專利名稱：內燃機的爆震控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于控制內燃機中發(fā)生的爆震的爆震控制裝置。
背景技術：
以往，已知有利用直接安裝于內燃機模塊的振動傳感器(以下稱為爆震傳感器)來檢測內燃機中發(fā)生的爆震現象的方法。該方法中，已知在內燃機運轉過程中發(fā)生爆震時，根據內燃機的孔徑(bore diameter)和爆震的振動模式會產生固有頻帶的振動，從而，通過測定該固有頻率的振動強度(以下稱為爆震信號)，來進行爆震檢測。此外，已知有如下爆震抑制裝置:在檢測出爆震時，通過將點火時期向角度延遲側修正來抑制爆震，在未檢測出爆震時，通過將點火時期向角度提前側復原，來將轉矩下降抑制在最低限度。該裝置中，已知作為內燃機的特性，若使點火時期角度提前，則內燃機的輸出轉矩提高，但容易發(fā)生爆震，反之，若使點火時期角度延遲，則內燃機的輸出轉矩下降，但不易發(fā)生爆震，從而，通過在檢測出爆震時，將點火時期向角度延遲側修正，在未檢測出爆震時，將點火時期向角度提前側復原，從而抑制爆震的發(fā)生，并控制成在產生最大轉矩的爆震極限點火時期使內燃機運轉。但是，在內燃機以低負荷進行運轉等情況下，有時即使將角度提前至轉矩最大的點火時期為止，也不會發(fā)生爆震，在這樣的運轉區(qū)域，無需上述爆震控制。在這樣的內燃機的爆震控制裝置中，對于用于判定爆震的爆震判定閾值，一般而言，已知有利用預先與通過濾波處理計算出的爆震信號的平均值相適應的增益和偏移量來進行設定，或利用通過濾波處理計算出的爆震信號的平均值和標準偏差來進行設定。但是，在內燃機的運轉狀態(tài)發(fā)生變化時，爆震信號的平均值和標準偏差也發(fā)生變化，因此，存在如下問題:為了與其變化對應地使增益等相適應，需要花費很多工時，或因未適當設定爆震判定閾值而發(fā)生爆震的誤檢測和漏檢測。對此，作為通過將爆震信號歸一化(標準化、無量綱化)來抑制爆震信號的平均值和標準偏差因運轉狀態(tài)變化而變化，從而適當設定爆震判定閾值來改善爆震的誤檢測和漏檢測的方法，例如提出有專利文獻1、專利文獻2。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本專利第4390104號公報專利文獻2:日本專利申請2010 - 224705號公報

發(fā)明內容
專利文獻I中，公開了利用爆震信號的平均值和標準偏差，按照一般的標準化方法來進行歸一化的方法。根據該專利文獻I的結構，通過將歸一化后的爆震信號歸一化為平均值=O、標準偏差=1，抑制爆震信號的平均值和標準偏差因運轉狀態(tài)變化而變化，從而適當設定爆震判定閾值，改善爆震的誤檢測，但是，由于利用與由發(fā)生爆震所引起的振動分量相關性非常高的標準偏差來進行歸一化，因此，連由發(fā)生爆震所引起的振動分量都會被歸一化，存在實際發(fā)生的爆震與檢測出的爆震的大小之間的相關性下降、或發(fā)生爆震的漏檢測的問題。為了解決上述專利文獻I中的問題，在專利文獻2中，公開了不利用爆震信號的標準偏差而僅利用爆震信號的平均值來進行歸一化的方法。根據該專利文獻2的結構，與利用爆震信號的標準偏差的情況相比，能抑制由發(fā)生爆震所引起的振動分量被歸一化，但依然存在由發(fā)生爆震所引起的振動分量有不少被歸一化的問題，在連續(xù)發(fā)生爆震的運轉狀態(tài)下，第二次以后發(fā)生的爆震所引起的振動分量更進一步地被歸一化，因此，存在實際發(fā)生的爆震與檢測出的爆震的大小之間的相關性下降的問題。本發(fā)明是為了解決上述現有裝置中的問題而完成的，其目的在于提供一種內燃機的爆震控制裝置，該內燃機的爆震控制裝置在爆震信號的平均值、標準偏差因運轉狀態(tài)變化而變化的情況下，適當設定爆震判定閾值，抑制爆震的誤檢測，并且，在連續(xù)發(fā)生爆震的運轉狀態(tài)下，也不會發(fā)生爆震的漏檢測，而且，不會使發(fā)生的爆震與檢測出的爆震的大小之間的相關性降低，能提高爆震的檢測性。本發(fā)明所涉及的內燃機的爆震控制裝置包括:傳感器，該傳感器輸出與內燃機的燃燒狀態(tài)相對應的信號；爆震信號計算單元，該爆震信號計算單元根據所述傳感器的輸出，對每一點火正時計算爆震的特征分量以作為爆震信號；爆震信號歸一化單元，該爆震信號歸一化單元利用基于所述爆震信號而計算出的基本統(tǒng)計量，將所述爆震信號歸一化；爆震判定閾值計算單元，該爆震判定閾值計算單元基于所述歸一化后的爆震信號，設定爆震判定閾值；爆震判定單元，該爆震判定單元在所述歸一化后的爆震信號超過由所述爆震判定閾值計算單元設定的爆震判定閾值的情況下，判定為發(fā)生了爆震；及運轉狀態(tài)判定單元，該運轉狀態(tài)判定單元判定所述內燃機的運轉狀態(tài)，所述爆震信號歸一化單元基于所述爆震信號的本次值，計算基本統(tǒng)計量1，基于所述爆震信號的上次值，計算基本統(tǒng)計量2，基于所述運轉狀態(tài)判定單元的判定結果，對所述基本統(tǒng)計量I和所述基本統(tǒng)計量2進行插值，從而計算基本統(tǒng)計量3，利用計算出的所述基本統(tǒng)計量3，進行所述爆震信號的歸一化，在由所述運轉狀態(tài)判定單元判定為所述內燃機未處于伴隨有爆震信號變化的運轉狀態(tài)的狀態(tài)下，以所述基本統(tǒng)計量2為基準來計算所述基本統(tǒng)計量3，在由所述運轉狀態(tài)判定單元判定為所述內燃機處于伴隨有爆震信號變化的運轉狀態(tài)的狀態(tài)下，根據爆震信號的變化的程度，以變化的程度越大則所述基本統(tǒng)計量I的影響越大的方式來計算所述基本統(tǒng)計量3。根據本發(fā)明的內燃機的爆震控制裝置，能獲得如下優(yōu)異效果:在爆震信號的平均值、標準偏差因運轉狀態(tài)變化而變化的情況下，能抑制爆震的誤檢測，此外，在連續(xù)發(fā)生爆震的運轉狀態(tài)下，不會發(fā)生爆震的漏檢測，而且，不會使發(fā)生的爆震與檢測出的爆震的大小之間的相關性降低，能提高爆震的檢測性。關于本發(fā)明的上述的和其他的目的、特征、效果，可以從以下實施方式中的詳細說明及附圖的記載來進一步明確。


圖1是簡要表示應用本發(fā)明的實施方式I中的內燃機的爆震控制裝置的內燃機的整體結構圖。
圖2是簡要表示本發(fā)明的實施方式I中的內燃機的控制部的結構的框圖。圖3是簡要表示本發(fā)明的實施方式I中的爆震控制部的框圖。圖4是表示本發(fā)明的實施方式I中的爆震信號歸一化的流程圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式I中的爆震信號分布歸一化的流程圖。圖6是表示本發(fā)明的實施方式I中計算分布歸一化用濾波系數的流程圖。圖7是表示本發(fā)明的實施方式I中計算分布歸一化用濾波系數的流程圖。圖8是表示本發(fā)明的實施方式I中的爆震信號電平歸一化的流程圖。圖9是表示本發(fā)明的實施方式I中計算電平歸一化用濾波系數的流程圖。圖10是表示本發(fā)明的實施方式I中計算電平歸一化用濾波系數計算的流程圖。圖11是表示本發(fā)明的實施方式I中計算過渡修正系數的流程圖。圖12是表示本發(fā)明的實施方式I中的爆震信號歸一化的動作例。(正常狀態(tài)，有爆震)圖13是表示本發(fā)明的實施方式I中的爆震信號歸一化的動作例。(過渡狀態(tài)，無爆震)圖14是表示本發(fā)明的實施方式I中的爆震信號歸一化的動作例。(信號變化狀態(tài)，有爆震)
具體實施例方式實施方式I以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式I的內燃機的爆震控制裝置進行詳細說明。圖1是簡要表示應用本發(fā)明的實施方式I中的內燃機的爆震控制裝置的內燃機的整體結構圖，圖2是簡要表示內燃機的控制部的結構的框圖。圖1中，在內燃機(以下稱為發(fā)動機)I的進氣系統(tǒng)的上游設置有電子控制的電子控制式節(jié)流閥2，用以調整進氣流量。此外，為了測定電子控制式節(jié)流閥2的開度，設置有節(jié)流開度傳感器3。另外，也可以使用經由線纜直接與未圖示的加速踏板相連接的機械式節(jié)流閥來代替電子控制式節(jié)流閥2。在電子控制式節(jié)流閥2的上游設置有測定進氣流量的氣流傳感器4，在電子控制式節(jié)流閥2下游的發(fā)動機I側設置有測定穩(wěn)壓罐(surge tank)5內的壓力的進氣歧管壓力傳感器(以下僅稱為進氣管壓傳感器)6。另外，關于氣流傳感器4和進氣管壓傳感器6，可以兩者都設置，也可以僅設置有其中一方。對于設置在穩(wěn)壓罐5下游的進氣端口上的進氣閥，安裝有能對進氣閥的開關定時進行可變控制的可變進氣閥機構7，此外，在進氣端口還設置有噴射燃料的噴射器8。另外，噴射器8也可以設置成能在內燃機I的氣缸內直接進行噴射。此外，對發(fā)動機I設置有用于向發(fā)動機I的氣缸內的混合氣進行點火的點火線圈9和火花塞10、用于檢測設置在曲柄軸上的板的邊緣以檢測發(fā)動機的轉速和曲柄角度的曲柄角傳感器11、及用于檢測發(fā)動機的振動的爆震傳感器12。圖2中，將由氣流傳感器4測定的進氣流量、由進氣管壓傳感器6測定的進氣管壓、由節(jié)流開度傳感器3測定的電子控制式節(jié)流閥2的開度、由曲柄角傳感器11輸出的與設置在曲柄軸上的板的邊緣同步的脈沖、及由爆震傳感器12測定的發(fā)動機的振動波形輸入到電子控制單元(以下稱為“EOT”)13。此外，還從上述以外的各種傳感器200向E⑶13輸入測定值，而且，還輸入來自其他控制器(例如自動變速器控制、制動控制、牽引控制等的控制系統(tǒng))300的信號。ECU13中，基于油門開度、發(fā)動機的運轉狀態(tài)等，計算目標節(jié)流開度，以對電子控制式節(jié)流閥2進行控制。此外，根據此時的運轉狀態(tài)，控制可變進氣閥機構7，以對進氣閥的開關定時進行可變控制，驅動噴射器8以達到目標空燃比，向點火線圈9進行通電以達到目標點火時期。另外，在利用后述方法來檢測爆震的情況下，通過將目標點火時期設定在角度延遲側(延遲點火側)，從而還進行抑制爆震發(fā)生的控制。此外，還計算上述以外的給各種致動器400的指示值。接下來，參照附圖，說明E⑶13內進行的爆震控制的概要。圖3是表示爆震控制部的整體結構的框圖。圖3中，標號12及13分別為圖1、圖2所示的爆震傳感器及ECU。對E⑶13內的爆 震控制部的結構進行說明。E⑶13包括各種I/F電路131和微機132，微機132包括將模擬信號轉換成數字信號的A/D轉換器15、預先存儲控制程序和控制常數的ROM區(qū)域、及預先存儲執(zhí)行程序時的變量的RAM區(qū)域等。標號14表不爆震控制用的I/F電路,是用于去除爆震傳感器12的信號輸出的高頻分量的低通濾波器(LPF)。標號15是微機132的A/D轉換器,該A/D轉換器15每隔一定的時間間隔(例如，10μ s、20l.! s等)執(zhí)行A/D轉換。另外，LPF14中，為了將所有的振動分量取入到A/D轉換器15，還具有增益變換功能，例如預先偏置在2.5V (使振動分量的中心為2.5V)，在振動分量較小的情況下以2.5V為中心進行放大，而在振動分量較大的情況下以2.5V為中心使其減小，從而使振動分量集中在以2.5V為中心的O 5V的范圍內。另外，可以始終進行該A/D轉換，并僅將內燃機發(fā)生爆震的期間、例如設定為從活塞的上死點(Top Death Center:以下稱為TDC)到上死點后(After Top Death Center:以下稱為ATDC)50° CA等的爆震檢測期間的數據發(fā)送到數字信號處理部16及其之后的部件，也可以僅在設定為從TDC到ATDC50。CA的爆震檢測期間內進行A/D轉換，并將其數據發(fā)送到數字信號處理16及其之后的部件。接著，在數字信號處理部16中，通過數字信號處理來實施時間一頻率解析。作為該數字信號處理，例如通過被稱為離散傅里葉變換(DFT)、短時間傅里葉變換(STFT)的處理，計算每隔規(guī)定時間的爆震固有頻率分量的波譜序列。另外，作為數字信號處理，也可以利用HR (無限脈沖響應)濾波器、FIR (有限脈沖響應)濾波器提取出爆震固有頻率分量。另外，數字信號處理部16的運算可以在實施A/D轉換的同時進行處理，也可以通過與發(fā)動機的旋轉同步的中斷處理來一起實施。在以后的處理中將由數字信號處理部16計算出的波譜序列的峰值作為爆震信號VP來使用。在爆震信號歸一化單元17中，利用由過渡修正系數計算部22計算出的、表示發(fā)動機的運轉狀態(tài)是正常狀態(tài)還是過渡狀態(tài)的過渡修正系數，進行后述圖4至圖10的歸一化處理，從而將爆震信號VP歸一化。另外，微機132包括:供來自上述節(jié)流開度傳感器3、氣流傳感器4、進氣管壓傳感器6、曲柄角傳感器11的輸出信號經由I/F電路131輸入并檢測運轉狀態(tài)值T的運轉狀態(tài)值檢測部21 ;以及作為運轉狀態(tài)判定單元的過渡修正系數計算部22。接著，在爆震判定閾值計算單元18中，對由爆震信號歸一化單元17計算出的歸一化后的爆震信號VN進行以下的式(I)至式(4)的處理，從而計算爆震判定閾值VTH。首先，通過下式進行濾波處理，以進行平均化。VNA[n] = Kl [η] XVNA[n-1]+ (1-Kl [η]) XVN[η]....(I)其中，VNA[n]:VN的平均值，VN[η]:歸一化后爆震信號，Kl [η]:濾波系數此處，[η]意味著本次點火正時的處理，[n-Ι]意味著上次點火正時的處理。接下來，通過下式計算方差及標準偏差。VNV[n] = K2[n] XVNV[n-l] + (l-K2[n]) X (VN[n]-VNA[n])~2....(2)VNS [η] = (VNV[n])1/2.....(3)其中，VNS[n]:VN的標準偏差，VNV[n]:VN的方差，K2 [η]:濾波系數利用計算出的平均值和標準偏差，通過下式計算爆震判定閾值。VTH [n] = VNA [n]+KTH X `VNS [η]......(4)其中，VTH[n]:爆震判定閾值，KTH:爆震判定閾值修正系數此處，設濾波系數Kl [η]、K2 [η]可根據爆震信號VN [η]與爆震判定閾值的上次值VTH[η-1]的比較結果而改變。例如，在VN[n] > VTH[n-1]的情況下，設濾波系數為較大的值，在VN[n] ^VTHtn-1]的情況下，設濾波系數為較小的值。但是，不使其根據發(fā)動機的運轉狀態(tài)而改變。此外，爆震判定閾值修正系數KTH基于爆震的發(fā)生概率而預先設定為適當的值，通常為3左右的值。爆震判定單元19是爆震判定部，通過下式來判別有沒有發(fā)生爆震，輸出與爆震強度相應的信號。VK[n] = (VN[n]-VNA[η]) / (VTH[n]-VNA[η])...(5)其中，VK[η]:爆震強度(VK[η] > I則判定為發(fā)生爆震)爆震修正量計算單元20是爆震修正量計算部，通過下式，計算與每一次點火的爆震強度相應的延遲角量。Δ Θ R [n] = max (-VK [η] X Kg [η]、θ min)....(6)其中，Δ θ R[η]:每一次點火的延遲角量，Kg[n]:延遲角量反映系數，Θ min:最大延遲角量進一步地，對每一次點火的延遲角量進行累計，運算點火時期的爆震修正量，但在未發(fā)生爆震的情況下，向提前角復原。這通過下式來運算。Θ R[n] = min( Θ R[n_l] + Λ Θ R[η] +Ka> θ max)....(7)其中，0R[n]:爆震修正量，Ka[n]:提前角復原系數，Qmax:最大提前角量利用這樣運算出的爆震修正量0R，通過下式計算出最終點火時期。Θ IG = Θ B+ Θ R[n]....(8)其中，Θ IG:最終點火時期，Θ B:基本點火時期
以上，對通過數字信號處理部16 過渡修正系數計算部22來實現爆震檢測及爆震控制的處理方法進行了說明，該爆震檢測利用了數字信號處理的頻率解析結果，該爆震控制通過對點火時期進行角度延遲來抑制爆震。接下來，利用圖4至圖9對由本實施方式I執(zhí)行的歸一化處理進行詳細說明。如圖4所示，在本實施方式I的歸一化處理中，首先在步驟SlOl中對爆震信號的分布進行歸一化，接著在步驟S102中對爆震信號的電平進行歸一化。利用圖5至圖7，對圖4的步驟SlOl的爆震信號分布歸一化的詳細情況進行說明。在圖5的步驟S201中，對爆震信號的上次值VP[n-l]按每一沖程進行濾波處理，以進行平均化。此處，利用圖7所示的流程圖，對濾波系數ΚΡ0[η]的計算方法進行說明。首先，在步驟S601中，通過將歸一化后的爆震信號的上次值VN[n_l]與爆震判定閾值的上次值VTH[n-l]進行比較，從而判定在上次點火正時是否判定為爆震。若在步驟S601中未判定為爆震(若VN[n-l]彡VTH[n_l])，則前進至步驟S602，利用過渡修正系數的上次值KT [n-ι]來進行插值運算，從而計算濾波系數KPO [η]。若在步驟S601中判定為爆震(若VN[n-l] > VTH[n_l])，則前進至步驟S603。另外，KPOl是適應最要求響應性的過渡運轉狀態(tài)的濾波系數，KP02是適應正常運轉狀態(tài)的濾波系數，KP03是適應在濾波值中未包含爆震所引起的振動分量的情況的濾波系數，對KP02設定與后述的KPN2相同或比其要小的值。由此，在基于爆震信號的上次值VP[n-Ι]的平均值來將爆震信號的分布歸一化時，不會受到由發(fā)生爆震所引起的振動分量的影響，此外，即使在過渡修正系數與爆震信號變化的相關性較低的情況下，或雖然未計算出過渡修正系數但爆震信號變化的情況下，也能高精度地將爆震信號的分布歸一化。

此處，利用圖11所示的流程圖，對過渡修正系數KT的計算方法進行說明。首先，在步驟S801中，對由圖3的運轉狀態(tài)值檢測部21檢測出的運轉狀態(tài)值T進行濾波處理，計算平均化后的濾波值TF。此處使用的濾波系數KF預先設定為可計算出在規(guī)定的過渡運轉狀態(tài)下想要計算出的過渡修正系數。在接下來的步驟S802中，計算運轉狀態(tài)值T與該濾波值TF之差，并進一步除以運轉狀態(tài)值的基準值TA，從而計算過渡修正系數KT。另外，計算過渡修正系數KT，使其在發(fā)動機的運轉狀態(tài)為過渡狀態(tài)時為1，在發(fā)動機的運轉狀態(tài)為正常狀態(tài)時為0，此外，對于緩慢加速、和中等加速等運轉狀態(tài)，也可在O至I之間連續(xù)計算出。返回至圖5，在步驟S202中，對爆震信號的本次值VP[η]按每一沖程進行濾波處理，以進行平均化。此處，利用圖6所示的流程圖，對濾波系數ΚΡΝ[η]的計算方法進行說明。在步驟S401中，利用過渡修正系數的本次值KT [η]來進行插值運算，從而計算濾波系數ΚΡΝ[η]。另外，KPNl是適應最要求響應性的過渡運轉狀態(tài)的濾波系數，ΚΡΝ2是適應正常運轉狀態(tài)的濾波系數。另外，在對爆震信號的本次值VP[n]進行濾波處理的情況下，也可以利用VPA0[n]來代替VPAN[n-l]。由此，在基于爆震信號的本次值VP[n]的平均值來將爆震信號的分布歸一化時，在發(fā)生爆震后的下一點火正時，能去除由發(fā)生爆震所引起的振動分量的影響。在接下來的步驟S203中，利用上述過渡修正系數KT [η]，對由步驟S201計算出的VPAO [η]和由步驟S202計算出的VPAN [η]進行插值運算，從而計算出VPA [η]，在步驟S204中，將爆震信號VP[n]除以VPA[n]，從而計算出將爆震信號VP的標準偏差歸一化后的爆震信號VS。接下來，利用圖8至圖10，對圖4的步驟S102的爆震信號電平歸一化的詳細情況進行說明。在圖8的步驟S301中，對爆震信號的上次值VS [n-Ι]按每一沖程進行濾波處理，以進行平均化。此處，利用圖10所示的流程圖，對濾波系數KS0[n]的計算方法進行說明。首先，在步驟S701中，通過將歸一化后的爆震信號的上次值VN[n-l]與爆震判定閾值的上次值VTH[η-1]進行比較，從而判定在上次點火正時是否判定為爆震。若在步驟S701中未判定為爆震(若VN[n-l] ( VTH[η-1])，則前進至步驟S702，利用過渡修正系數的上次值KT [n-1]來進行插值運算，從而計算濾波系數KSO [η]。若在步驟S701中判定為爆震(若VN[n-l] >VTH[η-1])，則前進至步驟S703。另外，KSOl是適應最要求響應性的過渡運轉狀態(tài)的濾波系數，KS02是適應正常運轉狀態(tài)的濾波系數，KS03是適應在濾波值中未包含爆震所引起的振動分量的情況的濾波系數，對KS02設定與后述的KSN2相同或比其要小的值。由此，在基于爆震信號的上次值VS[n-Ι]的平均值來將爆震信號的電平歸一化時，不會受到由發(fā)生爆震所引起的振動分量的影響，此外，即使在過渡修正系數與爆震信號變化的相關性較低的情況下，或雖然未計算出過渡修正系數但爆震信號變化的情況下，也能高精度地將爆震信號的電平歸一化。返回至圖8，在步驟S302中，對爆震信號的本次值VS[η]按每一沖程進行濾波處理，以進行平均化。此處，利用圖9所示的流程圖，對濾波系數KSN[n]的計算方法進行說明。在步驟S501中，利用過渡修正系數的本次值KT[n]來進行插值運算，從而計算濾波系數KSN[n]。另夕卜，KSNl是適應最要求響應性的過渡運轉狀態(tài)的濾波系數，KSN2是適應正常運轉狀態(tài)的濾波系數。另外，在對爆震信號的本次值VS[n]進行濾波處理的情況下，也可以利用VSA0[n]來代替VSAN[n-l]。由此，在基于爆震信號的本次值VS[n]的平均值來將爆震信號的電平歸一化時，在發(fā)生爆震后的下一點火正時，能去除由發(fā)生爆震所引起的振動分量的影響。在接下來的步驟S303中，利用上述過渡修正系數KT [η]，對由步驟S301計算出的VSAO [η]和由步驟S302計算出的VSAN [η]進行插值運算，從而計算出VSA [η]，在步驟S304中，將爆震信號VS [η]減去VSA [η]，從而計算出將爆震信號VS的平均值歸一化后的爆震信號VA，將該值作為歸一化后的爆震信號VN[n]而用于之后的爆震判定閾值的計算。將表示按照以上說明的處理方法將爆震信號歸一化后的情況下的效果的動作例在圖12至圖14中示出。另外，在圖12 圖14中，線a表示歸一化前的爆震信號，線b表示歸一化前的爆震信號平均值，線c表示歸一化前的爆震判定閾值。此外，線d表示歸一化后的爆震信號，線e表示歸一化后的爆震信號平均值，線f表示歸一化后的爆震判定閾值。圖12表示在正常運轉狀態(tài)下連續(xù)兩次發(fā)生爆震的狀態(tài)，爆震信號上的“ X ”表示爆震。圖12(1)是對未進行歸一化的爆震信號a計算出爆震判定閾值c的情況下的動作例。圖12(2)是對利用專利文獻I所記載的方法進行歸一化后的爆震信號dl計算出爆震判定閾值fI的情況下的動作例。圖12(3)是對利用專利文獻2所記載的方法進行歸一化后的爆震信號d2計算出爆震判定閾值f2的情況下的動作例。圖12(4)是對利用本發(fā)明的實施方式I的方法進行歸一化后的爆震信號d3計算出爆震判定閾值f3的情況下的動作例。此外，圖中的A是將計算用于歸一化的平均值、標準偏差等基本統(tǒng)計量時的濾波處理中使用的濾波系數設為0.96的情況，圖中的B是將計算用于歸一化的平均值、標準偏差等基本統(tǒng)計量時的濾波處理中使用的濾波系數設為0.85的情況。此外，圖12 (4)-B中，對爆震信號上次值的濾波處理中使用的濾波系數為0.85，對爆震信號本次值的濾波處理中使用的濾波系數為0.96。圖12(2)_A中，由于基于爆震信號dl的本次值，利用與由發(fā)生爆震所引起的振動分量相關性高的基本統(tǒng)計量(標準偏差、平均值)來進行歸一化，因此，連與標準偏差相關性高的由發(fā)生爆震所引起的振動分量都會被歸一化，與未進行歸一化的圖12(1)相比，由發(fā)生爆震所引起的振動分量減少。此外，由于利用包含由發(fā)生第一次爆震所引起的振動分量的影響在內而計算出的基本統(tǒng)計量，來將由發(fā)生第二次爆震所引起的振動分量歸一化，因此，由發(fā)生第二次爆震所引起的振動分量進一步減少。圖12(2)-B中，通過加快用于歸一化的基本統(tǒng)計量的計算的跟蹤性，從而與圖12 (2)-A相比，由爆震所引起的振動分量進一步大幅減少。圖12(3)_A中，由于基于爆震信號d2的本次值，利用與由發(fā)生爆震所引起的振動分量相關性比標準偏差要低的基本統(tǒng)計量(平均值)來進行歸一化，因此，與未進行歸一化的圖12(1)相比，對于第一次爆震，振動分量幾乎沒有減少，但由于利用包含由發(fā)生第一次爆震所引起的振動分量的影響在內而計算出的基本統(tǒng)計量，來將由發(fā)生第二次爆震所引起的振動分量歸一化，因此，對于第二次爆震，振動分量減少。此外，圖12(3)_B中，通過加快用于歸一化的基本統(tǒng)計量的計算的跟蹤性，從而與圖12 (3)-A相比，由爆震所引起的振動分量大幅減少。與此不同的是，圖12(4)_A中，由于基于爆震信號d3的上次值，利用與由發(fā)生爆震所引起的振動分量相關性比標準偏差要低的基本統(tǒng)計量(平均值)來進行歸一化，因此，在計算用于歸一化的基本統(tǒng)計量時，能反映爆震判定結果，不會連由發(fā)生爆震所引起的振動分量都被歸一化，無論由發(fā)生第一次爆震所引起的振動分量還是由發(fā)生第二次爆震所引起的振動分量都沒有減少。此外，圖12(4)_B中，即使加快基于爆震信號d3的上次值而計算出的基本統(tǒng)計量的跟蹤性，根據與圖12(4)-A同樣的理由，由發(fā)生爆震所引起的振動分量也幾乎沒有減少。對于圖12(4)-B的因加快對爆震信號上次值的濾波處理的跟蹤性而產生的效果，利用后述的圖14來進行說明。接下來，圖13是運轉狀態(tài)值T呈階梯變化的狀態(tài)，圖13(1)表示運轉狀態(tài)值T、運轉狀態(tài)值的濾波值TF、及過渡修正系數KT。
圖13(2)是對未進行歸一化的爆震信號a計算出爆震判定閾值c的情況下的動作例。圖13(3)是對利用專利文獻2所記載的方法進行歸一化后的爆震信號d2計算出爆震判定閾值f2的情況下的動作例。圖13(4)是對利用爆震信號上次值的平均值進行歸一化后的爆震信號d計算出爆震判定閾值f的情況下的動作例。圖13(5)是對利用本發(fā)明的實施方式I的方法進行歸一化后的爆震信號d3計算出爆震判定閾值f3的情況下的動作例。圖13(2)中，由于在過渡運轉時發(fā)生爆震的誤檢測，而且，因爆震的誤檢測而導致將濾波處理的濾波系數設定得較大，因此，爆震的誤檢測持續(xù)較長期間。圖13(3)中，通過基于爆震信號本次值來進行歸一化，從而使得歸一化不遲于運轉狀態(tài)的變化，因此，不會發(fā)生爆震的誤檢測。圖13(4)中，由于僅基于爆震信號上次值來進行歸一化，因此，歸一化相對于運轉狀態(tài)值T的變化有延遲，從而發(fā)生爆震的誤檢測，但由于之后再將爆震信號歸一化，因此，與圖13(2)相比，爆震的誤檢測不會持續(xù)很長期間。與此不同的是，圖13 (5)中，通過與過渡修正系數KT的計算相對應，基于爆震信號本次值來進行歸一化，從而與圖13(3)同樣，不會發(fā)生爆震的誤檢測。圖14表示運轉狀態(tài)值沒有變化但爆震信號有變化的狀態(tài)，爆震信號上的“ X ”表示發(fā)生爆震。圖14(1)是對未進行歸一化的爆震信號a計算出爆震判定閾值c的情況下的動作例。圖14(2)是對利用本發(fā)明的實施方式I的方法進行歸一化后的爆震信號d計算出爆震判定閾值f3的情況下的動作例，設對爆震信號上次值的濾波處理的濾波系數為0.96。圖14(3)是對同樣利用本發(fā)明的實施方式I的方法進行歸一化后的爆震信號d3計算出爆震判定閾值f3的情況下的動作例，僅設對爆震信號上次值的濾波處理的濾波系數為0.85。圖14(1)中，未計算出適當的爆震判定閾值C，發(fā)生爆震的漏檢測和誤檢測。圖14(2)中，與圖14(1)相比，由于將爆震信號歸一化，因此，未發(fā)生爆震漏檢測，但未能消除爆震信號d3的振動。與此不同的是，圖14(3)中，通過加快基于爆震信號d3的上次值而計算出的基本統(tǒng)計量的跟蹤性，從而能高精度地將爆震信號d3的變化歸一化，因此，能高精度檢測出爆震。通過像以上那樣將爆震信號歸一化，從而能與運轉狀態(tài)的變化無關地適當設定爆震判定閾值電平，而不用進行細致的適應，此外，利用爆震信號的歸一化，能抑制由爆震所引起的振動分量的下降。如上所述的本發(fā)明所涉及的內燃機的爆震控制裝置具有以下特征。(I)本發(fā)明所涉及的內燃機的爆震控制裝置包括:傳感器，該傳感器輸出與內燃機的燃燒狀態(tài)相對應的信號；爆震信號計算單元，該爆震信號計算單元根據所述傳感器的輸出，對每一點火正時計算爆震的特征分量以作為爆震信號；爆震信號歸一化單元，該爆震信號歸一化單元利用基于所述爆震信號而計算出的基本統(tǒng)計量，將所述爆震信號歸一化；爆震判定閾值計算單元，該爆震判定閾值計算單元基于所述歸一化后的爆震信號，設定爆震判定閾值；爆震判定單元，該爆震判定單元在所述歸一化后的爆震信號超過由所述爆震判定閾值計算單元設定的爆震判定閾值的情況下，判定為發(fā)生了爆震；及運轉狀態(tài)判定單元，該運轉狀態(tài)判定單元判定所述內燃機的運轉狀態(tài)，所述爆震信號歸一化單元基于所述爆震信號的本次值，計算基本統(tǒng)計量1，基于所述爆震信號的上次值，計算基本統(tǒng)計量2，基于所述運轉狀態(tài)判定單元的判定結果，對所述基本統(tǒng)計量I和所述基本統(tǒng)計量2進行插值，從而計算基本統(tǒng)計量3，利用計算出的所述基本統(tǒng)計量3，進行所述爆震信號的歸一化，在由所述運轉狀態(tài)判定單元判定為所述內燃機未處于伴隨有爆震信號變化的運轉狀態(tài)的狀態(tài)下，以所述基本統(tǒng)計量2為基準來計算所述基本統(tǒng)計量3，在由所述運轉狀態(tài)判定單元判定為所述內燃機處于伴隨有爆震信號變化的運轉狀態(tài)的狀態(tài)下，根據爆震信號的變化的程度，以變化的程度越大則所述基本統(tǒng)計量I的影響越大的方式來計算所述基本統(tǒng)計量3。根據該結構，在判定為未處于伴隨有爆震信號變化的運轉狀態(tài)的狀態(tài)下，利用基于爆震信號的上次值而計算出的基本統(tǒng)計量，將爆震信號歸一化，從而爆震信號不會被發(fā)生爆震所引起的振動分量歸一化，因此，能提高爆震的檢測性。此外，在判定為處于伴隨有爆震信號變化的運轉狀態(tài)的狀態(tài)下，利用基于爆震信號的本次值而計算出的基本統(tǒng)計量，將爆震信號歸一化，從而即使在爆震信號的平均值、標準偏差因運轉狀態(tài)變化而變化的情況下，也能抑制爆震的誤檢測。(2)在本發(fā)明的內燃機的爆震控制裝置中，通過對所述爆震信號進行濾波處理，來計算所述基本統(tǒng)計量I及基本統(tǒng)計量2，將計算所述基本統(tǒng)計量2時使用的濾波系數2的跟蹤性設定為與計算所述基本統(tǒng)計量I時使用的濾波系數I相同或比其要快。根據該結構，通過加快基于爆震信號的上次值而計算出的基本統(tǒng)計量2的跟蹤性，從而即使在運轉狀態(tài)的判定精度較差的情況下，也能抑制因爆震信號的變化而導致爆震的誤檢測。(3)在本發(fā)明的內燃機的爆震控制裝置中，在由所述爆震判定單元判定為在上次點火正時發(fā)生了爆震的情況下，在計算所述基本統(tǒng)計量2時，不包含爆震的特征分量。根據該結構，在發(fā)生了爆震之后的下一點火正時，由發(fā)生爆震所引起的振動分量不會給基本統(tǒng)計量2的計算帶來影響，因此，在基于基本統(tǒng)計量2來進行歸一化的情況下，能適當設定爆震判定閾值，從而能提高爆震的檢測性。(4)在本發(fā)明的內燃機的爆震控制裝置中，對計算所述基本統(tǒng)計量I時使用的濾波處理的上次值使用所述基本統(tǒng)計量2的計算值。根據該結構，在發(fā)生了爆震之后的下一點火正時，由發(fā)生爆震所引起的振動分量不會給基本統(tǒng)計量I的計算帶來影響，因此，在基于基本統(tǒng)計量I來進行歸一化的情況下，可適當設定爆震判定閾值，從而能提高爆震的檢測性。標號說明1:發(fā)動機2:電子控制式節(jié)流閥3:節(jié)流開度傳感器4:氣流傳感器5:穩(wěn)壓罐6:進氣管壓傳感器7:可變進氣閥機構8:噴射器9:點火線圈10:火花塞11:曲柄角傳感器12:爆震傳感器13:E⑶
14:低通濾波器(LPF) 15:A/D轉換器16:數字信號處理部17:爆震信號歸一化單元18:爆震判定閾值計算單元19:爆震判定單元20:爆震修正量計算部21:運轉狀態(tài)值檢測部22:過渡修正系數計算部
權利要求
1.一種內燃機的爆震控制裝置，其特征在于，包括: 傳感器，該傳感器輸出與內燃機的燃燒狀態(tài)相對應的信號； 爆震信號計算單元，該爆震信號計算單元根據所述傳感器的輸出，對每一點火正時計算爆震的特征分量以作為爆震信號； 爆震信號歸一化單元，該爆震信號歸一化單元利用基于所述爆震信號而計算出的基本統(tǒng)計量，將所述爆震信號歸一化； 爆震判定閾值計算單元，該爆震判定閾值計算單元基于所述歸一化后的爆震信號，設定爆震判定閾值； 爆震判定單元，該爆震判定單元在所述歸一化后的爆震信號超過由所述爆震判定閾值計算單元設定的爆震判定閾值的情況下，判定為發(fā)生了爆震；及 運轉狀態(tài)判定單元，該運轉狀態(tài)判定單元判定所述內燃機的運轉狀態(tài)， 所述爆震信號歸一化單元， 基于所述爆震信號的本次值，計算基本統(tǒng)計量1， 基于所述爆震信號的上次值，計算基本統(tǒng)計量2， 基于所述運轉狀態(tài)判定單元的判定結果，對所述基本統(tǒng)計量I和所述基本統(tǒng)計量2進行插值，從而計算基本統(tǒng)計量3， 利用計算出的所述基本統(tǒng)計量3，進行所述爆震信號的歸一化， 在由所述運轉狀態(tài)判定單元判定為所述內燃機未處于伴隨有爆震信號變化的運轉狀態(tài)的狀態(tài)下，以所述基本統(tǒng)計量2為基準來計算所述基本統(tǒng)計量3， 在由所述運轉狀態(tài)判定單元判定為所述內燃機處于伴隨有爆震信號變化的運轉狀態(tài)的狀態(tài)下，根據爆震信號的變化的程度，以變化的程度越大則所述基本統(tǒng)計量I的影響越大的方式來計算所述基本統(tǒng)計量3。
2.如權利要求1所述的內燃機的爆震控制裝置，其特征在于， 通過對所述爆震信號進行濾波處理，來計算所述基本統(tǒng)計量I及基本統(tǒng)計量2，將計算所述基本統(tǒng)計量2時使用的濾波系數2的跟蹤性設定為與計算所述基本統(tǒng)計量I時使用的濾波系數I相同或比其要快。
3.如權利要求1或2所述的內燃機的爆震控制裝置，其特征在于， 在由所述爆震判定單元判定為在上次點火正時發(fā)生了爆震的情況下，在計算所述基本統(tǒng)計量2時，不包含爆震的特征分量。
4.如權利要求1或2所述的內燃機的爆震控制裝置，其特征在于， 對計算所述基本統(tǒng)計量I時使用的濾波處理的上次值使用所述基本統(tǒng)計量2的計算值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內燃機的爆震控制裝置，通過提高爆震信號的歸一化精度，來提高爆震檢測性。在包括利用基于爆震信號而計算出的基本統(tǒng)計量來將爆震信號歸一化的爆震信號歸一化單元的內燃機的爆震控制裝置中，爆震信號歸一化單元(17)基于爆震信號的上次值和本次值來分別計算出基本統(tǒng)計量，利用根據運轉狀態(tài)而進行插值后的基本統(tǒng)計量，將爆震信號歸一化。此外，使基于爆震信號的上次值計算基本統(tǒng)計量時的濾波處理的跟蹤性比基于爆震信號的本次值計算基本統(tǒng)計量時的濾波處理的跟蹤性要快。
文檔編號F02D45/00GK103174536SQ20121057562
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權日2011年12月26日
發(fā)明者松嶋裕平, 江角圭太郎, 楠友邦, 井上淳, 森本博貴 申請人:三菱電機株式會社, 馬自達汽車株式會社