CN103256166A

CN103256166A - 内燃机的爆震控制装置

Info

Publication number: CN103256166A
Application number: CN2013100037618A
Authority: CN
Inventors: 田仲徹; 松嶋裕平; 江角圭太郎; 楠友邦; 井上淳; 森本博贵
Original assignee: Mazda Motor Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2013-01-06
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2033-01-06
Also published as: US8924134B2; DE102012220356A1; JP5843652B2; DE102012220356B4; US20130218443A1; CN103256166B; JP2013170474A

Abstract

本发明获得低成本、能进行正确的爆震检测的内燃机的爆震控制装置。内燃机的爆震控制装置包括基于来自爆震传感器的输出信号来更新背景水平并将背景水平的变化量与爆震判定值进行比较从而检测爆震发生的控制部，其中，利用“峰值保持值的一次滤波值的变化量＞(1－滤波系数)/(1＋滤波系数)×比未发生爆震时的峰值保持值的变化量的最大值要大的规定值”，来进行爆震判定。

Description

内燃机的爆震控制装置

技术领域

本发明涉及一种内燃机的爆震控制装置，具备爆震控制部，基于检测到的内燃机的爆震信号计算出背景水平，并将背景水平的变化量与爆震判定值进行比较，从而进行爆震判定。

背景技术

在以汽油为燃料的发动机等中，在燃烧冲程中，用来自火花塞的火花使气缸内的混合气着火而燃烧，但在着火之后的火焰传播过程中气缸内的压力异常增大时，在火焰传播结束之前，有时会发生混合气的未燃烧部分自燃的爆震。而且，若发生该爆震，则会产生为乘坐人员带来异样感的振动，在严重的情况下，会产生活塞上表面熔损而导致发动机故障等问题。

因此，以往，提出有在发生爆震时使火花塞的点火时期延迟角度(延迟点火)来消除爆震、从而实现最佳转矩和燃料消耗效率的爆震控制。

在该爆震控制中，为了检测爆震的发生，在缸体上安装有被称为爆震传感器的振动检测传感器，通过对由该爆震传感器检测到的发动机的振动波形进行分析来判定有无发生爆震。

具体而言，将发生爆震时能得到振动波形的点火后的规定曲柄角度范围设为爆震判定期间，在该爆震判定期间内，将来自爆震传感器的输出信号进行A／D转换，将峰值作为该爆震判定期间内的峰值保持值。然后，对峰值保持值进行平滑处理，从而计算出背景水平。此外，将该背景水平放大规定倍(例如两倍)等来设定爆震判定值。

然后，将该爆震判定值与峰值保持值进行比较，在峰值保持值超过爆震判定值的情况下，判定为发生了爆震，进行使火花塞的点火时期延迟角度等消除爆震的动作。

在专利文献1中，通过对背景水平的更新量设置上限值，在实现稳定化的同时，单位时间的燃料喷射量的变化量或节流开度的变化量越大，则更新量上限值设置得更大，从而使背景水平迅速收敛为峰值保持值。

其目的在于应对以下的现象，即，若发动机的负载上升，则即使在未发生爆震的情况下峰值保持值也会增大，但如果通过平滑处理或更新量限制处理而继续进行稳定化，则背景水平不会立即上升，其结果是，爆震判定值过小，会导致爆震的误判定。

另一方面，在发动机的负载上升时有时也会发生爆震，此外，根据情况的不同，有时会连续发生非常强的爆震。在变为这样的状态(称为爆震多发状态)时，需要立即将点火时期延迟角度，以消除爆震。

专利文献1中，如图1所示，负载变化时会使背景水平快速跟踪，因此，爆震判定值也快速上升，其结果是，即使是非常强的爆震信号也无法将其判定为爆震。于是，无法脱离上述那样的爆震多发状态而持续发生爆震，对发动机产生严重的影响。

此外，为了解决上述问题，还有如下方法：如图2所示，通过适当调整更新量上限值，使背景水平的跟踪变得适当，从而兼顾负载变化时的跟踪性和爆震多发状态的检测。但是，在发动机的负载缓缓上升、使得背景水平的变化低于更新量上限值的情况下，如图3所示，无法检测出爆震，从而无法从爆震多发状态脱离。

即，基于峰值保持值来生成爆震判定值并与峰值保持值进行比较、从而检测出爆震的方法在负载变化的过渡时期是有效的，但仅靠该方法，在爆震多发状态的检测中会发生遗漏。因而，需要利用不依赖于峰值保持值的爆震判定值的爆震检测方法。若与上述依赖于峰值保持值的方法相对比，则将此称为正常时的爆震检测方法，作为这种正常时的爆震检测技术，以往提出有下述的专利文献2～专利文献4。

专利文献2中，利用包络线检波，获取爆震信号的包络线的斜率，利用爆震时与其他时刻的斜率差异，进行爆震检测。

专利文献3中，以爆震信号为基准值以上、平均斜率为基准值以上为条件，来进行爆震检测。

专利文献4中，将不可能发生爆震的点火前的规定期间中的峰值保持值与由转速及负载确定的系数之积作为爆震判定值，来进行爆震检测。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4312164号公报

专利文献2：日本专利特开昭58－80539号公报

专利文献3：日本专利第1624678号公报

专利文献4：日本专利特开昭58－108434号公报

发明内容

如上所述，作为正常时能应用的爆震检测方法，提出有专利文献2至专利文献4的方法，但这些方法均是以以前的爆震检测***为对象，因此，在应用于近年来的规格、即将背景水平定义为爆震信号的一次滤波运算结果的爆震检测***时，分别产生以下那样的问题。

在专利文献2中，提出有进行包络线检波、并利用包络线的斜率来进行爆震检测的技术，但为了应用于作为本申请技术的应用对象的、即将背景水平定义为爆震信号的一次滤波运算结果的爆震检测***，需要新增包络线检波电路，或者，需要在将来自爆震传感器的输出信号进行A/D转换后，在软件层面上进行与包络线检波等效的处理，从而导致检波电路的成本增加，与包络线检波等效的软件处理所引起的CPU负载增加。

在专利文献3中，提出有利用平均斜率、持续时间来进行爆震检测的技术，但并未提示这些判定值的具体设定方法。因此，在爆震多发状态下检测爆震、在单次发生等爆震多发状态以外不进行检测这一常数设定方法不明。此外，由于需要在软件层面上运算平均斜率、持续时间，因此，也存在CPU负载增加的问题。

专利文献4中，设定系数，使得作为峰值保持值与系数之积的爆震判定值成为实际发生爆震时的峰值保持值的最小值。

即，实际发生爆震时的峰值保持值的最小值为爆震判定值。然而，在实际的发动机中难以测量这样的值。这是由于，为了应用于正常时的爆震多发状态的检测，需要一边使爆震多发状态这一连续的强爆震状态持续进行，一边进行数据测量，并且，在内燃机的各种运转状态、负载下对其进行测量，以设定最小值。若进行这样的评估，则会损伤发动机，因此，还会产生在损伤恶化的过程中获取的数据从测量开始到何时为止是可信赖的数据这样的可靠性的问题。此外，要修理损伤的发动机，或利用多个发动机来进行评估，在成本上也产生问题。

本发明是为了解决上述那样的现有技术的问题而完成的，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无需为应用本发明而获取新数据，设定工时不会增加，而且，追加的处理较少，CPU负载也不会增加，成本低，并能进行正确的爆震检测。

本发明所涉及的内燃机的爆震控制装置包括：爆震传感器，该爆震传感器输出基于内燃机的振动的振动波形信号；及控制部，该控制部基于来自该爆震传感器的输出信号来更新背景水平，并将所述背景水平的变化量与爆震判定值进行比较，从而检测爆震的发生，

所述控制部中，所述背景水平通过对来自所述爆震传感器的输出信号进行一次滤波运算而计算得到，在将其记为

“本次背景水平＝滤波系数×上次背景水平＋(1－滤波系数)×来自爆震传感器的输出信号”

的情况下，将

“(1－滤波系数)/(1＋滤波系数)×未发生爆震时来自爆震传感器的输出信号的变化量的最大值以上的值”作为所述爆震判定值。

根据本发明的内燃机的爆震控制装置，由于来自爆震传感器的输出信号的变化量的最大值L根据未发生爆震时的数据来进行设定，因此，能根据未发生爆震时的峰值保持值的变化量这一适应通常爆震时测定的数据来进行设定。因而，无需为应用本发明而获取新数据，设定工时不会增大。

此外，由于在未发生爆震的内燃机的运转状态下进行测定，因此，不会产生使内燃机损伤、或数据的可靠性不明等问题。

此外，追加的处理较少，CPU负载也不会增加，而且，无需追加包络线检波电路之类的电路，因而，可获得低成本、能进行正确的爆震检测的内燃机的爆震控制装置。

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是说明爆震检测的时序图，是表示无法将爆震多发状态判定为爆震时的示例的图。

图2是说明爆震检测的时序图，是表示将爆震多发状态判定为爆震时的示例的图。

图3是说明爆震检测的时序图，是表示无法将爆震多发状态判定为爆震时的示例的图。

图4是说明爆震检测的时序图，是表示峰值保持值的变化量最大时的图。

图5是表示本发明的实施方式1中峰值保持值的变化量的最大值L的适应方法的图。

图6是表示本发明的实施方式2中峰值保持值的变化量的最大值L的适应方法的图。

图7是简要表示应用本发明的实施方式1所涉及的内燃机的爆震控制装置的内燃机的结构图。

图8是表示本发明的实施方式1中内燃机的爆震控制装置的结构的框图。

图9是表示本发明的实施方式1中内燃机的爆震控制装置的爆震控制部的结构的框图。

图10是本发明的实施方式1中内燃机的爆震控制装置的爆震控制部的流程图。

图11是表示本发明的实施方式2中对峰值保持值的变化量的最大值L进行定义的适应值的一个示例的图。

图12是本发明的实施方式2中计算峰值保持值的变化量的最大值L的步骤的流程图。

图13是本发明的实施方式3中对连续爆震时的正常爆震判定的动作进行说明的时序图。

图14是本发明的实施方式3中对非连续爆震时的正常爆震判定的动作进行说明的时序图。

图15是本发明的实施方式3中内燃机的爆震控制装置的爆震控制部的流程图。

图16是本发明的实施方式3中内燃机的爆震控制装置的爆震控制部的初始化的流程图。

具体实施方式

实施方式1

首先说明本发明的基本概念，之后参照附图，对本发明的实施方式1所涉及的内燃机的爆震控制装置进行具体的详细描述。

在本发明的爆震控制装置中，将背景水平定义为对来自爆震传感器的输出信号进行一次滤波运算的结果，因此，由以下的式(1)来定义。

ＶＢＧＬ(ｎ)＝Ｋ×ＶＢＧＬ(ｎ－1)＋(1－Ｋ)×ＶＰ(ｎ)···式(1)

其中，VBGL(n)：背景水平

VP(n)：峰值保持值

K：滤波系数

n：处理定时(离散时间)

另外，以下将来自爆震传感器的输出信号作为来自爆震传感器的峰值保持值进行说明，但爆震传感器的输出信号的峰值保持值也可以是爆震传感器的输出信号的积分值(比振动中心要高的电位侧的面积)。总之，只要是与爆震传感器的输出信号相对应的值即可，也可以直接使用成为应用本发明的对象的爆震控制装置所定义的信号。此外，滤波系数K可以直接使用常数、或依赖于内燃机转速的值等成为应用本发明的对象的爆震控制装置所定义的滤波系数K。

此时，预先对未发生爆震时在内燃机的各种运转状态和负载下的峰值保持值的数据进行测定，以获得其变化量的最大值L。然后，将背景水平的变化量△VBGL(n)定义为以下的式(1－1)，

ΔＶＢＧＬ(ｎ)＝ＶＢＧＬ(ｎ)－ＶＢＧＬ(ｎ－1)····式(1－1)

将爆震判定值VTH定义为以下的式(1－2)。

ＶＴＨ＝(1－Ｋ)／(1＋Ｋ)×Ｌ·····式(1－2)

此外，将爆震强度VK(n)定义为以下的式(1－3)，

ＶＫ(ｎ)＝ΔＶＢＧＬ(ｎ)－ＶＴＨ····式(1－3)

若VK(n)＞0，则判定为有发生爆震，除此之外，为未发生爆震。

此处，若将式(1)应用于上述式(1－1)的背景水平的变化量△VBGL(n)的定义，

ΔＶＢＧＬ(ｎ)＝ＶＢＧＬ(ｎ)－ＶＢＧＬ(ｎ－1)

则成为

ΔＶＢＧＬ(ｎ)＝Ｋ(ｎ)×ＶＢＧＬ(ｎ－1)＋(1－Ｋ(ｎ))

×ＶＰ(ｎ)－Ｋ(ｎ－1)×ＶＢＧＬ(ｎ－2)

－(1－Ｋ(ｎ－1))×ＶＰ(ｎ－1)。

另外，滤波系数K是由本发明的应用对象进行定义的，因此，有时依赖于处理定时，记为K(n)。

虽然是根据内燃机的运转状态和负载来设定滤波系数K(n)，但由于本发明中讨论的是正常状态，因此，假定为

Ｋ(ｎ)＝Ｋ(ｎ－1)。

此外，由于K(n)的处理定时仅为n，因此，记为K。

于是，上式变为

ΔＶＢＧＬ(ｎ)＝Ｋ×ΔＶＢＧＬ(ｎ－1)＋(1－Ｋ)×ΔＶＰ(ｎ)。

其中，

ΔＶＰ(ｎ)＝ＶＰ(ｎ)－ＶＰ(ｎ－1)。

此处，对于峰值保持值的变动，若考虑其变化速度最快的情况、即变动周期为2个处理定时的图4那样的情况，则

ΔＶＢＧＬ(ｎ)＝－ΔＶＢＧＬ(ｎ－1)的关系成立，上式变为

ΔＶＢＧＬ(ｎ)＝(1－Ｋ)／(1＋Ｋ)×ΔＶＰ(ｎ)·····式(2)。

此处，若取代△VP(n)，将未发生爆震时的峰值保持值的变化量△VP(n)的最大值设定为L，则在各处理定时n，在未发生爆震的情况下，以下的式(2－1)成立。

ΔＶＢＧＬ(ｎ)≤(1－Ｋ)／(1＋Ｋ)×Ｌ····式(2－1)

即，(1－Ｋ)／(1＋Ｋ)×Ｌ成为未发生爆震时的背景水平的变化量的最大值。

此处，对于L的设定方法，如上所述，取得未发生爆震时在内燃机的各种运转状态和负载下的峰值保持值的变化量数据，并将其最大值设为L，具体而言，利用图5进行说明。

图5是从内燃机的各种运转状态和负载下的峰值保持值的变化量(仅显示增加侧、即＋侧)的测定结果中提取未发生爆震的情况、及爆震多发状态的情况这两种情况，对它们进一步用内燃机的转速ne进行分类，将各自情况下的峰值保持值的变化量的最大值绘制曲线的示意图。

峰值保持值的变化量的最大值L是未发生爆震时的峰值保持值的变化量的最大值，因此，由图5内的标记P的数据来确定。

即，在所有的运转状态和负载下，只要未发生爆震，峰值保持值的变化量就始终为L以下的值。

因此，在式(2)中，若用峰值保持值的变化量的最大值L取代△VP(n)，则作为未发生爆震的情况下的背景水平的变化量△VBGL(n)的最大值，能得到(1―K)/(1＋K)×L。

通过以上的说明可见，若设定(1―K)/(1＋K)×L作为对背景水平的变化量△VBGL(n)的判定值，则在未发生爆震的情况下，判定值始终比背景水平的变化量△VBGL(n)要大，因此，不会判定为爆震。反之，若背景水平的变化量△VBGL(n)比判定值要大，则能判定为是爆震。

另一方面，在发生爆震时，不能说△VBGL(n)一定比判定值(1―K)/(1＋K)×L要大，但根据L的设定方法，在爆震发生过程中的某个定时，△VBGL(n)会变得比判定值要大，从而可期待能检测为爆震。特别是在爆震多发状态下，峰值保持值的变化量较大，因此，△VBGL(n)变得比判定值要大，能判定为爆震。

接下来，参照附图，对将以上基本概念具体化的本发明的实施方式1所涉及的内燃机的爆震控制装置进行详细说明。

图7是简要表示应用本发明的实施方式1所涉及的内燃机的爆震控制装置的内燃机的结构图。另外，汽车等车辆用的内燃机虽然通常包括多个气缸及活塞，但图7中，为了便于说明，仅示出一个气缸及活塞。

在图7中，在内燃机1的进气***100中，从上游侧起设有用于测定吸入空气流量并输出与该测定值对应的吸入空气流量信号的气流传感器2、以电子方式控制开度以调节进气***100的吸入空气流量的电子控制式节流阀3、设置在稳压罐(surge tank)上的进气歧管压力传感器4(以下称为进气管压传感器)，并经由进气歧管5与内燃机1的多个气缸相连接。

节流开度传感器6测定电子控制式节流阀3的开度，并输出与该测定值相对应的节流阀开度信号。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3。

进气管压传感器4测定进气歧管5内的进气压力，并输出与该测定值相对应的进气歧管压力信号(以下称为进气管压信号)。另外，在本实施方式1中，设置了气流传感器2和进气管压传感器4这两者，但也可以仅设置其中任一方。

在进气歧管5的进气端口设有喷射燃料的喷射器7。另外，喷射器7也可以设置成可在内燃机1的气缸内直接进行喷射。

在内燃机1的气缸盖上设有用于对气缸内的混合气进行点火的点火线圈8、及与该点火线圈8连接的火花塞9。此外，在内燃机1的曲柄轴上设有板10，该板10包括在周面上以设定的间隔设置的多条棱边。曲柄角传感器11与板10的棱边相对地设置，对与曲柄轴一起旋转的板10的棱边进行检测，输出与各棱边的设置间隔同步的脉冲信号。设置在内燃机1上的爆震传感器12输出基于内燃机1的振动的振动波形信号。

在内燃机1的排气***101中设有测定废气中的氧浓度的氧浓度传感器13、及净化废气的催化剂装置14。

图8是表示本发明的实施方式1所涉及的内燃机的爆震控制装置的结构的框图。在图8中，内燃机1的电子控制单元15(以下称为ECU)由微机等运算装置所构成，对其分别输入：从气流传感器2输出的吸入空气流量信号；从进气管压传感器4输出的进气管压信号；从节流开度传感器6输出的节流阀开度信号；从曲柄角传感器11输出的与板10的棱边的设置间隔同步的脉冲信号；从爆震传感器12输出的内燃机1的振动波形信号；以及从氧浓度传感器13输出的废气中的氧浓度信号。

此外，除上述各信号以外，未图示的其他各种传感器也将与各自的测定值相对应的信号输入到ECU15，而且，例如，还输入来自自动变速器控制***、制动控制***、牵引控制***等其他控制器的信号。

ECU15根据未图示的油门开度或内燃机1的运转状态等计算出目标节流开度，根据该计算出的目标节流开度来控制电子控制式节流阀3的开度。此外，ECU15根据内燃机1的运转状态，驱动喷射器7并控制燃料喷射量，以达到目标空燃比，而且，控制对点火线圈8的通电并控制点火时期，以达到目标点火时期。

此外，如后所述，在检测出内燃机1发生爆震的情况下，ECU15将目标点火时期设定在延迟角侧，从而也进行抑制爆震发生的控制。而且，计算出用于控制上述以外的各种致动器的指示值，并根据该指示值来控制各种致动器。

接下来，说明在ECU15内构成的爆震控制部的结构及其动作。图9是表示本发明的实施方式1所涉及的内燃机的爆震控制装置中的爆震控制部的结构的框图。

在图9中，在ECU15内构成的爆震控制部由I／F电路和微机16所构成。I／F电路由接收从爆震传感器12输出的内燃机1的振动波形信号、并从该振动波形信号中去除高频分量的低通滤波器(以下称为LPF)17所构成。

微机16作为整体由将模拟信号转换为数字信号的A／D转换器、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区域等构成，但作为爆震控制部的结构，包括A／D转换部18、DFT处理部19、峰值保持部20、标号为21的滤波系数K；一次滤波运算部22、过渡判定值运算部23、过渡比较运算部24、标号为25的峰值保持值的变化量的最大值L、正常判定值运算部26、正常比较运算部27、及爆震修正量运算部28。

其中，标号为25的峰值保持值的变化量的最大值L、正常判定值运算部26、正常比较运算部27是本发明的新颖部分，爆震修正量运算部28是对成为本发明应用源的控制施加变更的部分，除此之外是成为本发明应用源的控制的部分。

如上所述，LPF17接收从爆震传感器12输出的内燃机1的振动波形信号，并从该振动波形信号中去除高频分量，而为了利用A／D转换部18获取所有的振动分量，例如，通过施加2.5V的偏压，预先将振动分量的中心设定在2.5V，从而使振动分量处于以2.5V为中心的0V～5V的范围内。另外，LPF17还包含增益变换功能，在来自爆震传感器12的振动波形信号的振动分量较小的情况下以2.5V为中心进行放大，在振动分量较大的情况下以2.5V为中心进行减小。

A／D转换部18将通过I／F电路去除了高频分量的来自爆震传感器的振动波形信号转换为数字信号。以一定的时间间隔，例如，每隔10μs或20μs执行由该A／D转换部18进行的A／D转换。

另外，A／D转换部18也可以对来自LPF17的模拟信号始终进行A／D转换，仅将内燃机1发生爆震的期间例如设定为从活塞的上死点(Top DeathCenter，以下称为TDC)到上死点后(After Top Death Center，以下称为ATDC)50°CA的爆震检测期间的数据发送给DFT处理部19，或者，也可以仅对例如设定为从TDC到ATDC50°CA的爆震检测期间进行A／D转换，并将该数据发送给DFT处理部19。

DFT处理部19对来自A／D转换部18的数字信号进行时间―频率分析。具体而言，例如，通过离散傅里叶变换(DFT)或短时间傅里叶变换(STFT)的处理，计算出每隔规定时间的爆震固有频率分量的波谱序列。另外，作为利用DFT处理部19进行的数字信号处理，也可以使用无限脉冲响应(IIR)滤波器或有限脉冲响应(FIR)滤波器来提取爆震固有频率分量。

在A／D转换器18结束上述爆震检测期间的A／D转换之后，DFT处理部19开始处理，直到实施由后述的峰值保持部20到爆震修正量运算部28所进行的处理的曲柄角同步的中断处理、例如上死点前(Before Top DeathCenter，以下称为BTDC)75°CA处的中断处理为止，结束处理。

峰值保持部20中，计算出由DFT处理部19计算出的波谱序列的峰值保持值。标号为21的滤波系数K将K的值输出到一次滤波运算部22和正常判定值运算部26。如上所述，滤波系数K直接使用为应用本发明的对象的爆震控制装置所定义的滤波系数K即可。例如，若是常数，则设为0.9。

一次滤波运算部22利用标号为21的滤波系数K，按照上述式(1)，对由峰值保持部20计算出的峰值保持值进行一次滤波运算。将该值作为背景水平。

过渡判定值运算部23通过以下所示的式(3)计算出过渡爆震判别值。

ＶＴＨｔ(ｎ)＝ＶＢＧＬ(ｎ)×Ｋｔｈ＋Ｖｏｆｓ·····式(3)

其中，VTHt(n)：过渡爆震判定值

Kth：判定值系数

Vofs：判定值偏移量

判定值系数Kth及判定值偏移量Vofs是预先经过适应的值，使得在未发生爆震时，过渡爆震判定值VTHt(n)比峰值保持值VP(n)要大，在发生爆震时，过渡爆震判定值VTHt(n)比峰值保持值VP(n)要小。这两个值直接使用作为应用本发明的对象的爆震控制装置所定义的值即可。例如，判定值系数Kth＝2，判定值偏移量Vofs＝0。

过渡比较运算部24将由峰值保持部20计算出的峰值保持值VP(n)与由过渡判定值运算部23运算得到的过渡爆震判定值VTHt(n)进行比较，通过以下所示的式(4)计算出过渡爆震强度VKt(n)。

ＶＫｔ(ｎ)＝ＶＰ(ｎ)－ＶＴＨｔ(ｎ)·····式(4)

其中，VKt(n)：过渡爆震强度

如图5中说明的那样，标号为25的峰值保持值的变化量的最大值L是预先经过适应的规定值，并输出到正常判定值运算部26。

正常判定值运算部26利用标号为21的滤波系数K和标号为25的峰值保持值的变化量的最大值L，通过以下所示的式(5)，计算正常爆震判定值VTHs。

ＶＴＨｓ＝(1－Ｋ)／(1＋Ｋ)×Ｌ·····式(5)

其中，VTHs：正常爆震判定值

正常比较运算部27将由一次滤波运算部22计算出的背景水平VBGL(n)的变化量与由正常判定值运算部26运算得到的正常爆震判定值VTHs进行比较，通过以下所示的式(6)，计算正常爆震强度VKs(n)。

ＶＫｓ(ｎ)＝ＶＢＧＬ(ｎ)－ＶＢＧＬ(ｎ－1)－ＶＴＨｓ····式(6)

其中，VKs(n)：正常爆震强度

爆震修正量运算部28根据由过渡比较运算部24计算出的过渡爆震强度VKt(n)和由正常比较运算部27计算出的正常爆震强度VKs(n)，来更新爆震修正量θR(n)。

具体而言，首先，若过渡爆震强度VKt(n)＞0，则判定为发生了过渡爆震，设更新量θchg＝－θrtd。若过渡爆震强度VKt(n)≤0，则判定为没有发生过渡爆震，设更新量θchg＝θadv。

接下来，若正常爆震强度VKs(n)＞0，则判定为发生了正常爆震，设更新量θchg＝更新量θchg－θrtds。然后，通过以下所示的式(7)，更新爆震修正量θR(n)。

θＲ(ｎ)＝ｍｉｎ(ｍａｘ(θＲ(ｎ－1)＋θｃｈｇ、θｍｉｎ)、θｍａｘ)

······式(7)

其中，θR(n)：爆震修正量

θchg：更新量

θmin：爆震修正量的下限值

θmax：爆震修正量的上限值

min(A、B)：选择A和B中较小的一个

max(A、B)：选择A和B中较大的一个

θmin、θmax、θrtd、θadv直接使用作为应用本发明的对象的爆震检测装置所定义的值即可。

θrtds是将为了消除爆震多发状态而需要的延迟角量等预先经过适应而得到的规定值，或是依赖于VKs(n)等而确定的值。

例如，设为3°CA等比较大的值，立即将点火时期延迟角度。

ECU15中的微机16利用如上所述地运算得到的爆震修正量θR(n)，通过以下所示的式(8)，计算最终点火时期θIG(n)。

θＩＧ(ｎ)＝θＢ(ｎ)＋θＲ(ｎ)··········式(8)

其中，θIG(n)：最终点火时期

θB(n)：基本点火时期

θB(n)也是预先经过适应而确定的规定值，直接使用作为应用本发明的对象的爆震检测装置所定义的值即可。另外，爆震修正量θR(n)、基本点火时期θB(n)、最终点火时期θIG(n)均以提前角侧为正，以延迟角侧为负。

以上，对在ECU15内构成的爆震控制部的结构进行了说明。接下来，利用图10，对爆震控制部的动作进行说明。

图10是本发明的实施方式1所涉及的内燃机的爆震控制装置中的爆震控制部的流程图。如上所述，图10所示的处理通过曲柄角同步的中断处理，例如，BTDC75°CA处的中断处理来实施。

在步骤S1中，计算出峰值保持值VP(n)。如上所述，该峰值保持值VP(n)是将由DFT处理部19计算出的波谱序列的最大值通过峰值保持部20输出的值。

在步骤S2中，计算出滤波系数K。滤波系数K是预先经过适应的常数，或是依赖于内燃机转速的值等。

在步骤S3中，计算出峰值保持值的变化量的最大值L。在实施方式1中，如图5中说明的那样，峰值保持值的变化量的最大值L是预先经过适应的规定值。

在步骤S4中，计算出背景水平VBGL(n)。

背景水平VBGL(n)由一次滤波运算部22通过上述式(1)运算得到。

在步骤S5中，计算出过渡爆震判定值VTHt(n)、正常爆震判定值VTHs。过渡爆震判定值VTHt(n)由过渡判定值运算部23通过上述式(3)运算得到。正常爆震判定值VTHs由正常判定值运算部26通过上述式(5)运算得到。

在步骤S6中，计算出过渡爆震强度VKt(n)、正常爆震强度VKs(n)。过渡爆震强度VKt(n)由过渡比较运算部24通过上述式(4)运算得到。正常爆震强度VKs(n)由正常比较运算部27通过上述式(6)运算得到。

步骤S7将在上述步骤S6中运算得到的过渡爆震强度VKt(n)与0进行比较。在比0要大的情况下前进到步骤S8，否则前进到步骤S9。从该步骤S7至步骤S19都在爆震修正量运算部28中进行。

步骤S8中，由于是发生了过渡爆震的时刻，因此，设更新量θchg＝－θrtd。步骤S9中，由于是没有发生过渡爆震的时刻，因此，设更新量θchg＝θadv。

步骤S10将在上述步骤S6中运算得到的正常爆震强度VKs(n)与0进行比较。在比0要大的情况下前进到步骤S14，否则前进到步骤S19。

步骤S14中，由于是发生了正常爆震的时刻，因此，设更新量θchg＝θchg－θrtds。

步骤S19中，为了将更新量θchg反映到爆震修正量θR(n)，通过上述式(7)来更新θR(n)。

步骤S20计算出最终点火时期θIG(n)。通过上述式(8)计算出最终点火时期θIG(n)。然后，根据θIG(n)执行点火。即，能依赖于爆震判定结果，实现进行了提前角度或延迟角度的点火时期。

如上所述，根据本发明的实施方式1的内燃机的爆震控制装置，由于来自爆震传感器的输出信号的变化量的最大值L是根据未发生爆震时的数据来进行设定的，因此，能根据未发生爆震时的峰值保持值的变化量这一适应通常爆震时测定的数据来进行设定。因而，无需为应用本发明而获取新数据，设定工时不会增大。此外，由于在未发生爆震的内燃机的运转状态下进行测定，因此，不会产生使内燃机损伤、或数据的可靠性不明等问题。

此外，追加的处理较少，CPU负载也不会增加。此外，无需追加包络线检波电路之类的电路，因而，具有如下效果：可获得低成本、能进行正确的爆震检测的内燃机的爆震控制装置。

实施方式2

对本发明的实施方式2所涉及的内燃机的爆震控制装置进行说明。

实施方式2与实施方式1的不同之处仅在于峰值保持值的变化量的最大值L的计算方法，因此，仅对该部分进行说明。

峰值保持值的变化量的最大值L被定义为依赖于内燃机的转速ne。L的设定方法与实施方式1相同，获取未发生爆震时在内燃机的各种运转状态和负载下的峰值保持值的数据，将其变化量的最大值用内燃机的转速ne进行分类，设定为表格数据。这是图6的L的情况，例如，如图11那样进行设定。

对于图9的标号为25的峰值保持值的变化量的最大值L，用转速ne对图11的表格进行插值，将其结果用作正常判定值运算部26中上述式(5)的L。

在图10的步骤S3中，计算出峰值保持值的变化量的最大值L，但在实施方式2中，根据图12进行运算。图12是本发明的实施方式2所涉及的内燃机的爆震控制装置中计算爆震控制部的峰值保持值的变化量的最大值L的步骤的流程图。

在图10的步骤S2之后前进到图12的步骤S21。在步骤S21中，使用内燃机的转速ne对图11的表格进行插值，从而计算出峰值保持值的变化量的最大值L。然后，前进到图10的步骤S4，之后，进行与实施方式1相同的运算。

图6是根据内燃机的转速ne来设定图5中的L的情况。在转速ne较小的区域中，图6的L小于图5的L(图6的Q部分)。

因此，判定值(1－K)/(1＋K)×L的值也变小，爆震多发状态的背景水平的变化量更容易超过判定值。即，爆震检测更为正确。

如上所述，根据本发明的实施方式2，由于能根据内燃机的转速来设定未发生爆震时来自爆震传感器的峰值保持值的变化量的最大值L，因此，根据转速，能将L设定为更小的值。因此，能更可靠地在爆震多发状态下检测出爆震。

实施方式3

对本发明的实施方式3所涉及的内燃机的爆震控制装置进行说明。

实施方式3与实施方式1的不同之处仅在于图9中的爆震修正量运算部28的部分、图10中从判定有无正常爆震的步骤S10到计算爆震修正量θR(n)的步骤S19为止的部分，因此，仅对该变更部分进行说明。

在本实施方式3中，对于图9的爆震修正量运算部28的部分，将如下情况作为实施方式1中的判定有正常爆震：在有正常爆震时，将“有正常爆震”的判定保留规定处理定时T1，并在该保留时间内下一个有正常爆震的判定成立，且如此重复次数达到规定次T2。设置对该保留时间进行计数的保留计数器、和对重复次数进行计数的发生计数器。

具体而言，使用图13进行说明。图13是对本发明的实施方式3所涉及的内燃机的爆震控制装置中正常爆震判定的动作进行说明的时序图。将背景水平、保留计数器、发生计数器、正常爆震判定各自的动作用处理定时的时间序列来表示。将处理定时N的时间设为背景水平的变化量超过正常爆震判定值的定时。即，为VKs(n)＞0成立的定时。此外，设T1＝3，T2＝3。

保留计数器在VKs(n)＞0的情况下被设置为T1，除此之外进行倒计数。在处理定时N之后，背景水平每隔2个处理定时就超过正常爆震判定值，因此，保留计数器进行交替重复T1和T1－1的动作。

发生计数器在VKs(n)＞0的情况下进行倒计数，在保留计数器＝0的情况下被设置为T2，除此之外保持该值。在处理定时N之后，保留计数器＞0，且背景水平每隔2个处理定时超过正常爆震判定值，因此，发生计数器每隔2个处理定时进行倒计数。

由于设T1＝3，T2＝3，因此，在N＋4的处理定时的时刻，发生计数器＝0，此时，成为实施方式1中的判定有正常爆震。之后，由于保留计数器＞0且VKs(n)＞0，因此，发生计数器＝0的状态继续，即，继续判定有正常爆震。

另一方面，图14是对本发明的实施方式3所涉及的内燃机的爆震控制装置中正常爆震判定的动作进行说明的时序图，且是在保留计数器＞0的期间内VKs(n)＞0不成立时的示例。条目等与图13相同。

与图13同样，将处理定时N的时间设为背景水平的变化量超过正常爆震判定值的定时。此时，保留计数器＝T1，发生计数器＝T2－1。在N＋3时刻，VKs(n)＞0再次成立，保留期间延长，但之后，VKs(n)≤0的状态继续，在N＋6时刻，保留计数器＝0，并设置发生计数器＝T2，重新进行从N时刻开始的正常爆震判定。

如上所述，从最初的VKs(n)＞0成立到正常爆震判定成立为止，最长需要T1×(T2－1)的处理定时。因而，在各种发动机运转状态下的爆震多发状态中，若知道从发生爆震开始到必须消除爆震的最短时间，则必须将T1×(T2－1)设定成比该时间要短。即，若像这样设定T1和T2，则对于利用正常爆震判定来检测的爆震，在各种发动机运转状态下到必须消除爆震的时间之前，一定能检测出爆震并进行消除。

图15是本发明的实施方式3所涉及的内燃机的爆震控制装置中的爆震控制部的流程图。这对应于实施方式1中的图10。图15与图10中，相同的步骤编号表示同一处理。对处理中的不同之处，从步骤10开始进行说明。

步骤S10将在上述步骤S6中运算得到的正常爆震强度VKs(n)与0进行比较。在比0要大的情况下前进到步骤S11，否则前进到步骤S16。

步骤S11对保留计数器设置T1。然后，在接下来的步骤S12中，使发生计数器减1。用0进行下限限制，以使其不会成为负的。(以下，虽然未明确记载，但计数器的减法处理用0进行下限限制)

步骤S13判定发生计数器是否为0，若为0，则前进到步骤S14，若为0以外，则前进到步骤S19。步骤S19为与图10相同的处理。

步骤S14设更新量θchg＝θchg－θrtds。与图10的步骤S14为相同的处理，接下来的步骤S19以后也与图10相同。

若从步骤S10前进到步骤S16，则此处，使保留计数器减1。

步骤S17判定保留计数器是否为0，若为0，则前进到步骤S18，若为0以外，则前进到步骤S19。

步骤S18对发生计数器设置T2。然后，前进到步骤S19。

图16是本发明的实施方式3所涉及的内燃机的爆震控制装置中内燃机的爆震控制装置的爆震控制部的初始化的流程图。仅在对微机16初次接通电源时，实施该处理。步骤S22设定2个计数器的初始值，即对保留计数器设置0，对发生计数器设置T2，并结束。

如上所述，根据本发明的实施方式3，由于通过多次比较而不是一次比较来进行爆震检测，因此，能仅在爆震多发状态之类的连续发生爆震的情况下才延迟角度，而对于单次发生的爆震不延迟角度。即，能降低爆震误判定的可能性。此外，爆震检测所需的期间小于内燃机能允许连续发生爆震的期间的最小值，因此，即使连续发生爆震，也能在对内燃机造成损伤之前检测出爆震并延迟角度。

另外，在上述说明中，为了简化说明，峰值保持值的变化量的最大值L直接使用图5所示的P的值而进行说明，但通常会设置适当的余量，使其为比P的值要大一些的值。

标号说明

1 内燃机

12 爆震传感器

15 ECU

16 微机

20 峰值保持部

22 一次滤波运算部

23 过渡判定值运算部

24 过渡比较运算部

26 正常判定值运算部

27 正常比较运算部

28 爆震修正量运算部

Claims

1.一种内燃机的爆震控制装置，该内燃机的爆震控制装置包括：爆震传感器，该爆震传感器输出基于内燃机的振动的振动波形信号；及控制部，该控制部基于来自该爆震传感器的输出信号来更新背景水平，并将所述背景水平的变化量与爆震判定值进行比较，从而检测爆震的发生，其特征在于，

所述控制部中，

所述背景水平通过对来自所述爆震传感器的输出信号进行一次滤波运算来计算得到，在所述背景水平由“本次背景水平＝滤波系数×上次背景水平＋(1－滤波系数)×来自爆震传感器的输出信号”运算得到时，

将“(1－滤波系数)/(1＋滤波系数)×未发生爆震时来自所述爆震传感器的输出信号的变化量的最大值以上的值”作为所述爆震判定值。

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，

将未发生所述爆震时来自爆震传感器的输出信号的变化量的最大值设定为依赖于内燃机的速度。

3.如权利要求1所述的内燃机的爆震控制装置，其特征在于，

所述控制部将通过所述背景水平的变化量与所述爆震判定值的比较而检测出爆震的发生这一情形在规定时间内成立规定次的情况作为检测出爆震的发生，并且，将所述规定时间设为能允许连续发生爆震的时间的最小值以下。

4.如权利要求1至3中任一项所述的内燃机的爆震控制装置，其特征在于，

来自所述爆震传感器的输出信号是所述爆震传感器的输出信号的峰值保持值。