JP2009235994A - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は内燃機関の燃焼状態検出装置に関し、官能周波数帯の振動強度を短時間で算出することができる内燃機関の燃焼状態検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、相関高周波数帯と内燃機関の運転状態との関係を定める特性マップと、前記特性マップに従って、検出した前記運転状態に対応した前記相関高周波数帯を選定する相関高周波数帯選定手段と、内燃機関の出力トルクを取得する出力トルク取得手段と、前記出力トルクに含まれる、前記相関高周波数帯に対応した成分を相関成分として通過させる相関高周波数帯フィルタと、前記相関成分の振動強度を相関強度として算出する相関強度算出手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。
【選択図】図５

Description

この発明は、内燃機関の燃焼状態検出装置に関し、特に、官能周波数帯の振動を短時間で推定する内燃機関の燃焼状態検出装置に関する。

機関回転数に基づいて、内燃機関の燃焼状態を推定する方法が知られている。例えば、特許文献１に示す推定方法によれば、まず、機関回転数に応じて、抽出するクランク軸の回転角速度の変化波形を選択する。次に、この変化波形に基づく回転角速度の最大値と最小値との差から振動を推定する。その後、推定した振動から内燃機関の燃焼状態を推定している。

特開２００７−３２４３３号公報 特開２００１−１２３８７９号公報

ところで、車両の振動には、官能周波数帯の振動が含まれている。官能周波数帯とは、車両の運転者が不快と感知する、例えば１ヘルツ〜４ヘルツの超低周波数帯である。このため、官能周波数帯の振動は、車両の運転者が不快と感知する振動といえる。このことから、官能周波数帯の振動は、評価できることが好ましい。

特許文献１においては、振動の評価をするために、車両の振動強度を算出している。また、振動強度を算出するために、回転角速度の変化波形の最大値と最小値との差を複数取得した後に、これらの差を統計処理することで振動強度を算出している。そこで、この特許文献１の算出方法を用いて、官能周波数帯の振動強度を算出すると仮定する。

そうすると、官能周波数帯に対応した回転角速度の変化波形の最大値と最小値との差を複数取得して統計処理することになる。しかし、官能周波数帯は超低周波数帯である。このため、変化波形を取得するまでに長い時間を要してしまう。さらに、この最大値と最小値との差を複数取得して統計処理することで、長い統計処理時間を要してしまう。したがって、官能周波数帯の振動強度を算出するまでに長い時間を要してしまう。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたものである。すなわち、官能周波数帯の振動強度を短時間で算出することができる内燃機関の燃焼状態検出装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の燃焼状態検出装置であって、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
振動強度の評価をする周波数帯として定めた評価周波数帯ともっとも相関を有する前記評価周波数帯よりも高周波数帯域にある相関高周波数帯と、内燃機関の運転状態との関係を定めた特性マップと、
前記特性マップに従って、検出した前記運転状態に対応した前記相関高周波数帯を選定する相関高周波数帯選定手段と、
内燃機関の出力トルクを取得する出力トルク取得手段と、
前記出力トルクに含まれる、前記相関高周波数帯に対応した成分を相関成分として通過させる相関高周波数帯フィルタと、
前記相関成分の振動強度を相関強度として算出する相関強度算出手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記出力トルクに含まれる、前記評価周波数帯に対応した成分を基本成分として通過させる基本成分フィルタと、
前記出力トルクに含まれる、前記評価周波数帯よりも高周波数帯にある少なくとも２つの比較周波数帯に対応した成分を比較成分として通過させる比較成分フィルタと、
前記基本成分の振動強度を算出する基本強度算出手段と、
前記比較成分ごとの振動強度を算出する比較強度算出手段と、
振動強度において前記評価周波数帯ともっとも相関を有する比較周波数帯を実相関周波数帯として決定する決定手段と、
前記実相関周波数帯を、前記相関成分が生じた際の内燃機関の運転状態に対応させて前記特性マップに反映することにより前記特性マップを修正するマップ修正手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記出力トルクに含まれる、前記評価周波数帯に対応した成分を基本成分として通過させる基本成分フィルタと、
前記出力トルクに含まれる、前記評価周波数帯よりも高周波数帯にある少なくとも２つの比較周波数帯に対応した成分を比較成分として通過させる比較成分フィルタと、
前記基本成分の振動強度を算出する基本強度算出手段と、
前記比較成分ごとの振動強度を算出する比較強度算出手段と、
振動強度において前記評価周波数帯ともっとも相関を有する比較周波数帯を実相関周波数帯として決定する決定手段と、
前記実相関周波数帯と、検出した内燃機関の運転状態との関係を定めることにより前記特性マップを作成するマップ作成手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明において、
前記相関強度が、予め定めた所定の相関強度域にあるか否かを判定する相関強度判定手段と、
前記相関強度が前記相関強度域にないと判定された場合に、前記相関強度域に収まるように内燃機関の燃焼状態の制御を実行する相関強度制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明において、
前記相関成分が生じた際の内燃機関の運転状態に基づいて前記相関強度を変換することにより、前記評価周波数帯の振動強度を変換強度として算出する変換強度算出手段と、
前記変換強度が予め定めた所定の変換強度域にあるか否かを判定する変換強度判定手段と、
前記変換強度が前記変換強度域にないと判定された場合に、前記変換強度域に収まるように内燃機関の燃焼状態の制御を実行する変換強度制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明において、
クランク軸の回転角加速度を取得する回転角加速度取得手段と、
前記回転角加速度が予め定めた所定の角加速度域にある定常運転であるか否かを判定する定常運転判定手段と、
を備え、
前記出力トルク取得手段は、前記定常運転でないと判定された場合に禁止されることを特徴とする。

また、第７の発明は、第１乃至第６の発明において、
内燃機関と、モーターとの駆動力を併用して車両を駆動することのできるハイブリッド車両の内燃機関の燃焼状態検出装置であって、
前記相関強度の算出の要求がされている場合に、クランク軸の回転角加速度が、予め定めた所定の角加速度域にある定常運転に維持されるように前記モーターの出力によって前記車両の駆動力を補償する補償手段と、
を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、特性マップに従って、運転状態に対応した相関高周波数帯を選定し、相関高周波数帯の成分（以下、「相関成分」ともいう。）から、相関周波数帯の振動強度（以下、「相関強度」ともいう。）を算出することができる。この相関高周波帯は、官能周波数帯よりも高周波帯域にある。よって、相関強度は、官能周波数帯の振動強度（以下、「官能強度」ともいう。）を直接算出するよりも短時間で算出することができる。さらに、この相関高周波帯は、官能周波数帯と相関がある。よって、相関強度を算出することで、官能強度が、短時間で算出できる。

内燃機関は、長時間の使用により、劣化等の経時変化をする。第２の発明によれば、特性マップを車両の走行中に修正する。そこで、内燃機関の経時変化を吸収して、特性マップを車両の走行中に更新し続けることができる。

特性マップを作成するためには、別途官能強度を算出する工程等を要する。第３の発明によれば、特性マップを車両の走行中に作成する。そこで、特性マップを予め作成する工程を省略することができる。

第４の発明によれば、短時間で算出した相関強度を制御できる。よって、官能強度を、短時間で、間接的に評価することができる。

第５の発明によれば、短時間で算出した相関強度から官能強度へ変換することができる。よって、官能強度を、短時間で、直接評価することができる。

第６の発明によれば、非定常運転では出力トルクが取得されない。よって、定常運転時に出力トルクを取得し、この出力トルクに含まれる官能強度を高精度で算出することができる。

第７の発明によれば、相関強度の算出の要求がされている場合に、クランク軸の回転角加速度が、予め定めた所定の角加速度域にある定常運転に維持される。定常運転に維持されれば、出力トルクを高精度で取得することができる。また、出力トルクを高精度で取得することができれば、この出力トルクに含まれる相関強度も高精度で算出することができる。そこで、定常運転に維持されれば、相関強度も高精度で算出できる。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
以下、図１乃至図６を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施の形態のシステムは、車両に動力源として搭載される内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、複数気筒を有する多気筒機関であるが、図１は、そのうちの１気筒の断面を表している。

各気筒の燃焼室には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２は、その上流側にエアフローメータ１６を備えている。エアフローメータ１６は、吸入空気量Ｇａを検出するように構成されている。また、吸気通路１２には、燃料を噴射するインジェクタ２０が設置されている。

内燃機関１０は、インジェクタ２０、ピストン２２、可変バルブタイミング機構２６、吸気バルブ２８を気筒ごとに備えている。ピストン２２は、コンロッドを介してクランク軸１８に連結されている。そして、クランク軸１８の近傍には、クランク角センサ３０が設置されている。クランク角センサ３０は、クランク軸の回転角速度を検出するように構成されている。

また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０の出力側には、インジェクタ２０、点火プラグ２４、可変バルブタイミング機構２６等が接続されている。ＥＣＵ５０の入力側には、エアフローメータ１６、クランク角センサ３０等が接続されている。

ＥＣＵ５０は、エアフローメータ１６、クランク角センサ３０等の出力に基づいて、燃料噴射量制御、点火時期制御または空燃比フィードバック制御のような、内燃機関全体の制御を実行する。また、ＥＣＵ５０は、クランク角位置に基づいて、機関回転数Ｎｅ、回転角速度ω、回転角加速度（ｄω／ｄｔ）を算出する。また、ＥＣＵ５０内には、官能周波数帯と相関を有し、この官能周波数帯よりも高周波数帯域にある周波数帯と、内燃機関の運転状態との関係を定める特性マップが格納されている。

［実施の形態１の特徴］
車両の振動には、官能周波数帯の振動が含まれている。ここで、官能周波数帯とは、車両の運転者が不快と感知する、例えば１ヘルツ〜４ヘルツの超低周波数帯である。このため、官能周波数帯の振動は、車両の運転者が不快と感知する振動といえる。そこで、本実施の形態１では、官能強度を推定し、その後、官能強度が所定の範囲に収まるように制御することとした。なお、本発明においては、振動強度の評価をする周波数帯として定めた評価周波数帯を、官能周波数帯と定義している。

官能周波数帯としては、例えば１〜４ヘルツの超低周波数帯が挙げられる。しかし、車両の運転者によって不快と感知する周波数帯域は異なるとされる。このため、官能周波数帯は、１〜４ヘルツを最も適当な周波数帯域とするが、１〜１０ヘルツを運転者間の個人差をほぼ吸収することができる周波数帯として適当な官能周波数帯、１〜２０ヘルツを運転者に依存することのない周波数帯域として適当な官能周波数帯とすることができる。

ところで、官能強度が所定の範囲に収まるように制御する前提として、官能強度を算出する必要がある。しかし、官能周波数帯に対応した回転角速度の複数の差を取得した後に、これらを統計処理するような算出方法では、官能強度を算出するまでに長い時間を要してしまう。

そこで、本実施の形態１においては、相関強度を算出し、その後、官能強度へ換算している。既述したとおり、相関高周波数帯は、官能周波数帯よりも高周波数帯域にある周波数帯である。このため、相関強度の算出は、官能強度を算出するよりも相対的に短い時間でされる。また、既述したとおり、相関強度は、官能強度と相関がある。相関があれば、相関パラメータ（相関係数）を求めることができる。このため、官能強度への換算は、この相関係数を相関強度に積算することにより行われる。そして、官能強度への換算ができれば、官能強度の推定ができる。したがって、本実施の形態１では、短い時間で官能強度の推定が可能となる。

さらに、本実施の形態１においては、換算した官能強度が所定の範囲に収まるように制御される。既述したとおり、官能周波数帯の振動は、車両の運転者が不快と感知する振動といえる。このため、本実施の形態１の制御は、車両の運転者が不快と感知することのない振動状態を提供するように実行される。そして、官能周波数帯の振動である官能強度は、短い時間で推定されている。したがって、実施の形態１では、短い時間で、車両の良好な振動状態を提供することが可能となる。

（ＥＣＵ５０の概要）
図２は、ＥＣＵ５０の機能の概要を説明するためのブロック図である。ＥＣＵ５０内には、トルク算出手段５２が形成されている。トルク算出手段５２は、クランク角センサ３０から出力された回転角速度ωに基づいて、出力トルクを算出するように形成されている。

また、ＥＣＵ５０内には、トルク変動抽出手段５６が形成されている。トルク変動抽出手段５６は、バンドパスフィルタである。このバンドパスフィルタは、出力トルクから抽出されるべき周波数帯の成分を通過するように構成されている。また、このバンドパスフィルタは、少なくとも２つあり、バンドパスフィルタの数は、抽出されるべき周波数帯の数に対応している。

ここで、出力トルクは、トルク算出手段５２により算出されている。そこで、この出力トルクを、バンドパスフィルタで処理する。この結果、出力トルクから、抽出されるべき周波数帯の成分が、抽出されるべき周波数帯の数だけ得られる。

また、ＥＣＵ５０内には、トルク変動値算出手段５８が形成されている。トルク変動値算出手段５８は、バンドパスフィルタを通過した各周波数帯成分に基づいて、振動強度（トルク変動値）を算出するように形成されている。ここで、トルク変動抽出手段５６により、抽出されるべき周波数帯の成分が、抽出されるべき周波数帯の数だけ通過させられている。そこで、トルク変動値算出手段５８は、これらの成分に基づいて、振動強度を算出する。

ところで、ＥＣＵ５０内には、抽出周波数選定手段５４が形成されている。抽出周波数選定手段５４は、本実施の形態１で作成する特性マップに従って、相関高周波数帯を選定するように形成されている。なお、この特性マップの作成方法については、後述する。

選定されたこの相関周波数帯は、出力トルクから抽出されるべき周波数帯の１つに対応している。これは、上述したバンドパスフィルタのうちの１つが、相関高周波数帯に対応した相関高周波数帯フィルタになることを意味している。また、相関高周波数帯フィルタで出力トルクを処理した結果、相関成分になることを意味している。こうして得られた相関成分の振動強度を、トルク変動値算出手段５８は、相関強度として算出する。

さて、ＥＣＵ５０内には、官能周波数帯トルク変動値換算手段６０が形成されている。官能周波数帯トルク変動値換算手段６０は、トルク変動値算出手段５８により算出された相関強度から官能強度へと換算するように形成されている。ここで、相関強度は、トルク変動値算出手段５８により算出されている。そこで、官能周波数帯トルク変動値換算手段６０は、この相関強度を、官能強度へと換算する。

また、ＥＣＵ５０内には、燃焼制御手段６２が形成されている。燃焼制御手段６２は、官能周波数帯トルク変動値換算手段６０により換算された官能強度が、予め定めた所定の範囲に収まるように内燃機関の燃焼状態を制御する。なお、この制御の具体的内容については後述する。

図３は、出力トルクの変動を示した図である。具体的には、図３（Ａ）が、トルク算出手段５２によって取得することのできる出力トルクの変動波形の一例である。また、図３（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）が、トルク変動抽出手段５６を通過した後の、各周波数帯の成分の一例である。図３（Ａ）に示す出力トルクには、各周波数帯の成分が含まれている。このため、バンドパスフィルタであるトルク変動抽出手段５６を通過させると、例えば、図３（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）３つの周波数帯の成分を得ることができる。ここで、仮に図３（Ｃ）が相関成分であれば、この図３（Ｃ）の相関成分を通過させたバンドパスフィルタが相関高周波数帯フィルタとなる。そして、この相関高周波数帯フィルタが、トルク変動抽出手段５６のうちの１つに該当することになる。

図４は、本実施の形態１で作成する特性マップの一例を示した図である。この特性マップによれば、内燃機関の運転状態（機関回転数Ｎｅおよび吸入空気量Ｇａ）に基づいて、相関高周波数帯を選定することができる。この選定は、次のとおりである。まず、機関回転数Ｎｅおよび吸入空気量Ｇａに基づいて、内燃機関の運転状態を検出する。次に、検出した運転状態が図４のＩの領域にあれば、相関高周波数帯はｆ_（Ｉ）と選定する。こうすることで、内燃機関の運転状態に基づいて、相関高周波数帯を一義的に選定できる。

本実施の形態１では、この特性マップを車両の走行中に作成する。上述した相関強度の算出は、この特性マップが作成されていることを前提に説明した。続いて、この特性マップの作成を含む、ＥＣＵ５０の機能を以下に説明する。

［実施の形態１における具体的処理］
図５は、ＥＣＵ５０において実行される、処理の流れを示すフローチャートである。図５の説明においては、まず、特性マップの作成処理について説明し、次に、官能強度への換算処理について説明する。

（特性マップ作成処理）
ステップＳ１では、エンジン回転角速度が検出される。続いて、ステップＳ２では、定常運転判定がされる。定常運転判定とは、具体的に次のとおりである。まず、ステップＳ１で検出された回転角速度に基づいて、回転角加速度が算出される。そして、算出された回転角加速度が予め定めた所定の角加速度域にあれば、定常運転であると判定し、ステップＳ３へ進む。そうでない場合には、以下を処理することなくこのルーチンを終了する。なお、予め定めた所定の角加速度域とは、出力トルクを取得することができる回転角加速度の範囲であればよい。

ところで、内燃機関においては、下記（１）式に示す出力トルクの関係が成立している。
Ｊ×（ｄω／ｄｔ） ＝ Ｔ_ｐ＋Ｔ_ｍ−Ｔ_ｆ−Ｔ_ｌｅ ・・・（１）

上記（１）式中、左辺に示すＪ×（ｄω／ｄｔ）は、内燃機関の出力トルクである。また、右辺のＴ_ｐは、シリンダの塔内ガス圧によるトルク、Ｔ_ｍは、ピストンなどの往復慣性質量による慣性トルクを示している。また、Ｔ_ｆは、駆動部のフリクショントルク、Ｔ_ｌｅは、車両走行時に路面から受ける負荷トルクを示している。

ステップＳ３では、クランク角センサ３０から出力された回転角速度ωとイナーシャＪとに基づいて、上記（１）式の左辺の出力トルクが算出される。なお、イナーシャＪは、駆動部品の慣性質量から予め求めておく。

次に、ステップＳ４では、出力トルクが、抽出されるべき周波数帯に対応したバンドパスフィルタで処理される。ここで、抽出されるべき周波数帯は、官能周波数帯、および、官能周波数帯よりも高周波数帯域にある比較用の周波数帯（比較周波数帯）である。また、比較周波数帯とは、この官能周波数帯よりも高周波数帯域にある少なくとも２つの周波数帯であり、同時に、官能周波数帯と振動強度において相関がある周波数帯をカバーしている周波数帯である。つまり、ステップＳ４では、出力トルクが、官能周波数帯フィルタおよび比較周波数帯フィルタで処理され、官能周波数帯の成分（以下、「基本成分」ともいう。）および比較用周波数帯の成分（以下、「比較成分」ともいう。）が得られる。

次に、ステップＳ５では、振動強度を算出する。バンドパスフィルタを通過したこれら抽出されるべき周波数帯の成分から、それぞれの成分に対応した振動強度を算出する。ここで、振動強度の算出方法としては、次の例が挙げられる。バンドパスフィルタ通過後の処理後の出力トルクから、それぞれの周波数帯の成分に対応した波形を抽出する。抽出した波形の例は、図３に示したとおりである。そして、この出力トルクの波形を統計処理する。統計処理の方法としては、例えばサンプリング間隔Δｔ＝０．０１秒として、あるサンプリング時間ｔ_（ｋ）のトルクＴＱ_（ｋ）とする。また、次のサンプリング時間ｔ_{（ｋ＋１）}＝（ｔ＋Δｔ）のトルクＴＱ_{（ｋ＋１）}とする。そして、これらの絶対値の差｜ＴＱ_（ｋ）−ＴＱ_{（ｋ＋１）}｜をΔＴＱ_（ｋ）として算出する。最後に、このΔＴＱ_（ｋ）の、直近Ｎ個（Ｎ＞ｋ＋１）を平均した値（Σ（ΔＴＱ_（ｋ）／Ｎ））を振動強度とする統計処理方法が挙げられる。

上記ステップＳ５では、具体的には、振動強度として基本成分の振動強度、すなわち官能強度、および、比較成分の振動強度がそれぞれ算出される。次に、これらの振動強度を比較することにより、比較用周波数帯のうちから、官能周波数帯の振動強度ともっとも相関のある比較周波数帯（以下、「実相関周波数帯」ともいう。）が決定される。併せて、官能強度と、これら比較成分の振動強度との間の相関係数がそれぞれ算出される。

ところで、ＥＣＵ５０に、クランク角位置に基づいて機関回転数Ｎｅが入力されている。また、ＥＣＵ５０には、エアフローメータ１６から吸入空気量Ｇａが入力されている。そこで、ＥＣＵ５０は、機関回転数Ｎｅおよび吸入空気量Ｇａに基づいて内燃機関の運転状態を検出する。

ステップＳ６では、ステップＳ５で算出された官能強度および比較成分の振動強度が記憶される。また、ステップＳ５で決定された実相関周波数帯が記憶されることにより特性マップが作成される。また、ステップＳ５で算出された相関係数が記憶されることにより換算マップが作成される。

特性マップは次のように作成される。基本成分および比較成分が生じた際には、内燃機関の運転状態が別途出されている。このため、ステップＳ５で決定された実相関周波数帯を記憶する際に、この実相関周波数帯と、この内燃機関の運転状態との関係を定めることにより特性マップが作成される。また、換算マップは、特性マップと同様、ステップＳ５で算出された相関係数と内燃機関の運転状態との関係を記憶することにより作成される。本実施の形態１では、これら２つのマップの作成がされていることを前提に、以下のトルク変動換算処理が実行される。

（トルク変動換算処理）
ステップＳ７では、機関回転数Ｎｅおよび吸入空気量Ｇａに基づいて、内燃機関の運転状態が検出される。次に、ステップＳ８では、相関高周波数帯が選定される。具体的には、内燃機関の運転状態に応じ、出力トルクから抽出するべき相関高周波数帯が、ステップＳ６の処理に基づき作成した特性マップに従って選定される。

ステップＳ９では、相関強度および相関係数を求め、これらが積算されることにより官能強度が換算される。ここで、相関強度は、ステップＳ８の処理により選定された相関周波数帯に対応する振動強度である。なお、この振動強度は、ステップＳ６により記憶された比較成分の振動強度のうちの１つに対応するものである。また、ここで、相関係数は、ステップＳ８の処理により選定された相関周波数帯に対応する振動強度と、官能強度とから求めた相関係数である。なお、この相関係数は、ステップＳ６により記憶された比較成分の振動強度と、官能強度との間の相関係数のうちの１つに対応するものである。これら相関強度および相関係数が積算されることにより、官能強度が換算される。

図６は、燃焼状態の制御の流れを示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１では、図５のステップＳ９で換算された官能強度を読み込む。次に、ステップＳ１２では、官能強度の上限値を読み込む。ここで、上限値の例としては、運転者のドライバビリティに与える影響が許容できる上限値が挙げられる。

次に、ステップＳ１３では、官能強度が、上限値よりも大きいか否かを判定する。上限値よりも大きいと判定された場合には、次のステップＳ１４に進む。一方、そうでないと判定された場合には、以下の処理を終了する。ステップＳ１４では、振動強度が、この上限値よりも小さくなるように燃焼状態の制御を行う。

以上説明したように、図５に示すルーチンによれば、官能強度を、相関強度から推定できる。相関高周波数帯は、官能周波数帯よりも高周波数帯域にある。したがって、官能強度を直接算出するよりも相対的に短い時間で推定できることになる。さらに、図６に示すルーチンによれば、短時間で推定した官能強度を制御できる。短時間で官能強度を制御できれば、車両の良好な振動状態を短時間で提供できることになる。

なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、ステップＳ７の処理を実行することにより前記第１の発明における「運転状態検出手段」が、ステップＳ８の処理を実行することにより前記第１の発明における「相関高周波数帯選定手段」が、ステップＳ３の処理を実行することにより前記第１の発明における「出力トルク取得手段」が、ステップＳ５の処理を実行することにより前記第１の発明における「相関強度算出手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、ステップＳ５の処理を実行することにより前記第２の発明における「基本強度算出手段」、「比較強度算出手段」および「決定手段」が、ステップＳ６の処理を実行することにより前記第２の発明における「マップ修正手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、ステップＳ５の処理を実行することにより前記第３の発明における「基本強度算出手段」、「比較強度算出手段」および「決定手段」が、ステップＳ６の処理を実行することにより前記第３の発明における「マップ作成手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、ステップＳ１３の処理を実行することにより前記第４の発明における「相関強度判定手段」が、ステップＳ１４の処理を実行することにより前記第４の発明における「相関強度制御手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、ステップＳ９の処理を実行することにより前記第５の発明における「変換強度算出手段」が、ステップＳ１３の処理を実行することにより前記第５の発明における「変換強度判定手段」が、ステップＳ１４の処理を実行することにより前記第５の発明における「変換強度制御手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、ステップＳ１で検出した回転角速度に基づいて回転角加速度を算出することにより前記第６の発明における「回転角加速度取得手段」が、ステップＳ２の処理を実行することにより前記第６の発明における「定常運転判定手段」が、それぞれ実現されている。

［実施の形態１の変形例］
なお、上述した実施の形態１においては、官能周波数帯のトルク変動値を振動強度として算出しているが、トルク変動値の代わりに振幅を算出してもよい。実施の形態１においては、基本成分および比較成分のトルク変動値を算出している。しかし、基本成分および比較成分を取得した後に、それぞれの成分の振幅に着目して、実相関周波数帯を決定することもできる。同様に、官能周波数帯の振幅と、比較周波数帯の振幅とから相関係数を導き出してもよい。以下、本実施の形態１の変形例において、振動強度として振幅を算出する例は含まれるものとする。

また、上述した実施の形態１においては、相関強度に相関係数を積算して換算しているが、この換算を行わなくてもよい。すなわち、相関強度を直接制御してもよい。この場合は、図５のフローチャートにおいて、ステップ９の換算処理を省略する。また、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１１の官能強度は、相関強度と読み替える。さらに、ステップＳ１２における上限値は、実施の形態１で用いる上限値に前述の相関係数を予め積算した値と読み替える。以下、本実施の形態１の変形例において、この換算を行わない例は含まれるものとする。

また、上述した実施の形態１においては、車両の走行中に特性マップを作成したが、この特性マップは予め定めたマップを用いてもよい。同様に、換算マップは予め定めたマップでもよい。この場合は、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ６の処理に含まれる特性マップの作成および／または換算マップの作成を省略する。以下、本実施の形態１の変形例において、予め定めた特性マップおよび／または換算マップを用いる例は含まれるものとする。

また、上述した実施の形態１においては、車両の走行中に特性マップを作成したが、車両の走行中にこの特性マップを修正してもよい。具体的には、実相関周波数帯を、相関成分が生じた際の内燃機関の運転状態に対応させてこの特性マップに反映する。こうすることにより、前記特性マップを修正してもよい。この場合は、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ６の処理に含まれる特性マップの作成は、特性マップの修正と読み替える。同様に、車両の走行中に換算マップを修正してもよい。

実施の形態２．
［システム構成の説明］
以下、図７および図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略または簡略する。

図７は、本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための図である。図７に示すように、本実施の形態２に係るハイブリッド車両の駆動システムは、車両に動力源として搭載される内燃機関１０、モーター６２を備えている。また、本実施の形態２の駆動システムは、駆動力供給を受けて電力を発生するジェネレーター６４を備えている。内燃機関１０、モーター６２、ジェネレーター６４は、動力分割機構６６を解して相互に連結されている。

また、この駆動システムは、ＥＣＵ５０を備える。ＥＣＵ５０は、内燃機関１０、モーター６２、ジェネレーター６４、動力分割機構６６を含む駆動システム全体を総合的に制御している。なお、ＥＣＵ５０の入力側および出力側には、実施の形態１と同様、エアフローメータ１６、クランク角センサ３０等が接続されている。

［実施の形態２の特徴］
本実施の形態２では、相関強度の算出の要求がされている場合に、クランク軸の回転角加速度が予め定めた所定の角加速度域にある定常運転に維持される。このため、出力トルクを高精度で取得することができる。なお、予め定めた所定の角加速度域とは、出力トルクを取得することができる回転角加速度の範囲であればよい。実施の形態２では、この定常運転を維持した状態で、実施の形態１と同様の処理を行い、相関強度を算出することとした。

［実施の形態２における具体的処理］
図８は、ＥＣＵ５０において実行される制御の流れを示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１では、相関強度を算出する要求があるか否かを判定する。そして、算出要求があった場合には、ステップＳ２２へ進む。算出要求がない場合には、このルーチンは一旦終了する。ステップＳ２２では、クランク軸の回転角速度が、予め定めた所定の角加速度域にある定常運転となるように制御される。この制御の例としては、スロットルバルブ（図示せず）や、バルブタイミング機構（図示せず）の変化を抑制することが挙げられる。そして、ステップＳ２３では、車両に要求される駆動力の増加または減少分を補うために、モーター６２の駆動力が制御される。このモーター６２の駆動力が制御されている状態で、実施の形態１のステップＳ１以下の処理が実行される。

［実施の形態２における効果］
図８に示すルーチンによれば、相関強度の算出の要求がされている場合に、定常運転に維持される。定常運転に維持されれば、出力トルクを高精度で取得することができる。そして、出力トルクを高精度で取得することができれば、この出力トルクに含まれる相関強度も高精度で算出することができる。また、図８に示すルーチンによれば、相関強度を算出する場合、モーターの出力によって車両の駆動力を補償している。モーターの出力によって車両の駆動力を補償することで、車両に要求される駆動力を常に補償できる。したがって、図８に示すルーチンによれば、車両に要求される駆動力を常に補償しつつ、出力トルクに含まれる相関強度を高精度で算出することができる。

なお、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、ステップＳ２３の処理を実行することにより前記第７の発明における「補償手段」が実現されている。

［実施の形態２の変形例］
なお、上述した実施の形態２においては、実施の形態１と同様の変形例が可能である。

実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。 実施の形態１のＥＣＵの機能の概要を説明するためのブロック図である。 実施の形態１の出力トルクの変動を示す図である。 実施の形態１で作成される特性マップの一例を示す図である。 実施の形態１における処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１における燃焼状態制御の流れを示すフローチャートである。 実施の形態２のシステム構成を説明するための図である。 実施の形態２における制御の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 内燃機関
１６ エアフローメータ
３０ クランク角センサ
５０ ＥＣＵ
６２ モーター

Claims (7)

1. 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   振動強度の評価をする周波数帯として定めた評価周波数帯ともっとも相関を有する前記評価周波数帯よりも高周波数帯域にある相関高周波数帯と、内燃機関の運転状態との関係を定める特性マップと、
   前記特性マップに従って、検出した前記運転状態に対応した前記相関高周波数帯を選定する相関高周波数帯選定手段と、
   内燃機関の出力トルクを取得する出力トルク取得手段と、
   前記出力トルクに含まれる、前記相関高周波数帯に対応した成分を相関成分として通過させる相関高周波数帯フィルタと、
   前記相関成分の振動強度を相関強度として算出する相関強度算出手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。
2. 前記出力トルクに含まれる、前記評価周波数帯に対応した成分を基本成分として通過させる基本成分フィルタと、
   前記出力トルクに含まれる、前記評価周波数帯よりも高周波数帯にある少なくとも２つの比較周波数帯に対応した成分を比較成分として通過させる比較成分フィルタと、
   前記基本成分の振動強度を算出する基本強度算出手段と、
   前記比較成分ごとの振動強度を算出する比較強度算出手段と、
   振動強度において前記評価周波数帯ともっとも相関を有する比較周波数帯を実相関周波数帯として決定する決定手段と、
   前記実相関周波数帯を、前記相関成分が生じた際の内燃機関の運転状態に対応させて前記特性マップに反映することにより前記特性マップを修正するマップ修正手段と、
   を備えることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
3. 前記出力トルクに含まれる、前記評価周波数帯に対応した成分を基本成分として通過させる基本成分フィルタと、
   前記出力トルクに含まれる、前記評価周波数帯よりも高周波数帯にある少なくとも２つの比較周波数帯に対応した成分を比較成分として通過させる比較成分フィルタと、
   前記基本成分の振動強度を算出する基本強度算出手段と、
   前記比較成分ごとの振動強度を算出する比較強度算出手段と、
   振動強度において前記評価周波数帯ともっとも相関を有する比較周波数帯を実相関周波数帯として決定する決定手段と、
   前記実相関周波数帯と、検出した内燃機関の運転状態との関係を定めることにより前記特性マップを作成するマップ作成手段と、
   を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
4. 前記相関強度が、予め定めた所定の相関強度域にあるか否かを判定する相関強度判定手段と、
   前記相関強度が前記相関強度域にないと判定された場合に、前記相関強度域に収まるように内燃機関の燃焼状態の制御を実行する相関強度制御手段と、
   を備えることを特徴とする、請求項１〜３いずれか１項に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
5. 前記相関成分が生じた際の内燃機関の運転状態に基づいて前記相関強度を変換することにより、前記評価周波数帯の振動強度を変換強度として算出する変換強度算出手段と、
   前記変換強度が予め定めた所定の変換強度域にあるか否かを判定する変換強度判定手段と、
   前記変換強度が前記変換強度域にないと判定された場合に、前記変換強度域に収まるように内燃機関の燃焼状態の制御を実行する変換強度制御手段と、
   を備えることを特徴とする、請求項１〜３いずれか１項に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
6. クランク軸の回転角加速度を取得する回転角加速度取得手段と、
   前記回転角加速度が予め定めた所定の角加速度域にある定常運転であるか否かを判定する定常運転判定手段と、
   を備え、
   前記出力トルク取得手段は、前記定常運転でないと判定された場合に禁止されることを特徴とする、請求項１〜５いずれか１項に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
7. 内燃機関と、モーターとの駆動力を併用して車両を駆動することのできるハイブリッド車両の内燃機関の燃焼状態検出装置であって、
   前記相関強度の算出の要求がされている場合に、クランク軸の回転角加速度が予め定めた所定の角加速度域にある定常運転に維持されるように前記モーターの出力によって前記車両の駆動力を補償する補償手段と、
   を備えることを特徴とする、請求項１〜６いずれか１項に記載の内燃機関の燃焼状態装置。

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