專利名稱：內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種爆震判定設(shè)備，具體涉及一種內(nèi)燃機的爆震判定設(shè) 備，其根據(jù)內(nèi)燃機的震動波形來判定是否發(fā)生了爆震。
背景技術(shù)：
通常，公知一些用于檢測內(nèi)燃機爆震的技術(shù)。日本專利早期公開號2001-227400揭示了一種內(nèi)燃機的爆震控制設(shè)備，其可對發(fā)動機是否發(fā)生 了爆震進(jìn)行精確判定。在日本專利早期公開號2001-227400中揭示的內(nèi)燃 機的爆震控制設(shè)備包括對表示內(nèi)燃機中發(fā)生的震動波形的信號(即震動波 形信號)進(jìn)行檢測的信號檢測器、對作為發(fā)生時段(在該時段期間由信號 檢測器檢測到的震動波形信號達(dá)到預(yù)定值或更高)的時段進(jìn)行檢測的發(fā)生 時段檢測器、對由發(fā)生時段檢測器檢測到的發(fā)生時段中的峰值位置進(jìn)行檢 測的峰值位置檢測器、根據(jù)發(fā)生時段與峰值位置之間的關(guān)系對內(nèi)燃機是否 發(fā)生了爆震進(jìn)行判定的爆震判定器、以及根據(jù)爆震判定器的判定結(jié)果對內(nèi) 燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行控制的爆震控制器。爆震判定器在相對于發(fā)生時段的 峰值位置處于預(yù)定范圍內(nèi)時判定發(fā)生爆震(爆震發(fā)生)。信號檢測器檢測 作為震動波形信號的爆震信號所特有的規(guī)定頻率成分。根據(jù)上述公開的內(nèi)燃機的爆震控制設(shè)備，由信號檢測器對在表示內(nèi)燃 機中發(fā)生的震動的波形的信號進(jìn)行檢測。由發(fā)生時段檢測器及峰值位置檢 測器來分別檢測發(fā)生時段(在該時段期間震動波形信號達(dá)到預(yù)定值或更 高)及峰值位置。因此，爆震判定器可通過對震動波形信號的發(fā)生周期中 的峰值位置進(jìn)行檢測來判定發(fā)動機是否發(fā)生了爆震。根據(jù)爆震判定結(jié)果來 控制內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)相對于發(fā)生時段的峰值位置處于預(yù)定范圍內(nèi) 時，即，當(dāng)波形具有其中峰值位置相對于震動波形信號的發(fā)生時段的預(yù)定 長度出現(xiàn)得更早的形狀時，爆震判定器將其識別為爆震特有波形。因此， 即使在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)突然改變的轉(zhuǎn)變狀態(tài)下或當(dāng)電負(fù)載接通/關(guān)斷時， 也可精確判定內(nèi)燃機是否發(fā)生了爆震，由此可對內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行適 當(dāng)?shù)目刂?。雖然利用日本專利早期公幵號2001-227400中揭示的內(nèi)燃機的爆震控 制設(shè)備來檢測爆震特有頻率成分作為震動波形信號，但爆震特有頻率成分 并不恒定。因此，需要檢測包含在預(yù)定頻帶內(nèi)的頻率成分。因此，檢測到 的頻率成分可能包含并非爆震特有的頻率成分。在日本專利早期公開號 2001-227400中揭示的內(nèi)燃機的爆震控制設(shè)備并未考慮上述問題。因此， 一些頻帶可能包含很多噪聲成分。在此情況下，存在不能正確地檢測到震 動的幅值(或峰值)，由此導(dǎo)致爆震判定精確性劣化的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠以高精度檢測是否發(fā)生了爆震的爆震 判定設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備包括震動檢測單元，其對內(nèi)燃 機的震動進(jìn)行檢測；第一提取單元，其從所述檢測到的震動中提取處于預(yù) 定頻帶的震動；第二提取單元，其從所述檢測到的震動中提取處于比所述 預(yù)定頻帶更寬的頻帶的震動；波形檢測單元，其根據(jù)由所述第二提取單元 所提取的所述震動，檢測在預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角間隔中的震動的波形；存儲單 元，其預(yù)先存儲所述內(nèi)燃機的震動的波形；以及判定單元，其根據(jù)所述檢 測到的波形與所述存儲的波形之間的比較結(jié)果以及由所述第一提取單元所 提取的震動的幅值，對所述內(nèi)燃機中是否發(fā)生了爆震進(jìn)行判定。根據(jù)本發(fā)明，通過第一提取單元，從內(nèi)燃機的震動中提取出處于預(yù)定 頻帶的震動。通過第二提取單元，從內(nèi)燃機的震動中提取出處于比預(yù)定頻 帶更寬的頻帶的震動。因此，可以提取出處于較窄頻帶的震動以及處于較 寬頻帶的震動。同時，爆震特有的震動發(fā)生在特定頻帶。因此，通過縮窄 待提取的頻帶的帶寬，能以高精度提取出震動，具體而言，提取出爆震特 有的震動的幅值。另一方面，通過縮窄頻帶的帶寬，去除了噪聲成分的震 動，由此也從震動的波形中去除了噪聲成分的特征部分(例如震動的發(fā)生
時間及衰減比)。在此情況下，即使存在實際上由噪音成分引起的震動， 也可檢測到與不包含噪聲成分的波形(即，由爆震引起的波形)類似的波 形。因此，根據(jù)波形很難區(qū)分因爆震引起的震動以及因噪音成分引起的震 動。因此，從處于較寬頻帶的震動檢測波形。因此，可以檢測到可能包括 因噪聲成分引起的震動的波形。根據(jù)上述檢測到的波形與存儲波形(例 如，作為爆震引起的波形存儲的波形)之間的比較結(jié)果，并根據(jù)處于較窄 頻帶的震動的幅值，可以判定內(nèi)燃機是否發(fā)生了爆震。因此，在考慮震動 的波形及幅值是否為爆震特有的情況下，能以高精度判定是否發(fā)生了爆 震。因此，可以提供能夠極精確地判定是否發(fā)生了爆震的爆震判定設(shè)備。優(yōu)選地，所述第二提取單元對處于包含所述預(yù)定頻帶的頻帶的震動進(jìn) 行提取。根據(jù)本發(fā)明，較寬頻帶包含較窄頻帶。因此，能夠檢測到可準(zhǔn)確包含 因爆震引起的震動的波形。因此，能以高精度判定是否發(fā)生了爆震。 更優(yōu)選地，所述預(yù)定頻帶被指定為多個。根據(jù)本發(fā)明，因為存在引爆震引起的震動的多個頻帶，故提取處于多 個較窄頻帶的震動。因此，能以高精度提取爆震引起的震動。因此，能以 高精度判定是否發(fā)生了爆震。更優(yōu)選地，所述多個預(yù)定頻帶的帶寬相同。根據(jù)本發(fā)明，因為爆震特有的震動落在頻帶的中值土X (其中X為自 然數(shù))的范圍內(nèi)，所以與頻帶無關(guān)地，以均一的帶寬對處于多個頻帶的震 動進(jìn)行提取。因此，可以防止頻帶的帶寬變的不必要的寬，由此可以防止 檢測到過多噪聲。因此，能以高精度檢測爆震特有的震動。因此，能以高 精度判定是否發(fā)生了爆震。更優(yōu)選地，內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備還包括第一檢測單元，其對由所 述第一提取單元所提取的震動的幅值變?yōu)樽畲髸r的第一時間進(jìn)行檢測；以 及第二檢測單元，其根據(jù)所述第一時間，對由所述第二提取單元所提取的 所述震動的幅值變?yōu)樽畲髸r的第二時間進(jìn)行檢測。在所述第二時間與在所 述存儲的波形中震動的幅值變?yōu)樽畲髸r的時間相一致的情況下，所述判定 單元根據(jù)所述檢測到的波形與所述存儲的波形之間的比較結(jié)果，對所述內(nèi)
燃機中是否發(fā)生了爆震進(jìn)行判定。根據(jù)本發(fā)明，因為較窄頻帶的震動的幅值變?yōu)樽畲髸r的第一時間與較 寬頻帶的震動的幅值變?yōu)樽畲髸r的第二時間不總是相一致，故根據(jù)第一時 間來檢測第二時間。在第二時間與在所述存儲的波形中震動的幅值變?yōu)樽?大時的時間相一致的情況下，將檢測到的波形與存儲的波形進(jìn)行互相比 較。根據(jù)比較結(jié)果，可以判定是否發(fā)生了爆震。因此，利用可能發(fā)生爆震 的時間作為開始點，將檢測到的波形與存儲的波形進(jìn)行互相比較。因此， 在考慮發(fā)生爆震時震動狀態(tài)的情況下，能以高精度判定是否發(fā)生了爆震。更優(yōu)選地，所述第二檢測單元對處于根據(jù)所述第一時間設(shè)定的范圍內(nèi) 的所述第二時間進(jìn)行檢測。根據(jù)本發(fā)明，在根據(jù)第一時間所設(shè)定的范圍內(nèi)檢測第二時間。因此， 能以高精度檢測處于較寬頻帶的震動的幅值變?yōu)樽畲髸r的第二時間。


圖1是示意性結(jié)構(gòu)視圖，示出了由根據(jù)本發(fā)明的實施例的爆震判定設(shè) 備控制的發(fā)動機。圖2是表示在發(fā)動機中發(fā)生的震動的頻率的視圖。圖3是表示當(dāng)發(fā)生爆震時在氣缸體中發(fā)生的震動的頻率的視圖。 圖4是示出發(fā)動機ECU的控制框圖。 圖5是表示存儲在發(fā)動機ECU的存儲器中的爆震波形模型的視圖。 圖6是示出由發(fā)動機ECU執(zhí)行的程序的控制結(jié)構(gòu)的流程圖。 圖7是表示第一至第三頻帶A-C的合成波形以及第四頻帶D的震動波 形的視圖。圖8是表示用于將歸一化震動波形與爆震波形模型進(jìn)行比較的時間的 視圖。
具體實施方式
以下將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。在以下描述中，由相同的參考 標(biāo)號來表示相同的部件。其名稱及功能也相同。因此，將不再重復(fù)對其的 詳細(xì)描述。參考圖1，將描述結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明的實施例的爆震判定設(shè)備的車輛的發(fā)動機100。通過例如由發(fā)動機ECU (電子控制單元)200執(zhí)行的程序來實現(xiàn)本實施例的爆震判定設(shè)備。發(fā)動機100是內(nèi)燃機，通過空氣濾清器102獲取的空氣與由噴射器 104噴射的燃料的混合物被火花塞106引燃并在燃燒室內(nèi)燃燒?？諝馊剂匣旌衔锏娜剂弦饘⒒钊?08下壓的燃料壓力，由此曲軸 110轉(zhuǎn)動。燃燒后的空氣燃料混合物(即排氣)被三元催化劑112凈化， 隨后排出車輛。發(fā)動機100獲取的空氣量由節(jié)氣門114調(diào)整。.發(fā)動機100受到發(fā)動機ECU 200的控制，發(fā)動機ECU 200連接至爆震 傳感器300、水溫傳感器302、與正時轉(zhuǎn)子304相對布置的曲軸位置傳感 器306、節(jié)氣門開度傳感器308、車速傳感器310、以及點火開關(guān)312。爆震傳感器300設(shè)置在發(fā)動機100的氣缸體處。通過壓電器件來實現(xiàn) 爆震傳感器300。當(dāng)發(fā)動機100震動時，爆震傳感器300會產(chǎn)生具有與震 動相應(yīng)的大小的電壓。爆震傳感器300將代表電壓的信號發(fā)送至發(fā)動機 ECU 200。水溫傳感器302對發(fā)動機100中水罩(water jacket)處的冷卻 水溫進(jìn)行檢測，并將代表檢測結(jié)果的信號發(fā)送至發(fā)動機ECU 200。正時轉(zhuǎn)子304被設(shè)置至曲軸110，并隨著曲軸110的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。正 時轉(zhuǎn)子304在其外周以預(yù)定間隔設(shè)置有多個突起。曲軸位置傳感器306與 正時轉(zhuǎn)子304的突起相對布置。當(dāng)正時轉(zhuǎn)子304轉(zhuǎn)動時，正時轉(zhuǎn)子304的 突起與曲軸位置傳感器306之間的氣隙發(fā)生變化，由此穿過曲軸位置傳感 器306的線圈部分的磁通量增大/減小，由此產(chǎn)生電動勢。曲軸位置傳感器 306將代表電動勢的信號發(fā)送至發(fā)動機ECU 200。根據(jù)發(fā)送自曲軸位置傳 感器306的信號，發(fā)動機ECU 200對曲軸轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測。節(jié)氣門開度傳感器3Q8檢測節(jié)氣門打開位置，并將代表檢測結(jié)果的信 號發(fā)送至發(fā)動機ECU 200。車速傳感器310檢測車輪(未示出)的轉(zhuǎn)數(shù)， 并將代表檢測結(jié)果的信號發(fā)送至發(fā)動機ECU 200。根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)數(shù)，發(fā)動 機ECU 200對車速進(jìn)行計算。駕駛員接通點火開關(guān)312以起動發(fā)動機 100。
發(fā)動機ECU 200利用發(fā)送自各個傳感器及點火開關(guān)312的信號以及存 儲在存貯器202中的映射圖及程序以對控制設(shè)備執(zhí)行操作，由此發(fā)動機 IOO達(dá)到期望的驅(qū)動狀態(tài)。在本實施例中，利用從爆震傳感器300發(fā)送的信號以及曲軸轉(zhuǎn)角，發(fā) 動機ECU 200對處于預(yù)定爆震檢測區(qū)間(從預(yù)定第一曲軸轉(zhuǎn)角到預(yù)定第二 曲軸轉(zhuǎn)角的部分)的發(fā)動機100的震動的波形(以下還將該震動的波形稱 為"震動波形")進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測到的震動波形來判定發(fā)動機100 是否產(chǎn)生爆震。本實施例的爆震檢測區(qū)間從燃燒行程中的上止點(0°)到 90°。注意，爆震檢測區(qū)間并不限于此。當(dāng)發(fā)動機發(fā)生爆震時，在發(fā)動機100中產(chǎn)生的震動具有由圖2中實線 表示的頻率附近的頻率。因爆震引起的震動具有的頻率并不恒定，其具有 規(guī)定帶寬。因此，在本實施例中，如圖2所示，檢測包含在第一頻帶A、 第二頻帶B以及第三頻帶C中的震動。在圖2中，CA表示曲軸轉(zhuǎn)角。因 爆震引起的震動具有的頻帶的數(shù)量并不限于三個。在此情況下，如果各個頻帶的帶寬過寬，則很有可能包含除了爆震引 起的震動之外的其他噪聲(例如，缸內(nèi)噴射器的震動或因進(jìn)氣/排氣門的回 坐(seating)而引起的震動)。但是，如圖3所示，當(dāng)發(fā)動機爆震落入各個頻帶的中值土 X (其中X 為自然數(shù))kHz的范圍內(nèi)時，在各個頻帶中均出現(xiàn)震動。因此，在本實施 例中，第一頻帶A、第二頻帶B以及第三頻帶C被設(shè)定為具有固定值的帶 寬，因此與頻帶無關(guān)，帶寬都是相同的，然后，對震動進(jìn)行檢測。帶寬被 設(shè)定為處于2XX kHz內(nèi)。如下所述，利用處于第一頻帶A、第二頻帶B 以及第三頻帶C的震動來計算震動幅值的峰值。除了將帶寬設(shè)定為固定值之外，還可以將各個頻帶的帶寬設(shè)定為對于 多個頻帶之間互不相同，由此帶寬不會變的過大。例如，可將頻帶之一設(shè) 定為具有2XXkHz的帶寬，而可將剩余頻帶中的另一個頻帶設(shè)定為具有 小于2XXkHz的帶寬。如上所述縮窄用于震動檢測的帶寬，同時可以抑制包含在所檢測到的 震動的幅值中的噪聲成分，還從震動波形中去除了噪聲成分的特征部分 (例如震動的發(fā)生時間及衰減比)。在此情況下，即使存在實際上由噪聲 成分引起的震動時，也可檢測到并未包含噪聲成分的震動波形，即與因爆 震引起的震動波形相似的震動波形。因此，基于震動波形，很難區(qū)別因爆 震造成的震動以及因噪音成分產(chǎn)生的震動。因此，在本實施例中，當(dāng)產(chǎn)生噪聲時，為了對是否產(chǎn)生爆震進(jìn)行檢測 或者不將噪聲計入考量，對處于第四頻帶D (其較寬并包含第一至第三頻 帶A-C)內(nèi)的震動進(jìn)行檢測，由此以包含噪音。如下所述，利用第四頻帶D的震動來檢測發(fā)動機100的震動波形。參考圖4，并進(jìn)一步描述發(fā)動機ECU 200。發(fā)動機ECU 200包括A/D (模擬/數(shù)字)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、帶通濾波器(4) 440、以及積分單元450。A/D轉(zhuǎn)換器.400將從爆震傳感器300發(fā)送的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號。帶通濾波器(1) 410僅允許從爆震傳感器300發(fā)送的信號中處于第一 頻帶A的信號通過。S卩，從由爆震傳感器300檢測到的震動中，僅處于頻 帶A的震動被帶通濾波器(1) 410提取。帶通濾波器(2) 420僅允許從爆震傳感器300發(fā)送的信號中第二頻帶 B的信號通過。即，從由爆震傳感器300檢測的震動中，僅處于頻帶B的 震動被帶通濾波器(2) 420提取。帶通濾波器(3) 430僅允許從爆震傳感器300發(fā)送的信號中第三頻帶. C的信號通過。即，從由爆震傳感器300檢測的震動中，僅處于頻帶C的 震動被帶通濾波器(3) 430提取。帶通濾波器(4) 440僅允許從爆震傳感器300發(fā)送的信號中第四頻帶 D的信號通過。即，從由爆震傳感器300檢測的震動中，僅處于頻帶D的 震動被帶通濾波器(4) 440提取。積分單元450將由帶通濾波器(1) 410至帶通濾波器(4) 440所選擇 的信號(即，震動的幅值)對于每五度的曲軸轉(zhuǎn)角進(jìn)行積分。以下，還將 通過上述積分獲得的值稱為積分值。為各個頻帶均計算積分值。在所計算的積分值中，根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角將第一至第三頻帶A-C的積分值 相加。即，對第一至第三頻帶A至C的震動波形進(jìn)行合成。此外，利用第 四頻帶D的積分值作為發(fā)動機100的震動波形。將由第四頻帶D的積分值所檢測的震動波形與圖5所示的爆震波形進(jìn)行比較，判定是否發(fā)生了爆震。該爆震波形模型是當(dāng)發(fā)動機100發(fā)生爆震 時的典型震動波形。該爆震波形模型被存儲在發(fā)動機ECU 200的存儲器 202中。在該爆震波形模型下，震動幅值由無量綱數(shù)0至1表示，并且并不唯 一地與曲軸轉(zhuǎn)角對應(yīng)。具體而言，對于本實施例的爆震波形模型，雖然在 震動幅值的峰值之后判定隨著曲軸轉(zhuǎn)角增大而震動幅值減小，但并不確定 震動幅值達(dá)到峰值時的曲軸轉(zhuǎn)角。木實施例的爆震波形模型對應(yīng)于因爆震產(chǎn)生的震動幅值的峰值之后的 震動。可以存儲與爆震引起的震動產(chǎn)生之后的震動相對應(yīng)的爆震波形模 型。通過以下方式獲得爆震波形模型進(jìn)行實驗等以強迫發(fā)動機100發(fā)生爆震，并對發(fā)動機100的震動波形進(jìn)行檢測，基于此預(yù)先產(chǎn)生并存儲爆震 波形模型。但是，應(yīng)當(dāng)注意，可通過不同方法來建立該模型。參考圖6，將描述在根據(jù)本實施例的爆震判定設(shè)備中由發(fā)動機ECU 200執(zhí)行的程序的控制結(jié)構(gòu)。在步驟(以下簡稱為"S" ) 100，發(fā)動機ECU 200基于從爆震傳感器 30Q發(fā)送的信號來對發(fā)動機100的震動幅值進(jìn)行檢測。由從爆震傳感器 300輸出的電壓值來表示震動幅值。注意，可由與從爆震傳感器300輸出 的電壓值相對應(yīng)的值來表示震動幅值。在燃燒行程中對于從上止點至90° (曲軸轉(zhuǎn)角)的角度來檢測震動幅值。在S102，發(fā)動機ECU 200對于每五度曲軸轉(zhuǎn)角計算從爆震傳感器300輸出的電壓值的積分("積分值")(即，表示震動幅值)。為第一至第 四頻帶A至D的每一者均計算積分值。在這里，根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角將第一至第 三頻帶A-C的積分值相加(即，對波形進(jìn)行合成)。此外，計算第四頻帶 D的積分值，由此檢測發(fā)動機100的震動波形。在S104，發(fā)動機ECU 200計算在第一至第三頻帶A-C的合成波形中 的積分值的最大值(峰值)。在S106,在第一至第三頻帶A-C的合成波
形中，發(fā)動機ECU 200檢測峰值的位置(曲軸轉(zhuǎn)角)(即，積分值變?yōu)樽畲蟮臅r間)。以下，在第一至第三頻帶A-C的合成波形中的峰值的位置被稱為"峰值位置(1)"。在S108，在距峰值的位置(曲軸轉(zhuǎn)角)的一定范圍(曲軸轉(zhuǎn)角)內(nèi)， 發(fā)動機ECU200對在第四頻帶D中的峰值的位置(即，積分值變?yōu)樽畲蟮?時間)進(jìn)行檢測。以下，在第四頻帶D中的峰值的位置被稱為"峰值位置 (2)"。在本實施例中，從峰值位置(1)之前的范圍內(nèi)檢測峰值位置(2)。 例如，從峰值位置(1)之前的三個積分值位置檢測峰值位置(2)。第四 頻帶D的積分值中的處于峰值位置(1)之前的范圍內(nèi)最大的積分值的位 置被檢測為峰值位置(2)。注意，用于檢測峰值位置(2)的范圍并不限 于此，而可以是峰值位置(1)之后的范圍。在SllO，發(fā)動機ECU 200將第四頻帶D的積分值(發(fā)動機100的震 動波形)歸一化。這里，歸一化是指使各個積分值除以在S104計算得到 的峰值，以由無量綱數(shù)0至1來表示震動幅值。但是，應(yīng)當(dāng)注意，可通過 不同方法來進(jìn)行歸一化。例如，可使各個積分值除以峰值位置(2)處的 積分值。在S112，發(fā)動機ECU 200計算相關(guān)系數(shù)K，其是與歸一化震動波形 與爆震波形模型之間的偏差相關(guān)的值。在峰值位置(2)與震動幅值在爆 震波形模型中變?yōu)樽畲蟮奈恢?時間)相匹配的情況下，為各個曲軸轉(zhuǎn)角 (每五度)計算歸一化震動波形與爆震波形模型之間的偏差的絕對值(或 偏移量)，由此獲得相關(guān)系數(shù)K。當(dāng)利用AS (I)(其中I為自然數(shù))來表示對于各個曲軸轉(zhuǎn)角的歸一化 震動波形與爆震波形模型之間的偏差的絕對值，并利用S來表示針對曲軸 轉(zhuǎn)角進(jìn)行積分的爆震波形模型的震動幅值(即，爆震波形模型的面積)， 則通過等式K = (S - SAS (I))/S來計算相關(guān)系數(shù)K，其中ZAS (I)表示AS (I) 的總和。注意，可以通過不同的方法來計算相關(guān)系數(shù)K。在SI 14，發(fā)動機ECU 200計算爆震強度N。當(dāng)利用P來表示所計算 的峰值，且由BGL (背景水平)來表示在發(fā)動機IOO未發(fā)生爆震時發(fā)動機100的震動幅值的值，則通過等式N = PXK/BGL來計算爆震強度N。 BGI/被存儲在存儲器202中。注意，可通過不同方法來計算爆震強度N。在S116，發(fā)動機ECU 200判定爆震強度N是否大于預(yù)定基準(zhǔn)值。如 果爆震強度N大于預(yù)定基準(zhǔn)值(S116為"是")，則控制進(jìn)行至S118。 否則(S116為"否")，控制進(jìn)行至S122。在S118，發(fā)動機ECU 200判定發(fā)動機IOO發(fā)生了爆震。在S120，發(fā) 動機ECU 200引入點火延遲。在Si22，發(fā)動機ECU 200判定發(fā)動機100 未發(fā)生爆震。在S124，發(fā)動機ECU200引入點火提前。將描述根據(jù)以上述結(jié)構(gòu)及流程圖為基礎(chǔ)的本實施例的爆震判定設(shè)備的 發(fā)動機ECU 200的工作。'當(dāng)駕駛員接通點火開關(guān)312且發(fā)動機IOO起動時，根據(jù)從爆震傳感器 300發(fā)送的信號來檢測發(fā)動機100的震動幅值(S100)。在燃燒行程中對于從上止點至90。的范圍，為第一至第四頻帶A-D中 每一者的各個震動計算每五度的積分值(S102)。這里，根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角將 第一至第三頻帶A-C的積分值相加。因此，由圖7中的點劃線來表示合成 的震動波形。由圖7中的實線表示的第四頻帶D的積分值被用作發(fā)動機 IOO的震動波形。因為利用每五度的積分值來檢測震動波形，故能夠檢測到抑制了微小 變化的震動波形。這使得更易于所檢測的震動波形與爆震波形模型之間的 比較。基于所計算的積分值，對第一至第三頻帶A-C的合成波形中的積分值 的峰值P進(jìn)行計算(S104)。在這里，因為第一至第三頻帶A-C的帶寬被 統(tǒng)一的設(shè)定為將因爆震引起的震動包含在內(nèi)所需的帶寬的大小，故避免了 帶寬變的過寬。因此，可以抑制包含在檢測震動中的噪聲。因此，可以抑 制因噪聲對峰值P的錯誤計算。檢測峰值P的位置(峰值位置(1) ) (S106)。在這里，如圖7所 示，假定峰值位置(1)處于從左側(cè)開始的第六位置(對于25。to30。的積 分值的位置)。在該峰值位置(1)之前的三個積分值位置(從左側(cè)開始的第四、第
五及第六位置)中，檢測峰值位置(2) (S108)，具體而言，在第四頻 帶D中，在從左側(cè)開始的第四、第五及第六位置中，將其積分值大于其兩個相鄰積分值的位置檢測為峰值位置(2)。在這里，如圖7所示，假設(shè)從左側(cè)開始的第五積分值大于兩個相鄰的積分值(第四及第六積分值)，則因此將從左側(cè)開始的第五積分值的位置作為峰值位置(2)。使第四頻帶D中的積分值除以第一至第三頻帶A-C的合成波形中的峰 值P，并由圖8中的實線表示，將震動波形歸一化(S110)。通過進(jìn)行歸一化，震動波形中的震動幅值由無綱數(shù)0至1表示。因 此，可以與震動幅值無關(guān)地，將檢測到的震動波形與爆震波形模型進(jìn)行比 較。這樣可消除存儲大量與震動幅值相對應(yīng)的爆震波形模型的必要性，由 此便于準(zhǔn)備爆震波形模型。如圖8所示，在歸一化震動波形中震動幅值變?yōu)樽畲蟮臅r間(即，峰 值位置(2))與在爆震波形模型中震動幅值變?yōu)樽畲蟮臅r間相匹配，且 在此情況下，為每個曲軸轉(zhuǎn)角計算歸一化震動波形與爆震波形模型之間的 偏差的絕對值A(chǔ)S (1)。利用上述AS (I)的總禾nSAS (I)以及由對于曲軸轉(zhuǎn)角 進(jìn)行積分得到的表示震動波形模式的幅值的值S來計算相關(guān)系數(shù)K = (S -SAS (I)yS (S112)。由此允許以數(shù)字表示所檢測的震動波形與爆震波形模 型之間的匹配程度，由此允許進(jìn)行客觀的判定。此外，通過將震動波形與 爆震波形模型進(jìn)行比較，可以根據(jù)震動的特性(例如，震動衰減的趨勢) 來分析是否因爆震而導(dǎo)致震動。將相關(guān)系數(shù)K與峰值P的乘積除以BGL來計算爆震強度N (S114)。因此，除了利用所檢測的震動波形與爆震波形模型之間的匹配 程度之外，還可利用震動幅值來更詳細(xì)分析是否因爆震而導(dǎo)致發(fā)動機100 的震動。在這里，假定將相關(guān)系數(shù)K與對于20。-25。的積分值的乘積除以 BGL來計算爆震強度N。如果爆震強度N大于預(yù)定基準(zhǔn)值(S116為"是")，則判定發(fā)動機 發(fā)生爆震(S118)，并引入點火延遲(S120)，由此抑制爆震的產(chǎn)生。如果爆震強度N并不大于預(yù)定基準(zhǔn)值(S116為"否")，則判定發(fā)
動機未發(fā)生爆震(S122),并引入點火提前(S124)。如上所述，在根據(jù)本實施例的爆震判定設(shè)備中，發(fā)動機ECU從由爆 震傳感器檢測到的震動中提取處于第一頻帶A、第二頻帶B、第三頻帶 C、以及包含第一至第三頻帶A-C的頻帶D的震動。將包含在各個頻帶中 的震動的幅值以每五度曲軸轉(zhuǎn)角進(jìn)行積分。根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角將作為窄帶的第 一至第三頻帶A-C的積分值相加，并第一至第三頻帶A-C的震動波形合 成。計算合成波形中積分值的峰值。因此，可以獲得受噪音成分較少影響 的峰值。此外，從作為寬帶的第四頻帶的積分值中檢測發(fā)動機的震動波 形。因此，可以獲得以下震動波形，其包含因噪聲成分導(dǎo)致的震動，通過 其彼此可以容易識別因爆震引起的震動以及因噪聲引起的震動?；谏鲜?震動波形與爆震波形模型之間的比較結(jié)果并基于第一至第三頻帶A-C的合 成波形中的積分值的峰值，判定是否發(fā)生了爆震。因此，可以通過考慮震 動的波形及幅值是否與爆震特別相關(guān)，來準(zhǔn)確地判定是否發(fā)生了爆震。注意，在本實施例中，盡管作為窄帶的頻帶的數(shù)量為三，但其也可為 一、二或四或更多。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述并說明了本發(fā)明，但應(yīng)該清楚理解的是，上述僅是 說明及示例，而并不能被作為限制，本發(fā)明的精神及范圍僅受各項所附權(quán) 利要求的限定。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備，包括震動檢測單元(300)，其對內(nèi)燃機(100)的震動進(jìn)行檢測；第一提取單元(200)，其從所述檢測到的震動中提取處于預(yù)定頻帶的震動；第二提取單元(200)，其從所述檢測到的震動中提取處于比所述預(yù)定頻帶更寬的頻帶的震動；波形檢測單元(200)，其根據(jù)由所述第二提取單元(200)所提取的震動，檢測在預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角間隔中的震動的波形；存儲單元(200)，其預(yù)先存儲所述內(nèi)燃機(100)的震動的波形；以及判定單元(200)，其根據(jù)所述檢測到的波形與所述存儲的波形之間的比較結(jié)果以及由所述第一提取單元(200)所提取的震動的幅值，對所述內(nèi)燃機(100)中是否發(fā)生了爆震進(jìn)行判定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備，其中 所述第二提取單元(200)對處于包含所述預(yù)定頻帶的頻帶的震動進(jìn)行提取。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備，其中 所述預(yù)定頻帶被指定為多個。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備，其中 所述多個預(yù)定頻帶的帶寬相同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備，還包括 第一檢測單元(200)，其對由所述第一提取單元(200)所提取的震動的幅值變?yōu)樽畲髸r的第一 時間進(jìn)行檢測；第二檢測單元(200)，其根據(jù)所述第一時間，對由所述第二提取單 元(200)所提取的震動的幅值變?yōu)樽畲髸r的第二時間進(jìn)行檢測；其中在所述第二時間與在所述存儲的波形中震動的幅值變?yōu)樽畲髸r的時間 相一致的情況下，所述判定單元(200)根據(jù)所述檢測到的波形與所述存 儲的波形之間的比較結(jié)果，對所述內(nèi)燃機(100)中是否發(fā)生爆震進(jìn)行判 定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備，其中所述第二檢測單元(200)對處于根據(jù)所述第一時間設(shè)定的范圍內(nèi)的所述第二時間進(jìn)行撿測。
7. —種內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備，包括用于對內(nèi)燃機(100)的震動進(jìn)行檢測的裝置(300); 第一提取裝置(200)，其用于從所述檢測到的震動中提取處于預(yù)定 頻帶的震動；第二提取裝置(200)，其用于從所述檢測到的震動中提取處于比所 述預(yù)定頻帶更寬的頻帶的震動；用于根據(jù)由所述第二提取裝置(200)所提取的所述震動，檢測在預(yù) 定曲軸轉(zhuǎn)角間隔中的震動的波形的裝置(200);用于預(yù)先存儲所述內(nèi)燃機(100)的震動的波形的裝置(200);以及判定裝置(200)，其用于根據(jù)所述檢測到的波形與所述存儲的波形 之間的比較結(jié)果以及由所述第一提取裝置(200)所提取的震動的幅值， 對所述內(nèi)燃機(100)中是否發(fā)生了爆震進(jìn)行判定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備，其中 所述第二提取裝置(200)包括用于對處于包含所述預(yù)定頻帶的頻帶的震動進(jìn)行提取的裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備，其中 所述預(yù)定頻帶被指定為多個。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備，其中 所述多個預(yù)定頻帶的帶寬相同。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備，還包括 第一檢測裝置(200)，其用于對由所述第一提取裝置(200)所提取的震動的幅值變?yōu)樽畲髸r的第一 時間進(jìn)行檢測；第二檢測裝置(200)，其用于根據(jù)所述第一時間，對由所述第二提 取裝置(200)所提取的震動的幅值變?yōu)樽畲髸r的第二時間進(jìn)行檢測；其 中所述判定裝置(200)包括用于在所述第二時間與在所述存儲的波形 中震動的幅值變?yōu)樽畲髸r的時間相一致的情況下、根據(jù)所述檢測到的波形 與所述存儲的波形之間的比較結(jié)果、對所述內(nèi)燃機(100)中是否發(fā)生了 爆震進(jìn)行判定的裝置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備，其中 所述第二檢測裝置(200)包括對處于根據(jù)所述第一時間設(shè)定的范圍內(nèi)的所述第二時間進(jìn)行檢測的裝置。
13. —種內(nèi)燃機的爆震判定設(shè)備，包括爆震傳感器(300)，其對內(nèi)燃機(100)的震動進(jìn)行檢測；以及 ECU (200)，其中所述ECU (200)從所述檢測到的震動中提取處于預(yù)定頻帶的震動， 所述ECU (200)從所述檢測到的震動中提取處于比所述預(yù)定頻帶更 寬的頻帶的震動，所述ECU (200)根據(jù)處于比所述預(yù)定頻帶更寬的頻帶的震動，檢測在預(yù)定曲軸轉(zhuǎn)角間隔中的震動的波形，所述ECU (200)預(yù)先存儲所述內(nèi)燃機(100)的震動的波形，并且 所述ECU (200)根據(jù)所述檢測到的波形與所述存儲的波形之間的比較結(jié)果以及處于所述預(yù)定頻帶的震動的幅值，對所述內(nèi)燃機(100)中是否發(fā)生了爆震進(jìn)行判定。
全文摘要
發(fā)動機ECU(200)包括提取僅處于第一頻帶A的震動的帶通濾波器(1)(410)，提取僅處于第二頻帶B的震動的帶通濾波器(2)(420)，提取僅處于第三頻帶C的震動的帶通濾波器(3)(430)，以及提取僅處于包含第一至第三頻帶A-C的第四頻帶D的震動的帶通濾波器(4)(440)。發(fā)動機ECU(200)根據(jù)第四頻帶D的震動波形以及第一至第三頻帶的合成波形中震動的幅值的峰值來對是否發(fā)生了爆震進(jìn)行判定。
文檔編號G01L23/22GK101213434SQ20068002410
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30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 申請人:豐田自動車株式會社;株式會社電裝;株式會社日本自動車部品綜合研究所