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

Настоящее изобретение относится к устройству определения детонации и способу определения детонации для двигателя внутреннего сгорания, и в частности к методике определения, возникла детонация или нет, на основе формы волны вибрации двигателя внутреннего сгорания.

Предшествующий уровень техники

Предложены различные способы для детектирования детонации (детонационного стука), возникающей в двигателе внутреннего сгорания. Например, методика определяет, что детонация возникла, когда величина вибрации двигателя внутреннего сгорания больше порогового значения. Однако существует случай, где величина шума, например вибрации, которая возникает, когда закрывается впускной клапан или выпускной клапан, например больше порогового значения, несмотря на то, что детонация не возникла. В этом случае, хотя детонация не возникла, можно было бы ошибочно определить, что детонация возникла. Соответственно, предложена методика, которая определяет, возникла детонация или нет, на основе формы волны вибрации, чтобы учитывать характеристики, отличные от величины, например угол поворота кривошипа, при котором возникает вибрация, и коэффициент демпфирования.

Выкладка патента Японии № 2005-330954 раскрывает устройство определения детонации для двигателя внутреннего сгорания, которое использует форму волны вибрации, чтобы точно определить, возникла или нет детонация. Устройство определения детонации, раскрытое в выкладке патента Японии № 2005-330954, включает в себя блок детектирования угла поворота кривошипа для детектирования угла поворота кривошипа двигателя внутреннего сгорания, блок детектирования вибрации для детектирования значения, относящегося к величине вибрации двигателя внутреннего сгорания, блок детектирования формы волны для детектирования формы волны вибрации двигателя внутреннего сгорания в заранее определенном диапазоне угла поворота кривошипа на основе значения, определенного путем деления значения, относящегося к величине вибрации, на максимальное из детектированных значений, относящихся к величине вибрации, блок памяти для сохранения заранее формы волны вибрации двигателя внутреннего сгорания, и блок определения для определения, возникла или нет детонация в двигателе внутреннего сгорания, на основе результата сравнения между детектированной формой волны и сохраненной формой волны. Блок определения определяет, возникла или нет детонация, на основе значения, представляющего отклонение детектированной формы волны от сохраненной формы волны. Значение, представляющее отклонение, вычисляется путем деления суммы разностей, каждая из которых является разностью между величиной на детектированной форме волны и величиной на сохраненной форме волны, определенной для каждого угла поворота кривошипа, на значение, определенное путем интегрирования величины на сохраненной форме волны по углу поворота кривошипа.

Касательно устройства определения детонации, раскрытого в вышеуказанной публикации, блок детектирования угла поворота кривошипа детектирует угол поворота кривошипа двигателя внутреннего сгорания, блок детектирования вибрации детектирует значение, относящееся к величине вибрации, блок детектирования формы волны детектирует форму волны вибрации двигателя внутреннего сгорания в заранее определенном диапазоне угла поворота кривошипа на основе значения, относящегося к величине (интенсивности) вибрации. Блок памяти заранее сохраняет форму волны вибрации двигателя внутреннего сгорания, а блок определения определяет, возникла детонация или нет в двигателе внутреннего сгорания, на основе результата сравнения между детектированной формой волны и сохраненной формой волны. Таким образом, модель формы ударной волны, которая является формой волны вибрации, когда происходит детонация, подготавливается с помощью, например, экспериментов или аналогичного и заранее сохраняется, и модель формы ударной волны и детектированная форма волны сравниваются друг с другом. Таким образом, можно определить, возникла или нет детонация. Соответственно, можно более подробно проанализировать, является ли или нет какая-либо вибрация двигателя вибрацией вследствие детонации. Следовательно, можно точно определить, возникла или нет детонация.

Однако устройство определения детонации, раскрытое в выкладке патента Японии № 2005-330954, детектирует форму волны, которая нормализуется путем деления значения, относящегося к величине вибрации, на ее максимальное значение. Поэтому, независимо от того, является ли детектированная величина большой или малой, максимальная величина на детектированной форме волны все время равна "1". Таким образом, даже если исходная величина перед делением на максимальное значение является малой, то значение, представляющее отклонение формы волны, вероятно, будет значением, которое выглядит как представляющее детонацию, если форма детектированной формы волны аналогична форме сохраненной формы волны. Это происходит по следующей причине. Значение, определенное путем интегрирования величины на сохраненной форме волны по углу поворота кривошипа, а именно площадь сохраненной формы волны, сравнительно больше разности между величиной на детектированной форме волны и величиной на сохраненной форме волны, и поэтому влияние разности в величине сравнительно небольшое. Тогда можно было бы ошибочно определить, что возникла детонация, несмотря на то, что детонация не возникла.

Раскрытие изобретения

Цель настоящего изобретения - предоставить устройство определения детонации и способ определения детонации для двигателя внутреннего сгорания, с помощью которого можно точно определить, возникла или нет детонация.

Согласно аспекту настоящего изобретения, устройство определения детонации для двигателя внутреннего сгорания включает в себя: датчик положения кривошипа, детектирующий угол поворота кривошипа двигателя внутреннего сгорания; датчик детонации, детектирующий величину вибрации двигателя внутреннего сгорания, причем величина связана с углом поворота кривошипа; и операционный блок. Операционный блок детектирует форму волны вибрации в первом интервале угла поворота кривошипа на основе величины вибрации двигателя внутреннего сгорания, вычисляет первое значение на основе разности между величиной на детектированной форме волны и величиной на модели формы волны, определенной заранее в качестве опорной формы волны вибрации двигателя внутреннего сгорания, во втором интервале угла поворота кривошипа, вычисляет второе значение такое, что второе значение меньше, когда количество оборотов выходного вала двигателя внутреннего сгорания меньше, вычисляет третье значение на основе первого значения и второго значения и определяет, возникла или нет детонация в двигателе внутреннего сгорания, на основе третьего значения.

С помощью вышеописанной конфигурации детектируется угол поворота кривошипа двигателя внутреннего сгорания. Величина вибрации двигателя внутреннего сгорания детектируется совместно с углом поворота кривошипа. На основе величины детектируется форма волны вибрации в первом интервале угла поворота кривошипа. Первое значение вычисляется на основе разности между величиной на детектированной форме волны и величиной на модели формы волны, определенной заранее в качестве опорной формы волны вибрации двигателя внутреннего сгорания, во втором интервале угла поворота кривошипа. Соответственно, может быть получено первое значение, которое меняется в зависимости от разности между соответствующими величинами на детектированной форме волны и модели формы волны. Далее вычисляется второе значение такое, что второе значение меньше, когда количество оборотов выходного вала двигателя внутреннего сгорания меньше. На основе первого значения и второго значения вычисляется третье значение. Соответственно, в случае, где количество оборотов выходного вала двигателя внутреннего сгорания сравнительно небольшое, влияние второго значения может быть уменьшено по сравнению со случаем, где количество оборотов сравнительно большое. Поэтому в случае, где количество оборотов выходного вала двигателя внутреннего сгорания сравнительно небольшое, влияние первого значения может быть относительно увеличено по сравнению со случаем, где количество оборотов сравнительно большое. В результате, даже если разность между соответствующими величинами на детектированной форме волны и модели формы волны небольшая, разность между соответствующими величинами на детектированной форме волны и модели формы волны может в значительной мере отразиться на третьем значении. На основе третьего значения определяется, возникла или нет детонация в двигателе внутреннего сгорания. Таким образом, в случае, где разность между соответствующими величинами на детектированной форме волны и модели формы волны небольшая, несмотря на то, что детонация не возникла, можно безошибочно определить, что детонация не возникла. В отличие от этого в случае, где количество оборотов выходного вала двигателя внутреннего сгорания сравнительно большое, влияние второго значения может быть увеличено по сравнению со случаем, где количество оборотов сравнительно небольшое. Таким образом, в случае, где количество оборотов выходного вала двигателя внутреннего сгорания большое, может быть ограничено влияние разности между соответствующими величинами на детектированной форме волны и модели формы волны. В результате можно точно определить, возникла или нет детонация.

Предпочтительно операционный блок устанавливает второй интервал таким, что второй интервал меньше, когда количество оборотов выходного вала двигателя внутреннего сгорания меньше.

С помощью вышеописанной конфигурации второй интервал устанавливается таким, что второй интервал меньше, когда количество оборотов выходного вала двигателя внутреннего сгорания меньше, поскольку диапазон угла поворота кривошипа, в котором детектируется вибрация из-за детонации, меньше в случае, где количество оборотов выходного вала меньше, чем диапазон в случае, где количество оборотов больше. Соответственно, из углов поворота кривошипа, на которых используется разность между детектированной формой волны и моделью формы волны, может быть удален любой угол поворота кривошипа, при котором вибрация из-за детонации вряд ли возникает. Таким образом, можно точно определить, возникла или нет детонация.

Предпочтительнее, чтобы операционный блок вычислял первое значение путем суммирования разностей во втором интервале, каждая из которых является разностью между величиной на детектированной форме волны и величиной на модели формы волны. В случае, где количество оборотов выходного вала двигателя внутреннего сгорания является первым количеством оборотов, операционный блок вычисляет второе значение путем суммирования значений во втором интервале, каждое из которых определено путем вычитания положительного опорного значения из величины на модели формы волны, и в случае, где количество оборотов выходного вала двигателя внутреннего сгорания является вторым количеством оборотов, большим первого количества оборотов, операционный блок вычисляет второе значение путем суммирования величин на модели формы волны во втором интервале. Операционный блок вычисляет третье значение путем деления первого значения на второе значение. В случае, где третье значение меньше заранее определенного значения, операционный блок определяет, что возникла детонация в двигателе внутреннего сгорания.

С помощью вышеописанной конфигурации первое значение вычисляется путем суммирования соответствующих разностей между соответствующими величинами на детектированной форме волны и соответствующими величинами на модели формы волны во втором интервале. В случае, где количество оборотов выходного вала двигателя внутреннего сгорания является первым количеством оборотов, второе значение вычисляется путем суммирования значений во втором интервале, каждое из которых определено путем вычитания положительного опорного значения из величины на модели формы волны. В случае, где количество оборотов выходного вала двигателя внутреннего сгорания является вторым количеством оборотов, большим первого количества оборотов, второе значение вычисляется путем суммирования величин на модели формы волны во втором интервале. Третье значение вычисляется путем деления первого значения на второе значение. В случае, где третье значение меньше заранее определенного значения, определяется, что возникла детонация в двигателе внутреннего сгорания. Соответственно, возникла или нет детонация, можно определить с использованием относительного соотношения между разностью между соответствующими величинами на детектированной форме волны и модели формы волны и величиной на модели формы волны. Поэтому даже в случае, где разность между соответствующими величинами на детектированной форме волны и модели формы волны маленькая, можно безошибочно определить, что детонация не возникла, если из величины на модели формы волны считается, что детонация вряд ли возникает.

Предпочтительнее, чтобы операционный блок детектировал минимальное значение величины на детектированной форме волны, и устанавливал опорное значение на минимальное значение величины на детектированной форме волны.

С помощью вышеописанной конфигурации опорное значение устанавливается в минимальное значение величины на детектированной форме волны. Соответственно, из модели формы волны может быть удалена часть, меньшая минимального значения. Следовательно, может быть уменьшено влияние величины в модели формы волны.

Предпочтительнее, чтобы операционный блок детектировал соответствующие минимальные значения величины во множестве циклов зажигания, причем каждое из минимальных значений является минимальным значением величины на детектированной форме волны, и устанавливал опорное значение на значение, определенное путем прибавления произведения стандартного отклонения минимальных значений и коэффициента к медиане минимальных значений.

С помощью вышеописанной конфигурации опорное значение устанавливается в значение, определенное путем прибавления произведения стандартного отклонения минимальных значений и коэффициента к медиане минимальных значений. Из модели формы волны может быть удалена часть, меньшая значения, определенного путем прибавления произведения стандартного отклонения минимальных значений и коэффициента к медиане минимальных значений. Таким образом может быть уменьшено влияние величины в модели формы волны.

Предпочтительнее, чтобы операционный блок ограничивал опорное значение не более чем заранее определенным значением.

С помощью вышеописанной конфигурации опорное значение ограничивается не более чем заранее определенным значением. Соответственно, можно предупредить превращение опорного значения в чрезмерно большое.

Предпочтительнее, чтобы операционный блок вычислял среднее значение минимального значения величины на детектированной форме волны и величины на угле поворота кривошипа, прилегающем к углу поворота кривошипа, при котором минимальное значение величины присутствует на детектированной форме волны, и устанавливал опорное значение на среднее значение.

С помощью вышеописанной конфигурации опорное значение устанавливается в среднее значение минимального значения величины на детектированной форме волны и величины на угле поворота кривошипа, прилегающем к углу поворота кривошипа, при котором минимальное значение величины присутствует на детектированной форме волны. Соответственно, из модели формы волны может быть удалена часть, меньшая среднего значения. Таким образом может быть уменьшено влияние величины в модели формы волны.

Предпочтительнее, чтобы операционный блок вычислял соответствующие средние значения в множестве циклов зажигания, причем каждое из средних значений является средним значением минимального значения величины на детектированной форме волны и величины на угле поворота кривошипа, прилегающем к углу поворота кривошипа, при котором минимальное значение величины присутствует на детектированной форме волны, и устанавливал опорное значение на значение, определенное путем прибавления произведения стандартного отклонения средних значений и коэффициента к медиане средних значений.

С помощью вышеописанной конфигурации опорное значение устанавливается в значение, определенное путем прибавления произведения стандартного отклонения средних значений и коэффициента к медиане средних значений. Соответственно, из модели формы волны может быть удалена часть, меньшая значения, определенного путем прибавления произведения стандартного отклонения средних значений и коэффициента к медиане средних значений. Таким образом может быть уменьшено влияние величины в модели формы волны.

Предпочтительнее, чтобы опорное значение являлось постоянным значением.

С помощью вышеописанной конфигурации из модели формы волны может быть удалена часть, меньшая постоянного значения. Таким образом может быть уменьшено влияние величины в модели формы волны.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - общая схема конфигурации, показывающая двигатель, управляемый ECU двигателя, который является устройством определения детонации в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 показывает полосы частот вибрации, сформированной двигателем, когда возникает детонация.

Фиг. 3 - блок-схема управления, показывающая ECU двигателя.

Фиг. 4 - (первая) диаграмма, показывающая форму волны вибрации двигателя.

Фиг. 5 - (первая) диаграмма, показывающая форму волны вибрации и модель формы ударной волны при сравнении друг с другом.

Фиг. 6 - диаграмма, показывающая модель формы ударной волны.

Фиг. 7 - (первая) диаграмма, показывающая участок сравнения, где форма волны вибрации и модель формы ударной волны сравниваются друг с другом.

Фиг. 8 - (первая) диаграмма, показывающая площадь S, используемую для вычисления коэффициента K корреляции.

Фиг. 9 - (вторая) диаграмма, показывающая площадь S, используемую для вычисления коэффициента K корреляции.

Фиг. 10 - диаграмма, показывающая сумму величин синтезированной формы волны, используемой для вычисления величины N детонации.

Фиг. 11 - функциональная блок-схема ECU двигателя, который является устройством определения детонации в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 12 - блок-схема алгоритма, показывающая управляющую структуру программы, выполняемой ECU двигателя, который является устройством определения детонации в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 13 - (третья) диаграмма, показывающая площадь S, используемую для вычисления коэффициента K корреляции.

Фиг. 14 - (вторая) диаграмма, показывающая форму волны вибрации и модель формы ударной волны при сравнении друг с другом.

Фиг. 15 - (четвертая) диаграмма, показывающая площадь S, используемую для вычисления коэффициента K корреляции.

Фиг. 16 - (вторая) диаграмма, показывающая форму волны вибрации двигателя.

Фиг. 17 - функциональная блок-схема ECU двигателя, который является устройством определения детонации в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 18 - диаграмма, показывающая частотное распределение минимальных значений величины.

Фиг. 19 - блок-схема алгоритма, показывающая управляющую структуру программы, выполняемой ECU двигателя, который является устройством определения детонации в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 20 - функциональная блок-схема ECU двигателя, который является устройством определения детонации в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 21 - блок-схема алгоритма, показывающая управляющую структуру программы, выполняемой ECU двигателя, который является устройством определения детонации в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 22 - функциональная блок-схема ECU двигателя, который является устройством определения детонации в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 23 - диаграмма, показывающая среднее значение, вычисленное для установки опорного значения.

Фиг. 24 - блок-схема алгоритма, показывающая управляющую структуру программы, выполняемой ECU двигателя, который является устройством определения детонации в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 25 - функциональная блок-схема ECU двигателя, который является устройством определения детонации в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 26 - диаграмма, показывающая частотное распределение средних значений.

Фиг. 27 - блок-схема алгоритма, показывающая управляющую структуру программы, выполняемой ECU двигателя, который является устройством определения детонации в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 28 - (вторая) диаграмма, показывающая участок сравнения, где форма волны вибрации и модель формы ударной волны сравниваются друг с другом.

Лучшие варианты осуществления изобретения

Ниже будут описываться варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. В нижеследующем описании одинаковые компоненты обозначаются одинаковыми номерами позиций. Они с тем же успехом называются и функционируют идентично. Поэтому их подробное описание не будет повторяться.

Первый вариант осуществления

Ссылаясь на фиг. 1, будет описываться двигатель 100 транспортного средства, оборудованный устройством определения детонации в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Двигатель 100 снабжается множеством цилиндров. Устройство определения детонации в данном варианте осуществления реализуется с помощью, например, программы, выполняемой ECU 200 двигателя (Электронный блок управления). Программа, выполняемая ECU 200 двигателя, может быть записана на такой носитель записи, как CD (компакт-диск) или DVD (универсальный цифровой диск), чтобы распространяться на рынке.

Двигатель 100 является двигателем внутреннего сгорания, в котором топливно-воздушная смесь из воздуха, забранного из воздухоочистителя 102, и топлива, впрыснутого из форсунки 104, воспламеняется с помощью свечи 106 зажигания и сжигается в камере сгорания. Хотя распределение зажигания регулируется до MBT (Минимальное опережение для наилучшего крутящего момента), при котором выходной крутящий момент является максимальным, распределение зажигания замедляется или ускоряется в соответствии с рабочим состоянием двигателя 100, например, когда возникает детонация.

Когда сжигается топливно-воздушная смесь, поршень 108 выталкивается давлением сгорания, и вращается коленчатый вал 110. Топливно-воздушная смесь после сжигания (отработавший газ) очищается трёхкомпонентным нейтрализатором 112 и после этого выпускается за пределы транспортного средства. Количество воздуха, поступающего в двигатель 100, регулируется дроссельной заслонкой 114.

Двигатель 100 управляется ECU 200 двигателя. К ECU 200 двигателя подключаются датчик 300 детонации, датчик 302 температуры охлаждающей жидкости, датчик 306 положения кривошипа, обращенный к бегунку 304 распределителя зажигания, датчик 308 положения открытия дросселя, датчик 310 скорости транспортного средства, замок 312 зажигания и расходомер 314 воздуха.

Датчик 300 детонации предусматривается для блока цилиндров двигателя 100. Датчик 300 детонации состоит из пьезоэлектрического элемента. Датчик 300 детонации формирует напряжение в ответ на вибрацию двигателя 100. Величина напряжения соответствует величине вибрации. Датчик 300 детонации отправляет в ECU 200 двигателя сигнал, представляющий напряжение. Датчик 302 температуры охлаждающей жидкости детектирует температуру охлаждающей жидкости в водяной рубашке двигателя 100 и отправляет в ECU 200 двигателя сигнал, представляющий результат детектирования.

Бегунок 304 распределителя зажигания предусматривается на коленчатом валу 110 и вращается вместе с коленчатым валом 110. На внешней периферии бегунка 304 распределителя зажигания предусматривается множество выступов с заранее определенными интервалами. Датчик 306 положения кривошипа обращен к выступам бегунка 304 распределителя зажигания. Когда вращается бегунок 304 распределителя зажигания, изменяется воздушный зазор между выступом бегунка 304 распределителя зажигания и датчиком 306 положения кривошипа, и в результате магнитный поток, проходящий через часть с обмоткой датчика 306 положения кривошипа, увеличивается/уменьшается для формирования электродвижущей силы в части с обмоткой. Датчик 306 положения кривошипа отправляет в ECU 200 двигателя сигнал, представляющий электродвижущую силу. ECU 200 двигателя детектирует угол поворота кривошипа и количество оборотов коленчатого вала 110 на основе сигнала, отправленного от датчика 306 положения кривошипа.

Датчик 308 положения открытия дросселя детектирует положение открытия дросселя и отправляет в ECU 200 двигателя сигнал, представляющий результат детектирования. Датчик 310 скорости транспортного средства детектирует количество оборотов колеса (не показано) и отправляет в ECU 200 двигателя сигнал, представляющий результат детектирования. ECU 200 двигателя вычисляет скорость транспортного средства на основе количества оборотов колеса. Замок 312 зажигания включается водителем, когда нужно запустить двигатель 100. Расходомер 314 воздуха детектирует количество всасываемого воздуха в двигатель 100 и отправляет в ECU 200 двигателя сигнал, представляющий результат детектирования.

ECU 200 двигателя управляется электрической энергией, подаваемой от вспомогательной батареи 320, которая является источником питания. ECU 200 двигателя выполняет рабочие процессы на основе сигналов, отправленных от соответствующих датчиков и замка 312 зажигания, а также карты и программы, сохраненной в ROM 202 (постоянное запоминающее устройство), и управляет соответствующими устройствами с тем, чтобы позволить двигателю 100 работать в нужном состоянии.

В данном варианте осуществления ECU 200 двигателя определяет форму волны вибрации (в дальнейшем называемую "формой волны вибрации") у двигателя 100 в заранее определенном интервале детектирования детонации (участок от заранее определенного первого угла поворота кривошипа до заранее определенного второго угла поворота кривошипа) на основе сигнала, отправленного от датчика 300 детонации и угла поворота кривошипа, и определяет, возникла или нет детонация в двигателе 100 на основе детектированной формы волны вибрации. Интервал детектирования детонации в данном варианте осуществления является участком от верхней мёртвой точки (0°) до 90°в рабочем такте. Интервал детектирования детонации этим не ограничивается.

Когда возникает детонация, в двигателе 100 формируется вибрация на частоте, близкой к частоте, показанной в виде сплошной линии на фиг. 2. Частота вибрации, вызванная детонацией, не является постоянной, но обладает некоторой полосой частот.

Если вибрация детектируется в сравнительно широкой полосе частот, то, скорее всего в нее включается шум (например, вибрация, вызванная форсункой в цилиндре или впускным/выпускным клапаном на ее седле), отличный от вибрации, вызванной детонацией.

Наоборот, если вибрация детектируется в сравнительно узкой полосе частот, то может подавляться составляющая шума, включенная в величину детектированной вибрации, наряду с тем, что характеристическая часть (например, хронометраж возникновения вибрация и ее коэффициент демпфирования) в составляющей шума также удаляется из формы волны вибрации. В этом случае, даже если вибрация фактически обусловлена составляющей шума, то детектируется форма волны вибрации, не включающая никакой составляющей шума, а именно форма волны вибрации, аналогичная форме волны вибрации, детектированной, когда возникает детонация. Поэтому в этом случае сложно отличить вибрацию из-за детонации от вибрации из-за шума на основе формы волны вибрации.

Соответственно, в данном варианте осуществления вибрация детектируется в первой полосе A частот, второй полосе B частот и третьей полосе C частот, которые устанавливаются имеющими меньшую полосу пропускания, чтобы точно уловить вибрацию, характерную для детонации.

С другой стороны, чтобы определить, возникла или нет детонация, учитывая шум, когда тот возник, вибрация детектируется в более широкой четвертой полосе D частот, включающей с первой по третью полосы A - C частот, чтобы уловить шум.

Как показано на фиг.3, ECU 200 двигателя включает в себя аналого-цифровой преобразователь 400, полосовой фильтр (1) 411, полосовой фильтр (2) 412, полосовой фильтр (3) 413, полосовой фильтр (4) 414 и интегрирующий блок 420.

Полосовой фильтр (1) 411 пропускает только сигнал в первой полосе A частот из сигналов, переданных от датчика 300 детонации. Другими словами, полосовой фильтр (1) 411 извлекает только вибрацию в первой полосе A частот из вибраций, детектированных датчиком 300 детонации.

Полосовой фильтр (2) 412 пропускает только сигнал во второй полосе B частот из сигналов, переданных от датчика 300 детонации. Другими словами, полосовой фильтр (2) 412 извлекает только вибрацию во второй полосе B частот из вибраций, детектированных датчиком 300 детонации.

Полосовой фильтр (3) 413 пропускает только сигнал в третьей полосе C частот из сигналов, переданных от датчика 300 детонации. Другими словами, полосовой фильтр (3) 413 извлекает только вибрацию в третьей полосе C частот из вибраций, детектированных датчиком 300 детонации.

Полосовой фильтр (4) 414 пропускает только сигнал в четвертой полосе D частот из сигналов, переданных от датчика 300 детонации. Другими словами, полосовой фильтр (4) 414 извлекает только вибрацию в четвертой полосе D частот из вибраций, детектированных датчиком 300 детонации.

Интегрирующий блок 420 вычисляет интегральное значение путем интегрирования сигналов, выбранным полосовым фильтром (1) 411 - полосовым фильтром (4) 414, а именно интегрирования величин вибрации для каждого диапазона угла поворота кривошипа в 5° (в дальнейшем также называемого интегральным значением 5°). Интегральное значение 5° вычисляется для каждой полосы частот.

Далее соответствующие интегральные значения, вычисленные для полос (A-C) частот с первой по третью, складываются вместе в связи с углом поворота кривошипа. Другими словами, соответствующие формы волн вибрации у полос A-C частот с первой по третью объединяются в синтезированную форму волны.

Таким образом, в данном варианте осуществления, который показан на фиг. 4, синтезированная форма волны, образованная из полос A-C частот с первой по третью и формы волны вибрации четвертой полосы D частот, используется в качестве форм волн вибрации двигателя 100. Форма волны вибрации (интегральное значение 5°) четвертой полосы D частот не объединяется, а используется отдельно.

Из детектированных форм волн вибрации форма волны вибрации в четвертой полосе D частот сравнивается с моделью формы ударной волны в диапазоне угла поворота кривошипа от угла поворота кривошипа, при котором величина является максимальной, как показано на фиг. 5. Модель формы ударной волны задается в качестве опорной формы волны вибрации двигателя 100. В данном варианте осуществления величина в модели формы ударной волны устанавливается каждый раз, когда детектируется форма волны вибрации в четвертой полосе D частот. А именно, величина в модели формы ударной волны определяется для каждого цикла зажигания.

Величина в модели формы ударной волны устанавливается на основе величины в форме волны вибрации в четвертой полосе D частот (интегральное значение 5°). Точнее говоря, величина устанавливается так, чтобы максимальная величина на модели формы ударной волны была идентична максимальной величине на форме волны вибрации в четвертой полосе D частот.

Величины, отличные от максимальной величины, устанавливаются в соответствии с частотой NE вращения двигателя и нагрузкой двигателя 100. Точнее говоря, коэффициент демпфирования величины на угле поворота кривошипа относительно величины на прилегающем угле поворота кривошипа устанавливается в соответствии с картой, используя в качестве параметров частоту NE вращения двигателя и нагрузку двигателя 100.

Поэтому в случае, например, где коэффициент демпфирования равен 25% и устанавливаются величины в диапазоне угла поворота кривошипа в 20°, величина уменьшается на 25% на каждый единичный угол поворота кривошипа, как показано на фиг. 6. Здесь способ установки величины на модели формы ударной волны не ограничивается вышеописанным способом.

Форма волны вибрации и модель формы ударной волны сравниваются друг с другом на участке сравнения. Участок сравнения устанавливается в соответствии с частотой NE вращения двигателя. Как показано на фиг. 7, участок сравнения устанавливается таким образом, чтобы участок сравнения был меньше, когда частота NE вращения двигателя меньше. Участок сравнения может быть установлен в соответствии с нагрузкой двигателя 100.

В данном варианте осуществления ECU 200 двигателя вычисляет коэффициент K корреляции, который представляет степень подобия формы волны вибрации с моделью формы ударной волны (представляет отклонение между формой волны вибрации и моделью формы ударной волны). Момент зажигания, при котором величина вибрации максимальна на форме волны вибрации, устанавливается совпадающим с моментом зажигания, при котором величина вибрации максимальна на модели формы ударной волны, а затем вычисляется абсолютное значение разности (величина отклонения) между величиной на форме волны вибрации и величиной на модели формы ударной волны для каждого угла поворота кривошипа (каждые 5°), чтобы посредством этого вычислить коэффициент K корреляции. Вместо этого может вычисляться абсолютное значение разности между величиной на форме волны вибрации и величиной на модели формы ударной волны для каждого угла поворота кривошипа, отличного от 5°.

Здесь предполагается, что абсолютное значение разности между величиной на форме волны вибрации и величиной на модели формы ударной волны для каждого угла поворота кривошипа равно ΔS (I) (I - натуральное число). Как показано косыми линиями на фиг. 8, предполагается, что сумма величин на модели формы ударной волны в участке сравнения, то есть площадь в модели формы ударной волны в участке сравнения, равна S. Коэффициент K корреляции вычисляется с использованием уравнения (1) ниже:

K=(S-Σ ΔS (I))/S,(1)

где Σ ΔS (I) - сумма ΔS (I) в участке сравнения.

В данном варианте осуществления в случае, где частота NE вращения двигателя меньше порогового значения NE (1), сумма значений, каждое из которых определено путем вычитания положительного опорного значения из величины на модели формы ударной волны в участке сравнения, который указан косыми линиями на фиг. 8, используется в качестве площади S у модели формы ударной волны. А именно, в участке сравнения площадь, занятая величинами не меньше опорного значения, используется в качестве площади S у модели формы ударной волны. В отличие от этого в случае, где частота NE вращения двигателя не меньше порогового значения NE (1), коэффициент K корреляции вычисляется с использованием всей площади S у модели формы ударной волны в участке сравнения, как указано косыми линиями на фиг. 9. В качестве опорного значения используется, например, минимальная величина на форме волны вибрации в четвертой полосе D частот. Способ вычисления коэффициента K корреляции не ограничивается вышеописанным способом.

Дополнительно ECU 200 двигателя вычисляет величину N детонации, используя сумму интегральных значений 5° синтезированной формы волны у полос A-C частот с первой по третью, как указано косыми линиями на фиг. 10.

Предполагается, что сумма интегральных значений 5° синтезированной формы волны равна P, а значение, представляющее величину ви