CN100520331C - 内燃机爆震判定装置和包含该装置的点火控制系统 - Google Patents

Abstract

发动机ECU执行包括以下步骤的程序：在预定的爆震检测口处检测发动机的振动波形(S100)；判定所检测到的振动波形和存储在存储器中的爆震波形模型在预定的范围内是否匹配；如果模型和所检测到的振动波形在预定的范围内匹配(S102中的“是”)，则判定发动机爆震(S104)；如果模型和所检测到的振动波形在预定的范围内不匹配(S102中的“否”)，那么判定发动机没有爆震(S108)。

Description

内燃机爆震判定装置和包含该装置的点火控制系统

技术领域

本发明一般而言涉及爆震判定装置和包括该装置的点火控制系统，尤其是涉及从该内燃机振动的波形判定该发动机是否爆震的装置和系统。

背景技术

检测内燃机是否爆震所采用的传统技术是已知的。特开2000-205096号公报公开了一种能够高精度检测爆震的用于内燃机的内燃机爆震检测装置。在这个专利文件中公开的爆震检测装置包括检测内燃机机械振动而输出爆震信号的爆震检测器，和根据参考爆震水平从爆震检测器的爆震信号判定发动机是否爆震的爆震判定器，其中参考爆震水平由背景水平BG(即，当发动机没有爆震时的爆震检测器输出水平)减去机械振动噪声成分和电噪声成分的差乘以适合常数K而获得。如果通过从爆震检测器输出的信号峰值减去机械振动和电噪声成分而计算的振动成分大于参考爆震水平，则爆震判定器判定发动机爆震，如果振动成分等于或小于参考爆震水平，则爆震判定器判定发动机没有爆震。

在这个专利文件中描述的爆震检测装置能够通过从爆震检测器的信号输出的信号峰值减去机械振动和电噪声成分而计算的振动成分与通过去除机械和电噪声成分获得的参考爆震水平相比较，来高精度检测内燃机是否爆震。

然而，在以上专利文件中描述的爆震检测装置的缺陷是，如果爆震检测器输出具有大峰值信号时，该装置检测到发动机爆震，当发动机没有爆震时，而爆震检测器输出具有增加的峰值信号，会错误地作出发动机爆震判断。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够高精度判定是否发生爆震的爆震判定装置。

本发明的另一个目的是提供一种能够高精度判定是否发生爆震的点火控制系统，如果发生爆震，则减少爆震。

本发明的另一个目的是提供一种能够减少尽管发生爆震但作出没有发生爆震的错误判断的爆震判定装置。

本发明的另一个目的是提供一种能够客观判定是否发生爆震的爆震判定装置。

用于内燃机的本发明爆震判定装置包括：检测内燃机的曲柄角的曲柄角检测器；检测预定的曲柄角范围内的内燃机振动波形的波形检测器；事先存储在预定的曲柄角范围内的内燃机振动波形的存储器；基于当内燃机在预定的驱动状态下时所检测到的内燃机振动波形校正内燃机的振动波形的校正器；和基于所检测到的波形和所校正过的波形的比较结果判定内燃机是否爆震的判定器。

根据本发明，曲柄角检测器检测内燃机曲柄角，波形检测器检测在预定的曲柄角范围内的内燃机的振动波形。存储器事先存储在针对预定曲柄角范围内的内燃机振动波形，校正器基于当内燃机在预定的驱动状态时所检测到的内燃机振动波形校正存储在存储器中的内燃机振动波形。因而，基于当发动机没有爆震时所检测到的振动波形，例如在实验中形成的爆震波形模型能够校正为当发动机爆震引起的振动波形，发动机自身机械振动成分能够包含在所存储的振动波形中。因而，爆震波形模型能够更接近当发动机爆震时引起的发动机振动波形。能够比较模型和所检测到的波形来判定发动机是否爆震。因而，除了发动机的振动幅值，还能够依靠会发生振动的曲柄角来判定发动机是否爆震。因而爆震判定装置能够高精度判定发动机是否爆震。

优选地，当所检测到的波形和所校正过的波形在预定的范围内匹配时，判定器判定内燃机爆震。

根据本发明，当所检测到的波形和所校正过的波形在预定的范围内匹配时，判定器判定内燃机爆震。对应于当发动机爆震时引起的振动波形的爆震波形模型能够事先例如在实验中形成和存储，并且如果例如该爆震波形模型的校正形式和所检测到的波形针对每一个曲柄角提供的偏差在基准值内或该偏差平均值在该基准值的范围内，则能够判定发动机爆震。因而，除了发动机振动幅值，还能够依靠发生振动的曲柄角来判定发动机是否爆震。结果，可以高精度判定发动机是否爆震。

优选地，校正器基于当供应到内燃机燃料被切断时所检测到的内燃机振动波形，校正存储在存储器中的内燃机的振动波形。

根据本发明，校正器基于当供应到内燃机的燃料被切断时所检测到的内燃机振动波形校正存储在存储器中的内燃机的振动波形。当发动机被中断接收燃料时，发动机没有爆震，所检测到的振动波形将是发动机自身的机械振动。发动机自身的机械振动波形能够用来校正所存储的振动波形以允许所存储的振动波形包含发动机自身的机械振动。所存储的振动波形因而能够更接近当发动机爆震时引起的发动机振动波形。结果，能够高精度判定发动机是否爆震。

优选地，校正器基于当内燃机输出变化时所检测到的内燃机振动波形校正存储在存储器中的内燃机振动波形。

当内燃机输出变化时，判定器基于所检测到的波形和所校正过的波形的比较结果判定内燃机是否爆震。

根据本发明，校正器基于当内燃机输出变化时所检测到的内燃机振动波形校正存储在存储器中的内燃机振动波形。这允许所存储的振动波形包含在变化状态中产生的振动成分。因而，所存储的振动波形能够更接近当发动机爆震时在变化状态下引起的发动机振动波形。在变化状态中，所检测到的波形和所校正过的波形进行比较，从其比较结果，判定器判定发动机是否爆震。因而能够高精度判定发动机是否爆震。

本发明在其它方面提供内燃机的爆震判定装置，包括：检测内燃机的曲柄角的曲柄角检测器；检测预定的曲柄角范围内的内燃机的振动波形的波形检测器；事先存储在预定的曲柄角范围内的内燃机的振动波形的存储器；和基于所检测到的波形和所存储的波形的比较结果，判定内燃机是否爆震的判定器。当内燃机与预定的曲柄角相比具有点火延迟时，判定器基于频率高于预定频率的振动波形和所存储的波形的比较结果，判定内燃机是否爆震。

根据本发明，曲柄角检测器检测内燃机曲柄角，波形检测器检测在预定的曲柄角范围内的内燃机的振动波形。存储器事先存储在预定曲柄角范围内的内燃机振动波形，判定器基于所检测到的波形和所存储的波形的比较结果判定内燃机是否爆震。对应于当发动机爆震时引起的振动波形的爆震波形模型能够事先例如在实验中形成和存储，所检测到的波形和所校正过的波形进行比较。因而，除了发动机振动幅值，还能够依靠发生振动的曲柄角判定发动机是否爆震。当内燃机与预定的曲柄角(例如当发动机启动时形成)相比具有点火延迟时，判定器基于频率高于预定频率的振动波形和所存储的波形的比较结果，判定内燃机是否爆震。如果内燃机与预定的曲柄角相比具有点火延迟，则发动机没有爆震，但是低频振动波形能够类似于当发动机爆震时产生的波形。在这情况下，在所检测到的波形中，将频率高于预定频率的振动波形能够与所存储的波形进行比较，从比较结果能够判定发动机是否爆震。因而，爆震判定装置能够高精度判定发动机是否爆震。

本发明在其它方面提供一种点火控制系统，包括：爆震判定装置；和当爆震判定装置判定内燃机爆震时，使内燃机产生点火延迟的点火延迟装置。

根据本发明，当爆震判定装置判定内燃机爆震时，点火延迟装置使内燃机产生点火延迟。因而，系统能够高精度判定发动机是否爆震，如果爆震，则降低爆震。

本发明在其它方面提供用于内燃机的爆震判定装置，包括检测内燃机曲柄角的曲柄角检测器；检测在幅值上与内燃机的振动相关联的值的振动检测器；基于在幅值上与内燃机的振动相关联的值检测在预定的曲柄角范围内的内燃机振动波形的波形检测器；事先存储内燃机的振动波形的存储器；基于所检测到的波形和所存储的波形的比较结果，判定内燃机是否爆震的判定器。波形检测器基于在幅值上与内燃机的振动相关联的值除以在幅值上与所检测到的内燃机的振动相关联的值中的最大值，检测内燃机的振动幅值。

根据本发明，曲柄角检测器检测内燃机的曲柄角。振动检测器检测在幅值上与内燃机的振动相关联的值。波形检测器基于在幅值上与内燃机的振动相关联的值，检测在预定曲柄角范围内的内燃机振动波形。存储器事先存储内燃机的振动波形。判定器基于所检测到的波形和所存储的波形的比较结果，判定内燃机是否爆震。对应于当发动机爆震时引起的振动波形的爆震波形模型能够例如在实验中形成和存储，能够比较该模型和所检测到的波形来判定发动机是否爆震。因而，能够更具体地分析发动机振动是否由爆震引起的。这样，在幅值上与内燃机的振动相关联的值除以在幅值上与所检测到的内燃机的振动相关联的值中的最大值，来用无量纲数字0到1表示所检测到的波形振动幅值。因而，不管能引发爆震的振动幅值如何，能够比较所检测到的波形和爆震波形模型来判定发动机是否爆震。结果，爆震判定装置能够高精度判定发动机是否爆震。

优选地，振动检测器以预定的间隔检测在幅值上与内燃机的振动相关联的值。

根据本发明，以预定的间隔能够检测在幅值上与内燃机的振动相关联的值。这允许对关于随着曲柄角变化而细微变化的振动幅值而引起的复杂形式的波形的检测最小化，并且能够检测具有适合于与爆震波形模型比较的形式的波形。这允许波形高精度地与爆震波形模型比较。

优选地，在所检测波形获得最大振动幅值的时刻和所存储的波形获得最大振动幅值的时刻匹配时，判定器基于所检测到的波形和所存储的波形的比较结果，判定内燃机是否爆震。

根据本发明，所检测到的波形和所存储的波形能够在被认为是发动机爆震的曲柄角进行比较。这允许所检测和所存储的波形在没有爆震的曲柄角进行比较，以使发动机爆震的错误判断最小。

优选地，爆震判定装置进一步包括计算所检测波形和所存储波形的偏差的偏差计算器。判定器从偏差中判定内燃机是否爆震。

根据本发明，所检测到的波形和所存储的波形之间的差用数字表示偏差。因而，所检测到的波形能够用数字进行分析以客观判定发动机是否爆震。

优选地，判定器除了从偏差，还从在幅值上与内燃机的振动相关联的值判定内燃机是否爆震。

根据本发明，除了振动波形，还能够依靠振动幅值高精度判定发动机是否爆震。

附图说明

图1是用于控制的控制框图，示出由第一实施例中的点火控制系统控制的发动机；

图2是表示在第一实施例的点火控制系统中存储在发动机ECU存储器中的爆震波形模型图；

图3是示出在第一实施例中的点火控制系统中由发动机ECU执行的程序控制流程图；

图4是表示爆震波形模型和发动机振动的波形；

图5是用于示出在第二实施例的点火控制系统中由发动机ECU执行的程序控制结构的流程图；

图6表示当喷射燃料停止时，所检测到的发动机振动的波形；

图7表示在第二实施例的点火控制系统中存储在发动机ECU的存储器中未校正的爆震波形；

图8表示在第二实施例的点火控制系统中校正的爆震波形模型；

图9是在第三实施例的点火控制系统中由发动机ECU执行的程序控制结构的流程图；

图10是表示在第三实施例的点火控制系统中存储在发动机ECU的存储器中的未校正爆震波形；

图11表示当发动机输出在变化状态时，所检测到的发动机振动的波形；

图12表示在第三实施例的点火控制系统中校正的爆震波形模型；

图13是在第四实施例的点火控制系统中由发动机ECU执行的程序控制结构的流程图；

图14是表示在第五实施例的点火控制系统中存储在发动机ECU存储器中的爆震波形模型的图；

图15是在第五实施例的点火控制系统中由发动机ECU执行的程序控制结构的流程图；

图16示出针对每五度所计算的积分值；

图17表示归一化化的振动的波形；

图18表示爆震波形模型和发动机振动的波形。

具体实施方式

此处，参照附图，描述本发明的实施例。在下面描述中，相同的部件表示匹配，并且在名称和功能上相同。

第一实施例

参照图1，描述由第一实施例中的点火控制系统控制的发动机100。发动机100是允许通过空气滤清器102吸入的空气和由燃料喷射器104喷射的燃料的混合气由火花塞104在燃烧室内点燃而燃烧的内燃机。

所燃烧的空气燃料混合气产生向下压活塞108的燃烧压力，然后曲柄轴110旋转。所燃烧的空气燃料混合气(或者废气)被三元催化器112净化，此后排出到车辆外部。发动机110吸入由节流阀114调节的一定量的空气。

发动机100由发动机ECU200控制，发动机ECU200具有连接到发动机ECU200的爆震传感器300、水温传感器302、与正时转子304对置的曲柄位置传感器306、节流阀开度传感器308、车速传感器310和点火开关312。

爆震传感器300构造成压电元件。随着发动机100振动，爆震传感器300产生具有对应于该振动幅值的强度的电压。爆震传感器300将表示电压的信号传输到发动机ECU200。水温传感器302检测发动机100中冷却水套内的冷却水的温度，并且将表示所得的检测结果的信号传输到发动机ECU200。

正时转子304设置在曲柄轴110上，并且随着曲柄轴110的转动而转动。正时转子304周向设置有多个以预定的间隔隔开的凸起。曲柄位置传感器306与正时转子304的凸起相对布置。当正时转子304旋转时，正时转子304的凸起和曲柄位置传感器306之间的空气间隙变化，曲柄位置传感器306的线圈部分通过增加/减少的磁通量，因而产生了电动势。曲柄位置传感器306将表示电动势的信号传输到发动机ECU200。从该信号，发动机ECU200检测曲柄角。

节流阀开度传感器308检测节流阀开度，并且将表示所得的检测结果的信号传输到发动机ECU200。车速传感器310检测轮子(未示出)的转速，然后将表示所得的检测结果的信号传输到发动机ECU200。从轮子的转速，发动机ECU200计算车速。点火开关312由启动发动机100的驾驶员开启。

发动机ECU200使用从每一个传感器和点火开关312传输的信号和存储在存储器202中的图和程序，执行运算操作来控制装备，使得发动机100具有所需的驱动状态。

在本实施例中，在预定的爆震检测口(从第一预定曲柄角到第二预定曲柄角的区间)处，发动机ECU200依靠从爆震传感器300传输的信号和曲柄角度来检测发动机100振动的波形(以下也简称为振动波形)，并且从所检测到的振动波形判定发动机100是否爆震。

为了判定发动机是否爆震，如在图2中所示，发动机ECU200存储器202存储对应于发动机100爆震时引起的振动波形模型的爆震波形模型。该模型与多个频带的振动相关联地存储。更具体地，存储多个这种模型。模型按以下获得：进行实验等使发动机100爆震来检测发动机的振动波形，从该振动波形，模型可以预先形成和存储。然而应当注意模型可以通过不同的方法可以形成。发动机ECU200将所检测到的波形与所存储的模型相比较以判定发动机100是否爆震。

参照图3，在本实施例的点火控制系统中，发动机ECU200执行将在下面描述的结构中控制的程序。

在步骤(此后简称为“S”)100，发动机ECU200基于从爆震传感器300传输的信号和曲柄角检测发动机200的振动波形。

在S102，发动机ECU200针对所有的频带判定任何所检测到的振动波形在预定的范围内是否与所存储的爆震波形模型匹配。在本实施例中，所检测到的振动波形和该模型在预定范围内是否匹配可以例如通过对于每一个曲柄角，发动机100振动的偏差是否在基准值内，或者该平均偏差是否在基准值内来判定。注意，还可以采用不同于以上的方法来判定所检测到的波形和所存储的模型在预定的范围内是否匹配。如果所检测到的波形和所存储的模型在预定范围内匹配(在S102中的“是”)，则控制进行到S104。否则(在S102中的“否”)，控制进行到S108。

在步骤S104，发动机ECU200判定发动机100爆震。在步骤S106，发动机ECU200引入点火延迟。在步骤S108，发动机ECU200判定发动机100没有爆震。在S110，发动机ECU200引入点火提前。

根据以上描述的本实施例的点火控制系统的配置和流程图，将在下面描述发动机ECU200的运行。

当驾驶员开启点火开关312来启动发动机100，基于来自爆震传感器300的信号以及曲柄角，检测发动机100的振动波形(S100)，并且作出关于所检测到的波形在预定的范围内是否与所存储的爆震波形模型匹配的判断(S102)。

如在图4中所示，如果由单点划线表示的振动波形和由实线表示的爆震波形模型在预定的范围内匹配(在S102中的“是”)，控制判定发动机爆震(S104)，然后引入点火延迟(S106)来阻止发动机爆震。

在图4中所示，如果由双点划线表示的振动波形和由实线表示的模型在预定的范围内不匹配(在S102中的“否”)，则即使振动波形具有等于或大于模型振动峰值的峰值，控制判定发动机没有爆震(S108)。控制引入点火提前(S110)。

因而，在本实施例的点火控制系统中，发动机ECU依靠从爆震传感器接收的信号和曲柄角检测在预定爆震检测口处的发动机振动波形，然后将该振动波形与爆震波形模型相比较以判定发动机是否爆震。因而，除了振动幅值之外，也能够基于会发生振动的曲柄角来判定发动机是否爆震。因而，能够高精度地判定发动机是否爆震。

第二实施例

参照图5-图8，将描述本发明的第二实施例。本实施例通过校正爆震波形模型而区别于第一实施例。配置和功能上的其余部分与第一实施例相同。

参照图5，本实施例的点火控制系统具有执行在将在下面描述的结构中控制的程序的发动机ECU200。注意，发动机ECU200执行在第一实施例中所描述的程序，除此之外的程序将在下面描述。

在S200，发动机ECU200判定燃料喷射器100是否中断喷射燃料(以下也称为“切断燃料”)。是否切断燃料由车辆是否处于切断燃料的驱动状态下(例如，加速器是否关闭和发动机是否至少以预定的速度旋转)来判定。如果燃料被切断(在步骤S200中“是”)，则控制进行到S202，否则(S200中的“否”)，该程序结束。

在S202，发动机ECU200从爆震传感器300传输的信号和曲柄角检测发动机100振动波形。在S204，发动机ECU200依靠所检测到的振动波形来校正存储在存储器202中的爆震波形模型。

根据以上描述的本实施例的点火控制系统的配置和流程图，将在下面描述发动机ECU200的运行。

当燃料被切断(在S200中的“是”)时，检测发动机100振动波形(S202)。当燃料被切断时，没有燃烧(包括爆震)引起的振动发生，所检测到的波形将是如在图6中所示的发动机自身机械振动的波形。无论发动机是否爆震，只要曲柄100旋转，就会发生发动机100自身机械振动。因而，由爆震传感器300所检测到的振动恒定地包含发动机100自身的机械振动。

因而，如果在图7中的模型是固定的，并且发动机爆震，则由于发动机100自身的机械振动影响，使得所检测到的振动波形不会与模型匹配。为了削除发动机100自身机械振动的影响，如在图8中所示(S204)，将发动机100自身的机械振动波形加到模型中来校正模型。因而，模型能够更近似于当发动机爆震时引起的发动机100的振动波形。

因而，在本实施例的点火控制系统中，通过当切断燃料时所检测到的发动机自身的机械振动，发动机ECU校正在存储器中的爆震波形模型。因而，该模型能够近似于当发动机爆震时引起的发动机振动波形，因而能够高精度地判定发动机是否爆震。

第三实施例

参照图9-图12，将描述本发明的第三实施例。本实施例通过校正爆震波形模型而区别于第一实施例。配置和功能的其余部分与第一实施例相同。

参照图9，本实施例的点火控制系统具有执行将在下面描述的结构中控制的程序的发动机ECU200。注意，发动机ECU200执行在第一实施例中所描述的程序，除此之外的程序将在下面描述。

在S300，发动机ECU200判定发动机100是否提供变化(改变)状态的输出。发动机100是否处于变化状态可以例如通过节流阀开度变化率、所吸入的空气温度、发动机100冷却水温度等是否大于预定值而判定。如果发动机100的输出在变化状态(在S300中的“是”)，控制进行到S302。否则(在S300中的“否”)，该程序结束。

在S302，发动机ECU200从来自爆震传感器300的信号检测发动机100的振动波形。在S304，发动机ECU200判定所检测到的振动波形是否不包含爆震引起的振动成分。该判断可以通过例如振动波形是否具有小于预定值的峰值进行。如果所检测振动波形不包含爆震引起的振动成分(在S304中“是”)，则控制进行到S306。否则(在S304中的“否”)，该程序结束。在S306，发动机ECU200基于所检测到的振动波形校正存储器200中的爆震波形模型，。

根据以上描述的本实施例的点火控制系统的配置和流程图，将在下面描述发动机ECU200的运行。

如果发动机100输出在变化状态(在S300中的“是”)，则检测发动机100振动波形(S302)。如果发动机100输出在变化状态，则发动机往往会爆震，因而必须高精度判定发动机是否已经爆震。然而，当发动机的输出在变化状态时，即使发动机不爆震，发动机100振动会变化。因而，如果图10的爆震波形模型是固定的，并且发动机100爆震，则由于发动机100自身的机械振动的影响，使得模型和所检测到的振动波形不匹配，这会导致作出发动机没有爆震的错误判断。

为了防止这样的错误判断，如在图11中所示，如果所检测到的振动波形不含有爆震引起的振动成分(在S304中的“是”)，则如在图12中所示(S306)，将振动波形加到存储在存储器202中的爆震波形模型来校正该模型。这允许存储在存储器202中的模型与当发动机爆震时所引起的发动机100的振动波形匹配。

因而，在本实施例的点火控制系统中，发动机ECU通过当发动机输出在变化状态时所检测到的振动波形校正存储在存储器中的爆震波形模型。因而，该模型能够更近似于当发动机爆震时所引起的振动波形，因而能够高精度地判定发动机是否爆震。

第四实施例

参照图13，将描述本发明的第四实施例。尽管在第一实施例中，从所有频带的振动波形中作出关于发动机是否爆震的判断，但在本实施例中，这样的判断从等于或大于预定频率的频率振动波形中作出。配置和因此的功能的其余部分与第一实施例相同。

参考图13，在本实施例的点火控制系统中，发动机ECU200在执行将在下面描述的结构中控制的程序。

在S400，发动机ECU200判定发动机100是否被控制具有从预定曲柄角(例如当发动机100启动时形成)的点火延迟(以下这样的控制也称为“点火延迟控制”)。是否进行点火延迟控制可以从车辆是否处于诸如催化剂温度是否低于预定温度、车辆是否快速加速等须点火延迟的条件下判定。如果进行点火延迟控制(在S400中的“是”)，则控制进行到S402。否则(在S400中的“否”)，该程序结束。

在S402，发动机ECU200基于从爆震传感器300传输的信号检测发动机100的振动波形。在S404，发动机ECU200判定所检测到的等于或高于预定频率的振动波形是否在预定的范围内与存储在存储器202中的爆震波形模型匹配。更具体地，发动机是否爆震不是针对低频振动波形判定的。如果模型和所检测到的振动波形在预定范围内匹配(在S404中的“是”)，控制进行到S406，否则(在S404中的“否”)，该控制进行到S410。

在S406，发动机ECU200判定发动机100是否爆震。在S408，发动机ECU200引入点火延迟。在S410，发动机ECU200判定发动机100没有爆震。在S412，发动机ECU200引入点火提前。

根据以上描述的本实施例的点火控制系统的配置和流程图，将在下面描述发动机ECU200的运行。

当进行点火延迟控制(在S400中的“是”)时，检测发动机100振动波形(S402)。在点火延迟控制过程中，存在尽管发动机没有爆震，但低频的振动波形类似于当发动机爆震时所提供的波形的曲柄角范围(以下该范围还称为伪爆震范围)。因而，如果从低频的振动波形中判定发动机是否爆震，则尽管发动机没有爆震，也会错误地作出发动机爆震的判断。

为了防止关于伪爆震范围的这样错误判断，对所检测到的等于或高于预定频率的振动波形在预定的范围内是否与存储在存储器202中的爆震波形模型匹配进行判断(S404)。

如果该模型和所检测到的振动波形在预定的范围内匹配(在S404中的“是”)，则作出发动机100爆震的判断(S406)，然后引入点火延迟(S408)以阻止发动机爆震。

当模型和所检测到的振动波形在预定的范围内不匹配时(在S404中的“否”)时，作出发动机100没有爆震的判断，然后引入点火提前

(S412)。

因而，在本实施例的点火控制系统中，当进行点火延迟控制时，发动机ECU判定所检测到的等于或高于预定频率的振动波形在预定范围内是否与存储在存储器中的爆震波形模型匹配。如果匹配，则作出发动机爆震的判断。否则，会作出发动机没有爆震的判断。这能够防止关于低频振动波形类似于当发动机爆震时所提供的波形的伪爆震范围的错误判断。

第五实施例

参考图14和至图18，将描述本发明的第五实施例。本发明不同于第一实施例在于将各种频带的振动波形合成在一起来检测振动波形。而且，爆震波形模型提供具有不唯一地对应于曲柄角的强度的振动。配置和因此的功能上的其余部分与第一实施例相同。

如在图14中所示，发动机ECU200存储器202已在其中存储对应于爆震引起的以振动幅值表示的峰值之后一部分振动的爆震波形模型。注意，可以存储对应于爆震引起的振动起来之后的振动的爆震波形模型。

在模型中，振动幅值由无量纲数字0至1表示，并且不唯一地对应于曲柄角。更具体地，对于本实施例的爆震波形模型，在振动幅值的峰值之后，振动幅值随着曲柄角增加而降低，然而振动幅值具有峰值的曲柄角没有判定。而且，模型是各频带的振动合成波。在图14中，CA表示曲柄角。

参照图15，在本实施例的点火控制系统中，发动机ECU200执行在下面将描述的结构中控制的程序。

在S500，发动机ECU200从爆震传感器300传输的信号检测发动机100的振动幅值。振动幅值由从爆震传感器300输出的电压值表示。注意，振动幅值可以由与从爆震传感器300输出的电压值对应的值表示。在燃烧过程中从上死点到90度(曲柄角)检测振动幅值。

在S502，发动机ECU200计算从爆震传感器300输出的电压值(即，表示振动幅值)对每五度曲柄角的积分(以下还称为“积分值”)。计算每一个频带振动的积分值。因而，检测到每一个频带的振动波形。注意，积分值可以针对不是每五度的曲柄角计算。

在S504，发动机ECU200合成各频带的振动波形。因而，检测到发动机100振动波形。在S506，发动机ECU200使用所合成的振动波形的最大积分值来使发动机振动波形归一化。此处，对波形归一化意味着将每一个积分值除以最大积分值，用无量纲数字0到1表示振动幅值。

在S508，发动机ECU200计算相关系数K，即关于归一化的振动波形和爆震波形模型的偏差的值。在归一化的振动波形获得最大振动幅值的时刻和模型获得最大振动幅值的时刻匹配时，针对每一个曲柄角(每五度)计算归一化的振动波形和模型偏差绝对值(偏差量)来计算相关系数K。

如果归一化的振动波形和模型针对每一个曲柄角提供偏差绝对值△S(I)，对曲柄角进行积分的模型振动幅值(即，模型面积)用S表示，那么相关系数K用公式K＝(S-∑△S(I))/S计算，其中∑△S(I)表示从上死点到90度的△S(I)的总和。注意相关系数K可以用不同的方法计算。

在S510，发动机ECU200计算爆震强度N。如果所计算的积分值具有最大值P，发动机100没有爆震，且以背景水平(BGL)的表示的强度振动，则爆震强度N由公式N＝P×K/BGL计算。BGL存储在存储器202中。注意，爆震强度N可以用不同方法计算。

在S512，发动机ECU200判定爆震强度N是否大于预定基准值。如果大于预定基准值(在S512中的“是”)，控制进行到S514，否则(在S512中的“否”)，控制进行到S518。

在S514，发动机ECU200判定发动机100是否爆震。在S516，发动机200引入点火延迟。在S518，发动机ECU200判定发动机100没有爆震。在S502，发动机ECU200引入点火提前。

根据以上描述的本实施例的点火控制系统的配置和流程图，将在下面描述发动机ECU200的运行。

当驾驶员开启点火开关312，启动发动机100时，从爆震传感器300传输的信号检测发动机100振动幅值(S500)。

在从上死点到90度范围的燃烧过程中，针对每一个频率计算每五度的积分值(S502)，针对该频率所计算的积分值合成在一起(S504)。因而，如在图16中所示，检测到发动机100振动波形。注意，尽管图16示出矩形的振动波形，但是每一个积分值可以通过线连接以表示振动波形。而且，单独的每一个积分值可以用点表示以表示振动波形。

使用对每五度的积分值检测振动波形允许对细微变化的振动幅值引起的复杂形式的振动波形的最小化的检测。这能够有助于将所检测到的振动波形与爆震波形模型相比较。

在这样检测的振动波形的积分值中，最大积分值用来使发动机振动波形归一化(S506)。此处，出于图示的目的，使用15度到20度分积分值来使发动机的振动波形归一化。

在归一化中，如在图17中所示，每一个曲柄角的积分值除以15度到20度的积分值，振动波形的振动幅值由无量纲数字0至1表示。通过该归一化，能够比较所检测到的振动波形和爆震波形模型而不考虑振动幅值。这能够削除需要存储对应于振动幅值的大量爆震波形模型，因而有助于形成爆震波形模型。

如在图18中所示，在提供归一化的振动波形最大振动幅值的时刻和提供爆震模型的最大振动幅值的时刻匹配时，针对每一个曲柄角计算归一化的振动波形和爆震波形的偏差绝对值△S(I)。该△S(I)的总和∑△S(I)和对曲柄角进行积分并且表示爆震波形模型的振动幅值的值S用来计算相关系数K＝(S-∑△S(I))(S508)。这允许所检测到的振动波形和爆震波形模型的匹配程度可以用数字表示，因而可以客观地判定。

而且，所计算的相关系数K和最大积分值P的乘积除以BGL来计算爆震强度N(S512)。因而，除了所检测到的振动波形和爆震波形模型匹配的程度以外，还能够依靠振动幅值更详细地分析发动机100的振动是否由爆震引起的。

如果爆震强度N大于预定的基准值(在S512中的“是”)，则判定发动机爆震(S514)，然后引入点火延迟(S516)以阻止发动机爆震。

如果爆震强度N不大于预定的基准值(在S512中的“否”)，则判定发动机没有爆震(S108)，然后引入点火提前(S110)。

因而，在本实施例的点火控制系统中，发动机ECU基于从爆震传感器传输的信号检测发动机振动波形，将振动波形与爆震振动波形进行比较来计算相关系数K。而且，相关系数K与振动波形的最大积分值P的乘积除以BGL来计算爆震强度N。如果爆震强度N大于基准值，则判定发动机爆震。如果爆震强度N不大于基准值，则判定发动机没有爆震。因而，除了所检测到的振动波形和爆震波形模型匹配的程度以外，还能够依靠振动幅值更详细地分析发动机的振动是否由爆震引起的。因而，能够高精度地确定发动机是否爆震。

尽管已经详细描述和图示本发明，但可以清楚地理解到本发明是通过图示和示例的方式，不是通过限制的方式，本发明的要旨和范围仅仅由权利要求限制。

Claims (10)

1.一种爆震判定装置，用于内燃机，包括：

曲柄角检测器(306)，用于检测所述内燃机的曲柄角；

波形检测器(200)，用于检测针对预定曲柄角范围的所述内燃机的振动波形；

存储器(202)，用于事先存储爆震波形模型，所述爆震波形模型是作为所述内燃机爆震时所引起的振动的波形而准备的；

校正器(200)，用于基于由所述波形检测器(200)所检测到的、所对应的振动不包括由所述内燃机爆震引起的振动的波形，校正所述爆震波形模型；

判定器(200)，用于基于由所述波形检测器(200)所检测到的波形和所校正过的爆震波形模型的比较结果，判定所述内燃机是否爆震。

2.根据权利要求1所述的爆震判定装置，其中，当由所述波形检测器(200)所检测到的波形和所述爆震波形模型在预定的范围内匹配时，所述判定器(200)判定所述内燃机爆震。

3.根据权利要求1所述的爆震判定装置，其中，所述校正器(200)对所述爆震波形模型的校正所基于的、由所述波形检测器(200)检测到的、所对应的振动不包括由所述内燃机爆震引起的振动的波形，是当所述内燃机运行时在中断供至所述内燃机的燃料的过程中所检测到的波形。

4.根据权利要求1所述的爆震判定装置，其中：

基于当所述内燃机的输出变化时由所述波形检测器(200)所检测到的、所对应的振动不包括由所述内燃机爆震引起的振动的波形，所述校正器(200)校正所述爆震波形模型；

当所述内燃机的输出变化时，所述判定器(200)基于由所述波形检测器(200)所检测到的波形和所校正过的爆震波形模型的比较结果判定所述内燃机是否爆震。

5.一种点火控制系统，包括：

如权利要求1-4中任何一项所述的爆震判定装置；

点火延迟装置，用于当所述爆震判定装置判定所述内燃机爆震时，使所述内燃机产生点火延迟。

6.根据权利要求1所述的爆震判定装置，还包括振动检测器(200)，用于检测所述内燃机的多个振动幅值大小，其中：

通过用各幅值大小除以所检测到的所述多个幅值大小中的最大值，所述波形检测器(200)检测所述内燃机的振动波形；

所述爆震波形模型在振动幅值上不唯一地对应所述曲柄角，而且准备为用无量纲的0到1来表示。

7.根据权利要求6所述的爆震判定装置，其中，所述振动检测器(200)以预定的间隔检测所述振动幅值。

8.根据权利要求6所述的爆震判定装置，其中，当由所述波形检测器(200)所检测到的波形获得幅值最大的振动的时刻和所校正过的爆震波形模型获得幅值最大的振动的时刻匹配时，所述判定器(200)基于由所述波形检测器(200)所检测到的波形和所校正过的爆震波形模型的比较结果判定所述内燃机是否爆震。

9.根据权利要求6所述的爆震判定装置，进一步包括偏差计算器(200)，用于计算由波形检测器(200)所检测到的波形和所校正过的爆震波形模型的偏差，其中，所述判定器(200)从所述偏差中判定所述内燃机是否爆震。

10.根据权利要求9所述的爆震判定装置，其中，所述判定器(200)除了从所述偏差之外，还从所述内燃机的所述多个振动幅值大小中的所述最大值中判定所述内燃机是否爆震。

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