(57)【要約】【課題】人間の聴感での燃焼騒音の連続性を確保するように内燃機関を制御する。【解決手段】内燃機関の燃焼室内の圧力及び内燃機関の回転数を取得し、圧力の二階時間微分値の二乗和に回転数を乗算した指標値を算出し、指標値から周波数帯域毎の燃焼騒音レベルを求め、周波数帯域毎の燃焼騒音レベルに応じて内燃機関を制御する。【選択図】図２
2018155194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段を備える内燃機関を制御する制御装置であって、
前記燃焼室内の圧力及び前記内燃機関の回転数を取得し、前記圧力の二階時間微分値の二乗和に前記回転数を乗算した指標値を算出し、前記指標値から周波数帯域毎の燃焼騒音レベルを求め、
前記周波数帯域毎の燃焼騒音レベルに応じて前記内燃機関を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
現在のサイクルの前記燃焼室内の圧力の予測値を算出し、
前記圧力の予測値の二階時間微分値の二乗和に前記回転数を乗算した指標値を算出し、当該指標値から現在のサイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルを求め、
現在のサイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルに周波数帯域毎の重み付け係数を乗じて総和をとった現在のサイクルにおける重み付き総和値を算出し、
前のサイクルの前記燃焼室内の圧力の二階時間微分値の二乗和に前記回転数を乗算した指標値を算出し、当該指標値から前のサイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルを求め、
前のサイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルに周波数帯域毎の重み付け係数を乗じて総和をとった前のサイクルにおける重み付き総和値を算出し、
現在のサイクルにおける重み付き総和値と前のサイクルの重み付き総和値の差分の絶対値が所定の基準値未満となるように前記内燃機関を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
前のサイクルの前記燃焼室内の圧力は、前のサイクルにおいて算出された前記燃焼室内の圧力の予測値とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
前のサイクルの前記燃焼室内の圧力は、前記燃焼室内の圧力を測定する圧力センサによって前のサイクルにおいて測定された前記燃焼室内の圧力の測定値とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記差分の絶対値が前記所定の基準値以上となる場合には、前記差分の絶対値が前記所定の基準値未満となるように前記内燃機関を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記重み付け係数は、周波数帯域毎の人間の聴感に応じて設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記重み付け係数は、前記内燃機関の目標回転数及び目標トルクに応じて設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記重み付け係数は、前記内燃機関の前のサイクルと現在のサイクルとにおける回転数及びトルクの変化率に応じて設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記重み付け係数は、前のサイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルと現在のサイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルとの変化率に応じて設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項２〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記重み付け係数は、周波数帯域毎の関数又はマップとして予め記憶されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記燃焼室内の圧力の二階時間微分値に代えて、二階クランク角微分値を用いることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関における燃料噴射パターンを制御することを特徴とする制御装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関における吸気絞り弁、排気再循環量制御弁、過給器の可変ベーンノズル及び過給器バイパス弁の少なくとも１つを制御することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の騒音を制御するための内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、経時劣化や運転状態に応じて燃焼騒音が生じることがある。内燃機関の燃焼騒音は、内燃機関が搭載される車両等の商品価値を高めるために重要な要素となる。特に、加減速時における燃焼騒音の変化は、運転者の操作に対して内燃機関が適切に反応しているかを示す指標となり、意図に反する不連続な燃焼騒音の変化が生じた場合には、運転者をはじめ乗員の不快感の原因となる。故に、不連続な燃焼騒音の変化を防止する技術が必要とされている。
【０００３】
燃焼騒音を低減させるために、メイン噴射に先立ってパイロット噴射が可能な燃料噴射装置を備え、燃焼圧力の二階時間微分値と目標値とが一致しないときに二階時間微分値が小さくなるようにパイロット噴射の噴射量を調整する構成を備えた内燃機関が開示されている（特許文献１）。また、筒内圧の最大値、燃焼による圧力上昇値の最大値、その一階時間微分値及び二階時間微分値の最大値、エンジン回転数から燃焼騒音を求め、燃焼騒音との相関が高い値を優先的に低減させるように制御を行う構成が開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４７７０３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７８０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の内燃機関における燃焼騒音の低減方法では、燃焼騒音全体のレベルに応じた制御が行われるだけであった。すなわち、燃焼騒音における周波数に応じた騒音の低減がなされていなかった。したがって、人間が感じる聴感において効果的に燃焼騒音が低減されている保証がなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段を備える内燃機関を制御する制御装置であって、前記燃焼室内の圧力及び前記内燃機関の回転数を取得し、前記圧力の二階時間微分値の二乗和に前記回転数を乗算した指標値を算出し、前記指標値から周波数帯域毎の燃焼騒音レベルを求め、前記周波数帯域毎の燃焼騒音レベルに応じて前記内燃機関を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置である。
【０００７】
ここで、現在のサイクルの前記燃焼室内の圧力の予測値を算出し、前記圧力の予測値の二階時間微分値の二乗和に現在のサイクルの回転数を乗算した指標値を算出し、当該指標値から現在のサイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルを求め、現在のサイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルに周波数帯域毎の重み付け係数を乗じて総和をとった現在のサイクルにおける重み付き総和値を算出し、前のサイクルの前記燃焼室内の圧力の二階時間微分値の二乗和に前のサイクルの回転数を乗算した指標値を算出し、当該指標値から前のサイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルを求め、前のサイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルに周波数帯域毎の重み付け係数を乗じて総和をとった前のサイクルにおける重み付き総和値を算出し、現在のサイクルにおける重み付き総和値と前のサイクルの重み付き総和値の差分の絶対値が所定の基準値未満となるように前記内燃機関を制御することが好適である。
【０００８】
また、前のサイクルの前記燃焼室内の圧力は、前のサイクルにおいて算出された前記燃焼室内の圧力の予測値とすることが好適である。
【０００９】
また、前のサイクルの前記燃焼室内の圧力は、前記燃焼室内の圧力を測定する圧力センサによって前のサイクルにおいて測定された前記燃焼室内の圧力の測定値とすることが好適である。
【００１０】
また、前記差分の絶対値が前記所定の基準値以上となる場合には、前記差分の絶対値が前記所定の基準値未満となるように前記内燃機関を制御することが好適である。
【００１１】
また、前記重み付け係数は、周波数帯域毎の人間の聴感に応じて設定することが好適である。また、前記重み付け係数は、前記内燃機関の目標回転数及び目標トルクに応じて設定することが好適である。また、前記重み付け係数は、前記内燃機関の前のサイクルと現在のサイクルとにおける回転数及びトルクの変化率に応じて設定することが好適である。また、前記重み付け係数は、前のサイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルと現在のサイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルとの変化率に応じて設定することが好適である。
【００１２】
また、前記重み付け係数は、周波数帯域毎の関数又はマップとして予め記憶されていることが好適である。
【００１３】
なお、前記燃焼室内の圧力の二階時間微分値に代えて、二階クランク角微分値を用いてもよい。
【００１４】
また、前記内燃機関における燃料噴射パターンを制御することが好適である。また、前記内燃機関における吸気絞り弁、排気再循環量制御弁、過給器の可変ベーンノズル及び過給器バイパス弁の少なくとも１つを制御することが好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、人間の聴感での燃焼騒音の連続性を確保するように内燃機関を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態における内燃機関の制御システムの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態における内燃機関の制御方法のフローチャートを示す図である。
【図３】周波数帯域毎の重み付け係数の例を示す図である。
【図４】内燃機関の回転数及びトルクに応じた重み係数の変更例を示す図である。
【図５】指標値（NeΣ(d2P/dt2)2）に基づく燃焼騒音の周波数スペクトルの概形を予測する方法を説明するための図である。
【図６】重み付き総和に基づく制御方法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態における内燃機関の制御システムの構成を示す図である。
【図８】第２の実施形態における内燃機関の制御方法のフローチャートを示す図である。
【図９】第３の実施形態における内燃機関の制御方法のフローチャートを示す図である。
【図１０】第４の実施形態における内燃機関の制御方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［内燃機関の制御システムの基本構成］
本発明の実施の形態における内燃機関の制御システム１００は、図１に示すように、内燃機関１０、燃料噴射手段１２、燃料供給手段１４及び制御装置１６を含んで構成される。内燃機関の制御システム１００は、制御装置１６に接続されたアクセルセンサ２０、ブレーキセンサ２２及び回転数センサ２４からの信号に基づいて周波数帯域毎の燃焼騒音レベルを推定し、その推定結果に基づいて内燃機関１０への燃料供給条件を変更することにより内燃機関１０を制御する。
【００１８】
内燃機関１０は、燃料噴射手段１２からの燃料（軽油やガソリン等）の供給を受けて、吸気口から供給される空気との混合気を燃焼室内で燃焼させてピストンを動かすことによって動力を発生させる。混合気の燃焼によって生ずる排気ガスは排気口から排出される。
【００１９】
燃料噴射手段１２は、噴射弁、レギュレータ等を含んで構成される。燃料噴射手段１２は、制御装置１６からの制御信号を受けて、制御信号で特定される噴射量、噴射時期（タイミング）及び噴射圧力で燃料を内燃機関１０の燃焼室内に噴射させる。燃料供給手段１４は、燃料タンクや燃料ポンプ等を含んで構成される。燃料供給手段１４は、燃料噴射手段１２に対して燃料を供給する。
【００２０】
制御装置１６は、内燃機関の制御システム１００を制御するための装置である。制御装置１６は、マイクロコンピュータを含んで構成することができる。制御装置１６は、アクセルセンサ２０、ブレーキセンサ２２及び回転数センサ２４からの信号を受けて、これらの信号に応じて内燃機関１０での燃焼に伴う周波数帯域毎の燃焼騒音レベルを算出する。そして、制御装置１６は、算出された周波数帯域毎の燃焼騒音レベルに基づいて燃料噴射手段１２による燃料の噴射条件を設定し、当該噴射条件に応じた燃料の噴射となるよう燃料噴射手段１２を制御する。
【００２１】
なお、アクセルセンサ２０は、内燃機関１０が搭載された車両等を加速する程度をユーザが入力するためのアクセルの操作量を検出して制御装置１６へ出力するセンサである。ブレーキセンサ２２は、内燃機関１０が搭載された車両等を減速する程度をユーザが入力するためのブレーキの操作量を検出して制御装置１６へ出力するセンサである。回転数センサ２４は、内燃機関１０のピストンに接続された回転軸の回転数（クランク角の変化）を検出して制御装置１６へ出力するセンサである。また、トルクセンサ（図示しない）をさらに備え、現在のトルクを検出して制御装置１６へ出力するようにしてもよい。
【００２２】
［第１の実施の形態における制御方法］
以下、第１の実施の形態における内燃機関の制御方法について説明する。第１の実施の形態における内燃機関の制御方法は、図２に示すフローチャートに沿って制御装置１６によって実行される。
【００２３】
なお、制御は、内燃機関１０の１サイクル毎又は所定の複数サイクル毎に行うことが好適である。以下の説明では、１サイクル毎に制御を行う例について説明するが、複数サイクル毎に制御を行う場合も同様に処理することができる。
【００２４】
ステップＳ１では、現在の内燃機関１０の回転数及びトルクが読み込まれる。制御装置１６は、回転数センサ２４から現在の内燃機関１０の回転数を取得する。また、制御装置１６は、燃料噴射量に基づいて現在の内燃機関１０のトルクを取得する。
【００２５】
ステップＳ２では、現在のアクセル及びブレーキの操作量が読み込まれる。制御装置１６は、アクセルセンサ２０からアクセルの現在の操作量及びブレーキセンサ２２からブレーキの現在の操作量を取得する。
【００２６】
ステップＳ３では、ステップＳ２において取得したアクセル及びブレーキの現在の操作量から内燃機関１０の目標回転数及び目標トルクを設定する。例えば、制御装置１６は、内蔵する記憶部に予め記憶された制御用マップに基づいてアクセル及びブレーキの現在の操作量から内燃機関１０の目標回転数及び目標トルクを設定する。制御用マップは、アクセルの操作量とブレーキの操作量との組み合わせ毎に内燃機関１０の目標回転数及び目標トルクを関連付けたデータベースである。また、制御装置１６は、制御用マップを用いる代わりに、アクセル及びブレーキの現在の操作量を引数とする目標回転数を算出するための関数及び目標トルクを算出する関数から内燃機関１０の目標回転数及び目標トルクを設定してもよい。目標回転数を算出するための関数及び目標トルクを算出する関数は、制御装置１６の記憶部に予め記憶させておけばよい。
【００２７】
ステップＳ４では、前サイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルが読み込まれる。制御装置１６は、記憶部に記憶されている前回の処理において算出された周波数帯域毎の燃焼騒音レベルを読み出す。
【００２８】
ステップＳ５では、制御装置１６は、周波数帯域毎の重み係数を決定する。図３は、周波数帯域と重み係数との関係を示す。重み係数は、人間の聴覚特性や騒音レベルの変化の影響度に応じて決定することが好適である。例えば、人間の聴覚が敏感な周波数帯域の重み係数を大きくし、聴覚が鈍感な周波数帯域の重み係数を小さくすることが好適である。このように重み係数を設定することによって、人間の聴覚特性に応じて騒音レベルを制御することができる。また、騒音レベルが大きく、騒音レベルの変化の影響が大きい周波数帯域の重み係数を大きくし、影響が小さい周波数帯域の重み係数を小さくすることが好適である。このように重み係数を設定することによって、騒音レベルの変化の影響度に応じて騒音レベルを制御することができる。また、人間の聴覚特性と騒音レベルの変化の影響度の両方の組み合わせに応じて重み係数を設定するようにしてもよい。
【００２９】
また、内燃機関１０の運転条件に応じて周波数帯域毎の重み付け係数を設定するようにしてもよい。例えば、ステップＳ３で求められた内燃機関１０の回転数やトルクに応じて人間の聴覚特性や騒音レベルの変化の影響度も異なるので、回転数やトルクに応じて周波数帯域毎の重み係数を変更することが好適である。内燃機関１０の回転数やトルクの値として、ステップＳ３で求められた目標回転数と目標トルクを用いてもよい。図４は、内燃機関１０の回転数及びトルクに応じて重み係数を変更する方法を説明する図である。回転数とトルクとの関係が図４（ａ）における点Ａであるときには、図４（ｂ）における実線のように周波数帯域と重み係数の関係を設定する。また、回転数とトルクとの関係が図４（ａ）における点Ｂであるときには、図４（ｂ）における破線のように周波数帯域と重み係数の関係を設定する。なお、内燃機関１０の回転数やトルクには無関係に周波数帯域と重み係数との関係を定めておいてもよい。また、燃焼騒音レベル（ＣＮＬ：Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｎｏｉｓｅ  Ｌｅｖｅｌ）の変化率に応じて周波数帯域毎の重み付け係数を設定するようにしてもよい。
【００３０】
ステップＳ６では、制御装置１６は、現在のサイクルにおける過給圧力、吸入ガス温度、排気再循環率を取得又は算出する。制御装置１６は、ステップＳ２において取得したアクセル及びブレーキの現在の操作量、又は、ステップＳ３において求められた内燃機関１０の目標回転数及び目標トルクに基づいて現在のサイクルにおける内燃機関１０の過給圧力、吸入ガス温度、排気再循環率を決定する。例えば、制御装置１６は、内蔵する記憶部に予め記憶された制御用マップに基づいて過給圧力、吸入ガス温度、排気再循環率を取得すればよい。制御用マップは、アクセルとブレーキの現在の操作量の組み合わせ毎、又は、内燃機関１０の目標回転数と目標トルクの組み合わせ毎に過給圧力、吸入ガス温度、排気再循環率を関連付けたデータベースである。また、制御装置１６は、制御用マップを用いる代わりに、アクセルとブレーキの現在の操作量の組み合わせ毎、又は、内燃機関１０の目標回転数と目標トルクの組み合わせ毎に過給圧力、吸入ガス温度、排気再循環率を算出する関数から算出してもよい。過給圧力、吸入ガス温度、排気再循環率を算出する関数は、制御装置１６の記憶部に予め記憶させておけばよい。
【００３１】
ステップＳ７では、制御装置１６は、現在のサイクルにおける燃料噴射パターン（燃料噴射量、噴射時期、噴射圧力、噴射回数）を設定する。制御装置１６は、ステップＳ３において求められた目標回転数及び目標トルクに基づいて現在のサイクルにおける燃料噴射パターンを決定する。例えば、制御装置１６は、内蔵する記憶部に予め記憶された制御用マップに基づいて燃料噴射パターンを設定すればよい。制御用マップは、目標回転数と目標トルクの組み合わせ毎に燃料噴射パターンを関連付けたデータベースである。また、目標回転数や目標トルクの代わりに、アクセルの操作量やブレーキの操作量を用いて燃料噴射パターンを設定するようにしてもよい。
【００３２】
ステップＳ８では、内燃機関１０の燃焼室内の圧力の予測値を算出する。制御装置１６は、ステップＳ６にて求められた現在のサイクルにおける過給圧力、吸入ガス温度、排気再循環率及びステップＳ７にて求められた燃料噴射パターンから内燃機関１０の燃焼室内の圧力の予測値を算出する。制御装置１６は、内燃機関１０の燃焼特性モデルに基づいて、過給圧力、吸入ガス温度、排気再循環率及び燃料噴射パターンを含む内燃機関１０の状態量をパラメータとして内燃機関１０の燃焼室内の圧力を１サイクルの時間に亘って算出する。
【００３３】
なお、後述するステップＳ１４からステップＳ８へ移行してきた場合、ステップＳ７にて設定された燃料噴射パターンの代わりに、ステップＳ１４にて変更された燃料噴射パターンを用いて圧力の予測値を算出する。
【００３４】
ステップＳ９では、内燃機関１０の燃焼室内の圧力の予測値に基づいて指標値を算出する。制御装置１６は、ステップＳ８にて算出された圧力の予測値とステップＳ３において求められた目標回転数とから数式（１）を用いて指標値Ｑを算出する。ここで、Ｎｅは目標回転数、Ｐは内燃機関１０の燃焼室内の圧力の予測値である。二乗和は、１サイクルに相当する時間に亘る和を求めたものである。１サイクルの二乗和に代えて、吸気バルブが開状態になり圧縮が開始されたタイミングから排気バルブが開状態にされて排気が開始されるタイミングまでの二乗和としてもよい。また、燃料を噴射するタイミングから燃焼終了までのタイミングまでの二乗和としてもよい。
【数１】
2018155194.tif 000003
【００３５】
すなわち、指標値Ｑは、内燃機関１０の燃焼室内の圧力の予測値Ｐの二階時間微分値の二乗和に目標回転数Ｎｅを乗算した値である。この指標値Ｑを用いることによって、燃焼騒音レベル（ＣＮＬ：Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｎｏｉｓｅ  Ｌｅｖｅｌ）の概形を予測することができる。
【００３６】
ステップＳ１０では、指標値Ｑに基づいて燃焼騒音レベルＣＮＬを求める。図５は、指標値Ｑと周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬの関係を示す図である。なお、燃焼騒音レベルＣＮＬは、内燃機関の燃焼室内の圧力をフーリエ変換して求めたスペクトルに構造体に応じた減衰フィルタと人間の聴覚のＡ特性補正を施した燃焼騒音の評価指標である。図５では、０〜０．５ｋＨｚ、０．５〜１．０ｋＨｚ、１．０〜１．５ｋＨｚ、１．５〜２．０ｋＨｚ、２．０〜２．５ｋＨｚ及び２．５〜３．０ｋＨｚの周波数帯域毎に指標値Ｑと燃焼騒音レベルＣＮＬとの関係を示している。図５に示すように、各周波数帯域において燃焼騒音レベルＣＮＬは、指標値Ｑの常用対数をとった値に対して比例関係となる。制御装置１６は、図５の関係を参照して、ステップＳ９にて算出された指標値Ｑに基づいて周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬを求める。その結果、図３に示したように、現在のサイクルにおける周波数帯域に対する燃焼騒音レベルＣＮＬのスペクトルの概形を予測することができる。
【００３７】
ステップＳ１１では、前サイクルと現在のサイクルにおける周波数帯域に対する燃焼騒音レベルＣＮＬのスペクトルの重み付き総和の差分を算出する。
【００３８】
制御装置１６は、前サイクルにおいて得られた周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬにステップＳ５において決定した重み係数を乗算して全周波数帯域について足し合わせて前サイクルにおける燃焼騒音レベルＣＮＬの重み付き総和を算出する。具体的には、前サイクルにおける周波数帯域ｉ毎の燃焼騒音レベルＣＮＬをｃｉ及び重み係数Ｗｉとしたときに数式（２）を用いて燃焼騒音レベルＣＮＬの重み付き総和ｘを算出する。
【数２】
2018155194.tif 000004
【００３９】
また、制御装置１６は、現在のサイクルにおいて得られた周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬにステップＳ５において決定した重み係数を乗算して全周波数帯域について足し合わせて現在のサイクルにおける燃焼騒音レベルＣＮＬの重み付き総和を算出する。具体的には、現在のサイクルにおける周波数帯域ｉ毎の燃焼騒音レベルＣＮＬをＣｉ及び重み係数Ｗｉとしたときに数式（３）を用いて燃焼騒音レベルＣＮＬの重み付き総和Ｘを算出する。
【数３】
2018155194.tif 000005
【００４０】
さらに、制御装置１６は、前サイクルにおける燃焼騒音レベルＣＮＬの重み付き総和ｘと現在のサイクルにおける燃焼騒音レベルＣＮＬの重み付き総和Ｘとの差分Ｙを算出する。
【００４１】
ステップＳ１２では、差分Ｙに基づいて処理の分岐の判断が行われる。制御装置１６は、図６に示すように、ステップＳ１１にて算出された前サイクルと現在のサイクルとの燃焼騒音レベルＣＮＬの重み付き総和Ｘとの差分Ｙの絶対値が所定の基準値未満の場合、又は、後述する繰り返し回数Ｍが所定の上限値に達した場合にはステップＳ１３に処理を移行させる。一方、制御装置１６は、繰り返し回数Ｍが所定の上限値に達しておらず、かつ、前サイクルと現在のサイクルとの燃焼騒音レベルＣＮＬの重み付き総和Ｘとの差分Ｙの絶対値が所定の基準値以上の場合にはステップＳ１４に処理を移行させる。
【００４２】
ステップＳ１３では、現在設定されている燃料噴射パターンにて燃料を噴射する制御が行われる。制御装置１６は、制御信号を送信することによって燃料噴射手段１２を制御して、ステップＳ７又はＳ１４にて設定された燃料噴射パターンにて内燃機関１０の燃焼室内に燃料を噴射させる。また、制御装置１６は、繰り返し回数Ｍを０にリセットして、ステップＳ１５に処理を移行させる。
【００４３】
ステップＳ１４では、差分Ｙに基づいて燃料噴射パターンの変更が行われる。制御装置１６は、ステップＳ１１にて算出された前サイクルと現在のサイクルとの燃焼騒音レベルＣＮＬの重み付き総和Ｘとの差分Ｙの絶対値を最小となるように燃料噴射パターンを変更する。このとき、現在設定されている燃料噴射パターンからの変更が最小となるように変更を行うことが好適である。例えば、制御装置１６は、現在設定されている燃料噴射パターンが大きく変動しない制御範囲内において、前サイクルと現在のサイクルとの燃焼騒音レベルＣＮＬの重み付き総和Ｘとの差分Ｙの絶対値を最小となる新たな燃料噴射パターンに変更する。
【００４４】
燃料噴射パターンの変更処理が終わると、制御装置１６は、繰り返し回数Ｍを１増加させて、ステップＳ８に処理を戻す。
【００４５】
ステップＳ１５では、周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬを記録する。制御装置１６は、次のサイクルにおける処理のために、内蔵の記憶部にステップＳ１０において求めた現在のサイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬを記憶させる。
【００４６】
なお、上記制御を開始した初回動作時には、前サイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬが記憶されていないので、予め設定した燃料噴射パターンで燃料を噴射する制御を行うことが好適である。そして、その際に周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬを記憶した後に上記制御を実行すればよい。
【００４７】
［第２の実施の形態における内燃機関の制御装置及び制御方法］
図７は、第２の実施の形態における内燃機関の制御システム２００の構成を示す図である。制御システム２００は、第１の実施の形態における内燃機関の制御システム１００と比較して、内燃機関１０の燃焼室内の圧力を測定して制御装置１６へ出力する圧力センサ２６を備える点で異なっている。
【００４８】
第２の実施の形態における内燃機関の制御方法は、図８のフローチャートに沿って実行される。本実施の形態では、圧力センサ２６によって測定される内燃機関１０の燃焼室内の圧力を用いて制御を行う。
【００４９】
図８では、図２に示した第１の実施の形態における内燃機関の制御方法と同じ処理を行うステップには同じ符号を付し、説明を省略し、処理の異なるステップを主に説明する。
【００５０】
ステップＳ１〜Ｓ３及びＳ５は、第１の実施の形態と同様に処理が行われる。ステップＳ２１では、前サイクルにおける内燃機関１０の燃焼室内の圧力が読み出される。制御装置１６は、内蔵する記憶部に記憶されている前サイクルにおける内燃機関１０の燃焼室内の圧力を読み出す。
【００５１】
ステップＳ２２では、前サイクルにおける指標値Ｑが算出される。制御装置１６は、ステップＳ２１において読み出した前サイクルにおける内燃機関１０の燃焼室内の圧力から数式（１）を用いて前サイクルにおける指標値Ｑを算出する。
【００５２】
ステップＳ２３では、前サイクルにおける指標値Ｑに基づいて前サイクルにおける燃焼騒音レベルＣＮＬを求める。制御装置１６は、図５の関係を参照して、ステップＳ２２にて算出された前サイクルにおける指標値Ｑに基づいて周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬを求める。
【００５３】
その後、ステップＳ６〜Ｓ１３までは、第１の実施の形態における制御方法と同様に処理が行われる。なお、ステップＳ１１にて前サイクルにおける燃焼騒音レベルＣＮＬの重み付き総和を求める際には、ステップＳ２３にて求めた前サイクルにおける指標値Ｑに基づいて周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬを用いて演算を行う。
【００５４】
ステップＳ２４では、現在のサイクルにおける内燃機関１０の燃焼室内の圧力を記録する。制御装置１６は、圧力センサ２６から現在のサイクルにおける内燃機関１０の燃焼室内の圧力の測定値を取得し、次のサイクルにおける処理のために、内蔵の記憶部に取得した測定値を現在のサイクルにおける内燃機関１０の燃焼室内の圧力として記憶させる。
【００５５】
なお、上記制御を開始した初回動作時には、前サイクルにおける内燃機関１０の燃焼室内の圧力が記憶されていないので、予め設定した燃料噴射パターンで燃料を噴射する制御を行うことが好適である。そして、その際に内燃機関１０の燃焼室内の圧力を記憶した後に上記制御を実行すればよい。
【００５６】
［第３の実施の形態における内燃機関の制御方法］
第３の実施の形態における内燃機関の制御方法は、第１の実施の形態における内燃機関の制御システム１００を用いて実行される。第３の実施の形態における内燃機関の制御方法は、図９のフローチャートに沿って実行される。図９では、図２に示した第１の実施の形態における内燃機関の制御方法と同じ処理を行うステップには同じ符号を付し、説明を省略し、処理の異なるステップを主に説明する。
【００５７】
ステップＳ１〜Ｓ６では、第１の実施の形態と同様に処理が行われる。ステップＳ３１では、前サイクルと現在のサイクルにおける周波数帯域に対する燃焼騒音レベルＣＮＬのスペクトルの重み付き総和の差分が所定の基準値未満となる現在のサイクルにおける指標値Ｑの許容範囲を算出する。制御装置１６は、数式（２）を用いて、ステップＳ４において読み込まれた前サイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬから前サイクルにおける重み付き総和ｘを算出する。また、制御装置１６は、指標値Ｑを変化させながら図５を参照して、数式（３）を用いて当該指標値Ｑに対応する周波数帯域に対する燃焼騒音レベルＣＮＬのスペクトルの重み付き総和Ｘを求め、前サイクルにおける重み付き総和ｘと指標値Ｑを変化させながら求めた重み付き総和Ｘの差が所定の基準値未満となる指標値Ｑの範囲を許容範囲として求める。
【００５８】
ステップＳ３２では、燃料噴射パターンが設定される。制御装置１６は、燃費とエミッションの関係が所定の条件を満たし、目標トルクを満たし、かつ現在のサイクルにおける指標値Ｑの許容範囲内となる燃料噴射パターンを求める。なお、燃費とエミッションの関係は、エミッションが基準を満たす範囲内において燃費が最大となる条件に基づいて設定すればよい。
【００５９】
例えば、制御装置１６に内蔵される記憶部に、燃料噴射パターンが設定される。制御装置１６は、燃費、エミッション、目標トルク及び指標値Ｑの許容範囲に基づいた燃料噴射パターンのモデル（モデル式やマップ）を記憶させておき、これらの値をモデルに当て嵌めて燃料噴射パターンを設定すればよい。モデルは、内燃機関１０に対して予め実験等で求めて記憶させておけばよい。
【００６０】
ステップＳ１３、Ｓ８〜Ｓ１０及びＳ１５では、第１の実施の形態と同様に処理が行われる。なお、上記制御を開始した初回動作時には、前サイクルにおける周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬが記憶されていないので、予め設定した燃料噴射パターンで燃料を噴射する制御を行うことが好適である。そして、その際に周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬを記憶した後に上記制御を実行すればよい。
【００６１】
［第４の実施の形態における内燃機関の制御方法］
第４の実施の形態における内燃機関の制御方法は、第２の実施の形態における内燃機関の制御システム２００を用いて実行される。第４の実施の形態における内燃機関の制御方法は、図１０のフローチャートに沿って実行される。図１０では、図８に示した第２の実施の形態における内燃機関の制御方法及び図９に示した第３の実施の形態における内燃機関の制御方法と同じ処理を行うステップには同じ符号を付し、説明を省略し、処理の手順を主に説明する。
【００６２】
ステップＳ１〜Ｓ３、Ｓ５、Ｓ２１〜２３及びＳ６では、第２の実施の形態における内燃機関の制御方法と同様に処理が行われる。次に、ステップＳ３１及びＳ３２では、第３の実施の形態における内燃機関の制御方法と同様に処理が行われる。そして、ステップＳ１３及びＳ２４では、第２の実施の形態における内燃機関の制御方法と同様に処理が行われる。
【００６３】
なお、上記制御を開始した初回動作時には、前サイクルにおける内燃機関１０の燃焼室内の圧力が記憶されていないので、予め設定した燃料噴射パターンで燃料を噴射する制御を行うことが好適である。そして、その際に内燃機関１０の燃焼室内の圧力を記憶した後に上記制御を実行すればよい。
【００６４】
［変形例］
上記第１〜第４の実施の形態では、燃料噴射手段１２による燃料噴射パターンの制御を対象としたが、内燃機関の制御システムとして吸気絞り弁、排気再循環量制御弁、過給器の可変ベーンノズル、過給器バイパス弁の開度等を制御の対象として含めてもよい。
【００６５】
また、周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬを求める指標として内燃機関の燃焼室内の圧力の二階時間微分値の二乗和を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、内燃機関の燃焼室内の圧力の和、内燃機関の燃焼室内の圧力の二乗和、内燃機関の燃焼室内の圧力の一階以上の時間微分値の和、内燃機関の燃焼室内の圧力の一階以上の時間微分値の二乗和、内燃機関の熱発生量の和、内燃機関の熱発生量の二乗和、内燃機関の熱発生量の一階以上の時間微分値の和、内燃機関の熱発生量の一階以上の時間微分値の二乗和のいずれか１つ以上を用いてもよい。また、これらの指標のいずれかに重み付けをして加算した値を指標値としてもよい。なお、時間微分は、クランク角微分に置き換えてもよい。
【００６６】
上記第１〜第４の実施の形態及び変形例によれば、周波数帯域毎の燃焼騒音レベルＣＮＬのスペクトルの概形が時間的に連続的に変化するように制御を行うことで、人間の聴感での燃焼騒音の連続性を確保することができる。これにより、当該制御を適用した内燃機関を搭載した車両等の乗員の快適性を向上させることができる。
【００６７】
また、フーリエ変換等から燃焼騒音レベルの周波数スペクトルを求める方法に比べて計算負荷を低減することができ、内燃機関においてサイクルの周期に遅れることなく燃焼騒音に対する制御を適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  内燃機関、１２  燃料噴射手段、１４  燃料供給手段、１６  制御装置、２０  アクセルセンサ、２２  ブレーキセンサ、２４  回転数センサ、２６  圧力センサ、１００，２００  制御システム。
【図１】
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【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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