專利名稱：缸內壓的檢測的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及檢測內燃機的缸內壓的裝置和方法，更具體地說，涉及去除所檢測的缸內壓的漂移而檢測更準確的缸內壓的裝置和方法。
背景技術：
以往，在內燃機的氣缸中設置了檢測該氣缸內的壓力(下面稱為缸內壓)的缸內壓傳感器。由該傳感器檢測出的缸內壓用于內燃機(下面稱為發(fā)動機)的控制。
作為缸內壓傳感器，公知有使用壓電元件的傳感器。該傳感器檢測缸內壓的變化率。如圖25所示，由缸內壓傳感器200檢測出的缸內壓的變化率典型地由積分電路201進行積分。該積分電路201的輸出被用作缸內壓。
在使用了壓電元件的情況下，一般在缸內壓的變化和缸內壓傳感器的輸出之間的關系中存在延遲特性。并且，隨著壓電元件的溫度升高，缸內壓傳感器的輸出也增大。在把這樣的缸內壓傳感器搭載到發(fā)動機上時，受發(fā)動機產生的熱的影響，在缸內壓傳感器的輸出中產生偏差。其結果是，有出現(xiàn)從積分電路輸出的缸內壓的波形中產生如圖26所示的“偏離”即漂移的弊端。
在產生這樣的漂移時，難以準確地檢測缸內壓。并且，缸內壓傳感器的輸出典型地被進行模數(A/D)轉換，以進行此后的計算機處理。在缸內壓傳感器的輸出中含有漂移成分時，有在作為仿真值的該缸內壓傳感器的輸出和對該輸出進行A/D轉換而得到的數字值之間失去相關性的弊端。
在下面的專利文獻1中作為校正這樣的漂移的技術公開了對積分電路進行復位的方法。參照圖27，在各燃燒周期的預定定時，閉合開關元件212。在閉合該元件時，電容213前后的電位差消失，因此運算放大器214的輸出被復位到基準值。根據該復位操作，去除了漂移。
專利文獻1 日本特開平7-280686號公報在圖28中示出了在進行如上所述的復位操作時、從積分電路輸出的缸內壓波形。復位操作在時間t1、t2、t3、t4和t5中執(zhí)行?？梢钥闯?，因這樣的復位操作產生的波形115重疊在缸內壓波形上。其結果是，在復位操作的前后，缸內壓波形上呈現(xiàn)出不連續(xù)的頻率特性。由于這樣的不連續(xù)的頻率特性，在此后的利用缸內壓的計算機處理中混入了不希望的頻率成分。這會使發(fā)動機的控制精度降低。并且，即使進行這樣的復位操作，在復位操作和復位操作之間即在一個燃燒周期中，漂移仍會增大。
因此，需要不進行這樣的復位操作而去除漂移并檢測缸內壓的方法。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的一個方面，缸內壓傳感器輸出與發(fā)動機缸內壓的變化率對應的信號。該缸內壓傳感器的輸出信號被濾波，以截去比實質上構成控制發(fā)動機所需的缸內壓的頻率更低的頻率成分。濾波后的輸出信號被積分，計算缸內壓。優(yōu)選的是濾波進行為截去作為比實質上構成控制該發(fā)動機所需的缸內壓的頻率更低的頻率成分、且構成漂移的頻率成分。
發(fā)明人已經確認漂移的頻帶比實質上構成控制發(fā)動機用的缸內壓的頻率成分的頻帶更低。本發(fā)明是根據發(fā)明人的該認識而研制的。根據本發(fā)明，通過濾波裝置，從缸內壓傳感器的輸出信號中去除構成漂移的低頻成分。因此，可通過對來自濾波裝置的輸出信號進行積分，計算出去除了漂移的缸內壓信號。并且，根據本發(fā)明，由于可以不進行復位操作而去除漂移，因此可以防止在作為結果而得到的缸內壓信號中呈現(xiàn)不連續(xù)的頻率特性。
在本發(fā)明的一種實施方式中，截止頻率隨所檢測出的發(fā)動機轉速而變更。由于設定了最適合于當前的發(fā)動機轉速的截止頻率，因此可以防止不能截去所有的構成漂移的低頻成分的情況。
在本發(fā)明的一種實施方式中，缸內壓傳感器的輸出信號與發(fā)動機的旋轉同步地被采樣。該采樣出的輸出信號被濾波。由于缸內壓傳感器的輸出信號與發(fā)動機的旋轉同步地被采樣，因此可以按照與發(fā)動機轉速對應的截止頻率實施濾波。無需改變?yōu)V波器特性。
通過積分得到的缸內壓信號有時從預定值偏移。在本發(fā)明的一種實施方式中，從缸內壓信號中去除了偏移成分?？赏ㄟ^去除這樣的偏移，更準確地求出缸內壓。
在本發(fā)明的一種實施方式中，按照第一采樣周期對通過積分計算出的缸內壓信號進行采樣，作為偏移量。按照比第一采樣周期更短的第二采樣周期對該偏移量進行過采樣。計算出該過采樣的偏移的移動平均。通過從由積分計算出的缸內壓信號中減去該移動平均值，去除該缸內壓信號的偏移成分。這樣，通過按照更短的間隔實施的移動平均，逐漸去掉偏移量，所以可以連續(xù)地得到更準確的缸內壓信號。
在本發(fā)明的另一實施方式中，按照第一采樣周期對通過積分計算出的缸內壓信號進行采樣，作為偏移量。從該偏移量中減去基準值后，計算絕對偏移量。按照比第一采樣周期更短的第二采樣周期對該絕對偏移量進行過采樣。計算出過采樣后的絕對偏移量的移動平均值。通過從由積分計算出的缸內壓信號中減去該移動平均值，去除該缸內壓信號中的偏移成分。這樣，由于計算偏移量的絕對值，所以可以計算出更準確的偏移量。通過利用移動平均逐漸去除該偏移量，可以連續(xù)得到更準確的缸內壓信號。在一種實施方式中，基準值是發(fā)動機的燃燒周期的吸氣行程中的吸氣管的壓力。
在本發(fā)明的另一實施方式中，以校正項校正通過積分計算出的缸內壓信號。基于該校正后的缸內壓信號而計算校正項，然后進行反饋。按照第一采樣周期，對該校正后的缸內壓進行采樣作為偏移量，按照比第一采樣周期更短的第二采樣周期，對該偏移量進行過采樣，對該過采樣的偏移量進行移動平均，計算移動平均值，并計算用于使該移動平均值收斂于目標值的校正項，由此計算校正項。這樣，由于偏移量因校正項而收斂于目標值，所以不會在缸內壓信號中產生不連續(xù)性，可以連續(xù)地計算缸內壓信號。
在本發(fā)明的另一實施方式中，由校正項校正通過積分計算出的缸內壓信號?；谠撔Ｕ蟮母變葔盒盘柖嬎阈Ｕ棧缓蠓答?。按照第一采樣周期對該校正后的缸內壓進行采樣作為偏移量，從該偏移量中減去基準值，計算絕對偏移量，按照比第一采樣周期短的第二采樣周期，對該絕對偏移量進行過采樣，對該過采樣后的絕對偏移量進行移動平均，計算移動平均值，并計算用于使該移動平均值收斂于目標值的校正項，由此計算校正項。這樣，由于計算偏移量的絕對值，所以可以計算出更準確的偏移量。由于通過校正項使其逐漸收斂于目標值，所以不會在缸內壓信號中產生不連續(xù)性，可以連續(xù)地計算缸內壓信號。在一種實施方式中，基準值是發(fā)動機的燃燒周期的吸氣行程中的吸氣管的壓力。


圖1為概略地表示根據本發(fā)明一個實施例的發(fā)動機及其控制裝置的圖。
圖2為表示根據本發(fā)明一個實施例的缸內壓傳感器的安裝的圖。
圖3為表示根據本發(fā)明一個實施例的體積變化率的波形以及頻率成分的圖。
圖4為表示根據本發(fā)明一個實施例的體積變化率的傅立葉系數的值的圖。
圖5為表示根據本發(fā)明一個實施例的高通濾波器的特性的圖。
圖6為用于說明根據本發(fā)明一個實施例的應用高通濾波器的效果的圖。
圖7(a)為根據本發(fā)明第1實施例的缸內壓檢測裝置的方框圖，以及(b)為根據本發(fā)明第2實施例的缸內壓檢測裝置的方框圖。
圖8為用于說明根據本發(fā)明一個實施例的不根據發(fā)動機轉速切換截止頻率時的問題點的圖。
圖9為根據本發(fā)明第3實施例的具有濾波器切換裝置的缸內壓檢測裝置的方框圖。
圖10為具體地表示根據本發(fā)明第3實施例的通過濾波器切換裝置進行的切換動作的圖。
圖11為根據本發(fā)明第1實施例的偏移去除裝置的方框圖。
圖12為表示根據本發(fā)明第1實施例的缸內壓P以及偏移量Poff的波形的圖。
圖13為表示根據本發(fā)明第1實施例的偏移量Poff、移動平均值Pcomp、以及缸內壓Pcyl的波形的圖。
圖14為根據本發(fā)明第2實施例的偏移去除裝置的方框圖。
圖15為根據本發(fā)明第3實施例的偏移去除裝置的方框圖。
圖16為根據本發(fā)明第3實施例的控制器的方框圖。
圖17為表示根據本發(fā)明第3實施例的(a)響應指定型控制的切換函數、以及(b)響應指定參數的圖。
圖18為用于說明根據本發(fā)明一個實施例的使用響應指定型控制時的效果的圖。
圖19為根據本發(fā)明第4實施例的偏移去除裝置的方框圖。
圖20為根據本發(fā)明一個實施例的計算偏移量Poff的處理的流程圖。
圖21為根據本發(fā)明一個實施例的計算校正完成缸內壓Pcyl的處理的流程圖。
圖22為根據本發(fā)明一個實施例的應用高通濾波器的處理的流程圖。
圖23為根據本發(fā)明一個實施例的對高通濾波器的輸出進行積分的處理的流程圖。
圖24為根據本發(fā)明一個實施例的響應指定型控制的流程圖。
圖25為根據現(xiàn)有技術的對缸內壓傳感器的輸出進行積分的電路。
圖26為表示缸內壓的漂移的圖。
圖27為根據現(xiàn)有技術的具有復位單元、對缸內壓傳感器的輸出進行積分的電路。
圖28為表示根據現(xiàn)有技術的由復位操作導致的對缸內壓波形的影響的圖。
具體實施例方式
接著參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1為根據本發(fā)明的實施方式的內燃機(下面稱為發(fā)動機)及其控制裝置的整體結構圖。
接著參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1為根據本發(fā)明的實施方式的發(fā)動機及其控制裝置的整體結構圖。
電子控制單元(下面稱為“ECU”)1是具有中央運算處理裝置(CPU)1b的計算機。ECU 1具有存儲器1c，該存儲器1c具有讀取專用存儲器(ROM)，其存儲用于實現(xiàn)車輛的各種控制的計算機程序以及實施該程序所需的映射信息；以及隨機存取存儲器(RAM)，其提供用于CPU1b的運算的工作區(qū)域，并臨時存儲程序以及數據。而且，ECU 1具有接受從車輛各部發(fā)送來的數據的輸入接1a以及向車輛各部送出控制信號的輸出接1d。
發(fā)動機2在本實施例中是四沖程的發(fā)動機。發(fā)動機2典型地具有多個氣缸，但為了簡化，圖中僅示出了其中的一個。發(fā)動機2通過進氣門3與吸氣管4連接，通過排氣門5與排氣管6連接。在吸氣管4上設置有按照來自ECU 1的控制信號而噴射燃料的燃料噴射閥7。
發(fā)動機2把從吸氣管4吸入的空氣和從燃料噴射閥7噴射的燃料的混合氣吸入到燃燒室8內。在燃燒室8中設置有按照來自ECU 1的點火正時信號飛濺出火花的火花塞9。通過由火花塞9產生的火花點燃混合氣。混合氣的體積因燃燒而增大，由此向下方推動活塞10?；钊?0的往返運動變換為曲軸11的旋轉運動。
缸內壓傳感器15是例如由壓電元件構成的傳感器，嵌入在火花塞9的與發(fā)動機氣缸連接的部分。缸內壓傳感器15輸出表示燃燒室8內的壓力(缸內壓)的變化的信號dP，把其送給ECU 1。
在發(fā)動機2中設置有曲軸角傳感器17。曲軸角傳感器17隨曲軸11的旋轉，向ECU 1輸出作為脈沖信號的CRK信號以及TDC信號。
CRK信號是在預定的曲軸角處輸出的脈沖信號。ECU 1根據該CRK信號來計算發(fā)動機2的轉速NE。TDC信號是在與活塞10的TDC位置關連的曲軸角度處輸出的脈沖信號。
在發(fā)動機2的吸氣管4上設置有節(jié)氣門18。節(jié)氣門18的開度由來自ECU 1的控制信號來進行控制。與節(jié)氣門18連接的節(jié)氣門開度傳感器(θTH)19向ECU 1提供與節(jié)氣門18的開度對應的電信號。
吸氣管壓力(Pb)傳感器20設置在節(jié)氣門18的下游側。由Pb傳感器20檢測出的吸氣管壓力Pb被送給ECU 1。
在節(jié)氣門18的上游設置有空氣流量計(AFM，Air Flow Meter)16?？諝饬髁坑?6檢測通過節(jié)氣門18的空氣量，把其送給ECU 1。
向ECU 1送出的信號交給輸入接口1a，進行模擬-數字轉換。CPU1b可按照存儲器1c中所存儲的程序來處理轉換后的數字信號，作成用于送給車輛的執(zhí)行器的控制信號。輸出接口1d把這些控制信號送給燃料噴射閥7、火花塞9、節(jié)氣門18、以及其它機械要素的執(zhí)行器。此外，CPU 1b可使用該轉換后的數字信號，按照存儲器1c中所存儲的程序，計算發(fā)動機的缸內壓。
圖2為表示缸內壓傳感器15的安裝的一個例子的圖。在氣缸蓋21的螺孔22中擰入有火花塞9。缸內壓傳感器的傳感器元件部25與墊圈26一起夾在氣缸蓋21的火花塞安裝面23和火花塞墊圈座24之間。傳感器元件部25由壓電元件構成。
傳感器元件部25作為火花塞9的墊片而被緊固，對該傳感器元件部25提供預定的緊固負荷。在燃燒室8內的壓力變化時，施加在該傳感器元件部25上的負荷發(fā)生變化。缸內壓傳感器15檢測相對于該預定緊固負荷的負荷變化，作為缸內壓的變化。
缸內壓的頻帶取決于發(fā)動機轉速。具體地說，缸內壓的頻帶涉及從零到發(fā)動機轉速的k次(k大于等于2)的頻率。
然而，在發(fā)動機控制中實際使用的缸內壓具有發(fā)動機轉速的1次或以上的頻率成分。換言之，比發(fā)動機轉速的1次的頻率低的頻率成分對于發(fā)動機控制中實際使用的缸內壓而言是不必要的。下面簡單說明其理由。
用到缸內壓的發(fā)動機控制的典型例子是計算平均指示有效壓力等的發(fā)動機做功量。發(fā)動機的做功量可以用于評測發(fā)動機的性能。如式(1)所示，平均指示有效壓力Pmi表示為缸內壓P和體積變化率dV的相關系數。這里，Vs表示發(fā)動機的沖程容積。
為了對體積變化率dV進行頻率分解，對體積變化率dV進行如式(2)那樣的傅立葉級數展開。t表示時間。T表示發(fā)動機的曲軸的旋轉周期(下面稱為曲軸周期)，ω表示其角頻率。在四沖程的發(fā)動機中，1周期T對應于360度。k表示該發(fā)動機旋轉的頻率成分的次數。
dV(ωt)=f(t)=Va02+Σk=1∞(Vakcoskωt+Vbksinkωt)---(2)]]>Va0=2T∫0Tf(t)dt]]>Vak=2T∫0Tf(t)coskωt dt]]>Vbk=2T∫0Tf(t)sinkωt dt]]>把式(2)應用于式(1)，導出式(3)。θ＝ωt。
+Vb1sinθ+Vb2sin2θ+Vb3sin3θ+Vb4sin4θ+....}dθ]]> 參照圖3，在(a)中示出了關于典型的發(fā)動機的體積變化率dV的波形31、以及具有與該波形31相同的周期的sin函數的波形32。由圖可知，兩個波形非常相似。體積變化率dV相對于sin函數幾乎沒有偏移和相位差。因此可知，在體積變化率的頻率成分中幾乎不含有直流成分a0以及cos成分。
在(b)中表示對(a)中所示的體積變化率dV進行FFT分析的結果。標號33是表示發(fā)動機轉速的1次頻率成分的線，標號34是表示發(fā)動機轉速的2次頻率成分的線。這樣，體積變化率dV主要具有發(fā)動機轉速的1次以及2次的頻率成分。
參照圖4，在(a)中作為例子，表示對于圖3所示的運算區(qū)間A實際計算的體積變化率dV的傅立葉系數。(b)通過圖表來表示對于(a)中各成分的傅立葉系數的大小?？芍?，直流成分Va0以及cos成分Vak(k＝1、2、…)幾乎為零。此外，可知，3次以上的sin成分Vb3、Vb4、…也幾乎為零。
這樣，由于體積變化率dV主要由發(fā)動機轉速NE的1次和2次的頻率成分構成，因此對于與該體積變化率dV相乘的缸內壓P，也主要需要發(fā)動機轉速NE的1次和2次的頻率成分。
如式(4)所示，通過對表示從缸內壓傳感器輸出的缸內壓變化的信號dP(下面稱為缸內壓變化信號)進行積分來計算表示缸內壓的信號P(下面稱為缸內壓信號)。
P＝∫dP (4)如式(5)以及式(6)所示，正弦波(sinθ)和余弦波(cosθ)的頻率成分不因積分操作而變化，所以缸內壓變化信號dP具有與缸內壓信號P相同的頻率成分。因此，缸內壓變化信號dP的頻帶實際上也涉及從零到發(fā)動機轉速的k次的頻率，但只要從缸內壓變化信號dP中提取發(fā)動機轉速的1次和1次以上頻率的頻率成分，就可以計算平均指示有效壓力Pmi。換言之，在缸內壓變化信號dP中，比發(fā)動機轉速的1次頻率低的頻率成分是不必要的。
∫(sinθ)＝cosθ (5)∫(cosθ)＝sinθ (6)另一方面，公知缸內壓的漂移主要因缸內壓傳感器的溫度變化而產生。如前所述，由于缸內壓傳感器設置在發(fā)動機的氣缸上，所以缸內壓傳感器的溫度受到發(fā)動機溫度的影響。
發(fā)明人確認缸內壓傳感器的溫度變化與在發(fā)動機控制中實際使用的缸內壓(如前所述，其具有比發(fā)動機轉速的1次頻率高的頻率成分)的變化相比，按照極長的周期產生，即按照低頻產生。因此，缸內壓的漂移具有與發(fā)動機轉速的1次頻率相比極低的頻率。
這樣，由于漂移按照與發(fā)動機轉速的1次頻率相比極低的頻率產生，所以可通過從缸內壓變化信號dP中截去比發(fā)動機轉速的1次頻率更低的頻率成分，從缸內壓信號P中去除漂移。
在本實施例中，由于發(fā)動機控制中實際使用的缸內壓具有比發(fā)動機轉速的1次頻率更高的頻率成分，因此截去比該發(fā)動機轉速的1次頻率更低的頻率成分而從缸內壓信號P中去除漂移。然而，注意到即使在發(fā)動機控制中實際使用的缸內壓具有比發(fā)動機轉速的1次頻率更低的頻率成分的情況下，在該缸內壓的頻帶比漂移的頻帶高時，仍可以應用本申請的發(fā)明。
作為一個例子，考慮發(fā)動機轉速NE為6000rpm的運轉狀態(tài)。在每過曲軸角的1度對缸內壓傳感器的輸出進行采樣時，如式(7)所示，采樣頻率Fs為36kHz，奈奎斯特頻率(Nyquist frequency)Fn為18Hz。
(6000/60)×360＝36kHz(7)發(fā)動機轉速的1次頻率為100Hz。因此，可對于缸內壓傳感器的輸出，截去比100Hz低的頻率成分，由此得到不包含漂移的缸內壓信號。
進行了基于此例子的仿真。在該仿真中，把具有如圖5所示的特性的濾波器應用于缸內壓傳感器的輸出信號dP。該濾波器是3次的IIR型巴特沃茲(butterworth)高通濾波器。
截止頻率設定為截去比發(fā)動機轉速的1次頻率低的頻率成分。優(yōu)選為，截止頻率設定為可以可靠地截去作為比發(fā)動機轉速的1次頻率低的頻率、且構成漂移的頻帶的頻率。通過仿真等判明了如上所述，構成漂移的頻率成分主要取決于缸內壓傳感器的溫度，但也具有隨發(fā)動機轉速提高而稍有提高的特性。因此，在截止頻率過低時，有無法完全截去構成漂移的頻率成分的弊端。此外，由于會在比截止頻率稍高的頻率中引起信號的衰減，所以在截止頻率過于接近發(fā)動機轉速的1次頻率時，有降低濾波后的缸內壓信號的精度的弊端。
在上述仿真中得知在發(fā)動機轉速為6000rpm(即，1次頻率為100Hz)時，如果至少截去18Hz以下的頻率成分，則可以可靠地去除漂移。因此，截止頻率設定為18Hz。
在該仿真中使用的上述濾波器的傳遞函數可以表示成下面的式(8)那樣。dPH表示高通濾波器的輸出信號。其中，k表示采樣時刻。
dPH(k)＝0.997×dP(k)-2.990×dP(k-1)+2.990×dP(k-2)-0.997×dP(k-3)-2.994×dPH(k-1)+2.998×dPH(k-2)-0.994×dPH(k-3)(8)也可以使用FIR型的高通濾波器來代替。此外濾波器的次數和系數由濾波器特性來確定圖6表示該仿真的結果。(a)表示從缸內壓傳感器輸出的缸內壓變化信號dP，(b)表示通過把上述的高通濾波器應用于缸內壓變化信號dP而得到的信號dPH。(c)表示通過對(a)所示的缸內壓變化信號dP進行積分而得到的缸內壓信號P，(d)表示通過按照式(9)對(b)的信號dPH進行積分而得到的缸內壓信號P。
P(k)＝P(k-1)+(dPH(k)×(1/Fs)) (9)得知，在(c)的波形中出現(xiàn)了漂移。由于漂移在燃燒周期內累積，因此漂移的量隨時間而增大。
在比較(a)和(b)時，差別不明顯?？墒潜容^(c)和(d)后發(fā)現(xiàn)，可通過對高通濾波器的輸出信號dPH進行積分，得到去除了漂移的缸內壓信號P。
如(d)所示，缸內壓信號P由于應用了高通濾波器而表現(xiàn)為穩(wěn)定的值，但相對于零有偏移量。這是因為如式(8)所示，高通濾波器需要該高通濾波器的輸出的過去值的緣故。在缸內壓變化信號的初始階段，還未得到該過去值，所以出現(xiàn)這樣的偏移?？墒?，這樣的偏移可通過后面敘述的去除裝置來去除。
參照圖7，(a)中示出了根據本發(fā)明一種實施方式的缸內壓檢測裝置的方框圖。典型地可以通過執(zhí)行ECU 1(圖1)的存儲器1c中存儲的程序來實現(xiàn)各模塊的功能。也可以代之以通過硬件實現(xiàn)這些功能。
采樣裝置41對從缸內壓傳感器輸出的缸內壓變化信號dP進行采樣。濾波裝置42具有如前所述的高通濾波器，該高通濾波器具有截去比發(fā)動機轉速NE的1次頻率更低的頻率的特性。優(yōu)選為，如前所述，高通濾波器的截止頻率設定為可以可靠地截去作為比發(fā)動機轉速的1次頻率低的頻率、且構成漂移的頻率成分的頻率。
濾波裝置42對缸內壓變化信號dP的采樣應用高通濾波器，生成信號dPH。在上述的式(8)中示出了通過高通濾波器實施的式的一個例子。信號dPH是不含有構成漂移的頻率成分的信號。積分裝置43按照上述式(9)，對濾波裝置42的輸出信號dPH進行積分，計算缸內壓信號P。偏移去除裝置44去除如圖6的(d)中看到的那樣的缸內壓信號P的偏移。這樣，計算出去除了漂移、而且沒有偏移的缸內壓Pcyl。
圖7(b)為根據本發(fā)明另一實施方式的缸內壓檢測裝置的方框圖。與圖7(a)相同，典型地通過執(zhí)行ECU 1(圖1)的存儲器1c中存儲的程序來實現(xiàn)各模塊的功能。也可以代之以通過硬件來實現(xiàn)這些功能。
與圖7(a)的不同之處是濾波裝置47配置在積分裝置46的下游。采樣裝置45對從缸內壓傳感器輸出的缸內壓變化信號dP進行采樣。積分裝置46使用缸內壓變化信號dP的采樣，計算缸內壓變化信號dP的積分值、即缸內壓信號P。該積分可以按照式(10)進行。
P(k)＝P(k-1)+(dP(k)×(1/Fs)) (10)濾波裝置47具有與濾波裝置42相同的高通濾波器。式(11)中示出了通過該高通濾波器實施的式的一個例子。
dPH(k)＝0.997×P(k)-2.990×P(k-1)+2.990×P(k-2)-0.997×P(k-3)-2.994×dPH(k-1)+2.998×dPH(k-2)-0.994×dPH(k-3)(11)如前所述，頻率成分不因信號的積分動作而變化。因此，濾波裝置47的輸出信號dPH與圖6的(d)所示的缸內壓信號P相同。偏移去除裝置48去除濾波裝置47的輸出信號dPH的偏移。這樣，計算出去除了漂移、而且沒有偏移的缸內壓Pcyl。
參照圖8，對發(fā)動機轉速和濾波裝置42的高通濾波器的截止頻率之間的關系進行說明。(a)表示在發(fā)動機轉速為6000rpm的情況下、當把截止頻率為18Hz的高通濾波器應用于缸內壓變化信號dP時的從積分裝置43得到的缸內壓信號P。(b)表示在發(fā)動機轉速為6000rpm的情況下、當把截止頻率為9Hz的高通濾波器應用于缸內壓變化信號dP時的從積分裝置43得到的缸內壓信號P。
在發(fā)動機轉速為6000rpm時，如前所述，用于至少截去漂移的頻率成分的截止頻率為18Hz。如(b)所示，在發(fā)動機轉速為6000rpm時，如果應用具有9Hz的截止頻率的高通濾波器，則無法完全去除漂移的低頻成分，其結果是得知，(b)的波形與(a)的波形相比，產生失真。
這樣的現(xiàn)象不僅是因為漂移的頻帶隨缸內壓傳感器的溫度發(fā)生變化而引起的，而且還因隨發(fā)動機轉速發(fā)生一些變化而引起的。為了防止這種現(xiàn)象，優(yōu)選為計算與所檢測到的發(fā)動機轉速對應的截止頻率而構成濾波器。由于缸內壓的頻帶隨發(fā)動機轉速增加而升高，所以截止頻率也可以隨發(fā)動機轉速的增加而提高?？赏ㄟ^按照發(fā)動機轉速改變截止頻率，不截去缸內壓的頻率成分，而有效地僅截去漂移的頻率成分。
作為改變截止頻率的方式，可考慮下面兩種情況。第一種情況是與曲軸角CRK同步地對缸內壓傳感器的輸出進行采樣的情況。在這種情況下，采樣頻率Fs也與發(fā)動機轉速NE同步地變化。例如，發(fā)動機轉速是1500rpm、且每過曲軸角的1度進行采樣時，發(fā)動機每轉一周進行360次采樣。因此，如式(12)那樣計算采樣頻率。
1500(rpm)/60(秒)×360(次)＝9(kHz) (12)奈奎斯特頻率成為4.5kHz。由于發(fā)動機轉速為1500rpm，所以發(fā)動機轉速的1次頻率為1500/60＝25Hz。因此，把截止頻率設定為比25Hz低的值。在該例子中，通過仿真等選擇了4.5Hz，作為比發(fā)動機轉速的1次頻率更低、且可靠地截去漂移頻帶的頻率。
在以奈奎斯特頻率對截止頻率進行歸一化時，截止頻率通過式(13)而由0.001表示。
4.5Hz/4.5kHz＝0.001(13)相同地，可以求出當發(fā)動機轉速為3000rpm和6000rpm時的截止頻率的歸一化值。在表1中表示所求出的結果。這些截止頻率也選擇為比發(fā)動機轉速的1次頻率更低、且可靠地截去漂移頻帶的頻率。


如表1所示，截止頻率根據發(fā)動機轉速NE而變化。可是，截止頻率的歸一化值是恒定的。即，不改變?yōu)V波器特性，而對奈奎斯特頻率Fn乘上恒定值0.001，就可以得到截止頻率。這樣，當與發(fā)動機旋轉同步地對缸內壓傳感器的輸出進行采樣時，由于截止頻率的歸一化值是恒定的，因此可以不改變?yōu)V波器特性，而構成具有與發(fā)動機轉速對應的截止頻率的濾波器。
第二種情況是以恒定的時間間隔對缸內壓傳感器的輸出進行采樣的情況。在這種情況下，采樣頻率Fs是恒定的。作為例子，考慮Fs為36kHz的情況。奈奎斯特頻率Fn為18kHz。
在發(fā)動機轉速為1500rpm的情況下，發(fā)動機轉速的1次頻率為1500/60＝25Hz。截止頻率設定為4.5Hz。
在以奈奎斯特頻率對截止頻率進行歸一化時，如式(14)那樣計算截止頻率。
4.5(Hz)/18000(Hz)＝0.00025 (14)相同地，可以求出當發(fā)動機轉速為3000rpm和6000rpm時的截止頻率的歸一化值。表2表示所求出的結果。


如表2所示，與發(fā)動機轉速NE對應地，截止頻率發(fā)生變化，截止頻率的歸一化值也發(fā)生變化。這表示濾波器特性發(fā)生變化。這樣，當以預定的時間間隔對缸內壓傳感器的輸出進行采樣時，由于截止頻率的歸一化值發(fā)生變化，所以優(yōu)選為根據發(fā)動機轉速NE改變?yōu)V波器特性，以便設定與發(fā)動機轉速NE對應的截止頻率。
為了根據發(fā)動機轉速NE改變?yōu)V波器特性，在一種實施方式中，通過設置一個高通濾波器，并根據發(fā)動機轉速改變該濾波器的特性，來實現(xiàn)與發(fā)動機轉速對應的截止頻率。
在另一實施方式中，也可以如表3所示，在濾波裝置42上預先設置多個高通濾波器，選擇具有與所檢測出的發(fā)動機轉速對應的截止頻率的高通濾波器。


例如，發(fā)動機轉速在1500rpm與3000rpm之間時，可通過選擇具有適合于3000rpm的截止頻率的濾波器，防止如圖8所示的除不凈低頻成分的現(xiàn)象。
參照圖9，示出了根據另一實施方式的、可根據發(fā)動機轉速NE改變?yōu)V波器特性的缸內壓檢測裝置的方框圖。與圖7(a)的主要不同之處是追加了濾波器切換裝置49。濾波器切換裝置49具有選擇部51和濾波器構成部52。在圖中示出了濾波器切換裝置49作為不同于濾波裝置42的構成要素，但也可以由濾波裝置42來實施濾波器切換裝置49的動作。
選擇部51選擇最適合于基于曲軸角傳感器17(圖1)的輸出而檢測出的當前發(fā)動機轉速NE的濾波器。該選擇的濾波器被濾波裝置42所使用。
濾波器構成部52基于該當前發(fā)動機轉速NE，構成三種高通濾波器。具體地說，構成當前發(fā)動機轉速用的濾波器、比該當前發(fā)動機轉速更低的轉速用的濾波器、以及比該當前發(fā)動機轉速更高的轉速用的濾波器，對于各濾波器，按照參照表2說明的方法，設定截止頻率。
此后，如果發(fā)動機轉速提高，則由選擇部51選擇該高轉速用的濾波器，如果發(fā)動機轉速降低，則由選擇部51選擇該低轉速用的濾波器。
這樣，基于所檢測出的發(fā)動機轉速，重構當前轉速用、低轉速用以及高轉速用的三種濾波器，所以可根據發(fā)動機轉速的變化，快速切換為具有最佳截止頻率的濾波器。
在圖10中示出了比圖9所示的濾波器切換裝置49更具體的動作。為了容易理解，用開關來表示選擇部51。
在時間t1，發(fā)動機轉速NE為3000rpm，由選擇部51選擇了構成為具有最適合于3000rpm的9Hz截止頻率的第一濾波器。濾波器構成部52構成具有最適合于比當前轉速更低的1500rpm的4.5Hz截止頻率的第二濾波器，并構成具有最適合于比當前轉速更高的4500rpm的13.5Hz截止頻率的第三濾波器。
在時間t2，假設發(fā)動機轉速從3000rpm上升到4500rpm。選擇部51響應于發(fā)動機轉速的上升，從第一濾波器切換到第三濾波器。由選擇部51選擇出的第三濾波器被濾波裝置42所使用。濾波器構成部52重構其它的濾波器、即未被選擇的第一和第二濾波器。第一濾波器被重構為具有最適合于比當前轉速高的6000rpm的18Hz截止頻率，第二濾波器被重構為具有最適合于比當前轉速低的3000rpm的9Hz截止頻率。
這樣，可通過由具有最佳截止頻率的高通濾波器去除低頻成分，不截去缸內壓的必要的頻率成分，而僅有效地截去漂移的頻率成分，從而提高所得到的缸內壓信號的精度。
濾波器切換裝置49當然也可以設置在圖7(b)所示的缸內壓檢測裝置上。
接著，舉幾個例子，對圖7的(a)所示的偏移去除裝置44進行說明。請注意下面的實施例也可以應用于圖7的(b)所示的偏移去除裝置48。
圖11表示根據第1實施例的偏移去除裝置44方框圖。采樣電路61在各燃燒周期的預定曲軸(CRK)角度處，對積分裝置43的輸出信號P進行采樣。優(yōu)選在吸氣行程中的預定曲軸角度處對信號P進行采樣。采樣周期與1個燃燒周期的長度Tn相等。通過該采樣得到的缸內壓采樣Poff在采樣電路61中保持，直到下一次采樣。圖12表示缸內壓信號P和缸內壓采樣Poff的波形。如圖所示，缸內壓采樣Poff表示了上述的偏移量。
過采樣電路62按照對缸內壓傳感器的輸出進行采樣的頻率Fs，對偏移量Poff進行過采樣。通過過采樣生成偏移量Poff的采樣。
移動平均電路63在每次通過過采樣得到新的采樣Poff(n)時，按照式(15)更新循環(huán)緩存(ring buffer)。此后，移動平均電路63按照式(16)，對偏移量Poff(k-m)～Poff(k)進行平均。所得到的移動平均值Pcomp被用作校正項。
m優(yōu)選設定為在1個燃燒周期中的過采樣次數以上。其原因如下。即，如果把m設定為比1個燃燒周期中的過采樣次數小的值，則從式(16)可知，從Poff(k-m)到Poff(k)的值變得均相同，在1個燃燒周期的中途，校正項Pcomp的值恒定。如果校正項Pcomp恒定，則有通過校正電路64校正的缸內壓信號P(即，校正完成缸內壓Pcyl)在1個燃燒周期的中途變得不連續(xù)的弊端。為了避免這樣的現(xiàn)象，把m設定為1個燃燒周期中的過采樣次數以上。
Poff(k-m)＜＝Poff(k-(m-1))Poff(k-(m-1))＜＝Poff(k-(m-2))Poff(k-1)＜＝Poff(k)Poff(k)＜＝Poff(n) (15)Pcomp(k)=Poff(k-m)+Poff(k-(m-1))+,...,+Poff(k-1)+Poff(k)(m+1)---(16)]]>校正電路64從由積分裝置43得到的缸內壓P中減去由移動平均電路63得到的校正項Pcomp，計算校正完成缸內壓Pcyl。這樣，可以得到沒有偏移量的缸內壓Pcyl。
參照圖13，在(a)中示出了由采樣電路61得到的偏移量Poff和作為移動平均電路63的輸出的校正項Pcomp的波形的一個例子。在(b)中示出了由積分裝置43得到的缸內壓信號P和由校正電路64得到的校正完成缸內壓信號Pcyl的波形。通過以校正項Pcomp對缸內壓信號P進行校正，計算出沒有偏移量的校正完成缸內壓信號Pcyl。
圖14表示根據第2實施例的偏移去除裝置44的方框圖。與圖11的偏移去除裝置的不同之處是設置有偏移量計算電路72。
采樣電路71與采樣電路61相同地工作，在燃燒周期的預定曲軸角度處對來自積分裝置43的輸出信號P進行采樣，得到偏移量Poff。
偏移量計算電路72對應于采樣電路71計算出偏移量Poff，執(zhí)行式(17)來計算絕對偏移量Poff’。
絕對偏移量Poff’＝偏移量Poff-基準值(17)基準值優(yōu)選使用按照與采樣電路71的采樣相同的定時進行采樣的吸氣管壓力傳感器20(圖1)的輸出Pb。由于進氣門在吸氣行程中是打開的，所以缸內壓和吸氣管壓力成為幾乎相同的壓力。因此，可通過從偏移量Poff中減去吸氣管壓力Pb，計算偏移量的絕對值。
過采樣電路73按照與圖11的過采樣電路62相同的方法，對絕對偏移量Poff’進行過采樣。移動平均電路74按照與圖11的移動平均電路63相同的方法，對通過過采樣得到的采樣進行移動平均。校正電路75從由積分裝置43接收到的缸內壓信號P中減去通過移動平均電路74計算出的校正項Pcomp，計算沒有偏移量的校正完成缸內壓Pcyl。
通過使用偏移量的絕對值Poff’計算校正項Pcomp，更準確地求出了偏移量。因此，可以提高計算校正完成缸內壓Pcyl的精度。也可以代之以使用基于空氣流量計16(圖1)的輸出計算的壓力值作為基準值。
另外，在上述的第1和第2實施例中，在對過采樣的偏移量或絕對偏移量的采樣進行平均時，使用了移動平均法。也可以代之以使用其它的濾波(例如，低通濾波器)。
圖15表示根據第3實施例的偏移去除裝置44的方框圖。與圖11所示的偏移去除裝置的主要不同之處是設置有控制器84。
采樣電路81對校正完成缸內壓Pcyl進行采樣。采樣方法與圖11所示的采樣電路61相同，在各燃燒周期的預定曲軸角度處對校正完成缸內壓Pcyl進行采樣，并保持?？墒?，請注意下面一點，采樣電路61的采樣對象是積分裝置43的輸出信號P，與此相對，采樣電路81的采樣對象是校正完成缸內壓Pcyl。這是由于下面所述的控制器84需要把從該控制器84輸出的反映了校正項Pcomp_SLD的信號(即，校正完成缸內壓Pcyl)作為輸入而使用的緣故。
過采樣電路82按照與圖11所示的過采樣電路62相同的方法，對偏移量Poff進行過采樣。移動平均電路83按照與圖11所示的移動平均電路63相同的方法，對過采樣電路82所生成的采樣進行移動平均。
控制器84實施移動平均電路83所計算出的移動平均值Pcomp的反饋控制。具體地說，計算Pcomp_SLD，使得移動平均值Pcomp收斂于目標值Pcomp_cmd。目標值Pcomp_cmd在本實施例中為零。Pcomp_SLD作為校正項使用。校正電路85通過把校正項Pcomp_SLD與缸內壓信號P相加，計算校正完成缸內壓Pcyl。
控制器84使用響應指定型控制作為反饋控制。響應指定型控制是可以指定控制量(這里為移動平均值Pcomp)收斂于目標值的速度的控制。根據響應指定型控制，可以不產生過沖，而以所希望的速度使移動平均值Pcomp收斂于目標值。在該實施例中，使用簡易型的滑動模式控制作為響應指定型控制。
圖16為控制器84的更詳細的方框圖。為了實施響應指定型控制，切換函數設定部91設定式(18)所示的切換函數σ。如式(19)所示，Err表示移動平均值Pcomp(k)和目標值Pcomp_cmd之間的偏差。其中，k表示運算周期。
σ(k)＝Err(k)+POLE·Err(k-1)(18)Err(k)＝Pcomp(k)-Pcomp_cmd (19)POLE是切換函數σ的響應指定參數，規(guī)定了移動平均值Pcomp的收斂速度。POLE優(yōu)選設定為滿足-1＜POLE＜0。
切換函數σ(k)＝0的式稱為等價輸入系，規(guī)定了移動平均值Pcomp的收斂特性。在o(k)＝0時，式(19)可以表示成式(20)那樣。
Err(k)＝-POLE·Err(k-1) (20)這里，參照圖17對切換函數進行說明。在縱軸為Err(k)且橫軸為Err(k-1)的相位平面上，由線101來表示式(20)。把該線101稱為切換線。假設由Err(k-1)和Err(k)的組合構成的狀態(tài)量(Err(k-1)，Err(k))的初始值由點102表示。響應指定型控制工作為，使點102所表示的狀態(tài)量處于切換線101上而限制在該切換線101上。
根據響應指定型控制，可通過把狀態(tài)量102保持在切換線101上，使該狀態(tài)量不受外部干擾等的影響而極穩(wěn)定地收斂于相位平面上的原點0。換言之，可通過把狀態(tài)量(Err(k-1)，Err(k))限制在式(20)所示的沒有輸入的穩(wěn)定系，對于外部干擾具有魯棒性地使偏差Err可靠地收斂于零。
在該實施例中，與切換函數σ相關的相位空間是二維的，所以切換線以直線101表示。在相位空間是三維的情況下，切換線以平面表示，在相位空間是四維以上時，切換線變成超平面。
響應指定參數POLE可以可變地設定?？赏ㄟ^調節(jié)響應指定參數POLE，指定偏差Err的收斂速度。
參照圖17(b)，標號105、106和107分別表示當響應指定參數POLE為-1、-0.8、-0.5時的偏差Err的收斂速度。隨著響應指定參數POLE的絕對值變小，偏差Err的收斂速度加快。
返回到圖16，如式(21)所示，趨近率計算部92計算通過切換函數σ的比例項表示的趨近律輸入Urch。趨近律輸入Urch是用于把狀態(tài)量置于切換線上的輸入。如式(22)所示，適應律計算部93計算通過切換函數σ的累加項表示的適應律輸入Uadp。適應律輸入Uadp是用于在控制穩(wěn)態(tài)偏差的同時把狀態(tài)量置于切換線上的輸入。Krch和Kadp是反饋增益，分別通過仿真等預先確定。如式(23)所示，加法器94對趨近律輸入Urch和適應律輸入Uadp進行相加。這樣，計算校正項Pcomp_SLD。
Urch(k)＝-Krch·σ(k)(21)Uadp(k)=-Kadp·Σi=0kσ(i)---(22)]]>Pcomp_SLD(k)＝Urch(k)+Uadp(k)(23)如圖15所示，把校正項Pcomp_SLD(k)反饋給校正電路85。校正電路85把所接收到的校正項Pcomp_SLD(k)加到下一個周期中所得到的缸內壓信號P(k+1)上，計算校正完成缸內壓Pcyl(k+1)?；谠撔Ｕ瓿筛變葔篜cyl(k+1)，再計算校正項Pcomp_SLD(k+1)，反饋給校正電路85。
參照圖18對使用響應指定型控制時的效果進行說明。(a)表示通過采樣電路81生成的偏移量Poff和通過移動平均電路83計算的移動平均值Pcomp的波形。在移動平均值Pcomp中如區(qū)域111和112所示的那樣，在燃燒周期之間產生了不連續(xù)性。這是由于針對每個燃燒周期計算偏移量Poff而引起的。即是由于在1個燃燒周期中偏移量Poff固定而引起的。在把由這樣的不連續(xù)波形表示的移動平均值Pcomp作為校正項來校正缸內壓P時，有校正完成缸內壓Pcyl的波形中出現(xiàn)不連續(xù)性的弊端。這在對校正完成缸內壓進行頻率分解的處理等中是不理想的。在使用響應指定型控制時，可以解決這樣的不連續(xù)性。
(b)表示由控制器84計算的校正項Pcomp_SLD。由于通過響應指定型控制來計算校正項Pcomp_SLD，使移動平均值Pcomp逐漸達到目標值，所以校正項Pcomp_SLD成為連續(xù)的波形。由于校正項Pcomp_SLD沒有不連續(xù)性，因此可以避免在缸內壓Pcyl的波形中出現(xiàn)不希望的不連續(xù)性。
(c)表示用控制器計算出的校正項Pcomp_SLD校正后的缸內壓Pcyl。與缸內壓信號P相比較得知，校正完成缸內壓Pcyl沒有偏移成分。
圖19表示根據第4實施例的偏移去除裝置44的方框圖。與圖15的偏移去除裝置的不同之處是設置有偏移量計算裝置122。
采樣電路121與圖15的采樣電路81一樣地工作，在燃燒周期的預定曲軸角度處對校正完成缸內壓Pcyl進行采樣，計算偏移量Poff。
偏移量計算裝置122對應于由采樣電路121計算出偏移量Poff，執(zhí)行式(24)而計算絕對偏移量Poff’。
絕對偏移量Poff’＝偏移量Poff-基準值(24)如上所述，基準值優(yōu)選使用按照與采樣電路121的采樣相同的定時進行采樣得到的吸氣管壓力傳感器20(圖1)的輸出Pb。
過采樣電路123按照與圖15的過采樣電路82相同的方法，對絕對偏移量Poff’進行過采樣。移動平均電路124按照與移動平均電路83相同的方法，對通過過采樣得到的采樣進行移動平均?？刂破?25按照與控制器84相同的方法，計算用于使移動平均值Pcomp收斂于目標值Pcomp_cmd的校正項Pcomp_SLD。這里，對目標值Pcomp_cmd設定了在吸氣行程中采樣得到的吸氣管壓力Pb。校正電路126把由控制器125計算出的校正項Pcomp_SLD加到從積分裝置43輸出的缸內壓P上，計算沒有偏移量的校正完成缸內壓Pcyl。
接著，參照圖20～圖25，對根據本發(fā)明一個實施例的計算校正完成缸內壓Pcyl的處理進行說明。典型地可以通過圖7的(a)所示的功能模塊來實施該處理。此外，去除偏移的處理基于根據第4實施例的偏移去除裝置所實施的處理。可是，如果是本領域人員，會明白可以對該處理進行修正，以與第1、第2和第3實施例的偏移去除裝置對應。
圖20表示獲得偏移量Poff的采樣的處理。該處理在1個燃燒周期中的預定曲軸角度處進行。在步驟S1中，判斷由曲軸角傳感器17檢測出的曲軸角CRK是否達到了預定值Dsample。如果曲軸角CRK達到了預定值Dsample，則在步驟S2中，對校正完成缸內壓Pcyl進行采樣，作為偏移量而置入Poff(n)中。再獲得吸氣管壓力傳感器的檢測值Pb。在步驟S3中，從偏移量Poff(n)中減去吸氣管壓力Pb(n)，計算絕對偏移量Poff’(n)。
圖21表示計算校正完成缸內壓Pcyl的處理的主程序。按照對缸內壓傳感器的輸出進行采樣的頻率Fs實施該處理。
在步驟S11中，對缸內壓傳感器的輸出信號dP執(zhí)行應用高通濾波器的處理(圖22)。在步驟S12中，執(zhí)行對高通濾波器的輸出dPH進行積分的處理(圖23)，計算缸內壓P。
在步驟S13中，如上述的式(15)所示那樣，用圖20的步驟S3中得到的絕對偏移量Poff’來更新循環(huán)緩存。由于按照采樣頻率Fs執(zhí)行圖21的處理，所以通過步驟S13對絕對偏移量進行了過采樣(即，絕對偏移量的采樣周期比校正完成缸內壓的采樣周期短)。在步驟S14中，按照上述的式(16)計算移動平均值Pcomp。在步驟S15中，實施響應指定型控制(圖24)，計算校正項Pcomp_SLD。在步驟S16中，把校正項Pcomp_SLD加到步驟S12所計算的缸內壓P上，計算校正完成缸內壓Pcyl。
圖21表示在步驟S11中執(zhí)行的高通濾波器的處理。在該實施例中，高通濾波器的次數為3。在步驟S21中，更新高通濾波器輸入用的循環(huán)緩存。具體地說，為了把缸內壓傳感器的輸出的本次值dP(n)存儲到緩存dP(k)中，把緩存dP(k-(m-1))的值移動到緩存dP(k-m)，把緩存dP(k-(m-2))的值移動到緩存dP(k-(m-1))，…把緩存dP(k)的值移動到緩存dP(k-1)。
在步驟S22中，按照式(25)執(zhí)行濾波，計算輸出dPH。
dPH(n)＝b0×dP(k)+b1×dP(k-1)+b2×dP(k-2)+b3×dP(k-3)+a1×dPH(k-1)+a2×dPH(k-2)+a3×dPH(k-3)(25)a1、a2和a3是反饋項，b0、b1、b2和b3是前饋項。這些值例如如上述的式(8)那樣，根據濾波器的特性而確定。
在步驟S23中，更新高通濾波器輸出用的循環(huán)緩存。這是由于如式(25)所示那樣，在計算高通濾波器的輸出時，使用了該高通濾波器的輸出的過去值的緣故。循環(huán)緩存的更新以與步驟S21相同的方法進行。
圖23表示對高通濾波器的輸出dPH進行積分的處理。在步驟S31中，如式(26)所示那樣，基于采樣頻率Fs求出采樣間隔T。
T＝1/Fs (26)在步驟S32和S33中，計算缸內壓的積分值P。具體地說，在步驟S32中，將高通濾波器的輸出dPH(k)乘以采樣間隔T(秒)。在步驟S33中，將每T秒的高通濾波器的輸出值dPH(k)加到缸內壓的前次值P(k-1)上，計算缸內壓的本次值P(k)。
圖24表示通過響應指定型控制來計算校正項Pcomp_SLD的處理。
在步驟S51中，把偏差的當前值Err(k)作為前次值Err(k-1)而保存。在步驟S52中，按照上述的式(19)，計算在圖21的步驟S14計算出的移動平均值Pcomp(k)和目標值Pcomp_cmd之間的偏差Err(k)。
在步驟S53中，按照上述的式(18)計算切換函數σ。在步驟S54中，按照式(21)計算趨近律輸入Urch。在步驟S55中，把切換函數σ(k)加到切換函數的累加值的前次值G(k-1)上，計算切換函數的累加值的本次值G(k)。在步驟S56中，按照上述的式(22)計算適應律輸入Uadp。在步驟S57中，按照上述的式(23)計算校正項Pcomp_SLD。
也可以代之以不同于響應指定型控制的控制方法，例如使用逆回遞(back-stepping)法或最優(yōu)控制(optimal control)等，計算校正項Pcomp_SLD。
本發(fā)明可以應用于通用的(例如船外發(fā)動機等)內燃機中。
權利要求
1.一種用于檢測發(fā)動機的缸內壓的裝置，具有缸內壓傳感器，其輸出與發(fā)動機的缸內壓的變化率對應的信號；濾波器，其對上述缸內壓傳感器的輸出信號進行濾波，以從該缸內壓傳感器的輸出信號中截去比實質上構成控制上述發(fā)動機所需的缸內壓的頻率更低的頻率成分；以及積分裝置，其對通過上述濾波器濾波后的上述缸內壓傳感器的輸出信號進行積分，計算上述缸內壓。
2.如權利要求1所述的裝置，其中，上述濾波器還構成為截去作為比實質上構成控制上述發(fā)動機所需的缸內壓的頻率更低的頻率成分、且構成漂移的頻率成分。
3.如權利要求1所述的裝置，其中，上述濾波器根據所檢測出的上述發(fā)動機的轉速而改變截止頻率。
4.如權利要求1所述的裝置，其中，還具有與上述發(fā)動機的旋轉同步地對上述缸內壓傳感器的輸出信號進行采樣的采樣單元，上述濾波器對上述采樣的輸出信號進行濾波。
5.如權利要求1所述的裝置，其中，還具有去除上述缸內壓的偏移成分的裝置。
6.如權利要求5所述的裝置，其中，去除上述偏移成分的裝置還構成為按照第一采樣周期，對來自上述積分裝置的缸內壓進行采樣作為偏移量，按照比第一采樣周期更短的第二采樣周期，對上述偏移量進行過采樣，對上述過采樣的偏移量進行移動平均，計算移動平均值，通過從上述缸內壓中減去上述移動平均值，去除上述偏移成分。
7.如權利要求5所述的裝置，其中，去除上述偏移成分的裝置還構成為按照第一采樣周期，對來自上述積分裝置的缸內壓進行采樣作為偏移量，從上述偏移量中減去基準值，計算絕對偏移量，按照比第一采樣周期更短的第二采樣周期，對上述絕對偏移量進行過采樣，對上述過采樣的絕對偏移量進行移動平均，計算移動平均值，通過從上述缸內壓中減去上述移動平均值，去除上述偏移成分。
8.如權利要求7所述的裝置，其中，上述基準值是上述發(fā)動機的燃燒周期的吸氣行程中的吸氣管的壓力。
9.如權利要求5所述的裝置，其中，去除上述偏移成分的裝置還具有校正單元，其以校正項校正上述缸內壓；以及校正項計算單元，其基于上述校正后的缸內壓，計算上述校正項，把該校正項反饋給上述校正單元，上述校正項計算單元還構成為按照第一采樣周期，對上述校正后的缸內壓進行采樣作為偏移量，按照比第一采樣周期更短的第二采樣周期，對上述偏移量進行過采樣，對上述過采樣的偏移量進行移動平均，計算移動平均值，計算用于使上述移動平均值收斂于目標值的上述校正項。
10.如權利要求5所述的裝置，其中，去除上述偏移成分的裝置還具有校正單元，其以校正項校正上述缸內壓；以及校正項計算單元，其基于上述校正后的缸內壓，計算上述校正項，把該校正項反饋給上述校正單元，上述校正項計算單元還構成為按照第一采樣周期，對上述校正后的缸內壓進行采樣作為偏移量，從上述偏移量中減去基準值，計算絕對偏移量，按照比第一采樣周期更短的第二采樣周期，對上述絕對偏移量進行過采樣，對上述過采樣的絕對偏移量進行移動平均，計算移動平均值，計算用于使上述移動平均值收斂于目標值的上述校正項。
11.一種用于檢測發(fā)動機的缸內壓的方法，包括獲得輸出信號的步驟，該輸出信號是發(fā)動機的缸內壓傳感器的輸出信號、且表示與該缸內壓的變化率對應的信號；對上述缸內壓傳感器的輸出信號進行濾波，以截去比實質上構成控制上述發(fā)動機所需的缸內壓的頻率更低的頻率成分的步驟；以及對上述濾波后的信號進行積分而計算上述缸內壓的步驟。
12.如權利要求11所述的方法，其中，上述濾波還截去作為比實質上構成控制上述發(fā)動機所需的缸內壓的頻率更低的頻率成分、且構成漂移的頻率成分。
13.如權利要求11所述的方法，其中，還包括根據所檢測出的上述發(fā)動機的轉速而改變用于上述濾波的截止頻率的步驟。
14.如權利要求11所述的方法，其中，還包括與上述發(fā)動機的旋轉同步地對上述缸內壓傳感器的輸出信號進行采樣的步驟，上述濾波對該采樣的輸出信號進行濾波。
15.如權利要求11所述的方法，其中，還包括去除上述缸內壓的偏移成分的步驟。
16.如權利要求15所述的方法，其中，去除上述偏移成分的步驟還包括按照第一采樣周期，對通過上述積分計算出的缸內壓進行采樣作為偏移量的步驟；按照比第一采樣周期更短的第二采樣周期，對上述偏移量進行過采樣的步驟；對上述過采樣的偏移量進行移動平均，計算移動平均值的步驟；以及通過從上述缸內壓中減去上述移動平均值而去除上述偏移成分的步驟。
17.如權利要求15所述的方法，其中，去除上述偏移成分的步驟還包括按照第一采樣周期，對通過上述積分計算出的缸內壓進行采樣作為偏移量的步驟；從上述偏移量中減去基準值，計算絕對偏移量的步驟；按照比第一采樣周期更短的第二采樣周期，對上述絕對偏移量進行過采樣的步驟；對上述過采樣的絕對偏移量進行移動平均，計算移動平均值的步驟；以及通過從上述缸內壓中減去上述移動平均值而去除上述偏移成分的步驟。
18.如權利要求17所述的方法，其中，上述基準值是上述發(fā)動機的燃燒周期的吸氣行程中的吸氣管的壓力。
19.如權利要求15所述的方法，其中，去除上述偏移成分的步驟還包括以校正項校正上述缸內壓的步驟；基于上述校正后的缸內壓而計算上述校正項的步驟；以及把上述校正項反饋給上述校正步驟的步驟，計算上述校正項的步驟還包括按照第一采樣周期，對上述校正后的缸內壓進行采樣作為偏移量的步驟，按照比第一采樣周期更短的第二采樣周期，對上述偏移量進行過采樣的步驟；對上述過采樣的偏移量進行移動平均，計算移動平均值的步驟；以及計算用于使上述移動平均值收斂于目標值的上述校正項的步驟。
20.如權利要求15所述的方法，其中，去除上述偏移成分的步驟還包括以校正項校正上述缸內壓的步驟；基于上述校正后的缸內壓而計算上述校正項的步驟；以及把上述校正項反饋給上述校正步驟的步驟，計算上述校正項的步驟還包括按照第一采樣周期，對上述校正后的缸內壓進行采樣作為偏移量的步驟，從上述偏移量中減去基準值，計算絕對偏移量的步驟；按照比第一采樣周期更短的第二采樣周期，對上述絕對偏移量進行過采樣的步驟；對上述過采樣的絕對偏移量進行移動平均，計算移動平均值的步驟；以及計算用于使上述移動平均值收斂于目標值的上述校正項的步驟。
全文摘要
缸內壓的檢測。本發(fā)明的課題是去除包含在發(fā)動機的缸內壓中的漂移。作為解決手段，缸內壓傳感器輸出與發(fā)動機的缸內壓變化率對應的信號。對該缸內壓傳感器的輸出信號進行濾波，以截去比實質上構成控制發(fā)動機所需的缸內壓的頻率更低的頻率成分。對濾波后的輸出信號進行積分，計算缸內壓。優(yōu)選為，濾波進行為截去作為比實質上構成控制該發(fā)動機所需的缸內壓的頻率更低的頻率成分、且構成漂移的頻率成分。
文檔編號F02D45/00GK1796756SQ20051013256
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月26日 優(yōu)先權日2004年12月27日
發(fā)明者大久保桂, 安井裕司, 佐藤正浩, 篠崎廣一郎 申請人:本田技研工業(yè)株式會社