内燃机的爆震判定设备及爆震判定方法

专利名称：内燃机的爆震判定设备及爆震判定方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的爆震判定设备及爆震判定方法，更具体而言，涉 及基于内燃机的振动波形的爆震判定。
背景技术：
传统地，已经公知各种检测内燃机的爆震的方法。作为示例，己经公 知这样的技术，其在当内燃机的振动强度超过阈值时判定已经产生爆震。 但是，在没有产生爆震时，诸如当进气阀或排气阀关闭时所经历的振动的 噪音强度可以高于阈值。虽然没有产生爆震，这可能导致已经发生爆震的 错误判定。因此，己经提出考虑到强度之外的特性(诸如发生爆震时的曲 柄角或衰减因数)的基于振动波形判定是否存在爆震的技术。
日本专利早期公开No. 2003-021032公开一种内燃机的爆震控制设 备，其包括爆震传感器，用于检测内燃机的爆震；统计处理单元，用于 统计处理爆震传感器检测的输出信号；第一临时判定单元，用于基于统计 处理单元的处理结果判定是否已经发生爆震；第二临时判定单元，用于基 于爆震传感器检测的输出信号的波形判定是否已经发生爆震；以及最终爆 震判定单元，用于基于第一临时判定单元的临时爆震判定结果和第二临时 判定单元的临时爆震结判定果最终判定是否己经发生爆震。基于从上述爆 震传感器输出的输出信号的判定时段超过阈值以及在所述判定时段中检测 的输出信号的最大值，第二临时判定单元临时判定发生爆震。如果第一临 时判定单元和第二临时判定单元都判定已经发生爆震，最终爆震判定部分 最终判定已经发生爆震。
假设日本专利早期公开No. 2003-021032中所述的爆震控制设备中基 于从上述爆震传感器输出的输出信号的判定时段超过阈值以及在所述判定 时段中检测的输出信号的最大值判定发生爆震，如果除了内燃机的爆震之
外的原因规律地发生高强度的振动，则可能作出错误判定。此外，当基于 其中从爆震传感器输出的输出信号超过阈值的判定时段中的最大值判定发 生爆震时，如果不是由于爆震引起的振动的振动强度高于爆震引起的振 动，可能作出错误判定。

发明内容
本发明的目的在于提供一种可以降低错误判定的内燃机的爆震判定设 备和爆震判定方法。
根据本发明的一个方面，本发明提供一种内燃机的爆震判定设备，包 括爆震传感器，检测所述内燃机的振动强度；以及运算单元。所述运算 单元基于所检测到的振动强度检测所述内燃机的振动波形；为预定多个曲
柄角范围的每一个计算对所述波形的振动强度进行积分的积分值；基于所 述积分值和预定值之间的差，检测点火循环之间的所述积分值的改变量； 在所述多个曲柄角范围中，确定其中所述积分值的改变量较大的预定数目 的曲柄角范围；在参考所确定的曲柄角范围判定的研究范围中，确定其强 度高于相邻曲柄角的强度的曲柄角；以及，在限定为所述内燃机的基准振 动的波形模型中强度变为最高的正时与所述确定的曲柄角匹配时，基于所
述波形和所述波形模型的比较结果，判定所述内燃机中是否己经发生爆
恭 辰。
在此方案中，检测内燃机的振动强度。基于检测的振动强度，检测内 燃机的振动波形。为多个预定曲柄角范围的每一个波形振动强度进行积分 计算积分值。基于积分值和预定值之间的差，检测点火循环之间的积分值 的改变量。在多个曲柄角范围中，确定积分值的改变量较大的预定数量的 曲柄角范围。在使用确定的曲柄角范围所判定的研究范围中，确定强度高 于邻近曲柄角的曲柄角。以此方式，可以确定可以被认为振动强度在点火 循环之间改变的曲柄角。换而言之，可以确定很可能发生爆震的曲柄角。 在定义为内燃机振动基准的振动波形中强度变为最高的正时与确定曲柄角 匹配，并且，基于所述波形和波形模型之间的比较结果，判定是否在内燃 机中发生爆震。因此，可以基于检测的波形中的强度突然增大部分判定是
否已经发生爆震，并且可以避免基于恒定具有高强度的部分判定是否已经 发生爆震。因此，可以避免当没有爆震时错误判定发生爆震。因此，可以 减少错误判定。
优选地，如果所述确定的曲柄角位于预定范围，所述运算单元判定所 述内燃机中没有发生爆震。
在此方案中，当确定的曲柄角位于预定范围时，判定内燃机中没有发 生爆震。因此，即使当不可能发生爆震的曲柄角突然增大振动强度时，可 以避免当实际没有爆震时错误判定已经发生爆震。
更优选地，与所述确定的曲柄角范围相同的范围被判定为所述研究范围。
在此方案中，从点火循环之间的积分值的改变量较大的曲柄角范围 中，检测振动峰值。因此，可以从很可能发生爆震的曲柄角范围检测振动 峰值。因此，可以高精度地确定起源于爆震的振动峰值。
更优选地，包括所述确定的曲柄角范围并且比所述确定的曲柄角范围 更宽的范围被判定为所述研究范围。
在此方案中，从包括所述确定的曲柄角范围并且比所述确定的曲柄角 范围更宽的范围中检测振动峰值。因此，可以从积分值的改变量较大的曲 柄角范围附近检测振动峰值。因此，可以从很可能发生爆震的曲柄角范围 检测振动峰值。因此，可以高精度地确定起源于爆震的振动峰值。
更优选地，如果在所述研究范围中不存在其强度高于相邻曲柄角的强 度的曲柄角，所述运算单元判定所述内燃机中没有发生爆震。
在此方案中，如果在研究范围中不存在其强度高于相邻曲柄角的强度 的曲柄角，判定内燃机中没有发生爆震。因此，如果不能发现振动峰值， 可以判定内燃机中没有发生爆震。因此，即使当不可能发生爆震的曲柄角 突然增大振动强度，也可以避免在实际没有爆震时错误判定已经发生爆 震。
更有选地，基于所述积分值和所述预定值之间的差的绝对值，所述运 算单元检测点火循环之间所述积分值的改变量。
在此方案中，从积分值和预定值之间的差的绝对值，检测点火循环之
间的积分值的改变量。因此，即使在高强度爆震后伴随低强度爆震时的情 况下积分值减小，可以计算积分值的改变量。
更优选地，所述运算单元计算所述积分值的改变量与所述积分值的改 变量之和的比率。对应于所计算出的比率的数目被判定为所述预定数目。
在此方案中，将积分值的改变量较大的曲柄角范围确定与积分值的改 变量与积分值的改变量的总和的比率对应的数目。作为示例，如果比率中 的一个比率大于预定比率，将"l"定义为预定值。因此，如果是积分值 的改变量仅在一个范围中较大的情况，可以避免确定不必要的较大数目的 范围。因此，可以避免确定积分值的相对改变量较大但是积分值的绝对改 变量较小的范围。由此，可以避免从不可能发生爆震的曲柄角范围中错误 确定振动达到峰值的曲柄角。
更优选地，如果所述比率中至少一个大于预定比率，则"l"被判定 为所述预定数目。
在此方案中，如果所述比率中至少一个大于预定比率，则"l"被判 定为所述预定数目。因此，可以避免确定积分值的相对改变量较大但是积 分值的绝对改变量较小的范围。由此，可以避免从不可能发生爆震的曲柄 角范围中错误确定振动达到峰值的曲柄角。
更优选地，在多个点火循环中检测所述内燃机的振动强度和所述波 形。为每个点火循环计算所述积分值。所述预定值是其中检测与所述波形 模型相比较的所述波形的点火循环的在前的点火循环的积分值。
在此方案中，为每个点火循环计算所述积分值。所述预定值是其中检 测与所述波形模型相比较的所述波形的点火循环的在前的点火循环的积分 值。因此，可以检测点火循环之间的积分值的改变量。
更优选地，所述预定值是其中检测与所述波形模型相比较的所述波形 的点火循环的在前的、并且满足最大振动强度小于预定强度的条件的点火 循环的积分值。
在此方案中，所述预定值是其中检测与所述波形模型相比较的所述波 形的点火循环的在前的、并且满足最大振动强度小于预定强度的条件的点 火循环的积分值。因此，可以使用其中振动强度小于预定强度的点火循环
(即，被认为是没有爆震的点火循环)的积分值作为基准检测积分值的改 变量。因此，可以防止积分值的改变量不管实际已经发生爆震的事实而减 小。由此，可以高精度地确定可能已经发生爆震的范围。
更优选地，所述预定值是其中检测与所述波形模型相比较的所述波形 的点火循环的在前的、并且连续超过预定次数满足最大振动强度大于预定 强度的条件的点火循环的积分值。
在此方案中，，所述预定值是其中检测与所述波形模型相比较的所述 波形的点火循环的在前的、并且连续超过预定次数满足最大振动强度大于 预定强度的条件的点火循环的积分值。因此，即使振动强度较高，只要其 处于稳定状态，其也可以用作计算积分值改变量的基准。因此，可以避免 将不是因为爆震因为的高强度振动错误判定为因为爆震而引起的振动。
更优选地，所述预定值是通过平滑所述积分值获得的运算值。
在此方案中，通过平滑所述积分值获得的运算值被用作预定值。因 此，可以使用点火循环件改变不大的运算值检测积分值的改变量。因此， 可以防止用于检测积分值改变量的基准在不同点火循环之间显著不同的情 形。
更优选地，所述预定值是通过平滑其中最大振动强度小于预定强度的 点火循环的所述积分值获得的运算值。
在此方案中中，将通过平滑其中最大振动强度小于预定强度的点火循 环的所述积分值获得的运算值用作预定值。因此，例如可以从排出发生爆 震的点火循环的积分值的积分值中计算运算值。因此，基于点火循环之间 改变不大的运算检测积分值的改变量。因此，可以稳定并且高精度地判定 爆震的发生。
更优选地，所述运算单元计算对应于所述波形和所述波形模型之间的 差的值，使得所述值随着所述波形和所述波形模型之间的差变小而变大； 以及，当对应于所述差的值变得大于阈值时，所述运算单元判定已经发生
爆震o
在此方案中，计算随着所述波形和所述波形模型之间的差变小而变大 的对应于所述波形和所述波形模型之间的差的值。当对应于所述差的值变
得大于阈值时，判定已经发生爆震。因此，可以基于波形高精度地判定是 否己经发生爆震。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种内燃机的爆震判定设备， 包括爆震传感器，检测所述内燃机的振动强度；以及运算单元。所述运 算单元基于所检测到的振动强度检测所述内燃机的振动波形；为预定多个 曲柄角范围的每一个计算对所述波形的振动强度进行积分的积分值；为所 述多个曲柄角范围的每一个检测点火循环之间的所述积分值的改变量；在 所述多个曲柄角范围中确定其中所述积分值的改变量较大的预定数目的曲 柄角范围；判定所确定的范围的所述积分值是否不是因为爆震而已经改 变；如果判定所确定的范围的所述积分值不是因为爆震而改变，修正所述 检测到的振动波形，使得所确定的范围的所述积分值的改变量变小；为所 述多个曲柄角范围的每个计算对所述修正的波形的振动强度进行积分的积 分值；以及使用所述修正的波形的所述积分值的每个之和判定是否已经发 生爆震。
在此方案中，检测内燃机的振动强度。基于检测的振动强度，检测内 燃机的振动波形。为多个预定曲柄角范围的每一个波形振动强度进行积分 计算积分值。检测点火循环之间的积分值的改变量。在多个曲柄角范围 中，确定积分值的改变量较大的预定数量的曲柄角范围。以此方式，可以 确定可以被认为振动强度在点火循环间改变的曲柄角范围。换而言之，可 以确定很可能发生爆震的曲柄角范围。但是注意，振动强度可能不是因为 爆震而突然增大。因此，如果判定确定范围的积分值不是因为爆震而己经 改变，修正检测的振动波形，使得确定范围的积分值的改变量变小。因 此，可以从检测的波形中排除由于不同于爆震的因素(例如，内燃机的部 件的操作)引起的强度突然增大的部分。为多个曲柄角范围的每个计算对 修正波形的振动强度进行积分所获得的积分值。使用修正的积分值的和， 判定是否已经发生爆震。因此，可以使用不是由于爆震而增大的强度所影 响不大的振动波形判定是否已经发生爆震。因此，可避免错误判定爆震的 发生。由此，可以提供可以减少错误判定的内燃机的爆震判定设备或爆震 判定方法。
优选地，如果判定所确定的范围的所述积分值不是因为爆震而已经改 变，所述运算单元修正所述检测到的振动波形，使得所确定的范围的所述 积分值等于最终点火循环计算的积分值，使得所述积分值的改变量变小。
在此方案中，修正检测的振动波形，使得所确定的范围的所述积分值 等于最终点火循环计算的积分值。因此，可以从检测的波形中排除由于不 同于爆震的因素(例如，内燃机的部件的操作)引起的强度突然增大的部 分。
更优选地，所述运算单元基于连续点火循环的所述积分值的差检测所 述积分值的改变量。
在此方案中，可以从连续点火循环的所述积分值的差检测所述积分值 的改变量。
更优选地，所述运算单元基于连续点火循环的所述积分值的差的绝对 值检测所述积分值的改变量。
在此方案中，可以从连续点火循环的所述积分值的差的绝对值检测所 述积分值的改变量。
更优选地，所述运算单元通过平滑所述多个曲柄角范围中每个的所述 积分值而计算运算值；以及，如果判定所确定的范围的所述积分值不是因 为爆震而已经改变，所述运算单元修正所述检测到的振动波形，使得所确 定的范围的所述积分值等于所述运算值，从而使得所述积分值的改变量变 小。
在此方案中，修正修正所述检测到的振动波形，使得所确定的范围的 所述积分值等于所述运算值。因此，可以从检测的波形中排除由于不同于 爆震的因素引起的强度突然增大的部分。
更优选地，所述运算单元基于所述积分值和所述运算值之间的差检测 所述积分值的改变量。
在此方案中，可以从积分值和运算值之间的差检测积分值的改变量。
更优选地，所述运算单元基于所述积分值和所述运算值之间的差的绝 对值检测所述积分值的改变量。
在此方案中，可以从积分值和运算值之间的差的绝对值检测积分值的
改变量。
更优选地，在参考所确定的范围判定的研究范围中，所述运算单元确 定其强度高于相邻曲柄角的强度的曲柄角；以及，在限定为所述内燃机的 基准振动的波形模型中强度变为最高的正时与所述确定的曲柄角匹配时， 基于所述波形和所述波形模型的比较结果，所述运算单元判定所确定的范 围的所述积分值不是因为爆震而已经改变。
在使用确定范围所判定的研究范围中，确定强度大于相邻曲柄角的强 度的曲柄角。以此方式，可以确定可以被认为振动强度在点火循环之间改 变的曲柄角。换而言之，可以确定很可能发生爆震的曲柄角。在定义为内 燃机振动基准的振动波形中强度变为最高的正时与确定曲柄角匹配，并 且，基于所述波形和波形模型之间的比较结果，判定是否在内燃机中发生 爆震。因此，可以基于检测的波形中的强度突然增大部分判定是否已经发 生爆震。因此，可以避免当没有爆震时错误判定发生爆震。由此，可以提 供可以减少错误判定的内燃机的爆震判定设备或爆震判定方法。
更优选地，所述运算单元计算对应于所述波形和所述波形模型之间的 差的系数，使得所述系数随着所述波形和所述波形模型之间的差变小而变 大；以及，如果所述系数大于阈值，所述运算单元判定所确定的范围的所
述积分值已经因为爆震而改变；如果所述系数小于所述阈值，所述运算单
元判定所确定的范围的所述积分值不是因为爆震而改变。
在此方案中，运算单元计算随着所述波形和所述波形模型之间的差变 小而变大的对应于波形和波形模型之间的差的系数。系数越大，发生爆震 的可能性越高。因此，当系数大于阈值时，判定确定范围的积分值因为爆 震而已经改变。相反，如果系数小于阈值，判定确定范围的积分值不是因 为爆震而改变。因此，可以高精度判定积分值是否因为爆震而改变。
更优选地，如果所述确定的曲柄角位于预定范围，所述运算单元判定 所确定的范围的所述积分值不是因为爆震而改变。
在此方案中，如果确定的曲柄角位于预定范围，判定所确定的范围的 所述积分值不是因为爆震而改变。因此，即使当不可能发生爆震的曲柄角 突然增大振动强度时，可以避免当实际没有爆震时错误判定己经发生爆
震。
更优选地，所述运算单元在所述多个曲柄角范围中确定其中所述积分 值的改变量较大的多个曲柄角范围；以及，所述运算单元判定所述多个所
确定的范围的所述积分值不是因为爆震而改变。
在此方案中，确定积分值的改变量较大的多个曲柄角范围。确定多个 确定范围的积分值是否因为爆震而改变。因此，可以提高去顶积分值是否 因为爆震而改变的范围的精度。
更优选地，如果判定多个所述确定范围中至少一个的所述积分值因为 爆震而已经改变，所述运算单元抑制所检测的波形的修正。
在此方案中，如果判定多个所述确定范围中至少一个的所述积分值因 为爆震而已经改变，使用没有修正的检测波形计算的积分值之和判定是否 已经发生爆震。
更优选地，如果判定所述多个所确定的范围的至少一个的所述积分值 不是因为爆震而改变，所述运算单元修正所述检测到的振动波形，使得其 中所述积分值被判定不是因为爆震而改变的范围的所述积分值的改变量变 小。
在此方案中，如果判定所述多个所确定的范围的至少一个的所述积分 值不是因为爆震而改变，修正所述检测到的振动波形，使得其中所述积分 值被判定不是因为爆震而改变的范围的所述积分值的改变量变小。因此， 可以从检测波形中排除强度由于不同于爆震的因素而突然增大的部分。
更优选地，所述运算单元使用所述修正波形的所述积分值之和修正用
于判定是否已经发生爆震的判定值；以及，所述运算单元基于所述内燃机 的振动强度和所述修正判定值之间的比较结果判定是否已经发生爆震，由 此使用所述修正波形的所述积分值的每个之和判定是否已经发生爆震。
在此方案中，使用所述修正波形的所述积分值之和修正用于判定是否 已经发生爆震的判定值。基于所述内燃机的振动强度和所述修正判定值之 间的比较结果判定是否己经发生爆震，由此使用所述修正波形的所述积分 值的每个之和判定是否已经发生爆震。因此，使用考虑各个内燃机的振动 特性而修正判定值，可以高精度地判定是否已经发生爆震。


图1是示出根据本发明第一实施例作为爆震判定设备的发动机ECU 控制的发动机的示意性构造图。
图2示出发动机中在爆震时产生的振动频带。
图3是示出图1中发动机ECU的控制框图。 图4示出发动机振动波形。
图5示出存储在发动机ECU的ROM中的爆震波形模型。 图6示出振动波形和爆震波形模型之间的比较。 图7是示出存储在发动机ECU的ROM或SRAM中的判定值V (J) 的映射图。
图8是表示幅度值LOG (V)的频率分布的(第一)曲线图。 图9是表示15度积分值的改变量的(第一)曲线图。 图10是根据本发明第一实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU的 功能框图。
图11是表示根据本发明第一实施例的作为爆震判定设备的发动机 ECU所执行的程序的控制结构的流程图。
图12是根据本发明第二实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU的 功能框图。
图13是表示根据本发明第二实施例的作为爆震判定设备的发动机 ECU所执行的程序的控制结构的流程图。
图14是15度积分值的改变量的(第二)曲线图。
图15示出在本发明第三实施例中其中强度达到峰值的曲柄角研究范围。
图16是根据本发明第四实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU的 功能框图。
图17是表示根据本发明第四实施例的作为爆震判定设备的发动机 ECU所执行的程序的控制结构的流程图。
图18是表示15度积分值的改变量的(第三)曲线图。
图19是根据本发明第五实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU的 功能框图。
图20是表示根据本发明第五实施例的作为爆震判定设备的发动机
ECU所执行的程序的控制结构的流程图。
图21是表示15度积分值的改变量的(第四)曲线图。
图22是表示强度值LOG (V)的频率分布的(第二)曲线图。
图23是表示根据本发明第六实施例的作为爆震判定设备的发动机
ECU所执行的程序的控制结构的流程图。
图24是表示根据本发明第七实施例的作为爆震判定设备的发动机
ECU所执行的程序的控制结构的流程图。
图25是根据本发明第八实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU的
功能框图。
图26是表示根据本发明第八实施例的作为爆震判定设备的发动机 ECU所执行的程序的控制结构的流程图。
图27是表示根据本发明第九实施例的作为爆震判定设备的发动机 ECU所执行的程序的控制结构的流程图。
图28是表示强度值LOG (V)的频率分布的(第三)曲线图。
图29是根据本发明第十实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU的 功能框图。
图30是根据本发明第十实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU所 执行的程序的控制结构的(第一)流程图。
图31是根据本发明第十实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU所 执行的程序的控制结构的(第二)流程图。
图33是表示15度积分值的改变量的(第五)曲线图。
图34示出修正振动波形。
具体实施例方式
下面参考附图描述本发明的实施例。在下面的说明书中，相同的部件 赋予相同的参考标号。它们具有相同的名称和功能。因此，不再重复相同 部件的具体描述。
(第一实施例)
参考图1，描述根据本发明一实施例的安装爆震状态判定设备的车辆 的发动机100。发动机100设置有多个气缸。例如，根据本实施例的爆震
状态判定设备通过执行存储在发动机ECU (电子控制单元)200的ROM (只读存储器)202中的程序实现。
发动机IOO是内燃机，其中由空气滤清器102吸入的空气和由喷射器 104喷射的燃料的空燃混合气由火花塞106点燃，并在燃烧室中燃烧。虽 然调节点火正时，以获得MBT (最佳扭矩的最小提前)而最大化输出扭 矩，但是其可以根据发动机100的运算状态(例如当发生爆震时)提前或 延迟。
空燃混合气的燃烧产生将活塞108向下压的燃烧压力，由此旋转曲轴 110。燃烧后的空燃混合气(废气)由三通催化剂112净化，并排出汽车 外。吸入到发动机IOO的空气量由节流阀114调节。
发动机100由发动机ECU200控制。发动机ECU200具有连接到其的 爆震传感器300、水温传感器302、设置成面对正时转子304的曲柄位置 传感器306、节流阀的开度位置传感器308、车速传感器310、点火开关 312以及气流计314。
爆震传感器300设置在发动机100的气缸体中。爆震传感器300由压 电元件实现。随着发动机100振动，爆震传感器300产生电压，电压的幅 度对应于振动的幅度。爆震传感器300将表示电压的信号发送到发动机 ECU200。水温传感器302检测发动机100的水套中的冷却水的温度，并 将表示检测结果的信号发送到发动机ECU200。
正时转子304设置在曲轴IIO处，并与曲轴110—起旋转。正时转子 304的外周边以预定间隔设置有多个突起。曲柄位置传感器306设置成面 对正时转子304的突起。当正时转子304旋转时，正时转子304的突起和 曲柄传感器306之间的气隙变化，使得通过曲柄位置传感器306的线圈部 分的磁通量增大或减小，由此产生电动势。曲柄位置传感器306将表示电 动势的信号发送到发动机ECU200。发动机ECU200从曲柄位置传感器 306发送的信号中检测曲柄角和曲轴IIO的转数。
节流阀的开度位置传感器308检测节流阀的开度位置，并将表示检测 结果的信号发送到发动机ECU200。车速传感器310检测车轮(未示出) 的转数，并将表示检测结果的信号发送到发动机ECU200。发动机 ECU200从车轮的转数计算车速。点火开关312在起动发动机100中由驾 驶者接通。气流计314检测发动机100的进气量，并将表示检测结果的信 号发送到发动机ECU200。
发动机ECU200使用从辅助电池320供给的电功率操作。发动机 ECU200使用从各种传感器和点火开关312发送的信号以及存储在 ROM202和SRAM (静态随机访问存储器)204中的映射图和程序进行操 作，以控制设备使得发动机获得期望的驱动条件。
在本实施例中，使用从爆震传感器300发送的信号和曲柄角，发动机 ECU200检测发动机100在预定爆震检测期间(从预定第一曲柄角到预定 第二曲柄角的部分)的振动波形(下面称为"振动波形")，并从检测的 振动波形判定发动机100中是否已经发生爆震。本实施例中的爆震检测期 间是在燃烧冲程中从上死点(0°)到90°。应当注意到爆震检测期间不限 与此。爆震检测期间对应于上述实施例的第一范围。
当发生爆震时，发动机100中产生图2中由实线表示的频率附近的频 率的振动。爆震产生的爆震频率并非恒定，而是具有预定频带。因此，在 本实施例中，如图2中所示，检测包括在第一频带A、第二频带B以及第 三频带C中频率的振动。在图2中，CA表示曲柄角。包括由于爆震产生 的振动的频率的频带数不限于3个。
参考图3，将进一步描述发动机ECU200。发动机ECU200包括A/D (模拟/数字)转换单元400、带通滤波器(1) 410、带通滤波器(2) 420、带通滤波器(3) 430以及积分单元450。
A/D转换器400将从爆震传感器300发送的模拟信号转换成数字信 号。带通滤波器(1) 410仅允许从爆震传感器300发送的信号中第一频带 A的信号通过。具体而言，在爆震传感器300检测的振动中，通过带通滤 波器(1) 410仅提取第一频带A中的振动。
带通滤波器(2) 420仅允许从爆震传感器300发送的信号中第二频带 B的信号通过。具体而言，从爆震传感器300检测的振动中，通过带通滤 波器(2) 420提取第二频带B中的振动。
带通滤波器(3) 430仅允许从爆震传感器300发送的信号中第三频带 C的信号通过。具体而言，从爆震传感器300检测的振动中，通过带通滤 波器(3) 430提取第三频带C中的振动。
积分单元450对由带通滤波器(1) 410到带通滤波器(3) 430所选择 的信号进行积分，即，每次5度的曲柄角的振动幅度。在下文中，曲柄角 每次5度积分的值将称为5度积分值。为每个频带计算5度积分值。在每 个频带中计算5度积分值实现振动波形的检测。
此外，将由此计算的第一频带A到第三频带C的5度积分值相加，以 对应于曲柄角。具体而言，合成第一频带A到第三频带C的振动波形。
由此，如图4中所示，检测发动机100的振动波形。使用第一到第三 频带A-C的合成波形作为发动机100的振动波形。
将检测的振动波形与发动机ECU200的ROM202中存储的爆震波形模 型进行比较，如图5中所示。当发动机IOO爆震时，提前形成作为爆震波 形的模型的爆震波形模型。
在爆震波形模型中，将振动幅度表示为无量纲的0-1范围内的数字， 并且振动的幅度并非单一的对应于曲柄角。更具体而言，对于本实施例的 爆震波形模型，在振动强度的峰值之后，随着曲柄角的增大，判定振动幅 度减小，不判定振动强度呈现峰值时的曲柄角。
本实施例中的爆震波形模型对应于由爆震产生的振动强度的峰值后的 振动。可以存储与由爆震引起的振动的上升后的振动对应的爆震波形模 型。
基于当通过实验等强制产生爆震时检测的发动机100的振动波形，提 前形成并存储爆震波形模型。
使用其爆震传感器300的尺寸和输出值是爆震传感器300的尺寸公差 和输出公差的中值的发动机100 (下文称为中值特性发动机)形成爆震波 形模型。换而言之，爆震波形模型是在中值特性发动机中强制产生爆震时
获得的振动波形。形成爆震波形模型的方法并不局限于此，并且其可以通 过模拟(作为示例)形成。
在检测的波形和爆震波形模型的比较中，如图6所示，比较归一化的 波形和爆震波形模型进行比较。这里，例如，归一化是指通过将每5度积
分值除以比相邻曲柄角的5度积分值大的5度积分值(即，5度积分值的 峰值)而将振动强度表述为0-1范围的无量纲数。但是，归一化的方法不
限于此。
在本实施例中，发动机ecu200计算与归一化的振动波形和爆震波形 模型彼此间的偏差相关的值的关联系数k。在振动波形的强度(5度积分 值)达到峰值处的曲柄角与爆震波形模型的强度达到峰值处的正时匹配， 并且在此状态中，以曲柄角(每5°)计算归一化后的振动波形与爆震波形 模型之间的偏差的绝对值(偏差量)，由此计算关联系数k。这里，下面 详细描述确定振动波形中的强度达到峰值处的曲柄角的方法。
当我们将每个曲柄角处的归一化后的振动波形和爆震波形模型相互间 的偏差的绝对值表示为as (i)(其中，i是自然数)并且将爆震波形模型 的振动强度对曲柄角进行积分获得的值(爆震波形模型的面积)表示为
s，则通过等式k= (s-i:as a) ) /s计算关联系数k,其中i:as (i)表
示as (i)的和。在本实施例中，当振动波形的形状越接近于爆震波形模 型的形状时，则计算的关联系数k的值越大。因此，如果振动波形包括不 是由爆震引起的振动波形，则计算的关联系数k的值较小。注意，可以通 过不同方法计算关联系数k。
此外，发动机ecu200基于5度积分值的最大值计算爆震强度n。当 我们将5度积分值的最大值表示为p并且将当发动机100不爆震时表示发 动机100的振动幅度的值表示为bgl (背景水平)时，通过等式 n=p/bgl计算爆震强度n。将计算爆震强度n的5度积分值的最大值p 进行对数转换。注意，可以通过不同方法计算爆震强度n。
通过将在下面描述的强度值log (v)的频率分布从中值v (50)减 去标准偏差o与系数(例如，"1")的乘积计算值bgl。 bgl可以由不 同的方法计算，并且可以存储在rom202中。
在本实施例中，发动机ECU200将计算的爆震幅度N和存储在存储器
202中的判定值V (KX)进行比较，并且进一步地将检测到的波形与存储 的爆震波形模型进行比较，由此为每个点火循环(720度曲柄角)判定发 动机100中是否已经发生爆震。
如图7中所示，将判定值V (KX)存储作为由操作状态分割的每个范 围的映射图，其使用发动机速度NE和进气量KL作为参数。在本实施例 中，通过根据低速(NE<NE (1))、中速(NE (1)《NE《NE (2))、高速(NE (2)《NE)、低负载(KL<KL (1))、中负载 (KL (1)《KL《KL (2))和高负载(KL (2)《KL)，为每个气缸提 供九个范围。范围数不限于此。此外，可以使用除了发动机速度NE和进 气量KL之外的参数或多个参数分割范围。
在发动机100或车辆的运输时，通过实验等提前判定的值被用作存储 在ROM202中的判定值V (J)(运输时的初始判定值V (J))。根据爆 震传感器300的输出值的变动或退化，即使在发动机100中发生的振动相 同，检测的强度也可能变动。在此情况下，需要修正判定值V (J)和使用 适于实际检测强度的判定值V (J)判定是否已经发生爆震。
因此，在本实施例中，基于表示对强度V进行对数转换获得的强度值 LOG (V)和每个强度值LOG (V)的检测的频率(次数或可能性)之间 的关系的频率分布计算爆震判定级别V (KD)。
为发动机速度NE和进气量KL作为参数限定的每个范围计算强度值 LOG (V)。用于计算强度值LOG (V)的强度V是检测的波形的最大强 度(最大的5度积分值)。基于计算的强度值LOG (V)，计算从最小值 累积的强度值LOG (V)的频率达到50%处的中值V (50)。此外，计算 不大于中值V (50)的强度值LOG (V)的标准偏差o 。作为示例，在本 实施例中，通过该下面方法计算每个点火周期的约等于基于多个(例如， 200周期)强度值LOG (V)计算的中值和标准偏差的中值V (50)和标 准偏差o 。
如果当前检测的强度值LOG (V)大于上次计算的中值V (50)，通 过该将预定值C (1)加到上次计算的中值V (50)获得的值被提供作为此次的中值V (50)。相反，如果当前检测的强度值LOG (V)小于上次计 算的中值V (50)，通过从上次计算的中值V (50)中减去预定值C (2)
(例如，值C (2)可以与C (1)相同)获得的值被提供作为此次的中值 V (50)。
如果此次检测的强度值LOG (V)小于上次计算的中值V (50)并且 大于从上次计算的中值V (50)中减去上次计算的标准偏差o所获得的 值，通过从上次计算的标准偏差o中减去两倍预定值C (3)获得的值被 提供作为此次的标准偏差o 。相反，如果当前检测的强度值LOG (V)大 于上次检测的中值V (50)或者如果其小于通过从上次计算的中值V (50)中减去上次计算的标准偏差o获得的值，通过将预定值C (4) (例如，值C (4)可以与C (3)相同)加到上次计算的标准偏差o获得 的值被提供作为此次的标准偏差o 。中值V (50)和标准偏差o可以通过 其它方法计算。此外，中值V (50)和标准偏差o的初始值可以是预设值 或"0"。
使用中值V (50)和标准偏差o，计算爆震判定级别V (KD)。如图 8所示，通过将系数U (1) (U (1)为常数，例如U (1) =3)和标准偏 差的乘积加到中值V (50)获得的值被提供作为爆震判定级别V (KD)。 爆震判定级别V (KD)可以通过其它方法计算。
大于爆震判定级别V (KD)的强度值LOG (V)的比率被判定为爆 震的频率，并被认为爆震占有率KC。
如果爆震占有率KC大于阈值KC (0)，将判定值V (J)修正为减小 预定修正量A (1)，使得增大延迟点火正时的频率。修正的判定值V (J)被存储在SRAM204中。
系数U (1)是从通过实验等获得数据和经验中得到的系数。大于当 U (1) =3时的爆震判定级别的强度值LOG (V)基本等于其中实际产生 爆震的点火循环的强度值LOG (V)。除了 "3"之外的其它值可以用作 系数U (1)。
在下文中，将描述确定振动波形中强度达到峰值处的曲柄角的方法。 在本实施例中，计算通过将爆震判定时段6等分所限定的每个范围
(即，为了每个15度的曲柄角)的强度进行积分的15度积分值(3个5
度积分值)，如图9所示。每隔几个点火循环计算15度积分值。15度积 分值对应于上述第一方案的积分值。范围数不限于6，可以使用任何数目 的范围，只要其不小于2。
从当前点火循环的15度积分值和上一个(在前)点火循环的15度积 分值之间的差中，计算由图9中阴影线所表示的改变量AV (1) AV (6)。
从检测15度积分值的改变量AV (1) AV (6)的六个范围中，确 定具有最大改变量的两个范围。确定的范围数不限于两个。
与确定范围相同的范围被判定为研究范围，并且在研究范围中，确定 强度高于相邻曲柄角的强度并且在这些强度(5度积分值)中为最高的曲 柄角。具体而言，确定振动波形中强度达到峰值的曲柄角。曲柄角与爆震 波形模型中的振动强度最大化时的正时匹配，并将振动波形与爆震波形模 型相比。
参考图10，描述根据本发明的作为爆震判定设备的发动机ECU200的 功能。下面描述的发动机ECU200的功能可以由硬件或软件实现。
发动机ECU200包括强度检测单元210、波形检测单元212、爆震强 度计算单元220、关联系数计算单元222、爆震判定单元230、 15度积分 值计算单元240、改变量检测单元242、范围确定单元250和曲柄角确定 单元252。
强度检测单元210基于从爆震传感器300发送的信号检测爆震检测时 段的振动强度V。波形检测单元212通过对每5度曲柄角的振动强度进行 积分检测爆震检测时段的振动波形。
爆震强度计算单元220计算爆震强度N。关联系数计算单元222计算 关联系数K。如果爆震强度N大于判定值V (J)并且关联系数K大于阈 值K(O)，爆震判定单元230判定已经产生爆震。
15度积分值计算单元240计算通过6等分爆震检测时段所获得每个范 围的15度积分值。改变量检测单元242检测15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)。
范围确定单元250从6个范围中确定其中检测的15度积分值的改变量
较大的曲柄角范围。在本实施例中，范围确定单元250确定其中检测的15 度积分值的改变量较大的两个范围。
曲柄角确定单元252在判定具有与确定范围相同范围的研究范围中确 定强度大于相邻曲柄角的强度并且在这些强度中为最大的曲柄角。
参考图11，描述根据本发明作为爆震判定设备的发动机ECU200所执 行的程序的控制结构。以预定周期重复执行下述的程序。
在步骤100 (下文中将"步骤"简称为"S")，发动机ECU200基于 曲柄传感器306发送的信号检测发动机速度NE以及基于气流计314发送 的信号检测进气量KL。
在S102中，发动机ECU200基于爆震传感器300发送的信号检测发 动机100的振动强度。振动强度由爆震传感器300输出的电压值表示。注 意，振动强度可以由与爆震传感器300的输出电压对应的值表示。在从上 死点到90° (90。的曲柄角)角的燃烧冲程中执行强度的检测。
在S104中，发动机ECU200计算5度积分值，即，通过对每5度的曲 柄角(只对5度积分)的爆震传感器300输出的电压(表示振动强度的 值)积分值。对于第一到第三频带A-C的每个频带中的振动计算5度积分 值。另外，对应于曲柄角将第一到第三频带A-C中的5度积分值相加，并 检测到发动机100的振动波形。
在S110中，发动机ECU200为6等分爆震检测时段获得的每个范围 计算15度积分值。
在S112中，发动机ECU200从当前点火循环的15度积分值与上次 (前一)点火循环的15度积分值之间的差检测15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)。
在S114中，发动机ECU200从六个范围中确定其中检测的15度积分 值的改变量较大的两个范围。
在S116中，发动机ECU200在判定具有与确定范围相同的范围的研 究范围中确定强度与大于相邻曲柄角的强度并且为这些强度中最大的曲柄 角。
在S120中，发动机ECU200对发动机100的振动波形进行归一化。 在S122中，发动机ECU200计算关联系数K，关联系数是与与归一化振 动波形和爆震波形模型之间的偏差相关的值。在S124中，发动机ECU200 计算爆震强度N。
在S126中，发动机ECU200判定爆震强度N是否大于判定值V (J) 以及关联系数K是否大于阈值K (0)。如果爆震强度N大于判定值V (J)并关联系数K大于阈值K (0) (S126中是)，处理进行到S128。 如果否，处理进行到S132。
在S128中，发动机ECU200判定发动机100中已经发生爆震。在 S130中，发动机ECU200延迟点火正时。在S132中，发动机ECU200判 定发动机100中没有发生爆震。在S134中，发动机ECU200提前点火正 时。
描述基于上述构造和流程图的根据本发明作为爆震判定设备的发动机 ECU200的操作。
当发动机IOO操作时，基于从曲柄位置传感器306发送的信号检测发 动机速度NE，基于从气流计314发送的信号检测进气量KL (S100)。此 外，基于从爆震传感器300发送的信号检测发动机100的振动强度 (S102)。
在从上死点到90度范围的燃烧冲程中，计算第一到第三频带A-C (S104)中每一个的振动的5度积分值。将第一到第三频带A-C的计算的 5度积分值对应于曲柄角相加，并检测诸如图4所示的发动机100的振动 波形。
此外，如上述图9所示，计算通过6等分爆震检测时段所获得的每个 范围的15度积分值。从当前点火循环的15度积分值和上次(前一)点火 循环的15度积分值之间的差检测15度积分值的改变量AV (1) -AV (6) (S112)。
爆震突然发生，因此，其中15度积分值的改变量AV (1) - AV (6) 较大的范围很可能包括发生爆震的曲柄角。因此，在六个范围中确定15 度积分值中检测的改变量较大的两个范围(S114)。 在判定为与确定范围相同的研究范围中，确定强度大于相邻曲柄角的 强度并且在这些强度中为最大的曲柄角(s116)。以此方式，可以确定可 能已经发生爆震处的曲柄角。
将振动波形归一化(s120)。振动强度在爆震波形模型中变为最高的 正时与确定曲柄角匹配，在此状态下，为每个曲柄角计算归一化的振动波
形和爆震波形模型之间的偏差的绝对值as (i)。基于as (i)的和i:as (i)和为每个曲柄角的爆震波形模型的振动强度进行积分获得的值s，将
关联系数k计算为k- (s-sas (i) ) /s (s122)。以此方式，可以用数
字表示检测的振动波形和爆震波形模型之间的匹配程度，这允许客观的判 定。此外，振动波形和爆震波形模型之间的比较允许基于诸如振动的衰减 倾向之类的振动行为分析振动是否起源于爆震。
此外，计算爆震强度n (s124)。如果爆震强度n大于判定值v (j)并且关联系数k大于阈值k (0) (s126的是)，判定已经发生爆震 (s128)，并延迟点火正时(s130)。这防止爆震。
如果爆震强度n不大于判定值v (j)或者关联系数k不大于阈值k (0) (s126的否)，则判定没有发生爆震，并且提前点火正时 (s134)。
如上所述，在根据本实施例的作为控制器的发动机ecu中，为六等 分爆震检测时段所获得的每个范围计算15度积分值。从当前点火循环的 15度积分值和上次点火循环的15度积分值之间的差检测15度积分值的改 变量av (1) -av (6)。在六个范围中确定检测的15度积分值的改变量 较大的两个范围。在确定范围中，确定强度大于相邻曲柄角的强度并为最 大的曲柄角。以此方式，可以确定被认为包括点火循环之间的振动强度的 改变的曲柄角。具体而言，可以判定可能已经发生爆震的曲柄角。在爆震 波形模型中振动强度变为最高的正时与确定曲柄角匹配，在此状态下，计 算关联系数k。使用关联系数k，判定是否己经发生爆震。因此，可以基 于检测的波形中强度突然增大的部分判定是否已经发生爆震。因此，可避 免基于恒定具有较高强度的部分判定是否已经发生爆震。因此，可以避免 当实际上没有爆震时错误判定为已经发生爆震。
第二实施例
在下文中，描述本发明的第二实施例。在本实施例中，如果所确定的 强度(5度积分值)达到峰值的曲柄角位于预定范围内，作出没有发生爆 震的判定，在此点上，与第一实施例不同。除了此点之外，其它构造与上 述第一实施例的相同。功能也相同。因此，下面不再重复其详细描述。
参考图12，描述根据本实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU200 的功能。下面描述的发动机ECU200的功能可以由硬件或软件实现。与上 面第一实施例中相同的部件采用相同的参考标号表示，并且其详细描述不 再重复。
发动机ECU200另外还包括判定单元260。如果确定为具有峰值强度 的曲柄角存在于两等分爆震判定时段所获得的两个范围中延迟侧(较大的 曲柄角)的一个中，判定单元260判定没有发生爆震。
换而言之，如果确定为具有峰值强度的曲柄角不存在于两等分爆震判 定时段所获得的两个范围中提前侧(较小的曲柄角)的一个中，判定单元 260判定没有发生爆震。
用于判定没有发生爆震的范围不限于两等分爆震检测时段所获得的范 围，并且可以使用爆震检测时段的任何范围。作为示例，可以设置诸如从 上死点到10度和从55度到90度的范围之类的多个这样的范围。此外，根
据操作条件可以改变范围。
参考图13，描述根据本实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU200 所执行的程序的控制结构。与第一实施例中相同的处理使用相同的步骤表 示。因此，不再重复其详细描述。
在步骤S200中，发动机ECU200判定确定的曲柄角是否在两等分爆 震检测时段所获得的范围中延迟侧的一个中。如果确定的曲柄角在两等分 爆震检测时段所获得的范围中延迟侧的一个中(S200中的是)，处理进 行到S132。如果否(S200中的否)，处理进行到S120。
描述基于上述构造和流程的根据本实施例的作为爆震判定设备的发动 机ECU200的操作。
如图14中的阴影所示，如果15度积分值的改变量在90度曲柄角附近
(即，爆震检测时段的端点附近)的范围较大，包括峰值强度的曲柄角可 被确定在两等分爆震检测时段所获得的范围的延迟侧一个中。
爆震发生在发动机100的上死点附近是公知的。换而言之，90度曲柄 角附近发生的振动不是由爆震引起的。
因此，如果判定为15度积分值的改变量为较大的范围的范围存在于
两等分爆震检测时段所获得的范围的延迟侧一个中(S200中的是)，判定 没有发生爆震(S132)。
因此，即使在振动强度在不可能发生爆震的曲柄角处突然增大时，可 避免当实际没有发生爆震时错误判定已经发生爆震。除了判定没有发生爆 震的判定，关联系数K可以被计算为"0"。
第三实施例
在下文中，描述本发明第三实施例。在本实施例中，将确定为包括15 度积分值的改变量较大并且宽于预定范围的范围的范围限定为研究范围， 在此点上，其不同于上述的第一实施例。如果在研究范围中没有强度达到 峰值的曲柄角，则判定没有发生爆震，并且在此点上，也不同于上述第一 实施例。除了这些点之外，其它构造与上述第一实施例的相同。功能也相 同。因此，不再重复其详细描述。
如图15所示，在本实施例中，将确定为包括15度积分值的改变量大 于并且宽于预定范围的范围的范围限定为研究范围。因此，即使从积分值 的改变量较大的曲柄角范围附近也可以检测振动峰值。因此，即使在确定 为15度积分值的改变量较大的范围中没有强度达到峰值的曲柄角，如果 在确定范围附近存在这样的曲柄角，可以确定强度达到峰值的曲柄角。因 此，可以高精度地确定起源于爆震的峰值强度。
参考图16，描述根据本发明作为爆震判定设备的发动机ECU200的功 能。下面描述的发动机ECU200的功能可以由硬件或软件实现。与上面第 一实施例中相同的部件采用相同的参考标号表示，并且其详细描述不再重 复。
发动机ECU200另外还包括判定单元262。如果确定为强度大于相邻 曲柄角的曲柄角(具有峰值强度的曲柄角)不存在于研究范围中，判定单
元262判定没有发生爆震。
参考图17，描述根据本实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU200 所执行的程序的控制结构。与第一实施例中相同的处理使用相同的步骤表 示。因此，不再重复其详细描述。
在步骤S300中，发动机ECU200判定在研究范围中是否具有强度大 于邻近曲柄角的任何曲柄角(即，具有峰值强度的曲柄角)。如果具有峰 值强度的曲柄角存在于研究范围中(S300中的是)，处理进行到S116。 如果否(S300中的否)，处理进行到S132。
描述基于上述构造和流程的根据本实施例的作为爆震判定设备的发动 机ECU200的操作。
如果具有峰值强度的曲柄角不存在于研究范围中(S300中的是)，可 以是在不可能发生爆震的曲柄角处(即，研究范围之外)突然增大振动强 度的情况。在此情况下，判定没有发生爆震(S132)。因此，可以避免在 实际没有爆震时错误判定已经发生爆震。除了判定没有发生爆震之外，可 以将关联系数K计算为"0"。
第四实施例
在下文中，描述本发明第四实施例。在本实施例中，从当前点火循环 的15度积分值和上次点火循环的15度积分值之间的差的绝对值检测15度 积分值的改变量，在此点上，其不同于上述的第一实施例。除了此点之 外，其它构造与上述第一实施例的相同。功能也相同。因此，不再重复其 详细描述。
当从当前点火循环的15度积分值和上次点火循环的15度积分值之间 的差的绝对值检测15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)，即使当前点 火循环的强度小于上次点火循环的强度，也可以检测15度积分值的改变 量AV (1) - AV (6)，如图18中阴影所示。
第五实施例
在下文中，描述本发明第五实施例。在本实施例中，根据15度积分 值的改变量AV (1) - AV (6)中每一个与15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)的和AV (A)的比率，判定被确定为具有较大改变量的范围数，在此点上，其不同于上述的第一实施例。除了此点之外，其它构 造与上述第一实施例的相同。功能也相同。因此，不再重复其详细描述。
参考图19，描述根据本实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU200
的功能。下面描述的发动机ECU200的功能可以由硬件或软件实现。与上 面第一实施例中相同的部件采用相同的参考标号表示，并且其详细描述不 再重复。
发动机ECU200另外还包括比率计算单元264和确定数设置单元 266。比率计算单元264计算15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)中 每一个与15度积分值的改变量AV (1) - AV (6)的和AV (A)的比率。
如果15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)与15度积分值的改变 量AV (1) -AV (6)的和AV (A)的比率中至少一个等于或高于阈值 (例如，50%)，确定数设置单元266判定"1"为确定的范围数。
如果15度积分值的改变量AV (1) - AV (6)与15度积分值的改变 量AV (1) -AV (6)的和AV (A)的所有比率低于阈值，则确定数设置 单元266判定"2"为确定的范围数。确定的范围数可以是"1"或"2" 之外的数。
参考图20，描述根据本实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU200 所执行的程序的控制结构。与第一实施例中相同的处理使用相同的步骤表 示。因此，不再重复其详细描述。
在S500中，发动机ECU200计算15度积分值的改变量A V (1 ) - △ V (6)中每一个与15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)的和AV (A) 的比率。
在S502中，发动机ECU200判定15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)与15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)的和AV (A)的比率中 的至少一个是否等于或高于阈值。
如果15度积分值的改变量AV (1) - AV (6)与15度积分值的改变 量AV (1) -AV (6)的和AV (A)的比率中的至少一个等于或高于阈值 (S502中的是)，处理进行到S504。如果否(S502中否)，处理进行到
S508。
在S504中，发动机ECU200判定"1"为确定的范围数。在S506 中，发动机ECU200确定检测的检测的15度积分值的改变量较大的一个 范围。具体而言，确定15度积分值的改变量最大的范围。在S508中，发 动机ECU200判定"2"为确定的范围数。
描述基于上述构造和流程的根据本实施例的作为爆震判定设备的发动 机ECU200的操作。
如果没有发生爆震而由爆震之外的其它因素引起振动，如图21所 示，不可能发生爆震的范围的15度积分值的改变量与其它范围的15度积 分值的改变量相比可以急剧增大。
如果两个范围被确定为15度积分值的改变量较大的范围，可以确定 相对改变量较大而绝对改变量较小的范围。这样的范围的确定可以导致错 误判定已经发生爆震。
因此，计算15度积分值的改变量AV (1) - AV (6)与15度积分值 的改变量AV (1) -AV (6)的和AV (A)的比率(S500)。如果15度 积分值的改变量AV (1) -AV (6)与15度积分值的改变量AV (1) -A V (6)的和AV (A)的比率中任意一个等于或高于阈值(S502中是)， "1"被判定为确定的范围数(S504)。
因此，在六个范围中确定检测的15度积分值的改变量较大的一个范 围(S506)。因此，可以避免确定相对改变量较大而绝对改变量较小的范 围。因此，可以防止从发生爆震的可能性较低的范围中错误确定强度达到 峰值的曲柄角。因此，可以减少错误判定。
如果15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)与15度积分值的改变 量AV (1) -AV (6)的和的比率的全部都小于阈值(S502中的否)， "2"被判定为正常判定的范围数(S508)。
第六实施例
在下文中，描述本发明第六实施例。在本实施例中，基于当前点火循 环的15度积分值与满足强度值LOG (V)小于爆震判定标准V (KD)的 条件的上次或上上次点火循环的15度积分值之间的差，检测15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)，在此点上，其不同于上述的第一实施例。
除了此点之外，其它构造与上述第一实施例的相同。功能也相同。因此， 不再重复其详细描述。
在本实施例中，基于当前点火循环的15度积分值与满足强度值LOG (V)小于爆震判定标准V (KD)的条件的上次或再上次点火循环的15 度积分值之间的差，检测15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)，如图 22中的频率分布所示。
具体而言，如果上次点火循环的强度值LOG (V)不小于爆震判定标 准V (KD)并且上上次点火循环的强度值LOG (V)小于爆震判定标准 V (KD)，则基于当前点火循环的15度积分值与上上次点火循环的15度 积分值之间的差检测15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)。
这里，使用检测的振动波形的最大强度计算强度值LOG (V)，因 此，强度值LOG (V)小于爆震判定标准V (KD)与检测的波形的最大 强度小于通过对爆震判定标准V (KD)进行反对数运算所获得的值相 同。
參考图23，描述根据本实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU200 所执行的程序的控制结构。与第一实施例中相同的处理使用相同的步骤表 示。因此，不再重复其详细描述。
在S600中，发动机ECU200判定上次点火循环的强度值LOG (V) 是否小于爆震判定标准V (KD)。如果上次点火循环的强度值LOG
(V)小于爆震判定标准V (KD) (S600中的是)，处理进行到SI 12。 如果否(S600中的否)，处理进行到S602。
在S602中，基于当前点火循环的15度积分值与最近强度值LOG (V)小于爆震判定标准V (KD)的上上次或再上次点火循环的15度积 分值之间的差，发动机ECU200检测15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)。
注意，可以使用强度值LOG (V)小于爆震判定标准V (KD)但不 是最近点火循环的上上次或再上次点火循环中的一个。
描述基于上述构造和流程的根据本实施例的作为爆震判定设备的发动
机ECU200的操作。
如果上次点火循环中由爆震之外的其它因素而已经发生爆震或已经发 生高强度的振动，上次点火循环的15度积分值可能较大。如果基于这样 的点火循环的15的积分值检测15度积分值的改变量AV (1) - AV (6)，即使在当前点火循环中已经发生爆震，改变量自身也变小。
因此，如果上次点火循环的强度值LOG (V)大于爆震判定标准V (KD) (S600中否)，基于当前循环的15度积分值与最近强度值LOG (V)小于爆震判定标准V (KD)的上上次点火循环或再上次点火循环中 一个的15度积分值之间的差，检测15度积分值的改变量AV (1) - AV (6) (S602)。
具体而言，使用没有由于爆震引起的振动或由于除了爆震之外的因素 引起的振动的点火循环的15度积分值作为基准，检测15度积分值的改变 量AV (1) -AV (6)。
因此，可以避免不管是否发生爆震而改变量都变小的情况。因此，可 以高精度地确定已经可能发生爆震的范围。
如果上次点火循环的强度值LOG (V)小于爆震判定标准V (KD) (S600中是)，基于当前点火循环的15度积分值和上次(其上次)点火 循环的15度积分值之间的差检测15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)。
第七实施例
在下文中，描述本发明第七实施例。在本实施例中，基于当前点火循 环的15度积分值与连续超过预定次数满足强度值LOG (V)大于爆震判 定标准V (KD)的条件的多个上次或再上次点火循环的15度积分值之间 的差，检测15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)，在此点上，其不同 于上述的第六实施例。除了此点之外，其它构造与上述第一和第六实施例 的相同。功能也相同。因此，不再重复其详细描述。
参考图24，描述根据本实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU200 所执行的程序的控制结构。与第一或第六实施例中相同的处理使用相同的 步骤表示。因此，不再重复其详细描述。
在S700中，发动机ECU200判定强度值LOG (V)大于爆震判定标 准V (KD)的点火循环到上次点火循环时是否己经持续预定数量次数或 更多次数。如果强度值LOG (V)大于爆震判定标准V (KD)的点火循 环到上次点火循环时已经持续预定数量次数或更多次数(S700中的是)， 处理进行到S112。如果否(S700中的否)，处理进行到S602。
描述基于上述构造和流程的根据本实施例的作为爆震判定设备的发动 机ECU200的操作。
如果再上次点火循环的强度值LOG (V)大于爆震判定标准V (KD) (S600中否)，判定强度值LOG (V)大于爆震判定标准V (KD)的点火循环到上次点火循环时是否己经持续预定数量次数或更多 次数(S700)。
如果强度值LOG (V)大于爆震判定标准V (KD)的点火循环到上 次点火循环时已经持续预定数量次数或更多次数，认为高强度的震度不是 由于爆震等引起的突然振动，而是发动机100自身产生的恒定振动。
在此情况下，如正常所做的，基于当前点火循环的15度积分值与上 次(上上次)点火循环的15度积分值之间的差，检测15度积分值的改变 量AV (1) -AV (6) (S112)。因此，可以基于发动机100中恒定产生 的振动判定是否已经发生爆震。因此，可以避免在实际没有爆震时错误判 定已经发生爆震。
如果强度值LOG (V)大于爆震判定标准V (KD)的点火循环到上 次点火循环时没有已经持续预定数量次数或更多次数(S700中的否)，认 为高强度的震度对应于由于爆震等引起的突然振动。
在此情况下，基于当前点火循环的15度积分值与最近强度值LOG (V)小于爆震判定标准V (KD)的上上次或再上次点火循环中一个的15 度积分值之间的差，检测15度积分值的改变量AV (1) - AV (6) (S602)。
具体而言，使用没有由于爆震引起的振动或由于爆震之外的因素引起 的高强度振动的点火循环的15度积分值作为基准，检测15度积分值的改 变量AV (1) -AV (6)。
因此，可以避免不管是否发生爆震而改变量都变小的情况。因此，可 以高精度地确定已经可能发生爆震的范围。
如果强度值LOG (V)大于爆震判定标准V (KD)的点火循环到上
次点火循环已经持续预定数量的次数或更多次数，可以替代上次点火循环
使用持续预定数量的次数或更多次数满足强度值LOG (V)大于爆震判定 标准V (KD)的多次点火循环中的人以一次的15度及分值。 第八实施例
在下文中，描述本发明第八实施例。在本实施例中，基于当前点火循 环的15度积分值与使用作为基准的指数平滑的平滑方法从过去15度积分 值所计算的运算值(即，通过平滑15度积分值所获得的运算值)之间的 差，检测15度积分值的改变量AV (1) - AV (6)，在此点上，其不同于 上述的第一实施例。除了此点之外，其它构造与上述第一实施例的相同。 功能也相同。因此，不再重复其详细描述。
参考图25，描述根据本实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU200 的功能。下面描述的发动机ECU200的功能可以由硬件或软件实现。与上 面第一实施例中相同的部件采用相同的参考标号表示，并且其详细描述不 再重复。
发动机ECU200另外还包括运算值计算单元268。运算值计算单元 268根据下面等式(1)计算运算值(平滑的15度积分值)。在等式(1) 中，VN (i)表示在当前点火循环中计算的运算值VN。 VN (i-l)表示在 上次点火循环中计算的操着值。V15 (i-l)表示上次点火循环中的15度积 分值。Z是常数。
VN (i) =VN (i-l) +ZX (V15 (i-l) -VN (i-l)…(1)
为多个点火循环的每一个计算运算值VN。
参考图26，描述根据本实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU200 所执行的程序的控制结构。与第一实施例中相同的处理使用相同的步骤表 示。因此，不再重复其详细描述。
在S800中，发动机ECU200通过指数平滑从15度积分值计算运算值VN。
在S802中，基于当前点火循环的15度积分值与运算值VN之间的 差，发动机ECU200检测15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)。
以此方式，可以使用随着点火循环变化不大的运算值VN作为基准检 测15度积分值的改变量AV (1) -AV (6)。因此，可以稳定地以高精度 判定是否发生爆震。平滑的方法不限于上述方法，并且其可以使用简单移 动平均或滤波实现。
第九实施例
在下文中，描述本发明第九实施例。在本实施例中，仅使用满足强度 值LOG (V)小于爆震判定标准V (KD)的条件的那些点火循环的15度 积分值计算运算值VN，在此点上，其不同于上述的第一实施例。除了此 点之外，其它构造与上述第一和第八实施例的相同。功能也相同。因此， 不再重复其详细描述。
参考图27，描述根据本实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU200 所执行的程序的控制结构。与第一或第八实施例中相同的处理使用相同的 步骤表示。因此，不再重复其详细描述。
在S900中，发动机ECU200判定强度值LOG (V)是否小于上次点 火循环的爆震判定标准V (KD)。如果强度值LOG (V)小于上次点火 循环的爆震判定标准V (KD) (S900中的是)，处理进行到S800。如果 否(S900中的否)，处理进行到S802。
以此方式，可以从排除发生爆震的点火循环的15度积分值的15度积 分值计算操着值VN。因此，可以使用这样的运算值VN作为基准检测15 度积分值的改变量AV (1) -AV (6)。因此，可以稳定地以高精度判定 是否发生爆震。
第十实施例
在下文中，描述本发明第十实施例。在本实施例中，如果关联系数K 不大于阈值K (0)或者如果确定为具有峰值强度的曲柄角存在于两等分 爆震检测时段所获得的两个范围的延迟侧一个(较大的曲柄角)中，修正 检测的振动波形。在此点上，其不同于上述的第一实施例。
此外，在本实施例中，通过对燃烧冲程中从上死点到90度的强度进
行积分所获得的值进行对数运算计算用于图28中所示的频率分布的强度
值LOG (V)(以下称做90度积分值)。此外，在本实施例中，通过将 90度积分值除以BGL计算爆震强度N。具体而言，在本实施例中，使用 90度积分值取代5度积分值，形成频率分布以及计算爆震强度。
除了此点之外，发动机100自身的构造等与上述第一实施例的相同。 功能也相同。因此，不再重复其详细描述。
参考图29，描述根据本实施例的作为爆震判定设备的发动机ECU200 的功能。下面描述的发动机ECU200的功能可以由硬件或软件实现。与上 面第一实施例中相同的部件采用相同的参考标号表示，并且其详细描述不 再重复。
发动机ECU200另外还包括判定单元270、修正单元272、积分值计 算单元274、更新单元276和抑制单元278。判定单元270判定确定为具 有较大的15度积分值的改变量的曲柄角范围的曲柄角范围的15度积分值 是否已经由于爆震之外的因素而改变。具体而言，如果改变是由于起源于 发动机100自身的部件(进气阀116、排气阀118等)的操作的机械振动 引起的，则判定为否。
作为示例，如果关联系数不大于阈值K (0)或者如果确定为具有峰 值强度的曲柄角存在于两等分爆震检测时段所获得的两个范围的延迟侧 (较大曲柄角) 一个中，判定15度积分值不是因为爆震而改变。
相反，如果关联系数大于阈值K (0)或者如果确定为具有峰值强度 的曲柄角存在于两等分爆震检测时段所获得的两个范围的提前侧一个中， 判定15度积分值因为爆震而改变。
为确定为具有较大的15度积分值的改变量的曲柄角范围的多个范围 (在本实施例中为两个)中每一个判定15度积分值是否因为爆震而改 变。因此，使用确定为具有峰值强度的曲柄角的各个曲柄角计算多个(本 实施例中为两个)关联系数K。用于计算关联系数的方法与上述第一实施 例中的相同，因此，不再重复其详细描述。
判定15度积分值是否因为爆震而已经改变的方法不限于上述方法。 此外，如果确定为具有峰值强度的曲柄角存在于两等分爆震检测时段所获
得的两个范围的延迟侧(较大曲柄角) 一个中，关联系数K可以计算为 "0，， 。
校正单元272校正所检测到的振动波形，使得在判定15度积分值不 是因为爆震而已经改变的范围中的15度积分值的改变量变小。更具体而 言，15度积分值被调解为等于在上次点火循环中计算的15度积分值。
积分值计算单元274计算修正振动波形中强度的15度积分值和90度 积分值。更新单元276使用90度积分值更新强度值LOG (V)的频率分 布。通过更新频率分布，执行BGL的计算、爆震判定标准V (KD)的计 算以及判定值V (J)的修正。
如果确定为具有较大的15度积分值改变量的曲柄角范围的多个曲柄 角范围的至少一个的15度积分值被判定为起源于爆震，抑制单元278抑 制振动波形的修正。具体而言，抑制所有范围的振动波形的修正。
参考图30和31，描述根据本实施例的作为爆震判定设备的发动机 ECU200所执行的程序的控制结构。与第一实施例中相同的处理使用相同 的步骤表示。因此，不再重复其详细描述。
在S1000中，发动机ECU200判定被确定为15度积分值较大的范围 的所有范围的15度积分值是否因为爆震之外的因素而己经改变。如果所 有范围的15度积分值由于爆震之外的因素而已经改变(S1000中的是)， 处理进行到S1010。如果否(S1000中的否)，处理进行到S1002。在 S1002中，发动机ECU200抑制爆震波形的修正。
在S1010中，发动机ECU200判定被确定为15度积分值较大的范围 的范围的15度积分值的改变量(当前15度积分值一上次15度积分值)是 否为正值。如果改变量为正(S101中的是)，处理进行到S1012。如果否 (S1010中的否)，处理进行到S1020。
在S1012中，发动机ECU200修正检测的振动波形。在S1014中，发 动机ECU200计算修正的振动波形的15度积分值。在S1016中，发动机 ECU200计算修正的振动波形的15度积分值的和，即，修正的振动波形的 90度积分值。
在S1018中，发动机ECU200使用修正振动波形的90度积分值更新
强度值LOG (V)的频率分布。通过更新频率分布，执行BGL的计算、 爆震判定标准V (KD)的计算以及判定值V (J)的修正。
在S1020中，发动机ECU200计算未修正的振动波形的90度积分 值。在S1022中，发动机ECU200使用在未修正振动波形的情况下计算的 90度积分值更新强度值LOG (V)的频率分布。
在S1030中，发动机ECU200判定爆震强度N是否大于判定值V (J)。如果爆震强度N大于判定值V (J) (S1040中的是)，处理进行 到S128。如果否(S1040中的否)，处理进行到S132。
描述基于上述构造和流程的根据本实施例的作为爆震判定设备的发动 机ECU200的操作。
如图32中的阴影所示，如果15度积分值的改变量在爆震检测时段的 端点附近(即，90度曲柄角附近)较大，从两等分爆震检测时段所获得的 两个范围中延迟侧一个可以确定强度达到峰值的曲柄角。
爆震发生在发动机IOO的上死点附近是公知的。换而言之，90度曲柄 角附近发生的振动不是由爆震引起的。
因此，如果被确定为15度积分值的改变量较大的范围的范围存在于 两等分爆震检测时段所获得的范围的延迟侧一个中，判定15度积分值不 是由于爆震而己经发生振动。如果计算的关联系数K不大于阈值K (0)，判定15度积分值不是由于爆震而已经发生振动。这里，假设，在 每个确定的范围中判定15度积分值不是由于爆震而已经改变(S1000中的 是)。
如果15度积分值的改变量为正(S1010中的是)，修正振动波形，使 得确定范围的15度积分值等于上次点火循环中计算的15度积分值 (S1012)。具体而言，移除图32中的阴影部分。因此，获得如图33中 所示的波形。
计算修正波形的15度积分值(S1014)。此外，计算修正振动波形的 90度积分值(S1016)。使用90度积分值，更新强度值LOG (V)的频率 分布。通过更新频率分布，执行BGL的计算、爆震判定标准V (KD)的 计算和判定值V (J)的修正。 以此方式，如果突然发生高强度的机械振动，可以使用移除这样振动 强度的振动波形而判定是否已经发生爆震。因此，可以使用不会受到不是 因为爆震而导致的强度增加很大影响的振动波形来判定是否已经发生爆 震。由此，可以减少错误判定是否已经发生爆震。
相反，如果确定为其中15度积分值得改变量较大的曲柄角范围的多 个范围中的至少一个的15度积分值被判定为已经由于爆震而改变，则抑 制振动波形的检测(S1002)。
此外，计算为修正振动波形获得90度积分值(S1020)。使用在未修 正振动波形的情况下计算的90度积分值，更新强度值LOG (V)的频率 分布(S1022)。
此外，计算爆震强度N (S124)。如果爆震强度N大于判定值V (J) (S1030中的是)，判定己经发生爆震(S128)，并延迟点火正时。 如果爆震强度N不大于判定值V (J) (S1030中的否)，判定没有发生爆 震(S132)，并提前点火正时(S134)。
如上所述，在根据本实施例的作为控制器的发动机ECU200中，如果 判定15度积分值不是由于爆震而己经改变，修正检测的振动波形，使得 15度积分值的改变量变小。使用修正的振动波形的90度积分值，更新强 度值LOG (V)的频率分布。因此，如果突然发生高强度的机械振动，可 以使用移除这样的振动的强度的振动波形而判定是否已经发生爆震。因 此，可以使用不会受到不是由于爆震而增大的强度影响很大的振动波形判 定是否已经发生爆震。因此，可以减少错误判定是否已经发生爆震。
取代当前点火循环的15度积分值与上次点火循环的15度积分值之间 的差，可以将当前点火循环的15度积分值与上次点火循环的15度积分值 之间的差的绝对值用作15度积分值的改变量。
如上述第八实施例所述，可以将当前点火循环的15度积分值和使用 诸如指数平滑、简单移动平均或滤波(低通滤波)的平滑方法从过去15 度积分值所获得的运算值(即，通过平滑15度积分值所获得的运算值) 之间的差或差的绝对值检测为15度积分值的改变量。在这样的情况下， 可以修正检测的振动波形，使得被判定为不是因为爆震而已经改变的15
度积分值的范围的15度积分值与平滑的运算值相同。
此外，即使当判定被确定为具有较大的15度积分值改变量的曲柄角 范围的多个范围中至少一个的15度积分值因为爆震而已经改变时，可以
修正被判定为15度积分值不是因为爆震而已经改变的范围的振动波形。
其它实施例
可以随机组合使用上述第一到第十实施例。
虽然已经详尽描述和解释本发明，但是应当理解其仅是说明性和示例 性目的，而不应认为限制性的。本发明的范围仅由在适当参考实施例的描 述情况下的权利要求来限定，并且包括权利要求书的字面范围和等同范围 内的修改。
权利要求
1.一种内燃机的爆震判定设备，包括爆震传感器(300)，检测所述内燃机(100)的振动强度；以及运算单元(200)；其中所述运算单元(200)基于所检测到的振动强度检测所述内燃机(100)的振动波形，所述运算单元(200)为预定多个曲柄角范围的每一个计算对所述波形的振动强度进行积分的积分值，基于所述积分值和预定值之间的差，所述运算单元(200)检测点火循环之间的所述积分值的改变量，在所述多个曲柄角范围中，所述运算单元(200)确定其中所述积分值的改变量较大的预定数目的曲柄角范围，在参考所确定的曲柄角范围判定的研究范围中，所述运算单元(200)确定其强度高于相邻曲柄角的强度的曲柄角，以及在限定为所述内燃机(100)的基准振动的波形模型强度变为最高的正时与确定的曲柄角匹配时，基于所述波形和所述波形模型的比较结果，所述运算单元(200)判定所述内燃机(100)中是否已经发生爆震。
2. 根据权利要求1所述的内燃机的爆震判定设备，其中 如果所述确定的曲柄角位于预定范围，所述运算单元(200)判定所述内燃机(100)没有发生爆震。
3. 根据权利要求1所述的内燃机的爆震判定设备，其中 与所述确定的曲柄角范围相同的范围被判定为所述研究范围。
4. 根据权利要求1所述的内燃机的爆震判定设备，其中 包括所述确定的曲柄角范围并且比所述确定的曲柄角范围更宽的范围被判定为所述研究范围。
5. 根据权利要求4所述的内燃机的爆震判定设备，其中 如果在所述研究范围中不存在其强度高于相邻曲柄角的强度的曲柄角，所述运算单元(200)判定所述内燃机(100)没有发生爆震。
6. 根据权利要求1所述的内燃机的爆震判定设备，其中 基于所述积分值和所述预定值之间的差的绝对值，所述运算单元(200)检测点火循环之间所述积分值的改变量。
7. 根据权利要求1所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述运算单元(200)计算所述积分值的改变量与所述积分值的改变量之和的比率；以及对应于所计算出的比率的数目被判定为所述预定数目。
8. 根据权利要求7所述的内燃机的爆震判定设备，其中 如果所述比率中至少一个大于预定比率，则1被判定为所述预定数目。
9. 根据权利要求1所述的内燃机的爆震判定设备，其中 在多个点火循环中检测所述内燃机(100)的振动强度和所述波形； 为每个点火循环计算所述积分值；以及所述预定值是其中检测与所述波形模型相比较的波形的点火循环的在 前的点火循环的积分值。
10. 根据权利要求9所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述预定值是其中检测与所述波形模型相比较的波形的点火循环的在前的、并且满足最大振动强度小于预定强度的条件的点火循环的积分值。
11. 根据权利要求9所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述预定值是其中检测与所述波形模型相比较的波形的点火循环的在前的、并且连续超过预定次数满足最大振动强度大于预定强度的条件的多 个点火循环中的任何一个点火循环的积分值。
12. 根据权利要求1所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述预定值是通过平滑所述积分值获得的运算值。
13. 根据权利要求12所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述预定值是通过平滑其中最大振动强度小于预定强度的点火循环的积分值获得的运算值。
14. 根据权利要求1所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述运算单元(200)计算对应于所述波形和所述波形模型之间的差的值，使得所述值随着所述波形和所述波形模型之间的差变小而变大；以及当对应于所述差的值变得大于阈值时，所述运算单元(200)判定已 经发生爆震。
15. —种内燃机的爆震判定方法，包括以下步骤 检测所述内燃机(100)的振动强度；基于检测的振动强度检测所述内燃机(100)的振动波形； 为预定多个曲柄角范围的每一个计算对所述波形的振动强度进行积分 的积分值；基于所述积分值和预定值之间的差，检测点火循环之间的所述积分值 的改变量，在所述多个曲柄角范围中，确定其中所述积分值的改变量较大的预定 数目的曲柄角范围，在参考所确定的曲柄角范围判定的研究范围中，确定其强度高于相邻 曲柄角的强度的曲柄角，以及在限定为所述内燃机(100)的基准振动的波形模型强度变为最高的正时与确定的曲柄角匹配时，基于所述波形和所述波形模型的比较结果，判定所述内燃机(100)中是否已经发生爆震。
16. 根据权利要求15所述的内燃机的爆震判定方法，其还包括以下步骤如果所述确定的曲柄角位于预定范围，判定所述内燃机(100)没有发生爆震。
17. 根据权利要求15所述的内燃机的爆震判定方法，其中 与所确定的曲柄角范围相同的范围被判定为所述研究范围。
18. 根据权利要求15所述的内燃机的爆震判定方法，其中 包括所确定的曲柄角范围并且比所确定的曲柄角范围更宽的范围被判定为所述研究范围。
19. 根据权利要求18所述的内燃机的爆震判定方法，其还包括以下步 骤如果在所述研究范围中不存在其强度高于相邻曲柄角的曲柄角，判定 所述内燃机(100)没有发生爆震。
20. 根据权利要求15所述的内燃机的爆震判定方法，其中检测所述积分值的改变量的步骤包括基于所述积分值和所述预定值 之间的差的绝对值，检测点火循环之间所述积分值的改变量的步骤。
21. 根据权利要求15所述的内燃机的爆震判定方法，还包括下面步骤计算所述积分值的改变量与所述积分值的改变量之和的比率；其中 对应于所计算的比率的数目被判定为所述预定数目。
22. 根据权利要求21所述的内燃机的爆震判定方法，其中 如果所述比率中至少一个大于预定比率，则1被判定为所述预定数目。
23. 根据权利要求15所述的内燃机的爆震判定方法，其中 在多个点火循环中检测所述内燃机(100)的振动强度和所述波形； 为每个点火循环计算所述积分值；以及所述预定值是其中检测与所述波形模型相比较的波形的点火循环的在 前的点火循环的积分值。
24. 根据权利要求23所述的内燃机的爆震判定方法，其中 所述预定值是其中检测与所述波形模型相比较的波形的点火循环的在前的、并且满足最大振动强度小于预定强度的条件的点火循环的积分值。
25. 根据权利要求23所述的内燃机的爆震判定方法，其中 所述预定值是其中检测与所述波形模型相比较的波形的点火循环的在前的、并且连续超过预定次数满足最大振动强度大于预定强度的条件的多 个点火循环中的任何一个点火循环的积分值。
26. 根据权利要求15所述的内燃机的爆震判定方法，其中 所述预定值是通过平滑所述积分值获得的运算值。
27. 根据权利要求26所述的内燃机的爆震判定方法，其中 所述预定值是通过平滑其中最大振动强度小于预定强度的点火循环的的积分值获得的运算值。
28. 根据权利要求15所述的内燃机的爆震判定方法，还包括下面步骤 计算对应于所述波形和所述波形模型之间的差的值，使得所述值随着 所述波形和所述波形模型之间的差变小而变大；其中判定是否发生爆震的所述步骤包括当对应于所述差的值变得大于阈 值时，判定已经发生爆震。
29. —种内燃机的爆震判定设备，包括用于检测所述内燃机(100)的振动强度的装置(300);以及 用于基于检测的振动强度检测所述内燃机(100)的振动波形的装置(200);用于为预定多个曲柄角范围的每一个计算对所述波形的振动强度进行积分的积分值的装置(200);检测装置(200)，基于所述积分值和预定值之间的差检测点火循环 之间的所述积分值的改变量；第一确定装置(200)，在所述多个曲柄角范围中确定其中所述积分 值的改变量较大的预定数目的曲柄角范围；第二确定装置(200)，在参考所确定的曲柄角范围判定的研究范围 中确定强度高于相邻曲柄角的强度的曲柄角，以及判定装置(200)，在限定为所述内燃机(100)的基准振动的波形模 型中强度变为最高的正时与所述确定的曲柄角匹配时，基于所述波形和所 述波形模型的比较结果，判定所述内燃机(100)是否己经发生爆震。
30. 根据权利要求29所述的内燃机的爆震判定设备，还包括 如果所述确定的曲柄角位于预定范围，判定所述内燃机(100)没有发生爆震的装置(200)。
31. 根据权利要求29所述的内燃机的爆震判定设备，其中 与所确定的曲柄角范围相同的范围被判定为所述研究范围。
32. 根据权利要求29所述的内燃机的爆震判定设备，其中 包括所确定的曲柄角范围并且比所确定的曲柄角范围更宽的范围被判定为所述研究范围。
33. 根据权利要求32所述的内燃机的爆震判定设备，还包括 如果在所述研究范围中不存在其强度高于相邻曲柄角的曲柄角，判定 所述内燃机(100)没有发生爆震的装置(200)。
34. 根据权利要求29所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述检测装置(200)包括基于所述积分值和所述预定值之间的差的绝对值，检测点火循环之间所述积分值的改变量的装置。
35. 根据权利要求29所述的内燃机的爆震判定设备，还包括 计算所述积分值的改变量与所述积分值的改变量之和的比率的装置(200);其中对应于所计算的比率的数目被判定为所述预定数目。
36. 根据权利要求35所述的内燃机的爆震判定设备，其中 如果所述比率中至少一个大于预定比率，则1被判定为所述预定数目。
37. 根据权利要求29所述的内燃机的爆震判定设备，其中 在多个点火循环中检测所述内燃机(100)的振动强度和所述波形； 为每个点火循环计算所述积分值；以及所述预定值是其中检测与所述波形模型相比较的波形的点火循环的在 前的点火循环的积分值。
38. 根据权利要求37所述的内燃机的爆震判定设备，其中所述预定值是其中检测与所述波形模型相比较的波形的点火循环的在 前的、并且满足最大振动强度小于预定强度的条件的点火循环的积分值。
39. 根据权利要求37所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述预定值是其中检测与所述波形模型相比较的波形的点火循环的在前的、并且连续超过预定次数满足最大振动强度大于预定强度的条件的点 火循环的积分值。
40. 根据权利要求29所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述预定值是通过平滑所述积分值获得的运算值。
41. 根据权利要求40所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述预定值是通过平滑其中最大振动强度小于预定强度的点火循环的积分值获得的运算值。
42. 根据权利要求29所述的内燃机的爆震判定设备，还包括 计算对应于所述波形和所述波形模型之间的差的值使得所述值随着所 述波形和所述波形模型之间的差变小而变大的装置(200);其中所述判定装置(200)包括当对应于所述差的值变得大于阈值时判定已经发生爆震的装置。
43. —种内燃机的爆震判定设备，包括爆震传感器(300)，检测所述内燃机(100)的振动强度；以及运算单元(200);其中所述运算单元(200)基于所检测到的振动强度检测所述内燃机 (100)的振动波形，所述运算单元(200)为预定多个曲柄角范围的每一个计算对所述波 形的振动强度进行积分的积分值，所述运算单元(200)为所述多个曲柄角范围的每一个检测点火循环 之间的所述积分值的改变量，在所述多个曲柄角范围中，所述运算单元(200)确定其中所述积分 值的改变量较大的预定数目的曲柄角范围，所述运算单元(200)判定所确定的范围的所述积分值是否不是因为 爆震而已经改变；如果判定所确定的范围的所述积分值不是因为爆震而改变，所述运算 单元(200)修正所述检测到的振动波形，使得所确定的范围的所述积分 值的改变量变小；所述运算单元(200)为所述多个曲柄角范围的每个计算对所述修正 的波形的振动强度进行积分的积分值；以及所述运算单元(200)使用所述修正的波形的所述积分值的每个之和 判定是否己经发生爆震。
44. 根据权利要求43所述的内燃机的爆震判定设备，其中 如果判定所确定的范围的所述积分值不是因为爆震而已经改变，所述运算单元(200)修正所述检测到的振动波形，使得所确定的范围的所述 积分值等于最终点火循环计算的积分值，使得所述积分值的改变量变小。
45. 根据权利要求44所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述运算单元(200)基于连续点火循环的所述积分值的差检测所述 积分值的改变量。
46. 根据权利要求44所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述运算单元(200)基于连续点火循环的所述积分值的差的绝对值检测所述积分值的改变量。
47. 根据权利要求43所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述运算单元(200)通过平滑所述多个曲柄角范围中每个的所述积分值而计算运算值；以及如果判定所确定的范围的所述积分值不是因为爆震而已经改变，所述 运算单元(200)修正所述检测到的振动波形，使得所确定的范围的所述 积分值等于所述运算值，从而使得所述积分值的改变量变小。
48. 根据权利要求47所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述运算单元(200)基于所述积分值和所述运算值之间的差检测所述积分值的改变量。
49. 根据权利要求47所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述运算单元(200)基于所述积分值和所述运算值之间的差的绝对值检测所述积分值的改变量。
50. 根据权利要求43所述的内燃机的爆震判定设备，其中 在参考所确定的范围判定的研究范围中，所述运算单元(200)确定其强度高于相邻曲柄角的强度的曲柄角；以及在限定为所述内燃机(100)的基准振动的波形模型强度变为最高的 正时与所述确定的曲柄角匹配时，基于所述波形和所述波形模型的比较结 果，所述运算单元(200)判定所确定的范围的所述积分值是否不是因为 爆震而己经改变。
51. 根据权利要求50所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述运算单元(200)计算对应于所述波形和所述波形模型之间的差的系数，使得所述系数随着所述波形和所述波形模型之间的差变小而变 大；以及如果所述系数大于阈值，所述运算单元(200)判定所确定的范围的 积分值已经因为爆震而改变；以及如果所述系数小于所述阈值，所述运算单元(200)判定所确定的范 围的积分值不是因为爆震而改变。
52. 根据权利要求43所述的内燃机的爆震判定设备，其中 如果所述确定的曲柄角位于预定范围，所述运算单元(200)判定所确定的范围的所述积分值不是因为爆震而改变。
53. 根据权利要求43所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述运算单元(200)在所述多个曲柄角范围中确定其中所述积分值的改变量较大的多个曲柄角范围；以及所述运算单元(200)判定所述多个所确定的范围的所述积分值是否 不是因为爆震而改变。
54. 根据权利要求53所述的内燃机的爆震判定设备，其中 如果判定多个所述确定范围中至少一个的积分值因为爆震而已经改变，所述运算单元(200)抑制所检测的所述波形的修正。
55. 根据权利要求53所述的内燃机的爆震判定设备，其中 如果判定所述多个所确定的范围的至少一个的积分值不是因为爆震而改变，所述运算单元(200)修正所述检测到的振动波形，使得其中所述 积分值被判定不是因为爆震而改变的范围的所述积分值的改变量变小。
56. 根据权利要求43所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述运算单元(200)使用所述修正波形的所述积分值之和修正用于判定是否已经发生爆震的判定值；以及所述运算单元(200)基于所述内燃机(100)的振动强度和所述修正 判定值之间的比较结果判定是否已经发生爆震，由此使用所述修正波形的 所述积分值的每个之和判定是否已经发生爆震。
57. —种内燃机的爆震判定方法，包括下面步骤 检测所述内燃机(100)的振动强度；基于所述检测的振动强度，检测所述内燃机(100)的振动波形； 为预定多个曲柄角范围的每一个计算对所述波形的振动强度进行积分 的积分值； 为所述预定多个曲柄角范围的每一个检测点火循环之间的所述积分值 的改变量；在所述多个曲柄角范围中，确定其中所述积分值的改变量较大的预定 数目的曲柄角范围，判定所确定的范围的的所述积分值是否不是因为爆震而己经改变；如果判定所确定的范围的所述积分值不是因为爆震而改变，则修正所 述检测到的振动波形，使得所确定的范围的所述积分值的改变量变小；为所述多个曲柄角范围的每个计算对所述修正的波形的振动强度进行 积分的积分值；以及使用所述修正的波形的所述积分值的每个之和判定是否己经发生爆恭 辰。
58. 根据权利要求57所述的内燃机的爆震判定方法，其中 修正所述检测到的振动波形的步骤包括下面步骤如果判定所确定的范围的所述积分值不是因为爆震而已经改变，修正检测到的所述振动波 形，使得所述确定范围的所述积分值等于最终点火循环计算的积分值，从 而所述积分值的改变量变小。
59. 根据权利要求58所述的内燃机的爆震判定方法，其中 检测所述积分值的改变量的步骤包括下面步骤基于连续点火循环的所述积分值的差检测所述积分值的改变量。
60. 根据权利要求58所述的内燃机的爆震判定方法，其中 检测所述积分值的改变量的步骤包括下面步骤基于连续点火循环的所述积分值的差的绝对值检测所述积分值的改变量。
61. 根据权利要求57所述的内燃机的爆震判定方法，还包括下面步骤通过平滑所述多个曲柄角范围中每个的所述积分值而计算运算值；其中修正所述检测到的振动波形的步骤包括下面步骤如果判定所确定的范围的所述积分值不是因为爆震而己经改变，修正所述检测到的振动波 形，使得所确定的范围的所述积分值等于所述运算值，从而使得所述积分 值的改变量变小。
62. 根据权利要求61所述的内燃机的爆震判定方法，其中检测所述积分值的改变量的步骤包括下面步骤基于所述积分值和所 述运算值之间的差检测所述积分值的改变量。
63. 根据权利要求61所述的内燃机的爆震判定方法，其中检测所述积分值的改变量的步骤包括下面的步骤基于所述积分值和 所述运算值之间的差的绝对值检测所述积分值的改变量。
64. 根据权利要求57所述的内燃机的爆震判定方法，还包括下面步骤在参考所确定的范围判定的研究范围中，确定强度高于相邻曲柄角的 强度的曲柄角；其中判定所述积分值是否不是因为爆震而已经改变的步骤包括下面步骤在限定为所述内燃机(100)的基准振动的波形模型强度变为最高的正时与所述确定的曲柄角匹配时，基于所述波形和所述波形模型的比较结果， 判定所确定的范围的所述积分值是否不是因为爆震而己经改变。
65. 根据权利要求64所述的内燃机的爆震判定方法，还包括下面步骤计算对应于所述波形和所述波形模型之间的差的系数，使得所述系数 随着所述波形和所述波形模型之间的差变小而变大；其中判定所述积分值是否不是因为爆震而已经改变的步骤包括下面步骤如果所述系数大于阈值，判定所确定的范围的积分值已经因为爆震而改变；以及如果所述系数小于所述阈值，判定所确定的范围的积分值不是因 为爆震而改变。
66. 根据权利要求57所述的内燃机的爆震判定方法，其中 判定所述积分值是否不是因为爆震而已经改变的步骤包括下面步骤如果所述确定的曲柄角位于预定范围，判定所确定的范围的所述积分值不 是因为爆震而改变。
67. 根据权利要求57所述的内燃机的爆震判定方法，其中确定所述积分值的改变量较大的步骤包括下面步骤在所述多个曲柄 角范围中确定其中所述积分值的改变量较大的多个曲柄角范围；以及判定所述积分值是否因为爆震而已经改变的步骤包括下面步骤判定 所述多个所确定的范围的所述积分值是否不是因为爆震而改变。
68. 根据权利要求67所述的内燃机的爆震判定方法，还包括下面步骤如果判定所述多个所确定的范围的至少一个的积分值因为爆震而已经 改变，抑制所述检测到的波形的修正。
69. 根据权利要求67所述的内燃机的爆震判定方法，其中修正所述检测到的振动波形的步骤包括下面步骤如果判定所述多个所确定的范围的至少一个的积分值不是因为爆震而改变，修正所述检测到 的振动波形，使得其中所述积分值被判定为不是因为爆震而改变的范围的 所述积分值的改变量变小。
70. 根据权利要求57所述的内燃机的爆震判定方法，还包括下面步骤使用所述修正波形的所述积分值之和修正用于判定是否已经发生爆震 的判定值；其中判定是否发生爆震的所述步骤包括下面步骤基于所述内燃机(100)的振动强度和所述修正判定值之间的比较结果判定是否已经发生爆震，由此使用所述修正波形的所述积分值的每个之和判定是否已经发生爆震。
71. —种内燃机的爆震判定设备，包括用于检测所述内燃机(100)的振动强度的装置(300); 用于基于所述检测的振动强度检测所述内燃机(100)的振动波形的装置(200);用于为预定多个曲柄角范围的每一个计算对所述波形的振动强度进行积分的积分值的装置(200);检测装置(200)，为所述多个曲柄角范围的每一个检测点火循环之 间的所述积分值的改变量；确定装置(200)，在所述多个曲柄角范围中确定其中所述积分值的 改变量较大的预定数目的曲柄角范围； 第一判定装置(200)，判定所确定的范围的所述积分值是否不是因为爆震而己经改变；修正装置(200)，如果判定所确定的范围的所述积分值不是因为爆 震而改变，修正所述检测到的所述振动波形，使得所确定的范围的所述积 分值的改变量变小；用于为所述多个曲柄角范围的每个计算对修正的所述波形的振动强度 进行积分的积分值的装置(200);以及第二判定装置(200)，使用修正的所述波形的所述积分值的每个之 和判定是否已经发生爆震。
72. 根据权利要求71所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述修正装置(200)包括如果判定所确定的范围的所述积分值不是因为爆震而已经改变，修正检测到的所述振动波形的装置(200)，使 得所确定的范围的所述积分值等于最终点火循环计算的积分值，从而使得 所述积分值的改变量变小。
73. 根据权利要求72所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述检测装置(200)包括基于连续点火循环的所述积分值的差检测所述积分值的改变量的装置。
74. 根据权利要求72所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述检测装置(200)包括基于连续点火循环的所述积分值的差的绝对值检测所述积分值的改变量的装置。
75. 根据权利要求71所述的内燃机的爆震判定设备，还包括通过平滑 所述多个曲柄角范围中每个的所述积分值而计算运算值的装置(200); g巾所述修正装置(200)包括如果判定所确定的范围的所述积分值不 是因为爆震而已经改变，修正所述检测到的振动波形的装置，使得所确定 的范围的所述积分值等于所述运算值，从而使得所述积分值的改变量变小。
76. 根据权利要求75所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述检测装置(200)包括基于所述积分值和所述运算值之间的差检 测所述积分值的改变量的装置。
77. 根据权利要求75所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述检测装置(200)包括基于所述积分值和所述运算值之间的差的绝对值检测所述积分值的改变量的装置。
78. 根据权利要求71所述的内燃机的爆震判定设备，还包括在参考所 确定的范围判定的研究范围中确定其强度高于相邻曲柄角的强度的曲柄角 的装置(200);其中所述第一判定装置(200)包括在限定为所述内燃机(100)的基准 振动的波形模型中强度变为最高的正时与所述确定的曲柄角匹配时，基于 所述波形和所述波形模型的比较结果，判定所确定的范围的所述积分值是 否不是因为爆震而已经改变的装置。
79. 根据权利要求78所述的内燃机的爆震判定设备，还包括计算对应 于所述波形和所述波形模型之间的差的系数使得所述系数随着所述波形和 所述波形模型之间的差变小而变大的装置(200);其中所述第一判定装置(200)包括如果所述系数大于阈值，判定所确定的范围的所述积分值己经因 为爆震而改变的装置；以及如果所述系数小于所述阈值，判定所确定的范围的所述积分值不 是因为爆震而改变的装置。
80. 根据权利要求71所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述第一判定装置(200)包括如果所确定的曲柄角位于预定范围，判定所确定的范围的积分值不是因为爆震而改变的装置。
81. 根据权利要求71所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述确定装置(200)包括在所述多个曲柄角范围中确定其中所述积分值的改变量较大的多个曲柄角范围的装置；以及所述第一判定装置(200)包括判定所述多个确定的范围的所述积分 值是否不是因为爆震而改变的装置。
82. 根据权利要求81所述的内燃机的爆震判定设备，还包括 如果判定所述多个确定的范围中至少一个的积分值因为爆震而己经改 变，抑制所述检测到的波形的修正的装置(200)。
83. 根据权利要求81所述的内燃机的爆震判定设备，其中 所述修正装置(200)包括如果判定所述多个所确定的范围的至少一个的所述积分值不是因为爆震而改变，修正所述检测到的振动波形使得 其中所述积分值被判定不是因为爆震而改变的范围的积分值的改变量变小 的装置。
84. 根据权利要求71所述的内燃机的爆震判定设备，还包括 用于使用所述修正波形的所述积分值之和修正用于判定是否已经发生爆震的判定值的装置(200);其中所述第二判定装置(200)包括基于所述内燃机(100)的振动强度 和所述修正判定值之间的比较结果判定是否已经发生爆震，由此使用所述 修正波形的所述积分值的每个之和判定是否已经发生爆震的装置。
全文摘要
一种发动机ECU执行的程序包括以下步骤为六个曲柄角范围的每一个的振动强度进行积分值进行积分计算15积分值(S110)；检测点火循环之间的15度积分值的改变量(S112)；确定具有较大改变量的两个范围(S114)；在被判定为与确定范围相同的研究范围中确定强度大于邻近曲柄角的曲柄角(S116)；计算与振动波形和爆震波形模型之间的差对应的关联系数K(S122)，同时将确定的曲柄角与爆震波形模型中强度达到峰值的正时匹配；以及，如果关联系数K大于阈值K(0)(S126)，判定已经发生爆震(S128)。
文档编号F02D45/00GK101356356SQ20078000126
公开日2009年1月28日 申请日期2007年10月1日 优先权日2006年10月6日
发明者千田健次, 吉原正朝, 大原康司, 大江修平, 山迫靖广, 枡田哲, 竹村优一, 笠岛健司, 花井纪仁, 金子理人 申请人:丰田自动车株式会社;株式会社日本自动车部品综合研究所