JP5039224B1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノッキングによる振動のピークとノイズ振動のピークが重なっても、ノッキングの発生有無を精度よく判定できると共に適正なノッキング強度を算出できる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】所定クランク角度範囲での特定周波数の振動レベルののうちの最大値である第１のピーク値およびそのクランク角度を抽出する抽出手段１０１と、ノイズ振動レベルが記憶される記憶手段１０３と、ノイズ振動のピークが現れるクランク角度を推定する推定手段１０４と、第１のピーク値が現れたときのクランク角度とノイズピークが現れると予想されるクランク角度が一致しない場合には第１のピーク値に基づいて第２のピーク値を算出し、一致する場合には第１のピーク値とノイズピーク値とに基づいて第２のピーク値を算出するノイズ除去手段１０２とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関で発生するノッキングを抑制する機能を備えた制御装置に係わり、更に詳しくは、「ノッキングセンサで検出された振動波形」に重畳した「燃料噴射弁、吸気弁、排気弁などの作動部材の作動に起因して発生するノイズ」を除去することによって、ノッキング検出の精度向上を実現する内燃機関の制御装置に関するものである。

従来から、「内燃機関の異常燃焼により発生する気筒内振動をノッキングセンサで検出して点火時期をリタード側へ補正することにより、ノッキングの発生を抑制する」というノッキング抑制機能を備えた内燃機関の制御装置が採用されている。
このようなノッキング抑制機能を備えた内燃機関の制御装置では、先ず、ノッキングセンサにより検出された内燃機関の振動波形に対して、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）等の演算を行なって特定周波数の振動成分のみを抽出する。
この特定周波数とは、ノッキングの発生に起因した振動レベルを感度良く検出することができる周波数であり、予め選定されている。

次に、前述した特定周波数の振動成分のうち、所定のクランク角度範囲におけるピーク値ｐｋｌを抽出する。
また、ピーク値ｐｋｌをフィルタリングすることによりピーク値ｐｋｌの平均値に相当するバックグランドレベルｂｇｌを算出する。
なお、前述した所定のクランク角度範囲は、「ノッキングによる振動レベルを感度良く検出することができるクランク角度の範囲」として予め設定されており、一般的にはノッキング検出期間と呼ばれる。

そして、ピーク値ｐｋｌとバックグランドレベルｂｇｌとに基づいて標準偏差ｓｇｍを求め、バックグランドレベルｂｇｌと標準偏差ｓｇｍとに基づいてノッキング判定用しきい値ｔｈｄを、“ｔｈｄ＝ｂｇｌ＋（Ｋ１×ｓｇｍ）”の式にて算出する。
ここで、Ｋ１はノッキング判定用しきい値ｔｈｄを算出するための所定の係数である。

ノッキング判定用しきい値ｔｈｄが算出されると、次に、ピーク値ｐｋｌとノッキング判定用しきい値ｔｈｄとを比較することによりノッキングの発生有無を判定する。
ここで、ｐｋｌ≦ｔｈｄであった場合は、ノッキングは発生していないと判定され、ノッキングによる振動レベルの大きさであるノッキング強度ｋｎｋには零が設定される。
反対に、“ｐｋｌ＞ｔｈｄ”であった場合は、ノッキングが発生していると判定され、ノッキング強度ｋｎｋを、“ｋｎｋ＝（ｐｋｌ−ｔｈｄ）／ｂｇｌ”の式にて算出する。

そして、ノッキング強度ｋｎｋの値に応じて、ノッキングリタード量ｒｔｄを“ｒｔｄ＝ｋｎｋ×Ｋ２”の式にて算出し、点火時期がノッキングリタード量ｒｔｄだけリタード側（すなわち、点火時期を遅らせる側）へ変更される。
ここで、Ｋ２はノッキング強度ｋｎｋをノッキングリタード量ｒｔｄへ変換するための所定の係数である。
以上に述べた一連の処理により、ノッキングセンサで検出される内燃機関の振動波形に基づいてノッキングの発生が判定されると、ノッキングによる振動レベルの大きさに応じて点火時期が遅角側へ補正されてノッキングの発生が抑制される。

しかしながら、内燃機関の運転状態によっては、ノッキング発生の有無に関わらず、内燃機関に備えられた電気的または機械的な作動部材（例えば、燃料噴射弁、吸気弁、排気弁など）が作動することによって発生するノイズ振動が、ノッキングセンサが検出する振動波形に重畳してくることがある。
このような場合、ノッキングセンサは、それらのノイズ振動を検知して、ノッキングの発生を誤って判定したり、ノッキングの発生を正しく判定できたとしてもノイズ振動を含んだままでノッキング強度を算出してしまう。
そのために、「ノッキングリタード量の算出が不適切となって内燃機関の出力低下や不快な出力変動を引き起こす」という問題が生じる。
そこで、以下の特許文献１（特開２００６−２０７４９１号公報）や特許文献２（特開２００６−３０７７０９号公報）においては、ノッキングセンサが検出する振動波形に重畳してくるノイズを除去して、ノッキング検出の精度向上を図るための方法が提案されている。

特許文献１では、ノイズ源の１つである燃料噴射弁の駆動タイミングに基づいてノイズ振動の出現期間を推定し、ノイズ振動の出現期間がノッキング検出期間と重畳していた場合には、ノッキング検出期間のうちノイズ振動の出現期間をマスクするという方法が提案されている。
これにより、ノイズ振動がノッキング検出期間内に入り込んでいた場合であってもノイズ振動の重畳に起因したノッキングの誤判定が防止されるというものである。

特許文献２では、ノイズ源の１つである吸気弁の作動によって発生するノイズ振動の形状を予め記憶しておき、ノッキング検出期間内で検出された振動波形と予め記憶しておいたノイズ振動の形状とをパターン照合してノイズ振動の出現期間を特定し、ノッキング検出期間で検出された振動波形のうち、特定したノイズ振動の出現期間の振動波形からノイズによる振動レベルを減算する（すなわち、ノッキング検出期間で検出された振動波形からノイズ振動分を除去する）という方法が提案されている。
これによって、ノイズ振動がノッキング検出期間内に入り込んでいた場合であっても、ノイズ振動の重畳に起因した「ノッキングの誤判定」が防止される。

特開２００６−２０７４９１号公報 特開２００６−３０７７０９号公報

ところが、特許文献１に記載されている方法では、ノッキング検出期間のうち、ノイズ振動の出現期間の振動波形がマスクされてしまう。
そのために、ノッキングが発生したことによって生じる振動波形とノイズ振動の出現期間とが同じタイミングに重なっている場合は、ノッキングが発生したことによって生じる振動波形までもがマスクされ、ノッキングが検出できなくなるという問題点がある。

また、特許文献２に記載されている方法では、検出された振動波形とノイズ振動の形状をパターン照合してノイズ振動の出現期間を特定するようにしている。
そのために、ノッキングが発生したことによって生じる振動波形とノイズ振動の出現期間とが同じタイミングで重なっている場合には、波形のパターン照合によるノイズ振動の特定が困難となってノッキングの発生を誤判定したり、ノッキングの発生を正しく判定できたとしてもノイズ振動を含んだままのノッキング強度を算出してしまうという問題点がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ノッキング検出期間内に「燃料噴射弁、吸気弁、排気弁などの作動部材の作動に起因して発生するノイズ振動」が重畳している場合であっても、ノイズによる振動レベルを適正に除去して、ノッキングの発生有無を精度よく判定すると共に、常に適正なノッキング強度を算出することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の振動波形を検出するノッキングセンサと、前記内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度センサと、前記内燃機関の振動波形から特定周波数の振動レベルを抽出する特定周波数抽出手段と、所定のクランク角度範囲における前記特定周波数の振動レベルのうちの最大値である第１のピーク値および前記第１のピーク値が現れたときのクランク角度を抽出するピーク信号抽出手段と、内燃機関に備えられた電気的または機械的な作動部材が作動することに起因して前記特定周波数に現れるノイズの振動レベルが記憶されるノイズレベル記憶手段と、前記作動部材の作動タイミングに基づいて、前記ノイズ振動のピーク値であるノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度を推定するノイズ出現タイミング推定手段と、前記第１のピーク値が現れたときのクランク角度と前記ノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度とが一致していなかった場合には前記第１のピーク値に基づいて第２のピーク値を算出し、前記第１のピーク値が現れたときのクランク角度と前記ノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度とが一致していた場合には前記第１のピーク値と前記ノイズピーク値とに基づいて第２のピーク値を算出するノイズ除去手段と、前記第２のピーク値を平均化したバックグラウンドレベル（ＢＧＬ）を算出するＢＧＬ算出手段と、前記第２のピーク値と前記バックグラウンドレベルとに基づいてノッキング判定しきい値を算出するしきい値算出手段と、前記第２のピーク値と前記ノッキング判定しきい値とに基づいてノッキングの発生有無を判定するノッキング判定手段と、前記ノッキング判定手段によりノッキングが発生していると判定されたときに、前記第２のピーク値と前記ノッキング判定しきい値と前記バックグラウンドレベルとに基づいてノッキング強度を算出するノッキング強度算出手段と、前記ノッキング強度算出手段により算出されたノッキング強度に基づいて点火時期のノッキングリタード量を算出するリタード量算出手段と、前記リタード量算出手段により算出されたノッキングリタード量に基づいて点火時期を補正する点火時期補正手段とを備えたものである。

本発明によれば、ノッキングが発生したことによって生じる振動のピーク値と、内燃機関に備えられた作動部材（例えば、燃料噴射弁、吸気弁、排気弁など）が作動することによって発生するノイズ振動のピーク値とが同じタイミングで重なってしまう場合であっても、作動部材の作動に起因するノイズ振動レベルを適正に除去してノッキングの発生有無を精度よく判定すると共に常に適正なノッキング強度を算出することが可能となる。

本発明に係る内燃機関とその制御装置の全体構成を示す図である。 実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の機能構成を示す図である。 １燃焼サイクルのノッキング信号および特定周波数の振動レベル（但し、ノッキング検出期間内にノイズ振動が重畳していない場合）を示すタイミングチャートである。 ノイズが重畳していない場合における特定周波数の振動スベクトルを示したタイミングチャートである。 １燃焼サイクルのノッキング信号および特定周波数の振動レベル（但し、ノッキング検出期間内にノイズ振動が重畳し、かつ、ノッキング振動とノイズ振動とが重なっていない場合）を示すタイミングチャートである。 図５の特性に基づいて算出されるノッキング強度を説明するためのタイミングチャートである。 １燃焼サイクルのノッキング信号および特定周波数の振動レベル（但し、ノッキング検出期間内にノイズ振動が重畳し、かつノッキング振動とノイズ振動とが重なっている場合）を示すタイミングチャートである。 図７の特性に基づいて算出されるノッキング強度を説明するためのタイミングチャートである。 ノイズ振動の出現タイミングを推定する方法を説明するためのタイミングチャートである。 ノイズレベル補正係数の算出方法を説明するための図である。 実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における処理動作の前半部を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における処理動作の後半部を示すフローチャートである。 「燃料圧力値」に対する「燃料噴射弁が作動したときのノイズピーク値」を示す特性図である。 「内燃機関の回転速度」に対する「吸気弁または排気弁が作動したときのノイズピーク値」を示す特性図である。

実施の形態１．
以下、図面に基づいて、本発明に係る内燃機関の制御装置についての好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る内燃機関とその制御装置の全体構成を示す図である。
図１において、内燃機関であるエンジン１における気筒１ａの燃焼室１ｂには、吸気弁１ｃと排気弁１ｄとピストン１ｅとが備えられており、更に、燃焼室１ｂ内を臨むようにして、点火プラグ２と燃料噴射弁３とが備えられている。
また、エンジン１には、吸気通路４に設けられた電子制御スロットル５により、吸入空気量が調整される。電子制御スロットル５は、スロットルバルブ５ａと、これを駆動するモータ５ｂ、スロットルバルブ５ａの開度を検出するスロットル開度センサ５ｃとで構成されている。

エンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する。）６は、アクセルペダル７の操作量を検出するアクセルポジションセンサ８の出力信号を取得して、モータ５ｂに制御信号を送り、スロットル開度センサ５ｃからのスロットルバルブ開度信号に基づいて、スロットルバルブ５ａを適切な開度に制御する。
ＥＣＵ６は、アクセルポジションセンサ８、クランク角度センサ９、カム角度センサ１０、ノッキングセンサ１１、エアーフローセンサ１２のほか、各種センサ類（図示せず）からの出力信号を取得して、点火時期や燃料噴射量などを決定する。
そして、それらの各決定値に基づいて、燃料噴射弁３を駆動して燃料を燃焼室１ｂ内に噴射・供給し、点火プラグ２に接続された点火コイル１３を駆動することによって、点火プラグ２のプラグギャップから火花を放電させる。

エアクリーナ１４によって塵やごみが除去された吸入空気は、エアーフローセンサ１２で流量が計測された後、電子制御スロットル５を通過してサージタンク１５へと導かれ、更に、サージタンク１５から吸気弁１ｃを通って燃焼室１ｂに導入される。
燃焼室１ｂ内に導入された吸入空気と燃料噴射弁３から噴射された燃料とが混ざりあって混合気が形成され、点火プラグ２の火花放電によって混合気が着火されて燃焼する。
混合気の燃焼圧力は、ピストン１ｅに伝えられてピストン１ｅを往復運動させる。ピストン１ｅの往復運動はコネテクティングロッド１ｈを介してクランク軸１ｆに伝えられ、クランク軸１ｆで回転運動に変換されて、エンジン１の出力として取り出される。燃焼後の混合気は排気ガスとなり、排気弁１ｄを通ってエキゾーストマニホールド１６へ排出され、触媒１７で浄化された後、大気中へ排出される。

次に、ＥＣＵ６内で実行されるノッキング抑制機能の概要について説明する。
図２は、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置において、ノッキング抑制機能を実現するための構成を示したブロック図である。
図２において、ＥＣＵ６へ入力されたノッキングセンサ１１の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）によりアナログ信号からデジタル信号へ変換されて、特定周波数抽出手段１００へ入力される。
特定周波数抽出手段１００では、デジタル化されたノッキングセンサ１１の出力信号に対して、例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）と呼ばれる演算処理が行なわれ、特定周波数成分のスペクトルが抽出される。
なお、特定周波数とは、ノッキングの発生に起因した振動レベルを感度良く検出することができる周波数（一般的には５〜１５ｋＨｚ付近の周波数）であり、実験等により予め選定されているものである。

続いて、ピーク信号抽出手段１０１では、特定周波数抽出手段１００により抽出された特定周波数成分のスペクトルとクランク角度センサ９により検出されるクランク角度とを時系列データとして、順次、バッファ（図示せず）に記憶する。そして、予め設定されているノッキング検出期間のクランク角度の範囲内で観測されたスペクトルの最大値とそのときのクランク角度とを、それぞれ、「第１のピーク値Ｓｍａｘ」および「第１のピーク値Ｓｍａｘが現れたときのクランク角度Ｓｐｏｓ」として抽出する。
なお、前述したノッキング検出期間とは、ノッキングによる振動レベルを感度良く検出することができるクランク角度の範囲として、実験等により予め設定されているものであり、一般的には圧縮上死点ＴＤＣ（ＴｏｐＤｅａｔｈ Ｃｅｎｔｅｒ：ピストンがシリンダ内で最も上昇した位置）からＡＴＤＣ（ＡｆｔｅｒＴｏｐ Ｄｅａｔｈ Ｃｅｎｔｅｒ）の６０［ｄｅｇ］辺りのクランク角度の範囲が設定される。

ノイズ除去手段１０２では、ピーク信号抽出手段１０１で抽出された第１のピーク値Ｓｍａｘおよび第１のピーク値Ｓｍａｘが現れたときのクランク角度Ｓｐｏｓのほか、後述する「ノイズレベル記憶手段１０３に記憶されているノイズピーク値Ｎｍａｘ」と、後述する「ノイズ出現タイミング推定手段１０４において推定されたノイズピーク値Ｎｍａｘが現れると予想されるクランク角度Ｎｐｏｓ」とが入力される。
そして、第１のピーク値Ｓｍａｘが現れたときのクランク角度Ｓｐｏｓと、ノイズピーク値Ｎｍａｘが現れると予想されるクランク角度Ｎｐｏｓとの比較が行われる。

ここで、ＳｐｏｓとＮｐｏｓとが一致していなかった場合（すなわち、Ｓｐｏｓ≠Ｎｐｏｓの場合）には、下記の式（１）により、第１のピーク値Ｓｍａｘを第２のピーク値ＰＫＬとして採用する。
反対に、ＳｐｏｓとＮｐｏｓとが一致していた場合（すなわち、Ｓｐｏｓ＝Ｎｐｏｓの場合）には、下記の式（２）により、第１のピーク値Ｓｍａｘからノイズピーク値Ｎｍａｘを減算した値を第２のピーク値ＰＫＬとして採用する。
ＰＫＬ＝Ｓｍａｘ ・・・ 式（１）
ＰＫＬ＝Ｓｍａｘ−Ｎｍａｘ ・・・ 式（２）

ノイズレベル記憶手段１０３では、特定周波数の振動レベルに現れるノイズ振動の発生幅やスペクトルの大きさといった「振動レベルの分布情報」が記憶されており、それらの分布情報のうち、ノイズ振動のスペクトルの最大値である「ノイズピーク値Ｎｍａｘ」をノイズ除去手段１０２へ出力する。

ノイズ出現タイミング推定手段１０４では、ノイズ源となる燃料噴射弁３、吸気弁１ｃ、排気弁１ｄといったエンジン１の作動部材の作動タイミングのクランク角度が入力される。
なお、これらのノイズ源となる作動部材の作動タイミングは、ＥＣＵ６によって演算される制御値やＥＣＵ６に入力される各種センサによる検出値が使用される。
そして、「ノイズ源となる作動部材の作動タイミング」と、「その作動タイミングからノイズ振動が特定周波数の振動スペクトルとして実際に現れるまでの伝播遅れを考慮して設定された遅れ時間」とに基づいて、ノイズピーク値Ｎｍａｘが現れると予想されるクランク角度Ｎｐｏｓを推定し、推定されたクランク角度Ｎｐｏｓをノイズ除去手段１０２へ出力する。

ＢＧＬ（バックグラウンドレベル）算出手段１０５では、下記の式（３）により、最終的なピーク値である第２のピーク値ＰＫＬをフィルタリングして、第２のピーク値ＰＫＬの平均値に相当するバックグランドレベルＢＧＬを算出する。ここで、ｋ０はＢＧＬを算出するための所定のフィルタ係数である。
ＢＧＬ＝Ｋ０×ＢＧＬの前回演算値＋（１−Ｋ０）×ＰＫＬ ・・・ 式（３）
しきい値算出手段１０６では、第２のピーク値ＰＫＬとＢＧＬとに基づいて標準偏差ＳＧＭを求め、下記の式（４）により、ノッキング判定用しきい値ＴＨＤを算出する。
ここで、Ｋ１はノッキング判定用しきい値ＴＨＤを算出するための所定の係数である。
ＴＨＤ＝ＢＧＬ＋（Ｋ１×ＳＧＭ） ・・・ 式（４）

ノッキング判定手段１０７では、第２のピーク値ＰＫＬとノッキング判定用しきい値ＴＨＤとを比較して、ノッキングの発生有無を判定する。
ここで、ＰＫＬ＞ＴＨＤであった場合にはノッキングが発生していると判定し、反対に、ＰＫＬ≦ＴＨＤであった場合にはノッキングは発生していないと判定する。
ノッキング強度算出手段１０８では、ノッキング判定手段１０７の判定結果に基づいて、ノッキングが発生しているとき（ＰＫＬ＞ＴＨＤのとき）には、下記の式（５）により、ノッキング強度ＫＮＫを算出し、反対に、ノッキングが発生していないとき（ＰＫＬ≦ＴＨＤのとき）には、下記の式（６）により、ノッキング強度ＫＮＫを零に設定する。
ＫＮＫ＝（ＰＫＬ−ＴＨＤ）／ＢＧＬ ・・・ 式（５）
ＫＮＫ ＝０ ・・・ 式（６）

リタード量算出手段１０９では、ノッキング強度ＫＮＫに応じて、ノッキングリタード量ＲＴＤが、下記の式（７）により算出される。ここで、Ｋ２はノッキング強度ＫＮＫをノッキングリタード量ＲＴＤへ変換するための所定の係数である。
ＲＴＤ＝ＫＮＫ×Ｋ２ ・・・ 式（７）
点火時期補正手段１１０では、エンジン１の運転状態に応じて決定された基本点火時期ＩＧＢが、下記の式（８）により、ノッキングリタード量ＲＴＤだけ遅角側へ変更されて、最終点火時期ＩＧＴが決定される。なお、ノッキングが発生しなくなれば、ＫＮＫが零となって、ＲＴＤも零になるため、最終点火時期ＩＧＴは基本点火時期ＩＧＢへ戻される。
ＩＧＴ＝ＩＧＢ−ＲＴＤ ・・・ 式（８）

以上に述べた一連の処理により、ノッキングが発生したことによって生じる振動のピーク値Ｓｍａｘとノイズ振動のピーク値Ｎｍａｘとが同じタイミングに重なってしまった場合であっても、前述の式（２）により、ノイズピーク値Ｎｍａｘが除去されてノッキングの発生有無を精度よく判定できると共に、常に適正なノッキング強度を算出することが可能となる。
なお、前述の各式は、実施の形態１の動作を説明するための一例に過ぎず、これらの式に限定されるものではない。

次に、ノッキング検出期間内にノイズ振動が重畳していない場合におけるノッキング強度の算出過程について、図３、図４のタイミングチャートを用いて補足説明する。
図３は、ノッキング検出期間内にノイズ振動が重畳していない場合における「１燃焼サイクルのノッキング信号および特定周波数の振動レベル」を示したタイミングチャートである。なお、図３（ａ）には、「ノッキング未発生且つノイズ源なし」の時のクランク角度に対するノッキング信号および特定周波数の振動レベル（スペクトル）の一例が示されており、図３（ｂ）には、「ノッキング発生且つノイズ源なし」の時のクランク角度に対するノッキング信号および特定周波数の振動レベルの一例が示されている。

また、図４は、特定周波数の振動レベル（スベクトル）を示したタイミングチャートである。
なお、図４（ａ）には、「ノッキング未発生且つノイズ源なし」の時の、「第２のピーク値ＰＫＬ」、「バックグランドレベルＢＧＬ」および「ノッキング判定用しきい値ＴＨＤ」が、複数のサイクル期間の時系列として示されており、図４（ｂ）には、ノッキング発生且つノイズ源なし」の時の、「第２のピーク値ＰＫＬ」、「バックグランドレベルＢＧＬ」および「ノッキング判定用しきい値ＴＨＤ」が、複数のサイクル期間の時系列として示されている。

ノッキングが発生していない場合の図３（ａ）では、ノッキングセンサ１１により検出されたノッキング信号に対し、１燃焼サイクル中のノッキング検出期間（仮に、ＡＴＤＣ０［ｄｅｇ］〜ＡＴＤＣ６０［ｄｅｇ］の間とする。）で検出されたノッキング信号がＤＦＴ処理されて特定周波数のスペクトルが算出される。
そして、ノッキング検出期間のうち最大となるスペクトル（図３（ａ）では左から６番目のスペクトル）であるＭＸ１が第１のピーク値Ｓｍａｘとして選択される。なお、図３ではノッキング検出期間内にノイズ振動が重畳していないため、第１のピーク値Ｓｍａｘとして選択されたＭＸ１は、そのまま第２のピーク値ＰＫＬとして採用される。

そして、燃焼サイクル毎に採用された第２のピーク値ＰＫＬを、複数サイクル期間を通して表したものが図４（ａ）に示された第２のピーク値ＰＫＬである。そして、この第２のピーク値ＰＫＬに基づいて、前述の式（３）により、図４（ａ）に示されたバックグランドレベルＢＧＬが算出され、第２のピーク値ＰＫＬとバックグランドレベルＢＧＬとに基づいて、前述の式（４）により、図４（ａ）に示されたノッキング判定用しきい値ＴＨＤが算出される。
なお、図３（ａ）および図４（ａ）においては、ノッキングが発生していない状態であるため、第２のピーク値ＰＫＬはノッキング判定用しきい値ＴＨＤを超えておらず、前述の式（６）により、ノッキング強度ＫＮＫには零が設定される。

次に、ある時刻Ｔにおいて、ノッキングが発生した場合、ノッキング信号には、図３（ｂ）に示すようなノッキング振動が現れ、特定周波数のスペクトルについてもノッキング振動による大きなスペクトル（図３（ｂ）では左から４番目のスペクトル）ＭＸ３が算出され、これが第１のピーク値Ｓｍａｘとして選択される。なお、図３ではノッキング検出期間内にノイズ振動が重畳していないため、第１のピーク値Ｓｍａｘとして選択されたＭＸ３は、そのまま第２のピーク値ＰＫＬとして採用される。
そして、図４（ｂ）には、前述の図４（ａ）と同様、複数サイクル期間を通して示された第２のピーク値ＰＫＬ、バックグランドレベルＢＧＬ、ノッキング判定用しきい値ＴＨＤが示されているが、ノッキングが発生した時刻Ｔのときの第２のピーク値ＰＫＬがノッキング判定用しきい値ＴＨＤを超えた時点で、ノッキングが発生していると判定されて、式（５）により、ノッキング強度ＫＮＫが算出される。

次に、ノッキング検出期間内にノイズ振動が重畳している場合におけるノッキング強度の算出過程について、図５、図６のタイミングチャートを用いて補足説明する。
図５は、ノッキング検出期間内にノイズ振動が重畳している場合における「１燃焼サイクルのノッキング信号および特定周波数の振動レベル」を示したタイミングチャートである。
図５（ａ）には、「ノッキング未発生且つノイズ源あり」の時クランク角度に対するノッキング信号および特定周波数の振動レベルの一例が示されており、図５（ｂ）には、「ノッキング発生且つノイズ源あり」の時クランク角度に対するノッキング信号および特定周波数の振動レベルの一例が示されている。
なお、図５（ｂ）では、ノッキング振動とノイズ振動とが異なるタイミングで発生している場合が示されている。

また、図６は、前述の図５に対応して算出された「特定周波数の振動レベル（スベクトル）」を示したタイミングチャートである。
なお、図６（ａ）には、「ノッキング未発生且つノイズ源ありでノイズ除去を実施した」時の、「第２のピーク値ＰＫＬ」、「バックグランドレベルＢＧＬ」、「ノッキング判定用しきい値ＴＨＤ」が、複数のサイクル期間の時系列データとして示されており、図６（ｂ）には、「ノッキング発生且つノイズ源ありでノイズ除去を実施した」時の、「第２のピーク値ＰＫＬ」、「バックグランドレベルＢＧＬ」、「ノッキング判定用しきい値ＴＨＤ」が、複数のサイクル期間の時系列データとして示されている。

ノッキングが発生していない場合の図５（ａ）では、ノッキング検出期間内にノイズ振動が重畳しているため、特定周波数のスペクトルについてもノイズ振動に起因したスペクトル（図５（ａ）では左から１０番目のスペクトル）ＭＸ２が算出されている。
このように、ノイズに起因したスペクトルＭＸ２が最も大きい場合、実施の形態１においては、ＭＸ２が現れたときのクランク角度Ｓｐｏｓと、ノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度Ｎｐｏｓとの比較が行なわれる。その結果、ＳｐｏｓとＮｐｏｓとが一致しているため、前述の式（２）により、ＭＸ２からノイズピーク値Ｎｍａｘを減算した値ＭＸ０を第２のピーク値ＰＫＬとして採用する。

燃焼サイクル毎に採用された第２のピーク値ＰＫＬを複数サイクル期間を通して示したものが図６（ａ）に示された第２のピーク値ＰＫＬである。
そして、この第２のピーク値ＰＫＬに基づいて、前述の式（３）により、図６（ａ）に示されたバックグランドレベルＢＧＬが算出され、第２のピーク値ＰＫＬとバックグランドレベルＢＧＬとに基づいて、前述の式（４）により、図６（ａ）に示されたノッキング判定用しきい値ＴＨＤが算出される。
以上ようにして算出された、第２のピーク値ＰＫＬ、バックグランドレベルＢＧＬ、ノッキング判定用しきい値ＴＨＤは、何れについても、ノイズの重畳による影響が除去されるため、ノイズ振動をノッキングと誤判定することが回避される。

なお、上記では、ノイズ振動に起因したスペクトル（図５（ａ）では左から１０番目のスペクトル）ＭＸ２からノイズピーク値Ｎｍａｘを減算した値ＭＸ０を第２のピーク値ＰＫＬとして採用すると説明したが、バッファに記憶されている「クランク角度ＮｐｏｓのときのスペクトルＭＸ２」をＭＸ０に修正したうえで、再び、ノッキング検出期間でのピーク値を再検索するようにしても良い。
そうした場合には、５（ａ）の左から６番目のスペクトルＭＸ１が第１のピーク値Ｓｍａｘとして再選択され、第１のピーク値Ｓｍａｘが現れたときのクランク角度Ｓｐｏｓとは異なるクランク角度Ｓｐｏｓ’に更新されるので、ノイズが重畳していない場合の図５（ａ）のときと同じ「第１のピーク値とクランク角度」が選択されるようにすることができる。

上記の記載について、以下に補足説明を行なう。
ノイズのために、元々はピーク値ＭＸ２（Ｓｐｏｓ位置のスペクトル）を最大値として検出するが、Ｓｐｏｓ位置のスペクトルを、ＭＸ０（＝ＭＸ２−Ｎｍａｘ）に修正する。そして、もう一度、ＡＴＤＣ０〜ＡＴＤＣ６０［ｄｅｇ］間の最大値を検査し直す。
その結果、ＭＸ１（Ｓｐｏｓ’位置のスペクトル）が修正後のピーク値となるので、ＭＸ１（Ｓｐｏｓ’位置のスペクトル）をピーク値とする。

次に、ある時刻Ｔにおいて、ノッキングが発生した場合、ノッキング信号には、図５（ｂ）に示すようなノッキング振動が現れ、特定周波数のスペクトルについてもノッキング振動による大きなスペクトル（図５（ｂ）では左から４番目のスペクトル）ＭＸ３が算出され、これが第１のピーク値Ｓｍａｘとして選択される。
なお、図６（ｂ）では、第１のピーク値Ｓｍａｘが現れたときのクランク角度Ｓｐｏｓとノイズピーク値Ｎｍａｘが現れると予想されるクランク角度Ｎｐｏｓとが一致していないため、前述した式（１）により、ＭＸ３がそのまま第２のピーク値ＰＫＬとして採用される。

そして、図６（ｂ）には、前述の図６（ａ）と同様、複数サイクル期間を通して示された第２のピーク値ＰＫＬ、バックグランドレベルＢＧＬ、ノッキング判定用しきい値ＴＨＤが示されているが、ノッキングが発生した時刻Ｔのときの第２のピーク値ＰＫＬがノッキング判定用しきい値ＴＨＤを超えた時点で、ノッキングが発生していると判定されて、式（５）により、ノッキング強度ＫＮＫが算出される。
以上ようにして算出されたノッキング強度ＫＮＫは、ノイズの重畳による影響が回避されており、ノイズが重畳していない場合の図５（ｂ）のときと同等レベルの値が算出される。

次に、「ノッキング検出期間内にノイズ振動が重畳している別の場合」におけるノッキング強度の算出過程について、図7、図８のタイミングチャートを用いて補足説明する。
図７は、ノッキング検出期間内にノイズ振動が重畳している場合における「１燃焼サイクルのノッキング信号および特定周波数の振動レベル」を示したタイミングチャートである。図７（ａ）には、「ノッキング未発生、且つノイズ源あり」の時のクランク角度に対するノッキング信号および特定周波数の振動レベルの一例が示されており、図７（ｂ）には、「ノッキング発生、且つノイズ源あり」の時クランク角度に対するノッキング信号および特定周波数の振動レベルの一例が示されている。なお、図７（ｂ）では、前述の図５（ｂ）の場合とは異なり、ノッキング振動とノイズ振動とが同じタイミングで発生している場合が示されている。
また、図８は、前述の図７に対応して算出された第２のピーク値ＰＫＬ、バックグランドレベルＢＧＬ、ノッキング判定用しきい値ＴＨＤが複数のサイクル期間の時系列データとして示したタイミングチャートである。
なお、図８（ａ）は「ノッキング未発生、且つノイズ源ありでノイズ除去を実施した」時を、図８（ｂ）は「ノッキング発生、且つノイズ源ありでノイズ除去を実施した」時を示している。

ノッキングが発生していない場合の図７（ａ）では、ノッキング検出期間内にノイズ振動が重畳しているため、特定周波数のスペクトルについてもノイズ振動に起因したスペクトル（図７（ａ）では左から４番目のスペクトル）ＭＸ２が算出されている。
このように、ノイズに起因したスペクトルＭＸ２が最も大きい場合、本実施の形態においては、ＭＸ２が現れたときのクランク角度Ｓｐｏｓとノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度Ｎｐｏｓとの比較が行なわれる。その結果、ＳｐｏｓとＮｐｏｓが一致しているため、前述の式（２）により、ＭＸ２からノイズピーク値Ｎｍａｘを減算した値ＭＸ０を第２のピーク値ＰＫＬとして採用する。

そして、燃焼サイクル毎に採用された第２のピーク値ＰＫＬを、複数サイクル期間を通して示したものが図８（ａ）に示された第２のピーク値ＰＫＬである。そして、この第２のピーク値ＰＫＬに基づいて、前述の式（３）により、図８（ａ）に示されたバックグランドレベルＢＧＬが算出され、第２のピーク値ＰＫＬとバックグランドレベルＢＧＬとに基づいて、前述の式（４）により、図８（ａ）に示されたノッキング判定用しきい値ＴＨＤが算出される。
以上ようにして算出された、第２のピーク値ＰＫＬ、バックグランドレベルＢＧＬおよびノッキング判定用しきい値ＴＨＤは、何れについても、ノイズの重畳による影響が除去されるため、ノイズ振動をノッキングと誤判定することが回避される。

なお、上記では、ノイズ振動に起因したスペクトル（図７（ａ）では左から４番目のスペクトル）ＭＸ２からノイズピーク値Ｎｍａｘを減算した値ＭＸ０を第２のピーク値ＰＫＬとして採用すると説明したが、バッファに記憶されている、クランク角度ＮｐｏｓのときのスペクトルＭＸ２をＭＸ０に修正したうえで、再び、ノッキング検出期間でのピーク値を再検索するようにしても良い。
そうした場合には、図７（ａ）の左から６番目のスペクトルＭＸ１ が第１のピーク値Ｓｍａｘとして再選択され、第１のピーク値Ｓｍａｘの現れたときのクランク角度もＳｐｏｓ’に更新されるので、ノイズが重畳していない場合の図５（ａ）のときと同じ第１のピーク値とクランク角度が選択されるようにすることができる。

次に、ある時刻Ｔにおいて、ノッキングが発生した場合のノッキング信号には、ノイズ振動と同じタイミングのところに図７（ｂ）に示すようなノッキング振動が現れ、特定周波数のスペクトルについてもノイズ振動にノッキング振動が加わった「より大きなスペクトル（図７（ｂ）では左から４番目のスペクトル）ＭＸ４」が算出され、これが第１のピーク値Ｓｍａｘとして選択される。
ここで、本実施の形態においては、このノイズ振動によるスペクトルを含んで大きくなり過ぎているスペクトルＭＸ４が現れたときのクランク角度Ｓｐｏｓと、ノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度Ｎｐｏｓとの比較が行われる。その結果、ＳｐｏｓとＮｐｏｓとが一致しているため、前述の式（２）により、ＭＸ４からノイズピーク値Ｎｍａｘを減算した値ＭＸ３を第２のピーク値ＰＫＬとして採用する。

そして、燃焼サイクル毎に採用された第２のピーク値ＰＫＬを複数サイクル期間を通して示したものが図８（ｂ）に示された第２のピーク値ＰＫＬである。そして、この第２のピーク値ＰＫＬに基づいて、前述の式（３）により、図８（ｂ）に示されたバックグランドレベルＢＧＬが算出され、第２のピーク値ＰＫＬとバックグランドレベルＢＧＬとに基づいて、前述の式（４）により、図８（ｂ）に示されたノッキング判定用しきい値ＴＨＤが算出される。
以上ようにして算出された第２のピーク値ＰＫＬ、バックグランドレベルＢＧＬおよびノッキング判定用しきい値ＴＨＤは、何れについても、ノイズの重畳による影響が除去される。
そのため、ノイズ振動を含んだノッキング振動のスペクトルによってノッキングと誤判定することや、ノイズ振動を含んだノッキング振動のスペクトルに基づいてノッキング強度を算出することによってノッキングリタード量が不適切となることも回避される。

次に、ノイズ出現タイミング推定手段１０４による「ノイズピーク値Ｎｍａｘが現れると予想されるクランク角度Ｎｐｏｓ」の推定方法について、図９に示すタイミングチャートで説明する。
図９は、ノイズ源となる作動部材（燃料噴射弁３、吸気弁１ｃ、排気弁１ｄ、など）の作動信号（燃料噴射弁３の場合には燃料噴射弁３への通電信号、吸気弁１ｃや排気弁１ｄの場合は閉弁タイミング）と特定周波数上に現れるノイズ振動のスペクトルとの関係の一例を示したタイミングチャートである。
図９において、時刻Ｔｎの時点でノイズ源の作動信号がＯＦＦからＯＮに切り替わったとすると、ノイズ源の作動に起因してノイズが発生し、そのノイズ振動は、伝播遅れにより、時刻Ｔｎから遅れ時間Ｔｄ後に特定周波数上に現れる。
そして、このノイズ振動のスペクトルは、時間ＴＬかけて増大し、時刻Ｔｎから時間Ｔｐ経過後にピーク値を迎え、その後時間ＴＲかけて減衰するという特性を有している。

そこで、ノイズ源の作動信号がＯＦＦからＯＮに切り替わった時点から特定周波数上にノイズピーク値Ｎｍａｘが現れるまでの時間Ｔｐを予め実験的に計測しておき、ＥＣＵ６のメモリに記憶させておく。
そして、クランク角度センサ９により検出される現在の回転速度に基づいてＴｐ（すなわち、ノイズ源の作動信号がＯＦＦからＯＮに切り替わった時点から特定周波数上にノイズピーク値Ｎｍａｘが現れるまでの時間）を時間単位から角度単位に変換することでＴｐの角度換算値を算出する。これにより、ノイズ源が作動した時点からノイズピーク値Ｎｍａｘが現れるまでのクランク角度が推定される。
なお、ノイズ源の作動信号については、ＥＣＵ６によって演算される制御値、または、ＥＣＵ６に入力される各種センサによる検出値に基づく値が使用される。

ところで、特定周波数に現れるノイズ振動のスペクトルが、図９に示すような特性であった場合、第１のピーク値Ｓｍａｘが現れたときのクランク角度Ｓｐｏｓとノイズピーク値Ｎｍａｘが現れると予想されるクランク角度Ｎｐｏｓとの差分（＝Ｓｐｏｓ−Ｎｐｏｓ）に応じて設定したノイズレベル補正係数Ｋｎを、ノイズピーク値Ｎｍａｘに乗じることにより、ＳｐｏｓとＮｐｏｓとが完全に一致していない場合であっても適正なノイズ振動レベルを除去することが可能となる。
図１０は、ノイズレベル補正係数の算出方法を説明するための図である。
図１０に示すように、例えば、「Ｓｐｏｓ−Ｎｍａｘ」が零のときにはＮｍａｘにＫｎ（＝１）が乗じられ、「Ｓｐｏｓ−Ｎｍａｘ」が図９の時間幅ＴＲの角度換算幅ＡＲ以上のときにはＮｍａｘにＫｎ（＝０）が乗じられ、「Ｓｐｏｓ−Ｎｍａｘ」が図９の時間幅ＴＬの角度換算幅ＡＬ以下のときには、ＮｍａｘにＫｎ（＝０）が乗じられる。
これにより、ノッキングが発生したことによって生じる振動のピーク値とノイズ振動のピーク値とが完全に同じタイミングに重なっていない場合であっても、ノイズによる振動レベルが適正に除去される。

次に、実施の形態１に係るノッキング抑制機能の動作を、フローチャートを使って説明する。
図１１は、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置におけるノッキング抑制機能の動作の前半部を示すフローチャートである。
また、図１２は、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置におけるノッキング抑制機能の動作の後半部を示すフローチャートである。
なお、図１１〜図１２に示したフローチャートでの処理は、クランク角度センサ９により検出されたクランク角度がノッキング検出期間外からノッキング検出期間内に変化したことが判定されたときに実行が開始されるものとして説明を進める。

今、ノッキング検出期間外からノッキング検出期間内に変化したことが判定されて最初に実行されるステップＳ１０１においては、特定周波数成分のスペクトル、および、そのスペクトルが検出されたクランク角度を順番に記憶しておくためのバッファ（記憶領域）をクリアしてから、次のステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２では、クランク角度センサ９により検出されたクランク角度が読み込まれる。
続くステップＳ１０３では、クランク角度に基づいてノッキング検出期間内か否かが判定される。
今回はノッキング検出期間外からノッキング検出期間内に変化した直後であることからＹＥＳと判定されて、ステップＳ１０３からステップＳ１０４、ステップＳ１０５、ステップＳ１０６へと進む。

ステップＳ１０４では、ノッキングセンサ１１により検出されたノッキング信号のＡ／Ｄ変換値が読み込まれる。
続くステップＳ１０５では、特定周波数抽出手段１００によるＤＦＴ処理が行なわれ、特定周波数成分のスペクトルが抽出され、ステップＳ１０６へ進む。
ステップＳ１０６では、ピーク信号抽出手段１０１により、ステップＳ１０５にて抽出された特定周波数成分のスペクトルとステップＳ１０２で検出されたクランク角度とを、バッファに記憶してステップＳ１０２へ戻る。

ステップＳ１０６からステップ１０２へ戻ると、再びステップＳ１０２にてクランク角度が読み込まれる。それ以降、ステップＳ１０３における判定がＮＯとなるまで、すなわち、クランク角度がノッキング検出期間外となるまで、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５、ステップＳ１０６、Ｓステップ１０２の処理が所定の周期で繰り返される。
そして、時間が経過して、Ｓステップ１０２で読み込まれたクランク角度がノッキング検出期間内からノッキング検出期間外に移ると、Ｓステップ１０３における判定がＮＯとなり、Ｓステップ１０３からステップＳ１０７へと進む。

そして、ステップＳ１０７では、バッファに記憶しておいたノッキング検出期間における特定周波数成分のスペクトルのうち最大値である第１のピーク値Ｓｍａｘ、および第１のピーク値Ｓｍａｘが検出されたときのクランク角度Ｓｐｏｓを抽出してステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０８では、ノイズ源となる作動部材の作動タイミングに相当するクランク角度が読み込まれる。
続くステップＳ１０９では、「作動部材の作動タイミング」と「該作動タイミングからノイズ振動による最大値が特定周波数の振動スペクトルとして実際に現れるまでの伝播遅れを考慮して予め設定されている遅れ時間Ｔｐと」からノイズピーク値Ｎｍａｘが現れると予想されるクランク角度Ｎｐｏｓが算出されてステップＳ１１０へと進む。
なお、ステップＳ１０８およびステップＳ１０９は、ノイズ出現タイミング推定手段１０４により処理が行われる。

そして、ステップＳ１１０では、第１のピーク値Ｓｍａｘが現れたときのクランク角度Ｓｐｏｓと、ノイズピーク値Ｎｍａｘが現れると予想されるクランク角度Ｎｐｏｓとが等しいか否かが判定される。
ここで、Ｓｐｏｓ≠Ｎｐｏｓであった場合には、ＮＯと判定されて、ステップＳ１１０からステップＳ１１３へ進み、前述の式（１）により、第２のピーク値ＰＫＬ＝Ｓｍａｘが算出されてステップＳ１１４へと進む。
一方、Ｓｐｏｓ＝Ｎｐｏｓであった場合には、ＹＥＳと判定されて、ステップＳ１１０からステップＳ１１１へ進み、ノイズレベル記憶手段１０３に記憶されているノイズピーク値Ｎｍａｘが読み込まれる。
続く、ステップＳ１１２では、前述の式（２）により、第２のピーク値ＰＫＬ＝Ｓｍａｘ−Ｎｍａｘが算出されてステップＳ１１４へと進む。
なお、ステップＳ１１０からステップＳ１１３までは、ノイズ除去手段１０２により処理が行われる。
また、ステップＳ１１０では、ＳｐｏｓとＮｐｏｓとが完全一致か否かで判定するようにしているが、ノイズピーク値Ｎｍａｘが現れると予想されるクランク角度Ｎｐｏｓのばらつきや推定精度を考慮して、式（９）のように、ＹＥＳと判定する条件に所定の幅ＶＡＲを持たせるようにしても良い。
（Ｎｐｏｓ−ＶＡＲ）≦Ｓｐｏｓ≦（Ｎｐｏｓ＋ＶＡＲ） ・・・ 式（９）

次のステップＳ１１４では、ＢＧＬ算出手段１０５によりバックグランドレベルＢＧＬが算出され、ステップＳ１１５では、しきい値算出手段１０６によりノッキング判定用しきい値ＴＨＤが算出されて、ステップＳ１１６へ進む。
そして、ステップＳ１１６では、第２のピーク値ＰＫＬとノッキング判定用しきい値ＴＨＤ とを比較することでノッキングの発生有無が判定される。
ここで、ＰＫＬ≧ＴＨＤの場合には、ノッキングが発生していると判定（ＹＥＳと判定）されてステップＳ１１７に進み、前述の式（５）によりノッキング強度ＫＮＫが算出されてステップＳ１１９へ進む。反対に、ＰＫＬ＜ＴＨＤの場合には、ノッキングは発生していないと判定（ＮＯと判定）され、前述の式（６）によりノッキング強度ＫＮＫには零が設定されてステップＳ１１９へ進む。
なお、ステップＳ１１６では、ノッキング判定手段１０７により処理が行われ、ステップＳ１１７とステップＳ１１８では、ノッキング強度算出手段１０９により処理が行われる。

そして、ステップＳ１１９では、式（７）により、ノッキング強度ＫＮＫに応じたノッキングリタード量ＲＴＤが算出され、最後のステップＳ１２０では、式（８）により、エンジン１の運転状態に応じて決定された基本点火時期ＩＧＢがノッキングリタード量ＲＴＤだけリタード側へ変更されて最終点火時期ＩＧＴが決定され、一連の処理が終了する。
なお、ステップＳ１１９はリタード量算出手段１１０、ステップＳ１２０は点火時期補正手段１１０により処理が行われる。

ところで、ノイズ源が燃料噴射弁であった場合、ノイズ振動による特定周波数スペクトルのピーク値Ｎｍａｘは、概略、一定値とみなしても構わない場合もある。
しかし、燃料噴射弁から噴射される燃料圧力Ｐｆが変化したときの燃料噴射弁の開弁ないし閉弁動作によるノイズ振動のレベル変化が無視できない変化量であった場合には、例えば、図１３のような特性（すなわち、燃料圧力Ｐｆに対するノイズピーク値Ｎｍａｘの値）を、予め実験的に計測しておき、ＥＣＵ６に記憶させておく。これにより、燃料圧力Ｐｆに応じた適切なＮｍａｘの値を用いるようにすることができ、燃料圧力Ｐｆの変化に関わらず、燃料噴射弁の作動によるノイズの振動レベルを精度良く除去することが可能となる。

また、ノイズ源が吸気弁または排気弁であった場合、ノイズ振動による特定周波数スペクトルのピーク値Ｎｍａｘは、概略、一定値とみなしても構わない場合もあるが、内燃機関の回転速度Ｎｅが変化したときの吸気弁または排気弁の閉弁動作によるノイズ振動のレベル変化が無視できない変化量であった場合には、例えば、図１４のような特性（すなわち、回転速度Ｎｅに対するＮｍａｘの値）を、予め計測しておき、ＥＣＵ６に記憶させておく。これにより、回転速度Ｎｅに応じた適切なＮｍａｘの値を用いるようにすることができ、回転速度Ｎｅの変化に関わらず、吸気弁または排気弁の作動によるノイズの振動レベルを精度良く除去することが可能となる。

また、ノイズレベル記憶手段１０３に記憶しておく特定周波数のノイズ振動のノイズピーク値Ｎｍａｘについては、内燃機関が燃焼することに起因して発生する振動レベルを除く「ノイズ振動のみによるスペクトル」を予め計測しておいて記憶させるようにする。
これにより、運転状態や燃焼状態の変化によってＢＧＬ、すなわち、通常の燃焼に起因した振動レベルが、運転状態によって異なるような場合であっても、ノイズによる振動レベルを適正に除去することができ、常に正確なＢＧＬを算出することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態による内燃機関の制御装置は、内燃機関１の振動波形を検出するノッキングセンサ１１と、内燃機関１のクランク角度を検出するクランク角度センサ９と、内燃機関１の振動波形から特定周波数の振動レベルを抽出する特定周波数抽出手段１００と、所定のクランク角度範囲における前記特定周波数の振動レベルのうちの最大値である第１のピーク値および第１のピーク値が現れたときのクランク角度を抽出するピーク信号抽出手段１０１と、内燃機関１に備えられた電気的または機械的な作動部材が作動することに起因して前記特定周波数に現れるノイズの振動レベルが記憶されるノイズレベル記憶手段１０３と、作動部材の作動タイミングに基づいて、ノイズ振動のピーク値であるノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度を推定するノイズ出現タイミング推定手段１０４と、前記第１のピーク値が現れたときのクランク角度と前記ノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度とが一致していなかった場合には第１のピーク値に基づいて第２のピーク値を算出し、第１のピーク値が現れたときのクランク角度とノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度とが一致していた場合には第１のピーク値とノイズピーク値とに基づいて第２のピーク値を算出するノイズ除去手段１０２と、第２のピーク値を平均化したバックグラウンドレベル（ＢＧＬ）を算出するＢＧＬ算出手段１０５と、第２のピーク値と前記バックグラウンドレベルとに基づいてノッキング判定しきい値を算出するしきい値算出手段１０６と、第２のピーク値とノッキング判定しきい値とに基づいてノッキングの発生有無を判定するノッキング判定手段１０７と、
ノッキング判定手段１０７によりノッキングが発生していると判定されたときに、第２のピーク値とノッキング判定しきい値とバックグラウンドレベルとに基づいてノッキング強度を算出するノッキング強度算出手段１０８と、ノッキング強度算出手段１０８により算出されたノッキング強度に基づいて点火時期のノッキングリタード量を算出するリタード量算出手段１０９と、リタード量算出手段１０９により算出されたノッキングリタード量に基づいて点火時期を補正する点火時期補正手段１１０とを備える。

この構成によれば、ノッキングが発生したことによって生じる振動のピーク値とノイズ振動のピーク値とが同じタイミングに重なってしまった場合であっても、ノイズによる振動レベルを適正に除去してノッキングの発生有無を精度よく判定すると共に常に適正なノッキング強度を算出することが可能となる。

また、本実施の形態による内燃機関の制御装置のノイズ除去手段１０２は、第１のピーク値が現れたときのクランク角度とノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度との差分に基づいて、ノイズピーク値を補正するためのノイズレベル補正係数を算出すると共に、第１のピーク値とノイズピーク値とノイズレベル補正係数とに基づいて第２のピーク値を算出する。
この構成によれば、ノッキングが発生したことによって生じる振動のピーク値とノイズ振動のピーク値とが完全に同じタイミングに重なっていない場合であっても、ノイズによる振動レベルを適正に除去してノッキングの発生有無を精度よく判定すると共に常に適正なノッキング強度を算出することが可能となる。

また、本実施の形態による内燃機関の制御装置は、作動部材が燃料噴射弁である場合において、ノイズレベル記憶手段１０３は、燃料噴射弁３から内燃機関１へ噴射供給される燃料の圧力値に応じて予め記憶されているノイズの振動レベルを補正する。
この構成によれば、燃料噴射弁が作動したときに発生するノイズの振動レベルが燃料の圧力値によって変化することがあっても、ノイズの振動レベルが適正レベルに補正できるため、燃料の圧力値の変化に関わらず、燃料噴射弁の作動に起因したノイズの振動レベルを精度良く算出することが可能となる。

また、本実施の形態による内燃機関の制御装置は、作動部材が吸気弁または排気弁である場合において、ノイズレベル記憶手段１０３は、内燃機関１の回転速度または負荷に応じて、予め記憶されているノイズの振動レベルを補正する。
この構成によれば、吸気弁または排気弁が作動したときに発生するノイズの振動レベルが内燃機関の回転速度によって変化することがあっても、ノイズの振動レベルが適正レベルに補正できるため、内燃機関の回転速度に関わらず、吸気弁または排気弁の作動に起因したノイズの振動レベルを精度良く算出することが可能となる。

また、本実施の形態による内燃機関の制御装置のノイズレベル記憶手段１０３は、内燃機関１の気筒内での燃焼に起因して発生する振動レベルがないときのノイズの振動レベルを記憶させておくようにしている。
この構成によれば、ノッキングが発生していないときのバックグラウンドレベルの算出値に対してもノイズによる振動レベルを適正に除去することができ、常に正確なバックグラウンドレベルを算出することが可能となる。

本発明は、ノッキング発生により生じる振動のピーク値と、内燃機関に備えられた燃料噴射弁などの作動部材の作動により発生するノイズ振動のピーク値とが同じタイミングで重なる場合であっても、ノッキングの発生有無を精度よく判定できると共に、常に適正なノッキング強度を算出することが可能な内燃機関の制御装置の実現に有用である。

１ エンジン（内燃機関）
１ａ 気筒 １ｂ 燃焼室 １ｃ 吸気弁
１ｄ 排気弁 １ｅ ピストン １ｆ クランク軸 １ｇ カム軸
１ｈ コネテクティングロッド
２ 点火プラグ ３ 燃料噴射弁 ４ 吸気通路
５ 電子制御スロットル ５ａ スロットルバルブ ５ｂ モータ
５ｃ スロットル開度センサ
６ エンジン制御ユニット（ＥＣＵ） ７ アクセルペダル
８ アクセルポジションセンサ ９ クランク角度センサ
１０ カム角度センサ １１ ノッキングセンサ
１２ エアーフローセンサ １３ 点火コイル
１４ エアクリーナ １５ サージタンク
１６ エキゾーストマニホールド １７ 触媒
１００ 特定周波数検出手段 １０１ ピーク信号抽出手段
１０２ ノイズ除去手段 １０３ ノイズレベル記憶手段
１０４ ノイズ出現タイミング推定手段 １０５ ＢＧＬ算出手段
１０６ しきい値算出手段 １０７ ノッキング判定手段
１０８ ノッキング強度算出手段 １０９ リタード量算出手段
１１０ 点火時期補正手段
ｐｋｌ 所定のクランク角度範囲におけるピーク値
ｂｇｌ ピーク値ｐｋｌの平均値に相当するバックグランドレベル
ｓｇｍ 標準偏差ｓｇｍ
ｔｈｄ ノッキング判定用しきい値
ｋｎｋ ノッキング強度
ｒｔｄ ノッキングリタード量
Ｓｍａｘ 第１のピーク値
Ｓｐｏｓ 第１のピーク値Ｓｍａｘが現れたときのクランク角度
ＴＤＣ 圧縮上死点（Ｔｏｐ ＤｅａｔｈＣｅｎｔｅｒ）
ＡＴＤＣ Ａｆｔｅｒ ＴｏｐＤｅａｔｈ Ｃｅｎｔｅｒ
Ｎｍａｘ ノイズレベル記憶手段に記憶されているノイズピーク値
Ｎｐｏｓ ノイズピーク値Ｎｍａｘが現れると予想されるクランク角度
Ｋｎ ノイズレベル補正係数
ＩＧＢ 基本点火時期
ＩＧＴ 最終点火時期

Claims (5)

1. 内燃機関の振動波形を検出するノッキングセンサと、
   前記内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度センサと、
   前記内燃機関の振動波形から特定周波数の振動レベルを抽出する特定周波数抽出手段と、
   所定のクランク角度範囲における前記特定周波数の振動レベルのうちの最大値である第１のピーク値および前記第１のピーク値が現れたときのクランク角度を抽出するピーク信号抽出手段と、
   前記内燃機関に備えられた電気的または機械的な作動部材が作動することに起因して前記特定周波数に現れるノイズの振動レベルが記憶されるノイズレベル記憶手段と、
   前記作動部材の作動タイミングに基づいて、前記ノイズ振動のピーク値であるノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度を推定するノイズ出現タイミング推定手段と、
   前記第１のピーク値が現れたときのクランク角度と前記ノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度とが一致していなかった場合には前記第１のピーク値に基づいて第２のピーク値を算出し、前記第１のピーク値が現れたときのクランク角度と前記ノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度とが一致していた場合には前記第１のピーク値と前記ノイズピーク値とに基づいて第２のピーク値を算出するノイズ除去手段と、
   前記第２のピーク値を平均化したバックグラウンドレベル（ＢＧＬ）を算出するＢＧＬ算出手段と、
   前記第２のピーク値と前記バックグラウンドレベルとに基づいてノッキング判定しきい値を算出するしきい値算出手段と、
   前記第２のピーク値と前記ノッキング判定しきい値とに基づいてノッキングの発生有無を判定するノッキング判定手段と、
   前記ノッキング判定手段によりノッキングが発生していると判定されたときに、前記第２のピーク値と前記ノッキング判定しきい値と前記バックグラウンドレベルとに基づいてノッキング強度を算出するノッキング強度算出手段と、
   前記ノッキング強度算出手段により算出されたノッキング強度に基づいて点火時期のノッキングリタード量を算出するリタード量算出手段と、
   前記リタード量算出手段により算出されたノッキングリタード量に基づいて点火時期を補正する点火時期補正手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記ノイズ除去手段は、前記第１のピーク値が現れたときのクランク角度と前記ノイズピーク値が現れると予想されるクランク角度との差分に基づいて、前記ノイズピーク値を補正するためのノイズレベル補正係数を算出すると共に、前記第１のピーク値と前記ノイズピーク値と前記ノイズレベル補正係数とに基づいて第２のピーク値を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記作動部材が燃料噴射弁である場合において、前記ノイズレベル記憶手段は、前記燃料噴射弁から内燃機関へ噴射供給される燃料の圧力値に応じて予め記憶されているノイズの振動レベルを補正するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記作動部材が吸気弁または排気弁である場合において、前記ノイズレベル記憶手段は、内燃機関の回転速度または負荷に応じて、予め記憶されているノイズの振動レベルを補正するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記ノイズレベル記憶手段は、内燃機関の気筒内での燃焼に起因して発生する振動レベルがないときのノイズの振動レベルを記憶させておくようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。

Images