CN105593502B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

内燃机的控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105593502B
CN105593502B CN201480054257.3A CN201480054257A CN105593502B CN 105593502 B CN105593502 B CN 105593502B CN 201480054257 A CN201480054257 A CN 201480054257A CN 105593502 B CN105593502 B CN 105593502B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ion
internal combustion
combustion engine
value
current signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480054257.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105593502A (zh
Inventor
真户原伸也
熊野贤吾
赤城好彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Publication of CN105593502A publication Critical patent/CN105593502A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105593502B publication Critical patent/CN105593502B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/021—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using an ionic current sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28—Interface circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
    • G01L23/225—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines circuit arrangements therefor
    • G01L23/227—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines circuit arrangements therefor using numerical analyses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/05—Testing internal-combustion engines by combined monitoring of two or more different engine parameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/10—Measuring sum, difference or ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28—Interface circuits
    • F02D2041/286—Interface circuits comprising means for signal processing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28—Interface circuits
    • F02D2041/286—Interface circuits comprising means for signal processing
    • F02D2041/288—Interface circuits comprising means for signal processing for performing a transformation into the frequency domain, e.g. Fourier transformation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1002—Output torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1015—Engines misfires
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/027—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
    • F02P2017/125—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits
    • F02P2017/128—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits for knock detection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/152—Digital data processing dependent on pinking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明提供能够以简单的结构、从离子电流信号精密地检测例如产生爆震音等内燃机的燃烧状态的内燃机的控制装置。具备检测燃烧时的离子电流值的离子电流值检测部(42)的内燃机(100)的控制装置(20)，包括对离子电流值进行信号处理的离子电流信号处理部(20l)和根据该离子电流信号处理部(20l)的处理结果检测内燃机(100)的燃烧状态的检测部(20m)，离子电流信号处理部(20l)包括计算离子电流值的微分值的微分部(20la)。

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，例如使用燃烧时产生的离子电流检测其燃烧状态的内燃机的控制装置。
背景技术
近年来，在汽车等车辆中，关于油耗和排气的限制被强化，这样的限制被认为在今后也会日益加强。特别是关于油耗的限制，由于近年来的燃料价格的高涨、对地球变暖的影响、能源枯竭等问题而成为关心度极高的事项。
在这样的状况下，例如在汽车工业中进行了以提高车辆的油耗性能和排气性能为目的各种技术开发。作为这样的以油耗性能的提高为目的开发技术之一，例如能够列举提高内燃机的压缩比的高压缩比技术。此外，作为以排气性能的提高为目的开发技术之一，例如能够列举在吸气冲程时分多次喷射燃料，降低每一次的燃料喷射量来降低PN(Particulate Number：颗粒数)的多级喷射技术。
但是，上述的高压缩比技术中，已知如果提高内燃机的压缩比则虽然热效应提高、油耗改善，但是燃烧室内的温度上升，容易产生爆震音。
因此，在现有的内燃机中，利用在产生爆震音时特定的频率信号电平的上升，在汽缸体安装振动型的爆震传感器，对从爆震传感器输出的规定期间(knock window：爆震窗口)的信号进行FFT(高速傅立叶变换)分析来检测爆震音的产生。
但是，安装在上述现有的内燃机的爆震传感器为传导内燃机的振动的方式，因此当在爆震窗口中产生喷油器噪声时存在将其噪声误检测为爆震音的可能性，可能产生在爆震窗口中不能设定燃料喷射时期、例如不能充分发挥降低PN的多级喷射技术的潜力的问题。
针对这样的问题，在专利文献1中，公开有对在燃烧时产生的离子(称为离子电流)进行检测，不受喷油器噪声的影响地检测爆震音的产生的技术。
专利文献1中公开的内燃机的爆震音检测装置根据从离子电流信号提取的爆震音频率成分的信号来判断是否产生了爆震音，为了在具有比从离子电流信号提取的爆震音频率低的频率的低负荷时防止噪声频率成分比规定电平高时误判断为产生了爆震音而禁止进行是否产生爆震音的判断的装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-77941号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，由于在燃烧时产生的离子电流依赖于内燃机的燃烧状态而变化，因此该离子电流的检测波形在每燃烧周期成为不同的波形。即，即使内燃机的运转条件大致一定，离子电流的检测波形也大幅地变动。因此，离子电流的信号电平越大，提取的爆震音频率成分的信号电平也变高，离子电流的信号电平越低，提取的爆震音频率成分的信号电平也变低，通过本发明的发明人等实验确认到：在爆震产生时离子电流中所含的爆震振动成分微弱的情况下，难以从离子电流信号精密地提取该爆震振动成分，难以从离子电流信号检测爆震音的产生。
这样，在对离子电流信号进行频率分析而提取爆震音频率成分的专利文献1中公开的爆震音检测装置中，存在离子电流信号与爆震音的相关性降低的可能性，可能产生难以从含有爆震音频率成分的离子电流信号判断爆震音的产生的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于，提供能够以简单的结构从离子电流信号精密地检测例如产生爆震音等内燃机的燃烧状态的内燃机的控制装置。
用于解决问题的技术方案
为了解决上述的问题，本发明的内燃机的控制装置是具备检测燃烧时的离子电流值的离子电流值检测部的内燃机的控制装置，其特征在于：上述控制装置包括对上述离子电流值进行信号处理的离子电流信号处理部和根据该离子电流信号处理部的处理结果检测上述内燃机的燃烧状态的检测部，上述离子电流信号处理部包括计算上述离子电流值的微分值的微分部。
发明的效果
如从以上的说明能够理解的那样，根据本发明，通过利用作为离子电流值的变化量的微分值检测内燃机的燃烧状态，例如即使在爆震产生时离子电流中所含的爆震振动成分微弱的情况下，也能够不依赖于离子电流值的绝对值地从该离子电流可靠地提取爆震振动成分，因此例如能够精密地检测产生爆震音等内燃机的燃烧状态。
上述以外的问题、结构和效果能够由以下的实施方式的说明明了。
附图说明
图1是表示应用本发明的内燃机的控制装置的实施方式1的内燃机的整体结构的整体结构图。
图2是表示图1所示的点火系统的内部结构的内部结构图。
图3是表示图1所示的控制装置的内部结构的框图。
图4是表示向图1所示的点火系统输入的点火信号和从点火系统输出的离子电流信号的一例的图。
图5是表示爆震强度与离子电流值振动强度的关系的一例的图。
图6是表示爆震强度与离子微分值振动强度的关系的一例的图。
图7是表示向图1所示的点火系统输入的点火信号和从点火系统输出的离子电流信号的离子微分值的一例的图。
图8是表示图3所示的控制装置的CPU的内部结构的框图。
图9是表示由图1所示的控制装置进行的爆震检测流程和爆震避免控制流程的流程图。
图10是表示离子电流值的绝对值大时的离子电流信号一例的图。
图11是表示离子电流值的绝对值小时的离子电流波形一例的图。
图12是表示爆震强度与将离子微分值振动强度除以离子积分值得到的归一化值的关系的一例的图。
图13是示意地说明离子积分值的积分范围的一例的图。
图14是表示本发明的内燃机的控制装置的实施方式2的内部结构的框图。
图15是表示由图14所示的控制装置进行的爆震检测流程和爆震避免控制流程的流程图。
图16是表示爆震强度与离子变化率振动强度的关系的一例的图。
图17是示意地说明离子变化率振动强度的计算方法的图。
图18是表示本发明的内燃机的控制装置的实施方式3的内部结构的框图。
图19是表示由图18所示的控制装置进行的爆震检测流程和爆震避免控制流程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的内燃机的控制装置的实施方式进行说明。另外，在本实施方式中对内燃机的燃烧状态中检测产生爆震音的方式进行说明，例如还能够检测与内燃机的燃烧状态关联的早燃、爆燃和不发火等。
[实施方式1]
图1是表示应用本发明的内燃机的控制装置的实施方式1的内燃机的整体结构的图，例如表示实施火花点火式燃烧的汽车用四缸汽油发动机的图。
图示的发动机(内燃机)100在吸气管6的适当的位置设置有：计量吸入空气量的空气流量传感器1；调整吸气管6的压力的电子控制节气门(throttle)2；吸气温度传感器15，其是吸入空气温度检测器的一个方式，计量吸入空气温度；和计量吸气管6内的压力的吸气压传感器21。
此外，发动机100按与各吸气管6连通的每个汽缸(#1～#4)设置有向各汽缸的燃烧室12的内部喷射燃料的燃料喷射装置(还称为筒内直接喷射用喷射器或简称为喷射器)3和供给点火能的点火系统4。此外，发动机100在汽缸盖7的适当的位置设置有计量发动机100的冷却水温度的冷却水温度传感器14，并且设置有由调整流入汽缸内的吸入气体的吸气阀门可变装置5a和调整从汽缸内排出的排气的排气阀门可变装置5b构成的可变阀门5。此处，可变阀门5具有检测吸气阀门可变装置5a和排气阀门可变装置5b的相位角的相位角传感器(未图示)，通过利用后述的ECU20对可变阀门5(特别是吸气阀门可变装置5a和排气阀门可变装置5b的相位角)进行调整，能够调整从#1至#4的所有汽缸的吸气量和EGR量。此外，在发动机100的燃料喷射装置3通过燃料配管连接有用于向该燃料喷射装置3供给高压燃料的高压燃料泵17，在该燃料配管设置有计量燃料压力的燃料压力传感器18，在发动机100的曲柄轴(未图示)设置有计算其旋转角度的曲柄角度传感器13。
进一步，发动机100在排气管8的适当的位置设置有：对排气进行净化的三元触媒(催化剂)10；空燃比传感器9，其是空燃比检测器的一个方式，在三元触媒10的上游侧检测排气的空燃比；和排气温度传感器11，其是排气温度检测器的一个方式，在三元触媒10的上游侧计量排气温度。
发动机100具备控制该发动机100的燃烧状态的发动机控制单元(ECU)(控制装置)20，从上述的空气流量传感器1、空燃比传感器9、冷却水温度传感器14、吸气温度传感器15、排气温度传感器11、曲柄角传感器13、燃料压力传感器18、吸气压传感器21、点火系统4、可变阀门5获得的信号被发送至ECU20。此外，在ECU20还被发送从检测油门踏板的踩入量、即油门开度的油门开度传感器16获得的信号。
ECU20根据从油门开度传感器16获得的信号运算对发动机100的要求转矩。此外，ECU20根据从曲柄角度传感器13获得的信号运算发动机100的旋转速度。此外，ECU20根据从上述的各种传感器的输出获得的信号运算发动机100的运转状态，并且运算空气流量、燃料喷射量、点火时期、节气门开度、可变阀门的动作量、燃料压力等与发动机100相关的主要的动作量。
由ECU20运算得到的燃料喷射量被转换为开阀脉冲信号并发送至燃料喷射装置3。此外，以在由ECU20运算得到的点火时期点火的方式生成的点火信号从ECU20被发送至点火系统4。此外，由ECU20运算得到的节气门开度作为节气门驱动信号被发送至电子控制节气门2，可变阀门的动作量作为可变阀门驱动信号被发送至可变阀门5，燃料压力作为高压燃料泵驱动信号被发送至高压燃料泵17。
根据从ECU20向燃料喷射装置3发送的开阀脉冲信号，从燃料喷射装置3对从吸气管6通过吸气阀门(未图示)流入燃烧室12内的空气喷射规定量的燃料，由此形成混合气体。在燃烧室12内形成的混合气根据点火信号、在规定的点火时期通过从点火系统4的火花塞4a(参照图2)产生的火花爆发，通过其燃烧压按下活塞(未图示)而产生发动机100的驱动力。爆发后的排气通过排气管8被送出至三元触媒10，排气的排气成分在三元触媒10内被净化而向外部排出。
图2是表示图1所示的点火系统的内部结构的图。图示的点火系统4主要具有对在燃烧室12内形成的混合气体点火的火花点火部41和检测燃烧时产生的离子电流的电流值(离子电流值)的离子电流值检测部42。
对利用点火系统4进行的混合气体的点火和离子电流的产生进行概述：当从ECU20向点火系统4输入点火信号时，电流通过火花点火部41的点火器4i流向一次点火线圈4c。当点火信号被遮断而一次侧的电流被截止时，在二次点火线圈4b产生电动势，在火花塞4a的前端被赋予高电压而产生火花放电。在火花放电时在离子电流值检测部42向箭头X方向流动电流，二次点火线圈4b的电压减少，当其电压低于稳压二极管4e的击穿电压(例如100V)时，电流流入电容器4d而充电。
当由于火花放电而在火花塞4a的缝隙间产生火焰核时，火焰在燃烧室12内传播。在该火焰区作为燃烧过程的中间生成物存在化学离子和热离子的离子。此时，在火花塞4a通过在火花放电时充了电的电容器4d被赋予电压(在这种情况下为100V)，通过利用该电压捕捉燃烧室12内的阳离子(以及电子)，在离子电流值检测部42内向箭头Y方向流动离子电流。该离子电流通过电压转换用电阻4f被进行电压转换后，作为离子电流信号被发送至ECU20。
图3是表示图1所示的ECU(控制装置)的内部结构的图。图示的ECU20主要包括输入电路20a、由输入端口和输出端口构成的输入输出端口20b、存储记载了运算处理内容的控制程序的ROM20d、用于按照上述控制程序进行运算处理的CPU20e、存储表示按照上述控制程序运算出的各执行器的动作量的值的RAM20c和根据表示各执行器的动作量的值控制各执行器的驱动电路20f～20k。
如图所示，在ECU20的输入电路20a被输入空气流量传感器1、点火系统4、空燃比传感器9、排气温度传感器11、曲柄角传感器13、冷却水温度传感器14、吸气温度传感器15、油门开度传感器16、燃料压力传感器18、吸气压传感器21等输出信号。另外，被输入至输入电路20a的输入信号并不限定于此。被输入至输入电路20a的各传感器的输入信号被发送至输入输出端口20b内的输入端口，被保管在RAM20c，之后利用CPU20e按照预先存储在ROM20d的控制程序被运算处理。
表示由CPU20e按照控制程序运算出的各执行器(actuator)的动作量的值在被保管在RAM20c之后、被发送至输入输出端口20b内的输出端口，通过各驱动电路(电子节气门驱动电路20f、喷射器驱动电路20g、点火输出电路20h、可变阀门驱动电路20j、高压燃料泵驱动电路20k等)被发送至各执行器(电子控制节气门2、喷射器3、点火系统4、可变阀门5、高压燃料泵17等)。另外，ECU20内的驱动电路并不限定于此。
此处，在ECU20的输入电路20a如上述那样被输入有作为点火系统4的输出信号的离子电流信号，ECU20根据该输入信号(离子电流信号)，由CPU20e按照预先存储在ROM20d的控制程序检测发动机100的爆震音。ECU20在检测到发动机100产生爆震音的情况下通过点火输出电路20h向点火系统4发送控制信号来控制其点火时期。
接着，参照图4～图7对利用ECU20进行的发动机100的爆震音检测方法进行概述。
图4是表示从图1所示的ECU向点火系统输入的点火信号和从点火系统向ECU输出的离子电流信号的一例的图，是从上往下表示点火信号、正常燃烧时的离子电流信号、爆震产生时的离子电流信号的图。
如图所示，从点火系统4输出的离子电流信号在正常燃烧时和爆震产生时一般具有三个波峰p11～p13、p21～p23。最初的波峰p11、p21是离子电流值检测部42内置于点火系统4的情况下检测到的波形，是在时刻t1被输入点火信号时流动至离子电流值检测部42的电流作为离子电流信号输出而检测到的波形。检测到最初的波峰p11、p21的时间实际上是在燃烧室12内不存在燃烧火焰的时间，因此该波峰p11、p21作为噪声处理。此外，下一个波峰p12、p22是在通电时间Δta后的时刻t2遮断点火信号、在火花塞4a的缝隙间产生火花核后检测到的波形，是虽然在该缝隙间产生火花核的期间未检测到离子电流信号但是检测到之后的燃烧初期的火焰中的离子成分而形成的波形。此外，最后的波峰p13、p23是在从放电期间Δtb后的时刻t3开始、燃烧火焰燃至整个燃烧室12的过程中检测到的波形，与燃烧室12内的压力波形大致一致，是检测到主要的燃烧部分的火焰中的离子成分而形成的波形。
在发动机100的爆震产生时，主要在最后的波峰p23出现变化。具体而言，在爆震产生时，燃烧室12内的压力和温度上升，最后的波峰p23比正常燃烧时的最后的波峰p13大，在其最后的波峰p23中含有具有爆震频率(爆震中特有的频率)的爆震振动成分(起因于爆震产生的振动成分)。
图5是表示爆震强度与离子电流值振动强度的关系的图。此处，爆震强度是与爆震音的产生相关联的值，是对爆震窗口中的热产生率进行频率分析，特别将FFT分析获得的结果中爆震频率带的信号电平相加(積算)而得到值。另外，热产生率从缸内压力求取，与爆震的产生具有高关联性。在爆震产生时在汽缸内产生压力振动，在热产生率中出现同样的振动，爆震强度也变高。另一方面，在非爆震产生时在汽缸内不产生压力振动，在热产生率中也不出现振动，爆震强度变低。此外，离子电流值振动强度是将对爆震窗口中的离子电流信号进行FFT分析而得到的结果中爆震频率带的信号电平相加而得到的值。
如图5所示，确认到一般使用对爆震窗口中的离子电流信号进行FFT分析而得到的结果计算出的离子电流值振动强度与爆震强度之间的相关性低(相关系数R2为大致0.02)，确认到离子电流值振动强度与产生爆震音的相关性低。认为这是因为在爆震产生时离子电流中所含的爆震振动成分微弱，相对于成为基数的离子电流信号，爆震振动成分小，因此不能从离子电流信号正确地提取爆震振动成分。
与此相对，图6是表示爆震强度与离子微分值振动强度的关系的图。此处，离子微分值振动强度是，将对爆震窗口中的离子电流信号进行微分而得到的离子微分值进行FFT分析而获得的结果中爆震频率带的信号电平相加所得到的值。另外，离子微分值是指一定时间宽度的离子电流信号的差。
如上所述，虽然使用对爆震窗口中的离子电流信号进行FFT分析而得到的结果计算出的离子电流值振动强度与爆震强度之间的相关性，但是如图6所示那样，确认到使用对爆震窗口中的离子微分值进行FFT分析而得到的结果计算出的离子微分值振动强度与爆震强度之间的相关性高(相关系数R2为大致0.41)，确认到离子微分值振动强度与产生爆震音的相关性相对较高。认为这是因为通过对离子电流信号进行微分而计算作为离子电流信号的变化量的离子微分值，即使在爆震产生时离子电流中所含的爆震振动成分微弱的情况下，也能够从离子电流信号可靠地提取爆震振动成分。因此，在本实施方式1中，根据对爆震窗口中的离子电流值的时序信号(离子电流信号)进行微分而得到的离子微分值检测发动机100的爆震音产生。
另外，在如根据图4说明的那样火花放电结束、燃烧火焰燃至整个燃烧室12的时间t3之后，检测到比较大的离子电流信号，在该时间t3之后离子电流信号上升的瞬间如图7所示那样，存在在离子电流信号产生大的噪声的情况。因此，为了在上述的离子微分值振动强度的运算中不含有该噪声，用于运算离子微分值振动强度的爆震窗口在该离子电流信号的上升噪声之后设定。
图8是表示图3所示的ECU(控制装置)的CPU的内部结构的图，特别表示根据从点火系统4输入的离子电流信号检测发动机100的爆震音，在检测到产生爆震音的情况下控制点火系统4的点火时期的结构。
如图所述，ECU20的CPU20e主要包括：离子电流信号处理部20l，其具有计算离子电流值的微分值(离子微分值)的微分部20la和进行该微分值的频率分析的频率分析部20lb和从其分析结果计算离子微分值振动强度的运算部20lc；检测发动机100的产生爆震音的爆震检测部(检测部)20m；和爆震避免控制部20n，其控制点火系统4的点火时期，避免更多的爆震。
从点火系统4输出的离子电流信号被输入将离子电流值作为信号处理的离子电流信号处理部20l的微分部20la。该微分部20la对预定期间(爆震窗口)中的离子电流信号进行微分而计算离子微分值，并将其计算结果发送至频率分析部20lb。频率分析部20lb对从微分部20la发送来的离子微分值进行FFT分析，并将其分析结果发送至运算部20lc。运算部20lc将从频率分析部20lb发送来的分析结果中爆震频率带的信号电平相加而计算离子微分值振动强度S1，并将其计算结果发送至爆震检测部20m。
在爆震检测部20m，除由离子电流信号处理部20l处理后的信号(离子微分值振动强度S1)以外还被输入发动机100的转速/转矩。爆震检测部20m从被输入的转速/转矩运算爆震判断阈值(判断阈值)，并通过对该爆震判断阈值与从离子电流信号处理部20l输入的信号(离子微分值振动强度S1)进行比较，判断是否产生了爆震音。爆震检测部20m在检测到在发动机100产生了爆震音的情况下将爆震判断标记Fk设置为1而向爆震避免控制部20n输出。
爆震避免控制部20n在从爆震检测部20m输入的爆震判断标记Fk为1的情况下，为了避免多个的爆震而以使点火系统4的点火时期延迟的方式向点火输出电路20h发送指令值。点火输出电路20h根据该指令值生成控制信号，并将所生成的控制信号发送至点火系统4而控制其点火时期。
图9是具体地表示利用图1所示的ECU(控制装置)进行的爆震检测流程和爆震避免控制流程的图。另外，图9所示的控制流程由ECU20按规定的周期反复执行。
首先，ECU20在S101读取从点火系统4输出的离子电流信号。接着，ECU20在S102利用离子电流信号处理部20l的微分部20la对预定期间(爆震窗口)中的离子电流信号进行微分而运算离子微分值。接着，ECU20在S103利用频率分析部20lb对从微分部20la发送来的离子微分值进行频率(FFT)分析。此处，在S103需要求取几kHz～几十kHz的频率成分，因此从S101至S103的运算处理需要以远高于利用ECU20进行的控制周期(例如2ms)的速度进行(例如几十μs的程度)。另一方面，以下的从S104至S108的运算处理按利用ECU20进行的控制周期(例如2ms)实施。
ECU20在S104利用运算部20lc将从频率分析部20lb发送来的分析结果中爆震频率带的信号电平相加而运算离子微分值振动强度S1，并将其运算结果发送至爆震检测部20m。接着，ECU20在S105，读取发动机100的转速Ne和转矩T，在S106利用爆震检测部20m运算按每运转条件设定的爆震判断阈值S01。接着，ECU20在S107，比较从运算部20lc发送来的离子微分值振动强度S1是否比爆震判断阈值S01大，在S1≤S01的情况下判断为未产生爆震音，结束一系列控制。另一方面，在S1＞S01的情况下，判断为产生了爆震音，在S108利用爆震避免控制部20n以使得点火系统4的点火时期与当前值相比延迟的方式控制该点火系统4的点火时期。
这样，根据本实施方式1，通过利用作为离子电流信号的变化量的微分值检测发动机100的产生爆震音，即使在爆震产生时离子电流中所含的爆震振动成分微弱的情况下，也能够从离子电流信号可靠地提取爆震振动成分，能够精密地检测发动机100的产生爆震音。此外，通过根据其检测结果控制点火时期地实施爆震避免控制，能够精密地控制发动机100的燃烧状态。
[实施方式2]
在图6所示的爆震强度与离子微分值振动强度的关系中，存在即使同等爆震强度离子微分值振动强度也脱离整体的相关性的情况下(例如，A点)。
参照图10和图11对其理由进行概述：如图10所示，在离子电流信号的绝对值大时离子电流中所含的爆震振动成分也变大，另一方面，如图11所示，在离子电流信号的绝对值小时离子电流中所含的爆震振动成分也变小。由于离子电流与燃烧压力同样地按每燃烧周期改变其波形，所以根据成为基数(base)的爆震产生时的离子电流信号的绝对值，即使是同等爆震强度，在离子微分值振动强度也产生大的差。
因此，为了消除成为基数的离子电流信号的绝对值的影响，进一步提高爆震强度与离子微分值振动强度的相关性从而进一步提高发动机100的产生爆震音的检测精度，考虑根据对周期中(爆震窗口中或一整个周期)的离子电流值的时序信号(离子电流信号)进行积分而得到的离子积分值将离子微分值振动强度归一化(正規化：标准化)，根据其归一化值检测发动机100的产生爆震音。
图12是表示将爆震强度与离子微分值振动强度除以离子积分值而得到的归一化值的关系的图。如图所示，确认到将使用对爆震窗口中的离子微分值进行FFT分析而得到的结果计算出的离子微分值振动强度除以离子积分值得到的归一化值与爆震强度之间的相关性更高(相关系数R2为大致0.57)。认为这是因为通过将离子微分值除以其周期中的离子积分值，能够消除每燃烧周期的离子电流信号的绝对值的影响。因此，在本实施方式2中，根据基于上述离子积分值将离子微分值振动强度归一化而获得的归一化值检测发动机的产生爆震音。
另外，如图13所示，计算离子积分值时的积分范围以包括燃烧时的离子电流信号的方式设定即可，例如既可以限定于爆震窗口中，也可以为一整个周期。
图14是表示本发明的内燃机的ECU(控制装置)的实施方式2的内部结构的图，特别表示根据从点火系统输入的离子电流信号检测发动机的爆震音，在检测到产生爆震音的情况下控制点火系统的点火时期的结构。
另外，图14所示的实施方式2的控制装置与上述实施方式1的控制装置相比检测发动机的爆震音的方法不同，其它结构与实施方式1的控制装置相同。因此，对与实施方式1的控制装置相同的结构省略其详细的说明。
如图所示，ECU20A的CPU20eA主要包括将离子电流值作为信号进行处理的离子电流信号处理部20lA、检测发动机的爆震音产生的爆震检测部(检测部)20mA、控制点火系统的点火时期以避免更多的爆震的爆震避免控制部20nA。
离子电流信号处理部20lA具有计算离子电流值的微分值(离子微分值)的微分部20laA、进行其微分值的频率分析的频率分析部20lbA、从其分析结果计算离子微分值振动强度的运算部20lcA、计算离子电流值的积分值(离子积分值)的积分部20ldA、从运算部20lcA的离子微分值振动强度和积分部20ldA的积分值计算归一化值的归一化部20leA。
从点火系统输出的离子电流信号被输入至离子电流信号处理部20lA的微分部20laA和积分部20ldA。微分部20laA对预定期间(爆震窗口)中的离子电流信号进行微分而计算离子微分值，并将其计算结果发送至频率分析部20lbA。频率分析部20lbA对从微分部20laA发送来的离子微分值进行FFT分析，并将其分析结果发送至运算部20lcA。运算部20lcA将从频率分析部20lbA发送来的分析结果中爆震频率带的信号电平相加而计算离子微分值振动强度S1，并将其计算结果发送至归一化部20leA。此外，积分部20ldA对周期中(爆震窗口中或一整个周期)的离子电流信号进行积分而计算离子积分值S2，并将其计算结果发送至归一化部20leA。归一化部20leA将从运算部20lcA发送来的离子微分值振动强度S1除以从积分部20ldA发送来的离子积分值S2而计算归一化值S3，并将其计算结果发送至爆震检测部20mA。
在爆震检测部20mA除了由离子电流信号处理部20lA处理的信号(归一化值S3)以外，还被输入发动机的转速/转矩。爆震检测部20mA根据被输入的转速/转矩运算爆震判断阈值(判断阈值)，并通过对其爆震判断阈值与从离子电流信号处理部20lA输入来的信号(归一化值S3)进行比较来判断是否产生了爆震音。爆震检测部20mA在检测到发动机产生了爆震音的情况下将爆震判断标记Fk设置为1并向爆震避免控制部20nA输出。
爆震避免控制部20nA在从爆震检测部20mA输入来的爆震判断标记Fk为1的情况下，为了避免更多的爆震，以使点火系统的点火时期延迟的方式向点火输出电路20hA发送指令值。点火输出电路20hA根据其指令值生成控制信号，并将所生成的控制信号发送至点火系统，控制其点火时期。
图15是具体地表示利用图14所示的ECU(控制装置)进行的爆震检测流程和爆震避免控制流程的图。另外，图15所示的控制流程由ECU20A按规定的周期反复执行。
首先，ECU20A在S201读取从点火系统输出的离子电流信号。接着，ECU20A在S202利用离子电流信号处理部20lA的微分部20laA对预定期间(爆震窗口)中的离子电流信号进行微分而运算离子微分值。接着，ECU20A在S203利用频率分析部20lbA对从微分部20laA发送来的离子微分值进行频率(FFT)分析。此处，在S203需要求取几kHz～几十kHz的频率成分，因此从S201至S203的运算处理需要以远高于利用ECU20A进行的控制周期(例如2ms)的速度进行(例如几十μs的程度)。另一方面，以下的从S204至S210的运算处理按利用ECU20A进行的控制周期(例如2ms)实施。
ECU20A在S204利用运算部20lcA将从频率分析部20lbA发送来的分析结果中爆震频率带的信号电平相加而运算离子微分值振动强度S1。此外，在S205利用积分部20ldA对周期中的离子电流信号进行积分而运算离子积分值S2。另外，为了计算离子积分值而将离子电流信号进行积分的范围既可以为爆震窗口中也可以为一整个周期，其范围预先存储在ECU20A内。接着，ECU20A在S206，通过利用归一化部20leA，将离子微分值振动强度S1除以离子积分值S2而运算将离子微分值振动强度S1归一化而得到的归一化值S3，并将其运算结果发送至爆震检测部20mA。
接着，ECU20A在S207，读取发动机的转速Ne和转矩T，在S208利用爆震检测部20mA运算按运转条件设定的爆震判断阈值S03。接着，ECU20A在S209比较从归一化部20lcA发送来的归一化值S3是否比爆震判断阈值S03大，在S3≤S03的情况下判断为未产生爆震音，结束一系列控制。另一方面，在S3＞S03的情况下，判断为产生了爆震音，在S210利用爆震避免控制部20nA以使得点火系统的点火时期与当前值相比延迟的方式控制该点火系统的点火时期。
这样，根据本实施方式2，将对作为离子电流信号的变化量的微分值进行频率分析而得到的分析结果除以离子电流信号的积分值获得归一化值，利用该归一化值检测发动机的爆震音产生，能够不依赖于爆震产生时的离子电流信号的绝对值地消除离子电流信号的绝对值的影响并从该离子电流信号可靠且精密地提取爆震振动成分，能够更精密地检测发动机的爆震音产生。此外，通过根据其检测结果控制点火时期地实施爆震避免控制，能够更加精密地控制发动机的燃烧状态。
[实施方式3]
在上述的实施方式2中，根据对周期中的离子电流值的时序信号进行积分而得到的离子积分值将离子微分值振动强度进行了归一化，认为通过将离子微分值除以与之对应的时间的离子电流值而预先归一化，能够消除成为基数的离子电流信号的绝对值的影响，进一步提高爆震强度与离子微分值振动强度的相关性，更加提高发动机的产生爆震音的检测精度。
图16是表示爆震强度与离子变化率振动强度的关系的图。此处，离子变化率振动强度是将离子微分值除以与之对应的时间的离子电流值(离子电流瞬时值)而计算归一化值(还称为离子变化率)(参照图17)、将对离子变化率进行FFT分析而得到的结果中爆震频率带的信号电平相加得到的值。如图16所示那样，确认到使用对离子变化率进行FFT分析而得到的结果计算出的离子变化率振动强度与爆震强度之间的相关性更为提高(相关系数R2为大致0.60)。认为这是因为通过将作为离子电流信号的变化量的离子微分值除以与之对应的时间的离子电流值，能够按单位时间消除每燃烧周期的离子电流信号的绝对值的影响。因此，在本实施方式3中，根据利用离子电流值将离子微分值归一化而得到的归一化值检测发动机的爆震音产生。
图18是表示本发明的内燃机的ECU(控制装置)的实施方式3的内部结构的图，特别表示根据从点火系统输入的离子电流信号检测发动机的爆震音、在检测到产生爆震音的情况下控制点火系统的点火时期的结构。
另外，图18所示的实施方式3的控制装置与上述的实施方式1、2的控制装置相比、检测发动机的爆震音的方法不同，其它结构与实施方式1、2的控制装置。因此，对与实施方式1、2的控制装置相同的结构省略其详细的说明。
如图所示，ECU20B的CPU20eB主要具备将离子电流值作为信号来处理的离子电流信号处理部20lB、检测发动机产生爆震音的爆震检测部(检测部)20mB和控制点火系统的点火时期避免更多的爆震的爆震避免控制部20nB。
离子电流信号处理部20lB具有计算离子电流值的微分值(离子微分值)的微分部20laB、将该微分值归一化而计算归一化值(还称为离子变化率)的归一化部20leB、进行该离子变化率的频率分析的频率分析部20lbB和从其分析结果计算离子变化率振动强度的运算部20lcB。
从点火系统输出的离子电流信号被输入离子电流信号处理部20lB的微分部20laB和归一化部20ldB。微分部20laB对预定期间(爆震窗口)中的离子电流信号进行微分而计算离子微分值，并将其计算结果发送至归一化部20leB。归一化部20leB将从微分部20laB发送来的离子微分值除以与之对应的时间的离子电流值而计算离子变化率，并将其计算结果发送至频率分析部20lbB。频率分析部20lbB对从归一化部20leB发送来的离子变化率进行FFT分析，并将其分析结果发送至运算部20lcB。运算部20lcB将从频率分析部20lbB发送的分析结果中爆震频率带的信号电平相加而计算离子变化率振动强度S4，并将其计算结果发送至爆震检测部20mB。
在爆震检测部20mB除了在离子电流信号处理部20lB处理后的信号(离子变化率振动强度S4)以外还被输入发动机的转速/转矩。爆震检测部20mB从被输入的转速/转矩运算爆震判断阈值(判断阈值)，并将该爆震判断阈值与从离子电流信号处理部20lB输入来的信号(离子变化率振动强度S4)进行比较，由此判断是否产生了爆震音。爆震检测部20mB在检测到在发动机产生了爆震音的情况下将爆震判断标记Fk设置为1并向爆震避免控制部20nB输出。
爆震避免控制部20nB在从爆震检测部20mB输入的爆震判断标记Fk为1的情况下，为了避免更多的爆震，以使点火系统的点火时期延迟的方式向点火输出电路20hB发送指令值。点火输出电路20hB根据其指令值生成控制信号，并将所生成的控制信号发送至点火系统而控制其点火时期。
图19是具体地表示利用图18所示的ECU(控制装置)进行的爆震检测流程和爆震避免控制流程的图。另外，图19所示的控制流程由ECU20B按规定的周期反复执行。
首先，ECU20B在S301读取从点火系统输出的离子电流信号。接着，ECU20B在S302利用离子电流信号处理部20lB的微分部20laB对预定期间(爆震窗口)中的离子电流信号进行微分而运算离子微分值。接着，ECU20B在S303利用归一化部20leB将从微分部20laB发送来的离子微分值除以与之对应的时间的离子电流值而运算离子变化率。接着，ECU20B在S304利用频率分析部20lbB对从归一化部20leB发送来的离子变化率进行频率(FFT)分析。此处，在S304需要求取几kHz～几十kHz的频率成分，因此从S301至S304的运算处理需要以远高于利用ECU20B进行的控制周期(例如2ms)的速度进行(例如几十μs的程度)。另一方面，以下的从S305至S309的运算处理按利用ECU20B进行的控制周期(例如2ms)实施。
ECU20B在S305利用运算部20lcB将从频率分析部20lbB发送来的分析结果中爆震频率带的信号电平相加而运算离子微分值振动强度S4，并将其运算结果发送至爆震检测部20mB。接着，ECU20B在S306，读取发动机的转速Ne和转矩T，在S307利用爆震检测部20mB运算按运转条件设定的爆震判断阈值S04。接着，ECU20B在S308，比较从归一化部20lcB发送来的归一化值S4是否比爆震判断阈值S04大，在S4≤S04的情况下判断为未产生爆震音，结束一系列控制。另一方面，在S4＞S04的情况下，判断为产生了爆震音，在S309利用爆震避免控制部20nB以使得点火系统的点火时期与当前值相比延迟的方式控制该点火系统的点火时期。
这样，根据本实施方式3，利用作为归一化值的离子变化率检测发动机的爆震音产生，其中该归一化值通过预先使用离子电流值将作为离子电流信号的变化量的微分值归一化而得到，由此，能够不依赖于爆震产生时的离子电流信号的绝对值地消除离子电流信号的绝对值的影响并从该离子电流信号可靠且精密地提取爆震振动成分，能够更精密地检测发动机的爆震音产生。此外，通过根据其检测结果控制点火时期地实施爆震避免控制，能够更加精密地控制发动机的燃烧状态。
另外，在上述的实施方式1～3中，对检测在燃烧时产生的离子电流的离子电流值检测部设置在点火系统的方式进行了说明，离子电流值检测部的配置位置能够适当地变更。
此外，在上述的实施方式1～3中，作为频率分析主要对进行FFT分析的方式进行了说明，只要能够检测内燃机的燃烧状态，还能够使用适当的分析方法。
此外，在上述的实施方式1～3中，以内燃机的燃烧状态为判断基准，主要对使用离子微分值振动强度、将离子微分值振动强度除以离子积分值而得到的值和离子变化率振动强度的方式进行了说明，只要能够判断内燃机的燃烧状态，也能够使用适当的判断基准代替它们。
另外，本发明并不限定于上述的实施方式1～3，而包括各种各样的变形例。例如，上述的实施方式1～3为了将本发明说明得容易明白而进行了详细的说明，但是并不一定限定于包括所说明的所有结构。此外，能够将一个实施方式的结构的一部分替换到另一个实施方式的结构，此外，还能够在一个实施方式的结构中加入其它实施方式的结构。此外，能够对各实施方式的结构的一部分进行其它结构的追加、削除、替换。
此外，对于控制线和信息线，仅展示在说明上被认为需要的部分，并不一定展示产品上的所有的控制线和信息线。实际上也可以认为几乎所有的结构相互连接。
附图标记说明
1…空气流量传感器
2…电子控制节气门
3…燃料喷射装置
4…点火系统
4a…火花塞
4b…二次点火线圈
4c…一次点火线圈
4d…电容器
4e…稳压二极管
4f…电压转换用电阻
4i…点火器
5…可变阀门
5a…吸气阀门可变装置
5b…排气阀门可变装置
6…吸气管
7…汽缸盖
8…排气管
9…空燃比传感器
10…三元触媒
11…排气温度传感器
12…燃烧室
13…曲柄角度传感器
14…冷却水温度传感器
15…吸气温度传感器
16…油门开度传感器
17…高压燃料泵
18…燃料压力传感器
20…发动机控制单元(ECU)(控制装置)
20a…输入电路
20b…输入输出端口
20c…RAM
20d…ROM
20e…CPU
20f…电子控制节气门驱动电路
20g…喷射器驱动电路
20h…点火输出电路
20j…可变阀门驱动电路
20k…高压燃料泵驱动电路
20l…离子电流信号处理部
20la…微分部
20lb…频率分析部
20lc…运算部
20ldA…积分部
20leA…归一化部
20m…爆震检测部(检测部)
20n…爆震避免控制部
21…吸气压传感器
41…火花点火部
42…离子电流值检测部
100…发动机(内燃机)。

Claims (7)

1.一种具备检测燃烧时的离子电流值的离子电流值检测部的内燃机的控制装置，其特征在于，包括：
对所述离子电流值进行信号处理的离子电流信号处理部；和
根据该离子电流信号处理部的处理结果检测所述内燃机的燃烧状态的检测部，
所述离子电流信号处理部包括计算所述离子电流值的微分值的微分部，和进行所述微分值的频率分析的频率分析部。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于：
所述离子电流信号处理部还包括：
计算所述离子电流值的积分值的积分部；和
使用所述频率分析部的分析结果和所述积分值计算归一化值的归一化部。
3.如权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于：
所述归一化部将所述频率分析部的分析结果除以所述积分值来计算所述归一化值。
4.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于：
所述检测部使用由所述内燃机的转速和转矩得到的判断阈值来检测所述内燃机的燃烧状态。
5.一种具备检测燃烧时的离子电流值的离子电流值检测部的内燃机的控制装置，其特征在于，包括：
对所述离子电流值进行信号处理的离子电流信号处理部；和
根据该离子电流信号处理部的处理结果检测所述内燃机的燃烧状态的检测部，
所述离子电流信号处理部包括：
计算所述离子电流值的微分值的微分部；
根据所述离子电流值和所述微分值计算归一化值的归一化部；和
进行所述归一化值的频率分析的频率分析部。
6.如权利要求5所述的内燃机的控制装置，其特征在于：
所述归一化部将所述微分值除以与该微分值对应的时间的所述离子电流值来计算所述归一化值。
7.如权利要求5所述的内燃机的控制装置，其特征在于：
所述检测部使用由所述内燃机的转速和转矩得到的判断阈值来检测所述内燃机的燃烧状态。
CN201480054257.3A 2013-10-08 2014-10-06 内燃机的控制装置 Active CN105593502B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-211127 2013-10-08
JP2013211127 2013-10-08
PCT/JP2014/076648 WO2015053204A1 (ja) 2013-10-08 2014-10-06 内燃機関の制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105593502A CN105593502A (zh) 2016-05-18
CN105593502B true CN105593502B (zh) 2018-10-19

Family

ID=52813020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480054257.3A Active CN105593502B (zh) 2013-10-08 2014-10-06 内燃机的控制装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160215749A1 (zh)
EP (1) EP3056719B1 (zh)
JP (1) JP6165873B2 (zh)
CN (1) CN105593502B (zh)
WO (1) WO2015053204A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6328293B1 (ja) * 2017-04-19 2018-05-23 三菱電機株式会社 内燃機関の制御装置及び制御方法
JP6448739B1 (ja) * 2017-10-13 2019-01-09 三菱電機株式会社 内燃機関の燃焼状態検出装置
DE102018106667A1 (de) * 2018-03-21 2019-09-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Klopferkennungseinrichtung und Verfahren für die Erkennung eines Klopfereignisses
CN111237076B (zh) * 2020-01-20 2021-12-31 同济大学 一种均质压燃发动机不完全燃烧和爆震的前馈控制方法
CN112065595B (zh) * 2020-08-14 2021-06-04 同济大学 一种基于离子电流的天然气发动机燃烧循环控制装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1920512A (zh) * 2006-09-19 2007-02-28 天津大学 均质压燃与火花点燃双模式汽油发动机燃烧信息在线检测装置
EP2253833A1 (en) * 2008-03-17 2010-11-24 Daihatsu Motor Co., Ltd. Method for judging combustion state of internal combustion

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3872846A (en) * 1972-04-24 1975-03-25 Bendix Corp Exhaust gas recirculation (EGR) internal combustion engine roughness control system
DE2802202C2 (de) * 1978-01-19 1986-09-04 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Einrichtung zur Erfassung von Druckschwankungen im Brennraum einer Brennkraftmaschine
JPH07279743A (ja) * 1994-04-08 1995-10-27 Honda Motor Co Ltd 内燃機関のノッキング検出装置
JP3593217B2 (ja) 1996-09-04 2004-11-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のノッキング検出装置
DE19727004A1 (de) * 1997-06-25 1999-01-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Zündaussetzern einer Brennkraftmaschine
DE19755257A1 (de) * 1997-12-12 1999-06-24 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Erkennung von klopfender Verbrennung aus einem Ionenstromsignal bei Brennkraftmaschinen
DE10032702C2 (de) * 2000-07-05 2003-10-30 Conti Temic Microelectronic Verfahren zur Erkennung klopfender Verbrennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine
US6688286B2 (en) * 2001-05-29 2004-02-10 Denso Corporation Knock control apparatus for engine
JP4465928B2 (ja) * 2001-07-04 2010-05-26 株式会社デンソー 内燃機関のノック制御装置
JP3659589B2 (ja) * 2002-10-21 2005-06-15 三菱電機株式会社 内燃機関のノック制御装置
US6935310B2 (en) * 2002-11-01 2005-08-30 Woodward Governor Company Method and apparatus for detecting abnormal combustion conditions in reciprocating engines having high exhaust gas recirculation
US6922628B2 (en) * 2003-11-26 2005-07-26 Visteon Global Technologies, Inc. IC engine diagnostic system using the peak and integration ionization current signals
JP2007187076A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Daihatsu Motor Co Ltd 触媒異常検知装置
JP4637039B2 (ja) * 2006-03-10 2011-02-23 ダイヤモンド電機株式会社 内燃機関の燃焼制御装置
US7318411B1 (en) * 2007-01-26 2008-01-15 Visteon Global Technologies, Inc. Adaptive ignition dwell based on ionization feedback
JP4431168B2 (ja) * 2007-10-30 2010-03-10 三菱電機株式会社 内燃機関の燃焼状態検出装置及び燃焼状態検出方法
JP4990099B2 (ja) * 2007-11-02 2012-08-01 ダイヤモンド電機株式会社 内燃機関の燃焼制御装置及び燃焼制御方法
JP2010059937A (ja) * 2008-09-08 2010-03-18 Diamond Electric Mfg Co Ltd 内燃機関用の燃焼制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1920512A (zh) * 2006-09-19 2007-02-28 天津大学 均质压燃与火花点燃双模式汽油发动机燃烧信息在线检测装置
EP2253833A1 (en) * 2008-03-17 2010-11-24 Daihatsu Motor Co., Ltd. Method for judging combustion state of internal combustion

Also Published As

Publication number Publication date
JP6165873B2 (ja) 2017-07-19
CN105593502A (zh) 2016-05-18
US20160215749A1 (en) 2016-07-28
JPWO2015053204A1 (ja) 2017-03-09
WO2015053204A1 (ja) 2015-04-16
EP3056719A1 (en) 2016-08-17
EP3056719B1 (en) 2021-05-12
EP3056719A4 (en) 2017-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105593502B (zh) 内燃机的控制装置
CN100554675C (zh) 用于内燃机的爆震判断设备
US8301360B2 (en) Knock determining device
CN104583570B (zh) 用于检测内燃机中的异常燃烧的装置
CN102235257B (zh) 多次喷射正时控制的方法
CN101084423B (zh) 用于内燃机的爆燃判定装置
CN105626281A (zh) 内燃机的控制装置及控制方法
CN107429630B (zh) 内燃机的控制装置及异常燃烧检测方法
CN103104366A (zh) 用于确定和补偿发动机扫气的方法
CN103161642B (zh) 内燃机的控制装置
ATE405737T1 (de) Verfahren und vorrichtung zum steuern des luftmengenstromes von verbrennungskraftmaschinen
EP1138896A3 (en) Auto-ignition of gasoline engine by varying exhaust gas retaining duration
US9726531B2 (en) Estimation apparatus and method for cylinder intake air amount of internal combustion engine
EP3336335B1 (en) Method of operating a gaseous fuel internal combustion engine
CN107110056A (zh) 爆燃检测装置
CN104662276B (zh) 内燃机的异常燃烧检测装置
CN103306841B (zh) 内燃机的爆震控制装置
EP1955038A1 (en) A method and apparatus for detecting engine knock
CN103790751A (zh) 内燃机的控制装置
CN101634250B (zh) 包括爆震补偿的发动机控制
CN100510363C (zh) 用于内燃机的大气压力检测器
US9322382B2 (en) Method for detecting detonation phenomena in an internal combustion engine
CN102797580A (zh) 用于操作内燃机的方法
CN106481474A (zh) 用于内燃发动机的控制装置
CN109715917A (zh) 带涡轮增压器的发动机和带涡轮增压器的发动机的运转方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Ibaraki

Patentee after: Hitachi astemo Co.,Ltd.

Address before: Ibaraki

Patentee before: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS, Ltd.