專利名稱：內(nèi)燃機的爆震控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對內(nèi)燃機中發(fā)生的爆震進行控制的爆震控制裝置。
背景技術(shù)：
以往，已知有如下裝置利用直接安裝在內(nèi)燃機的缸體上的振動傳感器(以下稱為爆震傳感器)對內(nèi)燃機中發(fā)生的爆震現(xiàn)象進行檢測。關(guān)于該裝置，已知若內(nèi)燃機在工作中發(fā)生爆震，則會根據(jù)內(nèi)燃機的內(nèi)徑或爆震的振動模式而發(fā)生固有頻帶的振動，通過測定該固有頻率的振動強度從而進行爆震檢測。另外，已知有如下爆震控制裝置通過在檢測出爆震時將點火時刻朝延遲角側(cè)修正從而抑制爆震，通過在未檢測出爆震時使點火時刻朝提前角側(cè)恢復(fù)從而將轉(zhuǎn)矩降低抑制在最小限度。關(guān)于該裝置，作為內(nèi)燃機的特性，已知若使點火時刻提前則內(nèi)燃機的輸出轉(zhuǎn)矩提高但容易發(fā)生爆震，相反地若使點火時刻延遲則內(nèi)燃機的輸出轉(zhuǎn)矩降低但不易發(fā)生爆震，并且進行控制使得通過在檢測出爆震時將點火時刻朝延遲角側(cè)修正，在未檢測出爆震時朝提前角側(cè)恢復(fù)，從而抑制爆震的發(fā)生而且以產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的爆震臨界點火時刻使內(nèi)燃機進行工作。但是，在內(nèi)燃機以低負(fù)載進行工作等的情況下，存在即使提前至轉(zhuǎn)矩成為最大的點火時刻也不會發(fā)生爆震的情況，在這種工作區(qū)域中不需要上述爆震控制。在如上所述的內(nèi)燃機的爆震控制裝置中，已知的情況是用于判定爆震的發(fā)生的閾值，一般而言是使用通過與對爆震信號進行濾波處理而算出的爆震信號的平均值預(yù)先適合的增益及偏移而設(shè)定的；或者使用由上述濾波處理算出的爆震信號的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差而設(shè)定的。然而，存在的問題是由于若內(nèi)燃機的工作狀態(tài)變化，則爆震信號的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差也會變化，因此會產(chǎn)生與該變化對應(yīng)用于使增益等適合的大量的適合處理工時數(shù)；或者閾值未被適當(dāng)設(shè)定而產(chǎn)生爆震的誤檢測或漏檢測。關(guān)于上述問題，接下來進一步使用附圖來詳細(xì)說明。圖7是說明內(nèi)燃機的每個工作狀態(tài)的爆震信號分布及利用以往的裝置的爆震檢測的圖像，(1)示出爆震信號V與工作狀態(tài)A C的變化對應(yīng)地變化的狀態(tài)，(2)示出工作狀態(tài)A C的爆震信號V的分布形狀， (3)示出工作狀態(tài)從A經(jīng)過B向變化C的情況下的以往的爆震控制裝置的爆震判定閾值Th 的動作。如圖7(1)、(2)所示，若工作狀態(tài)以A — B — C地變化，則爆震信號V的平均值 μ以μΑ— μΒ— “。地變化，標(biāo)準(zhǔn)差σ以σ c地變化。S卩，工作狀態(tài)通過以 A —B —C地變化，爆震信號V的分布形狀D以DA(yA，σ Α) - Β(μΒ, σ Β) -Dc(yc, σ c) 地變化。此處，說明以往的爆震控制裝置的爆震判定閾值Th的設(shè)定方法。首先，利用每次點火的中斷處理，基于下式對爆震信號V[n]進行加權(quán)平均處理，算出爆震信號V[n]的平均值 μ [η]。μ [η] = Κμ X V[η-1] +(I-Kli) X V[η]V 爆震信號，Κμ 濾波系數(shù)，η 中斷處理數(shù)(正整數(shù))
接下來，使用該算出的爆震信號V[n]的平均值μ [η]、爆震信號V[n]，利用基于下式的加權(quán)平均處理，算出爆震信號V[n]的分散σ [η]2。O [η]2 = K02X σ [η_1]2+(1_Κ02) X (V-μ ) [η]2L2:分散算出用濾波系數(shù)然后，如下式所示，通過算出上述算出的爆震信號V[n]的分散ο [η]2的平方根， 算出爆震信號V的標(biāo)準(zhǔn)差σ [η]。σ [η] = (σ [η]2)1/2使用如上所述的算出的爆震信號V[n]的平均值μ [η]和標(biāo)準(zhǔn)差σ [η]，基于下式算出爆震判定閾值ΤΗ。Th [η] = μ [n]+KThX σ [η]Kth 閾值算出用系數(shù)此處，上述各式所使用的濾波系數(shù)‘及分散算出用濾波系數(shù)1(。2在內(nèi)燃機的工作狀態(tài)變化的情況下，在其變化的過渡時設(shè)定為較快追蹤，在判定爆震時設(shè)定為較慢追蹤。在以往的爆震控制裝置的情況下，如圖7(3)所示，由于在工作狀態(tài)從A向C變化的情況下，為了使爆震判定閾值Th的動作跟蹤爆震信號V的平均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差ο的變化， 需要使變化的平均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ與各濾波系數(shù)周密地適合，進一步地，如上所述在判定爆震時設(shè)定為各濾波的跟蹤變慢，因此存在的問題是在爆震信號V高于爆震判定閾值Th 并誤判定為發(fā)生爆震的情況下，爆震誤判定會持續(xù)。因此，以往提出了如下的內(nèi)燃機的控制裝置通過將爆震信號歸一化(標(biāo)準(zhǔn)化、無量綱化)，抑制內(nèi)燃機的工作狀態(tài)的變化所導(dǎo)致的爆震信號的平均值或標(biāo)準(zhǔn)差的變化(例如參照專利文獻1、2)。專利文獻1和2所示的以往的裝置使用爆震信號的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，根據(jù)下式所示的一般的標(biāo)準(zhǔn)化方法，對爆震信號進行歸一化，抑制內(nèi)燃機的工作狀態(tài)所導(dǎo)致的爆震信號的平均值或標(biāo)準(zhǔn)差的變化。Z= (V- μ ) / σΖ:歸一化后的爆震信號專利文獻1 日本專利特開2005-299580號公報專利文獻2 日本專利特開2005-307753號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題根據(jù)專利文獻1和2所披露的以往的裝置，存在的問題是不管內(nèi)燃機的工作狀態(tài)如何，爆震信號都被歸一化(標(biāo)準(zhǔn)化)為平均值[μ = 0]及標(biāo)準(zhǔn)差[σ = 1]，但由于發(fā)生爆震時的標(biāo)準(zhǔn)差O的變化率較大，因此會將爆震的發(fā)生所導(dǎo)致的振動分量歸一化，S/N下降，爆震控制性惡化。另外，存在的問題是由于為了進行歸一化需要算出標(biāo)準(zhǔn)差σ，因此需要用于算出與爆震判定閾值不同的爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差ο的平方計算及平方根計算，不僅運算裝置的處理負(fù)載會增大，而且算出所需的適合處理的工時數(shù)會增加。進一步存在的問題是如圖7(3)所示，由于在內(nèi)燃機的工作狀態(tài)變化的情況下發(fā)生爆震信號V的平均值 μ的算出延遲，因此在內(nèi)燃機的工作狀態(tài)變化的狀態(tài)下，由爆震信號V及其平均值μ算出的標(biāo)準(zhǔn)差σ的精度降低(算出得較大)。本發(fā)明是為解決以往的裝置的如上所述的問題而完成的，其目的在于提供一種內(nèi)燃機的爆震控制裝置，其不會導(dǎo)致爆震控制性的惡化或運算裝置的處理負(fù)載及適合工時數(shù)的增大，抑制內(nèi)燃機的工作狀態(tài)的變化所導(dǎo)致的爆震信號的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差的變化，提高爆震控制性。用于解決問題的方法本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置的特征在于，包括爆震傳感器，該爆震傳感器檢測內(nèi)燃機的爆震所導(dǎo)致的振動；爆震信號歸一化單元，該爆震信號歸一化單元將從所述爆震傳感器的輸出信號提取的爆震信號歸一化；爆震判定閾值設(shè)定單元，該爆震判定閾值設(shè)定單元基于歸一化后的所述爆震信號來設(shè)定爆震判定閾值；爆震強度運算單元，該爆震強度運算單元基于歸一化后的所述爆震信號和設(shè)定后的所述爆震判定閾值來算出爆震強度；爆震判定單元，該爆震判定單元基于算出的所述爆震強度來判定爆震的有無；以及爆震修正量運算單元，該爆震修正量運算單元在利用所述爆震判定單元判定為發(fā)生爆震的情況下，算出對算出的所述爆震強度進行修正的爆震修正量，所述爆震信號歸一化單元通過將所述爆震信號除以所述爆震信號的平均值，將所述爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差歸一化。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置，通過使用與爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差的相關(guān)較高，但發(fā)生爆震時的變化率與標(biāo)準(zhǔn)差相比較小的平均值，對爆震信號進行相除，首先， 不會將爆震的發(fā)生所導(dǎo)致的振動分量歸一化，可以高精度地僅抑制工作狀態(tài)的變化所導(dǎo)致的爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差的變化。進一步地，爆震信號的平均值也可以歸一化至“1”左右。另外，由于歸一化而不必算出爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差，可以降低處理負(fù)載，進一步由于不必進行用于算出標(biāo)準(zhǔn)差的常數(shù)設(shè)定，因此可以削減適合處理的工時數(shù)。


圖1是簡要示出適用有本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置的內(nèi)燃機整體的結(jié)構(gòu)圖。圖2是示出本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是示出本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置中的爆震控制部的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是示出本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的控制裝置中的爆震信號歸一化處理的流程圖。圖5是示出本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的控制裝置中的爆震信號歸一化的圖像。圖6是說明本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的控制裝置中的爆震修正量的圖像。圖7是說明內(nèi)燃機的每個工作狀態(tài)的爆震信號分布及利用以往的裝置的爆震檢測的圖像。標(biāo)號說明1內(nèi)燃機2電子控制式節(jié)流閥
3節(jié)流閥開度傳感器4氣流傳感器5氣室6進氣岐管壓力傳感器7可變進氣閥結(jié)構(gòu)8噴射器9點火線圈10火花塞11曲柄角傳感器11 12爆震傳感器13電子控制單元14低通濾波器15A/D轉(zhuǎn)換器16數(shù)字信號處理部17爆震信號歸一化單元18爆震判定閾值設(shè)定單元19爆震強度運算單元20爆震判定單元21爆震修正量運算單元50空氣過濾器51進氣岐管71進氣閥81排氣閥100進氣系統(tǒng)110 板 131 I/F 回路132微型計算機200排氣系統(tǒng)300各種傳感器500各種致動器
具體實施例方式實施方式1.下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置進行詳細(xì)說明。圖1是簡要示出適用有本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置的內(nèi)燃機整體的結(jié)構(gòu)圖。此外，汽車等車輛用的內(nèi)燃機通常包括多個氣缸和活塞，但圖1中為了方便說明，僅示出一個氣缸和活塞。圖1中，在內(nèi)燃機1的進氣系統(tǒng)100的上游側(cè)設(shè)置有空氣過濾器50，在其下游側(cè)設(shè)置有將經(jīng)由空氣過濾器50吸入的空氣進行儲存的氣室5。氣室5經(jīng)由進氣歧管51連接至內(nèi)燃機1的多個氣缸。設(shè)置在氣室50的上游側(cè)的電子控制式節(jié)流閥2對開度進行電子控制，以調(diào)整進氣系統(tǒng)100的吸入空氣流量。設(shè)置在該電子控制式節(jié)流閥2的上游側(cè)的氣流傳感器4對進氣系統(tǒng)100中的吸入空氣流量進行測定，并輸出與該測定值對應(yīng)的吸入空氣量信號。節(jié)流閥開度傳感器3對電子控制式節(jié)流閥2的開度進行測定，并輸出與該測定值對應(yīng)的節(jié)流閥開度信號。此外，也可使用直接利用線纜與未圖示的油門踏板連接的機械式節(jié)流閥，以取代電子控制式節(jié)流閥2。設(shè)置在氣室5上的進氣歧管壓力傳感器(下面簡單稱為進氣歧管壓傳感器)6測定氣室5內(nèi)的進氣壓，進而測定進氣歧管51內(nèi)的進氣壓，并輸出與該測定值對應(yīng)的進氣歧管壓力信號(下面簡單稱為進氣歧管壓信號)。此外，該實施方式1中，雖然設(shè)置有氣流傳感器4和進氣歧管壓傳感器6兩者，但也可僅設(shè)置其中任一個。設(shè)置在氣室5的下游的進氣端口上的進氣閥71利用可變進氣閥結(jié)構(gòu)7對其開閉定時進行可變控制。另外，在進氣端口上設(shè)置有噴射燃料的噴射器8。此外，噴射器8也可設(shè)置成能直接向內(nèi)燃機1的氣缸內(nèi)噴射燃料。在內(nèi)燃機1的氣缸蓋上設(shè)置有用于對氣缸內(nèi)的混合氣體進行點火的點火線圈9和與該點火線圈9 一體形成的火花塞10。另外，在內(nèi)燃機1的曲柄軸上設(shè)置有板110，該板 110包括在周面以確定間隔設(shè)置的多個棱邊。曲柄角傳感器11與板110的棱邊相對設(shè)置， 對與曲柄軸一起旋轉(zhuǎn)的板110的棱邊進行檢測，并輸出與各個棱邊的設(shè)置間隔同步的脈沖信號。設(shè)置在內(nèi)燃機1上的爆震傳感器12基于內(nèi)燃機1的振動輸出振動波形信號。設(shè)置在氣缸的排氣端口上的排氣閥81通過開閥從而將廢氣從氣缸內(nèi)排出到排氣系統(tǒng)200。在排氣系統(tǒng)200的下游側(cè)，設(shè)置有凈化廢氣的催化裝置(未圖示)。圖2是示出本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖2中，內(nèi)燃機1的電子控制單元(以下稱為E⑶)13由微型計算機等運算裝置構(gòu)成，對其分別輸入從氣流傳感器4輸出的吸入空氣流量信號、從進氣歧管壓傳感器6輸出的進氣歧管壓信號、從節(jié)流閥開度傳感器3輸出的節(jié)流閥開度信號、從曲柄角傳感器11輸出的與板 110的棱邊的設(shè)置間隔同步的脈沖信號、和從爆震傳感器12輸出的內(nèi)燃機1的振動波形信號。另外，還從上述各信號以外的未圖示的其他各種傳感器300對ECU13輸入與各個測定值對應(yīng)的信號，而且，例如，還輸入來自自動變速器控制系統(tǒng)、制動控制系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等其他控制器400的信號。ECU13基于油門開度和內(nèi)燃機1的工作狀態(tài)等算出目標(biāo)節(jié)流閥開度，根據(jù)該算出的目標(biāo)節(jié)流閥開度對電子控制式節(jié)流閥2的開度進行控制。另外，ECU13根據(jù)內(nèi)燃機1的工作狀態(tài)，控制可變進氣閥結(jié)構(gòu)7以對進氣閥71的開閉定時進行可變控制，并且對噴射器 8進行驅(qū)動以控制燃料噴射量使得實現(xiàn)目標(biāo)空燃比，而且，控制向點火線圈9的通電以控制點火時刻使得實現(xiàn)目標(biāo)點火時刻。另外，E⑶13如后所述在檢測出內(nèi)燃機1的爆震的情況下，還進行如下控制通過將目標(biāo)點火時刻朝延遲角側(cè)(延遲側(cè))設(shè)定從而抑制爆震的發(fā)生。而且，對用于控制上述以外的各種致動器500的指示值進行算出，根據(jù)該指示值來控制各種致動器500。接著，對在ECU13內(nèi)構(gòu)成的爆震控制部的結(jié)構(gòu)、及其動作進行說明。圖3是示出本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置中的爆震控制部的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3 中，在ECU13內(nèi)構(gòu)成的爆震控制部包括各種I/F電路131和微型計算機132。各種I/F電路 131中的爆震控制用的I/F電路包括低通濾波器(以下稱為LPF) 14，該低通濾波器14接收從爆震傳感器12輸出的內(nèi)燃機1的振動波形信號，并從其振動波形信號中除去高頻分量。微型計算機132作為整體包括將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器、預(yù)先存儲控制程序和控制常數(shù)的ROM區(qū)域、和預(yù)先存儲執(zhí)行程序時的變量的RAM區(qū)域等，而作為爆震控制部的結(jié)構(gòu)，包括A/D轉(zhuǎn)換器15、數(shù)字信號處理部16、爆震信號歸一化單元17、爆震判定閾值設(shè)定單元18、爆震強度運算單元19、爆震判定單元20、爆震修正量運算部22。LPF14如上所述接收從爆震傳感器12輸出的內(nèi)燃機1的振動波形信號，并從該振動波形信號中除去高頻分量，但為了使A/D轉(zhuǎn)換器15讀取全振動分量，采用如下結(jié)構(gòu)例如，通過預(yù)先外加2. 5[V]的偏置量，從而使振動分量的中心成為2. 5[V]，振動分量處于以 2. 5[V]為中心、0 5[V]的范圍。此外，LPF14中還包含增益變換功能，該增益變換功能中， 在來自爆震傳感器12的振動波形信號的振動分量較小的情況下，以2. 5[V]為中心放大，在較大的情況下，以2. 5 [V]為中心減小。A/D轉(zhuǎn)換器15將由LPF14從來自爆震傳感器的振動波形信號除去高次諧波分量的模擬的振動波形信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。該A/D轉(zhuǎn)換器15所進行的A/D轉(zhuǎn)換以一定的時間間隔、例如每10[μ s]或20[μ s]等執(zhí)行一次。此外，既可為，A/D轉(zhuǎn)換器15對來自LPF14的模擬信號一直進行A/D轉(zhuǎn)換，在內(nèi)燃機1中發(fā)生爆震的期間，例如僅將設(shè)定成從活塞的上止點(Top Death Center:以下稱為 TDC)到上止點后(After Top Death Center 以下稱為ATDC) 50° CA等的爆震檢測期間的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)字信號處理部16以后，或者，也可為，例如僅在設(shè)定成從TDC到ATDC50。CA 的爆震檢測期間進行A/D轉(zhuǎn)換，并將該數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)字信號處理部16以后。接下來，在數(shù)字信號處理部16中，對于從A/D轉(zhuǎn)換器15輸入的數(shù)字信號，進行時頻解析。具體而言，例如利用離散傅立葉變換(DFT)或短時傅立葉變換(STFT)等處理，算出每預(yù)定時間的爆震固有頻率分量的頻譜列。另外，作為數(shù)字信號處理部16所進行的數(shù)字信號處理，也可以使用無限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器或有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器來提取爆震固有頻率分量。另外，數(shù)字信號處理部16在A/D轉(zhuǎn)換器15所進行的上述爆震檢測期間的A/D轉(zhuǎn)換的完成之后開始處理，在曲柄角同步的中斷處理(例如上止點前(Before Top Death 以下稱為BTDC)75° CA處的中斷處理)之前結(jié)束處理，該曲柄角同步的中斷處理實施由從后述爆震信號歸一化單元17到爆震修正量運算部21所進行的處理。另外，在數(shù)字信號處理部16中，算出各不相同的多個爆震固有頻率分量的頻譜， 算出與后述的爆震強度1 有關(guān)的值作為爆震信號VSK。此處，作為爆震信號vsre，可以使用上述爆震檢測區(qū)間的峰值，也可以使用平均值。使用由數(shù)字信號處理部16算出的爆震信號 Vsig來進行以后的處理。接下來，對從圖3的爆震信號歸一化單元17到爆震修正量運算單元21的處理進行說明。圖4是示出本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的控制裝置中的爆震信號歸一化處理的流程圖。圖4所示的處理如上所述由曲柄角同步的中斷處理，例如BTDC75。CA處的中斷處理來實施。首先，說明爆震信號歸一化單元17所進行的處理。圖4的步驟SlOl S107示出爆震信號歸一化單元17所進行的處理。在步驟SlOl中，從數(shù)字信號處理16輸出的爆震信號Vsk作為爆震信號歸一化單元17的輸入。另外，在以下的說明中，將從數(shù)字信號處理16 輸出并輸入至爆震信號歸一化單元17的爆震信號Vsre稱為歸一化前爆震信號Vsre。在接下來的步驟S102中，使用下式(1)，通過關(guān)于歸一化前爆震信號Vsre,對每個 BTDC75。CA的每個中斷處理沖程[η]進行濾波處理，將歸一化前爆震信號VSK[n]平均化， 得到歸一化前爆震信號Vsre[n]的平均值VAsre[n]。Vasig[η] = KASIGXVASIG[n-l] + (l-KASIG) XVsig[η]........式(1)Kasig 濾波系數(shù)η:中斷處理數(shù)(正整數(shù))在爆震信號歸一化單元17中，不使濾波系數(shù)Kask根據(jù)后述爆震判定單元20的判定結(jié)果而可變。這是因為爆震判定是基于爆震信號和爆震判定閾值的上次算出值來進行的，若與爆震信號的歸一化時進行同樣的處理，則會發(fā)生延遲而無法正確地歸一化。在接下來的步驟S103中，使用下式O)，將歸一化前爆震信號VSK[n]的標(biāo)準(zhǔn)差歸一化，得到標(biāo)準(zhǔn)差歸一化后爆震信號VNseM[n]。Vnsgm [η] = Vsig [η]/Vasig [η] ( ... Vmin < Vasig < Vmax)........式 O)此處，爆震信號最小值Vmin、及爆震信號最大值Vmax，可以使用從執(zhí)行爆震控制的狀態(tài)起到成為禁止爆震控制的狀態(tài)的爆震信號的剛為下限值之前的值、以及剛為上限值之前的值，也可以設(shè)定為預(yù)先以實際經(jīng)驗求出的值。另外，步驟S103構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)差歸一化單元。在接下來的步驟S104中，使用下式(3)，關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)差歸一化后爆震信號VNseM[n]，通過對每個中斷處理沖程[η]進行濾波處理并平均化，得到標(biāo)準(zhǔn)差歸一化后爆震信號VNseM[n] 的平均值V
ASGM [η]。Vasgm [η] = Kasgm X Vasgm [η-1 ] + (1 -Kasgm) X Vnsgm [η]........式(3)Kasgm 濾波系數(shù)另外，此處由于上述的原因，不使濾波系數(shù)KAseM根據(jù)爆震判定部20的判定結(jié)果而可變。在接下來的步驟S105中，使用下式G)，將標(biāo)準(zhǔn)差歸一化后爆震信號VNseM[n]的平均值VAseM[n]歸一化，得到平均值歸一化后爆震信號VNAVE[n]。另外，步驟105構(gòu)成平均值歸
一化單元。Vnave [n] = Vnsgm [η] + (I-Vasgm [η])........式 G)在接下來的步驟S106中，使用平均值歸一化后爆震信號VNAVE[n]，重復(fù)預(yù)定次數(shù)的從步驟S104到步驟S105的處理。在接下來的步驟S107中，將重復(fù)預(yù)定次數(shù)并將平均值進行歸一化處理之后的平均值歸一化后爆震信號VNAVE[n]作為歸一化后爆震信號VNEM[n]，使用于以后的爆震判定閾值設(shè)定單元18及爆震強度運算單元19。接下來說明爆震判定閾值設(shè)定單元18中的處理。作為爆震判定閾值設(shè)定單元18， 已知使用由濾波處理算出的爆震信號的平均值和預(yù)先適合的增益和偏移來設(shè)定爆震判定閾值的結(jié)構(gòu)、使用由濾波處理算出的爆震信號的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差來設(shè)定爆震判定閾值的結(jié)構(gòu)，但此處，對使用平均值和標(biāo)準(zhǔn)差來設(shè)定爆震判定閾值的情況進行說明。圖4的步驟S108 示出爆震判定閾值設(shè)定單元18所進行的處理。在步驟S108中，使用下式(5)，對于來自上述步驟S107的歸一化后爆震信號VNffl[n]，通過對每個中斷處理沖程[η]進行濾波處理來平均化，得到爆震信號平均值 Vbgl[η] 0另外，BGL意味著背景電平。Vbgl[n] = KBGLXVBGL[n-l] + (l-KBGL) XVnem[η]........式(5)Kbgl =BGL算出用濾波系數(shù)此處，BGL算出用濾波系數(shù)ΚΒα根據(jù)后述爆震判定單元20的判定結(jié)果而可變，例如在判定為有爆震的情況下，設(shè)BGL算出用濾波系數(shù)K-為較大的值，在沒有判定為有爆震的情況(無爆震)下，設(shè)BGL算出用濾波系數(shù)K-為較小的值。接下來，使用下式(6)，算出歸一化后爆震信號VNEM[n]的分散VAK[n]。
Vae[n] = KVAEXVAE[n-l] + (l-KVAE) X (Vnem-Vbgl)2........式(6)Kvae 分散算出用濾波系數(shù)此處，分散算出用濾波系數(shù)Kvak根據(jù)爆震判定單元20的判定結(jié)果而可變，例如在判定為有爆震的情況下，設(shè)分散算出用濾波系數(shù)Kvak為較大的值，在沒有判定為有爆震的情況(無爆震)下，設(shè)分散算出用濾波系數(shù)Kvak為較小的值。接下來，使用下式(7)，算出歸一化后爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差SeM[n]。Sgm [η] = Vae [η]1/2........式(7)接下來，基于歸一化后爆震信號VNKM[n]的分散VAK[n]，使用下式(8)算出爆震判定閾值 VTH [η]。Vth [η] = Vbgl [η] +Kth X Sgm [η]........式(8)Kth 可靠區(qū)間修正系數(shù)另外，可靠區(qū)間修正系數(shù)Kth是基于爆震的發(fā)生概率的適合的值，通常設(shè)定為“3” 左右的值。接下來，說明爆震強度運算單元19的處理。圖4的步驟S109示出爆震強度運算單元19所進行的處理。在步驟S109中，由歸一化后爆震信號VNEM[n]、爆震信號平均值VBa[n]、 爆震判定閾值VTH[n]，使用下式(9)算出爆震強度IKffiN[n]。Iknkn [η] = (Vnem [η]-Vbgl [η])/(Vth [η]-Vbgl [η])........式(9)利用爆震強度運算單元19，基于爆震固有頻率和每個氣缸算出的爆震強度 Irara[η]，在接下來的步驟SllO中對是否發(fā)生爆震進行判定。步驟SllO示出爆震判定單元 20所進行的處理。然而，即使是相同的爆震強度，實際上駕駛者可以聽到的爆震聲音根據(jù)內(nèi)燃機的工作狀態(tài)的差異而有較大不同。例如，在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)較低的工作區(qū)域下，即使發(fā)生相同的爆震強度的情況下，也可以聽到較大的爆震聲音，但在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)較高的工作區(qū)域下，由于爆震聲音被其他的噪聲抵消，因此可以聽到較小的聲音。在將爆震信號進行歸一化的情況下，由于內(nèi)燃機的工作狀態(tài)所導(dǎo)致的爆震信號平均值的差異消失，因此在原樣使用由上述式(9)算出的爆震強度Iknkn “η”時，甚至難以抑制這樣的工作狀態(tài)的差異所導(dǎo)致的爆震聲音的差異。
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因此，在步驟Slll中，使用下式(10)算出用于修正爆震強度Ι_“η”的爆震修正步驟Slll示出爆震修正量運算單元21所進行的處理。Rtd [n] = Iknkn [η] / (Kiknk X Vasig [η])........式(10)Kiknk 爆震強度算出修正系數(shù)本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置通過使用如上所述修正的爆震修正量，實現(xiàn)適合駕駛者的感覺的爆震控制。圖5是示出本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的控制裝置的爆震信號歸一化的圖像，示出內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速或負(fù)載、點火時刻等工作狀態(tài)變化時的、根據(jù)上述圖4的流程圖將爆震信號歸一化的情況下的爆震信號的圖像。圖5中，(1)與上述圖7的(1)同樣，示出將爆震信號歸一化之前的歸一化前爆震信號的圖像，由于內(nèi)燃機的工作狀態(tài)的差異，爆震信號的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差變化較大。(2)示出將標(biāo)準(zhǔn)差歸一化之后的爆震信號的圖像，示出爆震信號的振幅的變化被抑制的形態(tài)。(3) 示出將爆震信號的平均值歸一化之后的爆震信號的圖像，示出爆震信號的電平(大小)的變化被抑制的形態(tài)。另外，從圖5的O)、(3)明顯可知，若爆震信號太小，則由于濾波處理的誤差的影響使歸一化的誤差增大。圖5的(4)是重復(fù)執(zhí)行爆震信號的平均值的歸一化(線性映射)之后的爆震信號的圖像，示出爆震信號的電平的變化被進一步抑制的形態(tài)。另外，圖5的(2)、(3)、(4)示出對使用于歸一化處理的爆震信號的平均值不進行限制地歸一化的情況下的爆震信號的圖像。接下來，在圖5中，(5) ⑶示出將從爆震控制執(zhí)行區(qū)域偏離跟前的值作為下限， 對使用于歸一化處理的爆震信號的平均值進行限制來歸一化的情況下的爆震信號的圖像。 (5)與(1)是同一數(shù)據(jù)，但爆震控制執(zhí)行區(qū)域和爆震控制執(zhí)行區(qū)域中的爆震信號平均值的下限值如圖中所示。圖5中，(6)是在爆震控制執(zhí)行區(qū)域以外使用爆震信號平均值的下限值，將爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差歸一化之后的圖像。(7)及(8)是進行平均值的歸一化及重復(fù)處理之后的圖像， 示出通過用爆震控制執(zhí)行區(qū)域中的爆震信號平均值的下限值來限制使用于爆震信號的歸一化的平均值，抑制在爆震控制執(zhí)行區(qū)域外歸一化的誤差增大的形態(tài)。圖6是說明本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的控制裝置的爆震修正量的圖像，A示出發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度，B示出歸一化前爆震信號平均值，C示出歸一化后爆震信號和爆震信號平均值和爆震判定閾值，D示出沒有修正爆震強度的情況下的爆震修正量，E示出使用歸一化前的爆震信號平均值來修正爆震強度情況下的爆震修正量。圖6中，如A所示，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度從低速區(qū)域變化到高速區(qū)域，如B所示，歸一化前爆震信號平均值Vask從較小的值變化到較大的值。此時，由上述運算算出的歸一化后爆震信號Vnkm、爆震信號平均值VBa、爆震判定閾值Vth分別由C的圖像表現(xiàn)。如C所示，若爆震信號平均值VBa在1、2和3中處于超過爆震判定閾值Vth的電平(1、2、3為大致同一值)，則若使用上述式(10)不修正爆震強度IKfflN“n”，則如D所示，成為[爆震修正量Rtd = Iknkn = (Vnem-Vbgl) / (Vth-Vbgl)]，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度無論在低速區(qū)域、中速區(qū)域、以及高速區(qū)域中的哪一個，爆震強度Irara在1、2以及3中都為大致同一電平。所以，在這種情況下，雖然如上所述是大致同一爆震強度，但實際上駕駛者可以聽到的爆震聲音根據(jù)內(nèi)燃機的工作狀態(tài)的差異而有較大不同。與之相對，如圖7的E所示，在基于上述式(10)修正了爆震強度的情況下的爆震修正量RTD，在每個工作狀態(tài)爆震修正量的算出值如1、2以及3所示為不同的值。所以，可以實現(xiàn)適合駕駛者的感覺的爆震控制。根據(jù)本發(fā)明的實施方式1所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置，通過將爆震信號歸一化，可以不進行周密的適合處理并與工作狀態(tài)的變化無關(guān)地來適當(dāng)設(shè)定爆震判定閾值電平，進一步利用爆震信號的歸一化可以抑制S/N的下降。另外，通過基于工作狀態(tài)的差異對爆震強度進行算出，可以實現(xiàn)適合駕駛者的感覺的爆震控制。以上說明的本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置具有以下特征。(1)本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置包括爆震傳感器，該爆震傳感器檢測內(nèi)燃機的爆震所導(dǎo)致的振動；爆震信號歸一化單元，該爆震信號歸一化單元將從所述爆震傳感器的輸出信號提取的爆震信號歸一化；爆震判定閾值設(shè)定單元，該爆震判定閾值設(shè)定單元基于歸一化后的所述爆震信號來設(shè)定爆震判定閾值；爆震強度運算單元，該爆震強度運算單元基于歸一化后的所述爆震信號和設(shè)定后的所述爆震判定閾值來算出爆震強度； 爆震判定單元，該爆震判定單元基于算出的所述爆震強度來判定爆震的有無；以及爆震修正量運算單元，該爆震修正量運算單元在利用所述爆震判定單元判定為發(fā)生爆震的情況下，算出對算出的所述爆震強度進行修正的爆震修正量，所述爆震信號歸一化單元通過將所述爆震信號除以所述爆震信號的平均值，將所述爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差歸一化。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過使用與爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差的相關(guān)較高，但發(fā)生爆震時的變化率與標(biāo)準(zhǔn)差相比較小的平均值，對爆震信號進行相除，首先，不會將爆震的發(fā)生所導(dǎo)致的振動分量歸一化，可以高精度地僅抑制工作狀態(tài)的變化所導(dǎo)致的爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差的變化。進一步地，爆震信號的平均值也可以歸一化至“1”左右。另外，由于歸一化而不必算出爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差，可以降低處理負(fù)載，進一步由于不必進行用于算出標(biāo)準(zhǔn)差的常數(shù)設(shè)定，因此可以削減適合處理的工時數(shù)。(2)本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置基于上述爆震信號歸一化單元，優(yōu)選的是，包括標(biāo)準(zhǔn)差歸一化單元，該標(biāo)準(zhǔn)差歸一化單元將從所述爆震傳感器的輸出信號提取的爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差歸一化，得到標(biāo)準(zhǔn)差歸一化后爆震信號；以及平均值歸一化單元，該平均值歸一化單元通過將由所述標(biāo)準(zhǔn)差歸一化單元得到的標(biāo)準(zhǔn)差歸一化后爆震信號線性映射為預(yù)定的值，將所述爆震信號的平均值歸一化。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過對于爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差被歸一化的信號進行線性映射，使其信號的平均值為預(yù)定值，進行去除爆震信號的低頻分量的濾波，可以進一步抑制工作狀態(tài)的變化所導(dǎo)致的爆震信號的平均值的變化，可以抑制工作狀態(tài)的變化所導(dǎo)致的爆震誤判定的持續(xù)。(3)本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置中，優(yōu)選的是，將由所述平均值歸一化單元處理的信號的平均值線性映射為預(yù)定的值的處理重復(fù)進行預(yù)定次數(shù)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于通過進行重復(fù)線性映像，去除爆震信號的低頻分量的濾波的次數(shù)增加，可以進一步抑制爆震信號的平均值的變化，因此可以抑制工作狀態(tài)的變化所導(dǎo)致的爆震誤判定的持續(xù)。(4)本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置中，優(yōu)選的是，所述標(biāo)準(zhǔn)差歸一化單元在爆震控制的執(zhí)行被禁止的狀態(tài)下，使用所述爆震控制的執(zhí)行剛被禁止之前的所述爆震信號的平均值，將所述爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差歸一化。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以防止使用過小的平均值進行除法運算導(dǎo)致歸一化的精度不良。(5)本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機的爆震控制裝置中，優(yōu)選的是，由所述爆震修正量運算單元算出的爆震修正量，是使用由所述爆震強度運算單元算出的爆震強度和由所述爆震信號歸一化單元歸一化之前的爆震信號，對由所述爆震強度運算單元運算的所述爆震強度進行了修正的量。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過基于歸一化后的爆震信號進行爆震判定閾值的設(shè)定或爆震判定，可以與工作狀態(tài)的變化無關(guān)地高精度地進行爆震判定閾值的設(shè)定或爆震判定。另外，通過使用歸一化前的爆震信號來修正爆震修正量，例如在爆震信號較小的狀態(tài)(發(fā)動機的噪聲本身比較安靜的狀態(tài))下，由于駕駛者容易聽到爆震的聲音，可以對于算出的爆震強度算出較大的修正量，可以進行適合駕駛者的感覺的爆震控制。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的爆震控制裝置，其特征在于，包括爆震傳感器，該爆震傳感器檢測內(nèi)燃機的爆震所導(dǎo)致的振動；爆震信號歸一化單元，該爆震信號歸一化單元將從所述爆震傳感器的輸出信號提取的爆震信號歸一化；爆震判定閾值設(shè)定單元，該爆震判定閾值設(shè)定單元基于歸一化后的所述爆震信號來設(shè)定爆震判定閾值；爆震強度運算單元，該爆震強度運算單元基于歸一化后的所述爆震信號和設(shè)定后的所述爆震判定閾值來算出爆震強度；爆震判定單元，該爆震判定單元基于算出的所述爆震強度來判定爆震的有無；以及爆震修正量運算單元，該爆震修正量運算單元在利用所述爆震判定單元判定為發(fā)生爆震的情況下，算出對所述算出的爆震強度進行修正的爆震修正量，所述爆震信號歸一化單元通過將所述爆震信號除以所述爆震信號的平均值，將所述爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差歸一化。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的爆震控制裝置，其特征在于，包括標(biāo)準(zhǔn)差歸一化單元，該標(biāo)準(zhǔn)差歸一化單元將從所述爆震傳感器的輸出信號提取的爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差歸一化，得到標(biāo)準(zhǔn)差歸一化后爆震信號；以及平均值歸一化單元，該平均值歸一化單元通過將由所述標(biāo)準(zhǔn)差歸一化單元得到的標(biāo)準(zhǔn)差歸一化后爆震信號線性映射為預(yù)定的值，將所述爆震信號的平均值歸一化。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機的爆震控制裝置，其特征在于，將由所述平均值歸一化單元處理的信號的平均值線性映射為預(yù)定的值的處理重復(fù)進行預(yù)定次數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機的爆震控制裝置，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)差歸一化單元在爆震控制的執(zhí)行被禁止的狀態(tài)下，使用所述爆震控制的執(zhí)行剛被禁止之前的所述爆震信號的平均值，將所述爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差歸一化。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機的爆震控制裝置，其特征在于，由所述爆震修正量運算單元算出的爆震修正量，是使用由所述爆震強度運算單元算出的爆震強度和由所述爆震信號歸一化單元歸一化之前的爆震信號，對由所述爆震強度運算單元運算的所述爆震強度進行了修正的量。
6.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機的爆震控制裝置，其特征在于，由所述爆震修正量運算單元算出的爆震修正量，是使用由所述爆震強度運算單元算出的爆震強度和由所述爆震信號歸一化單元歸一化之前的爆震信號，對由所述爆震強度運算單元運算的所述爆震強度進行了修正的量。
7.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機的爆震控制裝置，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)差歸一化單元在爆震控制的執(zhí)行被禁止的狀態(tài)下，使用所述爆震控制的執(zhí)行剛被禁止之前的所述爆震信號的平均值，將所述爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差歸一化。
8.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機的爆震控制裝置，其特征在于，由所述爆震修正量運算單元算出的爆震修正量，是使用由所述爆震強度運算單元算出的爆震強度和由所述爆震信號歸一化單元歸一化之前的爆震信號，對由所述爆震強度運算單元運算的所述爆震強度進行了修正的量。
9.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機的爆震控制裝置，其特征在于，由所述爆震修正量運算單元算出的爆震修正量，是使用由所述爆震強度運算單元算出的爆震強度和由所述爆震信號歸一化單元歸一化之前的爆震信號，對由所述爆震強度運算單元運算的所述爆震強度進行了修正的量。
10.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的爆震控制裝置，其特征在于，由所述爆震修正量運算單元算出的爆震修正量，是使用由所述爆震強度運算單元算出的爆震強度和由所述爆震信號歸一化單元歸一化之前的爆震信號，對由所述爆震強度運算單元運算的所述爆震強度進行了修正的量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機的爆震控制裝置，不會導(dǎo)致爆震控制性的惡化或運算裝置的處理負(fù)載及適合工時數(shù)的增大，抑制內(nèi)燃機的工作狀態(tài)的變化所導(dǎo)致的爆震信號的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差的變化，提高爆震控制性。包括將從爆震傳感器的輸出信號提取的爆震信號歸一化的爆震信號歸一化單元；基于歸一化的爆震信號來設(shè)定爆震判定閾值的爆震判定閾值設(shè)定單元；基于歸一化的爆震信號和設(shè)定的爆震判定閾值來算出爆震強度的爆震強度運算單元；基于算出的爆震強度來判定有無爆震的爆震判定單元；以及在判定為發(fā)生爆震的情況下，算出修正算出的爆震強度的爆震修正量的爆震修正量運算單元，爆震信號歸一化單元將爆震信號除以爆震信號的平均值，將爆震信號的標(biāo)準(zhǔn)差歸一化。
文檔編號F02P5/152GK102444525SQ201110308329
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月4日
發(fā)明者葉狩秀樹, 齋藤敏克, 松島裕平, 楠友邦, 江角圭太郎 申請人:三菱電機株式會社, 馬自達汽車株式會社