルを所定のサンプリング間隔で抽出して、図５に示すように、各周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルの挙動を監視する。そして、４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルの差ΔＦ[Ci]が最小（又は最小付近）と判断されるクランク角Ｃｙ（図５の例ではＣ２）を検出し、このクランク角Ｃｙにおける４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルに基づいて次のいずれかの方法でバックグランドレベルＢＧＬを算出する。

［バックグランドレベル算出方法（その１）]
４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルのうちの最大の信号レベルＦmax と最小の信号レベルＦmin との差ΔＦ[Ci]（＝Ｆmax −Ｆmin ）が最小と判断されるクランク角Ｃｙを検出し、このクランク角Ｃｙにおける４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルの平均値Ｆav[Cy]を算出し、この平均値Ｆav[Cy]をバックグランドレベルＢＧＬとする。
ＢＧＬ＝Ｆav[Cy]＝（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４）／４

［バックグランドレベル算出方法（その２）]
４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルのうちの最大の信号レベルＦmax と最小の信号レベルＦmin との差ΔＦ[Ci]（＝Ｆmax −Ｆmin ）が最小と判断されるクランク角Ｃｙを検出し、このクランク角Ｃｙにおける４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルのうちの最小の信号レベルＦmin をバックグランドレベルＢＧＬとする。
ＢＧＬ＝Ｆmin

［バックグランドレベル算出方法（その３）]
４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルのうちの最大の信号レベルＦmax と最小の信号レベルＦmin との差ΔＦ[Ci]（＝Ｆmax −Ｆmin ）が最小と判断されるクランク角Ｃｙを検出し、このクランク角Ｃｙにおける４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルのうちの特定の周波数帯域の信号レベルをバックグランドレベルＢＧＬとする。この場合、特定の周波数帯域は、ノックの共振周波数を含む周波数帯域とは異なる周波数帯域とするのが好ましく、本実施例では、共振周波数から十分に離れた周波数帯域Ｆ４の信号レベルをバックグランドレベルＢＧＬとする。
ＢＧＬ＝Ｆ４

上記いずれかの方法で、バックグランドレベルＢＧＬを算出し、更に、４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルに基づいてノックの特徴を表すノック特徴パラメータを算出する。このノック特徴パラメータの算出方法は、例えば、各周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４毎に信号波形のピーク値と形状相関係数とを乗算し、この乗算値（ピーク値×形状相関係数）を積算した値をノック特徴パラメータとし、このノック特徴パラメータをバックグランドレベルＢＧＬで割り算した値をノック強度とする。
ノック特徴パラメータ＝Σ（ピーク値×形状相関係数）
ノック強度＝ノック特徴パラメータ／ＢＧＬ

ここで、形状相関係数は、各周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号波形とモデルノック波形（理想的なノック波形）との相関性を定量的に表す数値であり、例えば、ノック判定区間における各周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号波形の面積とモデルノック波形の面積との比を算出して、その比を形状相関係数とする。
形状相関係数＝信号波形面積／モデルノック波形面積

ノック強度の算出後、このノック強度をノック判定値と比較して、このノック強度がノック判定値以上であれば、許容レベルを越えるノックが発生していると判断し、ノック強度がノック判定値よりも小さければ、許容レベルを越えるノックが発生していないと判断する。

以上説明したノック判定処理は、図２及び図３の各ルーチンによって実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。

図２のノック判定メインルーチンは、ノックセンサ１１，１２の出力信号（振動波形信号）のサンプリング周期で起動される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、各気筒の燃焼行程毎に設定されるノック判定区間（例えばＡＴＤＣ１０℃Ａ〜６０℃Ａの区間）であるか否かを判定し、ノック判定区間でなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、ノック判定区間であれば、ステップ１０２に進み、振動波形信号をＡ／Ｄ変換した後、ステップ１０３に進み、４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルを抽出する。この後、ステップ１０４に進み、後述する図３のバックグランドレベル算出ルーチンを実行して、バックグランドレベルＢＧＬを算出するための演算処理を行うと共に、ステップ１０５で、ノック特徴パラメータ算出ルーチン（図示せず）を実行して、４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルに基づいてノックの特徴を表すノック特徴パラメータを算出する。ための演算処理を行う。

この後、ステップ１０６に進み、ノック判定区間の終了タイミングであるか否か（バックグランドレベルＢＧＬとノック特徴パラメータを算出し終えたか否か）を判定し、ノック判定区間の終了タイミングでなければ、そのまま本ルーチンを終了するが、ノック判定区間の終了タイミングであれば、ステップ１０７に進み、ノック特徴パラメータをバックグランドレベルＢＧＬで割り算して求めたノック強度をノック判定値と比較して、このノック強度がノック判定値以上であれば、許容レベルを越えるノックが発生していると判断し、ノック強度がノック判定値よりも小さければ、許容レベルを越えるノックが発生していないと判断する。この後、ステップ１０８に進み、ノック判定結果を点火制御に反映させて本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０４で、図３のバックグランドレベル算出ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、ノック判定区間内において振動波形信号をサンプリングするクランク角Ｃｉを識別するカウンタｉをカウントアップし（ｉの初期値は０）、次のステップ２０２で、このカウンタｉの値をノック判定区間の終了タイミングｘと比較し、カウンタｉの値がノック判定区間の終了タイミングｘを越えていれば、ステップ２１０に進み、カウンタｉを０にリセットして本ルーチンを終了する。

これに対して、カウンタｉの値がノック判定区間の終了タイミングｘを越えていなければ、ステップ２０３に進み、現時点のクランク角Ｃｉにおける４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルを相互に比較して最大の信号レベルＦmax を選択した後、ステップ２０４に進み、現時点のクランク角Ｃｉにおける４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルを相互に比較して最小の信号レベルＦmin を選択する。

この後、ステップ２０５に進み、現時点のクランク角Ｃｉにおける４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルの平均値Ｆav[Ci]を算出した後、ステップ２０６に進み、現時点のクランク角Ｃｉにおける４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルのうちの最大の信号レベルＦmax と最小の信号レベルＦmin との差ΔＦ[Ci]（＝Ｆmax −Ｆmin ）を算出する。そして、次のステップ２０７で、カウンタｉの値がノック判定区間の終了タイミングｘに達したか否かを判定し、ノック判定区間の終了タイミングｘに達していなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

その後、カウンタｉの値がノック判定区間の終了タイミングｘに達した時点で、ステップ２０８に進み、４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルのうちの最大の信号レベルＦmax と最小の信号レベルＦmin との差ΔＦ[Ci]が最小となるクランク角Ｃｉをバックグランドレベル検出タイミングＣｙに設定し、次のステップ２０９で、このバックグランドレベル検出タイミングＣｙにおける４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルの平均値Ｆav[Cy]をバックグランドレベルＢＧＬに設定して、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例では、ノックセンサ１１，１２から出力される振動波形信号から４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルを抽出し、これら４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルの差ΔＦ[Ci]が最小となるときの当該４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルに基づいてバックグランドレベルＢＧＬを算出するようにしたところに第１の特徴がある。このように、ノックセンサ１１，１２から出力される振動波形信号から複数の周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルを抽出する場合、ノックやノイズが発生したときに、一部の周波数帯域のみにノックやノイズの影響が大きく現れ、他の周波数帯域への影響は比較的少ない。従って、複数の周波数帯域の信号レベルの差が最小（又は最小付近）となるクランク角位置では、ノックやノイズが発生していないと判断でき、このクランク角位置で、当該複数の周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルに基づいてバックグランドレベルＢＧＬを算出すれば、ノックやノイズの影響を受けずにバックグランドレベルＢＧＬを精度良く算出することができる。

しかも、本実施例では、各気筒の燃焼行程毎に設定されたノック判定区間内にバックグランドレベルＢＧＬを検出するようにしているため、過去のバックグランドレベルＢＧＬの履歴の影響を全く受けずに各気筒の燃焼行程毎にバックグランドレベルＢＧＬを検出することができ、過渡運転時でも、応答遅れのない正確なバックグランドレベルＢＧＬを検出することができる。

また、本実施例では、複数の周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルに基づいてノックの特徴を表すノック特徴パラメータを算出し、このノック特徴パラメータとバックグランドレベルＢＧＬとを比較してノック強度を判定するようにしたところに第２の特徴がある。本実施例では、バックグランドレベルＢＧＬを精度良く算出できるため、このバックグランドレベルＢＧＬとノック特徴パラメータとを比較すれば、精度の良いノック強度を求めることができる。

この場合、バックグランドレベルＢＧＬを用いてノック判定を行う方法は、上記実施例に限定されず、様々な方法が考えられ、例えば、バックグランドレベルＢＧＬを基準にしてノック判定レベルを設定して、このノック判定レベルとノック周波数帯域の信号レベルとを比較してノック判定するようにしても良いことは言うまでもない。

尚、本実施例では、ノックセンサ１１，１２から出力される振動波形信号から４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルを抽出するようにしたが、５つ以上の周波数帯域の信号レベルを抽出するようにしたり、或は、２つ又は３つの周波数帯域の信号レベルを抽出するようにしても良い。

また、本実施例では、エンジンのノック振動を検出する振動波形検出手段として、シリンダブロックの振動を検出するノックセンサ１１，１２を使用したが、これに代えて、筒内圧を検出する筒内圧センサを使用したり、筒内で発生するイオン電流を点火プラグ等を通して検出するイオン電流検出手段を使用したり、或は、クランク角センサの出力パルスの間隔等に基づいてエンジンの回転変動を検出する回転変動検出手段を使用するようにしても良い。これらいずれの場合でも、エンジンのノック振動に応じた振動波形信号を出力することができる。

本発明は、Ｖ型エンジンに限定されず、直列エンジンや水平対向エンジンにも適用でき、また、気筒数も８気筒に限定されず、様々な気筒数のエンジンに広く適用して実施できる。その他、本発明は、可変動弁機構の有無を問わず適用でき、筒内噴射エンジン、吸気ポート噴射エンジンのいずれにも適用して実施できる。

本発明の一実施例におけるノック検出装置全体のシステム構成を示すブロック図である。 ノック判定メインルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 バックグランドレベル算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 ノックセンサから出力される振動波形信号から４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルを抽出するフィルタ処理を説明する図である。 ４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルの挙動と、最大の信号レベルＦmax と最小の信号レベルＦmin との差ΔＦ[Ci]（＝Ｆmax −Ｆmin ）の挙動と、４つの周波数帯域Ｆ１〜Ｆ４の信号レベルの平均値Ｆav[Ci]の挙動を説明するタイムチャートである。 Ｖ型８気筒エンジンの点火順序と吸排気バルブの開閉タイミングとノック判定区間との関係を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１１，１２…ノックセンサ（振動波形検出手段）、１５…ＭＰＸ（マルチプレクサ）、１６…ノック判定回路、１８…フィルタ処理部（信号レベル抽出手段）、１９…ノック判定部（バックグランドレベル検出手段，ノック特徴パラメータ演算手段，ノック判定手段）、２０…マイクロコンピュータ

Claims (11)

1. 内燃機関のノック振動に応じた振動波形信号を出力する振動波形検出手段と、
   前記振動波形検出手段から出力される振動波形信号の信号レベルを複数の周波数帯域別に抽出する信号レベル抽出手段と、
   前記信号レベル抽出手段から出力される複数の周波数帯域の信号レベルの差が最小又は最小値から所定値以内と判断されるときの当該複数の周波数帯域の信号レベルの少なくとも１つに基づいてバックグランドレベルを検出するバックグランドレベル検出手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関のノック検出装置。
2. 前記信号レベル抽出手段から出力される複数の周波数帯域の信号レベルに基づいてノックの特徴を表すノック特徴パラメータを演算するノック特徴パラメータ演算手段と、
   前記ノック特徴パラメータと前記バックグランドレベルとを比較してノック強度を判定するノック判定手段と
   を備えてい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. 前記バックグランドレベル検出手段は、前記信号レベル抽出手段から出力される複数の周波数帯域の信号レベルのばらつきが最小又は最小値から所定値以内と判断されるときの当該複数の周波数帯域の信号レベルの平均値を前記バックグランドレベルとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のノック検出装置。
4. 前記バックグランドレベル検出手段は、前記信号レベル抽出手段から出力される複数の周波数帯域の信号レベルのばらつきが最小又は最小値から所定値以内と判断されるときの当該複数の周波数帯域の信号レベルのうちの最小の信号レベルを前記バックグランドレベルとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のノック検出装置。
5. 前記バックグランドレベル検出手段は、前記信号レベル抽出手段から出力される複数の周波数帯域の信号レベルのばらつきが最小又は最小値から所定値以内と判断されるときの当該複数の周波数帯域の信号レベルのうちの特定の周波数帯域の信号レベルを前記バックグランドレベルとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のノック検出装置。
6. 前記特定の周波数帯域は、ノックの共振周波数を含む周波数帯域とは異なる周波数帯域であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のノック検出装置。
7. 前記バックグランドレベル検出手段は、各気筒の燃焼行程毎に設定された所定期間内に前記バックグランドレベルを検出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関のノック検出装置。
8. 前記振動波形検出手段は、内燃機関のシリンダブロックの振動を検出するノックセンサであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関のノック検出装置。
9. 前記振動波形検出手段は、内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関のノック検出装置。
10. 前記振動波形検出手段は、内燃機関の筒内で発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手段であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関のノック検出装置。
11. 前記振動波形検出手段は、内燃機関の回転変動を検出する回転変動検出手段であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関のノック検出装置。

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