(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に組み付けられ、前記内燃機関の燃焼圧を検出する燃焼圧検出装置であって、
前記内燃機関の燃焼室内の圧力に対応した検出信号を出力する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段から出力される前記検出信号を検出値として取得する検出値取得手段と、
前記検出値取得手段の取得した前記検出値を記憶する検出値記憶手段と、
前記検出値取得手段の取得する前記検出値にノイズが重畳される特定期間の情報を外部回路より取得する第１取得手段と、
予め、混合気を燃焼させない状況において燃焼室内の圧力変化を測定することにより取得された、前記検出値取得手段の前記検出値にノイズが重畳されていない代表値を記憶する代表値記憶手段と、
前記検出値記憶手段の記憶する前記検出値のうち、前記第１取得手段によって得られた前記特定期間における前記検出値を、前記代表値記憶手段に記憶された前記代表値に置き換えるための増幅率およびオフセット値を求め、前記増幅率および前記オフセット値を用いて前記代表値を補正した補正検出値を算出し、前記特定期間の前記検出値を前記補正検出値に置き換えて補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする燃焼圧検出装置。
【請求項２】
前記内燃機関の前記燃焼室内へ燃料を噴射するため前記内燃機関に組み付けられた燃料噴射装置の駆動が終了する駆動終了点あるいはその直後の点と、前記内燃機関の膨張工程が終了する膨張工程終了点あるいはその直前の点とを外部回路から取得する第２取得手段を備え、
前記補正手段は、前記第２取得手段によって得られた、前記駆動終了点あるいはその直後の点から前記膨張工程終了点あるいはその直前の点においては、前記検出値記憶手段に記憶された前記検出値に対し補正を行わないことを特徴とする請求項１に記載の燃焼圧検出装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記特定期間の前記検出値を、前記特定期間の始点あるいはその直後の点における前記検出値と、前記特定期間の終点あるいはその直前の点における前記検出値とを直線で結ぶことによって得られる近似値を前記補正検出値として補正することを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室内の圧力を測定するための燃焼圧センサから得た出力を解析する燃焼圧検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の内燃機関では、燃焼圧センサを用いて内燃室内の燃焼圧の検出を行い、その検出結果に基づいて燃料の噴射量や点火時期等の調整が行われている。しかし、燃焼圧センサは内燃機関の振動や燃料の噴射に伴う振動等も検出してしまうため、この燃焼圧の検出値にはその振動等によるノイズが重畳される。そこで、例えば検出した燃焼圧からノッキングの発生を検知する場合、ノッキングが発生した可能性の高い期間を特定し、その期間の検出波形を解析し、他の期間の検出波形についての解析を行わなければ、ノイズが重畳された期間の検出波形の解析そのものを行わないので、ノイズによる影響を相対的に小さく抑えることができる（例えば、特許文献１参照。）。また一方で、燃焼圧センサによる燃焼圧の検出値に対してメディアン処理等のなまし処理を施し、ノイズ成分の除去を行うことでも、ノイズによる影響を抑えることが可能である（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００５−９０２５０号公報
【特許文献２】特開２００５−１８０２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１のように、必要な期間のみ検出波形の解析を行う方法は、ノッキングの発生の検知を行う場合には有効であるが、例えば、図示平均有効圧力（以下、「Ｐｍｉ」という。）や燃焼質量割合の測定を行う場合など、長期間にわたる燃焼圧の検出値を必要とする場合には有効でない。一方、特許文献２のように、検出値に対しなまし処理を行う場合、検出値に重畳されるノイズ成分の波形によっては効果的に除去することができず、場合によっては検出波形を崩してしまい燃焼圧を正確に測れない虞がある。また、なまし処理の処理方法によっては大量の計算量を必要とするためＣＰＵにかかる負荷が大きく、高価な計算回路を搭載する必要が生じてしまう。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、燃焼圧センサが検出する燃焼圧の検出値に、内燃機関の駆動に伴う振動により生じたノイズ成分が重畳されても、簡易な計算回路を用いて除去することができる燃焼圧検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の燃焼圧検出装置は、内燃機関に組み付けられ、前記内燃機関の燃焼圧を検出する燃焼圧検出装置であって、前記内燃機関の燃焼室内の圧力に対応した検出信号を出力する圧力検出手段と、前記圧力検出手段から出力される前記検出信号を検出値として取得する検出値取得手段と、前記検出値取得手段の取得した前記検出値を記憶する検出値記憶手段と、前記検出値取得手段の取得する前記検出値にノイズが重畳される特定期間の情報を外部回路より取得する第１取得手段と、予め、混合気を燃焼させない状況において燃焼室内の圧力変化を測定することにより取得された、前記検出値取得手段の前記検出値にノイズが重畳されていない代表値を記憶する代表値記憶手段と、前記検出値記憶手段の記憶する前記検出値のうち、前記第１取得手段によって得られた前記特定期間における前記検出値を、前記代表値記憶手段に記憶された前記代表値に置き換えるための増幅率およびオフセット値を求め、前記増幅率および前記オフセット値を用いて前記代表値を補正した補正検出値を算出し、前記特定期間の前記検出値を前記補正検出値に置き換えて補正する補正手段とを備えている。
【０００６】
また、請求項２に係る発明の燃焼圧検出装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記内燃機関の前記燃焼室内へ燃料を噴射するため前記内燃機関に組み付けられた燃料噴射装置の駆動が終了する駆動終了点あるいはその直後の点と、前記内燃機関の膨張工程が終了する膨張工程終了点あるいはその直前の点とを外部回路から取得する第２取得手段を備え、前記補正手段は、前記第２取得手段によって得られた、前記駆動終了点あるいはその直後の点から前記膨張工程終了点あるいはその直前の点においては、前記検出値記憶手段に記憶された前記検出値に対し補正を行わないことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３に係る発明の燃焼圧検出装置は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記補正手段は、前記特定期間の前記検出値を、前記特定期間の始点あるいはその直後の点における前記検出値と、前記特定期間の終点あるいはその直前の点における前記検出値とを直線で結ぶことによって得られる近似値を前記補正検出値として補正することを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明の燃焼圧検出装置では、燃焼室内の圧力（燃焼圧）の検出値にノイズが重畳される特定期間の情報を外部回路から得て、その特定期間における燃焼圧の検出値にのみ補正を行うことで、内燃機関の駆動の１サイクル中の全ての期間における燃焼圧の検出値に対し補正を行う場合と比べ、補正量（補正のための計算量や工程数など）を減らすことができる。このため、ＣＰＵにかかる負荷が小さく、高価な計算回路を搭載する必要がないので製造コストを低減することができる。
【００１０】
また、ノイズが重畳される期間のみ補正されるため、それ以外の期間の検出値は実測値であり、より正確な検出結果を得ることができる。すなわち、Ｐｍｉ算出のようにエンジンの１サイクルにわたって燃焼圧の検出値を得る必要が生じても、補正を行う期間が必要最低限の期間となるため、補正後に得られる検出値から得られるＰｍｉ等の燃焼状態を示す値の精度を高く維持することができる。また、燃焼圧検出手段の検出する燃焼圧の検出値が、絶対的な燃焼圧の検出値はもとより、相対的な燃焼圧の検出値であっても同様に補正を行うことができ、燃焼圧検出手段の燃焼圧の検出方法によらず補正を行うことができる。
ノイズの重畳されていない燃焼圧の検出値である代表値を用い、特定期間の検出値と置き換えるとよい。具体的には、特定期間に相当する期間の代表値を増幅あるいは減退させた補正検出値を得て、検出値と置き換えるとよい。このように、代表値もとにした補正検出値を算出することで、複雑な計算を行わずとも、ノイズの重畳されていない検出値として得られるべき補正検出値を求めることができるので、ＣＰＵにかかる負荷が小さく、高価な計算回路を搭載する必要がないので製造コストを低減することができる。
【００１１】
ところで、内燃機関の吸気工程、排気工程における燃焼室内の圧力変化はバルブが開放状態であり、ピストンによる燃焼室内の容積が変化しても圧力変化はほとんどない。また、内燃機関の圧縮工程のうち、圧縮空気中に噴射される燃料に着火する（噴射装置の駆動が終了する）までの圧力変化は、ピストンによる燃焼室内の容積の変化に応じた空気圧の変化によるものであり、時間またはクランク角に対する変化の割合がほぼ一定となる。一方、圧縮工程のうち噴射装置の駆動が終了してから膨張工程が終了するまでの期間における燃焼室内の圧力変化は燃料と空気の混合気の燃焼に伴う圧力変化によるものであり、燃焼室内の圧力は急激に変動する。その期間における燃焼圧の検出値に対する正確性を確保するには、請求項２に係る発明のように、その期間の検出値に対する補正を行わないようにするとよい。
【００１２】
そして、請求項３に係る発明のように、特定期間の始点と終点とを結ぶ直線によって得られる近似値を補正検出値として特定期間の検出値と置き換えることで補正を行えば、補正検出値を求めるにあたって複雑な計算や処理等を行う必要が無い。従って、ＣＰＵにかかる負荷が小さく、高価な計算回路を搭載する必要がないので製造コストを低減することができる。このような、近似直線を用いた補正は、特に、時間またはクランク角に対する燃焼室内の圧力変化の割合がほぼ一定である期間、すなわち吸気工程、圧縮工程のうちの噴射装置の駆動が終了するまでの期間、排気工程において有効である。
【００１３】
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した燃焼圧検出装置の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１，図２を参照し、一例としての燃焼圧検出装置１００について説明する。図１は、燃焼圧検出装置１００を組み付けた内燃機関の要部の概略的な構成を示す図である。図２は、ＲＡＭ１３０の記憶エリアの概念的な構成を示す。
【００１５】
図１に示す燃焼圧検出装置１００は、内燃機関の一例としての自動車のディーゼル式のエンジン１９０に組み付けられ、燃焼室１９５内の圧力を測定する燃焼圧センサ１６０のから出力を取得し、ＥＣＵ（エンジン制御装置）２００に燃焼圧の解析結果を出力するための装置である。第１の実施の形態では、一例として、Ｐｍｉ（図示平均有効圧力）の解析を行う。
【００１６】
まず、エンジン１９０について説明する。エンジン１９０は、燃焼室１９５内に空気を取り込み（吸気工程）、取り込んだ空気を圧縮して温度を上昇させつつ、その圧縮空気中に燃料を噴射して着火させ（圧縮工程）、着火した燃料の膨張により動力を発生し（膨張工程）、燃焼後の燃焼ガスを燃焼室１９５から排出する（排気工程）、４つの工程を行い、膨張工程において発生する燃焼圧によりピストン１９６を往復移動させることで動力を発生するものである。なお、第１の実施の形態のエンジン１９０として、上記４つの工程をクランク軸の２回転、すなわちピストン１９６の２往復の移動（４ストローク）により行う、いわゆる４ストロークサイクルエンジン（４サイクルエンジン）を例に説明する。
【００１７】
エンジン１９０には、燃焼室１９５内に空気を導入する吸気管１９３と、燃焼により生じた排気ガスを燃焼室１９５から排出するための排気管１９４とが接続されている。吸気管１９３および排気管１９４と燃焼室１９５との接続口には、それぞれの接続口の開閉を行う吸気バルブ１９７および排気バルブ１９８が設けられており、ピストン１９６の移動に連動して開閉が行われる。
【００１８】
燃焼室１９５には燃料を噴射するインジェクタ１８０が設けられ、燃焼室１９５内に露出されている。このインジェクタ駆動回路部２１０が接続されており、駆動電圧が供給される。また、インジェクタ１８０には図示外のコモンレールシステムにより高圧に圧縮された燃料（軽油）が供給されており、インジェクタ１８０の駆動によって燃焼室１９５内に高圧の燃料が噴射される。
【００１９】
また、燃焼室１９５には燃料への着火を補助するためのグロープラグ１７０が組み付けられており、燃焼室１９５内に露出されている。燃料は燃焼室１９５内で空気と混ざり、圧縮によって生じた空気の圧縮熱により着火されるが、グロープラグ１７０は、空気の圧縮時の温度が確実に燃料の着火温度となるように加熱補助を行っており、発熱のための電流を流す通電回路部２２０がグロープラグ１７０に接続されている。上記したインジェクタ駆動回路部２１０と通電回路部２２０とは共にＥＣＵ２００に接続されており、それぞれＥＣＵ２００により、インジェクタ１８０から噴射する燃料の噴射量や噴射タイミングの制御と、グロープラグ１７０の発熱量や発熱時期の制御とが行われている。なお、ＥＣＵ２００が、本発明における「外部回路」に相当する。
【００２０】
さらに、燃焼室１９５には、燃料と空気の混合気の燃焼に伴い変化する燃焼室１９５内の圧力（いわゆる燃焼圧）を検出し、検出信号を出力する燃焼圧センサ１６０が、燃焼室１９５内に露出した状態で組み付けられている。この燃焼圧センサ１６０が、本発明における「圧力検出手段」に相当する。
【００２１】
また、エンジン１９０にはクランク角センサ２３０が取り付けられており、ＥＣＵ２００に接続されている。クランク角センサ２３０はクランク角の単位角度、例えば１°毎に、ＥＣＵ２００へ信号を出力している。なお、図１ではエンジン１９０を１気筒のエンジンとして示しているが、通常は、例えば６気筒など複数の気筒が一体となって構成されている。
【００２２】
次に、燃焼圧検出装置１００について説明する。燃焼圧検出装置１００には、ＣＰＵ１１０、ＲＯＭ１２０、ＲＡＭ１３０、センサ入力インターフェイス１４０および通信インターフェイス１５０が設けられている。ＣＰＵ１１０は、燃焼圧検出装置１００の制御を司る。ＲＯＭ１２０には図示しない各種記憶エリアが設けられており、後述する第１の燃焼圧解析プログラムや、そのプログラムで使用される数式、初期値等が記憶されている。ＲＡＭ１３０には、後述する各種記憶エリア（図２参照）が設けられており、第１の燃焼圧解析プログラムの実行に伴い使用される様々なデータが一時的に記憶される。センサ入力インターフェイス１４０は、燃焼圧センサ１６０から出力される燃焼室１９５内の燃焼圧の検出信号をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ１１０に送信する。通信インターフェイス１５０は、ＥＣＵ２００との間で双方向通信を行うための回路であり、ＥＣＵ２００に対しＣＰＵ１１０からの各種情報を含む信号を送信すると共に、ＥＣＵ２００から受信した各種情報を含む信号をＣＰＵ１１０に伝達する。なお、センサ入力インターフェイス１４０が、本発明における「検出値取得手段」に相当する。
【００２３】
次に、ＲＡＭ１３０の記憶エリアについて説明する。図２に示すように、ＲＡＭ１３０には、検出値記憶エリア１３１、補正検出値記憶エリア１３２、変数記憶エリア１３３、およびワークエリア１３４が設けられている。検出値記憶エリア１３１には、ＥＣＵ２００から得られるエンジン１９０のクランク角と、センサ入力インターフェイス１４０を介してＣＰＵ１１０に入力される燃焼圧センサ１６０の検出値とが関連付けられて記憶される。燃焼圧の検出値はクランク角が１°進角する毎に取得される。補正検出値記憶エリア１３２には、後述する第１の燃焼圧解析プログラムにおいて、燃焼圧の検出値を補正した補正検出値が、補正が行われる期間（特定期間）のクランク角と関連付けられて記憶される。変数記憶エリア１３３には、第１の燃焼圧解析プログラムの実行において使用される変数や計算結果などが記憶される。ワークエリア１３４には、第１の燃焼圧解析プログラム自身や、プログラムの実行中に用いられる計算式がＲＯＭ１２０から読み込まれ、展開される。さらに、ＲＡＭ１３０には、上記各記憶エリアの他にも図示しない各種記憶エリアが設けられている。なお、検出値記憶エリア１３１が、本発明における「検出値記憶手段」に相当する。
【００２４】
このような構成を有する燃焼圧検出装置１００では、燃焼圧センサ１６０により検出される燃焼室１９５内の燃焼圧の解析を行い、Ｐｍｉを算出してその情報をＥＣＵ２００に送信している。Ｐｍｉの算出を行うにあたり、エンジン１９０の駆動の１サイクル、すなわち吸気工程、圧縮工程、膨張工程、排気工程の４工程が行われる間を１回の検出期間とする燃焼圧の検出が行われる。検出された燃焼圧の検出値は、時間の推移に関連付けられて記録される。
【００２５】
ここで、ＥＣＵ２００では、エンジン１９０の駆動を制御するにあたり、インジェクタ１８０の駆動などの制御を行うタイミングを、クランク角を基準とした角度の推移に従って決定している。つまり、エンジン１９０の駆動における時間的な推移は、クランク角に基づく角度の推移として管理されており、クランク角に応じたタイミング制御が行われている。上記した燃焼圧の検出値は、より具体的には、クランク角を基準とする角度の推移と共に記録される。具体的には、クランク角で−３６０°〜３６０°の範囲（１サイクル）の燃焼圧の推移が、クランク角１°毎に記録される。図３に、縦軸を燃焼圧（検出値）、横軸をクランク角とするグラフ化したものを例示する。図３は、エンジン１９０の１サイクルにおける燃焼室１９５内の燃焼圧の変化を示すグラフである。
【００２６】
図３に示すように、燃焼室１９５内の圧力は、吸気工程で燃焼室１９５内に空気が取り込まれ、その空気が圧縮工程で圧縮されるにつれて高められる。さらにインジェクタ１８０から噴射される燃料が空気の圧縮熱により着火し、空気と燃料の混合気が燃え広がることにより一気に高められる。そして膨張工程で、燃焼により生じた圧力（燃焼圧）でピストン１９６が押し下げられ、燃焼室１９５の容積が大きくなることから燃焼室１９５内の圧力は下がり、排気工程で燃焼室１９５外に排気ガスが排出されて低くなる。
【００２７】
ところで、燃焼圧センサ１６０は、燃焼室１９５内での燃料と空気の混合気の燃焼に伴い生ずる燃焼圧を検出するだけでなく、燃焼室１９５の外部から伝達される振動をノイズとして検出してしまう場合がある。例えば、インジェクタ１８０の駆動によって生ずる振動、吸気バルブ１９７や排気バルブ１９８の開閉に伴い生ずる振動、他の気筒における混合気の燃焼に伴い生ずる振動などが、ノイズとして燃焼圧の検出値に重畳される。図３のグラフでは一例として、クランク角で示される区間［Ｘ−Ｙ］において、インジェクタ１８０の駆動によって生ずる振動が、ノイズとして燃焼圧の検出値に重畳されている様子（燃焼圧の値が上下に波打っている。）が示されている。
【００２８】
第１の実施の形態では、燃焼圧にノイズが重畳される虞のある上記のような振動等が生じている期間を特定期間としている。この特定期間はクランク角に基づいて特定されるため、便宜上、「特定区間」と呼ぶこととする。インジェクタ１８０の駆動に係る特定区間を例に説明すると、ノイズが重畳される虞のあるタイミングは、燃料の噴射が行われるタイミング（クランク角Ｘで示されるタイミング）から、インジェクタ１８０の駆動が終了するタイミング（クランク角Ｙで示されるタイミング）までの期間（区間［Ｘ−Ｙ］）となる。後述する第１の燃焼圧解析プログラムでは、その特定区間の検出値を近似直線に置換することでノイズの除去（補正）を行っている。
【００２９】
第１の実施の形態では、さらに、除外期間（上記同様の理由から、便宜上、「除外区間」ともいう。）を設けている。除外区間とは、混合気の燃焼が直接的に燃焼室１９５内の圧力の変化に影響を及ぼす区間である。具体的には、インジェクタ１８０の駆動が終了したタイミング（上記同様、クランク角Ｙで示されるタイミング）から、混合気への着火タイミングを含み、膨張工程が終了するタイミング（クランク角Ｚで示されるタイミング）までの期間（区間［Ｙ−Ｚ］）である。除外区間以外の区間における燃焼室１９５内の圧力の変化は、ピストン１９６の移動に伴う空気の圧縮や燃焼後の排気ガスの排出によるものであり、比較的なめらかな変化を示す（より具体的には、時間またはクランク角に対する変化の割合がほぼ一定となる。）ため、ノイズの補正を行っても本来の燃焼圧の変化との誤差は少ない。一方、除外区間における燃焼室１９５内の圧力の変化は混合気の燃焼によるものであるため、その変化は比較的激しい。そこで、後述する第１の燃焼圧解析プログラムでは、除外区間においては燃焼圧の検出値に対する補正が行われないようにしている。
【００３０】
このように、燃焼圧の検出値を補正し、重畳されたノイズの除去を行った上で、ＥＣＵ２００に対し図示平均有効圧力（Ｐｍｉ）を出力するために、燃焼圧検出装置１００で実行される第１の燃焼圧解析プログラムの具体的な動作について、以下、図３〜図６を参照して説明する。図４は、第１の燃焼圧解析プログラムのフローチャートである。図５は、図３に示す燃焼圧の変化を示すグラフから、特定区間にかかる部分の横軸を拡大したグラフであり、特定区間の検出値のノイズ（点線で示す。）を、近似直線（補正検出値）によって補正する様子を示すものである。図６は、図３に示す燃焼圧の変化を示すグラフの特定区間を補正したグラフである。なお、第１の実施の形態では、図３に示す燃焼圧の検出値にインジェクタ１８０の駆動に伴い生ずるノイズが重畳されているが、説明を簡略化するため、その他の装置等に起因するノイズについては重畳されていない状態としている。
【００３１】
図１に示す燃焼圧検出装置１００には、燃焼圧センサ１６０によるエンジン１９０の燃焼室１９５内の燃焼圧の検出値が入力され、センサ入力インターフェイス１４０でＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ１１０に入力されている。また、ＥＣＵ２００の取得するクランク角センサ２３０の検出値（クランク角）が、ＥＣＵ２００との通信を介して、ＣＰＵ１１０に入力されている。
【００３２】
燃焼圧検出装置１００において図４に示す燃焼圧プログラムが実行されると、クランク角１°毎に燃焼圧の検出値が取得され、クランク角と燃焼圧とが関連付けられて、ＲＡＭ１３０の検出値記憶エリア１３１に記憶される（Ｓ１０）。この処理は、エンジン１９０の駆動の１サイクル（吸気工程から排気工程まで）分、すなわちクランク角で−３６０°から３６０°まで間、クランク角が１°進角する毎に燃焼圧の検出値が継続して取得される（Ｓ１２：ＮＯ，Ｓ１０）。
【００３３】
そして、１サイクル（クランク角−３６０°〜３６０°）分の燃焼圧の検出値の取得が完了したら（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ２００に対しリクエストが送信され、特定区間に関する情報と（Ｓ１４）、除外区間に関する情報とが取得される（Ｓ１５）。すなわちＥＣＵ２００から、特定区間として、始点のクランク角Ｘおよび終点のクランク角Ｙが取得され、除外区間として、始点のクランク角Ｙおよび終点のクランク角Ｚが取得される（図３参照）。なお、Ｓ１４において特定区間（特定期間）の情報を取得するＣＰＵ１１０が、本発明における「第１取得手段」に相当し、Ｓ１５において除外区間（除外期間）の情報を取得するＣＰＵ１１０が、本発明における「第２取得手段」に相当する。
【００３４】
次に、特定区間のうち、除外区間に重複する部分を特定区間から除く処理が行われ、その始点のクランク角ａと、終点のクランク角ｂとが決定される（Ｓ１６）。つまり、特定区間において行う燃焼圧の検出値の補正を、除外区間と重複する部分について行わないようにするための処理である。第１の実施の形態では、インジェクタ１８０の駆動終了を特定区間の終点とし、同じくインジェクタ１８０の駆動終了を除外区間の始点としているため、クランク角ａはクランク角Ｘ（図３参照）に相当し、クランク角ｂはクランク角Ｙ（図３参照）に相当する。
【００３５】
そして、検出値記憶エリア１３１が参照され、得られたクランク角ａ，ｂにそれぞれ関連付けられた燃焼圧の検出値Ｐ（ａ），Ｐ（ｂ）が求められる。これらの値を用い、特定区間［ａ−ｂ］における燃焼圧の検出値のグラフ（図５参照）を直線で近似するため、近似直線の傾きＣを求める処理が行われる。具体的には、Ｃ＝｛Ｐ（ｂ）−Ｐ（ａ）｝／（ｂ−ａ）で示される数式に、Ｐ（ａ），Ｐ（ｂ），ａ，ｂの各値が代入されて、傾きＣが計算される（Ｓ１８）。算出された傾きＣは、ＲＡＭ１３０の変数記憶エリア１３３に記憶される。
【００３６】
次に、ＲＡＭ１３０の変数記憶エリア１３３に記憶され、Ｓ２２〜Ｓ２８の処理において変数として用いられる変数ｉの値に、初期値としての１が記憶される（Ｓ２０）。ｉはＳ２２〜Ｓ２８の処理が一通り実行される度に１ずつ加算される変数であり、ｉの値が（ｂ−ａ）の値より小さいうちは（Ｓ２２：ＹＥＳ）、Ｓ２２〜Ｓ２８の処理が繰り返される。すなわちＳ２４に進み、まず、クランク角が（ａ＋ｉ）のときの燃焼圧の検出値Ｐ（ａ＋ｉ）を補正した値に置き換えるための補正検出値Ｑ（ａ＋ｉ）が算出される（Ｓ２４）。具体的には、Ｑ（ａ＋ｉ）＝Ｃ×ｉ＋Ｐ（ａ）で示される近似直線の式にａ，ｉ，Ｃの各値が代入されて、補正検出値Ｑ（ａ＋ｉ）が算出される。次いで、算出された補正検出値Ｑ（ａ＋ｉ）がクランク角（ａ＋ｉ）に関連付けられて、ＲＡＭ１３０の補正検出値記憶エリア１３２に記憶される（Ｓ２６）。そして変数ｉに１が加算され（Ｓ２８）、Ｓ２２に戻ってＳ２２〜Ｓ２８の処理が繰り返される。
【００３７】
このように、Ｓ２２〜Ｓ２８では、図５に示すグラフを用いて説明すると、（ａ＋ｉ）で示されるクランク角を（ａ＋１）から（ｂ−１）まで１ずつ変動させながら、｛Ｐ（ａ），ａ｝を原点とする傾きＣの直線上の点｛Ｑ（ａ＋ｉ），（ａ＋ｉ）｝を求め、その都度、補正検出値記憶エリア１３２に記憶する処理が行われる。
【００３８】
こうして図４に示すようにＳ２２〜Ｓ２８が繰り返され、ｉの値が（ｂ−ａ）となれば（Ｓ２２：ＮＯ）、特定区間［ａ−ｂ］における燃焼圧の検出値の補正は完了したとして、Ｓ５０に進む。そして、燃焼圧の検出値Ｐ（ａ＋ｉ）を補正検出値Ｑ（ａ＋ｉ）（ただし、ｉ＝１，２，・・・，ｂ−ａ−１）で置換する処理が行われる（Ｓ５０）。つまり、ＲＡＭ１３０の検出値記憶エリア１３１に記憶された、クランク角（ａ＋１）から（ｂ−１）まで１°ずつ関連付けられた燃焼圧の検出値Ｐ（ａ＋ｉ）が、補正検出値記憶エリア１３２に記憶された、クランク角（ａ＋１）から（ｂ−１）まで１°ずつ関連付けられた補正検出値Ｑ（ａ＋ｉ）で、それぞれ上書きされる。図５のグラフを用いて説明すると、特定区間としてのクランク角ａ〜ｂの区間における燃焼圧の検出値Ｐ（ａ＋ｉ）（グラフ中、点線で示す。）が、｛Ｐ（ａ），ａ｝と｛Ｐ（ｂ），ｂ｝とを結ぶ直線で示される補正検出値Ｑ（ａ＋ｉ）に置換される。その結果、図３に示すグラフの区間［Ｘ−Ｙ］において示されたノイズが、図６に示すグラフの区間［ａ−ｂ］に示すように除去される。なお、Ｓ５０において燃焼圧の検出値Ｐ（ａ＋ｉ）を補正検出値Ｑ（ａ＋ｉ）に置換することで補正するＣＰＵ１１０が、本発明における「補正手段」に相当する。
【００３９】
そしてノイズが除去された燃焼圧の検出値のデータを元にして、図４に示すように、エンジン１９０の駆動の１サイクルにおける図示平均有効圧力（Ｐｍｉ）が算出される（Ｓ５２）。なお、Ｐｍｉについては公知であり、その算出方法等の詳細については説明を省略する。そして得られたＰｍｉはＥＵＣ２００に対して送信され（Ｓ５４）、ＥＵＣ２００によるエンジン１９０の駆動の制御に用いられる。その後Ｓ１０に戻り、再び、燃焼圧の検出値の取得からＰｍｉの算出、ＥＵＣ２００への送信までの処理が繰り返される。
【００４０】
次に、本発明に係る燃焼圧検出装置の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態の燃焼圧検出装置は、第１の実施の形態の燃焼圧検出装置１００と機械的な構成については同一であり、第２の燃焼圧解析プログラムの実行に従い、第１の実施の形態とは異なる方法により燃焼圧の検出値の補正を行うものである。従って、第２の実施の形態の燃焼圧検出装置の構造については説明を省略し、第２の燃焼圧解析プログラムの動作について、図７〜図９を参照して説明する。
【００４１】
図７は、エンジン１９０の１サイクルにおける燃焼室１９５内の燃焼圧の変化を示すグラフであり、燃焼圧にノイズが重畳されていない基準検出値を示すものである。図８は、第２の燃焼圧解析プログラムのフローチャートである。図９は、図３に示す燃焼圧の変化を示すグラフから、特定区間にかかる部分の横軸を拡大したグラフであり、特定区間の検出値のノイズ（点線で示す。）を、基準検出値（一点鎖線で示す。）を用いて補正する様子を示すものである。なお、第２の実施の形態についても、燃焼圧の検出値に、インジェクタ１８０の駆動に伴い生ずるノイズ以外のノイズについては重畳されていない状態として説明を行うものとする。また、図８に示す第２の燃焼圧解析プログラムのフローチャートにおいて、図４に示す第１の燃焼圧解析プログラムと同様の処理については同じステップ番号を付している。
【００４２】
図８に示す第２の燃焼圧解析プログラムは、そのプログラムで使用される数式、初期値等と共に、ＲＯＭ１２０の所定の記憶エリアに記憶されている。第２の燃焼圧解析プログラムでは、第１の燃焼圧解析プログラムと同様に除外区間（期間）と重ならない特定区間（期間）の補正を行うが、特定区間の検出値を、エンジン１９０の燃焼圧にノイズが重畳されていない基準検出値で置き換えることでノイズの除去（補正）を行っている。この基準検出値は、予め実験等により、燃焼圧にノイズが重畳されないようにして取得したエンジン１９０の１サイクル分の検出値であり、クランク角に関連付けた状態でＲＯＭ１２０の所定の記憶エリアに記憶されている。一例として、この基準検出値（燃焼圧）を縦軸に、クランク角を横軸にしてグラフ化したものを図７に示す。この図７のグラフは、インジェクタ１８０を駆動させず、つまり燃焼室１９５にて燃料と空気の混合気を燃焼させない状況において、燃焼室１９５内の圧力変化を測定した結果を示すものである。なお、基準検出値が、本発明における「代表値」に相当し、この基準検出値を記憶するＲＯＭ１２０が、本発明における「代表値記憶手段」に相当する。
【００４３】
燃焼圧検出装置１００（図１参照）において図８に示す第２の燃焼圧プログラムが実行されると、第１の燃焼圧解析プログラムと同様に、エンジン１９０の１サイクル分の燃焼圧の検出値が取得されてＲＡＭ１３０の検出値記憶エリア１３１にクランク角と関連付けた状態で記憶される（Ｓ１０，Ｓ１２）。そして、ＥＣＵ２００から取得された特定区間［Ｘ−Ｙ］と除外区間［Ｙ−Ｚ］の情報から（Ｓ１４，Ｓ１５）、補正を行う特定区間［ａ−ｂ］が決定される（Ｓ１６）。
【００４４】
次に、特定区間［ａ−ｂ］における検出値の波形（図３参照）を、基準検出値の波形（図７参照）に置き換えるための増幅率ＡＭを求める処理が行われる。具体的には、ＲＡＭ１３０の検出値記憶エリア１３１の参照により、クランク角ａ，ｂにそれぞれ関連付けられた燃焼圧の検出値Ｐ（ａ），Ｐ（ｂ）が取得されると共に、ＲＯＭ１２０の所定の記憶エリアが参照されて、クランク角ａ，ｂにそれぞれ関連付けられた基準検出値ＳＴ（ａ），ＳＴ（ｂ）が取得される。そして、ＡＭ＝｛Ｐ（ｂ）−Ｐ（ａ）｝／｛ＳＴ（ｂ）−ＳＴ（ａ）｝で示される数式に、Ｐ（ａ），Ｐ（ｂ），ＳＴ（ａ），ＳＴ（ｂ）の各値が代入されて、増幅率ＡＭが計算される（Ｓ３０）。算出された増幅率ＡＭは、ＲＡＭ１３０の変数記憶エリア１３３に記憶される。
【００４５】
さらに、オフセット値ｙが求められる。オフセット値ｙは数式、ｙ＝Ｐ（ａ）−ＳＴ（ａ）×ＡＭで与えられ、Ｐ（ａ），ＳＴ（ａ），ＡＭの各値が代入されてオフセット値ｙが計算される（Ｓ３２）。算出されたオフセット値ｙは、上記同様、変数記憶エリア１３３に記憶される。
【００４６】
次いで、ＲＡＭ１３０の変数記憶エリア１３３に記憶され、Ｓ３６〜Ｓ４２の処理において変数として用いられる変数ｊの値に初期値として（ａ＋１）が記憶される（Ｓ３４）。ｊはＳ３６〜Ｓ４２の処理が一通り実行される度に１ずつ加算される変数であり、ｊの値がｂの値より小さいうちは（Ｓ３６：ＹＥＳ）、Ｓ３６〜Ｓ４２の処理が繰り返される。すなわちＳ３６に進み、まず、クランク角がｊのときの燃焼圧の検出値Ｐ（ｊ）を補正した値に置き換えるための補正検出値Ｑ（ｊ）が算出される（Ｓ３８）。具体的には、Ｐ（ｊ）＝ＳＴ（ｊ）×ＡＭ＋ｙで示される数式にＳＴ（ｊ），ＡＭ，ｙの各値が代入されて、補正検出値Ｑ（ｊ）が算出される。次いで、算出された補正検出値Ｑ（ｊ）が、クランク角（ｊ）に関連付けられて、ＲＡＭ１３０の補正検出値記憶エリア１３２に記憶される（Ｓ４０）。そして変数ｊに１が加算され（Ｓ４２）、Ｓ３６に戻ってＳ３６〜Ｓ４２の処理が繰り返される。
【００４７】
このように、Ｓ３６〜Ｓ４２では、図９に示すグラフを用いて説明すると、ｊで示されるクランク角を（ａ＋１）から（ｂ−１）まで１ずつ変動させながら、基準検出値の波形上の点｛ＳＴ（ｊ），ｊ｝を増幅率ＡＭおよびオフセット値ｙを用い、補正した点｛Ｑ（ｊ），ｊ｝を求め、その都度、補正検出値記憶エリア１３２に記憶する処理が行われる。
【００４８】
こうして図８に示すようにＳ３６〜Ｓ４２が繰り返され、ｊの値がｂとなれば（Ｓ３６：ＮＯ）、特定区間［ａ−ｂ］における燃焼圧の検出値の補正は完了したとして、Ｓ５０に進む。そして、燃焼圧の検出値Ｐ（ｊ）を補正検出値Ｑ（ｊ）（ただし、ｊ＝ａ＋１，ａ＋２，・・・，ｂ−１）で置換する処理が行われる（Ｓ５０）。つまり、ＲＡＭ１３０の検出値記憶エリア１３１に記憶された、クランク角（ａ＋１）から（ｂ−１）まで１°ずつ関連付けられた燃焼圧の検出値Ｐ（ｊ）が、補正検出値記憶エリア１３２に記憶された、クランク角（ａ＋１）から（ｂ−１）まで１°ずつ関連付けられた補正検出値Ｑ（ｊ）で、それぞれ上書きされる。図９のグラフを用いて説明すると、特定区間としてのクランク角ａ〜ｂの区間における燃焼圧の検出値Ｐ（ｊ）（グラフ中、点線で示す。）が、基準検出値ＳＴ（ｊ）を用いて補正された補正検出値Ｑ（ｊ）に置換される。その結果、図３に示すグラフの区間［Ｘ−Ｙ］において示されたノイズが、図９に示すグラフの区間［ａ−ｂ］に示すように除去される。
【００４９】
そしてノイズが除去された燃焼圧の検出値のデータを元にして、図８に示すように、第１の実施の形態と同様に、エンジン１９０の駆動の１サイクルにおける図示平均有効圧力（Ｐｍｉ）が算出される（Ｓ５２）。得られたＰｍｉはＥＵＣ２００に対して送信され（Ｓ５４）、ＥＵＣ２００によるエンジン１９０の駆動の制御に用いられる。その後Ｓ１０に戻り、再び、燃焼圧の検出値の取得からＰｍｉの算出、ＥＵＣ２００への送信までの処理が繰り返されることは、第１の燃焼圧解析プログラムと同様である。
【００５０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、ノイズが重畳する特定期間について、第１，第２の実施の形態ではクランク角によって特定される区間をもって期間の特定を行ったが、時間計測を行って時間軸を基準とする期間として特定を行ってもよい。除外期間についても同様である。
【００５１】
また、第１，第２の実施の形態では特定期間（区間）としてインジェクタ１８０の駆動に伴い生ずるノイズが重畳される期間（クランク角で示される区間）を例に説明したが、前述したように、吸気バルブ１９７や排気バルブ１９８の開閉に伴い生ずるノイズが重畳される期間、他の気筒における混合気の燃焼に伴い生ずる振動ノイズが重畳される期間など、その他の要因により生ずるノイズが重畳される期間についてもＥＣＵ２００から情報として得て、ノイズの除去、すなわち検出値の補正を行ってもよい。
【００５２】
また、特定期間や除外期間にマージンを設けてもよい。例えば、第１，第２の実施の形態では、特定期間（特定区間）として、インジェクタ１８０の駆動開始時のクランク角Ｘから駆動終了時のクランク角Ｙまでの区間［Ｘ−Ｙ］を例に挙げたが、クランク角Ｘの直前の点、例えばクランク角（Ｘ−１）を特定区間の始点とし、同様に、クランク角Ｙの直後の点、例えばクランク角（Ｙ＋１）を特定区間の終点としてもよい。除外期間についても同様であり、第１，第２の実施の形態で例に挙げた、クランク角Ｙからクランク角Ｚまでの除外期間（除外区間）に対し、インジェクタ１８０の駆動終了点の直後の点、例えばクランク角（Ｙ＋１）を除外区間の始点とし、膨張工程終了点の直前の点、例えばクランク角（Ｚ−１）を除外区間の終点としてもよい。また、第１，第２実施の形態では、燃焼圧の検出値の記憶や算出した補正値の記憶をクランク角１°毎に行ったが、必要に応じて、そのクランク角を適宜変更してもよい。
【００５３】
また、第２の実施の形態における基準検出値は、エンジン１９０の１サイクル分の燃焼圧の検出値を、予め実験等によりにノイズが重畳されないようにして得たものであるが、１サイクルのうち、除外期間の検出値を省いたものであってもよい。また、基準検出値は、シミュレーションにより作成してもよい。
【００５４】
また、第１，第２の実施の形態では、燃焼圧の検出値の補正後にＰｍｉ（図示平均有効圧力）の算出を行ってＥＣＵ２００にその結果を送信したが、Ｐｍｉに限られるものではなく、熱発生率または熱発生量であってもよい。
【００５５】
また、第１，第２の実施の形態では、エンジン１９０としてディーゼル式の４サイクルエンジンを用いたが、２サイクルエンジンやロータリーエンジン、また、ガソリン式のエンジンに対しても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、内燃機関の燃焼圧を計測するセンサを用いて内燃機関の状態を検出する装置であり、センサの形態にかかわらず利用が可能であり、燃焼圧センサ付きグロープラグに対しても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】燃焼圧検出装置１００を組み付けた内燃機関の要部の概略的な構成を示す図である。
【図２】ＲＡＭ１３０の記憶エリアの概念的な構成を示す。
【図３】エンジン１９０の１サイクルにおける燃焼室１９５内の燃焼圧の変化を示すグラフである。
【図４】第１の燃焼圧解析プログラムのフローチャートである。
【図５】図３に示す燃焼圧の変化を示すグラフから、特定区間にかかる部分の横軸を拡大したグラフであり、特定区間の検出値のノイズ（点線で示す。）を、近似直線（補正検出値）によって補正する様子を示すものである。
【図６】図３に示す燃焼圧の変化を示すグラフの特定区間を補正したグラフである。
【図７】エンジン１９０の１サイクルにおける燃焼室１９５内の燃焼圧の変化を示すグラフであり、燃焼圧にノイズが重畳されていない基準検出値を示すものである。
【図８】第２の燃焼圧解析プログラムのフローチャートである。
【図９】図３に示す燃焼圧の変化を示すグラフから、特定区間にかかる部分の横軸を拡大したグラフであり、特定区間の検出値のノイズ（点線で示す。）を、基準検出値（一点鎖線で示す。）を用いて補正する様子を示すものである。
【符号の説明】
【００５８】
ｓ１００    燃焼圧検出装置
１１０    ＣＰＵ
１２０    ＲＯＭ
１３０    ＲＡＭ
１３１    検出値記憶エリア
１３２    補正検出値記憶エリア
１４０    センサ入力インターフェイス
１６０    燃焼圧センサ
１８０    インジェクタ
１９０    エンジン
２００    ＥＣＵ
【図１】
0004659675.tif 000002
【図２】
0004659675.tif 000003
【図３】
0004659675.tif 000004
【図４】
0004659675.tif 000005
【図５】
0004659675.tif 000006
【図６】
0004659675.tif 000007
【図７】
0004659675.tif 000008
【図８】
0004659675.tif 000009
【図９】
0004659675.tif 000010