内燃机的控制装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种用于对内燃机中发生的爆震进行控制的控制装置及其控制方法。

背景技术：

以往，已知有如下控制装置：利用直接安装在内燃机的气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。若内燃机在运行中发生爆震，则会根据内燃机的缸径或爆震的振动模式而发生固有频带的振动，因此，控制装置通过测定该固有频率的振动强度从而进行爆震的检测。

此外，作为内燃机的特性，若使点火时期提前，则内燃机的输出转矩上升，但变得容易发生爆震。因此，控制装置进行如下爆震控制：在检测出爆震时将点火时期朝延迟角侧修正从而抑制爆震，在未检测出爆震时使点火时期朝提前角侧恢复，从而抑制内燃机的输出转矩的下降。利用爆震控制，点火时期被控制成将要发生爆震前的最靠近提前角侧的点火时期即爆震界限点火时期。

作为进行这种爆震控制的技术，例如已知有下述专利文献1和专利文献2所记载的技术。在专利文献1的技术中，构成为将对爆震信号进行低通滤波器的处理而计算出的爆震信号的平均值设定为背景水平，对背景水平进行增益的相乘及偏移量的相加，计算出爆震判定阈值，将爆震判定阈值与爆震信号进行比较，判定爆震的发生。

在专利文献2的技术中，构成为计算进行对数转换后的爆震信号的中央值和爆震信号的标准偏差，从爆震信号的中央值减去对标准偏差乘以常数后的值，计算出背景水平，将爆震信号除以背景水平，计算出爆震的发生强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2542116号公报

专利文献2：日本专利特开2007-154760号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

然而，在专利文献1的技术中，根据爆震的发生状态，有时爆震信号的频度分布会失真，由低通滤波器计算出的爆震信号的平均值(背景水平)比期待值要向上侧偏离。其结果是，爆震判定阈值也比期望值要向上侧偏离，即使发生爆震，也无法适当检测出爆震的发生强度，存在无法将点火时期适当地进行角度延迟的问题。

在专利文献2的技术中，从爆震信号的中央值减去标准偏差的常数倍值来计算出背景水平，因此，在爆震信号的频度分布发生了失真的情况下，根据其失真，爆震信号的中央值及标准偏差发生变动。其结果是，背景水平比爆震信号的分布范围要向下侧偏离，或背景水平接近爆震信号的中央值，根据爆震信号的频度分布的失真，背景水平相对于爆震信号的分布范围的设定位置发生变动。此外，专利文献2的技术中，在标准偏差的运算中需要平方运算及平方根运算，运算处理装置的处理负荷增大。

因而，寻求即使爆震信号的频度分布因爆震的发生状态而失真也可适当检测出爆震的发生的内燃机的控制装置及其控制方法。

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包括：爆震信号计算部，该爆震信号计算部基于输出与内燃机的燃烧状态对应的信号的燃烧状态检测传感器的输出信号，计算表示爆震的特征分量的爆震信号；bgl计算部，该bgl计算部基于所述爆震信号，计算背景水平；爆震判定阈值计算部，该爆震判定阈值计算部基于所述背景水平，计算爆震判定阈值；爆震强度计算部，该爆震强度计算部基于所述爆震信号及所述爆震判定阈值，计算爆震的发生强度；及爆震控制部，该爆震控制部根据所述爆震的发生强度，使所述内燃机的控制参数发生变化，使得爆震的发生得到抑制，所述bgl计算部对所述爆震信号进行低通滤波器的处理来计算所述背景水平，并进行低侧频率增加，该低侧频率增加使得低侧频率高于高侧频率，所述低侧频率为所述爆震信号小于所述低通滤波器的输出值的情况下的所述低通滤波器的截止频率，所述高侧频率为所述爆震信号大于所述低通滤波器的输出值的情况下的所述低通滤波器的截止频率。

此外，本发明所涉及的内燃机的控制装置包括：爆震信号计算部，该爆震信号计算部基于输出与内燃机的燃烧状态对应的信号的燃烧状态检测传感器的输出信号，计算表示爆震的特征分量的爆震信号；bgl计算部，该bgl计算部基于所述爆震信号，计算背景水平；爆震判定阈值计算部，该爆震判定阈值计算部基于所述背景水平，计算爆震判定阈值；爆震判定部，该爆震判定部基于所述爆震信号及所述爆震判定阈值，判定爆震的发生强度；及爆震控制部，该爆震控制部根据所述爆震的发生强度，使所述内燃机的控制参数发生变化，使得爆震的发生得到抑制，所述bgl计算部对所述爆震信号进行最小值检测处理，计算所述背景水平。

此外，本发明所涉及的内燃机的控制方法执行如下步骤：爆震信号计算步骤，该爆震信号计算步骤基于输出与内燃机的燃烧状态对应的信号的燃烧状态检测传感器的输出信号，计算表示爆震的特征分量的爆震信号；bgl计算步骤，该bgl计算步骤基于所述爆震信号，计算背景水平；爆震判定阈值计算步骤，该爆震判定阈值计算步骤基于所述背景水平，计算爆震判定阈值；爆震强度计算步骤，该爆震强度计算步骤基于所述爆震信号及所述爆震判定阈值，计算爆震的发生强度；及爆震控制步骤，该爆震控制步骤根据所述爆震的发生强度，使所述内燃机的控制参数发生变化，使得爆震的发生得到抑制，在所述bgl计算步骤中，对所述爆震信号进行低通滤波器的处理来计算所述背景水平，并进行低侧频率增加，该低侧频率增加使得低侧频率高于高侧频率，所述低侧频率为所述爆震信号小于所述低通滤波器的输出值的情况下的所述低通滤波器的截止频率，所述高侧频率为所述爆震信号大于所述低通滤波器的输出值的情况下的所述低通滤波器的截止频率。

此外，本发明所涉及的内燃机的控制方法执行如下步骤：爆震信号计算步骤，该爆震信号计算步骤基于输出与内燃机的燃烧状态对应的信号的燃烧状态检测传感器的输出信号，计算表示爆震的特征分量的爆震信号；bgl计算步骤，该bgl计算步骤基于所述爆震信号，计算背景水平；爆震判定阈值计算步骤，该爆震判定阈值计算步骤基于所述背景水平，计算爆震判定阈值；爆震强度计算步骤，该爆震强度计算步骤基于所述爆震信号及所述爆震判定阈值，计算爆震的发生强度；及爆震控制步骤，该爆震控制步骤根据所述爆震的发生强度，使所述内燃机的控制参数发生变化，使得爆震的发生得到抑制，在所述bgl计算步骤中，对所述爆震信号进行最小值检测处理，计算所述背景水平。

发明效果

根据本发明所涉及的内燃机的控制装置及其控制方法，背景水平在爆震信号的频度分布的范围内偏向频度分布的最小值侧而设定，因此，不易受到爆震发生状态下的爆震信号的频度分布的失真的影响。因此，无论爆震信号的频度分布是否失真，都能适当设定爆震判定阈值，适当检测出爆震的发生，能抑制爆震的发生。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的内燃机的的简要结构图。

图2是本发明的实施方式1所涉及的控制装置的框图。

图3是本发明的实施方式1所涉及的控制装置的硬件结构图。

图4是说明比较例所涉及的背景水平的计算的图。

图5是说明本发明的实施方式1所涉及的二级结构时的背景水平的计算的图。

图6是本发明的实施方式1所涉及的二级结构时的bgl计算部的框图。

图7是说明本发明的实施方式1所涉及的二级结构时的背景水平的计算的时序图。

图8是说明本发明的实施方式1所涉及的二级结构时的过渡时的背景水平的状态的时序图。

图9是说明本发明的实施方式1所涉及的二级结构时的过渡时的背景水平的变动的时序图。

图10是本发明的实施方式1所涉及的三级结构时的bgl计算部的框图。

图11是说明本发明的实施方式1所涉及的三级结构时的背景水平的计算的时序图。

图12是说明本发明的实施方式1所涉及的三级结构时的背景水平的计算的图。

图13是说明本发明的实施方式1所涉及的三级结构时的过渡时的背景水平的变动的时序图。

图14是说明本发明的实施方式1所涉及的三级结构时的过渡时的背景水平的变动的时序图。

图15是表示本发明的实施方式1所涉及的控制装置的处理的流程图。

具体实施方式

实施方式1.

参照附图对实施方式1所涉及的内燃机1的控制装置50(下面简称为控制装置50)进行说明。图1是本实施方式所涉及的内燃机1的简要结构图。另外，本实施方式所涉及的内燃机1虽然包括多个气缸25及活塞5，但图1中，为了便于说明，仅示出一个气缸25及活塞5。内燃机1及控制装置50搭载在车辆中，内燃机1作为车辆(车轮)的驱动力源。

1.内燃机1的结构

首先，对内燃机1的结构进行说明。内燃机1具有供空气与燃料的混合气体燃烧的气缸25。内燃机1具备将空气提供给气缸25的进气通路23、以及将在气缸25内进行了燃烧后的废气排出的排气通路17。内燃机1包括对进气通路23进行开闭的节流阀6。节流阀6采用由电动机进行开闭驱动的电子控制式节流阀，该电动机由控制装置50进行控制。节流阀6中设有输出与节流阀6的开度相对应的电信号的节流开度传感器7。

在进气通路23的最上游部，设有对吸入到进气通路23中的空气进行净化的空气净化器24。在节流阀6的上游侧的进气通路23上设置有输出与吸入到进气通路23中的吸入空气流量相对应的电信号的气流传感器3。位于节流阀6下游侧的进气通路23的部分设为进气歧管11，与多个气缸25连结。进气歧管11的上游侧的部分设为用于抑制进气波动的气室。

进气歧管11中设有输出与进气歧管11内的气体的压力即歧管压力相对应的电信号的歧管压传感器8。另外，也可仅设置气流传感器3及歧管压传感器8中的任一方。在进气歧管11下游侧的部分设置有喷射燃料的喷射器13。另外，喷射器13也可以设置为向气缸25内直接喷射燃料。

在气缸25的顶部设有对空气与燃料的混合气体进行点火的火花塞18、以及将点火能量提供给火花塞18的点火线圈16。在气缸25的顶部还设有调节从进气通路23吸入到气缸25内的吸入空气量的进气阀14、以及调节从气缸内排出到排气通路17的废气量的排气阀15。在进气阀14设有使其阀开闭时刻可变的进气可变阀正时机构。进气可变阀正时机构14具有使进气阀的开关时刻发生变化的电动致动器。

在内燃机1的曲柄轴设置有在外周以预定的角度间隔设置有多个齿的信号板。曲柄角传感器9与曲柄轴的信号板的齿相对并固定于缸体，输出与齿的通过同步的脉冲信号。虽省略图示，但在内燃机1的凸轮轴设置有在外周以预定的角度间隔设置有多个齿的信号板。凸轮角传感器10与凸轮轴的信号板的齿相对并固定，输出与齿的通过同步的脉冲信号。

控制装置50基于曲柄角传感器9以及凸轮角传感器10的两种输出信号，对以各活塞5的上死点为基准的曲柄轴角度进行检测，并判断各气缸25的冲程。

在缸体固定有爆震传感器12。爆震传感器12输出与内燃机1的振动相对应的信号(振动波形信号)。爆震传感器12由压电元件等构成。

2.控制装置50的结构

接着对控制装置50进行说明。

控制装置50是以内燃机1为控制对象的控制装置。如图2的框图所示，控制装置50包括爆震信号计算部51、bgl计算部52、爆震判定阈值计算部53、爆震强度计算部54及爆震控制部55等控制部。控制装置50的各控制部51～55等利用控制装置50所具备的处理电路来实现。具体而言，如图3所示，控制装置50作为处理电路，具备cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)等运算处理装置90(计算机)、与运算处理装置90进行数据交换的存储装置91、向运算处理装置90输入外部的信号的输入电路92以及从运算处理装置90向外部输出信号的输出电路93等。

作为存储装置91，包括构成为能从运算处理装置90读取并写入数据的ram(randomaccessmemory：随机存储器)、构成为能从运算处理装置90读取数据的rom(readonlymemory：只读存储器)等。输入电路92包括a/d转换器等，该a/d转换器连接有各种传感器、开关，并将这些传感器、开关的输出信号输入到运算处理装置90。输出电路93包括驱动电路等，该驱动电路连接电负载，并从运算处理装置90向这些电负载输出控制信号。

然后，控制装置50所具备的各控制部51～55等的各种功能通过以下方式来实现：运算处理装置90执行存储在rom等存储装置91中的软件(程序)，与存储装置91、输入电路92、输出电路93及通信电路94等的控制装置50的其它硬件协同工作。另外，各控制部51～55等使用的滤波器增益等设定数据存储在rom等存储装置91中作为软件(程序)的一部分。

本实施方式中，输入电路92连接有气流传感器3、节流开度传感器7、进气歧管压力传感器8、曲柄角传感器9、凸轮角传感器10、爆震传感器12、以及加速位置传感器26等。输出电路93与节流阀6(电动机)、喷射器13、进气可变阀正时机构14、以及点火线圈16等相连。另外，控制装置50连接有未图示的各种传感器、开关以及致动器等。

控制装置50基于气流传感器3或歧管压力传感器8的输出信号等，检测吸入空气量，基于节流开关传感器7的输出信号，检测节流开度，基于加速位置传感器26的输出信号，检测加速开度。控制装置50基于曲柄角传感器9及凸轮角传感器10的输出信号，检测曲柄轴的角度、转速及进气阀14的开关时刻。

控制装置50基于所输入的各种传感器的输出信号等计算燃料喷射量、点火时期等，并对喷射器13以及点火线圈16等进行驱动控制，以作为基本控制。控制装置50基于加速开度等计算驾驶员所要求的内燃机1的输出转矩，并对节流阀6等进行控制，以达到实现该要求输出转矩的吸入空气量。具体而言，控制装置50计算目标节流开度，并对节流阀6的电动机进行驱动控制，使得节流开度接近目标节流开度。此外，控制装置50基于曲柄轴(内燃机1)的转速及吸入空气量等，计算进气阀14的目标开关时刻，并对进气可变阀正时机构14的电动致动器进行驱动控制，使得进气阀14的开关时刻接近目标开关时刻。

＜爆震信号计算部51＞

爆震信号计算部51基于输出与内燃机1的燃烧状态对应的信号的燃烧状态检测传感器的输出信号，计算表示爆震的特征分量的爆震信号knk。本实施方式中，燃烧状态检测传感器设为爆震传感器12。如图2所示，爆震信号计算部51包括用于从爆震传感器12的输出信号中去除高频的噪声分量的噪声去除低通滤波器60、用于将噪声去除低通滤波器60的输出值输入到运算处理装置90的a/d转换器61、及在运算处理装置90中对a/d转换值进行数字信号处理的数字信号处理部62。噪声去除低通滤波器60及a/d转换器61构成输入电路92。

如上所述，噪声去除低通滤波器60接收从爆震传感器12输出的内燃机1的振动波形信号，从该振动波形信号中去除高频噪声分量。噪声去除低通滤波器60构成为对滤波前或滤波后的信号施加2.5[v]的偏置电压，滤波器的输出信号在以2.5[v]为中心的0[v]～5[v]的范围内振动，所有振幅由a/d转换器61进行转换。此外，噪声去除低通滤波器60还包含增益转换功能，该增益转换功能中，在信号的振幅较小的情况下，以2.5[v]为中心将信号放大，在信号的振幅较大的情况下，以2.5[v]为中心将信号减小。

a/d转换器61将从噪声去除低通滤波器60输出的模拟信号a/d转换成数字信号。该a/d转换以一定的时间间隔、例如每隔10[μs]或20[μs]等执行。

另外，a/d转换器61始终进行a/d转换，在a/d转换后的数据内，从与爆震发生期间对应的爆震检测期间(例如，从活塞的上死点(tdc：topdeathcenter)开始仅将上死点后(atdc：aftertopdeathcenter)50℃a)的数据传送到数字信号处理部62。或者，a/d转换器61也可仅在爆震检测期间进行a/d转换，将a/d转换后的数据传送到数字信号处理部62。

数字信号处理部62对于从a/d转换器61输入的数字信号，进行时间/频率分析。例如，数字信号处理部62利用离散傅立叶变换(dft)或短时傅立叶变换(stft)等处理，算出每隔预定时间的爆震固有频率分量的频谱序列。或者，数字信号处理部62也可以利用无限脉冲响应(iir)滤波器、或有限脉冲响应(fir)滤波器等提取出爆震固有频率分量。数字信号处理部62将频谱序列的峰值计算作为爆震信号knk。另外，数字信号处理部62也可将频谱序列的平均值计算作为爆震信号knk。

利用爆震信号knk的bgl计算部52、爆震判定阈值计算部53、爆震强度计算部54及爆震控制部55的处理利用与预先设定的曲柄角度同步的中断处理(例如，上死点前(btdc：beforetopdeath)75℃a的中断处理)来实施。因此，数字信号处理部62直至bgl计算部52等的中断处理开始为止，结束处理。另外，以下记载的“(n)”表示利用本次的中断处理计算出的值，“(n-1)”表示利用上次的中断处理计算出的值。

＜爆震判定阈值计算部53＞

爆震判定阈值计算部53基于后述的bgl计算部52计算出的背景水平bgl，计算爆震判定阈值th。本实施方式中，如下式所示，爆震判定阈值计算部53将对背景水平bgl乘以阈值计算系数kth后得到的值计算作为爆震判定阈值th。

th(n)＝kth×bgl(n)···(1)

阈值计算系数kth是使得爆震的发生强度的判定结果变得适当的适合的值，例如设定为“3”左右的值。

＜爆震强度计算部54＞

爆震强度计算部54基于爆震信号knk及爆震判定阈值th，判定爆震的发生强度iknk。本实施方式中，如下式所示，爆震强度计算部54从爆震信号knk中减去爆震判定阈值th，将得到的值除以背景水平bgl，并将由此得到的值计算作为爆震发生强度iknk。由此，利用背景水平bgl除以相减值，将其标准化。另外，本实施方式所涉及的背景水平bgl如后所述不易受到爆震信号knk的失真的影响，因此，标准化后的爆震的发生强度iknk也不易受到失真的影响。

iknk(n)＝(knk-th(n))/bgl(n)···(2)

在爆震信号knk超过爆震判定阈值th、爆震的发生强度iknk变成正值时，表示发生了爆震，爆震的发生强度iknk与爆震信号knk超过爆震判定阈值th的超过量成正比地变大。

＜爆震控制部55＞

爆震控制部55根据爆震的发生强度iknk，使内燃机1的控制参数变化，使得爆震的发生得到抑制。本实施方式中，爆震控制部55构成为使点火时期发生变化，以作为内燃机1的控制参数。如下式所示，爆震控制部55在爆震的发生强度iknk为正、判定为正发生爆震的情况下，对爆震的发生强度iknk乘以预先设定的延迟角量计算系数kg及-1，利用预先设定的最大延迟角量δθrmin对得到的值进行下限限制，计算由此得到的值以作为延迟角更新量δθr。延迟角更新量δθr为负值。另一方面，爆震控制部55在爆震的发生强度iknk为负(本例中为0以下)、判定为未发生爆震的情况下，将延迟角更新量δθr设定为0。此处，max{a，b}为输出a和b的最大值的函数。

然后，如下式所示，爆震控制部55对每一中断处理，累积延迟角更新量δθr，计算延迟角修正量θr。

θr(n)＝min{θr(n-1)+δθr(n)+ka，θrmax}···(4)

此处，ka为预先设定的提前角侧的恢复量，在爆震的发生强度iknk为负、判定为未发生爆震(δθr(n)＝0)的情况下，将延迟角修正量θr逐渐恢复到提前角侧。θrmax为预先设定的提前角侧的最大值，为延迟角修正量θr的上限限制值。min{a，b}为输出a和b的最小值的函数。

如下式所示，爆震控制部55将对基本点火时期θb加上延迟角修正量θr后的值设定为最终点火时期θig。

θig(n)＝θb(n)+θr(n)···(5)

基本点火时期θb为基于内燃机1的转速、填充效率及废气再循环量等内燃机1的运行条件计算出的基本点火时期，通常设为转矩达到最大的点火时期。控制装置50基于最终点火时期θig及曲柄角度，进行向点火线圈16的通电控制。

＜bgl计算部52＞

bgl计算部52基于爆震信号knk，计算背景水平bgl。bgl计算部52对爆震信号knk进行低通滤波器的处理，计算背景水平bgl。

这里，说明与本实施方式不同的比较例的问题点。如图4中示出爆震信号knk的频度分布那样，在比较例中采用以下结构：作为背景水平bgl，对于爆震信号knk不进行截止频率的变更，而进行通常的低通滤波器的处理来计算出爆震信号knk的平均值，对爆震信号knk的平均值(bgl)乘以阈值计算系数kth来计算出爆震判定阈值th。如图4的上部曲线图所示，在未发生爆震的情况下，爆震信号knk的频度分布接近正态分布，爆震信号knk的平均值(bgl)计算为在频度分布的峰值附近。然后，调整阈值计算系数kth以使得爆震判定阈值th设定在频度分布的上端附近，爆震的发生强度iknk变小。

另一方面，若发生爆震，则爆震信号knk的频度分布变宽。因此，通常，大于爆震判定阈值th的爆震信号knk增加，爆震的发生强度iknk变大。然而，如图4的下部曲线图所示，根据爆震的发生状态，有时爆震信号knk的频度分布会失真，爆震信号knk的平均值(bgl)从频度分布的峰值向上侧偏离。其结果是，爆震判定阈值th也比优选值要向上侧偏离，尽管发生爆震，但爆震的发生强度iknk变小，存在无法使点火时期适当地进行延迟的问题。

因此，本实施方式中，bgl计算部52进行低侧频率增加，该低侧频率增加使得低侧频率高于高侧频率，所述低侧频率为爆震信号knk小于低通滤波器的输出值的情况下的低通滤波器的截止频率，所述高侧频率为爆震信号knk大于低通滤波器的输出值的情况下的低通滤波器的截止频率。

若进行这种低侧频率增加，则相对而言，小于低通滤波器的输出值的爆震信号knk容易通过低通滤波器，大于低通滤波器的输出值的爆震信号knk难以通过低通滤波器。因此，如图5的频度分布所示，在爆震信号knk的频度分布的范围内，低通滤波器的输出值(bgl)偏移到小于爆震信号knk的平均值的一侧。因此，在发生爆震时，即使爆震信号knk的频度分布发生了失真，由于背景水平bgl在爆震信号knk的频度分布的范围内偏向爆震信号knk的频度分布的最小值侧而设定，因此不易受到频度分布的失真的影响。而且，以背景水平bgl为基准来设定爆震判定阈值th，因此，无论频度分布的失真如何，都能抑制爆震判定阈值th过度增加。因此，爆震信号knk超过爆震判定阈值th，爆震的发生强度iknk适当增加，可将点火时期进行适当地延迟。

本实施方式中，bgl计算部52构成为在低侧频率增加中，在爆震信号knk小于低通滤波器的输出值的情况下，将低侧频率设定为无限大的频率，使低通滤波器的输出值与爆震信号knk一致。

若截止频率变成无限大的频率，则爆震信号knk直接通过低通滤波器，低通滤波器的输出值与爆震信号knk一致。反之，在低通滤波器的输出值与爆震信号knk一致的情况下，变成截止频率设定为无限大的频率。根据上述结构，小于低通滤波器的输出值的爆震信号knk直接通过低通滤波器，大于低通滤波器的输出值的爆震信号knk难以通过低通滤波器。因此，可使低通滤波器的输出值更接近频度分布的最小值，且可使背景水平bgl更接近爆震信号knk的频度分布的最小值。

本实施方式中，bgl计算部52利用离散化的一次延迟滤波器来作为低通滤波器。具体而言，一次延迟滤波器设为进行如下处理：如下式所示，将对滤波器增益kf乘以上次的运算周期(本例中为上次的中断处理)的一次延迟滤波器的输出值yf(n-1)后的值、与对本次的运算周期(本例中为本次的中断处理)的一次延迟滤波器的输入值uf(n)乘以从1减去滤波器增益kf后的值而得到的值的合计值作为本次运算周期的一次延迟滤波器的输出值yf(n)来进行计算。通过利用这种一次延迟滤波器，可降低运算处理负荷。

yf(n)＝kf×yf(n-1)+(1-kf)×uf(n)···(6)

然后，bgl计算部52如下式所示，在低侧频率增加中，在本次运算周期的一次延迟滤波器的输入值uf(n)小于上次运算周期的一次延迟滤波器的输出值yf(n-1)的情况下，将作为低侧频率的滤波器增益kf设为0，在本次运算周期的一次延迟滤波器的输入值uf(n)大于上次运算周期的一次延迟滤波器的输出值yf(n-1)的情况(本例中为以上的情况)下，将作为高侧频率的滤波器增益kf设为大于0且小于1的值。

另外，随着滤波器增益kf从0接近1，截止频率逐渐变低。随着滤波器增益kf从1接近0，截止频率逐渐变高，在滤波器增益kf为0的情况下，截止频率变得无限大。

bgl计算部52构成为对爆震信号knk进行二级以上的低通滤波器的处理，计算背景水平bgl。bgl计算部52构成为至少对第一级的低通滤波器进行低侧频率增加。

根据该结构，对于原始的爆震信号knk不进行噪声去除低通滤波器处理等其它滤波器处理，而执行进行低侧频率增加的低通滤波器的处理，因此，可使背景水平bgl接近爆震信号knk的频度分布的最小值。

bgl计算部52构成为至少对最终级的低通滤波器进行高侧频率增加，使得高侧频率高于低侧频率。

利用进行低侧频率增加的低通滤波器，低通滤波器的输出值相对于爆震信号knk的负侧的变化的响应延迟相对较小，低通滤波器的输出值相对于爆震信号knk的正侧的变化的响应延迟相对较大。根据上述结构，至少对最终级的低通滤波器进行高侧频率增加，因此，能使背景水平bgl相对于爆震信号knk的负侧的变化的响应延迟相对增加，使背景水平bgl相对于爆震信号knk的正侧的变化的响应延迟相对减少。因此，可使得背景水平bgl的变化相对于爆震信号knk的负侧的变化的响应性、与背景水平bgl的变化相对于爆震信号knk的正侧的变化的响应性相接近。因此，无论爆震信号knk的变化方向如何，都能获得稳定的背景水平bgl的跟踪响应。

此外，利用进行高侧频率增加的低通滤波器的处理，进行低侧频率增加的低通滤波器的输出值向正侧偏移，但可使进行低侧频率增加的低通滤波器的输出值平均化，使背景水平bgl稳定。

bgl计算部52中，设定低通滤波器各自的低侧频率及高侧频率，使得背景水平bgl的变化相对于爆震信号knk的正侧的步进变化的时间常数tch(以下称为高侧时间常数tch)与背景水平bgl的变化相对于爆震信号knk的负侧的步进变化的时间常数tcl(以下称为低侧时间常数tcl)相等。

根据该结构，利用内燃机1的加速或减速等，能使爆震信号knk向正侧变化时的背景水平bgl的跟踪响应性与向负侧变化时的背景水平bgl的跟踪响应性一致。因此，无论爆震信号knk的变化方向如何，都能获得相等的背景水平bgl的跟踪响应。

此处，高侧时间常数tch及低侧时间常数tcl为从爆震信号knk发生步进变化到背景水平bgl达到最终值的63.2％为止的时间。此外，所谓高侧时间常数tch与低侧时间常数tcl相等，是指高侧时间常数tch与低侧时间常数tcl彼此在±10％的范围内。

<二级结构的情况>

首先，如图6所示，对低通滤波器为二级结构的情况进行说明。在该情况下，在第一级低通滤波器flt1中，进行低侧频率增加，在作为最终级的第二级低通滤波器flt2中，进行高侧频率增加。

第一级低通滤波器flt1利用一次延迟滤波器构成为下式那样。此处，yf1为第一级的一次延迟滤波器flt1的输出值。kf1为第一级的一次延迟滤波器flt1的滤波器增益，在爆震信号knk(n)小于上次的一次延迟滤波器的输出值yf1(n-1)时，设定为第一级的低侧增益kf1l，该第一级的低侧增益kf1l设定为0，在爆震信号knk(n)大于上次的一次延迟滤波器的输出值yf1(n-1)时(本例中为以上时)，设定为第一级的高侧增益kf1h，该第一级的高侧增益kf1h设定为大于0且小于1的值。由此，第一级的低侧频率变得无限大，高于第一级的高侧频率，因此，进行低侧频率增加。

第二级低通滤波器flt2利用一次延迟滤波器构成为下式那样。此处，yf2为第二级的一次延迟滤波器flt2的输出值。kf2为第二级的一次延迟滤波器flt2的滤波器增益，在本次的第一级的一次延迟滤波器的输出值yf1(n)小于上次的第二级的一次延迟滤波器的输出值yf2(n-1)时，设定为第二级的低侧增益kf2l，在本次的第一级的一次延迟滤波器的输出值yf1(n)大于上次的第二级的一次延迟滤波器的输出值yf2(n-1)时(本例中为以上时)，设定为第二级的高侧增益kf2h。第二级的低侧增益kf2l为大于0且小于1的值，预先设定为大于第二级的高侧增益kf2h的值。第二级的高侧增益kf2h为大于0且小于1的值，预先设定为小于第二级的低侧增益kf2l的值。由此，第二级的高侧频率高于第二级的低侧频率，因此，进行高侧频率增加。

各一次延迟滤波器的时间常数tc(63.2％到达时间)如下式所示，是将一次延迟滤波器的运算周期δt除以一次延迟滤波器的滤波器增益kf的自然对数并乘以-1后的值。

tc＝-δt/ln(kf)···(10)

多级的一次延迟滤波器整体的时间常数(63.2％到达时间)可利用各级的对应的一次延迟滤波器的时间常数的合计值来计算。如下式所示，高侧时间常数tch为第一级的高侧增益kf1h所对应的第一级的高侧时间常数与第二级的高侧增益kf2h所对应的第二级的高侧时间常数的合计值。低侧时间常数tcl为第一级的低侧增益kf1l所对应的第一级的低侧时间常数与第二级的低侧增益kf2l所对应的第二级的低侧时间常数的合计值。然后，设定各级的高侧增益kf1h、kf2h、及各级的低侧增益kf1l、kf2l，使得高侧时间常数tch与低侧时间常数tcl变得相等。

例如，如下式所示，运算周期δt为0.1[sec]，在第一级及第二级的高侧增益kf1h、kf2h设定为0.8187的情况下，高侧时间常数tch为1.0[sec]。此时，为了使低侧时间常数tcl与高侧时间常数tch相等，将第二级的低侧增益kf2l设定为0.9048。

在图7中示出第一级及第二级的一次延迟滤波器flt1、flt2的动作。爆震信号knk以根据爆震的发生状态及运行条件而变化的振幅来进行周期变动。虽然运算周期较长，但进行低侧频率增加的第一级的一次延迟滤波器的输出值yf1在爆震信号knk小于输出值yf1的情况下，与爆震信号knk一致，而在爆震信号knk大于输出值yf1的情况下，向爆震信号knk进行一次延迟变化。因此，第一级的一次延迟滤波器的输出值yf1与爆震信号knk的周期变动联动，在爆震信号knk的最小值与比最小值高出规定值的值之间进行周期变动。利用进行高侧频率增加的第二级的一次延迟滤波器flt2，将第一级的一次延迟滤波器的输出值yf1平均化，可使背景水平bgl稳定。

若使第一级的高侧增益kf1h更接近1，使第一级的高侧频率更低，则可使第一级的一次延迟滤波器的输出值yf1的振动最大值更接近爆震信号knk的最小值，可使背景水平bgl更接近爆震信号knk的最小值。另一方面，由于爆震信号knk的振动动作变化后的过渡时的背景水平bgl的跟踪性恶化，因此，无法使第一级的高侧频率过低。但是，即使是二级的滤波器结构，也可使背景水平bgl接近爆震信号knk的最小值。另外，上述的图5是该二级结构的情况的图。

图8中示出因内燃机1的加速或减速等而使得爆震信号knk的振幅向正侧进行步进变动时的背景水平bgl的过渡响应，图9中示出爆震信号knk的振幅向负侧进行步进变动时的背景水平bgl的过渡响应。由于低侧时间常数tcl与高侧时间常数tch相等，因此，可使得背景水平bgl对于正侧的爆震信号knk的变动的跟踪响应性、与背景水平bgl对于负侧的爆震信号knk的变动的跟踪响应性相一致。因此，无论爆震信号knk的振幅的变动方向如何，都能获得稳定的背景水平bgl的跟踪响应。

<三级结构的情况>

接着，如图10所示，对低通滤波器为三级结构的情况进行说明。在该情况下，针对第一级低通滤波器flt1及第二级的低通滤波器flt2进行低侧频率增加，针对最终级的第三级低通滤波器flt3进行高侧频率增加。

第一级低通滤波器flt1与二级结构的情况相同，利用一次延迟滤波器构成为下式那样。此处，yf1为第一级的一次延迟滤波器flt1的输出值。kf1为第一级的一次延迟滤波器flt1的滤波器增益，在爆震信号knk(n)小于上次的一次延迟滤波器的输出值yf1(n-1)时，设定为第一级的低侧增益kf1l，该第一级的低侧增益kf1l设定为0，在爆震信号knk(n)大于上次的一次延迟滤波器的输出值yf1(n-1)时(本例中为以上时)，设定为第一级的高侧增益kf1h，该第一级的高侧增益kf1h设定为大于0且小于1的值。由此，第一级的低侧频率变得无限大，高于第一级的高侧频率，因此，进行低侧频率增加。

第二级低通滤波器flt2与第一级同样，利用一次延迟滤波器构成为下式那样。此处，yf2为第二级的一次延迟滤波器flt2的输出值。kf2为第二级的一次延迟滤波器flt2的滤波器增益，在第一级的一次延迟滤波器的输出值yf1(n)小于上次的第二级的一次延迟滤波器的输出值yf2(n-1)时，设定为第二级的低侧增益kf2l，该第二级的低侧增益kf2l设定为0，在第一级的一次延迟滤波器的输出值yf1(n)大于上次的第二级的一次延迟滤波器的输出值yf2(n-1)时(本例中为以上时)，设定为第二级的高侧增益kf2h，该第二级的高侧增益kf2h设定为大于0且小于1的值。由此，第二级的低侧频率变得无限大，高于第二级的高侧频率，因此，进行低侧频率增加。

第三级低通滤波器flt3与二级结构的情况下的第二级同样，利用一次延迟滤波器构成为下式那样。此处，yf3为第三级的一次延迟滤波器flt3的输出值。kf3为第三级的一次延迟滤波器flt3的滤波器增益，在本次的第二级的一次延迟滤波器的输出值yf2(n)小于上次的第三级的一次延迟滤波器的输出值yf3(n-1)时，设定为第三级的低侧增益kf3l，在本次的第二级的一次延迟滤波器的输出值yf2(n)大于上次的第三级的一次延迟滤波器的输出值yf3(n-1)时(本例中为以上时)，设定为第三级的高侧增益kf3h。第三级的低侧增益kf3l为大于0且小于1的值，预先设定为大于第三级的高侧增益kf3h的值。第三级的高侧增益kf3h为大于0且小于1的值，预先设定为小于第三级的低侧增益kf3l的值。由此，第三级的高侧频率高于第三级的低侧频率，因此，进行高侧频率增加。

如下式所示，设定各级的高侧增益kf1h、kf2h、kf3h、及各级的低侧增益kf1l、kf2l、kf3l，使得高侧时间常数tch与低侧时间常数tcl变得相等。

在图11中示出第一级、第二级、及第三级的一次延迟滤波器flt1、flt2、flt3的动作。第二级的一次延迟滤波器的输出值yf2的振幅小于第一级的输出值yf1的振幅，第二级的输出值yf2的振动最大值比第一级的输出值yf1的振动最大值要接近爆震信号knk的最小值。但是，与二级结构的情况相比，也能使背景水平bgl更接近爆震信号knk的最小值。

在图12中示出该三级结构时的爆震信号knk的频度分布、背景水平bgl及爆震判定阈值th的计算值。如该图所示，通过采用三级结构，与图5的二级结构的情况相比，可使背景水平bgl更接近爆震信号knk的最小值，爆震判定阈值th的设定更不易受到爆震信号knk的频度分布的失真的影响。

图13中示出因内燃机1的加速或减速等而使得爆震信号knk的振幅向正侧进行步进变动时的背景水平bgl的过渡响应，图14中示出爆震信号knk的振幅向负侧进行步进变动时的背景水平bgl的过渡响应。由于使低侧时间常数tcl与高侧时间常数tch相等，因此，可使得背景水平bgl相对于正侧的爆震信号knk的变动的跟踪响应性、与背景水平bgl相对于负侧的爆震信号knk的变动的跟踪响应性相一致。因此，无论爆震信号knk的振幅的变动方向如何，都能获得稳定的背景水平bgl的跟踪响应。

＜最小值检测处理＞

像以上那样，进行低侧频率增加的低通滤波器为了检测接近爆震信号knk的频度分布的最小值的值而被进行。即，bgl计算部52构成为对爆震信号knk进行最小值检测处理，计算背景水平bgl。该最小值检测处理的具体方法在本实施方式中设为进行低侧频率增加的低通滤波器。最小值检测处理为至少在爆震信号knk的振动稳定的正常状态下可计算出爆震信号knk的振幅下的最小值与将该最小值加上爆震信号knk的振幅的20％后的值之间的值的处理。

＜流程图＞

基于图15所示的流程图对本实施方式所涉及的控制装置50的概要处理的步骤(内燃机1的控制方法)进行说明。通过由运算处理装置90执行存储在存储装置91中的软件(程序)，从而每隔规定的运算周期重复执行图15的流程图的处理。

步骤s01中，爆震信号计算部51如上述那样执行爆震信号计算处理(爆震信号计算步骤)，该爆震信号计算处理基于输出与内燃机1的燃烧状态相对应的信号的燃烧状态检测传感器(本例中为爆震传感器12)的输出信号，来计算表示爆震的特征分量的爆震信号knk。

接着，步骤s02中，bgl计算部52如上述那样执行bgl计算处理(bgl计算步骤)，该bgl计算处理基于爆震信号knk来计算背景水平bgl。bgl计算部52对爆震信号knk进行低通滤波器的处理，计算背景水平bgl。此时，bgl计算部52进行低侧频率增加，该低侧频率增加使得低侧频率高于高侧频率，所述低侧频率为爆震信号knk小于低通滤波器的输出值的情况下的低通滤波器的截止频率，所述高侧频率为爆震信号knk大于低通滤波器的输出值的情况下的低通滤波器的截止频率。

然后，步骤s03中，爆震强度计算部45如上述那样执行爆震强度计算处理(爆震强度计算步骤)，该爆震强度计算处理基于爆震信号knk及爆震判定阈值th，来计算爆震的发生强度iknk。

步骤s04中，爆震控制部55如上述那样执行爆震控制处理(爆震控制步骤)，该爆震控制处理根据爆震的发生强度iknk，使内燃机1的控制参数(本例中为点火时期)发生变化，使得爆震的发生得到抑制。

[其它实施方式]

最后，对本发明的其他实施方式进行说明。另外，以下说明的各实施方式的结构并不限于各自单独应用，只要不产生矛盾，也能与其它实施方式的结构组合起来应用。

(1)上述实施方式1中，以利用爆震传感器12作为燃烧状态检测传感器的情况为例进行了说明。然而，本发明的实施方式并不限于此。即，燃烧状态检测传感器只要是输出与内燃机1的燃烧状态对应的信号的传感器，就可以是任何传感器，例如，也可为检测气缸25内的压力的缸内压力传感器。在发生了爆震的情况下，气缸25内的压力重叠有振动分量，因此，与上述实施方式1同样，爆震信号计算部51对缸内压力传感器的输出信号进行时间、频率分析，从而可计算出爆震信号knk。

(2)在上述实施方式1中，以爆震控制部55根据爆震的发生强度iknk使点火时期作为控制参数进行变化的情况为例进行了说明。然而，本发明的实施方式并不限于此。即，爆震控制部55中，只要是可抑制爆震的发生的内燃机1的控制参数，就可使任何控制参数进行变化。例如，控制参数也可设为点火时期、进气可变阀正时机构的阀开关时刻、吸入空气量及燃料喷射的富含量(richamount)的任一种以上。

具体而言，爆震控制部55在爆震的发生强度iknk较高的情况下，使进气阀的开关时刻朝提前角侧变化，在爆震的发生强度iknk较低的情况下，使进气阀的开关时刻朝延迟角侧变化。爆震控制部55在爆震的发生强度iknk较高的情况下，减少节流开度等，以减少吸入到气缸25的吸入空气量，在爆震的发生强度iknk较低的情况下，增加节流开度等，以增加吸入到气缸25的吸入空气量。爆震控制部55在爆震的发生强度iknk较高的情况下，增加燃料喷射的基于理论空燃比的富含量，在爆震的发生强度iknk较低的情况下，减少燃料喷射的基于理论空燃比的富含量。

(3)上述实施方式1中，以如下情况为例进行了说明：bgl计算部52构成为在低侧频率增加中，在爆震信号knk小于低通滤波器的输出值的情况下，将低侧频率设定为无限大的频率(将低侧的滤波器增益kf设定为0)，使低通滤波器的输出值与爆震信号knk一致。然而，本发明的实施方式并不限于此。即，在低侧频率增加中，只要低侧频率设定得高于高侧频率，就可以是任意频率。此外，低侧的滤波器增益kf可设定为0与高侧的滤波器增益kf之间的值。

(4)上述实施方式1中，以利用一次延迟滤波器作为bgl计算部52的低通滤波器的情况为例进行了说明。然而，本发明的实施方式并不限于此。即，作为bgl计算部52的低通滤波器，也可利用2次以上的高次的低通滤波器。

(5)在上述实施方式1中，以bgl计算部52对爆震信号knk进行二级或三级的低通滤波的情况为例进行了说明。然而，本发明的实施方式并不限于此。即，bgl计算部52构成为对爆震信号knk进行一级、或三级以上的低通滤波器的处理，计算背景水平bgl。在一级结构的情况下，对第一级的低通滤波器进行低侧频率增加。在三级以上的结构的情况下，对从第一级起连续的一级以上的低通滤波器进行低侧频率增加。

(6)在上述实施方式1中，以如下情况为例进行了说明：在三级结构的情况下，bgl计算部52对从第一级起连续的二级、即第一级及第二级的低通滤波器进行低侧频率增加，对第三级(最终级)的低通滤波器进行高侧频率增加。然而，本发明的实施方式并不限于此。即，bgl计算部52在进行二级以上的低通滤波的情况下，可以构成为至少对第一级的低通滤波器进行低侧频率增加，例如在三级结构的情况下，可构成为对第一级的低通滤波器进行低侧频率增加，对第二级及第三级的低通滤波器进行高侧频率增加。

此外，bgl计算部52在进行三级以上的低通滤波的情况下，可构成为对从第一级起连续的二级以上的低通滤波器进行低侧频率增加。例如，bgl计算部52在进行四级的低通滤波器的情况下，可构成为对从第一级起连续的三级、即第一级、第二级及第三级的低通滤波器进行低侧频率增加，对第四级(最终级)的低通滤波器进行高侧频率增加。

(7)上述实施方式1中，以对最终级的低通滤波器进行高侧频率增加的情况为例进行了说明。然而，本发明的实施方式并不限于此。即，作为最终级的低通滤波器，也可利用高侧频率与低侧频率相等、且不进行频率变更的通常的低通滤波器。在此情况下，也可使背景水平bgl稳定。

(8)上述实施方式1中，以bgl计算部52中低侧时间常数tcl与高侧时间常数tch设为相等的情况为例进行了说明。然而，本发明的实施方式并不限于此。即，低侧时间常数tcl与高侧时间常数tch可以不相等。

(9)上述实施方式1中，以如下情况为例进行了说明：在二级结构的情况下，如式(12)所示，将第一级及第二级的高侧增益kf1h、kf2h设定为相同值，在三级结构的情况下，如式(16)所示，将第一级、第二级及第三级的高侧增益kf1h、kf2h、kf3h设定为相同值。然而，本发明的实施方式并不限于此。即，各级的高侧增益也可设定为互不相同的值。

(10)在上述实施方式1中，以bgl计算部52为了检测出接近爆震信号knk的频度分布的最小值的值而执行进行低侧频率增加的低通滤波器的情况为例进行了说明。然而，本发明的实施方式并不限于此。即，bgl计算部52只要是进行最小值检测处理，就可利用任何处理方法。例如，作为最小值检测处理，bgl计算部52也可进行从预先设定的处理次数部分的当前及过去的中断处理中计算出的多个爆震信号knk中提取出最小值的处理，以代替进行低侧频率增加的低通滤波器。

此外，本发明在其发明的范围内可对实施方式适当地进行变形、省略。

工业上的实用性

本发明能够适当地利用于用于对内燃机中发生的爆震进行控制的控制装置及其控制方法。

标号说明

1内燃机

12爆震传感器(燃烧状态检测传感器)

14进气可变阀正时机构

25气缸

50内燃机的控制装置

51爆震信号计算部

52bgl计算部

53爆震判定阈值计算部

54爆震强度计算部

55爆震控制部

60噪声去除低通滤波器

61a/d转换器

62数字信号处理部

bgl背景水平

flt1第一级的低通滤波器

flt2第二级的低通滤波器

flt3第三级的低通滤波器

iknk爆震的发生强度

kf滤波器增益

kf1第一级的滤波器增益

kf2第二级的滤波器增益

kf3第三级的滤波器增益

knk爆震信号

th爆震判定阈值

uf低通滤波器的输入值

yf低通滤波器的输出值

yf1第一级的低通滤波器的输出值

yf2第二级的低通滤波器的输出值