專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的爆燃判定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及爆燃(knock)判定裝置，特別是用于內(nèi)燃機(jī)的爆燃判定裝置，該裝置基于內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)波形來(lái)判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。
背景技術(shù)：
常規(guī)地，用于檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)爆燃的技術(shù)是已知的。日本專利特開(kāi)No.2001-227400公開(kāi)了一種用于內(nèi)燃機(jī)的爆燃控制裝置，該裝置能夠準(zhǔn)確判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。日本專利特開(kāi)No.2001-227400所公開(kāi)的內(nèi)燃機(jī)用爆燃控制裝置包含信號(hào)檢測(cè)器，其檢測(cè)表示內(nèi)燃機(jī)中所發(fā)生振動(dòng)的波形的信號(hào)(或振動(dòng)波形信號(hào))；發(fā)生期間檢測(cè)器，其檢測(cè)作為發(fā)生期間的時(shí)間段，在該時(shí)間段中，信號(hào)檢測(cè)器檢測(cè)到的振動(dòng)波形信號(hào)取至少為預(yù)定值的值；峰值位置檢測(cè)器，其檢測(cè)在由發(fā)生期間檢測(cè)器檢測(cè)到的發(fā)生期間中的峰值位置；爆燃判定器，其基于發(fā)生期間與峰值位置之間的關(guān)系判定內(nèi)燃機(jī)是否爆燃；爆燃控制器，其根據(jù)爆燃判定器的判定結(jié)果控制內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)峰值位置相對(duì)于發(fā)生期間處于預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，爆燃判定器判定爆燃(knocking)發(fā)生。
根據(jù)該公報(bào)中公開(kāi)的內(nèi)燃機(jī)用爆燃控制裝置，表示內(nèi)燃機(jī)中所發(fā)生振動(dòng)的波形的信號(hào)由信號(hào)檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。振動(dòng)波形信號(hào)在其過(guò)程中取至少為預(yù)定值的值的發(fā)生期間以及其中的峰值位置分別由發(fā)生期間檢測(cè)器與峰值位置檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。因此，允許爆燃判定器通過(guò)檢測(cè)振動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生期間中的峰值位置來(lái)判定發(fā)送機(jī)是否爆燃。根據(jù)爆燃判定結(jié)果，控制內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)峰值位置相對(duì)于發(fā)生期間處于預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，也就是說(shuō)，當(dāng)波形被顯示為處于峰值位置相對(duì)于振動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生期間的預(yù)定長(zhǎng)度出現(xiàn)得較早的形狀時(shí)，爆燃判定器將之識(shí)別為對(duì)爆燃所特有。因此，即使是在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)突變的過(guò)渡狀態(tài)中或在電氣負(fù)載被打開(kāi)/關(guān)閉時(shí)，準(zhǔn)確地判定內(nèi)燃機(jī)是否爆燃，且內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)可受到適當(dāng)?shù)目刂啤?br> 然而，在發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃時(shí)，強(qiáng)度上大于爆燃所引起振動(dòng)的振動(dòng)有時(shí)可能被檢測(cè)為噪音。也就是說(shuō)，在某些情況下，由于爆燃傳感器故障或由于內(nèi)燃機(jī)本身的振動(dòng)引起的振動(dòng)可能在強(qiáng)度上大于爆燃引起的振動(dòng)。在這些情況下，使用日本專利特開(kāi)No.2001-227400的內(nèi)燃機(jī)用爆燃控制裝置存在著這樣的問(wèn)題基于峰值位置相對(duì)于發(fā)生期間并非處于預(yù)定范圍內(nèi)這一事實(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)被錯(cuò)誤地判定為未爆燃，但發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際上爆燃。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠以高精度判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃的爆燃判定裝置。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的內(nèi)燃機(jī)用爆燃判定裝置包含曲柄角度(crank angle)檢測(cè)器，其檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的曲柄角度；波形檢測(cè)器，其以預(yù)定的曲軸角度間隔檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)波形；存儲(chǔ)器，其預(yù)先存儲(chǔ)內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)波形；判定器，其基于在多個(gè)時(shí)刻將檢測(cè)波形與存儲(chǔ)波形進(jìn)行比較的結(jié)果判定內(nèi)燃機(jī)是否爆燃。
根據(jù)本發(fā)明，可在例如試驗(yàn)中創(chuàng)建對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波形的爆燃波形模型并預(yù)先進(jìn)行存儲(chǔ)，可在多個(gè)時(shí)刻將該模型與檢測(cè)波形進(jìn)行比較以便判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。因此，當(dāng)振動(dòng)在預(yù)定曲柄角度間隔上在多個(gè)時(shí)刻上發(fā)生時(shí)，可詳細(xì)分析每個(gè)時(shí)刻上的振動(dòng)是否是由于爆燃引起的。因此，可以用高精度判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。因此，可提供能夠以高精度判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃的爆燃判定裝置。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)的內(nèi)燃機(jī)用爆燃判定裝置包含曲柄角度檢測(cè)器，其檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的曲柄角度；波形檢測(cè)器，其以預(yù)定的曲柄角度間隔檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)波形；存儲(chǔ)器，其預(yù)先存儲(chǔ)內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)波形；判定器，其基于在檢測(cè)波形中振動(dòng)強(qiáng)度減小的時(shí)刻將檢測(cè)波形與存儲(chǔ)波形進(jìn)行比較的結(jié)果判定內(nèi)燃機(jī)是否爆燃。
根據(jù)本發(fā)明，可在例如試驗(yàn)中創(chuàng)建對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波形的爆燃波形模型并預(yù)先進(jìn)行存儲(chǔ)，可在多個(gè)時(shí)刻將該模型與檢測(cè)波形進(jìn)行比較以便判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。因此，當(dāng)振動(dòng)在預(yù)定曲柄角度間隔上在多個(gè)時(shí)刻上發(fā)生時(shí)，可詳細(xì)分析每個(gè)時(shí)刻上的振動(dòng)是否是由于爆燃引起的。因此，可以用高精度判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。因此，可提供能夠以高精度判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃的爆燃判定裝置。
優(yōu)選為，爆燃判定裝置還包括計(jì)算器，該計(jì)算器計(jì)算與檢測(cè)波形和存儲(chǔ)波形之間的偏差有關(guān)的值。判定器基于與提供檢測(cè)波形與存儲(chǔ)波形間最小偏差的時(shí)刻上的偏差有關(guān)的值判定內(nèi)燃機(jī)是否爆燃。
根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)波形與存儲(chǔ)波形之間的差異用與偏差有關(guān)的值來(lái)數(shù)值地表示。因此，可對(duì)檢測(cè)波形進(jìn)行數(shù)值分析，以便客觀地判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃是基于與偏差有關(guān)的計(jì)算值中與這樣的時(shí)刻上的偏差有關(guān)的值判定的該時(shí)刻提供檢測(cè)波形與存儲(chǔ)波形之間的最小偏差。因此，可基于很有可能是由于爆燃引起的振動(dòng)波形的波形判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。相應(yīng)地，可以用高精度判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。
更為優(yōu)選的是，爆燃判定裝置還包含計(jì)算器，該計(jì)算器計(jì)算與檢測(cè)波形和存儲(chǔ)波形之間的偏差有關(guān)的值；強(qiáng)度檢測(cè)器，其檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)的強(qiáng)度。波形檢測(cè)器基于振動(dòng)強(qiáng)度檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)波形。判定器基于提供檢測(cè)波形與存儲(chǔ)波形間最小偏差的時(shí)刻上的振動(dòng)強(qiáng)度以及與偏差有關(guān)的值判定內(nèi)燃機(jī)爆燃。
根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)波形與存儲(chǔ)波形之間的差異用與偏差有關(guān)的值來(lái)數(shù)值地表示。因此，可對(duì)檢測(cè)波形進(jìn)行數(shù)值分析，以便客觀地判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃是基于在這樣的時(shí)刻的振動(dòng)強(qiáng)度最大值以及與偏差有關(guān)的值判定的該時(shí)刻提供檢測(cè)波形與存儲(chǔ)波形之間的最小偏差。因此，可基于很有可能是由于爆燃引起的振動(dòng)波形的波形以及具有該波形的振動(dòng)的強(qiáng)度判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。相應(yīng)地，可以用高精度判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。


圖1為一原理結(jié)構(gòu)圖，其示出了由根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的爆燃判定裝置控制的發(fā)動(dòng)機(jī)；圖2示出了存儲(chǔ)在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的爆燃判定裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的存儲(chǔ)器中的爆燃波形模型(1)；圖3示出了存儲(chǔ)在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的爆燃判定裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的存儲(chǔ)器中的爆燃波形模型(2)；圖4為一流程圖，其示出了由根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的爆燃判定裝置中的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU執(zhí)行的程序的控制結(jié)構(gòu)；圖5示出了正規(guī)化后的振動(dòng)波形；圖6示出了正規(guī)化前的振動(dòng)波形；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的爆燃判定裝置中將發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)波形與爆燃波形模型進(jìn)行比較的時(shí)刻；圖8為一流程圖，其示出了由根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的爆燃判定裝置中的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU執(zhí)行的程序的控制結(jié)構(gòu)；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的爆燃判定裝置中將發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)波形與爆燃波形模型進(jìn)行比較的時(shí)刻。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖以實(shí)施例介紹本發(fā)明，在下面的介紹中，同樣的部件有同樣的標(biāo)注并在名稱和功能上相同。因此，不再重復(fù)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。
第一實(shí)施例參照?qǐng)D1，將介紹裝有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的爆燃判定裝置的車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)100。根據(jù)本實(shí)施例的爆燃判定裝置通過(guò)由例如發(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為內(nèi)燃機(jī)，其使得通過(guò)空氣凈化器102吸入的空氣與由噴射器104噴射的燃料的混合物在燃燒室內(nèi)由火花塞106點(diǎn)火并由此燃燒。
燃燒的空氣-燃料混合物產(chǎn)生燃燒壓力，該壓力壓下活塞108，且曲軸110旋轉(zhuǎn)。燃燒后的空氣-燃料混合物(或排氣)由三元觸媒112凈化，隨后排出車外。發(fā)動(dòng)機(jī)100吸入由節(jié)流閥114調(diào)節(jié)的量的空氣。
發(fā)動(dòng)機(jī)100由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200控制，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200連接到爆燃傳感器300、水溫傳感器302、被設(shè)置為與定時(shí)轉(zhuǎn)子(timing rotor)304相對(duì)的曲柄位置傳感器306、節(jié)流閥開(kāi)度傳感器308、車速傳感器310、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)312。
爆燃傳感器300由壓電元件實(shí)現(xiàn)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)100振動(dòng)，爆燃傳感器300產(chǎn)生電壓，該電壓具有與振動(dòng)大小對(duì)應(yīng)的大小。爆燃傳感器300向發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200傳送表示該電壓的信號(hào)。水溫傳感器302在水冷套處檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)100中的冷卻水的溫度，并向發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200傳送表示檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)。
定時(shí)轉(zhuǎn)子304被設(shè)置在曲軸110上并隨著曲軸110的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。定時(shí)轉(zhuǎn)子304周圍具有如預(yù)定間隔的多個(gè)突起。曲柄位置傳感器306被布置為與定時(shí)轉(zhuǎn)子304的凸起相對(duì)。當(dāng)定時(shí)轉(zhuǎn)子304旋轉(zhuǎn)時(shí)，定時(shí)轉(zhuǎn)子304的凸起與曲柄位置傳感器306之間的氣隙發(fā)生變化，曲柄位置傳感器306的線圈部分通過(guò)增大/減小的磁通，并因此感生電動(dòng)勢(shì)。曲柄位置傳感器306向發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200傳送表示該電動(dòng)勢(shì)的信號(hào)。由此信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200檢測(cè)曲柄角度。
節(jié)流閥開(kāi)度傳感器308檢測(cè)節(jié)流閥開(kāi)度并將表示檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200。車速傳感器310檢測(cè)車輪(未示出)的轉(zhuǎn)速，并將表示檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200。由車輪轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200計(jì)算車速。點(diǎn)火開(kāi)關(guān)312由起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)100的駕駛者打開(kāi)。
發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200使用從各傳感器以及點(diǎn)火開(kāi)關(guān)312傳送來(lái)的信號(hào)以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器202中的圖和程序來(lái)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算以控制設(shè)備，使得發(fā)動(dòng)機(jī)100具有希望的運(yùn)行狀況。
在本實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200依賴于從爆燃傳感器300傳送的信號(hào)和曲柄角度在預(yù)定的爆燃檢測(cè)通道(gate)(從預(yù)定的第一曲柄角度到預(yù)定的第二曲柄角度的區(qū)間)上檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)波形(下面將振動(dòng)的這種波形簡(jiǎn)稱為“振動(dòng)波形”)，并由檢測(cè)得到的振動(dòng)波形判定發(fā)動(dòng)機(jī)100是否爆燃。本實(shí)施例的爆燃檢測(cè)通道從燃燒行程中的上死點(diǎn)(0°)到90°。注意，爆燃檢測(cè)通道不限于此。
為了判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200的存儲(chǔ)器202存儲(chǔ)與發(fā)動(dòng)機(jī)100爆燃時(shí)所產(chǎn)生振動(dòng)的波形模型對(duì)應(yīng)的爆燃波形模型，如圖2所示。
在該爆燃波形模型中，振動(dòng)強(qiáng)度用0到1的無(wú)量綱數(shù)表示，且不與曲柄角度唯一對(duì)應(yīng)。具體而言，對(duì)于本實(shí)施例的爆燃波形模型，盡管判定為在振動(dòng)強(qiáng)度峰值后，振動(dòng)在強(qiáng)度上隨著曲柄角度增加而降低，不判定振動(dòng)強(qiáng)度在其上具有峰值的曲柄角度。另外，爆燃波形模型是各頻帶振動(dòng)合成波形。在圖2中，CA表示曲柄角度。
本實(shí)施例的爆燃波形模型對(duì)應(yīng)于爆燃產(chǎn)生的在振動(dòng)強(qiáng)度峰值后的振動(dòng)。應(yīng)當(dāng)注意，如圖3所示，可存儲(chǔ)與爆燃引起的在振動(dòng)上升后的振動(dòng)對(duì)應(yīng)的爆燃波形模型。
如下獲取爆燃波形模型進(jìn)行試驗(yàn)等等以便使發(fā)動(dòng)機(jī)100爆燃，從而檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)波形，由該波形創(chuàng)建并預(yù)先存儲(chǔ)爆燃波形模型。然而，應(yīng)當(dāng)注意，可以用不同的方法創(chuàng)建該模型。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200將檢測(cè)波形與存儲(chǔ)的爆燃波形模型進(jìn)行比較以判定發(fā)動(dòng)機(jī)100是否爆燃。
參照?qǐng)D4，下面將介紹由本實(shí)施例的爆燃判定裝置中的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200執(zhí)行的程序的控制結(jié)構(gòu)。
在步驟(下面簡(jiǎn)稱為“S”)100中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200由傳送自爆燃傳感器300的信號(hào)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)強(qiáng)度。振動(dòng)強(qiáng)度用輸出自爆燃傳感器300的電壓值表示。注意，振動(dòng)強(qiáng)度可用與輸出自爆燃傳感器300的電壓值對(duì)應(yīng)的值表示。在燃燒行程中對(duì)于從上死點(diǎn)到(曲柄角度)90°的角度檢測(cè)振動(dòng)強(qiáng)度。
在S102中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200對(duì)于每5度的曲柄角度計(jì)算輸出自爆燃傳感器300的電壓值(即表示振動(dòng)強(qiáng)度)的積分(下面也稱為“積分值”)。對(duì)每個(gè)頻帶的振動(dòng)計(jì)算積分值，然后將相應(yīng)頻帶的積分值合成在一起。因此，檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)波形。
在S104中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200在各自移動(dòng)5度的多個(gè)時(shí)刻將振動(dòng)波形與爆燃波形模型進(jìn)行比較，計(jì)算出相關(guān)系數(shù)K，K是與振動(dòng)波形及爆燃波形模型之間的偏差有關(guān)的值。將振動(dòng)波形在與爆燃波形模型比較之前進(jìn)行正規(guī)化。這里，對(duì)波形進(jìn)行正規(guī)化意味著將各積分值除以在振動(dòng)波形與爆燃波形模型重疊的曲柄角度上的最大積分值，使得振動(dòng)強(qiáng)度用0到1的無(wú)量綱數(shù)字表示，如圖5所示。
對(duì)于各曲柄角度(5度的)計(jì)算在各時(shí)刻的正規(guī)化振動(dòng)波形與爆燃波形模型之間的偏差絕對(duì)值(或偏移量)，以便計(jì)算相關(guān)系數(shù)K。如果正規(guī)化振動(dòng)波形與爆燃波形模型對(duì)于每個(gè)曲柄角度提供了偏差絕對(duì)值ΔS(I)(其中，I為自然數(shù))，且用強(qiáng)度表示的爆燃波形模型振動(dòng)對(duì)曲柄角度的積分(即爆燃波形模型的面積)用S表示，則相關(guān)系數(shù)K用公式K＝(S-∑ΔS(I))/S計(jì)算，其中，∑ΔS(I)表示對(duì)于振動(dòng)波形與爆燃波形模型重疊的曲柄角度的ΔS(I)的總和。注意，相關(guān)系數(shù)K可通過(guò)不同的方法計(jì)算。
再次參照?qǐng)D4，在S106中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200計(jì)算爆燃強(qiáng)度N。爆燃強(qiáng)度N是在以下基礎(chǔ)上計(jì)算得到的計(jì)算所得相關(guān)系數(shù)K中的最大值以及最大的積分值P，即在提供最大相關(guān)系數(shù)K的時(shí)刻上的最大積分值。如果發(fā)動(dòng)機(jī)100沒(méi)有爆燃且以用本底水平(background level)(BGL)的值表示的強(qiáng)度振動(dòng)，于是，通過(guò)公式N＝P×K/BGL計(jì)算爆燃強(qiáng)度N。BGL被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器202中。注意，爆燃強(qiáng)度N可以用不同的方法計(jì)算。
在S108中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200判定爆燃強(qiáng)度N是否大于預(yù)定基準(zhǔn)值。如果大于(步驟S108中的是)，控制以S110進(jìn)行，否則(步驟S108中的否)，控制以S114進(jìn)行。
在S110中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200判定為發(fā)動(dòng)機(jī)100爆燃。在S112中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200引入點(diǎn)火延遲(spark retard)。在S114中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200判定為發(fā)動(dòng)機(jī)100沒(méi)有爆燃。在S116中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200引入點(diǎn)火提前(spark advance)。
將基于上面介紹的結(jié)構(gòu)和流程圖對(duì)根據(jù)本實(shí)施例的爆燃判定裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200的運(yùn)行進(jìn)行介紹。
當(dāng)駕駛者打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)312且發(fā)動(dòng)機(jī)100起動(dòng)時(shí)，由傳送自爆燃傳感器300的信號(hào)在強(qiáng)度上檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)(S100)。
在從上死點(diǎn)到90°的范圍的燃燒行程中，對(duì)于各頻率計(jì)算每5度的積分值，并將為各頻率計(jì)算得到的積分值合成在一起(S102)。因此，如圖6所示，檢測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)波形。
使用每5度的積分值來(lái)檢測(cè)振動(dòng)波形使得對(duì)這樣的振動(dòng)波形的最小化檢測(cè)成為可能該波形有著由于具有細(xì)微變化的強(qiáng)度的振動(dòng)引起的復(fù)雜形狀。這能有助于將檢測(cè)振動(dòng)波形與爆燃波形模型進(jìn)行比較。
這里，假設(shè)對(duì)于15°-20°的積分值被計(jì)算為由于爆燃引起的振動(dòng)的強(qiáng)度峰值，而對(duì)于50°-55°的積分值被計(jì)算為并非由于爆燃引起的振動(dòng)(噪音)的強(qiáng)度峰值。另外，并非由于爆燃引起的振動(dòng)的峰值大于由于爆燃引起的振動(dòng)的強(qiáng)度峰值。
注意，盡管圖6示出了矩形的振動(dòng)波形，每個(gè)積分值可用線連接以表示振動(dòng)波形。另外，各積分值可單獨(dú)地用點(diǎn)表示以表示振動(dòng)波形。
如圖7所示，在各自移動(dòng)5度的多個(gè)時(shí)刻上將檢測(cè)振動(dòng)波形與爆燃波形模型(虛線)進(jìn)行比較。在每個(gè)時(shí)刻上，為各曲柄角度計(jì)算正規(guī)化的振動(dòng)波形與爆燃波形模型的偏差絕對(duì)值ΔS(I)。代表對(duì)曲柄角度積分的爆燃波形模型振動(dòng)強(qiáng)度的值S以及這種ΔS(I)的總和∑ΔS(I)用于計(jì)算相關(guān)系數(shù)K＝(S-∑ΔS(I))/S(S104)。這使得檢測(cè)振動(dòng)波形與爆燃波形模型的匹配程度能被數(shù)值地表示，并因此能被客觀判定。
盡管在圖7中將正規(guī)化之前的振動(dòng)波形與爆燃波形模型(虛線)進(jìn)行比較，實(shí)際上，將正規(guī)化的振動(dòng)波形與爆燃波形模型進(jìn)行比較。具體而言，通過(guò)將每個(gè)積分值除以在振動(dòng)波形與爆燃波形模型重疊的曲柄角度上的最大積分值，將振動(dòng)波形正規(guī)化，且正規(guī)化的振動(dòng)波形與爆燃波形模型之間的比較在以5度移動(dòng)的各時(shí)刻上進(jìn)行。另外，圖7中虛線所示的爆燃波形模型對(duì)應(yīng)于一部分這樣的時(shí)刻在其上，進(jìn)行與振動(dòng)波形的比較。
通過(guò)振動(dòng)波形的這種正規(guī)化，不論各個(gè)時(shí)刻上的振動(dòng)強(qiáng)度如何，可用一個(gè)爆燃波形模型為所有時(shí)刻對(duì)振動(dòng)波形進(jìn)行分析。這可消除存儲(chǔ)與振動(dòng)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的大量爆燃波形模型的必要性，并因此有助于創(chuàng)建爆燃波形模型。
在計(jì)算得到相關(guān)系數(shù)K之后，將相關(guān)系數(shù)K與最大積分值P的乘積除以BGL，以便計(jì)算爆燃強(qiáng)度N(S106)。因此，除了在檢測(cè)振動(dòng)波形與爆燃波形模型之間的匹配程度以外，還可依賴于振動(dòng)強(qiáng)度來(lái)更加詳細(xì)地分析發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)是否是由于爆燃引起的。
計(jì)算爆燃強(qiáng)度N時(shí)使用的相關(guān)系數(shù)K是計(jì)算所得的相關(guān)系數(shù)K中最大的。也就是說(shuō)，使用在這樣的時(shí)刻計(jì)算得到的相關(guān)系數(shù)K計(jì)算爆燃強(qiáng)度N該時(shí)刻提供了振動(dòng)波形與爆燃波形模型之間的最小偏差。
計(jì)算爆燃強(qiáng)度N時(shí)使用的最大積分值P是在這樣的時(shí)刻上的最大積分值在該時(shí)刻上，計(jì)算出最大的相關(guān)系數(shù)K。也就是說(shuō)，其是提供振動(dòng)波形與爆燃波形模型間最小偏差的時(shí)刻以及振動(dòng)波形與爆燃波形模型重疊的曲柄角度上的最大積分值。因此，可取決于很有可能是爆燃引起的振動(dòng)的波形的振動(dòng)波形以及振動(dòng)的強(qiáng)度來(lái)判定發(fā)動(dòng)機(jī)100是否爆燃。
這里，假設(shè)相關(guān)系數(shù)K當(dāng)在對(duì)于15°-20°的積分值與爆燃波形模型的振動(dòng)強(qiáng)度峰值匹配的時(shí)刻計(jì)算時(shí)最大。在該時(shí)刻，振動(dòng)波形與爆燃波形模型在15°-90°的曲柄角度上重疊，因此，為用于計(jì)算爆燃強(qiáng)度N的最大積分值P使用了對(duì)于50°-55°的積分值。
如果計(jì)算得到的爆燃強(qiáng)度N大于預(yù)定基準(zhǔn)值(S108中的是)，做出發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃的判定(S110)，并引入點(diǎn)火延遲(S112)以阻止發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃。
如果爆燃強(qiáng)度N不大于預(yù)定基準(zhǔn)值(S108中的否)，做出發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有爆燃的判定(S114)，并引入點(diǎn)火提前(S116)。
因此，在本實(shí)施例的爆燃判定裝置中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU基于傳送自爆燃傳感器的信號(hào)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)波形，并在多個(gè)時(shí)刻上將該振動(dòng)波形與爆燃振動(dòng)模型進(jìn)行比較以計(jì)算相關(guān)系數(shù)K。計(jì)算所得相關(guān)系數(shù)K中的最大相關(guān)系數(shù)K——即在振動(dòng)波形與爆燃波形模型間偏差最小的時(shí)刻計(jì)算得到的相關(guān)系數(shù)K——與該時(shí)刻的最大積分值P的乘積被除以BGL以計(jì)算爆燃強(qiáng)度N。如果爆燃強(qiáng)度N大于基準(zhǔn)值，做出發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆燃的判定。如果爆燃強(qiáng)度N不大于基準(zhǔn)值，做出發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有爆燃的判定。因此，當(dāng)除爆燃引起的振動(dòng)外檢測(cè)到并非由于爆燃引起的振動(dòng)時(shí)，對(duì)各時(shí)刻的振動(dòng)進(jìn)行分析以判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。這可防止在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際爆燃時(shí)錯(cuò)誤判定為發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有爆燃，這種錯(cuò)誤判定可能由僅分析并非由于爆燃引起的振動(dòng)而引起。因此，可用高精度判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。
第二實(shí)施例參照?qǐng)D8與9，將介紹本發(fā)明的第二實(shí)施例。在前面的第一實(shí)施例中，在以5度移動(dòng)的多個(gè)時(shí)刻上將振動(dòng)波形與爆燃波形模型進(jìn)行比較。相反，在本實(shí)施例中，在振動(dòng)波形中振動(dòng)在強(qiáng)度上減小的時(shí)刻將振動(dòng)波形與爆燃波形模型進(jìn)行比較。其他的配置與前面的第一實(shí)施例相同。它們的功能也是同樣的。因此，不再重復(fù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。
參照?qǐng)D8，將介紹由根據(jù)本實(shí)施例的爆燃判定裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200所執(zhí)行程序的控制結(jié)構(gòu)。與前面的第一實(shí)施例相同的處理用同樣的參考步驟標(biāo)號(hào)表示，且不再重復(fù)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。
在S200中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 200在振動(dòng)波形中振動(dòng)強(qiáng)度降低的時(shí)刻將振動(dòng)波形與爆燃波形模型進(jìn)行比較以計(jì)算相關(guān)系數(shù)K。這里，振動(dòng)波形在與爆燃波形模型進(jìn)行比較之前被正規(guī)化。
下面基于上述結(jié)構(gòu)介紹根據(jù)本實(shí)施例的爆燃判定裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200的運(yùn)行。
當(dāng)駕駛者打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)312且發(fā)動(dòng)機(jī)100起動(dòng)時(shí)，從傳送自爆燃傳感器300的信號(hào)在強(qiáng)度上檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)(S100)。
在從上死點(diǎn)到90°的范圍的燃燒行程中，為各頻率計(jì)算每5度的積分值并將為各頻率計(jì)算得到的積分值合成在一起(S102)。由此，檢測(cè)得到發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)波形。
這里，如同上面的第一實(shí)施例一樣，假設(shè)對(duì)于15°-20°的積分值是由于爆燃引起的振動(dòng)的強(qiáng)度峰值，而對(duì)于50°-55°的積分值是并非由于爆燃引起的振動(dòng)的強(qiáng)度峰值。另外，對(duì)于50°-55°的積分值大于對(duì)于15°-20°的積分值。
如圖9所示，在振動(dòng)波形中振動(dòng)強(qiáng)度(積分值)減小的時(shí)刻將檢測(cè)得到的振動(dòng)波形與爆燃波形模型(長(zhǎng)短交替的虛線)進(jìn)行比較。在每個(gè)時(shí)刻，為各曲柄角度計(jì)算正規(guī)化的振動(dòng)波形與爆燃波形模型的偏差絕對(duì)值ΔS(I)。表示對(duì)曲柄角度積分的爆燃波形模型振動(dòng)強(qiáng)度的值S以及這種ΔS(I)的總和∑ΔS(I)用于計(jì)算相關(guān)系數(shù)K＝(S-∑ΔS(I))/S(S200)。
盡管在圖9中將正規(guī)化之前的振動(dòng)波形與爆燃波形模型(長(zhǎng)短交替虛線)進(jìn)行比較，實(shí)際上如同第一實(shí)施例中一樣將正規(guī)化后的振動(dòng)波形與爆燃波形模型進(jìn)行比較。具體而言，通過(guò)將每個(gè)積分值除以在振動(dòng)波形與爆燃波形模型重疊的曲柄角度上的最大積分值，對(duì)振動(dòng)波形進(jìn)行正規(guī)化，并將正規(guī)化后的振動(dòng)波形與爆燃波形模型進(jìn)行比較。
在計(jì)算得到相關(guān)系數(shù)K之后，將相關(guān)系數(shù)K與最大積分值P的乘積除以BGL以計(jì)算爆燃強(qiáng)度N(S106)。計(jì)算爆燃強(qiáng)度N時(shí)使用的相關(guān)系數(shù)K是計(jì)算所得相關(guān)系數(shù)K中最大的。也就是說(shuō)，使用在提供振動(dòng)波形與爆燃波形模型間最小偏差的時(shí)刻上計(jì)算得到的相關(guān)系數(shù)K計(jì)算爆燃強(qiáng)度N。
計(jì)算爆燃強(qiáng)度N時(shí)使用的最大積分值P是計(jì)算得到最大相關(guān)系數(shù)K的時(shí)刻上的最大積分值P。也就是說(shuō)，其是在提供振動(dòng)波形與爆燃波形模型間最小偏差的時(shí)刻上以及在振動(dòng)波形與爆燃波形模型重疊的曲軸角度上的最大積分值P。
這里，假設(shè)相關(guān)系數(shù)K當(dāng)在對(duì)于15°-20°的積分值與爆燃波形模型的振動(dòng)強(qiáng)度峰值匹配的時(shí)刻上計(jì)算時(shí)最大。在該時(shí)刻上，振動(dòng)波形與爆燃波形模型在15°-90°的曲柄角度上重疊，因此，為用于計(jì)算爆燃強(qiáng)度N的最大積分值P使用了50°-55°的積分值。
如果計(jì)算得到的爆燃強(qiáng)度N大于預(yù)定基準(zhǔn)值(S108中的是)，做出發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃的判定(S110)，并引入點(diǎn)火延遲(S112)以阻止發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃。
如果爆燃強(qiáng)度N不大于預(yù)定基準(zhǔn)值(S108中的否)，做出發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有爆燃的判定(S114)，并引入點(diǎn)火提前(S116)。
因此，在本實(shí)施例的爆燃判定裝置中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU基于傳送自爆燃傳感器的信號(hào)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)波形，并在振動(dòng)強(qiáng)度降低的時(shí)刻上將振動(dòng)波形與爆燃振動(dòng)模型進(jìn)行比較以計(jì)算相關(guān)系數(shù)K。將計(jì)算所得相關(guān)系數(shù)K中的最大值——即在振動(dòng)波形與爆燃波形模型間偏差最小的時(shí)刻上計(jì)算的相關(guān)系數(shù)K——與該時(shí)刻的最大積分值P的乘積除以BGL，以便計(jì)算爆燃強(qiáng)度N。如果爆燃強(qiáng)度N大于基準(zhǔn)值，做出發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆燃的判定。如果爆燃強(qiáng)度N不大于基準(zhǔn)值，做出發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有爆燃的判定。因此，可獲得與第一實(shí)施例中類似的效果，且用于計(jì)算相關(guān)系數(shù)K的時(shí)刻與第一實(shí)施例相比可被減少。因此，可以減輕發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的工作量，并可快速判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃。
應(yīng)當(dāng)明了，這里公開(kāi)的實(shí)施例是說(shuō)明性而不是限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書的條款而不是上面的介紹和實(shí)例限定，并包括屬于權(quán)利要求書條款的范圍或等同含義的所有修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)用爆燃判定裝置，其包含曲柄角度檢測(cè)器(306)，其檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的曲柄角度；波形檢測(cè)器(200)，其以預(yù)定的曲柄角度間隔檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)波形；存儲(chǔ)器(202)，其預(yù)先存儲(chǔ)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)波形；以及判定器(200)，其基于多個(gè)時(shí)刻上將所述檢測(cè)波形與所述存儲(chǔ)波形進(jìn)行比較的結(jié)果判定所述內(nèi)燃機(jī)(100)是否爆燃。
2.一種內(nèi)燃機(jī)用爆燃判定裝置，其包含曲柄角度檢測(cè)器(306)，其檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的曲柄角度；波形檢測(cè)器(200)，其以預(yù)定的曲柄角度間隔檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)波形；存儲(chǔ)器(202)，其預(yù)先存儲(chǔ)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)波形；以及判定器(200)，其基于所述檢測(cè)波形中振動(dòng)強(qiáng)度減小的時(shí)刻上將所述檢測(cè)波形與所述存儲(chǔ)波形進(jìn)行比較的結(jié)果判定所述內(nèi)燃機(jī)(100)是否爆燃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的內(nèi)燃機(jī)用爆燃判定裝置，其還包含計(jì)算器(200)，其計(jì)算和所述檢測(cè)波形與所述存儲(chǔ)波形之間的偏差有關(guān)的值，其中，所述判定器(200)基于與在提供所述檢測(cè)波形與所述存儲(chǔ)波形之間最小偏差的時(shí)刻上的所述偏差有關(guān)的所述值判定所述內(nèi)燃機(jī)(100)是否爆燃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的內(nèi)燃機(jī)用爆燃判定裝置，其還包含計(jì)算器(200)，其計(jì)算和所述檢測(cè)波形與所述存儲(chǔ)波形之間的偏差有關(guān)的值，以及強(qiáng)度檢測(cè)器(300)，其檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)強(qiáng)度，其中，所述波形檢測(cè)器(200)基于所述振動(dòng)強(qiáng)度檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)波形，且所述判定器(200)基于在提供所述檢測(cè)波形與所述存儲(chǔ)波形之間最小偏差的時(shí)刻上的所述振動(dòng)強(qiáng)度以及與所述偏差有關(guān)的所述值判定所述內(nèi)燃機(jī)(100)爆燃。
5.一種內(nèi)燃機(jī)用爆燃判定裝置，其包含曲柄角度檢測(cè)裝置(306)，其檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的曲柄角度；波形檢測(cè)裝置(200)，其以預(yù)定的曲柄角度間隔檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)波形；存儲(chǔ)裝置(202)，其預(yù)先存儲(chǔ)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)波形；以及判定裝置(200)，其基于多個(gè)時(shí)刻上將所述檢測(cè)波形與所述存儲(chǔ)波形進(jìn)行比較的結(jié)果判定所述內(nèi)燃機(jī)(100)是否爆燃。
6.一種內(nèi)燃機(jī)用爆燃判定裝置，其包含曲柄角度檢測(cè)裝置(306)，其檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的曲柄角度；波形檢測(cè)裝置(200)，其以預(yù)定的曲柄角度間隔檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)波形；存儲(chǔ)裝置(202)，其預(yù)先存儲(chǔ)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)波形；以及判定裝置(200)，其基于所述檢測(cè)波形中振動(dòng)強(qiáng)度減小的時(shí)刻上將所述檢測(cè)波形與所述存儲(chǔ)波形進(jìn)行比較的結(jié)果判定所述內(nèi)燃機(jī)(100)是否爆燃。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的內(nèi)燃機(jī)用爆燃判定裝置，其還包含裝置(200)，該裝置計(jì)算和所述檢測(cè)波形與所述存儲(chǔ)波形之間的偏差有關(guān)的值，其中，所述判定裝置(200)包括這樣的裝置(200)該裝置基于與在提供所述檢測(cè)波形與所述存儲(chǔ)波形之間最小偏差的時(shí)刻上的所述偏差有關(guān)的所述值判定所述內(nèi)燃機(jī)(100)是否爆燃。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6的內(nèi)燃機(jī)用爆燃判定裝置，其還包含裝置(200)，該裝置計(jì)算和所述檢測(cè)波形與所述存儲(chǔ)波形之間的偏差有關(guān)的值，以及裝置(300)，該裝置檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)強(qiáng)度，其中，所述波形檢測(cè)裝置(200)包括這樣的裝置(200)該裝置基于所述振動(dòng)強(qiáng)度檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)波形，且所述判定裝置(200)包括這樣的裝置(200)該裝置基于在提供所述檢測(cè)波形與所述存儲(chǔ)波形之間最小偏差的時(shí)刻上的所述振動(dòng)強(qiáng)度以及與所述偏差有關(guān)的所述值判定所述內(nèi)燃機(jī)(100)爆燃。
全文摘要
發(fā)動(dòng)機(jī)ECU執(zhí)行包含以下步驟的程序通過(guò)在多個(gè)時(shí)刻上比較發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)波形與預(yù)先存儲(chǔ)的爆燃波形模型來(lái)計(jì)算相關(guān)系數(shù)K的步驟(S104)，K是和振動(dòng)波形與爆燃波形模型之間的偏差有關(guān)的值；基于計(jì)算所得相關(guān)系數(shù)K中的最大相關(guān)系數(shù)K計(jì)算爆燃強(qiáng)度N的步驟(S106)；如果爆燃強(qiáng)度N大于預(yù)定基準(zhǔn)值(S108中的是)，判定為發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃的步驟(S110)；如果爆燃強(qiáng)度N不大于預(yù)定基準(zhǔn)值(S108中的否)，判定為發(fā)動(dòng)機(jī)不爆燃的步驟(S114)。
文檔編號(hào)G01L23/22GK101084423SQ20058004407
公開(kāi)日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者金子理人, 笠島健司, 千田健次, 神尾茂, 井上正臣, 竹村優(yōu)一 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 株式會(huì)社電裝