发动机作为汽车的核心部件,其核心技术之一的爆震控制一直被少数几个发达国家所垄断,已形成阻碍我国汽车产业技术水平提升的壁垒。本文研究影响汽车发动机燃烧热效率提升的其中两个重要因素—爆震诊断和爆震控制,研究其国际上前沿的核心理论方法。本文的研究以GSX-R600四缸汽油发动机作为试验对象。完善了发动机试验台架。对基于振动传感器的信号检测系统进行了选型设计。在此基础上,进行了部分工况的发动机爆震试验,为爆震诊断和爆震控制的研究获取了必要的试验数据。提出了一种较为完善的爆震特征提取、自动识别和爆震诊断算法:(1)对所检测的信号(利用振动传感器检测到的信号)进行离散小波变换,获得爆震特征信号;(2)利用Hilbert变换对爆震特征信号在包络窗口内取包络;(3)对包络线进行拟合;(4)定义一种爆震强度指标,利用此爆震强度指标判定爆震强弱。该方法应用于试验发动机,结果表明所提出的方法能够实现爆震特征的机器自动识别,诊断准确性优于常规爆震诊断方法。利用试验数据,对各点火提前角时的爆震强度数据进行了相关性和分布规律研究。结果表明,爆震事件是独立随机过程。因此,爆震事件应当作为独立随机过程来进行控制,选取正态分布、对数正态分布、伽马分布、Log-logistic分布、t Location-Scale分布和广义极值分布六种概率密度分布函数对爆震强度数据进行了拟合对比分析。结果表明,点火提前角较小时,爆震强度数据的分布规律接近t Location-Scale分布;点火提前角较大时,爆震强度数据的分布规律接近对数正态分布。建立了爆震强度数据的仿真模型,给出了基于有限的爆震强度数据仿真出充足、可靠的爆震强度数据方法。在此基础上,建立了常规爆震控制方法和基于似然比的爆震随机控制方法的仿真模型,并对两种控制器进行了优化。通过仿真方法,对比分析了常规爆震控制方法和基于似然比的爆震随机控制方法的稳态和瞬态控制特性,给出了各自的优缺点。在此基础上,提出了一种可同时虑及爆震强度大小和爆震事件率的爆震随机控制方法,简称KI-LN爆震随机控制方法。将KI-LN爆震随机控制方法应用于试验发动机爆震数据,仿真结果表明,该方法不但实现了发动机爆震的随机控制,而且能够按照设定的爆震强度阈值,控制发动机避免发生较大强度的爆震,从而实现在保证发动机安全运行的条件下,使发动机工作在爆震边缘,以获得发动机最佳的动力性和经济性。