(57)【要約】【課題】ノックセンサの出力信号を正しく検出することのできる内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関は、複数の気筒を具備する内燃機関本体と、前記複数の気筒のそれぞれに設けられたノックセンサと、増幅回路を有する制御基板と、前記ノックセンサの各々と前記制御基板とを接続する長さの異なる複数のケーブルと、を備え、前記増幅回路は、複数の前記ケーブルごとに、前記ケーブルを介して前記ノックセンサの第１出力端子に接続される第１のチャージアンプ、前記ケーブルを介して前記ノックセンサの第２出力端子に接続される第２のチャージアンプ、前記第１のチャージアンプの出力及び前記第２のチャージアンプの出力を入力とする差動アンプ、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を具備する内燃機関本体と、
前記複数の気筒のそれぞれに設けられたノックセンサと、
増幅回路を有する制御基板と、
前記ノックセンサの各々と前記制御基板とを接続する長さの異なる複数のケーブルと、
を備え、
前記増幅回路は、複数の前記ケーブルごとに、
前記ケーブルを介して前記ノックセンサの第１出力端子に接続される第１のチャージアンプ、
前記ケーブルを介して前記ノックセンサの第２出力端子に接続される第２のチャージアンプ、
前記第１のチャージアンプの出力及び前記第２のチャージアンプの出力を入力とする差動アンプ、
を備える、
内燃機関。
【請求項２】
前記増幅回路は、
さらに、前記差動アンプの出力の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ、
を備える請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記制御基板は、
前記増幅回路の出力信号に基づいて、ノッキングが発生したか否かを判定する判定部、
を備える請求項１または請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記判定部は、
前記増幅回路の出力信号の振幅がノッキングが発生したと判定する振幅のしきい値以下であると判定した場合に、ノッキングが発生していないと判定し、前記増幅回路の出力信号の振幅が前記しきい値を超えたと判定した場合に、ノッキングが発生していると判定する、
請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記制御基板は、
ノッキングが発生していると判定した場合、前記内燃機関本体における燃料の着火タイミング、または、内燃機関本体に供給される燃料量を補正する補正部、
を備える請求項１から請求項４の何れか一項に記載の内燃機関。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の内燃機関と、
前記内燃機関によって生成されたエネルギーを動力源として発電する発電機と、
を備える発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関及び発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまなシステムにおいてセンサが使用されている。センサが対象とする物理量を正しく検出するには、配線やノイズなどの測定環境からの影響を低減する必要がある。
特許文献１には、関連する技術として、２つのチャージアンプ回路の出力の差分と取り、１つの圧電素子に印加されたコモンモードノイズを相殺する渦流量計に係る技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４７８３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発電を行う発電システムにおいて発電機の動力源として使用される内燃機関は複数のシリンダーを備える（すなわち多気筒である）ことが多い。内燃機関では着火タイミングを制御し燃焼を制御している。しかしながら、例えば、シリンダー内の気体の圧縮が通常よりも強くなると吸気が高温になり自然発火が生じ、着火タイミングとは異なるタイミングで燃焼することで、ノッキングと呼ばれる現象が起こることがある。ノッキングが起こった場合、シリンダーが振動する。そのため、内燃機関では、ノッキングを検出するために、シリンダーの振動を検出するノックセンサと呼ばれるセンサがシリンダーごとに設けられることがある。
ノックセンサの出力信号は、差動出力であるためコモンモードノイズの影響を受けやすい。また、ノックセンサの出力信号を単純に電圧に変換した後、その電圧を伝送する配線長が長い場合、配線長による電圧変化の影響を受けやすい。また、その電圧を伝送する配線長がノックセンサごとにばらつきがある場合、その配線長のばらつきの影響により、シリンダーがほぼ等しく振動する場合であっても、各ノックセンサが異なる振動として検出することになる。
そこで、内燃機関におけるノッキングを検出する場合、検出対象の物理量である振動、すなわちノックセンサの出力信号を正しく検出することのできる技術が求められている。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決することのできる内燃機関及び発電システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、内燃機関は、複数の気筒を具備する内燃機関本体と、前記複数の気筒のそれぞれに設けられたノックセンサと、増幅回路を有する制御基板と、前記ノックセンサの各々と前記制御基板とを接続する長さの異なる複数のケーブルと、を備え、前記増幅回路は、複数の前記ケーブルごとに、前記ケーブルを介して前記ノックセンサの第１出力端子に接続される第１のチャージアンプ、前記ケーブルを介して前記ノックセンサの第２出力端子に接続される第２のチャージアンプ、前記第１のチャージアンプの出力及び前記第２のチャージアンプの出力を入力とする差動アンプ、を備える。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様における内燃機関において、前記増幅回路は、さらに、前記差動アンプの出力の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ、を備えるものであってもよい。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、第１の態様または第２の態様における内燃機関において、前記制御基板は、前記増幅回路の出力信号に基づいて、ノッキングが発生したか否かを判定する判定部、を備えるものであってもよい。
【０００９】
本発明の第４の態様によれば、第３の態様における内燃機関において、前記判定部は、前記増幅回路の出力信号の振幅がノッキングが発生したと判定する振幅のしきい値以下であると判定した場合に、ノッキングが発生していないと判定し、前記増幅回路の出力信号の振幅が前記しきい値を超えたと判定した場合に、ノッキングが発生していると判定するものであってもよい。
【００１０】
本発明の第５の態様によれば、第１の態様から第４の態様の何れか１つの内燃機関において、前記制御基板は、ノッキングが発生していると判定した場合、前記内燃機関本体における燃料の着火タイミング、または、内燃機関本体に供給される燃料量を補正する補正部、を備えるものであってもよい。
【００１１】
本発明の第６の態様によれば、発電システムは、第１の態様から第３の態様の何れか１つの内燃機関と、前記内燃機関によって生成されたエネルギーを動力源として発電する発電機と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態による内燃機関及び発電システムによれば、ノックセンサの検出対象である振動を正しく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による発電システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による増幅回路の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による発電システムの処理フローを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による発電システムの比較対象となる発電システムの構成を示す図である。
【図５】少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施形態＞
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の一実施形態による発電システムについて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による発電システム１の構成を示す図である。発電システム１は、図１に示すように、内燃機関１０、発電機２０を備える。発電システム１は、内燃機関１０における燃焼によって得られるエネルギーを動力源として発電機２０を回転させることにより発電するシステムである。
【００１５】
内燃機関１０は、内燃機関本体１０１、制御基板１０２、ケーブル１０３ａ１、１０３ａ２、・・・、１０３ａｎを備える。ケーブル１０３ａ１、１０３ａ２、・・・、１０３ａｎを総称してケーブル１０３と呼ぶ。
内燃機関本体１０１は、シリンダー（気筒）１０１１ａ１、１０１１ａ２、・・・、１０１１ａｎ、ノックセンサ１０１２ａ１、１０１２ａ２、・・・、１０１２ａｎを備える。シリンダー１０１１ａ１、１０１１ａ２、・・・、１０１１ａｎを総称してシリンダー１０１１と呼ぶ。ノックセンサ１０１２ａ１、１０１２ａ２、・・・、１０１２ａｎを総称してノックセンサ１０１２と呼ぶ。
【００１６】
内燃機関本体１０１は、例えば、各シリンダー１０１１内でガスを燃焼させて各シリンダー１０１１内でピストン（図示せず）を上下に動かすことでクランクシャフト（図示せず）を回転させ、回転エネルギーを得る。
【００１７】
ノックセンサ１０１２は、シリンダー１０１１におけるノッキングを検出するセンサである。ノッキングとは、シリンダー１０１１において異常な振動が起こることである。ノッキングが起こる原因としては、例えば、ガスの燃料によるシリンダー１０１１内の気体の圧縮が通常よりも強くなると吸気が高温になり自然発火し、この自然発火によりエンジン本来の着火タイミングよりも早くガスが燃焼を開始することなどが考えられる。
ノックセンサ１０１２は、各シリンダー１０１１に設けられ、そのシリンダー１０１１における振動を検出する。具体的には、ノックセンサ１０１２ａ１は、シリンダー１０１１ａ１に設けられ、シリンダー１０１１ａにおける振動を検出する。また、ノックセンサ１０１２ａ２は、シリンダー１０１１ａ２に設けられ、シリンダー１０１１ａ２における振動を検出する。また、ノックセンサ１０１２ａｎは、シリンダー１０１１ａｎに設けられ、シリンダー１０１１ａｎにおける振動を検出する。ノックセンサ１０１２は、第１出力端子、第２出力を有し、検出した振動の大きさに応じた電荷量を有する電気信号が第１出力端子と第２出力端子のそれぞれから出力される。なお、振動が検出されない場合に第１出力端子と第２出力端子とから出力される電荷量は、誤差の範囲内で等しい電荷量である。また、振動が検出される場合には、振動が検出されない場合に出力される電荷量を基準に比べて、第１出力端子から出力される電荷量が多い場合には第２出力端子から出力される電荷量は少なく、第１出力端子から出力される電荷量が少ない場合には第２出力端子から出力される電荷量は多い。すなわち、第１出力端子と第２出力端子とから出力される電荷量は、振動が検出されない場合に出力される電荷量を基準に、互いに増減が逆となる。
【００１８】
制御基板１０２は、ノックセンサ１０１２の出力する電気信号を増幅し、増幅した信号に基づいて内燃機関本体１０１の動作を制御する制御基板である。制御基板１０２は、増幅回路１０２１ａ１、１０２１ａ２、・・・、１０２１ａｎ、制御回路１０２２（判定部の一例、補正部の一例）を備える。増幅回路１０２１ａ１、１０２１ａ２、・・・、１０２１ａｎを総称して増幅回路１０２１と呼ぶ。
【００１９】
各増幅回路１０２１は、図２に示すように、第１チャージアンプ１１０、第２チャージアンプ１２０、差動アンプ１３０、ゲインアンプ１４０、バンドパスフィルタ１５０を備える。
【００２０】
第１チャージアンプ１１０は、図２に示すように、オペアンプ１１０１、抵抗１１０２、１１０３、キャパシタ１１０４を備える。オペアンプ１１０１の正転入力端子には、抵抗１１０２の第１端子が接続される。オペアンプ１１０１の反転入力端子には、ノックセンサ１０１２の第１出力端子、抵抗１１０３の第１端子、キャパシタ１１０４の第１端子が接続される。オペアンプ１１０１の出力端子には、抵抗１１０３の第２端子、キャパシタ１１０４の第２端子が接続される。抵抗１１０２の第２端子は、グラウンドＧＮＤに接続される。
第１チャージアンプ１１０は、入力した電荷の総量（電流の積分値）に比例する信号を出力する回路である。第１チャージアンプ１１０は、ノックセンサ１０１２の第１出力端子から出力される電気信号をケーブル１０３を介して反転入力端子で受ける。第１チャージアンプ１１０は、受けた電気信号を、抵抗１１０３とキャパシタ１１０４とからなる積分回路により電荷の総量に比例する信号に変換する。このとき、第１チャージアンプ１１０は、ケーブル１０３の長さに依存することなく、受けた電気信号を電荷の総量に比例する信号に変換することができる。第１チャージアンプ１１０は、変換後の信号を差動アンプ１３０に出力する。
【００２１】
第２チャージアンプ１２０は、図２に示すように、オペアンプ１２０１、抵抗１２０２、１２０３、キャパシタ１２０４を備える。オペアンプ１２０１の正転入力端子には、抵抗１２０２の第１端子が接続される。オペアンプ１２０１の反転入力端子には、ノックセンサ１０１２の第２出力端子、抵抗１２０３の第１端子、キャパシタ１２０４の第１端子が接続される。オペアンプ１２０１の出力端子には、抵抗１２０３の第２端子、キャパシタ１２０４の第２端子が接続される。抵抗１２０２の第２端子は、グラウンドＧＮＤに接続される。
第２チャージアンプ１２０は、第１チャージアンプ１１０と同様に、入力した電荷の総量（電流の積分値）に比例する信号を出力する回路である。第２チャージアンプ１２０は、ノックセンサ１０１２の第２出力端子から出力される電気信号をケーブル１０３を介して反転入力端子で受ける。第２チャージアンプ１２０は、受けた電気信号を、抵抗１２０３とキャパシタ１２０４とからなる積分回路により電荷の総量に比例する信号に変換する。このとき、第２チャージアンプ１２０は、ケーブル１０３の長さに依存することなく、受けた電気信号を電荷の総量に比例する信号に変換する。第２チャージアンプ１２０は、変換後の信号を差動アンプ１３０に出力する。
なお、第２チャージアンプ１２０の回路定数は、第１チャージアンプ１１０の回路定数とほぼ等しくする。また、第２チャージアンプ１２０の回路定数と第１チャージアンプ１１０の回路定数は、固定値である。
【００２２】
差動アンプ１３０は、図２に示すように、オペアンプ１３０１、抵抗１３０２、１３０３、１３０４、１３０５を備える。オペアンプ１３０１の正転入力端子には、抵抗１３０２の第１端子、抵抗１３０３の第１端子が接続される。オペアンプ１３０１の反転入力端子には、抵抗１３０４の第１端子、抵抗１３０５の第１端子が接続される。オペアンプ１３０１の出力端子には、抵抗１３０５の第２端子が接続される。抵抗１３０２の第２端子は、第１チャージアンプ１１０の出力端子に接続される。抵抗１３０３の第２端子は、グラウンドＧＮＤに接続される。抵抗１３０４の第２端子は、第２チャージアンプ１２０の出力端子に接続される。
差動アンプ１３０は、第１チャージアンプ１１０の出力と第２チャージアンプ１２０の出力とを差動入力信号として、その差動入力信号を増幅し、増幅後の信号をゲインアンプ１４０に出力する。差動アンプ１３０は、差動入力信号を増幅する。この差動アンプ１３０によって、同相信号除去比（Ｃｏｍｍｏｎ−Ｍｏｄｅ  Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ  Ｒａｔｉｏ、ＣＭＲＲ）が向上する。
なお、抵抗１３０２の抵抗値は、抵抗１３０４の抵抗値とほぼ等しくする。また、抵抗１３０３の抵抗値は、抵抗１３０５の抵抗値とほぼ等しくする。また、抵抗１３０２、１３０３、１３０４、１３０５それぞれの抵抗値は、固定値である。
【００２３】
ゲインアンプ１４０は、図２に示すように、オペアンプ１４０１、抵抗１４０２、１４０３、１４０４を備える。オペアンプ１４０１の正転入力端子には、抵抗１４０２の第１端子が接続される。オペアンプ１４０１の反転入力端子には、抵抗１４０３の第１端子、抵抗１４０４の第１端子が接続される。オペアンプ１４０１の出力端子には、抵抗１４０３の第２端子が接続される。抵抗１４０２の第２端子は、グラウンドＧＮＤに接続される。抵抗１４０４の第２端子は、差動アンプ１３０の出力端子に接続される。
ゲインアンプ１４０は、増幅回路１０２１の出力信号の振幅がノックセンサ１０１２の出力する電気信号の大きさに応じた所望の振幅となるように、増幅回路１０２１の出力信号を増幅する。ゲインアンプ１４０は、増幅後の信号をバンドパスフィルタ１５０に出力する。
【００２４】
バンドパスフィルタ１５０は、所定の周波数成分の信号のみを通過させる。所定の周波数成分とは、ノックセンサ１０１２が出力する電気信号に含まれる周波数を示す信号成分のことである。バンドパスフィルタ１５０は、ゲインアンプ１４０の出力する出力信号を受け、受けた信号のうちバンドパスフィルタ１５０が通過させることのできる周波数成分のみを通過させ、制御回路１０２２へ通過させた信号を出力する。
【００２５】
制御回路１０２２は、各増幅回路１０２１から所定の周波数成分の信号を受ける。制御回路１０２２は、各増幅回路１０２１から受けた信号の振幅としきい値とを比較する。このしきい値は、ノッキングが起こったとき、すなわち、シリンダー１０１１が振動したときにノックセンサ１０１２が出力する電気信号の振幅によって決定される振幅値であり、ノッキングが起こったか否かを判定するための振幅値である。制御回路１０２２は、増幅回路１０２１から受けた信号の振幅がしきい値以下である場合、内燃機関本体１０１でノッキングが起こっていないと判定する。また、制御回路１０２２は、増幅回路１０２１から受けた信号の振幅がしきい値を超えた場合、その信号に対応するシリンダー１０１１でノッキングが起こったと判定する。制御回路１０２２は、シリンダー１０１１でノッキングが起こったと判定した場合、ガスの着火タイミングを補正する制御を行い、または、内燃機関本体１０１に供給されるガス燃料量などを補正する制御を行うことによって、ノッキングの発生を防止する。
発電機２０は、内燃機関１０によって生成されたエネルギーを動力源として回転することにより発電する。
【００２６】
次に、本発明の一実施形態による発電システム１の処理について説明する。
ここでは、図３に示す発電システム１の処理フローについて説明する。
なお、以下では、シリンダー１０１１ａ１に設けられたノックセンサ１０１２ａ１の出力信号を検出する場合を例に発電システム１の処理を説明するが、各シリンダー１０１１に設けられたノックセンサ１０１２についてもシリンダー１０１１ａ１に設けられたノックセンサ１０１２ａ１と同様に処理が行われる。
【００２７】
ノックセンサ１０１２ａ１は、シリンダー１０１１ａ１の振動を検出し、その振動に応じた電荷量の電気信号を増幅回路１０２１ａ１に出力する（ステップＳ１）。例えば、シリンダー１０１１ａ１においてノッキングが起こっていない場合、ノックセンサ１０１２ａ１は、第１出力端子と第２出力端子とからほぼ等しい電荷量の電気信号を出力する。また、シリンダー１０１１ａ１においてノッキングが起こった場合、ノックセンサ１０１２ａ１は、第１出力端子と第２出力端子とからノックセンサ１０１２ａ１は、ノッキングが起こっていない場合に第１出力端子と第２出力端子とから出力する電荷量を基準として互いに増減が逆となる電気信号を出力する。具体的には、ノックセンサ１０１２ａ１は、ノッキングが起こった場合、第１出力端子からノッキングが起こっていない場合に比べて多い電荷の電気信号を出力し、第２出力端子からノッキングが起こっていない場合に比べて少ない電荷の電気信号を出力する。または、ノックセンサ１０１２ａ１は、ノッキングが起こった場合、第１出力端子からノッキングが起こっていない場合に比べて少ない電荷の電気信号を出力し、第２出力端子からノッキングが起こっていない場合に比べて多き電荷の電気信号を出力する。
【００２８】
第１チャージアンプ１１０は、ノックセンサ１０１２ａ１から電気信号を受ける（ステップＳ２）。第１チャージアンプ１１０は、受けた電気信号の電荷をキャパシタ１１０４に蓄えることによって、電気信号の電荷量に応じた大きさの電圧に変換する（ステップＳ３）。第１チャージアンプ１１０は、電気信号の電荷量に応じた大きさの電圧を差動アンプ１３０に出力する。なお、第１チャージアンプ１１０は、例えば、ノッキングが起こっていない時の電荷に比べて多い電荷の電気信号を受けた場合、ノッキングが起こっていない時に出力する電圧に比べて低い電圧を出力する。また、第１チャージアンプ１１０は、例えば、ノッキングが起こっていない時の電荷に比べて少ない電荷の電気信号を受けた場合、ノッキングが起こっていない時に出力する電圧に比べて高い電圧を出力する。
【００２９】
また、第２チャージアンプ１２０は、ノックセンサ１０１２ａ１から電気信号を受ける（ステップＳ４）。第２チャージアンプ１２０は、受けた電気信号の電荷をキャパシタ１２０４に蓄えることによって、電気信号の電荷量に応じた大きさの電圧に変換する（ステップＳ５）。第２チャージアンプ１２０は、電気信号の電荷量に応じた大きさの電圧を差動アンプ１３０に出力する。なお、第２チャージアンプ１２０は、例えば、ノッキングが起こっていない時の電荷に比べて少ない電荷の電気信号を受けた場合、ノッキングが起こっていない時に出力する電圧に比べて高い電圧を出力する。また、第２チャージアンプ１２０は、例えば、ノッキングが起こっていない時の電荷に比べて多い電荷の電気信号を受けた場合、ノッキングが起こっていない時に出力する電圧に比べて低い電圧を出力する。
なお、増幅回路１０２１ａ１の差動入力端子に入力される電気信号がほぼ等しい場合、第１チャージアンプ１１０の出力する出力信号と第２チャージアンプ１２０の出力する出力信号は、ほぼ等しい。
【００３０】
なお、上述のように、第１チャージアンプ１１０及び第２チャージアンプ１２０は、ノックセンサ１０１２ａ１の出力する電気信号の電荷量を電圧に変換する。そのため、ノックセンサ１０１２ａ１と増幅回路１０２１ａ１とを接続するケーブル１０３ａ１の長さに関わらず、第１チャージアンプ１１０及び第２チャージアンプ１２０は、ノックセンサ１０１２ａ１の出力する電気信号の電荷に応じた電圧を出力することができる。
【００３１】
差動アンプ１３０は、第１チャージアンプ１１０と第２チャージアンプ１２０とから異なる電圧の信号を受ける。差動アンプ１３０は、第１チャージアンプ１１０から受けた電圧と第２チャージアンプ１２０から受けた電圧との差電圧を増幅する（ステップＳ６）。また、このとき、差動アンプ１３０は、第１チャージアンプ１１０から受けた電圧と第２チャージアンプ１２０から受けた電圧とに含まれるコモンモード電圧（同相成分の電圧）を打ち消している（ステップＳ７）。差動アンプ１３０は、増幅後の電圧をゲインアンプ１４０に出力する。なお、第１チャージアンプ１１０と第２チャージアンプ１２０の出力信号がほぼ等しい、すなわち、差動アンプ１３０の差動入力端子に入力される信号がほぼ等しい場合、差動アンプ１３０は、ノッキングが起こっていないときのバイアスによって定まる出力信号とほぼ等しい信号を出力する。また、第１チャージアンプ１１０から受けた電圧が第２チャージアンプ１２０から受けた電圧よりも高い電圧である場合、差動アンプ１３０は、ノッキングが起こっていない時に出力する電圧よりも高い電圧の信号を出力する。また、第１チャージアンプ１１０から受けた電圧が第２チャージアンプ１２０から受けた電圧よりも低い電圧である場合、差動アンプ１３０は、ノッキングが起こっていない時に出力する電圧よりも低い電圧の電圧信号を出力する。
【００３２】
ゲインアンプ１４０は、差動アンプ１３０から電圧信号を受ける。ゲインアンプ１４０は、受けた電圧信号を増幅する（ステップＳ８）。ゲインアンプ１４０は、増幅後の電圧信号をバンドパスフィルタ１５０に出力する。
【００３３】
バンドパスフィルタ１５０は、ゲインアンプ１４０から電圧信号を受ける。バンドパスフィルタ１５０は、受けた電圧信号のうち通過させる所定の周波数成分のみの電圧信号を通過させ（ステップＳ９）、その周波数成分のみの電圧信号を制御回路１０２２へ出力する（ステップＳ１０）。
なお、差動アンプ１３０の出力がノッキングが起こっていないときのバイアスによって定まる出力信号とほぼ等しい信号である場合、ゲインアンプ１４０及びバンドパスフィルタ１５０を介して出力する増幅回路１０２１ａ１の出力信号は、ノッキングが起こっていないときのバイアスによって定まる増幅回路１０２１ａ１の出力信号とほぼ等しい信号となる。すなわち、シリンダー１０１１ａ１においてノッキングが起こっていない場合、増幅回路１０２１ａ１の出力信号は、ノッキングが起こっていないときのバイアスによって定まる増幅回路１０２１ａ１の出力信号とほぼ等しい信号になる。
【００３４】
制御回路１０２２は、増幅回路１０２１ａ１から所定の周波数成分の電圧信号を受ける（ステップＳ１１）。制御回路１０２２は、受けた電圧信号の振幅としきい値とを比較する（ステップＳ１２）。このしきい値は、ノッキングが起こったとき、すなわち、シリンダー１０１１が振動したときにノックセンサ１０１２が出力する電気信号の振幅によって決定される振幅値であり、ノッキングが起こったか否かを判定するための振幅値である。制御回路１０２２は、増幅回路１０２１から受けた信号の振幅がしきい値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００３５】
制御回路１０２２は、増幅回路１０２１から受けた信号の振幅がしきい値以下であると判定した場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、内燃機関本体１０１でノッキングが起こっていないと判定し、ステップＳ１１の処理に戻る。
また、制御回路１０２２は、増幅回路１０２１から受けた信号の振幅がしきい値を超えたと判定した場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、その信号に対応するシリンダー１０１１でノッキングが起こったと判定する。制御回路１０２２は、シリンダー１０１１でノッキングが起こったと判定した場合、ガスの着火タイミングを制御し、または、内燃機関本体１０１に供給されるガス燃料量などを制御することによって、ノッキングの発生を防止する制御を行う（ステップＳ１４）。そして、制御回路１０２２は、ステップＳ１１の処理に戻る。
【００３６】
以上、本発明の一実施形態による発電システム１について説明した。
本発明の一実施形態による発電システム１において、内燃機関１０は、複数のシリンダー１０１１（気筒）を具備する内燃機関本体１０１、内燃機関本体１０１の動作を制御する制御基板１０２、複数のシリンダー１０１１のそれぞれに設けられたノックセンサ１０１２、ノックセンサ１０１２の各々と制御基板１０２とを接続する長さの異なる複数のケーブル１０３、を備える。制御基板１０２は、複数のケーブル１０３ごとに、ケーブル１０３を介してノックセンサ１０１２の第１出力端子に接続される第１チャージアンプ１１０、ケーブル１０３を介してノックセンサ１０１２の第２出力端子に接続される第２チャージアンプ１２０、第１チャージアンプ１１０の出力及び第２チャージアンプ１２０の出力を入力とする差動アンプ１３０、を備える。
ところで、ノックセンサの出力信号は、ノイズや配線などの測定環境からの影響を受けやすい。そのため、本発明の一実施形態による発電システム１の比較対象となる、例えば、ノックセンサ１０１２の出力がケーブル１００の静電容量の影響を受ける発電システムの場合、図４に示すように各シリンダー１０１１に設けられたノックセンサ１０１２からそのノックセンサ１０１２の出力信号を増幅する増幅回路までの配線であるケーブル１００の長さをほぼ等しくする必要がある。
一方、本発明の一実施形態による発電システム１における第１チャージアンプ１１０及び第２チャージアンプ１２０は、ケーブル１０３を介して電荷が移動した後に、ノックセンサ１０１２ａ１の出力する電気信号の電荷量を電圧に変換する。そのため、ノックセンサ１０１２ａ１と増幅回路１０２１ａ１とを接続するケーブル１０３ａ１の長さに関わらず、第１チャージアンプ１１０及び第２チャージアンプ１２０は、ノックセンサ１０１２ａ１の出力する電気信号の電荷量に応じた電圧を出力することができる。また、差動アンプ１３０は、第１チャージアンプ１１０から受けた電圧と第２チャージアンプ１２０から受けた電圧とに含まれるコモンモード電圧（同相成分の電圧）を打ち消す。したがって、内燃機関１０は、内燃機関１０におけるノッキングを検出する場合、測定環境からの影響の大きいケーブル１０３（配線）や同相成分のノイズを低減することができる。また、内燃機関１０は、各ノックセンサ１０１２がほぼ等しい振動を検出した場合に、ほぼ等しい出力信号として検出することができる（すなわち、各ノックセンサ１０１２間の検出ばらつきを小さくすることができる。なお、比較対象の発電システムではケーブル１００の長さを最長のケーブルである６メートルに統一する必要があったのに対して、図１に示す本発明の一実施形態による発電システム１では、長さに３〜６メートルのばらつきのあるケーブル１０３ａ１〜１０３ａｎを使用してもノックセンサ１０１２の出力を検出することができることを実験により確認済みである。
よって、本発明の一実施形態による内燃機関１０は、ケーブル１０３の長さにばらつきがある場合、または、ケーブル１０３の長さがほぼ等しい場合の両方において、ノックセンサ１０１２の検出対象である振動、すなわちノックセンサ１０１２の出力信号を正しく検出することができる。
なお、発電システム１においてケーブル１０３の長さを必要な長さに制限した場合、最長のケーブル１０３に長さを統一する必要がないため、短いケーブル１０３（すなわち、材料が少ない分安価になる可能性のあるケーブル）を使用することができる。また、最長のケーブル１００に長さを統一した比較対象の発電システムでは必要であった、引き回したケーブル１００の部分を置く空間が発電システム１では不要になり、発電システム１ではシステムを小さくすることができる。また、発電システム１ではケーブル１０３の長さを気にせずにシステムを設計できるため、設計の自由度が高くなり、短納期などの利点から発電システム１の販売の機会を増やすことができる。
【００３７】
また、本発明の一実施形態による内燃機関１０は、バンドパスフィルタ１５０を備える。このバンドパスフィルタ１５０の通過させる信号の周波数帯域をノックセンサ１０１２の出力信号の周波数帯域に設定することによって、内燃機関１０は、ノックセンサ１０１２の出力信号にとってノイズとなる、ノックセンサ１０１２の出力信号以外の周波数帯域の信号を除去することができる。
よって、本発明の一実施形態による内燃機関１０は、バンドパスフィルタ１５０を備えない場合に比べて、ノックセンサ１０１２の検出対象である振動、すなわちノックセンサ１０１２の出力信号をより正しく検出することができる。
【００３８】
なお、本発明の各実施形態における記憶部、その他の記憶装置等は、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部、その他の記憶装置等は、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。
【００３９】
なお、本発明の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。例えば、図３に示した処理フローにおいて、ステップＳ２及びＳ３と、ステップＳ４及びＳ５は、説明の都合上このような順番として説明したが、ステップＳ２よりもステップＳ４の処理が早期に行われる可能性がある。
【００４０】
本発明の実施形態について説明したが、上述の制御回路１０２２、その他の制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図５は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ５０は、図５に示すように、ＣＰＵ６０、メインメモリ７０、ストレージ８０、インターフェース９０を備える。
例えば、上述の制御回路１０２２、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ５０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ８０に記憶されている。ＣＰＵ６０は、プログラムをストレージ８０から読み出してメインメモリ７０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ６０は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ７０に確保する。
【００４１】
ストレージ８０の例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ８０は、コンピュータ５０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース９０または通信回線を介してコンピュータ５０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ５０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ５０が当該プログラムをメインメモリ７０に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ８０は、一時的でない有形の記憶媒体である。
【００４２】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００４３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、種々の省略、種々の置き換え、種々の変更を行ってよい。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・発電システム
１０・・・内燃機関
２０・・・発電機
５０・・・コンピュータ
６０・・・ＣＰＵ
７０・・・メインメモリ
８０・・・ストレージ
９０・・・インターフェース
１００、１０３、１０３ａ１、１０３ａ２、１０３ａｎ・・・ケーブル
１０１・・・内燃機関本体
１０２・・・制御基板
１１０・・・第１チャージアンプ
１２０・・・第２チャージアンプ
１３０・・・差動アンプ
１４０・・・ゲインアンプ
１５０・・・バンドパスフィルタ
１１０１、１２０１、１３０１、１４０１・・・オペアンプ
１１０２、１１０３、１２０２、１２０３、１３０２、１３０３、１３０４、１３０５、１４０２、１４０３、１４０４・・・抵抗
１１０４、１２０４・・・キャパシタ
１０１１、１０１１ａ１、１０１１ａ２、１０１１ａｎ・・・シリンダー
１０１２、１０１２ａ１、１０１２ａ２、１０１２ａｎ・・・ノックセンサ
１０２１、１０２１ａ１、１０２１ａ２、１０２１ａｎ・・・増幅回路
１０２２・・・制御回路
【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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