JP5039224B1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
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=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)
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)
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)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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