内燃機関の燃焼制御装置
【課題】ノイズ成分だけを除去してノック判定をする燃焼制御装置を提供する。
【解決手段】原信号Ｆ（ｎ）について離散ウェーブレット変換によって、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１を算出する第１手段（ＳＴ２）と、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１に基づいて、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２を算出する第２手段（ＳＴ２）と、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１のうち第１閾値ＴＨ１を超える部分と、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２のうち第２閾値ＴＨ２を超える部分と、に基づいてノイズ除去の必要性を特定する第３手段と、第３手段によってノイズ除去の必要性が認められた場合に、レベル−１とレベル−２のウェーブレット係数のレベルを抑制する第４手段（ＳＴ５）と、レベル抑制後のレベル−１のウェーブレット係数に基づいて、ノッキングが発生しているか否かノック判定する第５手段（ＳＴ７）とを設けた。
【解決手段】原信号Ｆ（ｎ）について離散ウェーブレット変換によって、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１を算出する第１手段（ＳＴ２）と、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１に基づいて、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２を算出する第２手段（ＳＴ２）と、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１のうち第１閾値ＴＨ１を超える部分と、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２のうち第２閾値ＴＨ２を超える部分と、に基づいてノイズ除去の必要性を特定する第３手段と、第３手段によってノイズ除去の必要性が認められた場合に、レベル−１とレベル−２のウェーブレット係数のレベルを抑制する第４手段（ＳＴ５）と、レベル抑制後のレベル−１のウェーブレット係数に基づいて、ノッキングが発生しているか否かノック判定する第５手段（ＳＴ７）とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に発生するイオン信号に基づいてノッキングの発生を判定して、適切な運転を実現する燃焼制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノッキング（以下ノックと略す）とは、内燃機関の燃焼室において混合気の異常燃焼によって金属性の打撃音を発する現象を一般に意味する。そして、ノックを放置するとエンジン壁面の疲労劣化が促進されるなど、更なるトラブルに至るので、確実にノックを検出して、適切な燃焼制御を実行する必要がある。
【０００３】
そこで、燃焼時に燃焼室内に発生するイオン信号を取得し、これにノック信号が重畳しているか否かに基づいてノック発生の有無を判定することが行われている。そして、本出願人も、ノイズ成分を排除してノック信号だけを特異的に抽出する手法について、各種の提案をしている（特許文献１〜特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７０８３０号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９６９１号公報
【特許文献３】特開２００７−２３９５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、正常燃焼時と全く同一の運転条件でも、時として、ノック信号と区別困難なコロナノイズが発生することがある。ここで、ウェーブレット変換を活用することが考えられるが、コロナノイズのスパイクは、正方向に生じる場合（図５（ａ））と、負方向に生じる場合（図５（ｂ））とがあり、特に、負方向に生じたコロナノイズについては、通常の周波数分析では、本来のノック信号と区別することができない。
【０００６】
そして、ノック信号を見落とすことが許されない一方で、逆に、コロナノイズをノック信号と誤認したのでは、その後、内燃機関がノック回避の燃焼制御に移行することで十分な運転性能を発揮できない弊害が生じる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、同じ周波数域において同様の挙動を示すノイズ成分を、本来の検出対象であるノック信号と峻別して、適切な燃焼制御を実現できる燃焼制御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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明者は、正常燃焼時のイオン信号と、ノック信号の重畳したイオン信号と、正常燃焼時にコロナノイズが重畳したイオン信号について、ウェーブレット変換による時間周波数分析を繰り返した。
【０００９】
その結果、ウェーブレット変換により得られるウェーブレット係数を、そのレベル毎に着目することで、ノック信号を損なうことなく、コロナノイズ成分だけを特異的に除去できることを確認して本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明に係る燃焼制御装置は、内燃機関の運転時に燃焼室に発生するイオン信号をサンプリング周波数ｆｓで取得したＮ個の原信号Ｆ（ｎ）について、周波数範囲ｆｓ／４〜ｆｓ／２の周波数成分を特異的に抽出可能な離散ウェーブレット変換によって、レベル−１のＮ／２個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）を算出する第１手段（但し、ｋ＝０，１，・・・，Ｎ／２−１）と、前記レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）に基づいて、レベル−２のＮ／４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）を算出する第２手段（但し、ｋ＝０，１，・・・，Ｎ／４−１）と、
レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）のうち第１閾値ＴＨ１を超える部分と、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）のうち第２閾値ＴＨ２を超える部分と、に基づいてノイズ除去の必要性を特定する第３手段と、第３手段によってノイズ除去の必要性が認められた場合に、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）、及び／又は、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）のレベルを抑制する第４手段と、第４手段によるレベル抑制後のレベル−１のウェーブレット係数ｄ−１’（２×ｋ）に基づいて、ノッキングが発生しているか否かノック判定する第５手段と、を設けたことを特徴とする。
【００１１】
図１は、第１手段〜第５手段の関係を示すクレイム対応図であり、第１手段〜第５手段は、コンピュータ回路におけるソフトウェア処理によって実現される。したがって、原信号は、イオン信号をＡＤ変換した後のＮ個のデジタルデータである。
【００１２】
サンプリング周波数は、予め実験的に特定されるノック信号の周波数（通常は、５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度）に対応して、その２倍以上の周波数に設定されるが、現状のコンピュータ装置の処理能力やメモリ容量などに基づき、具体的には、２５ｋＨｚ〜３５ｋＨｚ程度のサンプリング周波数とするのが好ましい。
【００１３】
ノック信号は、通常、１０ｋＨｚ〜７．５ｋＨｚ程度の信号成分に限定され、周波数帯域がほぼ限定されるのに対して、コロナノイズは、その波形そのものは種々変わるものの（図５参照）、何れの場合も、ノック信号の周波数帯域以下の信号成分も少なからず含んでいる。そこで、本発明では、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）と、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）とを対比することで、ノイズの発生の有無を判定している。
【００１４】
本発明では、レベル−１のウェーブレット係数のうち、第１閾値を超える部分と、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）のうち第２閾値ＴＨ２を超える部分と、に基づいてノイズ除去の必要性を特定する。典型的には、ｄ−１（２×ｋ）＞ＴＨ１であって、且つ、ｄ−２（４×ｋ）＞ＴＨ２となる時間軸範囲でノイズが重畳されていると判定している。この場合には、第１閾値ＴＨ１を超える時間区間と、第２閾値ＴＨ２を超える時間区間とが重複して存在するか否かに基づいてノイズ除去の必要性が特定される。或いは、レベル−１のウェーブレット係数のピーク位置と、レベル−２のウェーブレット係数のピーク位置とが、ほぼ一致するか否か基づいてノイズ除去の必要性を特定するのも好ましい。
【００１５】
２つの閾値ＴＨ１，ＴＨ２は、固定値とするのではなく燃焼サイクル毎に動的に決定するのが好ましく、具体的には、第１閾値ＴＨ１は、Ｎ／２個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）の平均値Ｍ１と標準偏差δ１とに基づいて決定され、第２閾値ＴＨ２は、Ｎ／４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）の平均値Ｍ２と標準偏差δ２とに基づいて決定されるのが好適である。
【００１６】
更に好ましくは、第１閾値ＴＨ１及び第２閾値ＴＨ２は、各々、実験的に確定される調整係数ｋ１、ｋ２を使用して（ｋ１＞０，ｋ２＞０）、ＴＨ１＝Ｍ１＋ｋ１×δ１、及び、ＴＨ２＝Ｍ２＋ｋ２×δ２で与えられる。
【００１７】
第４手段は、第１閾値ＴＨ１を超える時間区間、及び／又は、第２閾値ＴＨ２を超える時間区間について、ウェーブレット係数のレベルを抑制している。そして、後述する本発明の実施例では、第１閾値ＴＨ１を超える時間区間について、レベル−１のウェーブレット係数を抑制すると共に、第２閾値ＴＨ２を超える時間区間について、レベル−２のウェーブレット係数を抑制している。但し、レベル−２のウェーブレット係数のレベル抑制処理は、必ずしも必須ではない。
【００１８】
もっとも、第４手段によるレベル抑制後のウェーブレット係数に基づいて第３手段が実行され、第３手段においてノイズ除去の必要性が認められる限り、第４手段と第３手段とが繰返し実行されるのが好ましいので、このような実施態様を採る限り、レベル−１だけでなく、レベル−２のウェーブレット係数のレベル抑制処理も必要となる。
【００１９】
第５手段は、レベル抑制後のウェーブレット係数ｄ−１’（２×ｋ）を用いたウェーブレット逆変換によって得られる補正信号Ｆ’（ｎ）を評価してノック判定をするのも好適である。このような実施態様を採ると、ノイズ成分を含まないイオン信号を生成できるので、従来の手法をそのまま活用してノック信号を抽出できる利点がある。
【００２０】
本発明のウェーブレット変換は、特に限定されるものではないが、好ましくは、完全シフト不変性（ＰＴＩ：perfect translation invariance）の性質を持つ複素数ウェーブレットが使用される。このような場合、レベル−１のＮ／２個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）や、レベル−２のＮ／４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）は、実数部と虚数部とを有するので、その絶対値に基づいて平均値や標準偏差が算出される。
【発明の効果】
【００２１】
上記した本発明によれば、同じ周波数域において同様の挙動を示すノイズ成分だけを、ノック信号を損なうことなく、特異的に除去することができるので、適切な燃焼制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のクレイム対応図である。
【図２】実施例に係る燃焼制御装置を示す回路図である。
【図３】コンピュータ回路における処理内容を説明するフローチャートである。
【図４】導出されたウェーブレット係数を図示したものである。
【図５】イオン信号波形を例示したものである。
【図６】ＰＴＩ複素数ウェーブレットによる複素数離散ウェーブレット変換の計算法を図示したものである。
【図７】図４のレベル抑制処理（ＳＴ５）について、その計算法を図示したものである。
【図８】ウェーブレット逆変換の計算法を図示したものである。
【図９】本発明の研究論文（参考文献）を図示したものである。
【図１０】参考文献を図示したものである。
【図１１】参考文献を図示したものである。
【図１２】参考文献を図示したものである。
【図１３】参考文献を図示したものである。
【図１４】参考文献を図示したものである。
【図１５】参考文献を図示したものである。
【図１６】参考文献を図示したものである。
【図１７】参考文献を図示したものである。
【図１８】参考文献を図示したものである。
【図１９】参考文献を図示したものである。
【図２０】参考文献を図示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図２は、実施例に係る燃焼制御装置ＥＱＵの回路図である。
【００２４】
図示の通り、この燃焼制御装置ＥＱＵは、イオン信号Ｖｏを出力するイオン電流検出回路ＩＯＮと、イオン信号Ｖｏをデジタル変換するＡＤ変換部１４と、ＡＤ変換部１４の出力データを受けてノック判定をするコンピュータ回路１５と、点火パルスＩＧＮを出力すると共に、コンピュータ回路１５からノック判定結果を受けるＥＣＵ(Engine Control Unit)と、を中心に構成されている。
【００２５】
そして、この回路構成では、図１に示す第１手段〜第５手段の全てが、コンピュータ回路１５において実現されている。なお、ＡＤ変換部１４は、サンプル＆ホールド機能を有しており、コンピュータ回路１５は、例えば、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)を構成要素にしている。
【００２６】
イオン電流検出回路ＩＯＮは、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２からなる点火トランスＣＬと、点火パルスＩＧＮに基づく遷移動作によって一次コイルＬ１の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子Ｑと、二次コイルＬ２の誘起電圧を受けて放電動作をする点火プラグＰＧと、信号検出部ＤＥＴと、を中心に構成されている。
【００２７】
スイッチング素子Ｑは、ここではＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)が使用されている。そして、スイッチング素子Ｑのコレクタ端子は、一次コイルＬ１を経由してバッテリ電圧ＶＢを受けており、エミッタ端子は、グランドに接続されている。
【００２８】
信号検出部ＤＥＴは、電流検出回路として機能するＯＰアンプＡＭＰを中心に構成され、コンデンサＣ１、ツェナーダイオードＺＤ、ダイオードＤ１，Ｄ２、抵抗Ｒ１〜Ｒ３を有して構成されている。コンデンサＣ１とツェナーダイオードＺＤの並列回路によって、イオン電流検出時のバイアス電圧が生成される。
【００２９】
二次コイルＬ２の高圧端子は、点火プラグＰＧに接続され、低圧端子は、前記バイアス電圧を生成するコンデンサＣ１及びツェナーダイオードＺＤの並列回路に接続されている。そして、コンデンサＣ１及びツェナーダイオードＺＤの並列回路は、ダイオードＤ１を通して、グランドに接続されている。図示の通り、ダイオードＤ１のカソード端子がグランドに接続されている。
【００３０】
一方、ダイオードＤ１のアノード端子は、電流制限抵抗Ｒ１を経由してＯＰアンプの反転入力端子（−）に接続されている。そして、ＯＰアンプＡＭＰの反転入力端子（−）と出力端子の間に、電流検出抵抗Ｒ２が接続され、出力端子とグランド間には、負荷抵抗Ｒ３が接続されている。また、ＯＰアンプの非反転端子（＋）は、グランドに接続され、反転端子（−）には、ダイオードＤ２のカソード端子が接続されている。なお、ダイオードＤ２のアノード端子はグランドに接続されている。
【００３１】
上記した構成のイオン電流検出回路ＩＯＮでは、点火パルスＩＧＮがＨレベルからＬレベルに変化すると、二次コイルＬ２に誘起される高電圧によって点火プラグＰＧが放電する。この放電電流は、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→コンデンサＣ１→ダイオードＤ１の経路で流れるので、コンデンサＣ１は、ツェナーダイオードＺＤの降伏電圧により規定される電圧値に充電される。
【００３２】
点火プラグＰＧの放電によって燃焼室の混合気が着火されると、その後、急速に燃焼反応が進行するが、イオン電流ｉは、電流検出抵抗Ｒ２→電流制限抵抗Ｒ１→コンデンサＣ１→二次コイルＬ２→点火プラグＰＧの経路で流れる。したがって、イオン電流検出回路ＩＯＮの出力電圧Ｖｏは、Ｖｏ＝Ｒ２×ｉとなり、イオン電流ｉに比例した値となる。
【００３３】
図３は、コンピュータ回路１５において実現されるソフトウェア処理を示すフローチャートである。コンピュータ回路１５では、点火サイクル毎に、点火放電から所定時間のイオン信号ＳＧｉを取得して記憶する（ＳＴ１）。特に限定されないが、この実施例では、サンプリング周波数ｆｓを３０ｋＨｚとしている。
【００３４】
また、点火放電（ｔ＝０）の終了直後に出現する振動波と、更にその後に発生する第１ピーク部分は、ともに本発明に不要であるので、この実施例では、点火開始から取得されるイオン信号ＳＧｉのうち、第１ピーク部分を経過した、ｔ≒２ｍＳからのイオン信号ＳＧｉだけを記憶している。なお、この実施例では、データ個数Ｎは、２５６個である。
【００３５】
このようにして、Ｎ個のデータの記憶処理（ＳＴ１）が終われば、続いて、ＰＴＩ(perfect translation invariance）複素数ウェーブレットのスケーリング関数Φ（ｔ）を利用して、Ｎ個の原データＳＧｉ０〜ＳＧｉＮ−１から、レベル−１のＮ／２個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）と、レベルー２のＮ／４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）とを算出する（ＳＴ２）。なお、変数ｋは、レベル−１のウェーブレット係数において、ｋ＝０，１，２・・・Ｎ／２−１であり、レベル−２のウェーブレット係数において、ｋ＝０，１，２・・・Ｎ／４−１である。
【００３６】
ウェブレット係数の算出アルゴリズムは、具体的には、図６に示す通りである。本実施例で使用したＰＴＩ複素数ウェーブレットのスケーリング関数Φ（ｔ）は、Ｍｅｙｅｒウェーブレットのスケーリング関数に基づいているが、その詳細は、本発明者の研究論文（図９〜図２０）に詳述されている。なお、図６の（式１．１）〜（式２．４）で算出されるウェーブレット係数は、実数部と虚数部とを有しているので、ステップＳＴ２に続く処理（ＳＴ３〜ＳＴ６）では、各ウェーブレット係数の絶対値が使用される。
【００３７】
図４には、絶対値演算後のレベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（０）、ｄ−１（２）、ｄ−１（４）、・・・・ｄ−１（２５４）が時間軸方向に１２８個表示され、絶対値演算後のレベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（０）、ｄ−２（４）、ｄ−２（８）、・・・・ｄ−２（２５２）が６４個表示されている。この実施例では、サンプリング周波数が３０ｋＨｚであるので、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１は、イオン信号ＳＧｉの１５ｋＨｚ〜７．５ｋｚの信号成分を反映し、レベル−２のウェーブレット係数は、３．７５ｋＨｚ〜７．５ｋＨｚの信号成分を反映している。
【００３８】
なお、図４（ａ）は、コロナノイズが重畳した図５（ｂ）のイオン信号についてのウェーブレット係数であり、図４（ｂ）は、コロナノイズの重畳していない図５（ｃ）のイオン信号についてのウェーブレット係数を示している。また、図４（ａ）には、参考のために、１．８７５ｋＨｚ〜３．７５ｋＨｚの信号成分の強度を反映するレベル−３のウェーブレット係数ｄ−３と、９３７Ｈｚ〜１．８７５ｋＨｚの信号成分をの強度を反映するレベル−４のウェーブレット係数ｄ−４についても表示している。
【００３９】
ステップＳＴ２の処理が終われば、続いて、１２８個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）の平均値Ｍ１と標準偏差δ１とに基づいて、第１閾値ＴＨ１を決定する（ＳＴ３）。具体的には、図７の（式４）〜（式６）の処理に基づき、第１閾値ＴＨ１を、ＴＨ１＝Ｍ１＋ｋ１×δ１と決定する。同様に、６４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）の平均値Ｍ２と標準偏差δ２とに基づいて、第２閾値ＴＨ２を、ＴＨ２＝Ｍ２＋ｋ２×δ２と決定する（ＳＴ４）。ここで調整係数ｋ１，ｋ２は、実験的に最適値が決定されるが、この実施例ではｋ１＝４，ｋ２＝２としている。
【００４０】
このようにして第１と第２の閾値ＴＨ１、ＴＨ２が決定されると、次に、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１が第１閾値ＴＨ１を超え、且つ、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２が第２閾値ＴＨ２を超える重複超過区間［ｉ，ｊ］を特定する（ＳＴ５）。そして、重複超過区間について、各レベルのウェーブレット係数ｄ−１，ｄ−２を各レベルの平均値Ｍ１，Ｍ２に押し下げるレベル抑制処理を実行する（ＳＴ５）。
【００４１】
なお、重複超過区間が検出されない場合は、イオン信号ＳＧｉにコロナノイズが重畳していないと判断されるので、各レベルのウェーブレット係数は、何ら補正されないのは勿論である。
【００４２】
一方、重複超過区間［ｉ，ｊ］が検出された場合には、この重複超過区間が消滅するか、或いは、標準偏差δ１，δ２が所定値に収まるまで、ステップＳＴ３〜ＳＴ６の処理を繰り返す。本発明者の実験によれば、最高でも４回程度繰り返せば十分であった。シミュレーション実験によれば、このようなレベル抑制処理によってパルス成分（コロナノイズ）のエネルギーが１．４％まで低下し、一方、ノック信号については、エネルギー換算で９６．７％維持できることが確認された。
【００４３】
ところで、ノック信号に影響を与えることなく、コロナノイズの除去効果を高めるには、以下の手法（選択処理）を採るのが有効である。先ず、レベル−１の処理において、第１閾値ＴＨ１を超えるウェーブレット係数の中から最大値を特定し、そのデータ番号ｎ−１を記憶しておく。そして、レベル−２の処理において、第２閾値ＴＨ２を超えるウェーブレット係数の中から最大値を示すデータ番号がｎ−２であった場合、２×ｎ−２≦ｎ−１≦２×ｎ−２＋１の条件を満たす場合のみ、レベル抑制処理を実行し、２×ｎ−２≦ｎ−１≦２×ｎ−２＋１の条件を満たさない場合にはステップＳＴ３〜ＳＴ６の処理を完了させる。
【００４４】
この選択処理は、これを言い換えると、レベル−１の場合の２倍ピッチで現れるレベル−２のウェーブレット係数の最大値ｄ−２（ｋ）が、データ番号ｋであった場合（但し、ｋ＝０，１，２・・・Ｎ／４−１）に、レベル−１のウェーブレット係数の２×ｋ番目か、或いは、２×ｋ＋１番目の何れかが最大値である場合だけレベル抑制処理を実行することになる。
【００４５】
この選択処理は、コロナノイズに起因するウェーブレット係数のピーク位置が、レベル−１でもレベル−２でも重複位置に出現する性質に基づいている。例えば、コロナノイズが重畳したイオン信号（図４（ａ））については、スパイク状のコロナノイズ発生時に、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１と、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２とが、重複位置でピーク値を示していることが確認される。これに対して、コロナノイズが重畳していない図４（ｂ）に示すイオン信号では、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１とレベル−２のウェーブレット係数ｄ−２のピーク位置が一致しない。
【００４６】
さて、ステップＳＴ６の判定において、処理完了を判断された場合には、上記したレベル抑制処理を終えたか、或いは、レベル抑制処理の必要のない除去したウェーブレット係数ｄ−１に基づいて、ノック判定が実行される（ＳＴ７）。
【００４７】
なお、レベル抑制処理を経たウェーブレット係数ｄ−１’に基づいて、ウェーブレット逆変換をして補正信号ＳＧｉ’を生成すれば、従来のアルゴリズムに基づいて、ノック判定をすることもできる（ＳＴ８〜ＳＴ９）。ウェーブレット逆変換のアルゴリズムについては、図８に示す通りである。
【００４８】
以上本発明の実施例について詳細に説明したが、具体的な記載内容は何ら本発明の限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００４９】
ＳＴ２ 第１手段、第２手段
ＳＴ５ 第４手段
ＳＴ７ 第５手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に発生するイオン信号に基づいてノッキングの発生を判定して、適切な運転を実現する燃焼制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノッキング（以下ノックと略す）とは、内燃機関の燃焼室において混合気の異常燃焼によって金属性の打撃音を発する現象を一般に意味する。そして、ノックを放置するとエンジン壁面の疲労劣化が促進されるなど、更なるトラブルに至るので、確実にノックを検出して、適切な燃焼制御を実行する必要がある。
【０００３】
そこで、燃焼時に燃焼室内に発生するイオン信号を取得し、これにノック信号が重畳しているか否かに基づいてノック発生の有無を判定することが行われている。そして、本出願人も、ノイズ成分を排除してノック信号だけを特異的に抽出する手法について、各種の提案をしている（特許文献１〜特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７０８３０号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９６９１号公報
【特許文献３】特開２００７−２３９５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、正常燃焼時と全く同一の運転条件でも、時として、ノック信号と区別困難なコロナノイズが発生することがある。ここで、ウェーブレット変換を活用することが考えられるが、コロナノイズのスパイクは、正方向に生じる場合（図５（ａ））と、負方向に生じる場合（図５（ｂ））とがあり、特に、負方向に生じたコロナノイズについては、通常の周波数分析では、本来のノック信号と区別することができない。
【０００６】
そして、ノック信号を見落とすことが許されない一方で、逆に、コロナノイズをノック信号と誤認したのでは、その後、内燃機関がノック回避の燃焼制御に移行することで十分な運転性能を発揮できない弊害が生じる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、同じ周波数域において同様の挙動を示すノイズ成分を、本来の検出対象であるノック信号と峻別して、適切な燃焼制御を実現できる燃焼制御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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明者は、正常燃焼時のイオン信号と、ノック信号の重畳したイオン信号と、正常燃焼時にコロナノイズが重畳したイオン信号について、ウェーブレット変換による時間周波数分析を繰り返した。
【０００９】
その結果、ウェーブレット変換により得られるウェーブレット係数を、そのレベル毎に着目することで、ノック信号を損なうことなく、コロナノイズ成分だけを特異的に除去できることを確認して本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明に係る燃焼制御装置は、内燃機関の運転時に燃焼室に発生するイオン信号をサンプリング周波数ｆｓで取得したＮ個の原信号Ｆ（ｎ）について、周波数範囲ｆｓ／４〜ｆｓ／２の周波数成分を特異的に抽出可能な離散ウェーブレット変換によって、レベル−１のＮ／２個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）を算出する第１手段（但し、ｋ＝０，１，・・・，Ｎ／２−１）と、前記レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）に基づいて、レベル−２のＮ／４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）を算出する第２手段（但し、ｋ＝０，１，・・・，Ｎ／４−１）と、
レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）のうち第１閾値ＴＨ１を超える部分と、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）のうち第２閾値ＴＨ２を超える部分と、に基づいてノイズ除去の必要性を特定する第３手段と、第３手段によってノイズ除去の必要性が認められた場合に、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）、及び／又は、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）のレベルを抑制する第４手段と、第４手段によるレベル抑制後のレベル−１のウェーブレット係数ｄ−１’（２×ｋ）に基づいて、ノッキングが発生しているか否かノック判定する第５手段と、を設けたことを特徴とする。
【００１１】
図１は、第１手段〜第５手段の関係を示すクレイム対応図であり、第１手段〜第５手段は、コンピュータ回路におけるソフトウェア処理によって実現される。したがって、原信号は、イオン信号をＡＤ変換した後のＮ個のデジタルデータである。
【００１２】
サンプリング周波数は、予め実験的に特定されるノック信号の周波数（通常は、５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度）に対応して、その２倍以上の周波数に設定されるが、現状のコンピュータ装置の処理能力やメモリ容量などに基づき、具体的には、２５ｋＨｚ〜３５ｋＨｚ程度のサンプリング周波数とするのが好ましい。
【００１３】
ノック信号は、通常、１０ｋＨｚ〜７．５ｋＨｚ程度の信号成分に限定され、周波数帯域がほぼ限定されるのに対して、コロナノイズは、その波形そのものは種々変わるものの（図５参照）、何れの場合も、ノック信号の周波数帯域以下の信号成分も少なからず含んでいる。そこで、本発明では、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）と、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）とを対比することで、ノイズの発生の有無を判定している。
【００１４】
本発明では、レベル−１のウェーブレット係数のうち、第１閾値を超える部分と、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）のうち第２閾値ＴＨ２を超える部分と、に基づいてノイズ除去の必要性を特定する。典型的には、ｄ−１（２×ｋ）＞ＴＨ１であって、且つ、ｄ−２（４×ｋ）＞ＴＨ２となる時間軸範囲でノイズが重畳されていると判定している。この場合には、第１閾値ＴＨ１を超える時間区間と、第２閾値ＴＨ２を超える時間区間とが重複して存在するか否かに基づいてノイズ除去の必要性が特定される。或いは、レベル−１のウェーブレット係数のピーク位置と、レベル−２のウェーブレット係数のピーク位置とが、ほぼ一致するか否か基づいてノイズ除去の必要性を特定するのも好ましい。
【００１５】
２つの閾値ＴＨ１，ＴＨ２は、固定値とするのではなく燃焼サイクル毎に動的に決定するのが好ましく、具体的には、第１閾値ＴＨ１は、Ｎ／２個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）の平均値Ｍ１と標準偏差δ１とに基づいて決定され、第２閾値ＴＨ２は、Ｎ／４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）の平均値Ｍ２と標準偏差δ２とに基づいて決定されるのが好適である。
【００１６】
更に好ましくは、第１閾値ＴＨ１及び第２閾値ＴＨ２は、各々、実験的に確定される調整係数ｋ１、ｋ２を使用して（ｋ１＞０，ｋ２＞０）、ＴＨ１＝Ｍ１＋ｋ１×δ１、及び、ＴＨ２＝Ｍ２＋ｋ２×δ２で与えられる。
【００１７】
第４手段は、第１閾値ＴＨ１を超える時間区間、及び／又は、第２閾値ＴＨ２を超える時間区間について、ウェーブレット係数のレベルを抑制している。そして、後述する本発明の実施例では、第１閾値ＴＨ１を超える時間区間について、レベル−１のウェーブレット係数を抑制すると共に、第２閾値ＴＨ２を超える時間区間について、レベル−２のウェーブレット係数を抑制している。但し、レベル−２のウェーブレット係数のレベル抑制処理は、必ずしも必須ではない。
【００１８】
もっとも、第４手段によるレベル抑制後のウェーブレット係数に基づいて第３手段が実行され、第３手段においてノイズ除去の必要性が認められる限り、第４手段と第３手段とが繰返し実行されるのが好ましいので、このような実施態様を採る限り、レベル−１だけでなく、レベル−２のウェーブレット係数のレベル抑制処理も必要となる。
【００１９】
第５手段は、レベル抑制後のウェーブレット係数ｄ−１’（２×ｋ）を用いたウェーブレット逆変換によって得られる補正信号Ｆ’（ｎ）を評価してノック判定をするのも好適である。このような実施態様を採ると、ノイズ成分を含まないイオン信号を生成できるので、従来の手法をそのまま活用してノック信号を抽出できる利点がある。
【００２０】
本発明のウェーブレット変換は、特に限定されるものではないが、好ましくは、完全シフト不変性（ＰＴＩ：perfect translation invariance）の性質を持つ複素数ウェーブレットが使用される。このような場合、レベル−１のＮ／２個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）や、レベル−２のＮ／４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）は、実数部と虚数部とを有するので、その絶対値に基づいて平均値や標準偏差が算出される。
【発明の効果】
【００２１】
上記した本発明によれば、同じ周波数域において同様の挙動を示すノイズ成分だけを、ノック信号を損なうことなく、特異的に除去することができるので、適切な燃焼制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のクレイム対応図である。
【図２】実施例に係る燃焼制御装置を示す回路図である。
【図３】コンピュータ回路における処理内容を説明するフローチャートである。
【図４】導出されたウェーブレット係数を図示したものである。
【図５】イオン信号波形を例示したものである。
【図６】ＰＴＩ複素数ウェーブレットによる複素数離散ウェーブレット変換の計算法を図示したものである。
【図７】図４のレベル抑制処理（ＳＴ５）について、その計算法を図示したものである。
【図８】ウェーブレット逆変換の計算法を図示したものである。
【図９】本発明の研究論文（参考文献）を図示したものである。
【図１０】参考文献を図示したものである。
【図１１】参考文献を図示したものである。
【図１２】参考文献を図示したものである。
【図１３】参考文献を図示したものである。
【図１４】参考文献を図示したものである。
【図１５】参考文献を図示したものである。
【図１６】参考文献を図示したものである。
【図１７】参考文献を図示したものである。
【図１８】参考文献を図示したものである。
【図１９】参考文献を図示したものである。
【図２０】参考文献を図示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図２は、実施例に係る燃焼制御装置ＥＱＵの回路図である。
【００２４】
図示の通り、この燃焼制御装置ＥＱＵは、イオン信号Ｖｏを出力するイオン電流検出回路ＩＯＮと、イオン信号Ｖｏをデジタル変換するＡＤ変換部１４と、ＡＤ変換部１４の出力データを受けてノック判定をするコンピュータ回路１５と、点火パルスＩＧＮを出力すると共に、コンピュータ回路１５からノック判定結果を受けるＥＣＵ(Engine Control Unit)と、を中心に構成されている。
【００２５】
そして、この回路構成では、図１に示す第１手段〜第５手段の全てが、コンピュータ回路１５において実現されている。なお、ＡＤ変換部１４は、サンプル＆ホールド機能を有しており、コンピュータ回路１５は、例えば、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)を構成要素にしている。
【００２６】
イオン電流検出回路ＩＯＮは、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２からなる点火トランスＣＬと、点火パルスＩＧＮに基づく遷移動作によって一次コイルＬ１の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子Ｑと、二次コイルＬ２の誘起電圧を受けて放電動作をする点火プラグＰＧと、信号検出部ＤＥＴと、を中心に構成されている。
【００２７】
スイッチング素子Ｑは、ここではＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)が使用されている。そして、スイッチング素子Ｑのコレクタ端子は、一次コイルＬ１を経由してバッテリ電圧ＶＢを受けており、エミッタ端子は、グランドに接続されている。
【００２８】
信号検出部ＤＥＴは、電流検出回路として機能するＯＰアンプＡＭＰを中心に構成され、コンデンサＣ１、ツェナーダイオードＺＤ、ダイオードＤ１，Ｄ２、抵抗Ｒ１〜Ｒ３を有して構成されている。コンデンサＣ１とツェナーダイオードＺＤの並列回路によって、イオン電流検出時のバイアス電圧が生成される。
【００２９】
二次コイルＬ２の高圧端子は、点火プラグＰＧに接続され、低圧端子は、前記バイアス電圧を生成するコンデンサＣ１及びツェナーダイオードＺＤの並列回路に接続されている。そして、コンデンサＣ１及びツェナーダイオードＺＤの並列回路は、ダイオードＤ１を通して、グランドに接続されている。図示の通り、ダイオードＤ１のカソード端子がグランドに接続されている。
【００３０】
一方、ダイオードＤ１のアノード端子は、電流制限抵抗Ｒ１を経由してＯＰアンプの反転入力端子（−）に接続されている。そして、ＯＰアンプＡＭＰの反転入力端子（−）と出力端子の間に、電流検出抵抗Ｒ２が接続され、出力端子とグランド間には、負荷抵抗Ｒ３が接続されている。また、ＯＰアンプの非反転端子（＋）は、グランドに接続され、反転端子（−）には、ダイオードＤ２のカソード端子が接続されている。なお、ダイオードＤ２のアノード端子はグランドに接続されている。
【００３１】
上記した構成のイオン電流検出回路ＩＯＮでは、点火パルスＩＧＮがＨレベルからＬレベルに変化すると、二次コイルＬ２に誘起される高電圧によって点火プラグＰＧが放電する。この放電電流は、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→コンデンサＣ１→ダイオードＤ１の経路で流れるので、コンデンサＣ１は、ツェナーダイオードＺＤの降伏電圧により規定される電圧値に充電される。
【００３２】
点火プラグＰＧの放電によって燃焼室の混合気が着火されると、その後、急速に燃焼反応が進行するが、イオン電流ｉは、電流検出抵抗Ｒ２→電流制限抵抗Ｒ１→コンデンサＣ１→二次コイルＬ２→点火プラグＰＧの経路で流れる。したがって、イオン電流検出回路ＩＯＮの出力電圧Ｖｏは、Ｖｏ＝Ｒ２×ｉとなり、イオン電流ｉに比例した値となる。
【００３３】
図３は、コンピュータ回路１５において実現されるソフトウェア処理を示すフローチャートである。コンピュータ回路１５では、点火サイクル毎に、点火放電から所定時間のイオン信号ＳＧｉを取得して記憶する（ＳＴ１）。特に限定されないが、この実施例では、サンプリング周波数ｆｓを３０ｋＨｚとしている。
【００３４】
また、点火放電（ｔ＝０）の終了直後に出現する振動波と、更にその後に発生する第１ピーク部分は、ともに本発明に不要であるので、この実施例では、点火開始から取得されるイオン信号ＳＧｉのうち、第１ピーク部分を経過した、ｔ≒２ｍＳからのイオン信号ＳＧｉだけを記憶している。なお、この実施例では、データ個数Ｎは、２５６個である。
【００３５】
このようにして、Ｎ個のデータの記憶処理（ＳＴ１）が終われば、続いて、ＰＴＩ(perfect translation invariance）複素数ウェーブレットのスケーリング関数Φ（ｔ）を利用して、Ｎ個の原データＳＧｉ０〜ＳＧｉＮ−１から、レベル−１のＮ／２個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）と、レベルー２のＮ／４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）とを算出する（ＳＴ２）。なお、変数ｋは、レベル−１のウェーブレット係数において、ｋ＝０，１，２・・・Ｎ／２−１であり、レベル−２のウェーブレット係数において、ｋ＝０，１，２・・・Ｎ／４−１である。
【００３６】
ウェブレット係数の算出アルゴリズムは、具体的には、図６に示す通りである。本実施例で使用したＰＴＩ複素数ウェーブレットのスケーリング関数Φ（ｔ）は、Ｍｅｙｅｒウェーブレットのスケーリング関数に基づいているが、その詳細は、本発明者の研究論文（図９〜図２０）に詳述されている。なお、図６の（式１．１）〜（式２．４）で算出されるウェーブレット係数は、実数部と虚数部とを有しているので、ステップＳＴ２に続く処理（ＳＴ３〜ＳＴ６）では、各ウェーブレット係数の絶対値が使用される。
【００３７】
図４には、絶対値演算後のレベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（０）、ｄ−１（２）、ｄ−１（４）、・・・・ｄ−１（２５４）が時間軸方向に１２８個表示され、絶対値演算後のレベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（０）、ｄ−２（４）、ｄ−２（８）、・・・・ｄ−２（２５２）が６４個表示されている。この実施例では、サンプリング周波数が３０ｋＨｚであるので、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１は、イオン信号ＳＧｉの１５ｋＨｚ〜７．５ｋｚの信号成分を反映し、レベル−２のウェーブレット係数は、３．７５ｋＨｚ〜７．５ｋＨｚの信号成分を反映している。
【００３８】
なお、図４（ａ）は、コロナノイズが重畳した図５（ｂ）のイオン信号についてのウェーブレット係数であり、図４（ｂ）は、コロナノイズの重畳していない図５（ｃ）のイオン信号についてのウェーブレット係数を示している。また、図４（ａ）には、参考のために、１．８７５ｋＨｚ〜３．７５ｋＨｚの信号成分の強度を反映するレベル−３のウェーブレット係数ｄ−３と、９３７Ｈｚ〜１．８７５ｋＨｚの信号成分をの強度を反映するレベル−４のウェーブレット係数ｄ−４についても表示している。
【００３９】
ステップＳＴ２の処理が終われば、続いて、１２８個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）の平均値Ｍ１と標準偏差δ１とに基づいて、第１閾値ＴＨ１を決定する（ＳＴ３）。具体的には、図７の（式４）〜（式６）の処理に基づき、第１閾値ＴＨ１を、ＴＨ１＝Ｍ１＋ｋ１×δ１と決定する。同様に、６４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）の平均値Ｍ２と標準偏差δ２とに基づいて、第２閾値ＴＨ２を、ＴＨ２＝Ｍ２＋ｋ２×δ２と決定する（ＳＴ４）。ここで調整係数ｋ１，ｋ２は、実験的に最適値が決定されるが、この実施例ではｋ１＝４，ｋ２＝２としている。
【００４０】
このようにして第１と第２の閾値ＴＨ１、ＴＨ２が決定されると、次に、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１が第１閾値ＴＨ１を超え、且つ、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２が第２閾値ＴＨ２を超える重複超過区間［ｉ，ｊ］を特定する（ＳＴ５）。そして、重複超過区間について、各レベルのウェーブレット係数ｄ−１，ｄ−２を各レベルの平均値Ｍ１，Ｍ２に押し下げるレベル抑制処理を実行する（ＳＴ５）。
【００４１】
なお、重複超過区間が検出されない場合は、イオン信号ＳＧｉにコロナノイズが重畳していないと判断されるので、各レベルのウェーブレット係数は、何ら補正されないのは勿論である。
【００４２】
一方、重複超過区間［ｉ，ｊ］が検出された場合には、この重複超過区間が消滅するか、或いは、標準偏差δ１，δ２が所定値に収まるまで、ステップＳＴ３〜ＳＴ６の処理を繰り返す。本発明者の実験によれば、最高でも４回程度繰り返せば十分であった。シミュレーション実験によれば、このようなレベル抑制処理によってパルス成分（コロナノイズ）のエネルギーが１．４％まで低下し、一方、ノック信号については、エネルギー換算で９６．７％維持できることが確認された。
【００４３】
ところで、ノック信号に影響を与えることなく、コロナノイズの除去効果を高めるには、以下の手法（選択処理）を採るのが有効である。先ず、レベル−１の処理において、第１閾値ＴＨ１を超えるウェーブレット係数の中から最大値を特定し、そのデータ番号ｎ−１を記憶しておく。そして、レベル−２の処理において、第２閾値ＴＨ２を超えるウェーブレット係数の中から最大値を示すデータ番号がｎ−２であった場合、２×ｎ−２≦ｎ−１≦２×ｎ−２＋１の条件を満たす場合のみ、レベル抑制処理を実行し、２×ｎ−２≦ｎ−１≦２×ｎ−２＋１の条件を満たさない場合にはステップＳＴ３〜ＳＴ６の処理を完了させる。
【００４４】
この選択処理は、これを言い換えると、レベル−１の場合の２倍ピッチで現れるレベル−２のウェーブレット係数の最大値ｄ−２（ｋ）が、データ番号ｋであった場合（但し、ｋ＝０，１，２・・・Ｎ／４−１）に、レベル−１のウェーブレット係数の２×ｋ番目か、或いは、２×ｋ＋１番目の何れかが最大値である場合だけレベル抑制処理を実行することになる。
【００４５】
この選択処理は、コロナノイズに起因するウェーブレット係数のピーク位置が、レベル−１でもレベル−２でも重複位置に出現する性質に基づいている。例えば、コロナノイズが重畳したイオン信号（図４（ａ））については、スパイク状のコロナノイズ発生時に、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１と、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２とが、重複位置でピーク値を示していることが確認される。これに対して、コロナノイズが重畳していない図４（ｂ）に示すイオン信号では、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１とレベル−２のウェーブレット係数ｄ−２のピーク位置が一致しない。
【００４６】
さて、ステップＳＴ６の判定において、処理完了を判断された場合には、上記したレベル抑制処理を終えたか、或いは、レベル抑制処理の必要のない除去したウェーブレット係数ｄ−１に基づいて、ノック判定が実行される（ＳＴ７）。
【００４７】
なお、レベル抑制処理を経たウェーブレット係数ｄ−１’に基づいて、ウェーブレット逆変換をして補正信号ＳＧｉ’を生成すれば、従来のアルゴリズムに基づいて、ノック判定をすることもできる（ＳＴ８〜ＳＴ９）。ウェーブレット逆変換のアルゴリズムについては、図８に示す通りである。
【００４８】
以上本発明の実施例について詳細に説明したが、具体的な記載内容は何ら本発明の限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００４９】
ＳＴ２ 第１手段、第２手段
ＳＴ５ 第４手段
ＳＴ７ 第５手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転時に燃焼室に発生するイオン信号をサンプリング周波数ｆｓで取得したＮ個の原信号Ｆ（ｎ）について、周波数範囲ｆｓ／４〜ｆｓ／２の周波数成分を特異的に抽出可能な離散ウェーブレット変換によって、レベル−１のＮ／２個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）を算出する第１手段（但し、ｋ＝０，１，・・・，Ｎ／２−１）と、
前記レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）に基づいて、レベル−２のＮ／４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）を算出する第２手段（但し、ｋ＝０，１，・・・，Ｎ／４−１）と、
レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）のうち第１閾値ＴＨ１を超える部分と、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）のうち第２閾値ＴＨ２を超える部分と、に基づいてノイズ除去の必要性を特定する第３手段と、
第３手段によってノイズ除去の必要性が認められた場合に、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）、及び／又は、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）のレベルを抑制する第４手段と、
第４手段によるレベル抑制後のレベル−１のウェーブレット係数ｄ−１’（２×ｋ）に基づいて、ノッキングが発生しているか否かノック判定する第５手段と、
を設けたことを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項２】
第３手段は、第１閾値ＴＨ１を超える時間区間と、第２閾値ＴＨ２を超える時間区間とが重複して存在するか否かに基づいてノイズ除去の必要性を特定している請求項１に記載の燃焼制御装置。
【請求項３】
第３手段は、レベル−１のウェーブレット係数のピーク位置と、レベル−２のウェーブレット係数のピーク位置とが、ほぼ一致するか否か基づいてノイズ除去の必要性を特定している請求項１に記載の燃焼制御装置。
【請求項４】
第４手段は、第１閾値ＴＨ１を超える時間区間、及び／又は、第２閾値ＴＨ２を超える時間区間について、ウェーブレット係数のレベルを抑制している請求項１〜３の何れかに記載の燃焼制御装置。
【請求項５】
第４手段によるレベル抑制後のウェーブレット係数に基づいて第３手段が実行され、第３手段においてノイズ除去の必要性が認められる限り、第４手段と第３手段とが繰返し実行される請求項１〜４の何れかに記載の燃焼制御装置。
【請求項６】
第１閾値ＴＨ１は、Ｎ／２個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）の平均値Ｍ１と標準偏差δ１とに基づいて決定され、
第２閾値ＴＨ２は、Ｎ／４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）の平均値Ｍ２と標準偏差δ２とに基づいて決定される請求項１〜５の何れかに記載の燃焼制御装置。
【請求項７】
第５手段は、レベル抑制後のウェーブレット係数ｄ−１’（２×ｋ）を用いたウェーブレット逆変換によって得られる補正信号Ｆ’（ｎ）を評価してノック判定をする請求項１〜６の何れかに記載の燃焼制御装置。
【請求項１】
内燃機関の運転時に燃焼室に発生するイオン信号をサンプリング周波数ｆｓで取得したＮ個の原信号Ｆ（ｎ）について、周波数範囲ｆｓ／４〜ｆｓ／２の周波数成分を特異的に抽出可能な離散ウェーブレット変換によって、レベル−１のＮ／２個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）を算出する第１手段（但し、ｋ＝０，１，・・・，Ｎ／２−１）と、
前記レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）に基づいて、レベル−２のＮ／４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）を算出する第２手段（但し、ｋ＝０，１，・・・，Ｎ／４−１）と、
レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）のうち第１閾値ＴＨ１を超える部分と、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）のうち第２閾値ＴＨ２を超える部分と、に基づいてノイズ除去の必要性を特定する第３手段と、
第３手段によってノイズ除去の必要性が認められた場合に、レベル−１のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）、及び／又は、レベル−２のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）のレベルを抑制する第４手段と、
第４手段によるレベル抑制後のレベル−１のウェーブレット係数ｄ−１’（２×ｋ）に基づいて、ノッキングが発生しているか否かノック判定する第５手段と、
を設けたことを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項２】
第３手段は、第１閾値ＴＨ１を超える時間区間と、第２閾値ＴＨ２を超える時間区間とが重複して存在するか否かに基づいてノイズ除去の必要性を特定している請求項１に記載の燃焼制御装置。
【請求項３】
第３手段は、レベル−１のウェーブレット係数のピーク位置と、レベル−２のウェーブレット係数のピーク位置とが、ほぼ一致するか否か基づいてノイズ除去の必要性を特定している請求項１に記載の燃焼制御装置。
【請求項４】
第４手段は、第１閾値ＴＨ１を超える時間区間、及び／又は、第２閾値ＴＨ２を超える時間区間について、ウェーブレット係数のレベルを抑制している請求項１〜３の何れかに記載の燃焼制御装置。
【請求項５】
第４手段によるレベル抑制後のウェーブレット係数に基づいて第３手段が実行され、第３手段においてノイズ除去の必要性が認められる限り、第４手段と第３手段とが繰返し実行される請求項１〜４の何れかに記載の燃焼制御装置。
【請求項６】
第１閾値ＴＨ１は、Ｎ／２個のウェーブレット係数ｄ−１（２×ｋ）の平均値Ｍ１と標準偏差δ１とに基づいて決定され、
第２閾値ＴＨ２は、Ｎ／４個のウェーブレット係数ｄ−２（４×ｋ）の平均値Ｍ２と標準偏差δ２とに基づいて決定される請求項１〜５の何れかに記載の燃焼制御装置。
【請求項７】
第５手段は、レベル抑制後のウェーブレット係数ｄ−１’（２×ｋ）を用いたウェーブレット逆変換によって得られる補正信号Ｆ’（ｎ）を評価してノック判定をする請求項１〜６の何れかに記載の燃焼制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−１８６７（Ｐ２０１１−１８６７Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４４９７８（Ｐ２００９−１４４９７８）
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（３０４０２７３４９）国立大学法人豊橋技術科学大学 (391)
【出願人】（０００１０９０９３）ダイヤモンド電機株式会社 (387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（３０４０２７３４９）国立大学法人豊橋技術科学大学 (391)
【出願人】（０００１０９０９３）ダイヤモンド電機株式会社 (387)
【Ｆターム（参考）】
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