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図面 (15)

課題

複数のフィルタを用いてノッキングの特徴となる周波数帯を抽出し、ノッキングを検知するエンジン制御装置において、ソフトウェアによるCPU演算負荷の増加や、マイクロコンピュータ実装されるデジタルフィルタ不足を抑え、フィルタ切り替え時のノッキング検出の精度の悪化を防止する。

解決手段

運転状態に応じてフィルタを切り替えることで、前運転領域で検出する周波数帯の個数よりも作動しているフィルタの個数を少なくし、また、フィルタ切り替え時は、切り替え前から予め切り替え先のフィルタを作動することで、フィルタ切り替え時のノッキング検出の精度の悪化を防止する。

概要

背景

周知のように、エンジンに発生するノッキング現象は、エンジンの燃焼室内の端末部の未燃ガス自己発火により該燃焼室内のガス振動を起こし、この振動がエンジン本体に伝わる現象であり、該ノッキング現象は、エンジンの各部への衝撃によるエンジン構成部品の損傷や、衝撃音発生による運転者へ違和感を与えるため、できるだけ回避するのが望ましいものであり、そのためには、ノッキングの発生を正確に検出することが不可欠となっている。

そこで特開昭56−000637号公報には内燃機関に発生する振動を検出するノック検出器と、ノッキング検出器に接続され、ノッキング周波数帯において互いに異なる周波数帯域フィルタ特性をもつ複数のフィルタを有するフィルタ回路と、機関状態に応じて前記各フィルタ回路のうち所定の出力を選択するノッキング検出装置が開示されている。

内燃機関に発生するノッキングの周波数帯は、内燃機関の運転状態によって異なる。例えば、内燃機関回転数が高回転または低回転にあるかによって、ノッキングの周波数帯も異なるため、それらノッキング周波数帯に対して、互いに異なる周波数帯域のフィルタ特性を有する複数のフィルタ回路を設け、内燃機関の運転状態によってフィルタ回路出力を選択するようにすれば、信頼性の高いノッキング検出を行うことが可能となる。

また、近年フィルタ回路はマイクロコンピュータ実装するソフトウェアによるデジタルフィルタで実現することも知られており、さらにはマイクロコンピュータの機能としてデジタルフィルタを構成する方法も知られている。

概要

複数のフィルタを用いてノッキングの特徴となる周波数帯を抽出し、ノッキングを検知するエンジン制御装置において、ソフトウェアによるCPU演算負荷の増加や、マイクロコンピュータに実装されるデジタルフィルタの不足を抑え、フィルタ切り替え時のノッキング検出の精度の悪化を防止する。運転状態に応じてフィルタを切り替えることで、前運転領域で検出する周波数帯の個数よりも作動しているフィルタの個数を少なくし、また、フィルタ切り替え時は、切り替え前から予め切り替え先のフィルタを作動することで、フィルタ切り替え時のノッキング検出の精度の悪化を防止する。

目的

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、複数のフィルタを切り替えることでノッキングを検出する内燃機関の制御装置において、ソフトウェアによるCPU演算負荷の増加や、マイクロコンピュータに実装されるデジタルフィルタの不足を抑え、フィルタ切り替え時のノッキング検出の精度の悪化を防止するエンジン制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

内燃機関燃焼状態を検出する燃焼状態検知手段と、異常燃焼を抽出可能なフィルタ機能と、前記フィルタ機能の作動を運転領域で切り替える異常燃焼検出手段を備えたエンジン制御装置において、作動しているフィルタを切り替える前に切り替え先のフィルタを作動させることを特徴とするエンジン制御装置。

請求項2

請求項1に記載のエンジン制御装置において、前記切り替え先のフィルタは、エンジン回転数に応じて切り替え前に作動させることを特徴としたエンジン制御装置。

請求項3

請求項1に記載のエンジン制御装置において、前記切り替え先のフィルタは、エンジン回転数の加速度に応じて切り替え前に作動することを特徴としたエンジン制御装置。

請求項4

請求項1に記載のエンジン制御装置において、前記切り替え先のフィルタは、エンジン負荷に応じて作動することを特徴としたエンジン制御装置。

請求項5

請求項1に記載のエンジン制御装置において、前記作動しているフィルタをエンジン運転領域上下限の間に、2回以上切り替えることを特徴としたエンジン制御装置。

請求項6

請求項1に記載のエンジン制御装置において、前記切り替え先のフィルタは切り替え前の所定時間前に作動することを特徴としたエンジン制御装置。

請求項7

請求項6に記載のエンジン制御装置において、前記所定時間は切り替え先のフィルタの時定数に応じて設定することを特徴としたエンジン制御装置。

請求項8

請求項6に記載のエンジン制御装置において、前記所定時間はエンジン運転状態に応じて補正することを特徴としたエンジン制御装置。

請求項9

請求項6に記載のエンジン制御装置において、前記エンジン運転状態はエンジン回転数の加速度であることを特徴としたエンジン制御装置。

請求項10

請求項6に記載のエンジン制御装置において、前記所定時間は切り替え先のフィルタが必要となるまでの時間を推定して設定することを特徴とするエンジン制御装置。

請求項11

請求項6に記載のエンジン制御装置において、前記所定時間は切り替え先のフィルタが必要となるまでの燃焼サイクルを推定して設定することを特徴とするエンジン制御装置。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関異常燃焼によって発生する振動からノッキングの発生を判定するノッキング検出制御装置を備えたエンジン制御装置に関するものである。

背景技術

0002

周知のように、エンジンに発生するノッキング現象は、エンジンの燃焼室内の端末部の未燃ガス自己発火により該燃焼室内のガスが振動を起こし、この振動がエンジン本体に伝わる現象であり、該ノッキング現象は、エンジンの各部への衝撃によるエンジン構成部品の損傷や、衝撃音発生による運転者へ違和感を与えるため、できるだけ回避するのが望ましいものであり、そのためには、ノッキングの発生を正確に検出することが不可欠となっている。

0003

そこで特開昭56−000637号公報には内燃機関に発生する振動を検出するノック検出器と、ノッキング検出器に接続され、ノッキング周波数帯において互いに異なる周波数帯域フィルタ特性をもつ複数のフィルタを有するフィルタ回路と、機関状態に応じて前記各フィルタ回路のうち所定の出力を選択するノッキング検出装置が開示されている。

0004

内燃機関に発生するノッキングの周波数帯は、内燃機関の運転状態によって異なる。例えば、内燃機関回転数が高回転または低回転にあるかによって、ノッキングの周波数帯も異なるため、それらノッキング周波数帯に対して、互いに異なる周波数帯域のフィルタ特性を有する複数のフィルタ回路を設け、内燃機関の運転状態によってフィルタ回路出力を選択するようにすれば、信頼性の高いノッキング検出を行うことが可能となる。

0005

また、近年フィルタ回路はマイクロコンピュータ実装するソフトウェアによるデジタルフィルタで実現することも知られており、さらにはマイクロコンピュータの機能としてデジタルフィルタを構成する方法も知られている。

先行技術

0006

特開昭56−000637号公報

発明が解決しようとする課題

0007

上述した特許文献1に係る内燃機関のノッキング検出装置によれば、ノッキング周波数帯において互いに異なる周波数帯域のフィルタ特性をもつ複数のフィルタを有するフィルタ回路と、機関状態に応じて前記各フィルタ回路のうち所定の出力を選択することで、ノッキング検出の信頼性を高めることができる。

0008

しかし、内燃機関の状態に応じたフィルタ回路を予め備える必要があり、回路が増加し、コストが上がるという課題がある。

0009

そこで、複数のフィルタ回路をマイクロコンピュータに実装するソフトウェアによる複数のデジタルフィルタで実現することで、フィルタ回路の増加を抑えコストを低減する方法が知られているが、フィルタする周波数帯域が増加するほどデジタルフィルタの個数が増加し、マイクロコンピュータのCPU演算負荷が増加するという課題がある。

0010

また、複数のフィルタ回路をマイクロコンピュータの機能としてとしてデジタルフィルタを構成することで、CPU演算負荷を低減する方法が知られているが、デジタルフィルタの個数がマイクロコンピュータの仕様に依存するため、フィルタする周波数帯域が増加すると、デジタルフィルタの個数が不足するという課題がある。

0011

また、内燃機関の状態に応じて前記複数のフィルタを選択する場合、フィルタの切り替わり直後は、フィルタの出力が安定しないため、フィルタ切り替わり直後ではノッキング検出の精度が悪化するという課題がある。

0012

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、複数のフィルタを切り替えることでノッキングを検出する内燃機関の制御装置において、ソフトウェアによるCPU演算負荷の増加や、マイクロコンピュータに実装されるデジタルフィルタの不足を抑え、フィルタ切り替え時のノッキング検出の精度の悪化を防止するエンジン制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0013

上記の目的を達成するために本発明は、内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検知装置を持ち、異常燃焼を抽出可能なフィルタ機能を持ち、前記フィルタ機能の作動を運転領域で切り替える異常燃焼検出装置において、作動しているフィルタを切り替える前に切り替え先のフィルタを作動することを特徴とするエンジン制御装置を備えることとした。

発明の効果

0014

内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検知装置を持ち、異常燃焼を抽出可能なフィルタ機能を持ち、前記フィルタ機能の作動を運転領域で切り替える異常燃焼検出装置において、複数のフィルタを切り替えることで、ソフトウェアによるCPU演算負荷の増加や、マイクロコンピュータに実装されるデジタルフィルタの不足を抑え、フィルタ切り替え前に予め切り替え先のフィルタを作動することで、フィルタ切り替え時のノッキング検出の精度の悪化を防止するエンジン制御装置を提供することができる。また、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の一実施形態によるエンジン制御システム構成図である。
本発明の一実施形態によるコントロールユニットの構成図である。
本発明の制御構成を示すフローチャートである。
本発明の目標フィルタ演算を示すフローチャートである。
本発明の目標フィルタ設定マップである。
本発明のスタンバイフィルタ演算を示すフローチャートである。
本発明のアクティブフィルタ演算を示すフローチャートである。
本発明のアクティブフィルタ設定マップである。
本発明のフィルタA演算を示すフローチャートである。
本発明のフィルタB演算を示すフローチャートである。
本発明のノック検出用フィルタ演算を示すフローチャートである。
第一の実施形態によるフィルタ設定のタイムチャートである。
本発明の第二の実施形態によるスタンバイフィルタ演算を示すフローチャートである。
第二の実施形態によるフィルタ設定のタイムチャートである。

0016

本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

0017

最初に、図1から図12を用いて本発明が適用される内燃機関の制御システムの第1の構成について説明する。ここで、図1に示す実施例は所謂ポート噴射方式の4気筒内燃機関を示しているが、筒内直接噴射方式のエンジンでも良く、気筒数に関わらず適用可能である。

0018

図1は、第1の構成による内燃機関制御システムの構成図である。

0019

内燃機関65に吸入される空気は、エアクリーナ60を通過し、ホットワイヤエアフローセンサ2に導かれる。このホットワイヤ式エアフローセンサ2には熱線空気流量センサが使用される。このホットワイヤ式エアフローセンサ2から吸入空気量に相当する信号が出力されるとともに、サーミスターを用いた吸気温度センサ2aで計測される吸気温度信号が出力される。次に、吸入空気は接続されたダクト61、空気流量を制御する絞り弁40を通り、コレクタ62に入る。また、前記絞り弁はコントロールユニット71で駆動されるスロットル駆動モータ42により動かされる。前記コレクタ62に入った空気はエンジンと直結する各吸気管分配され、シリンダ内に吸入される。バルブ駆動系にはバルブタイミング可変機構を持ち、目標角度に向けフィードバック制御する。また、シリンダブロックに取り付けられたクランク角センサ7からは、所定のクランク角毎パルスが出力されこれらの出力は、コントロールユニット71に入力される。また、シリンダブロックに取り付けられた振動検出センサ4は、内燃機関に発生する振動を電圧に変換し出力されこれらの出力は、コントロールユニット71に入力される。振動検出センサ4は、全気筒共通で1つでも良いし、気筒別に設けても良いし、予めグルーピングされた気筒別に設けても良く、単数でも複数でも良い。

0020

燃料燃料タンク21から燃料ポンプ20で吸引加圧され、プレッシャレギュレータ22により一定圧力に調圧され、吸気管に設けられたインジェクタ23から前記吸気管内噴射される。

0021

絞り弁40には絞り弁の開度を検出するスロットルセンサ1がとりつけられており、このセンサ信号はコントロールユニット71に入力され、絞り弁40の開度のフィードバック制御や、全閉位置の検出及び加速の検出等を行う。尚、フィードバック目標開度は、アクセル開度センサ14で求まるドライバーアクセル踏み込み量アイドル回転数制御すなわちISC制御分とから求まるものである。

0022

内燃機関65には、冷却水温を検出するための水温センサ3が取り付けられており、このセンサ信号は、コントロールユニット71に入力され、内燃機関65の暖機状態を検出し、燃料噴射量の増量や点火時期補正及びラジエータファン75のON/OFFアイドル時の目標回転数の設定を行う。また、アイドル時の目標回転数や、負荷補正量の算出するために、エアコンクラッチの状態をモニターするエアコンスイッチ18、駆動系の状態をモニターするトランスミッションに内蔵されたニュートラルスイッチ17、が取り付けられている。

0023

空燃比センサ8は、エンジンの排気管に装着されており排気ガス酸素濃度に応じた信号を出力するものである。この信号はコントロールユニット71に入力され、運転状況に応じて求められる目標空燃比になるように、燃料噴射パルス幅を調整する。

0024

点火コイル30には、コイルが配設され、コントロールユニット71と接続される。コントロールユニット71にて演算されるコイルの通電時間と点火時期にしたがい点火信号タイミング信号が入力され、コイルによる放電により、点火プラグ33の火花放電が実施される。

0025

次に、図2を用いて本実施形態による自動車のコントロールユニット71の入出力信号について説明する。

0026

コントロールユニット71は、図2に示すように、CPU78と、電源IC79とから構成されている。ここで、このコントロールユニット71に入力する信号等について、同図を用いて整理すると、エアフローセンサと内蔵吸気温度センサ2a、クランク角センサ7、スロットルセンサ1、水温センサ3、油温センサ25、アクセル開度センサ14からの信号などを入力する。また、振動検出センサは、フィルタA101とフィルタ102Bに入力し、前記フィルタA101とフィルタ102Bの出力がCPU78に入力される。フィルタA101とフィルタB102は、CPU78によって任意の周波数帯を設定でき、CPU78により設定された周波数帯を抽出することができる。
コントロールユニット71からの出力信号は、インジェクタ23、フューエルポンプ20、点火コイル30、スロットル駆動モータ42に出力される。

0027

次に、図3図11を用いて、本実施形態による自動車の制御装置による具体的な制御内容について説明する。

0028

最初に、図3を用いて、本実施形態によるエンジン制御装置の制御内容の概略について説明する。

0029

図3は、本発明の一実施形態によるエンジン制御装置のノック検出用フィルタの制御内容の概略を示すフローチャートである。

0030

図3制御フローは、ステップ3110(目標フィルタ演算)と、ステップ3120(スタンバイフィルタ演算)と、ステップ3130(アクティブフィルタ時判定)と、ステップ3140(フィルタA設定)と、ステップ3150(フィルタB設定)と、ステップ3160(ノック検出用フィルタ設定)と、から構成される。

0031

図3の内容は、コントロールユニット71のCPU78にプログラミングされ、あらかじめ定められた周期で繰り返し実行される。例えばクランク角度に同期した所定角度又は角度に換算した時間タイマによる割込み処理として実行される。すなわち、以下のステップ3110〜3160の処理は、コントロールユニット71によって実行される。

0032

ステップ3110は、ノッキング周波数を抽出するための目標フィルタ演算行程である。エンジンの作動状態に応じてフィルタの周波数を設定する。

0033

ステップ3120は、エンジン作動状態の変化によりノッキング周波数が変化した場合に備え、予めフィルタを設定し、作動しておくことで、フィルタ切替え時の応答遅れを防止するスタンバイフィルタ演算行程であり、エンジン作動状態から、ノッキング周波数の変化を推定し、スタンバイフィルタの周波数を設定する。

0034

ステップ3130は、フィルタAまたはフィルタBのどちらのフィルタでノッキングを検出するかを判定するアクティブフィルタ判定行程である。目標フィルタの演算結果に応じてフィルタAまたはフィルタBを選定する。

0035

ステップ3140は、フィルタAに抽出する周波数を設定するフィルタA設定行程である。アクティブフィルタ判定の結果に応じて、目標フィルタまたはスタンバイフィルタのいずれかを設定する。

0036

ステップ3150は、フィルタBに抽出する周波数を設定するフィルタB設定行程である。アクティブフィルタ判定の結果に応じて、目標フィルタまたはスタンバイフィルタのいずれかを設定する。

0037

ステップ3060は、ノッキングを抽出するためのフィルタを設定するノック検出用フィルタ設定行程である。アクティブフィルタに応じて、フィルタAまたはフィルタBのいずれかをノック検出用フィルタとして設定する。

0038

次に図4を用いて、図3ステップ3110の目標フィルタ演算の詳細を説明する。

0039

ステップ4110は運転領域取得行程である。エンジン回転数や、負荷などからエンジンの運転領域を判定する。

0040

ステップ4120は目標フィルタ設定行程である。ステップ4110で取得した運転領域に基づいて、ノッキング周波数を抽出できるフィルタ設定を演算する。ここで、フィルタ設定は、ハイパスフィルタローパスフィルタバンドパスフィルタのいずれでもよく、ハイパスフィルタおよびローパスフィルタの場合は、フィルタのカットオフ周波数を設定し、バンドパスフィルタの場合は、フィルタの中心周波数、または、カットオフ周波数を設定しても良い。フィルタの設定値は、演算で算出しても良いし、図5に示すエンジン回転数と負荷による設定マップを検索し、設定しても良い。ここで、エンジン回転数と負荷による周波数の境界にはヒステリシス図5破線実線)を設けることが望ましく、エンジン回転数、または、負荷が増加する場合は、実線を超える毎にF1、F2、F3と切り替わり、また、エンジン回転数、または、負荷が減少する場合は、破線を超える毎にF3、F2、F1と切り替わる。なお、図5でフィルタに設定するノッキング周波数をF1、F2、F3として記載している。

0041

また、図5では、エンジン回転数と負荷に応じて設定しているが、CPUの演算負荷に応じて設定してもよく、例えば高回転等で演算負荷が高くなる領域では演算負荷が低減できるフィルタを設定することが望ましい。

0042

ステップ4130にて、ステップ4120の検索結果を目標フィルタとして設定する。

0043

本実施例では、目標フィルタは1つの周波数帯を設定する構成で記載しているが、目標フィルタは複数あっても良い。また、図5ではフィルタを3段階で記載しているが、ノッキング周波数の変化度合いに応じて4段階以上でも良い。

0044

また、図5では運転領域内で目標フィルタを2回切り替える構成としているが、切り替え回数は、検出したい周波数の個数と、作動可能なフィルタの個数に応じて設定することが望ましい。

0045

次に図6を用いて、図3ステップ3120のスタンバイフィルタ演算の詳細を説明する。

0046

ステップ6110は、目標フィルタ取得行程であり、図4で設定した目標フィルタを取得する。

0047

ステップ6120は、目標フィルタが図5に記載のF1であるか否かの判断行程である。F1である場合は、ステップ6130へ進み、否の場合は、ステップ6170へ進む。

0048

ステップ6130は、エンジン回転数がF1判定値Lよりも小さいか否かの判断行程である。F1判定値Lよりも小さいときはステップ6140へ進み、ステップ6140にて、スタンバイフィルタにF1を設定する。否の場合は、ステップ6150へ進む。ステップ6140ではスタンバイフィルタにF1を設定しているが、停止としても良い。このようにすることで、フィルタをハードウェアで実現している場合は消費電力を低減でき、フィルタをソフトウェアで実現している場合は、演算負荷を低減することができる。

0049

ステップ6150は、エンジン回転数がF1判定値Hよりも大きいか否かの判断行程である。F1判定値Hよりも大きいときはステップ6160へ進み、ステップ6160にて、スタンバイフィルタにF2を設定する。否の場合は、スタンバイフィルタの設定を更新せず(前回値保持)に処理を終了する。

0050

ステップ6170は、目標フィルタが図5に記載のF2であるか否かの判断行程である。F2である場合は、ステップ6180へ進み、否の場合は、ステップ6230へ進む。

0051

ステップ6180は、エンジン回転数がF2判定値Lよりも小さいか否かの判断行程である。F2判定値Lよりも小さいときはステップ6190へ進み、ステップ6190にて、スタンバイフィルタにF2を設定する。否の場合は、ステップ6210へ進む。

0052

ステップ6210は、エンジン回転数がF2判定値Hよりも大きいか否かの判断行程である。F2判定値Hよりも大きいときはステップ6220へ進み、ステップ6220にて、スタンバイフィルタにF3を設定する。否の場合は、スタンバイフィルタの設定を更新せず(前回値保持)に処理を終了する。

0053

ステップ6230は、エンジン回転数がF3判定値Lよりも小さいか否かの判断行程である。F3判定値Lよりも小さいときはステップ6240へ進み、ステップ6240にて、スタンバイフィルタにF2を設定する。否の場合は、ステップ6250へ進む。

0054

ステップ6250は、エンジン回転数がF3判定値Hよりも大きいか否かの判断行程である。F3判定値Hよりも大きいときはステップ6260へ進み、ステップ6260にて、スタンバイフィルタにF3を設定する。否の場合は、スタンバイフィルタの設定を更新せず(前回値保持)に処理を終了する。ステップ6160ではスタンバイフィルタにF3を設定しているが、停止としても良い。このようにすることで、フィルタをハードウェアで実現している場合は消費電力を低減でき、フィルタをソフトウェアで実現している場合は、演算負荷を低減することができる。

0055

なお、F1判定値L、F1判定値H、F2判定値L、F2判定値H、F3判定値L、F3判定値Hは、目標フィルタの切り替わりを考慮して設定することが望ましく、好ましくは、目標フィルタが切り替わる前にスタンバイフィルタが所望のフィルタに設定されるように設定することが望ましい。そのため、各判定値を負荷やエンジン回転数の加速度で補正することが望ましい。特にエンジン加速度が大きい場合は、目標フィルタの切り替わりが速くなるため、より低回転で高回転側のフィルタを設定することが望ましく、エンジン加速度が負の場合、すなわち減速している場合は、より高回転で低回転側のフィルタを設定することが望ましい。

0056

次に図7を用いて、図3ステップ3130のアクティブフィルタ判定の詳細を説明する。

0057

ステップ7110は、目標フィルタ取得行程である。図4で設定した目標フィルタを取得する。

0058

ステップ7120は、アクティブフィルタ検索行程であり、ノッキング検出に使用するフィルタを、図8のように予め設定されたテーブルを検索し算出する。例えば、図4から設定した目標フィルタがF1の場合は、図8のテーブルからアクティブフィルタはフィルタAが設定される。

0059

本実施例では、目標フィルタは1つの周波数帯を設定する構成で記載しているが、目標フィルタは複数あっても良い。その際は、設定するアクティブフィルタも複数となる。

0060

ステップ7130は、アクティブフィルタ設定行程であり、ステップ7120の検索結果に基づいてアクティブフィルタを設定する。

0061

次に図9を用いて、図3ステップ3140のフィルタA設定の詳細を説明する。

0062

ステップ9110は、アクティブフィルタ取得行程である。図8で設定したアクティブフィルタを取得する。

0063

ステップ9120は、アクティブフィルタがフィルタAであるか否かの判断行程である。アクティブフィルタがフィルタAである場合は、ステップ9130へ進み、ステップ9130にてフィルタAに図4で設定した目標フィルタを設定する。否の場合は、ステップ9140へ進み、フィルタAに図6で設定したスタンバイフィルタを設定する。

0064

次に図10を用いて、図3ステップ3150のフィルタB設定の詳細を説明する。

0065

ステップ10110は、アクティブフィルタ取得行程である。図8で設定したアクティブフィルタを取得する。

0066

ステップ10120は、アクティブフィルタがフィルタBであるか否かの判断行程である。アクティブフィルタがフィルタBである場合は、ステップ10130へ進み、ステップ10130にてフィルタBに図4で設定した目標フィルタを設定する。否の場合は、ステップ10140へ進み、フィルタBに図6で設定したスタンバイフィルタを設定する。

0067

次に図11を用いて、図3ステップ3160のノック検出用フィルタ設定の詳細を説明する。

0068

ステップ11110は、アクティブフィルタ取得行程である。図8で設定したアクティブフィルタを取得する。

0069

ステップ11120は、アクティブフィルタがフィルタAであるか否かの判断行程である。アクティブフィルタがフィルタAである場合は、ステップ11130へ進み、ステップ11130にてノック検出用フィルタにフィルタAを設定する。否の場合は、ステップ11140へ進み、ノック検出用フィルタにフィルタBを設定する。ここで設定したノック検出用フィルタを用いてノッキン周波数を抽出する。

0070

次に図12を用いて、本実施形態による内燃機関の制御装置の動作について説明する。

0071

図12は、本発明の一実施形態による内燃機関の制御装置の動作例を示すタイムチャートである。

0072

図12の例では、エンジン回転数が増加する状態において、フィルタA、フィルタBが切り替わり、最終的にノック周波数の抽出に用いるノック検出用フィルタが切り替わる動作を示している。

0073

図12時刻t1以前では、エンジン回転数が低く、目標フィルタはF1が設定されているため、アクティブフィルタは、フィルタAとなり、フィルタAにF1が設定され、ノック検出用フィルタはF1となる。スタンバイフィルタは消費電力または演算負荷を低減するためにスタンバイフィルタは停止されている。

0074

図12の時刻t1にて、エンジン回転数がF1判定値H以上になると、スタンバイフィルタがF2に設定され、フィルタBにF2が設定される。目標フィルタは、F1であるため、ノック検出用フィルタはF1のままとなる。

0075

図12の時刻t2にて目標フィルタがF2に切り替わると、アクティブフィルタはフィルタBが設定され、フィルタ2がノック検出用フィルタとして使用される。フィルタ2には時刻t1にて予めF2が設定されているため、時刻t2にて遅れなくフィルタを切り替えることができる。すなわち、エンジン回転数の上昇を見越して予めF2のフィルタを起動、作動することで、遅れのないフィルタ切り替えができる。

0076

図12の時刻t3にてエンジン回転数がF2判定値H以上になると、スタンバイフィルタがF3に設定され、フィルタAにF3が設定される。目標フィルタは、F2であるため、ノック検出用フィルタはF2のままとなる。

0077

図12の時刻t4にて目標フィルタがF3に切り替わると、アクティブフィルタはフィルタAが設定され、フィルタ1がノック検出用フィルタとして使用される。フィルタ1には時刻t3にて予めF3が設定されているため、時刻t4にて遅れなくフィルタを切り替えることができる。すなわち、エンジン回転数の上昇を見越して予めF3のフィルタを起動することで、遅れのないフィルタ切り替えができる。

0078

図12の時刻t5にてエンジン回転数がF3判定値H以上になると、スタンバイフィルタが停止に設定され、フィルタBに停止が設定され、消費電力または演算負荷を低減する。目標フィルタは、F3であるため、ノック検出用フィルタはF3のままとなる。

0079

以上の構成とすることで、運転領域毎に抽出するノッキング周波数が異なり、かつ検出対象とするノッキング周波数の個数よりも作動可能なフィルタの個数が少ない場合において、全てのノッキング周波数の抽出を可能として、フィルタ個数の不足を抑制して、運転領域の変化に対して予めフィルタを起動しておくことで、フィルタ切り替わり時に不安定となることを防止することができる。言い換えると、作動しているフィルタを切り替える前に切り替え先のフィルタを作動させることにより、遅れることなくフィルタの切り替えを行うことができる。

0080

なお、本実施形態では、運転領域の上下限の間にフィルタを2回切り替える構成で記載しているが、好ましくは2回以上切り替える構成が望ましく、抽出対象とする周波数帯が多くなるにつれて、または、使用可能なフィルタが少なくなるについて、切り替え回数を増やすことが望ましい。

0081

次に図13を用いて第2の実施例について説明する。

0082

図13は、図3ステップ3120の第2の実施例であり、フィルタの時定数を考慮したスタンバイフィルタの設定方法である。

0083

図13を用いて詳細を説明する。

0084

ステップ13110は、目標フィルタ取得行程であり、図4で設定した目標フィルタを取得する。

0085

ステップ13120は、目標フィルタがF1か否かの判断行程である。

0086

F1である場合は、ステップ13130へ進み、否の場合は、ステップ13190へ進む。

0087

ステップ13130は、F2到達時間演算行程である。現在のエンジン回転数やエンジン回転数の時間変化量、または、現在の負荷や負荷の時間変化量から図5に示したF2領域への到達時間を推定する。

0088

ステップ13140は、F2フィルタの時定数取得行程であり、F2フィルタの設定値からフィルタの時定数を算出する。ここで、時定数の算出は演算で求めても良いし、マイクロコンピュータに予め記憶している値を用いてもよい。

0089

ステップ13150は、F2安定時間演算行程である。ステップ13140で算出した時定数からF2の安定時間を算出する。ここで、安定時間はステップ13140で算出した時定数に所定のゲインを乗ずることで算出し、時定数が大きくなるにつれ安定時間も長くなることが望ましい。

0090

ステップ13160は、F2安定時間とF2到達時間の比較行程である。F2安定時間よりもF2到達時間が小さい、すなわち安定する前にF2領域に到達する場合は、ステップ13180へ進み、スタンバイフィルタにF2を設定する。否の場合、すなわち到達時間に対して安定時間が長い場合は、ステップ13170へ進み、スタンバイフィルタにF1を設定する。ステップ13170ではスタンバイフィルタにF1を設定しているが、停止としても良い。このようにすることで、フィルタをハードウェアで実現している場合は消費電力を低減でき、フィルタをソフトウェアで実現している場合は、演算負荷を低減することができる。

0091

ステップ13190は、目標フィルタがF2か否かの判断行程である。

0092

F2である場合は、ステップ13210へ進み、否の場合は、ステップ13280へ進む。

0093

ステップ13210は、F1到達時間とF3到達時間の演算行程である。現在のエンジン回転数やエンジン回転数の時間変化量、または、現在の負荷や負荷の時間変化量から図5に示したF1領域とF2領域への到達時間をそれぞれ推定する。

0094

ステップ13220は、F1フィルタとF3フィルタの時定数取得行程であり、F1フィルタとF3フィルタの設定値からそれぞれのフィルタの時定数を算出する。ここで、時定数の算出は演算で求めても良いし、マイクロコンピュータに予め記憶している値を用いてもよい。

0095

ステップ13230は、F1安定時間とF2安定時間の演算行程である。ステップ13220で算出したそれぞれの時定数からF1とF2の安定時間を算出する。ここで、安定時間はステップ13220で算出した時定数に所定のゲインを乗ずることで算出し、時定数が大きくなるにつれ安定時間も長くなることが望ましい。

0096

ステップ13240は、F1安定時間とF1到達時間の比較行程である。F1安定時間よりもF1到達時間が小さい、すなわち安定する前にF1領域に到達する場合は、ステップ13250へ進み、スタンバイフィルタにF1を設定する。否の場合、すなわち到達時間に対して安定時間が長い場合は、ステップ13260へ進む。

0097

ステップ13260は、F3安定時間とF3到達時間の比較行程である。F3安定時間よりもF3到達時間が小さい、すなわち安定する前にF3領域に到達する場合は、ステップ13270へ進み、スタンバイフィルタにF3を設定する。

0098

ステップ13280は、F2到達時間演算行程である。現在のエンジン回転数やエンジン回転数の時間変化量、または、現在の負荷や負荷の時間変化量から図5に示したF2領域への到達時間を推定する。

0099

ステップ13290は、F2フィルタの時定数取得行程であり、F2フィルタの設定値からフィルタの時定数を算出する。ここで、時定数の算出は演算で求めても良いし、マイクロコンピュータに予め記憶している値を用いてもよい。

0100

ステップ13310は、F2安定時間演算行程である。ステップ13290で算出した時定数からF2の安定時間を算出する。ここで、安定時間はステップ13290で算出した時定数に所定のゲインを乗ずることで算出し、時定数が大きくなるにつれ安定時間も長くなることが望ましい。

0101

ステップ13320は、F2安定時間とF2到達時間の比較行程である。F2安定時間よりもF2到達時間が小さい、すなわち安定する前にF2領域に到達する場合は、ステップ13330へ進み、スタンバイフィルタにF2を設定する。否の場合、すなわち到達時間に対して安定時間が長い場合は、ステップ13340へ進み、スタンバイフィルタにF3を設定する。ステップ13340ではスタンバイフィルタにF3を設定しているが、停止としても良い。このようにすることで、フィルタをハードウェアで実現している場合は消費電力を低減でき、フィルタをソフトウェアで実現している場合は、演算負荷を低減することができる。

0102

なお、F1安定時間、F2安定時間、F3安定時間は、フィルタの時定数に応じて設定するが、フィルタの安定時間はより長くすることが望ましく、好ましくは、時定数から算出した安定時間を下限値として、負荷やエンジン回転数の加速度で補正することが望ましい。特にエンジン加速度が緩やかな場合は、フィルタの安定時間を短くなるように補正することが望ましく、エンジン加速度が急な場合は、フィルタの安定時間を長くし、目標フィルタが速く切り替わるように設定することが望ましい。また、切り替え先のフィルタは、エンジン負荷に応じて作動させるよう設定してもよい。

0103

F1安定時間、F2安定時間、F3安定時間、F1到達時間、F2到達時間、F3到達時間は、エンジンの燃焼サイクル数から推定しても良い。

0104

次に図14を用いて、本実施形態による内燃機関の制御装置の第2の実施例の動作について説明する。

0105

図14は、本発明の第2の実施形態による内燃機関の制御装置の動作例を示すタイムチャートである。

0106

図14の例では、エンジン回転数が増加する状態において、フィルタA、フィルタBが切り替わり、最終的にノック周波数の抽出に用いるノック検出用フィルタが切り替わる動作を示している。

0107

図14の時刻t1以前では、エンジン回転数が低く、目標フィルタはF1が設定されているため、アクティブフィルタは、フィルタAとなり、フィルタAにF1が設定され、ノック検出用フィルタはF1となる。スタンバイフィルタは、F2到達時間(破線)がF2安定時間よりも大きいため、消費電力または演算負荷を低減するために停止されている。

0108

図14の時刻t1にてF2到達時間がF2安定時間以下となると、スタンバイフィルタにF2が設定される。目標フィルタは、F1であるため、ノック検出用フィルタはF1のままとなる。

0109

図14の時刻t2にて目標フィルタがF2に切り替わると、アクティブフィルタはフィルタBが設定され、フィルタ2がノック検出用フィルタとして使用される。フィルタ2には時刻t1にて予めF2が設定されているため、時刻t2にて遅れなくフィルタを切り替えることができる。すなわち、エンジン回転数の上昇とフィルタの時定数に基づいた安定時間を考慮して予めF2のフィルタを起動することで、遅れのないフィルタ切り替えができる。

0110

図14の時刻t3にてF3到達時間(点線)がF3安定時間以下になると、スタンバイフィルタがF3に設定され、フィルタAにF3が設定される。目標フィルタは、F2であるため、ノック検出用フィルタはF2のままとなる。

0111

図14の時刻t4にて目標フィルタがF3に切り替わると、アクティブフィルタはフィルタAが設定され、フィルタ1がノック検出用フィルタとして使用される。フィルタ1には時刻t3にて予めF3が設定されているため、時刻t4にて遅れなくフィルタを切り替えることができる。すなわち、エンジン回転数の上昇とフィルタの時定数に基づいた安定時間を考慮して予めF3のフィルタを起動することで、遅れのないフィルタ切り替えができる。言い換えると、切り替え用のフィルタは切り替え前の所定時間前に作動することにより遅れのないフィルタの切り替えができる。

0112

また、前記した所定時間はエンジン運転状態に応じて補正することとし、エンジン運転状態エンジン回転数の加速度から判断する。

0113

前記所定時間は、切り替え先のフィルタが必要となるまでの時間を推定して設定する。もしくは切り替え先のフィルタが必要となるまでの燃焼サイクルを推定して所定時間を設定してもよい。

0114

図14の時刻t5にてF2到達時間(破線)がF2安定時間以上になると、スタンバイフィルタが停止に設定され、フィルタBに停止が設定され、消費電力または演算負荷を低減する。目標フィルタは、F3であるため、ノック検出用フィルタはF3のままとなる。

0115

以上の構成とすることで、運転領域毎に抽出するノッキング周波数が異なり、かつ検出対象とするノッキング周波数の個数よりも作動可能なフィルタの個数が少ない場合において、全てのノッキング周波数の抽出を可能として、フィルタ個数の不足を抑制して、運転領域の変化に対して予めフィルタの時定数を考慮してフィルタを起動する。言い換えると、前記の所定時間は切り替え先のフィルタの事定数に応じて設定する。このようにすることで、フィルタの切り替わり時に不安定となることを防止することができる。

0116

なお、本実施形態では、フィルタを運転領域の上下限の間に、2回切り替える構成で記載しているが、好ましくは2回以上切り替える構成が望ましく、抽出対象とする周波数帯が多くなるにつれて、または、使用可能なフィルタが少なくなるについて、切り替え回数を増やすことが望ましい。

実施例

0117

以上で説明を終えるが、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

0118

1・・・スロットルセンサ
2・・・エアフローセンサ
3・・・水温センサ
4・・・振動検出センサ
7・・・クランク角センサ
14・・・アクセルセンサ
17・・・ニュートラルスイッチ
18・・・エアコンスイッチ
19・・・補機負荷スイッチ
23・・・インジェクタ
30・・・点火コイル
42・・・スロットル駆動モータ

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