阅读说明：本技术 爆震检测方法以及爆震检测装置 (Knock detection method and knock detection device ) 是由 柚木晃广 竹本大育 于 2017-10-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种爆震检测方法以及爆震检测装置。爆震检测方法具有：缸内压获取步骤,其在多个曲柄角中获取内燃机的气缸的缸内压力；生热率运算步骤,其对多个曲柄角的气缸的生热率分别进行运算；缸内压最大曲柄角获取步骤,其获取缸内压最大曲柄角；爆震判定曲柄角区域确定步骤,其确定作为在比缸内压最大曲柄角只小第一值的小侧曲柄角与比缸内压最大曲柄角只大第二值的大侧曲柄角之间的区域的爆震判定曲柄角区域；生热率微分步骤,其算出爆震判定曲柄角区域的生热率的微分值；第一爆震判定步骤,其基于在生热率微分步骤中算出的生热率的微分值,进行爆震判定。(The invention provides a knock detection method and a knock detection apparatus. The knock detection method includes: a cylinder pressure acquisition step of acquiring a cylinder pressure of a cylinder of the internal combustion engine in a plurality of crank angles; a heat generation rate calculation step of calculating heat generation rates of the cylinders at the plurality of crank angles, respectively; a cylinder internal pressure maximum crank angle acquisition step of acquiring a cylinder internal pressure maximum crank angle; a knocking determination crank angle region determining step of determining a knocking determination crank angle region as a region between a small side crank angle smaller than the in-cylinder pressure maximum crank angle by only a first value and a large side crank angle larger than the in-cylinder pressure maximum crank angle by only a second value; a heat generation rate differentiation step of calculating a differential value of a heat generation rate in a knock determination crank angle region; a first knock determination step of performing knock determination based on the differential value of the heat generation rate calculated in the heat generation rate differential step.)

爆震检测方法以及爆震检测装置

技术领域

本发明涉及内燃机的爆震检测方法以及爆震检测装置。

背景技术

通常，燃气发动机及汽油发动机等的内燃机在各燃烧周期的点火正时越早，则效率越高。另一方面，点火正时越早，作为缸内未燃烧的尾气自燃(自然点火)的异常燃烧现象的爆震发生的可能性越高。而且，因该自燃而产生的冲击波会破坏在缸的内壁面形成的热边界层，由此，使缸的内壁面的表面温度过度上升，引起缸体等发动机配件熔融损坏这样的内燃机的损坏。因此，为了避免因爆震而使内燃机损坏，同时使内燃机尽可能地高效运转，爆震的检测非常重要。特别是只是强爆震就可能引起内燃机损坏。

例如，在专利文献1～2中已经公开一种方法，其基于爆震的强度(爆震强度)，进行爆震判定，来进行爆震的检测。在专利文献1中，基于缸内压传感器及加速度传感器等的信号，求出各燃烧周期的爆震强度。具体而言，相对于上述信号，进行求出振幅的最大值的运算处理，或者进行快速傅里叶变换分析(下面称为FFT分析)，进行求出爆震频率附近的功率谱密度的平方和的部分总体(パーシャルオーバーオール)(下面称为POA)的运算处理，或者对波形信号进行积分，进行求出与POA相当的值的运算处理，从而求出爆震强度。另外，在专利文献2中，针对上述POA超过规定的阈值的频率的严重性进行了说明，该严重性也作为爆震强度的评估指标而加以利用。

另一方面，在专利文献3中，已经公开一种方法，其基于火花点火内燃机的燃烧室内的生热率(熱発生率)，进行爆震判定。通常在发生爆震时，生热率在由于正常燃烧产生的生热峰值(第一峰值)之后，推移以产生因爆震而产生的第二峰值(参照后面叙述的图5)。专利文献3通过判定有无因该爆震产生的第二峰值，进行爆震的检测。但是，在燃烧的一个周期中，生热率上下多次发生变化，产生多个峰值(参照后面叙述的图5)，所以，需要从上述多个峰值之中区分因爆震产生的生热率的峰值。关于这一点，在专利文献3中，将从正常燃烧时的生热峰值(第一峰值)至生热率为0的区域作为生热率的下降区域进行检测，通过对该区域进行分析，进行爆震判定。也就是说，在发生爆震时，在该生热率的下降区域，以观测到上述第二峰值为前提。然后，将上述生热率的下降区域的、例如生热率为负的最大倾斜量(生热率微分值的最大值)与阈值进行比较，由此进行爆震判定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2015-132185号公报

专利文献2：(日本)特开2012-159048号公报

专利文献3：(日本)特开平2-199257号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

如专利文献1～2所述，在作为爆震强度的评估指标而使用爆震/严重性的情况下，该评估结果与实际观测到的典型爆震特性矛盾的实例处处可见。典型的情况为，虽然爆震/严重性表现有随着使点火正时提前而增大的趋势，但在评估结果之中，爆震/严重性有时表现为随着使点火正时提前而从中途开始减小(趋于向上凸出)或平坦的趋势。

另一方面，在专利文献3中，为了精度良好地进行爆震判定，准确地检测上述生热率的下降区域非常重要。但是，如上所述，随着曲柄角的变化，通常内燃机的缸内的生热率也上下多次地发生变化(参照后面叙述的图5～图6)，特别是难以指定生热率为0的曲柄角。因此，难以准确地指定生热率的下降区域。关于这一点，虽然在专利文献3中也已经公开一种方法，其利用滤波器消除因爆震等而产生的高频振动分量，但在上述方法中，可能由于也除去了所要检测的爆震的分量，会导致爆震的检测精度降低。

本发明是鉴于上述问题而提出的，本发明的至少一个实施方式的目的在于提供一种爆震检测方法，其能够基于内燃机的缸内的生热率，更容易、且精度良好地进行爆震判定。

用于解决技术问题的技术方案

(1)本发明的至少一个实施方式的爆震检测方法为用于检测内燃机的爆震的爆震检测方法，具有：

缸内压获取步骤，其在多个曲柄角中获取所述内燃机所具有的气缸的缸内压力；

生热率运算步骤，其对多个所述曲柄角的所述气缸的生热率分别进行运算；

缸内压最大曲柄角获取步骤，其获取所述内燃机的所述气缸的缸内压力为最大的缸内压最大曲柄角；

爆震判定曲柄角区域确定步骤，其确定作为在比所述缸内压最大曲柄角小第一值的小侧曲柄角与比所述缸内压最大曲柄角大第二值的大侧曲柄角之间的区域的爆震判定曲柄角区域；

生热率微分步骤，其算出所述爆震判定曲柄角区域的所述生热率的微分值；

第一爆震判定步骤，其基于在所述生热率微分步骤中算出的所述生热率的微分值，进行爆震判定。

根据上述(1)的结构，爆震检测装置构成为，基于爆震判定曲柄角区域的生热率，进行爆震判定。此时，构成为，获取内燃机所具有的气缸的缸内压力为最大的曲柄角(缸内压最大曲柄角)，并以该缸内压最大曲柄角为基准确定该爆震判定曲柄角区域。因此，基于根据缸内压力可容易进行判别的缸内压最大曲柄角，能够容易地设定爆震判定曲柄角区域。另外，通过确定第一值(小侧曲柄角)及第二值(大侧曲柄角)、以确实包括发生爆震的曲柄角，能够基于爆震判定曲柄角区域的生热率，精度良好地进行爆震判定。

(2)在几个实施方式中，基于上述(1)的结构，

所述第一值及所述第二值分别为3度～7度。

本发明的发明人通过认真研究，已经发现，利用缸内压最大曲柄角的±3度～7度的区域中的生热率的微分值，能够精度良好地进行爆震判定。因此，根据上述(2)的结构，通过使缸内压最大曲柄角的3度～7度的区域为爆震判定曲柄角区域，能够提高爆震判定精度。

(3)在几个实施方式中，基于上述(1)～(2)的结构，

所述第一爆震判定步骤获取在所述生热率微分步骤中算出的所述生热率的微分值为最大值的最大微分生热率，在所述最大微分生热率比第一爆震判定阈值大的情况下，判定存在爆震。

根据上述(3)的结构，通过将爆震判定曲柄角区域的生热率的微分值的最大值与阈值进行比较，能够容易地进行爆震判定。

(4)在几个实施方式中，基于上述(3)的结构，

此外具有爆震强度判定步骤，其在所述第一爆震判定步骤中判定存在爆震的情况下，判定所述爆震的爆震强度的强弱，

所述爆震强度判定步骤具有：

基准微分生热率获取步骤，其获取作为在比所述小侧曲柄角小第三值的曲柄角与所述小侧曲柄角之间的区域的基准曲柄角区域的、所述生热率的微分值为最大值的基准微分生热率；

爆震强度判定步骤，其在所述最大微分生热率相对于所述基准微分生热率的大小比爆震强度判定阈值大的情况下，判定所述爆震强度较强，并在所述最大微分生热率相对于所述基准微分生热率的大小为所述爆震强度判定阈值以下的情况下，判定所述爆震强度较弱。

根据上述(4)的结构，在判定存在爆震时，也能够判定爆震强度。由此，例如，根据爆震强度的强弱，控制点火正时，由此，能够避免因爆震而使内燃机损坏，同时使内燃机尽可能地高效运转。

(5)在几个实施方式中，基于上述(1)～(4)的结构，

此外具有第二爆震判定步骤，其在所述生热率的最大生热率比第二爆震判定阈值大的情况下，判定已检测出爆震强度较强的所述爆震。

根据上述(5)的结构，能够迅速检测爆震强度较强的爆震。由此，能够谋求更可靠地防止内燃机因爆震而损坏。

(6)在几个实施方式中，基于上述(1)～(5)的结构，

所述生热率运算步骤利用在所述缸内压获取步骤中获取的所述缸内压力，对多个所述曲柄角各自的所述生热率进行运算。

根据上述(6)的结构，缸内压力是为了获取缸内压最大曲柄角而获取的信息，不必使用用于获取生热率的传感器这样的其它结构，通过利用缸内压力进行运算，就能够容易地得到生热率。

(7)本发明的至少一个实施方式的爆震检测装置为用于检测内燃机的爆震的爆震检测装置，具有：能够检测内燃机所具有的气缸的缸内压力的缸内压传感器、以及能够检测所述内燃机的曲柄角的曲柄角传感器，该爆震检测装置具有：

缸内压获取部，其在多个所述曲柄角中获取由所述缸内压传感器检测出的所述缸内压力；

生热率运算部，其对多个所述曲柄角的所述气缸的生热率分别进行运算；

缸内压最大曲柄角获取部，其获取所述内燃机的所述气缸的缸内压力为最大的缸内压最大曲柄角；

爆震判定曲柄角区域确定部，其确定作为在比所述缸内压最大曲柄角小第一值的小侧曲柄角与比所述缸内压最大曲柄角大第二值的大侧曲柄角之间的区域的爆震判定曲柄角区域；

生热率微分部，其算出所述爆震判定曲柄角区域的所述生热率的微分值；

第一爆震判定部，其基于在所述生热率微分部中算出的所述生热率的微分值，进行爆震判定。

根据上述(7)的结构，与上述(1)相同地，能够更精度良好、且容易地进行爆震判定。

(8)在几个实施方式中，基于上述(7)的结构，

所述第一值及所述第二值分别为3度～7度。

根据上述(8)的结构，与上述(2)相同地，能够提高爆震判定精度。

(9)在几个实施方式中，基于上述(7)～(8)的结构，

所述第一爆震判定部获取在所述生热率微分部中算出的所述生热率的微分值为最大值的最大微分生热率，并在所述最大微分生热率比第一爆震判定阈值大的情况下，判定存在爆震。

根据上述(9)的结构，与上述(3)相同地，能够容易地进行爆震判定。

(10)在几个实施方式中，基于上述(9)的结构，

此外具有爆震强度判定部，其在所述第一爆震判定部中判定存在爆震的情况下，判定所述爆震的爆震强度的强弱，

所述爆震强度判定部具有：

基准微分生热率获取部，其获取作为在比所述小侧曲柄角小第三值的曲柄角与所述小侧曲柄角之间的区域的基准曲柄角区域的、所述生热率的微分值为最大值的基准微分生热率；

爆震强度判定部，其在所述最大微分生热率相对于所述基准微分生热率的大小比爆震强度判定阈值大的情况下，判定所述爆震强度较强，并在所述最大微分生热率相对于所述基准微分生热率的大小为所述爆震强度判定阈值以下的情况下，判定所述爆震强度较弱。

根据上述(10)的结构，与上述(4)相同地，能够在判定存在爆震时也判定爆震强度。由此，根据爆震强度的强弱，控制点火正时，由此，能够避免因爆震而使内燃机损坏，同时使内燃机尽可能地高效运转。

(11)在几个实施方式中，基于上述(7)～(10)的结构，

此外具有第二爆震判定部，其在所述生热率的最大生热率比第二爆震判定阈值大的情况下，判定已检测出爆震强度较强的所述爆震。

根据上述(11)的结构，与上述(5)相同地，能够迅速检测爆震强度较强的爆震。由此，能够谋求更可靠地防止内燃机因爆震而损坏。

(12)在几个实施方式中，基于上述(7)～(11)的结构，

所述生热率运算部利用在所述缸内压获取部中获取的所述缸内压力，对多个所述曲柄角各自的所述生热率进行运算。

根据上述(12)的结构，与上述(6)相同地，不必使用用于获取生热率的传感器这样的其它结构，能够容易地得到生热率。

发明的效果

根据本发明的至少一个实施方式，能够提供一种爆震检测方法，其基于内燃机的缸内的生热率，能够更容易、且精度良好地检测爆震。

附图说明

图1是概括表示具有执行本发明的一个实施方式的爆震检测方法的爆震检测装置的内燃机的结构的图。

图2是表示本发明的一个实施方式的爆震检测装置的结构的功能方框图。

图3是表示本发明的一个实施方式的爆震检测方法的流程图。

图4是例示本发明的一个实施方式的内燃机气缸(缸体)的缸内压变化曲线的图。

图5是表示基于图4的缸内压变化曲线而得到的生热率变化曲线的图。

图6是表示对图5的生热率变化曲线进行微分后的生热率微分曲线的图。

图7是表示本发明的一个实施方式的爆震检测装置的结构的功能方框图，爆震检测装置此外具有第二爆震判定部。

图8是表示本发明的一个实施方式的爆震检测方法的流程图，爆震判定方法此外具有第二爆震判定步骤。

具体实施方式

下面，参照附图，针对本发明的几个实施方式进行说明。但是，作为实施方式而记载的或附图所示的结构配件的尺寸、材质、形状、及其相对的配置等不是将本发明的范围限制于此的主旨，只是单纯的说明例。

另一方面，“配置”、“配备”、“具备”、“包括”或“具有”一个结构主要部件这样的表达不是排除其它结构主要部件存在的排他性表达。

图1是概括表示具有执行本发明的一个实施方式的爆震检测方法的爆震检测装置1的内燃机2的结构的图。另外，图2是表示本发明的一个实施方式的爆震检测装置1的结构的功能方框图。

首先，针对图1～图2所示的内燃机2进行说明，内燃机具有：缸体21(气缸)、以及在缸体21内往复运动的活塞22。活塞22经由连杆23与曲轴24(曲柄轴)机械连接，由活塞22的上表面与缸体21的容积部分划分的空间为燃烧室25。通常，内燃机2具有多个气缸(缸体21)，上述缸内压传感器3设置在每个缸体21，对每个缸体21检测缸内压力P。需要说明的是，在图1中，表示了一个缸体21，但缸体21的数量可以为一个以上，也可以为单气缸发动机、多气缸发动机。另外，内燃机2也可以为燃气发动机及汽油发动机等。

另外，在缸体21连接有用于向燃烧室25供给空气与燃料的混合气体的供气配管26、以及用于从燃烧室25排出燃烧气体(排气)的排气配管27。另外，在上述供气配管26设有混合器29，用于将从供气配管26的上游侧向燃烧室25流动的空气与燃料气体进行混合，燃料气体利用燃料调节阀29v调节燃料供给量，同时从与混合器29连接的燃料供给管29f向混合器29供给。另外，将控制燃烧室25与供气配管26的连通状态的供气阀26v、控制燃烧室25与排气配管27的连通状态的排气阀27v、以及火花塞28设置在燃烧室25。需要说明的是，如图1所示，燃烧室25也可以在内部具有设有火花塞28的副室25a、以及经由喷孔25c与副室25a连通的主室25b。在该情况下，在副室25a内作为火焰生成用而供给的少量燃料气体利用火花塞直接点火，通过该副室25a内的点火，从喷孔25c吹出火焰，由此而使存在于上述主室25b的混合气体点火。

另外，在图1～图2所示的实施方式中，如图所示，内燃机2具有：能够检测内燃机2所具有的气缸的缸内压力P的缸内压传感器3、以及能够检测内燃机的曲轴24的曲柄角θ(下面简称为曲柄角θ)的曲柄角传感器4。曲柄角传感器4设置在曲轴24，由此而检测曲轴24的相位角度，并将表示当前曲柄角相位的信号(曲柄角相位信号)向爆震检测装置1输出。另一方面，上述缸内压传感器3设置在缸体21，由此而将表示所检测出的燃烧室35内部的压力的信号(缸内压信号)向爆震检测装置1输出。

接着，利用图2～图5，说明本发明的一个实施方式的爆震检测装置1。爆震检测装置1对内燃机2的每个气缸，求出单位曲柄角的生热量(Q)即生热率((dQ/dθ)。下面，简单将生热率作为Q′)，基于生热率Q′，进行爆震判定，由此而检测爆震。需要说明的是，在下面，生热率Q′作为利用内燃机2的气缸的缸内压力P来进行运算的情况进行说明。

在几个实施方式中，如图2所示，爆震检测装置1具有：缸内压获取部11、生热率运算部12、缸内压最大曲柄角获取部13、爆震判定曲柄角区域确定部14、生热率微分部15、以及第一爆震判定部16。爆震检测装置1由ECU(电子控制装置)等计算机构成，具有：未图示的CPU(处理器)、以及ROM及RAM这样的存储器(存储装置)。然后，CPU依照装载于主存储装置中的程序指令进行工作(数据的运算等)，实现上述爆震检测装置1的各功能部的功能。

需要说明的是，在图1～图2所示的实施方式中，爆震检测装置1构成为，与控制内燃机2的点火正时的点火正时控制装置7可通信地进行设置，将爆震的检测结果向点火正时控制装置7输出。另外，点火正时控制装置7构成为，当从爆震检测装置1输入已检测出爆震的结果的信号时，向延迟角侧控制基于火花塞28的点火正时。

下面，分别说明上述爆震检测装置1所具有的上述的结构。

缸内压获取部11在多个曲柄角θ中获取由缸内压传感器3检测出的缸内压力P。曲柄角θ例如是以缸体21的活塞22的上死点为基准(0度)、内燃机2与该基准的旋转角度。在图1～图2所示的实施方式中，缸内压获取部11与缸内压传感器3及曲柄角传感器4分别连接，由此，输入缸内压信号及曲柄角相位信号。然后，缸内压获取部11读取(获取)区域(监测曲柄角区域R)的缸内压力P(数据)，该区域包括可能包含有在内燃机2的燃烧周期中因发生的爆震而产生的信号的、曲柄角θ的区域(后面叙述的爆震判定曲柄角区域Rj)。例如，在以上死点为曲柄角θ的基准(0°)时，可以将燃烧行程的上死点至－30～－60度的规定的曲柄角度θ作为监测曲柄角区域R的下限曲柄角，另一方面，将上死点至+30度～+60度的规定的曲柄角度θ作为监测曲柄角区域R的上限曲柄角进行设定(下限曲柄角≦监测曲柄角区域R≦上限曲柄角)。但是，本发明不限于该实施方式，在其它的几个实施方式中，监测曲柄角区域R可以为内燃机2的燃烧周期的整个区域。虽然缸内压力P随着曲柄角θ前进而变化，但由此能够得到表示曲柄角θ与缸内压力P的关系的缸内压变化曲线Cp(参照后面叙述的图4)。

而且，缸内压获取部11构成为，将获取的曲柄角θ与缸内压力P的关系(缸内压变化曲线Cp)向接着说明的生热率运算部12及缸内压最大曲柄角获取部13输出。

生热率运算部12对缸内压获取部11所获取的上述多个曲柄角的气缸的生热率Q′分别进行运算。众所周知，缸内压力P与通过燃烧室25内的混合气体的燃烧而产生的生热量Q具有相关的关系，能够根据缸内压力P求出生热率Q′。在图1～图2所示的实施方式中，生热率运算部12与缸内压获取部11连接。然后，生热率运算部12例如以1度等的规定的曲柄角θ间隔对生热率Q′进行运算。由此，得到表示曲柄角θ与生热率Q′的关系的生热率变化曲线Cq(参照后面叙述的图5)。需要说明的是，在其它的几个实施方式中，生热率运算部12也可以构成为，与后面叙述的爆震判定曲柄角区域确定部14连接，由此而只对爆震判定曲柄角区域Rj(后面叙述)的生热率Q′进行运算。

缸内压最大曲柄角获取部13获取内燃机2的气缸的缸内压力P为最大的缸内压最大曲柄角θmax。在图1～图2所示的实施方式中，缸内压最大曲柄角获取部13与缸内压获取部11连接。而且，缸内压最大曲柄角获取部13判定从缸内压获取部11输入的多个曲柄角θ的缸内压力P(缸内压变化曲线Cp)的最大值Pmax，将提供该缸内压力P的最大值Pmax的曲柄角度θ作为缸内压最大曲柄角θmax而获取。

爆震判定曲柄角区域确定部14确定作为在比缸内压最大曲柄角θmax只小第一值R1的小侧曲柄角θs与比缸内压最大曲柄角θmax只大第二值R2的大侧曲柄角θb之间的区域的爆震判定曲柄角区域Rj。也就是说，爆震判定曲柄角区域Rj为以缸内压最大曲柄角θmax为基准确定的曲柄角θ的区域。在图1～图2所示的实施方式中，爆震判定曲柄角区域确定部14与缸内压最大曲柄角获取部13连接。然后，爆震判定曲柄角区域确定部14从自缸内压最大曲柄角获取部13输入的缸内压最大曲柄角θmax中减去第一值R1，由此而算出小侧曲柄角θs，另外，将缸内压最大曲柄角θmax与第二值R2相加，由此而算出大侧曲柄角θb，确定爆震判定曲柄角区域Rj(θs≦Rj≦θθb)。

然后，爆震判定通过接着说明的生热率微分部15及第一爆震判定部16对爆震判定曲柄角区域Rj进行分析而进行。

生热率微分部15算出爆震判定曲柄角区域Rj的生热率Q′的微分值(d(dQ/dθ)/dθ)。换言之，算出生热率Q′的倾斜量。在图1～图2所示的实施方式中，生热率微分部15与生热率运算部12及爆震判定曲柄角区域确定部14分别连接。然后，生热率微分部15对从生热率运算部12输入的生热率Q′、且从爆震判定曲柄角区域确定部14输入的位于爆震判定曲柄角区域Rj的生热率Q′进行微分。由此，得到表示爆震判定曲柄角区域Rj的、曲柄角θ与生热率Q′的微分值的关系的生热率微分曲线Cqd(参照后面叙述的图6)。

另外，第一爆震判定部16基于在生热率微分部15中算出的爆震判定曲柄角区域Rj的生热率Q′的微分值，进行爆震判定。在图1～图2所示的实施方式中，第一爆震判定部16与生热率微分部15连接，输入曲柄角θ与生热率Q′的微分值的关系(生热率微分曲线Cqd)。更详细地说，在图1～图2所示的实施方式中，第一爆震判定部16构成为，获取在生热率微分部15中算出的生热率Q′的微分值为最大值的最大微分生热率，并在该最大微分生热率比第一爆震判定阈值Dth大的情况下判定存在爆震。这样，通过将爆震判定曲柄角区域Rj的生热率Q′的微分值的最大值与阈值(第一爆震判定阈值Dth)进行比较，能够容易地执行爆震判定。

接着，利用图3～图6，说明利用具有上述结构的爆震检测装置1等执行的爆震检测方法。图3是表示本发明的一个实施方式的爆震检测方法的流程图。图4是例示本发明一个实施方式的内燃机2的气缸(缸体21)的缸内压变化曲线Cp的图。图5是表示基于图4的缸内压变化曲线Cp而得到的生热率变化曲线Cq的图。另外，图5是表示对图5的生热率变化曲线Cq进行微分后的生热率微分曲线Cqd图。

如图3所示，爆震检测方法为用于检测内燃机2的爆震的爆震检测方法，具有：缸内压获取步骤(S1)、生热率运算步骤(S2)、缸内压最大曲柄角获取步骤(S3)、爆震判定曲柄角区域确定步骤(S4)、生热率微分步骤(S5)、以及第一爆震判定步骤(S6)。

下面，将上述各步骤按照图3所示的流程图的执行步骤进行说明。

在图3的步骤S1中，执行缸内压获取步骤。本步骤为执行与上述缸内压获取部11的处理相当的内容的步骤，通过该缸内压获取步骤(S1)，例如利用上述缸内压传感器3及曲柄角传感器4，在多个曲柄角θ中获取内燃机2所具有的气缸的缸内压力P。并且，通过执行本步骤，获取图4所示的缸内压变化曲线Cp。在图4中，例示了如下三种曲线，即，由虚线表示的未发生爆震的情况下的正常时的缸内压变化曲线Cp(n)、由粗实线表示的、引起内燃机2损坏的可能性较高的强爆震发生的情况下的爆震强时的缸内压变化曲线Cp(s)、由细实线表示的、发生了比上述强爆震弱的爆震的情况下的爆震弱时的缸内压变化曲线Cp(w)。

在步骤S2中，执行生热率运算步骤。本步骤为进行与上述生热率运算部12的处理相当的内容的步骤，通过该生热率运算步骤(S2)，对多个曲柄角的气缸的生热率Q′分别进行运算。而且，通过执行本步骤，获取图5所示的生热率变化曲线Cq。如图5的生热率变化曲线Cq所示，在燃烧的一个周期中，生热率Q′也上下多次地发生变化，三条生热率变化曲线Cq各自表现了通过由火花塞28的点火产生的燃烧而产生的生热率Q′的峰值(第一峰值)。与此同时，表现了在已发生爆震的情况下，在该第一峰值之后的曲柄角θ中，因爆震而产生的生热率Q′的第二峰值。另外，该生热率Q′的第二峰值表现出爆震强度越强、则越大的趋势。在图3所示的实施方式中，利用在缸内压获取步骤(S1)中获取的缸内压力P，在多个曲柄角θ中对监测曲柄角区域R的生热率Q′分别进行运算。

在步骤S3中，执行缸内压最大曲柄角获取步骤。本步骤为进行与上述缸内压最大曲柄角获取部13的处理相当的内容的步骤，通过该缸内压最大曲柄角获取步骤(S3)，获取内燃机2的气缸的缸内压力P为最大的缸内压最大曲柄角θmax。在图3所示的实施方式中，获取在缸内压获取步骤(S2)中获取的监测曲柄角区域R的缸内压最大曲柄角θmax。在图4的例示中，缸内压力P的最大值(Pmax)以正常时(Cp(n)的Pmax)、爆震弱时(Cp(w)的Pmax)、爆震强时(Cp(s)的Pmax)的顺序增大，与上述各缸内压力P的最大值对应的曲柄角θ(缸内压最大曲柄角θmax)在正常时为θmn，在爆震弱时为θmw，在爆震强时为θms。

在步骤S4中执行爆震判定曲柄角区域确定步骤。本步骤为进行与上述爆震判定曲柄角区域确定部14的处理相当的内容的步骤，通过该爆震判定曲柄角区域确定步骤(S4)，确定上述爆震判定曲柄角区域Rj。也就是说，爆震判定曲柄角区域Rj为θmax－第一值R1与θmax+第二值R2之间的区域(θmax－R1≦Rj≦θmax+R2)。在图4的例示中，爆震判定曲柄角区域Rj在正常时为θmn－R1≦Rj(Cp(n))≦θmn+R2，在爆震弱时为θmw－R1≦Rj(Cp(w))≦θmw+R2，在爆震强时为θms－R1≦Rj(Cp(s))≦θms+R2(参照图4)。

在步骤S5中执行生热率微分步骤。本步骤为进行与上述生热率微分部15的处理相当的内容的步骤，通过该生热率微分步骤(S5)，算出爆震判定曲柄角区域Rj的生热率Q′的微分值。即，根据图5所示的生热率变化曲线Cq，能够得到图6所示的生热率微分曲线Cqd。在图6中，与图4～图5结合，例示了如下三种曲线，即，由上述虚线表示的正常时的生热率微分曲线Cqd(n)、由粗实线表示的爆震强时的生热率微分曲线Cqd(s)、以及由细实线表示的爆震弱时的生热率微分曲线Cqd(w)。当然，生热率微分曲线Cqd(图6)与生热率变化曲线Cq(图5)相同地，在燃烧的一个周期中也上下多次地发生变化。在图6的例示中，三条生热率微分曲线Cqd各自在燃烧开始以后的生热率Q′的变化(倾斜度)比燃烧开始以前更大这一点上是相同的。另外，该生热率Q′的变化在爆震强时比爆震弱时大。

在步骤S6(S6a、S6b、S6y、S6n)中执行第一爆震判定步骤。本步骤为进行与上述第一爆震判定部16的处理相当的内容的步骤，通过该第一爆震判定步骤(S6)，基于在生热率微分步骤(S5)中算出的生热率Q′的微分值，进行爆震判定。在图3所示的实施方式中，在步骤S6a中，获取在生热率微分步骤(S5)中算出的生热率Q′的微分值为最大值的最大微分生热率Dmax。然后，在步骤S6b中，将最大微分生热率Dmax与第一爆震判定阈值Dth进行比较。然后，该比较的结果为，在最大微分生热率Dmax比第一爆震判定阈值Dth大的情况下，在步骤S6y中判定存在爆震。反之，步骤S6b的比较的结果为，在最大微分生热率Dmax为第一爆震判定阈值Dth以下的情况下，在步骤S6n中判定不存在爆震。

在图6的例示中，曲柄角θ的爆震判定曲柄角区域Rj的最大微分生热率Dmax在由虚线表示的正常时为D3，在由细实线表示的爆震弱时为D2，在由粗实线表示的爆震强时为D1。另外，D1比D2大，D2比D3大(D1＞D2＞D3)。而且，上述第一爆震判定阈值Dth设定为比D1及D2小、且比D3大的值。因此，针对最大微分生热率Dmax分别为D1及D2的生热率微分曲线Cqd(s)(爆震强时)以及Cqd(w)(爆震弱时)，判定存在爆震。反之，针对最大微分生热率Dmax为D3的生热率微分曲线Cqd(n)(正常时)，判定不存在爆震。

上面，分别说明了本发明的一个实施方式的爆震检测装置1以及爆震检测方法。根据上述的结构，爆震检测装置1构成为，基于爆震判定曲柄角区域Rj的生热率Q′，进行爆震判定。此时，构成为，获取内燃机2所具有的气缸的缸内压力P为最大的曲柄角θ(缸内压最大曲柄角θmax)，以该缸内压最大曲柄角θmax为基准确定该爆震判定曲柄角区域Rj。因此，基于根据缸内压力P可容易判别的缸内压最大曲柄角θmax，能够容易地设定爆震判定曲柄角区域Rj。另外，通过准确地包含有已发生爆震的曲柄角θ而确定第一值R1(小侧曲柄角θs)及第二值R2(大侧曲柄角θb)，能够基于爆震判定曲柄角区域Rj的生热率Q′，精度良好地进行爆震判定。

另外，在几个实施方式中，划分爆震判定曲柄角区域Rj的第一值R1及第二值R2分别为3度～7度。优选第一值R1及第二值R2在4度～6度的范围内，特别优选为5度。例如，在使第一值R1及第二值R2分别为5度的情况下，爆震判定曲柄角区域Rj成为曲柄角θ为θmax－5度与θmax+5度之间的区域(θmax－5度≦Rj≦θmax+5度)。在图4的例示中，缸内压最大曲柄角θmax在正常时的缸内压变化曲线Cp(n)中为θmn，在爆震强时的缸内压变化曲线Cp(s)中为θms，在爆震弱时的缸内压变化曲线Cp(w)中为θmw，因此，爆震判定曲柄角区域Rj分别在正常时为θmm－5度≦Rj(Cp(n))≦θmn+5度，在爆震强时为θm－5度≦Rj(Cp(s))≦θms+5度，在爆震弱时为θmw－5度≦Rj(Cp(w))≦θmw+5度。需要说明的是，虽然第一值R1及第二值R2作为相同的5度进行了说明，但第一值R1及第二值R2也可以为分别不同的值。

上述爆震判定曲柄角区域Rj通过发明者们的认真研究，发现是利用缸内压最大曲柄角θmax的±3度～7度的区域的生热率Q′的微分值、能够精度良好地进行爆震判定的曲柄角θ的区域。因此，根据上述的结构，通过使缸内压最大曲柄角θmax的±3度～7度(优选为±4度～6度，特别优选为5度)的区域为爆震判定曲柄角区域Rj，能够提高爆震判定精度。

在几个实施方式中，如图2(后面叙述的图7也一样)所示，爆震检测装置1此外也可以具有爆震强度判定部17，其在第一第一爆震判定部16中判定存在爆震的情况下，判定已检测出的爆震的爆震强度的强弱。该爆震强度判定部17具有：基准微分生热率获取部17a，其获取在上述的作为比小侧曲柄角θs只小第三值R3的曲柄角θ与小侧曲柄角θs之间的区域的基准曲柄角区域Rb中生热率Q′的微分值为最大值的基准微分生热率Q′b；爆震强度判定部17b，其在最大微分生热率Dmax相对于基准微分生热率Q′b的大小比爆震强度判定阈值L大的情况下判定爆震强度较强，并在最大微分生热率Dmax相对于基准微分生热率Q′b的大小为爆震强度判定阈值L以下的情况下判定爆震强度较弱。也就是说，上述的基准曲柄角区域Rb与爆震判定曲柄角区域Rj的曲柄角θ较小的一侧(在图6中，从缸内压最大曲柄角θmax观察，曲柄角θ为0度的一侧)邻接，是处于因爆震的产生而使生热率Q′的微分值大幅变化前的、生热率Q′的微分值的变化比较小的区域。然后，基于最大微分生热率Dmax÷基准微分生热率Q′b与爆震强度判定阈值L的比较，判定爆震的强弱。

说明与该实施方式对应的爆震检测方法。如图3(后面叙述的图8也一样)所示，爆震检测方法此外具有爆震强度判定步骤(S7)，其在上述第一爆震判定步骤中判定存在爆震的情况下(步骤S6y)，判定已被判定存在该爆震的爆震的爆震强度的强弱。更详细地说，上述爆震强度判定步骤(S7)具有：基准微分生热率获取步骤(S7a)，其获取作为上述的在比小侧曲柄角θs只小第三值R3的曲柄角θ与小侧曲柄角θs之间的区域的基准曲柄角区域Rb的、生热率Q′的微分值为最大值的基准微分生热率Q′b；爆震强度判定步骤(S7b、S7y、S7n)，其在最大微分生热率Dmax相对于基准微分生热率Q′b的大小比爆震强度判定阈值L大的情况下判定爆震强度较强，并在最大微分生热率Dmax相对于基准微分生热率Q′b的大小为爆震强度判定阈值L以下的情况下判定爆震强度较弱。上述的基准微分生热率获取步骤(S7a)为进行与上述基准微分生热率获取部17a的处理相当的内容的步骤。另一方面，爆震强度判定步骤(S7b、S7y、S7n)为进行与上述爆震强度判定部17b的处理相当的内容的步骤。

依照图3的流程图，针对爆震强度判定步骤(S7)进行说明，在上述步骤S6y之后，执行爆震强度判定步骤(S7)。即，在步骤S7a中执行基准微分生热率获取步骤，在下一步骤S7b中，将最大微分生热率Dmax相对于基准微分生热率Q′b的大小(Dmax÷Q′b)与爆震强度判定阈值L进行比较。然后，在步骤S7b中的比较结果为Yes时(Dmax÷Q′b＞L)，在步骤S7y中判定爆震强度较强。反之，在步骤S7b中的比较的结果为No时(Dmax÷Q′b≦L)，在步骤S7n中判定爆震强度较弱。

在图1～图3所示的实施方式中，第三值R3为15度。另外，在图6的例示中，在爆震强时及爆震弱时两个时期中，基准微分生热率Q′b分别为D4。而且，将最大微分生热率Dmax÷Q′b与爆震强度判定阈值L进行比较的结果为，在爆震强时，D1÷D4＞L成立，由此而判定爆震强度较强，在爆震弱时，D2÷D4≦L成立，由此而判定爆震强度较弱。

需要说明的是，在图3所示的实施方式中，当在步骤S7y中判定爆震强度较强时，在紧接着的步骤S8中，立即进行例如延迟点火正时等的点火正时的修正。这是为了快速防止因强爆震而使内燃机2损坏。反之，当在步骤S7n中判定爆震强度较弱时，在紧接着的步骤S9中，可以立即进行例如延迟点火正时等的点火正时的修正，或者只在规定次数的燃烧周期中重复图3的步骤S1～S7b后，基于其结果，进行例如延迟点火正时等的点火正时的修正。这是因为内燃机2在各燃烧周期的点火正时越早、则效率越高，因而考虑强度较弱的爆震的检测频率及连续性等，进行点火正时的修正等，是为了优先使内燃机2尽可能地高效运转。

根据上述的结构，能够在判定存在爆震时也判定爆震强度。由此，例如，根据爆震强度的强弱，控制点火正时，由此，能够避免因爆震而使内燃机2损坏，同时使内燃机2尽可能地高效运转。

接着，利用图7～图8，针对爆震判定及强度判定的其它几个实施方式进行说明。图7是表示本发明的一个实施方式的爆震检测装置的结构的功能方框图，爆震检测装置1此外具有第二爆震判定部18。另外，图8是表示本发明的一个实施方式的爆震检测方法的流程图，爆震判定方法此外具有第二爆震判定步骤。需要说明的是，在图7～图8中具有分别与图2～图3对应的功能部或方法步骤，但对于以相同的标记表示的部分、对于重复的内容，省略了说明。

在图1～图3所示的实施方式中，基于生热率Q′的微分值，执行爆震判定及强度判定。在其它的几个实施方式中，如图7～图8所示，也可以基于生热率Q′，执行爆震判定及强度判定。这是因为如图5所示，在生热率Q′的最大值过大的情况下，发生强爆震的可能性较大，所以，不必进行生热率Q′的微分值的运算，可以利用生热率Q′，更快速地进行爆震的判定。

具体而言，如图7所示，爆震检测装置1此外具有第二爆震判定部18，其在最大生热率Q′max比第二爆震判定阈值Lq大的情况下，判定已检测出爆震强度较强的爆震。在图7所示的实施方式中，第二爆震判定部18设置在所述第一爆震判定部16的前段。更详细地说，第二爆震判定部18与生热率运算部12及爆震判定曲柄角区域确定部14分别连接，通过将爆震判定曲柄角区域Rj的生热率Q′的最大值与第二爆震判定阈值Lq进行比较，进行爆震判定。另外，构成为，当在第二爆震判定部18中判定存在爆震(强)时，不必等待由第一爆震判定部16进行的判定结果，相对于点火正时控制装置7，通知其结果。反之，在第二爆震判定部18中未判定存在爆震(强)的情况下，利用第一爆震判定部16进行爆震判定。

但是，在其它的几个实施方式中，相对于第一爆震判定部16及第二爆震判定部18，可以与生热率运算部12及爆震判定曲柄角区域确定部14分别连接，也可以并行进行基于第一爆震判定部16及第二爆震判定部18的各自的处理。在该情况下，爆震检测装置1在任意一方的功能部(16、18)判定存在爆震时，作为已检测出爆震的结果，相对于点火正时控制装置7通知该结果。另外，爆震检测装置1在两个功能部(17、18)的任意一方判定爆震强时，判定已发生强爆震。

利用图8，说明与本实施方式对应的爆震检测方法。如图8所示，爆震检测方法此外具有第二爆震判定步骤(S4－2：S4a～S4c)，其在最大生热率Q′max比第二爆震判定阈值Lq大的情况下，判定已检测出爆震强度较强的爆震。本步骤为进行与上述第二爆震判定部18的处理相当的内容的步骤，通过该第二爆震判定步骤(S4－2)，在最大生热率Q′max比第二爆震判定阈值Lq大的情况下，判定已检测出爆震强度较强的爆震。

依照图8的流程图依次进行说明，图8的步骤S1～步骤S4与图2相同，在图2的步骤S4与步骤S5之间***而执行第二爆震判定步骤(S4－2)。更详细地说，在步骤S4a中，获取爆震判定曲柄角区域Rj的最大生热率Q′max。然后，在下一步骤S4b中，将最大生热率Q′max与第二爆震判定阈值Lq进行比较。然后，在步骤S4b中的比较的结果为，在最大生热率Q′max比第二爆震判定阈值Lq大的情况下(Q′max＞Lq)，在步骤S4c中，判定已检测出爆震强度较强的爆震。反之，在步骤S4b中的比较的结果为，在最大生热率Q′max为第二爆震判定阈值Lq以下的情况下(Q′max≦Lq)，作为在第二爆震判定步骤中未检测出爆震强度较强的爆震的情况，执行之后的步骤。即，在上述的步骤S5中执行生热率微分步骤，在步骤S6中执行第一爆震判定步骤(图3的S6a、S6b、S6y、S6n)。之后，也可以进行图8中未图示的点火正时设定的修正等(图3的步骤S8或步骤S9)。需要说明的是，在图8所示的实施方式中，虽然在步骤S6之后的步骤S7中执行爆震强度判定步骤，但不限于此，也可以在其它的几个实施方式中，没有爆震强度判定步骤。

在图5的例示中，针对以粗实线表示的生热率变化曲线Cq(s)，爆震判定曲柄角区域Rj的生热率Q′的最大生热率Q′max为第二峰值的峰值，该第二峰值的峰值超过了第二爆震判定阈值Lq。因此，Q′max＞Lq的关系成立，判定已检测出爆震强度较强的爆震。另一方面，针对以细实线表示的生热率变化曲线Cq(w)，虽然爆震判定曲柄角区域Rj的生热率Q′的最大生热率Q′max也为第二峰值的峰值，但该第二峰值的峰值低于第二爆震判定阈值Lq。因此，Q′max≦Lq的关系，未判定已检测出爆震强度较强的爆震。同样地，针对以虚线表示的生热率变化曲线Cq(n)，爆震判定曲柄角区域Rj的生热率Q′的最大生热率Q′max为第一峰值的峰值，该第一峰值的峰值也低于第二爆震判定阈值Lq。因此，Q′max≦Lq的关系成立，未判定已检测出爆震强度较强的爆震。

需要说明的是，在上述的图7～图8所示的实施方式中，作为最大生热率Q′max属于爆震判定曲柄角区域Rj的情况进行了说明，但在其它的几个实施方式中，不限于爆震判定曲柄角区域Rj，也可以从燃烧周期的所有曲柄角θ中求出最大生热率Q′max。

根据上述的结构，能够迅速地检测爆震强度较强的爆震。由此，能够谋求更可靠地防止内燃机2因爆震而损坏。

本发明不限于上述实施方式，也包括在上述实施方式中增加变形的方式、以及适当组合上述方式的方式。

例如，在上述实施方式中，利用内燃机2的气缸的缸内压力P，对生热率Q′进行了运算，但在其它的几个实施方式中，例如，可以通过直接检测生热量Q来获取生热率Q′，也可以利用燃烧时光的强度等与生热率Q′相关的其它物理量，对生热率Q′进行运算。

附图标记说明

1爆震检测装置；11缸内压获取部；12生热率运算部；13缸内压最大曲柄角获取部；14爆震判定曲柄角区域确定部；15生热率微分部；16第一爆震判定部；17爆震强度判定部；17a基准微分生热率获取部；17b爆震强度判定部；18第二爆震判定部；2内燃机；21缸体(气缸)；22活塞；23连杆；24曲轴；25燃烧室；25a副室；25b主室；25c喷孔；26供气配管；26v供气阀；27排气配管；27v排气阀；28火花塞；29混合器；29f燃料供给管；29v燃料调节阀；3缸内压传感器；4曲柄角传感器；7点火正时控制装置；Q生热量；Q′生热率；Q′max最大生热率；Q′b基准微分生热率；P缸内压力；Pmax缸内压力的最大值；θ曲柄角；R监测曲柄角区域；Rj爆震判定曲柄角区域；Rb基准曲柄角区域；R1第一值；R2第二值；R3第三值；Cp缸内压变化曲线；Cq生热率变化曲线；Cqd生热率微分曲线；Dmax最大微分生热率；Dth第一爆震判定阈值；L爆震强度判定阈值；Lq第二爆震判定阈值。