內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置，能夠?qū)Χㄆ诎l(fā)生的噪音振動進(jìn)行簡單且恰當(dāng)?shù)厝コ?。包括：爆震傳感?11)、曲柄角傳感器(9)、通過與曲柄角度對應(yīng)來對爆震固有頻率分量的振動波形進(jìn)行檢測的振動波形檢測單元(20)、通過在多個點火周期內(nèi)對振動波形進(jìn)行濾波處理來計算與噪音振動波形相對應(yīng)的振動波形平均值(VIA)的振動波形平均值計算單元(21)、通過從振動波形中減去振動波形平均值(VIA)來去除噪音振動波形的噪音振動波形去除單元(22)、基于去除了噪音振動波形的振動波形的峰值(VP)來計算爆震判定閾值(VTH)的爆震判定閾值計算單元(23)、以及對峰值(VP)和爆震判定閾值(VTH)進(jìn)行比較來判定是否發(fā)生了爆震的判定單元(24)。
【專利說明】內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于對內(nèi)燃機(jī)中發(fā)生的爆震進(jìn)行抑制的爆震控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，已知在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生爆震時，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的孔徑和爆震的振動模式會發(fā)生固有頻帶的振動，并且使用直接安裝在內(nèi)燃機(jī)的缸體上的振動傳感器(下面稱為“爆震傳感器”)來檢測內(nèi)燃機(jī)中發(fā)生的爆震現(xiàn)象。
[0003]在上述爆震檢測裝置中，對爆震傳感器的輸出進(jìn)行離散傅里葉變換(DFT:Discrete Fourier Transform)等運(yùn)算并測定內(nèi)燃機(jī)的固有頻帶的振動強(qiáng)度，由此來檢測爆震。
[0004]此外，作為內(nèi)燃機(jī)的特性，已知若點火時期提前，則內(nèi)燃機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩變大，但容易發(fā)生爆震，相反，若點火時期延遲，則內(nèi)燃機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩減小，但不容易發(fā)生爆震。
[0005]為此，以往應(yīng)用了一種爆震控制裝置，當(dāng)檢測出爆震時，將點火時期向延遲角側(cè)進(jìn)行修正來抑制爆震，并在確認(rèn)沒有檢測到爆震后使點火時期向提前角側(cè)復(fù)原，以此來將轉(zhuǎn)矩下降抑制在最低限度。
[0006]在這種情況下，通過在檢測出爆震時將點火時期向延遲角側(cè)進(jìn)行修正，并在未檢測到爆震時使其向提前角側(cè)復(fù)原，能夠以抑制爆震發(fā)生并且輸出最大轉(zhuǎn)矩的爆震臨界點火時期來對內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)控制。
[0007]在上述爆震控制裝置中，對通常作為由爆震所引起的振動表現(xiàn)明顯的曲柄角度的范圍而預(yù)先設(shè)定的爆震檢測區(qū)間內(nèi)的振動強(qiáng)度的峰值進(jìn)行檢測，并進(jìn)一步基于在多個點火周期內(nèi)對峰值進(jìn)行濾波處理而計算出的峰值的基本統(tǒng)計量(平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差等)來計算用于判定爆震發(fā)生的爆震判定閾值。
[0008]然而，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，不是由爆震引起的振動(下面稱為“噪音振動”)可能會以大于由實際的爆震所引起的振動的強(qiáng)度而在爆震檢測區(qū)間內(nèi)疊加，對于這種情況，會有產(chǎn)生爆震的誤檢測、漏檢測等問題。
[0009]g卩，由于噪音振動的疊加，很難對實際的爆震振動進(jìn)行檢測。
[0010]為此，以往提出了如下技術(shù):通過從爆震傳感器所檢測出的振動波形中去除噪音振動波形來消除上述問題，從而提高爆震檢測性(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0011]在專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有裝置中，首先，預(yù)先存儲由爆震所引起而發(fā)生的爆震振動波形和由內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)成部件動作所引起而發(fā)生的噪音振動波形。
[0012]接著，以基于構(gòu)成部件的控制狀態(tài)所預(yù)測的噪音振動的發(fā)生位置為中心，在規(guī)定的曲柄角度范圍內(nèi)對由爆震傳感器檢測出的振動波形和預(yù)先存儲的噪音振動波形進(jìn)行比較，由此來確定噪音振動的發(fā)生位置。
[0013]接著，通過從由爆震傳感器檢測出的振動波形中所確定的噪音振動的發(fā)生位置的振動波形減去預(yù)先存儲的噪音振動波形來去除噪音振動波形。
[0014]最后，通過對去除了噪音振動波形的振動波形和預(yù)先存儲的爆震振動波形進(jìn)行比較來判定實際的爆震發(fā)生狀態(tài)。
[0015]由此，即使在噪音振動發(fā)生疊加的情況下，也能高精度地判定是否發(fā)生了爆震。
[0016]然而，為了準(zhǔn)確地去除噪音振動，需要得到相應(yīng)的噪音的振動位置和波形，但由構(gòu)成部件的動作所引起而發(fā)生的噪音振動波形會根據(jù)各個構(gòu)成部件的狀態(tài)而產(chǎn)生變化，而且也會根據(jù)爆震傳感器和構(gòu)成部件之間的設(shè)置距離、或內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而產(chǎn)生變化。
[0017]由此，很難預(yù)先通過實驗等來得到相應(yīng)的根據(jù)個體的狀況產(chǎn)生各種變化的噪音振動波形并加以存儲。此外，即使得到了相應(yīng)的噪音振動波形，也需要大量的工時，而且無法恰當(dāng)?shù)厝コ龑嶋H發(fā)生的噪音振動波形，因而爆震檢測性可能會變差。
[0018]此外，對于噪音振動波形和由爆震所引起而發(fā)生的振動波形在相同時序下疊加的情況，會很難進(jìn)行噪音振動波形的確定，而且也很難進(jìn)行爆震振動波形的確定。
[0019]另外，作為由爆震以外的原因所引起而發(fā)生的噪音振動，不僅有由構(gòu)成部件的動作所引起而發(fā)生的噪音振動，還包括由內(nèi)燃機(jī)的燃燒所引起而發(fā)生的噪音振動、內(nèi)燃機(jī)中固有的噪音振動等，這些噪音振動波形的形狀會產(chǎn)生多樣的變化，而且在多數(shù)情況下也難以確定發(fā)生的位置。其結(jié)果，無法恰當(dāng)?shù)厝コ胍粽駝硬ㄐ危蚨饳z測性可能會變差。
[0020][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0021][專利文獻(xiàn)]
[0022]專利文獻(xiàn)1:日本專利第4473171號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0023][發(fā)明所要解決的技術(shù)問題]
[0024]對于現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置，如專利文獻(xiàn)I所示，預(yù)先存儲爆震振動波形及噪音振動波形，通過從由爆震傳感器檢測出的振動波形中去除噪音振動波形來檢測爆震，但存在如下問題:即，由于很難準(zhǔn)確地去除會根據(jù)各種條件而發(fā)生多樣變化的實際噪音振動波形，因此很難充分地提高爆震檢測性。
[0025]為解決上述課題，現(xiàn)提出本發(fā)明，其目的在于提供一種內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置，通過簡單且恰當(dāng)?shù)厝コ蓛?nèi)燃機(jī)的動作所引起而發(fā)生的各種各樣的噪音振動波形，而無需得到相應(yīng)的噪音振動波形的發(fā)生位置和形狀，從而充分地提高爆震檢測性。
[0026][解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案]
[0027]本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置包括:爆震傳感器，該爆震傳感器檢測內(nèi)燃機(jī)的振動；曲柄角傳感器，該曲柄角傳感器檢測內(nèi)燃機(jī)的曲柄角度；振動波形檢測單元，該振動波形檢測單元通過與曲柄角度對應(yīng)來從爆震傳感器的檢測信號中檢測爆震固有頻率分量的振動波形；振動波形平均值計算單元，該振動波形平均值計算單元通過在內(nèi)燃機(jī)的多個點火周期內(nèi)對振動波形進(jìn)行濾波處理來計算與定期發(fā)生的噪音振動波形相對應(yīng)的振動波形平均值；噪音振動波形去除單元，該噪音振動波形去除單元通過從振動波形中減去振動波形平均值來去除噪音振動波形；噪音判定閾值計算單元，該噪音判定閾值計算單元基于去除了噪音振動波形之后的振動波形的峰值來計算爆震判定閾值；以及爆震判定單元，該爆震判定單元通過對峰值和爆震判定閾值進(jìn)行比較來判定內(nèi)燃機(jī)中是否發(fā)生了爆震。
[0028][發(fā)明效果][0029]根據(jù)本發(fā)明，通過從爆震傳感器輸出中檢測爆震的特征振動波形，并減去多個點火周期內(nèi)的振動波形平均值，能夠恰當(dāng)?shù)厝コ砂l(fā)動機(jī)的動作所引起而發(fā)生的各種各樣的噪音振動波形，而無需得到相應(yīng)的噪音振動波形的發(fā)生位置和形狀，從而能夠充分地提高爆震檢測性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是表示本發(fā)明實施方式I所涉及的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0031]圖2是表示本發(fā)明實施方式I所涉及的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置的主要部分的功能框圖。
[0032]圖3是表示本發(fā)明實施方式I中在未發(fā)生爆震且沒有噪音疊加的條件下從去除噪音振動波形到計算爆震判定閾值為止的處理過程的說明圖。
[0033]圖4是表示本發(fā)明實施方式I中在發(fā)生爆震且沒有噪音疊加的條件下從去除噪音振動波形到計算爆震判定閾值為止的處理過程的說明圖。
[0034]圖5是表示本發(fā)明實施方式I中在未發(fā)生爆震且有噪音疊加的條件下從去除噪音振動波形到計算爆震判定閾值為止的處理過程的說明圖。
[0035]圖6是表示本發(fā)明實施方式I中在發(fā)生爆震且有噪音疊加的條件下從去除噪音振動波形到計算爆震判定閾值為止的處理過程的說明圖。
[0036]圖7是表示本發(fā)明實施方式I中在發(fā)生爆震且有噪音疊加并且有噪音位置發(fā)生變化的條件下從去除噪音振動波形到計算爆震判定閾值為止的處理過程的說明圖。
[0037]圖8是表示本發(fā)明實施方式I中在發(fā)生爆震且有噪音疊加并且有噪音形狀發(fā)生變化的條件下從去除噪音振動波形到計算爆震判定閾值為止的處理過程的說明圖。
[0038]圖9是表示本發(fā)明實施方式I中噴射器噪音在爆震檢測區(qū)間內(nèi)疊加時的振動波形平均值的計算過程的說明圖。
[0039]圖10是表示本發(fā)明實施方式I中噴射器噪音在爆震檢測區(qū)間內(nèi)不疊加時的振動波形平均值的計算過程的說明圖。
[0040]圖11是表示本發(fā)明實施方式I所涉及的爆震控制動作的流程圖。
【具體實施方式】
[0041]實施方式I
[0042]下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式I進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是表示本發(fā)明實施方式I所涉及的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0043]圖1中，內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置包括對發(fā)動機(jī)I (內(nèi)燃機(jī))的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行控制的E⑶(發(fā)動機(jī)控制單元)6。
[0044]發(fā)動機(jī)I包括多個氣缸la。這里,僅代表性地表不了一個氣缸la。
[0045]氣缸Ia的燃燒室Ib中設(shè)置有打開和關(guān)閉進(jìn)氣通路4的的進(jìn)氣閥lc、打開和關(guān)閉排氣歧管16的排氣閥Id、在燃燒室Ib內(nèi)進(jìn)行移動的活塞le、曲柄軸If、對進(jìn)氣閥Ic進(jìn)行驅(qū)動的凸輪軸lg、將活塞Ie連接到曲柄軸If的連接桿lh、火花塞2、噴射器3、以及與曲柄軸If相對配置的曲柄角傳感器9。[0046]此外，發(fā)動機(jī)I上設(shè)置有爆震傳感器11，凸輪軸Ig上設(shè)置有凸輪角傳感器10。
[0047]進(jìn)氣通路4中設(shè)置有電子控制節(jié)流器5，電子控制節(jié)流器5的上游側(cè)設(shè)置有氣流傳感器12及空氣凈化器14，電子控制節(jié)流器5的下游側(cè)設(shè)置有氣室15。
[0048]此外，排氣歧管16的下游側(cè)設(shè)置有催化劑17。
[0049]電子控制節(jié)流器5包括節(jié)流閥5a、對節(jié)流閥5a進(jìn)行驅(qū)動的電動機(jī)5b、以及對節(jié)流閥5a的開度進(jìn)行檢測的節(jié)流開度傳感器5c。
[0050]此外，由駕駛者進(jìn)行操作的加速踏板7上設(shè)置有加速位置傳感器8。
[0051]曲柄角傳感器9根據(jù)曲柄軸If的旋轉(zhuǎn)來檢測曲柄角度，凸輪角傳感器10對進(jìn)氣側(cè)的凸輪軸Ig的凸輪角度進(jìn)行檢測，爆震傳感器11對發(fā)動機(jī)I的振動進(jìn)行檢測，且各檢測信號被輸入至E⑶6。
[0052]ECU6基于來自各種傳感器的檢測信號來對凸輪軸lg、火花塞2、噴射器3及電子控制節(jié)流器5進(jìn)行驅(qū)動控制。
[0053]在E⑶6的控制下，通過進(jìn)氣通路4內(nèi)的電子控制節(jié)流器5來對發(fā)動機(jī)I的吸入空
氣量進(jìn)行調(diào)整。
[0054]具體而言，ECU6獲取對加速踏板7的操作量進(jìn)行檢測的加速位置傳感器8的檢測信號，并向電動機(jī)5b發(fā)送驅(qū)動控制信號，從而通過對來自節(jié)流開度傳感器5c的節(jié)流閥開度信號進(jìn)行反饋來將節(jié)流閥5a控制在恰當(dāng)?shù)拈_度。
[0055]另外，不僅是圖示的加速位置傳感器8、曲柄角傳感器9、凸輪角傳感器10、氣流傳感器12及爆震傳感器11，ECU6也獲取來自其它各種傳感器(未圖示)的檢測信號，并對火花塞2的點火時期及噴射器3的燃料噴射量等控制量進(jìn)行運(yùn)算。
[0056]由此，ECU6根據(jù)基于各運(yùn)算結(jié)果的控制量來對噴射器3進(jìn)行驅(qū)動，從而向燃燒室Ib內(nèi)噴射并提供燃料，并且通過對與火花塞2連接的點火線圈13進(jìn)行控制，從火花塞2的火花塞間隙進(jìn)行火花放電，從而使燃燒室Ib內(nèi)的混合氣體燃燒。
[0057]由空氣凈化器14去除灰塵、顆粒后的吸入空氣由氣流傳感器12測量流量之后，通過電子控制節(jié)流器5而被導(dǎo)入至氣室15，并進(jìn)一步通過進(jìn)氣閥Ic從氣室15導(dǎo)入至燃燒室Ib0
[0058]導(dǎo)入至燃燒室Ib內(nèi)的吸入空氣和從噴射器3噴射出的燃料混合，形成混合氣體，混合氣體因火花塞2的火花放電而點火燃燒。
[0059]混合氣體的燃燒壓力傳遞至活塞Ie并使活塞Ie往復(fù)運(yùn)動，活塞Ie的往復(fù)運(yùn)動經(jīng)由連接桿Ih傳遞至曲柄軸If，并通過曲柄軸If轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，作為發(fā)動機(jī)I的旋轉(zhuǎn)輸出而取出。
[0060]燃燒后的混合氣成為廢氣，經(jīng)由排氣閥Id排放到排氣歧管16，并在利用催化劑17進(jìn)行凈化后，排放到大氣中。
[0061]接著，參照圖2說明E⑶6中進(jìn)行的爆震控制的概要。
[0062]圖2是表示本發(fā)明實施方式I所涉及的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置的主要部分的功能框圖，表示了 ECU6的具體功能結(jié)構(gòu)。
[0063]圖2中，關(guān)注與ECU6內(nèi)的爆震控制部有關(guān)的結(jié)構(gòu)，作為各種傳感器，僅表示了曲柄角傳感器9及爆震傳感器11。
[0064]圖2中，ECU6包括各種I/F (接口)電路61和微機(jī)62。[0065]I/F電路61具備LPF (低通濾波器)18，從爆震傳感器11所檢測到的振動波形中去除高頻分量，僅將與爆震分量相對應(yīng)的低頻分量的振動波形輸入至微機(jī)62。
[0066]微機(jī)62包括:將經(jīng)由LPF18接收到的振動波形(模擬信號)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器19、振動波形檢測單元20、振動波形平均值計算單元21、噪音振動波形去除單元22、爆震判定閾值計算單元23、爆震判定單元24、以及爆震修正量計算單元25。
[0067]微機(jī)62內(nèi)的各種運(yùn)算處理單元包括:存儲控制程序和控制常數(shù)的ROM區(qū)域、存儲執(zhí)行程序時的變量的RAM區(qū)域、以及執(zhí)行程序的CPU。
[0068]振動波形檢測單元20從經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器19接收到的振動波形和來自曲柄角傳感器9的曲柄角度中，檢測與爆震發(fā)生區(qū)域相對應(yīng)的規(guī)定曲柄角度區(qū)域的振動波形。
[0069]振動波形平均值計算單元21對由振動波形檢測單元20所檢測到的振動波形進(jìn)行濾波處理，并計算與噪音振動波形相對應(yīng)的振動波形平均值VIA (后文進(jìn)行闡述)。
[0070]噪音振動波形去除單元22從由振動波形檢測單元20所檢測出的振動波形中減去振動波形平均值VIA，生成去除了噪音振動波形的振動波形的峰值VP。
[0071]爆震判定閾值計算單元23從去除了噪音振動波形的振動波形的峰值VP中計算出爆震判定閾值VTH。
[0072]爆震判定單元24對峰值VP和爆震判定閾值VTH進(jìn)行比較，并生成與爆震強(qiáng)度VK(后文進(jìn)行闡述)相對應(yīng)的爆震信號。
[0073]爆震修正量計算單元25對表示爆震發(fā)生的爆震信號進(jìn)行應(yīng)答，例如計算用于對點火時期進(jìn)行延遲角修正的爆震修正量9R，并將其輸入至點火線圈13的驅(qū)動電路(未圖示)。
[0074]微機(jī)62內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器19每隔一定的時間間隔(例如，10 μ S，或20 μ s)執(zhí)行A/
D轉(zhuǎn)換。
[0075]另一方面，I/F電路61內(nèi)的LPF18也具有增益變換功能，以在A/D轉(zhuǎn)換器19中能夠取到所有水平的振動分量。
[0076]例如，為了將振動分量的中心設(shè)定為2.5V，LPF18偏置為2.5V，從而使振動分量以
2.5V為中心并收斂在OV?5V的范圍內(nèi)，即，當(dāng)振動分量較小時，以2.5V為中心進(jìn)行放大，相反，當(dāng)振動分量較大時，以2.5V為中心進(jìn)行衰減，由此將所有水平的振動波形輸入至A/D轉(zhuǎn)換器19。
[0077]另外，A/D轉(zhuǎn)換器19的處理可以不是每隔一定時間間隔進(jìn)行，而是持續(xù)執(zhí)行，并僅將之后的運(yùn)算處理所需要的曲柄角度區(qū)間的數(shù)據(jù)輸入至振動波形檢測單元20?；蛘?，也可以僅對之后的運(yùn)算處理所需要的曲柄角度區(qū)間進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換處理，并輸入至振動波形檢測單元20。
[0078]接著，振動波形檢測單元20通過數(shù)字信號處理來進(jìn)行頻率解析，計算爆震固有頻率分量的振動波形。
[0079]另外，作為振動波形檢測單元20的數(shù)字信號處理，使用例如被稱作離散傅里葉變換(DFT)、短時傅里葉變換(SFET)等公知的運(yùn)算處理。由此，每隔規(guī)定時間(或規(guī)定曲柄角度)計算爆震固有頻率分量的波譜(下面稱為“振動強(qiáng)度VI”)來作為振動波形。
[0080]此外，作為上述數(shù)字信號處理，也可以使用IIR (無限脈沖響應(yīng))濾波器、FIR (有限脈沖響應(yīng))濾波器來提取爆震固有頻率分量。[0081]另外，也可以在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換器19的處理的同時執(zhí)行振動波形檢測單元20的運(yùn)算，或者通過與發(fā)動機(jī)I的旋轉(zhuǎn)同步的中斷處理來一并執(zhí)行。
[0082]如上所述,發(fā)動機(jī)I的振動除了由爆震引起的爆震振動以外，還包括由發(fā)動機(jī)I的動作引起的噪音振動，噪音振動有時會與爆震固有頻率疊加。
[0083]噪音振動包括:由設(shè)置在發(fā)動機(jī)I中的噴射器3、進(jìn)氣閥lc、排氣閥Id等構(gòu)成部件進(jìn)行動作所引起而發(fā)生的振動、由活塞Ie等的動作所引起而發(fā)生的發(fā)動機(jī)I中固有的振動、以及由燃燒室Ib內(nèi)的混合氣體燃燒所引起而發(fā)生的振動。
[0084]由于這些噪音振動會疊加在振動波形上，若僅對振動波形進(jìn)行檢測，可能會無法在微機(jī)62內(nèi)的爆震判定單元24中對爆震進(jìn)行高精度地判定。
[0085]因此，ECU6內(nèi)的振動波形平均值計算單元21在多個點火周期中對由振動波形檢測單元20檢測到的規(guī)定點火周期中的振動波形進(jìn)行濾波處理，由此來計算與噪音振動波形相對應(yīng)的振動波形平均值VIA。
[0086]另外，振動強(qiáng)度VI的平均值、即振動波形平均值VIA[n]是使用上次時序下的平均值VIA[η-1]、本次時序下的振動強(qiáng)度VI [η]和濾波系數(shù)KVIA并通過下式(I)的濾波運(yùn)算來計算得到。
[0087]VIA [n] =KVIAX VIA[n-l]+ (1-KVIA) X VI [η]...(1)
[0088]式(I)中，[η]表示本次點火時序下的處理，[η-1]表示上次點火時序下的處理。
[0089]振動強(qiáng)度VI是由振動波形檢測單元20每隔規(guī)定的曲柄角度計算出的值，同樣地，振動強(qiáng)度VI的平均值(振動波形平均值VIA)是每隔規(guī)定的曲柄角度計算出的值。
[0090]接著，噪音振動波形去除單元22從由振動波形檢測單元20所檢測出的振動波形中減去由振動波形平均值計算單元21計算出的振動波形平均值VIA，由此來生成去除了噪音振動波形的振動波形的峰值VP。
[0091]爆震判定閾值計算單元23基于來自噪音振動波形去除單元22的去除了噪音振動波形的振動波形的峰值VP，并使用下式(2)?(5)來計算爆震判定閾值VTH。
[0092]首先，爆震判定閾值計算單元23在發(fā)動機(jī)I的每個沖程中，對峰值VP[n]進(jìn)行使用濾波系數(shù)KBGL的濾波處理，由此來如下式(2)所示，計算與峰值VP的平均值相當(dāng)?shù)谋尘八?VBGL [η]。
[0093]VBGL[n] = KBGLXVBGL[η -1] + (1- KBGL) XVP[η]...(2)
[0094]接著，爆震判定閾值計算單元23使用濾波系數(shù)KVAR，如下式(3)所示，計算峰值VP [η]的方差 VVAR [η]。
[0095]WAR [n] = KVAR X WAR [η — I] + (I — KVAR) X (VP [n]-VBGL [η] )...(3)
[0096]此外，如下式(4)所示，計算峰值VP [η]的標(biāo)準(zhǔn)偏差VSGM[η]。
[0097]VSGM[n] =VVAR[η]1/2...(4)
[0098]最后，爆震判定閾值計算單元23使用由式(2)求得的背景水平VBGL[η]、由式(3)及式(4 )求得的標(biāo)準(zhǔn)偏差VSGM [η]、和爆震判定閾值計算系數(shù)ΚΤΗ，并如下式(5 )所示計算爆震判定閾值VTH [η]。
[0099]VTH[n] = VBGL[η]+KTHXVSGM[η]...(5)
[0100]接著，為判別是否發(fā)生爆震，爆震判定單元24使用峰值VP[n]、背景水平VBGL[n]、和爆震判定閾值VTH[η]，并如下式(6)所示計算爆震強(qiáng)度VK[η]。[0101]VK[n]= (VP[η]-VBGL[η]) / (VTH[η]-VBGL[η])...(6)
[0102]當(dāng)由式(6)計算出的VK[n]是“VK[n] > 0”時，判定為發(fā)生爆震。
[0103]接著，爆震修正量計算單元25通過下式(7)及式(8)來計算與爆震強(qiáng)度VK[η]相對應(yīng)的爆震修正量9R[n]。
[0104]首先,爆震修正量計算單元25使用延遲角量反映系數(shù)KR及最小延遲角量θη?η,并通過下式(7)來計算與每一次點火的爆震強(qiáng)度相對應(yīng)的延遲角量Λ 0R[n]o
[0105]Δ Θ R[n]=max (-VK[η] XKR, θ min)...(7)
[0106]此外,爆震修正量計算單元25使用提前角復(fù)原系數(shù)ΚΑ[η]及最大提前角量Θ max來估算每一次點火的延遲角量Λ 0R[n]，由此來計算點火時期的爆震修正量0R[n]。
[0107]Θ R[n]=min ( Θ R[n-1] + A Θ R[n]+KA, θ max)...(8)
[0108]當(dāng)判定為沒有發(fā)生爆震時，爆震修正量計算單元25根據(jù)式(8)內(nèi)的最大提前角量Θ max,能夠?qū)c火時期進(jìn)行提前角復(fù)原。
[0109]通過上述一連串的處理，能夠恰當(dāng)?shù)貙⒂砂l(fā)動機(jī)I的動作所引起而發(fā)生的各種各樣的噪音振動波形去除而無需得到相應(yīng)的噪音振動波形的發(fā)生位置和形狀，因而能提高爆震檢測性。
[0110]另外，上述各式僅僅是用于對本發(fā)明實施方式I的動作進(jìn)行說明的一個例子，并不限于這些公式。
[0111]接著，參照圖3?圖10的各說明圖，對從檢測出的振動波形中去除噪音振動波形來計算爆震判定閾值VTH為止的處理過程進(jìn)行補(bǔ)充說明。
[0112]圖3?圖8中，上側(cè)的波形(C)是未考慮各不相同的各種噪音振動時的計算結(jié)果，是為了與本發(fā)明實施方式I的計算結(jié)果(C)進(jìn)行對比而表示的。
[0113]這里，對由TDC(上死點:Top Dead Center)及ATDC(After Top Dead Center:上死點后)來定義曲柄角度位置，并將爆震檢測區(qū)間τ k設(shè)定為TDC(=0[deg.ATDC])?60[deg.ATDC]時的振動波形進(jìn)行說明。
[0114]首先，參照圖3及圖4，對僅疊加了由燃燒所引起的噪音(下文稱為“燃燒噪音”)時(實質(zhì)上沒有噪音疊加時)從去除噪音振動波形到計算爆震判定閾值為止的處理過程進(jìn)行說明。
[0115]圖3是未發(fā)生爆震時的說明圖，圖4是在各時刻Tl、T2、T3下發(fā)生爆震時的說明圖。
[0116]這種情況下，沒有噪音疊加，因此，現(xiàn)有裝置的計算結(jié)果(圖3 (C)、圖4 (C))和本發(fā)明實施方式I的計算結(jié)果(圖3 (C)、圖4 (C))之間沒有顯著差異，也不會對爆震判定產(chǎn)生妨礙。
[0117]在圖3及圖4中，圖3(a)、圖4(a)表示了振動波形檢測單元20的檢測波形、即一個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形的一個例子。
[0118]圖3(b)、圖4(b)將多個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形(細(xì)線)重疊表示，并且表示了由振動波形平均值計算單元21計算出的振動波形平均值VIA (粗線)。
[0119]圖3(c)、圖4(c)是表示由現(xiàn)有裝置計算出的背景水平vbgl (虛線)及爆震判定閾值vth (雙點劃線)的時序波形，并使其與來自振動波形檢測單元20的振動波形的峰值vp(實線)關(guān)聯(lián)起來進(jìn)行表示。[0120]另一方面，圖3(A)、圖4(A)表示噪音振動波形去除單元22的輸出波形，表示了分別從圖3(a)、圖4(a)的振動波形中去除振動波形平均值VIA (參照圖3 (b)、圖4 (b)內(nèi)的粗線)之后在一個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形。
[0121]圖3 (B)、圖4 (B)是將噪音振動波形去除單元22的去除噪音振動波形后的振動波形在多個點火周期內(nèi)對于曲柄角度進(jìn)行重疊表示的圖。
[0122]圖3 (C)、圖4 (C)與圖3 (B)、圖4(B)相對應(yīng)，是表示由爆震判定閾值計算單元23計算出的背景水平VBGL (虛線)及爆震判定閾值VTH (雙點劃線)的時序波形，并與去除噪音振動后的振動波形的峰值VP (實線)關(guān)聯(lián)起來進(jìn)行表示。
[0123]如圖3(a)所示，沒有噪音疊加且未發(fā)生爆震時爆震傳感器11的檢測信號是僅包含燃燒噪音的振動波形。
[0124]在現(xiàn)有裝置中，基于圖3(a)(或圖3(b)內(nèi)的細(xì)線)所示的包含燃燒噪音的振動波形的峰值vp來計算圖3(c)所示的背景水平vbgl及爆震判定閾值vth。
[0125]另一方面，在本發(fā)明的實施方式I中，首先在振動波形平均值計算單元21中，通過每隔多個點火周期使用上式(I)計算對于曲柄角度的振動波形平均值VIA (圖3 (b)內(nèi)的粗線)來作為與噪音振動波形相對應(yīng)的平均值波形。
[0126]此時，燃燒噪音的振動波形在每個點火周期中是不同的，當(dāng)如圖3(b)所示使每個點火周期的振動波形重疊時，對于曲柄角度的振動波形變化會在燃燒噪音的發(fā)生位置(30[deg.ATDC]附近)變大。
[0127]S卩，每個點火周期的燃燒噪音的振動波形不會對在多個點火周期中對振動波形進(jìn)行濾波處理所得到的振動波形平均值VIA產(chǎn)生較大的影響，因此，能夠?qū)H疊加了定期產(chǎn)生的燃燒噪音后的噪音振動波形進(jìn)行恰當(dāng)?shù)赜嬎恪?br> [0128]因此，通過從圖3 (a)(或圖3(b)內(nèi)的細(xì)線)的振動波形中減去振動波形平均值VIA(圖3(b)內(nèi)的粗線)，能夠如圖3(A)(或圖3 (B))所示，恰當(dāng)?shù)厝コ胍粽駝硬ㄐ巍?br> [0129]其結(jié)果，如圖3 (C)所示，能夠基于去除噪音振動波形后的燃燒噪音的振動波形的峰值VP來計算背景水平VBGL及爆震判定閾值VTH。
[0130]這里，對于圖3 (僅疊加燃燒噪音且未發(fā)生爆震)的情況，如圖3 (C)、圖3 (C)所示，無論是現(xiàn)有裝置還是本發(fā)明的實施方式I，都沒有將噪音振動誤檢測成爆震。
[0131]另一方面，如圖4(a)所示，沒有噪音疊加且發(fā)生了爆震時爆震傳感器11的檢測信號是包含由爆震所引起的振動分量的振動波形。
[0132]對于這種情況，如圖4(c)所示，現(xiàn)有裝置基于圖4(a)(或圖4(b)內(nèi)的細(xì)線)的爆震或燃燒噪音的振動波形的峰值VP來計算爆震判定閾值vth。
[0133]另一方面，在本發(fā)明的實施方式I中，與上述同樣地，由振動波形平均值計算單元21計算對于曲柄角度的振動波形平均值VIA (圖4(b)內(nèi)的粗線)來作為噪音振動波形。
[0134]對于這種情況，爆震或燃燒噪音的振動波形在每個點火周期中是不同的，因此，當(dāng)如圖4(b)所示使振動波形重疊時，對于曲柄角度的振動波形的變化會在爆震或燃燒噪音的發(fā)生位置上變大，因此，每個點火周期的爆震或燃燒噪音的振動波形不會對振動波形平均值VIA產(chǎn)生較大的影響，從而也能夠?qū)Χㄆ诎l(fā)生的燃燒噪音的噪音振動波形進(jìn)行恰當(dāng)?shù)赜嬎恪?br> [0135]因此，通過從圖4(a)(或圖4(b))的振動波形中減去圖4(b)的振動波形平均值VIA，能夠如圖4(A)(或圖4(B))所示，恰當(dāng)?shù)厝コ胍粽駝硬ㄐ巍?br> [0136]其結(jié)果，如圖4 (C)所示，能夠基于去除噪音振動波形后的爆震或燃燒噪音的振動波形的峰值VP來計算背景水平VBGL及爆震判定閾值VTH。
[0137]這里，對于圖4 (僅疊加燃燒噪音且發(fā)生爆震)的情況，如圖4 (C)、圖4 (C)所示，無論是現(xiàn)有裝置還是本發(fā)明的實施方式I，都能對爆震進(jìn)行高精度地檢測。
[0138]接著，參照圖5及圖6，對不僅疊加了燃燒噪音，也疊加了其它主要因素引起的噪音時(具有實質(zhì)的噪音疊加時)從去除噪音振動波形到計算爆震判定閾值為止的處理過程進(jìn)行說明。
[0139]圖5是未發(fā)生爆震時的說明圖，圖6是在各時刻Tl、T2、T3下發(fā)生爆震時的說明圖。
[0140]這里，表示了在爆震檢測區(qū)間Tk內(nèi)的曲柄角度a (3[deg.ATDC]附近)下疊加了由活塞Ie的運(yùn)動所引起的發(fā)動機(jī)I中固有的噪音振動(下文稱為“拍擊(slap)噪音”)，并在曲柄角度β (55[deg.ATDC]附近)下疊加了由噴射器3的動作所引起的噪音振動(下文稱為“噴射器噪音”)的情況來作為具體例。
[0141]在圖5、圖6中，圖5(a)、圖6(a)表示了由振動波形檢測單元20檢測出的一個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形的一個例子。
[0142]圖5(b)、圖6(b)將多個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形(細(xì)線)重疊表示，并且表示了由振動波形平均值計算單元21計算出的振動波形平均值VIA (粗線)。
[0143]圖5(c)、圖6(c)是表示由現(xiàn)有裝置計算出的背景水平vbgl (虛線)及爆震判定閾值vth (雙點劃線)的時序波形，并使其與來自振動波形檢測單元20的振動波形(圖5(a)、圖6 (a))的峰值vp (實線)關(guān)聯(lián)起來進(jìn)行表示。
[0144]另一方面，圖5(A)、圖6(A)表示噪音振動波形去除單元22的輸出波形，表示了分別從圖5(a)、圖6(a)的振動波形中去除振動波形平均值VIA (圖5(b)、圖6(b)內(nèi)的粗線)之后在一個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形。
[0145]圖5 (B)、圖6 (B)是將噪音振動波形去除單元22的去除噪音振動波形后的振動波形在多個點火周期內(nèi)對于曲柄角度進(jìn)行重疊表示的圖。
[0146]圖5 (C)、圖6 (C)與圖5(B)、圖6(B)相對應(yīng)，是表示由爆震判定閾值計算單元23計算出的背景水平VBGL (虛線)及爆震判定閾值VTH (雙點劃線)的時序波形，并與去除噪音振動后的振動波形的峰值VP (實線)關(guān)聯(lián)起來進(jìn)行表示。
[0147]如圖5(a)所示，有噪音疊加(拍擊噪音、噴射器噪音)且未發(fā)生爆震時的爆震傳感器11的檢測信號是除燃燒噪音以外，還包含曲柄角度α下的拍擊噪音和曲柄角度β下的噴射器噪音的振動波形。
[0148]如圖5(c)所示，現(xiàn)有裝置基于圖5(a)(或圖5(b)內(nèi)的細(xì)線)的噴射器噪音(曲柄角度β )的振動波形的峰值vp來計算背景水平vbgl及爆震判定閾值vth。
[0149]另一方面，在本發(fā)明的實施方式I中，首先，由振動波形平均值計算單元21計算對于曲柄角度的振動波形平均值VIA (圖5(b)內(nèi)的粗線)來作為噪音振動波形。
[0150]此時，每個點火周期內(nèi)的拍擊噪音及噴射器噪音的振動波形大體為相同形狀，當(dāng)如圖5(b)所示使各振動波形重疊時，拍擊噪音及噴射器噪音的發(fā)生位置(曲柄角度α、β )下對于曲柄角度的振動波形的變化較小，因此會對振動波形平均值VIA產(chǎn)生較大的影響。[0151]另一方面，如上所述，燃燒噪音的振動波形在每個點火周期內(nèi)會有較大不同，當(dāng)如圖5(b)所示使振動波形重疊時，對于曲柄角度的振動波形會在爆震或燃燒噪音的發(fā)生位置(30[deg.ATDC]附近)產(chǎn)生較大的變化，因此每個點火周期內(nèi)的燃燒噪音的振動波形不會對振動波形平均值VIA產(chǎn)生較大的影響。
[0152]因此，能夠?qū)ε膿粼胍艏皣娚淦髟胍?、以及定期發(fā)生的燃燒噪音的噪音振動波形進(jìn)行恰當(dāng)?shù)赜嬎?，因此，如圖(A)(或圖5 (B))所示，通過從圖5(a)(或圖5(b)內(nèi)的細(xì)線)的振動波形中減去圖5(b)的振動波形平均值VIA (圖5(b)內(nèi)的粗線)，能夠恰當(dāng)?shù)厝コ胍粽駝硬ㄐ巍?br> [0153]由此，如圖5 (C)所示，能夠基于去除噪音振動波形后的燃燒噪音的振動波形的峰值VP來計算背景水平VBGL及爆震判定閾值VTH。
[0154]對于如圖5所示有噪音疊加且未發(fā)生爆震的情況,如圖5 (C)、圖5 (C)所示,無論是現(xiàn)有裝置還是本發(fā)明的實施方式1，都沒有將噪音振動誤檢測成爆震。 [0155]然而，對于現(xiàn)有裝置(圖5 (C))的情況，由于噴射器噪音(曲柄角度β)的影響，相比于沒有噪音疊加的情況(圖3(c))，峰值vp及爆震判定閾值vth的水平較高，因此可能會將噪音振動誤檢測成爆震。
[0156]例如，當(dāng)噴射器噪音從在爆震檢測區(qū)間Tk內(nèi)不疊加的狀態(tài)變成在爆震檢測區(qū)間τ k內(nèi)疊加的狀態(tài)時,通過濾波處理計算出的爆震判定閾值vth的跟隨會產(chǎn)生延遲,峰值vp會超過爆震判定閾值vth，導(dǎo)致將噴射器噪音誤檢測成爆震。
[0157]這里，參照圖9及圖10，對噴射器噪音從在爆震檢測區(qū)間τ k內(nèi)不疊加的狀態(tài)變成在爆震檢測區(qū)間τ k內(nèi)疊加的狀態(tài)時振動波形平均值VIA的計算過程進(jìn)行補(bǔ)充說明。
[0158]圖9 (a)~圖9(d)是表示噴射器噪音在爆震檢測區(qū)間Tk (O~60 [deg.ATDC])內(nèi)不疊加時的振動波形平均值VIA的計算過程的時序波形。
[0159]此外，圖10(a)~圖10(d)是表示噴射器噪音在爆震檢測區(qū)間τ k內(nèi)疊加時的振動波形平均值VIA的計算過程的時序波形。
[0160]圖9 (a)、圖10 (a)表示在噪音振動波形計算區(qū)間τ I (以曲柄角度為基準(zhǔn)，預(yù)先通過實驗求得的曲柄角度區(qū)間^ 一 10~70 [deg.ATDC])內(nèi)計算出的振動波形平均值。
[0161]圖9(b)、圖10(b)表示在噪音振動波形計算區(qū)間τ2 (以噴射器3的噴射時期為基準(zhǔn)，預(yù)先通過實驗求得的曲柄角度區(qū)間^ 60~70 [deg.ATDC])內(nèi)計算出的振動波形平均值。
[0162]圖9 (C)、圖10(c)表示在噪音振動波形計算區(qū)間τ3 (以火花塞2的點火時期為基準(zhǔn)，預(yù)先通過實驗求得的曲柄角度區(qū)間^ 20~50 [deg.ATDC])內(nèi)計算出的振動波形平均值。
[0163]圖9(d)是爆震檢測區(qū)間Tk (O~60 [deg.ATDC])內(nèi)的、圖9 (a)~(C)的振動波形平均值的最大值，是由振動波形平均值計算單元21計算出的最終的振動波形平均值VIA。
[0164]同樣地，圖10(d)是爆震檢測區(qū)間Tk內(nèi)的、圖10 (a)~(C)的振動波形平均值的最大值，是由振動波形平均值計算單元21計算出的最終的振動波形平均值VIA。
[0165]如圖9所示，對于噴射器噪音在爆震檢測區(qū)間τ k內(nèi)不疊加的狀態(tài)，如圖9(d)所示，以不包含噴射器噪音的噪音振動波形的形式計算出最終的振動波形平均值VIA。[0166]另一方面，如圖10所示，對于噴射器噪音變成在爆震檢測區(qū)間τ k內(nèi)疊加的狀態(tài)，如圖10(b)所示，在噪音振動波形計算區(qū)間τ 2內(nèi)恰當(dāng)?shù)赜嬎愠鲇蓢娚淦髟胍羲鸬脑胍粽駝硬ㄐ巍?br> [0167]這是因為，即使噴射器噪音的發(fā)生位置對于曲柄角度相對地發(fā)生變化，噪音振動波形計算區(qū)間τ 2內(nèi)的噪音振動波形也是大體相同的。其結(jié)果如圖10(d)所示，以包含噴射器噪音的形式計算出最終的振動波形平均值VIA。
[0168]通過使用這樣計算出的振動波形平均值VIA，即使在噪音振動的發(fā)生位置產(chǎn)生了變化的情況下，也能夠恰當(dāng)?shù)赜嬎慵叭コ胍粽駝硬ㄐ危虼吮苊饬藢⒃胍粽駝诱`檢測成爆震。
[0169]回到圖6，對有噪音疊加且發(fā)生了爆震時的爆震判定閾值VTH的計算過程進(jìn)行說明。
[0170]如圖6(a)所示，在噪音疊加時發(fā)生了爆震的情況下的爆震傳感器11的檢測信號是包含拍擊噪音及噴射器噪音、和由爆震所引起的振動的振動波形。
[0171]如圖6(c)所示，現(xiàn)有裝置基于圖6(a)(或圖6 (b)內(nèi)的細(xì)線)的噴射器噪音的振動波形的峰值vp來計算背景水平vbgl及爆震判定閾值vth。
[0172]對于這種情況，與未發(fā)生爆震時(圖5(c))同樣地，不會將噪音振動誤檢測成爆震，但由于噴射器噪音的影響，峰值vp及爆震判定閾值vth的水平與沒有噪音疊加的情況(圖3 (C))相比變得較高。
[0173]因此，當(dāng)噴射器噪音從在爆震檢測區(qū)間τ k內(nèi)不疊加的狀態(tài)變成在爆震檢測區(qū)間τ k內(nèi)疊加的狀態(tài)時,通過濾波處理計算出的爆震判定閾值vth的跟隨可能會產(chǎn)生延遲,導(dǎo)致將噴射器噪音誤檢測成爆震。
[0174]另一方面，如圖6(b)內(nèi)的粗線所示，本發(fā)明的實施方式I中計算對于曲柄角度的振動波形平均值VIA來作為噪音振動波形。
[0175]此時，由于每個點火周期內(nèi)的拍擊噪音及噴射器噪音的振動波形是大體相同的形狀，因此當(dāng)如圖6(b)所示使振動波形重疊時，對于曲柄角度的振動波形在拍擊噪音及噴射器噪音的發(fā)生位置的變化較小。
[0176]另一方面，由于每個點火周期內(nèi)的爆震或燃燒噪音的振動波形是不同的，因此當(dāng)如圖6(b)所示使振動波形重疊時，對于曲柄角度的振動波形在爆震或燃燒噪音的發(fā)生位置的變化較大。
[0177]因此，每個點火周期的爆震或燃燒噪音的振動波形不會對振動波形平均值VIA產(chǎn)生較大的影響，從而能夠?qū)ε膿粼胍艏皣娚淦髟胍?、以及定期發(fā)生的燃燒噪音的噪音振動波形進(jìn)行恰當(dāng)?shù)赜嬎恪?br> [0178]其結(jié)果，通過從圖6(a)(或圖6(b)內(nèi)的細(xì)線)的振動波形中減去振動波形平均值VIA (圖6(b)內(nèi)的粗線)，能夠如圖6(A)(或圖6(B))所示，恰當(dāng)?shù)厝コ胍粽駝硬ㄐ巍?br> [0179]由此，如圖6 (C)所示，即使是噪音振動在爆震檢測區(qū)間τ k內(nèi)疊加的情況，也能夠?qū)Ρ疬M(jìn)行高精度地檢測。
[0180]接著，參照圖7，對在爆震檢測區(qū)間τ k內(nèi)，噪音振動(例如，噴射器噪音)的發(fā)生位置變到爆震發(fā)生位置附近而發(fā)生疊加時從去除噪音振動波形到計算爆震判定閾值為止的過程進(jìn)行說明。[0181]圖7是表示發(fā)生爆震且有噪音疊加并且有噪音位置變化的條件下的處理過程的說明圖，表示了相對于圖6的狀態(tài)，噴射器噪音的發(fā)生位置(曲柄角度β )變到爆震發(fā)生位置(30 [deg.ATDC])附近的情況。
[0182]圖7(a)表示了由振動波形檢測單元20檢測出的一個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形的一個例子。
[0183]圖7(b)將多個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形(細(xì)線)重疊表示，并且表示了由振動波形平均值計算單元21計算出的振動波形平均值VIA (粗線)。
[0184]圖7 (C)是表示現(xiàn)有裝置根據(jù)圖7(b)內(nèi)的細(xì)線所計算出的振動波形的峰值vp (實線)、背景水平vbgl (虛線)、爆震判定閾值vth (雙點劃線)的一個例子的時序波形。
[0185]圖7(A)表示噪音振動波形去除單元22的輸出波形，表示了從圖7 (a)的振動波形中去除振動波形平均值VIA (圖7(b)內(nèi)的粗線)之后在一個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形的一個例子。
[0186]圖7(B)是使去除噪音振動波形后在多個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形重置表不的圖。
[0187]圖7 (C)是表示爆震判定閾值計算單元23根據(jù)圖7(B)所計算出的振動波形的峰值VP (實線)、背景水平VBGL (虛線)、爆震判定閾值VTH (雙點劃線)的時序波形。
[0188]如圖7(a)所示，對于噴射器噪音的發(fā)生位置(曲柄角度β )變成與爆震振動波形相同的時序(30[deg.ATDC]附近)的情況，將得到噴射器噪音的噪音振動波形和由爆震所引起的爆震振動波形相互疊加的形狀。
[0189]在這種狀態(tài)下，很難判別檢測出的振動波形及其峰值位置是由噴射器所引起的還是由爆震所引起的。
[0190]在這種情況下，如上述專利文獻(xiàn)I所述，很難對振動波形和存儲的噪音振動波形進(jìn)行比較來確定并去除噪音振動的發(fā)生位置。
[0191]此外，由于變成噴射器噪音的振動波形和爆震振動波形相互疊加的形狀，因此如圖7(b)所示，會在噴射器噪音的發(fā)生位置(曲柄角度β )受到爆震振動的影響，因此在現(xiàn)有裝置中，只要噴射器噪音的振動波形的峰值發(fā)生的位置與爆震振動波形的峰值發(fā)生的位置不完全一致，如圖7(c)所示，峰值vp就無法在時刻Τ1、Τ2、Τ3下超過爆震判定閾值vth，導(dǎo)致可能無法對爆震發(fā)生進(jìn)行高精度地檢測。
[0192]此外，與上文同樣地，對于現(xiàn)有裝置的情況，由于噴射器噪音的影響，與噪音不疊加的情況(圖3 (c))相比，峰值vp及爆震判定閾值vth的水平會變得較大，因此，對于噴射器噪音從在爆震檢測區(qū)間Tk內(nèi)不疊加的狀態(tài)變成在爆震檢測區(qū)間Tk內(nèi)疊加的狀態(tài)的情況，通過濾波處理計算出的爆震判定閾值vth的跟隨可能會產(chǎn)生延遲，從而可能將噴射器噪音誤檢測成爆震。
[0193]另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實施方式1，計算多個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形平均值VIA (圖7(b)內(nèi)的粗線)來作為噪音振動波形。
[0194]如上所述，由于每個點火周期內(nèi)的噴射器噪音的振動波形大體相同，因此，即使在與爆震振動波形疊加的情況下，也能夠通過計算振動波形平均值VIA來對噴射器噪音的振動波形(參照粗線)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)赜嬎恪?br> [0195]因此，通過從圖7(a)所示檢測到的振動波形中減去振動波形平均值VIA (圖7(b)內(nèi)的粗線)，能夠如圖7(A)所示，獲取到恰當(dāng)?shù)厝コ嗽胍粽駝硬ㄐ蔚恼駝硬ㄐ巍?br> [0196]由此，即使是噴射器噪音的振動波形和爆震振動波形在相同時序下發(fā)生的情況，也能夠如圖7(C)所示，對爆震進(jìn)行高精度地檢測。
[0197]接著，參照圖8，對在爆震檢測區(qū)間τ k內(nèi)，噪音振動波形(例如，拍擊噪音及噴射器噪音)的形狀發(fā)生變化而疊加時從去除噪音振動波形到計算爆震判定閾值為止的過程進(jìn)行說明。
[0198]圖8是表示本發(fā)明實施方式I所涉及的發(fā)生爆震且有噪音疊加并且有噪音形狀變化的條件下的處理過程的說明圖，表示了相對于圖6的狀態(tài)，拍擊噪音及噴射器噪音的振動波形的形狀發(fā)生了變化的情況。
[0199]圖8 (a)表示了由振動波形檢測單元20所檢測出的在一個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形的一個例子。
[0200]圖8(b)將多個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形(細(xì)線)重疊表示，并且表示了由振動波形平均值計算單元21計算出的振動波形平均值VIA (粗線)。
[0201]圖8 (C)是表示現(xiàn)有裝置根據(jù)圖8(b)內(nèi)的細(xì)線所計算出的振動波形的峰值vp (實線)、背景水平vbgl (虛線)、爆震判定閾值vth (雙點劃線)的一個例子的時序波形。
[0202]圖8(A)表示噪音振動波形去除單元22的輸出波形，表示了從圖8 (a)的振動波形中去除振動波形平均值VIA (圖8(b)內(nèi)的粗線)之后在一個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形的一個例子。
[0203]圖8(B)是使去除噪音振動波形后在多個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形重置表不的圖。
[0204]圖8 (C)是表示爆震判定閾值計算單元23根據(jù)圖8(B)所計算出的振動波形的峰值VP (實線)、背景水平VBGL (虛線)、爆震判定閾值VTH (雙點劃線)的時序波形。
[0205]通常，如圖8(a)所示，由于發(fā)動機(jī)I或構(gòu)成部件的個體差異、爆震傳感器11和構(gòu)成部件之間的設(shè)置距離、或內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等，由拍擊噪音(曲柄角度α )和噴射器噪音(曲柄角度β )所引起的噪音振動波形與代表性的振動波形(參照圖6(a))相比可能會產(chǎn)生變化。
[0206]由此，噪音振動波形會產(chǎn)生各種各樣的變化，因此，如上述專利文獻(xiàn)I所示，實際上很難預(yù)先通過實驗等來得到相應(yīng)的噪音振動波形，即使得到了相應(yīng)的噪音振動波形，也要花費(fèi)大量的工時，而且實際上也無法對產(chǎn)生的噪音振動波形進(jìn)行恰當(dāng)?shù)厝コ?，?dǎo)致爆震檢測性可能會變差。
[0207]此外，與噴射器噪音那樣由構(gòu)成部件的動作所引起的噪音振動不同，對于拍擊噪音那樣每個發(fā)動機(jī)I所固有的噪音振動，很難確定其發(fā)生位置。
[0208]另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實施方式1，計算多個點火周期內(nèi)對于曲柄角度的振動波形平均值VIA (圖8(b)內(nèi)的粗線)來作為噪音振動波形。
[0209]如上所述，由于每個點火周期內(nèi)的拍擊噪音和噴射器噪音的振動波形大體相同，因此，當(dāng)如圖8(b)所示，使振動波形重疊時，對于曲柄角度的振動波形在拍擊噪音和噴射器噪音的發(fā)生位置的變化較小，在振動波形平均值VIA (圖8(b)的粗線)上就有較大的反映。
[0210]另一方面，由于每個點火周期內(nèi)的爆震或燃燒噪音的振動波形是不同的，因此，當(dāng)如圖8(b)所示使振動波形重疊時，對于曲柄角度的振動波形會在爆震或燃燒噪音的發(fā)生位置產(chǎn)生較大的變化，每個點火周期內(nèi)的爆震或燃燒噪音的振動波形不會對振動波形平均值VIA不會產(chǎn)生較大的影響。
[0211]因此，能夠?qū)ε膿粼胍艉蛧娚淦髟胍?、和定期發(fā)生的燃燒噪音的噪音振動波形進(jìn)行恰當(dāng)?shù)赜嬎恪?br> [0212]其結(jié)果，通過從圖8(a)(或圖8(b)內(nèi)的細(xì)線)的振動波形中減去振動波形平均值VIA (圖8(b)內(nèi)的粗線)，能夠如圖8 (A)(或圖8 (B))所示，獲取到對噪音振動波形進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)厝コ恼駝硬ㄐ巍?br> [0213]由此，即使在噪音振動波形的形狀產(chǎn)生變化的情況下，也能如圖8 (C)所示，對爆震進(jìn)行高精度地檢測。
[0214]接著，參照圖11的流程圖，對本發(fā)明實施方式I所涉及的爆震控制功能的動作進(jìn)行說明。
[0215]圖11中，首先，微機(jī)62內(nèi)的振動波形檢測單元20基于來自爆震傳感器11及曲柄角傳感器9的檢測信號，計算對于曲柄角度的振動強(qiáng)度來作為振動波形(步驟S101)。
[0216]此時，在爆震檢測區(qū)間τ k (例如，TDC?60 [deg.ATDC]及各噪音振動波形計算區(qū)間內(nèi)進(jìn)行振動波形的檢測。
[0217]另外，可以應(yīng)用以下區(qū)間中的任意一個來作為噪音振動波形計算區(qū)間:即，以曲柄角度為基準(zhǔn)預(yù)先通過實驗求得的曲柄角度區(qū)間(例如，-10 [deg.ATDC]?70 [deg.ATDC])、以發(fā)動機(jī)I的構(gòu)成部件的動作位置為基準(zhǔn)預(yù)先通過實驗求得的曲柄角度區(qū)間(例如，從噴射器3的噴射時期開始10 [deg.CA] (CA:Crank Angle:曲柄角)的區(qū)間)、以燃燒位置為基準(zhǔn)預(yù)先通過實驗求得的曲柄角度區(qū)間(例如，從點火時期開始30 [deg.CA]的區(qū)間)。
[0218]接著，振動波形平均值計算單元21在多個點火周期內(nèi)，且每隔規(guī)定曲柄角度(例如，I [deg.CA])對步驟SlOl中檢測出的各噪音振動波形計算區(qū)間內(nèi)的振動波形進(jìn)行濾波處理，由此來計算振動波形平均值(步驟S102)。
[0219]此外，振動波形平均值計算單元21在爆震檢測區(qū)間τ k內(nèi)計算步驟S102中計算出的多個振動波形平均值的最大值來作為最終的振動波形平均值VIA (步驟S103)。
[0220]接著，噪音振動波形去除單元22在爆震檢測區(qū)間τ k內(nèi)，從步驟SlOl中檢測到的振動波形(振動強(qiáng)度VI)中減去步驟S103中計算出的振動波形平均值VIA (振動波形平均值的最大值)(步驟S104)。
[0221]噪音振動波形去除單元22計算步驟S104中減去振動波形平均值VIA (最大值)后的振動波形的峰值VP (步驟S105)。
[0222]接著，爆震判定閾值計算單元23基于峰值VP來計算爆震判定閾值VTH (步驟S106)。
[0223]接著，爆震判定單元24根據(jù)峰值VP是否大于爆震判定閾值VTH來判定是否實際發(fā)生了爆震(步驟S107)。
[0224]最后，當(dāng)步驟S107的判定結(jié)果是“VP > VTH (即，是)”時，爆震修正量計算單元25視為發(fā)生了爆震，并計算用于對點火線圈13及火花塞2的驅(qū)動時序(點火時期)進(jìn)行延遲角修正的爆震修正量9R (步驟S108)，結(jié)束圖11的處理程序并返回。
[0225]另一方面，當(dāng)步驟S107的判定結(jié)果是“VP ( VTH (即，否)”時，爆震修正量計算單元25視為未發(fā)生爆震，并對點火時期進(jìn)行提前角復(fù)原(步驟S109)，結(jié)束圖11的處理程序并返回。
[0226]如上所述，本發(fā)明實施方式I所涉及的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置包括:對發(fā)動機(jī)I(內(nèi)燃機(jī))的振動進(jìn)行檢測的爆震傳感器11、對發(fā)動機(jī)I的曲柄角度進(jìn)行檢測的曲柄角傳感器9、通過與曲柄角度對應(yīng)來從爆震傳感器11的檢測信號中檢測出爆震固有頻率分量的振動波形的振動波形檢測單元20、通過在發(fā)動機(jī)I的多個點火周期內(nèi)對振動波形進(jìn)行濾波處理來計算與定期發(fā)生的噪音振動波形相對應(yīng)的振動波形平均值VIA的振動波形平均值計算單元21、通過從振動波形中減去振動波形平均值VIA來去除噪音振動波形的噪音振動波形去除單元22、基于去除了噪音振動波形的振動波形的峰值VP來計算爆震判定閾值VTH的爆震判定閾值計算單元23、以及通過對峰值VP和爆震判定閾值VTH進(jìn)行比較來判定發(fā)動機(jī)I中是否發(fā)生了爆震的爆震判定單元24。
[0227]當(dāng)峰值VP大于爆震判定閾值VTH時，爆震判定單元24判定發(fā)動機(jī)I中發(fā)生了爆震。
[0228]由此，通過在多個點火周期內(nèi)每隔規(guī)定的曲柄角度對每個點火周期內(nèi)檢測出的振動波形進(jìn)行濾波處理來計算振動波形平均值VIA，能夠?qū)Χ鄻幼兓脑胍粽駝硬ㄐ芜M(jìn)行高精度地計算而無需特別細(xì)致地得到相應(yīng)的噪音振動波形。
[0229]此外，通過從檢測出的振動波形中減去計算出的振動波形平均值VIA，能夠恰當(dāng)且高精度地去除噪音振動波形，而無需得到相應(yīng)的噪音振動波形的發(fā)生位置和形狀。
[0230]而且，通過對去除了噪音的振動波形的峰值VP和基于峰值VP計算出的爆震判定閾值VTH進(jìn)行比較，能夠?qū)Πl(fā)動機(jī)I中是否發(fā)生了爆震進(jìn)行高精度地檢測。
[0231]因此，能夠?qū)τ砂l(fā)動機(jī)I的動作所引起的、由于爆震以外的主要因素而定期發(fā)生的各種各樣的噪音振動進(jìn)行恰當(dāng)?shù)赜嬎慵叭コ?，而無需得到相應(yīng)的噪音振動波形的發(fā)生位置和形狀，從而能夠?qū)崿F(xiàn)充分提高了爆震檢測性的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置。
[0232]S卩，能夠減少用以得到相應(yīng)噪音振動波形的工時來實現(xiàn)爆震檢測的S/N及魯棒(Robust)的提高。
[0233]此外，振動波形平均值計算單元21以發(fā)動機(jī)I的燃燒位置、部件動作位置、曲柄角度中的至少一個作為基準(zhǔn)來分別計算振動波形平均值VIA，燃燒位置包含發(fā)動機(jī)I的點火時期，部件動作位置包含噴射器3的噴射時期、進(jìn)氣閥Ic或排氣閥Id的開關(guān)時期。
[0234]由此，即使在噪音振動波形的發(fā)生位置產(chǎn)生變化的情況下，也能夠?qū)υ胍粽駝硬ㄐ芜M(jìn)行恰當(dāng)?shù)赜嬎恪?br> [0235]此外，振動波形平均值計算單元21將計算出的多個振動波形平均值的最大值設(shè)為最終的振動波形平均值VIA。
[0236]由此，即使對于多個噪音振動波形在相同時序下進(jìn)行疊加的情況，也能夠?qū)υ胍粽駝硬ㄐ芜M(jìn)行恰當(dāng)?shù)赜嬎恪?br> [0237]標(biāo)號說明
[0238]I發(fā)動機(jī)
[0239]Ia 氣缸
[0240]Ib燃燒室
[0241]Ic進(jìn)氣閥[0242]Id排氣閥
[0243]Ie 活塞
[0244]If曲柄軸
[0245]Ig凸輪軸
[0246]Ih連接桿
[0247]2火花塞
[0248]3噴射器
[0249]4進(jìn)氣通路
[0250]5電子控制節(jié)流器
[0251]5a節(jié)流閥
[0252]5b電動機(jī)
[0253]5c節(jié)流開度傳感器
[0254]6ECU (發(fā)動機(jī)控制單元)
[0255]7加速踏板
[0256]8加速位置傳感器
[0257]9曲柄角傳感器
[0258]10凸輪角傳感器
[0259]11爆震傳感器
[0260]12氣流傳感器
[0261]13點火線圈
[0262]14空氣凈化器
[0263]15 氣室
[0264]16排氣歧管
[0265]17催化劑
[0266]19A/D 轉(zhuǎn)換器
[0267]20振動波形檢測單元
[0268]21振動波形平均值計算單元
[0269]22噪音振動波形去除單元
[0270]23爆震判定閾值計算單元
[0271]24爆震判定單元
[0272]25爆震修正量計算單元
[0273]61I/F 電路
[0274]62 微機(jī)
[0275]VIA振動波形平均值
[0276]VP 峰值
[0277]VTH爆震判定閾值
[0278]Θ R爆震修正量
[0279]τ 1、τ 2、τ 3噪音振動波形計算區(qū)間
[0280]Tk爆震檢測區(qū)間
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置，其特征在于，包括: 爆震傳感器，該爆震傳感器檢測內(nèi)燃機(jī)的振動； 曲柄角傳感器，該曲柄角傳感器檢測所述內(nèi)燃機(jī)的曲柄角度； 振動波形檢測單元，該振動波形檢測單元通過與所述曲柄角度對應(yīng)來從所述爆震傳感器的檢測信號中檢測爆震固有頻率分量的振動波形； 振動波形平均值計算單元，該振動波形平均值計算單元通過在所述內(nèi)燃機(jī)的多個點火周期內(nèi)對所述振動波形進(jìn)行濾波處理來計算與定期發(fā)生的噪音振動波形相對應(yīng)的振動波形平均值； 噪音振動波形去除單元，該噪音振動波形去除單元通過從所述振動波形中減去所述振動波形平均值來去除所述噪音振動波形； 爆震判定閾值計算單元，該爆震判定閾值計算單元基于去除了所述噪音振動波形之后的振動波形的峰值來計算爆震判定閾值；以及 爆震判定單元，該爆震判定單元通過對所述峰值和所述爆震判定閾值進(jìn)行比較來判定所述內(nèi)燃機(jī)中是否發(fā)生了爆震。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置，其特征在于， 所述振動波形平均值計算單元以所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒位置、部件動作位置、所述曲柄角度中的至少一個為基準(zhǔn)來分別計算所述振動波形平均值。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置，其特征在于， 所述燃燒位置包含所述內(nèi)燃機(jī)的點火時期， 所述部件動作位置包含所述內(nèi)燃機(jī)的噴射器噴射時期、進(jìn)氣及排氣閥開關(guān)時期。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置，其特征在于， 所述振動波形平均值計算單元將計算出的多個振動波形平均值的最大值設(shè)為最終的振動波形平均值。
5.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置，其特征在于， 所述振動波形平均值計算單元將計算出的多個振動波形平均值的最大值設(shè)為最終的振動波形平均值。
6.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置，其特征在于， 所述振動波形平均值計算單元將計算出的多個振動波形平均值的最大值設(shè)為最終的振動波形平均值。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項所述的內(nèi)燃機(jī)的爆震控制裝置，其特征在于， 當(dāng)所述峰值大于所述爆震判定閾值時，所述爆震判定單元判定在所述內(nèi)燃機(jī)內(nèi)發(fā)生了爆震。
【文檔編號】F02D45/00GK103573455SQ201310064411
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月7日
【發(fā)明者】松嶋裕平 申請人:三菱電機(jī)株式會社