JP4879329B2 - 周波数成分分析装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関(以下「エンジン」という)及びその制御装置の全体構成図であり、例えば4気筒のエンジン1の吸気管2の途中にはスロットル弁3が配されている。スロットル弁3にはスロットル弁開度THを検出するスロットル弁開度センサ4が連結されており、センサ4の検出信号は、電子制御ユニット(以下「ECU」という)5に供給される。
ECU5には、エンジン1のクランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ12が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がECU5に供給される。クランク角度位置センサ12は、エンジン1の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス(以下「CYLパルス」という)を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点(TDC)に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で(4気筒エンジンではクランク角180度毎に)TDCパルスを出力するTDCセンサ及びTDCパルスより短い一定クランク角周期(例えば6度周期)で1パルス(以下「CRKパルス」という)を発生するCRKセンサから成り、CYLパルス、TDCパルス及びCRKパルスがECU5に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、エンジン回転数(エンジン回転速度)NEの検出に使用される。
DMFTS(j,k)=VKNK(k)×
sin{2π×(j+5)×1000×Δt×k/ND} (1)
DMFTC(j,k)=VKNK(k)×
cos{2π×(j+5)×1000×Δt×k/ND} (2)
my=NV+1 (4)
ここでNVは前回のSTFT算出に使用したデータのうち、今回のSTFT算出に使用できるデータの数であり、データ数NVはエンジン回転数NEが高くなるほど増加する。
上述したように周波数成分強度STFTは、時系列データとして図7(a)に示すように2次元マトリクス(以下「スペクトル時系列マップ」という)として算出される。スペクトル時系列マップは縦方向が周波数f[kHz]であり、横方向がクランク角度(燃焼行程が開始する上死点後のクランク角度)CA[deg]である。ここで、縦方向及び横方向のインデクスとしてそれぞれ周波数インデクスj(j=0〜20)及びクランク角インデクスi(i=0〜14)を用い、スペクトル時系列マップの要素を強度パラメータKMAP(j,i)と表示する(強度パラメータKMAPは、本実施形態では周波数成分強度STFT(j,i)と同じパラメータであり、スペクトル時系列マップ上の値であることからKMAPというラベルを使用する)。例えば強度パラメータKMAP(0,0)は、左下端の「34」、強度パラメータKMAP(0,14)は右下端の「31」、強度パラメータKMAP(20,0)は左上端の「56」、強度パラメータKMAP(20,14)は右上端の「30」に相当する。
ステップS21では、クランク角インデクスi及び周波数インデクスjをいずれも「0」に初期化する。ステップS22では、周波数インデクスjが周波数データ数JN(本実施形態では21)から「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。最初はこの答は否定(NO)であるので、ステップS23に進み、クランク角インデクスiがクランク角データ数IN(本実施形態では15)から「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。
ステップS41では、クランク角インデクスi及び周波数インデクスjをともに「0」に初期化する。ステップS42では、周波数インデクスjが周波数データ数JNから「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。最初はこの答は否定(NO)であるので、ステップS43に進み、クランク角インデクスiがクランク角データ数INから「1」を減算した値より大きいか否かを判別する。
JKMAP(j,i)=NKMAP(j,i)−NNMAP(j,i) (6)
ステップS51では、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じてマスタパターンマップを選択し、ステップS52では、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じて重み付けマップを選択する。重み付けマップは、エンジン運転状態に依存して二値化スペクトル時系列マップの周波数に対する特性が変化することを補償するために設けられている。エンジン回転数NEまたは吸気圧PBA(エンジン負荷)が変化すると、燃焼室内の温度が変化し、二値化スペクトル時系列マップが変化する。したがって、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じてマスタパターンマップ及び重み付けマップを選択することにより、エンジン運転状態の変化に拘わらず正確な判定を行うことが可能となる。
MMW=MMAP(j,i)×WMAP(j,i) (7)
KMW=MMAP(j,i)×JKMAP(j,i)×WMAP(j,i) (8)
SUMM=SUMM+MMW (9)
SUMK=SUMK+KMW (10)
PFIT=SUMK/SUMM (11)
LK=DSNOISE×LK (12)
LM=DSNOISE×LM (13)
NMAP(j,i)=NMAP(j,i)+LK−LM (14)
5 電子制御ユニット(サンプリング手段、要素強度算出手段、周波数成分強度算出手段)
11 ノックセンサ
Claims (8)
- 内燃機関の運転パラメータの検出値についての周波数成分分析を、前記機関の回転に同期して行う周波数成分分析装置であって、
前記運転パラメータを所定時間間隔でサンプリングし、サンプル値をデジタル値に変換するサンプリング手段と、
前記検出値に含まれる複数の周波数成分に対応する、第1要素の強度及び前記第1要素に対して位相が90度ずれた第2要素の強度を、所定数のサンプル値について算出する要素強度算出手段と、
前記第1要素強度及び前記第2要素強度を用いて前記複数周波数の周波数成分強度を前記機関の回転に同期して算出する周波数成分強度算出手段とを備え、
前記周波数成分強度算出手段は、前記機関の回転速度が設定閾値以上であるときは、前記第1要素強度の積算値の一部及び前記第2要素強度の積算値の一部をそれぞれ前回算出値に置き換えて前記周波数成分強度の算出を行う周波数成分分析装置。 - 前記設定閾値は、前記所定数のサンプル値を得るのに要する時間に応じて設定される請求項1の周波数成分分析装置。
- 前記設定閾値は、前記周波数成分強度の算出に必要とされる単位時間当たりの処理ステップ数に応じて設定される請求項1の周波数成分分析装置。
- 前記周波数成分強度算出手段は、前記機関の回転に同期したトリガ信号の発生時期を中心とした所定期間内に得られたサンプル値を用いて前記周波数成分強度の算出を行う請求項1から3の何れか1項の周波数成分分析装置。
- 内燃機関の運転パラメータの検出値についての周波数成分分析を、前記機関の回転に同期して行う周波数成分分析方法であって、
a)前記運転パラメータを所定時間間隔でサンプリングしてサンプル値をデジタル値に変換し、
b)前記検出値に含まれる複数の周波数成分に対応する、第1要素の強度及び前記第1要素に対して位相が90度ずれた第2要素の強度を、所定数のサンプル値について算出し、
c)前記第1要素強度及び前記第2要素強度を用いて前記複数周波数の周波数成分強度を前記機関の回転に同期して算出する
ステップを備え、
前記機関の回転速度が設定閾値以上であるときは、前記第1要素強度の積算値の一部及び前記第2要素強度の積算値の一部をそれぞれ前回算出値に置き換えて前記周波数成分強度の算出が行われる周波数成分分析方法。 - 前記設定閾値は、前記所定数のサンプル値を得るのに要する時間に応じて設定される請求項5の周波数成分方法。
- 前記設定閾値は、前記周波数成分強度の算出に必要とされる単位時間当たりの処理ステップ数に応じて設定される請求項5の周波数成分分析方法。
- 前記周波数成分強度算出手段は、前記機関の回転に同期したトリガ信号の発生時期を中心とした所定期間内に得られたサンプル値を用いて前記周波数成分強度の算出を行う請求項5から7の何れか1項の周波数成分分析方法。
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