CN101213433B - 爆震状态判定设备 - Google Patents

Abstract

发动机ECU执行的程序包括基于从爆震传感器传输的信号来计算强度值的步骤(S100)；确定对于N次循环的强度值LOG(V)的频率分布中最大值V(MAX)的步骤(S106)；基于频率分布来计算爆震判定水平V(KD)的步骤(S110)；当爆震判定水平V(KD)小于最大值V(MAX)(S112中的“是”)时从频率分布去除V(MAX)的步骤(S114)；以及将去除最大值V(MAX)的总频率计数为爆震占用值KC的步骤。去除最大值V(MAX)直到爆震判定水平V(KD)与最大值V(MAX)一致，并且重新计算爆震判定水平V(KD)。

Description

爆震状态判定设备

技术领域

本发明涉及用于判定爆震状态的技术，并更具体而言，涉及其中与检测与内燃机的震动强度相关的强度值，并基于大于期望值的强度值来判定爆震状态的技术。

背景技术

通常，通过将爆震传感器信号的平均值乘以常数K来设定爆震判定水平。这种KCS(爆震控制系统)涉及最优化的K值随着制造波动或发动机的暂时改变、以及爆震传感器等而改变，从而将不能精确地进行爆震检测。为了解决此问题，有基于爆震传感器信号的分布情况来判定是否存在爆震的技术。

在日本专利公开No.01-315649中描述的用于内燃机的爆震控制设备包括：爆震传感器，其用于检测内燃机中的爆震；爆震强度值检测器，其用于根据爆震传感器的信号来检测对于爆震检测有效的爆震强度值V；爆震判定器，其用于通过将爆震强度值与爆震判定水平进行比较来判定是否存在爆震；爆震控制器，其用于基于判定结果来控制诸如点火正时或空燃比之类的爆震控制因素；累积百分点检测器，其用于检测每次输入爆震强度值时爆震强度值的近对数转换值的分布的累积百分点VP；标准偏差检测器，其用于检测每次输入爆震强度值V时爆震强度值的近对数转换值的实际标准偏差值S；以及爆震判定水平设定单元，其用于基于累积百分点VP和实际标准偏差值S通过VKD＝Sⁿ×VP(n≥2.5)来设定爆震判定水平VKD。在所检测的爆震强度值V中，高于爆震判定水平VKD的那些爆震强度值被判定为由爆震引起的爆震强度值V。即，高于爆震判定水平VKD的爆震强度值的数量(频率)被判定为已经发生爆震的次数(频率)。

根据此公开所述的爆震控制设备，在每次输入爆震强度值时通过百分点检测器来检测由爆震强度值检测器所检测的爆震强度值V的近对数转换值的分布的百分点VP，并且在每次输入爆震强度值V时检测爆震强度值的近对数转换值的实际标准偏差值。然后，基于累积百分点VP和实际标准偏差值，由爆震判定水平设定单元通过VKD＝Sⁿ×VP来设定爆震判定水平，并由爆震判定器来比较爆震判定水平和爆震强度值，从而判定是否存在爆震。

但是，在日本专利公开No.01-315649的公报所述的用于内燃机的爆震控制设备中，如果由于频繁发生的爆震或者内燃机自身的BGL(背景水平)增大而检测到大量爆震强度值V，则爆震强度值V的近对数转换值的分布的累积点VP和实际标准偏差值变得更大。在这种情况下，爆震判定水平VKD变得较高。因此，即使爆震已经发生，也不会判定为爆震已经发生。所以，存在不能以高精度判定爆震发生状态(包括爆震已经发生的次数)的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够以高精度判定爆震发生状态的爆震状态判定设备。

根据本发明一个方面的爆震状态判定设备判定内燃机的爆震状态。此爆震状态判定设备包括：检测器，其用于检测与在所述内燃机中引起的震动的强度相关的多个强度值；计算器，其用于基于所述多个强度值中不大于第一值的强度值来计算第二值；修正器，其用于在所述第一值与所述第二值之间的偏差大于预定偏差时修正所述第一值，使得所述第一值与所述第二值之间的所述偏差变为小于所述预定偏差；以及判定器，其用于根据比所修正的所述第一值和基于不大于所修正的所述第一值的强度值计算得到的第二值中的至少一个值更大的强度值，来判定爆震发生状态。

根据本发明，检测器检测与在内燃机中引起的震动的强度相关的多个强度值。计算器基于多个强度值中不大于第一值的强度值来计算第二值。例如，计算不大于第一值的强度值的中值以及从强度值的最小值到不大于第一值的强度值的标准偏差值。通过将预定系数与标准偏差值的乘积加到中值，计算第二值。当这样计算的第二值与第一值之间的偏差大于预定偏差时，将第一值修正为使得第一值与第二值之间的偏差小于预定偏差。例如，将第一值减小。此时，第二值也与第一值的修正相对应地减小。判定器根据比所修正的第一值和基于不大于所修正的第一值的强度值计算得到的第二值中的至少一个值更大的强度值，来判定爆震发生状态。例如，比所修正的第一值和基于不大于所修正的第一值的强度值计算得到的第二值中的至少一个值更大的强度值的数量被确定为爆震已经发生的数量。因此，可以通过将比基于全部多个强度值计算的第二值的情况更小的第二值和具有与第二值更小偏差的第一值中的至少一个用作阀值，来判定爆震发生状态。因此，在检测到大量大强度值的情况下，可以防止由于用于判定是否存在爆震的阀值变得较高而使得判定爆震已经发生的次数变得小于实际发生次数。因此，可以提供一种能够以高精度判定爆震发生状态的爆震状态判定设备。

优选地，所述判定器包括数量判定器，其将比所修正的所述第一值和基于不大于所修正的所述第一值的所述强度值计算得到的所述第二值中的至少一个值更大的强度值的数量判定为爆震已经发生的次数。

根据本发明，将比所修正的第一值和基于不大于所修正的第一值的强度值计算得到的第二值中的至少一个值更大的强度值的数量判定为爆震已经发生的次数。因此，在检测到大量大强度值的情况下，可以防止由于用于判定爆震是否存在的阀值变得较高而使得判定爆震已经发生的次数小于实际发生次数。所以，能够以高精度判定爆震发生状态。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括：中值计算器，其用于计算不大于所述第一值的强度值的中值；以及标准偏差值计算器，其用于计算从强度值的最小值到不大于所述第一值的强度值的标准偏差值。所述计算器通过将预定系数和所述标准偏差值的乘积与所述中值相加来计算所述第二值。

根据本发明，通过将从强度值的最小值到不小于第一值的强度值的标准偏差与系数的乘积加到中值，来计算第二值。因此，可以计算用于判定爆震发生状态的第二值。

更优选地，所述修正器将所述第一值修正为减小。

根据本发明，修正器将第一值减小。根据强度值的频率分布计算第二值，因此当第一值减小使得用于计算第二值的强度值减小时，第二值减小。因此，通过减小第二值，可以使用于判定是否存在爆震的阀值减小。所以，可以防止由于用于判定是否存在爆震的阀值变高而使所检测的爆震已经发生的次数变得小于实际发生次数。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括强度检测器，其用于检测由所述内燃机的燃烧引起的震动的强度。所述强度值是对所述内燃机在预定曲轴转角的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值。

根据本发明，对震动的强度的峰值进行对数转换得到的值被用作强度值。因此，可以获得的强度值例如适用于分析由设置于气缸体的爆震传感器提供的震动幅值。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括：强度检测器，其用于检测由所述内燃机的燃烧引起的震动的强度；存储器，其用于预先存储所述内燃机在预定曲轴转角的震动的波形；波形检测器，其用于检测所述内燃机在预定曲轴转角的震动的波形；以及偏差计算器，其用于基于将所述存储的波形与所述检测的波形进行比较的结果，来计算与所述存储的波形与所述检测的波形之间的偏差相关的值。所述强度值是对将所述内燃机在所述预定曲轴转角的震动的强度的峰值与和所述偏差相关的值的乘积进行对数转换得到的值。

根据本发明，检测内燃机的震动的波形。例如，将此波形与作为爆震发生时的波形所预先存储的波形进行比较。通过比较，计算与所检测的波形和所存储的波形之间的偏差相关的值。因此，可以比较所检测的波形是否是由来自震动的波形(行为)所引起的，并可以将其量化。对于强度值，使用强度的峰值和与偏差相关的值的乘积进行对数转换得到的值。因此，可以除了考虑震动的幅值之外，还考虑震动的波形(行为)来获得强度值。因此，可以多元地分析所检测的震动强度。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括强度检测器，其用于检测所述内燃机的气缸内压力的震动的强度。所述强度值是对所述气缸内压力在预定曲轴转角的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值。

根据本发明，将对所述气缸内压力的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值用作强度值。因此，可以例如通过设置在气缸中的气缸内压力传感器来获得适用于分析震动幅值的强度值。

根据本发明另一个方面的爆震状态判定设备判定内燃机中的爆震状态。此爆震状态判定设备包括：检测器，其用于检测与在所述内燃机中引起的震动的强度相关的多个强度值；计算器，其用于基于所述多个强度值中不大于第一值的强度值来计算第二值；修正器，其用于修正所述第一值，使得在所述第一值小于所述第二值时所述第一值变为不小于所述第二值，并在所述第一值大于所述第二值时使所述第一值变为不大于所述第二值；以及判定器，其用于根据比所修正的所述第一值和基于不大于所修正的所述第一值的强度值计算得到的第二值中的至少一个值更大的强度值，来判定爆震发生状态。

根据本发明，检测器检测与在内燃机中引起的震动的强度相关的多个强度值。计算器基于多个强度值中不大于第一值的强度值来计算第二值。例如，计算不大于第一值的强度值的中值以及从强度值的最小值到不大于第一值的强度值的标准偏差值。通过将预定系数与标准偏差值的乘积加到中值，计算第二值。通过将这样计算的第二值与第一值比较，修正第一值，使得在第一值小于第二值时第一值变为不小于第二值，并在第一值大于第二值时使第一值变为不大于第二值。例如，将第一值减小。此时，第二值也与第一值的修正相对应地减小。判定器根据比所修正的第一值和基于不大于所修正的第一值的强度值计算得到的第二值中的至少一个值更大的强度值，来判定爆震发生状态。例如，比所修正的第一值和基于不大于所修正的第一值的强度值计算得到的第二值中的至少一个值更大的强度值的数量被确定为爆震已经发生的次数。因此，可以通过将比基于全部多个强度值计算的第二值的情况更小的第二值和具有与第二值更小偏差的第一值中的至少一个用作阀值，来判定爆震发生状态。因此，在检测到大量大强度值的情况下，可以防止由于用于判定是否存在爆震的阀值变得较高而使得判定爆震已经发生的次数变得小于实际发生次数。因此，可以提供一种能够以高精度判定爆震发生状态的爆震状态判定设备。

优选地，所述判定器包括数量判定器，其将比所修正的所述第一值和基于不大于所修正的所述第一值的所述强度值计算得到的所述第二值中的至少一个值更大的强度值的数量判定为爆震已经发生的次数。

根据本发明，将比所修正的第一值和基于不大于所修正的第一值的强度值计算得到的第二值中的至少一个值更大的强度值的数量判定为爆震已经发生的次数。因此，通过将比基于全部多个强度值计算的第二值的情况更小的第二值和具有与第二值更小偏差的第一值中的至少一个用作阀值，可以判定爆震已经发生的次数。因此，在检测到大量大强度值的情况下，可以防止由于用于判定爆震是否存在的阀值变得较高而使得判定爆震已经发生的次数小于实际发生次数。所以，能够以高精度判定爆震发生状态。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括：中值计算器，其用于计算不大于所述第一值的强度值的中值；以及标准偏差值计算器，其用于计算从强度值的最小值到不大于所述第一值的强度值的标准偏差值。所述计算器通过将预定系数与所述标准偏差值的乘积与所述中值相加来计算所述第二值。

根据本发明，通过将从强度值的最小值到不小于第一值的强度值的标准偏差与系数的乘积加到中值，来计算第二值。因此，可以根据强度值的频率分布来计算用于判定爆震发生状态的第二值。

更优选地，所述修正器将所述第一值修正为减小。

根据本发明，修正器将第一值减小。根据强度值的频率分布计算第二值，因此当第一值减小使得用于计算第二值的强度值减小时，第二值减小。因此，通过减小第二值，可以使用于判定是否存在爆震的阀值减小。所以，可以防止由于用于判定是否存在爆震的阀值变高而使所检测的爆震已经发生的次数变得小于实际发生次数。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括强度检测器，其用于检测由所述内燃机的燃烧引起的震动的强度。所述强度值是对所述内燃机在预定曲轴转角的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值。

根据本发明，对震动的强度的峰值进行对数转换得到的值被用作强度值。因此，可以获得的强度值例如适用于分析由设置于气缸体的爆震传感器提供的震动幅值。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括：强度检测器，其用于检测由所述内燃机的燃烧引起的震动的强度；存储器，其用于预先存储所述内燃机在预定曲轴转角的震动的波形；波形检测器，其用于检测所述内燃机在预定曲轴转角的震动的波形；以及偏差计算器，其用于基于将所述存储的波形与所述检测的波形进行比较的结果，来计算与所述存储的波形与所述检测的波形之间的偏差相关的值。所述强度值是对将所述内燃机在所述预定曲轴转角的震动的强度的峰值与和所述偏差相关的值的乘积进行对数转换得到的值。

根据本发明，检测内燃机的震动的波形。例如，将此波形与作为爆震发生时的波形所预先存储的波形进行比较。通过比较，计算与所检测的波形和所存储的波形之间的偏差相关的值。因此，可以比较所检测的波形是否是由来自震动的波形(行为)所引起的，并可以将其量化。使用强度的峰值和与偏差相关的值的乘积进行对数转换得到的值，来作为强度值。因此，可以除了考虑震动的幅值之外，还考虑震动的波形(行为)来获得强度值。因此，可以多元地分析所检测的震动强度。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括强度检测器，其用于检测所述内燃机的气缸内压力的震动的强度。所述强度值是对所述气缸内压力在预定曲轴转角的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值。

根据本发明，将对气缸内压力的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值用作强度值。因此，可以例如通过设置于气缸的气缸内压力传感器来获得适用于分析震动幅值的强度值。

根据本发明另一个方面的爆震状态判定设备判定内燃机中的爆震状态。此爆震状态判定设备包括：检测器，其用于检测与在所述内燃机中引起的震动的强度相关的多个强度值；计算器，其用于通过计算标准偏差值以及所述多个强度值的至少一部分的中值，并将预定系数与所述标准偏差值的乘积与所述中值相加，来计算爆震判定水平；去除器，其用于在用于计算所述爆震判定水平的强度值的最大值与所述爆震水平之间的偏差大于预定偏差时，重复地从用于计算所述爆震判定水平的强度值去除最大值，使得用于计算所述爆震判定水平的强度值的最大值与所述爆震判定水平之间的偏差变为小于所述预定偏差，从而减小用于计算所述爆震判定水平的所述强度值；以及判定器，其用于根据比用于计算所述爆震判定水平的强度值的最大值和所述爆震判定水平中的至少一个值更大的强度值，来判定爆震发生状态。

根据本发明，检测器检测与在内燃机中引起的震动的强度相关的多个强度值。然后，计算标准偏差值以及多个强度值的至少一部分的中值，并将预定系数与标准偏差值的乘积加到中值，从而计算爆震判定水平。在这样计算的爆震判定水平与用于计算爆震判定水平的强度值的最大值之间的偏差大于预定偏差时，重复地从用于计算爆震判定水平的强度值去除最大值，使得用于计算爆震判定水平的强度值的最大值与爆震判定水平之间的偏差变为小于所述预定偏差。由此，减小用于计算爆震判定水平的强度值。对应于此，中值和标准偏差减小，因此爆震判定水平减小。判定器根据比所选择的强度值的最大值和所述爆震判定水平中的至少一个值更大的强度值，来判定爆震发生状态。例如，比所选择的强度值的最大值和爆震判定水平中的至少一个值更大的强度值的数量被确定为爆震已经发生的次数。因此，可以通过将比基于全部多个强度值计算的爆震判定水平的情况更小的爆震判定水平和具有与爆震判定水平更小偏差的最大值中的至少一个用作阀值，来判定爆震发生状态。因此，在检测到大量大强度值的情况下，可以防止由于用于判定是否存在爆震的阀值变得较高而使得判定爆震已经发生的次数变得小于实际发生次数。因此，可以提供一种能够以高精度判定爆震发生状态的爆震状态判定设备。

优选地，对于所述爆震判定设备，所述判定器包括数量判定器，其将比用于计算所述爆震判定水平的强度值的最大值和所述爆震判定水平中的至少一个值更大的强度值的数量判定为爆震已经发生的次数。

根据本发明，将比用于计算爆震判定水平的强度值的最大值和爆震判定水平中的至少一个值更大的强度值的数量判定为爆震已经发生的次数。因此，通过将比基于全部多个强度值计算的爆震判定水平的情况更小的爆震判定水平和具有与爆震判定水平更小偏差的最大值中的至少一个用作阀值，可以判定爆震已经发生的次数。因此，在检测到大量大强度值的情况下，可以防止由于用于判定爆震是否存在的阀值变得较高而使得判定爆震已经发生的次数小于实际发生次数。所以，能够以高精度判定爆震发生状态。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括强度检测器，其用于检测由所述内燃机的燃烧引起的震动的强度。所述强度值是其中对所述内燃机在预定曲轴转角的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值。

根据本发明，对震动的强度的峰值进行对数转换得到的值被用作强度值。因此，通过设置于气缸体的爆震传感器，可以获得的强度值适用于分析震动幅值。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括：强度检测器，其用于检测由所述内燃机的燃烧引起的震动的强度；存储器，其用于预先存储所述内燃机在预定曲轴转角的震动的波形；波形检测器，其用于检测所述内燃机在预定曲轴转角的震动的波形；偏差计算器，其用于基于将所述存储的波形与所述检测的波形进行比较的结果，来计算与所述存储的波形与所述检测的波形之间的偏差相关的值。所述强度值是对将所述内燃机在所述预定曲轴转角的震动的强度的峰值与和所述偏差相关的值的乘积进行对数转换得到的值。

根据本发明，检测内燃机的震动的波形。例如，将此波形与作为爆震发生时的波形所预先存储的波形进行比较。通过比较，计算与所检测的波形和所存储的波形之间的偏差相关的值。因此，可以比较所检测的波形是否是由来自震动的波形(行为)所引起的，并可以将其数字化。使用强度的峰值和与偏差相关的值的乘积进行对数转换得到的值，来作为强度值。因此，可以除了考虑震动的幅值之外，还考虑震动的波形(行为)来获得强度值。因此，可以多元地分析所检测的震动强度。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括强度检测器，其用于检测所述内燃机的气缸内压力的震动的强度。所述强度值是对所述气缸内压力在预定曲轴转角的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值。

根据本发明，将对气缸内压力的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值用作强度值。因此，可以例如通过设置于气缸的气缸内压力传感器来获得适用于分析震动幅值的强度值。

根据本发明另一个方面的爆震状态判定设备判定内燃机中的爆震状态。此爆震状态判定设备包括：检测器，其用于检测与在所述内燃机中引起的震动的强度相关的多个强度值；计算器，其用于通过计算标准偏差值以及所述多个强度值的至少一部分的中值，并将预定系数与所述标准偏差值的乘积与所述中值相加，来计算爆震判定水平；去除器，其用于重复地从用于计算所述爆震判定水平的强度值去除最大值，使得在用于计算所述爆震判定水平的强度值的最大值小于所述爆震判定水平时用于计算所述爆震判定水平的强度值的最大值变为不小于所述爆震判定水平，并在用于计算所述爆震判定水平的强度值的最大值大于所述爆震判定水平时用于计算所述爆震判定水平的强度值的最大值变为不大于所述爆震判定水平，从而减小用于计算所述爆震判定水平的所述强度值；以及判定器，其用于根据比用于计算所述爆震判定水平的强度值的最大值和所述爆震判定水平中的至少一个值更大的强度值，来判定爆震发生状态。

根据本发明，检测器检测与在内燃机中引起的震动的强度相关的多个强度值。计算标准偏差值以及多个强度值的至少一部分的中值，并将预定系数与标准偏差值的乘积加到中值，从而计算爆震判定水平。将这样计算的爆震判定水平与所选择的强度值的最大值进行比较。当用于计算爆震判定水平的强度值的最大值小于爆震判定水平时，重复地从用于计算爆震判定水平的强度值去除最大值，使得最大值变为不小于爆震判定水平，从而减小用于计算爆震判定水平的强度值。当用于计算爆震判定水平的强度值的最大值大于爆震判定水平时，重复地从用于计算爆震判定水平的强度值去除最大值，使得用于计算爆震判定水平的强度值的最大值变为不大于爆震判定水平，从而减小用于计算爆震判定水平的强度值。对应于此，中值和标准偏差减小，因此减小爆震判定水平。判定器根据比所选择的强度值的最大值和所述爆震判定水平中的至少一个值更大的强度值，来判定爆震发生状态。例如，比所选择的强度值的最大值和爆震判定水平中的至少一个值更大的强度值的数量被确定为爆震已经发生的次数。因此，可以通过将比基于全部多个强度值计算的爆震判定水平的情况更小的爆震判定水平和具有与爆震判定水平更小偏差的最大值中的至少一个用作阀值，来判定爆震发生状态。因此，在检测到大量大强度值的情况下，可以防止由于用于判定是否存在爆震的阀值变得较高而使得判定爆震已经发生的次数变得小于实际发生次数。因此，可以提供一种能够以高精度判定爆震发生状态的爆震状态判定设备。

优选地，对于所述爆震状态判定设备，所述判定器包括数量判定器，其将比用于计算所述爆震判定水平的强度值的最大值和所述爆震判定水平中的至少一个值更大的强度值的数量判定为爆震已经发生的次数。

根据本发明，将比用于计算爆震判定水平的强度值的最大值和爆震判定水平中的至少一个值更大的强度值的数量判定为爆震已经发生的次数。因此，通过将比基于全部多个强度值计算的爆震判定水平的情况更小的爆震判定水平和具有与爆震判定水平更小偏差的最大值中的至少一个用作阀值，可以判定爆震已经发生的次数。因此，在检测到大量大强度值的情况下，可以防止由于用于判定爆震是否存在的阀值变得较高而使得判定爆震已经发生的次数小于实际发生次数。所以，能够以高精度判定爆震发生状态。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括强度检测器，其用于检测由所述内燃机的燃烧引起的震动的强度。所述强度值是对所述内燃机在预定曲轴转角的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值。

根据本发明，对震动的强度的峰值进行对数转换得到的值被用作强度值。因此，通过设置于气缸体的爆震传感器，可以获得的强度值适用于分析震动幅值。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括：用于检测由所述内燃机的燃烧引起的震动的强度的单元；存储器，其用于预先存储所述内燃机在预定曲轴转角的震动的波形；波形检测器，其用于检测所述内燃机在预定曲轴转角的震动的波形；偏差计算器，其用于基于将所述存储的波形与所述检测的波形进行比较的结果，来计算与所述存储的波形与所述检测的波形之间的偏差相关的值。所述强度值是对将所述内燃机在所述预定曲轴转角的震动的强度的峰值与和所述偏差相关的值的乘积进行对数转换得到的值。

根据本发明，检测内燃机的震动的波形。例如，将此波形与作为爆震发生时的波形所预先存储的波形进行比较。通过比较，计算与所检测的波形和所存储的波形之间的偏差相关的值。因此，可以比较所检测的波形是否是由来自震动的波形(行为)所引起的，并可以将其数字化。使用强度的峰值和与偏差相关的值的乘积进行对数转换得到的值，来作为强度值。因此，可以除了考虑震动的幅值之外，还考虑震动的波形(行为)来获得强度值。因此，可以多元地分析所检测的震动强度。

更优选地，所述爆震状态判定设备还包括强度检测器，其用于检测所述内燃机的气缸内压力的震动的强度。所述强度值是对所述气缸内压力在预定曲轴转角的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值。

根据本发明，将对气缸内压力的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值用作强度值。因此，可以例如通过设置于气缸的气缸内压力传感器来获得适用于分析震动幅值的强度值。

附图说明

图1是示出由发动机ECU控制的发动机的示意性构造图，发动机ECU是根据本发明实施例的爆震发生次数判定设备。

图2是示出发动机的震动波形的图。

图3是示出存储在发动机ECU的存储器上的爆震波形模式。

图4是示出将规一化震动波形与爆震波形模式相比较的状态的图。

图5是示出强度值LOG(V)的频率分布的图。

图6是示出准备用于频率分布的强度值LOG(V)的图。

图7是示出由图1的发动机ECU执行的程序的控制结构的流程图。

图8是示出在爆震尚未发生的状态下强度值LOG(V)的频率分布的图。

图9是示出在爆震已经发生的状态下强度值LOG(V)的频率分布的图(版本1)。

图10是示出在爆震已经发生的状态下强度值LOG(V)的频率分布的图(版本2)。

图11是示出在频率分布中最大值V(MAX)和爆震判定水平V(KD)的变化的图。

图12是示出在最大值V(MAX)和爆震判定水平V(KD)一致的状态下频率分布的图。

图13是示出可被听见的爆震强度和爆震占用值KC之间关系的图(版本1)。

图14是示出可被听见的爆震强度和爆震占用值KC之间关系的图(版本2)。

具体实施方式

此后，将参考附图描述本发明的实施例。在以下描述中，由相同标号表示相同部件。它们的名称和功能相同。因此，将不重复其详细描述。

参照图1，将描述安装有根据本发明的第一实施例的爆震发生次数判定设备的车辆的发动机100。根据本实施例的爆震发生次数判定设备由例如发动机ECU(电子控制单元)200所执行的程序来实现。

发动机100是内燃机，其在燃烧室中利用火花塞106将从空气滤清器102引入的空气和从喷射器104喷射的空燃混合物点燃并使其燃烧。

当空燃混合物燃烧时，活塞108被燃烧压力向下推压，并且曲轴110旋转。燃烧后的空燃混合物(排气)被三元催化剂112净化，并接着排放到车辆的外部。由节气门114调节引入发动机100的空气量。

发动机100由发动机ECU 200控制。发动机ECU 200连接到爆震传感器300、水温传感器302、与正时转子304相对设置的曲轴位置传感器306、节气门开度传感器308、车速传感器310和点火开关312。

爆震传感器300包括压电元件。爆震传感器300通过发动机100的震动产生电压。电压的幅值对应于震动的幅值。爆震传感器300将表示电压的信号传输到发动机ECU 200。水温传感器302检测发动机100的水套内的冷却水的温度，并将表示检测结果的信号传输到发动机ECU 200。

正时转子304设置于曲轴110，并与曲轴110一起旋转。在正时转子304的外周上，在预定间隔处设置多个突起。曲轴位置传感器306与正时转子304相对设置。当正时转子304旋转时，正时转子304的突起与曲轴位置传感器306之间的空气隙改变，因此经过曲轴位置传感器306的线圈部分的磁通量增大或减小，由此在线圈部分中产生电动势。曲轴位置传感器306将表示该电动势的信号传输到发动机ECU 200。发动机ECU 200基于从曲轴位置传感器306传输的信号来检测曲轴转角。

节气门开度传感器308检测节气门开度并将表示检测结果的信号传输到发动机ECU 200。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传输到发动机ECU 200。发动机ECU 200根据车轮的转数来计算车速。在起动100之前，由驾驶员操作点火开关312以将其打开。

发动机100基于从各个传感器和点火开关312传输的信号以及存储于存储器202的图和程序来进行计算，并控制机械结构使得发动机100成为处于期望的工作状态。

在本实施例中，发动机ECU发动机ECU 200基于从车速传感器310传输的信号和曲轴信号来检测发动机100在预定爆震检测区间(从预定第一曲轴转角到预定第二曲轴转角的区域)中的震动波形，并基于所检测的震动波形来判定发动机100中是否发生爆震。本实施例的爆震检测区间是在燃烧处理期间从上止点(0度)到90度。注意，爆震检测区间不限于此。

如图2所示，将由爆震传感器300的输出电压值(表示震动强度的值)以曲轴转角积分5度(仅5度)得到的值来表示震动波形。注意，可以由于爆震传感器300的输出电压值相对应的值来表示震动强度。

将所检测的震动波形与如图3所示的存储于发动机ECU 200的存储器202的爆震波形模式相比较。爆震波形模式预先设置为在发动机100中发生爆震的情况下的震动波形的模式。

在爆震波形模式中，震动强度被表示为0至1的无量纲数，并且震动强度明确地不对应于曲轴转角。即，在本实施例的震动波形模式中，界定为在震动强度的峰值之后，震动强度随着曲轴转角变大而减小，但是震动强度为峰值处的曲轴转角并未界定。

本实施例的爆震波形模式对应于由爆震引起的震动的强度的峰值之后的震动。注意，可以存储与由于爆震使震动升高之后的震动相对应的爆震波形模式。

通过实验等，爆震波形模式在强制引起爆震时检测发动机100的震动波形，并且基于震动波形被产生并预先存储。

通过使用其中发动机100的尺寸和爆震传感器300的输出值是尺寸公差和爆震传感器300的输出值公差的中值的发动机100(此后称作特征中心发动机)来产生爆震波形模式。即，爆震波形模式是当在特征中心发动机中强制引起爆震时的震动波形。

注意，产生爆震波形模式的方法不限于此，其可以通过模拟来产生。发动机ECU 200将所检测的波形与所存储的爆震波形模式进行比较，并判定发动机100中是否已经发生爆震。

在比较所检测的波形与爆震波形模式时，如图4所示将归一化波形与爆震波形模式相比。这里，归一化表示将震动强度表示为通过将对每个积分值除以所检测的震动波形中的积分值的最大值所得到的0至1的无量纲数。注意，归一化方法不限于此。

在本实施例中，发动机ECU 200计算修正系数K，其是与归一化波形和震动波形模式之间的偏差相关的值。在归一化之后的震动波形中的震动强度所处的时机以及在爆震波形模式中的震动强度所处的时机的状态下，将在归一化之后的震动波形与爆震波形模式之间偏差的绝对值(偏移量)计算一定的曲轴转角(5度)，由此计算修正系数K。

假定对于曲轴转角而言归一化之后的震动波形与震动波形模式之间的偏差的绝对值是ΔS(I)(I是自然数)，并且爆震波形模式中的震动强度对于曲轴转角积分得到的值(爆震波形模式的面积)是S，则由等式K＝(S-∑ΔS(I))/S来计算修正系数K。这里，∑ΔS(I)是ΔS(I)的总计。注意，计算修正系数K的方法不限于此。

此外，发动机ECU 200基于修正系数K和积分值的最大值(峰值)来计算爆震强度N。假定积分值的最大值是P，并且在发动机100中尚未发生爆震的状态下表示发动机100的震动的值是BGL(背景水平)，则通过等式N＝P×K/BGL来计算爆震强度N。BGL存储于存储器202。注意，计算爆震强度N的方法不限于此。

在本实施例中，如果所计算的爆震强度N大于判定值V(KX)，则发动机ECU 200判定发动机100中已经发生爆震，因此其延迟点火正时。如果爆震强度N小于判定值V(KX)，发动机ECU 200判定发动机100中尚未发生爆震，因此其提前点火正时。

作为判定值V(KX)的初始值，使用通过实验等预先界定的值。但是，即使在发动机100中引起相同震动的情况下，由于爆震传感器300的输出值的波动或劣化，检测到的强度可能不同。在这种情况下，需要修正判定值V(VK)，并通过使用与实际检测的强度相对应的判定值V(KX)来判定爆震是否已经发生。

因此，在本实施例中，通过表示强度值LOG(V)(其是将对于预定点火循环次数(例如，200次循环)的强度V进行对数转换得到的值)与检测到强度值LOG(V)的次数(可以称为次数或可能性)之间关系的频率分布来修正判定值V(KX)。用于计算强度值LOG(V)的强度V是预定曲轴转角的强度的峰值。

在频率分布中，计算其中强度值LOG(V)从最小值累积并且其为50％的中值V(50)。此外，计算频率分布中的标准偏差σ。其中系数U(U是常数，例如U＝3)与标准偏差σ的乘积被加到中值V(50)得到的值称为爆震判定水平V(KD)。大于保障判定水平V(KD)的强度值LOG(V)的频率被确定为爆震已经发生的频率。

对于用于准备频率分布的强度值LOG(V)，使用由图6中的虚线围绕的区域内的强度值。图6是其中在获得强度值LOG(V)的循环中由每个相关系数K来标示所计算的强度值LOG(V)的图。

参照图7，描述由根据本实施例的爆震发生次数判定设备的发动机ECU 200执行的程序的控制结构。

在S 100中，发动机ECU 200根据基于从爆震传感器300传输的信号所检测的强度V，来计算强度值LOG(V)。这里，强度V是预定曲轴转角中的峰值。

在S102，发动机ECU 200判定是否已经计算了对于N(N是自然数，例如，N＝200)次循环的强度值LOG(V)。当发动机ECU 200计算了在图6的虚线所包围的区域内的N或更多个强度值LOG(V)时，判定计算了对于N次循环的强度值LOG(V)。当发动机ECU 200计算了对于N次循环的强度值LOG(V)(S102中的“是”)时，处理进行到S104。否则(S102中的“否”)，处理返回到S100。

在S104，发动机ECU 200准备强度值LOG(V)的频率分布。在S106，发动机ECU 200确定强度值LOG(V)的最大值V(MAX)。

在S108，发动机ECU 200计算不大于最大值V(MAX)的强度值LOG(V)的中值V(50)和标准偏差σ。在S110，发动机ECU 200基于中值V(50)和标准偏差σ来计算爆震判定水平V(KD)。

在S112，发动机ECU 200判断爆震判定水平V(KD)是否小于最大值V(MAX)。如果爆震判定水平V(KD)小于最大值V(MAX)(S112中的“是”)，则处理进行到S114。否则(S112中的“否”)，处理进行到S118。

在S114，发动机ECU 200从频率分布中去除S106中确定的V(MAX)。在S116，发动机ECU 200将去除了最大值V(MAX)的总频率计数为爆震占用值KC。然后，处理返回到S106。

在S118，发动机ECU 200判定爆震占用值KC是否大于阀值KC(0)。如果爆震占用值KC大于阀值KC(0)(S118中的“是”)，则处理进行到S120。否则(S118中的“否”)，处理进行到S122。在S120，发动机ECU 200减小判定值V(KX)。在S122，发动机ECU 200增大判定值V(KX)。

将基于结构和上述流程对根据本实施例的爆震发生次数判定设备的发动机ECU 200的工作给出说明。

当驾驶员操作点火开关312以将其打开，并且发动机100起动时，根据基于从爆震传感器300传输的信号所检测的强度V来计算强度值LOG(V)(S100)。

当计算用于N次循环的强度值LOG(V)(S102中的“是”)时，准备所计算的强度值LOG(V)的频率分布(S104)，并且确定在频率分布中强度值LOG(V)的最大值V(MAX)(S106)。此外，计算不大于最大值V(MAX)的强度值的频率分布中的中值V(50)和标准偏差σ，并基于中值V(50)和标准偏差σ来计算爆震判定水平V(KD)(S110)。

如果发动机100尚未发生爆震，则频率分布成为如图8所示的正常分布，并且最大值V(MAX)与爆震判定水平V(KD)一致。另一方面，如果爆震已经发生使得所检测的强度V变得更大，并且计算大强度值LOG(V)，则如图9所示，最大值V(MAX)变为大于爆震判定水平V(KD)。

此外，如果爆震发生频率增大或发动机100自身的机械震动增大，则如图10所示，最大值V(MAX)进一步增大。此时，频率分布中的中值V(50)和标准偏差σ两者都与最大值V(MAX)相对应地增大。因此，爆震判定水平V(KD)变得更高。

在爆震已经发生的循环中，小于爆震判定水平V(KD)的强度值LOG(V)不被确定为强度值LOG(V)。因此，当爆震判定水平V(KD)变为更高时，尽管爆震已经发生，被判定为爆震尚未发生的频率增大。

为了防止如上所述爆震判定水平V(KD)变得更高，如果爆震判定水平V(KD)小于最大值V(MAX)(S112中的“是”)，则从频率分布去除最大值V(MAX)(S114)。所去除的最大值V(MAX)的总频率被计数为爆震占用值KC(S116)。

在已经去除了最大值V(MAX)的频率分布中，重新确定最大值V(MAX)(S106)。换言之，在频率分布中，最大值V(MAX)被修正为更小。

此外，在重新确定最大值V(MAX)之后的频率分布中，重新计算爆震判定水平V(KD)。即，重新计算对于不大于重新确定的最大值V(MAX)的强度值LOG(V)的频率分布中的爆震判定水平V(KD)。只要爆震判定水平V(KD)小于最大值V(MAX)(S112中的“是”)，重复从S106到S116的处理。

在去除最大值V(MAX)并且重新计算爆震判定水平V(KD)的情况下，随着去除的最大值V(MAX)变多(频率分布中的最大值V(MAX)减小)，如图11所示，爆震判定水平V(KD)变低。最大值V(MAX)的减小率大于爆震判定水平V(KD)的减小率，因此存在两者一致的点。

如上所述，在爆震尚未发生的频率分布中，最大值V(MAX)和爆震判定水平V(KD)一致。因此，如图12所示，如果最大值V(MAX)和爆震判定水平V(KD)一致(S112中的“否”)，则可以认为此爆震判定水平V(KD)模拟了在爆震尚未发生的情况下的频率分布中的爆震判定水平V(KD)。

因此，在最大值V(MAX)与爆震判定水平V(KD)一致的情况下大于爆震判定水平V(KD)(最大值V(MAX))的强度值LOG(V)的总频率，即对最大值(MAX)进行去除直到最大值V与爆震判定水平V(KD)一致的总频率，被计数为爆震占用值KC(爆震发生频率)(S116)。

图13示出了通过在不去除最大值V(MAX)的情况下使用所计算的爆震判定水平V(KD)来对爆震占用值KC进行计数时，爆震占用值KC的变化。在此情况下，因为可被听见(由乘客听见)的爆震强度从不发生爆震的状态增大，所以爆震占用值KC增大。但是，爆震判定水平V(KD)随着最大值V(MAX)增大而增大，所以如果可被听见的爆震强度过大，爆震占用值KC接着减小。

另一方面，如果如图14所示，通过去除最大值V(MAX)直到最大值V(MAX)与爆震判定水平V(KD)一致来重新计算爆震判定水平V(KD)，则爆震占用值KC随着可被听见的爆震强度的增大而增大。因此，能够以高精度检测爆震占用值KC。

如果爆震占用值KC大于阀值KC(0)(S118中的“是”)，则认为爆震已经以比可允许频率更高的频率发生。在这种情况下，为了容易判定爆震是否已经发生，将判定值V(KX)减小(S120)。因此，可以通过增大被判定为爆震已经发生的频率并延迟点火正时来抑制爆震的发生。

另一方面，如果爆震占用值KC小于阀值KC(0)(S118中的“否”)，则可以认为爆震发生频率在可允许值内。在这种情况下，可以认为处于发动机100的输出可以进一步增大的状态。

因此，增大判定值V(KX)(S122)。因此，可以通过抑制判定爆震已经发生的频率并延迟点火正时来增大发动机的输出。

如上所述，根据本实施例的爆震发生次数判定设备的发动机ECU去除最大值V(MAX)(第一值)直到最大值V(MAX)与爆震判定水平V(KD)(第二值)一致，并计算包装判定水平V(KD)(第二值)。将去除最大值V(MAX)直到最大值V(MAX)(第一值)与爆震判定水平V(KD)  (第二值)一致的总频率计数为爆震占用值KC。因此，随着所检测的强度V增大，爆震判定水平V(KD)(第二值)增大，由此无论爆震已经发生，都可以抑制爆震占用值KC的减小。因此，能够以高精度确定爆震已经发生的次数。

虽然，在本实施例中，通过去除最大值V(MAX)直到爆震判定水平V(KD)与最大值V(MAX)一致来重新计算爆震判定水平V(KD)，可以通过去除最大值V(MAX)直到爆震判定水平V(KD)变为不小于最大值V(MAX)。

此外，如果由于发散现象(爆震发生频率极高的情况)导致频率分布中的最大值V(MAX)极高，则存在将爆震判定水平V(KD)计算为大于最大值V(MAX)的值的情况。因此，如果爆震判定水平V(KD)大于最大值V(MAX)，则可以通过去除最大值V(MAX)直到爆震判定水平V(KD)与最大值V(MAX)一致或者爆震判定水平V(KD)变为不大于最大值V(MAX)，来计算爆震判定水平V(KD)。

此外，如果爆震判定水平V(KD)与最大值V(MAX)之间的偏差大于预定偏差，则可以通过去除最大值V(MAX)直到爆震判定水平V(KD)与最大值V(MAX)之间的偏差变为小于预定偏差来计算爆震判定水平V(KD)。

此外，虽然在本实施例中，将由爆震传感器300检测的强度的峰值用作用于计算强度值LOG(V)的强度V，但是可以使用由用于检测发动机100的气缸内压力的气缸内压力传感器所检测的气缸内压力的震动分量的强度的峰值。在这种情况下，气缸内压力传感器可以在俯视图中与设置在气缸中心部分处的火花塞一体，以检测气缸中心部分的压力的震动分量的强度。

此外，对于用于计算强度值LOG(V)的强度V，可以使用由爆震传感器300检测的强度峰值与检测到峰值的循环中的修正系数K的乘积。

虽然已经详细描述并解释了本发明，但是应该清楚理解的是，其仅通过解释和示例的方式，而不应该被认为是限制的方式，本发明的精神和范围仅由所附权利要求的术语来限制。

Claims (13)

1.一种内燃机(100)中的爆震状态判定设备，包括：

检测器(200)，其用于检测与在所述内燃机(100)中引起的震动的强度相关的多个强度值；

中值计算器(200)，其用于计算所述多个强度值中不大于第一值的强度值的中值；

标准偏差值计算器(200)，其用于计算从强度值的最小值到不大于所述第一值的强度值的标准偏差值；

计算器(200)，其用于通过将预定系数与所述标准偏差值的乘积与所述中值相加来计算第二值；

修正器(200)，其用于修正所述第一值，使得在所述第一值小于所述第二值时所述第一值变为不小于所述第二值，并在所述第一值大于所述第二值时使所述第一值变为不大于所述第二值；以及

判定器(200)，其用于根据比所修正的所述第一值和基于不大于所修正的所述第一值的强度值计算得到的第二值中的至少一个值更大的强度值，来判定爆震发生状态。

2.根据权利要求1所述的爆震状态判定设备，其中所述判定器(200)包括数量判定器(200)，其将比所修正的所述第一值和基于不大于所修正的所述第一值的所述强度值计算得到的所述第二值中的至少一个值更大的强度值的数量判定为爆震已经发生的次数。

3.根据权利要求1所述的爆震状态判定设备，其中所述修正器(200)将所述第一值修正为减小。

4.根据权利要求1所述的爆震状态判定设备，还包括强度检测器(200)，其用于检测由所述内燃机(100)的燃烧引起的震动的强度，其中

所述强度值是对所述内燃机(100)在预定曲轴转角的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值。

5.根据权利要求1所述的爆震状态判定设备，还包括：

强度检测器(200)，其用于检测由所述内燃机(100)的燃烧引起的震动的强度；

存储器(200)，其用于预先存储所述内燃机(100)在预定曲轴转角的震动的波形；

波形检测器(200)，其用于检测所述内燃机(100)在预定曲轴转角的震动的波形；以及

偏差计算器(200)，其用于基于将所述存储的波形与所述检测的波形进行比较的结果，来计算与所述存储的波形与所述检测的波形之间的偏差相关的值，其中

所述强度值是对将所述内燃机(100)在所述预定曲轴转角的震动的强度的峰值与和所述偏差相关的值的乘积进行对数转换得到的值。

6.根据权利要求1所述的爆震状态判定设备，还包括强度检测器(200)，其用于检测所述内燃机(100)的气缸内压力的震动的强度，其中

所述强度值是对所述气缸内压力在预定曲轴转角的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值。

7.一种内燃机(100)中的爆震状态判定设备，包括：

检测装置(200)，其用于检测与在所述内燃机(100)中引起的震动的强度相关的多个强度值；

用于计算所述多个强度值中不大于所述第一值的强度值的中值的装置(200)；

用于计算从强度值的最小值到不大于所述第一值的强度值的标准偏差值的装置(200)；

计算装置(200)，其用于通过将预定系数和所述标准偏差值的乘积与所述中值相加来计算第二值；

修正装置(200)，其用于修正所述第一值，使得在所述第一值小于所述第二值时所述第一值变为不小于所述第二值，并在所述第一值大于所述第二值时使所述第一值变为不大于所述第二值；以及

判定装置(200)，其用于根据比所修正的所述第一值和基于不大于所修正的所述第一值的强度值计算得到的第二值中的至少一个值更大的强度值，来判定爆震发生状态。

8.根据权利要求7所述的爆震状态判定设备，其中所述判定装置(200)包括数量判定装置(200)，其用于将比所修正的所述第一值和基于不大于所修正的所述第一值的强度值计算得到的所述第二值中的至少一个值更大的强度值的数量判定为爆震已经发生的次数。

9.根据权利要求7所述的爆震状态判定设备，其中所述修正装置(200)包括用于将所述第一值修正为减小的装置(200)。

10.根据权利要求7所述的爆震状态判定设备，还包括用于检测由所述内燃机(100)的燃烧引起的震动的强度的装置(200)，其中

所述强度值是对所述内燃机(100)在预定曲轴转角的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值。

11.根据权利要求7所述的爆震状态判定设备，还包括：

用于检测由所述内燃机(100)的燃烧引起的震动的强度的装置(200)；

用于预先存储所述内燃机(100)在预定曲轴转角的震动的波形的装置(200)；

用于检测所述内燃机(100)在预定曲轴转角的震动的波形的装置(200)；以及

用于基于将所述存储的波形与所述检测的波形进行比较的结果，来计算与所述存储的波形与所述检测的波形之间的偏差相关的值的装置(200)，其中

所述强度值是对将所述内燃机(100)在所述预定曲轴转角的震动的强度的峰值与和所述偏差相关的值的乘积进行对数转换得到的值。

12.根据权利要求7所述的爆震状态判定设备，还包括用于检测所述内燃机(100)的气缸内压力的震动的强度的装置(200)，其中

所述强度值是对所述气缸内压力在预定曲轴转角的震动的强度的峰值进行对数转换得到的值。

13.一种内燃机(100)中的爆震状态判定设备，包括ECU(200)，其中

所述ECU(200)检测与在所述内燃机(100)中引起的震动的强度相关的多个强度值，

计算所述多个强度值中不大于第一值的强度值的中值，

计算从强度值的最小值到不大于所述第一值的强度值的标准偏差值，

通过将预定系数和所述标准偏差值的乘积与所述中值相加来计算第二值，

修正所述第一值，使得在所述第一值小于所述第二值时所述第一值变为不小于所述第二值，并在所述第一值大于所述第二值时使所述第一值变为不大于所述第二值，并且

根据比所修正的所述第一值和基于不大于所修正的所述第一值的强度值计算得到的第二值中的至少一个值更大的强度值，来判定爆震发生状态。

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