JP2007505247A - 加速度計を用いた内燃エンジン制御方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
さらなる実施形態は、コントローラが燃焼開始レバーを調整すること、および、第2のコントローラが燃焼開始レバーを調整することを含む。
さらなる実施形態は、所定の燃焼開始が、エンジン速度およびブースト圧力のうちの少なくとも1つに基づくこと、および、ケプストラルフィルタが処理済データセットを供給するために加速度計データセットに加えられることを含む。
さらなる実施形態は、動作中の内燃エンジンの燃焼室内の燃焼クオリティを決定することを含み、エンジンのサイクルの間に、燃焼室内での燃焼挙動を示すデータを測定することが可能なエンジンに配置された加速度計によって提供される加速度計測定値から加速度計データセットが生成され、加速度計データセットを処理して、エンジンのサイクルの間の燃焼室内の放熱速度を示す処理済データセットが再構築され、処理済データセットの特性が所定の所望データセットの特性と比較され、燃焼クオリティの指標が提供される。
さらなる実施形態は、内燃エンジンの燃焼室内での燃焼開始を推定する方法を含み、この方法では、エンジンのサイクルの間に燃焼室にチャージを導入し、燃焼室内のチャージを圧縮し、燃料を燃焼室に導入し、燃焼させて、燃焼室内に配置されたピストンを駆動し、サイクルの間に燃焼室内の物理的条件を示すデータセットを提供する。エンジンの対応するサイクルから少なくとも2つのデータセットが収集され、処理されて、エンジンの対応するサイクルにわたる放熱速度を示す処理済データセットが生成される。ケプストラルフィルタは少なくとも2つのデータセットに加えられ、処理済データセットが生成される。処理済データセットの選択された特性の関数である所定の関係から、エンジンの対応するサイクルに対する燃焼開始が推定される。
図1を参照すると、内燃エンジンでの燃焼開始の制御に用いられる、主題となる方法を規定するフロー図が提供されている。エンジン100を参照すると、最初に、加速度計信号102(y(θ))が、エンジンのサイクルに対する選択されたクランク角度(θ)のウィンドウを通して、加速度計により決定される。これらの値は、アンチエイリアシングフィルタ104によって、フィルタリングすることができ、デジタルデータセット106に変換され、ウィンドウ化される。クランク角ウィンドウ(θw)を、エンジン特性および動作条件に鑑みて、ステップ110にて事前に決定することができる。ウィンドウ化されたデータを、クランク角度の同一の選択されたウィンドウを通し、複数のエンジンサイクルにわたって、全体平均化フィルタ108によって平均化することができる。帯域通過フィルタ(バンドパスフィルタ)112を、平均化およびウィンドウ化されたデジタルノッキング信号(y(θ)avg)に加えることができ、結果として帯域通過信号(y(θ)bp)が生じる。ウィンドウおよび帯域通過フィルタは、信号のデジタル化の前に加えてもよいことに留意されたい。
式(4)が示すように、Hcf(f)は、H(f)から決定される。H(f)は、ソースx(θ)の自動および相互スペクトル推定値ならびに測定信号y(θ)bpから決定される。具体的には、
平均化されたパラメータから決定されるSOCのさらなるフィルタリングが、必要とされる場合もある。フィルタリングが、閉ループの制御システムをSOCにおける固有のサイクル間(cycle-to-cycle)変動に過剰反応させないために、必要となるかもしれない。しかしながら、好ましくは、燃焼イベントと測定の間において、許容できない長さの遅れを避けるために、フィルタリングが重過ぎないように注意する必要がある。例えば、エンジンのトランジェント挙動が問題である場合、または(数秒を超える)延長期間にわたってSOCが進みすぎている場合にエンジンに損傷を起こす電位が存在する場合は、比較的短い遅延時間が必要である。20を大きく超えるエンジンサイクルは、20エンジンサイクルが毎分1800回転では1.33秒に相当するので、一般的に長すぎるものとなる。
ステップ220において処理を完了するために、エンジンが動作するように命令されているか否かを検討する。サイクルは、エンジンがまだ動作している場合にはステップ202から自身を反復し、そうでなければステップ222で停止する。
・高性能32ビットCPU
・高速割込み応答および処理
・12ビットDAC、16チャンネル
・CANインターフェース
・オンチップメモリ
・128K×16フラッシュ
・18K×16RAM 4K×16ROM
・1Mまでの外部メモリ
ここで、サンプリング周波数は20kHzとする。
Claims (26)
- 内燃エンジンの燃焼室内での燃料の燃焼を制御する方法であって、
a.前記エンジンのサイクルの間に、
i.前記燃焼室にチャージを導入し、
ii.前記燃焼室内の前記チャージを圧縮し、
iii.前記燃料を前記燃焼室に導入し、
iv.前記燃料を前記燃焼室内で燃焼させて、前記燃焼室内に配置されたピストンを駆動することと、
b.前記エンジンの少なくとも2サイクルの間に収集された加速度計データセットを、コントローラに供給することと、
c.前記加速度計データセットを処理し、前記少なくとも2サイクルにわたる放熱速度を示す処理済データセットを生成することと、
d.前記処理済データセットから、前記燃料に対する所定の目標燃焼開始を用いてSOC誤差を推定することと、
e.前記SOC誤差の大きさが0より大きい場合、前記エンジンの少なくとも1後続サイクル向けの燃焼開始レバーを調整し、前記少なくとも1後続サイクルの間の修正済燃焼開始を、前記所定の目標燃焼開始に向けて駆動することとを含む方法。 - 前記レバーは、
a.グロープラグ温度、
b.点火プラグタイミング、
c.パイロット燃料量、
d.パイロット燃料噴射タイミング、
e.吸気マニホールド温度、
f.吸気マニホールド圧力、
g.排気ガス吸気チャージ濃度(exhaust gas intake charge concentration)、
h.パイロット燃力噴射継続時間、および
i.前記燃料の等量比
のうちの少なくとも1つである請求項1に記載の方法。 - 前記SOC誤差は、前記処理済データセットから決定される前記燃料の推定燃焼開始と、前記所定の目標燃焼開始との比較から決定される請求項1に記載の方法。
- 前記コントローラは、前記燃焼開始レバーを調整する請求項1に記載の方法。
- 第2のコントローラが、前記燃焼開始レバーを調整する請求項1に記載の方法。
- 前記加速度計データセットが、前記エンジンの少なくとも10連続サイクルから収集される請求項1に記載の方法。
- 前記加速度計データセットが、前記エンジンの5〜15連続サイクルの間から収集される請求項1に記載の方法。
- 前記所定の燃焼開始は、エンジン速度およびブースト圧力のうちの少なくとも1つに基づく請求項1に記載の方法。
- ケプストラルフィルタ(cepstral filter)が、前記処理済データセットを供給するために前記加速度計データセットに加えられる請求項1に記載の方法。
- 前記推定燃焼開始は、前記処理済データのピーク値、前記処理済データの前記ピーク値に関連するクランク角および前記少なくとも2サイクルにわたる前記変化に関連するブースト圧力を用いて決定される請求項3に記載の方法。
- 前記推定燃焼開始は、前記処理済データの勾配値を用いて決定され、前記勾配値は、前記勾配値向けの関連クランク角からピーククランク角よりも早く決定される請求項3に記載の方法。
- 前記加速度計データセットからノッキング測定を選択することをさらに含み、前記ノッキング測定を用いて、前記エンジンの前記後続サイクルにおける燃焼速度を制御する請求項1に記載の方法。
- 前記加速度計データセットから不点火測定を選択することをさらに含み、前記不点火測定を用いて、前記エンジンの前記後続サイクルにおける燃焼を制御する請求項1に記載の方法。
- 動作中の内燃エンジンの燃焼室内の燃焼クオリティを決定する方法であって、
a.前記エンジンのサイクルの間に、前記燃焼室内での燃焼挙動を示すデータを測定することが可能な前記エンジンに配置された加速度計によって提供される加速度計測定値から、加速度計データセットを生成することと、
b.前記加速度計データセットを処理して、前記エンジンの前記サイクルの間の前記燃焼室内の放熱速度を示す処理済データセットを再構築することと、
c.前記処理済データセットの特性を、所定の所望データセットの特性と比較し、前記燃焼クオリティの指標を提供することとを含む方法。 - 前記加速度計データセットからの前記処理済データセットの再構築に適切な変換関数を計算することをさらに含む請求項15に記載の方法。
- ケプストラルフィルタを前記加速度計データセットに加え、前記処理済データセットを生成する請求項15に記載の方法。
- 前記処理済データからのピーク値を、前記所定の所望データセットからのピーク値と比較し、前記燃焼クオリティの前記指標を提供する請求項15に記載の方法。
- 内燃エンジンの燃焼室内での燃焼開始を推定する方法であって、
a.前記エンジンのサイクルの間に、
i.前記燃焼室にチャージを導入し、
ii.前記燃焼室内の前記チャージを圧縮し、
iii.燃料を前記燃焼室に導入し、
iv.前記燃料を前記燃焼室内で燃焼させて、前記燃焼室内に配置されたピストンを駆動し、
v.前記サイクルの間に前記燃焼室内の物理的条件を示すデータセットを決定することと、
b.前記エンジンの対応するサイクルから、少なくとも2つのデータセットを累算することと、
c.前記少なくとも2つのデータセットを処理し、前記エンジンの前記対応するサイクルにわたる放熱速度を示す処理済データセットを生成することであって、ケプストラルフィルタを、前記少なくとも2つのデータセットに加えて、前記処理済データセットを生成することと、
d.前記処理済データセットの選択された特性の関数である所定の関係から、前記エンジンの前記対応するサイクルに対する前記燃焼開始を推定することとを含む方法。 - 5〜15の間のデータセットを使用して、前記処理済データセットを生成する請求項19に記載の方法。
- 20未満のデータセットを使用して、前記処理済データセットを生成する請求項19に記載の方法。
- 前記少なくとも2つのデータセットを、前記エンジンの連続サイクルから累算する請求項19に記載の方法。
- 前記データセットは、加速度計、光センサ、ひずみゲージおよび圧力センサのうちの少なくとも1つから収集される請求項19に記載の方法。
- 平均化フィルタが、前記ケプストラルフィルタを加える前に、前記少なくとも2つのデータセットに加えられる請求項19に記載の方法。
- 前記選択された特性は、ピーク値、ピーク値クランク角、前記ピーク値の所定の一部分におけるクランク角曲線幅、前記ピーク値の前に見出される立ち上がりクランク角における前記処理済データの勾配、および前記ピーク値と前記幅の比率の少なくとも1つを含む請求項19に記載の方法。
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