(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に設けた点火プラグ、或いはピストンによる圧縮熱で混合気が燃焼され、この燃焼による燃焼騒音を周波数出力として検出する燃焼騒音センサからの周波数信号を周波数解析処理することによって前記燃焼騒音の大きさの度合いを演算する制御装置において、
前記制御装置は、
（１）前記内燃機関の運転状態によって、前記点火プラグによって混合気を着火する火花点火燃焼方式と、前記ピストンによって混合気、あるいは空気を圧縮して自己着火する圧縮着火燃焼方式とを切り替え、
（２）運転状態によって定まる前記燃焼室内での前記火花点火燃焼方式と前記圧縮着火燃焼方式を把握し、
（３）前記火花点火燃焼方式の場合は前記火花点火燃焼方式に対応した前記燃焼騒音センサの検出周波数を選択し、前記圧縮着火燃焼方式の場合は前記火花点火燃焼方式の検出周波数より低い、前記圧縮着火燃焼方式に対応した前記燃焼騒音センサの検出周波数を選択し、
（４）前記選択された検出周波数出力を周波数解析処理することによって前記燃焼室内での前記火花点火燃焼方式と前記圧縮着火燃焼方式に対応した燃焼騒音の大きさの度合いを演算する
ことを特徴とする内燃機関の燃焼騒音検出方法。
【請求項２】
内燃機関の燃焼室内に設けた点火プラグ、或いはピストンによる圧縮熱で混合気が燃焼され、この燃焼によって生じる振動を周波数出力として検出する非共振型のノックセンサからの周波数信号を周波数解析処理することによって前記振動の大きさの度合いを演算する制御装置において、
前記制御装置は、
（１）前記内燃機関の運転状態によって、前記点火プラグによって混合気を着火する火花点火燃焼方式と、前記ピストンによって混合気、あるいは空気を圧縮して自己着火する圧縮着火燃焼方式とを切り替え、
（２）運転状態によって定まる前記燃焼室内での前記火花点火燃焼方式と前記圧縮着火燃焼方式を把握し、
（３）前記火花点火燃焼方式の場合は前記火花点火燃焼方式に対応した前記ノックセンサの検出周波数を選択し、前記圧縮着火燃焼方式の場合は前記火花点火燃焼方式の検出周波数より低い、前記圧縮着火燃焼方式に対応した前記ノックセンサの検出周波数を選択し、
（４）前記選択された検出周波数出力を周波数解析処理することによって前記燃焼室内での前記火花点火燃焼方式と前記圧縮着火燃焼方式に対応した振動の大きさの度合いを演算する
ことを特徴とする内燃機関の燃焼騒音検出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の燃焼騒音検出方法において、前記火花点火燃焼方式の場合では前記ノックセンサの検出周波数帯域は少なくとも２つ以上の特異なピークを持つ検出周波数を含む帯域に設定され、前記圧縮着火点火燃焼方式の場合では前記ノックセンサの検出周波数帯域は１つの特異なピークを持つ検出周波数を含む帯域に設定されていることを特徴とする内燃機関の燃焼騒音検出方法。
【請求項４】
請求項２に記載の内燃機関の燃焼騒音検出方法において、前記火花点火燃焼方式の場合では前記ノックセンサの検出周波数帯域は少なくとも２つ以上の特異なピークを持つ中心出周波数を含む２つ以上の帯域に設定され、前記圧縮着火点火燃焼の場合では前記ノックセンサの検出周波数帯域は１つの特異なピークを持つ中心周波数を含む帯域に設定されていることを特徴とする内燃機関の燃焼騒音検出方法。
【請求項５】
請求項１或いは請求項２に記載の内燃機関の燃焼騒音検出方法において、前記運転状態によって定まる前記燃焼室内での前記火花点火燃焼方式による燃焼は、希薄燃焼、排気再循環燃焼、ストイキ火花点火燃焼であって、それぞれの検出周波数は、前記圧縮着火燃焼＜前記希薄燃焼＜前記排気再循環燃焼＜前記ストイキ火花点火燃焼の関係を有していることを特徴とする内燃機関の燃焼騒音検出方法。
【請求項６】
内燃機関の燃焼室内に設けた点火プラグ、或いはピストンによる圧縮熱で混合気が燃焼され、この燃焼による燃焼騒音を周波数出力として検出する燃焼騒音センサからの周波数信号を周波数解析処理することによって前記燃焼騒音の大きさの度合いを演算する燃焼騒音検出装置において、
前記内燃機関の運転状態によって、前記点火プラグによって混合気を着火する火花点火燃焼方式と、前記ピストンによって混合気、あるいは空気を圧縮して自己着火する圧縮着火燃焼方式とを切り替える燃焼方式切り替え手段と、
運転状態によって定まる前記燃焼室内での燃焼方式を把握する燃焼方式把握手段と、
把握された燃焼方式に対応して、前記火花点火燃焼方式の場合は予め定めた前記火花点火燃焼方式のための検出周波数を選択し、前記圧縮着火燃焼方式の場合は前記火花点火燃焼方式の検出周波数より低い、予め定めた前記圧縮着火燃焼方式のための検出周波数を選択する周波数選択手段と、
前記選択された検出周波数出力を周波数解析処理することによって前記燃焼室内での前記火花点火燃焼方式と前記圧縮着火燃焼方式に対応した燃焼騒音の大きさの度合いを演算する燃焼騒音演算部と
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼騒音検出装置。
【請求項７】
内燃機関の燃焼室内に設けた点火プラグ、或いはピストンによる圧縮熱で混合気が燃焼され、この燃焼によって生じる振動を周波数出力として検出する非共振型のノックセンサからの周波数信号を周波数解析処理することによって前記振動の大きさの度合いを演算する燃焼騒音検出装置において、
前記内燃機関の運転状態によって、前記点火プラグによって混合気を着火する火花点火燃焼方式と、前記ピストンによって混合気、あるいは空気を圧縮して自己着火する圧縮着火燃焼方式とを切り替える燃焼方式切り替え手段と、
運転状態によって定まる前記燃焼室内での燃焼方式を把握する燃焼方式把握手段と、
把握された燃焼方式に対応して、前記火花点火燃焼方式の場合は予め定めた前記火花点火燃焼方式のための前記ノックセンサの検出周波数を選択し、前記圧縮着火燃焼方式の場合は前記火花点火燃焼方式の検出周波数より低い、予め定めた前記圧縮着火燃焼方式のための前記ノックセンサの検出周波数を選択する周波数選択手段と、
前記選択された検出周波数出力を周波数解析処理することによって前記燃焼室内での前記火花点火燃焼方式と前記圧縮着火燃焼方式に対応した振動の大きさの度合いを演算する燃焼騒音演算部と
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼騒音検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関の燃焼騒音検出装置において、前記周波数選択手段は前記火花点火燃焼方式の場合では少なくとも２つ以上の特異なピークを持つ検出周波数を含む周波数帯域を選択し、前記圧縮着火点火燃焼方式の場合では１つの特異なピークを持つ検出周波数を含む周波数帯域を選択することを特徴とする内燃機関の燃焼騒音検出装置。
【請求項９】
請求項７に記載の内燃機関の燃焼騒音検出装置において、前記周波数選択手段は前記火花点火燃焼方式の場合では少なくとも２つ以上の特異なピークを持つ中心出周波数を含む２つ以上の周波数帯域を選択し、前記圧縮着火点火燃焼方式の場合では１つの特異なピークを持つ中心周波数を含む周波数帯域を選択することを特徴とする内燃機関の燃焼騒音検出装置。
【請求項１０】
請求項６或いは請求項７に記載の内燃機関の燃焼騒音検出装置において、前記運転状態によって定まる前記燃焼室内での前記火花点火燃焼方式による燃焼は、希薄燃焼、排気再循環燃焼、ストイキ火花点火燃焼であって、それぞれの検出周波数は、前記圧縮着火燃焼＜前記希薄燃焼＜前記排気再循環燃焼＜前記ストイキ火花点火燃焼の関係を有していることを特徴とする内燃機関の燃焼騒音検出装置。
【請求項１１】
内燃機関の燃焼室内に設けた点火プラグ、或いはピストンによる圧縮熱で混合気が燃焼され、この燃焼によって生じる振動を周波数出力として検出する非共振型或いは共振型のノックセンサからの周波数信号を周波数解析処理することによって前記振動の大きさの度合いを演算する燃焼騒音検出装置において、
前記内燃機関の運転状態によって、前記点火プラグによって混合気を着火する火花点火燃焼方式と、前記ピストンによって混合気、あるいは空気を圧縮して自己着火する圧縮着火燃焼方式とを切り替える燃焼方式切り替え手段と、
運転状態によって定まる前記燃焼室内での燃焼方式を把握する燃焼方式把握手段と、
把握された燃焼方式に対応して、前記火花点火燃焼方式では前記非共振型のノックセンサからの周波数信号を選択し、前記圧縮着火燃焼方式では前記共振型のノックセンサからの周波数信号を選択するセンサ信号選択手段と、
把握された燃焼方式に対応して、前記火花点火燃焼方式の場合は予め定めた前記火花点火燃焼方式のための前記非共振型のノックセンサの検出周波数を選択し、前記圧縮着火燃焼方式の場合は前記火花点火燃焼方式の検出周波数より低い、予め定めた前記圧縮着火燃焼方式のための前記共振型のノックセンサの検出周波数を選択する周波数選択手段と、
前記選択された検出周波数出力を周波数解析処理することによって前記燃焼室内での前記火花点火燃焼方式と前記圧縮着火燃焼方式に対応した振動の大きさの度合いを演算する燃焼騒音演算部と
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼騒音検出装置。
【請求項１２】
内燃機関の燃焼室内に設けた点火プラグ、或いはピストンによる圧縮熱で混合気が燃焼され、この燃焼による燃焼騒音を周波数出力として検出する燃焼騒音センサからの周波数信号を周波数解析処理することによって前記燃焼騒音の大きさの度合いを演算する燃焼騒音検出部を備え、前記燃焼騒音検出部の出力によって前記内燃機関の燃焼を制御する調節機構を駆動する内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態によって、前記点火プラグによって混合気を着火する火花点火燃焼方式と、前記ピストンによって混合気、あるいは空気を圧縮して自己着火する圧縮着火燃焼方式とを切り替える燃焼方式切り替え手段と、
運転状態によって定まる前記燃焼室内での燃焼方式を把握する燃焼方式把握手段と、
把握された燃焼方式に対応して、前記火花点火燃焼方式の場合は予め定めた前記火花点火燃焼方式のための検出周波数を選択し、前記圧縮着火燃焼方式の場合は前記火花点火燃焼方式の検出周波数より低い、予め定めた前記圧縮着火燃焼方式のための検出周波数を選択する周波数選択手段と、
前記選択された検出周波数出力を周波数解析処理することによって前記燃焼室内での前記火花点火燃焼方式と前記圧縮着火燃焼方式に対応した燃焼騒音の大きさの度合いを演算する燃焼騒音演算部と、
前記燃焼騒音演算部の出力が所定の燃焼騒音の値より大きい場合は前記調節機構を構成する、点火プラグの点火時期を制御する点火装置、前記内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉タイミングや開閉リフトを制御する可変バルブ装置、前記内燃機関に燃料を供給する燃料の燃料噴射時期や噴射期間を制御する燃料噴射弁、前記内燃機関に供給される空気の過給圧を制御する過給機の少なくとも１つの作動量を制御して実際の燃焼騒音が前記所定の燃焼騒音より小さくなるように燃焼を制御する調節手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
内燃機関の燃焼室内に設けた点火プラグ、或いはピストンによる圧縮熱で混合気が燃焼され、この燃焼による燃焼騒音を周波数出力として検出する燃焼騒音センサからの周波数信号を周波数解析処理することによって前記燃焼騒音の大きさの度合いを演算する燃焼騒音検出部を備え、前記燃焼騒音検出部の出力によって前記内燃機関の燃焼を制御する調節機構を駆動する内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態によって、前記点火プラグによって混合気を着火する火花点火燃焼方式と、前記ピストンによって混合気、あるいは空気を圧縮して自己着火する圧縮着火燃焼方式とを切り替える燃焼方式切り替え手段と、
運転状態によって定まる前記燃焼室内での燃焼方式を把握する燃焼方式把握手段と、
把握された燃焼方式に対応して、前記火花点火燃焼方式の場合は予め定めた前記火花点火燃焼方式のための検出周波数を選択し、前記圧縮着火燃焼方式の場合は前記火花点火燃焼方式の検出周波数より低い、予め定めた前記圧縮着火燃焼方式のための検出周波数を選択する周波数選択手段と、
前記選択された検出周波数出力を周波数解析処理することによって前記燃焼室内での前記火花点火燃焼方式と前記圧縮着火燃焼方式に対応した燃焼騒音の大きさの度合いを演算する燃焼騒音演算部と、
前記燃焼方式把握手段によって前記火花点火燃焼方式と判断されると、前記燃焼騒音演算部の出力が所定の燃焼騒音の値より大きい場合は、前記調節機構の一つである点火装置によって実際の燃焼騒音が前記所定の燃焼騒音より小さくなるように点火時期を遅角する点火補正手段と、
前記燃焼方式把握手段によって前記圧縮着火燃焼方式と判断されると、前記燃焼騒音演算部の出力が所定の燃焼騒音の値より大きい場合は、前記点火装置以外の前記調節機構である少なくとも、前記内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉タイミングや開閉リフトを制御する可変バルプ装置、前記内燃機関に燃料を供給する燃料の燃料噴射時期や噴射期間を制御する燃料噴射弁、前記内燃機関に供給される空気の過給圧を制御する過給機及びハイブリッド車の駆動トルク或いは発電トルクを増減する車両駆動用モータの1つを用いて、実際の燃焼騒音が前記所定の燃焼騒音より小さくなるように燃焼を制御する調節機構補正手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の内燃機関の制御装置において、前記調節機構補正手段は、
（１）前記燃焼騒音演算部の出力が所定の燃焼騒音の値より大きい場合は前記可変バルプ装置によって前記排気弁の閉じタイミングを遅角化すると共に、前記燃焼騒音演算部の出力が前記所定の騒音の値より小さくなるとその閉じタイミングを保持する、
（２）前記燃焼騒音演算部の出力が所定の燃焼騒音の値より大きい場合は前記燃料噴射弁の開き時間を短縮すると共に、前記燃焼騒音演算部の出力が前記所定の騒音の値より小さくなるとその開き時間を保持する、
（３）前記燃焼騒音演算部の出力が所定の燃焼騒音の値より大きい場合は前記過給機の過給圧を増加すると共に、前記燃焼騒音演算部の出力が前記所定の騒音の値より小さくなるとその過給圧を保持する、
（４）前記燃焼騒音演算部の出力が所定の燃焼騒音の値より大きい場合は前記車両駆動用モータの駆動トルクを増加し、且つ発電トルクを減少すると共に、前記燃焼騒音演算部の出力が前記所定の騒音の値より小さくなるとその駆動トルクと発電トルクを保持する、
という制御の少なくとも１つを実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の燃焼騒音を検出する燃焼騒音検出方法及び燃焼騒音検出装置並びに内燃機関の燃焼を制御するための調節機構を駆動する内燃機関の制御装置に係り、特に内燃機関の燃焼室内の燃焼方法が異なった場合の燃焼状態を直接的、或いは間接的に把握する燃焼騒音の検出方法及び検出装置並びにこの燃焼騒音検出装置を用いて内燃機関の燃費性能、或いは排気性能、或いは両性能を改善するように燃焼を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼室内の燃焼状態を把握する手段として内燃機関の振動を検出する振動検出型のノックセンサを用いることが知られている。このノックセンサは内燃機関の振動を検出するものであるが間接的には燃焼室内の燃焼状態を検出しており、代表的には燃焼状態の変化によって燃焼室内の圧力が過剰に上昇したりして内燃機関が振動するのを検出している。
【０００３】
つまり、燃焼室内の燃焼ガスにより生じる衝撃波の圧力の伝達経路はシリンダヘッドとピストンが考えられるが、一般にシリンダヘッドの燃焼室壁面剛性はピストン系の剛性より高いため、伝達される振動エネルギの大部分はピストン側からシリンダブロックへ流れており、これを振動センサであるノックセンサで検出しているものである、したがって、この振動は燃焼状態の変動を表すことから燃焼騒音として捉えることができる。
【０００４】
このような燃焼騒音の発生を把握或いは検知して、この燃焼騒音を抑制する方向に燃焼を制御する技術が特開２０１０−２１６２６４号公報(特許文献１)にて開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示されているフローチャート(図１０参照)では、Ｓ１で読み込まれた燃焼温度にもとづきＳ２、Ｓ３において８ｋＨｚおよび６ｋＨｚの周波数に対応するノックセンサ信号の積分値を検出する。Ｓ４、Ｓ１２では、このノックセンサ信号の積分値を用いて燃焼期間を判定する。続くＳ５、Ｓ７、Ｓ１３、Ｓ１７では着火タイミングの判定を実施する。さらにＳ９では失火を判定し、Ｓ１４では目標レール圧に対する判定を実施する。これらの燃焼期間と着火タイミングの判定結果に基づき燃料噴射量（ＰｒｅＱ）、排気ガス還流量（ＥＧＲ）、燃料噴射時期（ＩＴ）を制御してルーチンを終了する。
【０００６】
このように引用文献１には、燃焼期間と着火タイミングを割り出すために検出周波数を選択することで燃焼期間と着火タイミングを精度良く検出することができ、これによって燃焼状態を所定の状態にフィードッバク制御できるということが記述されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２１６２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、今後の内燃機関は燃費性能の向上や排気性能の向上、更には両性能の相乗的な向上等が要求されている。このためのアプローチとして種々の技術的な改良、改善が提案されているが、その中の技術の一つとして内燃機関の燃焼方法を自動車等の車両の運転状態や内燃機関自身の運転状態に応じて変更する方法が注目されている。
【０００９】
例えば、理論空燃比(ストイキ状態)近傍の混合気（燃料と空気の混合された状態）や、この理論空燃比より空気の割合が多い希薄混合気を点火プラグによって着火して燃焼を行う方法や、これらの混合気を点火プラグによらないで混合気の断熱圧縮によって生じる熱によって着火して燃焼を行う方法をそれぞれ運転状態に応じて選択的に実行することが提案されている。
【００１０】
しかしながら、このような異なる燃焼方法においては燃焼騒音の発生状況も自ずと異なってくることが考えられ、上述したような従来技術の検出方法では異なる燃焼方法に対応できない恐れが考えられる。つまり、上記した従来技術では一つの燃焼方法（この例ではデーゼルエンジンのため圧縮着火燃焼に分類される）に関して生じる振動の周波数を選択的に利用して精度良い着火タイミングと燃焼期間を割り出し、これによって燃焼状態を改善することであり、異なる燃焼方法については考慮されていないものであった。
【００１１】
本発明の目的は、自動車等の車両の運転状態や内燃機関自身の運転状態に応じて異なる燃焼を行う内燃機関に用いられる制御装置にあって、異なる燃焼方法を実行している内燃機関の燃焼室内の燃焼状態を直接的、或いは間接的に燃焼騒音として把握し、この燃焼騒音に基づいて内燃機関の燃費性能、或いは排気性能、或いは両性能を改善するように内燃機関の燃焼を制御する調節機構を駆動する内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の特徴は、運転状態によって定まる燃焼方法（以下燃焼モードという）で駆動されている内燃機関の燃焼モードを把握し、この燃焼モードに基づいて内燃機関の燃焼室内の燃焼騒音を検出する燃焼騒音センサの検出周波数、或いは検出周波数帯域を選択して燃焼騒音の大きさの度合いを検出する、ところにある。
【００１３】
また、本発明の他の特徴は、上記した燃焼騒音の検出結果を用いて内燃機関の燃焼室内の燃焼騒音が所定の燃焼騒音となるように内燃機関の燃焼を制御する調節機構を駆動する、ところにある。
【００１４】
ここで、燃焼モードは典型的には火花点火燃焼と圧縮着火燃焼であるが、以下に述べる〔発明を実施するための形態〕にある実施例で説明するように、これに限らず種々の燃焼モードにおいても本発明の技術的思想は適用できるものである。
【００１５】
また、燃焼騒音センサには燃焼ガスによる圧力変動を振動によって検出する振動センサ、いわゆるノックセンサや、燃焼室内の燃焼ガスの電気伝導度を測定するイオン電流センサ、燃焼室内の燃焼圧を測定する筒内圧センサ等が使用できる。これらは異なる燃焼モードで燃焼騒音に関して周波数分布の振る舞いが同じ傾向を示している。
【００１６】
要は各燃焼モードで区別（或いは顕著な値を有する）できる特異な検出周波数、或いは検出周波数帯域があることを見い出し、これを燃焼モードに対応して選択的に検出してやれば燃焼騒音の発生状況を精度よく検出できることを提案するものである。また、この検出方法を使用して燃焼室内の燃焼状態を制御してやれば正確な制御を実行できるようになり、結果として燃費性能や排気性能を向上することができるものである。
【００１７】
また、燃焼状態を調節する調節機構としては、内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉タイミングや開閉リフト、燃料噴射弁の燃料噴射時期や噴射期間（＝噴射量）、点火プラグの点火時期の進角や遅角、ターボチャージャによる過給圧の増減、ハイブリッド車等における車両駆動モータの駆動トルク或いは発電トルクの増減、等があるが、内燃機関の燃焼状態を調節できるものであればこれらに限らないものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃焼モードに基づいて燃焼騒音センサの検出周波数或いは検出周波数帯域を適切に選択することで燃焼状態を高精度に検出することが可能となり、この結果、この選択された検出周波数或いは検出周波数帯域で検出される実際の燃焼騒音が所定の燃焼騒音以下となるように内燃機関の燃焼状態を精度良く制御できるため、内燃機関の燃費性能、或いは排気性能、或いは両性能を改善できるという効果が期待できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例になる内燃機関の制御装置の構成を示す構成図である。
【図２】図１に示すＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示すバルブ可変装置の特性を示す特性図である。
【図４】図１に示すクランク角センサの出力信号に基づく検出期間と、この検出期間に基づくノックセンサの振動判定期間を示すチャート図である。
【図５】図１に示す制御装置に設けられる火花点火燃焼と圧縮着火燃焼の運転領域を示す制御マップ図である。
【図６】図１に示す制御装置における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの検出周波数演算部のブロック図である。
【図７】図１に示すクランク角センサの出力信号に基づく検出期間と、この検出期間に基づくノックセンサの振動判定期間と、特定周波数の振動エネルギを示すチャート図である。
【図８】図７に示す振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）の燃焼毎の特性チャート図である。
【図９】圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの燃焼騒音の抑制制御のシステムブロック図である。
【図１０】図９に示す圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの点火時期の制御特性図である。
【図１１】圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの検出周波数演算部のブロック図である。
【図１２】図１に示すクランク角センサの出力信号に基づく検出期間と、この検出期間に基づくノックセンサの振動判定期間と、特定周波数の振動エネルギを示すチャート図である。
【図１３】図１２に示す振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）の燃焼毎の特性チャート図である。
【図１４】圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼騒音の抑制制御のシステムブロック図である。
【図１５】圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの排気バルブの制御特性図である。
【図１６】圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃料噴射弁の噴射時間の制御特性図である。
【図１７】圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの過給圧の制御特性図である。
【図１８】圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときのモータの駆動トルクと、発電トルクの制御特性図である。
【図１９】図１に示す制御装置における制御内容を示すフローチャート図である。
【図２０】本発明の他の実施例になる内燃機関の制御装置の構成を示す構成図である。
【図２１】図２０に示すＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図２２】図２０に示す２個のノックセンサの感度指標Ｓ／Ｎ比を示す特性図である。
【図２３】図２０に示すクランク角センサの出力信号に基づく検出期間と、この検出期間に基づく２個のノックセンサの振動判定期間を示すチャート図である。
【図２４】図２０に示す制御装置における制御内容を示すフローチャート図である。
【図２５】本発明の更に他の実施例になる内燃機関の制御装置の構成を示す構成図である。
【図２６】図２５に示す制御装置に設けられるストイキ火花点火燃焼と希薄燃焼と排気再循環燃焼と圧縮着火燃焼の運転領域を示す制御マップ図である。
【図２７】図２５に示す実施例における検出周波数演算部のブロック図である。
【図２８】各燃焼モードにおける周波数の分布状態を示す特性図である。
【図２９】本発明の更に他の実施例になる内燃機関の制御装置の構成を示す構成図である。
【図３０】図２９に示すフィルタ回路の特性図である。
【図３１】図２９に示すフィルタ回路を適用した際のノックセンサの信号特性図である。
【図３２】圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の振動パワースペクトルの周波数分布の相違を説明する特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例について図面に従い詳細に説明するが、各実施例においては燃焼騒音センサとして振動検出型のノックセンサを備えた内燃機関の制御装置を基本に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１を用いて本発明の第１の実施形態による内燃機関の制御装置の構成を説明するが、この実施例は自動車用ガソリン内燃機関に適用した構成である。
【００２２】
内燃機関１００は異なった燃焼モードである（１）火花点火燃焼と、（２）圧縮着火燃焼を実行する自動車用のガソリン内燃機関であるが、同一の空燃比で混合気が形成されている。
【００２３】
ここで、（１）火花点火燃焼は、内燃機関に供給された空気と燃料の混合気をシリンダヘッドに取り付けた点火プラグによって点火して混合気を燃焼させる方法であり、（２）圧縮着火燃焼は、燃焼室に供給された空気をピストンによって断熱圧縮して温度を上昇させ、これに燃料を噴射して自着火させて燃料を燃焼させる方法や、内燃機関に供給された空気と燃料の混合気をピストンによって断熱圧縮して温度を上昇させ自着火させて燃料を燃焼させる方法である。
【００２４】
内燃機関の吸気系を構成する吸気管１５には、吸入空気量を計測するエアフローセンサ１８と、吸気管圧力を調整する電子制御スロットル装置１６と、吸入空気温度検出器の一態様であって吸入空気の温度を計測する吸気温度センサ１７と、吸入空気を圧縮して充填効率を向上するターボチャージャのような過給機２２が適宜位置に備えられている。尚、場合によっては過給機２２を含まない構成でも良く、またエアフローセンサ１８の代わりには吸入空気圧力センサとしても良い。
【００２５】
内燃機関１００はピストン１２を内蔵する気筒を有し、この気筒の燃焼室８の中に燃料を直接噴射する燃料噴射装置（以下燃料噴射弁）１３と、点火エネルギを供給する点火プラグ１４が気筒毎に備えられている。尚、気筒の燃焼室８の中に燃料を噴射する燃料噴射弁１３の代わりに吸気管１５の適宜位置に燃料噴射弁１３を備えても良いものである。これは所謂マルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）と呼ばれるものである。
内燃機関の燃焼状態を直接或いは間接的に把握(これは検知する概念も含む)するため、内燃機関の機械的振動を計測する振動検出型のノックセンサ９が内燃機関１００の適宜位置（通常はシリンダブロック）に備えられており、また、このノックセンサ９は非共振型のノックセンサであり、広い周波数帯域にわたって振動を検出することができるものである。
【００２６】
更に、内燃機関の燃焼室８に流入する吸入空気を調整する吸気バルブ可変装置７ａと燃焼室８から流出する排気ガスを調整する排気バルブ可変装置７ｂとから構成されるバルブ可変装置７が内燃機関１００の各々の適宜位置に備えられている。
【００２７】
バルブ可変装置７を調整することにより吸気バルブと排気バルブの開閉タイミング（位相角）及びリフト行程（作用角）が変更でき、燃焼室８に流入する真の空気量やバルブオーバラップによる内部ＥＧＲ量を調整することができる。
【００２８】
更に圧力調整器の一態様であって燃料噴射弁１３に燃料を供給する燃料ポンプ２１が内燃機関１００の適宜位置に備えられており、この燃料ポンプ２１は燃料圧力検出器の一態様であって燃料の圧力を計測する燃料圧力センサ２０が備えられている。
【００２９】
排気系を構成する排気管６には、排気を浄化する三元触媒５と、空燃比検出器の一態様であって三元触媒５の上流側で排気の空燃比を検出する空燃比センサ４と、排気温度検出器の一態様であって三元触媒５の上流側で排気の温度を計測する排気温度センサ３とが適宜位置に備えられている。
【００３０】
またクランクシャフト１１にはクランクシャフト１１の角度および角速度およびピストン１２の移動速度等を検出するためのクランク角センサ１０が備えられている。
【００３１】
更にクランクシャフト１１に動力を伝達可能な適宜位置に車両駆動用モータ２３が備えられているが、車両駆動用モータ２３を含まない構成でもよい。車両駆動用モータ２３は例えば、ハイブリッド車に使用されるモータであり、内燃機関１００が停止している状態、或いは運転されている状態で自動車を駆動することができる。この車両駆動用モータ２３は更に自動車が減速しているときに回生ブレーキとして作用して自動車に搭載されているリチウム電池を充電する発電機として働くことができる。
【００３２】
そして、エアフローセンサ１８、吸気温度センサ１７、ノックセンサ９、燃料圧力センサ２０、空燃比センサ４及び排気温度センサ３とから得られる検出信号は内燃機関コントロールユニット（以下ＥＣＵという。）１に送られる。
また、運転者の運転意図を表すアクセル開度センサ２から得られる信号がＥＣＵ１に送られるが、このアクセル開度センサ２は運転者が要求するトルクであるアクセルペダルの踏み込み量、すなわち、アクセル開度を検出するものである。
【００３３】
ＥＣＵ１はアクセル開度センサ２の出力信号に基づいて要求トルクを演算するもので、アクセル開度センサ２は内燃機関１００への要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。
【００３４】
また、ＥＣＵ１はクランク角センサ１０の出力信号にもとづいてクランクシャフト１１の角度、角速度及びピストン１２の移動速度、内燃機関の回転速度を所定の計算式に基づいて演算する。
【００３５】
ＥＣＵ１は前記各種センサの出力から得られる内燃機関１００の運転状態にもとづき電子制御スロットル装置１６の開度、燃料噴射弁１３の燃料噴射期間や噴射時期、点火プラグ１４の点火時期、吸気バルブ可変装置７ａと排気バルブ可変装置７ｂのバルブ開閉タイミング等の内燃機関１００の制御に必要な作動量を演算する。尚、ＥＣＵ１はこれらの作動量以外にも他の作動量を演算して内燃機関の作動を制御するものである。
【００３６】
そして、ＥＣＵ１で演算された燃料噴射期間は開弁パルス信号に変換され燃料噴射弁１３に送られ、同様に演算された点火タイミングは点火信号に変換されて点火プラグ１４に送られ、同様に演算されたスロットル開度はスロットル駆動信号に変換されて電子制御スロットル装置１６へ送られ、同様に演算されたバルブ開閉タイミングは可変バルブ駆動信号に変換されてバルブ可変装置７へ送られる。
【００３７】
また、同様に演算された燃料ポンプ２１の作動量は燃料ポンプ駆動信号に変換されて燃料ポンプ２１へ送られ、同様に演算された過給機２２の作動量は過給機駆動信号に変換されて過給機２２へ送られ、同様に演算された車両駆動用モータ２３の作動量はモータ指令信号に変換されて車両駆動用モータ２３へ送られる。
【００３８】
ここで、電子制御スロットル装置１６、燃料噴射弁１３、点火プラグ１４、吸気バルブ可変装置７ａ、排気バルブ可変装置７ｂ、燃料ポンプ２１、過給機２２及び車両駆動用モータ２３等は内燃機関の作動に必要な作動量を制御するものであるが、基本的は内燃機関の燃焼状態を制御、或いは調節するための調節機構としての機能を備えているものである。もちろんこれ以外の調節機構を採用しても良いことはいうまでも無い。
【００３９】
したがって、上記した内燃機関の種々の作動量を把握、或いは検出するセンサや、内燃機関の種々の作動量を調節する調節機構の働きによって、吸気管１５から吸気バルブを経て燃焼室８内に流入した空気に燃料噴射弁１３から燃料が噴射されて燃焼室８内に混合気が形成され、この混合気は所定の点火タイミングに点火プラグ１４で発生される火花により点火されて爆発、燃焼し、その燃焼圧によりピストン１２を押し下げて内燃機関１００の駆動力となる。更に爆発後の排気は排気管６を経て三元触媒５に送られ排気成分は三元触媒５内で浄化されて大気に排出される。
【００４０】
次に図２を用いて内燃機関の制御装置の構成について説明するが、基本的には制御基板上に搭載されたＬＳＩ等の論理素子、演算素子および記憶素子等から構成されている。
【００４１】
アクセル開度センサ２、排気温度センサ３、空燃比センサ４、ノックセンサ９、クランク角センサ１０、吸気温度センサ１７、エアフローセンサ１８及び燃料圧力センサ２０等の作動量を表すセンサ出力信号はＥＣＵ１の入力回路１ａに入力される。上述したが記載したセンサ類は代表的なものであって、これ以外の内燃機関の作動量を検出するセンサの信号を入力してもなんら差し支えないものである。
【００４２】
入力された各センサの入力信号は入力回路１aから入出力ポート１ｂ内の入力ポートに送られ、入力ポート１ｂに送られた値はＲＡＭ１ｃに記憶されてＣＰＵ１ｅでの演算処理に使用される。
【００４３】
演算処理内容を記述した制御プログラムはＲＯＭ１ｄに予め書き込まれており、この制御プログラムに従って演算された各調節機構の作動量を示す値はＲＡＭ１ｃに記憶された後、入出力ポート１ｂの出力ポートに送られ各駆動回路を経て各調節機構に送られる。
【００４４】
本実施形態の場合では調節機構の駆動回路として、電子制御スロットル駆動回路１ｆ、燃料噴射弁駆動回路１ｇ、点火出力回路１ｈ、可変バルブ駆動回路１ｉ、燃料ポンプ駆動回路１ｊ、過給機駆動回路１ｋがあり、指令回路としてモータ指令回路１ｌが備えられている。
【００４５】
各駆動回路は電子制御スロットル装置１６、燃料噴射弁１３、点火プラグ１４、バルブ可変装置７、燃料ポンプ２１、過給機２２、モータ２３に送られそれぞれを制御する。尚、本実施形態においてはＥＣＵ１内に前記駆動回路の全てを備えているが、本実施例はこれに限るものではなく調節機構に直接駆動回路を取り付ける、いわゆる機電一体型の調節機構を備える場合はＥＣＵ１内にこの駆動回路を備える必要は無い。
【００４６】
次に図３を用いてバルブ可変装置７の作動特性を説明すると、グラフの縦軸はバルブリフト量Ｌｖを示し、横軸は位相角を示している。
【００４７】
ＢＤＣはピストン１２が下死点にあるときを示し、ＴＤＣはピストン１２が上死点にあるときを示しており、経過位相角に対応する内燃機関１００の作動行程（爆発、排気、吸気、圧縮）を併せ示している。
【００４８】
排気弁の動作は爆発行程の終期付近から排気工程を経過して吸気行程の初期付近にわたって行われ、バルブリフト量が増加し排気弁が開き始めるタイミングを排気弁開タイミング（以下ＥＶＯ）、その後バルブリフト量が減少し排気弁が閉じるタイミングを排気弁閉タイミング（以下ＥＶＣ）と定義する。
【００４９】
本実施形態では吸気弁及び排気弁にバルブ可変装置７a、７bを備えており、これらのバルブ可変装置７を動作することで、バルブリフト量のプロフィール（例えば最大バルブリフト量、最大バルブリフト量のタイミング、バルブリフト量推移、ＥＶＯ、ＥＶＣ、位相等）を連続的あるいは段階的に変更するもので、吸気弁の動作も同様に変更することが可能である。
【００５０】
本実施形態においては、吸気弁および排気弁にバルブリフト量のプロフィールを連続的あるいは段階的に変更するバルブ可変装置備えているが、これに限るものではなく、排気バルブにのみ備えるものであっても良い。更に、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相を変えるバルブ位相変更装置あるいはバルブリフト量の可変機構のいずれかを備えるものであっても良い。
【００５１】
以上のバルブ可変装置７と前記電子制御スロットル装置１６の制御により、燃焼室８の中の空気量や内部ＥＧＲ量を調整することができる。
【００５２】
次に図４を用いて、ノックセンサ９とクランク角センサ１０の出力信号と、この出力信号に基づく内燃機関１００の振動（＝燃焼騒音）の判定期間について説明する。
【００５３】
本実施例においては、クランク角センサ１０の出力信号は矩形状の電圧であり、矩形波の電圧が上昇するときを立ち上がり、矩形波の電圧が降下するときを立ち下りと定義する。矩形波は所定の個数ｚを１周期として繰り返し出力されており、またＥＣＵ１内では、前記立ち上がりのタイミング毎に基準ｋ（ａ）を判定する。添字の（ａ）は所定の個数ｚ番目の矩形波が出力されてから所定期間経過した後の１回目の矩形波の立ち上がりの基準ｋ（ａ）＝（１）とする基準ｋの番号であり、所定の個数ｚにおいて（ａ）＝（ｚ）となる。
【００５４】
基準ｋ（１）と基準ｋ（２）と経過期間の判定をもってクランクシャフト回転角度ＣＡ２とし、これ以外に判定された基準ｋ（ａ）毎にクランクシャフトの回転角度ＣＡ１として判定する。ＥＣＵ１内では、クランクシャフトの回転角度ＣＡ１、ＣＡ２をもってクランクシャフト１１の角度の判定を実施する。尚、前記所定の個数ｚが不足あるいは過多の状態となる場合は、クランク角センサの異常と判断すれば良い。
【００５５】
基準ｋ（ｚ）がＥＣＵ１内で判定されたときから、所定の基準ｋ（ａ）を判定するまでの期間をノックセンサ信号に対する周波数解析処理期間とする。望ましくは、基準ｋ（ｚ）はピストン１２が圧縮上死点であるタイミング（位相）とし、かつ所定の基準ｋ（ａ）はクランクシャフト１１が圧縮上死点から６０度回転したタイミング（位相）とする。尚、通常ではこの６０度の範囲でノックが発生することが知られているので、この範囲でノックセンサ９の信号を取り込んで計算機で周波数解析すればよい。そして、この周波数解析処理期間内に発生した振動は周波数解析されて特定の中心周波数をピークに持つ周波数出力が得られる。一般には火花点火燃焼機関では５つの特異なピークを持つ中心周波数出力が得られる。
【００５６】
図５は火花点火燃焼と圧縮着火燃焼の運転領域を切り替えるための制御マップの説明図であり、本実施例では火花点火燃焼と圧縮着火燃焼を要求トルクと内燃機関の回転数で決まる運転領域によって切り換えて実行する。
【００５７】
ＥＣＵ１はアクセル開度センサ２の出力信号から演算される要求トルクと、クランク角センサ１０の出力信号から演算される内燃機関１００の回転速度に基づく切り換え制御マップを記憶素子の所定エリアに備えており、要求トルクと回転速度に基づき圧縮着火燃焼ＦＬＧ（フラグの略称）のＯＮとＯＦＦを切り替える。
つまり、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮでは圧縮着火燃焼が行なわれており、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦでは火花点火燃焼が行われているものである。このように、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼の各燃焼モードに応じて燃焼騒音の検出周波数或いは検出周波数帯域を選択する点が本発明の特徴の一つである。
【００５８】
ここで、図５に示す制御マップのパラメータはアクセル開度と回転数を用いているが、この２つのパラメータを使用することによって燃焼室８に送られる空気量に換算することができるものであるが、アクセル開度だけで火花点火燃焼と圧縮着火燃焼を切り替えるようにしても良い。尚、圧縮着火燃焼ＦＬＧの制御マップを備えているがこれに限るものではなく、要求トルクおよび内燃機関回転速度のいずれかから演算される制御マップを備えるものであってもよい。
【００５９】
次に図６乃至図１０を用いて圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのとき、すなわち火花点火燃焼の燃焼騒音を抑制する制御について説明する。
【００６０】
図６は圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの検出周波数演算部のブロック図であり、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦという条件に基づき、ノックセンサ９の検出周波数のうちの特定の中心周波数Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５を含む５つの検出周波数帯域の振動エネルギを演算する検出周波数演算部を備えている。そして、検出周波数演算部は圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦの火花点火燃焼では好ましくは中心周波数Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５を含む５つの検出周波数帯域の振動エネルギを出力する。ここで、特異な中心周波数としては、Ｓ１≒６Ｋｈｚ、Ｓ２≒１０Ｋｈｚ、Ｓ３≒１３Ｋｈｚ、Ｓ４≒１４Ｋｈｚ及びＳ５≒１８Ｋｈｚである。
【００６１】
また、これら５成分の周波数の抽出は、（１）すべての５成分を含む周波数帯域を選択しても良いし、(２)５成分の中心周波数を含む５つの周波数帯域(前述の周波数帯域より狭い)を選択して抽出することができる。いずれの方法をとるかは制御システムの構築によってより適正な方法を選択すれば良いものである。
【００６２】
そして、検出周波数演算部はデジタルシグナルプロセッサ（通称ＤＳＰ）等を用いて高速で演算ができるように構成されている。尚、周波数解析は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の手法を用いて行うことができる。
【００６３】
少なくとも、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときでは中心周波数Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５を含む５つの検出周波帯域の内２つ以上を出力すると良い。この理由として、火花点火燃焼時は５つの中心周波数において振動信号が顕著に現れるためであり、この成分を２つ以上とすることで燃焼騒音による振動の検出精度を向上することが可能となるためである。
【００６４】
次に図７を用いて内燃機関１００の振動の大きさを算出するためノックセンサ９の出力信号に基づく周波数解析処理を説明する。
【００６５】
本実施例においては図４で説明したような周波数解析期間の設定と同様な手法でノックセンサ９の信号を検出する。
そして、この周波数解析期間において、ノックセンサ９の信号から得られる中心周波数Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５を含む所定の周波数帯域の５成分についての周波数解析を実施した結果を振動エネルギを示す振動パワースペクトルＰＳＳ（ｊ）として示している。ここで振動パワースペクトルＰＳＳ（ｊ）のＰＳはパワースペクトルを表し、Ｓは火花点火燃焼を表し、（ｊ）はＥＣＵ１内のクロック（演算周期）にもとづくデータ番号である。
【００６６】
したがって、この振動パワースペクトルＰＳＳ（ｊ）は５つの周波数成分毎に周波数解析期間（約６０度）にわたって所定の演算周期でそれぞれ演算され、その演算結果が図７に示されている。
つまり、周波数解析期間のある時点では中心周波数Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５を有する所定周波数帯域の５成分が周波数解析演算されており、これを周波数解析期間にわたりプロットすると、図７にある、例えばＳ１、Ｓ２の周波数成分のような結果が得られる。もちろん他のＳ３、Ｓ４、Ｓ５の周波数成分についても同様である。
【００６７】
次に図８を用いて振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）の特性について説明する。
【００６８】
図８は振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）の説明図であるが、（ｉ）は内燃機関１００における燃焼回数を示している。つまり１燃焼毎に同じ周波数帯域の振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）の総和を求めたものであり、他の周波数帯域も同様に求められる。
【００６９】
本実施例では振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）は、上述した振動パワースペクトルＰＳＳ（ｊ）から以下の式を用いて算出する。
ＰＳＳ（ｉ）＝∫ＰＳＳ（ｊ）ｄｊ・・・式（１）
＊算出タイミングは前記周波数解析期間における完了タイミングとする。
そして、これらの各周波数帯域毎に求められた振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）は所定の演算を行って燃焼騒音の検出が実施される。例えば、各検出周波数帯域の振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）をすべて加算、或いは値が大きい順から所定数だけ加算して総和（燃焼騒音指標）を求め、この総和をノックが発生していない場合の総和（所定の比較用燃焼騒音指標）と比較し、その差が所定以上であればノックが発生していると判断する方法がある。この他にも燃焼騒音指標及び比較用燃焼騒音指標の求め方やその比較判断方法等は種々の方法があるので本実施例では適宜選択して実行すればよいものである。
【００７０】
図９は圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの燃焼騒音の抑制制御のブロック図であり、振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）の入力信号にもとづき燃焼騒音が所定の燃焼騒音より大きいか小さいかを判断する燃焼騒音指標演算部と、この燃焼指標演算部の出力によって気筒別に点火時期を遅角補正する気筒別点火遅角補正制御部を備えている。
【００７１】
また、図１０は燃焼騒音指標Ｎ比較用の燃焼騒音指標ＮＬとの比較演算の結果に基づいて点火時期を遅角していく過程を示している。
【００７２】
図９及び図１０からわかるように、本実施例では圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの内燃機関１００の振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）の入力信号に基づき燃焼騒音指標演算部において燃焼騒音指標Ｎの演算と所定の比較用の燃焼騒音指標ＮＬとの比較演算を行い、燃焼騒音が大きくなったと判断されると次段の気筒別点火遅角補正制御部で燃焼騒音が大きくなった気筒の点火タイミングを徐々に所定の速さで遅角することで燃焼騒音の発生を抑制していき、その後この燃焼騒音指標Ｎが所定の比較用の燃焼騒音指標ＮＬ未満となったときの気筒別点火時期を保持することで燃焼騒音を抑制する。
【００７３】
以上の制御により燃焼騒音を抑制できる理由として、火花点火燃焼において燃焼騒音が大きい状態は燃焼室内で自着火が発生しており、これを抑制するためには自着火を抑制するための点火タイミングを設定して燃焼室内に高温場（ホットスポット）を残存させないことが効果的であるからである。
【００７４】
本制御における気筒別点火時期を遅角補正する方法は燃焼室内の高温場を効率良く減少することが可能であり、かつこの遅角補正された点火時期を保持することで定常的に燃焼騒音を抑制することが可能となる。ここで、点火時期を遅角補正できるのは圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦであり火花点火燃焼による燃焼モードの状態であるからである。尚、点火時期以外にも他の調節機構によって燃焼騒音を低減できるので必要によって選択すればよいものである。
【００７５】
次に図１１乃至図１８に基づき圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼騒音を抑制する制御について説明する。
【００７６】
図１１は圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの検出周波数演算部のブロック図であり、検出周波数演算部の機能や働きは図６に示した実施例と基本的には同様であるが、異なっている点は検出する周波数帯が低い周波数帯に移行していることである。したがって周波数解析もこれにしたがって低い周波数帯域の周波数を周波数解析する。
【００７７】
本実施例では圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮという条件に基づき検出周波数が中心周波数Ｈの振動エネルギを演算する検出周波数演算部を備えている。圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのとき検出される中心周波数Ｈは図６で説明した火花点火燃焼の場合の検出周波数Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５の５成分に対して低い周波数成分として出力され、かつ１つの周波数に特異的なピークが認められる。
【００７８】
また、この場合の周波数検出帯域は火花点火燃焼の場合に比べて狭い(狭窄された)周波数帯域に設定されている。
【００７９】
つまり、圧縮着火燃焼でのノック発生時には１つの周波数において内燃機関の振動が特異的に表れ、かつ燃焼室８内の温度が火花点火燃焼に比べて低いことで周波数も低くなるためである。この要因により圧縮着火燃焼時には火花点火燃焼時に比べて低い周波数帯域で特定の周波数Ｈを検出することによって正確に燃焼騒音を検出でき、しかもその検出精度を改善することが可能となる。
【００８０】
次に図１２を用いて内燃機関１００の振動の大きさを算出するためノックセンサ９の出力信号に基づく周波数解析処理を説明する。
【００８１】
この図１２においても基本的には図７に示した実施例と同様の機能や働きを行うが、異なっている点は検出周波数が上記したように低い周波数側に移行していることと、１つの周波数に対して周波数解析を行う点である。つまり、検出周波数を中心周波数Ｈとする所定の検出周波数帯域で振動をサンプリングして周波数解析を行うものである。
【００８２】
上記周波数解析期間において、ノックセンサ信号に対し検出周波数Ｈの成分についての周波数解析を実施した結果をその下に示しており、縦軸は振動エネルギの大きさを示すパワースペクトルＰＳＨ（ｊ）を示している。ここでＰＳＨのＰＳはパワースペクトルを表し、Ｈは圧縮着火燃焼を表し、（ｊ）はＥＣＵ１内のクロック（演算周期）にもとづくデータ番号である。
【００８３】
したがって、この振動パワースペクトルＰＳＳ（ｊ）は周波数解析期間にわたって所定の演算周期で演算され、その演算結果が図１２に示されている。この検出周波数Ｈも上述したように周波数解析期間のある時点で周波数解析演算されており、これを周波数解析期間にわたりプロットすると図１２にあるような結果が得られる。
【００８４】
次に図１３を用いて振動パワースペクトルＰＳＨ（ｉ）の特性について説明するが、これも図８に示した実施例と同様の機能、働きを行い、振動パワースペクトルＰＳＨ（ｊ）から以下の式を用いて算出する。
ＰＳＨ（ｉ）＝∫ＰＳＨ（ｊ）ｄｊ・・・式（２）
算出タイミングは周波数解析期間における完了タイミング。
ここで、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼でノックが生じたときの振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）と振動パワースペクトルＰＳＨ（ｉ）の周波数分布を図３２に示しており、圧縮着火燃焼の場合を実線で表し、火花点火燃焼の場合（Ｓ２成分）を破線で表している。
【００８５】
この図からわかるように、圧縮着火燃焼ではノックに特異な周波数が火花点火燃焼に比べて低い周波数側に現れている。しかも、特異なピークは１つであることが知見として得られた。
【００８６】
したがって、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦの場合は中心周波数Ｓ１乃至Ｓ５を含む周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタをそれぞれ使用し、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮの場合は中心周波数Ｈを含む周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタを使用すれば周波数解析を実行することができる。
【００８７】
図１４は圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼騒音の抑制制御のブロック図であり、振動パワースペクトルＰＳＨ（ｉ）の入力信号に基づき、排気バルブの閉じタイミング（ＥＶＣ）、燃料噴射期間、過給圧、車両駆動用モータのトルクのいずれか一つ以上について補正制御を実施するための騒音指標演算部を備えている。
【００８８】
図１５は圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼騒音を抑制するため排気バルブの閉じるタイミング（ＥＶＣ）を補正する制御の説明図である。
【００８９】
本実施例では圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの振動パワースペクトルＰＳＨ（ｉ）の入力信号に基づき、燃焼騒音指標演算部において燃焼騒音指標Ｎの演算と所定の比較用の燃焼騒音指標ＮＬとの比較演算を行い、燃焼騒音が大きくなったと判断されると次段のＥＶＣ補正制御部で燃焼騒音が大きくなった気筒の排気バルブの閉じタイミングを徐々に所定の速さで遅角することでバルブオーバラップ角を大きくして燃焼騒音の発生を抑制していき、その後この燃焼騒音指標Ｎが所定の比較用の燃焼騒音指標ＮＬ未満となったときの排気バルブ補正量を保持することで燃焼騒音を抑制する。
【００９０】
以上の制御により燃焼騒音が抑制できる理由として、圧縮着火燃焼において燃焼騒音が大きい状態は自着火タイミングの不良が発生しており、これを抑制するためには自着火を促進するための高温の排ガスを燃焼室内に残存させないことが効果的であり、本制御における排気バルブの閉じタイミングの遅角補正は高温の排気ガスの残存量を効率良く低減することが可能であり、かつ補正量を保持することで定常的に燃焼騒音を抑制することが可能となる。
【００９１】
図１６は圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼騒音を抑制するため燃料噴射弁の噴射期間を補正する制御の説明図である。
【００９２】
本実施例では圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの振動パワースペクトルＰＳＨ（ｉ）の入力信号に基づき、燃焼騒音指標演算部において燃焼騒音指標Ｎの演算と所定の比較用の燃焼騒音指標ＮＬとの比較演算を行い、燃焼騒音が大きくなったと判断されると次段の燃料噴射期間補正制御部で燃焼騒音が大きくなった気筒の燃料噴射弁の燃料噴射期間を徐々に所定の速さで短縮することで燃料噴射量を減少させて燃焼騒音の発生を抑制していき、その後この燃焼騒音指標Ｎが所定の比較用の燃焼騒音指標ＮＬ未満となったときの燃料噴射期間補正量を保持することで燃焼騒音を抑制する。
【００９３】
以上の制御により燃焼騒音を抑制できる理由として、圧縮着火燃焼において燃焼騒音が大きい状態は自着火タイミングの不良が発生しており、これを抑制するためには自着火を促進する燃焼前駆物質であるラジカル（ＯＨ基）を燃焼室内に残存させないことが効果的であり、本制御における燃料噴射期間補正量の短縮は燃焼室内の燃焼前駆物質の残存量を効率良く低減することが可能であり、かつ燃料噴射期間補正量を保持することで定常的に燃焼騒音を抑制することが可能となる。
【００９４】
図１７は圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼騒音を抑制するため過給機２２であるターボチャージャの過給圧を補正する制御の説明図である。
【００９５】
本実施例では圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの振動パワースペクトルＰＳＨ（ｉ）の入力信号に基づき、燃焼騒音指標演算部において燃焼騒音指標Ｎの演算と所定の比較用の燃焼騒音指標ＮＬとの比較演算を行い、燃焼騒音が大きくなったと判断されると次段の過給圧補正制御部でターボチャージャのウエストゲートバルブを閉じ方向に制御して過給圧を徐々に所定の速さで増加補正して燃焼騒音の発生を抑制していき、その後この燃焼騒音指標Ｎが所定の比較用の燃焼騒音指標ＮＬ未満となったときの過給圧補正量を保持することで燃焼騒音を抑制する。
【００９６】
以上の制御により燃焼騒音を抑制できる理由として、圧縮着火燃焼において燃焼騒音が大きい状態は自着火タイミングの不良が発生しており、これを抑制するためには自着火を促進するための燃料濃度の濃化をさせないことが効果的であり、本制御における過給圧補正量の増加は前記燃料濃度の濃化を効率良く低減することが可能であり、かつ補正量を保持することで定常的に燃焼騒音を抑制することが可能となる。
【００９７】
図１８は圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼騒音を抑制するため車両駆動用モータの駆動トルクと発電トルクを補正する制御の説明図である。
【００９８】
本実施例では圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの振動パワースペクトルＰＳＨ（ｉ）の入力信号に基づき、燃焼騒音指標演算部において燃焼騒音指標Ｎの演算と所定の比較用の燃焼騒音指標ＮＬとの比較演算を行い、燃焼騒音が大きくなったと判断されると次段のモータトルク補正制御部で駆動トルクを徐々に所定の速さで増加し、逆に発電トルクを徐々に所定の速さで減少することで燃焼騒音の発生を抑制していき、その後この燃焼騒音指標Ｎが所定の比較用の燃焼騒音指標ＮＬ未満となったときの駆動トルクと発電トルクの補正量を保持することで燃焼騒音を抑制する。
【００９９】
以上の制御により燃焼騒音を抑制できる理由として、圧縮着火燃焼において燃焼騒音が大きい状態は内燃機関１００において過剰なトルクが発生しており、これを抑制するためには過剰なトルクを促進するための車両駆動用モータ２３の駆動トルクを減少させないこと、そして車両駆動用モータ２３の発電トルクを増加させないことが効果的であり、本制御における駆動トルクの増加と発電トルクの減少は過剰なトルクを効率良く低減することが可能であり、かつ補正量を保持することで定常的に燃焼騒音を抑制することが可能となる。
【０１００】
図１９は以上説明した燃焼騒音を抑制する制御をより具体的に説明するためのフローチャートであり、調節機構として点火プラグ１４を含む点火装置とバルブ可変装置７を用い、その作動量として点火時期とバルブ閉じタイミングを制御するようにしている。
【０１０１】
図１９において、このフローチャートは所定の時間周期毎、或いはエンジンの所定回転角周期毎に発生する割り込み信号によって繰り返し実行されるものである。
【０１０２】
ＥＣＵ１内では、ステップ１０１（以下、ステップを“Ｓ”と表記する）において現在の内燃機関運転領域に関する情報（内燃機関回転速度、要求トルク、ノックセンサ信号、クランク角センサ信号等）を読み込むが、要求トルクはアクセル開度センサ２の出力信号にもとづいて演算される。
【０１０３】
次にＳ１０２において現在の内燃機関運転領域にもとづき適切な運転が実現できるように電子制御スロットル装置１６、バルブ可変装置７、燃料噴射弁１３、モータ２３を制御する。
【０１０４】
次にＥＣＵ１はＳ１０３において、Ｓ１０１で読み込まれたクランク角センサ信号を用いて基準ｋ（ａ）読み込む。
【０１０５】
次にＳ１０４においてＳ１０１で読み込まれた内燃機関回転速度、要求トルク等を用いて、図５にあるような制御マップ等から現在の運転領域が圧縮着火燃焼領域か火花点火燃焼領域かの燃焼モードを判定し、圧縮着火燃焼ＦＬＧのＯＮとＯＦＦを切り替える。
【０１０６】
まず圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮである場合、Ｓ１０５において検出周波数Ｈを読み込み、続くＳ１０６においてＳ１０３で読み込まれたｋ（ａ）とｋ（ｚ）が等しいかを判定する。否である場合、Ｓ１０３に戻り再度ｋ（ａ）を読み込む。ステップＳ１０３で読み込まれたｋ（ａ）とｋ（ｚ）が等しい場合、Ｓ１０７において検出周波数Ｈに対応する周波数成分の振動パワースペクトルＰＳＨ（ｊ）を演算する。
【０１０７】
次にＳ１０８において、ＰＳＨ（ｊ）を周波数解析処理期間の完了タイミングまで積分して振動パワースペクトルＰＳＨ（ｉ）を演算し、続いてＳ１０９においてＳ１０８で演算された各周波数の振動パワースペクトルＰＳＨ（ｉ）の燃焼騒音指標Ｎを演算する。この燃焼騒音指標Ｎは本実施例の場合、は振動パワースペクトルＰＳＨ（ｉ）の相加平均値等である。
【０１０８】
次にＳ１１０において燃焼騒音指標Ｎが所定の比較用の燃焼騒音指標ＮＬ以上であるか否かを判定する。否である場合はＳ１０３に戻り再度ｋ（ａ）を読み込む。燃焼騒音指標Ｎが所定の比較用の燃焼騒音指標ＮＬ以上であると判定された場合、Ｓ１１１において図１５にあるような排気バルブの閉じタイミング（ＥＶＣ）の遅角制御を実施し制御を終了する。
【０１０９】
また圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦである場合、Ｓ１１２において検出周波数Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５を読み込む。次にＳ１１３においてＳ１０３で読み込まれたｋ（ａ）とｋ（ｚ）が等しいかを判定する。否である場合、Ｓ１０３に戻り再度ｋ（ａ）を読み込む。
【０１１０】
Ｓ１０３で読み込まれたｋ（ａ）とｋ（ｚ）が等しい場合、Ｓ１１４において検出周波数Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５に対応する周波数成分の振動パワースペクトルＰＳＳ（ｊ）を演算する。
【０１１１】
次にＳ１１５において、Ｓ１乃至Ｓ５の５成分の振動パワースペクトルＰＳＳ（ｊ）を周波数解析処理期間の完了タイミングまで積分して振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）を演算し、続いてＳ１１６においてＳ１１５で算出された振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）の騒音指標Ｎを演算する。この騒音指標Ｎは本実施例の場合は振動パワースペクトルＰＳＳ（ｉ）の相加平均値等である。
【０１１２】
次にＳ１１７において燃焼騒音指標Ｎが所定の比較用の燃焼騒音指標ＮＬ以上であるか否かを判定する。否である場合、Ｓ１０３に戻り再度ｋ（ａ）を読み込む。
【０１１３】
騒音指標Ｎが所定値ＮＬ以上であると判定された場合、Ｓ１１８において図１０に示すような点火タイミングの遅角制御を実施して制御を終了する。
【実施例２】
【０１１４】
次に本発明の第２の実施例を図２１乃至図２４を用い説明するが、図１、図２に示す実施例１と基本的に同じ構成部分についてはその説明を省略する。
【０１１５】
図１、図２に示す実施例と異なるのはノックセンサを共振型のノックセンサと非共振型のノックセンサを使用するようにし、この２個のノックセンサを用いて燃焼騒音を検出するようにしたところにある。
【０１１６】
図２０において、シリンダブロックには非共振型のノックセンサ９と共振型のノックセンサ２４が設けられており、これらの信号は図２１にあるようにＥＣＵ１の入力回路１ａに入力される。
【０１１７】
次に図２２を用いて非共振型のノックセンサ９と共振型のノックセンサ２４におけるノックセンサ特性について説明するが、具体的には感度指標Ｓ／Ｎ比を示しており、横軸は周波数であり、縦軸はＳ／Ｎ比である。
【０１１８】
図２２でわかるように、ノックセンサ９のＳ／Ｎ比は周波数に対してほぼ平坦な特性を有し、ノックセンサ２４のＳ／Ｎ比は低い周波数側で特定の周波数に対して高い特性を有している。
【０１１９】
ここでは、圧縮着火燃焼の燃焼騒音が低い周波数帯域で特異なピークを有しているので、ノックセンサ２４の検出周波数はノックセンサ９の検出周波数より低く設定して、共振型のノックセンサ２４で圧縮着火燃焼の燃焼騒音を検出するようにしている、
次に図２３を用いて内燃機関１００の振動の大きさを算出するためノックセンサ９の出力信号に基づく周波数解析処理を説明する。
【０１２０】
この図２３においても基本的には図７に示した実施例と同様の機能や働きを行うが、異なっている点は共振型のノックセンサ２４と非共振型のノックセンサ９の周波数解析を行う点である。
【０１２１】
そして、周波数解析処理期間においてノックセンサ９とノックセンサ２４の信号がＥＣＵ１に入力される。またノックセンサ９とノックセンサ２４の信号はそれぞれ異なる周波数に対するＳ／Ｎ比を有するため異なる値を示す。
【０１２２】
図２４は２個のノックセンサを使用した場合の燃焼騒音を抑制する制御をより具体的に説明するためのフローチャートであり、調節機構として点火プラグを含む点火装置１４とバルブ可変装置７を用い、その作動量として点火時期とバルブ閉じタイミングを制御するようにしている。
【０１２３】
図２４において、このフローチャートは所定の時間周期毎、或いはエンジンの所定回転角周期毎に発生する割り込み信号によって繰り返し実行されるものである。
【０１２４】
図１９に示す処理と実質的に同じ処理を行うが、図１９に示す実施例と異なるのはＳ１０４の判断で、運転領域が圧縮着火燃焼領域か否かを判定して圧縮着火燃焼ＦＬＧのＯＮとＯＦＦを切り替えた後の処理である。
【０１２５】
Ｓ１０４の判断で圧縮着火燃焼では無いと判断されると火花点火燃焼であるため、Ｓ１１９に進んでノックセンサ９の信号を選択して、検出周波数Ｓ１乃至Ｓ５の周波数成分を取り込んで周波数解析演算を行う。この後の処理フローは図１９の処理フローと同様であるので説明を省略する。
【０１２６】
Ｓ１０４の判断で圧縮着火燃焼であると判断されると、Ｓ１２０に進んでノックセンサ２４の信号を選択し、このノックセンサ２４の共振周波数成分を取り込んで周波数解析演算を行う。この後の処理フローは図１９の処理フローと同様であるので説明を省略する。
このように、共振型のノックセンサ２４を用いて圧縮着火燃焼時の燃焼騒音を検出するようにしたので、圧縮着火燃焼時の正確な燃焼騒音が検出でき、これに伴ってより高精度の燃焼制御を実行できることが期待できるものである。
【実施例３】
【０１２７】
次に本発明の第３の実施例を図２５乃至図３１を用い説明するが、図１、図２に示す実施例１と基本的に同じ構成部分についてはその説明を省略する。
【０１２８】
図２５のシステム構成は実質的には図１、図２に示す実施例と同様であるが、異なる点は燃焼モードを火花点火燃焼と圧縮着火燃焼の２領域から、運転領域を（１）ストイキ(理論空燃比)火花点火燃焼、（２）希薄燃焼、（３）排気再循環燃焼及び（４）圧縮着火燃焼の４つの燃焼領域に分割し、これらについても燃焼制御を実行するようにしたところである。したがって、ＥＣＵ１内の制御マップもこれに合わせて構築されている。本実施例では
（１）ストイキ火花点火燃焼は理論空燃比の混合気を点火プラグによって着火して燃焼する燃焼方式、
（２）希薄燃焼は理論空燃比より空気が多い混合気を点火プラグによって着火して燃焼する燃焼方式、
（３）排気再循環燃焼は理論空燃比の混合気に排気ガスを再循環(内部ＥＧＲ／外部ＥＧＲを含む)させた混合気を点火プラグによって着火して燃焼する燃焼方式、
（４）圧縮着火燃焼は理論空燃比の混合気をピストンによって断熱圧縮して自己着火して燃焼する燃焼方式、
である。
【０１２９】
繰り返して述べるが、これらの燃焼方式は実施例であって、点火プラグによる着火方法を圧縮着火による着火方法に変更した燃焼法、例えば（２）理論空燃比より空気が多い混合気をピストンによる断熱圧縮で着火して燃焼する燃焼方式や（３）理論空燃比の混合気に排気ガスを再循環させた混合気をピストンによる断熱圧縮で着火して燃焼する燃焼方式を採用しても良いことはいうまでも無く、更に上記混合気の態様に圧縮着火と火花点火を組み合わせた種々の燃焼モードを対象にしても良い。
【０１３０】
ただ、後述するが各燃焼モードにおいても燃焼騒音がピークとして現れる特異的な周波数は圧縮着火燃焼＜希薄燃焼＜排気再循環燃焼＜ストイキ点火燃焼の関係を有しており、その理由として各燃焼モードで燃焼温度が異なり、これにともない燃焼ガスの圧力伝播速度が変化するためと考えられる。
【０１３１】
図２６は（１）ストイキ火花点火燃焼と（２）希薄燃焼と（３）排気再循環燃焼と（４）圧縮着火燃焼の燃焼領域および各燃焼モードのフラグ（ＦＬＧ）の状態を示した制御マップの説明図である。
【０１３２】
本実施例では（１）ストイキ火花点火燃焼と（２）希薄燃焼と（３）排気再循環燃焼と（４）圧縮着火燃焼の燃焼モードを運転領域によって切り換えて実行する。
【０１３３】
ＥＣＵ１はアクセル開度センサ２の出力信号から演算される要求トルクと、クランク角センサ１０の出力信号から演算される内燃機関１００の回転速度にもとづく燃焼モードＦＬＧの制御マップを備えており、要求トルクと内燃機関回転速度にもとづき各燃焼モードＦＬＧをＯＮとする。
尚、図２５はストイキ火花点火燃焼と希薄燃焼と排気再循環燃焼と圧縮着火燃焼のＦＬＧの制御マップを備えているがこれに限るものではなく、各燃焼モードの少なくとも二つ以上の燃焼モードを制御マップに備えていても良い。
【０１３４】
図２７は図２６に示すマップによって選択された燃焼モードにおける検出周波数を解析する検出周波数演算部のブロック図であり、燃焼モードＦＬＧに基づき検出周波数が（１）ストイキ火花点火燃焼時の検出周波数Ｓと、（２）希薄燃焼時の検出周波数Ｌと、（３）排気再循環燃焼時の検出周波数Ｅと、（４）圧縮着火燃焼時の検出周波数Ｈの振動パワースペクトルＰＳを出力する検出周波数演算部を備えている。
【０１３５】
したがって、ストイキ火花点火燃焼ＦＬＧがＯＮのとき検出周波数Ｓの振動パワースペクトルＰＳＳを、希薄燃焼ＦＬＧがＯＮのとき検出周波数Ｌの振動パワースペクトルＰＳＬを、排気再循環燃焼ＦＬＧがＯＮのとき検出周波数Ｅの振動パワースペクトルＰＳＥを、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのとき検出周波数Ｈの振動パワースペクトルＰＳＨを出力する。
【０１３６】
これらの演算は第１の実施例と同様の手法で求めることができる。また、非共振型のノックセンサ９を使用しているため、燃焼モードに応じて対応する検出周波数を選択するため対応するバンドパスフィルタを用いて周波数帯域の選択を実施している。
【０１３７】
ここで、検出周波数はＨ＜Ｌ＜Ｅ＜Ｓの関係を有していることが新たな知見として得られている。その理由として各燃焼モードで燃焼温度が異なり、これにともない燃焼ガスの圧力伝播速度が変化するためである。このため、各燃焼モードの燃焼騒音の検出に適した検出周波数があるのでこれに対応して周波数解析処理を行えば正確な燃焼騒音の評価が可能となる。
【０１３８】
尚、燃焼モードのＦＬＧによる検出周波数の選定によらず、検出周波数Ｓ、Ｌ、Ｅ、Ｈのすべてにおいて振動パワースペクトルＰＳを演算しても良い。また、検出周波数Ｓ、Ｌ、Ｅ、Ｈの周波数に合わせた共振型のセンサを用い、燃焼モードでこれらのセンサを選択して燃焼騒音を検出してもよい。
【０１３９】
次に図２８を用いてノックセンサ９の出力信号にもとづく周波数解析処理について説明する。
【０１４０】
本実施例ではノックセンサ９の振動信号に対して周波数解析処理を行うことで、各周波数に対する振動パワースペクトルを演算している。横軸は周波数であり、縦軸は振動エネルギを示す振動パワースペクトルＰＳを示している。
【０１４１】
ＥＣＵ１内ではこの周波数解析処理信号に対し検出周波数Ｓ、Ｌ、Ｅ、Ｈについての振動パワースペクトルＰＳを読み込む。ここで望ましくは、検出周波数はＨ＜Ｌ＜Ｅ＜Ｓとする。これにより各燃焼モードの燃焼温度変化による周波数の変化に対応でき、検出精度を向上することができる。
【０１４２】
また、燃焼モードのＦＬＧによらず検出周波数Ｓ、Ｌ、Ｅ、Ｈにおける振動パワースペクトルＰＳを読み込んだ結果から、これらの検出周波数における振動パワースペクトルＰＳＳ、振動パワースペクトルＰＳＬ、振動パワースペクトルＰＳＥ、振動パワースペクトルＰＳＨの内で最大振動パワースペクトルＰＳとなる検出周波数から燃焼モードを判定することが可能である。例えば振動パワースペクトルＰＳＨが最大であれば燃焼モードは圧縮着火燃焼である。
【０１４３】
ここで、燃焼状態を変更するための制御において、各燃焼モードに対応した振動パワースペクトルの値は燃焼モードで異なるので、振動パワースペクトルから演算される燃焼騒音指標Ｎと比較される所定の比較用燃焼騒音指標ＮＬも各燃焼モードに対応して設定されるものである。例えば、それぞれの燃焼モード毎にノックが生じていないときのバックグランドの振動パワースペクトルＰＳ（ＢＧＬ）を演算して比較用燃焼騒音指標ＮＬとしても良い。
【０１４４】
次に図２９を用いて検出周波数を変更する手法について説明するが、その特徴はノックセンサ９とＥＣＵ１の信号線間において、フィルタ回路２６を備えることであり、フィルタ回路２６は任意にフィルタリング機能をＯＮ、ＯＦＦすることができるように構成されている。
【０１４５】
フィルタリング機能は種々の方法があるが、検出周波数によってローパス、ハイパス、バンドパス等の機能を単独、或いは組み合わせて用いることができる。
【０１４６】
図３０はフィルタ回路２６の特性図であり、このフィルタ回路２６は所定の周波数以上の信号をフィルタリングする特性を有している。この所定の周波数とは前述の検出周波数Ｈ、Ｌ、Ｅ、Ｓの間の周波数とする。このフィルタ回路特性２６はローパスフィルタであり、ノックセンサ９の信号における所定の周波数以上をフィルタリングすることが可能である。フィルタリングするタイミングはＥＣＵ１からの切り換え信号によって行われる。尚、フィルタリング処理はＥＣＵ１内でソフト的にデジタルフィルタリングすることも可能である。
【０１４７】
また、図２９による検出周波数変更方法を用いて検出周波数を変更したかどうかの実施判定ができるのでその手法を説明する。
【０１４８】
図３１はフィルタ回路２６を適用した際のノックセンサ９の信号特性であり、ノックセンサ９の信号は前述のフィルタ回路の特性に基づきフィルタリングされる。例えば、ストイキ火花点火燃焼を実施している際、フィルタ回路２６のフィルタをＯＮとＯＦＦすると点火時期が異なってくるが、圧縮着火燃焼を実施している際、フィルタ回路２６のフィルタをＯＮとＯＦＦするとバルブ可変装置と燃料噴射期間のいずれも同じとなることを確認すれば、ストイキ火花点火燃焼の燃焼モードにもとづいて検出周波数の変更を実施していることが判定できる。
【０１４９】
以上に説明した実施例においては燃焼騒音を検出するセンサとして燃焼による内燃機関の振動を検出する振動検出型のノックセンサを用いて説明したが、これ以外に燃焼室内の燃焼ガスの電気伝導度を測定するイオン電流センサ、燃焼室内の燃焼圧を測定する筒内圧センサ等を使用することが可能である。これらは異なる燃焼モードで燃焼騒音に関しては周波数分布の振る舞いが同じ傾向を示しているからである。
【０１５０】
本発明は、要は各燃焼モードで区別（或いは顕著な値を有する）できる特異な検出周波数、或いは検出周波数帯域があることを見い出し、これを燃焼モードに対応して選択的に検出してやれば燃焼騒音の発生状況を精度よく検出できることを提案するものである。また、この検出方法を使用して燃焼室内の燃焼状態を制御してやれば正確な制御を実行できるようになり、結果として燃費性能や排気性能を向上することが期待できるものである。
【符号の説明】
【０１５１】
１…ＥＣＵ、２…アクセル開度センサ、３…排気温度センサ、４…空燃比センサ、５…三元触媒、６…排気管、７ａ…吸気バルブ可変装置、７ｂ…排気バルブ可変装置、８…燃焼室、９…ノックセンサ、１０…クランク角センサ、１１…クランク軸、１２…ピストン、１３…燃料噴射弁、１４…点火プラグ、１５…吸気管、１６…電子制御スロットル装置、１７…吸気温度センサ、１８…エアフローセンサ、２０…燃料圧力センサ、２１…燃料ポンプ、２２…過給器、２３…モータ、２４…ノックセンサ、２５…ＥＧＲ弁、２６…フィルタ回路、１００…内燃機関、２０ａ…入力回路、２０ｂ…入出力ポート、２０ｃ…ＲＡＭ、２０ｄ…ＲＯＭ、２０ｅ…ＣＰＵ、２０ｆ…電子制御スロットル駆動回路、２０ｇ…燃料噴射弁駆動回路、２０ｈ…点火出力回路、２０ｉ…可変バルブ駆動回路、２０ｊ…燃料ポンプ駆動回路、２０ｋ…過給機駆動回路。
【図１】
0005554295.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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