JP6631177B2

JP6631177B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP6631177B2
Application number: JP2015220370A
Authority: JP
Inventors: 直矢若山; 敏和日置
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2020-01-15
Anticipated expiration: 2035-11-10
Also published as: JP2017089493A; DE102016221670B4; DE102016221670A1

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関であるエンジンの制御を行うために、燃焼室の筒内圧力をエンジンのクランク角と対応づけて検出している。具体的には、エンジンのクランク軸の回転に伴い所定の角度間隔で発生するクランク角信号に同期して、ＣＰＳ（Cylinder Pressure Sensor：筒内圧センサ）の出力信号をＡＤ変換する。このようにして得られたＣＰＳの出力信号は、クランク角から求まる筒内容積から、熱発生量を算出して燃焼制御に利用している。

この場合、クランク角信号は一定間隔毎に検出され、これに同期してＣＰＳの出力信号がＡＤ変換処理されている。このため、これよりも短い間隔でＣＰＳの出力信号を得ようとする場合には、前回のクランク角信号との間隔を演算により予測して逓倍信号を生成し、この逓倍信号に同期してＡＤ変換処理をする必要があった。

この場合、従来のクランク角センサは、クランクパルサによる一定間隔例えば６ＣＡ（Clank Angle）毎のエッジによって離散的に角度を算出している。このため、（１）エッジ間の角度を検出することができない。（２）パルス信号が高周波信号であるため一定時間周期でＡ／Ｄ変換処理をしてからＬＰＦ（Low Pass Filter）をかけるためには、１[μｓ]程度の高速でサンプリングをする必要がある。（３）また、ＬＰＦを通すことで波形が鈍るためエッジ判定ができなくなるなどの不具合があるため、実際にはＣＰＳの出力信号だけにＬＰＦを通す構成としている。

このため、ＣＰＳ信号だけをＬＰＦを通した信号として扱う構成になるので、クランク角と筒内圧の関係がＬＰＦを通した分だけ位相遅れが発生することになる。このクランク角と、筒内圧との間の時間的ずれは、クランク角および筒内圧を利用して算出する、熱発生率、熱発生量、燃焼重心の誤差として重畳してしまうこととなり、燃焼制御の精度に影響する不具合があった。

特開２００５−２２０７９６号公報特開２０１３−２４１８７０号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、クランク角信号をＣＰＳの出力信号と同時、かつ所定時間間隔で検出して同じ信号処理をすることで、クランク角と筒内圧とを位相遅れなどの時間的なずれを無くして、補正をすることなく精度良く算出できる内燃機関の制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の内燃機関の制御装置は、内燃機関のクランク軸の回転に応じて連続的に変化するクランク角信号を出力するクランク角度センサと、前記内燃機関の気筒内圧を検出する筒内圧センサと、同一の通過帯域特性を有する第１および第２ローパスフィルタと、前記クランク角度センサのクランク角信号および前記筒内圧センサの筒内圧信号を同時に取り込み、それぞれ前記第１ローパスフィルタおよび前記第２ローパスフィルタを通過させて得た信号によりクランク角度に対応した筒内圧を検出する検出回路とを備え、前記検出回路は、入力段に、前記クランク角信号および前記筒内圧信号を一定時間間隔で順次取り込んでデジタル変換するＡＤ変換部を備え、前記ローパスフィルタ部は、前記ＡＤ変換部から出力される信号をデジタルフィルタ処理の演算により行う。

上記構成を採用することにより、クランク角度センサとして、内燃機関のクランク軸の回転に応じて連続的に変化するクランク角信号を出力するものを用いることで、任意の短いタイミングでクランク角を検出することができる。また、これによって、筒内圧センサの必要な検出タイミングでクランク角信号を得ることができる。さらに、クランク角信号は、連続的に変化する信号であることから、それぞれ同じ通過帯域の第１および第２ローパスフィルタによりフィルタリングを行うことができ、これによってクランク角と筒内圧とが同じ位相遅れを生じることになるので、両者の時間的なずれを考慮することなく対応付をすることができ、検出精度の向上を図ることができる。

第１実施形態を示す電気的なブロック構成図エンジンと制御システムを示す概略的な構成図クランク角センサの説明図信号処理のフローチャート燃焼状態検出および噴射指令補正値算出処理のフローチャートＣＰＳの出力信号のタイムチャートクランク角センサの信号Ｖｘのタイムチャートクランク角センサの信号Ｖｙのタイムチャートクランク角の演算結果を示すタイムチャートクランク角に対するＣＰＳの出力信号の相関図第２実施形態を示す電気的なブロック構成図信号処理のフローチャートクランク角信号およびＣＰＳの出力信号のＡＤ変換処理を説明するタイムチャート

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。
全体の概略構成を示す図２において、内燃機関としてのエンジン１は、例えばエンジン制御用のＥＣＵ（Electronic Control Unit）２によって駆動制御される。エンジン１は、例えば４個の燃焼室３ａ〜３ｄが設けられ、そのそれぞれに燃料を注入するためのインジェクタ４ａ〜４ｄ、筒内圧を検出するための筒内圧センサであるＣＰＳ５ａ〜５ｄが設けられている。ＣＰＳ５ａ〜５ｄは、それぞれ筒内圧検出信号としてＣＰＳ１〜ＣＰＳ４をＥＣＵ２に出力する。エンジン１のクランク軸６には、これと対向する位置に、クランク軸６の回転位置に対応するクランク角θを検出するクランク角センサ７が配置されている。

クランク角センサ７は、ＩＣパッケージに組み込まれ、クランク軸６に設けた磁石が形成する地場の磁気強度を、磁気抵抗素子を利用した２つのブリッジ回路を有するものである。２つのブリッジ回路を例えば直交する２つの方向、Ｘ方向およびＹ方向の磁気強度を検出するように設けることで、クランク軸６の回転位置に応じて２つの異なるアナログの検出信号Ｖｘ、Ｖｙが出力される。なお、クランク角センサ７としては、例えばＩｎｆｉｎｅｏｎ社製の巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ）を用いたアングルセンサＴＬＥ５００９などを用いることができる。

次に、電気的なブロック構成を示す図１において、ＥＣＵ２は、マイコン８、入力回路９および駆動回路１０を備えている。入力回路９は、クランク角センサ７から検出信号Ｖｘ、Ｖｙが入力され、４つのＣＰＳ５ａ〜５ｄからＣＰＳ信号としてＣＰＳ１〜４が入力される。入力回路９は、内部に、各センサから入力される信号をアンチエイリアシング処理するように、同じ構成のフィルタ９ａが各信号に対応して設けられている。

マイコン８は、検出回路およびローパスフィルタ部としての機能を有する。マイコン８においては、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、タイマ１４を備えると共に、第１〜第３ＡＤ変換部としてのＡＤ変換回路１５〜１７、選択回路１８を備えている。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶された処理プログラムにより後述する演算処理を実行する。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１による演算処理のプログラムが一時的に記憶されたり、ＣＰＵ１１による演算結果が適宜のタイミングで一時記憶されたりする。タイマ１４は、後述する演算処理の実行タイミングを設定するための計時処理を行う。

マイコン８において、入力回路９から入力される信号は、ＡＤ変換回路１５〜１７でＡＤ変換される。この場合、４つのＣＰＳ５ａ〜５ｄからのＣＰＳ１〜４は、選択回路１８を介して選択された信号がＡＤ変換回路１７に入力される。ＡＤ変換回路１５〜１７は、入力された信号をＡＤ変換してＡＤ変換信号であるＡＤＣ１〜３としてバスラインに出力する。ＡＤ変換された筒内圧信号ＡＤＣ１〜３は、ＣＰＵ１１のレジスタに一時的に記憶され、後述するようにしてＣＰＵ１１で演算処理され、処理結果はＲＡＭ１３に記憶される。

駆動回路１０は、マイコン８により、クランク角センサ７やＣＰＳ５ａ〜５ｄの出力信号に基づいて演算処理により生成された駆動信号が与えられる。駆動回路１０は、マイコン８からの駆動信号に応じてインジェクタ４ａ〜４ｄに対して適切なタイミングで必要な噴射量の信号が与えられ、燃料の噴射を制御する。

次に、上記構成の作用について図３〜図１０を参照して説明する。
まず、クランク角センサ７の検出動作について説明する。図３はクランク軸６の回転角度θに対応して出力されるクランク角センサ７のクランク角信号ＶｘおよびＶｙを示すものである。図３に示すように、センサ電源電圧がＶｓである場合に、クランク軸６の回転方向に対応する磁極Ｎの方向としてのクランク角θに対応したクランク角信号ＶｘおよびＶｙは、次式（１）、（２）のように得ることができる。
Ｖｘ＝Ｖｓ×ｃｏｓ（θ） …（１）
Ｖｙ＝Ｖｓ×ｓｉｎ（θ） …（２）
したがって、クランク角信号Ｖｘ、Ｖｙは、クランク軸６の回転位置に対応して図３（ｂ）に示すように変化するので、連続的に変化するアナログ信号として出力される。

上記の式（１）、（２）を利用して、クランク角θは次式（３）のように演算することができる。
クランク角θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｖｙ／Ｖｘ） …（３）
この場合、クランク角θの演算結果は、センサ電源電圧Ｖｓに大きさに関係の無い値として得ることができるので、アンプ等のオフセットや検出誤差等に基づくクランク角信号Ｖｘ、Ｖｙのばらつきが生ずる場合でも、Ｖｓの大きさに起因する部分がキャンセルされる。

マイコン８は、クランク角θから求められる燃焼室３ａ〜３ｄの筒内容積とＣＰＳ信号とから、後述するようにして燃焼重心位置を検出し、燃焼重心位置が理想位置に合致するように、インジェクタ４ａ〜４ｄに対して燃料噴射を制御する。この場合、クランク角信号Ｖｘ、Ｖｙおよび筒内圧信号ＣＰＳ１〜４を精度良く検出するために、この実施形態では、検出後の信号処理を同等のＡＤ変換処理を行うと共に、ローパスフィルタ処理も同等に実施することで、遅延時間が発生することによる位相差の発生を抑制した構成とされている。

すなわち、ＥＣＵ２においては、クランク角センサ７からクランク角信号Ｖｘ、Ｖｙが入力回路９に入力され、ＣＰＳ５ａ〜５ｄからそれぞれのＣＰＳ信号が入力回路９に入力される。入力回路９においては、それぞれに対応したフィルタ９ａによりアンチエイリアシング処理が行われ、マイコン８に入力される。

マイコン８においては、ＣＰＳ５ａ〜５ｄのうちの選択回路１８により選択されたＣＰＳ信号とクランク角センサ７のクランク角信号は３つのＡＤ変換回路１５〜１７により同時にＡＤ変換処理が行われる。ＡＤ変換回路１５〜１７においては、ＣＰＵ１１からの指示により、例えば０．１[ｍｓ]の周期で同時にＡＤ変換処理を行う。ＡＤ変換の分解能は、例えば１２ｂｉｔに設定することができる。

次に、クランク角θとＣＰＳ信号とを対応づける信号処理の内容について、図４を参照して説明する。マイコン８は、ＡＤ変換器１５〜１７によるＡＤ変換処理およびその後のフィルタ処理および演算処理について実施する。なお、この信号処理の説明では、４つのＣＰＳ５ａ〜５ｄのうち、ＣＰＳ５ａが選択されている場合について説明する。

マイコン８は、まずステップＡ１で３つのＡＤ変換回路１５〜１７によりＡＤ変換処理を行うように指示を出す。この場合、マイコン８は、３つのＡＤ変換回路１５〜１７のそれぞれを、１〜３の番号を割り当てて、それぞれのレジスタにＡＤＣ１実行フラグ〜ＡＤＣ３実行フラグのオンを設定する。これにより、各ＡＤ変換回路１５〜１７においては、それぞれにおいて、クランク角信号Ｖｘ、ＶｙおよびＣＰＳ信号のＡＤ変換が同時に実施される。

マイコン８は、次のステップＡ２で、各ＡＤ変換回路１５〜１７によるＡＤ変換処理が終了したかどうかを待機する状態となる。この間に、各ＡＤ変換回路１５〜１７は、ＡＤ変換処理が終了すると、マイコン８に対してＡＤＣ１実行フラグ〜ＡＤＣ３実行フラグをオフにする信号を出力する。マイコン８は、すべてのＡＤ変換回路１５〜１７からＡＤ変換処理の終了を示すＡＤＣ１実行フラグ〜ＡＤＣ３実行フラグのオフを認識すると、ステップＡ２でＹＥＳと判断してステップＡ３に進む。また、ＡＤ変換回路１５〜１７にて実施されたＡＤ変換結果は、マイコン８内のレジスタＡＤＣ１〜ＡＤＣ３に格納される。

マイコン８は、ステップＡ３で、クランク角センサ７からのクランク角信号ＶｘおよびＶｙとして、ＡＤ変換回路１５、１６にてデジタル変換された信号をレジスタＡＤＣ１、ＡＤＣ２から取り込む。続いて、マイコン８は、ステップＡ４で、筒内圧信号Ｖｐｃｙｌとして、ＡＤ変換回路１７にてデジタル変換された信号をレジスタＡＤＣ３から取り込む。

この後、マイコン８は、ステップＡ５で、クランク角信号Ｖｘ、Ｖｙについて、デジタルフィルタ（ＤＦ：Digital Filter；以下ＤＦ処理と称する）処理を行ってＤＦ処理後のクランク角信号Ｖｘ＿ｆ、Ｖｙ＿ｆを得る。また、マイコン８は、同様にしてステップＡ６で、筒内圧信号ＶｐｃｙｌについてＤＦ処理を行って、ＤＦ処理後の筒内圧信号Ｖｐｃｙｌ＿ｆを得る。マイコン８は、これらのＤＦ処理では、例えば２次ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタをモデルとした演算処理を用いることができる。

この場合、マイコン８は、ＤＦ処理前のｉ番目の入力値Ｉ（ｉ）に対して、ＤＦ処理後の出力値Ｏ（ｉ）を、例えば次式（４）に示す演算処理により実行する。
Ｏ（ｉ）＝ａ０×Ｉ（ｉ）＋ａ１×Ｉ（ｉ−１）＋ａ２×Ｉ（ｉ−２）
−ｂ０×Ｏ（ｉ−１）−ｂ１×Ｏ（ｉ−２） …（４）
ここで、式（４）中、ａｎ、ｂｎ（ｎは０以上の整数）はフィルタ係数を示している。また、今回の入力値Ｉ（ｉ）に対して、前回の値をＩ（ｉ−１）、前々回の値をＩ（ｉ−２）とし、今回の出力値Ｏ（ｉ）に対して、前回の値をＯ（ｉ−１）、前々回の値をＯ（ｉ−２）としている。

次に、マイコン８は、ステップＡ７で、クランク角θの算出処理を行う。マイコン８は、このクランク角θの算出処理では、ＤＦ処理の結果得られたクランク角信号Ｖｘ＿ｆ、Ｖｙ＿ｆを前述の式（３）に代入してクランク角θを算出する。また、クランク角θは、基準位置として上死点(ＴＤＣ：Top Dead Center)をクランク角０[ｄｅｇ]として算出する。

続いて、マイコン８は、ステップＡ８で、筒内圧Ｐ＿ｃｙｌの算出処理を行う。マイコン８は、この筒内圧Ｐ＿ｃｙｌの算出処理では、次式（５）に示す演算により、ＤＦ処理後得られた筒内圧信号Ｖｐｃｙｌ＿ｆから、物理値としてのＰ＿ｃｙｌに変換する。
Ｐ＿ｃｙｌ＝Ａ×Ｖｐｃｙｌ＿ｆ＋Ｐｏ …（５）
ここで、式（５）中、Ａはゲインを示し、Ｐｏはオフセット量を示している。
以上のようにして、マイコン８によりクランク角θおよび筒内圧Ｐ＿ｃｙｌの値を算出することができる。

次に、図５を参照して、マイコン８による燃焼状態検出および噴射指令補正値算出処理について説明する。これは、マイコン８により、前述のようにして検出したクランク角θおよび筒内圧Ｐ＿ｃｙｌの値の算出結果に基づいて演算処理を行うものである。

マイコン８は、まずステップＢ１で熱発生率算出の処理を行う。この熱発生率算出処理では、マイコン８は、クランク角θに対応した熱発生率ｄＱ（θ）を次式（６）により演算する。
ｄＱ(θ)＝１／(κ−１)・[κ・Ｐ(θ)・ｄＶ(θ)＋Ｖ(θ)・ｄＰ(θ)]…（６）
上式中、ｄＶ(θ)＝Ｖ(θ_ｉ)−Ｖ(θ_ｉ−１)、ｄＰ(θ)＝Ｐ(θ_ｉ)−Ｐ(θ_ｉ−１)である。また、κは筒内気体の比熱比で（定圧比熱ｃｐ／定容比熱ｃｖ）の値、Ｐ(θ)は筒内圧、Ｖ(θ)は筒内容積を示す。

続いて、マイコン８は、ステップＢ２で熱発生量算出の処理を行う。この熱発生量算出処理では、マイコン８は、ステップＢ１で求めた熱発生率ｄＱについて、燃焼開始時点から燃焼終了時点までの間、積算することで求める。この値としては、例えば、ＴＤＣ（Top Dead Center:上死点）の９０°ＣＡ前からＴＤＣの９０°ＣＡ後までの間の熱発生率ｄＱを積算することで求めることができる。

次に、マイコン８は、ステップＢ３で燃焼重心算出の処理を行う。この燃焼重心算出の処理では、マイコン８は、ステップＢ２で算出した熱発生量について、所定の比率に達した時のクランク角度を燃焼重心として算出する。

次に、マイコン８は、ステップＢ４で噴射指令補正値算出の処理を行う。この噴射指令補正値算出の処理では、マイコン８は、例えば、目標燃焼重心を最も燃焼エネルギーを運動エネルギーに変換できる位置とし、「目標燃焼重心−燃焼重心」を噴射時期の補正値として算出する。目標燃焼重心としては、例えばＴＤＣ後１５°ＣＡの位置を設定する。

以上の演算処理が終了すると、マイコン８はプログラムを終了する。
次に、図６〜図１０を参照して、上記のようにして得たクランク角θおよび筒内圧Ｐ＿ｃｙｌの値について、ローパスフィルタのＤＦ処理の前後での相違について説明する。

実際の筒内圧Ｐ＿ｃｙｌには高周波ノイズが含まれており、この高周波ノイズは微分値を利用して演算する上記の熱発生率演算処理においては誤差の要因となる。本実施形態では、これを除去するため、前述の図４に示したステップＡ６で、ローパスフィルタ部（ＬＰＦ）に対応するＤＦ処理を実施することにより高周波ノイズを除去している。そして、この実施形態では、筒内圧Ｐ＿ｃｙｌ信号だけでなく、クランク角信号Ｖｘ、Ｖｙに対しても同様のＤＦ処理をステップＡ５で実施している。また、これらのＤＦ処理は同一のローパスフィルタ部に相当する演算である。

この結果、図６に示すように、筒内圧Ｐ＿ｃｙｌ信号は、破線で示すＤＦ処理前の値に対して、実線で示すＤＦ処理後の値は位相が遅れた波形となっている。ここでは、例えばローパスフィルタとして、カットオフ周波数１ｋＨｚの２次ＩＩＲフィルタでバターワース型のものを用いたシミュレーションをしている。ＬＰＦのＤＦ処理による位相遅れの影響により、ＤＦ後の各信号は、ＤＦ前の各信号に対し約０．２２［ｍｓ］遅れている。

同様に、クランク角θについても、図７および図８に示すように、クランク角信号ＶｘおよびＶｙのそれぞれについて、破線で示すＤＦ処理前の値に対して実線で示すＤＦ処理後の値の位相が同等の時間遅れている。このため、式（３）を用いて演算したクランク角θの演算結果についても、図９に示すように、破線で示すＤＦ処理前の値に対して実線で示すＤＦ処理後の値が位相遅れを持った結果となっている。

したがって、上記の結果に基づいて、クランク角θに対応した筒内圧Ｐ＿ｃｙｌの値は同じＤＦ処理により同じ時間だけ遅延した結果に基づいて対応づけをすることができるので、図１０に実線で示すように、真値にほぼ重なった演算結果として得ることができる。ここで真値は、クランク角θに対応した筒内圧Ｐ＿ｃｙｌの値として、いずれのＤＦ処理を行っていない場合の結果であり、図１０中一点鎖線で示している。図１０では、真値と本実施形態での結果である実線で示す値とがほぼ重なっていて、真値はほとんど見えない状態である。

これに対して、従来相当のものでは、筒内圧Ｐ＿ｃｙｌだけがローパスフィルタのＤＦ処理を行った結果を用いているので、図１０中破線で示しているようにクランク角θに対してプラス方向にシフトした結果となっていた。このため、この結果をそのまま用いることができず、シフトした演算処理などが必要となるものであった。

このような本実施形態によれば次のような効果を得ることができる。
本実施形態では、クランク角センサ７として、クランク軸６の回転位置に対応して連続的に角度を検出可能なセンサを用いた。これにより、ＣＰＳ５ａの信号と同時に任意のクランク角θのクランク角信号Ｖｘ、Ｖｙを得ることができる。また、クランク角θとともに連続的に変化するので、エッジ検出処理がなくなる。また、クランク角信号Ｖｘ、Ｖｙは、高い周波数の信号が含まれない検出信号として得ることができ、高速でＡＤサンプリングを行う必要も無くなり、信号処理が簡単に行えるようになる。

また、マイコン８内で３つのＡＤ変換回路１５〜１７によりクランク角信号Ｖｘ、ＶｙおよびＣＰＳ信号を同時にＡＤ変換処理を行うようにした。これにより、ＡＤ変換回路１５〜１７でＡＤ変換した信号を、同一のローパスフィルタ部においてＤＦ処理することで、同時刻での筒内圧、角度を利用可能となる。また、筒内圧とクランク角との間に時間的ずれを発生させずに、ローパスフィルタ部のＤＦ処理による筒内圧のノイズ低減が可能となる。

また、クランク角信号Ｖｘ、Ｖｙに対して、同一のローパスフィルタ部のＤＦ処理を実施することで、両者のゲインの変化は、Ｖｘ、Ｖｙの両信号に同様に発生する。そして、式（３）で示したように、クランク角信号Ｖｘ、Ｖｙに含まれるセンサ電源電圧Ｖｓの成分は、キャンセルされるので、ＤＦ処理では位相が遅れることつまり時間が後方にシフトするだけとなり、クランク角θの検出値には影響を及ぼすことが無くなる。

これにより、クランク角θに対する筒内圧Ｐ＿ｃｙｌの時間ずれをほぼ無くした状態で検出できるので、これらクランク角θ、筒内圧Ｐ＿ｃｙｌの値を利用し算出する、熱発生率、熱発生量、燃焼重心の誤差を低減し、補正の処理をしなくても燃焼制御の精度の低下を極力低減することができるようになる。

（第２実施形態）
図１１から図１３は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、マイコン２０として、クランク角信号Ｖｘ、Ｖｙおよび筒内圧信号Ｖｐｃｙｌ＿ｆをＡＤ変換するＡＤ変換回路１５〜１７を、選択回路２１および１個のＡＤ変換回路２２を設ける構成により実現するようにしている。マイコン２０は、検出回路、ローパスフィルタ部、処理部としての機能を有する。

この構成では、ＡＤ変換部としての１個のＡＤ変換回路２２により、３つの信号を時分割でＡＤ変換処理する。このため、選択回路２１では、３つの信号を順次切り替えて所定タイミングでＡＤ変換回路２２に出力し、ＡＤ変換を行なうように構成している。

図１３（ａ）〜（ｃ）は、実際のクランク角信号Ｖｘ、ＶｙおよびＣＰＳ信号Ｖｐｃｙｌの推移をそれぞれ実線で示している。また、後述するように、図中「１μｓ」で示す時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３は、説明のために便宜的に信号波形に対して誇張した時間幅で示している。なお、図１３（ｂ）、（ｃ）で破線で示すのは、位相補正処理を行った後の信号波形を示している。

選択回路２１は、ＣＰＵ１１からの指令により、例えば、クランク角センサ７から入力回路９を経て入力されるクランク角信号Ｖｘをそのままの時刻ｔ１でＡＤ変換回路２２に出力する。クランク角信号Ｖｘは、図１３（ａ）に実線で示すような信号波形をしており、時刻ｔ１で黒丸で示す位置の値を得る。

続いて、選択回路２１は、選択する信号をクランク角信号Ｖｙに切り替えて一定時間例えば１［μｓ］の後の時刻ｔ２でＡＤ変換回路２２に出力する。これにより、ＡＤ変換回路２２は、ＡＤ変換をすることで、クランク角信号Ｖｙは、図１３（ｂ）に実線で示す信号の時刻ｔ１から１［μｓ］遅れた時刻ｔ２で黒三角で示す位置の値が得られる。

次に、選択回路２１は、ＣＰＵ１１からの指令により、ＣＰＳ５ａ〜５ｄからの出力信号のうち、いずれか１個を選択してその出力信号を選択し、さらに一定時間１［μｓ］経過した時刻ｔ３でＡＤ変換回路２２に出力する。これにより、ＡＤ変換回路２２は、ＡＤ変換することで、筒内圧信号Ｖｐｃｙｌは、図１３（ｃ）に実線で示す信号の時刻ｔ１から２［μｓ］経過した時刻ｔ３で黒三角で示す位置の値が得られる。

この後、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３のそれぞれでＡＤ変換した信号を、マイコン２０により、後述する位相補正処理を行うことで、同時刻に検出した信号として扱うことができるようになり、第１実施形態と同様にしてクランク角θおよび筒内圧Ｐ＿ｃｙｌとして算出することができる。

図１２は、上記の処理をマイコン２０が実施する具体的処理内容を示している。
マイコン２０は、まずステップＣ１で、ＡＤ変換回路２２に対してＡＤＣ実行フラグをオンに設定する。このＡＤＣ実行フラグは、オンに設定されると、ＡＤ変換回路２２によりＡＤＣｃｈ１からＡＤ変換処理が順次実施され、ＡＤＣｃｈ３までの全ｃｈのＡＤ変換処理が完了するとＯＦＦになるように設定されたレジスタである。マイコン２０は、ＡＤＣ実行フラグＯＮに設定した後は、先頭のｃｈ１から一定時間として１［μｓ］毎にＡＤ変換回路２２にＡＤ変換処理を実行させ、ＡＤ変換後の値を受け取るとそれぞれＡＤＣｃｈ１〜ＡＤＣｃｈ３のレジスタに記憶させる。

マイコン２０は、上記のＡＤ変換処理が完了するまでステップＣ２で待機し、ＡＤＣ実行フラグがオフになると、実行完了としてステップＣ３に進む。マイコン２０は、ステップＣ３で、クランク角センサ７からのクランク角信号ＶｘおよびＶｙとして、ＡＤ変換回路２２にてデジタル変換された信号をレジスタＡＤＣｃｈ１、ＡＤＣｃｈ２から取り込む。

続いて、マイコン２０は、ステップＣ４で、レジスタＡＤＣｃｈ２から取得したクランク角信号Ｖｙについて、先頭のｃｈ１タイミングに合うよう、ｃｈ１実行からの経過時間である１［μｓ］分だけ、信号の位相補正をする処理を行って補正クランク角信号Ｖｙ＿ｐを得る。この位相補正処理では、例えば、１次オールパスフィルタで実現することができる。

これにより、図１３（ｂ）で示した黒三角の位置の値として得たＡＤ変換後のクランク角信号Ｖｙが、図中破線で示す波形の黒丸の位置の値、すなわち補正クランク角信号Ｖｙ＿ｐとして得られる。この破線で示す波形は、実線で示す波形を１［μｓ］分だけ遅延させた波形であり、結果として実線で示す波形の時刻ｔ１時点での白丸で示す位置の値を得たことになる。

上記のマイコン２０による演算処理としては、ｉ番目の入力値Ｉ（ｉ）に対して、出力値Ｏ（ｉ）が例えば次式（７）に示すような関係で示されるフィルタ処理である。式（７）中、Ａはフィルタ係数であり、位相のみを変化させるものである。
Ｏ（ｉ）＝−Ａ×Ｉ（ｉ）＋Ｉ（ｉ−１）＋Ａ×Ｏ（ｉ−１） …（７）

次に、マイコン２０は、ステップＣ５で、筒内圧信号Ｖｐｃｙｌとして、ＡＤ変換回路２２でデジタル変換された信号をレジスタＡＤＣｃｈ３から取り込む。続いて、マイコン２０は、ステップＣ６で、レジスタＡＤＣｃｈ３から取得した筒内圧信号Ｖｐｃｙｌについて、先頭のｃｈ１タイミングに合うよう、ｃｈ１実行からの経過時間である２［μｓ］分だけ、信号の位相補正をする処理を行って補正筒内圧信号Ｖｐｃｙｌ＿ｐを得る。この位相補正処理は、ステップＣ４と同様の処理である。

これにより、図１３（ｃ）で示した黒三角の位置の値として得たＡＤ変換後の筒内圧信号Ｖｐｃｙ１が、図中破線で示す波形の黒丸の位置の値、すなわち補正筒内圧信号Ｖｐｃｙｌ＿ｐとして得られる。この破線で示す波形は、実線で示す波形を２［μｓ］分だけ遅延させた波形であり、結果として実線で示す波形の時刻ｔ１時点での白丸で示す位置の値を得たことになる。

この後、マイコン２０は、ステップＣ７で、クランク角信号Ｖｘ、補正クランク角信号Ｖｙ＿ｐについて、ＤＦ処理を行う。これにより、ＤＦ処理後のクランク角信号Ｖｘ＿ｆ、Ｖｙ＿ｆを得る。また、マイコン８は、同様にしてステップＣ８で、補正筒内圧信号Ｖｐｃｙｌ＿ｐについてＤＦ処理を行い、ＤＦ処理後の筒内圧信号Ｖｐｃｙｌ＿ｆを得る。

次に、マイコン２０は、ステップＣ９で、クランク角θの算出処理を行う。マイコン２０は、このクランク角θの算出処理では、ＤＦ処理後のクランク角信号Ｖｘ＿ｆ、Ｖｙ＿ｆを前述の式（３）に代入してクランク角θを算出する。また、クランク角θは、基準位置として上死点ＴＤＣをクランク角０[ｄｅｇ]として算出する。

続いて、マイコン２０は、ステップＣ１０で、筒内圧Ｐ＿ｃｙｌの算出処理を行う。マイコン８は、この筒内圧Ｐ＿ｃｙｌの算出処理では、前述の式（５）に示す演算により、ＤＦ処理後得られた筒内圧信号Ｖｐｃｙｌ＿ｆから、物理値としてのＰ＿ｃｙｌに変換する。
以上のようにして、マイコン８によりクランク角θおよび筒内圧Ｐ＿ｃｙｌの値を算出することができる。

このような第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、１個のＡＤ変換回路２２により時分割でＡＤ変換処理をすることで発生する時間遅れを、ＡＤ変換処理後に位相補正処理をすることで同時に実施したのと同等になるようにすることができる。この結果、１個のＡＤ変換回路２２により同等の作用効果を得ることができるので、第１実施形態のものよりも低コストで実現することができる。

なお、上記第２実施形態では、ＡＤ変換後の異なる時点ｔ１〜ｔ３の信号を、マイコン２０により、処理部として位相補正処理で同時に検出した信号となるようにしたが、例えば選択回路２１を処理部として、予め時分割のタイミングだけハード的に遅延させるようにすることでＡＤ変換後の信号を同時に検出した信号となるようにすることができる。

また、ＡＤ変換後の異なる時点ｔ１〜ｔ３の信号を、マイコン２０により、位相補正処理で同時に検出した信号となるようにしたが、ＡＤ変換回路２２によるＡＤ変換処理の時間間隔に対して、クランク角信号やＣＰＳ信号の変化が少なく、要求精度に対して影響がないオーダーである場合には、マイコン２０による位相補償処理あるいは選択回路２１によるハード的遅延をすることを省略することもできる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。

上記各実施形態では、４個のＣＰＳ５ａ〜５ｄのうち、同時に処理する筒内圧信号を１気筒分の筒内圧信号ＣＰＳ１を扱う場合で説明したが、複数の筒内圧信号を同時に扱う構成とすることもできる。例えば、第１実施形態であれば、ＡＤ変換回路を増設することで複数の筒内圧信号を同時に扱うことができる。また、第２実施形態であれば、筒内圧信号を増やした分だけＡＤＣｃｈを増やして、１回のＡＤＣ実行を増設したチャンネル分だけ増やすことで扱うことができる。

クランク角センサ７は、ＧＭＲを利用したものを用いたが、これに限らず、ホール素子などを利用したものや他のセンサなど、クランク軸の回転と共に連続的な信号を出力するセンサを用いることができる。

図面中、１はエンジン（内燃機関）、２はＥＣＵ、３ａ〜３ｄは燃焼室、４ａ〜４ｄはインジェクタ、５ａ〜５ｄはＣＰＳ（筒内圧センサ）、６はクランク軸、７はクランク角センサ、８はマイコン（検出回路、ローパスフィルタ部）、９は入力回路、９ａはアンチエイリアスフィルタ、１１はＣＰＵ、１５〜１７はＡＤ変換回路（第１〜第３ＡＤ変換部）、２０はマイコン（検出回路、ローパスフィルタ部、処理部）、２１は選択回路、２２はＡＤ変換回路（ＡＤ変換部）、である。

Claims

内燃機関（１）のクランク軸（６）の回転に応じて連続的に変化する２つのクランク角信号を出力するクランク角センサ（７）と、
前記内燃機関の気筒内圧を検出する少なくとも１つの筒内圧センサ（５ａ〜５ｄ）と、
ローパスフィルタ部（２０）と、
前記クランク角センサの２つのクランク角信号および前記筒内圧センサの筒内圧信号を取り込み、前記ローパスフィルタ部を通過させて得た信号によりクランク角に対応した筒内圧を検出する検出回路（２０）とを備え、
前記検出回路（２０）は、入力段に、前記クランク角信号および前記筒内圧信号を一定時間間隔で順次取り込んでデジタル変換するＡＤ変換部（２２）を備え、
前記ローパスフィルタ部（２０）は、前記ＡＤ変換部から出力される信号をデジタルフィルタ処理の演算により行う内燃機関の制御装置。
内燃機関（１）のクランク軸（６）の回転に応じて連続的に変化する２つのクランク角信号を出力するクランク角センサ（７）と、
前記内燃機関の気筒内圧を検出する少なくとも１つの筒内圧センサ（５ａ〜５ｄ）と、
ローパスフィルタ部（８）と、
前記クランク角センサの２つのクランク角信号および前記筒内圧センサの筒内圧信号を取り込み、前記ローパスフィルタ部を通過させて得た信号によりクランク角に対応した筒内圧を検出する検出回路（８）とを備え、
前記検出回路（８）は、入力段に、前記クランク角度センサ（７）の２つのクランク角信号および前記筒内圧センサの筒内圧信号を一定時間間隔で同時に取り込んでそれぞれデジタル変換する第１〜第３ＡＤ変換部（１５〜１７）を備え、
前記ローパスフィルタ部（８）は、前記第１〜第３ＡＤ変換部から出力される信号のそれぞれをデジタルフィルタの演算処理により行う内燃機関の制御装置。
一定時間間隔で順次取り込む前記クランク角信号および前記筒内圧信号の時間のずれを位相補正または遅延処理により同時に検出した信号となるように補正する処理部（２０）を備えた請求項１に記載の内燃機関の制御装置。