專利名稱：用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置和方法，尤其是涉及一 種基于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)波形判定是否出現(xiàn)爆震的技術(shù)。
背景技術(shù)：
通常，已經(jīng)提出了多種判定是否出現(xiàn)爆震(爆燃)的方法。例如，有 一種基于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)檢測(cè)的振動(dòng)幅度是否大于爆震判定值來判定爆震
發(fā)生的技術(shù)。日本專利公開公報(bào)No. 2003-021032披露的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī) 的爆震控制裝置包括爆震傳感器，其檢測(cè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的爆震；統(tǒng)計(jì)處 理部，其統(tǒng)計(jì)處理通^ 震傳感器檢測(cè)的輸出信號(hào)；第一臨時(shí)判定部，其
基于統(tǒng)計(jì)處理部的處理結(jié)果判定爆:l^生；第二臨時(shí)判定部，其基于爆震 傳感器檢測(cè)的輸出信號(hào)的波形判定爆震發(fā)生；以及最終判定部，其基于第 一臨時(shí)判定部的爆震臨時(shí)判定和第二臨時(shí)判定部的爆震臨時(shí)判定最終判 定爆震發(fā)生。當(dāng)?shù)谝慌R時(shí)判定部和第二臨時(shí)判定部都判定發(fā)生了爆震時(shí)， 最終判定部最終判定發(fā)生了爆震。
根據(jù)該公報(bào)披露的爆震控制裝置，使用了通過統(tǒng)計(jì)處理程序進(jìn)行的爆 震臨時(shí)判定和通過波形程序進(jìn)行的爆震臨時(shí)判定，并且僅當(dāng)兩個(gè)臨時(shí)判定 都判定發(fā)生了爆震時(shí)，才最終判定發(fā)生了爆震。因此，甚至是對(duì)于單獨(dú)采 用統(tǒng)計(jì)處理程序或波形程序的爆震判定錯(cuò)誤判定的輸出信號(hào)，也能夠精確 地判定爆震的發(fā)生。
同時(shí)，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，除由于爆震所致的振動(dòng)外，當(dāng)進(jìn)氣門或排氣 門坐置于其氣門座上時(shí)也可發(fā)生振動(dòng)。由于噴射器(具體地說，向氣缸內(nèi) 直接噴射燃料的缸內(nèi)直接噴射器)或者向噴射器供應(yīng)燃料的高壓泵的致動(dòng) 也可發(fā)生振動(dòng)。當(dāng)這種振動(dòng)和由于爆震引起的振動(dòng)一起被檢測(cè)為噪聲時(shí)， 即使發(fā)生了爆震，所檢測(cè)的波形也不同于爆震時(shí)所檢測(cè)的波形。在這種情 況下，如果如日本專利公開公報(bào)No. 2003-021032中披露的爆震控制裝置 中那樣基于波形判定爆震是否出現(xiàn)，即使發(fā)生了爆震，其也可能錯(cuò)誤地判 定沒有發(fā)生爆震。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置等，其能 夠精確地判定是否出現(xiàn)了爆震。
根據(jù)本發(fā)明的用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置包括曲柄位置傳感 器，其檢測(cè)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄角；爆震傳感器，其檢測(cè)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng) 機(jī)的對(duì)應(yīng)于所述曲柄角的振動(dòng)幅度；以及操作單元，其連接至所述曲柄位 置傳感器以及所g震傳感器。所述操作單元基于所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng) 幅度以預(yù)定的曲柄角間隔檢測(cè)振動(dòng)波形。所述操作單元對(duì)每個(gè)預(yù)定曲柄角 計(jì)算所檢測(cè)的波形和波形模型之間的振動(dòng)幅度差，其中所述波形模型是預(yù) 定為所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)的參考波形的波形模型。當(dāng)出現(xiàn)大于預(yù)定值的 幅度差并且所述大于所述預(yù)定值的幅度差的數(shù)目等于或小于預(yù)定數(shù)目時(shí)， 所述操作單元校正所檢測(cè)的波形。當(dāng)出現(xiàn)大于所述預(yù)定值的幅度差并且所 述大于所述預(yù)定值的幅度差的數(shù)目等于或小于所迷預(yù)定數(shù)目時(shí)，所述操作 單元基于所述校正的波形和所述波形模型之間的比較結(jié)果判定所述內(nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī)中是否發(fā)生了爆震。當(dāng)出現(xiàn)大于所述預(yù)定值的幅度差并且所述大于 所述預(yù)定值的幅度差的數(shù)目大于所述預(yù)定數(shù)目時(shí)，所述操作單元基于所檢 測(cè)的波形和所述波形模型之間的比較結(jié)果判定所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中是否發(fā) 生了爆震。
根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)于曲柄角的振動(dòng)幅度?；谡駝?dòng) 幅度，檢測(cè)預(yù)定曲柄角間隔內(nèi)的振動(dòng)波形。當(dāng)爆n生時(shí)，此波形呈爆震 特有的形狀。因此，例如，使用形成為與發(fā)生爆震相關(guān)的振動(dòng)波形的波形 模型作為參考并且將該波形模型與得到的波形比較，能夠判定是否出現(xiàn)爆 震。但是，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，除了由爆震引起的振動(dòng)外，由于進(jìn)氣門和排 氣門坐置于其氣門座上，可發(fā)生強(qiáng)烈并且短促的振動(dòng)(發(fā)生周期比由爆震 產(chǎn)生的振動(dòng)短)。由于噴射器(特別是，向氣缸內(nèi)直接噴射燃料的缸內(nèi)直 接噴射器)或向噴射器供應(yīng)燃料的高壓泵的致動(dòng)也可發(fā)生強(qiáng)烈并且短促的 振動(dòng)(發(fā)生周期比由爆震產(chǎn)生的振動(dòng)短)。當(dāng)這種振動(dòng)與由爆震產(chǎn)生的振 動(dòng)一起被檢測(cè)為噪聲時(shí)，即使發(fā)生了爆震，檢測(cè)的波形也不同于爆震時(shí)的 波形。當(dāng)使用包括噪聲的波形做出是否出現(xiàn)爆震的判定時(shí)，即4議生了爆 震，也可能由于不同的波形而錯(cuò)誤地判定為沒有發(fā)生爆震。然后，為了判 定是否出現(xiàn)噪聲，計(jì)算每個(gè)預(yù)定曲柄角的檢測(cè)波形與波形模型之間的振動(dòng) 幅度差。如果出現(xiàn)大于預(yù)定值的幅度差并且大于預(yù)定值的幅度差的數(shù)目等
于或小于預(yù)定數(shù)目，那么可能包括強(qiáng)烈并且短促的振動(dòng)，即噪聲。在這種 情況下，校正檢測(cè)的波形。基于校正波形和波形模型之間的比較，判定在
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)是否發(fā)生了爆震。因此，能夠抑制由于波形不同而即^^L生
了爆震也錯(cuò)誤地判定為沒有發(fā)生爆震的情形。另一方面，如果出現(xiàn)大于預(yù) 定值的幅度差并且大于預(yù)定值的幅度差的數(shù)目大于預(yù)定數(shù)目，那么可能包 括強(qiáng)烈但不短促的振動(dòng)，即并非由噪聲引起的振動(dòng)。在這種情況下，不校 正波形，基于檢測(cè)波形和波形模型之間的比較結(jié)果，判定在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi) 是否發(fā)生了爆震。從而，能夠抑制由于不適當(dāng)校正波形引起的、即使沒有 發(fā)生爆震也錯(cuò)誤地判定為發(fā)生了爆震的情形。因此，能夠提供一種用于判 定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置，其能夠精確地判定是否發(fā)生了爆震。
優(yōu)選地，所述操作單元校正所檢測(cè)的波形，使得所述大于所述預(yù)定值 的幅度差中的至少一個(gè)減小。
根據(jù)本發(fā)明，校正檢測(cè)的波形使得大于預(yù)定值的幅度差中的至少一個(gè) 減小。因此，能夠抑制包括在波形中的噪聲的影響。從而相互比較校正的 波形和波形模型以判定是否發(fā)生了爆震。因此，能夠抑制即使發(fā)生了爆震 也4m判定為沒有發(fā)生爆震的情形。
另外優(yōu)選地，所述操作單元校正所檢測(cè)的波形，使得在所述大于所述 預(yù)定值的幅度差中，比所述大于所述預(yù)定值的幅度差的數(shù)目小的幅度差減 小。
根據(jù)本發(fā)明，校正檢測(cè)的波形，使得在大于預(yù)定值的幅度差中，部分 幅度差減小。從而，在包括幅度大并且短促的振動(dòng)但其并非由噪聲引起的 情況下，能夠抑制不適當(dāng)?shù)牟ㄐ涡ＵＲ虼?，能夠抑制即使沒有發(fā)生爆震 也錯(cuò)誤判定為發(fā)生了爆震的情形。
另外優(yōu)選地，所述操作單元基于所述幅度差進(jìn)一步從所述幅度差大于 所述預(yù)定值處的曲柄角中選擇幅度差要減小處的曲柄角，并且所述操作單 元校正所檢測(cè)的波形，使得在大于所述預(yù)定值的幅度差中，所選擇的曲柄 角處的幅度差減小。
根據(jù)本發(fā)明，校正波形，使得在大于預(yù)定值的幅度差中，基于幅度差 選擇的曲柄角處的幅度差減小。從而，例如能夠在檢測(cè)的波形和波形模型 相互非常不同的曲柄角處，校正檢測(cè)的波形。從而，能夠有效地抑制噪聲 的影響。因此，能夠抑制即使t生爆震也餘溪判定為沒有發(fā)生爆震的情形。
此外，能夠在檢測(cè)的波形和波形模型之間的差很小的曲柄角處，校正檢測(cè) 的波形。從而，能夠防止校正的影響過大。因此，能夠抑制即使沒有發(fā)生 爆震也錯(cuò)誤判定為已經(jīng)發(fā)生了爆震的情形。
另外優(yōu)選地，所述操作單元優(yōu)先選擇幅度差較大的曲柄角。
根據(jù)本發(fā)明，校正波形，使得在大于預(yù)定值的幅度差中，幅度差較大 的曲柄角處的幅度差減小。從而，能夠在檢測(cè)的波形與波形模型相互非常 不同的曲柄角處，校正檢測(cè)的波形。因此，能夠有效地抑制由噪聲引起的 影響。因此，能夠抑制即使發(fā)生了爆震也餘溪判定為沒有發(fā)生爆震的情形。


圖1是通過發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性配置圖，所述發(fā)動(dòng)機(jī) ECU是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的爆震判定裝置；
圖2是示出爆震時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的振動(dòng)的頻帶的曲線圖3是示出圖1中的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的控制框圖4是示出發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的振動(dòng)波形的曲線圖5是示出存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的ROM內(nèi)的爆震波形模型的曲線圖6是用于比較振動(dòng)波形和爆震波形模型的曲線圖(No.l);
圖7是示出存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的ROM或SRAM中的預(yù)定值V( KX) 的映射的圖表；
圖8是示出幅度值LOG (V)的頻率分布的曲線圖(No.l);
圖9是示出幅度值LOG (V)的頻率分布的曲線圖(No.2);
圖10是示出幅度值LOG (V)的頻率分布的曲線圖(No.3);
圖ll是示出幅度值LOG (V)的頻率分布的曲線圖(No.4);
圖12是示出用于形成幅度值LOG( V )的頻率分布的幅度值LOG( V) 的圖13是示出通it^動(dòng)機(jī)ECU執(zhí)行的程序的控制結(jié)構(gòu)的流程圖(No. 1),所述發(fā)動(dòng)機(jī)ECU是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的爆震判定裝置；
圖14是示出通過發(fā)動(dòng)機(jī)ECU執(zhí)行的程序的控制結(jié)構(gòu)的流程圖(No.
2)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)ECU是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的爆震判定裝置； 圖15是用于比較振動(dòng)波形和爆震波形模型的曲線圖(No. 2); 圖16是用于比較振動(dòng)波形和爆震波形模型的曲線圖(No.3); 圖17是用于比較振動(dòng)波形和爆震波形模型的曲線圖(No. 4); 圖18是用于比較振動(dòng)波形和爆震波形才莫型的曲線圖(No. 5 ); 圖19是用于比較振動(dòng)波形和爆震波形模型的曲線圖(No. 6);以及 圖20是用于比較振動(dòng)波形和爆震波形模型的曲線圖(No. 7 )。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。在下面的描述中，相同的部 件設(shè)置有相同的參考標(biāo)記。它們具有相同的名稱和功能。因此，相同部件 的詳細(xì)描述不再重復(fù)。
參照?qǐng)D1,將描述安裝有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的爆震判定裝置的車輛 的發(fā)動(dòng)機(jī)100。例如，根據(jù)本發(fā)明的爆震判定裝置通過由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU (電 子控制單元)200執(zhí)行的程序?qū)崿F(xiàn)。
發(fā)動(dòng)機(jī)100是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中從空氣濾清器102吸進(jìn)的空氣和從噴 射器104噴射的燃料的空氣-燃料混合物由火花塞106點(diǎn)火并且在燃燒室內(nèi) 燃燒。點(diǎn)火正時(shí)控制為MBT (最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的最小點(diǎn)火提前角)，在MBT， 輸出轉(zhuǎn)矩最大但是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)100的例如發(fā)生爆震等的操作狀態(tài)推遲或提 前。
在空氣-燃料混合物燃燒時(shí)，活塞108被燃燒壓力壓低，曲軸110旋轉(zhuǎn)。 燃燒后的空氣-燃料混合物(排氣)通過三元催化劑112濾清并且排出汽車。 通過節(jié)氣門114調(diào)節(jié)吸i^動(dòng)機(jī)100的空氣量。
通過發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200控制發(fā)動(dòng)機(jī)100。連接到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200的有 爆震傳感器300、水溫傳感器302、設(shè)置成面對(duì)正時(shí)轉(zhuǎn)子304的曲柄位置傳 感器306、節(jié)氣門開度位置傳感器308、車速傳感器310、點(diǎn)火開關(guān)312以 及空氣流量計(jì)314。
爆震傳感器300設(shè)置到發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣釭體上。爆震傳感器300由壓 電元件形成。爆震傳感器300響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)而產(chǎn)生電壓。電壓
的幅度與振動(dòng)的幅度相應(yīng)。爆震傳感器300將代表電壓的信號(hào)傳送到發(fā)動(dòng) 機(jī)ECU200。水溫傳感器302檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)100的水套中的冷卻水的溫度， 并且將代表檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200。
正時(shí)轉(zhuǎn)子304設(shè)置到曲軸110上并且隨著曲軸110旋轉(zhuǎn)。在正時(shí)轉(zhuǎn)子 304的外周上，以預(yù)定的間隔設(shè)置有若干突起。曲柄位置傳感器306設(shè)置 成面對(duì)正時(shí)轉(zhuǎn)子304的突起。當(dāng)正時(shí)轉(zhuǎn)子304旋轉(zhuǎn)時(shí)，正時(shí)轉(zhuǎn)子304的突 起和曲柄位置傳感器306之間的氣隙改變，因此，經(jīng)過曲柄位置傳感器306 的線圏部分的磁通量增加和減少以在線圈部分內(nèi)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。曲柄位置傳 感器306將代表電動(dòng)勢(shì)的信號(hào)傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200 基于傳自曲柄位置傳感器306的信號(hào)檢測(cè)曲軸110的曲柄角和轉(zhuǎn)數(shù)。
節(jié)氣門開度位置傳感器308檢測(cè)節(jié)氣門的開度位置并且將代表檢測(cè)結(jié) 果的信號(hào)傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200。車速傳感器310檢測(cè)車輪(未圖示)的 轉(zhuǎn)數(shù)并且將代表檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200 基于車輪的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算車速。在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)100時(shí)，駕駛員接通點(diǎn)火開關(guān)312。 空氣流量計(jì)314檢測(cè)iiAJL動(dòng)機(jī)100的進(jìn)氣量并且將代表檢測(cè)結(jié)果的信號(hào) 傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200。
發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200由供應(yīng)自作為電源的輔助電池320的電力操作。發(fā)動(dòng) 機(jī)ECU 200基于傳自各傳感器和點(diǎn)火開關(guān)312的信號(hào)以及存儲(chǔ)在ROM(只 讀存儲(chǔ)器)202或SRAM (靜態(tài)隨M取存儲(chǔ)器)204中的映射和程序進(jìn) 行計(jì)算，并且控制所述裝置以使義動(dòng)機(jī)100達(dá)到所需的操作狀態(tài)。
在本實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200基于傳自爆震傳感器300的信號(hào)和 曲柄角檢測(cè)在預(yù)定的爆震檢測(cè)門(knock detection gate)(預(yù)定第一曲柄角 和預(yù)定第二曲柄角之間的部分)內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)100振動(dòng)波形(后面稱其為"振 動(dòng)波形")，并且基于檢測(cè)的振動(dòng)波形判定發(fā)動(dòng)機(jī)100中是否發(fā)生了爆震。 在本實(shí)施方式中，爆震檢測(cè)門是燃燒沖程內(nèi)從上止點(diǎn)(0° )至90° 。但 爆震檢測(cè)門不限于此。
當(dāng)爆:EiL生時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)ioo內(nèi)產(chǎn)生頻率接近如圖2中實(shí)線所示頻率 的振動(dòng)。由爆震產(chǎn)生的振動(dòng)的頻率不是恒定的，并且在一定的頻率范圍內(nèi)
變化。因此，在此實(shí)施方式中，如圖2中所示，檢測(cè)包括在第一頻帶A、 第二頻帶B以及第三頻帶C內(nèi)的振動(dòng)。在圖2中，CA表示曲柄角。由爆 震產(chǎn)生的振動(dòng)的頻帶數(shù)不限于三個(gè)。
參照?qǐng)D3，將進(jìn)一步描i^JL動(dòng)機(jī)ECU200。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200包括A/D (撒數(shù))轉(zhuǎn)換器400、帶通濾波器(1)410、帶通濾波器(2) 420、帶通 濾波器(3 ) 430以及積分部450。
A/D轉(zhuǎn)換器400將傳自爆震傳感器300的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。 帶通濾波器(1) 410僅允許傳自爆震傳感器300的信號(hào)中的第一頻帶A內(nèi) 的信號(hào)通過。換言之，通過帶通濾波器(1) 410， ^震傳感器300檢測(cè) 的振動(dòng)中僅提取出第一頻帶A內(nèi)的振動(dòng)。
帶通濾波器(2 ) 420僅允許傳自爆震傳感器300的信號(hào)中的第二頻帶 B內(nèi)的信號(hào)通過。換言之，通過帶通濾波器(2) 420,從爆震傳感器300 檢測(cè)的振動(dòng)中僅提取出第二頻帶B內(nèi)的振動(dòng)。
帶通濾波器(3) 430僅允許傳自爆震傳感器300的信號(hào)中的第三頻帶 C內(nèi)的信號(hào)通過。換言之，通過帶通濾波器(3) 430，從爆震傳感器300 檢測(cè)的振動(dòng)中僅提取出第三頻帶C內(nèi)的振動(dòng)。
積分部450每次5°曲柄角地積分由帶通濾波器(1) 410至(3 ) 430 選捧的信號(hào)，即振動(dòng)幅度。所積分的值后面將稱為積分值。在每個(gè)頻帶內(nèi) 計(jì)算積分值。通過這種積分值的計(jì)算，檢測(cè)每個(gè)頻帶內(nèi)的振動(dòng)波形。
此外，將第一頻帶A至第三頻帶C中計(jì)算的積分值累加以對(duì)應(yīng)于曲柄 角。換言之，對(duì)第一頻帶A至第三頻帶C的振動(dòng)波形進(jìn)行合成。
因此，如圖4中所示，檢測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)IOO的振動(dòng)波形。換言之，第一 頻帶A至第三頻帶C的合成波形用作發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)波形。
檢測(cè)的振動(dòng)波形與如圖5中所示的存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200的ROM 202中的爆震波形模型比較。爆震波形模型預(yù)先形成為當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)IOO內(nèi)發(fā) 生爆震時(shí)的振動(dòng)波形的模型。
在爆震波形模型中，振動(dòng)的幅度表示為0至1范圍內(nèi)的無因次數(shù)，并 且振動(dòng)幅度并不單一^目應(yīng)于曲柄角。換言之，在本實(shí)施方式的爆震波形 模型中，判定出在振動(dòng)幅度的峰值之后振動(dòng)幅度隨著曲柄角的增加而減 小，但是不能判定出振動(dòng)幅度變成峰值的曲柄角。
本實(shí)施方式中的爆震波形模型相應(yīng)于由爆震產(chǎn)生的振動(dòng)幅度的峰值之 后的振動(dòng)。還可以存儲(chǔ)相應(yīng)于由爆震引起的振動(dòng)的上升沿之后的振動(dòng)的爆 震波形模型。
基于通過實(shí)驗(yàn)強(qiáng)迫產(chǎn)生爆震時(shí)檢測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)ioo的振動(dòng)波形，預(yù)先形
成和存儲(chǔ)爆震波形模型。
爆震波形模型通過使用發(fā)動(dòng)機(jī)100形成，所述發(fā)動(dòng)機(jī)100是一種其尺 寸和爆震傳感器300的輸出值A(chǔ)A寸公差和爆震傳感器300的輸出值的公 差的中值的發(fā)動(dòng)機(jī)(后面稱作"中間特性發(fā)動(dòng)機(jī)")。換言之，爆震波形模 型是在中間特性發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)強(qiáng)迫地產(chǎn)生爆震的情況下的振動(dòng)波形。形成爆震 波形模型的方法不限于此，還可以通過仿真來形成該模型。
在檢測(cè)波形和爆震波形模型的對(duì)比中，如圖6中所示，將標(biāo)準(zhǔn)化的波 形和爆震波形模型相互比較。這里，標(biāo)準(zhǔn)化意味著通過例如用檢測(cè)的振動(dòng) 波形的積分值的最大值除每個(gè)積分值而將振動(dòng)的幅度表示成0至1范圍內(nèi) 的無因次數(shù)。但是，標(biāo)準(zhǔn)化的方法不限于此。
在此實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200計(jì)算相關(guān)系數(shù)K,其為與標(biāo)準(zhǔn)化的 振動(dòng)波形和爆震波形模型的彼此偏差相關(guān)的值。利用振動(dòng)幅度變成標(biāo)準(zhǔn)化 后的振動(dòng)波形中的最大值的正時(shí)以及振動(dòng)幅度變成合成的爆震波形模型 中的最大值的正時(shí)，計(jì)算每個(gè)曲柄角(每5°曲柄角)處的標(biāo)準(zhǔn)化后的振 動(dòng)波形和爆震波形模型的彼此偏差的絕對(duì)值(偏差量)，從而計(jì)算出相關(guān) 系數(shù)K。
如果每個(gè)曲柄角處的標(biāo)準(zhǔn)化后的振動(dòng)波形和爆震波形模型的彼此偏差 的絕對(duì)值是AS (I) (I是自然數(shù))，并且通過爆震波形模型的振動(dòng)幅度對(duì)曲 柄角積分獲得的值(爆震波形模型的面積)是S，則相關(guān)系數(shù)K通過等式 K= (S-SAS (I))/S計(jì)算，其中SAS (I)是AS (I)的總和。在此實(shí)施方 式中，振動(dòng)波形的形狀與爆震波形模型的形狀越接近，所計(jì)算的相關(guān)系數(shù) K的值越大。因此，如果振動(dòng)波形中包括有爆震以外的因素引起的振動(dòng)波 形，則相關(guān)系數(shù)K計(jì)算為較小的值。計(jì)算相關(guān)系數(shù)K的方法不限于此。
此夕卜，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200基于積分值的最大值(峰值)計(jì)算爆震幅度N。 如果最大積分值為P,并且代表沒有發(fā)生爆震的發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)幅度的 值是BGL(背景水平)，則爆震幅度N通過等式N-P/BGL計(jì)算。應(yīng)當(dāng)指 出，用于計(jì)算爆震幅度N的最大積分值P經(jīng)過對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換。計(jì)算爆震幅度N 的方法不限于此。
BGL計(jì)算為通過從幅度值LOG (V)的頻率分布的中值V (50)中減 去標(biāo)準(zhǔn)偏差a和系數(shù)(例如'T，)的積所得的值，這將在后面描述。計(jì)算
BGL的方法不限于此，并且BGL還可預(yù)先存儲(chǔ)在ROM 202內(nèi)。
在本實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200將計(jì)算出的爆震幅度N和存儲(chǔ)在 SRAM 204中的判定值V (KX)互相比較，并進(jìn)一步將檢測(cè)的波形與存儲(chǔ) 的爆震波形模型互相比較。然后發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200判定在每個(gè)點(diǎn)火周期發(fā)動(dòng) 機(jī)100內(nèi)是否發(fā)生了爆震。
如圖7中所示，判定值V (KX)存儲(chǔ)為通過使用發(fā)動(dòng)fel度NE和進(jìn) 氣量KL作為^L將操作狀態(tài)劃分為各個(gè)范圍的映射。在此實(shí)施方式中， 為每個(gè)氣缸提供了九個(gè)范圍，其按如下進(jìn)行劃分低速(NE<NE (1)); 中速(NE(l) <NE<NE(2));高速(NE(2) <NE);低負(fù)荷(KL〈KL (l));中負(fù)荷(KL(l) <KL<KL(2));以及高負(fù)荷(KL(2) <KL)。 范圍的數(shù)目不限于此。還可使用發(fā)動(dòng)機(jī)速度NE和進(jìn)氣量KL以外的M 劃分范圍。
在發(fā)動(dòng)機(jī)100或車輛出貨時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)等預(yù)先確定的值被用作存儲(chǔ)在 ROM 202中的判定值V (KX)(出貨時(shí)判定值V (KX)的初始值)。但是， 由于爆震傳感器300的劣化和輸出值的變化，發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)100內(nèi)的相同 的振動(dòng)的幅度可能檢測(cè)為不同的值。在這種情況下，需要校正判定值V (KX)并且通過使用相應(yīng)于實(shí)際檢測(cè)的幅度的判定值V (KX)判定是否 發(fā)生了爆震。
因此，在此實(shí)施方式中，基于代表幅度值LOG( V )和每個(gè)幅度值LOG (V)的檢測(cè)頻率(次數(shù)、概率)之間關(guān)系的頻率分布計(jì)算爆震判定水平 V(KD),其中幅度值LOG (V)是通過對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換幅度V獲得的值。
對(duì)使用發(fā)動(dòng)M度NE和進(jìn)氣量KL作為桐歐的每個(gè)范圍計(jì)算幅度值 LOG (V)。用于計(jì)算幅度值LOG (V)的幅度V是預(yù)定曲柄角之間的幅 度的峰值(每5。的積分值的峰值)?；谟?jì)算的幅度值LOG(V)，計(jì)算出 幅度值LOG (V)的頻率從最小值起的累積和達(dá)到50%的中值V (50)。 此外，計(jì)算出等于或小于中值V(50)的幅度值LOG(V)的標(biāo)準(zhǔn)偏差tr。 例如,在此實(shí)施方式中，通過如下計(jì)算方法計(jì)算每個(gè)點(diǎn)火周期的中值V( 50 ) 和標(biāo)準(zhǔn)偏差(T，其近似于基于多個(gè)幅度值LOG (V)(例如200個(gè)周期)計(jì) 算出的中值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
如果當(dāng)前檢測(cè)的幅度值LOG (V)大于先前計(jì)算的中值V (50)，那 么通過將預(yù)定值C (1)加到先前計(jì)算的中值V (50 )所獲得的值被計(jì)算作為當(dāng)前中值V (50)。另一方面，如果當(dāng)前檢測(cè)的幅度值LOG (V)小于 先前計(jì)算的中值V (50 )，那么通過從先前計(jì)算的中值V ( 50 )減去預(yù)定值 C (2)(例如C (2)和C (1)的值相等)所獲得的值被計(jì)算作為當(dāng)前中 值V (50 )。
如果當(dāng)前檢測(cè)的幅度值LOG (V)小于先前計(jì)算的中值V (50)并且 大于通it^先前計(jì)算的中值V (50 )減去先前計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)偏差(t所獲得的 值，那么從先前計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)偏差ct減去大小為預(yù)定值C (3)兩倍的值所 獲得的值計(jì)算作為當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)偏差o。另一方面，如果當(dāng)前檢測(cè)的幅度值 LOG(V)大于先前計(jì)算的中值V(50 )或者小于從先前計(jì)算的中值V(50 ) 減去先前計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)偏差cr所獲得的值，那么通過將預(yù)定值C U)(例如 C (3)和C (4)的值相等)加到先前計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)偏差tr所獲得的值計(jì)算 作為當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)偏差o。計(jì)算中值V(50)和標(biāo)準(zhǔn)偏差o的方法不限于此。 而且，中值V (50 )和標(biāo)準(zhǔn)偏差o的初始值可以是預(yù)先設(shè)定的值或者可以 是"零"。
使用中值V (50)和標(biāo)準(zhǔn)偏差<5，可計(jì)算爆震判定水平V (KD)。如 圖8中所示，通過將系數(shù)U (1) (U (1)是常數(shù)并且例如U (1) =3)和 標(biāo)準(zhǔn)偏差o的積加到中值V ( 50 )所獲得的值是爆震判定水平V ( KD )。 計(jì)算爆震判定水平V (KD)的方法不限于此。
幅度值LOG (V)的大于爆震判定水平V (KD)的比例(頻率)被 確定為發(fā)生爆震的頻率，并且被當(dāng)作爆震比例KC。如果爆震比例KC大 于閾值KC (0),那么判定值V (KX)校正為減小預(yù)定的校正量，使得推 遲點(diǎn)火正時(shí)的頻率變高。如果爆震比例KC小于閾值KC (0),那么判定 值V (KX)校正為增加預(yù)定的校正量，使得提前點(diǎn)火正時(shí)的頻率變高。
系數(shù)U(1)A^于通過實(shí)驗(yàn)等獲取的數(shù)據(jù)和結(jié)果得到的系數(shù)。當(dāng)U(l) =3時(shí)大于爆震判定水平V (KD)的幅度值LOG (V)基本上與實(shí)際發(fā)生 爆震的點(diǎn)火周期中的幅度值LOG (V) —致。還可以使用"3"以外的其 它值作為系數(shù)U(l)。
如果在發(fā)動(dòng)機(jī)100中沒有發(fā)生爆震，則幅度值LOG (V)的頻率分布 變成如圖9中所示的正態(tài)分布，并且幅度值LOG(V)的最大值V(MAX) 和爆震判定水平V(KD)彼此一致。另一方面，通it^生的爆震，可檢測(cè) 到更大的幅度V。當(dāng)計(jì)算出大幅度值LOG (V)時(shí)，如圖10中所示，最
大值V (MAX)變得大于爆震判定水平V ( KD )。
當(dāng)發(fā)生爆震的頻率變得更高時(shí)，如圖11中所示，最大值V (MAX) 變得更大。頻率分布中的中值V (50 )和標(biāo)準(zhǔn)偏差o隨著最大值V (MAX) 變大而變得更大。因此，爆震判定水平V ( KD )變得更大。
小于爆震判定水平V (KD)的幅度值LOG (V)不判定為發(fā)生爆震 的周期中的幅度值LOG (V)。因此，隨著爆震判定水平V (KD)變大， 在實(shí)際已發(fā)生爆震時(shí)判定沒有發(fā)生爆震的頻率變大。
因此，在此實(shí)施方式中，圖12中虛線包圍的范圍中的幅度值LOG(V) 用來排除大于閾值V (1)的幅度值LOG (V)，從而獲得中值V (50)和 標(biāo)準(zhǔn)偏差(T。圖12的圖表繪出了得到幅度值LOG(V)的周期內(nèi)的每個(gè)相 關(guān)系數(shù)K的計(jì)算的幅度值LOG (V)。
閾值V (1)是通過將系數(shù)U (2) (U (2)是常數(shù)，例如U (2) =3) 和等于或小于中值的幅度值LOG (V)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的積加到幅度值LOG (V)的頻率分布的中值而獲得的值。
通過僅提取小于閾值V (1)的幅度值LOG (V)來計(jì)算中值V (50) 和標(biāo)準(zhǔn)偏差0，中值V ( 50 )和標(biāo)準(zhǔn)偏差0不會(huì)變得過大，并且變?yōu)榉€(wěn)定 值。因此，能夠抑制爆震判定水平V(KD)變得過高。因此，能夠抑制當(dāng) 實(shí)際已發(fā)生爆震時(shí)判定為沒有發(fā)生爆震的頻率不會(huì)變高。
提取用于計(jì)算中值V (50)和標(biāo)準(zhǔn)偏差o的幅度值LOG (V)的方法 不限于此。例如，在上述小于閾值V (1)的幅度值LOG (V)中，可以 提糾目關(guān)系數(shù)K大于閾值K (1)的點(diǎn)火周期中計(jì)算的幅度值LOG (V)。
參照?qǐng)D13和14，下面將描述作為根據(jù)本發(fā)明的爆震判定裝置的發(fā)動(dòng) 機(jī)ECU 200執(zhí)行的程序的控制結(jié)構(gòu)，以通過判定每個(gè)點(diǎn)火周期中是否發(fā)生 了爆震而控制點(diǎn)火正時(shí)。
在步驟100 (后面"步驟"將簡(jiǎn)寫為"S")中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200基于 傳自曲柄位置傳感器306的信號(hào)檢測(cè)發(fā)動(dòng)M度NE，并且基于傳自空氣 流量計(jì)314的信號(hào)檢測(cè)進(jìn)氣量KL。
在S102中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200基于傳自爆震傳感器300的信號(hào)檢測(cè)發(fā) 動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)幅度。振動(dòng)幅度表示為爆震傳感器300的輸出電壓。振動(dòng) 幅度可以表示為相應(yīng)于爆震傳感器300的輸出電壓的值。在燃燒沖程中的 上止點(diǎn)和卯。(90°的曲柄角)之間進(jìn)4亍幅度的檢測(cè)。
在S104中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200計(jì)算通過每5°曲柄角(以5° )積分爆 震傳感器300的輸出電壓(表示振動(dòng)幅度的值)獲取的值(積分值)。對(duì)于 從第一頻帶A至第三頻帶C的每個(gè)頻帶中的振動(dòng)計(jì)算積分值。此外，第一 頻帶A至第三頻帶C中的積分值累加以相應(yīng)于曲柄角，從而檢測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī) 100的振動(dòng)波形。
在S106中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200計(jì)算第一頻帶A至第三頻帶C的合成波 形(發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)波形)中積分值中的最大積分值(峰值P)。
在S108中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)波形。在此， 標(biāo)準(zhǔn)化意味著通過用計(jì)算出的峰值除每個(gè)積分值將振動(dòng)幅度表示為從0至 l范圍內(nèi)的無因次數(shù)。
在S200中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200計(jì)算每個(gè)曲柄角處的標(biāo)準(zhǔn)化后的振動(dòng)波 形和爆震波形模型的彼此偏差的絕對(duì)值A(chǔ)S (1)。
在S202中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200判定是否出現(xiàn)大于閾值A(chǔ)S(O)的AS(I)。 當(dāng)大于閾值A(chǔ)S (0)的AS (I)出現(xiàn)(在S202中為"是")時(shí)，程序移動(dòng) 至S300。否則(在S202中為"否")，程序移動(dòng)至S400。
在S300中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200判定大于閾值A(chǔ)S (0 )的AS (I)的數(shù) 目是否等于或小于預(yù)定數(shù)目Q (1)。當(dāng)大于閾值A(chǔ)S (0)的AS (I)的數(shù) 目等于或小于預(yù)定數(shù)目Q(1)(在S300中為"是")時(shí)，程序移動(dòng)至S302。 否則(在S300中為"否，，)，程序移動(dòng)至S400。
在S302中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200判定大于閾值A(chǔ)S (0 )的AS (I)的數(shù) 目是否等于或小于預(yù)定數(shù)目Q (2)。當(dāng)大于閾值A(chǔ)S (0)的AS (I)的數(shù) 目等于或小于預(yù)定數(shù)目Q (2 )(在S302中為"是")時(shí)，程序移動(dòng)至S304。 否則(在S302中為"否")，程序移動(dòng)至S306。
在S304中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200校正標(biāo)準(zhǔn)化的振動(dòng)波形，使得幅度與AS (I)大于閾值A(chǔ)S (0)的曲柄角處的爆震波形模型的幅度一致(使得AS (I)減至"O")。
在S306中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200校正標(biāo)準(zhǔn)化的振動(dòng)波形，使得幅度與Q (3) (Q (3) <Q(1))個(gè)曲柄角一一優(yōu)先是AS (I)大于閾值A(chǔ)S (0)的 曲柄角中具有較大AS(I)的曲柄角一_處的爆震波形模型的幅度一致(使
得AS (I)減至"O，，)。
在S308中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200比較校正的振動(dòng)波形和爆震波形模型， 并且計(jì)算相關(guān)系數(shù)K，其中相關(guān)系數(shù)K是與校正的振動(dòng)波形和爆震波形模 型的彼此偏差相關(guān)的值。
在S400中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200比較標(biāo)準(zhǔn)化的振動(dòng)波形(未校正)和爆 震波形模型，并且計(jì)算相關(guān)系數(shù)K,其中相關(guān)系數(shù)K是與標(biāo)準(zhǔn)化的振動(dòng)波 形和爆震波形模型的彼此偏差相關(guān)的值。
在S500中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200計(jì)算爆震幅度N。在S502中，發(fā)動(dòng)機(jī) ECU 200判定相關(guān)系數(shù)K是否大于預(yù)定值以及爆震幅度N是否大于判定 值V ( KX )。如果相關(guān)系數(shù)K大于預(yù)定值并且爆震幅度N大于判定值V (KX X在S502中為"是")，則程序移動(dòng)至S504。否則(在S502中為"否"), 程序移動(dòng)至S508。
在S504中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200判定發(fā)動(dòng)機(jī)100中發(fā)生了爆震。在S506 中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200推遲點(diǎn)火正時(shí)。
在S508中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200判定發(fā)動(dòng)機(jī)100中未發(fā)生爆震。在S510 中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200提前點(diǎn)火正時(shí)。
下面將基于上述配置和流程圖描述作為根據(jù)本實(shí)施方式的爆震判定裝 置的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200的操作。在下面的描述中，假設(shè)上述預(yù)定數(shù)目Q(l) 是"3"， Q (2)是"2",以及Q (3)是"1"。
在發(fā)動(dòng)機(jī)100的操作期間，基于傳自曲柄位置傳感器306的信號(hào)檢測(cè) 發(fā)動(dòng)M度NE,基于傳自空氣流量計(jì)314的信號(hào)檢測(cè)進(jìn)氣量KL ( S100 )。 此外，基于傳自爆震傳感器300的信號(hào)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)幅度(S102 )。
在燃燒沖程的上止點(diǎn)和卯。之間，計(jì)算第一頻帶A至第三頻帶C的 每個(gè)中的振動(dòng)的每5。的積分值(S104)。第一頻帶A至第三頻帶C中的 計(jì)算積分值累加以相應(yīng)于曲柄角，從而檢測(cè)出圖4中所示發(fā)動(dòng)機(jī)100的上 述振動(dòng)波形。
由于使用每五度的積分值來檢測(cè)振動(dòng)波形，所以可以檢測(cè)抑制了微小 變化的振動(dòng)波形。因此，容易相互比較檢測(cè)的振動(dòng)波形和爆震波形模型。
基于計(jì)算的積分值，計(jì)算第一頻帶A至第三頻帶C的合成波形(發(fā)動(dòng) 機(jī)100的振動(dòng)波形)中的積分值的峰值P ( S106 )。 用計(jì)算的峰值P除發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)波形中的積分值以標(biāo)準(zhǔn)化振動(dòng)波 形(S108)。通過標(biāo)準(zhǔn)化，振動(dòng)波形中的振動(dòng)幅度被表示為0至1范圍內(nèi) 的無因次數(shù)。這樣，不管振動(dòng)的幅度如何，可以相互比較檢測(cè)的振動(dòng)波形 和爆震波形模型。因此，不必存儲(chǔ)大量相應(yīng)于振動(dòng)幅度的爆震波形才莫型， 因此方便了爆震波形模型的形成。
通過振動(dòng)幅度變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)化后的振動(dòng)波形中的最大值的正時(shí)和振動(dòng)幅度 變?yōu)楹铣傻谋鸩ㄐ文Ｐ偷淖畲笾档恼龝r(shí)(參見圖6)，計(jì)算出每個(gè)曲柄角 處的標(biāo)準(zhǔn)化后的振動(dòng)波形和爆震波形模型的彼此偏差的絕對(duì)值A(chǔ)S (I) (S200 )。
在此，如圖15中所示，因?yàn)楂@得了近似于爆震波形模型的振動(dòng)波形， 當(dāng)沒有大于閾值A(chǔ)S (0)的AS (I)時(shí)(在S202中為"否")，認(rèn)為得到的 振動(dòng)波形不包括由爆震以外的噪聲引起的振動(dòng)(由于進(jìn)氣門116、排氣門 118、噴射器104(特別是，直接向氣缸內(nèi)噴射燃料的缸內(nèi)直接噴射器)、 泵120 (特別是，向噴射器供應(yīng)燃料的高壓泵)的致動(dòng)引起的振動(dòng))。
在此，基于計(jì)算的AS (I)的總和，即EAS (I),以及通過爆震波形 模型中的振動(dòng)幅度對(duì)曲柄角積分獲得的值S，通過K= (S-EAS (I)) /S 計(jì)算相關(guān)系數(shù)K (S400)。
這樣，可以將檢測(cè)的振動(dòng)波形和爆震波形模型之間的一致程度轉(zhuǎn)化成 數(shù)值以客觀地判定此程度。此外，通過相互比較振動(dòng)波形和爆震波形模型， 可以從例如振動(dòng)的衰減趨勢(shì)等振動(dòng)的行為分析振動(dòng)是否為爆震時(shí)的振動(dòng)。
此外，爆震幅度N通過用BGL除峰值P計(jì)算(S500)。從而，可以更 詳細(xì)地分析發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)是否由爆震引起。
如果相關(guān)系數(shù)K大于預(yù)定值并且爆震幅度N大于預(yù)定判定值V( KX) (在S502中為"是")，則判定發(fā)生了爆震(S504 )并且推遲點(diǎn)火正時(shí)(S506 )。 因此，抑制了爆震的發(fā)生。如^目關(guān)系數(shù)K不大于預(yù)定值或者爆震幅度N 不大于預(yù)定的判定值(在S502中為"否")，則判定沒有發(fā)生爆震(S508) 并且提前點(diǎn)火正時(shí)(S510)。從而，通過互相比乾曝震幅度N和判定值V (KX),對(duì)每個(gè)點(diǎn)火周期判定是否發(fā)生爆震，并且推遲或提前點(diǎn)火正時(shí)。
同時(shí)，已經(jīng)知道，由于進(jìn)氣門116、排氣門118、噴射器104、泵120 等引起的振動(dòng)具有如下特點(diǎn)與由爆震引起的振動(dòng)相比，其幅度更大但衰 減得更快。即，由于噪聲引起的振動(dòng)的發(fā)生周期比由于爆震引起的振動(dòng)的
發(fā)生周期短。
因此，如圖16中所示，當(dāng)?shù)玫搅私朴诒鸩ㄐ文Ｐ偷恼駝?dòng)波形但是 存在大于閾值A(chǔ)S (0 )的AS (I)(在S202中為"是")且其數(shù)目等于或小 于"3"(在S300中為"是")，認(rèn)為所得到的振動(dòng)波形可能包括由于噪聲 引起的振動(dòng)。
特別地，當(dāng)大于閾值A(chǔ)S(O)的AS(I)的數(shù)目等于或小于"2"時(shí)(在 S302中為"是")，認(rèn)為所得到的振動(dòng)波形很有可能包括由于噪聲引起的振 動(dòng)。
在這種情況下,如果簡(jiǎn)單地將獲得的振動(dòng)波形與爆震波形模型相比較， 則由于出現(xiàn)較大的AS (1)，所以在發(fā)生爆震時(shí)可能做出沒有發(fā)生爆震的錯(cuò) 誤判定。
然后，如圖17中所示，校正振動(dòng)波形使得幅度與AS (I)大于閾值A(chǔ)S (0)的曲柄角處的爆震波形模型的幅度一致(S304)。相互比較校正的振 動(dòng)波形和爆震波形模型，并且計(jì)算相關(guān)系數(shù)K ( S308 )。
從而，能夠抑制包括在振動(dòng)波形中的、由噪聲引起的振動(dòng)的影響。因 此，能夠抑制在發(fā)生爆震時(shí)錯(cuò)誤判定沒有發(fā)生爆震。
另一方面，當(dāng)大于閾值A(chǔ)S (0)的AS (I)的數(shù)目等于或小于"3"(在 S300中為"是，，)并且大于"2"(在S302中為"否，，)時(shí)，則得到的振動(dòng) 波形可能包括也可能不包括由噪聲引起的振動(dòng)。
如果在這種情況下校正了振動(dòng)波形，則當(dāng)沒有發(fā)生爆震時(shí)可能鐐溪判 定為發(fā)生了爆震。因此，在這種情況下，如圖19中所示，校正振動(dòng)波形使 得幅度與"一個(gè)"曲柄角一一優(yōu)先為AS (I)大于閾值A(chǔ)S (0)的曲柄角 中AS (I)較大的曲柄角一一處的爆震波形模型的幅度一致。從而，能夠 抑制對(duì)振動(dòng)波形的不適當(dāng)?shù)男Ｕ?br> 從而相互比較校正的振動(dòng)波形和爆震波形模型，并且計(jì)算相關(guān)系數(shù)K (S308)。因此，能夠抑制當(dāng)沒有發(fā)生爆震時(shí)以為發(fā)生了爆震的錯(cuò)誤判定。
這里，如圖20中所示，因?yàn)榈玫搅伺c爆震波形模型非常不同的振動(dòng)波 形，所以當(dāng)出現(xiàn)大于閾值A(chǔ)S (0)的AS (I)(在S202中為"是")并且數(shù) 目是"6"(大于"3")(在S300中為"否")時(shí),得到的振動(dòng)波形4艮有可 能不包括由噪聲引起的振動(dòng)。
因此，在不校正振動(dòng)波形的情況下，將得到的振動(dòng)波形和爆震波形模
型相互比較，并且計(jì)算相關(guān)系數(shù)K (S400)。因此，能夠抑制在沒有發(fā)生 爆震時(shí)錯(cuò)誤判定發(fā)生了爆震。
如上所述，通過作為根據(jù)本實(shí)施方式的爆震判定裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU， 在每個(gè)曲柄角處計(jì)算振動(dòng)波形和爆震波形模型之間的振動(dòng)幅度差A(yù)S (I )。 當(dāng)出現(xiàn)大于閾值A(chǔ)S (0)的AS (I)并且其數(shù)目等于或小于Q (1)時(shí)，校 正振動(dòng)波形使得幅度與AS (I)大于閾值A(chǔ)S (0)的曲柄角處的爆震波形 模型的幅度一致。從而，能夠抑制包括在振動(dòng)波形中的、由噪聲引起的振 動(dòng)的影響。以這種方式校正的振動(dòng)波形和爆震波形模型相互比較以判定是 否出現(xiàn)爆震。從而，能夠抑制在發(fā)生爆震時(shí)錯(cuò)誤判定為沒有發(fā)生爆震。另 一方面，當(dāng)大于閾值A(chǔ)S (0)的AS (I)的數(shù)目大于Q (1)時(shí)，在不校正 振動(dòng)波形的情況下，將得到的振動(dòng)波形和爆震波形才莫型互相比較以計(jì)算相 關(guān)系數(shù)K。從而，能夠抑制在沒有發(fā)生爆震時(shí)g判定為發(fā)生了爆震。因 此，能夠精確地判定是否出現(xiàn)爆震。
應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然在此實(shí)施方式中優(yōu)先校正了 AS(I)較大的曲柄 角處的振動(dòng)波形，但是也可以優(yōu)先校正爆震波形模型中幅度較大的Q (3 ) 個(gè)曲柄角處的振動(dòng)波形。
此外，還可以優(yōu)先校正AS (I)較小的曲柄角處的振動(dòng)波形。這能夠 抑制校正的影響。
雖然對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述和說明，但是應(yīng)當(dāng)清楚地了解這些描 述和說明僅為說明和示例而不是限定，本發(fā)明的精神和范圍僅由所附的權(quán) 利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置，包括曲柄位置傳感器(306)，其檢測(cè)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的曲柄角；爆震傳感器(300)，其檢測(cè)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的對(duì)應(yīng)于所述曲柄角的振動(dòng)幅度；以及操作單元(200)，其連接至所述曲柄位置傳感器(306)以及所述爆震傳感器(300)，其中所述操作單元(200)基于所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的振動(dòng)幅度以預(yù)定的曲柄角間隔檢測(cè)振動(dòng)波形，所述操作單元(200)對(duì)每個(gè)預(yù)定曲柄角計(jì)算所檢測(cè)的波形和波形模型之間的振動(dòng)幅度差，其中所述波形模型是預(yù)定為所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的振動(dòng)的參考波形的波形模型，當(dāng)出現(xiàn)大于預(yù)定值的幅度差并且所述大于所述預(yù)定值的幅度差的數(shù)目等于或小于預(yù)定數(shù)目時(shí)，所述操作單元(200)校正所檢測(cè)的波形，當(dāng)出現(xiàn)大于所述預(yù)定值的幅度差并且所述大于所述預(yù)定值的幅度差的數(shù)目等于或小于所述預(yù)定數(shù)目時(shí)，所述操作單元(200)基于所述校正的波形和所述波形模型之間的比較結(jié)果判定所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)中是否發(fā)生了爆震，并且當(dāng)出現(xiàn)大于所述預(yù)定值的幅度差并且所述大于所述預(yù)定值的幅度差的數(shù)目大于所述預(yù)定數(shù)目時(shí)，所述操作單元(200)基于所檢測(cè)的波形和所述波形模型之間的比較結(jié)果判定所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)中是否發(fā)生了爆震。
2. 如權(quán)利要求l所述的用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置，其中所述操作單元(200 )校正所檢測(cè)的波形，使得所述大于所述預(yù)定值的 幅度差中的至少一個(gè)減小。
3. 如權(quán)利要求2所述的用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置，其中所述操作單元(200 )校正所檢測(cè)的波形，使得在所述大于所述預(yù)定值 的幅度差中，比所述大于所述預(yù)定值的幅度差的數(shù)目小的幅度差減小。
4.如權(quán)利要求3所述的用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置，其中所述操作單元(200 )基于所述幅度差進(jìn)一步從所述幅度差大于所述預(yù) 定值處的曲柄角中選擇幅度差要減小處的曲柄角，以及所述操作單元(200 )校正所檢測(cè)的波形，使得在大于所述預(yù)定值的幅 度差中，所選擇的曲柄角處的幅度差減小。
5.如權(quán)利要求4所述的用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置，其中 所述操作單元(200)優(yōu)先選擇幅度差較大的曲柄角。
6. —種判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的方法，其包括如下步驟 檢測(cè)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的曲柄角；檢測(cè)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的對(duì)應(yīng)于所述曲柄角的振動(dòng)幅度；檢測(cè)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的對(duì)應(yīng)于所述曲柄角的振動(dòng)幅度；基于所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的振動(dòng)幅度以預(yù)定的曲柄角間隔檢測(cè)振動(dòng)波形;對(duì)每個(gè)預(yù)定曲柄角計(jì)算所檢測(cè)的波形和波形模型之間的振動(dòng)幅度差， 其中所述波形模型是預(yù)定為所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100 )的振動(dòng)的參考波形的波形模型；當(dāng)出現(xiàn)大于預(yù)定值的幅度差并且所述大于預(yù)定值的幅度差的數(shù)目等 于或小于預(yù)定數(shù)目時(shí)，校正所檢測(cè)的波形；當(dāng)出現(xiàn)大于所述預(yù)定值的幅度差并且所述大于所述預(yù)定值的幅度差 的數(shù)目等于或小于所述預(yù)定數(shù)目時(shí)，基于所述校正的波形和所述波形才莫型 之間的比較結(jié)果判定所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)中是否發(fā)生了爆震；并且當(dāng)出現(xiàn)大于所述預(yù)定值的幅度差并且所述大于所述預(yù)定值的幅度差 的數(shù)目大于所述預(yù)定數(shù)目時(shí)，基于所檢測(cè)的波形和所述波形模型之間的比 較結(jié)果判定所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)中是否發(fā)生了爆震。
7.如權(quán)利要求6所述的判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的方法，其中 所述校正所檢測(cè)的波形的步驟包括以下步驟校正所檢測(cè)的波形，使 得所述大于所述預(yù)定值的幅度差中的至少一個(gè)減小。
8. 如權(quán)利要求7所述的判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的方法，其中所述校正所檢測(cè)的波形的步驟包括以下步驟校正所檢測(cè)的波形，使 得在所述大于所述預(yù)定值的幅度差中，比所述大于所述預(yù)定值的幅度差的 數(shù)目小的幅度差減小。
9. 如權(quán)利要求8所述的判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的方法，進(jìn)一步包括如 下步驟基于所述幅度差從所述幅度差大于所述預(yù)定值處的曲柄角中選擇幅 度差要減小處的曲柄角，其中所述校正所檢測(cè)的波形的步驟包括以下步驟校正所檢測(cè)的波形，使 得在大于所述預(yù)定值的幅度差中，所選擇的曲柄角處的幅度差減小。
10. 如權(quán)利要求9所述的判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的方法，其中所述選擇幅度差要被減小處的曲柄角的步驟包括以下步驟優(yōu)先選擇 幅度差較大處的曲柄角。
11. 一種用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置，包括用于檢測(cè)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的曲柄角的裝置(306);振動(dòng)波形的裝置(200);對(duì)每個(gè)預(yù)定的曲柄角計(jì)算所檢測(cè)的波形和波形模型之間的振動(dòng)幅度 差的裝置(200 )，其中所述波形模型是預(yù)定為所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100 )的振 動(dòng)的參考波形的波形模型；用于當(dāng)出現(xiàn)大于預(yù)定值的幅度差并且所述大于預(yù)定值的幅度差的數(shù)目等于或小于預(yù)定數(shù)目時(shí)校正所檢測(cè)的波形的校正裝置(200);用于當(dāng)出現(xiàn)大于所述預(yù)定值的幅度差并且所述大于所述預(yù)定值的幅 度差的數(shù)目等于或小于所述預(yù)定數(shù)目時(shí)基于所述校正的波形和所述波形 模型之間的比較結(jié)果判定所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)中是否發(fā)生了爆震的裝置 (200);以及用于當(dāng)出現(xiàn)大于所述預(yù)定值的幅度差并且所述大于所述預(yù)定值的幅 度差的數(shù)目大于所述預(yù)定數(shù)目時(shí)基于所檢測(cè)的波形和所述波形模型之間 的比較結(jié)果判定所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)中是否發(fā)生了爆震的裝置(200)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置，其中所述校正裝置(200 )包括用于校正所檢測(cè)的波形使得所述大于所述預(yù) 定值的幅度差中的至少一個(gè)減小的裝置。
13. 如權(quán)利要求12所述的用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置，其中所述校正裝置(200 )包括用于校正所檢測(cè)的波形使得在所述大于所述 預(yù)定值的幅度差中比所述大于所述預(yù)定值的幅度差的數(shù)目小的幅度差減 小的裝置。
14. 如權(quán)利要求13所述的用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置，進(jìn)一步包括選擇裝置，其用于基于所述幅度差從所述幅度差大于所述預(yù)定值處的 曲柄角中選擇幅度差要減小處的曲柄角，其中所述校正裝置(200 )包括用于校正所檢測(cè)的波形使得在所述大于所述 預(yù)定值的幅度差中所選擇的曲柄角處的幅度差減小的裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的用于判定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震的裝置，其中 所*擇裝置(200 )包括用于優(yōu)先選擇幅度差較大處的曲柄角的裝置。
全文摘要
發(fā)動(dòng)機(jī)ECU執(zhí)行程序，所述程序包括計(jì)算每個(gè)曲柄角處的由爆震傳感器檢測(cè)的振動(dòng)波形和爆震波形模型的彼此偏差的絕對(duì)值ΔS(I)(S200)；當(dāng)出現(xiàn)大于閾值ΔS(0)的ΔS(I)(在S202中為“是”)并且大于閾值ΔS(0)的ΔS(I)的數(shù)目等于或小于Q(1)(在S300中為“是”)時(shí)，校正振動(dòng)波形(S304)；計(jì)算相關(guān)系數(shù)K(S308)，其為與校正的振動(dòng)波形和爆震波形模型的彼此偏差相關(guān)的值；以及當(dāng)大于閾值ΔS(0)的ΔS(I)的數(shù)目大于預(yù)定數(shù)目Q(1)時(shí)(在S300中為“否”)，在不校正振動(dòng)波形的情況下，計(jì)算相關(guān)系數(shù)K。基于相關(guān)系數(shù)K，判定是否出現(xiàn)爆震。
文檔編號(hào)G01L23/00GK101208588SQ200680023290
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月10日
發(fā)明者千田健次, 吉原正朝, 大江修平, 巖出純, 竹村優(yōu)一, 笠島健司, 金子理人, 麻生纮司 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社;株式會(huì)社日本自動(dòng)車部品綜合研究所