JP6365158B2 - 筒内圧検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、筒内圧の検出対象気筒の燃焼期間中において筒内圧に重畳するノイズを除去して筒内圧を高精度に検出する技術を提供することを目的とする。
筒内圧取得手段は、内燃機関の複数の気筒のうち少なくとも一つの気筒に筒内圧センサが設置されており、筒内圧センサが設置されたセンサ気筒のうちいずれか一つの検出対象気筒において燃焼が行われる燃焼期間中の筒内圧を検出する場合、センサ気筒のうち検出対象気筒以外の他気筒または検出対象気筒を取得対象気筒とし、取得対象気筒に設置された筒内圧センサが取得対象気筒において燃焼が行われない非燃焼期間中に検出する筒内圧を取得する。
したがって、本発明のように、検出対象気筒またはセンサ気筒のうち検出対象気筒以外の他気筒を取得対象気筒とし、取得対象気筒に設置された筒内圧センサが非燃焼期間中に検出する筒内圧と非燃焼期間中の取得対象気筒の理論圧との差分を求めれば、検出対象気筒において燃焼期間中に検出対象気筒に設置された筒内圧センサが検出する筒内圧に重畳するノイズを検出できる。
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図1に示す燃料噴射システム2のディーゼルエンジン(以下、「エンジン」とも言う。)10は、シリンダブロック12に形成されたシリンダ(気筒)14内にピストン16が収容され、シリンダ14内を往復動するピストン16の運動が、コンロッド18を介してエンジン10のクランク軸(図示せず)に回転運動として伝達される。
吸気ポート24には、外気を吸入するための吸気管32が接続され、排気ポート26には、シリンダ14から排気を排出するための排気管34が接続されている、排気管34と吸気管32とはEGR(Exhaust Gas Recirculation)管36で接続されている。EGR管36に設置されているEGR弁38が開弁することにより、排気管34から吸気管32に還流する排気のEGR量が制御される。
燃料噴射システム2は、高圧燃料を蓄圧するコモンレール40と、このコモンレール40に高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプ(図示せず)と、コモンレール40に蓄圧された高圧燃料をエンジン10の各気筒内にそれぞれ噴射する複数の燃料噴射弁42と、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)50とを備えている。
クランク角センサ60は、エンジン10のクランク軸と同期して回転するパルサ44の周囲に配置され、パルサ44が1回転する間に、パルサ44の外周部に設けられた歯部の数に相当する複数のパルス信号(回転角信号)を出力する。ECU50は、クランク角センサ60から出力される回転角信号に基づいて、エンジン10の回転速度および回転角度位置(クランク角度)を検出する。
燃圧センサ64は、コモンレール40に取り付けられ、コモンレール40に蓄圧された燃料圧力(レール圧)に応じた信号を出力する。
ECU50は、エンジン10の運転制御として、噴射圧制御、燃料噴射制御等を実施する。噴射圧制御はコモンレール40に蓄圧される燃料圧力を制御するもので、燃圧センサ64によって検出される実レール圧が目標レール圧と一致するように、燃料供給ポンプの吐出量(ポンプ吐出量)をフィードバック制御する。
次に、筒内圧センサ66が検出する筒内圧について説明する。図2は、エンジン10の#1気筒〜#4気筒のうち、#1気筒〜#3気筒における筒内圧の変化を示している。#2気筒については、点線で示す筒内圧の理論圧200の波形と筒内圧センサ66が検出する実線で示す筒内圧210の波形との違いを示すために、理論圧200と筒内圧210とを分けて記載している。#1気筒および#3気筒については、理論圧200と筒内圧210とを重ねて記載している。図2において、噴射信号はパイロット噴射とメイン噴射とを指令する信号である。
式(1)において、θ:クランク角度、P(θ):断熱圧縮中の筒内圧、Pm:圧縮開始時の吸気圧(筒内圧)、V0:圧縮開始時のシリンダ容積、V(θ):断熱圧縮中のシリンダ容積、n:ポリトロープ指数、である。圧縮行程で使用するときの式(1)のポリトロープ指数の値は、気筒内のガスの比熱比になる。
ECU50が実行する筒内圧検出処理を図4のフローチャートに基づいて説明する。ECU50は、検出対象気筒の燃焼期間よりも前の非燃焼期間において他気筒の燃焼期間に対応する期間の筒内圧を取得してAD変換し(S400)、AD変換した筒内圧をローパスフィルタ処理する(S402)。
ただし、本実施形態のようにエンジン10のすべての気筒が筒内圧センサ66を設置されたセンサ気筒である場合、S400で実際の筒内圧を取得し、S404およびS406で理論圧を取得する対象となる取得対象気筒は、検出対象気筒以外の他気筒でもよい。例えば、図2で検出対象気筒を#2気筒とした場合、取得対象気筒を#3気筒としてもよい。
尚、エンジンの複数の気筒のうち一つの気筒だけに筒内圧センサが設置されている場合には、この一つの気筒がセンサ気筒と検出対象気筒と取得対象気筒になる。
S416でノイズを減算する場合、ノイズに窓関数を掛けてノイズの両側を0レベルにしてから減算することが望ましい。これにより、筒内圧センサ66から取得する筒内圧からノイズを減算した箇所が不連続にならず連続する。その結果、ECU50は、ノイズを除去した筒内圧に基づいて、検出対象気筒における燃焼状態を表わす燃焼指標として、S412と同様に熱発生率のピーク位置等を高精度に算出できる(S418)。
以上説明した第1実施形態では、以下の効果を得ることができる。
(1)筒内圧センサ66が検出対象気筒の燃焼期間中に検出する筒内圧から、フィルタを使用することなくノイズを除去できる。これにより、筒内圧センサ66が検出する筒内圧を歪ませることなく筒内圧を高精度に検出できるので、筒内圧に基づいて検出対象気筒の燃焼状態を表わす熱発生率等を高精度に算出できる。
[2−1.第1実施形態との相違点]
第2実施形態の燃料噴射システムの構成は第1実施形態の燃料噴射システム2と実質的に同一である。但し、第2実施形態では、図5に示すように、ECU50は、センサ信号取得手段として、検出対象気筒の燃焼期間中に検出対象気筒に設置された筒内圧センサ66が検出する筒内圧に重畳するノイズを、筒内圧センサ66のセンサ信号からではなく、他のセンサのセンサ信号から抽出する。筒内圧センサ66とグランドラインが共通であれば、筒内圧センサ66が検出する筒内圧に重畳するノイズは、筒内圧センサ66以外の他のセンサのセンサ信号にも重畳する筈である。
例えば、筒内圧センサ66以外の他のセンサのセンサ信号をフィルタ処理して高周波を除去し、低周波のノイズだけを抽出する。そして、検出対象気筒の燃焼期間中に検出対象気筒に設置された筒内圧センサ66が検出する筒内圧から抽出したノイズを減算すれば、ノイズを除去することができる。
以上説明した第2実施形態では、第1実施形態の(1)の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、以下の種々の形態を取り得る。
Claims (7)
- 内燃機関(10)の複数の気筒のうち少なくとも一つの気筒に筒内圧センサ(66)が設置されており、前記筒内圧センサが設置されたセンサ気筒のうちいずれか一つの検出対象気筒において燃焼が行われるクランク角度範囲で表される燃焼期間中の前記筒内圧を検出する場合、前記センサ気筒のうち前記検出対象気筒以外の他気筒または前記検出対象気筒を取得対象気筒とし、前記取得対象気筒に設置された前記筒内圧センサが前記取得対象気筒において燃焼が行われないクランク角度範囲で表される非燃焼期間中に検出する前記筒内圧を取得する筒内圧取得手段(S400)と、
前記取得対象気筒の前記非燃焼期間中における前記筒内圧の理論圧を取得する理論圧取得手段(S404、S406)と、
前記筒内圧取得手段が取得する前記筒内圧と前記理論圧取得手段が取得する前記理論圧との差分から、前記検出対象気筒において前記燃焼期間中に前記検出対象気筒に設置された前記筒内圧センサが検出する前記筒内圧に重畳するノイズを検出するノイズ検出手段(S408)と、
前記検出対象気筒の前記燃焼期間中に前記検出対象気筒の前記筒内圧センサが検出する前記筒内圧から、前記ノイズ検出手段が検出する前記ノイズを除去した結果を前記検出対象気筒の前記燃焼期間中の前記筒内圧として検出する筒内圧検出手段(S416)と、
を備えることを特徴とする筒内圧検出装置(50)。 - 請求項1に記載の筒内圧検出装置であって、
前記理論圧取得手段と前記筒内圧取得手段とは前記検出対象気筒を前記取得対象気筒とし、
前記ノイズ検出手段は、前記筒内圧と前記検出対象気筒において取得される前記理論圧との差分から、前記検出対象気筒において前記燃焼期間中に前記検出対象気筒に設置された前記筒内圧センサが検出する前記筒内圧に重畳するノイズを検出する、
ことを特徴とする筒内圧検出装置。 - 請求項1に記載の筒内圧検出装置であって、
前記理論圧取得手段と前記筒内圧取得手段とは、前記センサ気筒のうち前記検出対象気筒以外の他気筒を前記取得対象気筒とし、
前記ノイズ検出手段は、前記筒内圧と前記他気筒において取得される前記理論圧との差分から、前記検出対象気筒において前記燃焼期間中に前記検出対象気筒に設置された前記筒内圧センサが検出する前記筒内圧に重畳するノイズを検出する、
ことを特徴とする筒内圧検出装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の筒内圧検出装置であって、
前記筒内圧取得手段は、前記センサ気筒のうち前記取得対象気筒以外の他気筒の前記燃焼期間に対応する前記取得対象気筒の前記非燃焼期間において、前記取得対象気筒に設置された前記筒内圧センサが出力するセンサ信号をAD変換して前記筒内圧を取得する、
ことを特徴とする筒内圧検出装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の筒内圧検出装置であって、
前記筒内圧取得手段は、前記取得対象気筒の前記燃焼期間に対し吸気行程側の前記非燃焼期間中に前記取得対象気筒に設置された前記筒内圧センサが検出する前記筒内圧を取得する、
ことを特徴とする筒内圧検出装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の筒内圧検出装置であって、
前記ノイズ検出手段は、前記筒内圧取得手段が複数回取得する前記筒内圧と前記理論圧取得手段が複数回取得する前記理論圧との差分を平均して前記ノイズを検出する、
ことを特徴とする筒内圧検出装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の筒内圧検出装置であって、
前記ノイズ検出手段が検出した前記ノイズに対し前記内燃機関の運転条件に応じて設定されたゲインおよび位相の少なくともいずれか一方の補正を行う補正手段(S414)を備え、
前記筒内圧検出手段は、前記検出対象気筒の前記燃焼期間中に前記検出対象気筒に設置された前記筒内圧センサが検出する前記筒内圧から、前記補正手段が補正したノイズを除去した結果を、前記検出対象気筒の前記燃焼期間中の前記筒内圧として検出する、
ことを特徴とする筒内圧検出装置。
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