(57)【要約】【課題】従来技術では、燃焼圧の検出値に含まれるノイズ部分を直線に置換するため、ノイズ除去された部分の波形が 実際の波形と大きく乖離してしまう。【解決手段】燃焼圧検出装置は、内燃機関１００の燃焼圧を検出して燃焼圧信号ＣＰＳを生成する燃焼圧センサ１１４と、内燃機関の振動を検出して振動信号ＫＣＳを生成する振動センサ１１５と、燃焼圧信号ＣＰＳと振動信号ＫＣＳを用いて燃焼圧信号ＣＰＳから内燃機関１００の振動に相当する振動成分を除去する振動成分除去部２１０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１００）の燃焼圧を検出する燃焼圧検出装置（２００，１１４，１１５）であって、
前記内燃機関の燃焼圧を検出して燃焼圧信号（ＣＰＳ）を生成する燃焼圧センサ（１１４）と、
前記内燃機関の振動を検出して振動信号（ＫＣＳ）を生成する振動センサ（１１５）と、
前記燃焼圧信号と前記振動信号を用いて、前記燃焼圧信号から前記内燃機関の振動に相当する振動成分を除去する振動成分除去部（２１０）と、
を備える燃焼圧検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼圧検出装置において、
前記振動センサはノックセンサである、燃焼圧検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃焼圧検出装置において、
前記振動成分除去部は、前記振動信号のうちの特定の周波数成分を前記燃焼圧信号から除去する、燃焼圧検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃焼圧検出装置において、
前記振動成分除去部は、前記振動信号から前記特定の周波数成分を抽出する抽出部（２１２ａ，２１２ｂ）と、
抽出された前記特定の周波数成分を前記燃焼圧信号から減算する減算部（２１４）と、
を有し、
前記振動成分除去部は、前記抽出部の周波数特性を補正することによって前記特定の周波数成分を変更可能である、燃焼圧検出装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の燃焼圧検出装置において、
前記振動成分除去部は、前記特定の周波数成分を前記内燃機関の回転数に応じて変更する、燃焼圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼圧を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃焼圧センサが検出する燃焼圧の検出値から、内燃機関の駆動に伴う振動により生じたノイズ成分を除去する燃焼圧検出装置が開示されている。この従来の装置では、インジェクタの駆動などに起因するノイズが燃焼圧の検出値に重畳される特定期間の情報をＥＣＵから取得し、その特定期間の始点と終点との間において燃焼圧の検出値を直線近似することによってノイズ除去を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４０９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術では、燃焼圧の検出値に含まれるノイズ部分を直線に置換するため、ノイズ除去された部分の波形が 実際の波形と大きく乖離してしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本発明の一形態によれば、内燃機関（１００）の燃焼圧を検出する燃焼圧検出装置（２００）が提供される。この燃焼圧検出装置は、前記内燃機関の燃焼圧を検出して燃焼圧信号（ＣＰＳ）を生成する燃焼圧センサ（１１４）と、前記内燃機関の振動を検出して振動信号（ＫＣＳ）を生成する振動センサ（１１５）と、前記燃焼圧信号と前記振動信号を用いて、前記燃焼圧信号から前記内燃機関の振動に相当する振動成分を除去する振動成分除去部（２１０）と、を備える。
【０００７】
この形態の燃焼圧検出装置によれば、燃焼圧信号と振動信号を用いて燃焼圧信号から内燃機関の振動に相当する振動成分を除去するので、従来技術のようにノイズ部分を直線に置換する場合に比べて、ノイズ除去された部分の波形が実際の波形と大きく乖離してしまう可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態における内燃機関の制御システムを示す説明図。
【図２】ＥＣＵの構成の一例を示すブロック図。
【図３】振動成分除去前後の燃焼圧信号を示す図。
【図４】振動成分除去部の構成の一例を示す図。
【図５】振動成分除去部の構成の他の例を示す図。
【図６】信号信号のＦＦＴの結果の一例を示す説明図。
【図７】燃焼圧信号処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示すように、実施形態における内燃機関の制御システムは、内燃機関としてのエンジン１００と、ＥＣＵ２００（エンジンコントロールユニット）とを備えている。エンジン１００の給気管１２０には、上流側から順に、エアクリーナ１２１と、スロットルバルブ１２２と、給気管圧力センサ１２３と、バッファタンク１２４とが設けられている。エンジンの排気管１３０には、上流側から順に、空燃比センサ１３３と、触媒コンバータ１３２とが設けられている。
【００１０】
エンジン１００のエンジンブロック１１０には、点火プラグ１１１と、燃料噴射弁１１２と、吸気弁１２５と、排気弁１３１と、燃焼圧センサ１１４と、ノックセンサ１１５と、クランク角センサ１１６とが設けられている。ノックセンサ１１５は、エンジン１００の振動を検出する振動センサとして機能する。クランク角センサ１１６は、エンジン１００の回転数を検出する回転数センサとして機能する。なお、図１に示した各種の部品は一例であり、これ以外の種々の部品を制御システムに設けても良い。ＥＣＵ２００と燃焼圧センサ１１４とノックセンサ１１５とによって、燃焼圧検出装置が構成される。
【００１１】
図２に示すように、ＥＣＵ２００は、振動成分除去部２１０と、燃焼圧解析部２２０と、エンジン制御部２３０とを有している。振動成分除去部２１０は、燃焼圧センサ１１４から出力される燃焼圧信号ＣＰＳと、ノックセンサ１１５から出力される振動信号ＫＣＳ（ノック信号）とを用いて、燃焼圧信号ＣＰＳからエンジン１００の振動に相当する振動成分を除去する処理を実行する。燃焼圧解析部２２０は、振動成分除去部２１０で生成された燃焼圧信号ＣＰＳ＃を用いて、燃焼圧の解析を実行する。エンジン制御部２３０は、燃焼圧解析部２２０の解析結果を利用して、エンジン１００の制御を実行する。
【００１２】
図３に示すように、燃焼圧信号ＣＰＳがエンジン１００の振動成分に相当するノイズを含む場合には、振動成分除去部２１０によって振動成分が除去されて、除去後の燃焼圧信号ＣＰＳ＃が生成される。
【００１３】
図４に示す一実施形態における振動成分除去部２１０ａは、振動信号ＫＣＳから特定の周波数成分を抽出する抽出部２１２ａと、抽出部２１２ａの出力信号ＫＣＳ＃を燃焼圧信号ＣＰＳから減算する減算部２１４とを有している。図４の例では、抽出部２１２ａは、オペアンプ２１３を有している。オペアンプ２１３のプラス入力端子には、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１がこの順に接続されている。振動信号ＫＣＳは、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１の直列接続を介してオペアンプ２１３のプラス入力端子に入力される。オペアンプ２１３のマイナス入力端子には、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２がこの順に接続されており、コンデンサＣ２の入力側の電極は接地されている。また、オペアンプ２１３のマイナス入力端子と出力端子の間には、負帰還抵抗Ｒ３が接続されている。
【００１４】
図４において、オペアンプ２１３のプラス入力端子に接続されたコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１の直列接続と、マイナス入力端子に接続されたコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２の直列接続は、それぞれハイパスフィルタとして機能する。従って、この抽出部２１２ａによって、振動信号ＫＣＳから高周波の交流成分みを抽出することが可能である。抽出された周波数成分ＫＣＳ＃は、減算部２１４によって燃焼圧信号ＣＰＳから減算される。従って、減算部２１４から出力される信号ＣＰＳ＃は、元の燃焼圧信号ＣＰＳから、振動信号ＫＣＳの特定の周波数成分ＫＣＳ＃を除去した信号となる。なお、プラス入力端子に接続されたコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１の直列接続と、マイナス入力端子に接続されたコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２の直列接続と、のうちの一方は省略してもよい。
【００１５】
図５に示す他の実施形態における振動成分除去部２１０ｂは、抽出部２１２ｂの内部構成を図４から変更したものである。この抽出部２１２ｂでは、図４においてプラス入力端子に接続されていたコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とが省略されている。また、負帰還抵抗Ｒ３に並列にコンデンサＣ３が追加されている。オペアンプ２１３のマイナス入力端子に接続されたコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２の直列接続は、ハイパスフィルタとして機能する。一方、負帰還抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３の並列接続は、ローパスフィルタとして機能する。従って、オペアンプ２１３は、バンドパスフィルタとして機能することになる。ハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆＬは１／（２πＣ２・Ｒ２）であり、ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆＨは１／（２πＣ３・Ｒ３）である。なお、バンドパスフィルターとして使用するので、ｆＬ＜ｆＨとなるように、抵抗値Ｒ２，Ｒ３と静電容量Ｃ２，Ｃ３が選択される。
【００１６】
図４及び図５に示す例では、オペアンプ２１３を用いたアナログ回路を利用して抽出部２１２を構成していたが、デジタル回路で抽出部２１２を実現してもよい。
【００１７】
図６に示すように、振動信号ＫＣＳに高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行すると、振動信号ＫＣＳの周波数成分を分析することができる。この例では、エンジン１００の低回転時においては振動信号ＫＣＳは比較的低い周波数成分の振幅が大きく、高回転時においては比較的高い周波数成分の振幅が大きい。このように、振動信号ＫＣＳの中で振幅の大きな周波数成分は、エンジン回転数に応じて変化する可能性がある。そこで、代表的な複数のエンジン回転数において振動信号ＫＣＳを高速フーリエ変換しておき、燃焼圧信号ＣＰＳから除去すべき特定の周波数成分Ｆｒを、エンジン回転数に応じて予め求めておくようにしてもよい。この場合には、振動成分除去部２１０（図４又は図５）は、エンジン回転数に応じて、抽出部２１２の周波数特性を補正することによって、除去すべき特定の周波数成分Ｆｒを変更できるように構成されていることが好ましい。こうすれば、エンジン回転数に応じて除去すべき周波数成分Ｆｒを変更できるので、燃焼圧信号ＣＰＳから振動成分を更に確実に除去することが可能である。
【００１８】
抽出部２１２の周波数特性の補正は、図４又は図５において、抵抗値Ｒ１〜Ｒ３のいずれかを変更することによって実現することが可能である。このために、抵抗値Ｒ１〜Ｒ３を可変抵抗として構成してもよい。あるいは、抵抗Ｒ１として、抵抗値の異なる複数の抵抗のうちの１つを選択できるような回路構成を採用してもよい。抵抗Ｒ２，Ｒ３も同様である。
【００１９】
図７は、一実施形態における燃焼圧信号ＣＰＳの補正処理の手順を示すフローチャートである。この補正処理は、エンジン１００の運転中にＥＣＵ２００によって常時実施される。ステップＳ１０では、ＥＣＵ２００が燃焼圧センサ１１４から燃焼圧信号ＣＰＳを取得する。ステップＳ２０では、ＥＣＵ２００が、燃焼圧信号ＣＰＳが特定の波形を有しているか否かを判定する。例えば、「特定の波形」は、高周波の振動成分（交流成分）を含む波形である。例えば、ＦＦＴのような周波数分析の結果から、燃焼圧信号ＣＰＳが特定の波形を有しているか否かを判定することが可能である。燃焼圧信号ＣＰＳが特定の波形を有している場合には、ステップＳ３０において、振動成分除去部２１０において燃焼圧信号ＣＰＳを補正することによって振動成分を除去する。一方、燃焼圧信号ＣＰＳが特定の波形を有していない場合には、ステップＳ４０に移行し、燃焼圧信号ＣＰＳの補正を行わずに処理を終了する。この手順に示すように、燃焼圧信号ＣＰＳが特定の波形を有しているか否かを判定し、特定の波形を有している場合にのみ燃焼圧信号ＣＰＳを補正して振動成分を除去するようにしてもよい。こうすれば、不要な場合に燃焼圧信号ＣＰＳを補正してしまい、却って燃焼圧信号の信号波形を歪めてしまう可能性を低減できる。
【００２０】
以上のように、本実施形態では、振動成分除去部２１０が、燃焼圧信号ＣＰＳと振動信号ＫＣＳを用いて、燃焼圧信号ＣＰＳから内燃機関の振動に相当する振動成分を除去するので、従来技術のようにノイズ部分を直線に置換する場合に比べて、ノイズ除去された部分の燃焼圧信号の波形が実際の波形と大きく乖離してしまう可能性を低減できる。
【００２１】
・変形例
本発明は上述した実施形態やその変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００２２】
１）上記実施形態では、振動信号ＫＣＳとしてノックセンサ１１５の出力であるノック信号を使用していたが、これ以外のセンサを利用してエンジン１００の振動を示す振動信号を生成しても良い。例えば、ノッキング以外のエンジン１００の振動ノイズとしては、以下が考えられる。
（１）燃料噴射に起因する振動ノイズ
（２）エンジン冷却装置に起因するノイズ
（３）吸排気装置に起因するノイズ
これらの振動ノイズを検出するセンサを用いて、振動信号を発生させても良い。
【００２３】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１００…エンジン、１１０…エンジンブロック、１１１…点火プラグ、１１２…燃料噴射弁、１１４…燃焼圧センサ、１１５…ノックセンサ（振動センサ）、１１６…クランク角センサ（エンジン回転数センサ）、１２０…給気管、１２１…エアクリーナ、１２２…スロットルバルブ、１２３…給気管圧力センサ、１２４…バッファタンク、１２５…吸気弁、１３０…排気管、１３１…排気弁、１３２…触媒コンバータ、１３３…空燃比センサ、２１０，２１０ａ，２１０ｂ…振動成分除去部、２００…ＥＣＵ、２１２ａ，２１２ｂ…抽出部、２１３…オペアンプ、２１４…減算部、２２０…燃焼圧解析部、２３０…エンジン制御部
【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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