CN102444525B - 内燃机的爆震控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的爆震控制装置，不会导致爆震控制性的恶化或运算装置的处理负载及适合工时数的增大，抑制内燃机的工作状态的变化所导致的爆震信号的平均值和标准差的变化，提高爆震控制性。包括：将从爆震传感器的输出信号提取的爆震信号归一化的爆震信号归一化单元；基于归一化的爆震信号来设定爆震判定阈值的爆震判定阈值设定单元；基于归一化的爆震信号和设定的爆震判定阈值来算出爆震强度的爆震强度运算单元；基于算出的爆震强度来判定有无爆震的爆震判定单元；以及在判定为发生爆震的情况下，算出修正算出的爆震强度的爆震修正量的爆震修正量运算单元，爆震信号归一化单元将爆震信号除以爆震信号的平均值，将爆震信号的标准差归一化。

Description

内燃机的爆震控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于对内燃机中发生的爆震进行控制的爆震控制装置。
背景技术
以往，已知有如下装置：利用直接安装在内燃机的缸体上的振动传感器(以下称为爆震传感器)对内燃机中发生的爆震现象进行检测。关于该装置，已知若内燃机在工作中发生爆震，则会根据内燃机的内径或爆震的振动模式而发生固有频带的振动，通过测定该固有频率的振动强度从而进行爆震检测。
另外，已知有如下爆震控制装置：通过在检测出爆震时将点火时刻朝延迟角侧修正从而抑制爆震，通过在未检测出爆震时使点火时刻朝提前角侧恢复从而将转矩降低抑制在最小限度。关于该装置，作为内燃机的特性，已知若使点火时刻提前则内燃机的输出转矩提高但容易发生爆震，相反地若使点火时刻延迟则内燃机的输出转矩降低但不易发生爆震，并且进行控制使得通过在检测出爆震时将点火时刻朝延迟角侧修正，在未检测出爆震时朝提前角侧恢复，从而抑制爆震的发生而且以产生最大转矩的爆震临界点火时刻使内燃机进行工作。但是，在内燃机以低负载进行工作等的情况下，存在即使提前至转矩成为最大的点火时刻也不会发生爆震的情况，在这种工作区域中不需要上述爆震控制。
在如上所述的内燃机的爆震控制装置中，已知的情况是：用于判定爆震的发生的阈值，一般而言是使用通过与对爆震信号进行滤波处理而算出的爆震信号的平均值预先适合的增益及偏移而设定的；或者使用由上述滤波处理算出的爆震信号的平均值和标准差而设定的。然而，存在的问题是：由于若内燃机的工作状态变化，则爆震信号的平均值和标准差也会变化，因此会产生与该变化对应用于使增益等适合的大量的适合处理工时数；或者阈值未被适当设定而产生爆震的误检测或漏检测。
关于上述问题，接下来进一步使用附图来详细说明。图7是说明内燃机的每个工作状态的爆震信号分布及利用以往的装置的爆震检测的图像，(1)示出爆震信号V与工作状态A～C的变化对应地变化的状态，(2)示出工作状态A～C的爆震信号V的分布形状，(3)示出工作状态从A经过B向变化C的情况下的以往的爆震控制装置的爆震判定阈值TH的动作。
如图7(1)、(2)所示，若工作状态以A→B→C地变化，则爆震信号V的平均值μ以μA→μB→μC地变化，标准差σ以σA→σB→σC地变化。即，工作状态通过以A→B→C地变化，爆震信号V的分布形状D以DA(μA，σA)→DB(μB，σB)→DC(μC，σC)地变化。
此处，说明以往的爆震控制装置的爆震判定阈值TH的设定方法。首先，利用每次点火的中断处理，基于下式对爆震信号V[n]进行加权平均处理，算出爆震信号V[n]的平均值μ[n]。
μ[n]＝Kμ×V[n-1]+(1-Kμ)×V[n]
V：爆震信号，Kμ：滤波系数，n：中断处理数(正整数)
接下来，使用该算出的爆震信号V[n]的平均值μ[n]、爆震信号V[n]，利用基于下式的加权平均处理，算出爆震信号V[n]的分散σ[n]2。
σ[n]2＝Kσ2×σ[n-1]2+(1-Kσ2)×(V-μ)[n]2
Kσ2：分散算出用滤波系数
然后，如下式所示，通过算出上述算出的爆震信号V[n]的分散σ[n]2的平方根，算出爆震信号V的标准差σ[n]。
σ[n]＝(σ[n]2)1/2
使用如上所述的算出的爆震信号V[n]的平均值μ[n]和标准差σ[n]，基于下式算出爆震判定阈值TH。
TH[n]＝μ[n]+KTh×σ[n]
KTH：阈值算出用系数
此处，上述各式所使用的滤波系数Kμ及分散算出用滤波系数Kσ2在内燃机的工作状态变化的情况下，在其变化的过渡时设定为较快追踪，在判定爆震时设定为较慢追踪。
在以往的爆震控制装置的情况下，如图7(3)所示，由于在工作状态从A向C变化的情况下，为了使爆震判定阈值TH的动作跟踪爆震信号V的平均值μ和标准差σ的变化，需要使变化的平均值μ和标准差σ与各滤波系数周密地适合，进一步地，如上所述在判定爆震时设定为各滤波的跟踪变慢，因此存在的问题是：在爆震信号V高于爆震判定阈值TH并误判定为发生爆震的情况下，爆震误判定会持续。
因此，以往提出了如下的内燃机的控制装置：通过将爆震信号归一化(标准化、无量纲化)，抑制内燃机的工作状态的变化所导致的爆震信号的平均值或标准差的变化(例如参照专利文献1、2)。
专利文献1和2所示的以往的装置使用爆震信号的平均值和标准差，根据下式所示的一般的标准化方法，对爆震信号进行归一化，抑制内燃机的工作状态所导致的爆震信号的平均值或标准差的变化。
Z＝(V-μ)/σ
Z：归一化后的爆震信号
专利文献1：日本专利特开2005-299580号公报
专利文献2：日本专利特开2005-307753号公报
发明内容
本发明要解决的问题
根据专利文献1和2所披露的以往的装置，存在的问题是：不管内燃机的工作状态如何，爆震信号都被归一化(标准化)为平均值[μ＝0]及标准差[σ＝1]，但由于发生爆震时的标准差σ的变化率较大，因此会将爆震的发生所导致的振动分量归一化，S/N下降，爆震控制性恶化。另外，存在的问题是：由于为了进行归一化需要算出标准差σ，因此需要用于算出与爆震判定阈值不同的爆震信号的标准差σ的平方计算及平方根计算，不仅运算装置的处理负载会增大，而且算出所需的适合处理的工时数会增加。进一步存在的问题是：如图7(3)所示，由于在内燃机的工作状态变化的情况下发生爆震信号V的平均值μ的算出延迟，因此在内燃机的工作状态变化的状态下，由爆震信号V及其平均值μ算出的标准差σ的精度降低(算出得较大)。
本发明是为解决以往的装置的如上所述的问题而完成的，其目的在于提供一种内燃机的爆震控制装置，其不会导致爆震控制性的恶化或运算装置的处理负载及适合工时数的增大，抑制内燃机的工作状态的变化所导致的爆震信号的平均值和标准差的变化，提高爆震控制性。
用于解决问题的方法
本发明所涉及的内燃机的爆震控制装置的特征在于，包括：爆震传感器，该爆震传感器检测内燃机的爆震所导致的振动；爆震信号归一化单元，该爆震信号归一化单元将从所述爆震传感器的输出信号提取的爆震信号归一化；爆震判定阈值设定单元，该爆震判定阈值设定单元基于归一化后的所述爆震信号来设定爆震判定阈值；爆震强度运算单元，该爆震强度运算单元基于归一化后的所述爆震信号和设定后的所述爆震判定阈值来算出爆震强度；爆震判定单元，该爆震判定单元基于算出的所述爆震强度来判定爆震的有无；以及爆震修正量运算单元，该爆震修正量运算单元在利用所述爆震判定单元判定为发生爆震的情况下，算出对算出的所述爆震强度进行修正的爆震修正量，所述爆震信号归一化单元通过将所述爆震信号除以所述爆震信号的平均值，将所述爆震信号的标准差归一化。
发明的效果
根据本发明所涉及的内燃机的爆震控制装置，通过使用与爆震信号的标准差的相关较高，但发生爆震时的变化率与标准差相比较小的平均值，对爆震信号进行相除，首先，不会将爆震的发生所导致的振动分量归一化，可以高精度地仅抑制工作状态的变化所导致的爆震信号的标准差的变化。进一步地，爆震信号的平均值也可以归一化至“1”左右。另外，由于归一化而不必算出爆震信号的标准差，可以降低处理负载，进一步由于不必进行用于算出标准差的常数设定，因此可以削减适合处理的工时数。
附图说明
图1是简要示出适用有本发明的实施方式1所涉及的内燃机的爆震控制装置的内燃机整体的结构图。
图2是示出本发明的实施方式1所涉及的内燃机的爆震控制装置的结构的框图。
图3是示出本发明的实施方式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。
图4是示出本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中的爆震信号归一化处理的流程图。
图5是示出本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中的爆震信号归一化的图像。
图6是说明本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中的爆震修正量的图像。
图7是说明内燃机的每个工作状态的爆震信号分布及利用以往的装置的爆震检测的图像。
标号说明
1内燃机  2电子控制式节流阀
3节流阀开度传感器  4气流传感器
5气室  6进气岐管压力传感器
7可变进气阀结构  8喷射器
9点火线圈  10火花塞
11曲柄角传感器11  12爆震传感器
13电子控制单元  14低通滤波器
15A/D转换器  16数字信号处理部
17爆震信号归一化单元  18爆震判定阈值设定单元
19爆震强度运算单元  20爆震判定单元
21爆震修正量运算单元  50空气过滤器
51进气岐管  71进气阀
81排气阀  100进气系统
110板131  I/F回路
132微型计算机  200排气系统
300各种传感器  500各种致动器
具体实施方式
实施方式1.
下面，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详细说明。图1是简要示出适用有本发明的实施方式1所涉及的内燃机的爆震控制装置的内燃机整体的结构图。此外，汽车等车辆用的内燃机通常包括多个气缸和活塞，但图1中为了方便说明，仅示出一个气缸和活塞。
图1中，在内燃机1的进气系统100的上游侧设置有空气过滤器50，在其下游侧设置有将经由空气过滤器50吸入的空气进行储存的气室5。气室5经由进气歧管51连接至内燃机1的多个气缸。
设置在气室50的上游侧的电子控制式节流阀2对开度进行电子控制，以调整进气系统100的吸入空气流量。设置在该电子控制式节流阀2的上游侧的气流传感器4对进气系统100中的吸入空气流量进行测定，并输出与该测定值对应的吸入空气量信号。
节流阀开度传感器3对电子控制式节流阀2的开度进行测定，并输出与该测定值对应的节流阀开度信号。此外，也可使用直接利用线缆与未图示的油门踏板连接的机械式节流阀，以取代电子控制式节流阀2。
设置在气室5上的进气歧管压力传感器(下面简单称为进气歧管压传感器)6测定气室5内的进气压，进而测定进气歧管51内的进气压，并输出与该测定值对应的进气歧管压力信号(下面简单称为进气歧管压信号)。此外，该实施方式1中，虽然设置有气流传感器4和进气歧管压传感器6两者，但也可仅设置其中任一个。
设置在气室5的下游的进气端口上的进气阀71利用可变进气阀结构7对其开闭定时进行可变控制。另外，在进气端口上设置有喷射燃料的喷射器8。此外，喷射器8也可设置成能直接向内燃机1的气缸内喷射燃料。
在内燃机1的气缸盖上设置有用于对气缸内的混合气体进行点火的点火线圈9和与该点火线圈9一体形成的火花塞10。另外，在内燃机1的曲柄轴上设置有板110，该板110包括在周面以确定间隔设置的多个棱边。曲柄角传感器11与板110的棱边相对设置，对与曲柄轴一起旋转的板110的棱边进行检测，并输出与各个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基于内燃机1的振动输出振动波形信号。
设置在气缸的排气端口上的排气阀81通过开阀从而将废气从气缸内排出到排气系统200。在排气系统200的下游侧，设置有净化废气的催化装置(未图示)。
图2是示出本发明的实施方式1所涉及的内燃机的爆震控制装置的结构的框图。图2中，内燃机1的电子控制单元(以下称为ECU)13由微型计算机等运算装置构成，对其分别输入从气流传感器4输出的吸入空气流量信号、从进气歧管压传感器6输出的进气歧管压信号、从节流阀开度传感器3输出的节流阀开度信号、从曲柄角传感器11输出的与板110的棱边的设置间隔同步的脉冲信号、和从爆震传感器12输出的内燃机1的振动波形信号。
另外，还从上述各信号以外的未图示的其他各种传感器300对ECU13输入与各个测定值对应的信号，而且，例如，还输入来自自动变速器控制系统、制动控制系统、牵引控制系统等其他控制器400的信号。
ECU13基于油门开度和内燃机1的工作状态等算出目标节流阀开度，根据该算出的目标节流阀开度对电子控制式节流阀2的开度进行控制。另外，ECU13根据内燃机1的工作状态，控制可变进气阀结构7以对进气阀71的开闭定时进行可变控制，并且对喷射器8进行驱动以控制燃料喷射量使得实现目标空燃比，而且，控制向点火线圈9的通电以控制点火时刻使得实现目标点火时刻。
另外，ECU13如后所述在检测出内燃机1的爆震的情况下，还进行如下控制：通过将目标点火时刻朝延迟角侧(延迟侧)设定从而抑制爆震的发生。而且，对用于控制上述以外的各种致动器500的指示值进行算出，根据该指示值来控制各种致动器500。
接着，对在ECU13内构成的爆震控制部的结构、及其动作进行说明。图3是示出本发明的实施方式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。图3中，在ECU13内构成的爆震控制部包括各种I/F电路131和微型计算机132。各种I/F电路131中的爆震控制用的I/F电路包括低通滤波器(以下称为LPF)14，该低通滤波器14接收从爆震传感器12输出的内燃机1的振动波形信号，并从其振动波形信号中除去高频分量。
微型计算机132作为整体包括将模拟信号转换成数字信号的A/D转换器、预先存储控制程序和控制常数的ROM区域、和预先存储执行程序时的变量的RAM区域等，而作为爆震控制部的结构，包括A/D转换器15、数字信号处理部16、爆震信号归一化单元17、爆震判定阈值设定单元18、爆震强度运算单元19、爆震判定单元20、爆震修正量运算部22。
LPF14如上所述接收从爆震传感器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除去高频分量，但为了使A/D转换器15读取全振动分量，采用如下结构：例如，通过预先外加2.5[V]的偏置量，从而使振动分量的中心成为2.5[V]，振动分量处于以2.5[V]为中心、0～5[V]的范围。此外，LPF14中还包含增益变换功能，该增益变换功能中，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2.5[V]为中心放大，在较大的情况下，以2.5[V]为中心减小。
A/D转换器15将由LPF14从来自爆震传感器的振动波形信号除去高次谐波分量的模拟的振动波形信号转换成数字信号。该A/D转换器15所进行的A/D转换以一定的时间间隔、例如每10[μs]或20[μs]等执行一次。
此外，既可为，A/D转换器15对来自LPF14的模拟信号一直进行A/D转换，在内燃机1中发生爆震的期间，例如仅将设定成从活塞的上止点(TopDeath Center：以下称为TDC)到上止点后(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以后，或者，也可为，例如仅在设定成从TDC到ATDC50°CA的爆震检测期间进行A/D转换，并将该数据发送到数字信号处理部16以后。
接下来，在数字信号处理部16中，对于从A/D转换器15输入的数字信号，进行时频解析。具体而言，例如利用离散傅立叶变换(DFT)或短时傅立叶变换(STFT)等处理，算出每预定时间的爆震固有频率分量的频谱列。另外，作为数字信号处理部16所进行的数字信号处理，也可以使用无限冲激响应(IIR)滤波器或有限冲激响应(FIR)滤波器来提取爆震固有频率分量。
另外，数字信号处理部16在A/D转换器15所进行的上述爆震检测期间的A/D转换的完成之后开始处理，在曲柄角同步的中断处理(例如上止点前(Before Top Death：以下称为BTDC)75°CA处的中断处理)之前结束处理，该曲柄角同步的中断处理实施由从后述爆震信号归一化单元17到爆震修正量运算部21所进行的处理。
另外，在数字信号处理部16中，算出各不相同的多个爆震固有频率分量的频谱，算出与后述的爆震强度IKNK有关的值作为爆震信号VSIG。此处，作为爆震信号VSIG，可以使用上述爆震检测区间的峰值，也可以使用平均值。使用由数字信号处理部16算出的爆震信号VSIG来进行以后的处理。
接下来，对从图3的爆震信号归一化单元17到爆震修正量运算单元21的处理进行说明。图4是示出本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中的爆震信号归一化处理的流程图。图4所示的处理如上所述由曲柄角同步的中断处理，例如BTDC75°CA处的中断处理来实施。
首先，说明爆震信号归一化单元17所进行的处理。图4的步骤S101～S107示出爆震信号归一化单元17所进行的处理。在步骤S101中，从数字信号处理16输出的爆震信号VSIG作为爆震信号归一化单元17的输入。另外，在以下的说明中，将从数字信号处理16输出并输入至爆震信号归一化单元17的爆震信号VSIG称为归一化前爆震信号VSIG。
在接下来的步骤S102中，使用下式(1)，通过关于归一化前爆震信号VSIG，对每个BTDC75°CA的每个中断处理冲程[n]进行滤波处理，将归一化前爆震信号VSIG[n]平均化，得到归一化前爆震信号VSIG[n]的平均值VASIG[n]。
VASIG[n]＝KASIG×VASIG[n-1]+(1-KASIG)×VSIG[n]
                                         ········式(1)
KASIG：滤波系数
n：中断处理数(正整数)
在爆震信号归一化单元17中，不使滤波系数KASIG根据后述爆震判定单元20的判定结果而可变。这是因为爆震判定是基于爆震信号和爆震判定阈值的上次算出值来进行的，若与爆震信号的归一化时进行同样的处理，则会发生延迟而无法正确地归一化。
在接下来的步骤S103中，使用下式(2)，将归一化前爆震信号VSIG[n]的标准差归一化，得到标准差归一化后爆震信号VNSGM[n]。
VNSGM[n]＝VSIG[n]/VASIG[n](∵VMIN＜VASIG＜VMAX)
                                         ········式(2)
此处，爆震信号最小值VMIN、及爆震信号最大值VMAX，可以使用从执行爆震控制的状态起到成为禁止爆震控制的状态的爆震信号的刚为下限值之前的值、以及刚为上限值之前的值，也可以设定为预先以实际经验求出的值。另外，步骤S103构成标准差归一化单元。
在接下来的步骤S104中，使用下式(3)，关于标准差归一化后爆震信号VNSGM[n]，通过对每个中断处理冲程[n]进行滤波处理并平均化，得到标准差归一化后爆震信号VNSGM[n]的平均值VASGM[n]。
VASGM[n]＝KASGM×VASGM[n-1]+(1-KASGM)×VNSGM[n]
                                         ········式(3)
KASGM：滤波系数
另外，此处由于上述的原因，不使滤波系数KASGM根据爆震判定部20的判定结果而可变。
在接下来的步骤S105中，使用下式(4)，将标准差归一化后爆震信号VNSGM[n]的平均值VASGM[n]归一化，得到平均值归一化后爆震信号VNAVE[n]。另外，步骤105构成平均值归一化单元。
VNAVE[n]＝VNSGM[n]+(1-VASGM[n])
                                         ········式(4)
在接下来的步骤S106中，使用平均值归一化后爆震信号VNAVE[n]，重复预定次数的从步骤S104到步骤S105的处理。
在接下来的步骤S107中，将重复预定次数并将平均值进行归一化处理之后的平均值归一化后爆震信号VNAVE[n]作为归一化后爆震信号VNRM[n]，使用于以后的爆震判定阈值设定单元18及爆震强度运算单元19。
接下来说明爆震判定阈值设定单元18中的处理。作为爆震判定阈值设定单元18，已知使用由滤波处理算出的爆震信号的平均值和预先适合的增益和偏移来设定爆震判定阈值的结构、使用由滤波处理算出的爆震信号的平均值和标准差来设定爆震判定阈值的结构，但此处，对使用平均值和标准差来设定爆震判定阈值的情况进行说明。图4的步骤S108示出爆震判定阈值设定单元18所进行的处理。
在步骤S108中，使用下式(5)，对于来自上述步骤S107的归一化后爆震信号VNRM[n]，通过对每个中断处理冲程[n]进行滤波处理来平均化，得到爆震信号平均值VBGL[n]。另外，BGL意味着背景电平。
VBGL[n]＝KBGL×VBGL[n-1]+(1-KBGL)×VNRM[n]
                                         ········式(5)
KBGL：BGL算出用滤波系数
此处，BGL算出用滤波系数KBGL根据后述爆震判定单元20的判定结果而可变，例如在判定为有爆震的情况下，设BGL算出用滤波系数KBGL为较大的值，在没有判定为有爆震的情况(无爆震)下，设BGL算出用滤波系数KBGL为较小的值。
接下来，使用下式(6)，算出归一化后爆震信号VNRM[n]的分散VAR[n]。
VAR[n]＝KVAR×VAR[n-1]+(1-KVAR)×(VNRM-VBGL)2
                                         ········式(6)
KVAR：分散算出用滤波系数
此处，分散算出用滤波系数KVAR根据爆震判定单元20的判定结果而可变，例如在判定为有爆震的情况下，设分散算出用滤波系数KVAR为较大的值，在没有判定为有爆震的情况(无爆震)下，设分散算出用滤波系数KVAR为较小的值。
接下来，使用下式(7)，算出归一化后爆震信号的标准差SGM[n]。
SGM[n]＝VAR[n]1/2
                                         ········式(7)
接下来，基于归一化后爆震信号VNRM[n]的分散VAR[n]，使用下式(8)算出爆震判定阈值VTH[n]。
VTH[n]＝VBGL[n]+KTH×SGM[n]
                                         ········式(8)
KTH：可靠区间修正系数
另外，可靠区间修正系数KTH是基于爆震的发生概率的适合的值，通常设定为“3”左右的值。
接下来，说明爆震强度运算单元19的处理。图4的步骤S109示出爆震强度运算单元19所进行的处理。在步骤S109中，由归一化后爆震信号VNRM[n]、爆震信号平均值VBGL[n]、爆震判定阈值VTH[n]，使用下式(9)算出爆震强度IKNKN[n]。
IKNKN[n]＝(VNRM[n]-VBGL[n])/(VTH[n]-VBGL[n])
                                        ········式(9)
利用爆震强度运算单元19，基于爆震固有频率和每个气缸算出的爆震强度IKNKN[n]，在接下来的步骤S110中对是否发生爆震进行判定。步骤S110示出爆震判定单元20所进行的处理。
然而，即使是相同的爆震强度，实际上驾驶者可以听到的爆震声音根据内燃机的工作状态的差异而有较大不同。例如，在发动机旋转较低的工作区域下，即使发生相同的爆震强度的情况下，也可以听到较大的爆震声音，但在发动机旋转较高的工作区域下，由于爆震声音被其他的噪声抵消，因此可以听到较小的声音。在将爆震信号进行归一化的情况下，由于内燃机的工作状态所导致的爆震信号平均值的差异消失，因此在原样使用由上述式(9)算出的爆震强度IKNKN“n”时，甚至难以抑制这样的工作状态的差异所导致的爆震声音的差异。
因此，在步骤S111中，使用下式(10)算出用于修正爆震强度IKNKN“n”的爆震修正量RTD。步骤S111示出爆震修正量运算单元21所进行的处理。
RTD[n]＝IKNKN[n]/(KIKNK×VASIG[n])
                                           ········式(10)
KIKNK：爆震强度算出修正系数
本发明的实施方式1所涉及的内燃机的爆震控制装置通过使用如上所述修正的爆震修正量，实现适合驾驶者的感觉的爆震控制。
图5是示出本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置的爆震信号归一化的图像，示出内燃机的转速或负载、点火时刻等工作状态变化时的、根据上述图4的流程图将爆震信号归一化的情况下的爆震信号的图像。
图5中，(1)与上述图7的(1)同样，示出将爆震信号归一化之前的归一化前爆震信号的图像，由于内燃机的工作状态的差异，爆震信号的平均值和标准差变化较大。(2)示出将标准差归一化之后的爆震信号的图像，示出爆震信号的振幅的变化被抑制的形态。(3)示出将爆震信号的平均值归一化之后的爆震信号的图像，示出爆震信号的电平(大小)的变化被抑制的形态。另外，从图5的(2)、(3)明显可知，若爆震信号太小，则由于滤波处理的误差的影响使归一化的误差增大。
图5的(4)是重复执行爆震信号的平均值的归一化(线性映射)之后的爆震信号的图像，示出爆震信号的电平的变化被进一步抑制的形态。
另外，图5的(2)、(3)、(4)示出对使用于归一化处理的爆震信号的平均值不进行限制地归一化的情况下的爆震信号的图像。
接下来，在图5中，(5)～(8)示出将从爆震控制执行区域偏离跟前的值作为下限，对使用于归一化处理的爆震信号的平均值进行限制来归一化的情况下的爆震信号的图像。(5)与(1)是同一数据，但爆震控制执行区域和爆震控制执行区域中的爆震信号平均值的下限值如图中所示。
图5中，(6)是在爆震控制执行区域以外使用爆震信号平均值的下限值，将爆震信号的标准差归一化之后的图像。(7)及(8)是进行平均值的归一化及重复处理之后的图像，示出通过用爆震控制执行区域中的爆震信号平均值的下限值来限制使用于爆震信号的归一化的平均值，抑制在爆震控制执行区域外归一化的误差增大的形态。
图6是说明本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置的爆震修正量的图像，A示出发动机旋转速度，B示出归一化前爆震信号平均值，C示出归一化后爆震信号和爆震信号平均值和爆震判定阈值，D示出没有修正爆震强度的情况下的爆震修正量，E示出使用归一化前的爆震信号平均值来修正爆震强度情况下的爆震修正量。
图6中，如A所示，发动机旋转速度从低速区域变化到高速区域，如B所示，归一化前爆震信号平均值VASIG从较小的值变化到较大的值。此时，由上述运算算出的归一化后爆震信号VNRM、爆震信号平均值VBGL、爆震判定阈值VTH分别由C的图像表现。如C所示，若爆震信号平均值VBGL在1、2和3中处于超过爆震判定阈值VTH的电平(1、2、3为大致同一值)，则若使用上述式(10)不修正爆震强度IKNKN“n”，则如D所示，成为[爆震修正量RTD＝IKNKN＝(VNRM-VBGL)/(VTH-VBGL)]，发动机旋转速度无论在低速区域、中速区域、以及高速区域中的哪一个，爆震强度IKNKN在1、2以及3中都为大致同一电平。所以，在这种情况下，虽然如上所述是大致同一爆震强度，但实际上驾驶者可以听到的爆震声音根据内燃机的工作状态的差异而有较大不同。
与之相对，如图7的E所示，在基于上述式(10)修正了爆震强度的情况下的爆震修正量RTD，在每个工作状态爆震修正量的算出值如1、2以及3所示为不同的值。所以，可以实现适合驾驶者的感觉的爆震控制。
根据本发明的实施方式1所涉及的内燃机的爆震控制装置，通过将爆震信号归一化，可以不进行周密的适合处理并与工作状态的变化无关地来适当设定爆震判定阈值电平，进一步利用爆震信号的归一化可以抑制S/N的下降。另外，通过基于工作状态的差异对爆震强度进行算出，可以实现适合驾驶者的感觉的爆震控制。
以上说明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：爆震传感器，该爆震传感器检测内燃机的爆震所导致的振动；爆震信号归一化单元，该爆震信号归一化单元将从所述爆震传感器的输出信号提取的爆震信号归一化；爆震判定阈值设定单元，该爆震判定阈值设定单元基于归一化后的所述爆震信号来设定爆震判定阈值；爆震强度运算单元，该爆震强度运算单元基于归一化后的所述爆震信号和设定后的所述爆震判定阈值来算出爆震强度；爆震判定单元，该爆震判定单元基于算出的所述爆震强度来判定爆震的有无；以及爆震修正量运算单元，该爆震修正量运算单元在利用所述爆震判定单元判定为发生爆震的情况下，算出对算出的所述爆震强度进行修正的爆震修正量，所述爆震信号归一化单元通过将所述爆震信号除以所述爆震信号的平均值，将所述爆震信号的标准差归一化。
根据该结构，通过使用与爆震信号的标准差的相关较高，但发生爆震时的变化率与标准差相比较小的平均值，对爆震信号进行相除，首先，不会将爆震的发生所导致的振动分量归一化，可以高精度地仅抑制工作状态的变化所导致的爆震信号的标准差的变化。进一步地，爆震信号的平均值也可以归一化至“1”左右。另外，由于归一化而不必算出爆震信号的标准差，可以降低处理负载，进一步由于不必进行用于算出标准差的常数设定，因此可以削减适合处理的工时数。
(2)本发明所涉及的内燃机的爆震控制装置基于上述爆震信号归一化单元，优选的是，包括：标准差归一化单元，该标准差归一化单元将从所述爆震传感器的输出信号提取的爆震信号的标准差归一化，得到标准差归一化后爆震信号；以及平均值归一化单元，该平均值归一化单元通过将由所述标准差归一化单元得到的标准差归一化后爆震信号线性映射为预定的值，将所述爆震信号的平均值归一化。
根据该结构，通过对于爆震信号的标准差被归一化的信号进行线性映射，使其信号的平均值为预定值，进行去除爆震信号的低频分量的滤波，可以进一步抑制工作状态的变化所导致的爆震信号的平均值的变化，可以抑制工作状态的变化所导致的爆震误判定的持续。
(3)本发明所涉及的内燃机的爆震控制装置中，优选的是，将由所述平均值归一化单元处理的信号的平均值线性映射为预定的值的处理重复进行预定次数。
根据该结构，由于通过进行重复线性映像，去除爆震信号的低频分量的滤波的次数增加，可以进一步抑制爆震信号的平均值的变化，因此可以抑制工作状态的变化所导致的爆震误判定的持续。
(4)本发明所涉及的内燃机的爆震控制装置中，优选的是，所述标准差归一化单元在爆震控制的执行被禁止的状态下，使用所述爆震控制的执行刚被禁止之前的所述爆震信号的平均值，将所述爆震信号的标准差归一化。
根据该结构，可以防止使用过小的平均值进行除法运算导致归一化的精度不良。
(5)本发明所涉及的内燃机的爆震控制装置中，优选的是，由所述爆震修正量运算单元算出的爆震修正量，是使用由所述爆震强度运算单元算出的爆震强度和由所述爆震信号归一化单元归一化之前的爆震信号，对由所述爆震强度运算单元运算的所述爆震强度进行了修正的量。
根据该结构，通过基于归一化后的爆震信号进行爆震判定阈值的设定或爆震判定，可以与工作状态的变化无关地高精度地进行爆震判定阈值的设定或爆震判定。另外，通过使用归一化前的爆震信号来修正爆震修正量，例如在爆震信号较小的状态(发动机的噪声本身比较安静的状态)下，由于驾驶者容易听到爆震的声音，可以对于算出的爆震强度算出较大的修正量，可以进行适合驾驶者的感觉的爆震控制。

Claims (10)

1.一种内燃机的爆震控制装置，其特征在于，包括：
爆震传感器，该爆震传感器检测内燃机的爆震所导致的振动；
爆震信号归一化单元，该爆震信号归一化单元将从所述爆震传感器的输出信号提取的爆震信号归一化；
爆震判定阈值设定单元，该爆震判定阈值设定单元基于归一化后的所述爆震信号来设定爆震判定阈值；
爆震强度运算单元，该爆震强度运算单元基于归一化后的所述爆震信号和设定后的所述爆震判定阈值来算出爆震强度；
爆震判定单元，该爆震判定单元基于算出的所述爆震强度来判定爆震的有无；以及
爆震修正量运算单元，该爆震修正量运算单元在利用所述爆震判定单元判定为发生爆震的情况下，算出对所述算出的爆震强度进行修正的爆震修正量，
所述爆震信号归一化单元通过将所述爆震信号除以所述爆震信号的平均值，将所述爆震信号的标准差归一化。
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，包括：
标准差归一化单元，该标准差归一化单元将从所述爆震传感器的输出信号提取的爆震信号的标准差归一化，得到标准差归一化后爆震信号；以及
平均值归一化单元，该平均值归一化单元通过将由所述标准差归一化单元得到的标准差归一化后爆震信号线性映射为预定的值，将所述爆震信号的平均值归一化。
3.如权利要求2所述的内燃机的爆震控制装置，其特征在于，
将由所述平均值归一化单元处理的信号的平均值线性映射为预定的值的处理重复进行预定次数。
4.如权利要求3所述的内燃机的爆震控制装置，其特征在于，
所述标准差归一化单元在爆震控制的执行被禁止的状态下，使用所述爆震控制的执行刚被禁止之前的所述爆震信号的平均值，将所述爆震信号的标准差归一化。
5.如权利要求4所述的内燃机的爆震控制装置，其特征在于，
由所述爆震修正量运算单元算出的爆震修正量，是使用由所述爆震强度运算单元算出的爆震强度和由所述爆震信号归一化单元归一化之前的爆震信号，对由所述爆震强度运算单元运算的所述爆震强度进行了修正的量。
6.如权利要求3所述的内燃机的爆震控制装置，其特征在于，
由所述爆震修正量运算单元算出的爆震修正量，是使用由所述爆震强度运算单元算出的爆震强度和由所述爆震信号归一化单元归一化之前的爆震信号，对由所述爆震强度运算单元运算的所述爆震强度进行了修正的量。
7.如权利要求2所述的内燃机的爆震控制装置，其特征在于，
所述标准差归一化单元在爆震控制的执行被禁止的状态下，使用所述爆震控制的执行刚被禁止之前的所述爆震信号的平均值，将所述爆震信号的标准差归一化。
8.如权利要求7所述的内燃机的爆震控制装置，其特征在于，
由所述爆震修正量运算单元算出的爆震修正量，是使用由所述爆震强度运算单元算出的爆震强度和由所述爆震信号归一化单元归一化之前的爆震信号，对由所述爆震强度运算单元运算的所述爆震强度进行了修正的量。
9.如权利要求2所述的内燃机的爆震控制装置，其特征在于，
由所述爆震修正量运算单元算出的爆震修正量，是使用由所述爆震强度运算单元算出的爆震强度和由所述爆震信号归一化单元归一化之前的爆震信号，对由所述爆震强度运算单元运算的所述爆震强度进行了修正的量。
10.如权利要求1所述的内燃机的爆震控制装置，其特征在于，
由所述爆震修正量运算单元算出的爆震修正量，是使用由所述爆震强度运算单元算出的爆震强度和由所述爆震信号归一化单元归一化之前的爆震信号，对由所述爆震强度运算单元运算的所述爆震强度进行了修正的量。
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