專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)燃機(jī)爆震判定設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及爆震判定設(shè)備，更具體而言，涉及基于內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)波形 判定是否發(fā)生爆震的用于內(nèi)燃機(jī)的爆震判定設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，公知用于檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)爆震的技術(shù)。日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2001-227400公開(kāi)了一種能夠精確地判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否發(fā)生爆震的用于內(nèi)燃機(jī)的爆 震控制設(shè)備。該用于內(nèi)燃機(jī)的爆震控制設(shè)備包括信號(hào)檢測(cè)器、發(fā)生時(shí)段檢 測(cè)器、波峰位置檢測(cè)器、爆震判定器和爆震控制器，其中信號(hào)檢測(cè)器檢測(cè) 表示內(nèi)燃機(jī)中發(fā)生的振動(dòng)波形的信號(hào)(或者振動(dòng)波形信號(hào))，發(fā)生時(shí)段檢 測(cè)器將由檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)器檢測(cè)的振動(dòng)波形信號(hào)為預(yù)定值或者更高的時(shí)段檢 測(cè)為發(fā)生時(shí)段，波峰位置檢測(cè)器檢測(cè)在由發(fā)生時(shí)段檢測(cè)器檢測(cè)的發(fā)生時(shí)段 中的波峰位置，爆震判定器基于發(fā)生時(shí)段和波峰位置之間的關(guān)系判定內(nèi)燃 機(jī)是否發(fā)生爆震，爆震控制器根據(jù)爆震判定器的判定結(jié)果控制內(nèi)燃機(jī)的工 作狀態(tài)。當(dāng)相對(duì)于發(fā)生時(shí)段的波峰位置處于預(yù)定范圍中時(shí)，爆震判定器判 定發(fā)生爆震。
根據(jù)在公開(kāi)中所揭示的用于內(nèi)燃機(jī)的爆震控制設(shè)備，表示在內(nèi)燃機(jī)中 發(fā)生的振動(dòng)波形的信號(hào)是由信號(hào)檢測(cè)器檢測(cè)的。振動(dòng)波形信號(hào)為預(yù)定值或 者更高的發(fā)生時(shí)段和其中的波峰位置分別由發(fā)生時(shí)段檢測(cè)器和波峰位置檢 測(cè)器檢測(cè)。因而，爆震判定器能夠通過(guò)檢測(cè)振動(dòng)波形信號(hào)的發(fā)生時(shí)段中波 峰的位置來(lái)判定發(fā)生是否發(fā)生爆震。根據(jù)爆震判定結(jié)果，控制內(nèi)燃機(jī)的工 作狀態(tài)。當(dāng)相對(duì)于發(fā)生時(shí)段的波峰位置在預(yù)定范圍中時(shí)，即，當(dāng)波形的形 狀為波峰的位置相對(duì)于振動(dòng)波形信號(hào)的發(fā)生時(shí)段的預(yù)定長(zhǎng)度出現(xiàn)較早時(shí)， 爆震判定器將其識(shí)別為爆震特有的。因而，即使在內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)急劇 變化的過(guò)渡狀態(tài)或者當(dāng)電負(fù)荷開(kāi)啟/關(guān)閉時(shí)，可以精確地判定內(nèi)燃機(jī)是否發(fā) 生爆震，因而能夠適合地控制內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)。
然而，在內(nèi)燃機(jī)發(fā)生爆震時(shí)，幅度比因爆震引起的振動(dòng)大的振動(dòng)有時(shí) 會(huì)檢測(cè)為噪聲。即，在一些情況下，因爆震傳感器的異?；蛘咭騼?nèi)燃機(jī)自 身振動(dòng)引起的振動(dòng)的幅度會(huì)比因爆震引起的振動(dòng)大。在此情況下，利用日
本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2001-227400的用于內(nèi)燃機(jī)的爆震控制設(shè)備，會(huì)有這樣的 問(wèn)題，即在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際發(fā)生爆震時(shí)，基于相對(duì)于發(fā)生時(shí)段的波峰位置不在 預(yù)定范圍內(nèi)這樣的情況而判定發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有發(fā)生爆震。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠高精度地判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否發(fā)生爆震 的爆震判定設(shè)備。
根據(jù)一方面，本發(fā)明提供一種用于判定內(nèi)燃機(jī)的爆震的爆震判定設(shè)
備。該爆震判定設(shè)備包括檢測(cè)單元，其設(shè)置在與包括切向模式和徑向模
式的共振模式中任一者相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)位置處，并檢測(cè)由內(nèi)燃機(jī)燃燒引起的 振動(dòng)，共振模式是在內(nèi)燃機(jī)的氣缸中燃燒壓力傳播的共振模式，振動(dòng)包括
與共振模式相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)；以及判定單元，其基于所檢測(cè)到的振動(dòng)來(lái)判定 在內(nèi)燃機(jī)中是否發(fā)生爆震。
根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)單元設(shè)置在與共振模式(即，切向模式和徑向模 式)中任一者相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)位置處(諸如氣缸中央上部)，該共振模式是 在內(nèi)燃機(jī)的氣缸中燃燒壓力傳播的共振模式。檢測(cè)單元檢測(cè)由內(nèi)燃機(jī)燃燒 引起的振動(dòng)(氣缸中的振動(dòng))，該振動(dòng)包括對(duì)應(yīng)于共振模式的振動(dòng)。判定 單元基于所檢測(cè)到的振動(dòng)判定在內(nèi)燃機(jī)中是否發(fā)生爆震。當(dāng)在氣缸中發(fā)生 爆震時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的缸內(nèi)壓力共振。缸內(nèi)壓力的共振導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)。例 如，通過(guò)從缸內(nèi)壓力提取出缸內(nèi)共振頻率的頻帶內(nèi)的振動(dòng)能夠檢測(cè)到爆震 特有的振動(dòng)。缸內(nèi)壓力的共振頻率具有與氣缸中氣柱振動(dòng)的共振模式相對(duì) 應(yīng)的值。特別是在發(fā)生爆震時(shí)能夠檢測(cè)到的代表性的共振模式包括徑向一 階共振模式和切向一階、二階、三階和四階共振模式。例如，當(dāng)感測(cè)到氣 缸中央上部的缸內(nèi)壓力時(shí)，可以感測(cè)到受到徑向一階共振模式的頻帶的振 動(dòng)影響較大的、由內(nèi)燃機(jī)燃燒引起的振動(dòng)。當(dāng)感測(cè)到在與氣缸的中心軸線

發(fā)明內(nèi)容
正交的方向上的缸內(nèi)壓力時(shí)，可以感測(cè)受到切向一階、二階、三階和四階 共振模式的頻帶的振動(dòng)影響較大的、由內(nèi)燃機(jī)燃燒引起的振動(dòng)。因而，通 過(guò)在與每個(gè)共振模式相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)位置處設(shè)置檢測(cè)單元，可以檢測(cè)受到每 個(gè)共振模式的振動(dòng)影響較大的、由內(nèi)燃機(jī)的燃燒引起的振動(dòng)。因而，通過(guò) 將包括爆震特有的振動(dòng)、與共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)提取出來(lái)，能夠 根據(jù)所檢測(cè)的振動(dòng)檢測(cè)爆震特有的振動(dòng)，因而，能夠提供一種能夠精確地 判定在內(nèi)燃機(jī)中是否發(fā)生爆震的爆震判定設(shè)備。
優(yōu)選地，檢測(cè)單元從氣缸的中央上部設(shè)置到內(nèi)燃機(jī)的氣缸中，并基于 氣缸中的壓力檢測(cè)由內(nèi)燃機(jī)燃燒引起的振動(dòng)，該振動(dòng)包括對(duì)應(yīng)于徑向模式
根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)單元從內(nèi)燃機(jī)的氣缸的中央上部設(shè)置到氣缸內(nèi)。檢 測(cè)單元基于氣缸中的壓力檢測(cè)包括對(duì)應(yīng)于徑向模式(例如，徑向一階共振 模式)的振動(dòng)、由內(nèi)燃機(jī)燃燒引起的振動(dòng)。在由從氣缸的中央上部朝向氣 缸內(nèi)設(shè)置的檢測(cè)單元所檢測(cè)到的、與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振 動(dòng)中，幾乎檢測(cè)不到在內(nèi)燃機(jī)正常燃燒時(shí)產(chǎn)生的噪聲。此外，與爆震相對(duì) 應(yīng)的振動(dòng)包括與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)。因而，通過(guò)檢測(cè) 與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)，能夠高精度地檢測(cè)與爆震相對(duì) 應(yīng)的振動(dòng)，同時(shí)能夠避開(kāi)由發(fā)動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生的噪聲等引起的振動(dòng)。
更優(yōu)選地，檢測(cè)單元設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的側(cè)面上，并基于氣缸中的壓力檢 測(cè)由內(nèi)燃機(jī)燃燒引起的振動(dòng)，該振動(dòng)包括對(duì)應(yīng)于切向模式的振動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)單元設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的氣缸的側(cè)面上。檢測(cè)單元基于 氣缸中的壓力檢測(cè)包括對(duì)應(yīng)于切向模式(諸如切向一階、二階、三階和四 階共振模式)的振動(dòng)、由內(nèi)燃機(jī)燃燒引起的振動(dòng)(缸內(nèi)壓力振動(dòng))。爆震 特有的振動(dòng)包括與切向模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)。因而，通過(guò)將包括爆震 特有的振動(dòng)且在切向一階、二階、三階和四階共振模式中至少一個(gè)共振模 式的頻帶的振動(dòng)提取出來(lái)，可以從所檢測(cè)到的振動(dòng)中檢測(cè)爆震特有的振 動(dòng)。
更優(yōu)選地，檢測(cè)單元設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)上，并檢測(cè)由內(nèi)燃機(jī)燃燒引起的振 動(dòng)，該振動(dòng)包括對(duì)應(yīng)于切向模式的振動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)單元設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)上(例如，氣缸體或者氣缸蓋 上)。檢測(cè)單元檢測(cè)包括對(duì)應(yīng)于切向模式(諸如切向一階、二階、三階和 四階共振模式)的振動(dòng)、由內(nèi)燃機(jī)燃燒引起的振動(dòng)(缸內(nèi)壓力振動(dòng))。包 括與爆震相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)、由內(nèi)燃機(jī)工作產(chǎn)生的振動(dòng)包括與切向模式相對(duì)應(yīng) 的頻帶的振動(dòng)。因而，通過(guò)從設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)上的檢測(cè)單元所檢測(cè)到的振動(dòng) 中將切向一階、二階、三階和四階共振模式中至少一個(gè)共振模式的頻帶的 振動(dòng)提取出來(lái)，可以從所檢測(cè)到的振動(dòng)中高精度地檢測(cè)與爆震相對(duì)應(yīng)的振 動(dòng)。
更優(yōu)選地，爆震判定設(shè)備還包括提取單元，其將與共振模式相對(duì)應(yīng)的 頻帶振動(dòng)提取出來(lái)。判定單元基于所提取的振動(dòng)來(lái)判定在內(nèi)燃機(jī)中是否發(fā) 生爆震。
根據(jù)本發(fā)明，提取單元從檢測(cè)到的振動(dòng)中將與共振模式(諸如徑向--階共振模式)相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)提取出來(lái)。判定單元基于所提取出的振 動(dòng)判定內(nèi)燃機(jī)是否發(fā)生爆震。因而，基于與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻 帶的振動(dòng)，能夠判定內(nèi)燃機(jī)是否發(fā)生爆震。
更優(yōu)選地，提取單元是帶通濾波器或者高通濾波器。
根據(jù)本發(fā)明，利用帶通濾波器和高通濾波器，能夠從所檢測(cè)到的振動(dòng) 中將對(duì)應(yīng)于共振模式(諸如徑向一階共振模式)的振動(dòng)提取出來(lái)。因而， 能夠高精度地判定內(nèi)燃機(jī)是否發(fā)生爆震。
更優(yōu)選地，爆震判定設(shè)備還包括波形檢測(cè)單元，其基于所提取的振 動(dòng)來(lái)檢測(cè)預(yù)定曲軸角度間隔的振動(dòng)波形；以及存儲(chǔ)單元，其預(yù)先存儲(chǔ)內(nèi)燃 機(jī)的振動(dòng)波形。判定單元基于所檢測(cè)到的波形和存儲(chǔ)的波形之間的比較結(jié) 果來(lái)判定在內(nèi)燃機(jī)中是否發(fā)生爆震。
根據(jù)本發(fā)明，波形檢測(cè)單元基于所提取的振動(dòng)來(lái)檢測(cè)預(yù)定曲軸角度間 隔的振動(dòng)波形。存儲(chǔ)單元預(yù)先存儲(chǔ)發(fā)生爆震時(shí)內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)波形。判定單 元基于所檢測(cè)到的波形和存儲(chǔ)的波形之間的比較結(jié)果來(lái)判定在內(nèi)燃機(jī)中是 否發(fā)生爆震。例如，通過(guò)實(shí)驗(yàn)等準(zhǔn)備表示爆震發(fā)生時(shí)的振動(dòng)波形的爆震波 形模型，并將其預(yù)先存儲(chǔ)，然后通過(guò)比較爆震波形模型和所檢測(cè)到的波形 能夠判定是否發(fā)生爆震。因而，不僅能夠基于振動(dòng)的幅度而且基于振動(dòng)發(fā)
生的時(shí)刻來(lái)判定是否發(fā)生爆震。結(jié)果，能夠高精度地判定內(nèi)燃機(jī)是否發(fā)生
了爆震。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種用于判定內(nèi)燃機(jī)的爆震的爆震判定設(shè)
備。該爆震判定設(shè)備包括波形檢測(cè)單元，其檢測(cè)與徑向模式相對(duì)應(yīng)的頻 帶的振動(dòng)波形，徑向模式是在內(nèi)燃機(jī)的氣缸中燃燒壓力傳播的共振模式； 存儲(chǔ)單元，其預(yù)先存儲(chǔ)與徑向模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)波形；以及判定單 元，其基于所檢測(cè)到的波形和存儲(chǔ)的波形之間的比較結(jié)果來(lái)判定在內(nèi)燃機(jī) 中是否發(fā)生爆震。
根據(jù)本發(fā)明，波形檢測(cè)單元檢測(cè)對(duì)應(yīng)于徑向模式(諸如徑向一階共振 模式)的振動(dòng)波形，其中徑向模式是在內(nèi)燃機(jī)的氣缸中燃燒壓力傳播的共 振模式。存儲(chǔ)單元預(yù)先存儲(chǔ)與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)波 形。判定單元基于所檢測(cè)到的波形和存儲(chǔ)的波形之間的比較結(jié)果來(lái)判定在 內(nèi)燃機(jī)中是否發(fā)生爆震。例如，通過(guò)實(shí)驗(yàn)等準(zhǔn)備表示爆震發(fā)生時(shí)的振動(dòng)波 形的爆震波形模型，并將其預(yù)先存儲(chǔ)。爆震波形模型是與徑向一階共振模 式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)波形。在與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng) 中，幾乎檢測(cè)不到內(nèi)燃機(jī)正常燃燒時(shí)產(chǎn)生的噪聲。此外，爆震特有的振動(dòng) 包括與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)。因而，通過(guò)檢測(cè)與徑向--階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)，能夠高精度地檢測(cè)與爆震相對(duì)應(yīng)的振 動(dòng)，同時(shí)能夠避開(kāi)由發(fā)動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生的噪聲等引起的振動(dòng)。通過(guò)比較爆震 波形模型和所檢測(cè)到的波形，能夠判定是否發(fā)生爆震。因而，不僅能夠基 于振動(dòng)的幅度而且基于振動(dòng)發(fā)生的時(shí)刻來(lái)判定是否發(fā)生爆震。結(jié)果，能夠 高精度地判定內(nèi)燃機(jī)是否發(fā)生了爆震。
優(yōu)選地，存儲(chǔ)的波形是基于內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的中央上部處的壓力的振 動(dòng)波形。
根據(jù)本發(fā)明，存儲(chǔ)的波形是基于內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的中央上部處的壓力 的振動(dòng)波形。在與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)中，幾乎檢測(cè)不 到內(nèi)燃機(jī)正常燃燒時(shí)產(chǎn)生的噪聲。此外，爆震特有的振動(dòng)包括與徑向一階 共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)。因而，通過(guò)檢測(cè)與徑向一階共振模式相對(duì) 應(yīng)的頻帶的振動(dòng)，能夠高精度地檢測(cè)與爆震相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)，同時(shí)能夠避開(kāi)由發(fā)動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生的噪聲等引起的振動(dòng)。
更優(yōu)選地，存儲(chǔ)的波形是由設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)上的波形檢測(cè)單元獲得的波形。
根據(jù)本發(fā)明，存儲(chǔ)的波形是由設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)上(例如，在氣缸體或者 氣缸蓋上)的波形檢測(cè)單元獲得的波形。例如，從由波形檢測(cè)單元檢測(cè)的 波形中，將與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)的波形提取出來(lái)，并 將其作為爆震波形模型存儲(chǔ)。通過(guò)比較存儲(chǔ)的爆震波形模型和在內(nèi)燃機(jī)工 作期間檢測(cè)到的波形，能夠高精度判定內(nèi)燃機(jī)是否發(fā)生爆震。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種用于判定內(nèi)燃機(jī)的爆震的爆震判定設(shè) 備。該爆震判定設(shè)備包括波形檢測(cè)單元，其檢測(cè)與切向模式相對(duì)應(yīng)的頻 帶的振動(dòng)波形，切向模式是在內(nèi)燃機(jī)的氣缸中燃燒壓力傳播的共振模式； 存儲(chǔ)單元，其預(yù)先存儲(chǔ)與切向模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)波形；以及判定單 元，其基于檢測(cè)到的波形和存儲(chǔ)的波形之間的比較結(jié)果來(lái)判定在內(nèi)燃機(jī)中 是否發(fā)生爆震。
根據(jù)本發(fā)明，波形檢測(cè)單元檢測(cè)與切向模式(例如，切向一階、二 階、三階和四階共振模式)相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)波形，切向模式是在內(nèi)燃 機(jī)的氣缸中燃燒壓力傳播的共振模式。存儲(chǔ)單元預(yù)先存儲(chǔ)與切向模式相對(duì) 應(yīng)的頻帶的振動(dòng)波形。判定單元基于檢測(cè)到的波形和存儲(chǔ)的波形之間的比 較結(jié)果來(lái)判定在內(nèi)燃機(jī)中是否發(fā)生爆震。例如，通過(guò)實(shí)驗(yàn)等準(zhǔn)備表示爆震 發(fā)生時(shí)的振動(dòng)波形的爆震波形模型，并將其預(yù)先存儲(chǔ)。例如，將包括爆震 特有的振動(dòng)、在切向一階、二階、三階和四階共振模式中至少一個(gè)共振模 式的頻帶的振動(dòng)波形設(shè)定為爆震波形模型。通過(guò)比較爆震波形模型和檢測(cè) 到的波形，能夠從檢測(cè)到的振動(dòng)中高精度地判定是否發(fā)生爆震。因而，不 僅能夠基于振動(dòng)的幅度而且基于振動(dòng)發(fā)生的時(shí)刻來(lái)判定是否發(fā)生爆震。結(jié) 果，能夠提供一種能夠高精度地判定內(nèi)燃機(jī)是否發(fā)生了爆震的爆震判定設(shè) 備。
優(yōu)選地，存儲(chǔ)的波形是基于在與內(nèi)燃機(jī)的氣缸的中心軸線正交方向上 的壓力的振動(dòng)波形。
根據(jù)本發(fā)明，所存儲(chǔ)的波形是基于在與內(nèi)燃機(jī)的氣缸的中心軸線正交
方向上的壓力的振動(dòng)波形。能夠基于在與內(nèi)燃機(jī)的氣缸的中心軸線正交方 向上的壓力檢測(cè)與切向模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)。
更優(yōu)選地，存儲(chǔ)的波形是由設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)上的波形檢測(cè)單元獲得的波形。
根據(jù)本發(fā)明，存儲(chǔ)的波形是由設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)上(例如，在氣缸體或者 氣缸蓋上)的波形檢測(cè)單元獲得的波形。例如，從由波形檢測(cè)單元檢測(cè)的 波形中，將與切向模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)的波形提取出來(lái)，并將其作為 爆震波形模型存儲(chǔ)。通過(guò)比較所存儲(chǔ)的爆震波形模型和在內(nèi)燃機(jī)工作期間 檢測(cè)到的波形，能夠高精度判定內(nèi)燃機(jī)是否發(fā)生爆震。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的爆震判定設(shè)備控制的發(fā)動(dòng)機(jī)的 示意構(gòu)造圖。
圖2A和圖2B表示在正常燃燒期間和發(fā)生爆震時(shí)缸內(nèi)壓力的振動(dòng)波形。
圖3示出了對(duì)應(yīng)于各種共振模式的理論頻率。
圖4A至圖4C表示缸內(nèi)壓力和氣缸體處的振動(dòng)的功率頻譜。
圖5A和圖5B表示氣缸中央上部分處的缸內(nèi)壓力的振動(dòng)功率頻譜。
圖6表示存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的存儲(chǔ)器中的爆震波形模型。
圖7是圖示由作為根據(jù)第一實(shí)施例的爆震判定設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU執(zhí)
圖8示出了發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)波形。
圖9示出了歸一化的振動(dòng)波形和爆震波形模型之間的比較。
圖10是示出了由根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的爆震判定設(shè)備控制的發(fā)
動(dòng)機(jī)的示意構(gòu)造圖。
圖IIA和圖IIB表示氣缸側(cè)面上的缸內(nèi)壓力的振動(dòng)的功率頻譜。
圖12是圖示由作為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的爆震判定設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)
ECU執(zhí)行的程序的控制結(jié)構(gòu)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在以下描述中，相同的部件用 相同的參考符號(hào)表示。其名稱(chēng)和功能也相同。因而，不再重復(fù)其詳細(xì)描 述。
第一實(shí)施例
參照?qǐng)D1，將描述包括了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的爆震判定設(shè)備的車(chē)輛的 發(fā)動(dòng)機(jī)100。本實(shí)施例的爆震判定裝置由例如發(fā)動(dòng)機(jī)ECU (電子控制單
元)200執(zhí)行的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。
發(fā)動(dòng)機(jī)100是這樣的內(nèi)燃機(jī)，在其中，通過(guò)空氣濾清器102吸入的空 氣與由噴射器104噴射的燃料的混合氣由火花塞106點(diǎn)燃，然后在燃燒室 中燃燒。
空氣燃料混合氣的燃燒產(chǎn)生了將活塞108向下壓的燃燒壓力，由此曲 軸110旋轉(zhuǎn)。已燃空氣燃料混合氣(或者排出氣體)由三元催化劑112凈 化，然后排出到車(chē)外。吸入發(fā)動(dòng)機(jī)IIO的空氣量由節(jié)氣門(mén)114調(diào)節(jié)。
發(fā)動(dòng)機(jī)100由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200控制，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200具有與其相連的 水溫傳感器302、與正時(shí)轉(zhuǎn)子304相對(duì)布置的曲軸位置傳感器306、節(jié)氣 門(mén)開(kāi)度傳感器308、車(chē)輛速度傳感器310和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)312。
水溫傳感器302檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)100的水套內(nèi)冷卻水的溫度，然后將表示 檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)ECU200。
正時(shí)轉(zhuǎn)子304設(shè)置在曲軸IIO處，并隨著曲軸IIO旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。正時(shí) 轉(zhuǎn)子304的外周設(shè)置有多個(gè)以預(yù)定的距離間隔開(kāi)的突起。曲軸位置傳感器 306與正時(shí)轉(zhuǎn)子304的突起相對(duì)布置。當(dāng)正時(shí)轉(zhuǎn)子304旋轉(zhuǎn)時(shí)，正時(shí)轉(zhuǎn)子 304的突起和曲軸位置傳感器306之間的空氣間隙變化，使得通過(guò)曲軸位 置傳感器的線圈部分的磁通量增大/減小，由此產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)。曲軸位置傳 感器306將表示電動(dòng)勢(shì)的信號(hào)傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)ECU200。根據(jù)從曲軸位置傳 感器306傳輸?shù)男盘?hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200檢測(cè)曲軸角度。
節(jié)氣門(mén)開(kāi)度傳感器308檢測(cè)節(jié)氣門(mén)打開(kāi)位置，并將表示檢測(cè)結(jié)果的信 號(hào)傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)ECU200。車(chē)輛速度傳感器310檢測(cè)車(chē)輪(未示出)的轉(zhuǎn) 數(shù)，并將表示檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)ECU200。根據(jù)車(chē)輪的轉(zhuǎn)數(shù)，
發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200計(jì)算車(chē)輛速度。點(diǎn)火開(kāi)關(guān)312由駕駛員開(kāi)啟，以起動(dòng)發(fā)動(dòng) 機(jī)100。
缸內(nèi)壓力傳感器314從發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣缸的中央上部朝設(shè)置到氣缸 中，并感測(cè)氣缸內(nèi)的壓力。缸內(nèi)壓力傳感器314將表示所感測(cè)的氣缸內(nèi)的 壓力的信號(hào)傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)ECU200。在本實(shí)施例中，缸內(nèi)傳感器314是例 如與火花塞集成的傳感器。
發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200使用從各個(gè)傳感器和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)312傳輸?shù)男盘?hào)以及存 儲(chǔ)在存儲(chǔ)器202中的映射圖和程序，來(lái)進(jìn)行控制設(shè)備的操作，使得發(fā)動(dòng)機(jī) 100達(dá)到所期望的驅(qū)動(dòng)狀況。
在本實(shí)施例中，使用從缸內(nèi)壓力傳感器314傳輸?shù)男盘?hào)和曲軸角度， 發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200以預(yù)定的爆震檢測(cè)距離(從預(yù)定第--曲軸角度到預(yù)定第二 曲軸角度的區(qū)間)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)的波形(以下，該振動(dòng)的波形也 將簡(jiǎn)稱(chēng)為"振動(dòng)波形")，并根據(jù)所檢測(cè)到的振動(dòng)波形判定發(fā)動(dòng)機(jī)100是 否發(fā)生爆震。本實(shí)施例的爆震檢測(cè)距離是在燃燒行程中從上死點(diǎn)(0° ) 到90° 。注意，爆震檢測(cè)距離不限于此。
如圖2A所示，當(dāng)爆震發(fā)生時(shí)，在由缸內(nèi)壓力傳感器314檢測(cè)的、氣 缸中央上部處的缸內(nèi)壓力中檢測(cè)到爆震特有的振動(dòng)分量。在正常燃燒期間 (此時(shí)，不發(fā)生與爆震相對(duì)應(yīng)的振動(dòng))，缸內(nèi)壓力傳感器314檢測(cè)到的缸 內(nèi)壓力不會(huì)包括爆震特有的振動(dòng)分量，且自身的噪聲微弱。
另一方面，如圖2B所示，當(dāng)發(fā)生爆震時(shí)，如圖2A那樣，在氣缸的側(cè) 面的缸內(nèi)壓力中檢測(cè)到爆震特有的振動(dòng)分量，并且在正常燃燒期間(此 時(shí)，不發(fā)生與爆震相對(duì)應(yīng)的振動(dòng))，觀測(cè)到非爆震的噪聲。
其原因如下。在由缸內(nèi)壓力傳感器314檢測(cè)到的缸內(nèi)壓力中，正常燃 燒中的切向模式(圓周方向)的振動(dòng)由于振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)在氣缸的中央部分而 難以檢測(cè)到。此外。爆震特有的振動(dòng)包括徑向一階共振模式的振動(dòng)，因而 主要檢測(cè)徑向模式(徑向方向)的缸內(nèi)壓力波形。
將具體地描述此現(xiàn)象。當(dāng)爆震在發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣缸中發(fā)生時(shí)，缸內(nèi)壓 力共振。通過(guò)缸內(nèi)壓力共振，發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣缸體振動(dòng)。因而，自然地就 有氣缸體振動(dòng)的頻率包括在缸內(nèi)壓力共振頻帶內(nèi)的趨勢(shì)。 缸內(nèi)壓力共振頻率實(shí)現(xiàn)為與氣缸中氣柱共振模式相對(duì)應(yīng)的頻率。共振 模式包括徑向模式和切向模式，徑向模式是氣缸徑向方向的振動(dòng)共振模 式，切向模式是氣缸圓周方向的振動(dòng)共振模式。其中出現(xiàn)爆震特有的振動(dòng) 的代表性頻帶包括徑向一階共振模式的頻帶和切向一階、二階、三階和四 階共振模式的頻帶。在以下描述中，至少包括切向一階、二階、三階和四 階共振模式中至少一者的共振模式簡(jiǎn)稱(chēng)為"切向模式"，包括徑向一階模 式的共振模式將簡(jiǎn)稱(chēng)為"徑向模式"。
缸內(nèi)壓力的共振頻率根據(jù)共振模式、孔徑和音速來(lái)計(jì)算。圖3示出了 當(dāng)假定音速和孔徑為不變時(shí)與相應(yīng)共振模式階數(shù)相對(duì)應(yīng)的理論頻率f (1)
至f (6)。理論頻率以切向一階、切向二階、徑向一階、切向三階和切向
四階模式的順序升高。
如圖4A所示，對(duì)于發(fā)生爆震時(shí)、基于由缸內(nèi)壓力傳感器314檢測(cè)到 的、氣缸的中央上部處的缸內(nèi)壓力的振動(dòng)分量的功率頻譜，徑向一階頻率 f (3)的波形的功率值較大。此外，在切向二階和三階共振模式的振動(dòng) 中，在氣缸的中央部分有節(jié)點(diǎn)，所以頻率f (2)和f (4)的波形功率值 較小。因而，由此得出結(jié)論，基于由缸內(nèi)壓力傳感器314檢測(cè)到的缸內(nèi)壓 力的振動(dòng)波形受到與切向模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)的影響不大。
此外，如圖4B所示，對(duì)于發(fā)生爆震時(shí)、基于氣缸的側(cè)面處的缸內(nèi)壓 力的振動(dòng)分量的功率頻譜，切向一階、二階、三階和四階模式的頻率f (1) 、 f (2) 、 f (3)和f (4)的波形功率較大。此外，在徑向一階共 振模式的振動(dòng)中，氣缸的側(cè)面部分有節(jié)點(diǎn)，因而頻率f (3)的波形功率值 較小。因而，由此得出結(jié)論，基于氣缸側(cè)面處的缸內(nèi)壓力的振動(dòng)波形受到 與徑向模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)的影響不大。
此外，如圖4C所示，發(fā)生爆震時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣缸體的振動(dòng)波形的 功率頻譜的變化方式與基于氣缸側(cè)面處的缸內(nèi)壓力的振動(dòng)波形的方式類(lèi) 似，且徑向一階頻率f (3)的波形功率值較小，切向一階、二階、三階和 四階模式的頻率f (1) 、 f (2) 、 f (3)和f (4)的波形功率值較大。由 此可見(jiàn)，氣缸側(cè)面處的氣缸壓力的振動(dòng)特性和發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣缸體的振動(dòng) 特性一致。因而，由此得出結(jié)論，發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣缸體的振動(dòng)波形受到與
徑向模式相對(duì)應(yīng)的頻率帶的振動(dòng)的影響不大。
根據(jù)以上，如圖2A所示，由缸內(nèi)壓力傳感器314檢測(cè)到的缸內(nèi)壓力
的徑向一階振動(dòng)分量的波形是這樣的根據(jù)此波形，在正常燃燒時(shí)和爆震 發(fā)生時(shí)難以檢測(cè)到非爆震的噪聲。
本發(fā)明的特征在于通過(guò)使用設(shè)置在檢測(cè)位置處的傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī) 100燃燒引起的振動(dòng)(包括對(duì)應(yīng)于共振模式的振動(dòng))，其中此檢測(cè)位置對(duì) 應(yīng)于包括切向模式和徑向模式的共振模式中任何一者，這些共振模式是燃
燒壓力在發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣缸中傳播的共振模式，本發(fā)明的特征還在于基于
所檢測(cè)到的振動(dòng)判定內(nèi)燃機(jī)是否發(fā)生爆震。
在本實(shí)施例中，由設(shè)置在氣缸中央上部的氣缸壓力傳感器314檢測(cè)發(fā) 動(dòng)機(jī)100的氣缸中徑向一階共振模式的頻帶的振動(dòng)分量，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200 基于所檢測(cè)到的振動(dòng)分量判定在內(nèi)燃機(jī)中是否發(fā)生爆震。在本實(shí)施例中， "對(duì)應(yīng)于共振模式的檢測(cè)位置"是"氣缸的中央上部"。
如圖5A所示，對(duì)于發(fā)生爆震時(shí)由缸內(nèi)壓力傳感器314檢測(cè)到的振動(dòng) 分量的功率頻譜，頻率f (3)的功率值升高。在本實(shí)施例中，通過(guò)使用具 有圖5B所示的濾波增益特性的帶通濾波器，將包括頻率f (3)的頻帶的 振動(dòng)波形提取出，從而形成了缸內(nèi)壓力的振動(dòng)波形?？梢允褂酶咄V波器 來(lái)代替帶通濾波器。在此情況下，可以將高于預(yù)定頻率的頻帶(包括頻率 f (3))的振動(dòng)波形提取出，以形成缸內(nèi)壓力的振動(dòng)波形。
將所獲得的振動(dòng)波形與存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200的存儲(chǔ)器202中的爆震 波形模型進(jìn)行比較。爆震波形模型是發(fā)動(dòng)機(jī)100發(fā)生爆震的振動(dòng)波形的模 型。
如圖6所示，在爆震波形模型中，振動(dòng)幅度由無(wú)量綱數(shù)字0至1表 示，并不唯一地對(duì)應(yīng)于曲軸角度。更具體地，對(duì)于本實(shí)施例的爆震波形模 型，盡管確定了振動(dòng)的幅度在振動(dòng)幅度的峰值之后隨著曲軸角度增大而減 小，但是不確定振動(dòng)幅度為峰值時(shí)的曲軸角度。此處，爆震波形模型表示 徑向 一階模式的頻帶的振動(dòng)波形。
在本實(shí)施例中，爆震波形模型對(duì)應(yīng)于由爆震引起的振動(dòng)的幅度峰值以 后的振動(dòng)部分。應(yīng)該注意，也可以存儲(chǔ)與因爆震引起的振動(dòng)上升以后的振
動(dòng)相對(duì)應(yīng)的爆震波形模型。
爆震模型是這樣的獲得的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)等強(qiáng)制發(fā)動(dòng)機(jī)100爆震，檢測(cè)發(fā) 動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)波形，根據(jù)此波形形成爆震波形模型，然后將其進(jìn)行預(yù)先 存儲(chǔ)。通過(guò)示例的方式，可以通過(guò)對(duì)由缸內(nèi)壓力傳感器314每隔預(yù)定角度 (在本實(shí)施例中為每隔五度(5° ))感測(cè)的信號(hào)進(jìn)行積分來(lái)計(jì)算爆震波
形模型，或者可以使用均方根(RMS)或者希爾伯特包絡(luò)線來(lái)計(jì)算。爆震 波形模型可以由不同的方法形成。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200將所檢測(cè)到的波形與所 存儲(chǔ)的爆震波形模型進(jìn)行比較，并判定發(fā)動(dòng)機(jī)ioo是否發(fā)生爆震。
優(yōu)選地，基于與共振模式相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)形成爆震波形模型。具體地，
爆震波形模型應(yīng)該優(yōu)選地通過(guò)這樣來(lái)形成當(dāng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)等強(qiáng)制發(fā)生爆震
時(shí)，使用缸內(nèi)壓力傳感器314檢測(cè)氣缸中央上部處的缸內(nèi)壓力的振動(dòng)分 量，并使用具有如圖5B所示的增益特性的帶通濾波器等提取包括與徑向 一階模式相對(duì)應(yīng)的頻率f (3)的頻帶的振動(dòng)。
參考圖9，將描述在根據(jù)本實(shí)施例的爆震判定設(shè)備中由發(fā)動(dòng)機(jī) ECU200執(zhí)行的程序控制結(jié)構(gòu)。
在步驟(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為"S" ) 100，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200根據(jù)從缸內(nèi)壓力傳 感器314傳輸?shù)男盘?hào)檢測(cè)基于發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣缸的中央上部的缸內(nèi)壓力的 徑向模式的振動(dòng)幅度。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200根據(jù)從缸內(nèi)壓力傳感器314傳輸?shù)?振動(dòng)分量檢測(cè)與由帶通濾波器提取的徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振 動(dòng)幅度。振動(dòng)幅度由缸內(nèi)壓力傳感器314的輸出電壓值表示。注意，振動(dòng) 幅度可以由與從缸內(nèi)壓力傳感器314輸出的電壓值相對(duì)應(yīng)的值表示。在燃 燒行程中，在從上死點(diǎn)到90° (曲軸角度)之間的角度對(duì)振動(dòng)幅度進(jìn)行檢
在S102，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200每隔五度的曲軸角度對(duì)從缸內(nèi)壓力傳感器 314輸出的電壓值(即，表示振動(dòng)幅度)進(jìn)行積分計(jì)算(以下還稱(chēng)為"積 分值")。針對(duì)與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶計(jì)算積分值。根據(jù)所計(jì) 算的積分值，形成發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)波形。
在S104，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200對(duì)振動(dòng)波形進(jìn)行歸一化。此處，對(duì)振動(dòng)波形 進(jìn)行歸 一 化意思是例如將各積分值除以所檢測(cè)到的波形中積分值的最大
值，使得振動(dòng)幅度由無(wú)量綱數(shù)字0至1表示。每個(gè)積分值的除數(shù)不限于積 分值的最大值。
在S106，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200計(jì)算相關(guān)系數(shù)K，該相關(guān)系數(shù)K是關(guān)于歸 一化的振動(dòng)波形和爆震波形模型之間偏差的值。使歸一化的振動(dòng)波形的最 大振動(dòng)幅度時(shí)刻與爆震波形模型的最大振動(dòng)幅度時(shí)刻一致，同時(shí)針對(duì)每個(gè) (隔五度)曲軸角度計(jì)算歸一化的振動(dòng)波形和爆震波形模型之間的偏差絕 對(duì)值(或者偏離量)，由此獲得相關(guān)系數(shù)K。
當(dāng)我們用AS (I)(其中I是自然數(shù))表示每個(gè)曲軸角度歸一化振動(dòng) 波形和爆震波形模型之間的偏差絕對(duì)值，用S表示將爆震波形模型的振動(dòng) 幅度相對(duì)于曲軸角度進(jìn)行積分的值(即，爆震波形模型的面積)時(shí)，然后 由式K二 (S—EAS (I) ) /S計(jì)算相關(guān)系數(shù)K，其中，EAS (I)表示從 上死點(diǎn)到90°的AS (I)之和。注意，可以用不同的方法計(jì)算相關(guān)系數(shù) K。
在S108，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200計(jì)算爆震強(qiáng)度N。當(dāng)我們用P表示所計(jì)算的 積分值的最大值，用BGL (Back Gro皿d Level)表示發(fā)動(dòng)機(jī)IOO不發(fā)生爆 震時(shí)(即，在正常燃燒時(shí))發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)幅度的值時(shí)，由式N=PX K/BGL計(jì)算爆震強(qiáng)度N。 BGL存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器202中。注意爆震強(qiáng)度N可 以用不同的方法計(jì)算。
在SllO，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200判定爆震強(qiáng)度N是否大于預(yù)定的基準(zhǔn)值。 如果爆震強(qiáng)度N大于預(yù)定基準(zhǔn)值(在S110中為是)，控制進(jìn)行到S112。 否則(在S110為否)，控制進(jìn)行到S116。
在S112，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200判定發(fā)動(dòng)機(jī)100發(fā)生爆震。在S114，發(fā)動(dòng) 機(jī)ECU200延遲點(diǎn)火。在S116，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200判定發(fā)動(dòng)機(jī)IOO不發(fā)生爆 震。在S118，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200提前點(diǎn)火。
將描述基于上述構(gòu)造和流程圖、本實(shí)施例的爆震判定設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī) ECU200的工作。
當(dāng)駕駛員開(kāi)啟點(diǎn)火開(kāi)關(guān)312，發(fā)動(dòng)機(jī)100起動(dòng)時(shí)，根據(jù)從缸內(nèi)壓力傳 感器314傳輸?shù)男盘?hào)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)幅度(S100)。
在燃燒行程的上死點(diǎn)到90°的范圍，針對(duì)徑向一階模式的頻帶的振動(dòng)
計(jì)算每隔五度的積分值(S102)，根據(jù)所計(jì)算的積分值，形成振動(dòng)波形。
因而，如圖8所示，將發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)波形檢測(cè)為徑向一階模式的頻帶
的振動(dòng)的波形。
由于使用每隔五度的積分值來(lái)檢測(cè)振動(dòng)波形，所以可以檢測(cè)細(xì)微變化 受到抑制的振動(dòng)波形。這使得更容易將所檢測(cè)到的振動(dòng)波形與爆震波形模 型進(jìn)行比較。
每個(gè)積分值除以最大積分值，以對(duì)波形進(jìn)行歸一化(S104)，使得能 夠在振動(dòng)波形和爆震波形模型之間進(jìn)行比較。此處，假定每個(gè)積分值除以 20°到25°的積分值(在圖8中從左算起第五個(gè)積分值)來(lái)對(duì)振動(dòng)波形進(jìn) 行歸一化。通過(guò)歸一化，振動(dòng)波形的振動(dòng)幅度由無(wú)量綱數(shù)字0至1表示。 因而，不管振動(dòng)幅度如何，所檢測(cè)到的振動(dòng)波形能夠與爆震波形模型進(jìn)行 比較。這能夠消除存儲(chǔ)與振動(dòng)幅度相對(duì)應(yīng)的大量爆震波形模型的必要性， 因而便于準(zhǔn)備爆震波形模型。
如圖9所示，使歸一化的振動(dòng)波形的最大振動(dòng)幅度時(shí)刻與爆震波形模 型的最大振動(dòng)幅度時(shí)刻一致，同時(shí)針對(duì)每個(gè)曲軸角度計(jì)算歸一化的振動(dòng)波 形和爆震波形模型之間的偏差絕對(duì)值A(chǔ)S (I)。使用AS (I)的總和EAS (I)和表示爆震波形模型的振動(dòng)幅度相對(duì)于曲軸角度進(jìn)行積分的值S來(lái)計(jì) 算相關(guān)系數(shù)K二 (S—EAS (I) ) /S (S106)。這允許用數(shù)值表示所檢測(cè) 到的振動(dòng)波形和爆震波形模型之間的一致程度，因而允許進(jìn)行客觀的判
定o
以此方式計(jì)算的相關(guān)系數(shù)K與最大積分值P的乘積除以BGL以計(jì)算 爆震強(qiáng)度N (S108)。因而，使用振動(dòng)幅度以及所檢測(cè)到的振動(dòng)波形和爆 震波形模型之間的一致程度，能夠更詳細(xì)地分析發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)是否由 爆震引起的。此處，假定相關(guān)系數(shù)K與20°到25°的積分值的乘積除以 BGL以計(jì)算爆震強(qiáng)度N。
如果爆震強(qiáng)度N大于預(yù)定基準(zhǔn)值(在S110中為是)，則判定發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)生爆震(S112)，并延遲點(diǎn)火(S114)以抑制爆震。
如果爆震強(qiáng)度N不大于預(yù)定基準(zhǔn)值(在S110為否)，則判定發(fā)動(dòng)機(jī) 沒(méi)有發(fā)生爆震(S116)，并提前點(diǎn)火(S118)。
如上所示，在根據(jù)本實(shí)施例的爆震判定設(shè)備中，缸內(nèi)壓力傳感器設(shè)置 在氣缸的中央上部處，并檢測(cè)氣缸中與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)分 量。由于缸內(nèi)壓力傳感器設(shè)置在與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的位置處，能 夠檢測(cè)受到徑向一階共振模式的頻帶的振動(dòng)的影響較大的內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)。
基于所檢測(cè)到的振動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200判定發(fā)動(dòng)機(jī)中是否發(fā)生爆震。由于
將與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)提取出來(lái)，可以從所檢測(cè)到的 振動(dòng)中消除非爆震的噪聲，并高精度地檢測(cè)爆震特有的振動(dòng)。
此外，爆震波形模型表示與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)波 形。通過(guò)比較爆震波形模型與所檢測(cè)到的波形，判定是否發(fā)生爆震。因 而，不僅能夠基于振動(dòng)的幅度而且還基于振動(dòng)發(fā)生的時(shí)刻判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否 發(fā)生爆震。結(jié)果，能夠提供一種精確地判定在內(nèi)燃機(jī)中是否發(fā)生爆震的爆 震判定設(shè)備。
此外，在本實(shí)施例中，通過(guò)計(jì)算爆震波形模型和所檢測(cè)到的波形的形 狀的相關(guān)系數(shù)來(lái)將兩者進(jìn)行比較，判定所檢測(cè)到的波形是否表示與爆震相 對(duì)應(yīng)的振動(dòng)，但是這樣的方法不受限制，可以使用任何其它方法，只要兩 者之間的類(lèi)似性能夠數(shù)值化即可。通過(guò)示例的方式，通過(guò)使圖案一致的方 法可以獲得表示爆震波形模型和所檢測(cè)到的波形之間類(lèi)似性的數(shù)值，因而 可以判定所檢測(cè)到的波形是否與爆震相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)。使圖案一致的具體方 法已經(jīng)公知，因而此處不對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。
第二實(shí)施例
以下，將描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于內(nèi)燃機(jī)的爆震判定設(shè)備。 根據(jù)本實(shí)施例的爆震判定設(shè)備與以上所述的第一實(shí)施例的爆震判定設(shè)備不
同之處在于，其包括爆震傳感器300和代替缸內(nèi)壓力傳感器314并設(shè)置在 氣缸側(cè)面上的缸內(nèi)壓力傳感器316。除了這些點(diǎn)之外，其構(gòu)造和根據(jù)以上 所述的第一實(shí)施例的爆震判定設(shè)備相同。相同的部件用相同的參考符號(hào)表 示。其功能也相同。因而，在此處就不重復(fù)其詳細(xì)描述。
如圖IO所示，缸內(nèi)壓力傳感器316設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣缸側(cè)面上， 并感測(cè)在與氣缸的中> 1>軸線正交的方向上的氣缸壓力。氣缸壓力傳感器 316將表示所感測(cè)的氣缸中的壓力的信號(hào)傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)ECU200。
爆震傳感器300由壓電元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)100振動(dòng)，爆震傳感 器300產(chǎn)生幅度對(duì)應(yīng)于振動(dòng)幅度的電壓。爆震傳感器300將表示該電壓的 信號(hào)傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)ECU200。
如以上參照第一實(shí)施例的圖4A所描述那樣，爆震特有的振動(dòng)包括切 向一階至四階共振模式的振動(dòng)。至于氣缸中央上部的缸內(nèi)壓力，在切向共 振模式的振動(dòng)中，由于在氣缸的中央部分有節(jié)點(diǎn)，因而難以檢測(cè)切向模式 中的振動(dòng)。因而，在本實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200用設(shè)置在氣缸側(cè)面上的 缸內(nèi)壓力傳感器316檢測(cè)與圖4B所示的發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣缸的切向一階、 二階、三階和四階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)，并基于所檢測(cè)到的振動(dòng) 判定在內(nèi)燃機(jī)中是否發(fā)生爆震。在本實(shí)施例中，"對(duì)應(yīng)于共振模式的檢測(cè) 位置"是指"氣缸側(cè)面"。
如圖IIA所示，對(duì)于發(fā)生爆震時(shí)由缸內(nèi)壓力傳感器316檢測(cè)的振動(dòng)分 量的功率頻譜，在頻率f (1) 、 f (2) 、 f (3)和f (4)處的功率值增 大。在本實(shí)施例中，通過(guò)使用具有如圖IIB所示的濾波增益特性的帶通濾 波器，將包括頻率f (1) 、 f (2) 、 f (4)禾tl f (5)的頻帶提取出來(lái)，從 而形成缸內(nèi)壓力的波形。被提取出來(lái)的頻帶不限于分別包括頻率f (1)、 f (2) 、 f (4)和f (5)的四個(gè)頻帶。例如，其可以是四個(gè)頻帶中任何一 者，或者可以選擇多個(gè)頻帶，其可以?xún)H僅是這些頻帶中至少一者。可以使 用高通濾波器來(lái)代替帶通濾波器。在此情況下，可以將包括頻率f (1)、 f (2) 、 f (3)和f (4)中至少一個(gè)且高于預(yù)定頻率的頻帶的振動(dòng)波形提 取出來(lái)，以形成缸內(nèi)壓力的振動(dòng)波形。
優(yōu)選地，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器202中的爆震波形模型是基于由缸內(nèi)壓力傳感 器316感測(cè)的、在與氣缸中心軸線正交的方向上的壓力而形成的振動(dòng)波 形。具體地，爆震波形模型應(yīng)該優(yōu)選地這樣形成當(dāng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)等強(qiáng)制發(fā)生 爆震時(shí)，使用缸內(nèi)壓力傳感器316檢測(cè)氣缸側(cè)面處的缸內(nèi)壓力的振動(dòng)分 量，并使用具有如圖IIB所示的增益特性的帶通濾波器等提取包括與切向 一階至四階模式相對(duì)應(yīng)的頻率f (1) 、 f (2) 、 f (4)禾n f (5)的頻帶的 振動(dòng)。
參考圖12，將描述在根據(jù)本實(shí)施例的爆震判定設(shè)備中由發(fā)動(dòng)機(jī)200執(zhí)
行的程序控制結(jié)構(gòu)。在圖12的流程圖中，與上述圖7相同的處理由相同
的歩驟數(shù)表示。處理的內(nèi)容也相同。因而，此處將不再重復(fù)其詳細(xì)的描 述。
在步驟S200，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200根據(jù)從缸內(nèi)壓力傳感器316傳輸?shù)男盘?hào) 檢測(cè)基于發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣缸側(cè)面處的缸內(nèi)壓力的切向模式的振動(dòng)的幅度。 發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200根據(jù)從缸內(nèi)壓力傳感器316傳輸?shù)恼駝?dòng)檢測(cè)與由帶通濾波 器提取的切向一階至四階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)幅度。振動(dòng)幅度由 缸內(nèi)壓力傳感器316的輸出電壓值表示。注意，振動(dòng)幅度可以由與從缸內(nèi) 壓力傳感器316輸出的電壓值相對(duì)應(yīng)的值表示。在燃燒行程中，在從上死 點(diǎn)到90° (曲軸角度)之間的角度對(duì)振動(dòng)幅度進(jìn)行檢測(cè)。
在S202，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200每隔五度的曲軸角度對(duì)從缸內(nèi)壓力傳感器 316輸出的電壓值(即，表示振動(dòng)幅度)進(jìn)行積分計(jì)算(以下還稱(chēng)為"積 分值")。針對(duì)與切向一階至四階共振模式相對(duì)應(yīng)的相應(yīng)頻帶計(jì)算積分 值。將所計(jì)算的積分值進(jìn)行合成，從而形成發(fā)動(dòng)機(jī)IOO的振動(dòng)波形。
將描述基于上述構(gòu)造和流程圖、本實(shí)施例的爆震判定設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī) ECU200的工作。
當(dāng)駕駛員開(kāi)啟點(diǎn)火開(kāi)關(guān)312，發(fā)動(dòng)機(jī)IOO起動(dòng)時(shí)，根據(jù)從缸內(nèi)壓力傳 感器316傳輸?shù)男盘?hào)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)IOO的振動(dòng)幅度(S200)。
在燃燒行程的上死點(diǎn)到90°的范圍，針對(duì)切向一階至四階共振模式的 頻帶的振動(dòng)計(jì)算每隔五度的積分值(S102)，并將所計(jì)算的積分值進(jìn)行合 成。
由于使用每隔五度的積分值來(lái)檢測(cè)振動(dòng)波形，所以可以檢測(cè)細(xì)微變化 受到抑制的振動(dòng)波形。這使得更容易將所檢測(cè)到的振動(dòng)波形與爆震波形模 型進(jìn)行比較。
將每個(gè)積分值除以最大積分值以對(duì)波形進(jìn)行歸一化(S104)，使得能 夠在振動(dòng)波形和爆震波形模型之間進(jìn)行比較。通過(guò)歸一化，振動(dòng)波形的振 動(dòng)幅度由無(wú)量綱數(shù)字0至1表示。因而，不管振動(dòng)幅度如何，所檢測(cè)到的 振動(dòng)波形能夠與爆震波形模型進(jìn)行比較。這能夠消除存儲(chǔ)與振動(dòng)幅度相對(duì) 應(yīng)的大量爆震波形模型的必要性，因而便于準(zhǔn)備爆震波形模型。使歸一化的振動(dòng)波形的最大振動(dòng)幅度時(shí)刻與爆震波形模型的最大振動(dòng) 幅度時(shí)刻一致，同時(shí)針對(duì)每隔曲軸角度計(jì)算歸一化的振動(dòng)波形和爆震波形
模型之間的偏差絕對(duì)值A(chǔ)S (I)。使用AS (I)的總和EAS (I)表示爆 震波形模型的振動(dòng)幅度相對(duì)于曲軸角度進(jìn)行積分的值S來(lái)計(jì)算相關(guān)系數(shù)K =(S—EAS (I) ) /S (S106)。這允許用數(shù)值表示所檢測(cè)到的振動(dòng)波形 和爆震波形模型之間的一致程度，因而允許進(jìn)行客觀的判定。
以此方式計(jì)算的相關(guān)系數(shù)K與最大積分值P的乘積除以BGL以計(jì)算 爆震強(qiáng)度N (S108)。因而，使用振動(dòng)幅度以及所檢測(cè)到的振動(dòng)波形和爆 震波形模型之間的一致程度，能夠更詳細(xì)地分析發(fā)動(dòng)機(jī)100的振動(dòng)是否由 爆震引起的。
如果爆震強(qiáng)度N大于預(yù)定基準(zhǔn)值(在S110中為是)，則判定發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)生爆震(S112)，并延遲點(diǎn)火(S114)，以抑制爆震。
如果爆震強(qiáng)度N不大于預(yù)定基準(zhǔn)值(在S110為否)，則判定發(fā)動(dòng)機(jī) 沒(méi)有發(fā)生爆震(S116)，并提前點(diǎn)火(S118)。
如上所示，在根據(jù)本實(shí)施例的爆震判定設(shè)備中，缸內(nèi)壓力傳感器設(shè)置 在氣缸側(cè)面處，并檢測(cè)氣缸中與切向一階至四階共振模式相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)分 量。由于缸內(nèi)壓力傳感器設(shè)置在與切向一階至四階共振模式相對(duì)應(yīng)的位置 處，能夠檢測(cè)受到切向一階至四階共振模式的頻帶的振動(dòng)的影響較大的內(nèi) 燃機(jī)的振動(dòng)?；谒鶛z測(cè)到的振動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU200判定發(fā)動(dòng)機(jī)中是否發(fā) 生爆震。由于將與切向一階至四階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)提取出 來(lái)，可以從所檢測(cè)到的振動(dòng)中消除非爆震的噪聲，并高精度地檢測(cè)爆震特 有的振動(dòng)。
此外，爆震波形模型是與切向一階至四階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振 動(dòng)波形的合成波。通過(guò)比較爆震波形模型與所檢測(cè)到的波形，判定是否發(fā) 生爆震。因而，不僅能夠基于振動(dòng)的幅度而且還基于振動(dòng)發(fā)生的時(shí)刻判定 發(fā)動(dòng)機(jī)是否發(fā)生爆震。結(jié)果，能夠提供一種精確地判定在內(nèi)燃機(jī)中是否發(fā) 生爆震的爆震判定設(shè)備。
盡管與切向 一階至四階共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)分量由本實(shí)施例 中的缸內(nèi)壓力傳感器感測(cè)，但是缸內(nèi)傳感器的使用是不受限制的。具體
地，在以上參照?qǐng)D4C的描述的第一實(shí)施例中，氣缸側(cè)面處的缸內(nèi)壓力的 振動(dòng)特性趨于與發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣缸體的振動(dòng)特性一致。因而，可以從由爆 震傳感器300感測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)100的氣缸體的振動(dòng)提取出與切向一階至四階
共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)，并基于所提取出的振動(dòng)，判定是否發(fā)生爆
泰 辰。
由爆震傳感器300感測(cè)的振動(dòng)可以包括由發(fā)動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生的、處于各 種頻帶的各種機(jī)械噪聲。然而，通過(guò)提取出與切向一階至四階共振模式相 對(duì)應(yīng)的振動(dòng)，可以提取出爆震特有的振動(dòng)。因而，根據(jù)所檢測(cè)到的振動(dòng)， 能夠高精度地檢測(cè)爆震特有的振動(dòng)。因而，可以高精度地檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)中是 否發(fā)生爆震。優(yōu)選地，爆震波形模型也應(yīng)該是基于由爆震傳感器300感測(cè) 的振動(dòng)形成的振動(dòng)波形。具體地，優(yōu)選地，爆震波形模型是這樣形成的 通過(guò)使用帶通濾波器等，從由爆震傳感器300感測(cè)的振動(dòng)提取出與切向一 階至四階模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)。以此方式，能夠從所檢測(cè)到的波形中 高精度地檢測(cè)到爆震特有的振動(dòng)。
應(yīng)該理解到，此處公開(kāi)的實(shí)施例在各個(gè)方面是示例性和非限制性。本 發(fā)明的范圍由權(quán)利要求項(xiàng)限定，而不是以上描述，并意在包括該范圍和與 權(quán)利要求項(xiàng)等同的意義內(nèi)的任何修改。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)(100)的爆震判定設(shè)備，包括檢測(cè)單元(300、314、316)，其設(shè)置在與包括切向模式和徑向模式的共振模式中任一者相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)位置處，并檢測(cè)由所述內(nèi)燃機(jī)(100)的燃燒引起的振動(dòng)，所述共振模式是在所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸中燃燒壓力傳播的共振模式，所述振動(dòng)包括與所述共振模式相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)；以及判定單元(200)，其基于所述檢測(cè)到的振動(dòng)來(lái)判定在所述內(nèi)燃機(jī)(100)中是否發(fā)生爆震。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆震判定設(shè)備，其中，所述檢測(cè)單元(314)從所述內(nèi)燃機(jī)(100)的所述氣缸的中央上部設(shè) 置到所述氣缸內(nèi)，并基于所述氣缸中的壓力來(lái)檢測(cè)由所述內(nèi)燃機(jī)(100) 的燃燒引起的振動(dòng)，所述振動(dòng)包括與所述徑向模式相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆震判定設(shè)備，其中，所述檢測(cè)單元(316)設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)(100)的側(cè)面上，并基于所 述氣缸中的壓力來(lái)檢測(cè)由所述內(nèi)燃機(jī)(100)的燃燒引起的振動(dòng)，所述振 動(dòng)包括與所述切向模式相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述爆震判定設(shè)備，其中，所述檢測(cè)單元(300)設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)(100)上，并檢測(cè)由所述內(nèi) 燃機(jī)(100)的燃燒引起的振動(dòng)，所述振動(dòng)包括與所述切向模式相對(duì)應(yīng)的 振動(dòng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆震判定設(shè)備，還包括提取單元(200)，其提取與所述共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)；其中所述判定單元(200)基于所述提取的振動(dòng)來(lái)判定在所述內(nèi)燃機(jī) (100)中是否發(fā)生爆震。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的爆震判定設(shè)備，其中， 所述提取單元(200)是帶通濾波器或者高通濾波器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的爆震判定設(shè)備，還包括波形檢測(cè)單元(3Q0)，其基于所述提取的振動(dòng)來(lái)檢測(cè)預(yù)定的曲軸角度間隔的振動(dòng)波形；以及存儲(chǔ)單元(202)，其預(yù)先存儲(chǔ)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)波形；其中 所述判定單元(200)基于所述檢測(cè)到的波形和所述存儲(chǔ)的波形之間的比較結(jié)果來(lái)判定在所述內(nèi)燃機(jī)(100)中是否發(fā)生爆震。
8. —種用于內(nèi)燃機(jī)(100)的爆震判定設(shè)備，包括 波形檢測(cè)單元(300),其檢測(cè)與徑向模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)波形，所述徑向模式是在所述內(nèi)燃機(jī)(100)的氣缸中燃燒壓力傳播的共振 模式；存儲(chǔ)單元(202)，其預(yù)先存儲(chǔ)與所述徑向模式相對(duì)應(yīng)的所述頻帶的 振動(dòng)波形；以及判定單元(200)，其基于所述檢測(cè)到的波形和所述存儲(chǔ)的波形之間 的比較結(jié)果來(lái)判定在所述內(nèi)燃機(jī)(100)中是否發(fā)生爆震。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的爆震判定設(shè)備，其中，所述存儲(chǔ)的波形是基于所述內(nèi)燃機(jī)(100)的所述氣缸中的中央上部 處的壓力的振動(dòng)波形。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的爆震判定設(shè)備，其中，所述存儲(chǔ)的波形是由設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)(100)上的所述波形檢測(cè)單 元(300)獲得的波形。
11. 一種用于內(nèi)燃機(jī)(100)的爆震判定設(shè)備，包括 波形檢測(cè)單元(300)，其檢測(cè)與切向模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)波形，所述切向模式是在所述內(nèi)燃機(jī)(100)的氣缸中燃燒壓力傳播的共振 模式；存儲(chǔ)單元(202)，其預(yù)先存儲(chǔ)與所述切向模式相對(duì)應(yīng)的所述頻帶的 振動(dòng)波形；以及判定單元(200)，其基于所述檢測(cè)到的波形和所述存儲(chǔ)的波形之間 的比較結(jié)果來(lái)判定在所述內(nèi)燃機(jī)(100)中是否發(fā)生爆震。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的爆震判定設(shè)備，其中， 所述存儲(chǔ)的波形是基于在與所述內(nèi)燃機(jī)(100)的所述氣缸的中心軸線正交的方向上的壓力的振動(dòng)波形。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的爆震判定設(shè)備，其中，所述存儲(chǔ)的波形是由設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)(100)上的所述波形檢測(cè)單 元(300)獲得的波形。
14. 一種用于內(nèi)燃機(jī)(100)的爆震判定設(shè)備，包括檢測(cè)裝置(300、 314、 316)，其設(shè)置在與包括切向模式和徑向模式 的共振模式中任一者相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)位置處，并用于檢測(cè)由所述內(nèi)燃機(jī) (100)的燃燒引起的振動(dòng)，所述共振模式是所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸中燃燒壓 力傳播的共振模式，所述振動(dòng)包括與所述共振模式相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)；以及判定裝置(200)，其用于基于所述檢測(cè)到的振動(dòng)來(lái)判定在所述內(nèi)燃 機(jī)(100)中是否發(fā)生爆震。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的爆震判定設(shè)備，其中， 所述檢測(cè)裝置(314)包括這樣的裝置，所述裝置從所述內(nèi)燃機(jī)(100)的所述氣缸的中央上部設(shè)置到所述氣缸內(nèi)，并用于基于所述氣缸 中的壓力來(lái)檢測(cè)由所述內(nèi)燃機(jī)(100)的燃燒引起的振動(dòng)，所述振動(dòng)包括 與所述徑向模式相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的爆震判定設(shè)備，其中，所述檢測(cè)裝置(316)包括這樣的裝置，所述裝置設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī) (100)的側(cè)面上，并用于基于所述氣缸中的壓力來(lái)檢測(cè)由所述內(nèi)燃機(jī) (100)的燃燒引起的振動(dòng)，所述振動(dòng)包括與所述切向模式相對(duì)應(yīng)的振 動(dòng)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述爆震判定設(shè)備，其中，所述檢測(cè)裝置(300)包括這樣的裝置，所述裝置設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī) (100)上，并用于檢測(cè)由所述內(nèi)燃機(jī)(100)的燃燒引起的振動(dòng)，所述振 動(dòng)包括與所述切向模式相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的爆震判定設(shè)備，還包括提取裝置(200),其用于提取與所述共振模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振 動(dòng)；其中所述判定裝置(200)基于所述提取的振動(dòng)來(lái)判定在所述內(nèi)燃機(jī)(100)中是否發(fā)生爆震。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的爆震判定設(shè)備，其中，所述提取裝置(200)是帶通濾波器或者高通濾波器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的爆震判定設(shè)備，還包括 波形檢測(cè)裝置(300)，其用于基于所述提取的振動(dòng)來(lái)檢測(cè)預(yù)定的曲軸角度間隔的振動(dòng)波形；以及存儲(chǔ)裝置(202)，其用于預(yù)先存儲(chǔ)所述內(nèi)燃機(jī)(100)的振動(dòng)波形；其中所述判定裝置(200)包括這樣的裝置，其用于基于所述檢測(cè)到的波 形和所述存儲(chǔ)的波形之間的比較結(jié)果來(lái)判定在所述內(nèi)燃機(jī)(100)中是否 發(fā)生爆震。
21. —種用于內(nèi)燃機(jī)(100)的爆震判定設(shè)備，包括 波形檢測(cè)裝置(300)，其用于檢測(cè)與徑向模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)波形，所述徑向模式是在所述內(nèi)燃機(jī)(100)的氣缸中燃燒壓力傳播的共 振模式；存儲(chǔ)裝置(202)，其用于預(yù)先存儲(chǔ)與所述徑向模式相對(duì)應(yīng)的所述頻 帶的振動(dòng)波形；以及判定裝置(200)，其用于基于所述檢測(cè)到的波形和所述存儲(chǔ)的波形 之間的比較結(jié)果來(lái)判定在所述內(nèi)燃機(jī)(100)中是否發(fā)生爆震。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的爆震判定設(shè)備，其中， 所述存儲(chǔ)的波形是基于所述內(nèi)燃機(jī)(100)的所述氣缸中的中央上部處的壓力的振動(dòng)波形。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的爆震判定設(shè)備，其中， 所述存儲(chǔ)的波形是由設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)(100)上的所述波形檢測(cè)裝置(300)獲得的波形。
24. —種用于內(nèi)燃機(jī)(100)的爆震判定設(shè)備，包括 波形檢測(cè)裝置(300)，其用于檢測(cè)與切向模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)波形，所述切向模式是在所述內(nèi)燃機(jī)(100)的氣缸中燃燒壓力傳播的共 振模式；存儲(chǔ)裝置(202)，其用于預(yù)先存儲(chǔ)與所述切向模式相對(duì)應(yīng)的所述頻 帶的振動(dòng)波形；以及判定裝置(200)，其用于基于所述檢測(cè)到的波形和所述存儲(chǔ)的波形之間的比較結(jié)果來(lái)判定在所述內(nèi)燃機(jī)(100)中是否發(fā)生爆震。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的爆震判定設(shè)備，其中， 所述存儲(chǔ)的波形是基于在與所述內(nèi)燃機(jī)(100)的所述氣缸的中心軸線正交的方向上的壓力的振動(dòng)波形。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的爆震判定設(shè)備，其中， 所述存儲(chǔ)的波形是由設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)(100)上的所述波形檢測(cè)裝置(300)獲得的波形。
27. —種用于內(nèi)燃機(jī)(100)的爆震判定設(shè)備，包括檢測(cè)傳感器(300、 314、 316)，其設(shè)置在與包括切向模式和徑向模 式的共振模式中任 一 者相對(duì)應(yīng)的檢領(lǐng)'」位置處，并檢壩ij由所述內(nèi)燃機(jī) (100)的燃燒引起的振動(dòng)，所述共振模式是所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸中燃燒壓 力傳播的共振模式，所述振動(dòng)包括與所述共振模式相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)；以及ECU (200);其中所述ECU (200)基于所述檢測(cè)到的振動(dòng)來(lái)判定在所述內(nèi)燃機(jī)(100) 中是否發(fā)生爆震。
28. —種用于內(nèi)燃機(jī)(100)的爆震判定設(shè)備，包括 波形檢測(cè)傳感器(300)，其檢測(cè)與徑向模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)波形，所述徑向模式是在所述內(nèi)燃機(jī)(100)的氣缸中燃燒壓力傳播的共振 模式；以及ECU (200);其中所述ECU預(yù)先存儲(chǔ)與所述徑向模式相對(duì)應(yīng)的所述頻帶的振動(dòng)波形，并且基于所述檢測(cè)到的波形和所述存儲(chǔ)的波形之間的比較結(jié)果來(lái)判定在所 述內(nèi)燃機(jī)(100)中是否發(fā)生爆震。
29. —種用于內(nèi)燃機(jī)(100)的爆震判定設(shè)備，包括 波形檢測(cè)傳感器(300)，其檢測(cè)與切向模式相對(duì)應(yīng)的頻帶的振動(dòng)波形，所述切向模式是在所述內(nèi)燃機(jī)(100)的氣缸中燃燒壓力傳播的共振 模式；以及ECU (200);其中所述ECU預(yù)先存儲(chǔ)與所述切向模式相對(duì)應(yīng)的所述頻帶的振動(dòng)波形，并且基于所述檢測(cè)到的波形和所述存儲(chǔ)的波形之間的比較結(jié)果來(lái)判定在所 述內(nèi)燃機(jī)(100)中是否發(fā)生爆震。
全文摘要
發(fā)動(dòng)機(jī)ECU執(zhí)行包括以下步驟的程序使用帶通濾波器從由設(shè)置在氣缸中央上部的缸內(nèi)壓力傳感器感測(cè)的振動(dòng)中檢測(cè)與徑向一階共振模式相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)(S100)；基于所檢測(cè)到的波形和預(yù)先作為爆震發(fā)生的振動(dòng)波形準(zhǔn)備的爆震波形模型之間的比較結(jié)果計(jì)算爆震強(qiáng)度N(S108)；當(dāng)爆震強(qiáng)度N大于預(yù)定基準(zhǔn)值時(shí)(在S110中為是)，判定發(fā)生爆震(S112)；當(dāng)爆震強(qiáng)度N不大于預(yù)定基準(zhǔn)值(在S110中為否)，判定爆震還未發(fā)生(S116)。
文檔編號(hào)G01L23/22GK101189499SQ200680014800
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月27日
發(fā)明者大江修平, 巖出純, 村手伸行, 神尾茂, 竹村優(yōu)一, 金子理人 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社;株式會(huì)社電裝;株式會(huì)社日本自動(dòng)車(chē)部品綜合研究所