CN104564391A - 跨乘式车辆的动力单元以及跨乘式车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种跨乘式车辆的动力单元以及跨乘式车辆：能够将对搭乘者刺耳的爆震的发生控制得较少，并且能够进行内燃机的有效率的燃烧。该跨乘式车辆和动力单元采用以下构成：包括内燃机以及进行内燃机的燃烧控制的控制装置，内燃机被构成为通过爆震产生可听域的震动和超声波域的震动，控制装置包括检测内燃机的震动的爆震传感器，并从爆震传感器的检测信号中以比可听域的分量大的增益提取超声波域的分量，并基于超声波域的分量被以比可听域的分量大的增益提取出的检测信号来判定爆震的发生，并且基于爆震的发生的判定结果，进行所述内燃机的燃烧控制。

Description

跨乘式车辆的动力单元以及跨乘式车辆
技术领域
本发明涉及跨乘式车辆的动力单元以及跨乘式车辆。
背景技术
当前，本发明的发明人研讨在跨乘式车辆中判定内燃机的爆震的发生、并为避免爆震多发而控制内燃机的爆震对策控制的应用。通过爆震对策控制能够有效率地进行内燃机的燃烧。
在专利文献1中公开了以下技术：从爆震传感器的输出提取可听域的信号，基于被提取的可听域的信号进行适合人类的听觉的爆震的判定。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利文献特开2005-083314号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
通常，已知存在大的爆震对内燃机产生损伤的问题。
另一方面，在开发的过程中发现了：在跨乘式车辆中，存在即使是不对内燃机产生损伤的小的爆震也会给搭乗者带来刺耳的感觉的问题。
本发明的发明人研讨了为了判定这样的小的爆震的发生，将在专利文献1公开的、判定适合人类的听觉的爆震的发生的技术应用于跨乘式车辆。
但是，按照专利文献1的技术，从爆震传感器的输出提取可听域的信号并判定爆震的发生，其结果是，无法正确地判定在跨乘式车辆中给出刺耳的感觉的小的爆震的发生。
本发明的目的是提供以下一种跨乘式车辆及其动力单元：在跨乘式车辆中，能够将对搭乗者刺耳的可听域的爆震的发生控制得较少，并能够进行内燃机的有效率的燃烧控制。
用于解决问题的手段
本发明的一种方式涉及的动力单元采用以下构成：包括内燃机以及控制装置，所述控制装置进行所述内燃机的燃烧控制，所述内燃机被构成为通过爆震产生可听域的震动和超声波域的震动，所述控制装置包括检测所述内燃机的震动的爆震传感器，从所述爆震传感器的检测信号以比可听域的分量大的增益提取超声波域的分量，基于超声波域的分量被以比所述可听域的分量大的增益提取出的检测信号来判定爆震的发生，并且，基于所述爆震的发生的判定结果进行所述内燃机的燃烧控制。
本发明的一种方式涉及的跨乘式车辆采用以下构成：包括上述的动力单元，使所述动力单元的至少一部分在车辆的侧方露出。
发明的效果
根据本发明，为了将对搭乗者产生刺耳的可听域的爆震控制得较少，基于超声波域被以比可听域大的增益提取而得的爆震传感器的检测信号来判定爆震的发生。这基于以下考虑：由于在本发明涉及的跨乘式车辆中设为判定对象的爆震是在专利文献1中公开的技术中不成为判定对象的、非常小的爆震。在一般的跨乘式车辆中，内燃机的至少一部分露出到外部，爆震的震动声直接传给搭乗者等。因此，与内燃机被容纳在发动机舱的汽车等比较，考虑在一般的跨乘式车辆中要求非常小的爆震的判定。并且，在可听域，由于在内燃机的可动部产生的机械噪声等较大地发生，因此小的爆震的震动声也埋没在机械噪声中。因此，在专利文献1的技术中，认为无法准确地判定爆震的发生。根据本发明，以由爆震产生可听域的震动和超声波域的震动的方式构成内燃机。并且，具备检测该内燃机的震动的爆震传感器。由此，能够根据爆震传感器得到也包含作为从可听域的机械噪声等中较大地分离开的频带的超声波域的检测信号。另外，具备从该爆震传感器的检测信号以比可听域大的增益提取超声波域的分量的信号提取部、以及基于超声波域被该信号提取部以比可听域大的增益提取出的爆震传感器的检测信号来判定爆震的发生的控制装置。因此，基于作为从可听域的机械噪声等较大地分离开的频带的超声波域被以大的增益提取出的爆震传感器的检测信号来判定爆震的发生，因此小的爆震的发生也能够准确地判定。另外，本发明涉及的控制装置基于爆震的发生的判定结果来控制内燃机。由此，能够将对搭乗者刺耳的可听域的爆震的发生控制得较少，并且能够进行内燃机的有效率的燃烧控制。此外，通常，频率越高爆震信号的峰值强度越低，爆震发生的判定精度也可能降低。但是，作为从可听域的机械噪声等较大地分离开的频带的超声波域的SN比(S/N)大，因此根据本发明，能够确保爆震发生的判定精度。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的跨乘式车辆的外观图；
图2是示出实施方式的跨乘式车辆具有的ECU及其周边构成的框图；
图3是示出在实施方式的跨乘式车辆的发动机中产生的震动的频率特性图；
图4是示出缸径和爆震的一次共振频率以及二次共振频率的关系的曲线图；
图5是说明图2的滤波处理部的通过特性的一例的频率特性图；
图6A和图6B是说明缸径和压缩比的定义的图，图6A是示出活塞处于下止点的状态的图，图6B是示出活塞处于上止点的状态的图；
图7是示出通过ECU执行的爆震判定处理的流程图；
图8是说明爆震判定处理的图；
图9是示出通过ECU执行的爆震判定处理的其他例子的流程图；
图10是说明成为判定对象的爆震震动的听感水平和爆震判定阈值的关系的图；
图11是示出通过ECU执行的爆震对策控制处理的流程图；
图12是说明图11的步骤S66的算出处理的运算条件表；
图13是说明爆震对策控制处理的一例的时序图；
图14是示出图2的爆震接口电路的变形例1的框图；
图15是示出图2的爆震接口电路的变形例2的框图；
图16是示出图2的爆震接口电路的变形例3的框图；
图17是说明滤波处理部的变形例1的图；
图18是说明滤波处理部的变形例2的图。
符号说明
1 跨乘式车辆
3 前轮
4 后轮
5 发动机单元
7 车座
10 爆震传感器
20 ECU
21 爆震接口电路
23 微型计算机
40 点火单元
51 发动机
52 动力传递部
58 气缸
60 曲轴角传感器
231 爆震判定值运算部
232 爆震判定部
234 点火时期运算部
237 窗口控制部
a 缸径
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。
图1是本发明的实施方式1涉及的跨乘式车辆的整体图。图2是示出本发明的实施方式涉及的ECU及其周边构成的框图。
本实施方式的跨乘式车辆1是驾驶员跨着车座而搭乗的车辆，例如是自动二轮车。如图1所示，跨乘式车辆1具有前轮3、后轮4、作为内燃机的发动机51、动力传递部52、ECU(Engine Control Unit，发送机控制单元)20、车把6、乘车人落座的车座7、以及爆震传感器10等。并且，如图2所示，跨乘式车辆1具有曲轴角传感器60、点火单元40、燃料喷射单元30、以及EGR阀50。
本发明的实施方式的动力单元是将成为跨乘式车辆1的动力源的要素单元化的单元，包括上述跨乘式车辆1的构成要素中的发动机51和ECU20。动力单元可以包含动力传递部52、通过发动机51的旋转进行发电的发电机、或者这两者。动力单元的至少一部分在跨乘式车辆1的侧方露出。所谓侧方表示将跨乘式车辆1的直进方向设为前方、将铅垂方向设为上下方向时的左方或者右方。
发动机51是具有单一气缸的单气缸发动机，是空冷的发动机。发动机51被配置在前轮3和后轮4之间，至少一部分被配置在车座7的座面的下方。发动机51的前部和下部的至少一部分露出在外部，以在行驶时接触外部空气的方式构成。所谓前部表示将跨乘式车辆1的直进方向设为前方时的前方的部位。所谓下部表示铅垂下方的部位。
动力传递部52具有变速器、驱动轴、以及容纳这些以及曲轴的曲轴箱。曲轴的旋转力经由变速器被传递给驱动轴，并从驱动轴经由链等传递给后轮4。
发动机51的缸体和动力传递部52的曲轴箱被一体地连接，通过发动机51和动力传递部52构成被一体化的发动机单元5。此外，这些也存在不被一体化的情况。
ECU20是主要进行与发动机的燃烧有关的控制的控制装置。ECU20执行判定在发动机51是否发生了爆震的爆震判定处理、以及在爆震不多发的范围使发动机51有效率地燃烧的爆震对策控制处理。
点火单元40(图2)包括被配置在气缸盖的火花塞，并基于ECU20的控制信号使火花塞点火。
燃料喷射单元30(图2)包括控制吸入空气量的节流阀、以及向进气通路喷射供应燃料的燃料喷射装置。燃料喷射单元30以基于ECU20的控制信号的正时和量向进气通路喷射燃料。由被供应到进气通路的空气以及燃料构成的混合气体当进气阀打开时被供应到发动机51的气缸内。
EGR阀50(图2)是使从发动机51的气缸排出到排气通路的燃烧气体的一部分再循环到进气通路的阀，基于ECU20的控制信号改变开度。此外，EGR阀50以及EGR阀50的控制可以省略。
曲轴角传感器60(图2)是检测发动机51的曲轴的旋转角度的传感器，向ECU20输出曲轴角信号。ECU20能够基于曲轴角信号对曲轴的旋转角度以及发动机转速进行计数。
爆震传感器10是为了监视爆震发生而检测在发动机51中发生的震动的震动检测传感器。爆震传感器10例如具有被施加在发动机51中产生的震动加速度的压电元件，从压电元件中输出与震动加速度相应的交流电压作为检测信号。爆震传感器10例如是在检测对象的频率范围内输出基本为平坦的非共振型的传感器。
爆震传感器10例如被安装于发动机51的缸体，被传感器罩53覆盖。爆震传感器10的检测信号被输入到ECU20。
<发动机的动作的详细情况>
图3是示出在实施方式的跨乘式车辆的发动机中产生的震动的频率特性图。此外，图3示出爆震传感器10的输出的一例。
发动机51例如是依次重复进气行程、压缩行程、燃烧行程以及排气行程的4冲程发动机。发动机51具有形成有气缸的缸体、塞住气缸的一个开口部的气缸盖、活塞、连杆、以及曲轴等。在气缸盖设置有进气阀、排气阀、以及火花塞。
在气缸内，活塞被配置为能够往复运动，活塞经由连杆与曲轴连接。进气阀通过在进气行程中打开关闭而使气缸内进入空气和燃料的混合气体。排气阀通过在排气行程打开关闭而使燃烧气体排出。当进气阀关闭时、以及排气阀关闭时，发生被称为落座震动的机械震动。
当由于火花塞的点火而在气缸内混合气体燃烧时，活塞往复运动而曲轴进行旋转驱动。在活塞进行往复运动时，有时产生被称为活塞撞击的机械震动，所述活塞撞击是由于活塞在气缸内进行微小的倾斜以及向气缸的径向进行微小的并进移动而产生的。
如图3所示，落座震动以及活塞撞击等机械震动的峰值分布在可听域的7kHz以下的区域。
在气缸内混合气体的燃烧扩展的过程中，存在在气缸壁的附近混合气异常起火的情况。由于该异常起火而导致的震动是爆震。
在图3中，爆震震动的峰值分布在11k～13kHz的频带以及22k～23kHz的频带。
在气缸内混合气体的燃烧扩展的过程中，发生与燃烧相伴的震动。以下，将该震动称为通常燃烧震动。通常燃烧震动的峰值分布在出现爆震震动的峰值的多个频带中的、与从低侧开始的第一个频带(后述的一次的爆震频带)近似的频带。
<缸径以及爆震震动的频率>
在本实施方式中，发动机51的缸径被设定为60mm以下(例如50+几mm)的值。缸径是决定爆震震动的固有震动频率的参数。
爆震的震动因多个震动模式的震动重叠而产生。在一个震动模式的震动中存在固有震动频率(也称为共振频率)。因此，如图3所示，爆震的震动的峰值在与多个震动模式的固有震动频率分别对应的多个频带发生。
以下，以爆震震动的峰值分布的多个频带中的从低侧开始的第一个频带为一次爆震频带、从低侧开始的第二个频带为二次爆震频带的方式附加次数来进行称呼。另外，以被n次爆震频带包含的爆震震动为n次爆震震动的方式附加次数来进行称呼。
在图3中，分布在11k～13kHz的频带的峰值是基于一次爆震震动的，被包含在可听域。分布在22k～23kHz的频带的峰值是基于二次爆震震动的，被包含在超声波域。
图4是示出缸径与一次、二次爆震震动的共振频率的关系的曲线图。
在图4中，通过四个绘图线示出了一次爆震震动的共振频率的理论值(“一次理论值”)、二次爆震震动的共振频率的理论值(“二次理论值”)、通过实测值修正的一次爆震震动的共振频率(“一次修正值”)、以及通过实测值修正的二次爆震震动的共振频率(“二次修正值”)。
如图4的一次修正值、二次修正值的绘图线所示，一次和二次爆震震动的共振频率随着缸径变小而变高。
根据图4的绘图线，通过将发动机51的缸径设为60mm以下，能够估计为一次爆震震动的共振频率约为11kHz以上、二次爆震震动的共振频率约为18kHz以上。即，在该构成中，能够估计为一次爆震震动的频带为可听域，二次爆震震动的频带为超声波域。
超声波是作为恒定音而人耳听不到的音波，超声波的频率的下限为16kHz～20kHz，根据人而不规则，但在本说明书中，将超声波域定义为18kHz以上。
图4的四个绘图线如下地被计算出。
图4的一次修正值和二次修正值如下来计算出：根据关于某缸径而得到的实测值求出关于该缸径的共振频率的理论值和实测值的相对误差，并将该相对误差应用到整个缸径的理论值。一次和二次爆震震动的共振频率的理论值按照下面的式(1)～(3)计算出。
式(1)是求出爆震的共振频率的公知的德雷珀公式。
式1
f = v &pi;B &rho; mn . . . ( 1 )
这里，f表示共振频率，v表示缸内气体的声速，B表示缸径，ρmn表示震动模式系数m表示径向震动的次数，n表示周向震动的次数。
式(2)是求出缸内气体的声速v的式子。
式2 v = &kappa;RT M . . . ( 2 )
这里，κ是比热比(1.403)，R是气体常数(8.314472[J/(mol·K)])，M是空气的分子量(0.0028966[kg/mol])，T是缸内气体温度[K]。
式(3)是根据进气压和缸内压估计缸内气体温度的式子。
式3
这里，Ti是缸内气体平均温度，Pi是缸内压力，Vi是缸内容积，ηv是体积效率，mth是理论空气质量，R是空气气体常数。
如图4所示，考虑爆震震动的共振频率通过缸径来大致被决定。
图6A和图6B是说明缸径和压缩比的定义的图，图6A是示出活塞处于下止点(Bottom Dead Center)的状态的图，图6B是示出活塞处于上止点(Top Dead Center)的状态的图。图6A和图6B示出将发动机51的气缸58和活塞59沿中心轴(气缸58的圆筒形状的中心轴)切断了的截面。在图6A和图6B中，符号58表示气缸，59表示活塞，54表示进气阀，55表示排气阀，56表示连杆，57表示曲轴。
所谓缸径如图6A和图6B所示是气缸58的内径a。另外，压缩比是在被活塞59间隔开的气缸58的内燃室中活塞59来到下止点而容积变为最大时的容量V1与活塞59来到上止点而容积变为最小时的容量V2之比。
<ECU的详细情况>
如图2所示，ECU20具有输入爆震传感器10的信号的爆震接口电路21、输入曲轴角传感器60的信号的接口电路22、微型计算机23。
爆震接口电路21是从爆震传感器10的检测信号提取用于检测爆震的信号值而发送给微型计算机23的电路。爆震接口电路21具有增益调整部211、滤波处理部(也称为信号提取部)212、整流处理部213、以及峰值保持处理部214。
增益调整部211调整爆震传感器10的检测信号的增益。增益的调整例如为了根据发动机转速而变化的检测信号的水平的调整、或者基于爆震传感器10的个体差别而变化的检测信号的水平的调整而被进行。
滤波处理部212例如具有模拟的带通滤波电路。模拟的带通滤波电路是仅包含有一个运算放大器的有源滤波器。通过这样的构成，能够以大的增益提取特定的频率分量的信号，并且能够降低成本。关于滤波处理部212的通过特性后面叙述。
整流处理部213对通过了滤波处理部212的交流波形的检测信号进行整流。
峰值保持处理部214保持并输出通过窗口控制部237的正时信号指定的信号提取期间中的检测信号的峰值电压。
接口电路22调整曲轴角传感器60的输出信号的波形并输出给微型计算机23。
微型计算机23具有爆震判定值运算部231、爆震判定部232、点火时期运算部234、燃料喷射运算部235、执行器控制部236、以及窗口控制部237。点火时期运算部234、燃料喷射运算部235、以及执行器控制部236是进行发动机51的燃烧控制的燃烧控制部。燃烧控制部可以为点火时期运算部234、燃料喷射运算部235、以及执行器控制部236中的任一个、或者任意多个组合。
微型计算机23内的各要素可以通过由CPU(中央运算处理装置)执行的软件构成，也可以通过DSP(数字信号处理电路)等硬件构成。
窗口控制部237从曲轴角传感器60接受曲轴角信号来控制各部的处理正时。具体地，窗口控制部237向峰值保持处理部214示出表示信号提取期间的正时信号。并且，窗口控制部237向爆震判定值运算部231和爆震判定部232输出取入信号的正时信号。
爆震具有从活塞即将来到上止点之前到燃烧室的燃烧完成之前发生的可能性。因此，窗口控制部237在该期间向峰值保持处理部214输出使其执行峰值保持动作的正时信号。并且，窗口控制部237在从该期间的终端保持峰值保持处理部214的输出的期间向爆震判定值运算部231以及爆震判定部232输出使其取入信号的正时信号。
爆震判定值运算部231和爆震判定部232执行后述的爆震判定处理并判定爆震的发生。爆震判定部232将判定结果通知给点火时期运算部234、燃料喷射运算部235、以及执行器控制部236。
点火时期运算部234执行后述的爆震对策控制处理并对点火单元40进行控制。
燃料喷射运算部235进行燃料喷射单元30的控制。燃料喷射运算部235在被判定为爆震发生的情况下，可以与爆震的发生相配合来执行调整燃料喷射量的爆震对策控制处理。
执行器控制部236进行EGR阀50的控制。执行器控制部236在判定为爆震发生的情况下，可以与爆震的发生相配合来执行调整EGR阀的开度的爆震对策控制处理。
<滤波处理部的详细情况>
接着，对上述的滤波处理部212的通过特性进行说明。
图5是说明图2的滤波处理部的通过特性的一例的频率特性图。
滤波处理部212具有使超声波域的信号分量以比可听域的信号分量大的增益通过的通过特性。具体地，滤波处理部212具有在处于超声波域的二次爆震震动的固有震动频率设定了通过峰值的山形的特性曲线。此外，在增益中也包含1倍以上、以及比1倍低的倍率。
根据该通过特性，在发生了爆震的发动机周期中，处于超声波域的二次爆震震动的信号通过滤波处理部212并被送向后段的电路。并且，被包含在可听域中的机械震动的信号、一次爆震震动的信号、以及通常燃烧震动的信号在滤波处理部212被大幅地衰减。
另一方面，在没有发生爆震的发动机周期中，被包含在可听域的机械震动的信号、以及在一次爆震频带产生的通常燃烧震动的信号在滤波处理部212被大幅地衰减。并且，在18kHz～25kHz的超声波域中，由于只发生小的噪声信号，因此通过滤波处理部212并被送至后段的电路的信号的强度变得非常低。
根据上述，通过了滤波处理部212的信号在爆震发生时和爆震不发生时产生较大的差异，即使是小的爆震也能够比较容易地检测出。
此外，滤波处理部212的通过特性并不限于图5的例子。例如，滤波处理部212的通过曲线可以不是山形，可以是在通过域为大致平坦的梯形形状的通过曲线。另外，通过曲线的峰值频率和二次爆震震动的固有震动频率也不需要一致，它们也可以是错开的通过特性。
<爆震判定处理>
接着，对通过本实施方式的ECU20执行的爆震判定处理的一例进行说明。
图7是示出爆震判定处理的流程图。
图7的爆震判定处理在发动机51的一个周期内的预定正时开始，按照发动机51的一个周期被反复执行。
当爆震判定处理开始时，首先，在步骤S41中，爆震判定值运算部231和爆震判定部232基于窗口控制部237的正时信号获取爆震接口电路21的输出来作为爆震震动检测值。具体地，微型计算机23将爆震接口电路21的输出进行A/D(模拟和数字)转换而获取转换后的数字值。
在步骤S42中，爆震判定值运算部231和爆震判定部232将所获取的爆震震动检测值进行对数转换来计算出对数爆震震动检测值。
在步骤S43中，爆震判定部232将对数爆震震动检测值与爆震判定阈值(＝阈值偏移+对数平均值)进行比较，来判定对数爆震震动检测值是否大。步骤S43的处理是判定爆震的发生的处理的一例。对数平均值是在步骤S46中通过爆震判定值运算部231计算出的值。阈值偏移是通过实验等而预先被确定的固定的值。
比较的结果是，如果对数爆震震动检测值大，则爆震判定部232将有爆震发生的判定结果保持在存储器等(步骤S44)。被爆震判定部232保持的判定结果被输出至点火时期运算部234、燃料喷射运算部235、以及执行器控制部236。
另一方面，如果对数爆震震动检测值小，则爆震判定部232将没有爆震发生的判定结果保持在存储器等(步骤S45)。被爆震判定部232保持的判定结果被输出至点火时期运算部234、燃料喷射运算部235、以及执行器控制部236。
此外，步骤S44和步骤S45的处理由于成为接在步骤S43的判定处理后转移至与爆震的发生相应的控制处理的构成而能够省略。
在步骤S46中，爆震判定值运算部231计算出在过去的多个发动机周期分别获取的多个爆震震动检测值的平均值以及将其进行对数转换后的对数平均值。然后，结束一次的爆震判定处理。
图8是说明爆震判定处理的图。图8的横轴表示对数爆震震动检测值，纵轴表示过去多次的发动机周期中的频率。
爆震震动检测值如上所述是从爆震传感器10的检测信号在有可能发生爆震的期间提取出的信号值。因此，在遍布多个发动机周期而获取并计算出了对数爆震震动检测值的情况下，如图8的柱形图所示，对数爆震震动检测值分布在低的范围。此时，当发生爆震时，对数爆震震动检测值与分布比较变成为高的值。
另一方面，对数爆震震动检测值的分布的倾向不太变化，但是对数爆震震动检测值分布的范围的绝对值根据发动机转速或者爆震传感器10的个体偏差等外部因素而发生变化。
因此，在图7的爆震判定处理中，根据遍布多个发动机周期获取的爆震震动检测值的总体计算出对数平均值(步骤S46)，在对数平均值上加上阈值偏移而决定爆震判定阈值(步骤S43)。并且，在图7的爆震判定处理中，通过爆震判定阈值和对数爆震震动检测值的大小比较(步骤S43)，来判别由于爆震而与通常分布比较值变大的爆震震动检测值，并判定爆震的发生。
图9是示出爆震判定处理的变形例的流程图。
此外，所述的爆震判定处理能够如图9那样进行变更。在图7的爆震判定处理中，使用进行了对数转换的爆震震动检测值来进行统计处理和比较处理，但在图9的爆震判定处理中，不进行对数转换来进行统计处理以及比较处理。
在图9的例子中，爆震判定值运算部231对遍布多个发动机周期而得到的爆震震动检测值计算出平均值(步骤S56)。另外，爆震判定部232在爆震震动检测值的平均值上乘以通过实验等预先确定了的阈值系数来计算出爆震判定阈值(步骤S53)。
将阈值系数进行了对数转换的值相当于图7的步骤S43的阈值偏移。
爆震判定部232通过比较在之前得到的爆震震动检测值和爆震判定阈值(步骤S53)，能够与图7的情况同样地判定爆震的发生。在图9中，标注与图7相同符号的步骤是与图7的对应的步骤同样的。
<爆震震动的检测对象的大小>
这里，对通过上述爆震判定处理能够检测的爆震震动的大小进行说明。
图10是说明成为判定对象的爆震震动的听感水平和爆震判定阈值的关系的图。
在爆震中存在大小。小的爆震几乎不会对发动机51造成损伤。但是，小的爆震对驾驶员等产生刺耳的感觉。
图10的曲线图示出在判定三种大小的爆震的情况下的爆震判定阈值和爆震震动检测值的分布。
在判定比较大的爆震的情况下、以及判定中等程度以上的爆震的情况下，如在图10的听感水平2、1的曲线分别示出的那样，爆震判定阈值能够从爆震震动检测值的分布中分离来设定。
另一方面，在判定非常小的爆震的情况下，如听感水平0的曲线所示，爆震判定阈值需要设定在爆震震动检测值的分布的附近。
因此，如听感水平0的曲线所示，在将爆震判定阈值设定在爆震震动检测值的分布的附近的情况下，当与爆震不同的震动的信号被取入到爆震判定值运算部231时，容易发生爆震的错误判定。
但是，在本实施方式中，如图3所示，以二次爆震震动处于超声波域的方式设定发动机51的缸径。并且，在本实施方式中，如图5所示，作为滤波处理部212的通过特性而应用以下特性：使机械震动和通常燃烧震动等较多发生的可听域的信号较大地衰减，并以大的增益使超声波域的信号通过。
因此，在本实施方式中，如图10的听感水平0的曲线所示，即使将爆震判定阈值设定在爆震震动检测值的分布的附近，也能够使错误判定少，并且，能判定非常小的爆震。
此外，上述的爆震判定处理只不过是一例，可以应用其他的各种方法，根据通过爆震接口电路21取入的信号值判定爆震的发生。
<爆震对策控制处理>
接着，对通过本实施方式的ECU20执行的爆震对策控制处理的一例进行说明。
图11是示出爆震对策控制处理的流程图。图12是说明图11的步骤S66的计算处理的运算条件表。图13是说明爆震对策控制处理的一例的时序图。
爆震对策控制处理在发动机51的一个周期内的预定正时被开始，按照发动机51的每个周期重复被执行。
如图13所示，爆震对策控制处理是基于爆震发生的判定来根据基准点火时期修正点火时期的处理。
具体地，如图13所示，如果已判定出爆震的发生，则使点火时期比基准点火时期滞后一定量(以下称为“爆震判定时滞后量”)。并且，如果没被判定爆震的发生的期间持续预定期间C(以下称为“复原周期”)，则以比爆震判定时滞后量小的提前量(以下称为“复原时提前量”)使点火时期提前。
所谓基准点火时期是指基于发动机51的转速等决定的基准的点火时期。
当图11的爆震对策控制处理开始时，点火时期运算部234首先在步骤S61中判定对发动机周期进行计数的周期计数器是否成为复原周期(图13的期间C的末端周期)。
如果判定的结果是肯定的，则点火时期运算部234在步骤S62中将是复原正时的判定结果保持在存储器等。
接着，点火时期运算部234在步骤S64中清除周期计数器。
另一方面，如果步骤S61的判定结果是否定的，则点火时期运算部234在步骤S63中将为不是复原正时的判定结果保持在存储器等。
接着，点火时期运算部234在步骤S65中使周期计数器增加。
此外，步骤S62和步骤S63的处理通过设为接着步骤S61的判定处理而立即转移到与判定结果相应的控制处理的构成，而能够省略。
在步骤S66中，点火时期运算部234按照运算条件表70(参照图12)计算点火时期修正值。运算条件根据在图7的爆震判定处理中被保持在存储器等的爆震判定结果以及在图11的步骤S62或者步骤S63中被保持在存储器等的是否是复原正时的判定结果而被决定。
即，如图12的(1)栏所示，如果是复原正时、且是有爆震的发生的判定，则点火时期运算部234计算点火时期修正值为“1周期前修正值-爆震判定时滞后量+复原时提前量”。通过该计算，在被判定为有爆震发生的周期，点火时期滞后“爆震判定时滞后量-复原时提前量”(参照图13的周期C1)，能够防止爆震的多发。
如图12的(2)栏所示，如果是复原正时、且是没有爆震的发生的判定，则点火时期运算部234计算点火时期修正值为“1周期前修正值+复原时提前量”。通过该计算，在爆震许久没有发生的周期，点火时期渐渐提前(图13的周期C2、C3、C4、C5)，能进行更有效率的发动机51的燃烧。
如图12的(3)栏所示，如果不是复原正时、且是有爆震发生的判定，点火时期运算部234计算点火时期修正值为“1周期前修正值-爆震判定时滞后量”。通过该计算，如果判定为有爆震发生，则不进行延迟，点火时期滞后“爆震判定时滞后量”(参照图13的周期N1)，能够防止爆震的多发。
如图12的(4)栏所示，如果不是复原正时、且是没有爆震的发生的判定，则点火时期运算部234将点火时期修正值设为与1周期前的修正值相同的值，而不改变点火时期修正值。
如此，如果计算出点火时期修正值，则点火时期运算部234在反映了修正值的正时向点火单元40输出正时信号并使火花塞点火。
此外，在图11的点火时期修正值的计算处理(步骤S66)中，为了避免点火时期超过适当的范围，可以确定点火时期修正量的最大值和最小值。并且，可以进行控制，使得在通过计算处理而点火时期修正量超过最大值的情况下，将点火时期修正量设为最大值，在点火时期修正量低于最小值的情况下，将点火时期修正量设为最小值。
根据上述的爆震判定处理(图7)以及爆震对策控制处理(图11)，如图13所示，在判定为爆震的发生的情况下不进行延迟而点火时期被滞后，能够防止之后爆震多发。并且，在没被检测出爆震的发生的情况下，点火时期渐渐被提前。通过这些控制，点火时期被控制在爆震界限附近，发动机51的燃油经济性以及输出特性被提高到最大限。
此外，上述的爆震对策控制处理只不过是一例，除此之外可以应用公知的各种方法。另外，作为上述的爆震对策控制处理，采用通过点火正时的调整来在爆震不多发的范围进行有效率的燃烧的方法，但此外也可以采用燃料喷射量的调整、EGR阀的开度的调整、或者将这些混合的方法。
如以上那样，根据本发明的实施方式的跨乘式车辆1以及动力单元，发动机51的爆震震动发生在可听域和超声波域。另外，通过滤波处理部212能够得到爆震传感器10的检测信号中的超声波域被以比可听域大的增益提取出的信号。该被提取的信号为发动机51的机械震动以及通常燃烧震动等的噪声的混入少、较好地反映了分布在超声波域的爆震震动的信号。
因此，通过使用该被提取的信号来进行爆震发生的判定，能够准确地判定非常小的听感水平0的爆震的发生，在小的爆震也不多发的范围实现有效率的发动机51的燃烧控制。
并且，根据本发明的实施方式的跨乘式车辆1以及动力单元，通过发动机51的缸径的设定，一次的爆震震动的固有震动频率被包含在可听域，二次的爆震震动的固有震动频率被包含在超声波域。在爆震对策控制中，虽然能防止爆震的多发，但必然地爆震稀疏地发生。因此，当一次以及二次的爆震震动的固有震动频率同时处于可听域时，稀疏发生的爆震对人的听觉给予的刺耳的感觉也变大。但是，在本实施方式中，由于仅一次的爆震震动处于可听域，二次的爆震震动处于超声波域，因此即使对于稀疏地发生的爆震也能使刺耳的感觉较小。
<变形例>
图14～图16是示出爆震接口电路的变形例1～变形例3的框图。
设置于ECU20的爆震接口电路21不限于图2的构成，能够进行各种各样的变更。
例如，如图14和图15所示，增益调整部211可以设置在滤波处理部212和整流处理部213之间，也可以设置在整流处理部213的后段。
另外，在微型计算机23的A/D变换器的分辨率高的情况、或者爆震传感器10的输出水平的变动少的情况下，如图16所示，也能够省略增益调整部211。
并且，在图2的爆震接口电路21中，采用通过峰值保持处理部214保持信号波形的峰值并输出的构成。但是，如图14所示，也可以采用将通过整流处理部213整流为负电压的信号通过底保持处理部215保持最低的电压(底电压bottom voltage)并输出的构成。
并且，可以代替峰值保持处理部214或者底保持处理部215而设置对整流后的震动信号进行积分的积分处理部216。该情况下，积分处理部216可以为以下构成：在由正时信号指定的期间进行积分处理，之后输出积分结果的信号。
图17和图18是说明滤波处理部的变形例1和变形例2的图。
滤波处理部212不限于通过模拟的带通滤波电路使希望的频带的信号通过的构成，能够进行各种各样的变更。
例如，滤波处理部212可以由以下运算电路构成：具有FFT(Fast FourierTransform，快速傅里叶变换)电路，通过FFT电路使希望的频带的信号通过，使其他的频带的信号分量衰减或者不通过。
该情况下，如图17所示，作为FFT电路的提取特性，能够采用提取二次的爆震信号的固有震动频率的信号分量的特性。作为FFT电路的特性，能够采用从二次的爆震信号的固有震动频率提取稍稍错开了的频率的信号分量的特性。另外，作为FFT电路的特性，可以采用提取包含了二次的爆震信号的固有震动频率或者其附近的频率的频带的信号分量的特性。
并且，滤波处理部212可以设为例如具有数字的带通滤波电路，由此使希望的频带的信号通过、使其他的频带的信号分量衰减的构成。该情况下，如图18所示，可以将带通滤波电路的通过域设定为包含二次的爆震信号的固有震动频率的超声波域的频带。另外，只要二次的爆震信号的固有震动频率的附近被包含在通过域即可，该固有震动频率可以脱离在外。另外，在通过域如果与超声波域比较相对地少，则可以包含可听域的频带。
以上，对本发明的各实施方式进行了说明。
此外，在上述实施方式中具体地说明了的构成以及方法能够在不脱离发明的主旨的范围内适当地变更。
例如，本发明涉及的跨乘式车辆不限于图1所示的类型的自动二轮车，也包含还能使膝盖对齐搭乘的速可达型的车辆。另外，本发明涉及的跨乘式车辆只要是跨乘式即可，不限于二轮，可以使三轮或者四轮等的车辆。
另外，在上述实施方式中，作为内燃机以采用了4冲程且空冷的发动机为例进行了说明，但内燃机可以是2冲程发动机，另外，对于水冷的发动机也能应用本发明。
另外，在上述实施方式中，以作为爆震传感器采用了非共振型的传感器的构成为例进行了说明。但是，可以采用共振频带的增益变高的共振型的爆震传感器，该情况下，通过将上述共振频带设为与实施方式的滤波处理部212的通过域同样的频带，能够省略滤波处理部212。即，该情况下，爆震传感器为兼有以大的增益提取超声波域的分量的信号提取单元的构成。
另外，在上述实施方式中，示出了二次的爆震震动的固有震动频率完全处于超声波域的发动机构成例子。但是，可以是以下的发动机构成：一次的爆震震动的固有震动频率是10kHz以上且处于其附近，二次的爆震震动的固有震动频率被设定在18kHz等超声波域的始端附近。即使是该构成，也能够得到与上述实施方式同样的作用和效果。
此外，在上述实施方式中，示出了仅使用以比可听域大的增益提取了超声波域的频率分量的信号来判定爆震的发生的方式，但本发明并不限于该实施方式。本发明包含至少使用以比可听域大的增益提取了超声波域的频率分量的信号来判定爆震的发生的动力单元以及车辆。例如，本发明在预定的条件下使用以比可听域大的增益提取了超声波域的频率分量的信号来判定爆震的发生，另一方面，在其他的条件下，也包含使用可听域的爆震震动的信号来判定爆震的发生的构成。另外，本发明也包含以下构成：除了以比可听域大的增益提取了超声波域的频率分量的信号之外，还并用以大的增益提取了可听域的信号来判定爆震的发生。并且，本发明如果至少使用以比可听域大的增益提取了超声波域的频率分量的信号来判定爆震的发生，则可以与提高判定精度的其他的技术组合，这样的组合的构成当然也包含在本发明中。
另外，在上述实施方式中说明的缸径的值并不是通过发动机的排气量等唯一地确定的。例如，即使是发动机的排气量决定的情况下，也能够通过选定缸冲程以及气缸数来将缸径设定为本发明的值。即，在上述实施方式中，将内燃机的缸径规定为60mm以下，但能够通过调整活塞的冲程量和气缸数得到任意的排气量。通常，缸径是对内燃机的性能产生较大的影响的因子之一，将该值如何设置并不是简单的设计事项。
另外，在上述实施方式中，作为从爆震传感器10的检测信号以比可听域的分量大的增益提取超声波域的分量的构成(称为信号提取部)，例示了各种各样的滤波电路，但是信号提取部可以由硬件构成，也可以由软件构成。
另外，在上述实施方式中，以将进行发动机51的燃烧控制的控制装置中的从爆震传感器10的检测信号以大的增益提取超声波域的频率分量的构成、判定爆震的发生的构成、以及基于判定结果进行燃烧控制的构成收纳在一个ECU20的构成为例进行了说明。但是，可以是将这些构成中的一个或者多个彼此分离开并通过信号线等连结来构成。
另外，在本发明中，所谓“爆震的发生的判定”包含各种方式。例如，所谓爆震的发生的判定包含从爆震传感器的检测信号判定爆震发生的情况的方式。另外，所谓爆震的发生的判定也包含从爆震传感器的检测信号判定爆震没有发生的情况的方式。爆震发生的判定方法包含将处理爆震传感器的检测信号而得的值与作为爆震发生了的值而通过预先实验确定的基准值进行比较的方式。作为基准值，可以使用作为爆震发生的值而预先通过实验确定了的方法而计算出的值。并且，爆震发生的判定方法包含在作为处理爆震传感器的检测信号而得的值和基准值的比较的结果是前者大的情况下判定为爆震发生了的方式。另外，爆震发生的判定方法包含在作为处理爆震传感器的检测信号而得的值和基准值的比较的结果是前者小的情况下判定为爆震没有发生的方式。
产业上的可利用性
本发明能够应用于自动二轮车等的跨乘式车辆及其动力单元。

Claims (8)

1.一种跨乘式车辆的动力单元，包括：
内燃机；以及
控制装置，所述控制装置进行所述内燃机的燃烧控制，
所述内燃机被构成为通过爆震产生可听域的震动和超声波域的震动，
所述控制装置
包括检测所述内燃机的震动的爆震传感器，
从所述爆震传感器的检测信号以比可听域的分量大的增益提取超声波域的分量，
基于超声波域的分量被以比所述可听域的分量大的增益提取出的检测信号来判定爆震的发生，并且，
基于所述爆震的发生的判定结果进行所述内燃机的燃烧控制。
2.如权利要求1所述的跨乘式车辆的动力单元，其中，
所述内燃机被构成为其缸径为60mm以下。
3.如权利要求1所述的跨乘式车辆的动力单元，其中，
所述内燃机被构成为爆震震动的峰值分布的多个频带中的从频率低侧开始的第一个频带为10kHz以上。
4.如权利要求1或3所述的跨乘式车辆的动力单元，其中，
所述内燃机被构成为爆震震动的峰值分布的多个频带中的从频率的低侧开始的第二个频带为超声波域。
5.如权利要求1所述的跨乘式车辆的动力单元，其中，
所述控制装置包括在超声波域设定通过域的过半数的模拟或数字的带通滤波电路。
6.如权利要求1所述的跨乘式车辆的动力单元，其中，
所述控制装置包括在超声波域具有通过峰值的模拟或数字的带通滤波电路。
7.如权利要求1所述的跨乘式车辆的动力单元，其中，
所述控制装置包括对所述爆震传感器的检测信号进行傅里叶变换并提取超声波域的分量的运算电路。
8.一种跨乘式车辆，包括权利要求1所述的动力单元，
在所述跨乘式车辆中，使所述动力单元的至少一部分在车辆的侧方露出。
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