(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の加速の際の燃焼騒音を評価する方法であって、
内燃機関の加速開始から加速終了までの期間内の複数の時点における燃料消費量の加速開始からの累積量と、それら各時点における燃焼騒音の音圧とをサンプリング計測し、
サンプリング値の時系列から、加速開始から加速終了までの期間内での累積燃料消費量と音圧との関係を近似する近似直線を算定し、
前記近似直線の傾きが所定の最小値以上かつ所定の最大値以下であり、並びに、前記近似直線と前記サンプリング値との残差の分散若しくは残差の標準偏差が所定の閾値以下であるという条件が満たされたときに、燃焼騒音の上昇が適正であるとの判断を下す、加速の際の燃焼騒音を評価する方法。
【請求項２】
内燃機関の加速の際の燃焼騒音を評価するために用いられるものであって、
内燃機関の加速開始から加速終了までの期間内の複数の時点における燃料消費量の加速開始からの累積量と、それら各時点における燃焼騒音の音圧とをサンプリング計測する計測部と、
サンプリング値の時系列から、加速開始から加速終了までの期間内での累積燃料消費量と音圧との関係を近似する近似直線を算定する直線当てはめ部と、
前記近似直線の傾き、並びに、前記近似直線と前記サンプリング値との残差の分散若しくは残差の標準偏差を出力する評価値出力部と、
前記近似直線の傾きが所定の最小値以上かつ所定の最大値以下であり、並びに、前記近似直線と前記サンプリング値との残差の分散若しくは残差の標準偏差が所定の閾値以下であるという条件が満たされたときに、燃焼騒音の上昇が適正であるとの判断を下す判断部と
を具備する燃焼騒音評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の加速の際の燃焼騒音の定量評価の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の加速の際の燃焼騒音は、急増したりハンチングしたりせず、線形的に上昇してゆくことが望ましいとされる（例えば、下記特許文献を参照）。
【０００３】
従来、内燃機関の燃焼騒音の評価は専ら人の聴感、官能に頼っており、定量的指標は存在していなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１５０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、内燃機関の加速の際の燃焼騒音を定量的に評価する手法を確立しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、内燃機関の加速開始から加速終了までの期間内の複数の時点における燃料消費量の加速開始からの累積量と、それら各時点における燃焼騒音の音圧とをサンプリング計測し、サンプリング値の時系列から、加速開始から加速終了までの期間内での累積燃料消費量と音圧との関係を近似する近似直線を算定し、前記近似直線の傾き、並びに、前記近似直線と前記サンプリング値との残差の分散若しくは残差の標準偏差の多寡に基づいて加速の際の燃焼騒音を評価することとした。具体的には、前記近似直線の傾きが所定の最小値以上かつ所定の最大値以下であり、前記近似直線と前記サンプリング値との残差の分散若しくは残差の標準偏差が所定の閾値以下であるという条件が満たされたときに、燃焼騒音の上昇が適正であるとの判断を下す。
【０００７】
このようなものであれば、内燃機関の加速中の燃焼騒音の音圧上昇の線形性の度合い、即ち運転者に与えるリニア感を定量評価することが可能になる。
【０００８】
内燃機関の加速の際の燃焼騒音を評価するために用いられる評価装置は、内燃機関の加速開始から加速終了までの期間内の複数の時点における燃料消費量の加速開始からの累積量と、それら各時点における燃焼騒音の音圧とをサンプリング計測する計測部と、サンプリング値の時系列から、加速開始から加速終了までの期間内での累積燃料消費量と音圧との関係を近似する近似直線を算定する直線当てはめ部と、前記近似直線の傾き、並びに、前記近似直線と前記サンプリング値との残差の分散若しくは残差の標準偏差を出力する評価値出力部と、前記近似直線の傾きが所定の最小値以上かつ所定の最大値以下であり、並びに、前記近似直線と前記サンプリング値との残差の分散若しくは残差の標準偏差が所定の閾値以下であるという条件が満たされたときに、燃焼騒音の上昇が適正であるとの判断を下す判断部とを具備するものとする。ここで、出力とは、メモリやその他の記録媒体への書き込み、ディスプレイへの表示、印刷、外部の装置へ向けた送信を包括する概念である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、内燃機関の加速の際の燃焼騒音を定量的に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関の模式的全体構成図。
【図２】同実施形態の燃焼騒音評価装置のハードウェア資源構成図。
【図３】同燃焼騒音評価装置の機能ブロック図。
【図４】同実施形態の燃焼騒音評価方法の内容を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。内燃機関の一例として、ディーゼルエンジン（圧縮点火機関）０の概略構成を述べる。車両等に搭載されるディーゼルエンジン０は、図１に模式的に示しているように、複数の気筒７（図１には一気筒のみを描画している）と、各気筒７内に燃料を噴射するインジェクタ７３と、各気筒７に吸気を供給するための吸気系路３と、各気筒７から排出ガスを排出するための排気系路４と、駆動タービン２２及びコンプレッサ２１の組である可変容量ターボチャージャ２と、吸気経路３と排気経路４とを連通して排出ガスを還流するＥＧＲ装置５とを備えている。
【００１２】
吸気系路３は、外部から空気を取り入れて気筒７の吸気ポート７１へと導く。吸気系路３上には、エアクリーナ３１、コンプレッサ２１、インタクーラ３２及びサージタンク３３を、上流からこの順序に配設している。
【００１３】
排気系路４は、気筒７内で燃料を燃焼させた結果発生した排出ガスを気筒７の排気ポート７２から外部へと導く。この排気系路４上に、駆動タービン２２を配設している。
【００１４】
ターボチャージャ２は、駆動タービン２２とコンプレッサ２１とを同軸で連結して連動するように構成してなる。そして、駆動タービン２２を排出ガスのエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ２１にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮、つまりは過給して気筒７に送り込む。
【００１５】
ＥＧＲ装置５は、排出ガスが流通するＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲ通路５１を開閉するＥＧＲバルブ５２とを要素とする。ＥＧＲ通路５１上には、ＥＧＲクーラ５３を配設している。
【００１６】
エンジン０の制御を司る電子制御装置（ＥＣＵ）６は、ＣＰＵ６１、メモリ６２、入力インタフェース６３、出力インタフェース６４等を有するマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェース６３には、吸気管内圧力を検出するセンサ８１から出力される過給圧信号ａ、エンジン回転数を検出するセンサ８２から出力される回転数信号ｂ、アクセル開度つまりアクセルペダルの踏込量を検出するセンサ８３から出力されるアクセル信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサ８４から出力されるブレーキ信号ｄ、変速機の変速比を切り換えるために操作されるシフトレバーの位置を検出するセンサ８５から出力されるシフト位置信号ｅ、エンジン０が搭載された車両等の加速度を検出するセンサ８６から出力される加速度信号ｆ等が入力される。出力インタフェース６４からは、燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号ｇ、ＥＧＲバルブ５２に対して開弁信号ｈ、可変容量ターボ２のノズルベーンに対してノズルベーン操作信号ｉ等を出力する。
【００１７】
ＣＰＵ６１は、予めメモリ６２に格納されているプログラムを解釈、実行し、エンジン０の運転を制御する。ＣＰＵ６１は、エンジン０の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ等を入力インタフェース６３を介して取得し、それらに基づいて燃料噴射量や燃料噴射タイミング、ＥＧＲバルブ５２の開弁時間、ノズルベーンの角度等を演算して、演算結果に対応した各種制御信号ｇ、ｈ、ｉ等を出力インタフェース６４を介して印加する。
【００１８】
ＥＣＵ６は、エンジン回転数、吸気管内圧力及びＥＧＲバルブ開度から、現状のＥＧＲ率及び吸入空気（新気）量を推算する。次いで、エンジン回転数、アクセルペダルの踏込量、ＥＧＲ率、吸入空気量、さらにはその他の環境条件（冷却水温、吸気温、大気圧等）に基づき、要求される燃料噴射量及び燃料噴射タイミング、所要のＥＧＲ率を達成するＥＧＲバルブ開度、並びに所要の過給圧を達成するノズルベーン開度を算定する。これら制御入力の算定ロジックは、既知のエンジン制御と同様としてよい。
【００１９】
本実施形態の燃焼騒音評価方法は、変速機の変速比の変更を伴わない加速の際の燃焼騒音の上昇の線形性、運転者に与えるリニア感を定量的に評価しようとするものである。本燃焼騒音評価方法の実施に用いる評価装置１は、例えば、図２に示すように、ＣＰＵ１１、メインメモリ１２、補助記憶デバイス１３、表示制御デバイス１４、ディスプレイ１５、操作入力デバイス１６、通信インタフェース１７等のハードウェア資源を備え、これらがコントローラ（システムコントローラ、Ｉ／Ｏコントローラ等）１８により制御されて連携動作するものである。
【００２０】
補助記憶デバイス１３は、不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）、ハードディスクドライブ、光学ディスクドライブ等である。表示制御デバイス１４は、プロセッサ１１より受けた描画指示をもとに表示させるべき画像データを生成してディスプレイ１５に向けて送出するビデオチップ（グラフィクスプロセッサ）、画像データ等を一時的に格納しておくビデオメモリ等を要素とする。操作入力デバイス１６は、手指で操作可能な押下ボタン、キーボードや、マウス、トラックパッド、タッチパネル等のポインティングデバイスである。通信インタフェース１７は、外部の装置や計測器、センサ類との間で情報通信を行うためのデバイスである。通信インターフェース１７としては、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｃａｒｄ）、無線ＬＡＮトランシーバ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４等、またはその他のシリアルインタフェース若しくはパラレルインタフェースを採用することができる。
【００２１】
プロセッサ１１によって実行されるべきプログラムは補助記憶デバイス１３に格納されており、プログラムの実行の際には補助記憶デバイス１３からメインメモリ１２に読み込まれ、プロセッサ１１によって解読される。燃焼騒音評価装置１は、プログラムに従い上記ハードウェア資源を作動して、図３に示す計測部１０１、直線当てはめ部１０２、評価値出力部１０３、判断部１０４としての機能を発揮する。
【００２２】
計測部１０１は、エンジン０の加速開始から加速終了までの期間内の複数の時点における燃料消費量（燃料噴射量）の加速開始からの累積量と、それら各時点における燃焼騒音の音圧とをサンプリング計測する。加速開始からの累積燃焼消費量は、加速中に上昇するエンジン回転数及びトルクの代用となる変数である。
【００２３】
直線当てはめ部１０２は、計測部１０１でサンプリング計測した累積燃料消費量及び音圧のサンプリング値の時系列から、加速開始から加速終了までの期間内での累積燃料消費量と音圧との関係を近似する近似直線を算定する。即ち、図４に示すように、加速開始からの累積燃焼消費量を横軸、燃焼騒音音圧を縦軸にとった場合における、両者の関係を近似する直線Ｌの傾き及び切片を算出する。このような直線当てはめ問題はよく知られており、典型的には最小二乗法による。最小二乗法では、サンプリング点Ｐi＝［累積燃焼消費量ｘi，燃焼騒音音圧ｙi］（但し、１≦ｉ≦ｎ、ｎはサンプリング総数）と近似曲線ｙ＝ａｘ＋ｂとの関係において、下式（数１）に示す残差の二乗和が最小となるように近似直線Ｌの傾きａ及び切片ｂを決定する。
【００２４】
【数１】
0005595097.tif 000002
評価値出力部１０３は、直線当てはめ部１０２で算定した近似直線の傾き、並びに、近似直線とサンプリング値との残差の分散若しくは標準偏差を出力する。残差の分散は上式（数１）の残差二乗和を（ｎ−２）で割ったものであり、標準偏差はこの分散の平方根である。（ｎ−２）で割るのは、二つの変数ｘ、ｙの回帰における残差には二つの制約条件が課されるからである。評価値出力部１０３は、算出した近似直線の傾き、並びに残差の分散若しくは標準偏差を、メインメモリ１２または補助記憶デバイス１３の所要の記憶領域に書き込む。あるいは、外部の装置に向けて送信し、ディスプレイ１５に表示し、または印刷出力する。
【００２５】
判断部１０４は、近似直線の傾き、並びに残差の分散若しくは標準偏差を参照し、これらの多寡に基づいて加速の際の燃焼騒音を評価し、その結果を出力する。近似直線の傾きは、加速の際の燃焼騒音の上昇速度を表している。燃焼騒音の上昇速度は急激であってもよくなく、あまりに緩慢であってもよくない。また、残差の分散若しくは標準偏差は、残差がその平均（＝０）からどの程度散らばっているかを表している。燃焼騒音がリニアに上昇しない場合、残差の分散若しくは標準偏差が大きくなる。従って、判断部１０４は、近似直線の傾きが所定の最小値以上、所定の最大値以下であり、なおかつ、残差の分散若しくは標準偏差が所定の閾値（例えば、０．４１２）以下であるという条件が満たされたときに、燃焼騒音の上昇が適正であるとの判断を下す。そして、燃焼騒音の上昇が適正であるか否かの判断結果を、メインメモリ１２または補助記憶デバイス１３の所要の記憶領域に書き込む。あるいは、外部の装置に向けて送信し、ディスプレイ１５に表示し、または印刷出力する。
【００２６】
本実施形態によれば、内燃機関０の加速開始から加速終了までの期間内の複数の時点における燃料消費量の加速開始からの累積量と、それら各時点における燃焼騒音の音圧とをサンプリング計測し、サンプリング値の時系列から、加速開始から加速終了までの期間内での累積燃料消費量と音圧との関係を近似する近似直線を算定し、前記近似直線の傾き、並びに、前記近似直線と前記サンプリング値との残差の分散若しくは残差の標準偏差の多寡に基づいて加速の際の燃焼騒音を評価することとしたため、内燃機関０の加速中の燃焼騒音の音圧上昇の線形性の度合い、即ち運転者に与えるリニア感を定量的に評価することができる。
【００２７】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態における内燃機関はディーゼルエンジンであったが、これがガソリンエンジン（火花点火機関）であったとしても、本発明の適用は可能である。
【００２８】
また、本発明に係る燃焼騒音評価装置を車両に搭載する、あるいは車載のＥＣＵを使用して本発明に係る燃焼騒音評価装置を構成することもできる。
【００２９】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の燃焼騒音の評価に利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…燃焼騒音評価装置
１０１…計測部
１０２…直線当てはめ部
１０３…評価値出力部
１０４…判断部
【図１】
0005595097.tif 000003
【図２】
0005595097.tif 000004
【図３】
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【図４】
0005595097.tif 000006