(57)【要約】【課題】位相遅れを低減し、定常状態におけるゆらぎを抑制するフィルタを実現する。【解決手段】適応フィルタを用いて所与の信号を平滑化する装置は、所与の信号の変動状態をウェーブレット変換を用いて判断し、判断された変動状態に応じて、適応フィルタの内部パラメータを設定する。所与の信号は、変動状態に応じて内部パラメータが設定された適応フィルタによってフィルタリングされる。適応フィルタの内部パラメータは、たとえば該適応フィルタのゲインを決定するパラメータである。所与の信号を移動平均する移動平均フィルタをさらに備えることができる。適応フィルタは、移動平均された信号に対してフィルタリングを実行する。所与の信号は、エアフローメータ出力であることができ、適応フィルタリングからの出力が、燃料噴射量を決定するのに用いられる。【選択図】図４
2004150279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適応フィルタを用いて所与の信号を平滑化する装置であって、
前記所与の信号の変動状態を、ウェーブレット変換を用いて判断する手段と、
前記判断された変動状態に応じて、前記適応フィルタの内部パラメータを設定する手段と、を備え、
前記所与の信号を、変動状態に応じて内部パラメータが設定された前記適応フィルタによってフィルタリングする、信号平滑化装置。
【請求項２】
内燃機関の燃料噴射量を決定するためのセンサ出力信号をフィルタリングする適応フィルタと、
前記適応フィルタによってフィルタリングされたセンサ出力信号に基づいて、前記燃料噴射量を決定する手段と、
を備える、内燃機関の信号平滑化装置。
【請求項３】
前記センサ出力信号の変動状態を、ウェーブレット変換を用いて判断する手段と、
前記判断された変動状態に応じて、前記適応フィルタの内部パラメータを設定する手段と、をさらに備え、
前記センサ出力信号を、変動状態に応じて内部パラメータが設定された前記適応フィルタによってフィルタリングする、請求項２に記載の内燃機関の信号平滑化装置。
【請求項４】
前記適応フィルタの内部パラメータは、該適応フィルタのゲインを決定するパラメータである、請求項２または請求項３に記載の内燃機関の信号平滑化装置。
【請求項５】
前記センサ出力信号を移動平均する移動平均フィルタをさらに備え、
前記適応フィルタは、前記移動平均フィルタによってフィルタリングされた信号に対してフィルタリングを実行する、請求項２から請求項４のいずれかに記載の内燃機関の信号平滑化装置。
【請求項６】
レーダによって計測された先行車への距離を示す距離信号をフィルタリングする適応フィルタと、
前記適応フィルタによってフィルタリングされた距離信号に基づいて、前記先行車への距離を決定する手段と、
を備える、車両追従制御のための信号平滑化装置。
【請求項７】
前記距離信号の変動状態を、ウェーブレット変換を用いて判断する手段と、
前記判断された変動状態に応じて、前記適応フィルタの内部パラメータを設定する手段と、をさらに備え、
前記距離信号を、変動状態に応じて内部パラメータが設定された前記適応フィルタによってフィルタリングする、請求項６に記載の車両追従制御のための信号平滑化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、所与の信号を平滑化する装置に関し、より具体的には、車両に設けられたセンサによって検出された信号を平滑化する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スロットル弁の上流にエアフローメータ（ＡＦＭ）を設け、エンジンへ流入する吸入空気量を計測することが行われている。エアフローメータの出力に、エンジンの吸気工程（ＴＤＣ）を周期とする脈動が含まれることが知られている。
【０００３】
エアフローメータの出力を平滑化するため、脈動周波数で減衰特性を示す移動平均フィルタを用いて該脈動の影響を低減することが提案されている。この移動平均フィルタによってフィルタリングされた値に基づいて、燃料噴射量が決定される。
【０００４】
一方、特許公報第２７５０７９７号には、エンジンのサージを検出するために、ウェーブレット変換を用いる手法が記載されている。検出されたエンジン回転速度のｎ次の周波数成分を、ウェーブレット変換を用いて抽出する。抽出された周波数成分が所定レベルを下回る状態が所定時間以上継続したならば、サージが発生したと判定される。サージが判定されたならば、エンジンの燃焼圧の変動平均を演算して、エンジン出力トルクの変動率を求める。このトルク変動率に応じて、燃料噴射量を決定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
エアフローメータの出力は、過渡状態から定常状態へと多岐にわたる。吸入空気量が本来一定である定常状態において、脈動周期の微妙な位相ずれや脈動の振幅変動の影響により、移動平均された値に“ゆらぎ”が残留することがある。このゆらぎは、燃料噴射量に変動を生じさせ、結果として混合気の空燃比に変動を生じさせるおそれがある。
【０００６】
また、このゆらぎを抑制するために、脈動周波数およびゆらぎ周波数より高い周波数成分を阻止するチェビシェフフィルタ等を用いることが考えられるが、この手法は、過渡状態において、エアフローメータ出力に対する、フィルタリングされた値の位相遅れを増やすおそれがある。
【０００７】
したがって、エアフローメータ出力の定常状態におけるゆらぎを低減し、かつ過渡状態において位相遅れを生じさせないフィルタが必要とされている。
【０００８】
一方、前述したように、ウェーブレット変換を用いることで、センサ出力の変動を検出することが提案されている。本発明は、このようなウェーブレット変換の特性を利用して、エアフローメータ出力に適用するフィルタをより適切に構成することをも目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の一つの側面によると、適応フィルタを用いて所与の信号を平滑化する装置は、該所与の信号の変動状態を、ウェーブレット変換を用いて判断する。判断された変動状態に応じて、適応フィルタの内部パラメータが設定される。該所与の信号は、変動状態に応じて内部パラメータが設定された適応フィルタによってフィルタリングされる。一実施例において、適応フィルタの内部パラメータは、該適応フィルタのゲインを決定するパラメータである。
【００１０】
この発明によると、信号の変動状態に応じて、適応フィルタのフィルタリング特性を変更することができる。信号の変動が大きい場合には、位相遅れの少ないフィルタリング値（フィルタリングされた値を、「フィルタリング値」と呼ぶ）が出力され、信号の変動が小さい場合には、ノイズの除去されたフィルタリング値が出力される。こうして、フィルタリング値を用いた制御系の速応性が高まる。また、定常状態における制御系の安定性を高めることができる。
【００１１】
この発明の他の側面によると、内燃機関の燃料噴射量を決定するためのセンサ出力信号が、適応フィルタによってフィルタリングされる。燃料噴射量は、該適応フィルタによってフィルタリングされたセンサ出力信号に基づいて決定される。適応フィルタを用いることにより、位相遅れを最小限にしつつ、センサ出力信号の平滑化が行われるので、特に過渡状態における空燃比制御の精度が向上する。
【００１２】
この発明の一実施形態によると、内燃機関の信号平滑化装置は、燃料噴射量を決定するためのセンサ出力信号の変動状態を、ウェーブレット変換を用いて判断する。判断された変動状態に応じて、適応フィルタの内部パラメータが設定される。センサ出力信号は、該変動状態に応じて内部パラメータが設定された適応フィルタによってフィルタリングされる。この発明によると、センサ出力信号の変動が大きい場合には、位相遅れの少ないフィルタリング値が出力され、センサ出力信号の変動が小さい場合には、ノイズの除去されたフィルタリング値が出力される。過渡状態および定常状態の両方において、空燃比制御の精度を高めることができる。
【００１３】
この発明の他の実施形態によると、内燃機関の信号平滑化装置は、センサ出力信号を移動平均する移動平均フィルタをさらに備える。適応フィルタは、該移動平均フィルタによってフィルタリングされた信号に対してフィルタリングを実行する。この発明によると、移動平均フィルタにより、脈動周波数によるノイズを低減することができる。適応フィルタは、脈動周波数以外の周波数のノイズやゆらぎの除去のみを行えばよい。したがって、過渡状態および定常状態の両方において、適応フィルタのゲインをより高めることができる。これにより、信号出力が緩やかに変動する場合における、適応フィルタリング値の信号出力に対する位相遅れの発生を防止することができる。
【００１４】
この発明の他の側面によると、車両追従制御のための信号平滑化装置は、レーダによって計測された先行車への距離を示す距離信号をフィルタリングする適応フィルタを備える。該適応フィルタによってフィルタリングされた距離信号に基づいて、先行車への距離が決定される。この発明によると、位相遅れを最小限にしつつ、レーダ出力の平滑化が行われるので、先行車への距離を算出する精度を向上させることができる。
【００１５】
この発明の一実施形態においては、車両追従制御のための信号平滑化装置は、計測された距離の変動状態を、ウェーブレット変換を用いて判断する。適応フィルタの内部パラメータは、距離信号の変動状態に応じて設定される。該適応フィルタによってフィルタリングされた距離信号に基づいて、先行車への距離が決定される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
内燃機関および制御装置の構成  
次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の実施形態による内燃機関（以下、「エンジン」という）およびその制御装置の全体的なシステム構成図である。
【００１７】
電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」）という）１は、車両の各部から送られてくるデータを受け入れる入力インターフェース１ａ、車両の各部の制御を行うための演算を実行するＣＰＵ１ｂ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有するメモリ１ｃ、および車両の各部に制御信号を送る出力インターフェース１ｄを備えている。メモリ１ｃのＲＯＭには、車両の各部の制御を行うためのプログラムおよび各種のデータが格納されている。ＲＯＭは、ＥＥＰＲＯＭのような書き換え可能なＲＯＭでもよい。ＲＡＭには、ＣＰＵ１ｂによる演算のための作業領域が設けられる。車両の各部から送られてくるデータおよび車両の各部に送り出す制御信号は、ＲＡＭに一時的に記憶される。
【００１８】
エンジン２は、たとえば４気筒を備えるエンジンである。エンジン２には、燃焼室７を吸気管３に連通するための吸気弁５および燃焼室７を排気管４に連通するための排気弁６が各気筒ごとに設けられている。
【００１９】
吸気管３の上流側にはスロットル弁８が設けられている。スロットル弁８に連結されたスロットル弁開度センサ（θＴＨ）９は、スロットル弁８の開度に応じた電気信号を、ＥＣＵ１に供給する。
【００２０】
スロットル弁８の上流には、エアフローメータ（ＡＦＭ）１０が設けられている。エアフローメータ１０は、スロットル弁８を通過する空気量Ｇｔｈを検出し、それをＥＣＵ５に送る。エアフローメータ１０は、ベーン式エアフローメータ、カルマン渦式エアフローメータ、および熱線式エアフローメータ等であることができる。
【００２１】
吸気管圧力（Ｐｂ）センサ１１は、吸気管３のスロットル弁８の下流側に設けられている。Ｐｂセンサ１１によって検出された吸気管圧力Ｐｂは、ＥＣＵ１に送られる。
【００２２】
燃料噴射弁１２は、エンジン２とチャンバ１４の間であって、吸気弁５の少し上流側に各気筒毎に設けられている。燃料噴射弁１２は、燃料タンク（図示せず）から燃料の供給を受け、ＥＣＵ１からの制御信号に従って燃料を噴出する。
【００２３】
回転数（Ｎｅ）センサ１３は、エンジン２のカム軸またはクランク軸（共に図示せず）周辺に取り付けられる。Ｎｅセンサ１３は、たとえばピストンのＴＤＣ位置に関連したクランク角度で出力されるＴＤＣ信号パルスの周期よりも短いクランク角度（たとえば、３０度）の周期で、ＣＲＫ信号パルスを出力する。ＣＲＫ信号パルスは、ＥＣＵ１によってカウントされ、エンジン回転数Ｎｅが検出される。
【００２４】
ＥＣＵ１に向けて送られた信号は入力インターフェース１ａに渡され、アナログ−デジタル変換される。ＣＰＵ１ｂは、変換されたデジタル信号を、メモリ１ｃに格納されているプログラムに従って処理し、制御信号を生成する。出力インターフェース１ｄは、これらの制御信号を、燃料噴射弁１２、およびその他のアクチュエータに送る。
【００２５】
吸気管３に吸入された空気は、スロットル弁８を経由してチャンバ１４に充填される。吸気弁５が開くと、チャンバ１４に充填された空気がエンジン２の燃焼室７に供給される。ＥＣＵ１からの制御により、燃料噴射弁１２から燃料が燃焼室７に供給される。混合気は、燃焼室７内で点火装置（図示せず）によって点火される。
【００２６】
従来手法による問題点  
本発明の理解を促すため、従来手法に従う、エアフローメータ１０によって検出された信号から吸入空気量を算出する手法を説明する。
【００２７】
図２は、エアフローメータ１０によって検出された吸入空気量Ｇｔｈの遷移の一例を示す。検出された吸入空気量Ｇｔｈは、エンジンの間欠的な吸気動作によって生じる吸気管内脈動の影響を受けている。すなわち、脈動周期Ｔは、ＴＤＣ周期に対応する。
【００２８】
従来手法では、移動平均フィルタを用いて、脈動の影響を低減するよう吸入空気量を算出していた。具体的には、クランク（ＣＲＫ）周期で、エアフロメータ１０の出力Ｇｔｈをサンプリングする。たとえば、１吸入行程（１ＴＤＣ）のクランク回転角度が１８０°であり、クランク角（ＣＲＫ）信号が、クランク回転角度３０°ごとに出力されるとする。ＣＲＫ信号に従ってエアフローメータ出力Ｇｔｈがサンプリングされると、１ＴＤＣ中に、Ｇｔｈ（ｎ−５）〜Ｇｔｈ（ｎ）の６個の出力がサンプリングされる。移動平均フィルタは、以下の式（１）に従い、移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅを求める。燃料噴射量は、移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅに基づいて決定される。
【００２９】
【数１】
2004150279.tif 000003
【００３０】
図３は、この従来手法に従う、エアフローメータ出力Ｇｔｈと移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅの遷移を示す。参照番号２１によって示されるように、吸入空気量が本来一定となっている状態（すなわち定常状態）において、移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅに“ゆらぎ”が残留している。これは、脈動周期の微妙な位相ずれや脈動振幅の変動の影響に起因するものである。このゆらぎにより燃料噴射量が変動し、よって混合気の空燃比に変動を生じさせるおそれがある。
【００３１】
これを解決するため、脈動周波数以上の周波数（正確には、脈動周波数よりも少し低い周波数に対して高周波側にある周波数成分）を阻止する特性を持つチェビシェフフィルタ等を用いて、該阻止する周波数領域を大きくとることにより、このゆらぎを抑制することが考えられる。しかしながら、この手法では、空気量Ｇｔｈに対してフィルタリングした値の位相遅れが増大し、過渡時における空燃比制御が低下するので好ましくない。
【００３２】
また、カルマンフィルタによって空気量Ｇｔｈをフィルタリングする手法もある。しかしながら、空気量Ｇｔｈの挙動は、過渡状態から定常状態へと多岐にわたっているので、その挙動を単一のモデルで記述することは困難である。複数のモデルを用いると、そのモデルを切り替える際に、カルマンフィルタによる出力を連続的に保つことが困難となる。
【００３３】
以下に、定常時におけるゆらぎを効率よく低減し、かつ過渡時における位相遅れの少ないフィルタを実現する本発明の一実施形態を説明する。
【００３４】
本発明の一実施形態に従う吸入空気量を平滑化する装置
図４は、本発明の一実施形態に従う、吸入空気量を平滑化する装置のブロック図である。エアフローメータ出力Ｇｔｈは、周期ｎで検出される。移動平均フィルタ３１は、１ＴＤＣ周期中にサンプリングされた６個のエアフローメータ出力Ｇｔｈを平均し、移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅを求める。
【００３５】
ダウンサンプリング部３２は、移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅを、周期ｋでダウンサンプリングする。ここで、周期ｋは、周期ｎの６倍であり、よって周期ｋはＴＤＣ周期に対応する。このダウンサンプリングにより、周期ｋで移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅが求められ、これは、適応フィルタ３３に渡される。
【００３６】
適応フィルタ３３は、式（２）に従い、適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐを求める。ここで、ｉｄｅは、今回のサイクルで算出された移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅ（ｋ）と前回のサイクルで算出された適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐ（ｋ−１）との間の誤差を示す。誤差ｉｄｅを最小にするよう、ゲインＫΓが決定される。適応フィルタにより、位相遅れを最小にしつつ、エアフローメータ出力Ｇｔｈを平滑化することができる。特に、エアフローメータ出力Ｇｔｈの変動が大きい過渡状態において、空燃比制御の精度を高めることができる。燃料噴射量は、適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐを用いて決定される。
【００３７】
【数２】
2004150279.tif 000004
【００３８】
この実施形態によると、ゲインＫΓを求めるのに使用される適応ゲインΓｗｖは、エアフローメータ出力Ｇｔｈの変動状態に応じて設定される。適応ゲインΓｗｖを求める手法を以下に説明する。
【００３９】
ウェーブレット変換フィルタ３４は、エアフローメータ出力Ｇｔｈに対してウェーブレット変換を実施する。ウェーブレット変換により、エアフローメータ出力Ｇｔｈにおける脈動およびゆらぎ等の成分が除去され、出力Ｇｔｈの低周波成分の挙動が強調されたウェーブレット変換値Ｇｔｈ＿ｗｖが求められる。ウェーブレット変換フィルタ３４の動作の詳細は後述される。
【００４０】
差分器３５は、ウェーブレット変換値の今回のサイクルにおける値Ｇｔｈ＿ｗｖ（ｍ）と前回のサイクルにおける値Ｇｔｈ＿ｗｖ（ｍ−１）との差分ΔＧｔｈ＿ｗｖ（ｍ）の絶対値を求める。差分器３５により、低周波におけるエアフローメータ出力Ｇｔｈの変動を、脈動やゆらぎ等の影響を最小限にしつつ、高いＳ／Ｎ比で求めることができる。
【００４１】
可変ゲインテーブル３７には、差分｜ΔＧｔｈ＿ｗｖ｜と、適応フィルタ３３の適応ゲインΓｗｖとの対応関係が、予めメモリ（たとえば、図１のメモリ１ｃ）に格納されている。適応ゲインΓｗｖは、エアフローメータ出力Ｇｔｈが過渡状態にある時は、適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐの移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅに対する位相遅れを少なくするように大きく設定され、出力Ｇｔｈが定常状態にある時は、脈動やゆらぎ等の影響を除去するように小さく設定される。
【００４２】
パラメータ抽出部３６は、差分器３５によって算出された差分｜ΔＧｔｈ＿ｗｖ｜に基づいて可変ゲインテーブル３７を参照し、該差分｜ΔＧｔｈ＿ｗｖ｜に対応する適応ゲインΓｗｖを求める。求められた適応ゲインΓｗｖは、適応フィルタ３３に渡される。
【００４３】
このように、ウェーブレット変換値に基づいて適応ゲインΓｗｖを決定することにより、エアフローメータ出力Ｇｔｈの変動状態に応じたゲインを持つよう適応フィルタ３３を構成することができる。
【００４４】
図５は、ウエーブレット変換フィルタ３４の詳細を示す図である。ウェーブレット変換フィルタ３４は、４個のハーフバンドローパスフィルタ４１〜４４と、４個のダウンサンプリング部４５〜４８を備える。各ハーフバンドローパスフィルタは、式（３）に示されるように、今回のサイクルにおける入力データｕ（η）と前回のサイクルにおける入力データｕ（η−１）に対してフィルタリングを実行する。
【００４５】
【数３】
2004150279.tif 000005
【００４６】
ダウンサンプリング部４５〜４８は、入力データを、「入力データのサンプリングレート×（１／２）」のサンプリングレートで、ダウンサンプリングする。
【００４７】
具体的には、ハーフバンドローパスフィルタ４１は、エアフローメータ出力の今回値Ｇｔｈ（ｎ）と前回値Ｇｔｈ（ｎ−１）に対して上記式（３）を実行し、Ｇｌ（ｎ）を出力する。Ｇｌ（ｎ）は、ダウンサンプリング４５によって周期ｍ１でサンプリングされる。周期ｍ１は、周期ｎの２倍である。周期ｍ１でサンプリングされた値は、Ｇｔｈ＿ｗｖ１（ｍ１）と表される。ハーフバンドローパスフィルタ４２は、ダウンサンプリング４５から出力される今回値Ｇｔｈ＿  ｗｖ１（ｍ１）と前回値Ｇｔｈ＿  ｗｖ１（ｍ１−１）に対して上記（３）に従い、Ｇｌ（ｍ１）を出力する。Ｇｌ（ｍ１）は、ダウンサンプリング４６によって周期ｍ２でサンプリングされる。周期ｍ２は、周期ｍ１の２倍である。周期ｍ２でサンプリングされた値は、Ｇｔｈ＿ｗｖ２（ｍ２）と表される。こうして、ダウンサンプリング４８からは、周期ｍ４でＧｔｈ＿ｗｖ４（ｍ４）が出力され、これが、ウェーブレット変換フィルタ３４の出力Ｇｔｈ＿ｗｖ（ｍ）である。周期ｍ２は、周期ｎの８倍である。
【００４８】
図６に、ハーフバンドローパスフィルタの特性の一例を示す。ハーフバンドローパスフィルタは、「ダウンサンプリング後のサンプリング周波数／２」以上の周波数成分を阻止する。低周波成分のゲインが１より大きいので、ハーフバンドローパスフィルタが適用された信号の低周波成分のゲインは増幅される。
【００４９】
ハーフバンドローパスフィルタリングとダウンサンプリングを繰り返すことにより、高周波成分（脈動やゆらぎの周波数）が阻止され、エアフローメータ出力Ｇｔｈの低周波成分における挙動が強調される。
【００５０】
図７は、ウェーブレット変換フィルタ３４を用いることの効果を示す。図７の（ａ）は、図３と同じであり、エアフローメータ出力Ｇｔｈと、移動平均フィルタ３１によって求められた移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅの遷移を示す。
【００５１】
図７の（ｂ）は、ウェーブレット変換フィルタ３４からの出力Ｇｔｈ＿ｗｖの遷移を示す。ハーフバンドローパスフィルタのゲインにより、ウェーブレット変換値Ｇｔｈ＿ｗｖが、エアフローメータ出力Ｇｔｈおよび移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅの約３倍に増大していることがわかる。また、ウェーブレット変換値Ｇｔｈ＿ｗｖは、その高周波成分がかなり低減されているが、ダウンサンプリングの繰り返しによってその更新周期が遅くなり、階段状の出力として現れていることがわかる。このように、ウェーブレット変換フィルタを用いると、信号の時間分解能が低下する。
【００５２】
図７の（ｃ）は、差分器３５により算出された、ウェーブレット変換値の差分ΔＧｔｈ＿ｗｖと、移動平均値の差分ΔＧｔｈ＿ａｖｅを表す。領域５１に示されるように、エアフローメータ出力Ｇｔｈが過渡状態にあるとき、ウェーブレット変換値の差分ΔＧｔｈ＿ｗｖは、移動平均値の差分ΔＧｔｈ＿ａｖｅの約３倍の値を示している。領域５２に示されるように、エアフローメータ出力Ｇｔｈが定常状態にあるとき、ウェーブレット変換値の差分ΔＧｔｈ＿ｗｖと、移動平均値の差分ΔＧｔｈ＿ａｖｅとは、ほぼ同じ値を示す。このように、ウェーブレット変換値の差分ΔＧｔｈ＿ｗｖは、エアフローメータ出力Ｇｔｈの変動を、約３倍のＳ／Ｎ比で検出する。ウェーブレット変換値の差分ΔＧｔｈ＿ｗｖを用いれば、エアフローメータ出力Ｇｔｈの変動状態、すなわち過渡状態と定常状態を正確に判別することができる。
【００５３】
この実施形態においては、ウェーブレット変換フィルタの段数は４段である。この段数を増やすことにより、上記のＳ／Ｎ比を向上させることができる。しかしながら、段数を増やすと、時間分解能がさらに低下し、変動を検出する速応性が低下する。段数は、移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅの位相遅れに適合するように設定されるのが好ましい。この実施形態では、移動平均フィルタ３１は６タップであり、よって移動平均値Ｇｔｈ＿＿ａｖｅにおける位相遅れは、６ＣＲＫ（すなわち、「クランク周期×６」に相当する時間）である。シミュレーションを用いた評価により、ウェーブレット変換フィルタの時間分解能を１８ＣＲＫ（すなわち、ウェーブレット変換フィルタの段数を４）とすれば、移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅの位相遅れに適合することがわかった。
【００５４】
逆ウェーブレット変換をさらに備えるパケットフィルタによってノイズを除去する手法がある。しかしながら、これを用いると、逆ウェーブレット変換を実施することによる時間分解能の低下やダウンサンプリングによる位相遅れが付加的に生じる。さらに、ウェーブレット変換によりゼロにされた定常値は、逆ウェーブレット変換を実施しても戻らないので、パケットフィルタの出力と元の信号との間に定常偏差が生じるという問題がある。したがって、この実施形態では、適応フィルタ３３の適応ゲインΓｗｖを決定するための手段としてウェーブレット変換を用いており、ウェーブレット変換フィルタ３４からの出力を直接用いて燃料噴射量を求めることは行わない。
【００５５】
図８は、可変ゲインテーブル３７の一例を示す。適応ゲインΓｗｖは、エアフローメータ出力Ｇｔｈが過渡状態にあり、ウェーブレット変換値の差分｜ΔＧｔｈ＿ｗｖ｜が大きい時は、適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐの移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅに対する位相遅れを少なくするように大きく設定される。また、適応ゲインΓｗｖは、エアフローメータ出力Ｇｔｈが定常状態にあり、差分｜ΔＧｔｈ＿ｗｖ｜が小さい時は、脈動やゆらぎ等の影響を除去するように小さく設定される。
【００５６】
図９は、パラメータ抽出部３６によって、ウェーブレット変換値の差分｜ΔＧｔｈ＿ｗｖ｜に応じて、可変ゲインテーブル３７から抽出される適応ゲインΓｗｖの一例を示す。差分｜ΔＧｔｈ＿ｗｖ｜の変動が大きいとき、抽出される適応ゲインΓｗｖもそれに応じて大きくなる。また、差分｜ΔＧｔｈ＿ｗｖ｜が定常であるとき、抽出される適応ゲインΓｗｖはほぼ一定である。このように、適応フィルタ３３の適応ゲインΓｗｖは、該差分｜ΔＧｔｈ＿ｗｖ｜の変動に応じて更新される。
【００５７】
図１０は、差分｜ΔＧｔｈ＿ｗｖ｜に応じて適応ゲインΓｗｖが設定された適応フィルタ３３によるフィルタリングの効果を示す。図１０の（ａ）は、エアフローメータ出力Ｇｔｈ、移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅ、および適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐの遷移を示す。図１０の（ｃ）は、可変ゲインテーブル３７から抽出される適応ゲインΓｗｖの遷移を示す。エアフローメータ出力Ｇｔｈが過渡状態にあるとき、適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐの遷移は、移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅの遷移にほぼ重なりあっている。適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐの移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅに対する位相遅れがほとんど生じていない。
【００５８】
図１０の（ｂ）を参照すると、エアフローメータ出力Ｇｔｈが定常状態にあるときの移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅと適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐの遷移が拡大されて示されている。移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅの出力は階段状となっており、“ゆらぎ”が現れている。それに対し、適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐはなめらかに推移しており、良好に平滑化されている。このように、本発明に従う適応フィルタリングにより、定常状態にあるエアフローメータ出力に生じるゆらぎや脈動の影響をかなり低減することができる。
【００５９】
図１１は、適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐを求める処理のフローチャートを示す。このルーチンは、ＴＤＣ周期で実行される。
【００６０】
ステップＳ１０１において、エアフローメータ（ＡＦＭ）が活性化されているかどうかを判断する。エアフローメータが活性化されていなければ、適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐに初期値を設定する（Ｓ１０２）。
【００６１】
移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅおよびウェーブレット変換値Ｇｔｈ＿ｗｖの演算において、過去のエアフローメータ出力を使用する。したがって、ステップＳ１０３において、使用すべき過去のエアフローメータ出力Ｇｔｈがリングバッファに格納されているかどうかを判断する。使用すべき過去のエアフローメータ出力Ｇｔｈがまだ格納されていなければ、適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐに、現在のエアフローメータ出力Ｇｔｈをセットする（Ｓ１０４）。
【００６２】
ステップＳ１０５において、前述の式（１）に示されるように、移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅを算出する。このルーチンはＴＤＣ周期で実施されるので、このステップにおいて移動平均値Ｇｔｈ＿ａｖｅ（ｋ）（図４を参照）が算出される。
【００６３】
ステップＳ１０６において、図５を参照して説明したように、ウェーブレット変換値Ｇｔｈ＿ｗｖを算出する。ステップＳ１０７において、ウェーブレット変換値の差分｜ΔＧｔｈ＿ｗｖ｜を求める。
【００６４】
ステップＳ１０８において、可変ゲインテーブル３７を参照し、差分｜ΔＧｔｈ＿ｗｖ｜に対応する適応ゲインΓｗｖを抽出する。ステップＳ１０９において、ステップＳ１０８で抽出された適応ゲインΓｗｖを用い、前述の式（２）に従って適応フィルタリング値Ｇｔｈ＿ａｄｐを算出する。
【００６５】
本発明の他の実施形態に従う計測距離を平滑化する装置
図１２は、本発明の適応フィルタを用いた、他の実施形態を示す。ミリ波レーダのような装置を自車両に搭載し、先行車に対する距離を計測することが行われている。上記に説明した適応フィルタは、レーダによって計測された距離Ｌｖに適用されることができる。
【００６６】
図１３は、図１２に示される実施形態における、計測距離Ｌｖを平滑化する装置のブロック図である。レーダ等によって計測された距離Ｌｖは、周期ｎで検出される。距離Ｌｖは、移動平均フィルタ１３１によってフィルタリングされる。移動平均値Ｌｖ＿ａｖｅ（ｎ）は、ダウンサンプリング部１３２によって、周期ｋでダウンサンプリングされる。周期ｋは、周期ｎの６倍である。移動平均値Ｌｖ＿ａｖｅ（ｋ）は、適応フィルタ１３３に渡される。
【００６７】
一方、ウェーブレット変換フィルタ１３４は、前述したようにハーフバンドローパスフィルタとダウンサンプリングによって、計測距離Ｌｖから、ウェーブレット変換値Ｌｖ＿ｗｖ（ｍ）を算出する。差分器１３５により、ウェーブレット変換値の差分｜ΔＬｖ＿ｗｖ｜が取得される。パラメータ抽出部１３６は、可変ゲインテーブル１３７を参照し、算出された差分｜ΔＬｖ＿ｗｖ｜に対応する適応ゲインΓｗｖを抽出する。適応フィルタ１３３は、抽出された適応ゲインΓｗｖを用いて、ダウンサンプリング部１３２から受け取った移動平均値Ｌｖ＿ａｖｅ（ｋ）をフィルタリングし、適応フィルタリング値Ｌｖ＿ａｄｐ（ｋ）を求める。本発明に従う適応フィルタリングによって、位相遅れを低減しつつ、計測距離Ｌｖに含まれるノイズおよびゆらぎ等を除去することができる。
【００６８】
本発明に従う適応フィルタリングは、所与の信号に対して適用可能である。また、図４に示される各ブロックは、典型的にはソフトウェアで実現されるが、ハードウェア、およびソフトウェアとハードウェアの組合せで実現してもよい。
【００６９】
本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に従う、内燃機関および制御装置を概略的に示す図。
【図２】この発明の一実施例に従う、移動平均値を算出する方法の概略を示す図。
【図３】従来手法による、ゆらぎが含まれる、定常状態におけるエアフローメータ出力の移動平均値の遷移を示す図。
【図４】この発明の一実施例に従う、エアフローメータ出力を平滑化する装置のブロック図。
【図５】この発明の一実施例に従う、ウェーブレット変換フィルタの構成を示す。
【図６】この発明の一実施例に従う、ハーフバンドローパスフィルタのフィルタ特性を示す図。
【図７】この発明の一実施例に従う、ウェーブレット変換フィルタを用いることの効果を示す図。
【図８】この発明の一実施例に従う、可変ゲインテーブルを示す図。
【図９】この発明の一実施例に従う、ウェーブレット変換値の差分に応じて抽出される適応ゲインの変化を示す図。
【図１０】この発明の一実施例に従う、適応フィルタリングによる効果を示す図。
【図１１】この発明の一実施例に従う、適応フィルタリング値を算出する処理のフローチャート。
【図１２】この発明の他の実施例に従う、計測された距離に対する平滑化処理の適用を示す図。
【図１３】この発明の他の実施例に従う、計測された距離を平滑化する装置のブロック図。
【符号の説明】
１  ＥＣＵ
２  エンジン
３  吸気管
１０  エアフローメータ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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