JP5434994B2 - 内燃機関の異常燃焼検出装置及び内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の異常燃焼を検出する異常燃焼検出装置、及びこの異常燃焼検出装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。
内燃機関の異常燃焼を検出する手段として内燃機関に振動センサを取付け、その振動センサからの波形を解析することにより内燃機関の異常燃焼を検出する方法が知られている（特許文献１参照）。尚、特許文献１には、検出方法は記載されているものの、振動センサからの波形を取得する具体的な回路の構成については記載されていない。
例えば過給式小型エンジンにおいて、振動センサから出力される波形を確実に取得するためには、正常燃焼による波形からその約４０倍となる大きな異常燃焼による波形までを取得する必要がある。１つのＡＤ変換回路を用いて異常燃焼を検出する場合、ＡＤ変換回路の入力レンジ範囲に波形（入力電圧）を収める必要があることから、大きな異常燃焼による波形に合わせると、ゲイン回路のゲインを小さく（例えば１／４０倍）設定しなければならない。このため、小さな異常燃焼による波形が小さくなってしまうので、小さな異常燃焼の検出が困難となるという課題を生じる。
このような課題を解決する方法として、特許文献２では、通常のノック判定手段とは別に大ノック判定手段を備え、大ノック判定手段からの判定出力に基づいてゲインを切替えることで、大ノックによってノック検出信号がオーバーフローすることを防ぐノッキング制御装置を提案している。
しかしながら、波形の大きさを検出してからゲインを切替える構成であることから、ゲイン切替の遅延時間が生じ、ノック判定期間毎にノック検出信号振幅が激しく変化する場合にゲインが適切に追従できないため、微小ノックを正しく検出できないという問題がある。
しかしながら、波形の大きさを検出してからゲインを切替える構成であることから、ゲイン切替の遅延時間が生じ、ノック判定期間毎にノック検出信号振幅が激しく変化する場合にゲインが適切に追従できないため、微小ノックを正しく検出できないという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、振動センサから出力される波形をＡＤ変換回路でデジタルデータに変換することにより内燃機関の異常燃焼を検出する構成において、ゲインを切替える場合であっても波形振幅の変化を確実に検出することができる内燃機関の異常燃焼検出装置及び内燃機関の制御装置を提供することにある。
請求項１の発明によれば、異常燃焼判定期間においては大きな異常燃焼の後に小さな異常燃焼が発生することから、それらの発生期間を区分け可能な所定タイミングでゲイン回路のゲインを小さいゲインから大きいゲインに切替えることにより、ＡＤ変換回路のダイナミックレンジを最大限に有効活用することができる。この場合、ゲインが切替わる所定タイミングでは大きな異常燃焼は終了しているのが通常であることから、このようなタイミングでゲイン回路のゲインを切替えるにしても検出に支障を生じることはない。
また、大きな異常燃焼により大きな振動波形の信号がＡＤ変換回路に入力している途中でゲインを切替えることはないことから、ゲイン切替前後でゲイン切替による振幅値の補正演算を省略することができる。
また、大きな異常燃焼により大きな振動波形の信号がＡＤ変換回路に入力している途中でゲインを切替えることはないことから、ゲイン切替前後でゲイン切替による振幅値の補正演算を省略することができる。
ＡＤ変換回路においてオーバーサンプリングしたデジタルデータをデジタルフィルタに通過させることで、デジタルデータの信号帯域の雑音を抑制することができる。しかし、デジタルフィルタは過去に遡って入力した複数のデジタルデータを使用するため、このような構成において振動波形の入力中にゲインを切替えた場合には、ゲイン切替前後のデジタルデータが大きく変動してしまってリンギングが発生する恐れがある。そこで、請求項２，３の発明によれば、ゲイン切替前後のゲイン差を無効化するようにしたので、ゲイン切替前後のデジタルデータが大きく変動することがなくなり、リンギングの発生を防止することができる。この場合、デジタルフィルタからの出力データに基づいてゲイン切替前後の振動波形の振幅の差を求めるにはゲイン差を無効化するデータ処理が本来必要となるが、請求項２，３の発明では、デジタルフィルタからの出力データをそのまま比較することが可能となるので、データ処理の負担を軽減することができる。
請求項２，３の発明によれば、異常燃焼の大きさに応じて内燃機関を適正に制御することができる。
請求項４の発明によれば、シフトレジスタを利用することによりゲイン切替前後のゲイン回路のゲイン差を簡単に無効化することができる。つまり、シフトレジスタにはその時点のゲイン回路のゲインの２進数の倍率に応じてシフトされた状態でデジタルデータが格納されるので、そのシフトレジスタに格納されたデジタルデータをデジタルフィルタのデータとして使用することで、ゲイン切替前後のゲイン回路のゲイン差を簡単に無効化することができる。
請求項５の発明によれば、大きな異常燃焼は自然着火であり点火時期よりも前に発生するのが一般的であることから、内燃機関の点火時期の前後で異常燃焼の大きさが変化する。従って、点火時期を基準としてゲイン回路のゲインを切替えることにより、適切なタイミングでゲインを切替えることができる。
請求項４の発明によれば、シフトレジスタを利用することによりゲイン切替前後のゲイン回路のゲイン差を簡単に無効化することができる。つまり、シフトレジスタにはその時点のゲイン回路のゲインの２進数の倍率に応じてシフトされた状態でデジタルデータが格納されるので、そのシフトレジスタに格納されたデジタルデータをデジタルフィルタのデータとして使用することで、ゲイン切替前後のゲイン回路のゲイン差を簡単に無効化することができる。
請求項５の発明によれば、大きな異常燃焼は自然着火であり点火時期よりも前に発生するのが一般的であることから、内燃機関の点火時期の前後で異常燃焼の大きさが変化する。従って、点火時期を基準としてゲイン回路のゲインを切替えることにより、適切なタイミングでゲインを切替えることができる。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、エンジン制御装置の構成を示すブロック図である。このエンジン制御装置１（異常燃焼検出装置、制御装置に相当）は、４気筒式のガソリン式エンジン（内燃機関に相当）を制御するものである。
図示しないエンジンのシリンダブロックには振動センサ２が取付けられている。この振動センサ２はシリンダブロックの振動を検出するセンサで、異常燃焼検出時にシリンダブロックの振動に対応する信号（以下、異常燃焼信号という）を出力する。この異常燃焼信号の波形の大きさに基づいて燃焼の大きさ、つまり小さな異常燃焼か大きな異常燃焼かが判定される。
図１は、エンジン制御装置の構成を示すブロック図である。このエンジン制御装置１（異常燃焼検出装置、制御装置に相当）は、４気筒式のガソリン式エンジン（内燃機関に相当）を制御するものである。
図示しないエンジンのシリンダブロックには振動センサ２が取付けられている。この振動センサ２はシリンダブロックの振動を検出するセンサで、異常燃焼検出時にシリンダブロックの振動に対応する信号（以下、異常燃焼信号という）を出力する。この異常燃焼信号の波形の大きさに基づいて燃焼の大きさ、つまり小さな異常燃焼か大きな異常燃焼かが判定される。
図２は振動センサ２から出力される異常燃焼信号を示している。異常燃焼信号が示す異常燃焼は、小さな異常燃焼と大きな異常燃焼とに分類することができる。小さな異常燃焼（ノック）とは、燃焼室内の混合気中に燃料と空気の混合状態が不均一となっている部分（特に、燃料が濃くなっている部分等、シリンダの端のガス（エンドガス）で自己着火し得る状態の燃料が残っている部分）が存在し、スパークプラグの点火により火炎伝播される前にその不均一部分で自己着火してしまう異常燃焼に起因してシリンダブロックが振動する現象である。大きな異常燃焼（プレイグニッション）とは、スパークプラグで点火する前にエンジン内部のカーボンが燃焼により赤熱状態になったものやスパークプラグそのものが過熱したヒートスポット（熱源）により自然着火してしまう異常燃焼に起因してシリンダブロックが振動する現象である。尚、図２では小さな異常燃焼の振幅を実際よりも大きく示している。
振動センサ２からの異常燃焼信号は、コネクタ３を介してエンジン制御装置１に入力される。エンジン制御装置１は、入力回路４とマイクロコンピュータ５（異常燃焼判定期間設定手段、判断手段に相当）とから構成されている。入力回路４は、入力信号のうち、異常燃焼信号に対応した高周波信号成分を通過させ、直流成分を含む不要な低周波信号成分（例えば５KHｚ以下）を除去し、２．５Ｖを中心の信号に変換する。
マイクロコンピュータ５は、ゲイン回路６、アナログフィルタ７、１６ビットのＡＤ変換回路８、１８ビットのシフトレジスタ９（補正手段に相当）、１８ビットのデジタルフィルタ１０、オーバーレンジ検出回路１１（検出手段に相当）、ゲイン切替回路１２（ゲイン切替手段に相当）、クランクタイマ１３、ＣＰＵ１４、図示しないＲＯＭ、及びＲＡＭ等から構成されている。
マイクロコンピュータ５は、ゲイン回路６、アナログフィルタ７、１６ビットのＡＤ変換回路８、１８ビットのシフトレジスタ９（補正手段に相当）、１８ビットのデジタルフィルタ１０、オーバーレンジ検出回路１１（検出手段に相当）、ゲイン切替回路１２（ゲイン切替手段に相当）、クランクタイマ１３、ＣＰＵ１４、図示しないＲＯＭ、及びＲＡＭ等から構成されている。
ゲイン回路６は、入力回路４から入力された信号を所定のゲインで増幅する。本実施形態では、ゲイン回路６のゲインとして２進数の倍率、つまり、１倍、２倍、４倍の３種類の増幅率が設定可能となっている。
アナログフィルタ７は、ＡＤ変換回路８による１ＭＨｚサンプリングに対するエイリアシング除去を目的としたアンチエイリアスフィルタであり、遮断周波数は３１８ＫＨｚに設定されている。ＡＤ変換回路８は１６ｂｉｔの分解能を有し、サンプリング周波数は１ＭＨｚである。このようにサンプリング周波数が１ＭＨｚに設定されている理由は、異常燃焼信号に含まれる最大周波数である２３ＫＨｚに対して十分なオーバーサンプリングとなるように設定することで、２３ＫＨｚ以下の信号帯域の減衰を抑制すると共に、折り返しノイズを縮小するためである。
アナログフィルタ７は、ＡＤ変換回路８による１ＭＨｚサンプリングに対するエイリアシング除去を目的としたアンチエイリアスフィルタであり、遮断周波数は３１８ＫＨｚに設定されている。ＡＤ変換回路８は１６ｂｉｔの分解能を有し、サンプリング周波数は１ＭＨｚである。このようにサンプリング周波数が１ＭＨｚに設定されている理由は、異常燃焼信号に含まれる最大周波数である２３ＫＨｚに対して十分なオーバーサンプリングとなるように設定することで、２３ＫＨｚ以下の信号帯域の減衰を抑制すると共に、折り返しノイズを縮小するためである。
ＡＤ変換回路８から出力された１６ビットのデジタルデータは１８ビットのシフトレジスタ９の最上位ビットから格納されるようになっており、このシフトレジスタ９に格納された１８ビットのデジタルデータがデジタルフィルタ１０のデータとして使用される。この場合、シフトレジスタ９は、その時点でゲイン回路６に設定されているゲインに応じてＣＰＵ１４により下位側にシフトされるようになっている。つまり、ゲインが１倍の場合はシフトされず、２倍の場合は１ビットシフトされ、４倍の場合は２ビットシフトされる。これは、後述するようにゲイン切替前後のゲイン回路６に設定されているゲイン差を無効化することにより、デジタルフィルタ１０で発生するリンギングを防止するためである。
デジタルフィルタ１０は、デシメーションに対するエイリアシング除去と、オーバーサンプリングによるナイキスト周波数（サンプリング周波数の１／２）以上の雑音低下を目的として設けられており、通過帯域は２３ＫＨｚ以下に設定されている。
デジタルフィルタ１０は、デシメーションに対するエイリアシング除去と、オーバーサンプリングによるナイキスト周波数（サンプリング周波数の１／２）以上の雑音低下を目的として設けられており、通過帯域は２３ＫＨｚ以下に設定されている。
一方、エンジンにはクランクセンサ１５が取付けられており、クランク軸が所定のクランク角度（例えば１８０°）回転する毎にクランクタイマ１３にパルス信号を出力する。クランクタイマ１３は、クランクセンサ１５からの信号に基づいて圧縮行程上死点（以下、ＴＤＣという）から次のＴＤＣとなるまでのＴＤＣ間周期を検出してＣＰＵ１４に出力する。
ＣＰＵ１４は、ＲＯＭに記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、燃料噴射弁の燃料噴射量、燃料噴射時期、点火プラグの点火時期、吸気バルブ及び排気バルブの開弁タイミング等を制御する。また、ＣＰＵ１４は、上記ＴＤＣ間周期に基づいてＴＤＣタイミングを基準としてクランク角度を推定し、推定したクランク角度が所定範囲角となる期間を異常燃焼判定期間に設定している。本実施形態では、各気筒のＴＤＣタイミングの−２０°ＣＡ前のタイミング（ＢＴＤＣ２０°ＣＡのタイミング）から、ＴＤＣタイミングの７０°ＣＡ後のタイミング（ＡＴＤＣ７０°ＣＡタイミング）までの期間を異常燃焼判定区間に設定している。
さて、ＣＰＵ１４は、異常燃焼信号の波形から異常燃焼の大きさを判定するために異常燃焼判定期間を設定する。
図４は、ＣＰＵ１４による異常燃焼判定期間設定処理を示すフローチャートである。ＣＰＵ１４は、クランクタイマ１３からＴＤＣ間周期、つまりクランクが１８０°回転する時間を入力したときは（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、そのＴＤＣ時間に基づいて５°ＣＡ時間、つまりクランクが５°回転する時間を演算する（Ｓ４０２）。次に、ＴＤＣタイミングに基づいて−２０°ＣＡ（ＢＴＤＣ２０°）〜７０°ＣＡ（ＡＴＤＣ７０°）となる期間を異常燃焼判定期間として設定する（Ｓ４０３）。
図４は、ＣＰＵ１４による異常燃焼判定期間設定処理を示すフローチャートである。ＣＰＵ１４は、クランクタイマ１３からＴＤＣ間周期、つまりクランクが１８０°回転する時間を入力したときは（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、そのＴＤＣ時間に基づいて５°ＣＡ時間、つまりクランクが５°回転する時間を演算する（Ｓ４０２）。次に、ＴＤＣタイミングに基づいて−２０°ＣＡ（ＢＴＤＣ２０°）〜７０°ＣＡ（ＡＴＤＣ７０°）となる期間を異常燃焼判定期間として設定する（Ｓ４０３）。
図５はＣＰＵ１４によるゲイン切替処理を示フローチャートである。ＣＰＵ１４は、上述のように設定した異常燃焼判定期間の開始であると判定したときは（Ｓ５０１：ＹＥＳ）、初期設定としてゲイン切替回路１２によりゲイン回路６のゲインを小、つまり１に設定する。これは、異常燃焼判定期間において点火時期よりも前に発生する異常燃焼は大きな異常燃焼であり、その振動振幅が大きいことから、ＡＤ変換回路８のダイナミックレンジを最大限に有効活用するために異常燃焼信号の信号波形をＡＤ変換回路８にそのまま入力させるためである。
図６はＣＰＵ１４による異常燃焼判定処理を示すフローチャートである。ＣＰＵ１４は、上述のように設定した異常燃焼判定期間の開始であると判定したときは（Ｓ６０１：ＹＥＳ）、ＡＤ変換回路８のサンプリングタイムとなったかを判定し（Ｓ６０２）、サンプリングタイムとなったときは（Ｓ６０２：ＹＥＳ）、デジタルフィルタ１０から出力されるデジタルデータを積算することを繰返す（Ｓ６０３、Ｓ６０４）。そして、５°ＣＡ時間経過したときは（Ｓ６０４：ＹＥＳ）、クランクが５°回転したと判定し、積算値を記憶する（Ｓ６０５）。
ところで、上述したように異常燃焼判定期間において点火時期よりも前に発生する異常燃焼は、ＡＤ変換回路８のダイナミックレンジを最大限に有効活用することができるのに対して、点火時期よりも後に発生する異常燃焼は小さな異常燃焼であることから、ＡＤ変換回路８のダイナミックレンジを最大限に有効活用することができない。
そこで、点火時期をゲイン切替タイミングに設定し、そのゲイン切替タイミングでゲインを切替えるようにした。即ち、ＣＰＵ１４は、上述した動作を繰返して実行しながら、点火時期であるゲイン切替タイミングとなったかを判定する（Ｓ５０３）。点火時期は、現在の運転条件（例えば、始動時や始動後の暖気制御中であるか否かや、エンジン回転速度、エンジン負荷、冷却水温、吸気温度など）に基づいて算出される。ゲイン切替タイミングとなったときは（Ｓ５０３：ＹＥＳ）、オーバーレンジを検出したかを判定し（Ｓ５０４）、オーバーレンジを検出していないときは（Ｓ５０４：ＮＯ）、ゲインを大、つまり２倍に設定してから（Ｓ５０５）、異常燃焼判定期間が終了したかを判定しながら（Ｓ５０６）、上述した動作を繰返して実行する。
そこで、点火時期をゲイン切替タイミングに設定し、そのゲイン切替タイミングでゲインを切替えるようにした。即ち、ＣＰＵ１４は、上述した動作を繰返して実行しながら、点火時期であるゲイン切替タイミングとなったかを判定する（Ｓ５０３）。点火時期は、現在の運転条件（例えば、始動時や始動後の暖気制御中であるか否かや、エンジン回転速度、エンジン負荷、冷却水温、吸気温度など）に基づいて算出される。ゲイン切替タイミングとなったときは（Ｓ５０３：ＹＥＳ）、オーバーレンジを検出したかを判定し（Ｓ５０４）、オーバーレンジを検出していないときは（Ｓ５０４：ＮＯ）、ゲインを大、つまり２倍に設定してから（Ｓ５０５）、異常燃焼判定期間が終了したかを判定しながら（Ｓ５０６）、上述した動作を繰返して実行する。
ここで、ＣＰＵ１４は、ゲイン回路６のゲインを大に切替えた状態では、図３に示すようにＡＤ変換回路８からのデジタルデータをシフトレジスタ９の最上位ビットから格納した後、１ビットだけ下位側にシフトする。つまり、ゲイン回路６により２倍となったデジタルデータを１／２倍することによりゲイン回路６で増幅された分を無効化しているのである。これは、デジタルフィルタ１０の特性を考慮したものである。つまり、ＡＤ変換回路８においてオーバーサンプリングし、ＡＤ変換したデジタルデータの信号帯域の雑音をデジタルフィルタ１０により下げることができる。しかし、デジタルフィルタ１０は過去の複数のデジタルデータを使用するため、このような構成においてゲインを切替えた場合、ゲイン切替前後のデジタルデータが大きく変動してしまってリンギングが発生する。そこで、ゲイン切替後のゲイン分を無効化することで、ゲイン切替前後のデジタルデータが大きく変動することがなくなり、リンギングの発生を防止することができるからである。この場合、デジタルフィルタ１０からの出力データに基づいてゲイン切替前後の振幅の差を求めるにはゲイン分を無効化するデータ処理が必要となるが、デジタルフィルタ１０の出力データをそのまま比較することが可能となる。
尚、ゲイン回路６のゲインを４倍に設定した場合は、シフトレジスタ９に格納されたデジタルデータを下位側に２ビットシフトすればよい。
尚、ゲイン回路６のゲインを４倍に設定した場合は、シフトレジスタ９に格納されたデジタルデータを下位側に２ビットシフトすればよい。
ＣＰＵ１４は、異常燃焼判定期間が終了したときは（Ｓ６０６：ＹＥＳ）、異常燃焼を判定する（Ｓ６０７）。つまり、上述したようにＢＴＤＣ２０°〜ＡＴＤＣ７０°のサンプリングタイム毎のデジタルデータが５°ＣＡ毎に積算して記憶されているので、その積算値のレベルから異常燃焼を判定することができる。異常燃焼の判定の結果、異常燃焼を検出したときは（Ｓ６０８：ＹＥＳ）、波形の大きさを判定する（Ｓ６０９）。つまり、波形振幅が大きいときは（Ｓ６０９：大）、大きな異常燃焼を特定してから（Ｓ６１０）、クランク角度を特定し（Ｓ６１１）、波形振幅が小さいときは（Ｓ６０９：小）、小さな異常燃焼を特定してから（Ｓ６１２）、クランク角度を特定する（Ｓ６１３）。
そして、ＣＰＵ１４は、上述のようにして特定した異常燃焼の大きさに基づいて、エンジンの点火タイミングを制御したり、燃料噴射量を制御したりする。
そして、ＣＰＵ１４は、上述のようにして特定した異常燃焼の大きさに基づいて、エンジンの点火タイミングを制御したり、燃料噴射量を制御したりする。
さて、点火時期であるゲイン切替タイミングで、ＡＤ変換回路８に入力する振幅がＡＤ変換回路８の入力レンジを上回った場合は、大きな異常燃焼が生じていることから、このような大きな振幅の信号が出力されている状態でゲインを切替えた場合には、振幅のゲインが途中で変更されたことを見込んで演算する必要があり、異常燃焼を判定するための演算が複雑化する。
そこで、ＣＰＵ１４は、ゲイン切替タイミングでオーバーレンジ検出回路１１がオーバーレンジを検出したときは（Ｓ５０４：ＹＥＳ）、ゲイン切替えを行わないようになっている。これにより、大きな異常燃焼の振幅のゲインが途中で切替わることがなくゲインの連続性を担保することができるので、異常燃焼を判定するための演算を簡素化することができる。
そこで、ＣＰＵ１４は、ゲイン切替タイミングでオーバーレンジ検出回路１１がオーバーレンジを検出したときは（Ｓ５０４：ＹＥＳ）、ゲイン切替えを行わないようになっている。これにより、大きな異常燃焼の振幅のゲインが途中で切替わることがなくゲインの連続性を担保することができるので、異常燃焼を判定するための演算を簡素化することができる。
このような実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
異常燃焼判定期間において大きな異常燃焼から小さな異常燃焼の発生期間を区分け可能な点火時期においてゲイン回路６のゲインを小さいゲインから大きいゲインに切替えるようにしたので、ＡＤ変換回路８のダイナミックレンジを最大限に有効活用することができる。この場合、ゲインが切替わる点火時期では大きな異常燃焼は終了しているのが通常であることから、このようなタイミングでゲイン回路のゲインを切替えるにしても検出に支障を生じることはない。
異常燃焼判定期間において大きな異常燃焼から小さな異常燃焼の発生期間を区分け可能な点火時期においてゲイン回路６のゲインを小さいゲインから大きいゲインに切替えるようにしたので、ＡＤ変換回路８のダイナミックレンジを最大限に有効活用することができる。この場合、ゲインが切替わる点火時期では大きな異常燃焼は終了しているのが通常であることから、このようなタイミングでゲイン回路のゲインを切替えるにしても検出に支障を生じることはない。
ＡＤ変換回路８からのデジタルデータをゲイン切替前後のゲイン差を無効化するようにシフトレジスタ９で補正するようにしたので、ゲイン切替前後のゲイン差を無効化することで、ゲイン切替前後のデジタルデータが大きく変動することがなくなり、リンギングの発生を防止することができる。この場合、デジタルフィルタ１０からの出力データに基づいてゲイン切替前後の振動波形の振幅の差を求めるにはゲイン差を無効化するデータ処理が必要となるが、デジタルフィルタ１０からの出力データをそのまま比較することが可能となるので、データ処理の負担を軽減することができる。
ゲイン回路６のゲインを２進数の倍率に設定するようにしたので、シフトレジスタ９を用いることによりゲイン切替前後のゲイン回路６のゲイン差を簡単に無効化することができる。
オーバーレンジ検出回路１１がオーバーレンジを検出しているとき、つまり、大きな異常燃焼により大きな振動波形の信号がＡＤ変換回路８に入力している途中でゲインを切替えないようにしたので、ゲイン切替前後でゲイン切替えによる振幅値の補正演算を省略することができる。
オーバーレンジ検出回路１１がオーバーレンジを検出しているとき、つまり、大きな異常燃焼により大きな振動波形の信号がＡＤ変換回路８に入力している途中でゲインを切替えないようにしたので、ゲイン切替前後でゲイン切替えによる振幅値の補正演算を省略することができる。
（その他の実施形態）
上記実施形態では、ゲイン切替タイミングでシフトレジスタを用いて除算するのに代えて、ゲイン切替後一定時間はデジタルフィルタ１０を停止するようにしてもよい。これにより、ゲイン切替前後で発生するリンギングによる影響を回避することができる（請求項６に相当）。
ゲイン回路６のゲインとしては、２倍、４倍に限定されることなく、８倍、１６倍……に設定するようにしてもよい。
シフトレジスタ９に代えて演算回路を設けるようにしてもよいし、ＣＰＵ１４が演算するようにしてもよい。
オーバーレンジ検出回路１１、ゲイン切替回路、クランクタイマ１３の全て、或いは一部をＣＰＵ１４により実行するようにしてもよい。
マイクロコンピュータ５に入力回路４を含めて構成してもよいし、マイクロコンピュータ５を構成する回路の一部をマイクロコンピュータ５に含まないように構成してもよい。
上記実施形態では、ゲイン切替タイミングでシフトレジスタを用いて除算するのに代えて、ゲイン切替後一定時間はデジタルフィルタ１０を停止するようにしてもよい。これにより、ゲイン切替前後で発生するリンギングによる影響を回避することができる（請求項６に相当）。
ゲイン回路６のゲインとしては、２倍、４倍に限定されることなく、８倍、１６倍……に設定するようにしてもよい。
シフトレジスタ９に代えて演算回路を設けるようにしてもよいし、ＣＰＵ１４が演算するようにしてもよい。
オーバーレンジ検出回路１１、ゲイン切替回路、クランクタイマ１３の全て、或いは一部をＣＰＵ１４により実行するようにしてもよい。
マイクロコンピュータ５に入力回路４を含めて構成してもよいし、マイクロコンピュータ５を構成する回路の一部をマイクロコンピュータ５に含まないように構成してもよい。
図面中、１はエンジン制御装置（異常燃焼検出装置、制御装置）、２は振動センサ、５はマイクロコンピュータ（異常燃焼判定期間設定手段、判断手段）、６はゲイン回路、８はＡＤ変換回路、９はシフトレジスタ（補正手段）、１０はデジタルフィルタ、１１はオーバーレンジ検出回路（検出手段）、１２はゲイン切替回路（ゲイン切替手段）である。
Claims (6)
- 内燃機関に取付けた振動センサから出力される振動波形により異常燃焼を検出する異常燃焼検出装置において、
前記振動センサから出力される振動波形を増幅若しくは減衰するゲイン回路と、
前記内燃機関のクランク軸の回転に同期した異常燃焼判定期間を設定する異常燃焼判定期間設定手段と、
前記ゲイン回路から出力された波形をデジタルデータに変換するＡＤ変換回路と、
前記デジタルデータに基づいて異常燃焼を判断する判断手段と、
前記異常燃焼判定期間において大きな異常燃焼から小さな異常燃焼の発生期間を区分け可能な所定タイミングにおいて前記ゲイン回路のゲインを小さいゲインから大きいゲインに切替えるゲイン切替手段と、
前記振動センサからの波形の振幅が一定値以上となったことを検出する検出手段と、を備え、
前記ゲイン切替手段は、前記切替タイミングで前記検出手段が一定値以上の振幅を検出していた場合は、ゲイン切替を実行しないことを特徴とする内燃機関の異常燃焼検出装置。 - 内燃機関に取付けた振動センサから出力される振動波形により異常燃焼を検出する異常燃焼検出装置において、
前記振動センサから出力される振動波形を増幅若しくは減衰するゲイン回路と、
前記内燃機関のクランク軸の回転に同期した異常燃焼判定期間を設定する異常燃焼判定期間設定手段と、
前記ゲイン回路から出力された波形をデジタルデータに変換するＡＤ変換回路と、
前記デジタルデータに基づいて異常燃焼を判断する判断手段と、
前記異常燃焼判定期間において大きな異常燃焼から小さな異常燃焼の発生期間を区分け可能な所定タイミングにおいて前記ゲイン回路のゲインを小さいゲインから大きいゲインに切替えるゲイン切替手段と、
前記ＡＤ変換回路からのデジタルデータから所定周波数帯域を選択するデジタルフィルタと、
前記ＡＤ変換回路からのデジタルデータをゲイン切替前後のゲイン差を無効化するように補正した状態で前記デジタルフィルタに出力する補正手段と、を備え、
前記ＡＤ変換回路は、前記ゲイン回路からの波形をオーバーサンプリングするように設けられ、
前記デジタルフィルタは、ゲイン切替タイミングから一定時間は動作を停止すること特徴とする内燃機関の異常燃焼検出装置。 - 内燃機関に取付けた振動センサから出力される振動波形により異常燃焼を検出する異常燃焼検出装置において、
前記振動センサから出力される振動波形を増幅若しくは減衰するゲイン回路と、
前記内燃機関のクランク軸の回転に同期した異常燃焼判定期間を設定する異常燃焼判定期間設定手段と、
前記ゲイン回路から出力された波形をデジタルデータに変換するＡＤ変換回路と、
前記デジタルデータに基づいて異常燃焼を判断する判断手段と、
前記異常燃焼判定期間において大きな異常燃焼から小さな異常燃焼の発生期間を区分け可能な所定タイミングにおいて前記ゲイン回路のゲインを小さいゲインから大きいゲインに切替えるゲイン切替手段と、
前記ＡＤ変換回路からのデジタルデータから所定周波数帯域を選択するデジタルフィルタと、
前記ＡＤ変換回路からのデジタルデータをゲイン切替前後のゲイン差を無効化するように補正した状態で前記デジタルフィルタに出力する補正手段と、
前記振動センサからの波形の振幅が一定値以上となったことを検出する検出手段と、を備え、
前記ＡＤ変換回路は、前記ゲイン回路からの波形をオーバーサンプリングするように設けられ、
前記ゲイン切替手段は、前記切替タイミングで前記検出手段が一定値以上の振幅を検出していた場合は、ゲイン切替を実行せず、
前記デジタルフィルタは、ゲイン切替タイミングから一定時間は動作を停止することを特徴とする内燃機関の異常燃焼検出装置。 - 前記ゲイン回路のゲインは２進数の倍率に設定されており、
前記補正手段は、前記ＡＤ変換回路からのデジタルデータを２進数で示したビット数に前記２進数の倍率に相当するビット数を加えたビット数のシフトレジスタであり、当該シフトレジスタにその時点で前記ゲイン回路に設定されているゲインの２進数の倍率に応じてシフトした状態で格納することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の内燃機関の異常燃焼検出装置。 - 前記ゲイン切替手段は、前記内燃機関の点火時期でゲインを切替えることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の内燃機関の異常燃焼検出装置。
- 請求項１ないし５の何れかに記載の内燃機関の異常燃焼検出装置を備え、
前記異常燃焼検出装置が検出した異常燃焼の大きさに応じて前記内燃機関の燃料噴射量、燃料噴射時期、点火プラグの点火時期などを制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
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