专利名称：基于燃料中的乙醇浓度进行爆震检测的系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于检测发动机中的自燃和爆震的系统和方法，更特别地，涉及用于确定爆震控制值的系统和方法，爆震控制值用来检测发动机爆震的存在。
背景技术：
这里提供的背景描述是为了总的介绍本发明的背景的目的。就在本背景部分中描述的内容以及在申请时可能没有被另外构成现有技术的描述的多个方面来说，目前署名的发明者的工作既不被清楚地也不被隐含地承认为本发明的现有技术。车辆典型地包括内燃机，其通过在内燃机的气缸中燃烧空气和燃料的混合物产生驱动扭矩。燃烧发生在气缸的燃烧室内。在火花点火式发动机中，火花塞向空气燃料混合物供应能量以引发燃烧。一旦被引发，燃烧就沿着火焰前锋延续一段时间。燃烧正时可以一般由点火正时控制。可以关于活塞位置和/或曲轴位置控制点火正时。例如，可以关于活塞的上止点(TDC)位置控制点火正时。在TDC，燃烧室的容积为其最小容积。当火花引发的燃烧所产生的压力波传播得比火焰前锋快时，一部分空气燃料混合物的自燃可能会发生。压力波可以导致气缸内末端气的快速压力升高，其使末端气自燃(即，自动点火)。末端气的自燃可以导致整个末端气量的迅速燃烧或爆燃。末端气的迅速燃烧导致热量的迅速释放，其使气缸压力迅速升高。气缸压力的迅速升高可以使气缸压力以燃烧室的固有声频共振。压力波的持续振荡可以使燃烧室的金属表面振动并产生被称为发动机爆震的可听声。发动机控制系统典型地使发动机运行于爆震极限附近以改善发动机扭矩输出和燃料经济性。然而，过度的发动机爆震可能导致不希望有的可听噪声和过早的发动机损坏。因而，一些发动机控制系统包括爆震检测系统用于检测发动机爆震并且当检测到发动机爆震时启动补救行动。可以采取补救行动以通过降低爆震强度和/或禁止发动机爆震来控制发动机爆震。例如，可以延迟发动机点火正时以减慢燃烧速度，由此降低爆震强度和/或防止发动机爆震的发生。一般地，爆震检测系统可以是非适应的或自适应的。非适应的爆震检测系统基于预定背景噪声振动检测发动机爆震，自适应的爆震检测系统基于在发动机运行期间测量到的背景噪声振动检测发动机爆震。在各种爆震检测系统中，可以在预定频率范围内的机械振动强度大于背景噪声振动的对应强度时检测到发动机爆震。背景噪声振动一般涉及非爆震条件下的发动机机械振动。
已经研发了几种方法来检测发动机爆震的发生。在一种方法中，加速度计感测由于燃烧室中的振荡压力波而在发动机气缸体结构中引起的机械振动。机械振动的能量被用作发动机爆震强度的指标。在另一种方法中，压力传感器感测气缸压力并由此检测气缸压力的振荡。与气缸体结构振动方法类似，压力振荡的能量被用作爆震强度的指标。
发明内容
在一种形式中，本发明提供了一种用于发动机的爆震检测系统，其包括强度模块、爆震阈值模块和检测模块。强度模块确定第一发动机运行期间的发动机振动强度。爆震阈值模块基于供应到发动机的燃料中的乙醇浓度确定爆震阈值，检测模块通过比较爆震阈值和发动机振动强度确定发动机爆震在第一期间是否已经发生。在根据本发明的第一示例性的爆震检测系统中，爆震阈值模块基于乙醇浓度确定修正值，爆震阈值模块基于修正值和预定爆震阈值确定爆震阈值。在根据本发明的第二示例性的爆震检测系统中，爆震检测系统还包括统计模块。当检测模块确定发动机爆震未发生时，统计模块基于第一期间之前的第二期间中的发动机振动确定振动强度统计数据。爆震阈值模块还基于振动强度统计数据确定爆震阈值。在相关的特征中，振动强度统计数据包括平均值和标准偏差值。在其他相关特征中，爆震阈值模块基于第一期间中的第一乙醇浓度和第二期间中的第二乙醇浓度确定修正值。爆震阈值模块还基于修正值确定爆震阈值。在另外其他相关特征中，爆震阈值模块基于第一乙醇浓度和第二乙醇浓度之间的差值确定修正值。在进一步的特征中，当检测模块确定发动机爆震未发生时，统计模块基于第二期间中的发动机振动周期性地更新振动强度统计数据。当乙醇浓度的变化大于预定变化时，统计模块禁止更新振动强度统计数据。爆震阈值模块还基于振动强度统计数据确定爆震阈值。在更进一步的特征中，当乙醇浓度的变化小于预定变化时，统计模块选择性地更新振动强度分布图(profile)。爆震阈值模块基于振动强度分布图进一步确定爆震阈值。在相关特征中，爆震检测系统包括乙醇模块和诊断模块。乙醇模块输出代表乙醇浓度的乙醇信号。诊断模块检测乙醇信号中的错误。统计模块基于所述错误选择性地将振动强度分布图的乙醇浓度值更新成预定值。在更进一步的特征中，第一期间对应于发动机气缸的爆震窗并且爆震窗的持续时间和相位中的至少一个是基于乙醇浓度的。在另一种形式中，本发明提供了一种用于发动机的方法。方法包括确定第一发动机运行期间的发动机振动强度和基于供应到发动机的燃料中的乙醇浓度确定爆震阈值。方法还包括通过比较爆震阈值和发动机振动强度确定发动机爆震在第一期间中是否已经发生。在根据本发明的第一示例性方法中，确定爆震阈值包括基于乙醇浓度确定修正值。确定爆震阈值还包括基于修正值和预定爆震阈值确定爆震阈值。在根据本发明的第二示例性方法中，方法还包括在发动机爆震未发生时基于第一期间之前的第二期间中的发动机振动确定振动强度统计数据。确定爆震阈值还包括基于振动强度统计数据确定爆震阈值。
在相关的特征中，振动强度统计数据包括平均值和标准偏差值。在其他相关特征中，确定爆震阈值包括基于第一期间中的第一乙醇浓度和第二期间中的第二乙醇浓度确定修正值。确定爆震阈值还包括基于修正值确定爆震阈值。在另外其他相关特征中，确定修正值包括基于第一乙醇浓度和第二乙醇浓度之间的差值确定修正值。在进一步的特征中，第二示例性方法还包括当发动机爆震未发生时，基于第二期间中的发动机振动周期性地更新振动强度统计数据。第二示例性方法还包括当乙醇浓度的变化大于预定变化时，禁止更新振动强度统计数据。确定爆震阈值还包括基于振动强度统计数据确定爆震阈值。在更进一步的特征中，第二示例性方法还包括当乙醇浓度的变化小于预定变化时，选择性地更新振动强度分布图。确定爆震阈值还包括基于振动强度分布图确定爆震阈值。在相关特征中，第二示例性方法还包括输出代表乙醇浓度的乙醇信号，检测乙醇信号中的错误，和基于所述错误选择性地将乙醇浓度值更新成预定值。在更进一步的特征中，根据本发明的方法还包括基于乙醇浓度确定发动机气缸的爆震窗。爆震窗的持续时间和相位中的至少一个是基于乙醇浓度的并且第一期间对应于爆震窗。本发明提供以下技术方案
方案1. 一种用于发动机的爆震检测系统，包括强度模块，其确定发动机运行的第一期间内的发动机振动强度；爆震阈值模块，其基于供应到所述发动机的燃料中的乙醇浓度确定爆震阈值；和检测模块，其通过比较所述爆震阈值和所述发动机振动强度确定发动机爆震是否在所述第一期间内已经发生。方案2.如方案1所述的爆震检测系统，其中所述爆震阈值模块基于所述乙醇浓度确定修正值，并基于所述修正值和预定爆震阈值确定所述爆震阈值。方案3.如方案1所述的爆震检测系统，还包括统计模块，当所述检测模块确定发动机爆震未发生时，所述统计模块基于所述第一期间之前的第二期间中的发动机振动确定振动强度统计数据，其中所述爆震阈值模块还基于所述振动强度统计数据确定所述爆震阈值。方案4.如方案3所述的爆震检测系统，其中所述振动强度统计数据包括平均值和标准偏差值。方案5.如方案3所述的爆震检测系统，其中所述爆震阈值模块基于所述第一期间中的第一乙醇浓度和所述第二期间中的第二乙醇浓度确定修正值，并进一步基于所述修正值确定所述爆震阈值。方案6.如方案5所述的爆震检测系统，其中所述爆震阈值模块基于所述第一乙醇浓度和所述第二乙醇浓度之间的差值确定所述修正值。方案7.如方案1所述的爆震检测系统，还包括统计模块，当所述检测模块确定发动机爆震未发生时，所述统计模块基于第二期间中的发动机振动周期性地更新振动强度统计数据，其中当所述乙醇浓度的变化大于预定变化时，所述统计模块禁止更新所述振动强度统计数据，和其中所述爆震阈值模块还基于所述振动强度统计数据确定所述爆震阈值。方案8.如方案1所述的爆震检测系统，还包括统计模块，当所述乙醇浓度的变化小于预定变化时，所述统计模块选择性地更新振动强度分布图，其中所述爆震阈值模块还基于所述振动强度分布图确定所述爆震阈值。方案9.如方案8所述的爆震检测系统，还包括乙醇模块，其输出代表所述乙醇浓度的乙醇信号；和
诊断模块，其检测所述乙醇信号中的错误，其中所述统计模块基于所述错误选择性地将所述振动强度分布图的乙醇浓度值更新成预定值。方案10.如方案1所述的爆震检测系统，其中所述第一期间对应于所述发动机的气缸的爆震窗并且所述爆震窗的持续时间和相位中的至少一个是基于所述乙醇浓度的。方案11. 一种用于发动机的方法，包括确定发动机运行的第一期间内的发动机振动强度；
基于供应到所述发动机的燃料中的乙醇浓度确定爆震阈值；和通过比较所述爆震阈值和所述发动机振动强度确定发动机爆震是否在所述第一期间内已经发生。方案12.如方案11所述的方法，其中所述确定爆震阈值包括基于所述乙醇浓度确定修正值和基于所述修正值和预定爆震阈值确定所述爆震阈值。方案13.如方案11所述的方法，还包括在发动机爆震未发生时基于所述第一期间之前的第二期间中的发动机振动确定振动强度统计数据，其中所述确定爆震阈值还包括基于所述振动强度统计数据确定所述爆震阈值。方案14.如方案13所述的方法，其中所述振动强度统计数据包括平均值和标准
偏差值。方案15.如方案13所述的方法，其中所述确定爆震阈值包括基于所述第一期间中的第一乙醇浓度和所述第二期间中的第二乙醇浓度确定修正值并且基于所述修正值确定所述爆震阈值。方案16.如方案15所述的方法，其中所述确定修正值包括基于所述第一乙醇浓度和所述第二乙醇浓度之间的差值确定所述修正值。方案17.如方案11所述的方法，还包括
当发动机爆震未发生时，基于第二期间中的发动机振动周期性地更新振动强度统计数据；和
当所述乙醇浓度的变化大于预定变化时，禁止更新所述振动强度统计数据，其中所述确定爆震阈值还包括基于所述振动强度统计数据确定所述爆震阈值。方案18.如方案11所述的方法，还包括当所述乙醇浓度的变化小于预定变化时，选择性地更新振动强度分布图，其中所述确定爆震阈值还包括基于所述振动强度分布图确定所述爆震阈值。方案19.如方案18所述的方法，还包括输出代表所述乙醇浓度的乙醇信号；和
检测所述乙醇信号中的错误，
其中所述选择性地更新所述振动强度分布图包括基于所述错误选择性地将乙醇浓度值更新成预定值。方案20.如方案11所述的方法，还包括基于所述乙醇浓度确定所述发动机的气缸的爆震窗，其中所述爆震窗的持续时间和相位中的至少一个是基于所述乙醇浓度的，和其中所述第一期间对应于所述爆震窗。根据在下文中提供的详细描述，本发明的应用的其他领域将变得显而易见。应该懂得，详细描述和具体实施例仅仅为了说明的目的而非用来限制本发明的范围。
根据详细描述和附图，本发明将被更充分地理解，其中图1是功能框图，图示了根据本发明的示例性车辆系统；
图2是功能框图，图示了根据本发明的示例性爆震检测系统；图3是功能框图，图示了根据本发明的图2中所示的振动数据模块的示例性实施方
式；
图4是流程图，图示了根据本发明的用于检测发动机爆震的示例性方法；图5是功能框图，图示了根据本发明的另一个示例性的爆震检测系统；图6是流程图，图示了根据本发明的用于确定用来检测发动机爆震的背景噪声振动数据的示例性方法；和
图7是流程图，图示了根据本发明的用于检测发动机爆震的另一个示例性方法。
具体实施例方式下面的描述实质上仅仅是说明性的，决不是用来限制本发明、其应用或用途。为了清楚，相同的附图标记将在附图中用来表示相似的元件。当用在这里时，短语A、B和C中的至少一个应该被解释成意指一种逻辑(A或B或C)，其利用非排他的逻辑“或”。应该懂得，在不改变本发明的原理的情况下，可以以不同顺序执行方法内的步骤。当用在这里时，术语模块可以是指下列部件的一部分，或者包括下列部件专用集成电路(ASIC)；电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共用的、专用的或群组的)；提供所描述的功能的其他合适部件；或如在片上系统中的上述中的一些或全部的组合。术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器(共用的、专用的或群组的)。术语代码，如上面使用的，可以包括软件、固件和/或微码，并且可以涉及程序、例行程序、函数、类和/或对象。术语共用的，如上面使用的，意指可以用单个(共用的)处理器执行来自多个模块的一些或全部代码。另外，来自多个模块的一些或全部代码可以由单个(共用的)存储器存储。术语群组的，如上面使用的，意指可以用一组处理器执行来自单个模块的一些或全部代码。另外，可以用一组存储器存储来自单个模块的一些或全部代码。在此描述的装置和方法可以由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序实现。计算机程序包括存储在非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行的指令。计算机程序也可以包括存储的数据。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性例子是非易失存储器、磁存储器和光存贮器。一般地，背景噪声振动随着发动机负荷而改变。对于给定发动机负荷的背景噪声振动还基于燃料成分而改变。例如，背景噪声振动基于发动机燃烧的燃料中的乙醇浓度而改变。由于在市场上可得到乙醇浓度不同的燃料，所以在给车辆补给燃料之后，发动机燃烧的燃料的乙醇浓度可能改变。乙醇浓度的改变在非适应的和自适应的爆震检测系统中都可以导致发动机爆震的错误检测或者检测发动机爆震失败。在非适应的爆震检测系统中，在乙醇浓度不同于用来确定预定背景噪声振动的预定乙醇浓度的期间内，错误可能发生。在自适应的爆震检测系统中，在补给燃料事件之后在新燃料与燃料箱中的旧燃料混合且供应给发动机的燃料的乙醇浓度正在改变时的过渡期间内，错误可能发生。随着时间的经过，由于乙醇浓度稳定下来且在新的乙醇浓度下的新的背景噪声振动得到测量，错误可逐渐减小。然而，为了针对不同发动机负荷确定新的背景噪声振动，可能需要长的时间。因而，本发明提供了示例性的系统和方法以基于提供给发动机的燃料中的乙醇浓度改善发动机爆震的检测。本发明提供了示例性的非适应和自适应的爆震检测系统，两种系统都基于机械振动强度和爆震控制值的比较来检测发动机爆震，其中爆震控制值是基于乙醇浓度的。在示例性的系统中，爆震控制值是爆震阈值。当机械振动的强度大于爆震阈值时检测发动机爆震。非适应的爆震检测系统监视乙醇浓度并通过将修正值应用于预定爆震控制值来确定爆震控制值。修正值是基于乙醇浓度的。自适应的爆震检测系统监视乙醇浓度和乙醇浓度的稳定性。通过将修正值应用于存储在存储器中的背景噪声振动数据来确定爆震控制值。基于在乙醇浓度稳定期间获得的新的振动数据周期性地更新背景噪声振动数据。修正值基于获得新振动数据期间的当前乙醇浓度和在前乙醇浓度之间的差值。修正值提供了用于在乙醇浓度不稳定期间改变乙醇浓度的调节。随着乙醇浓度变得稳定修正值减小，且在新的乙醇浓度下再次更新背景噪声振动数据。在乙醇浓度稳定期间，修正值进一步提供对于当前乙醇浓度和在前的稳定乙醇浓度之间的差值的调节，其中在在前的稳定乙醇浓度处获得所述新的振动数据。特别参考图1，示出了根据本发明的用于车辆的示例性车辆系统10。车辆系统10包括动力系12、控制模块14和驾驶员接口设备16。一般地，动力系12产生驱动扭矩并推进车辆。控制模块14控制动力系12的操作，所述操作包括所产生的驱动扭矩。控制模块14基于各种输入控制操作，所述输入包括通过驾驶员接口设备16输出的驾驶员信号18和各种其他车辆系统信号和根据本发明的控制值。驾驶员接口设备16响应于驾驶员做出的驾驶员输入20，输出驾驶员信号18。驾驶员输入20可以包括，但不局限于，操作加速器踏板、制动踏板和/或方向盘。车辆系统信号包括，但不局限于，感测各种车辆运行参数的传感器输出的信号和由车辆系统10的各种模块产生的控制信号。动力系12包括发动机系统22、变速器M和动力传动系统26。发动机系统22产生驱动扭矩，驱动扭矩传递到变速器24。输入到变速器M的驱动扭矩以一种或多种传动比传递到动力传动系统26，动力传动系统沈驱动一个或多个车轮观。本发明不局限于特定类型的变速器或动力传动系统，例如，变速器M可以是自动变速器或手动变速器，动力传动系统26可以配置成驱动一个或多个前轮和/或后轮观。发动机系统22包括内燃机(ICE) 30和发动机控制模块(ECM) 32。发动机系统22可以是包括电动机(未示出)的混合动力发动机系统，电动机产生的驱动扭矩被单独使用或与ICE 30产生的驱动扭矩结合使用。本发明不局限于特定类型或配置的内燃机。
例如，ICE 30可以是火花点火式(Si)发动机或压燃式(Cl)发动机，ICE 30可以是四冲程发动机或二冲程发动机。ICE 30可以具有V型构造或直列式构造。为了示例性的目的，ICE 30被表示为直列式、四冲程、往复类型的、火花点火式发动机，其具有四个气缸40。尽管示出了四个气缸40，但应该懂得，ICE 30可以具有更少的或另外的气缸。ICE 30包括限定了气缸40的气缸体结构42、进气系统44、燃料系统46和排气系统48。气缸体结构42支撑ICE 30的各种零件并且包括至少一个气缸组50，每个气缸组50限定了气缸40中的一个或多个。为了简单，示出了限定所有四个气缸40的单个气缸组50。进气系统44控制进入ICE 30的进气的空气质量流量(MAF)并将空气分配到气缸40，进气系统44可以包括控制MAF的节气门52和将空气分配到气缸40的进气歧管M。燃料系统46将燃料供应给ICE 30并且控制将燃料输送到每个气缸40的正时和燃料量。燃料系统46可以包括包含燃料的燃料箱总成(未示出)和一个或多个燃料喷射器(未示出)，燃料喷射器计量输送到气缸40的燃料。在ICE 30的运行过程中，空气通过节气门52和进气歧管M被吸入气缸40并且与燃料系统46供应的燃料混合。空气燃料(A/F)混合物被活塞(未示出)压缩并在气缸40中燃烧。A/F混合物的燃烧驱动气缸40内的活塞。活塞的往复运动驱动曲轴(未示出)并由此产生驱动扭矩。燃烧产生的废气被活塞压出气缸40进入排气系统48。排气系统48接收废气并且可以在废气离开进入周围环境之前处理废气以减少废气中各种气体的浓度。ECM 32基于来自各种车辆信号的输入管理ICE 30产生的驱动扭矩，车辆信号包括驾驶员信号18和各种传感器的信号。传感器可以包括发动机转速传感器60，其感测ICE30的旋转速度(发动机转速)并输出代表感测到的发动机转速的发动机转速信号62。发动机转速传感器60可以通过感测曲轴的旋转位置(曲轴位置)来感测发动机转速。传感器还可以包括MAF传感器64，其感测进气的MAF并输出代表感测到的MAF的MAF信号66。其他传感器68可以感测其他发动机运行参数并输出代表感测到的参数的其他传感器信号70。其他传感器68例如可以包括进气温度(IAT)传感器、歧管绝对压力(MAP)传感器、发动机冷却剂温度(ECT)传感器和油温(OT)传感器。ECM 32也可以形成爆震检测和控制系统的一部分。在这种情况下，ECM 32检测发动机爆震的发生并选择性地引发补救行动以通过减小发动机爆震的强度和/或发生来控制发动机爆震。根据本发明，ECM 32基于测量的ICE 30的机械振动和供应到ICE 30的燃料的乙醇浓度来检测发动机爆震的发生。ECM 32还基于发动机负荷检测发动机爆震的发生。可以用结合到气缸体结构42的一个或多个振动传感器来测量机械振动。例如，可以将一个或多个振动传感器结合到每个气缸组。在本例子中，提供结合到气缸组50的单个振动传感器80。振动传感器80可以在靠近气缸40的中间位置结合到气缸组50，如所示。本发明不局限于特定的振动传感器，振动传感器80例如可以包括压电式加速度计。振动传感器80基于测量的机械振动输出振动信号82。与供应到气缸40的燃料联系的乙醇传感器84可以测量燃料中的乙醇浓度。更具体地说，乙醇传感器84可以测量燃料中的乙醇相对于汽油的比例。该比例可以代表乙醇相对于汽油的体积百分比。乙醇传感器84可以位于燃料系统46的燃料供应管路(未示出)中。本发明不局限于特定的乙醇传感器并且乙醇传感器例如可以通过测量燃料的电阻率来测量乙醇浓度。乙醇传感器84输出代表所测量的乙醇浓度的燃料成分信号86。燃料成分信号86可以是响应于所测量的电阻率的电压信号输出。虽然被称为传感器，但乙醇传感器84也可以被称为乙醇模块。在没有乙醇传感器的备选实施方式中，ECM 32可以基于一个或多个发动机运行参数估计乙醇浓度。例如，ECM 32的可被称为乙醇模块的一模块(或多个模块)可以估计乙醇浓度。可以基于使ICE 30在化学计量A/F比下运行所需的A/F比来估计乙醇浓度。在化学计量A/F比，燃料可以完全燃烧。化学计量A/F比随着燃料成分而变化。例如，汽油的化学计量A/F比大约是十四点七比一(14. 7:1)。包含汽油和乙醇混合物的燃料所具有的化学计量A/F比一般低于汽油的化学计量A/F比。在各种条件下，ECM 32可以使ICE 30以化学计量A/F比运行。ECM 32可以调节提供给ICE 30的空气和燃料的量以实现化学计量A/F比。ECM 32可以基于实现化学计量A/F比所需的实际A/F比估计乙醇浓度。可以基于发动机的各种运行条件估计发动机负荷，所述运行条件包括，但不局限于，发动机转速和进入气缸40的空气量，例如每气缸的空气量(air per cylinder, APC)0可以基于发动机转速和MAF确定APC。在各种实施方式中，ECM 32可以包括与爆震控制模块92通信的爆震感测模块90，爆震感测模块90基于各种车辆系统信号检测发动机爆震的发生。车辆系统信号包括，但不局限于，振动传感器80、乙醇传感器84、发动机转速传感器60和MAF传感器64的输出。爆震感测模块90可以通知爆震控制模块92是否正在发生发动机爆震。爆震控制模块92可以引发补救行动以控制发动机爆震。例如，爆震控制模块92可以提供延迟点火正时的指令以控制发动机爆震。特别参考图2，示出了根据本发明的用于非适应的爆震检测系统100的爆震感测模块90的示例性实施方式。爆震感测模块90检测在一个或多个气缸40内的发动机爆震的发生。在各种实施方式中，爆震感测模块90可以在逐个气缸的基础上、逐个气缸组的基础上、逐个发动机循环的基础上、其组合、或其他基础上检测发动机爆震。当用在这里时，发动机循环是指这样的循环，在该循环中，所有气缸40已经完成单个燃烧循环。为了使下面的说明简单，爆震感测模块90将被一般地描述为在逐个气缸的基础上检测爆震。爆震感测模块90包括气缸识别(CID)模块102、选择模块104、负荷模块106、振动数据模块108、强度模块110、存储模块112、爆震阈值模块114和检测模块116。CID模块102识别气缸40中将经历TDC事件的下一个气缸并通过气缸ID信号120将该下一个气缸通知振动数据模块108。TDC事件发生在气缸40内的活塞到达气缸内对应的TDC位置时。在ICE 30包括四个气缸40的本例子中，气缸40的TDC事件可以每隔九十度(90 )发生。例如，TDC事件可以发生在零度(0 )、九十度(90 )、一百八十度(180 )和两百七十度(270 )的曲轴位置。因而，CID模块102可以基于曲轴位置识别下一个气缸，CID模块102可以基于发动机转速信号62确定曲轴位置。选择模块104选择气缸40中的将被进行爆震评价的下一个气缸。该将被评价的下一个气缸可以是经历TDC事件的下一个气缸。选择模块104通过选择信号122将所选的气缸识别给振动数据模块108。在备选的实施方式中，选择模块104可以选择将要进行爆震评价的气缸组。因而，在各种实施方式中，选择模块104基于是在逐个气缸的基础上、逐个气缸组的基础上、逐个发动机循环的基础上还是其他基础上评价发动机爆震来确定所选择的气缸。负荷模块106确定当前发动机负荷区域并通过负荷区域信号IM将当前发动机负荷区域通知给爆震阈值模块114。发动机负荷区域可以基于预定发动机转速范围和预定发动机负荷范围。例如，可以有M乘N个的预定发动机负荷区域，其中M代表互不相交的发动机转速范围的数量，N代表互不相交的发动机负荷范围的数量。在各种实施方式中，可以提供十七(17)个发动机转速范围和四(4)个发动机负荷范围。在各种实施方式中，负荷模块106基于当前APC估计当前发动机负荷。负荷模块106接收发动机转速传感器60和MAF传感器64输出的信号62、66。负荷模块106也可以接收所示的其他传感器68输出的一个或多个其他传感器信号70。振动数据模块108接收振动传感器80输出的振动信号82和CID模块102与选择模块104输出的气缸信息。基于接收到的信息，振动数据模块108产生振动数据信号126，其包括振动数据，该振动数据被强度模块110所使用以确定被选择用于评价的气缸的原始爆震强度。一般地，原始爆震强度是预期会发生发动机爆震振动的一个频率范围或多个频率范围内的机械振动强度的度量。可以利用一个以上的频率范围确定原始爆震强度。所使用的一个或多个频率范围可以基于发动机转速而改变。每个频率范围都可以进一步分成多个频率窗口(frequencybin)。例如，可以将每个频率范围分成多个四百赫兹(400Hz)的频率窗口。原始爆震强度可以代表单个频率窗口内的峰值强度或者一个或多个特定频率范围内的多个频率窗口的平均强度。在各种实施方式中，从爆震窗内的振动信息获得振动数据，爆震窗对应于在所选气缸的燃烧循环内可能发生发动机爆震的时期。能以相对于气缸40的TDC事件的曲轴旋转度数定义每个气缸40的爆震窗。爆震窗相对于TDC事件的持续时间和/或相位可以基于一个或多个发动机运行条件而改变。例如，持续时间和/或相位可以是发动机转速、发动机负荷、点火正时和/或燃料成分的函数。因而，振动数据模块108可以接收各种其他车辆系统信号，包括但不局限于，发动机转速传感器60、负荷模块106和乙醇传感器84输出的信号 62、124、86。特别参考图3，振动数据模块108的示例性实施方式包括模拟前端128、模拟-到-数字(A/D)转换器130、数字信号处理(DSP)模块132、窗模块134和数据模块136。模拟前端1 接收振动传感器80输出的振动信号82并基于振动信号82产生模拟信号138。在包括一个以上的振动传感器的备选实施方式中，模拟前端1 可以接收其他振动传感器的输出信号并基于一个或多个所选的振动传感器的输出产生模拟信号138。可以基于被进行发动机爆震评价的特定气缸和/或气缸组选择振动传感器。例如，可以选择最接近被评价的气缸或气缸组的一个或多个振动传感器。模拟前端1 可以包括一个或多个模块，这些模块一起工作以执行用来产生模拟信号138的各种模拟信号处理功能。在各种实施方式中，模拟前端1 可以包括差分输入电路、模拟滤波器和/或增益/衰减模块。差分输入电路可以将振动信号82的差分输入转换成单端输出。模拟滤波器可以对振动信号82滤波。例如，模拟滤波器可以是具有大约二十五赫兹(25Hz)的预定低通截止频率的一阶滤波器。增益/衰减模块可以是自动增益控制模块。A/D转换器130接收模拟前端128的模拟信号138并基于模拟信号138产生数字信号140。数字信号140是模拟信号138的模拟输入的数字化形式。A/D转换器130可以具有大约十(10)比特或更大的分辨率。DSP模块132包括一个或多个模块，这些模块一起工作以执行用来产生基于模拟信号138的信号142的各种数字信号处理功能。在各种实施方式中，DSP模块132可以执行数字抽取功能并且可以除去直流偏压。DSP模块132可以执行滤波功能。在示例性实施方式中，DSP模块132可以实施四阶椭圆无限脉冲响应(UR)滤波器。UR滤波器可以具有大约二十赫兹(20Hz)的预定截止频率。另一方面，DSP模块132可以串联地实施两个二阶IIR滤波器以改善稳定性。窗模块134基于当前发动机运行条件确定所选气缸的爆震窗。窗模块134通过信号144与爆震窗通信。窗模块134可以接收各种车辆系统信号，包括但不局限于，由发动机转速传感器60、MAF传感器64和负荷模块106产生的信号62、86、124。数据模块136产生振动数据，振动数据在振动数据信号126中传递。在示例性实施方式中，数据模块136将包含在信号142中的可以对应于时域的振动信息转变成对应于频域的包括振动数据的振动信息。数据模块136针对爆震窗执行至少一次快速傅里叶变换(FFT)计算。FFT计算包括对应于爆震窗的信号142的多个段内的点的数量(F)。数量(F)可以预先确定并且范围例如可以从大约一百二十八(128)个点至大约五百(500)个点。取决于爆震窗的持续时间，数据模块136可以计算多个FFT。如果当爆震窗结束时，最后的FFT部分地完成，则最后的FFT可以被补零。数据模块136可以逐点地或逐个频率窗口地合计多个FFT。对于每个频率窗口，可以选择多个FFT的最大值或平均值用于输出。在各种实施方式中，大约一半的FFT频率窗口由于混叠现象而被忽略。强度模块110基于振动数据模块108输出的振动数据确定所选气缸的单个原始爆震强度。可以根据振动数据的一个或多个FFT点确定原始爆震强度。强度模块110通过原始爆震强度信号150将原始爆震强度传送给检测模块116。存储模块112包括非易失性存储器，其中存储着包括预定爆震控制值的存储表以便至少基于乙醇浓度进行检索。非易失性存储器在ICE 30未运行和/或电力未供应给存储模块112期间保存预定爆震控制值。非易失性存储器例如可以包括闪速存储器(包括NAND和NOR闪速存储器)、相变存储器、磁性随机存取存储器和/或多态存储器。在各种实施方式中，存储模块112可以包括另外的存储表，表中，基于其他发动机运行参数例如发动机转速和发动机负荷，存储预定爆震控制值。根据本例子，预定爆震控制值基于乙醇浓度和发动机负荷区域而存储在存储表中。存储表进一步通过气缸进行索引。爆震阈值模块114基于各种发动机运行参数确定所选气缸的爆震控制值，发动机运行参数至少包括乙醇浓度和发动机负荷。爆震阈值模块114通过爆震控制值信号152将爆震控制值传送给检测模块116。在示例性实施方式中，爆震阈值模块114基于当前乙醇浓度和当前发动机负荷区域从存储模块112内的存储表中获得爆震控制值。存储表包括用于预定数量(E)的互不相交的乙醇浓度范围和MX N个预定发动机负荷区域的预定爆震控制值。例如，存储表可以包括用于九(9)个乙醇浓度范围(S卩，E =9)的预定爆震控制值。存储表可以进一步通过气缸进行索引。
在备选实施方式中，爆震阈值模块114基于当前乙醇浓度和当前发动机负荷区域从存储模块112的存储表获得修正值。爆震阈值模块114可以通过将修正值应用于预定爆震控制值来确定爆震控制值，预定爆震控制值也可以存储在存储模块112的存储表中并由爆震阈值模块114检索。例如，修正值可以是增益，爆震控制值可以被计算为预定爆震控制值和该增益的乘积。修正值可以基于当前乙醇浓度和预定乙醇浓度之间的差值。存储表可以包括用于预定数量(D)的互不相交的差值范围的预定修正值。例如，可以提供九(9)个预定的差值范围。通过比较对于所选气缸的爆震控制值和原始爆震强度，检测模块116检测发动机爆震的发生。当原始爆震强度大于爆震控制值时，检测模块116可以检测到发动机爆震正在发生。检测模块116通过爆震检测信号IM通知爆震控制模块92发动机爆震是否正在发生。检测模块116可以进一步将原始爆震强度传送给爆震控制模块92。在各种实施方式中，振动数据模块108可以包括第二模拟前端、第二 A/D转换器和第二 DSP模块以分开地处理两个或更多振动传感器信号。这样，数据模块136可以分开地计算对于一个气缸的爆震窗的多个FFT，该气缸的爆震窗与另一个气缸的爆震窗交叠。特别参考图4，示出了表示根据本发明用于检测发动机爆震的示例性方法200的流程图。方法200可以在爆震检测系统(例如上面讨论的爆震检测系统100)的一个或多个模块中实施，因而，将参考爆震检测系统100的各种模块描述方法200。这样，也可以更加充分地理解爆震检测系统100的操作。方法200的开始由附图标记202表示。控制开始于204，此处选择模块104选择将被进行爆震评估的气缸(或多个气缸)。在206，振动数据模块108产生所选气缸的振动数据。在208，强度模块110确定所选气缸的原始爆震强度。在210，负荷模块106确定所选气缸所运行的发动机负荷区域。在212，爆震阈值模块114获得供应到所选气缸的燃料的乙醇浓度。在214，爆震阈值模块114确定所选气缸的爆震控制值。在示例性实施方式中，爆震阈值模块114从存储模块112的相应表中检索到预定爆震控制值和修正值。爆震阈值模块114通过计算预定爆震控制值和修正值的乘积确定爆震控制值。在216，检测模块116确定原始爆震强度是否大于爆震控制值。如果是，则控制进行到218，否则控制进行到220。在218，检测模块116通知爆震控制模块92在所选气缸中检测到发动机爆震。另一方面，在220，检测模块116通知爆震控制模块92在所选气缸中未检测到发动机爆震。从218和220之一，控制返回到202处的开始以针对将被进行发动机爆震评估的下一个气缸开始方法中的另一个循环。在222处表示返回到开始。特别参考图5，示出了根据本发明的示例性的自适应的爆震检测系统300，其包括爆震感测模块302。爆震感测模块302基于为所选气缸获得的背景噪声振动数据选择性地更新用于预定发动机负荷区域的背景噪声振动分布图。进一步基于获得背景噪声振动数据期间的乙醇浓度更新背景噪声振动分布图。在燃料的乙醇浓度稳定且未检测到发动机爆震的期间获得用来更新背景噪声振动分布图的背景噪声振动数据。爆震感测模块302进一步基于当前乙醇浓度和与对应背景噪声振动分布图相关联的学习的乙醇浓度之间的差值来确定爆震控制值。爆震感测模块302进一步基于当前乙醇浓度是否稳定来确定爆震控制值。当发动机振动的原始爆震强度大于爆震控制值时，爆震感测模块302检测到发动机爆震的发生。与爆震感测模块90类似，爆震感测模块302可以在逐个气缸的基础上、逐个气缸组的基础上、逐个发动机循环的基础上、其组合、或其他基础上检测发动机爆震。为了简单，爆震感测模块302将被一般地描述为在逐个气缸的基础上检测爆震。爆震感测模块302包括CID模块304、选择模块306、振动数据模块308、强度模块310和转速/负荷模块312。爆震感测模块302还包括统计模块314、存储模块316、爆震阈值模块318和检测模块320。CID模块304、检测模块306和振动数据模块308 —起工作以产生被选择进行评价的气缸的振动数据。CID模块304、选择模块306和振动数据模块308在结构和功能上可以分别与CID模块102、选择模块104和振动数据模块108基本上类似，因而，这些模块将简要讨论。CID模块304识别气缸40中的将经历TDC事件的下一个气缸并通过气缸ID信号322将该下一个气缸通知给振动数据模块308。CID模块304可以基于曲轴位置确定下一个气缸，CID模块304可以基于发动机转速信号62确定曲轴位置。选择模块306识别将被进行爆震评价的下一个气缸并通过选择信号3M将所选的气缸通知给振动数据模块308。振动数据模块308产生包括对于所选气缸的振动数据的振动数据信号326，其被强度模块310所使用以确定所选气缸的原始爆震强度。如上面讨论的，基于振动信号82和所选气缸的爆震窗产生振动数据，爆震窗可以基于各种发动机运行条件。从至少一个FFT计算而获得振动数据，FFT计算包括爆震窗的数量(Q)个的数量F个点，数量Q可以是预先确定的并且例如可以等于F。强度模块310基于振动数据模块308输出的振动数据确定所选气缸的原始爆震强度。强度模块310通过原始爆震强度信号3 将原始爆震强度传送给统计模块314和检测模块320。转速/负荷模块312确定所选气缸的当前发动机转速和当前发动机负荷并通过转速/负荷信号330将当前发动机转速和负荷传送给统计模块314和爆震阈值模块318。转速/负荷模块312可以基于当前APC估计当前发动机负荷。转速/负荷模块312可以接收发动机转速传感器60和MAF传感器64输出的信号62、66。转速/负荷模块312还可以接收所示的其他传感器68输出的一个或多个其他传感器信号70。转速/负荷模块312可以进一步确定当前发动机转速和负荷是否落入预定发动机负荷区域之一内。如上面讨论的，对于每个气缸40可以有M乘N个预定发动机负荷区域，其中M代表互不相交的发动机转速范围的数量，N代表互不相交的发动机负荷范围的数量。如果当前发动机转速和负荷落入发动机负荷区域之一内，则转速/负荷模块312可以通过转速/负荷信号330传送对应的发动机负荷区域。统计模块314为每个气缸40的每个预定发动机负荷区域选择地更新背景噪声振动分布图。背景噪声振动分布图可以存储在存储模块316的存储表中。在示例性实施方式中，背景噪声振动分布图包括振动统计数据，振动统计数据包括每个气缸和发动机负荷区域的平均强度和标准偏差。振动统计数据存储在背景统计表的对应单元格中。背景振动噪声分布图还包括在对应的背景乙醇浓度表的单元格中的每个气缸和发动机负荷区域的学习的乙醇浓度。
统计模块314监视乙醇浓度并确定当前的乙醇浓度是否稳定。当乙醇浓度的时间变化率小于预定速率时，统计模块314可以确定当前乙醇浓度是稳定的。例如，预定速率可以是大约每10秒百分之二(2%/10秒)，或大约每秒百分之0. 2 (0. 2%/秒)。在示例性实施方式中，统计模块314可以在每个预定控制循环计算当前乙醇浓度和以前的乙醇浓度之间的差值。例如，预定控制循环可以是大约一百毫秒(100msec)。统计模块314可以进一步计算差值的积分并基于积分的值确定当前乙醇浓度是不稳定的。如果在预定数量(C)的控制循环内，积分的值大于预定积分值，则可以认为当前乙醇浓度是不稳定的。例如，预定积分值可以对应于大约百分之二(2%)的变化并且数量C可以是大约一百(100)个控制循环。如果对于预定数量的控制循环积分的值保持小于预定积分值，则可以认为当前乙醇浓度是稳定的。统计模块314可以充当计数器以在估计积分值期间跟踪控制循环的数量。当决定开始另一个评价乙醇浓度稳定性的周期时，统计模块314可以将计数器复位。在乙醇浓度稳定的时期，统计模块314能实现背景噪声学习处理。当不能可靠地获得乙醇浓度时，统计模块314也能实现背景噪声学习处理。在可以可靠地获得乙醇浓度但乙醇浓度不稳定的时期，背景噪声学习处理被禁止。当一个或多个传感器或模块发生故障时，不能可靠地获得乙醇浓度。例如，乙醇传感器84可能发生故障，引起燃料成分信号86的错误。作为另一个例子，爆震检测系统300的用来估计乙醇浓度的一个或多个其他传感器或模块可能发生故障，引起估计的错误。可以通过一个或多个诊断模块(未示出)检测故障和错误，例如溢出错误或者响应错误，所述诊断模块监视操作，包括各种车辆系统信号。在背景噪声学习处理过程中，在对于气缸和发动机负荷区域的一定数量(P)个原始强度被确定之后，统计模块314针对给定的背景噪声振动分布图计算新的平均强度和新的标准偏差。更具体地说，数量P个原始强度是未检测到气缸中的发动机爆震的原始强度。数量P可以是预先确定的并且例如可以在大约一千(1000)之间。取决于数量P，标准偏差可以被计算为全体原始强度的标准偏差，或被计算为一样本的原始强度的标准偏差。统计模块314可以对于每个气缸和发动机负荷区域存储原始强度，其将用来在存储模块316中计算振动统计数据。原始强度可以存储在第一背景学习表的对应单元格内。统计模块314可以在第二背景学习表的对应单元格内另外存储对于每个气缸和发动机负荷区域的学习的乙醇浓度。如果在获得原始强度的时期内可靠地获得了乙醇浓度，则学习的乙醇浓度可以是在获得每个原始爆震强度的相应时期内获得的乙醇浓度的平均值。如果由于可靠地获得乙醇浓度的问题而启动背景噪声学习处理，则可以将预定的默认乙醇浓度作为学习的乙醇浓度存储起来。默认乙醇浓度可以对应于这样一个乙醇浓度，该乙醇浓度在未发生发动机爆震时将发动机爆震错误检测减到最小并且还确保正确地检测发动机爆震，发动机爆震可能对ICE 30造成损害。默认乙醇浓度可以通过试验和/或爆震检测系统300的分析被预先确定。一旦获得数量P个原始强度并且已经计算出振动统计数据，统计模块314就更新背景统计表和背景乙醇浓度表中的合适单元格。另外，统计模块314将第一背景学习表中的对应单元格复位(即，清零)。如果乙醇浓度在背景学习处理期间变得不稳定，则禁止背景学习处理并且统计模块314将对于所有气缸和发动机负荷区域的第一和第二背景学习表中的单元格复位。直到认为乙醇浓度再次稳定才开始另一个背景学习处理。这样，统计模块可以在新的稳定乙醇浓度下开始选择性地对于每个气缸和发动机负荷区域更新背景噪声振动分布图。存储模块316包括非易失性存储器，其中存储爆震检测系统300的各种控制值以便由各种模块检索和/或使用。存储模块316包括第一和第二背景学习表以及包含每个气缸40的背景噪声振动分布图的表。在示例性实施方式中，包括初始振动统计数据和乙醇浓度的初始振动分布图最初存储在存储模块316中。可以利用预定燃料成分通过试验、分析或其组合预先确定初始值。预定燃料成分可以基于市场上可买到的燃料，包括正规的无铅燃料和E85燃料。当车辆第一次起动时使用初始值，直到它们被新的背景噪声振动分布图代替为止。这样，爆震检测系统300可以检测发动机爆震，同时确定新的背景噪声振动分布图。当手动复位存储模块316时，初始值可以被恢复并再次使用。手动复位可以由维修技师或通过诊断处理执行。当诊断处理确定存储值不可靠时，诊断处理可以执行手动复位。当关于爆震检测系统300的一个或多个传感器或模块，如振动传感器80、乙醇传感器84或统计模块314，检测出问题时，可以认为存储值不可靠。例如，一个或多个诊断模块可以检测到由传感器或模块产生的信号中的错误，如溢出错误或响应错误。爆震阈值模块318基于所选气缸的当前发动机转速、当前发动机负荷、当前乙醇浓度和预期振动分布图确定对于所选气缸的爆震控制值。当不能可靠地获得当前乙醇浓度时，爆震阈值模块318可以使用预定的默认乙醇浓度作为当前乙醇浓度。爆震阈值模块318通过爆震控制值信号332将爆震控制值传送给检测模块320。预期振动分布图是基于所选气缸的一个或多个背景噪声振动分布图。在各种实施方式中，预定发动机转速和发动机负荷范围可以包含间隔。当当前发动机转速和/或发动机负荷落入间隔内(即，未落入对应的预定范围内)时，可以通过插值法确定预期振动分布图。更具体地说，可以基于最接近的发动机负荷区域的背景噪声振动分布图通过插值法确定预期振动分布图。例如，在仅仅当前发动机转速(或当前发动机负荷)落入间隔内的场合，可以基于最接近的两个发动机负荷区域的背景噪声振动分布图通过插值法确定预期振动分布图。如果当前发动机转速和负荷都落入间隔内，则可以基于最接近的四个发动机负荷区域的背景噪声振动分布图通过插值法确定预期振动分布图。在发动机转速或负荷范围中没有间隔的备选实施方式中，预期振动分布图可以基于当前发动机转速和负荷所落入的发动机负荷区域的背景噪声振动分布图。在示例性实施方式中，爆震阈值模块318基于当前乙醇浓度和一个或多个学习的乙醇浓度之间的差值确定爆震控制值。在示例性实施方式中，当差值大于预定差值时，爆震阈值模块318在确定预期振动分布图时应用增益。增益可以应用于一个或多个发动机负荷区域的背景噪声振动分布图的平均强度和/或标准偏差。增益可以基于所述差值并且可以是基于差值从存储模块316的存储表获得的预定量。例如，增益可以是大于一(1.0)的实数标量值，其通过乘法被应用。增益可以存储在存储模块316的增益表中。在发动机负荷区域中有间隔的示例性实施方式中，爆震阈值模块318计算当前乙醇浓度和最接近的发动机负荷区域的每个学习的乙醇浓度之间的差值。爆震阈值模块318通过将增益应用于每个对应的背景噪声振动分布图来确定每个最接近的发动机负荷区域的预期振动分布图。应用于每个对应的背景噪声振动分布图的增益是基于特定的发动机负荷区域的所述差值。应该懂得，应用于每个发动机负荷区域的增益可以是不同的，因为对于每个发动机负荷区域存储的学习的乙醇浓度可以是不同的。然后，爆震阈值模块318通过在预期振动分布图的对应值之间进行内插来确定单个总预期平均强度和单个总标准偏差。然后，可以通过确定总预期平均强度和预定数量(S)与总标准偏差之积的总和来计算爆震控制值。在没有间隔的示例性实施方式中，爆震阈值模块318计算当前乙醇浓度和当前发动机转速和负荷所落入的发动机负荷区域的学习乙醇浓度之间的差值。爆震阈值模块318基于所述差值确定增益并将增益应用于对应背景噪声振动分布图的平均强度和标准偏差。然后，可以通过确定受到增益调节的平均强度和预定数量(S)与受到增益调节的标准偏差之积的总和来计算爆震控制值。通过比较所选气缸的爆震控制值和原始爆震强度，检测模块320检测发动机爆震的发生。在示例性实施方式中，当原始爆震强度大于爆震控制值时，检测模块320检测出发动机爆震正在发生。当原始爆震强度小于或等于爆震控制值时，检测模块确定发动机爆震没有发生。检测模块320通过爆震检测信号334通知爆震控制模块92和统计模块314发动机爆震是否正在发生。检测模块116可以进一步将原始爆震强度传送给爆震控制模块92。特别参考图6，示出了根据本发明的用于确定用来检测发动机爆震的背景噪声振动数据的示例性方法400。在没有检测到发动机爆震期间从发动机的机械振动获得背景噪声振动数据。背景噪声振动数据可以包括背景噪声振动分布图，背景噪声振动分布图包括平均强度和标准偏差。方法400是基于乙醇浓度选择性地更新背景噪声振动数据的自适应方法。方法400可以在爆震检测系统例如上面讨论的爆震检测系统300的一个或多个模块中实施。为了清楚，将参考爆震检测系统300的模块描述方法400。因而，应该懂得，方法400描述了可由ECM 32，特别是统计模块314，执行的示例性控制。方法400的开始由附图标记402表示。在404，ECM 32确定ICE 30是否正在运行。如果是，则控制进行到406，否则控制返回，如所示的。在406，ECM 32确定是否满足用于实现基于乙醇浓度选择性更新背景噪声振动数据的一般允许标准。一般允许标准可以包括关于用来确定背景噪声振动数据的传感器中的一个或多个是否检测出问题，当没有检测出问题时，一般允许标准可以得到满足。如果满足一般允许标准，则控制进行到408，否则控制返回，如所示。在408，ECM 32启动背景学习处理并且统计模块314开始监视乙醇浓度。如上面讨论的，乙醇浓度可以通过乙醇传感器(例如，乙醇传感器84)测量或基于一个或多个发动机运行参数如A/F比估计。在410，统计模块314确定乙醇浓度是否稳定。如果是，则控制进行到414，否则控制进行到412。在412，统计模块314禁止背景学习处理并将第一和第二背景学习表中的任何局部数据集复位。从412，控制返回，如所示。在414，统计模块314开始获得并存储每个气缸的每个发动机负荷区域的背景噪声振动数据。如上面讨论的，对于未检测到发动机爆震的燃烧事件获得背景噪声振动数据并且背景噪声振动数据包括原始爆震强度和乙醇浓度。统计模块314将在414获得的信息存储在第一和第二背景学习表的对应单元格内。在416，统计模块314确定气缸的发动机负荷区域的任何背景噪声振动数据集是否完全。当已经在414获得对于气缸的发动机负荷区域的预定数量P的原始强度时，统计模块314确定背景噪声振动数据集是完全的。如果任何背景噪声振动数据集是完全的，则控制在418继续，否则控制返回，如所示。在418，统计模块314通过基于完全的数据集计算新的平均强度和标准偏差并将新的值存储在背景统计表的合适单元格中来更新背景噪声振动分布图。在420，统计模块进一步通过用新的平均强度和标准偏差确定待存储的学习乙醇浓度来更新背景噪声振动分布图。如上面讨论的，统计模块314可以基于完成的数据集确定平均乙醇浓度并将平均乙醇浓度存储在背景乙醇浓度表的合适单元格中。作为选择，统计模块314可以存储预定默认乙醇浓度。从420，控制返回，如所示。特别参考图7，示出了流程图，该流程图表示根据本发明的用于检测发动机爆震的示例性方法500。方法500可以在爆震检测系统如上面讨论的爆震检测系统300的一个或多个模块中实施。为了清楚，将参考爆震检测系统300的模块描述方法500。因而，应该懂得，方法500描述了可由ECM 32执行的示例性控制。方法500的开始由附图标记502表示。在504，转速/负荷模块312确定所选气缸的当前发动机转速和当前发动机负荷。在504，转速/负荷模块312可以进一步确定当前发动机转速和负荷是否落入预定发动机负荷区域之一中。在506，强度模块310基于振动数据模块308输出的振动数据确定所选气缸的原始爆震强度。在508，爆震阈值模块318确定提供给所选气缸的燃料的当前乙醇浓度。如上面讨论的，乙醇浓度可以通过传感器(例如，乙醇传感器84)直接测量或基于一个或多个发动机运行参数如A/F比进行估计。在510，爆震阈值模块318选择被用来确定爆震控制值的一个或多个背景噪声振动分布图。如果在504确定的当前发动机转速和负荷落入预定发动机负荷区域之一内，则爆震阈值模块318选择对应发动机负荷区域的背景噪声振动分布图。如果没有落入预定发动机负荷区域之一内，则爆震阈值模块318选择最接近的发动机负荷区域的背景噪声振动分布图。在512，爆震阈值模块318基于在508确定的当前乙醇浓度和所选的背景噪声振动分布图的学习乙醇浓度确定将被应用于在510选定的每个背景噪声振动分布图的增益。如上面讨论的，爆震阈值模块318可以基于当前乙醇浓度和所选的背景噪声振动分布图的学习乙醇浓度之间的差值确定用于所选的背景噪声振动分布图的增益。每个增益都可以基于差值从存储模块316内的增益表获得。在514，爆震阈值模块318基于在512确定的对应增益确定对于每个所选背景噪声振动分布图的预期振动分布图。如上面讨论的，爆震阈值模块318可以通过用增益乘平均强度来确定预期平均强度。爆震阈值模块318可以进一步通过用增益乘标准偏差来确定预期标准偏差。在516，爆震阈值模块318基于在514确定的预期振动分布图确定总预期振动分布图。在从所选振动分布图确定了单个预期振动分布图的场合，该预期振动分布图被用作总预期振动分布图。在从所选分布图确定了两个或更多预期振动分布图的场合，通过插值法确定总预期振动分布图，如上面讨论的。在518，爆震阈值模块318基于在516确定的总预期振动分布图确定爆震控制值。如上面讨论的，可以通过确定预期平均强度和数量S与预期标准偏差之积的总和来计算爆震控制值。在520，检测模块320确定所选气缸的在504确定的原始爆震强度是否大于所选气缸的在518确定的爆震控制值。如果是，则检测模块320发出在所选气缸中检测到发动机爆震的信号，如附图标记522所指示。否则，检测模块320发出在所选气缸中未检测到发动机爆震的信号，如附图标记5M所指示。从522和5M之一，对于所选气缸，方法500可以结束，如附图标记5 所指示。控制可以返回到开始，以便开始另一个控制循环以检测另一个所选气缸的发动机爆震。本发明的广泛教导能以各种各样的形式实施。因而，虽然本发明包括特定例子，但本发明的真实范围不应受此限制，因为基于对附图、说明书和所附权利要求的研究，其他变型对熟练的从业者来说将变得显而易见。
权利要求
1.一种用于发动机的爆震检测系统，包括强度模块，其确定发动机运行的第一期间内的发动机振动强度；爆震阈值模块，其基于供应到所述发动机的燃料中的乙醇浓度确定爆震阈值；和检测模块，其通过比较所述爆震阈值和所述发动机振动强度确定发动机爆震是否在所述第一期间内已经发生。
2.一种用于发动机的方法，包括确定发动机运行的第一期间内的发动机振动强度；基于供应到所述发动机的燃料中的乙醇浓度确定爆震阈值；和通过比较所述爆震阈值和所述发动机振动强度确定发动机爆震是否在所述第一期间内已经发生。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述确定爆震阈值包括基于所述乙醇浓度确定修正值和基于所述修正值和预定爆震阈值确定所述爆震阈值。
4.如权利要求2所述的方法，还包括在发动机爆震未发生时基于所述第一期间之前的第二期间中的发动机振动确定振动强度统计数据，其中所述确定爆震阈值还包括基于所述振动强度统计数据确定所述爆震阈值。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述振动强度统计数据包括平均值和标准偏差值。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述确定爆震阈值包括基于所述第一期间中的第一乙醇浓度和所述第二期间中的第二乙醇浓度确定修正值并且基于所述修正值确定所述爆震阈值。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述确定修正值包括基于所述第一乙醇浓度和所述第二乙醇浓度之间的差值确定所述修正值。
8.如权利要求2所述的方法，还包括当发动机爆震未发生时，基于第二期间中的发动机振动周期性地更新振动强度统计数据；和当所述乙醇浓度的变化大于预定变化时，禁止更新所述振动强度统计数据，其中所述确定爆震阈值还包括基于所述振动强度统计数据确定所述爆震阈值。
9.如权利要求2所述的方法，还包括当所述乙醇浓度的变化小于预定变化时，选择性地更新振动强度分布图，其中所述确定爆震阈值还包括基于所述振动强度分布图确定所述爆震阈值。
10.如权利要求9所述的方法，还包括输出代表所述乙醇浓度的乙醇信号；和检测所述乙醇信号中的错误，其中所述选择性地更新所述振动强度分布图包括基于所述错误选择性地将乙醇浓度值更新成预定值。
全文摘要
本发明涉及基于燃料中的乙醇浓度进行爆震检测的系统和方法。一种用于发动机的爆震检测系统包括强度模块、爆震阈值模块和检测模块。强度模块确定第一发动机运行期间内的发动机振动强度，爆震阈值模块基于供应到发动机的燃料中的乙醇浓度确定爆震阈值，检测模块通过比较爆震阈值和发动机振动强度确定发动机爆震是否在第一期间内已经发生。
文档编号G01M15/12GK102384847SQ20111025432
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者M. 肖顿 C., B. 费尔奇 E., L. 布罗亚杜斯 H., D. 德菲弗 M., B. 哈马马 W. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司