专利名称：用于确定内燃机中爆震的设备和方法
技术领域：
1本发明涉及用于确定内燃机中爆震的设备和方法，尤其涉及基于内燃 机的振动波形来确定是否发生了爆震的技术。
背景技术：
2已经提出了各种方法用于检测内燃机中发生的爆震。例如， 一种技术 在内燃机的振动幅度大于阈值时判定为发生了爆震。但是存在这样的情 况在噪声(例如在进气门或排气门关闭时发生的振动)的幅度大于阈值 而并未发生爆震。在这种情况下，尽管并未发生爆震，但可能错误地判定 为发生了爆震。因此，已经提出了一种技术，根据振动波形来确定是否发 生了爆震，以考虑发生振动的曲轴转角除了幅度之外的特性，以及阻尼 率。
3日本专利申请公开No.2005-330954公开了一种用于内燃机的爆震判定 设备，其使用振动波形来精确地判定是否发生了爆震。日本专利申请公开 No.2005-330954中公开的爆震判定设备包括曲轴转角检测单元，用于检 测内燃机的曲轴转角；振动检测单元，用于检测与内燃机的振动幅度有关 的值；波形检测单元，用于根据用与振动幅度有关的值除以所检测到的与 振动幅度有关的值中最大的一个值所确定的值，来检测预定曲轴转角范围 内的内燃机振动波形；储存单元，用于预先储存内燃机的振动波形；判定 单元，用于根据所检测到的波形与所储存的波形之间的比较结果，来判定 内燃机中是否发生了爆震。判定单元根据表示所检测到的波形相对于所储 存的波形的偏差的值来判定是否发生了爆震。表示偏差的值是通过用差异 总和除以所储存的波形中的幅度对曲轴转角积分所得的值来计算的，所述 差异总和是对于每个曲轴转角所确定的、所检测到的波形中的幅度与所储 存中的波形中的幅度之间的每个差的总和。4对于上述文献中公开的爆震判定设备，曲轴转角检测单元检测内燃机 的曲轴转角，振动检测单元检测与振动幅度有关的值，波形检测单元根据 与振动幅度(强度)有关的值来检测预定曲轴转角范围内内燃机的振动波 形。储存单元预先储存内燃机的振动波形，判定单元根据所检测到的波形 与所储存的波形之间的比较结果来判定是否发生了爆震。因此，例如预先 通过实验等方式准备并储存爆震波形模型，并将爆震波形模型与所检测到 的波形相互比较，所述爆震波形模型是发生爆震时的振动波形。这样能够 判定是否发生了爆震。因此，能够更加具体地分析发动机的振动是否为爆 震引起的振动。此外，除了根据振动波形外还根据振动幅度来判定是否发 生了爆震。因此能够精确地判定是否发生了爆震。
5但是，日本专利申请公开No.2005-330954中公开的爆震判定设备检测 通过将与振动幅度有关的值除以其最大值进行了归一化的波形。因此，不 管所检测到的幅度是大还是小，所检测到的波形的最大幅度一直都是 "1"。这样，即使在除以最大值之前的初始幅度较小，如果所检测到的 波形的形状与所储存的波形的形状相似，则表示波形偏差的值也可能是看 起来表示了爆震的值。这是出于以下原因。通过将所储存的波形中的幅度 对曲轴转角进行积分所确定的值(即所储存的波形的面积)比所检测到的 波形幅度与所储存的波形幅度之间的差更大，因此所检测到的波形幅度与 所储存的波形幅度之间的差的影响较小。因此，即使未发生爆震，也可能 错误地判定为发生了爆震。
发明内容
6本发明的一个目的是提供一种用于对内燃机中的爆震进行判定的设备 等，其能够精确地判定是否发生了爆震。
7根据本发明的一个方面， 一种用于判定内燃机爆震的设备，包括曲 轴位置传感器，其检测所述内燃机的曲轴转角；爆震传感器，其检测所述 内燃机的与所述曲轴转角相关联的振动幅度；和操作单元。所述操作单元 根据所述内燃机的振动幅度，来检测预定曲轴转角区间内的振动波形；根 据所述检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差来计算第一
18值，所述波形模型被预定为所述内燃机的振动波形基准；根据从所述波形
模型中的幅度减去正基准值所确定的值与从所述检测到的波形中的幅度减
去所述基准值所确定的值中的一个值来计算第二值；根据所述第一值和所 述第二值来计算第三值，并且根据所述第三值来判定所述内燃机中是否发 生了爆震。
8通过这种构造，对内燃机的曲轴转角进行检测。对内燃机的振动幅度 与曲轴转角相关联地进行检测。对曲轴转角的预定区间中的振动波形进行 检测。根据所检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差来计算 第一值，所述波形模型被预定为内燃机的振动波形基准。由此，所检测到 的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差可以以数值方式表示。此 外，根据从波形模型中的幅度减去正基准值所确定的值与从所检测到的波 形中的幅度减去该基准值所确定的值中的一个值来计算第二值。由此，可 以在波形模型中的幅度或所检测到的波形中的幅度的影响减小了该基准值 的情况下获得第二值。根据第一值和第二值来获得第三值。由此，可以在 波形模型中的幅度本身或所检测到的波形中的幅度本身的影响减小了该基 准值的情况下获得第三值，同时所检测到的波形中的幅度与波形模型中的 幅度之间的差仍然被考虑在内。因此，所检测到的波形中的幅度与波形模 型中的幅度之间的差对第三值的影响可以相对增大。这样，即使所检测到 的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差较小，所检测到的波形中的 幅度与波形模型中的幅度之间的差也可以很大地反映在第三值中。根据第 三值来判定内燃机中是否发生了爆震。由此，在所检测到的波形中的幅度 与波形模型中的幅度之间的差较小、同时没有发生爆震的情况下，可以减 少错误地判定为发生了爆震的情况。因此可以提供一种用于判定内燃机爆 震的设备，其能够精确地判定是否发生了爆震。
9优选地，所述检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间的 差越小，所述操作单元计算出的所述第一值就越小。从所述波形模型中的 幅度减去所述基准值所确定的值与从所述检测到的波形中的幅度减去所述 基准值所确定的值中的所述一个值越小，所述操作单元计算出的所述第二 值就越小。所述第一值越小，所述操作单元计算出的所述第三值就越小，所述第二值越小，所述操作单元计算出的所述第三值就越大。当所述第三 值小于预定值时，所述操作单元判定为所述内燃机中发生了爆震。
10通过这种构造，计算第一值，使得所检测到的波形中的幅度与波形模 型中的幅度之间的差越小，第一值就越小。计算第二值，使得从波形模型 中的幅度减去基准值所确定的值与从所检测到的波形中的幅度减去基准值 所确定的值中的一个值越小，第二值就越小。计算第三值，使得第三值随 着第一值的变小而变小，并随着第二值的变小而变大。当第三值小于预定 值时，判定为内燃机中发生了爆震。由此，根据所检测到的波形与波形模 型之间的差跟波形模型中的幅度与基准值之间的差之间的平衡，或者所检 测到的波形与波形模型之间的差跟所检测到的波形中的幅度与基准值的差 之间的平衡，能够判定是否发生了爆震。因此，在所检测到的波形与波形 模型之间的差较小、同时考虑到波形模型中的幅度与基准值之间的差或者 考虑到所检测到的波形中的幅度与基准值之间的差看起来没有发生爆震的 情况下，可以作出没有发生爆震的判定。因此可以减少虽然没有发生爆震 去错误地判定为发生了爆震的情况。
11优选地，所述操作单元通过对每个都是每个预定曲轴转角时所述检测 到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间的差的各个差求和，来计 算所述第一值。
12通过这种构造，可以通过对各个差求和来计算所述第一值，所述各个 差每个都是每个预定曲轴转角时所检测到的波形中的幅度与波形模型中的 幅度之间的差。
13优选地，由所述操作单元计算出的所述第二值是下列值中的一个通 过对每个都是每个预定曲轴转角时从所述波形模型中的幅度减去所述基准 值所得的值的多个值求和而确定的值，以及通过从所述检测到的波形中的 幅度最大值减去所述基准值而获得的值除以系数所确定的值。
14通过这种构造，可以计算下列值之一作为第二值即，通过对每个都 是每个预定曲轴转角时从波形模型中的幅度减去基准值所得的值的多个值 求和而确定的值，以及通过从所检测到的波形中的幅度最大值减去基准值 而获得的值除以系数所确定的值。
2015优选地，所述操作单元用所述第一值除以所述第二值来计算所述第三 值。
16通过这种构造，可以用第一值除以第二值来计算第三值。
17优选地，所述基准值是曲轴转角范围内所述检测到的波形中的幅度最
小值，对于所述范围计算所述检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的 幅度之间的差。
18通过这种构造，要用的基准值是在曲轴转角范围内所检测到的波形中
的幅度最小值，所述范围是这样的范围对于该范围计算所检测到的波形 中的幅度与波形模型中的幅度之间的差。由此，可以根据内燃机中实际产 生的振动获得基准值。因此，可以根据不同的内燃机以及发动机的操作状 态来获得基准值。
19优选地，所述基准值是所述检测到的波形中的幅度最小值。
20通过这种构造，所检测到的波形中的最小幅度被用作基准值。由此，
可以根据内燃机中实际产生的振动获得基准值。因此，可以根据不同的内 燃机以及发动机的操作状态来获得基准值。
21优选地，所述操作单元对多个点火周期中检测到的各个波形中的各个
幅度最小值进行平滑化来设定所述基准值。22通过这种构造，多个点火周期中检测到的各个波形中的各个幅度最小
值被进行平滑化来设定基准值。由此，可以根据内燃机中实际产生的振动
获得基准值。因此，可以根据不同的内燃机以及发动机的操作状态来获得
基准值。
23优选地，所述操作单元通过平滑化来设定所述基准值，使得与在靠后 的点火周期中的幅度最小值小于靠前的点火周期中的幅度最小值的情况相 比，在所述靠后的点火周期中的幅度最小值大于所述靠前的点火周期中的 幅度最小值的情况下，所述靠后的点火周期中的幅度最小值具有更小的影 响。
24通过这种构造，在靠后的点火周期中的幅度最小值大于靠前的点火周 期中的幅度最小值的情况下，通过平滑化来设定基准值，使得与在靠后的 点火周期中的幅度最小值小于靠前的点火周期中的幅度最小值的情况相比，靠后的点火周期中的幅度最小值具有更小的影响。由此，可以防止基 准值太大。因此，即使例如由于内燃机的输出轴速度高而产生大的机械振 动，也可以防止基准值过大。
25根据本发明的另一个方面， 一种用于判定内燃机爆震的设备包括曲 轴位置传感器，其检测所述内燃机的曲轴转角；爆震传感器，其检测所述 内燃机的与所述曲轴转角相关联的振动幅度；和操作单元。所述操作单元 根据所述内燃机的振动幅度，来检测预定曲轴转角区间内的振动波形；根 据多个点火周期中检测到的各个波形中的各个幅度来设定波形模型中的幅 度，所述波形模型是所述内燃机的振动波形的基准；根据所述检测到的波 形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间的差来计算第一值；根据所述波 形模型中的幅度来计算第二值；根据所述第一值和所述第二值来计算第三 值；并且根据所述第三值来判定所述内燃机中是否发生了爆震。
26通过这种构造，对内燃机的曲轴转角进行检测，并对内燃机的振动幅 度与曲轴转角相关联地进行检测。根据振动幅度，对曲轴转角的预定区间 中的振动波形进行检测。根据多个点火周期中检测到的各个波形中的各个 幅度来设定波形模型中的幅度，所述波形模型是内燃机的振动波形的基 准。由此，例如，在对各个波形中此前检测到的幅度进行了分析、因而这 些幅度之一可以看作是由于爆震而发生了的振动幅度时，可以将该幅度设 定为波形模型中的幅度最大值。因此，在所检测到的波形中的最大幅度较 小的情况下，可以使所检测到的波形的幅度与波形模型中的幅度之间的差 较大。根据所检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差来计算 第一值。此外，根据波形模型中的幅度来计算第二值。此外，根据第一值 和第二值来计算第三值。由此，在所检测到的波形中的最大幅度较小的情 况下，可以获得受到所检测到的波形与波形模型之间的差很大影响的第三 值。根据第三值来判定内燃机中是否发生了爆震。由此，可以减少尽管没 有发生爆震，却错误地判定为发生了爆震的情况。因此可以提供一种用于 判定内燃机爆震的设备，其能够精确地判定是否发生了爆震。
27优选地，所述操作单元根据所述多个点火周期中检测到的各个波形中 的各个幅度最大值来设定所述波形模型中的幅度最大值。28通过这种构造，根据多个点火周期中检测到的各个波形中的各个幅度 最大值来设定波形模型中的幅度最大值。由此，根据此前检测到的各个波 形的各个最大幅度，可以把看起来是由爆震造成的振动幅度的任何幅度设 定为波形模型中的最大幅度值。因此，在所检测到的波形中的最大幅度较 小的情况下，也可以在所检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间 清楚地识别出差别。
29优选地，所述操作单元将所述波形模型中的幅度最大值设定为通过将
所述最大值的标准偏差与系数的乘积加到所述最大值的中间值而确定的 值。
30通过这种构造，通过将最大值的标准偏差与一系数的乘积加到最大值 的中间值而确定的值被设定为波形模型中的幅度最大值。这是因为通过将 最大值的标准偏差与一系数的乘积加到最大值的中间值而确定的值可以看 作是爆震造成的振动幅度。由此，在所检测到的波形中的最大幅度较小的 情况下，也可以在所检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间清楚 地识别出差别。
31优选地，所述操作单元通过将所述检测到的波形中的幅度与所述波形 模型中的幅度之间的各个差相加来计算所述第一值；通过将所述波形模型 中的幅度相加来计算所述第二值；用所述第一值除以所述第二值来计算所 述第三值；并且在所述第三值小于预定值时判定为所述内燃机中发生了爆 震。
32通过这种构造，通过将所检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度 之间的各个差相加来计算第一值。通过将波形模型中的幅度相加来计算第 二值。用第一值除以第二值来计算第三值。在第三值小于预定值时判定为 内燃机中发生了爆震。由此，可以根据所检测到的波形中的幅度与波形模 型中的幅度之间的各个差的总和对波形模型中的幅度的总和的比率来判定 是否发生了爆震。因此，在所检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度 之间的差较小、同时考虑到波形模型中的幅度看起来没有发生爆震的情况 下，可以正确地判定为没有发生爆震。相反，在所检测到的波形中的幅度 与波形模型中的幅度之间的差较大、同时考虑到波形模型中的幅度看起来
23发生了爆震的情况下，也可以正确地判定为发生了爆震。这样可以减少错 误的判定。
33根据本发明的再一个方面， 一种用于判定内燃机爆震的设备包括曲 轴位置传感器，其检测所述内燃机的曲轴转角；爆震传感器，其检测所述
内燃机的与所述曲轴转角相关联的振动幅度；和操作单元。所述操作单元 根据所述内燃机的振动幅度，来检测曲轴转角的第一区间中的振动波形； 根据所述内燃机的操作状态来设定曲轴转角的第二区间；根据所述第二区 间中所述检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差来计算第一 值，所述波形模型被预定为所述内燃机的振动波形基准；根据所述第二区 间中所述波形模型中的幅度来计算第二值；根据所述第一值和所述第二值 来计算第三值；并且根据所述第三值来判定所述内燃机中是否发生了爆 震。
34通过这种构造，检测内燃机的曲轴转角，并与曲轴转角相关联地检测 内燃机的振动幅度。根据振动幅度，对曲轴转角的第一区间中的振动波形 进行检测。根据内燃机的操作状态来设定曲轴转角的第二区间。例如，第 二区间被设定为这样的区间其中，由爆震造成的波形的幅度(形状)与 由内燃机的机械振动等造成的波形的幅度之间可以清楚地区分出差别。根 据第二区间中所检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差来计 算第一值，所述波形模型被预定为内燃机的振动波形基准。由此可以获得 第一值，其中，由爆震造成的波形的幅度与由内燃机的机械振动等造成的 波形的幅度之间可以清楚地区分出差别。此外，根据第二区间中波形模型 中的幅度来计算第二值。根据第一值和第二值来计算第三值。由此可以获 得第三值，其中，由爆震造成的波形的幅度与由内燃机的机械振动等造成 的波形的幅度之间可以清楚地区分出差别。根据第三值来判定内燃机中是 否发生了爆震。由此，可以减少尽管没有发生爆震却错误地判定为发生了 爆震的情况。因此可以提供一种用于判定内燃机爆震的设备，其能够精确 地判定是否发生了爆震。
35优选地，所述操作单元根据所述内燃机的输出轴转数和载荷中的至少 一者来设定所述第二区间。36通过这种构造，根据对检测到的波形的幅度(形状)有较大影响的内 燃机输出轴转数及其载荷中的至少一者来设定第二区间。由此，第二区间 可以被设定为这样的区间其中，由爆震造成的波形的幅度与由内燃机的 机械振动等造成的波形的幅度之间可以清楚地区分出差别。
37优选地，所述操作单元通过将所述第二区间中所述检测到的波形中的
幅度与所述波形模型中的幅度之间的各个差相加来计算所述第一值；通过 将所述第二区间中所述波形模型中的幅度相加来计算所述第二值；用所述 第一值除以所述第二值来计算所述第三值；并且在所述第三值小于预定值 时判定为所述内燃机中发生了爆震。
38通过这种构造，通过将第二区间中所检测到的波形中的幅度与波形模 型中的幅度之间的各个差相加来计算第一值。通过将第二区间中波形模型 中的幅度相加来计算第二值。用第一值除以第二值来计算第三值。在第三 值小于预定值时判定为内燃机中发生了爆震。由此，可以根据所检测到的 波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的各个差的总和对波形模型中的幅 度的总和的比率来判定是否发生了爆震。因此，在所检测到的波形中的幅 度与波形模型中的幅度之间的差较小、同时考虑到波形模型中的幅度看起 来没有发生爆震的情况下，可以正确地判定为没有发生爆震。相反，在所 检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差较大、同时考虑到波 形模型中的幅度看起来发生了爆震的情况下，也可以正确地判定为发生了 爆震。这样可以减少错误的判定。
39根据本发明的再一个方面， 一种用于判定内燃机爆震的设备包括曲 轴位置传感器，其检测所述内燃机的曲轴转角；爆震传感器，其检测所述 内燃机的与所述曲轴转角相关联的振动幅度；和操作单元。所述操作单元 根据从所述内燃机的振动幅度减去正基准值所获得的幅度，来检测预定曲 轴转角区间内的振动波形；根据所述检测到的波形中的幅度与波形模型中 的幅度之间的差来计算第一值，所述波形模型被预定为所述内燃机的振动 波形基准；根据所述波形模型中的幅度来计算第二值；根据所述第一值和 所述第二值来计算第三值；并且根据所述第三值来判定所述内燃机中是否 发生了爆震。
240通过这种构造，对内燃机的曲轴转角进行检测，并对内燃机的振动幅 度与曲轴转角相关联地进行检测。根据从内燃机的振动幅度减去正基准值 所获得的幅度，来检测预定曲轴转角区间内的振动波形。根据所检测到的 波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差来计算第一值，所述波形模型 被预定为内燃机的振动波形基准。此外，根据波形模型中的幅度来计算第 二值。根据第一值和第二值来计算第三值。这里，在检测了波形的时候， 所检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差可能较大，因为幅 度被减小了基准值。因此可以获得第三值，其中所检测到的波形中的幅度 与波形模型中的幅度之间清楚地反映了差别。根据第三值来判定内燃机中 是否发生了爆震。由此，在所检测到的波形的形状类似于波形模型的形 状、同时幅度不同的情况下，可以判定为没有发生爆震。因此，可以减少 尽管没有发生爆震却错误地判定为发生了爆震的情况。因此，可以提供一 种用于判定内燃机爆震的设备，其能够精确地判定是否发生了爆震。
41优选地，所述操作单元通过将所述检测到的波形中的幅度与所述波形
模型中的幅度之间的各个差相加来计算所述第一值；通过将所述波形模型 中的幅度相加来计算所述第二值；用所述第一值除以所述第二值来计算所 述第三值；并且在所述第三值小于预定值时判定为所述内燃机中发生了爆 震。
42通过这种构造，通过将检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之 间的各个差相加来计算第一值。通过将波形模型中的幅度相加来计算第二 值。用第一值除以第二值来计算第三值。在第三值小于预定值时判定为内 燃机中发生了爆震。由此，可以根据所检测到的波形中的幅度与波形模型 中的幅度之间的各个差的总和对波形模型中的幅度的总和的比率来判定是 否发生了爆震。因此，在所检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之 间的差较小、同时考虑到波形模型中的幅度看起来没有发生爆震的情况 下，可以正确地判定为没有发生爆震。相反，在所检测到的波形中的幅度 与波形模型中的幅度之间的差较大、同时考虑到波形模型中的幅度看起来 发生了爆震的情况下，也可以正确地判定为发生了爆震。这样可以减少错 误的判定。
43图1是示出了由发动机ECU控制的发动机的示意性构造图，该发动 机ECU是根据本发明第一实施例的爆震判定设备。
图2示出了发生爆震时发动机中产生的振动的频带。
图3是示出发动机ECU的(第一)控制框图。
图4是示出发动机振动波形的(第一)曲线图。
图5示出了发动机ECU的ROM中储存的爆震波形模型。
图6是示出将振动波形与爆震波形模型彼此进行比较的(第一)曲线图。
图7是示出将振动波形与爆震波形模型彼此进行比较的(第二)曲线图。
图8示出了发动机ECU的ROM中储存的判定值V(KX)的对照图。 图9是示出了由发动机ECU执行的程序的控制结构的流程图，该发 动机ECU是根据本发明第一实施例的爆震判定设备。 图IO是示出发动机振动波形的(第二)曲线图。 图ll是示出发动机ECU的(第二)控制框图。
图12是示出将振动波形与爆震波形模型彼此进行比较的(第三)曲 线图。
图13示出了爆震波形模型。
图14示出了幅度值LOG(V)的频率分布。
图15示出了对第四频带D中的振动波形的最大幅度进行对数转换所 确定的值的频率分布。
图16是示出发动机ECU执行的程序的控制结构的流程图，该发动机 ECU是根据本发明第四实施例的爆震判定设备。
图17是将振动波形与爆震波形模型彼此进行比较的(第四)曲线图。
图18是示出发动机ECU执行的程序的控制结构的流程图，该发动机 ECU是根据本发明第五实施例的爆震判定设备。
27图19是示出发动机振动波形的(第三)曲线图。
图20是示出将振动波形与爆震波形模型彼此进行比较的(第五)曲 线图。
图21是示出爆震波形模型的面积S的曲线图。
具体实施例方式
44下面将参照
本发明的实施例。在下文的说明中，相同的部件 用相同的标号表示。它们也有相同的名称和功能。因此将不再重复其详细 描述。
45第一实施例
46参照图1，下面将说明车辆的发动机100，发动机100安装有根据本 发明第一实施例的爆震判定设备。发动机100设有多个气缸。根据本实施 例的爆震判定设备是由例如发动机ECU (电子控制单元)200所执行的程 序来实现的。由发动机ECU 200执行的程序可以被记录在记录介质上以在 市场上分发，所述记录介质例如CD (紧凑盘片)或DVD (数字通用盘 片)。
47发动机IOO是这样的内燃机其中，从空气滤清器102抽入的空气和 由喷射器104喷射的燃料组成的空气燃料混合物由火花塞106点燃并在燃 烧室中燃烧。尽管点火正时被控制在使输出转矩最大的MBT (用于最佳 转矩的最小提前)，但根据发动机100的操作状态(例如在发生了爆震 时)，点火正时被延迟或提前。
48当空气燃料混合物燃烧时，燃烧压力将活塞108向下推动，曲轴110 旋转。燃烧之后的空气燃料混合物(排气)由三元催化剂112净化并随后 排放到车辆外部。被抽入发动机100中的空气量由节气门114调节。
49发动机100由发动机ECU 200控制。爆震传感器300、水温传感器 302、被设置成面对正时转子304的曲轴位置传感器306、用于节气门开启 位置的传感器308、车辆速度传感器310、点火开关312以及空气流量计 314连接到发动机ECU 200。
50爆震传感器300设置在发动机100的气缸座上。爆震传感器300由压
28电元件形成。爆震传感器300响应于发动机100的振动而产生电压。电压 的幅度对应于振动的幅度。爆震传感器300向发动机ECU 200发送表示该 电压的信号。水温传感器302检测发动机100的水套中冷却剂的温度，并 向发动机ECU 200发送表示检测结果的信号。51正时转子304设置在曲轴IIO上并随着曲轴IIO—起旋转。正时转子 304的外周上以预定间隔设有多个突起。曲轴位置传感器306设置成面对 着正时转子304的这些突起。在正时转子304旋转时，正时转子304的突 起与曲轴位置传感器306之间的气隙改变，因而经曲轴位置传感器306的 线圈部分穿过的磁通量增大/减小，从而在线圈部分中产生电动势。曲轴位 置传感器306向发动机ECU 200发送表示该电动势的信号。发动机ECU 200根据从曲轴位置传感器306发送的信号，来检测曲轴110的曲轴转角 和转数。
52用于节气门开启位置的传感器308检测节气门的开启位置，并向发动 机ECU 200发送表示检测结果的信号。车辆速度传感器310检测车轮(未 示出)的转数，并向发动机ECU 200发送表示检测结果的信号。发动机 ECU 200根据车轮的转数来计算车辆速度。在要使发动机IOO起动时，点 火开关312由驾驶员打开。空气流量计314检测进入发动机100的进气 量，并向发动机ECU200发送表示检测结果的信号。
53发动机ECU 200由作为电源的辅助电池320所供应的电能操作。发动 机ECU 200根据从各个传感器和点火开关312发送的信号以及ROM (只 读存储器)202中储存的对照图和程序来执行计算，并控制这些设备以使 发动机IOO处于所需的操作状态。
54在本实施例中，发动机ECU 200根据从爆震传感器300发送的信号以 及曲轴转角来检测预定爆震检测门限(从预定第一曲轴转角至预定第二曲 轴转角的部分)中发动机100振动的波形(下文中称为"振动波形")， 并根据所检测到的振动波形来判定发动机100中是否发生了爆震。本实施 例中的爆震检测门限是燃烧冲程中从上死点(0度)至90度。爆震检测门 限不限于这种情况。
55在发生爆震时，发动机100中以如图2中实线所示频率附近的频率产生振动。由于爆震而产生的振动的频率不是恒定的，而是在特定频带中变 化。因此在本实施例中，如图2所示，对第四振动频带D中的振动进行检
测，所述第四振动带D包括第一频带A、第二频带B和第三频带C。由于
爆震而产生的振动的频带数目不限于三个。56参照图3，下面将说明发动机ECU 200。发动机ECU 200包括A/D
(模拟/数字)转换器400、带通滤波器410和积分部分420。57A/D转换器400把从爆震传感器300发送的模拟信号转换成数字信
号。带通滤波器410只允许从爆震传感器300发送的信号中处于第四频带
D中的信号通过。换言之，带通滤波器410从由爆震传感器310检测的振
动中只提取出处于第四频带D中的振动。58积分部分420在曲轴转角范围内每隔5度对由带通滤波器410所选择
的信号(即振动的幅度)进行积分。下文中，这种积分所得的值将称为积
分值。通过计算与曲轴转角相关联的积分值，如图4所示检测到发动机
IOO的振动波形。
59将所检测到的振动波形与图5所示发动机ECU 200的ROM 202中储
存的爆震波形模型进行比较。爆震波形模型被预先形成，作为发动机100
中发生爆震的情况下振动波形的模型。60在爆震波形模型中，振动的幅度以0至1范围内的无量纲数字的形式
表示，振动的幅度并不是与曲轴转角一一对应的。换言之，对于本实施例
的爆震波形模型，尽管振动的幅度被限定为在振动幅度的峰值之后随着曲
轴转角增大而减小，但不限定振动幅度具有峰值时的具体曲轴转角。61本实施例中的爆震波形模型对应于由爆震造成的振动的幅度达到峰值
之后的预定曲轴转角范围内的振动。或者，也可以储存与由爆震造成的振
动的上升沿之后的振动对应的爆震波形模型。62根据由实验强制产生爆震时检测到的发动机100的振动波形，来预先
形成和储存爆震波形模型。63爆震波形模型是用这样的发动机100 (下文中称为"中间(median)
特性发动机")来形成的所述发动机100的尺寸以及爆震传感器300的
输出值是尺寸容限和爆震传感器300的输出值容限的中间值。换言之，爆震波形模型是在中间特性发动机中强制产生爆震的情况下的振动波形。形 成爆震波形模型的方法不限于这种，也可以通过模拟来形成该模型。
64在将检测到的波形与爆震模型进行比较时，如图6所示，将归一化的
波形与爆震波形模型相互比较。这里，归一化的意思是，例如通过将各个
积分值除以所检测到的振动波形的最大积分值，来将振动的幅度表示为0
至l范围内的无量纲数字。但是，归一化的方法不限于这种。
65在本实施例中，发动机ECU 200计算相关系数K，相关系数K表示归 一化振动波形与爆震波形模型的相似程度(表示归一化振动波形和爆震波 形模型相对于彼此的偏差)。在振动幅度成为归一化振动波形中最大值的 正时与振动幅度成为爆震波形模型中最大值的正时同步的状态下，对于每 个曲轴转角(每隔5度的曲轴转角)计算归一化振动波形中的幅度与爆震 波形模型中的幅度之间的差(偏差量)的绝对值，从而计算相关系数K。 或者，也可以每隔不是5度的其他曲轴转角，来计算振动波形中的幅度与 爆震波形模型中的幅度之间的差的绝对值。
66这里，假定对于各个曲轴转角，归一化振动波形中的幅度与爆震波形 模型中的幅度之间的差的绝对值为AS(I) (I为自然数)。如图7中的斜线 所示，假定对于各个曲轴转角的差异总和为S，每个所述差异是爆震波形 模型中的振动幅度与正的基准值之间的差，即与等于或大于该基准值的幅 度对应的爆震波形模型的面积为S。则相关系数K由以下等式来计算
K=(S-SAS(I))/S ... (1) 其中ZAS(I)为对于将振动波形与爆震波形模型相互比较时所处的曲轴转角 的AS(I)的总和。作为计算爆震波形模型的面积S所用的基准值，使用对振 动波形中的幅度与爆震波形模型中的幅度之间的差进行计算所针对的曲轴 转角范围中振动波形的幅度最小值。只要该基准值为正，就可以使用所检 测到的振动波形中幅度的最小值，即爆震检测门限中的幅度最小值。或 者，也可以使用除了振动波形中幅度最小值之外的值。计算相关系数K的 方法不限于这种。
67发动机ECU 200还根据积分值的最大值(峰值)来计算表示振动幅度 的爆震幅度N。假定积分值的最大值为P，而表示不发生爆震的情况下发动机100振动幅度的值为BGL (背景水平)，则由等式N二P/BGL来计算 爆震幅度N。这里，BGL是预先例如通过模拟或实验而确定的，并储存在 ROM 202中。计算爆震幅度N的方法不限于这种。
68在本实施例中，发动机ECU 200将计算出的爆震幅度N与ROM 202 中储存的判定值V(KX)相互比较，还将所检测到的波形与所储存的爆震波 形模型相互比较。然后，发动机ECU 200对于每个点火周期确定发动机 100中是否发生了爆震。
69如图8所示，对于各个区域以对照图的形式储存判定值V(KX)，所述 各个区域是根据由参数表示的操作状态来划分的，所述参数是发动机速度 NE和进气量KL。在本实施例中，对于每个气缸设置了九个区域，这些区 域划分如下低速(NE<NE(1));中速(NE(1)SNE<NE(2));高速 (NE(2)SNE);低载荷(KL<KL(1));中等载荷(KL(1)SKL<KL(2))和 高载荷(KL(2)《L)。区域的数目不限于这种情况。也可以用除了发动机 速度NE和进气量KL之外的参数来划分这些区域。
70参照图9，下面将说明由发动机ECU 200执行的程序的控制结构，发 动机ECU 200是根据本实施例的爆震判定设备，以对于各个点火周期判定 是否发生了爆震，从而控制点火正时。
71在步骤100 (下文中，"步骤"将简写为"S")，发动机ECU 200 根据从曲轴位置传感器306发送的信号检测发动机速度NE，并根据从空 气流量计314发送的信号检测进气量KL。
72在S102，发动机ECU 200根据从爆震传感器300发送的信号检测发 动机100的振动幅度。振动幅度以爆震传感器300的输出电压值的形式表 示。振动幅度可以以与爆震传感器300的输出电压值对应的值的形式来表 示。在燃烧冲程中从上死点至90度(曲轴转角为90度)的范围内检测该 幅度。
73在S104，发动机ECU 200把对于曲轴转角每隔5度(每5度)的爆 震传感器300输出电压值(表示各个振动幅度的值)进行积分来计算值 (积分值)。通过计算积分值，来检测发动机100的振动波形。74在S106，发动机ECU 200在发动机100的振动波形的积分值中确定200780024045.0
最大积分值(峰值P)。
75在S108,发动机ECU 200对发动机100的振动波形进行归一化。这 里，归一化表示例如通过将各个积分值除以所计算出的峰值来将振动幅度 表示为0至1范围内的无量纲数字。
76在SI 10，发动机ECU 200对与峰值P对应的曲轴转角和与爆震波形 模型中最大振动幅度对应的正时(曲轴转角)匹配，并计算相关系数K。 在SI 12，发动机ECU 200将峰值P除以BL来计算爆震幅度N。
77在SI 14，发动机ECU 200判定相关系数K是否大于阈值K(O)以及爆 震幅度N是否大于判定值V(KX)。在相关系数K大于阈值K(O)并且爆震 幅度N大于判定值V(KX)时(S114为"是")，处理前进到S116。否则 (S114为"否")，处理前进到S120。
78这里，上述等式(1)可以改写为 K=l-SAS(I)/S …(2)
79等式(2)可以进一步改写为 SAS(I)/S=1-K …(3) 因此，相关系数K大于阈值K(0)的情况与SAS(I)/S小于1-K(0)的情况是一 样的。
80在S116，发动机ECU 200判定为发生了爆震。在S118，发动机ECU
200将点火正时延迟。81在S120，发动机ECU 200判定为未发生爆震。在S122，发动机ECU
200将点火正时提前。82下面根据上述构造和流程图，对作为根据本实施例的爆震判定设备的
发动机ECU 200的操作进行说明。83在发动机IOO运行时，根据从曲轴位置传感器306发送的信号来检测
发动机速度NE并根据从空气流量计314发送的信号来检测进气量KL (S100)。还根据从爆震传感器300发送的信号来检测发动机100的振动
幅度(S102)。
84在燃烧冲程中的上死点与90度之间，每隔5度计算积分值 (S104)。由此检测到如图4所示发动机100的上述振动波形。
385由于用每隔5度的积分值来检测振动波形，所以可以检测抑制了细微 幅度变化的爆震波形。因此，容易将所检测到的振动波形与爆震波形模型 相互比较。
86根据所计算出的积分值，来确定发动机100的振动波形中积分值的峰 值P (S106)。
87发动机100的振动波形中的积分值被除以所确定的峰值P来对振动波 形进行归一化(S108)。通过这种归一化，振动波形中的振动幅度由0至 1范围内的无量纲数字表示。因此，不管振动的幅度如何，都可以将振动 波形与爆震波形模型相互比较。因此，不需要储存与振动幅度相关联的许 多振动波形，因此可以容易地准备爆震波形模型。
88将归一化振动波形中振动幅度为最大幅度的正时与爆震波形模型中振 动幅度为最大幅度的正时进行匹配(参见图6)。在这种状态下，计算相 关系数K (S110)。
89这样，所检测到的振动波形与爆震波形模型之间的相似程度可以以数 字形式表示并因而得到客观的判定。此外，通过将振动波形与爆震波形模 型进行比较，可以根据振动行为(例如振动的衰减趋势)来分析振动是否 是由爆震造成的。
90此外，通过将峰值P除以BGL，来计算爆震幅度N (S112)。因此， 根据振动幅度，可以更具体地分析发动机100的振动是否是由爆震造成 的。
91在相关系数K大于阈值K(0)并且爆震幅度N大于判定值V(KX)时 (S114为"是")，判定为发生了爆震(S116)并将点火正时延迟 (S118)。这样，爆震的发生受到抑制。92在相关系数K不大于阈值K(0)或者爆震幅度N不大于判定值V(KX) 时(S114为"否")，判定为未发生爆震(S120)并将点火正时提前 (S122)。这样，将爆震幅度N与判定值V(KX)进行比较以确定各个点火 周期中是否发生了爆震并相应地将点火正时延迟或提前。93通过上述方式，作为本实施例中爆震判定设备的发动机ECU通过用 各个差异的绝对值AS(I)的总和i:AS(I)除以与等于和大于基准值的幅度对应
34的爆震波形模型面积S所确定的值来判定是否发生了爆震，每个所述差异 是对于每个曲轴转角的振动波形中的幅度与爆震波形模型中的幅度之间的 差。这样，在对是否发生了爆震作出判定时，可以通过基准值来减小爆震 波形模型中幅度本身的影响。因此，在对是否发生了爆震作出判定时，振 动波形与爆震波形模型之间的差的影响可以相对增大。因而，在振动波形 中的幅度与爆震波形模型中的幅度之间的差较小同时并未发生爆震的情况 下，错误地判定为发生了爆震的发生情况可以减少。94第二实施例
95下面将说明本发明的第二实施例。这种实施例与第一实施例的不同之 处在于不使用爆震波形模型的面积计算相关系数K。对于其他要素和流程 图，第二实施例与第一实施例一样。各个功能也彼此相同。因此这里将不 再重复其详细说明。
96在这种实施例中，相关系数K计算如下。 K=(N-S(AS(I)/D))/N ... (4) 这里，N为计算出的振动波形中的幅度与爆震波形模型中的幅度之间的各 个差的绝对值AS(I)的数目。就是说，在计算了 "9"个绝对值AS(I)时，N 为9 (N=9)。
97D为表示可允许AS(I)的可允许值。可允许值D是通过从振动波形中幅 度的最大值减去正的基准值，并将所得的值除以预定系数(例如"3") 来确定的。作为计算可允许值D所用的基准值，如图10所示使用振动波 形中幅度的最小值。只要基准值是正值，也可以使用振动波形中除了最小 幅度以外的任何值。或者，也可以通过将振动波形中的幅度除了最大值之 外的任何值与基准值之间的差除以预定系数来计算可允许值D。计算相关 系数K的方法不限于这种。
98计算可允许值D所用的系数根据发动机100的速度而改变。例如，发 动机100的速度越高，就使系数越大。这样，发动机100的速度越高，就 可以使可允许值D越小。S(AS(I)/D)是用AS(I)除以可允许值D所确定的各 个值的总和。
99上述等式(4)可以改写如下Z(AS(I)/D)=Nx(l—K) ... (5)
100此外，等式(5)还可以表示如下。 SAS(I)/D=Nx(l-K)…(6) 因此在本实施例中，相关系数K大于阈值K(0)的情况与SAS(I)/D小于 Nx(l-K(O))的情况是一样的。
101通过上述方式，作为本实施例中爆震判定设备的发动机ECU根据用 SAS(I)除以可允许值D所确定的值来对是否发生了爆震进行判定，其中 SAS(I)是对于各个曲轴转角，振动波形中的幅度与爆震波形模型中的幅度 之间的各个差的绝对值AS(I)的总和。可允许值D是通过从振动波形中的最 大值减去基准值并将所得的差除以系数来计算的。由此，同样可获得与第 一实施例中类似的效果。此外，由于不使用爆震波形模型的面积S，所以 相关系数K中可以反映出振动波形与爆震波形模型之间差异的更大影响。 因此，在振动波形中的幅度与爆震波形模型中的幅度之间的差较小而并未 发生爆震的情况下，可以减少错误地判定为发生了爆震的情况。
102第三实施例
103下面将说明本发明的第三实施例。这种实施例与第二实施例的不同之 处在于使用了称为指数平滑化的平滑方法来对多个点火周期中检测到的振 动波形中的各个最小幅度进行平滑化，从而设定基准值。对于其他要素以 及例如计算相关系数K的方法，第三实施例与第二实施例是一样的。因此 这里将不再重复其详细描述。
104在这种实施例中，使用下列的等式(7)或等式(8)来计算(设定) 基准值，以对多个点火周期中此前检测到的各个振动波形中的幅度最小值 进行平滑化。在下面的等式(7)和(8)中，RV(i)表示最近的点火周期中 计算出的基准值，RV(i-l)表示此前点火周期中计算出的基准值，MIN(i-l) 表示此前点火周期中检测到的振动波形中的幅度最小值，X和Y (Y>X) 是系数。
RV(i)=RV(i - 1)+Xx(MIN(i - l)-RV(i - l))…(7) RV(i)=RV(i - 1)+Yx(MIN(i - 1)-RV(i -1)) ... (8)105当此前(前一个)点火周期中检测到的振动波形中的幅度最小值大于再前点火周期中检测到的振动波形中的幅度最小值时，使用等式(7)来 设定基准值。
106当此前点火周期中检测到的振动波形中的幅度最小值小于再前点火周
期中检测到的振动波形中的幅度最小值时，使用等式(8)来设定基准值。
107换言之，在靠后的点火周期中检测到的振动波形中的幅度最小值大于
靠前的点火周期中检测到的振动波形中的幅度最小值时，通过执行平滑化 来设定基准值，使得与靠后的点火周期中的最小值小于靠前的点火周期中 检测的最小值的情况相比，给靠后的点火周期中检测到的振动波形中的幅 度最小值造成更小的影响。
108这样，基准值可以被设定为逐渐改变的基准值。尤其是，基准值可以 被设定成不容易大的基准值。因此，即使例如由于高发动机速度NE而造 成大的机械振动发生，也可以防止基准值变得过大。
109这里，平滑化方法不限于上述方法。可以利用简单的移动平均或者低 通滤波器等方式来对幅度最小值进行平滑化。
110第四实施例
111下面将说明本发明的第四实施例。这种实施例与第一实施例的不同之 处在于检测到的振动波形不受到归一化，以及根据检测到的振动波形中的 幅度最大值来设定爆震波形模型中的幅度最大值。对于发动机100的构 造，第四实施例与第一实施例一样。因此这里将不再重复其详细描述。
112如上所述，在爆震发生时，发动机100中以指定频率发生振动。如果 在较宽的频带中检测到振动，则所检测到的振动更可能包括噪声(例如由 缸内喷射器或进气门/排气门落座造成的振动)而不是爆震造成的振动。
113相反，如果在较窄的频带中检测到振动，则可以抑制所检测到的振动 的幅度中包括的任何噪声成分，而从振动波形中除去特征成分(例如发生 振动的正时及其阻尼率)。在此情况下，即使振动确实是由于噪声成分， 也会检测到不包括噪声成分的振动波形，即与发生爆震时检测到的振动波 形类似的振动波形。因此在这种情况下，难以根据振动波形将爆震造成的 振动与噪声造成的振动区分开来。114因此在这种实施例中，在第一频带A、第二频带B和第三频带C中检
测振动以精确地捕捉专属于爆震的振动，所述第一频带A、第二频带B和
第三频带C被设定为具有较小的带宽。115另一方面，为了在发生了噪声时考虑噪声来判定是否发生了爆震，在
较宽的第四频带D中检测振动来捕捉噪声，所述第四频带包括第一频带A
至第三频带C。
116如图11所示，发动机ECU 200除了包括A/D转换器400外，还包括
带通滤波器(1) 431、带通滤波器(2) 432、带通滤波器(3) 433、带通
滤波器(4) 434和积分部分435。117带通滤波器(1) 431只允许从爆震传感器300发送的信号中处于第一
频带A中的信号通过。换言之，利用带通滤波器(1) 431，从由爆震传感
器300检测到的振动中只提取出第一频带A中的振动。118带通滤波器(2) 432只允许从爆震传感器300发送的信号中处于第二
频带B中的信号通过。换言之，利用带通滤波器(2) 432，从由爆震传感
器300检测到的振动中只提取出第二频带B中的振动。119带通滤波器(3) 433只允许从爆震传感器300发送的信号中处于第三
频带C中的信号通过。换言之，利用带通滤波器(3) 433，从由爆震传感
器300检测到的振动中只提取出第三频带C中的振动。120带通滤波器(4) 434只允许从爆震传感器300发送的信号中处于第四
频带D中的信号通过。换言之，利用带通滤波器(4) 434，从由爆震传感
器300检测到的振动中只提取出第四频带D中的振动。121积分部分435在曲轴转角范围内每隔5度对由带通滤波器(1) 431至
带通滤波器(4) 434所选择的信号进行积分，即对振动的幅度进行积分。
对于每个频带计算这种积分值。122此外，第一频带A至第三频带C中计算出的积分值被与曲轴转角相关
联地加在一起以计算各个积分值。换言之，第一频带A至第三频带C的各
个振动波形被合成。
123这样，在这种实施例中，第一频带A至第三频带C的合成波形以及第 四频带D的振动波形被用作发动机100的振动波形。第四频带D的振动波形(积分值)未受到合成，而是单独使用。
124在所检测到的振动波形中，第四频带D的振动波形不受到归一化，而 是被如图12所示与爆震波形模型进行比较。在本实施例中，根据第四频 带D中振动波形的幅度(积分值)来确定爆震波形模型中的幅度。具体地 说，根据第四频带D的振动波形中的幅度最大值来确定爆震波形模型中的 幅度最大值。最大值之后的阻尼率(即爆震波形模型的形状)被预先确 定。下文中会说明设定爆震波形模型中幅度最大值的方法。
125在本实施例中，如图13所示，通过将爆震波形模型中的振动幅度对 曲轴转角进行积分来确定爆震波形模型的面积S (爆震波形模型的振动幅 度总和)。计算相关系数K所用的等式与第一实施例中相同。
126将较宽的第四频带D的振动波形与爆震波形模型进行比较来计算相关 系数K的原因是该波形形状比较窄的第一频带A至第三频带C的波形形 状更精确。
127此外，根据第一频带A至第三频带C的合成波形中积分值的最大值 (峰值)，发动机ECU 200计算表示振动幅度的爆震幅度N。就是说，将 第一频带A至第三频带C的合成波形中积分值的最大值除以BGL来计算 爆震幅度N。
128此外，在这种实施例中，用第一频带A至第三频带C的合成波形中积 分值的最大值来对要与爆震幅度N进行比较的判定值V(KX)进行校正。
129为了对判定值V(KX)进行校正，根据图14所示频率分布来计算爆震 判定水平V(KD)，图14示出了幅度值LOG(V)与各个幅度值LOG(V)被检 测到的频率(次数，也称为概率)之间的关系，所述幅度值LOG(V)是通 过对第一频带A至第三频带C的合成波形中积分值的最大值进行对数转换 而确定的。
130对于以发动机速度NE和进气量KL为参数的各个区域计算幅度值 LOG(V)。根据计算出的幅度值LOG(V)来计算中间值V(50)，在所述中间 值V(50)处，幅度LOG(V)的频率累积总合离最小值达到50%。此外，还 计算等于或小于中间值V(50)的幅度值LOG(V)的标准偏差cj。在本实施例 中，通过下文的计算方法对每个点火周期计算中间值V(50)和标准偏差cr，
39所述中间值V(50)和标准偏差d近似于根据多个幅度值LOG(V)(例如200 个周期)计算的中间值和标准偏差。131如果最近检测到的幅度值LOG(V)大于此前计算出的中间值V(50)，则 给所述此前计算出的中间值V(50)加上预定值C(l)，并将所得的值确定为 最近的中间值V(50)。相反，如果最近检测到的幅度值LOG(V)小于此前计 算出的中间值V(50)，则从所述此前计算出的中间值V(50)减去预定值C(2) (例如C(2)与C(l)是相同的值)，来将所得的值确定为最近的中间值 V(50)。
132如果最近检测到的幅度值LOG(V)小于此前计算出的中间值V(50)并且 大于从所述此前计算出的中间值V(50)减去此前计算出的标准偏差ci所获得 的值，则从此前计算出的标准偏差a减去预定值C(3)的两倍来将所得的值 确定为最近的标准偏差cf。相反，如果最近检测到的幅度值LOG(V)大于此 前计算出的中间值V(50)或者小于从所述此前计算出的中间值V(50)减去此 前计算出的标准偏差ci所获得的值，则给此前计算出的标准偏差ci加上预定 值C(4)(例如，C(3)与C(4)是相同的值)来将所得的值确定为当前的标准 偏差ct。计算中间值V(50)和标准偏差cr的方法不限于这种。另外，中间值 V(50)和标准偏差ci的初始值可以是预先设定的值，也可以是"0"。
133使用中间值V(50)和标准偏差a来计算爆震判定水平V(KD)。如图14 所示，系数U(l) (U(l)为常数，例如U(l)=3)与标准偏差cr的乘积被加到 中间值V(50)，所得的和是爆震判定水平V(KD)。计算爆震判定水平 V(KD)的方法不限于这种。
134幅度值LOG(V)大于爆震判定水平V(KD)的比例或比率(频率)被确 定为爆震发生的频率，即，对大于爆震判定水平V(KD)的幅度值LOG(V) 的数目进行计数来确定爆震比例KC。如果爆震比例KC大于阈值KC(O)， 则判定值V(KX)被校正为减小预定的校正量，使延迟点火正时的频率更 高。如果爆震比例KC小于阈值KC(O)，则判定值V(KX)被校正为增大预 定的校正量，使提前点火正时的频率更高。
135系数U(l)是基于通过实验等方式获得的数据和结果所获得的系数。比 U(l)=3时的爆震判定水平V(KD)更大的幅度值LOG(V)与实际发生了爆震
40的点火周期中的幅度值LOG(V)基本一致。也可以使用除了 "3"之外的任
何值来作为系数U(l)。136下面将说明设定爆震波形模型中幅度最大值的方法。通过产生多个点
火周期中检测到的第四频带D的振动波形中各个幅度最大值的频率分布，
来设定爆震波形模型中的幅度最大值。137与对第一频带A至第三频带C的合成波形中的积分值的最大值的处理
一样，如图15所示，对于对第四频带D的振动波形中的幅度最大值进行
对数转换所确定的值产生频率分布。138对于该频率分布，系数U(2) (U(2)<U(1))与标准偏差ci的乘积被加到
中间值。所得的值被进行反对数转换，爆震波形模型中的幅度最大值被设
定为所得的值。
139参照图16，下面说明由发动机ECU 200执行的程序的控制结构，发 动机ECU 200是本实施例中的爆震判定设备。下述程序以预定周期重复。 此外，与第一实施例相同的处理步骤由相同的步骤编号表示。因此这里将 不再重复其详细描述。
140在S400，发动机ECU 200对于第一频带A至第四频带D各自中的振 动，对于曲轴转角范围每隔5度将爆震传感器300的输出电压值进行积分 来计算积分值。这里，第一频带A至第三频带C的各个积分值被与曲轴转 角相关联地加在一起。即，第一频带A至第三频带C的各个振动波形被合 成。
141在S402，发动机ECU 200用最近的点火周期中检测到的第四频带D 的振动波形中的幅度最大值(积分值)，对设定爆震波形模型中的幅度最 大值所用的频率分布进行更新。在S404，发动机ECU 200设定爆震波形 模型中的幅度最大值。
142在S406,发动机ECU 200将爆震波形模型与第四频带D的振动波形 相互比较，来计算相关系数K。在S408，发动机ECU 200将第一频带A 至第三频带C的合成波形的积分值的最大值除以BGL，来计算爆震幅度 N。
143下面将根据上述构造和流程图对作为本实施例中爆震判定设备的发动机ECU 200的操作进行说明。144在燃烧冲程的上死点与90度之间，对于第一频带A至第四频带D各 自的振动，每隔5度计算积分值(S400)。此外，第一频带A至第三频带 C各自计算出的积分值被与曲轴转角相关联地加在一起以对振动波形进行 合成。
145通过计算积分值，检测到第一频带至第三频带的合成波形以及第四频 带D的振动波形。在这些波形中，将第四频带D的振动波形与爆震波形模 型进行比较以计算相关系数K，在各个点火周期中判定是否发生爆震时使 用该系数。
146使用最近的点火周期中检测到的第四频带D的振动波形中的积分值的 最大值，对设定爆震波形模型中幅度最大值所用的频率分布进行更新 (S402)。使用该频率分布来设定爆震波形模型中的幅度最大值 (S404)。
147因此，根据此前检测到的第四频带D的振动波形中的积分值的最大 值，任何被认为是由爆震造成的值都可以被设定为爆震波形模型中的幅度 最大值。因此，如果第四频带D的振动波形中的幅度最大值较小，则爆震 波形模型中的幅度与振动波形中的幅度之间可以提供更大的差。
148通过将爆震波形模型与第四频带D的振动波形相互比较来计算相关系 数K。此外，通过将第一频带A至第三频带C的合成波形中积分值的最大 值除以BGL来计算爆震幅度N (S408)。使用这些相关系数K和爆震幅 度N，对是否发生了爆震进行判定。
149由上述可见，作为本实施例中爆震判定设备的发动机ECU使用所检 测到的振动波形中的幅度来设定爆震波形模型中的幅度。根据所检测到的 振动波形中的幅度与爆震波形模型中的幅度之间的各个差AS(I)的总合 SAS(I)除以爆震波形模型的面积S所确定的值，来计算相关系数K。该相 关系数K用来确定是否发生了爆震。因此，在检测到的振动波形中的幅度 最大值较小的情况下，也能够用清楚地反映了所检测到的振动波形中的幅 度与爆震波形中的幅度之间的差的相关系数K来判定是否发生了爆震。因 此，在未发生爆震的情况下，可以正确地判定为未发生爆震。150第五实施例
151下面将说明本发明的第五实施例。本实施例与第一实施例的不同之处
在于在根据发动机100的操作状态所确定的比较阶段中对振动波形和爆
震波形模型进行相互比较。本实施例中计算相关系数K的方法也与第一实
施例中计算相关系数K的方法不同。对于发动机100的构造，本实施例与
第一实施例彼此一样。因此这里将不再重复其详细描述。152下面将说明本实施例中计算相关系数K的方法。用于计算相关系数K
的等式与第一实施例中所用的等式(1)相同。153如图17所示，在根据发动机100的操作状态确定的比较阶段中，对
于各个曲轴转角，归一化振动波形中的幅度与爆震波形模型中的幅度之间
的各个差的绝对值AS(I)被加在一起。154g口，在用于计算相关系数的等式(1)中，比较阶段的总和AS(I)被用
作ZAS(I)。此外，用爆震波形模型中的比较阶段中的幅度进行积分(相
力口)所确定的值作为爆震波形模型的面积S。155这里，以与第一实施例中相同的方式，对所检测到的振动波形的幅度(积分值)具有峰值P时的曲轴转角与爆震波形模型中振动幅度具有最大
值时的正时进行相互匹配，并计算相关系数K。156比较阶段是例如根据用发动机速度NE和载荷作为参数的对照图来设
定的。在发动机速度NE小于阈值时，0到20度的曲轴转角范围被设定为
比较阶段。具体而言，发动机速度NE越低，比较阶段就被设定在曲轴转
角的越提前的范围。可以根据发动机速度NE和载荷中任何一者来设定比
较阶段。设定比较阶段的方法不限于这种。157参照图18，下面将对发动机ECU 200执行的程序的控制结构进行说
明，发动机ECU 200是本实施例中的爆震判定设备。下述程序以预定周期
重复执行。与第一实施例相同的处理由相同的步骤编号表示。因此这里将不再重复其详细描述。
158在S500，发动机ECU 200根据发动机速度NE和进气量KL计算发动机100的载荷。计算发动机100的载荷的方法可以是任何通用的公知技术。因此这里将不再重复其详细描述。在S502，发动机ECU 200根据发动机速度NE和载荷，来设定用于对爆震波形模型和振动波形进行相互比较的比较阶段。
159这样，根据发动机速度NE和载荷，可以设定比较阶段，在所述比较阶段中，可以清楚地看到爆震与除了爆震造成的振动之外的噪声(在缸内喷射器或进气门/排气门落座时造成的振动)造成的波形之间的差异。
160因此，如果所检测到的振动波形与爆震波形模型彼此部分地不同，就可以判定为没有发生爆震。因此在没有发生爆震时，可以正确地判定为没有发生爆震。
161第六实施例
162下面将说明本发明的第六实施例。该实施例与第一实施例的不同之处在于，把从检测到的振动波形中的幅度减去基准值所获得的振动波形与爆震波形模型进行比较。对于发动机100的构造，本实施例与第一实施例一样。因此这里将不再重复其详细描述。
163下面将说明本实施例中计算相关系数K的方法。用于计算相关系数K
的等式与第一实施例中的等式(1)相同。164如图19所示，在本实施例中，从归一化振动波形中的幅度减去基准
值以获得要使用的振动波形，所述要使用的振动波形是通过从归一化振动
波形中只除去小于基准值的部分来确定的。165因此，在计算振动波形与爆震波形模型中各个幅度之间的差的绝对值
AS(I)时，通过将振动波形中的幅度与幅度被减去了基准值的振动波形的幅
度之间的各个差的绝对值AS(I)加在一起来计算i:AS(I)。此外，如图21所
示，通过将爆震波形模型中的幅度进行积分(加在一起)来确定爆震波形
模型的面积S。
166与第一实施例类似，要用的基准值是在对振动波形中的幅度与爆震波形模型中的幅度之间的差进行计算的曲轴转角范围内，振动波形的幅度最小值。这里，所检测的振动波形中的幅度最小值(即爆震检测门限中的幅度最小值)可以用作基准值。或者，也可以使用振动波形中除了幅度最小值之外的任何值。
167这样，可以使振动波形中的幅度与爆震波形模型中的幅度之间的差增
44大该基准值。因此，即使所检测到的振动波形与爆震波形模型类似，也可以在各个幅度彼此不同的情况下恰当地判定爆震的发生。因此，可以减少虽然没有发生爆震却判定为发生了爆震的错误判定。168这里公开的实施例在任何方面都应认为是示例和说明性而不是限制。应当认为，本发明的范围由权利要求而不是上述说明书来限定，并包括了与权利要求在含义和范围方面等同的范畴内所有的变更形式。
权利要求
1、一种用于判定内燃机爆震的设备，包括曲轴位置传感器(306)，其检测所述内燃机(100)的曲轴转角；爆震传感器(300)，其检测所述内燃机(100)的与所述曲轴转角相关联的振动幅度；和操作单元(200)，其中，所述操作单元(200)根据所述内燃机(100)的振动幅度，来检测预定曲轴转角区间内的振动波形，所述操作单元(200)根据所述检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差来计算第一值，所述波形模型被预定为所述内燃机(100)的振动波形基准，所述操作单元(200)根据从所述波形模型中的幅度减去正基准值所确定的值与从所述检测到的波形中的幅度减去所述基准值所确定的值中的一个值来计算第二值，所述操作单元(200)根据所述第一值和所述第二值来计算第三值，并且所述操作单元(200)根据所述第三值来判定所述内燃机(100)中是否发生了爆震。
2、 根据权利要求l所述的设备，其中，所述检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间的差越小， 所述操作单元(200)计算出的所述第一值就越小，从所述波形模型中的幅度减去所述基准值所确定的值与从所述检测到 的波形中的幅度减去所述基准值所确定的值中的所述一个值越小，所述操 作单元(200)计算出的所述第二值就越小，所述第一值越小，所述操作单元(200)计算出的所述第三值就越 小，所述第二值越小，所述操作单元(200)计算出的所述第三值就越 大，并且当所述第三值小于预定值时，所述操作单元(200)判定为所述内燃机(100)中发生了爆震。
3、 根据权利要求2所述的设备，其中，所述操作单元(200)通过对每个都是每个预定曲轴转角时所述检测 到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间的差的各个差求和，来计 算所述第一值。
4、 根据权利要求2所述的设备，其中，由所述操作单元(200)计算出的所述第二值是下列值中的一个通 过对每个都是每个预定曲轴转角时从所述波形模型中的幅度减去所述基准 值所得的值的多个值求和而确定的值，以及通过从所述检测到的波形中的 幅度最大值减去所述基准值而获得的值除以系数所确定的值。
5、 根据权利要求2所述的设备，其中，所述操作单元(200)用所述第一值除以所述第二值来计算所述第三值。
6、 根据权利要求1所述的设备，其中，所述基准值是曲轴转角范围内所述检测到的波形中的幅度最小值，对 于所述范围计算所述检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间 的差。
7、 根据权利要求l所述的设备，其中， 所述基准值是所述检测到的波形中的幅度最小值。
8、 根据权利要求1所述的设备，其中，所述操作单元(200)对多个点火周期中检测到的各个波形中的各个 幅度最小值进行平滑化来设定所述基准值。
9、 根据权利要求8所述的设备，其中，所述操作单元(200)通过平滑化来设定所述基准值，使得与在靠后 的点火周期中的幅度最小值小于靠前的点火周期中的幅度最小值的情况相 比，在所述靠后的点火周期中的幅度最小值大于所述靠前的点火周期中的 幅度最小值的情况下，所述靠后的点火周期中的幅度最小值具有更小的影 响。
10、 一种用于判定内燃机爆震的设备，包括-曲轴位置传感器(306)，其检测所述内燃机(100)的曲轴转角；爆震传感器(300)，其检测所述内燃机(100)的与所述曲轴转角相 关联的振动幅度；和操作单元(200)，其中，所述操作单元(200)根据所述内燃机(100)的振动幅度，来检测预 定曲轴转角区间内的振动波形，所述操作单元(200)根据多个点火周期中检测到的各个波形中的各 个幅度来设定波形模型中的幅度，所述波形模型是所述内燃机(100)的 振动波形的基准，所述操作单元(200)根据所述检测到的波形中的幅度与所述波形模 型中的幅度之间的差来计算第一值，所述操作单元(200)根据所述波形模型中的幅度来计算第二值， 所述操作单元(200)根据所述第一值和所述第二值来计算第三值，并且所述操作单元(200)根据所述第三值来判定所述内燃机(100)中是 否发生了爆震。
11、 根据权利要求10所述的设备，其中，所述操作单元(200)根据所述多个点火周期中检测到的各个波形中 的各个幅度最大值来设定所述波形模型中的幅度最大值。
12、 根据权利要求ll所述的设备，其中，所述操作单元(200)将所述波形模型中的幅度最大值设定为通过将 所述最大值的标准偏差与系数的乘积加到所述最大值的中间值而确定的 值。
13、 根据权利要求10所述的设备，其中，所述操作单元(200)通过将所述检测到的波形中的幅度与所述波形 模型中的幅度之间的各个差相加来计算所述第一值，所述操作单元(200)通过将所述波形模型中的幅度相加来计算所述 第二值，所述操作单元(200)用所述第一值除以所述第二值来计算所述第三值，并且所述操作单元(200)在所述第三值小于预定值时判定为所述内燃机 (100)中发生了爆震。
14、 一种用于判定内燃机爆震的设备，包括 曲轴位置传感器(306)，其检测所述内燃机(100)的曲轴转角； 爆震传感器(300)，其检测所述内燃机(100)的与所述曲轴转角相关联的振动幅度；和操作单元(200)，其中，所述操作单元(200)根据所述内燃机(100)的振动幅度，来检测曲 轴转角的第一区间中的振动波形，所述操作单元(200)根据所述内燃机(100)的操作状态来设定曲轴 转角的第二区间，所述操作单元(200)根据所述第二区间中所述检测到的波形中的幅 度与波形模型中的幅度之间的差来计算第一值，所述波形模型被预定为所 述内燃机(100)的振动波形基准，所述操作单元(200)根据所述第二区间中所述波形模型中的幅度来 计算第二值，所述操作单元(200)根据所述第一值和所述第二值来计算第三值，并且所述操作单元(200)根据所述第三值来判定所述内燃机(100)中是 否发生了爆震。
15、 根据权利要求14所述的设备，其中，所述操作单元(200)根据所述内燃机(100)的输出轴转数和载荷中 的至少一者来设定所述第二区间。
16、 根据权利要求14所述的设备，其中，所述操作单元(200)通过将所述第二区间中所述检测到的波形中的 幅度与所述波形模型中的幅度之间的各个差相加来计算所述第一值，所述操作单元(200)通过将所述第二区间中所述波形模型中的幅度 相加来计算所述第二值，所述操作单元(200)用所述第一值除以所述第二值来计算所述第三 值，并且所述操作单元(200)在所述第三值小于预定值时判定为所述内燃机 (100)中发生了爆震。
17、 一种用于判定内燃机爆震的设备，包括 曲轴位置传感器(306)，其检测所述内燃机(100)的曲轴转角； 爆震传感器(300)，其检测所述内燃机(100)的与所述曲轴转角相关联的振动幅度；和操作单元(200)，其中，所述操作单元(200)根据从所述内燃机(100)的振动幅度减去正基 准值所获得的幅度，来检测预定曲轴转角区间内的振动波形，所述操作单元(200)根据所述检测到的波形中的幅度与波形模型中 的幅度之间的差来计算第一值，所述波形模型被预定为所述内燃机 (100)的振动波形基准，所述操作单元(200)根据所述波形模型中的幅度来计算第二值，所述操作单元(200)根据所述第一值和所述第二值来计算第三值，并且所述操作单元(200)根据所述第三值来判定所述内燃机(100)中是 否发生了爆震。
18、 根据权利要求17所述的设备，其中，所述操作单元(200)通过将所述检测到的波形中的幅度与所述波形 模型中的幅度之间的各个差相加来计算所述第一值，所述操作单元(200)通过将所述波形模型中的幅度相加来计算所述 第二值，所述操作单元(200)用所述第一值除以所述第二值来计算所述第三 值，并且所述操作单元(200)在所述第三值小于预定值时判定为所述内燃机 (100)中发生了爆震。
19、 一种用于判定内燃机爆震的方法，包括以下步骤检测所述内燃机(100)的曲轴转角；检测所述内燃机(100)的与所述曲轴转角相关联的振动幅度； 根据所述内燃机(100)的振动幅度，来检测预定曲轴转角区间内的 振动波形，根据所述检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差来计算第一值，所述波形模型被预定为所述内燃机(100)的振动波形基准，根据从所述波形模型中的幅度减去正基准值所确定的值与从所述检测 到的波形中的幅度减去所述基准值所确定的值中的一个值来计算第二值， 根据所述第一值和所述第二值来计算第三值，以及根据所述第三值来判定所述内燃机(100)中是否发生了爆震。
20、 根据权利要求19所述的方法，其中，计算所述第一值的所述步骤包括这样的步骤所述检测到的波形中的 幅度与所述波形模型中的幅度之间的差越小，计算出的所述第一值就越 小，计算所述第二值的所述步骤包括这样的步骤从所述波形模型中的幅度减去所述基准值所确定的值与从所述检测到的波形中的幅度减去所述基 准值所确定的值中的所述一个值越小，计算出的所述第二值就越小，计算所述第三值的所述步骤包括这样的步骤所述第一值越小，计算出的所述第三值就越小；所述第二值越小，计算出的所述第三值就越大，并且判定是否发生了爆震的所述步骤包括这样的步骤当所述第三值小于预定值时判定为所述内燃机aoo)中发生了爆震。
21、 根据权利要求20所述的方法，其中，计算所述第一值的所述步骤包括这样的步骤通过对每个都是每个预定曲轴转角时所述检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间的 差的各个差求和，来计算所述第一值。
22、 根据权利要求20所述的方法，其中，计算所述第二值的所述步骤包括这样的步骤计算出的所述第二值是 下列值中的一个通过对每个都是每个预定曲轴转角时从所述波形模型中的幅度减去所述基准值所得的值的多个值求和而确定的值，以及通过从所 述检测到的波形中的幅度最大值减去所述基准值而获得的值除以系数所确 定的值。
23、 根据权利要求20所述的方法，其中，计算所述第三值的所述步骤包括这样的步骤用所述第一值除以所述 第二值来计算所述第三值。
24、 根据权利要求19所述的方法，其中，所述基准值是曲轴转角范围内所述检测到的波形中的幅度最小值，对 于所述范围计算所述检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间 的差。
25、 根据权利要求19所述的方法，其中， 所述基准值是所述检测到的波形中的幅度最小值。
26、 根据权利要求19所述的方法，还包括这样的步骤对多个点火 周期中检测到的各个波形中的各个幅度最小值进行平滑化来设定所述基准 值。
27、 根据权利要求26所述的方法，其中，设定所述基准值的所述步骤包括这样的步骤通过平滑化来设定所述 基准值，使得与在靠后的点火周期中的幅度最小值小于靠前的点火周期中 的幅度最小值的情况相比，在所述靠后的点火周期中的幅度最小值大于所 述靠前的点火周期中的幅度最小值的情况下，所述靠后的点火周期中的幅 度最小值具有更小的影响。
28、 一种用于判定内燃机爆震的方法，包括下列步骤-检测所述内燃机(100)的曲轴转角；检测所述内燃机(100)的与所述曲轴转角相关联的振动幅度；和 根据所述内燃机(100)的振动幅度，来检测预定曲轴转角区间内的 振动波形；根据多个点火周期中检测到的各个波形中的各个幅度来设定波形模型 中的幅度，所述波形模型是所述内燃机(100)的振动波形的基准，根据所述检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间的差来计算第一值，根据所述波形模型中的幅度来计算第二值， 根据所述第一值和所述第二值来计算第三值，以及 根据所述第三值来判定所述内燃机(100)中是否发生了爆震。
29、 根据权利要求28所述的方法，其中，设定所述波形模型中的幅度的所述步骤包括这样的步骤根据所述多个点火周期中检测到的各个波形中的各个幅度最大值来设定所述波形模型 中的幅度最大值。
30、 根据权利要求29所述的方法，其中，设定所述波形模型中的幅度的所述步骤包括这样的步骤将所述波形模型中的幅度最大值设定为通过将所述最大值的标准偏差与系数的乘积加 到所述最大值的中间值而确定的值。
31、 根据权利要求28所述的方法，其中，计算所述第一值的所述步骤包括这样的步骤通过将所述检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间的各个差相加来计算所述第一 值，计算所述第二值的所述步骤包括这样的步骤通过将所述波形模型中 的幅度相加来计算所述第二值，计算所述第三值的所述步骤包括这样的步骤用所述第一值除以所述 第二值来计算所述第三值，并且判定是否发生了爆震的所述步骤包括这样的步骤在所述第三值小于 预定值时判定为所述内燃机(100)中发生了爆震。
32、 一种用于判定内燃机爆震的方法，包括下列步骤 检测所述内燃机(100)的曲轴转角；检测所述内燃机(100)的与所述曲轴转角相关联的振动幅度；根据所述内燃机(100)的振动幅度，来检测曲轴转角的第一区间中的振动波形，根据所述内燃机(100)的操作状态来设定曲轴转角的第二区间，根据所述第二区间中所述检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差来计算第一值，所述波形模型被预定为所述内燃机(100)的振 动波形基准，根据所述第二区间中所述波形模型中的幅度来计算第二值， 根据所述第一值和所述第二值来计算第三值，以及根据所述第三值来判定所述内燃机(100)中是否发生了爆震。
33、 根据权利要求32所述的方法，其中，设定所述第二区间的所述步骤包括这样的步骤根据所述内燃机 (100)的输出轴转数和载荷中的至少一者来设定所述第二区间。
34、 根据权利要求32所述的方法，其中，计算所述第一值的所述步骤包括这样的步骤通过将所述第二区间中 所述检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间的各个差相加来 计算所述第一值，计算所述第二值的所述步骤包括这样的步骤通过将所述第二区间中所述波形模型中的幅度相加来计算所述第二值，计算所述第三值的所述步骤包括这样的步骤用所述第一值除以所述 第二值来计算所述第三值，并且判定是否发生了爆震的所述步骤包括这样的步骤在所述第三值小于 预定值时判定为所述内燃机(100)中发生了爆震。
35、 一种用于判定内燃机爆震的方法，包括下列步骤 检测所述内燃机(100)的曲轴转角；检测所述内燃机(100)的与所述曲轴转角相关联的振动幅度； 根据从所述内燃机(100)的振动幅度减去正基准值所获得的幅度，来检测预定曲轴转角区间内的振动波形，根据所述检测到的波形中的幅度与波形模型中的幅度之间的差来计算第一值，所述波形模型被预定为所述内燃机(100)的振动波形基准， 根据所述波形模型中的幅度来计算第二值， 根据所述第一值和所述第二值来计算第三值，以及 根据所述第三值来判定所述内燃机(100)中是否发生了爆震。
36、 根据权利要求35所述的方法，其中，计算所述第一值的所述步骤包括这样的步骤通过将所述检测到的波 形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间的各个差相加来计算所述第一 值，计算所述第二值的所述步骤包括这样的步骤通过将所述波形模型中 的幅度相加来计算所述第二值，计算所述第三值的所述步骤包括这样的步骤用所述第一值除以所述 第二值来计算所述第三值，并且判定是否发生了爆震的所述步骤包括这样的步骤在所述第三值小于 预定值时判定为所述内燃机(100)中发生了爆震。
37、 一种用于判定内燃机爆震的设备，包括 用于检测所述内燃机(100)的曲轴转角的装置(306);用于检测所述内燃机(100)的与所述曲轴转角相关联的振动幅度的装置(300);用于根据所述内燃机(100)的振动幅度来检测预定曲轴转角区间内 的振动波形的装置(200)，第一计算装置(200)，用于根据所述检测到的波形中的幅度与波形 模型中的幅度之间的差来计算第一值，所述波形模型被预定为所述内燃机 (100)的振动波形基准，第二计算装置(200)，用于根据从所述波形模型中的幅度减去正基 准值所确定的值与从所述检测到的波形中的幅度减去所述基准值所确定的 值中的一个值来计算第二值，第三计算装置(200)，用于根据所述第一值和所述第二值来计算第 三值，以及判定装置(200)，用于根据所述第三值来判定所述内燃机(100)中 是否发生了爆震。
38、 根据权利要求37所述的设备，其中，所述第一计算装置(200)包括这样的装置所述检测到的波形中的 幅度与所述波形模型中的幅度之间的差越小，该装置计算出的所述第一值 就越小，所述第二计算装置(200)包括这样的装置从所述波形模型中的幅 度减去所述基准值所确定的值与从所述检测到的波形中的幅度减去所述基 准值所确定的值中的所述一个值越小，该装置计算出的所述第二值就越 小，所述第三计算装置(200)包括这样的装置所述第一值越小，该装 置计算出的所述第三值就越小；所述第二值越小，该装置计算出的所述第三值就越大，并且所述判定装置包括这样的装置当所述第三值小于预定值时，该装置 判定为所述内燃机(100)中发生了爆震。
39、 根据权利要求38所述的设备，其中，所述第一计算装置(200)包括这样的装置该装置用于通过对每个都是每个预定曲轴转角时所述检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的 幅度之间的差的各个差求和，来计算所述第一值。
40、 根据权利要求38所述的设备，其中，所述第二计算装置(200)包括这样的装置该装置计算出的所述第二值是下列值中的一个通过对每个都是每个预定曲轴转角时从所述波形模型中的幅度减去所述基准值所得的值的多个值求和而确定的值，以及通 过从所述检测到的波形中的幅度最大值减去所述基准值而获得的值除以系 数所确定的值。
41、 根据权利要求38所述的设备，其中，所述第三计算装置(200)包括这样的装置该装置用于用所述第一值除以所述第二值来计算所述第三值。
42、 根据权利要求37所述的设备，其中，所述基准值是曲轴转角范围内所述检测到的波形中的幅度最小值，对 于所述范围计算所述检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间 的差。
43、 根据权利要求37所述的设备，其中， 所述基准值是所述检测到的波形中的幅度最小值。
44、 根据权利要求37所述的设备，还包括设定装置(200)，所述设定装置用于对多个点火周期中检测到的各个波形中的各个幅度最小值进行 平滑化来设定所述基准值。
45、 根据权利要求44所述的设备，其中，所述设定装置(200)包括这样的装置该装置用于通过平滑化来设定所述基准值，使得与在靠后的点火周期中的幅度最小值小于靠前的点火 周期中的幅度最小值的情况相比，在所述靠后的点火周期中的幅度最小值 大于所述靠前的点火周期中的幅度最小值的情况下，所述靠后的点火周期 中的幅度最小值具有更小的影响。
46、 一种用于判定内燃机爆震的设备，包括-用于检测所述内燃机(100)的曲轴转角的装置(306); 用于检测所述内燃机(100)的与所述曲轴转角相关联的振动幅度的装置(300);用于根据所述内燃机(100)的振动幅度，来检测预定曲轴转角区间 内的振动波形的装置(200)，设定装置(200)，用于根据多个点火周期中检测到的各个波形中的 各个幅度来设定波形模型中的幅度，所述波形模型是所述内燃机(100) 的振动波形的基准，第一计算装置(200)，用于根据所述检测到的波形中的幅度与所述 波形模型中的幅度之间的差来计算第一值，第二计算装置(200)，用于根据所述波形模型中的幅度来计算第二值，第三计算装置(200)，用于根据所述第一值和所述第二值来计算第 三值，以及判定装置(200)，用于根据所述第三值来判定所述内燃机(100)中 是否发生了爆震。
47、 根据权利要求46所述的设备，其中，所述设定装置(200)包括这样的装置该装置用于根据所述多个点 火周期中检测到的各个波形中的各个幅度最大值来设定所述波形模型中的 幅度最大值。
48、 根据权利要求47所述的设备，其中，所述设定装置(200)包括这样的装置该装置用于将所述波形模型中的幅度最大值设定为通过将所述最大值的标准偏差与系数的乘积加到所 述最大值的中间值而确定的值。
49、 根据权利要求46所述的设备，其中，所述第一计算装置(200)包括这样的装置该装置用于通过将所述 检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间的各个差相加来计算 所述第一值，所述第二计算装置(200)包括这样的装置该装置用于通过将所述 波形模型中的幅度相加来计算所述第二值，所述第三计算装置(200)包括这样的装置该装置用于用所述第一值除以所述第二值来计算所述第三值，并且所述判定装置(200)包括这样的装置该装置用于在所述第三值小于预定值时判定为所述内燃机(100)中发生了爆震。
50、 一种用于判定内燃机爆震的设备，包括用于检测所述内燃机(100)的曲轴转角的装置(306); 用于检测所述内燃机(100)的与所述曲轴转角相关联的振动幅度的 装置(300);用于根据所述内燃机(100)的振动幅度，来检测曲轴转角的第一区 间中的振动波形的装置(200)，设定装置(200)，用于根据所述内燃机(100)的操作状态来设定曲 轴转角的第二区间，第一计算装置(200)，用于根据所述第二区间中所述检测到的波形 中的幅度与波形模型中的幅度之间的差来计算第一值，所述波形模型被预 定为所述内燃机(100)的振动波形基准，第二计算装置(200)，用于根据所述第二区间中所述波形模型中的 幅度来计算第二值，第三计算装置(200)，用于根据所述第一值和所述第二值来计算第 三值，以及判定装置(200)，用于根据所述第三值来判定所述内燃机(100)中 是否发生了爆震。
51、 根据权利要求50所述的设备，其中，所述设定装置(200)包括这样的装置该装置用于根据所述内燃机 (100)的输出轴转数和载荷中的至少一者来设定所述第二区间。
52、 根据权利要求50所述的设备，其中，所述第一计算装置(200)包括这样的装置该装置用于通过将所述 第二区间中所述检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间的各 个差相加来计算所述第一值，所述第二计算装置(200)包括这样的装置该装置用于通过将所述 第二区间中所述波形模型中的幅度相加来计算所述第二值，所述第三计算装置(200)包括这样的装置该装置用于用所述第一 值除以所述第二值来计算所述第三值，并且所述判定装置(200)包括这样的装置该装置用于在所述第三值小于预定值时判定为所述内燃机(100)中发生了爆震。
53、 一种用于判定内燃机爆震的设备，包括用于检测所述内燃机(100)的曲轴转角的装置(306); 用于检测所述内燃机(100)的与所述曲轴转角相关联的振动幅度的 装置(300);用于根据从所述内燃机(100)的振动幅度减去正基准值所获得的幅 度，来检测预定曲轴转角区间内的振动波形的装置(200)，第一计算装置(200)，用于根据所述检测到的波形中的幅度与波形 模型中的幅度之间的差来计算第一值，所述波形模型被预定为所述内燃机 (100)的振动波形基准，第二计算装置(200)，用于根据所述波形模型中的幅度来计算第二值，第三计算装置(200)，用于根据所述第一值和所述第二值来计算第 三值，并且判定装置(200)，用于根据所述第三值来判定所述内燃机(100)中是否发生了爆震。
54、根据权利要求53所述的设备，其中，所述第一计算装置(200)包括这样的装置该装置用于通过将所述检测到的波形中的幅度与所述波形模型中的幅度之间的各个差相加来计算 所述第一值，所述第二计算装置(200)包括这样的装置该装置用于通过将所述波形模型中的幅度相加来计算所述第二值，所述第三计算装置(200)包括这样的装置该装置用于用所述第一值除以所述第二值来计算所述第三值，并且所述判定装置(200)包括这样的装置该装置用于在所述第三值小于预定值时判定为所述内燃机(100)中发生了爆震。
全文摘要
发动机ECU执行包括下述步骤的程序用各个绝对值(DS(I))的总和(SDS(I))除以面积(S)来计算计算相关系数(K)的步骤(S110)，每个所述绝对值是对于每个曲轴转角的发动机振动波形中的幅度与爆震波形模型中的幅度之间的差，所述面积对应于爆震波形模型中等于或大于正基准值的幅度；以及根据该相关系数判定是否发生了爆震的步骤(S116，S120)。
文档编号G01L23/22GK101479587SQ20078002404
公开日2009年7月8日 申请日期2007年6月27日 优先权日2006年6月28日
发明者千田健次, 吉原正朝, 大江修平, 山迫靖广, 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