CN103174536A - 内燃机的爆震控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机的爆震控制装置，通过提高爆震信号的归一化精度，来提高爆震检测性。在包括利用基于爆震信号而计算出的基本统计量来将爆震信号归一化的爆震信号归一化单元的内燃机的爆震控制装置中，爆震信号归一化单元（17）基于爆震信号的上次值和本次值来分别计算出基本统计量，利用根据运转状态而进行插值后的基本统计量，将爆震信号归一化。此外，使基于爆震信号的上次值计算基本统计量时的滤波处理的跟踪性比基于爆震信号的本次值计算基本统计量时的滤波处理的跟踪性要快。

Description

内燃机的爆震控制装置

技术领域

本发明涉及用于控制内燃机中发生的爆震的爆震控制装置。

背景技术

以往，已知有利用直接安装于内燃机模块的振动传感器（以下称为爆震传感器）来检测内燃机中发生的爆震现象的方法。该方法中，已知在内燃机运转过程中发生爆震时，根据内燃机的孔径（bore diameter）和爆震的振动模式会产生固有频带的振动，从而，通过测定该固有频率的振动强度（以下称为爆震信号），来进行爆震检测。

此外，已知有如下爆震抑制装置：在检测出爆震时，通过将点火时期向角度延迟侧修正来抑制爆震，在未检测出爆震时，通过将点火时期向角度提前侧复原，来将转矩下降抑制在最低限度。该装置中，已知作为内燃机的特性，若使点火时期角度提前，则内燃机的输出转矩提高，但容易发生爆震，反之，若使点火时期角度延迟，则内燃机的输出转矩下降，但不易发生爆震，从而，通过在检测出爆震时，将点火时期向角度延迟侧修正，在未检测出爆震时，将点火时期向角度提前侧复原，从而抑制爆震的发生，并控制成在产生最大转矩的爆震极限点火时期使内燃机运转。

但是，在内燃机以低负荷进行运转等情况下，有时即使将角度提前至转矩最大的点火时期为止，也不会发生爆震，在这样的运转区域，无需上述爆震控制。

在这样的内燃机的爆震控制装置中，对于用于判定爆震的爆震判定阈值，一般而言，已知有利用预先与通过滤波处理计算出的爆震信号的平均值相适应的增益和偏移量来进行设定，或利用通过滤波处理计算出的爆震信号的平均值和标准偏差来进行设定。但是，在内燃机的运转状态发生变化时，爆震信号的平均值和标准偏差也发生变化，因此，存在如下问题：为了与其变化对应地使增益等相适应，需要花费很多工时，或因未适当设定爆震判定阈值而发生爆震的误检测和漏检测。

对此，作为通过将爆震信号归一化（标准化、无量纲化）来抑制爆震信号的平均值和标准偏差因运转状态变化而变化，从而适当设定爆震判定阈值来改善爆震的误检测和漏检测的方法，例如提出有专利文献1、专利文献2。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4390104号公报

专利文献2：日本专利申请2010－224705号公报

发明内容

专利文献1中，公开了利用爆震信号的平均值和标准偏差，按照一般的标准化方法来进行归一化的方法。

根据该专利文献1的结构，通过将归一化后的爆震信号归一化为平均值＝0、标准偏差＝1，抑制爆震信号的平均值和标准偏差因运转状态变化而变化，从而适当设定爆震判定阈值，改善爆震的误检测，但是，由于利用与由发生爆震所引起的振动分量相关性非常高的标准偏差来进行归一化，因此，连由发生爆震所引起的振动分量都会被归一化，存在实际发生的爆震与检测出的爆震的大小之间的相关性下降、或发生爆震的漏检测的问题。

为了解决上述专利文献1中的问题，在专利文献2中，公开了不利用爆震信号的标准偏差而仅利用爆震信号的平均值来进行归一化的方法。根据该专利文献2的结构，与利用爆震信号的标准偏差的情况相比，能抑制由发生爆震所引起的振动分量被归一化，但依然存在由发生爆震所引起的振动分量有不少被归一化的问题，在连续发生爆震的运转状态下，第二次以后发生的爆震所引起的振动分量更进一步地被归一化，因此，存在实际发生的爆震与检测出的爆震的大小之间的相关性下降的问题。

本发明是为了解决上述现有装置中的问题而完成的，其目的在于提供一种内燃机的爆震控制装置，该内燃机的爆震控制装置在爆震信号的平均值、标准偏差因运转状态变化而变化的情况下，适当设定爆震判定阈值，抑制爆震的误检测，并且，在连续发生爆震的运转状态下，也不会发生爆震的漏检测，而且，不会使发生的爆震与检测出的爆震的大小之间的相关性降低，能提高爆震的检测性。

本发明所涉及的内燃机的爆震控制装置包括：传感器，该传感器输出与内燃机的燃烧状态相对应的信号；爆震信号计算单元，该爆震信号计算单元根据所述传感器的输出，对每一点火正时计算爆震的特征分量以作为爆震信号；爆震信号归一化单元，该爆震信号归一化单元利用基于所述爆震信号而计算出的基本统计量，将所述爆震信号归一化；爆震判定阈值计算单元，该爆震判定阈值计算单元基于所述归一化后的爆震信号，设定爆震判定阈值；爆震判定单元，该爆震判定单元在所述归一化后的爆震信号超过由所述爆震判定阈值计算单元设定的爆震判定阈值的情况下，判定为发生了爆震；及运转状态判定单元，该运转状态判定单元判定所述内燃机的运转状态，所述爆震信号归一化单元基于所述爆震信号的本次值，计算基本统计量1，基于所述爆震信号的上次值，计算基本统计量2，基于所述运转状态判定单元的判定结果，对所述基本统计量1和所述基本统计量2进行插值，从而计算基本统计量3，利用计算出的所述基本统计量3，进行所述爆震信号的归一化，在由所述运转状态判定单元判定为所述内燃机未处于伴随有爆震信号变化的运转状态的状态下，以所述基本统计量2为基准来计算所述基本统计量3，在由所述运转状态判定单元判定为所述内燃机处于伴随有爆震信号变化的运转状态的状态下，根据爆震信号的变化的程度，以变化的程度越大则所述基本统计量1的影响越大的方式来计算所述基本统计量3。

根据本发明的内燃机的爆震控制装置，能获得如下优异效果：在爆震信号的平均值、标准偏差因运转状态变化而变化的情况下，能抑制爆震的误检测，此外，在连续发生爆震的运转状态下，不会发生爆震的漏检测，而且，不会使发生的爆震与检测出的爆震的大小之间的相关性降低，能提高爆震的检测性。

关于本发明的上述的和其他的目的、特征、效果，可以从以下实施方式中的详细说明及附图的记载来进一步明确。

附图说明

图1是简要表示应用本发明的实施方式1中的内燃机的爆震控制装置的内燃机的整体结构图。

图2是简要表示本发明的实施方式1中的内燃机的控制部的结构的框图。

图3是简要表示本发明的实施方式1中的爆震控制部的框图。

图4是表示本发明的实施方式1中的爆震信号归一化的流程图。

图5是表示本发明的实施方式1中的爆震信号分布归一化的流程图。

图6是表示本发明的实施方式1中计算分布归一化用滤波系数的流程图。

图7是表示本发明的实施方式1中计算分布归一化用滤波系数的流程图。

图8是表示本发明的实施方式1中的爆震信号电平归一化的流程图。

图9是表示本发明的实施方式1中计算电平归一化用滤波系数的流程图。

图10是表示本发明的实施方式1中计算电平归一化用滤波系数计算的流程图。

图11是表示本发明的实施方式1中计算过渡修正系数的流程图。

图12是表示本发明的实施方式1中的爆震信号归一化的动作例。（正常状态，有爆震）

图13是表示本发明的实施方式1中的爆震信号归一化的动作例。（过渡状态，无爆震）

图14是表示本发明的实施方式1中的爆震信号归一化的动作例。（信号变化状态，有爆震）

具体实施方式

实施方式1

以下，参照附图，对本发明的实施方式1的内燃机的爆震控制装置进行详细说明。图1是简要表示应用本发明的实施方式1中的内燃机的爆震控制装置的内燃机的整体结构图，图2是简要表示内燃机的控制部的结构的框图。

图1中，在内燃机（以下称为发动机）1的进气系统的上游设置有电子控制的电子控制式节流阀2，用以调整进气流量。此外，为了测定电子控制式节流阀2的开度，设置有节流开度传感器3。另外，也可以使用经由线缆直接与未图示的加速踏板相连接的机械式节流阀来代替电子控制式节流阀2。

在电子控制式节流阀2的上游设置有测定进气流量的气流传感器4，在电子控制式节流阀2下游的发动机1侧设置有测定稳压罐（surge tank）5内的压力的进气歧管压力传感器（以下仅称为进气管压传感器）6。另外，关于气流传感器4和进气管压传感器6，可以两者都设置，也可以仅设置有其中一方。

对于设置在稳压罐5下游的进气端口上的进气阀，安装有能对进气阀的开关定时进行可变控制的可变进气阀机构7，此外，在进气端口还设置有喷射燃料的喷射器8。另外，喷射器8也可以设置成能在内燃机1的气缸内直接进行喷射。此外，对发动机1设置有用于向发动机1的气缸内的混合气进行点火的点火线圈9和火花塞10、用于检测设置在曲柄轴上的板的边缘以检测发动机的转速和曲柄角度的曲柄角传感器11、及用于检测发动机的振动的爆震传感器12。

图2中，将由气流传感器4测定的进气流量、由进气管压传感器6测定的进气管压、由节流开度传感器3测定的电子控制式节流阀2的开度、由曲柄角传感器11输出的与设置在曲柄轴上的板的边缘同步的脉冲、及由爆震传感器12测定的发动机的振动波形输入到电子控制单元（以下称为“ECU”）13。

此外，还从上述以外的各种传感器200向ECU13输入测定值，而且，还输入来自其他控制器（例如自动变速器控制、制动控制、牵引控制等的控制系统）300的信号。

ECU13中，基于油门开度、发动机的运转状态等，计算目标节流开度，以对电子控制式节流阀2进行控制。此外，根据此时的运转状态，控制可变进气阀机构7，以对进气阀的开关定时进行可变控制，驱动喷射器8以达到目标空燃比，向点火线圈9进行通电以达到目标点火时期。另外，在利用后述方法来检测爆震的情况下，通过将目标点火时期设定在角度延迟侧（延迟点火侧），从而还进行抑制爆震发生的控制。此外，还计算上述以外的给各种致动器400的指示值。

接下来，参照附图，说明ECU13内进行的爆震控制的概要。

图3是表示爆震控制部的整体结构的框图。图3中，标号12及13分别为图1、图2所示的爆震传感器及ECU。

对ECU13内的爆震控制部的结构进行说明。

ECU13包括各种I/F电路131和微机132，微机132包括将模拟信号转换成数字信号的A/D转换器15、预先存储控制程序和控制常数的ROM区域、及预先存储执行程序时的变量的RAM区域等。

标号14表示爆震控制用的I/F电路，是用于去除爆震传感器12的信号输出的高频分量的低通滤波器（LPF）。标号15是微机132的A/D转换器，该A/D转换器15每隔一定的时间间隔（例如，10μs、20μs等）执行A/D转换。另外，LPF14中，为了将所有的振动分量取入到A/D转换器15，还具有增益变换功能，例如预先偏置在2.5V（使振动分量的中心为2.5V），在振动分量较小的情况下以2.5V为中心进行放大，而在振动分量较大的情况下以2.5V为中心使其减小，从而使振动分量集中在以2.5V为中心的0～5V的范围内。

另外，可以始终进行该A/D转换，并仅将内燃机发生爆震的期间、例如设定为从活塞的上死点（Top Death Center：以下称为TDC）到上死点后（After Top Death Center：以下称为ATDC）50°CA等的爆震检测期间的数据发送到数字信号处理部16及其之后的部件，也可以仅在设定为从TDC到ATDC50°CA的爆震检测期间内进行A/D转换，并将其数据发送到数字信号处理16及其之后的部件。

接着，在数字信号处理部16中，通过数字信号处理来实施时间－频率解析。作为该数字信号处理，例如通过被称为离散傅里叶变换（DFT）、短时间傅里叶变换（STFT）的处理，计算每隔规定时间的爆震固有频率分量的波谱序列。另外，作为数字信号处理，也可以利用IIR（无限脉冲响应）滤波器、FIR（有限脉冲响应）滤波器提取出爆震固有频率分量。另外，数字信号处理部16的运算可以在实施A/D转换的同时进行处理，也可以通过与发动机的旋转同步的中断处理来一起实施。在以后的处理中将由数字信号处理部16计算出的波谱序列的峰值作为爆震信号VP来使用。

在爆震信号归一化单元17中，利用由过渡修正系数计算部22计算出的、表示发动机的运转状态是正常状态还是过渡状态的过渡修正系数，进行后述图4至图10的归一化处理，从而将爆震信号VP归一化。

另外，微机132包括：供来自上述节流开度传感器3、气流传感器4、进气管压传感器6、曲柄角传感器11的输出信号经由I/F电路131输入并检测运转状态值T的运转状态值检测部21；以及作为运转状态判定单元的过渡修正系数计算部22。

接着，在爆震判定阈值计算单元18中，对由爆震信号归一化单元17计算出的归一化后的爆震信号VN进行以下的式（1）至式（4）的处理，从而计算爆震判定阈值VTH。

首先，通过下式进行滤波处理，以进行平均化。

VNA[n]＝K1[n]×VNA[n-1]+(1-K1[n])×VN[n]

····(1)

其中，VNA[n]：VN的平均值，VN[n]：归一化后爆震信号，K1[n]：滤波系数

此处，[n]意味着本次点火正时的处理，[n-1]意味着上次点火正时的处理。

接下来，通过下式计算方差及标准偏差。

VNV[n]＝K2[n]×VNV[n-1]+(1-K2[n])×(VN[n]-VNA[n])^2····(2)

VNS[n]＝(VNV[n])^1/2·····(3)

其中，VNS[n]：VN的标准偏差，VNV[n]：VN的方差，K2[n]：滤波系数

利用计算出的平均值和标准偏差，通过下式计算爆震判定阈值。

VTH[n]＝VNA[n]+KTH×VNS[n]······(4)

其中，VTH[n]：爆震判定阈值，KTH：爆震判定阈值修正系数

此处，设滤波系数K1[n]、K2[n]可根据爆震信号VN[n]与爆震判定阈值的上次值VTH[n-1]的比较结果而改变。

例如，在VN[n]＞VTH[n-1]的情况下，设滤波系数为较大的值，在VN[n]≤VTH[n-1]的情况下，设滤波系数为较小的值。但是，不使其根据发动机的运转状态而改变。此外，爆震判定阈值修正系数KTH基于爆震的发生概率而预先设定为适当的值，通常为3左右的值。

爆震判定单元19是爆震判定部，通过下式来判别有没有发生爆震，输出与爆震强度相应的信号。

VK[n]＝(VN[n]-VNA[n])／(VTH[n]-VNA[n])

···(5)

其中，VK[n]：爆震强度（VK[n]＞1则判定为发生爆震）

爆震修正量计算单元20是爆震修正量计算部，通过下式，计算与每一次点火的爆震强度相应的延迟角量。

△θR[n]＝max(-VK[n]×Kg[n]、θmin)····(6)

其中，ΔθR[n]：每一次点火的延迟角量，Kg[n]：延迟角量反映系数，θmin：最大延迟角量

进一步地，对每一次点火的延迟角量进行累计，运算点火时期的爆震修正量，但在未发生爆震的情况下，向提前角复原。这通过下式来运算。

θR[n]＝min(θR[n-1]+△θR[n]+Ka、θmax)

····(7)

其中，θR[n]：爆震修正量，Ka[n]：提前角复原系数，θmax：最大提前角量

利用这样运算出的爆震修正量θR，通过下式计算出最终点火时期。

θIG＝θB+θR[n]····(8)

其中，θIG：最终点火时期，θB：基本点火时期

以上，对通过数字信号处理部16～过渡修正系数计算部22来实现爆震检测及爆震控制的处理方法进行了说明，该爆震检测利用了数字信号处理的频率解析结果，该爆震控制通过对点火时期进行角度延迟来抑制爆震。

接下来，利用图4至图9对由本实施方式1执行的归一化处理进行详细说明。

如图4所示，在本实施方式1的归一化处理中，首先在步骤S101中对爆震信号的分布进行归一化，接着在步骤S102中对爆震信号的电平进行归一化。

利用图5至图7，对图4的步骤S101的爆震信号分布归一化的详细情况进行说明。在图5的步骤S201中，对爆震信号的上次值VP[n-1]按每一冲程进行滤波处理，以进行平均化。

此处，利用图7所示的流程图，对滤波系数KPO[n]的计算方法进行说明。

首先，在步骤S601中，通过将归一化后的爆震信号的上次值VN[n-1]与爆震判定阈值的上次值VTH[n-1]进行比较，从而判定在上次点火正时是否判定为爆震。若在步骤S601中未判定为爆震（若VN[n-1]≤VTH[n-1]），则前进至步骤S602，利用过渡修正系数的上次值KT[n-1]来进行插值运算，从而计算滤波系数KPO[n]。

若在步骤S601中判定为爆震（若VN[n-1]＞VTH[n-1]），则前进至步骤S603。

另外，KPO1是适应最要求响应性的过渡运转状态的滤波系数，KPO2是适应正常运转状态的滤波系数，KPO3是适应在滤波值中未包含爆震所引起的振动分量的情况的滤波系数，对KPO2设定与后述的KPN2相同或比其要小的值。由此，在基于爆震信号的上次值VP[n-1]的平均值来将爆震信号的分布归一化时，不会受到由发生爆震所引起的振动分量的影响，此外，即使在过渡修正系数与爆震信号变化的相关性较低的情况下，或虽然未计算出过渡修正系数但爆震信号变化的情况下，也能高精度地将爆震信号的分布归一化。

此处，利用图11所示的流程图，对过渡修正系数KT的计算方法进行说明。首先，在步骤S801中，对由图3的运转状态值检测部21检测出的运转状态值T进行滤波处理，计算平均化后的滤波值TF。此处使用的滤波系数KF预先设定为可计算出在规定的过渡运转状态下想要计算出的过渡修正系数。

在接下来的步骤S802中，计算运转状态值T与该滤波值TF之差，并进一步除以运转状态值的基准值TA，从而计算过渡修正系数KT。另外，计算过渡修正系数KT，使其在发动机的运转状态为过渡状态时为1，在发动机的运转状态为正常状态时为0，此外，对于缓慢加速、和中等加速等运转状态，也可在0至1之间连续计算出。

返回至图5，在步骤S202中，对爆震信号的本次值VP[n]按每一冲程进行滤波处理，以进行平均化。

此处，利用图6所示的流程图，对滤波系数KPN[n]的计算方法进行说明。

在步骤S401中，利用过渡修正系数的本次值KT[n]来进行插值运算，从而计算滤波系数KPN[n]。另外，KPN1是适应最要求响应性的过渡运转状态的滤波系数，KPN2是适应正常运转状态的滤波系数。

另外，在对爆震信号的本次值VP[n]进行滤波处理的情况下，也可以利用VPAO[n]来代替VPAN[n-1]。由此，在基于爆震信号的本次值VP[n]的平均值来将爆震信号的分布归一化时，在发生爆震后的下一点火正时，能去除由发生爆震所引起的振动分量的影响。

在接下来的步骤S203中，利用上述过渡修正系数KT[n]，对由步骤S201计算出的VPAO[n]和由步骤S202计算出的VPAN[n]进行插值运算，从而计算出VPA[n]，在步骤S204中，将爆震信号VP[n]除以VPA[n]，从而计算出将爆震信号VP的标准偏差归一化后的爆震信号VS。

接下来，利用图8至图10，对图4的步骤S102的爆震信号电平归一化的详细情况进行说明。

在图8的步骤S301中，对爆震信号的上次值VS[n-1]按每一冲程进行滤波处理，以进行平均化。

此处，利用图10所示的流程图，对滤波系数KSO[n]的计算方法进行说明。首先，在步骤S701中，通过将归一化后的爆震信号的上次值VN[n-1]与爆震判定阈值的上次值VTH[n-1]进行比较，从而判定在上次点火正时是否判定为爆震。若在步骤S701中未判定为爆震（若VN[n-1]≤VTH[n-1]），则前进至步骤S702，利用过渡修正系数的上次值KT[n-1]来进行插值运算，从而计算滤波系数KSO[n]。若在步骤S701中判定为爆震（若VN[n-1]＞VTH[n-1]），则前进至步骤S703。

另外，KSO1是适应最要求响应性的过渡运转状态的滤波系数，KSO2是适应正常运转状态的滤波系数，KSO3是适应在滤波值中未包含爆震所引起的振动分量的情况的滤波系数，对KSO2设定与后述的KSN2相同或比其要小的值。由此，在基于爆震信号的上次值VS[n-1]的平均值来将爆震信号的电平归一化时，不会受到由发生爆震所引起的振动分量的影响，此外，即使在过渡修正系数与爆震信号变化的相关性较低的情况下，或虽然未计算出过渡修正系数但爆震信号变化的情况下，也能高精度地将爆震信号的电平归一化。

返回至图8，在步骤S302中，对爆震信号的本次值VS[n]按每一冲程进行滤波处理，以进行平均化。

此处，利用图9所示的流程图，对滤波系数KSN[n]的计算方法进行说明。在步骤S501中，利用过渡修正系数的本次值KT[n]来进行插值运算，从而计算滤波系数KSN[n]。另外，KSN1是适应最要求响应性的过渡运转状态的滤波系数，KSN2是适应正常运转状态的滤波系数。

另外，在对爆震信号的本次值VS[n]进行滤波处理的情况下，也可以利用VSAO[n]来代替VSAN[n-1]。由此，在基于爆震信号的本次值VS[n]的平均值来将爆震信号的电平归一化时，在发生爆震后的下一点火正时，能去除由发生爆震所引起的振动分量的影响。

在接下来的步骤S303中，利用上述过渡修正系数KT[n]，对由步骤S301计算出的VSAO[n]和由步骤S302计算出的VSAN[n]进行插值运算，从而计算出VSA[n]，在步骤S304中，将爆震信号VS[n]减去VSA[n]，从而计算出将爆震信号VS的平均值归一化后的爆震信号VA，将该值作为归一化后的爆震信号VN[n]而用于之后的爆震判定阈值的计算。

将表示按照以上说明的处理方法将爆震信号归一化后的情况下的效果的动作例在图12至图14中示出。另外，在图12～图14中，线a表示归一化前的爆震信号，线b表示归一化前的爆震信号平均值，线c表示归一化前的爆震判定阈值。此外，线d表示归一化后的爆震信号，线e表示归一化后的爆震信号平均值，线f表示归一化后的爆震判定阈值。

图12表示在正常运转状态下连续两次发生爆震的状态，爆震信号上的“×”表示爆震。

图12(1)是对未进行归一化的爆震信号a计算出爆震判定阈值c的情况下的动作例。

图12(2)是对利用专利文献1所记载的方法进行归一化后的爆震信号d1计算出爆震判定阈值f1的情况下的动作例。

图12(3)是对利用专利文献2所记载的方法进行归一化后的爆震信号d2计算出爆震判定阈值f2的情况下的动作例。

图12(4)是对利用本发明的实施方式1的方法进行归一化后的爆震信号d3计算出爆震判定阈值f3的情况下的动作例。

此外，图中的A是将计算用于归一化的平均值、标准偏差等基本统计量时的滤波处理中使用的滤波系数设为0.96的情况，图中的B是将计算用于归一化的平均值、标准偏差等基本统计量时的滤波处理中使用的滤波系数设为0.85的情况。

此外，图12(4)-B中，对爆震信号上次值的滤波处理中使用的滤波系数为0.85，对爆震信号本次值的滤波处理中使用的滤波系数为0.96。

图12(2)-A中，由于基于爆震信号d1的本次值，利用与由发生爆震所引起的振动分量相关性高的基本统计量（标准偏差、平均值）来进行归一化，因此，连与标准偏差相关性高的由发生爆震所引起的振动分量都会被归一化，与未进行归一化的图12(1)相比，由发生爆震所引起的振动分量减少。

此外，由于利用包含由发生第一次爆震所引起的振动分量的影响在内而计算出的基本统计量，来将由发生第二次爆震所引起的振动分量归一化，因此，由发生第二次爆震所引起的振动分量进一步减少。

图12(2)-B中，通过加快用于归一化的基本统计量的计算的跟踪性，从而与图12(2)-A相比，由爆震所引起的振动分量进一步大幅减少。

图12(3)-A中，由于基于爆震信号d2的本次值，利用与由发生爆震所引起的振动分量相关性比标准偏差要低的基本统计量（平均值）来进行归一化，因此，与未进行归一化的图12(1)相比，对于第一次爆震，振动分量几乎没有减少，但由于利用包含由发生第一次爆震所引起的振动分量的影响在内而计算出的基本统计量，来将由发生第二次爆震所引起的振动分量归一化，因此，对于第二次爆震，振动分量减少。

此外，图12(3)-B中，通过加快用于归一化的基本统计量的计算的跟踪性，从而与图12(3)-A相比，由爆震所引起的振动分量大幅减少。

与此不同的是，图12(4)-A中，由于基于爆震信号d3的上次值，利用与由发生爆震所引起的振动分量相关性比标准偏差要低的基本统计量（平均值）来进行归一化，因此，在计算用于归一化的基本统计量时，能反映爆震判定结果，不会连由发生爆震所引起的振动分量都被归一化，无论由发生第一次爆震所引起的振动分量还是由发生第二次爆震所引起的振动分量都没有减少。

此外，图12(4)-B中，即使加快基于爆震信号d3的上次值而计算出的基本统计量的跟踪性，根据与图12(4)-A同样的理由，由发生爆震所引起的振动分量也几乎没有减少。对于图12(4)-B的因加快对爆震信号上次值的滤波处理的跟踪性而产生的效果，利用后述的图14来进行说明。

接下来，图13是运转状态值T呈阶梯变化的状态，图13(1)表示运转状态值T、运转状态值的滤波值TF、及过渡修正系数KT。

图13(2)是对未进行归一化的爆震信号a计算出爆震判定阈值c的情况下的动作例。

图13(3)是对利用专利文献2所记载的方法进行归一化后的爆震信号d2计算出爆震判定阈值f2的情况下的动作例。

图13(4)是对利用爆震信号上次值的平均值进行归一化后的爆震信号d计算出爆震判定阈值f的情况下的动作例。

图13(5)是对利用本发明的实施方式1的方法进行归一化后的爆震信号d3计算出爆震判定阈值f3的情况下的动作例。

图13(2)中，由于在过渡运转时发生爆震的误检测，而且，因爆震的误检测而导致将滤波处理的滤波系数设定得较大，因此，爆震的误检测持续较长期间。

图13(3)中，通过基于爆震信号本次值来进行归一化，从而使得归一化不迟于运转状态的变化，因此，不会发生爆震的误检测。

图13(4)中，由于仅基于爆震信号上次值来进行归一化，因此，归一化相对于运转状态值T的变化有延迟，从而发生爆震的误检测，但由于之后再将爆震信号归一化，因此，与图13(2)相比，爆震的误检测不会持续很长期间。

与此不同的是，图13(5)中，通过与过渡修正系数KT的计算相对应，基于爆震信号本次值来进行归一化，从而与图13(3)同样，不会发生爆震的误检测。

图14表示运转状态值没有变化但爆震信号有变化的状态，爆震信号上的“×”表示发生爆震。

图14(1)是对未进行归一化的爆震信号a计算出爆震判定阈值c的情况下的动作例。

图14(2)是对利用本发明的实施方式1的方法进行归一化后的爆震信号d计算出爆震判定阈值f3的情况下的动作例，设对爆震信号上次值的滤波处理的滤波系数为0.96。

图14(3)是对同样利用本发明的实施方式1的方法进行归一化后的爆震信号d3计算出爆震判定阈值f3的情况下的动作例，仅设对爆震信号上次值的滤波处理的滤波系数为0.85。

图14(1)中，未计算出适当的爆震判定阈值c，发生爆震的漏检测和误检测。图14(2)中，与图14(1)相比，由于将爆震信号归一化，因此，未发生爆震漏检测，但未能消除爆震信号d3的振动。

与此不同的是，图14(3)中，通过加快基于爆震信号d3的上次值而计算出的基本统计量的跟踪性，从而能高精度地将爆震信号d3的变化归一化，因此，能高精度检测出爆震。

通过像以上那样将爆震信号归一化，从而能与运转状态的变化无关地适当设定爆震判定阈值电平，而不用进行细致的适应，此外，利用爆震信号的归一化，能抑制由爆震所引起的振动分量的下降。

如上所述的本发明所涉及的内燃机的爆震控制装置具有以下特征。

（1）本发明所涉及的内燃机的爆震控制装置包括：传感器，该传感器输出与内燃机的燃烧状态相对应的信号；爆震信号计算单元，该爆震信号计算单元根据所述传感器的输出，对每一点火正时计算爆震的特征分量以作为爆震信号；爆震信号归一化单元，该爆震信号归一化单元利用基于所述爆震信号而计算出的基本统计量，将所述爆震信号归一化；爆震判定阈值计算单元，该爆震判定阈值计算单元基于所述归一化后的爆震信号，设定爆震判定阈值；爆震判定单元，该爆震判定单元在所述归一化后的爆震信号超过由所述爆震判定阈值计算单元设定的爆震判定阈值的情况下，判定为发生了爆震；及运转状态判定单元，该运转状态判定单元判定所述内燃机的运转状态，所述爆震信号归一化单元基于所述爆震信号的本次值，计算基本统计量1，基于所述爆震信号的上次值，计算基本统计量2，基于所述运转状态判定单元的判定结果，对所述基本统计量1和所述基本统计量2进行插值，从而计算基本统计量3，利用计算出的所述基本统计量3，进行所述爆震信号的归一化，在由所述运转状态判定单元判定为所述内燃机未处于伴随有爆震信号变化的运转状态的状态下，以所述基本统计量2为基准来计算所述基本统计量3，在由所述运转状态判定单元判定为所述内燃机处于伴随有爆震信号变化的运转状态的状态下，根据爆震信号的变化的程度，以变化的程度越大则所述基本统计量1的影响越大的方式来计算所述基本统计量3。

根据该结构，在判定为未处于伴随有爆震信号变化的运转状态的状态下，利用基于爆震信号的上次值而计算出的基本统计量，将爆震信号归一化，从而爆震信号不会被发生爆震所引起的振动分量归一化，因此，能提高爆震的检测性。此外，在判定为处于伴随有爆震信号变化的运转状态的状态下，利用基于爆震信号的本次值而计算出的基本统计量，将爆震信号归一化，从而即使在爆震信号的平均值、标准偏差因运转状态变化而变化的情况下，也能抑制爆震的误检测。

（2）在本发明的内燃机的爆震控制装置中，通过对所述爆震信号进行滤波处理，来计算所述基本统计量1及基本统计量2，将计算所述基本统计量2时使用的滤波系数2的跟踪性设定为与计算所述基本统计量1时使用的滤波系数1相同或比其要快。

根据该结构，通过加快基于爆震信号的上次值而计算出的基本统计量2的跟踪性，从而即使在运转状态的判定精度较差的情况下，也能抑制因爆震信号的变化而导致爆震的误检测。

（3）在本发明的内燃机的爆震控制装置中，在由所述爆震判定单元判定为在上次点火正时发生了爆震的情况下，在计算所述基本统计量2时，不包含爆震的特征分量。

根据该结构，在发生了爆震之后的下一点火正时，由发生爆震所引起的振动分量不会给基本统计量2的计算带来影响，因此，在基于基本统计量2来进行归一化的情况下，能适当设定爆震判定阈值，从而能提高爆震的检测性。

（4）在本发明的内燃机的爆震控制装置中，对计算所述基本统计量1时使用的滤波处理的上次值使用所述基本统计量2的计算值。

根据该结构，在发生了爆震之后的下一点火正时，由发生爆震所引起的振动分量不会给基本统计量1的计算带来影响，因此，在基于基本统计量1来进行归一化的情况下，可适当设定爆震判定阈值，从而能提高爆震的检测性。

标号说明

1：发动机2：电子控制式节流阀3：节流开度传感器

4：气流传感器5：稳压罐6：进气管压传感器

7：可变进气阀机构8：喷射器9：点火线圈10：火花塞

11：曲柄角传感器12：爆震传感器13：ECU

14：低通滤波器（LPF）15：A/D转换器16：数字信号处理部

17：爆震信号归一化单元18：爆震判定阈值计算单元19：爆震判定单元

20：爆震修正量计算部21：运转状态值检测部22：过渡修正系数计算部

Claims (4)

1.一种内燃机的爆震控制装置，其特征在于，包括：

传感器，该传感器输出与内燃机的燃烧状态相对应的信号；

爆震信号计算单元，该爆震信号计算单元根据所述传感器的输出，对每一点火正时计算爆震的特征分量以作为爆震信号；

爆震信号归一化单元，该爆震信号归一化单元利用基于所述爆震信号而计算出的基本统计量，将所述爆震信号归一化；

爆震判定阈值计算单元，该爆震判定阈值计算单元基于所述归一化后的爆震信号，设定爆震判定阈值；

爆震判定单元，该爆震判定单元在所述归一化后的爆震信号超过由所述爆震判定阈值计算单元设定的爆震判定阈值的情况下，判定为发生了爆震；及

运转状态判定单元，该运转状态判定单元判定所述内燃机的运转状态，

所述爆震信号归一化单元，

基于所述爆震信号的本次值，计算基本统计量1，

基于所述爆震信号的上次值，计算基本统计量2，

基于所述运转状态判定单元的判定结果，对所述基本统计量1和所述基本统计量2进行插值，从而计算基本统计量3，

利用计算出的所述基本统计量3，进行所述爆震信号的归一化，

在由所述运转状态判定单元判定为所述内燃机未处于伴随有爆震信号变化的运转状态的状态下，以所述基本统计量2为基准来计算所述基本统计量3，

在由所述运转状态判定单元判定为所述内燃机处于伴随有爆震信号变化的运转状态的状态下，根据爆震信号的变化的程度，以变化的程度越大则所述基本统计量1的影响越大的方式来计算所述基本统计量3。

2.如权利要求1所述的内燃机的爆震控制装置，其特征在于，

通过对所述爆震信号进行滤波处理，来计算所述基本统计量1及基本统计量2，将计算所述基本统计量2时使用的滤波系数2的跟踪性设定为与计算所述基本统计量1时使用的滤波系数1相同或比其要快。

3.如权利要求1或2所述的内燃机的爆震控制装置，其特征在于，

在由所述爆震判定单元判定为在上次点火正时发生了爆震的情况下，在计算所述基本统计量2时，不包含爆震的特征分量。

4.如权利要求1或2所述的内燃机的爆震控制装置，其特征在于，

对计算所述基本统计量1时使用的滤波处理的上次值使用所述基本统计量2的计算值。

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