CN102619626A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能无延迟地检测过渡运转状态且以较少工序数获得合适的包含加减速程度、过渡修正持续期间、过渡修正量减少速度等过渡修正量的内燃机的控制装置。包括：运转状态值检测单元，检测表示内燃机的运转状态的多个运转状态值；滤波处理单元，对所述检测出的所述多个运转状态值分别进行滤波处理；运转状态值偏差计算单元，计算所述滤波处理前后的运转状态值之差以计算多个运转状态值偏差；运转状态值偏差归一化单元，基于与所述多个运转状态值对应的规定基准值对所述多个运转状态值偏差进行归一化以计算多个归一化后运转状态值偏差；过渡修正单元，在内燃机过渡运转时，基于所述多个归一化后运转状态值偏差来对控制内燃机输出的控制量进行修正。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置，尤其涉及能够辨别内燃机的稳定运转状态和过渡运转状态、且在过渡运转状态时也能进行适当控制的内燃机的控制装置。
背景技术
一直以来，就已知内燃机的运转状态中存在着稳定运转状态和过渡运转状态，通过根据这些运转状态对内燃机的控制方法和控制常数进行变更，来执行与各种运转状态相适应的控制。在此，内燃机的稳定运转状态是指在内燃机的转速或内燃机的输出大致一定的状态下进行运转的情形。在这种稳定运转状态下，例如，通过将对于气流传感器、进气管内压传感器、爆震传感器等传感器输入的滤波处理的滤波系数设定地较大，即通过将截止频率设定地较低，从而减小进气量测量值的变动并抑制点火时刻控制或燃料喷射控制中的控制量的变动，且减小爆震控制中的作为爆震传感器信号的振动水平平均值的背景水平(以下称作BGL)的变动并抑制爆震判定阈值水平的变动。通过这样，可获得转矩变动少的稳定的运转状态，同时，在发生爆震时，可进行控制以便高精度地检查出爆震并对点火时刻进行延迟修正来抑制爆震。
此外，内燃机的过渡运转状态是指在内燃机的转速或内燃机的输出上升或下降的转变状态下进行运转的情形。检测出这种过渡运转状态时，通过将对于上述传感器输入的滤波处理的滤波系数设定地较小，即通过将截止频率设定成较高，从而加快进气量测量值的响应速度来提高点火时刻控制或燃料喷射控制中的控制量的随动性并抑制废气恶化。此外，当进行急加速等时，存在以下情况：在燃料喷射控制中进行控制以利用过渡增量修正所引起的转矩上升来表现出加速感；或即使在点火时刻控制中也进行数冲程的过渡延迟修正来抑制过渡爆震，此后通过升高爆震控制中的BGL的响应速度将阈值水平的随动性控制成较佳，从而进行控制以抑制因误延迟而导致的转矩下降。
作为稳定运转状态和过渡运转状态下的控制切换方法的示例，在专利文献1中提出了一种方法，该方法通过对爆震控制中的过渡运转状态时的爆震判定阈值进行修正，来防止伴随爆震传感器信号水平的剧变的爆震误延迟。此外，在专利文献2中，提出一种方法，该方法根据对负荷状态值进行的滤波运算值，计算出加减速状态值来修正燃料喷射量。此外，在专利文献3中提出一种方法，该方法基于内燃机的转速、节流阀开度、进气阀定时的位移角来计算出由过渡运转状态时的进气阀定时的变化所引起的缸内填充空气量变化量的推定值，根据对于该推定值的滤波运算值，高精度地计算出缸内填充空气量。
另外，在专利文献4中公开了填充效率等负荷信息值相对于节流阀开度变化线性延迟响应地上升的情况(后面描述)。此外，在专利文献5中公开了在内燃机的过渡运转状态时切换滤波系数的情形(后面描述)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3325067号公报
专利文献2：日本专利特开平6-249017号公报
专利文献3：日本专利特开平11-264330号公报
专利文献4：日本专利特公平2-53622号公报
专利文献5：日本专利第2542116号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在专利文献1中公开的现有装置所涉及的过渡运转状态的辨别方法通过检测节流阀开度等负荷变化来进行。具体而言，其构成为基于每一单位时间的节流阀开度等变化量来判定急加速、中加速、慢加速，而且在判定过渡运转状态后的规定期间执行过渡修正，且一旦该期间结束，就通过缓缓减小过渡修正量来使得加速结束后的修正量中不产生阶差。然而，在该方法中，需要基于每一单位时间的节流阀开度等变化量来适当地判定急加速、中加速、慢加速等加减速程度，需要合适的执行过渡修正的持续期间，且需要合适的缓缓减小过渡修正量的速度。此外，存在的问题如下：为了高精度地执行过渡修正，不仅是节流阀开度，还要结合基于吸入空气量或内燃机转速在每单位时间内的变化量的过渡运转状态判定来执行的情况下，还需要实现更多的匹配。
与此不同，专利文献2所公开的现有装置所涉及的加减速状态值的计算方法中，将对负荷信息值进行滤波处理而计算出的第一滤波值、与对第一滤波值进一步进行滤波处理而计算出的第二滤波值之间的偏差作为加减速状态值。然而在该方法中，由于利用进行2阶滤波处理的负荷信息来判定过渡运转状态，因此可认为过渡运转状态的检测可能有延迟。即，内燃机的过渡运转状态以节流阀变化来开始，接着进气量(包含进气歧管压、填充效率等负荷信息值)变化从而内燃机的转矩改变，其结果为内燃机的转速发生变化，最终进气量或内燃机的转速趋于稳定，从而认为达到稳定运转状态。因此，如果只用负荷信息来判定过渡状态，则存在如下问题：对因节流阀变化而开始的过渡运转状态的检测有延迟。
此外，在专利文献3所公开的现有装置中，由于利用内燃机的转速、节流阀开度、进气阀定时的位移角来计算出由过渡运转状态时的进气阀定时的变化所引起的缸内填充空气量变化量的推定值，因此，虽然可认为作为上述专利文献2所公开的现有装置中的问题的过渡状态检测延迟将减少，但是由于利用多个信息来推定缸内填充空气量变化量，因此存在如下问题：要使用很多控制映射，且匹配工序数增加。
本发明是为了解决现有装置中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控制装置，该内燃机的控制装置能没有延迟地检测出过渡运转状态，且能以较少工序数获得合适的包含加减速程度、过渡修正持续期间、过渡修正量减少速度等的过渡修正量。
用于解决技术问题的技术方案
本发明所涉及的内燃机的控制装置是对内燃机的输出进行控制的内燃机的控制装置，其特征在于，包括：运转状态值检测单元，该运转状态值检测单元检测出表示所述内燃机的运转状态的多个运转状态值；滤波处理单元，该滤波处理单元对所述检测出的所述多个运转状态值分别进行滤波处理；运转状态值偏差计算单元，该运转状态值偏差计算单元计算出所述滤波处理前后的运转状态值之差，以计算出多个运转状态值偏差；运转状态值偏差归一化单元，该运转状态值偏差归一化单元基于与所述多个运转状态值相对应的规定基准值，对所述多个运转状态值偏差进行归一化，以计算出多个归一化后的运转状态值偏差；以及过渡修正单元，该过渡修正单元在所述内燃机的过渡运转时，基于所述多个归一化后的运转状态值偏差来对控制所述内燃机的输出的控制量进行修正。
发明效果
根据本发明所涉及的内燃机的控制装置，由于其包括：运转状态值检测单元，该运转状态值检测单元检测出表示内燃机的运转状态的多个运转状态值；滤波处理单元，该滤波处理单元对所述检测出的所述多个运转状态值分别进行滤波处理；运转状态值偏差计算单元，该运转状态值偏差计算单元计算出所述滤波处理前后的运转状态值之差，以计算出多个运转状态值偏差；运转状态值偏差归一化单元，该运转状态值偏差归一化单元基于与所述多个运转状态值相对应的规定基准值，对所述多个运转状态值偏差进行归一化，以计算出多个归一化后的运转状态值偏差；以及过渡修正单元，该过渡修正单元在所述内燃机的过渡运转时，基于所述多个归一化后的运转状态值偏差来对控制所述内燃机的输出的控制量进行修正，因此，能获得如下较佳效果：通过利用多个运转状态值，能没有延迟地检测出过渡运转状态，并能以较少工序数获得合适的包含加减速程度、过渡修正持续期间、过渡修正量减少速度等的过渡修正量。
附图说明
图1是简要示出采用了本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置的内燃机的结构图。
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所涉及的内燃机的控制装置的爆震控制部的结构的框图。
图4是简要示出内燃机的振动水平的说明图。
图5是简要示出内燃机的过渡运转状态的示例的时序图。
图6是简要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过渡修正系数的计算方法的时序图。
图7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过渡修正系数的计算方法的流程图。
图8是简要示出本发明的实施方式2所涉及的内燃机的控制装置中的过渡修正系数的计算方法的时序图。
图9是示出本发明的实施方式2所涉及的内燃机的控制装置中的过渡修正系数的计算方法的流程图。
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所涉及的内燃机的控制装置进行详细说明。图1是简要示出采用了本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置的内燃机的结构图。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(以下称作发动机)1的进气系统100的上游侧设置有气体滤清器50，在其下游侧设置有将经由空气滤清器50吸入的空气进行储存的气室5。气室5经由进气歧管51连接至发动机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(以下简单称作节流阀)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，也可使用直接通过线缆与未图示的加速踏板相连接的机械式节流阀，以取代电子式节流阀2。
设置在气室5上的进气歧管压力传感器(下面简单称作进气歧管压传感器)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(下面简单称作进气歧管压信号)。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利用可变进气阀机构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发动机1的气缸内进行喷射。
在发动机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、以及与该点火线圈9一体形成的火花塞10。另外，在发动机1的曲柄轴上设置有板110，该板100包括在周面以规定间隔来设置的多个边缘。曲柄角传感器11与板110的边缘相对设置，对与曲柄轴一起旋转的板110的边缘进行检测，并输出与各个边缘的设置间隔同步的脉冲信号。设置在发动机1上的爆震传感器12输出基于发动机1的振动的振动波形信号。
设置在气缸的排气端口上的排气阀81通过开阀来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所涉及的内燃机的控制装置的结构的框图。图2中，发动机1的电子控制单元(以下称作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的边缘的设置间隔同步的脉冲信号、以及从爆震传感器12输出的发动机1的振动波形信号。
另外，还从未图示的其他各种传感器300对ECU 13输入上述各信号以外的、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。
ECU 13基于油门开度和发动机1的运转状态等计算目标节流阀开度，根据该计算出的目标节流阀开度对节流阀2的开度进行控制。另外，ECU 13根据发动机1的运转状态，控制可变进气阀机构7以对进气阀71的开闭定时进行可变控制，并且驱动喷射器8以控制燃料喷射量，从而实现目标空燃比，而且，控制向点火线圈9的通电以控制点火时刻，从而实现目标点火时刻。
另外，ECU 13如下所述在检测出发动机1的爆震的情况下，还进行如下控制：通过将目标点火时刻设定在延迟角侧(延迟侧)，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的指示值进行计算，根据该指示值来控制各种致动器500。
接着，对在ECU 13内的爆震控制进行说明。图3是示出本发明的实施方式1所涉及的发动机的控制装置的爆震控制部的结构的框图。在图3中，ECU 13包括爆震控制用IF电路131以及微型计算机132。IF电路131包括用于去除来自爆震传感器12的信号输出的高频分量的低通滤波器(以下称作LPF)14。
微型计算机132整体上由将模拟信号转换成数字信号的A/D转换器、存储控制程序或控制常数的ROM区域、存储执行程序时的变量的RAM区域等来构成，然而图3以与爆震控制部相关的结构为主体来示出。
微型计算机132包括A/D转换电路15、DFT处理部16、峰值保持部17、平均化处理部18、阈值运算部19、比较运算部20、每次点火延迟角量运算部21、以及爆震修正量运算部22。此外，还包括：经由IF电路131对其输入来自上述节流阀开度传感器3、气流传感器4、进气歧管压传感器6、曲柄角传感器11的输出信号的、作为运转状态值检测单元的运转状态值检测部23；作为运转状态值偏差计算单元的运转状态值偏差计算部24；作为运转状态值偏差归一化单元的运转状态值偏差归一化部25；以及作为过渡修正单元的过渡修正系数计算部26。
微型计算机132的A/D转换器15以一定时间间隔、例如每10[μs]或20[μs]等，对从爆震传感器12经由LPF 14而输入的振动波形信号进行A/D转换。另外，为了用A/D转换器15获取全振动分量，使LPF 14包含例如施加2.5[V]的偏压使振动分量的中心成为2.5[V]的功能，此外，LPF14包含如下增益转换功能：在振动分量较小的情况下，以2.5[V]为中心进行放大，而在振动分量较大的情况下，使其以2.5[V]为中心进行减小，从而使振动分量以2.5[V]为中心地落在0[V]～5[V]的范围内。
此外，既可为，A/D转换器15对来自LPF 14的模拟信号一直进行A/D转换，仅将在发动机1中发生爆震的期间、例如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X内的数据发送到DFT处理部16之后，或者，也可为，仅在例如设定成从TDC到ATDC 50°CA的爆震检测期间进行A/D转换，并将其数据发送到DFT处理部16之后。
接着，对上述爆震检测期间X进行说明。图4是简要示出发动机的振动水平的说明图，其中(1)和(2)分别表示没有爆震时和存在爆震时，(a)表示A/D窗口、(b)表示爆震传感器信号的波形。没有爆震时的(1)的爆震检测期间中，爆震传感器信号(b)的振动分量小，未发生因爆震而导致的异常振动。然而，存在爆震时的(2)的爆震检测期间中，爆震传感器信号(b)的振动分量大，发生了因爆震而导致的异常振动。另外，在没有爆震时的(1)和存在爆震时的(2)的任一种情况下，都发生了因噪声而导致的振动。由此，将振动分量的大小根据有无爆震而变化的期间设定为爆震检测期间。
返回图3，在DFT处理部16中，对于通过A/D转换器15的A/D窗口的爆震传感器信号，利用数字信号处理来执行时间-频率分析。作为该数字信号处理，例如利用被称作离散傅里叶变换(DFT)或短时傅里叶变换(STFT)的处理，计算出不同爆震固有频率分量的频谱列。另外，作为数字信号处理，也可使用IIR(无限脉冲响应)滤波器或FIR(有限脉冲响应)滤波器来提取爆震固有频率分量。此外，DFT处理部16的运算既可以一边执行A/D转换一边进行处理，也可以利用与发动机旋转同步的中断处理一并执行。
峰值保持部17中，对由DFT处理部16计算出的频谱列的峰值保持值VP(n)进行计算。另外，峰值保持部17之后的处理在与发动机旋转同步的中断处理内执行。作为平均化单元的平均化部18使用下式(1)，对峰值保持值VP(n)进行滤波处理以计算出滤波值VBGL(n)，该峰值保持值是对发动机的每一冲程由峰值保持部17计算出的。该滤波值VBGL(n)相当于作为峰值保持值VP(n)的振动水平平均值的BGL。
VBGL(n)＝K1(n)×VBGL(n-1)+(1-K1(n))×VP(n)....式(1)
VBGL(n)：滤波值、VP(n)：峰值保持值
K1(n)：第一滤波系数、n：冲程数
接下来，在作为阈值运算单元的阈值运算部19中计算爆震判定阈值。首先，利用如下所示的式(2)、式(3)来计算方差及标准偏差。另外，在阈值运算部19中包含标准偏差计算单元。
VV ( n ) = K 2 ( n ) × VV ( n - 1 ) + ( 1 - K 2 ( n ) ) × ( VBGL ( n ) - VP ( n ) ) - - - ( 2 )
                                            .....式(2)
VSGM(n)＝sqrt(VV(n))                        .....式(3)
VSGM(n)：标准偏差、VV(n)：方差
K2(n)：第二滤波系数、sqrt()：平方根计算函数
接着，利用下式(4)计算出爆震判定阈值。
VTH(n)＝VBGL(n)+Kth×VSGM(n)                .....式(4)
VTH(n)：爆震判定阈值、Kth：阈值计算系数
此处，利用过渡修正系数K_kt(n)来对平均化部18、阈值运算部19中使用的第一滤波系数K1(n)、第二滤波系数K2(n)进行修正，但过渡修正系数K_kt(n)的计算方法、以及利用过渡修正系数K_kt(n)对第一滤波系数K1(n)、第二滤波系数K2(n)进行修正的修正方法将在后面阐述。
比较运算部20对由峰值保持部17计算出的峰值保持值VP(n)和由阈值运算部19计算出的爆震判定阈值VTH(n)进行比较，利用下式(5)来辨别是否有发生爆震，输出与爆震强度相应的爆震强度信号。比较运算部20构成爆震检测单元。
VK(n)＝max{{VP(n)-VTH(n)}/VTH(n)，0}             ....式(5)
VK(n)：爆震强度(VK(n)＞0时判定为存在爆震)
每次点火延迟角量运算部12根据比较运算部20的爆震辨别结果，利用下式(6)运算出与每次点火的爆震强度相应的延迟角量。
ΔθR(n)＝max{-VK(n)×Kg(n)，θmin }             .....式(6)
ΔθR(n)：每次点火延迟角量、Kg(n)：延迟角量反映系数、θmin：最大延迟角量
爆震延迟角量运算部22累积由每次点火延迟角量运算部12计算的每次点火延迟角量ΔθR(n)，并运算出点火时刻的爆震修正量，然而在未发生爆震的情况下，恢复提前角。利用下式(7)运算爆震修正量。
θR(n)＝min{θR(n-1)+ΔθR(n)+Ka，θmax}          ....式(7)
θR(n)：爆震修正量、Ka(n)：提前角恢复系数、θmax：最大提前角量
利用如上所述地运算出的爆震修正量θR，由下式(8)计算出最终点火时刻。
θIG＝θB+θR(n)                                  .....式(8)
θIG：最终点火时刻、θB：基本点火时刻
每次点火延迟角量运算部21和爆震延迟角量运算部22构成爆震控制单元。
在上文中对如下的处理方法进行了说明：利用DFT转换部16至爆震延迟角量运算部22，实现使用了数字信号处理的频率分析结果的爆震检测，并实现通过使点火时刻有延迟角来抑制爆震的爆震控制。
接着，对上述过渡修正系数K_kt(n)的计算方法进行说明。在图3中，运转状态值检测部23基于来自多个传感器、例如图2所示的节流阀开度传感器3、气流传感器4、进气歧管压传感器6、曲柄角传感器11的信号来检测多个运转状态值。运转状态值偏差计算部24对由运转状态检测部23检测出的多个运转状态检测值计算出运转状态值偏差。接着，运转状态值偏差归一化部25对由运转状态值偏差计算部24计算出的运转状态值偏差进行归一化。过渡修正系数计算部26利用由运转状态值偏差归一化部25计算出的运转状态值偏差的归一化值来计算出过渡修正系数K_kt(n)。以下，对该过渡修正系数K_kt(n)的计算方法进行详细说明。
首先，对发动机1的过渡运转状态的示例进行说明。图5是简要示出发动机的过渡运转状态的示例的时序图。图5所示时序图示出节流阀开度从稳定运转状态台阶式地打开的情况下的示例，其中(a)、(b)、(c)、以及(d)分别表示节流阀开度、填充效率、发动机转速、以及爆震传感器信号频谱的峰值保持值。
在图5中，在规定节流阀开度中的稳定运转状态是通过节流阀2的空气量、发动机转速、发动机的负荷转矩(例如，如果是行驶期间则为行驶负荷转矩、如果是怠速期间则为发动机所具有的机械损耗转矩)相平衡的状态(图5的(a)～(c)中的A)。此处，一旦节流阀开度向开侧变化(图5(a)中的B)，则通过节流阀2的空气量(≈气流传感器4检测出的空气量)增加，其结果为，气室5内的压力呈线性延迟响应地上升。
由于发动机1经由进气阀71来吸入气室5内的空气，因此填充效率也与气室5内的压力大致同步地上升。这样，填充效率对于通过节流阀的空气量的变化，呈线性延迟响应地上升(图5(b)的C)。接着，由于若填充效率上升，则发动机1的输出转矩上升，因此发动机转速也开始上升(图5(c)的D)。此后，以通过节流阀2的空气量、发动机转速、发动机的负荷转矩相平衡的状态再次成为稳定运转状态(图5(a)～(c)的E)。节流阀开度从稳定运转状态台阶式地打开的情况下的过渡运转状态呈现如上所述的变动。
虽然一般而言，使用填充效率、气缸吸入空气量或气室内压力(进气歧管压)等来作为负荷信息值，但在下面的说明中，使用填充效率作为负荷信息值来进行说明。此外，填充效率等负荷信息值相对于节流阀开度的变化呈线性延迟响应地上升是例如通过上述专利文献4等而众所周知的。
在图5(d)中示出过渡运行状态时的爆震传感器信号频谱的峰值保持值的变动。此处，示出如下示例：在由上式(1)～(4)来进行说明的计算方法中，在将滤波系数设定成与稳定运转状态相适应的情况下，计算相对于峰值保持值的BGL和爆震判定阈值。为了与稳定运转状态相适应，计算BGL时需要尽量抑制峰值保持值的振动，因此作为滤波系数，有必要将滤波系数设定得较大(将截止频率设定得较低)，使得例如[K1＝K2＝0.995]。
然而，若使用适合于稳定运转状态用的滤波系数，则有时在过渡运转状态下BGL会产生随动延迟，从而误检测出爆震(图5(d)的F)。因而，以往采用在过渡运转状态中切换滤波系数的方法(例如，参照专利文献5)、或修正阈值的方法(例如，参照专利文献1)作为应对措施，然而本发明的特征在于，其构成为能响应于过渡运转状态来修正滤波系数。
接着，对本发明的实施方式1所涉及的发动机的控制装置中的、响应于过渡运转状态的过渡修正系数的计算方法进行说明。图6是简要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、过渡修正系数的计算方法的时序图。图6的节流阀开度(a)、填充效率(b)、发动机转速(c)表示与图5(a)～(c)所示相同的过渡运转状态，但图6(a)～(c)中对各运转状态量追加滤波处理后的值来进行表示。
图6(d)示出对各运转状态量获取滤波处理前后的值之差后的运转状态量偏差的计算值。这样计算出的运转状态量偏差是运转状态量的变化量越多则越大、运转状态量的变化量越少则越小的值，因此，本发明的实施方式1所涉及的发动机的控制装置的特征在于，利用该运转状态偏差来判断过渡运转状态。
然而，图6(d)所示的运转状态量偏差是具有各运转状态量的量纲的值，因此对于利用多个运转状态量偏差来判断过渡运转状态而言，进行归一化则会变得方便。因此，如果对各运转状态量设定归一化基准值，利用其进行归一化，且对超过归一化基准值的运转状态量进行限幅，则归一化后的运转状态量偏差将成为如图6(e)所示。
根据作为这样计算出的各归一化后的运转状态量偏差的节流阀开度偏差、填充效率偏差、发动机转速偏差，计算出用来对适合于稳定运转状态的滤波值和适合于过渡运转状态的滤波值进行插值的过渡修正系数。作为过渡修正系数而言，例如可考虑如图6(f)的过渡修正系数1那样计算出各归一化后的运转状态量偏差的最大值的方法、或如图6(g)的过渡修正系数2那样计算出各归一化后的运转状态量偏差的总和值的方法等。
图6(h)示出利用这样计算出的过渡修正系数、对适合于稳定运转状态的滤波值和适合于过渡运转状态的滤波值进行插值而计算出的BGL和爆震判断阈值的示例。如图6(h)所示，由于即使在过渡运转时，BGL也能随峰值保持值进行随动，因此能准确地计算出爆震判定阈值，从而能抑制爆震误检测。
另外，此处对利用节流阀开度、填充效率、发动机转速的过渡修正系数的计算方法进行了说明，然而也可使用其它进气量控制单元所产生的控制量、例如可变阀提前角量、可变阀升程量来取代节流阀开度，此外，也可使用其它负荷信息值、例如体积效率、进气管内压、气缸吸入空气量、缸内压来取代填充效率。
接着，对响应于上述过渡运转状态的过渡修正系数的计算方法进行更具体的说明。图7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过渡修正系数的计算方法的流程图。图7所示的流程图对利用图3所示的运转状态值偏差计算部24、运转状态值偏差归一化部25、过渡修正系数计算部26的计算进行了更具体的说明，是与图6同样地利用节流阀开度、填充效率、发动机转速来作为由运转状态值检测部23检测出的运转状态值的情况下的示例。图7所示的处理可由例如以10[ms]的周期执行的主处理来实施，也可由与发动机1的旋转同步而发生的中断处理来实施。
在图7中，在步骤S101中，对节流阀开度Th(n)进行滤波处理，并计算出滤波后的节流阀开度Th_f(n)。此处使用的滤波系数Kf是预先设定的(例如使用0.975左右的值)，以计算出想要在规定的过渡运转状态中计算出的过渡修正系数。
在接下来的步骤S102中，计算出滤波前后的节流阀开度偏差，且利用节流阀开度归一化基准值Th_n来执行归一化，从而计算出归一化后的节流阀开度偏差ΔTh(n)。此处，(n)表示本次处理时刻，(n-1)表示上次处理时刻(主处理中为10[ms]前的处理，旋转同步处理中为1冲程前的处理)。
在接下来的步骤S 103中，对填充效率Ec(n)进行滤波处理，并计算出滤波后填充效率Ec_f(n)，在接下来的步骤S104中，计算出滤波前后的填充效率偏差，且利用填充效率归一化基准值Ec_n来执行归一化，从而计算出归一化后的填充效率偏差ΔEc(n)。步骤S103构成本发明的滤波处理单元。
接着，在步骤S105中，对发动机转速Ne(n)进行滤波处理，并计算出滤波后的发动机转速Ne_f(n)，在接下来的步骤S106中，计算出滤波前后的发动机转速偏差，且利用发动机转速归一化基准值Ne_n执行归一化，从而计算出归一化后的发动机转速偏差ΔNe(n)。
在接下来的步骤S107中，计算出过渡修正系数K_kt(n)。在图中示出了计算归一化后的节流阀开度偏差ΔTh(n)、归一化后的填充效率偏差ΔEc(n)以及归一化后的发动机转速偏差ΔNe(n)的最大值的方法(相当于图6(f))，然而还可利用计算这些值的总和值并利用规定值(例如1.0)来进行限幅的方法(相当于图6(g))。此外，也可以设定死区，使得规定值(例如0.05)以下为零。
利用如上所述计算出的过渡修正系数K_kt(n)，在步骤S108中计算出使用于式(1)的第一滤波系数K1(n)。此处，第一滤波系数K1_k是适合于响应性要求最高的过渡运转状态的滤波系数，K1_s是适合于稳定运转状态的滤波系数。另外，使用于式(2)的第二滤波系数K2(n)也用同样的方法来计算。
本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置如以上说明的那样，由于利用进气量控制值、负荷状态值和发动机转速来检测出过渡运转状态，因此能没有延迟地检测出过渡运转状态，即使在过渡运转状态中也能连续判定出是慢加速、中加速、还是急加速的任一状态，并基于该判定值执行过渡修正，从而能计算出过渡运转状态中的控制量。此外，由于基于利用多个归一化后的运转状态值偏差中的最大值或者总和值所计算出的过渡修正系数，来对稳定运转时的控制量和过渡运转时的控制量进行插值，因此能用较少的合适工序数计算出过渡运转状态的持续期间以及符合过渡状态的过渡运转时的控制量。通过将该方法应用到爆震控制，与过渡运转状态相对应地计算出爆震频率分量的振动水平的BGL和标准偏差，从而即使在过渡运转时也能适当地设定爆震判定阈值，因此能抑制发生误延迟。
实施方式2.
接下来，对本发明的实施方式2所涉及的内燃机的控制装置进行说明。实施方式2所涉及的内燃机的控制装置与上述实施方式1所涉及的内燃机的控制装置大致相同，因此以下说明中仅对与实施方式1明确不相同的部分进行详细说明。在实施方式1中，计算出过渡修正系数，并将该过渡修正系数应用到式(1)～(4)所示的爆震控制中的BGL和爆震判定阈值的计算，然而在实施方式2中，将过渡修正系数应用到式(6)、(7)所示的爆震检测时的延迟量和提前角恢复速度的计算。
图8是简要示出本发明的实施方式2所涉及的内燃机的控制装置中的、过渡修正系数的计算方法的时序图。在图8中，(a)、(b)与上述图6(g)、图6(h)所示的相同，示出过渡运转状态中的过渡修正系数和爆震传感器信号频谱的峰值保持值，然而在图8(b)中，示出在稳定运转状态和过渡运转状态中发生了爆震或大噪声的状态。
在这种发生了爆震或大噪声的情况下，在图8(c)中示出利用式(5)计算出的爆震强度。此处为了方便比较，假设在稳定运转状态和过渡运转状态中发生的爆震的爆震强度为相同水平。在图8(d)中示出利用式(6)、(7)计算出的爆震延迟量，然而之所以无论是相同水平的爆震还是大噪声，在爆震发生时的延迟量和未发生爆震时的提前角速度之间都存在差异，是由于根据过渡修正系数对延迟角量反映系数Kg和提前角恢复系数Ka进行了修正。
接着，对以上所说明的本发明的实施方式2所涉及的、响应于过渡运转状态的爆震延迟量的计算方法进行说明。图9是示出本发明的实施方式2所涉及的内燃机的控制装置中的过渡修正系数的计算方法的流程图。根据图9所示流程图的处理与上述图7所示的处理同样，既可由例如以10[ms]的周期执行的主处理来实施，也可由与发动机旋转同步而发生的中断处理来实施。
在图9中，步骤S201～S207与图7的步骤S101～S107相同，因此省略其说明。在步骤S208中，利用过渡修正系数K_kt(n)，计算出使用于式(6)中的延迟角量反映系数Kg(n)。此处，Kg_k是适合于响应性要求最高的过渡运转状态的延迟角量反映系数，Kg_s是适合于稳定运转状态的延迟角量反映系数。
在接下来的步骤S209中，也利用过渡修正系数K_kt(n)，计算出使用于式(7)中的提前角恢复系数Ka(n)。此处，Ka_k是适合于响应性要求最高的过渡运转状态的提前角恢复系数，Kg_s是适合于稳定运转状态的提前角恢复系数。
如上文所说明，根据本发明的实施方式2所涉及的内燃机的控制装置，通过根据过渡修正系数，与过渡运转状态相对应地计算出爆震控制中的爆震强度和爆震延迟量的转换系数(例如，将过渡运转时的爆震延迟量设定得比稳定运转时要小)，从而即使在过渡运转时发生了爆震的情况下，也执行必要最小限度的延迟，并且，即使在这是误延迟的情况下，也能将归因于此的输出下降抑制到最小限度。此外，通过与过渡运转状态相对应地计算出未检测出爆震时的爆震延迟量的提前角恢复速度(例如，将过渡运转时的提前角恢复速度设定得比稳定运转时要快)，从而即使在过渡运转时发生了爆震的情况下，也能将输出下降抑制到最小限度，即使在这是误延迟的情况下，也能将归因于此的输出下降抑制到最小限度。
以上，尽管利用具体实施方式1和2对本发明所涉及的内燃机的控制装置进行了详细说明，然而本发明所涉及的内燃机的控制装置包括以下特征。
(1)本发明所涉及的内燃机的控制装置的特征在于，包括：运转状态值检测单元，该运转状态值检测单元检测出表示内燃机的运转状态的多个运转状态值；滤波处理单元，该滤波处理单元对所述检测出的所述多个运转状态值分别进行滤波处理；运转状态值偏差计算单元，该运转状态值偏差计算单元计算出所述滤波处理前后的运转状态值之差，以计算出多个运转状态值偏差；运转状态值偏差归一化单元，该运转状态值偏差归一化单元基于与所述多个运转状态值相对应的规定基准值，对所述多个运转状态值偏差进行归一化，以计算出多个归一化后的运转状态值偏差；以及过渡修正单元，该过渡修正单元在所述内燃机的过渡运转时，基于所述多个归一化后的运转状态值偏差来对控制所述内燃机的输出的控制量进行修正。
根据该结构能获得如下较佳效果：通过利用多个运转状态值，能没有延迟地检测出过渡运转状态，并能以较少工序数获得合适的包含加减速程度、过渡修正持续期间、过渡修正量减少速度等的过渡修正量。
(2)此外，本发明所涉及的内燃机的控制装置的特征在于，由所述运转状态值检测单元检测出的运转状态值包含所述内燃机的进气量控制值、所述内燃机的负荷信息值、以及所述内燃机的转速中的至少任一个值。
根据该结构，由于利用进气量控制值、负荷状态值、以及转速来检测出过渡运转状态，因此能没有延迟地检测出过渡运转状态。
(3)此外，本发明所涉及的内燃机的控制装置的特征在于，所述过渡修正单元将所述计算出的多个归一化后的运转状态值偏差中的最大值计算出，并基于所述计算出的最大值对所述内燃机的稳定运转时的控制量和过渡运转时的控制量进行插值。
根据该结构，由于基于多个归一化后的运转状态值偏差中的最大值对稳定运转时的控制量和过渡运转时的控制量进行插值，因此能用较少的合适工序数计算出过渡运转状态的持续期间以及符合过渡状态的过渡运转时的控制量。
(4)此外，本发明所涉及的内燃机的控制装置的特征在于，所述过渡修正单元将所述计算出的多个归一化后的运转状态值偏差的总和值计算出，并基于所述计算出的总和值对所述内燃机的稳定运转时的控制量和过渡运转时的控制量进行插值。
根据该结构，由于基于多个归一化后的运转状态值偏差的总和值对稳定运转时的控制量和过渡运转时的控制量进行插值，因此能用较少的合适工序数计算出过渡运转状态的持续期间以及符合过渡状态的过渡运转时的控制量。
(5)此外，本发明所涉及的内燃机的控制装置的特征在于，包括：爆震传感器，该爆震传感器检测出内燃机的振动；爆震频率提取单元，该爆震频率提取单元从所述爆震传感器的输出提取出基于所述内燃机中发生的爆震的爆震频率分量；平均化单元，该平均化单元对所述提取出的爆震频率分量的振动水平进行滤波处理，以计算出与所述振动水平的平均值相对应的背景水平；标准偏差计算单元，该标准偏差计算单元对所述提取出的爆震频率分量的振动水平和所述背景水平之差执行滤波处理，以计算出标准偏差；阈值运算单元，该阈值运算单元基于所述计算出的背景水平和所述标准偏差来计算出爆震判定阈值；爆震检测单元，该爆震检测单元基于所述提取出的爆震频率分量的振动水平和所述计算出的爆震判定阈值来检测出所述爆震；以及爆震控制单元，该爆震控制单元在检测出所述爆震时，基于所述背景水平、所述爆震频率分量的振动水平、及所述爆震判定阈值来计算出所述发生的爆震的强度，并基于所述计算出的爆震的强度来计算出用于延迟所述内燃机的点火时刻的爆震修正量，在未检测出爆震时，使所述爆震修正量进行提前角恢复，所述过渡修正单元对用于所述平均化单元中的所述滤波处理和所述标准偏差计算单元中的所述滤波处理中的至少一个滤波处理的滤波系数进行修正，以作为所述控制量的修正。
根据该结构，通过与过渡运转状态相对应地计算出爆震控制中的爆震频率分量的振动水平的BGL和标准偏差，从而即使在过渡运转时，也能适当地设定爆震判定阈值，因此能抑制发生误延迟。
(6)此外，本发明所涉及的内燃机的控制装置的特征在于，包括：爆震传感器，该爆震传感器检测出内燃机的振动；爆震频率提取单元，该爆震频率提取单元从所述爆震传感器的输出提取出基于所述内燃机中发生的爆震的爆震频率分量；平均化单元，该平均化单元对所述提取出的爆震频率分量的振动水平进行滤波处理，以计算出与所述振动水平的平均值相对应的背景水平；标准偏差计算单元，该标准偏差计算单元对所述提取出的爆震频率分量的振动水平和所述背景水平之差执行滤波处理，以计算出标准偏差；阈值运算单元，该阈值运算单元基于所述计算出的背景水平和所述标准偏差来计算出爆震判定阈值；爆震检测单元，该爆震检测单元基于所述提取出的爆震频率分量的振动水平和所述计算出的爆震判定阈值来检测出所述爆震；以及爆震控制单元，该爆震控制单元在检测出所述爆震时，基于所述背景水平、所述爆震频率分量的振动水平、及所述爆震判定阈值来计算出所述发生的爆震的强度，并基于所述计算出的爆震的强度来计算出用于延迟所述内燃机的点火时刻的爆震修正量，在未检测出爆震时，使所述爆震修正量进行提前角恢复，所述过渡修正单元对爆震强度和爆震修正量的转换系数进行修正，以作为所述控制量的修正，其中所述爆震强度用来计算出用于延迟所述爆震控制单元中的所述点火时刻的爆震修正量。
根据该结构，通过与过渡运转状态相对应地计算出爆震控制中的爆震强度和爆震延迟量的转换系数(例如，将过渡运转时的爆震延迟量设定得比稳定运转时要小)，从而即使过渡运转时发生误延迟，也能抑制归因于此的输出下降。
(7)此外，本发明所涉及的内燃机的控制装置的特征在于，包括：爆震传感器，该爆震传感器检测出内燃机的振动；爆震频率提取单元，该爆震频率提取单元从所述爆震传感器的输出提取出基于所述内燃机中发生的爆震的爆震频率分量；平均化单元，该平均化单元对所述提取出的爆震频率分量的振动水平进行滤波处理，以计算出与所述振动水平的平均值相对应的背景水平；标准偏差计算单元，该标准偏差计算单元对所述提取出的爆震频率分量的振动水平和所述背景水平之差执行滤波处理，以计算出标准偏差；阈值运算单元，该阈值运算单元基于所述计算出的背景水平和所述标准偏差来计算出爆震判定阈值；爆震检测单元，该爆震检测单元基于所述提取出的爆震频率分量的振动水平和所述计算出的爆震判定阈值来检测出所述爆震；以及爆震控制单元，该爆震控制单元在检测出所述爆震时，基于所述背景水平、所述爆震频率分量的振动水平、及所述爆震判定阈值来计算出所述发生的爆震的强度，并基于所述计算出的爆震的强度来计算出用于延迟所述内燃机的点火时刻的爆震修正量，在未检测出爆震时，使所述爆震修正量进行提前角恢复，所述过渡修正单元对用于在所述未检测出爆震时使爆震修正量进行提前角恢复的提前角恢复速度进行修正，以作为所述控制量的修正。
根据该结构，通过与过渡运转状态相对应地计算出未检测出爆震时的爆震延迟量的提前角恢复速度(例如，将过渡运转时的提前角恢复速度设定得比稳定运转时要快)，从而即使过渡运转时发生误延迟，也能抑制归因于此的输出下降。
标号说明
1    发动机
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    进气歧管压传感器
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   LPF
131  IF电路图
132  微型计算机
300  各种传感器
400  其它控制器
500  各种致动器
15    A/D转换电路
16    DFT处理部
17    峰值保持部
18    平均化处理部
19    阈值运算部
20    比较运算部
21    每次点火延迟角量运算部
22    爆震修正量运算部
23    运转状态值检测部
24    运转状态值偏差计算部
25    运转状态值偏差归一化部
26    过渡修正系数计算部

Claims (9)

1.一种内燃机的控制装置，该内燃机的控制装置对内燃机的输出进行控制，其特征在于，包括：
运转状态值检测单元，该运转状态值检测单元检测出表示所述内燃机的运转状态的多个运转状态值；
滤波处理单元，该滤波处理单元对所述检测出的所述多个运转状态值分别进行滤波处理；
运转状态值偏差计算单元，该运转状态值偏差计算单元计算出所述滤波处理前后的运转状态值之差，以计算出多个运转状态值偏差；
运转状态值偏差归一化单元，该运转状态值偏差归一化单元基于与所述多个运转状态值相对应的规定基准值，对所述多个运转状态值偏差进行归一化，以计算出多个归一化后的运转状态值偏差；以及
过渡修正单元，该过渡修正单元在所述内燃机的过渡运转时，基于所述多个归一化后的运转状态值偏差来对控制所述内燃机的输出的控制量进行修正。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，由所述运转状态值检测单元检测出的运转状态值包含所述内燃机的进气量控制值、所述内燃机的负荷信息值、以及所述内燃机的转速中的至少任一个值。
3.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述过渡修正单元将所述计算出的多个归一化后的运转状态值偏差中的最大值计算出，并基于所述计算出的最大值对所述内燃机的稳定运转时的控制量和过渡运转时的控制量进行插值。
4.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述过渡修正单元将所述计算出的多个归一化后的运转状态值偏差的总和值计算出，并基于所述计算出的总和值对所述内燃机的稳定运转时的控制量和过渡运转时的控制量进行插值。
5.如权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述过渡修正单元将所述计算出的多个归一化后的运转状态值偏差中的最大值计算出，并基于所述计算出的最大值对所述内燃机的稳定运转时的控制量和过渡运转时的控制量进行插值。
6.如权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述过渡修正单元将所述计算出的多个归一化后的运转状态值偏差的总和值计算出，并基于所述计算出的总和值对所述内燃机的稳定运转时的控制量和过渡运转时的控制量进行插值。
7.如权利要求1至4的任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，包括：
爆震传感器，该爆震传感器检测出内燃机的振动；
爆震频率提取单元，该爆震频率提取单元从所述爆震传感器的输出提取出基于所述内燃机中发生的爆震的爆震频率分量；
平均化单元，该平均化单元对所述提取出的爆震频率分量的振动水平进行滤波处理，以计算出与所述振动水平的平均值相对应的背景水平；
标准偏差计算单元，该标准偏差计算单元对所述提取出的爆震频率分量的振动水平和所述背景水平之差执行滤波处理，以计算出标准偏差；
阈值运算单元，该阈值运算单元基于所述计算出的背景水平和所述标准偏差来计算出爆震判定阈值；
爆震检测单元，该爆震检测单元基于所述提取出的爆震频率分量的振动水平和所述计算出的爆震判定阈值来检测出所述爆震；以及
爆震控制单元，该爆震控制单元在检测出所述爆震时，基于所述背景水平、所述爆震频率分量的振动水平、及所述爆震判定阈值来计算出所述发生的爆震的强度，并基于所述计算出的爆震的强度来计算出用于延迟所述内燃机的点火时刻的爆震修正量，在未检测出爆震时，使所述爆震修正量进行提前角恢复，
所述过渡修正单元对用于所述平均化单元中的所述滤波处理和所述标准偏差计算单元中的所述滤波处理中的至少一个滤波处理的滤波系数进行修正，以作为所述控制量的修正。
8.如权利要求1至4的任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，包括：
爆震传感器，该爆震传感器检测出内燃机的振动；
爆震频率提取单元，该爆震频率提取单元从所述爆震传感器的输出提取出基于所述内燃机中发生的爆震的爆震频率分量；
平均化单元，该平均化单元对所述提取出的爆震频率分量的振动水平进行滤波处理，以计算出与所述振动水平的平均值相对应的背景水平；
标准偏差计算单元，该标准偏差计算单元对所述提取出的爆震频率分量的振动水平和所述背景水平之差执行滤波处理，以计算出标准偏差；
阈值运算单元，该阈值运算单元基于所述计算出的背景水平和所述标准偏差来计算出爆震判定阈值；
爆震检测单元，该爆震检测单元基于所述提取出的爆震频率分量的振动水平和所述计算出的爆震判定阈值来检测出所述爆震；以及
爆震控制单元，该爆震控制单元在检测出所述爆震时，基于所述背景水平、所述爆震频率分量的振动水平、及所述爆震判定阈值来计算出所述发生的爆震的强度，并基于所述计算出的爆震的强度来计算出用于延迟所述内燃机的点火时刻的爆震修正量，在未检测出爆震时，使所述爆震修正量进行提前角恢复，
所述过渡修正单元对爆震强度和爆震修正量的转换系数进行修正，以作为所述控制量的修正，其中所述爆震强度用来计算出用于延迟所述爆震控制单元中的所述点火时刻的爆震修正量。
9.如权利要求1至4的任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，包括：
爆震传感器，该爆震传感器检测出内燃机的振动；
爆震频率提取单元，该爆震频率提取单元从所述爆震传感器的输出提取出基于所述内燃机中发生的爆震的爆震频率分量；
平均化单元，该平均化单元对所述提取出的爆震频率分量的振动水平进行滤波处理，以计算出与所述振动水平的平均值相对应的背景水平；
标准偏差计算单元，该标准偏差计算单元对所述提取出的爆震频率分量的振动水平和所述背景水平之差执行滤波处理，以计算出标准偏差；
阈值运算单元，该阈值运算单元基于所述计算出的背景水平和所述标准偏差来计算出爆震判定阈值；
爆震检测单元，该爆震检测单元基于所述提取出的爆震频率分量的振动水平和所述计算出的爆震判定阈值来检测出所述爆震；以及
爆震控制单元，该爆震控制单元在检测出所述爆震时，基于所述背景水平、所述爆震频率分量的振动水平、及所述爆震判定阈值来计算出所述发生的爆震的强度，并基于所述计算出的爆震的强度来计算出用于延迟所述内燃机的点火时刻的爆震修正量，在未检测出爆震时，使所述爆震修正量进行提前角恢复，
所述过渡修正单元对用于在所述未检测出爆震时使爆震修正量进行提前角恢复的提前角恢复速度进行修正，以作为所述控制量的修正。
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