Устройство определения детонации и способ определения детонации для двигателя внутреннего сгорания

Устройство определения детонации и способ определения детонации для двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к определению детонации в двигателе внутреннего сгорания, более конкретно к способу определения, работает ли двигатель с детонацией, на основании форм колебательного сигнала двигателя внутреннего сгорания.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Традиционно, были предложены различные способы обнаружения возникающей в двигателе внутреннего сгорания детонации. В качестве примера, имеется способ определения образования детонации, если интенсивность вибрации в двигателе внутреннего сгорания больше пороговой величины. Даже если двигатель работает без детонации, тем не менее интенсивность шума, такого как вибрация, испытываемая при закрытии впускного клапана или выпускного клапана, может быть выше пороговой величины. В таком случае может ложно определяться, что возникла детонация, хотя фактически детонация не возникала. Следовательно, был предложен способ, в котором определение, работает ли двигатель с детонацией, основано на результате сравнения между заранее заданной моделью формы сигнала детонации и зарегистрированной формой колебательного сигнала, чтобы принимать во внимание помимо интенсивности другие характеристики, такие как коэффициент затухания и угол поворота коленчатого вала, при которых вибрация возникает.

В японской выложенной заявке на патент № 2006-226967 раскрывается устройство определения детонации, предназначенное для двигателя внутреннего сгорания, с высокой точностью определяющее, возникла или не возникла детонация. Устройство определения детонации, предназначенное для двигателя внутреннего сгорания, включает в себя средство для регистрации колебательного сигнала двигателя внутреннего сгорания, средство извлечения, чтобы извлекать колебательный сигнал в диапазоне частот, по меньшей мере, одной моды из третьей и четвертой тангенциальных резонансных мод (возникающих) в цилиндре двигателя внутреннего сгорания из зарегистрированного колебательного сигнала, и средство определения, чтобы определять, возникла ли детонация в двигателе внутреннего сгорания, на основании извлеченного колебательного сигнала.

В устройстве определения детонации, раскрытом в вышеупомянутой выложенной заявке на патент, колебательный сигнал в диапазоне частот, по меньшей мере, одной моды из третьей и четвертой тангенциальных резонансных мод, являющихся типичными резонансными модами, регистрируемыми, в частности, в момент детонации, извлекается из колебательного сигнала двигателя внутреннего сгорания, и, следовательно, может быть извлечен колебательный сигнал, включающий в себя меньший шум, отличный от детонации. А именно, характеристика колебательного сигнала относительно возникновения детонации может быть извлечена с высокой точностью. На основании колебательного сигнала определяется, возникла ли детонация. В результате, может обеспечиваться устройство определения детонации, предназначенное для двигателя внутреннего сгорания, которое может с высокой точностью определять, возникла или не возникла детонация.

Представительный диапазон частот, который охватывает колебательный сигнал, регистрируемый, в частности, в момент детонации, включает в себя диапазоны частот первой, второй, третьей и четвертой тангенциальных резонансных мод. Среди этих диапазонов частот некоторые диапазоны частот являются весьма чувствительными к наложению колебательного сигнала, специфического для детонации, тогда как другие диапазоны частот являются менее чувствительными. В качестве примера, колебательный сигнал в частотном диапазоне первой тангенциальной моды является относительно чувствительным к наложению колебательного сигнала, специфического для детонации. Отмечается, однако, что диапазон частот, соответствующий первой тангенциальной моде, также имеет тенденцию находиться под значительным влиянием шума, отличного от детонации.

Если колебательный сигнал в диапазоне частот первой тангенциальной моды удален, как в устройстве определения детонации, раскрытом в упомянутой выше выложенной заявке, из этого следует, что удален диапазон частот, весьма чувствительный к наложению колебательного сигнала, специфического для детонации, и, следовательно, возможно происходит ложное определение детонации. Более того, ложное определение детонации также может происходить, если влияние диапазона частот первой тангенциальной моды является значительным в ходе определения, возникла ли детонация.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства определения детонации и способа определения детонации, предназначенных для двигателя внутреннего сгорания, которые могут снижать ложное определение наличия детонации.

В соответствии с одним аспектом, согласно настоящему изобретению предложено устройство определения детонации, предназначенное для двигателя внутреннего сгорания, включающее в себя: блок регистрации, регистрирующий колебательный сигнал двигателя внутреннего сгорания, и блок определения, соединенный с блоком регистрации. Блок определения из зарегистрированного колебательного сигнала извлекает колебательные сигналы, соответствующие множеству заранее заданных диапазонов частот, соответственно, изменяет весовые коэффициенты по отношению к интенсивностям извлеченных колебательных сигналов множества диапазонов частот так, чтобы уменьшалось влияние шума, отличного от детонации, регистрирует форму колебательного сигнала для заранее определенного интервала угла поворота коленчатого вала на основании интенсивности колебательных сигналов множества диапазонов частот, и определяет, возникла или не возникла детонация в двигателе внутреннего сгорания, используя зарегистрированную форму колебательного сигнала.

Согласно настоящему изобретению блок определения изменяет весовые коэффициенты среди интенсивностей колебательных сигналов в извлекаемом множестве диапазонов частот так, что уменьшается влияние шума, отличного от детонации. В качестве примера, если уменьшается весовой коэффициент по отношению к колебательному сигналу в диапазоне частот (например, диапазоне частот первой тангенциальной моды), который находится под значительным влиянием наложения шума, отличного от детонации, и является чувствительным к наложению колебательного сигнала, соответствующего детонации, то может быть уменьшено влияние шума в определении детонации. Соответственно, предотвращается ложное определение наличия детонации, обусловленное колебательным сигналом в диапазоне частот, находящемся под влиянием шума, тогда как определение детонации может выполняться с использованием колебательного сигнала в диапазоне частот, чувствительном к наложению колебательного сигнала, соответствующего детонации, посредством чего может снижаться ложное определение. Следовательно, может быть создано устройство определения детонации, предназначенное для двигателя внутреннего сгорания, которое может снижать ложное определение наличия детонации.

Предпочтительно, блок определения изменяет весовой коэффициент так, что среди интенсивностей извлеченных колебательных сигналов множества диапазонов частот уменьшается отношение колебательного сигнала, по меньшей мере, для одного диапазона частот, оказывающего влияние на определение детонации больше, чем заранее установленное значение вследствие наложения шума, отличного от детонации.

Согласно настоящему изобретению, если весовой коэффициент изменяется так, что уменьшается отношение интенсивности колебательных сигналов в диапазоне частот (например, диапазоне частот первой тангенциальной моды), который значительно влияет на определение детонации вследствие наложения шума, отличного от детонации, и является чувствительным к наложению колебательного сигнала, соответствующего детонации, то может уменьшаться влияние шума в определении детонации. Таким образом, может снижаться ложное определение наличия детонации.

Более предпочтительно, колебательные сигналы множества диапазонов частот включают в себя колебательный сигнал диапазона частот первой тангенциальной моды. Блок определения изменяет весовой коэффициент так, что весовой коэффициент по отношению к интенсивности колебательного сигнала в диапазоне частот первой тангенциальной моды становится меньше весового коэффициента по отношению к интенсивностям колебательных сигналов в других частотных диапазонах.

Согласно настоящему изобретению, путем изменения весового коэффициента так, что становится меньше отношение интенсивности колебательных сигналов в диапазоне частот первой тангенциальной моды, может быть уменьшено влияние шума в определении детонации. Таким образом, может быть снижено ложное определение наличия детонации.

Более предпочтительно, блок определения изменяет весовой коэффициент так, что среди интенсивностей извлеченных колебательных сигналов множества диапазонов частот, возрастает отношение колебательных сигналов, по меньшей мере, одного диапазона частот, оказывающего влияние на определение детонации меньше, чем заранее установленное значение вследствие наложения шума, отличного от детонации.

Согласно настоящему изобретению, путем изменения весового коэффициента так, что увеличивается отношение интенсивности колебательных сигналов в диапазоне частот (например, диапазоне частот третьей тангенциальной моды), который не оказывает значительного влияния на определение детонации вследствие наложения шума, отличного от детонации, и является чувствительным к наложению колебательного сигнала, соответствующего детонации, может уменьшаться влияние шума в выполнении определения детонации. Таким образом, может снижаться ложное определение наличия детонации.

Более предпочтительно, колебательные сигналы множества диапазонов частот включают в себя колебательный сигнал из диапазона частот третьей тангенциальной моды. Блок определения изменяет весовой коэффициент так, что весовой коэффициент по отношению к интенсивности колебательного сигнала в диапазоне частот третьей тангенциальной моды становится больше, чем весовой коэффициент по отношению к интенсивностям колебательных сигналов в других диапазонах частот.

Согласно настоящему изобретению, путем изменения весового коэффициента так, что отношение интенсивности колебательных сигналов в диапазоне частот третьей тангенциальной моды становится больше, может быть уменьшено влияние шума при определении детонации. Таким образом, может снижаться ложное определение наличия детонации.

Предпочтительно, на основании медианы интенсивности в плотности распределения интенсивностей колебательных сигналов множества диапазонов частот, блок определения корректирует плотность распределения и определяет, возникла ли детонация в двигателе внутреннего сгорания, используя скорректированную плотность распределения в дополнение к зарегистрированной форме колебательного сигнала.

Согласно настоящему изобретению блок определения корректирует плотность распределения на основании медианы интенсивности в плотности распределения интенсивности колебательных сигналов для множества диапазонов частот. Вследствие какого-либо изменения в значении весового коэффициента или в зависимости от чувствительности по отношению к наложению специфического для детонации колебательного сигнала на каждый диапазон частот, медиана плотности распределения для каждого диапазона частот может вероятно иметь отклонение от медианы плотности распределения интенсивности колебательного сигнала для других диапазонов частот. Следовательно, на основании медианы плотности распределения интенсивности колебательного сигнала каждого диапазона частот (например, используя среднее значение медиан), плотность распределения корректируется, посредством чего сдерживается влияние отклонения медианы среди плотностей распределения на регистрируемую интенсивность колебательного сигнала, и может снижаться ложное определение наличия детонации.

Более предпочтительно, блок определения корректирует плотность распределения, используя в качестве опорного значения среднее значение медиан интенсивности в плотности распределения интенсивностей колебательного сигнала для множества диапазонов частот.

Согласно настоящему изобретению блок определения корректирует плотность распределения на основании среднего значения медиан интенсивности в плотностях распределений интенсивности колебательного сигнала для множества диапазонов частот. В результате сдерживается влияние отклонения медианы среди плотностей распределения по отношению к регистрируемой интенсивности колебательного сигнала и может снижаться ложное определение наличия детонации.

Более предпочтительно, блок определения вычисляет интенсивность детонации на основе суммы интегрированных, вычисляемых между заранее заданными углами поворота коленчатого вала, значений интенсивностей колебательного сигнала для множества диапазонов частот, и определяет, возникла ли детонация в двигателе внутреннего сгорания, на основании результата сравнения между вычисленной интенсивностью детонации и заранее заданным определяющим значением.

Согласно настоящему изобретению, на основании результата сравнения между заранее заданным определяющим значением и интенсивностью детонации, вычисленной из суммы интегрированных в заранее определенном диапазоне углов поворота коленчатого вала значения интенсивности колебательного сигнала во множестве диапазонов частот, может определяться с высокой точностью, возникла ли детонация в двигателе внутреннего сгорания.

Более предпочтительно, блок определения определяет, возникла ли детонация в двигателе внутреннего сгорания, на основании результата сравнения между зарегистрированной формой колебательного сигнала и заранее определенной моделью формы колебательного сигнала в качестве опорной формы колебательного сигнала для двигателя внутреннего сгорания, в дополнение к результату сравнения интенсивности детонации.

Согласно настоящему изобретению определение, возникла ли детонация в двигателе внутреннего сгорания, может осуществляться с высокой точностью на основании результата сравнения между зарегистрированной формой колебательного сигнала и заранее определенной моделью формы колебательного сигнала в качестве опорной формы колебательного сигнала для двигателя внутреннего сгорания, в дополнение к результату сравнения интенсивности детонации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты воплощения изобретения описаны ниже со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 - схематическое представление конфигурации, показывающее двигатель, управляемый электронным управляющим блоком (ECU) двигателя в качестве устройства определения детонации в соответствии с вариантом осуществления;

Фиг.2 - (первая) иллюстрация, показывающая диапазон частот колебательного сигнала давления внутри цилиндра;

Фиг.3 изображает диапазон частот колебательного сигнала, регистрируемого датчиком детонации;

Фиг.4 - схема блока управления, показывающая ECU двигателя по Фиг.1;

Фиг.5 - диаграмма формы колебательного сигнала двигателя;

Фиг.6 - диаграмма модели формы сигнала детонации, хранимой в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ, ROM) в составе ECU двигателя;

Фиг.7 - диаграмма (первой) схемы сравнения формы колебательного сигнала и модели формы сигнала детонации;

Фиг.8 - таблица определяющих значений V(KX), хранимой в ПЗУ в составе ECU двигателя;

Фиг.9 - диаграмма плотности распределения интенсивности LOG(V);

Фиг.10 - диаграммы, показывающие плотности распределений интенсивности колебательного сигнала для различных диапазонов частот;

Фиг.11 - диаграммы, показывающие плотности распределений интенсивности колебательного сигнала для различных диапазонов частот после коррекции;

Фиг.12 - блок-схема, представляющая структуру управления последовательности операций (программу), исполняемых ECU двигателя в качестве устройства определения детонации двигателя внутреннего сгорания в соответствии с вариантом осуществления;

Фиг.13 - диаграмма, показывающая сравнение нормализованной формы колебательного сигнала и модели формы сигнала детонации.

ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылкой на чертежи. В нижеследующем описании одинаковые компоненты обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Названия и функции также являются одинаковыми. Следовательно, подробное описание таковых не будет повторяться.

Со ссылкой на Фиг.1 будет описан двигатель 100 автотранспортного средства с установкой устройства определения детонации в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Двигатель 100 оснащен несколькими цилиндрами. Устройство определения детонации в соответствии с настоящим вариантом осуществления реализуется посредством последовательности операций (программы), исполняемых электронным управляющим блоком (ECU) 200 двигателя.

Двигатель 100 является двигателем внутреннего сгорания, в котором смесь воздуха, впускаемого через воздушный фильтр 102, и топливо, впрыскиваемое инжектором 104, воспламеняется свечой 106 зажигания и сжигается в камере сгорания. Хотя установка момента зажигания регулируется, чтобы достигала MBT (минимального опережения для наилучшего крутящего момента), чтобы максимизировать выходной крутящий момент, его опережают или замедляют в соответствии с состоянием работы двигателя 100, когда, например, возникает детонация.

Горение воздушно-топливной смеси обуславливает давление сгорания, которое толкает вниз поршень 108, посредством чего коленчатый вал 110 вращается. Сгоревшая воздушно-топливная смесь (или выхлопной газ) очищается посредством трехкомпонентного нейтрализатора 112 и после этого выпускается наружу автотранспортного средства. Объем массы воздуха, впускаемого в двигатель 100, регулируется дроссельной заслонкой 114.

Двигателем 100 управляет ECU 200 двигателя, имеющий соединенный с ним датчик 300 детонации, датчик 302 температуры жидкости, датчик 306 положения коленчатого вала, выполненный противолежащим ротору (бегунку) 304 распределителя зажигания, датчик 308 открытого положения дроссельной заслонки, датчик 310 скорости транспортного средства, замок 312 зажигания и датчик 314 расхода воздуха.

Датчик 300 детонации выполнен в блоке цилиндров двигателя 100. Датчик 300 детонации реализован посредством пьезоэлектрического элемента. Если двигатель 100 работает с вибрацией, датчик 300 детонации создает напряжение, имеющее величину, соответствующую этой вибрации. Датчик 300 детонации передает на ECU 200 двигателя сигнал, представляющий собой напряжение. Датчик 302 температуры жидкости регистрирует температуру охлаждающей жидкости в двигателе 100 в кожухе водяного охлаждения и передает на ECU 200 двигателя сигнал, представляющий собой результат регистрации.

На коленчатом валу 110 выполнен ротор 304 распределителя зажигания, который вращается вместе с коленчатым валом 110. Ротор 304 распределителя зажигания по окружности снабжен множеством выступов, отстоящих на заранее определенное расстояние. Датчик 306 положения коленчатого вала расположен напротив выступов ротора 304 распределителя зажигания. При вращении ротора 304 распределителя зажигания изменяется воздушный зазор между выступами ротора 304 распределителя зажигания и датчиком 306 положения коленчатого вала, так что магнитный поток, проходящий через блок катушки датчика 306 положения коленчатого вала, возрастает/уменьшается, создавая таким образом электродвижущую силу в блоке катушки. Датчик 306 положения коленчатого вала передает на ECU 200 двигателя сигнал, представляющий собой электродвижущую силу. На основе сигнала, переданного от датчика 306 положения коленчатого вала, ECU 200 двигателя определяет угол поворота коленчатого вала и число вращения для коленчатого вала 110.

Датчик 308 открытого положения дроссельной заслонки регистрирует открытое положение дроссельной заслонки и передает на ECU 200 двигателя сигнал, представляющий собой результат регистрации. Датчик 310 скорости транспортного средства регистрирует число оборотов колеса (шестерни вала) (не показано) и передает на ECU 200 двигателя сигнал, представляющий собой результат регистрации. Исходя из числа оборотов колеса, ECU 200 двигателя вычисляет скорость транспортного средства. Замок 312 зажигания включается водителем для запуска двигателя 100. Датчик 314 расхода воздуха регистрирует объем воздуха, впускаемого в двигатель 100, и передает на ECU 200 двигателя сигнал, представляющий собой результат регистрации.

ECU 200 двигателя работает посредством электроэнергии, подаваемой от вспомогательной аккумуляторной батареи 320 в качестве источника питания. ECU 200 двигателя использует сигналы, передаваемые от различных датчиков и замка 312 зажигания, а также таблицы и программы, хранимые в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 202, чтобы выполнять операцию для управления оборудованием с тем, чтобы двигатель 100 достигал требуемого условия движения.

В настоящем варианте осуществления, используя сигнал, передаваемый от датчика 300 детонации, и угол поворота коленчатого вала, ECU 200 двигателя регистрирует форму колебательного сигнала (в дальнейшем именуемую "форма колебательного сигнала") для двигателя 100 в заранее заданном окне обнаружения детонации (сегмент от заранее заданного первого угла поворота коленчатого вала до заранее заданного второго угла поворота коленчатого вала), и, исходя из зарегистрированной формы колебательного сигнала, определяет, возникла ли детонация в двигателе 100. Окно обнаружения детонации по настоящему варианту осуществления находится от верхней мертвой точки (0°) до 90° в рабочем такте. Следует отметить, что окно обнаружения детонации не ограничивается таковым.

Если детонация возникает внутри цилиндра двигателя 100, давление внутри цилиндра резонирует. Этот резонанс давления внутри цилиндра является причиной вибрации блока цилиндров двигателя 100. Таким образом, вибрация блока цилиндров, то есть частота колебательного сигнала, регистрируемого датчиком 300 детонации, зачастую включается в диапазон резонансных частот давления внутри цилиндра.

Резонансная частота давления внутри цилиндра соответствует резонансной моде столба воздуха внутри цилиндра. Диапазоны частот, где специфический для детонации колебательный сигнал появляется представительно, включают в себя диапазоны частот тангенциальных мод первого, второго, третьего и четвертого порядков.

Резонансная частота давления внутри цилиндра вычисляется на основании резонансной моды, диаметра цилиндра и скорости звука. На Фиг.2 показан один пример резонансной частоты давления внутри цилиндра для каждой резонансной моды при постоянной скорости звука и диаметре цилиндра, изменяющемся от X до Y. Как показано на Фиг.2, резонансная частота давления внутри цилиндра становится выше в упорядоченности по возрастанию для тангенциального первого порядка, тангенциального второго порядка, радиального первого порядка, тангенциального третьего порядка, и тангенциального четвертого порядка частотных диапазонов.

На Фиг.2 показана резонансная частота давления внутри цилиндра в случае возникновения детонации. После возникновения детонации, объем камеры сгорания увеличивается, поскольку поршень опускается, и, следовательно, температура и давление внутри камеры сгорания снижаются. В результате, снижается скорость звука и снижается резонансная частота давления внутри цилиндра. Соответственно, как показано на Фиг.3, если угол поворота коленчатого вала возрастает от ATDC (после верхней мертвой точки, ВМТ), пиковая составляющая частоты давления внутри цилиндра уменьшается.

Вследствие резонанса давления внутри цилиндра с наличием таких характеристик, блок цилиндров вибрирует. Следовательно, в цикле зажигания, где возникла детонация, колебательные сигналы, зарегистрированные датчиком 300 детонации, включают в себя колебательные сигналы частотного диапазона А, который является таким же, как диапазон частот тангенциальной резонансной моды первого порядка, колебательные сигналы частотного диапазона B, который является таким же, как диапазон частот тангенциальной резонансной моды второго порядка, колебательные сигналы частотного диапазона C, который является таким же, как диапазон частот тангенциальной резонансной моды третьего порядка, и колебательные сигналы частотного диапазона D, который является таким же, как диапазон частот тангенциальной резонансной моды четвертого порядка.

Как показано на Фиг.3, диапазон частот тангенциальной резонансной моды первого порядка включает в себя резонансные частоты блока цилиндров, поршня 108, шатуна, коленчатого вала 110 и т.п. Следовательно, даже если не возникает детонация, в частотном диапазоне А появляется колебательный сигнал, неизбежно вызываемый, поскольку функционируют инжектор 104, поршень 108, впускной клапан 116, выпускной клапан 118, насос 120, осуществляющий сжатие и таким образом подающий топливо на инжектор 104, и подобное.

Ввиду вышеизложенного, настоящий вариант осуществления отличается тем, что ECU 200 двигателя извлекает колебательные сигналы частотных диапазонов A, B, D и E из частот, регистрируемых датчиком 300 детонации, и изменяет весовой коэффициент среди интенсивностей колебательных сигналов в извлеченных частотных диапазонах А-D так, что влияние шума отличного от детонации, становится меньше.

Конкретно, весовой коэффициент изменяется так, что среди интенсивностей колебательных сигналов извлеченных частотных диапазонов А-D уменьшается отношение интенсивности колебательного сигнала, по меньшей мере, одного диапазона частот, оказывающего влияние на определение детонации больше заранее установленного уровня вследствие наложения шума, отличного от детонации. В настоящем варианте осуществления, весовой коэффициент изменяется так, что весовой коэффициент по отношению к колебательному сигналу в диапазоне частот А первой тангенциальной моды становится меньше весовых коэффициентов колебательных сигналов в других диапазонах частот B-D. Это препятствует ложному определению детонации.

Если диапазон частот для обнаружения колебательного сигнала является узким, возможно уменьшить шумовую составляющую, входящую в зарегистрированную интенсивность колебательного сигнала, тогда как характеристические порции (такие как момент возникновения колебательного сигнала и коэффициент затухания) шумовой составляющей удалены из формы колебательного сигнала. В таком случае будет регистрироваться форма сигнала, не включающая в себя шумовую составляющую, то есть, форма сигнала, подобная форме колебательного сигнала в момент детонации, даже если колебательный сигнал фактически получен из шумовой составляющей. Следовательно, становится трудным отличить в форме колебательного сигнала колебательный сигнал, обусловленный детонацией, от колебательного сигнала, обусловленного шумом.

Следовательно, в настоящем варианте осуществления, для того, чтобы определять, возникла ли детонация, или не принимать во внимание шум, если шум генерируется, колебательный сигнал регистрируется в широком частотном диапазоне E, охватывающем частотные диапазоны А-D полностью, чтобы охватывать шумы. Колебательный сигнал в частотном диапазоне E используется, чтобы регистрировать форму колебательного сигнала двигателя 100.

Форма колебательного сигнала в частотном диапазоне E, когда возникает детонация, имеет вид умеренно затухающего колебательного сигнала после пикового значения колебательного сигнала. Если детонация не возникала, а колебательный сигнал обусловлен шумом, форма колебательного сигнала становится куполообразной. Следовательно, на основании формы колебательного сигнала в частотном диапазоне E, является возможным с высокой точностью отличать колебательный сигнал, обусловленный детонацией, от колебательного сигнала, обусловленного шумом.

Со ссылкой на Фиг.4 будет дополнительно описан ECU 200 двигателя. ECU 200 двигателя включает в себя блок 400 аналого-цифрового (A/D) преобразования, полосовой фильтр (1) 410, полосовой фильтр (2) 420, полосовой фильтр (3) 430, полосовой фильтр (4) 440, полосовой фильтр (5) 450 и блок 460 интегрирования.

Блок 400 аналого-цифрового преобразования преобразует аналоговый сигнал, передаваемый от датчика 300 детонации, в цифровой сигнал. Полосовой фильтр (1) 410 пропускает сигнал только в первом частотном диапазоне А из сигналов, передаваемых от датчика 300 детонации. Конкретно, относительно колебательных сигналов, регистрируемых датчиком 300 детонации, только колебательные сигналы, находящиеся в первом частотном диапазоне, извлекаются полосовым фильтром (1) 410.

Полосовой фильтр (2) 420 пропускает сигнал только во втором частотном диапазоне B из сигналов, передаваемых от датчика 300 детонации. Конкретно, относительно колебательных сигналов, регистрируемых датчиком 300 детонации, полосовым фильтром (2) 420 извлекаются только колебательные сигналы во втором частотном диапазоне B.

Полосовой фильтр (3) 430 пропускает сигнал только в третьем частотном диапазоне C из сигналов, передаваемых от датчика 300 детонации. Конкретно, относительно колебательных сигналов, регистрируемых датчиком 300 детонации, полосовым фильтром (3) 430 извлекаются только колебательные сигналы в третьем частотном диапазоне C.

Полосовой фильтр (4) 440 пропускает только сигнал частотного диапазона D из числа сигналов, передаваемых от датчика 300 детонации. То есть, полосовым фильтром (4) 440 извлекаются только колебательные сигналы частотного диапазона D из колебательных сигналов, регистрируемых датчиком 300 детонации. Отмечается, что полосовой фильтр (4) 440 может извлекать, в качестве колебательного сигнала частотного диапазона D, колебательный сигнал в частотном диапазоне второй тангенциальной первой радиальной моды, вместо четвертой тангенциальной моды.

Полосовой фильтр (5) 450 пропускает только сигнал частотного диапазона E из числа сигналов, передаваемых от датчика 300 детонации. То есть, полосовым фильтром (5) 450 из колебательных сигналов, регистрируемых датчиком 300 детонации, извлекаются только колебательные сигналы из частотного диапазона E.

Блок 460 интегрирования интегрирует сигнал, отобранный каждым из полосовых фильтров от (1) 410 до (5) 450, то есть интенсивность колебательных сигналов, по углу поворота коленчатого вала на каждые пять градусов. В дальнейшем, значение, полученное на основе интегрирования (объединения), именуется интегрированным значением. Интегрированное значение вычисляется для каждого диапазона частот.

Синтезирующий блок 470 из числа интегрированных значений, вычисленных блоком 460 интегрирования, суммирует интегрированные значения частотных диапазонов А-D в соответствии с углами поворота коленчатого вала. В настоящем варианте осуществления, синтезирующий блок 470 умножает каждое из вычисленных интегрированных значений для частотных диапазонов А-D на весовые коэффициенты, соответствующие каждому диапазону частот, и суммирует интегрированные значения для частотных диапазонов А-D в соответствии с углами поворота коленчатого вала. Таким образом, синтезируются формы колебательных сигналов для частотных диапазонов A-D. Дополнительно, интегрированное значение частотного диапазона E используется в качестве формы колебательного сигнала двигателя 100.

В настоящем варианте осуществления, описание будет дано в предположении, что весовым коэффициентом, соответствующим частотному диапазону A, является “0,5” и весовые коэффициенты, соответствующие другим частотным диапазонам B-D, все являются “1,0”. Значения, однако, не ограничиваются таковыми и могут надлежащим образом выбираться посредством эксперимента или подобного, пока весовой коэффициент для частотного диапазона А меньше таковых, соответствующих частотным диапазонам B-D.

Форма колебательного сигнала частотного диапазона E, показанная на Фиг.5, сравнивается с моделью формы сигнала детонации, показанной на Фиг.6, и определяется, возникла ли детонация или нет. Модель формы сигнала детонации является моделью формы колебательного сигнала при работе двигателя 100 с детонацией и определенной заранее в качестве опорной для формы колебательного сигнала двигателя 100. Модель формы сигнала детонации хранится в запоминающем устройстве 202 в ECU 200 двигателя.

В модели формы сигнала детонации, амплитуда колебательного сигнала представлена безразмерным числом от 0 до 1 и не соответствует углу поворота коленчатого вала однозначным образом. Более конкретно, для модели формы сигнала детонации по настоящему варианту осуществления, хотя определено, что интенсивность колебательных сигналов уменьшается, если увеличивается угол поворота коленчатого вала после пикового значения интенсивности колебательного сигнала, не определяется угол поворота коленчатого вала, в котором предполагается пиковое значение интенсивности колебательного сигнала.

Модель формы сигнала детонации по настоящему варианту осуществления соответствует колебательному сигналу после пиковой интенсивности колебательного сигнала, создаваемого детонацией. Модель формы сигнала детонации, соответствующая колебательному сигналу после повышения вибрации, обусловленной детонацией, может быть сохранена.

Модель формы сигнала детонации формируется и заранее сохраняется на основании формы колебательного сигнала двигателя 100, регистрируемой, когда детонация обеспечивается принудительно экспериментом или подобным. Модель формы сигнала детонации формируется с использованием двигателя 100 (в дальнейшем именуемого центральным характеристическим двигателем), для которого размер и выходное значение датчика 300 детонации являются центральными значениями для допуска на размер и допуска на выходной сигнал датчика 300 детонации. Другими словами, моделью формы сигнала детонации является форма колебательного сигнала, полученная, когда детонация обеспечивается принудительно в центральном характеристическом двигателе. Способ формирования модели формы сигнала детонации не ограничивается этим, и она может формироваться, в качестве примера, посредством моделирования.

ECU 200 двигателя сравнивает зарегистрированную форму сигнала и сохраненную модель формы сигнала детонации и определяет, возникла ли детонация в двигателе 100.

В ходе сравнения зарегистрированной формы сигнала и сохраненной модели формы сигнала детонации, вычисляется наибольшее интегрированное значение (пиковое значение) из интегрированных значений синтезированной формы сигнала для частотных диапазонов A-D. Затем регистрируется позиция пикового значения (угол поворота коленчатого вала) в синтезированной форме сигнала для частотных диапазонов A-D. В нижеследующем, позиция пикового значения в синтезированной форме сигнала частотных диапазонов A-D обозначается “пиковая позиция (1)”.

В заранее установленном интервале (угла поворота коленчатого вала) от пиковой позиции (1), определяется позиция пикового значения в частотном диапазоне E. В нижеследующем, позиция пикового значения для частотного диапазона E обозначается “пиковая позиция (2)”.

В настоящем варианте осуществления, пиковая позиция (2) определяется в интервале, предшествующем пиковой позиции (1). В качестве примера, пиковая позиция (2) определяется из числа позиций трех интегрированных значений, предшествующих пиковой позиции (1). Позиция интегрированного значения в частотном диапазоне E, которое является наибольшим в интервале перед пиковым значением (1), определяется в качестве пиковой позиции (2). Интервал определения пиковой позиции (2) не ограничивается этим, и ее можно определять в интервале, следующем после пиковой позиции (1).

В сравнении между зарегистрированной формой сигнала и моделью формы сигнала детонации, сравниваются нормализованная форма сигнала и модель формы сигнала детонации, как показано на Фиг.6. При этом нормализация