專利名稱：具有檢測區(qū)域的爆震系統(tǒng)的制作方法
具有檢測區(qū)域的爆震系統(tǒng)相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2007年3月23日提交的美國臨時(shí)專利申請 No. 60/919， 951的利益。上述申請的公開內(nèi)容合并在此作為引用。技術(shù)領(lǐng)域本公開涉及檢測發(fā)動(dòng)機(jī)爆震并更具體地涉及使用數(shù)字信號處理來 檢測發(fā)動(dòng)才幾爆震。
背景技術(shù)：
這里提供的背景描述是為了一般性地給出本公開的上下文。當(dāng)前 指定的發(fā)明人的工作在此背景部分中以及說明書各方面中描述的程度 可能不能成為提交時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)，這些工作沒有明顯地也沒有隱含地 被承認(rèn)為針對本公開的現(xiàn)有技術(shù)?，F(xiàn)在參考圖l，給出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的爆震控制系統(tǒng)100的功能框 圖。爆震控制系統(tǒng)100包括發(fā)動(dòng)機(jī)102，該發(fā)動(dòng)機(jī)102包括多個(gè)氣缸104。 發(fā)動(dòng)機(jī)102包括測量發(fā)動(dòng)機(jī)102的振動(dòng)的振動(dòng)傳感器106。振動(dòng)可以由氣 缸104內(nèi)的早期爆炸引起，也稱之為爆震。在各種實(shí)施方式中，振動(dòng)傳 感器106可以包括壓電加速器。振動(dòng)傳感器106的輸出由模擬到數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器110接收。A/D信號:理器;sp ) 114 r "p 114對數(shù)字化輸tT執(zhí)行快速傅立葉變2(FFT)。數(shù)字化輸出的頻率內(nèi)容被傳送到爆震檢測模塊116。爆震檢測模塊116確定爆震是否基于振動(dòng)傳感器106的輸出的頻率 內(nèi)容而出現(xiàn)。爆震檢測模塊116可以在由DSP114計(jì)算的FFT的頻率上選 擇峰值強(qiáng)度或均值強(qiáng)度。爆震檢測模塊116可以將均指或峰值強(qiáng)度與閾 值強(qiáng)度比較，如杲超過閾值強(qiáng)度，確定爆震存在。爆震檢測模塊116可使閾值強(qiáng)度適應(yīng)于與在發(fā)動(dòng)機(jī)102中出現(xiàn)的爆 震無關(guān)的背景振動(dòng)。爆震檢測模塊116將爆震信息傳送到爆震控制模塊 118?；诒鹦畔ⅲ鹂刂颇K118改變發(fā)動(dòng)機(jī)102的參數(shù)以減小爆震。例如，爆震控制模塊118可以命令發(fā)動(dòng)機(jī)102延遲點(diǎn)火花(spark )。 發(fā)明內(nèi)容用于發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震檢測模塊包括統(tǒng)計(jì)存儲模塊和處理模塊。統(tǒng)計(jì) 存儲模塊存儲與發(fā)動(dòng)機(jī)工作的M個(gè)區(qū)域以及發(fā)動(dòng)機(jī)的N個(gè)氣缸對應(yīng)的M 乘N個(gè)振動(dòng)剖面，其中M和N是大于1的整數(shù)。處理模塊確定發(fā)動(dòng)機(jī)工作 在M個(gè)區(qū)域的哪一個(gè)區(qū)域中，并且為N個(gè)氣缸中的一個(gè)氣缸通過比較測 量的振動(dòng)數(shù)椐和與M個(gè)區(qū)域中一個(gè)區(qū)域和所迷N個(gè)氣缸中一個(gè)氣缸相對 應(yīng)的所選擇的一個(gè)振動(dòng)剖面來確定爆震是否已經(jīng)出現(xiàn)。在其它特征中，每個(gè)振動(dòng)剖面包括平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差值。如果測 量的振動(dòng)數(shù)據(jù)大于所選擇的一個(gè)振動(dòng)剖面的平均值加上預(yù)定數(shù)乘以所 選擇的一個(gè)振動(dòng)剖面的標(biāo)準(zhǔn)偏差值，則處理模塊確定爆震已經(jīng)出現(xiàn)。 在處理模塊已經(jīng)確定了爆震還沒有出現(xiàn)之后，處理模塊用測量的振動(dòng) 數(shù)據(jù)更新所選擇的一個(gè)振動(dòng)剖面。在進(jìn)一步的特征中，每個(gè)振動(dòng)剖面包括計(jì)數(shù)值，并且當(dāng)所選擇的 一個(gè)振動(dòng)剖面被更新時(shí)，處理模塊更新所選擇的一個(gè)振動(dòng)剖面的計(jì)數(shù) 值。每個(gè)振動(dòng)剖面包括平方和以及總數(shù)，并且當(dāng)所選擇的一個(gè)振動(dòng)剖 面被更新時(shí)，處理模塊更新所選擇的一個(gè)振動(dòng)剖面的平方和以及總數(shù)。在又進(jìn)一步的特征中，當(dāng)所選擇的一個(gè)振動(dòng)剖面的計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù) 定數(shù)時(shí)，處理模塊重新計(jì)算所選擇的一個(gè)振動(dòng)剖面的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏 差值。處理模塊計(jì)算振動(dòng)剖面的真實(shí)標(biāo)準(zhǔn)偏差。統(tǒng)計(jì)存儲模塊包括非 易失性存儲器。測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)基于的是在與N個(gè)氣缸中一個(gè)氣缸對應(yīng) 的規(guī)定時(shí)間窗口期間做出的測量。在其它特征中，爆震檢測模塊還包括數(shù)字信號處理器(DSP)，數(shù) 字信號處理器在規(guī)定時(shí)間窗口期間執(zhí)行包括F個(gè)點(diǎn)的快速傅立葉變換 (FFT)。 DSP在規(guī)定時(shí)間窗口期間執(zhí)行多個(gè)FFT,并且處理模塊將多個(gè) FFT組合成合計(jì)的FFT。測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)包括強(qiáng)度值并且處理模塊將F個(gè) 點(diǎn)減小到強(qiáng)度值。一種用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)中爆震的方法包括存儲與發(fā)動(dòng)機(jī)工作的M個(gè) 區(qū)域以及發(fā)動(dòng)機(jī)的N個(gè)氣缸對應(yīng)的M乘N個(gè)振動(dòng)剖面，其中M和N是大于1 的整數(shù)；確定發(fā)動(dòng)機(jī)工作在M個(gè)區(qū)域的哪一個(gè)區(qū)域中；為所述N個(gè)氣缸 中的一個(gè)氣缸測量振動(dòng)數(shù)據(jù)；并且為N個(gè)氣缸中的一個(gè)氣缸通過比較測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)和與M個(gè)區(qū)域中一個(gè)區(qū)域和N個(gè)氣缸中一個(gè)氣缸相對應(yīng)的 所選擇的一個(gè)振動(dòng)剖面來確定爆震是否已經(jīng)出現(xiàn)。楚。應(yīng)當(dāng)理解的是，詳細(xì)描述和特定的例子盡管指示了本公開的優(yōu)選 實(shí)施例但僅旨在說明的目的而不旨在限制本公開的范圍。


通過詳細(xì)的描述以及附圖，本公開將被更全面地理解，其中圖l是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的爆震控制系統(tǒng)的功能框圖；圖2是根據(jù)本公開的原理的示例性爆震控制系統(tǒng)的功能框圖；圖3是根據(jù)本公開的原理的爆震檢測模塊的示例性功能框圖；圖4是根據(jù)本公開的原理的示例性統(tǒng)計(jì)存儲模塊內(nèi)容的圖形表示；和圖5是描繪根據(jù)本公開的原理的由圖3的處理模塊執(zhí)行的示例性步 驟的流程圖。
具體實(shí)施方式
隨后的描述本身僅僅是示例性的并且決不試圖限制本公開及其應(yīng) 用或用途。為了清楚的目的，相同的附圖標(biāo)記將在附圖中用于標(biāo)識類 似的元素。如這里所使用的，A、 B和C的至少一個(gè)上的短語應(yīng)當(dāng)凈皮理解 為用非排他性邏輯or來表示邏輯(A或B或C)的意思。應(yīng)當(dāng)理解，方法 內(nèi)的步驟可以用不同的順序來執(zhí)行而會(huì)改變本乂>開的原理。如這里所使用的，術(shù)語"模塊"是指專用集成電路(ASIC)、電 子電路、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的處理器(共享的、專用的 或成組的)和存儲器、組合邏輯電路、和/或提供所描述功能的其它適 合組件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，背景發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)可以更精確地被特征化以增加 發(fā)動(dòng)機(jī)中爆震檢測的精確性。例如，不去確定發(fā)動(dòng)機(jī)的單個(gè)背景振動(dòng) 剖面，而可以為每個(gè)氣缸單獨(dú)地確定背景振動(dòng)剖面。此外，可以對各 種發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件，為每個(gè)氣缸確定多個(gè)背景振動(dòng)特性。例如，可以在給定的發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載處為每個(gè)氣缸確定背景振 動(dòng)剖面。這可以防止發(fā)動(dòng)才幾瞬變期間比如當(dāng)發(fā)動(dòng)才幾的速度快速增加時(shí)的假爆震檢測。根據(jù)本公開，不同的背景振動(dòng)剖面可以考慮更大的速 度。以這種方式，改變發(fā)動(dòng)機(jī)條件所引起的更大振動(dòng)不會(huì)被錯(cuò)誤地檢 測為爆震?，F(xiàn)在參考圖2，給出了根據(jù)本公開的原理的示例性爆震控制系統(tǒng) 200的功能框圖。系統(tǒng)200包括發(fā)動(dòng)機(jī)202和控制模塊204。發(fā)動(dòng)機(jī)202包 括至少一個(gè)氣缸排206。每個(gè)氣缸排206包括一個(gè)或多個(gè)氣缸208。每個(gè) 氣缸排206包括至少一個(gè)振動(dòng)傳感器210。發(fā)動(dòng)機(jī)202包括發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)傳感器212。 RPM傳感器 212可以連接到發(fā)動(dòng)機(jī)202的曲軸(未示出)。發(fā)動(dòng)機(jī)202還可以包括空 氣質(zhì)量流量(MAF)傳感器216和其它傳感器218。控制模塊204包括模擬 前端240，其接收來自振動(dòng)傳感器210的信號。模擬前端230還可以接收 來自其它振動(dòng)傳感器的信號(如果存在)，并且可以在來自振動(dòng)傳感 器的信號之間進(jìn)行選擇。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)202可以包含多排氣缸，其每一個(gè)具有相應(yīng)的振動(dòng)傳 感器。如果第一排206的氣缸208之一正在被測量，則模擬前端240可以 選擇振動(dòng)傳感器210。如杲第二排的氣缸正在被測量，則模擬前端240 可以選擇第二振動(dòng)傳感器。如果多個(gè)振動(dòng)傳感器存在于在氣缸排206中，則模擬前端240可以 基于哪一個(gè)氣缸208正在被測量來選擇一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器。所選擇 的振動(dòng)傳感器可以是最靠近所測量氣缸的振動(dòng)傳感器。模擬前端240可 以包括差分輸入電路。差分輸入電路可以將來自振動(dòng)傳感器210的差分 輸入轉(zhuǎn)換成單端輸出。模擬前端240可以包括模擬濾波器，用于對振動(dòng)傳感器210的輸出 進(jìn)行濾波。例如，模擬濾波器可以是具有25kHz低通截止頻率的一階濾 波器。模擬前端240可以包括增益/衰減模塊，比如自動(dòng)增益控制模塊。 可替換地，增益/衰減模塊可以放大或衰減一個(gè)預(yù)定量。模擬前端240的輸出被傳送到模擬到數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器242。 A/D 轉(zhuǎn)換器242將其輸入的數(shù)字化版本輸出到數(shù)字信號處理(DSP)模塊244。 A/D轉(zhuǎn)換器242可以例如具有10位或更大的分辨率。DSP才莫塊244可以向 所接收的信號應(yīng)用數(shù)字濾波器。例如，DSP模塊244可以實(shí)現(xiàn)具有20kHz 截止頻率四階橢圓形有限脈沖響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器?？商鎿Q地，DSP模塊244可以實(shí)現(xiàn)串聯(lián)的兩個(gè)二階IIR濾波器以提高穩(wěn)定性。DSP模塊244可以執(zhí)行數(shù)字抽取并可以移除DC偏置。對于每個(gè) 氣缸208, DSP模塊244在爆震窗口期間執(zhí)行至少一個(gè)FFT。爆震窗口可 以用曲軸旋轉(zhuǎn)度(rotational degree)來定義。爆震窗口可以對應(yīng)于氣缸的活塞上死點(diǎn)(TDC)。例如，如果發(fā)動(dòng) 機(jī)202包括四個(gè)氣缸208，四個(gè)氣缸208的TDC可以分別出現(xiàn)在曲軸旋轉(zhuǎn) 的0°、 90°, 180°和270°。在相對于每個(gè)氣缸208的TDC定義的爆震窗口 內(nèi)為該氣缸計(jì)算FFT。爆震窗口可以相對TDC固定。例如，每個(gè)氣缸的爆震窗口可以在TDC之前從兩個(gè)曲軸旋轉(zhuǎn)度擴(kuò) 展， 一直到TDC之后的一個(gè)曲軸旋轉(zhuǎn)度。爆震檢測模塊250可以向DSP模 塊244指定爆震窗口 。爆震窗口可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)RPM或其它發(fā)動(dòng)機(jī)工作 參數(shù)而變化?？梢詥为?dú)為每個(gè)氣缸指定爆震窗口。如果爆震窗口足夠長，DSP模 塊244可以在該爆震窗口期間計(jì)算多個(gè)FFT。如果當(dāng)爆震窗口結(jié)束時(shí)最 后的FFT只部分地完成，則最后的FFT被填零(zero-padded)?？刂颇?塊204可以包括第二A/D轉(zhuǎn)換器和笫二DSP模塊來允許一個(gè)氣缸的爆震 窗口與另一個(gè)氣缸的爆震窗口重疊。在各種實(shí)施方式中，DSP模塊244執(zhí)行128點(diǎn)FFT。如果對于氣缸的 爆震窗口執(zhí)行多個(gè)FFT，則DSP模塊244可以將FFT合并成合計(jì)的FFT，并 將合計(jì)的FFT (aggregate FFT )傳遞到爆震檢測模塊250?？商鎿Q地， DSP模塊244可以將所有計(jì)算的FFT傳遞到爆震檢測模塊250。爆震檢測模塊250或DSP模塊244可以按點(diǎn)(或按頻率盒)來合計(jì)多 個(gè)FFT。對于每個(gè)頻率盒，可以選擇多個(gè)FFT中的最大值或平均值。在 各種實(shí)施方式中，因?yàn)榛殳B(aliasing), —半的FFT頻率盒被忽略。爆震檢測模塊250可以命令模擬前端240按照哪個(gè)振動(dòng)傳感器來選 擇當(dāng)前期望的值。當(dāng)爆震檢測窗口開始和/或結(jié)束時(shí)，爆震檢測模塊250 還可以發(fā)信號給DSP模塊244。爆震檢測模塊250從傳感器接收模塊256 接收傳感器值。傳感器接收模塊256可以接收來自RPM傳感器212、 MAF傳感器216和 其它傳感器218的傳感器信號。傳感器接收模塊256可以調(diào)節(jié)進(jìn)入的信 號，包括與模擬前端240所執(zhí)行的功能相似的功能，和/或可以將進(jìn)入 的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字的。在各種實(shí)施方式中，爆震檢測模塊250可以被實(shí) 現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的一部分。RPM傳感器212可以基于曲軸角度傳送信號使得爆震檢測模塊250 可以確定爆震窗口何時(shí)出現(xiàn)?；趤碜詡鞲衅鹘邮漳K256的信號，爆 震檢測模塊250可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)202當(dāng)前工作在哪個(gè)區(qū)域中。區(qū)域可以 基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度而被確定，發(fā)動(dòng)機(jī)速度可以由RPM傳感器212和發(fā)動(dòng)機(jī) 負(fù)栽來指示，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)栽可以由MAF傳感器216來指示。在各種實(shí)施方 式中，68個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)于17個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和4個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載。對于每個(gè)氣缸爆震窗口 ，爆震檢測模塊250可以接收來自DSP模塊 244的合許FFT。爆震檢測模塊250將所接收的合計(jì)FFT與為當(dāng)前氣缸和 區(qū)域所存儲的背景振動(dòng)剖面進(jìn)行比較。爆震檢測模塊250可以通知爆震 控制模塊260何時(shí)已經(jīng)發(fā)生爆震并且可以指定爆震的強(qiáng)度。如果沒有檢測到爆震，則爆震檢測模塊250可以使用所接收的合計(jì) FFT來更新當(dāng)前氣缸和區(qū)域的背景振動(dòng)剖面。爆震檢測模塊2 5 0可以基 于合計(jì)FFT的各個(gè)頻率盒來計(jì)算單個(gè)強(qiáng)度值。該單個(gè)強(qiáng)度值可以接著與 背景振動(dòng)剖面比較并可以用于更新背景振動(dòng)剖面。在各種實(shí)施方式中，某個(gè)區(qū)域中的某個(gè)氣缸的背景振動(dòng)剖面可以 包括平均強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)偏差。如杲當(dāng)前強(qiáng)度值大于背景平均強(qiáng)度加上預(yù) 定數(shù)量的纟示準(zhǔn)偏差，則爆震檢測模塊250可以確定正在發(fā)生爆震。預(yù)定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差可以由準(zhǔn)直儀確定。爆震檢測模塊250可以用任何其它適合方式確定爆震，比如通過確 定當(dāng)前強(qiáng)度值是否比平均背景值大一個(gè)預(yù)定量。爆震控制模塊260與發(fā) 動(dòng)機(jī)202協(xié)作以降低爆震。例如，爆震控制模塊260可以命令發(fā)動(dòng)機(jī)202 延遲點(diǎn)火花。爆震控制模塊260可以在發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊中實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在參考圖3，給出了根據(jù)本公開的原理的爆震檢測模塊250的示 例性功能框圖。爆震檢測模塊250包括處理模塊302和統(tǒng)計(jì)存儲模塊 304。爆震檢測模塊250還可以包括校準(zhǔn)存儲模塊308。處理模塊302與DSP模塊244、傳感器接收模塊256、和爆震控制模 塊26Q通信。處理模塊3G2接收來自DSP模塊244的合計(jì)FFT。處理模塊302 可以根據(jù)合計(jì)FFT計(jì)算單個(gè)強(qiáng)度值。該計(jì)算可以根據(jù)所測量的當(dāng)前區(qū)域 和/或當(dāng)前氣缸來^L行。處理模塊302可以只分析與最可能表示爆震事件的頻率相對應(yīng)的 FFT頻率盒的子集。頻率盒選擇信息可以存儲在校準(zhǔn)存儲模塊308。校 準(zhǔn)存儲模塊308包括非易失性存儲器并且可以由準(zhǔn)直儀編程。在各種實(shí)施方式中，頻率盒選擇信息指示達(dá)所涉及的三個(gè)頻率盒范圍。處理模塊302可以接著平均或找到強(qiáng)度的峰值以為每個(gè)頻率盒范 圍創(chuàng)造單個(gè)范圍值。處理模塊302可以接著平均或采用單個(gè)范圍值的峰 值以創(chuàng)建總強(qiáng)度值。計(jì)算選擇比如是在計(jì)算每個(gè)單個(gè)范圍值時(shí)和在計(jì)算總值時(shí)是平均 還是采用峰值，計(jì)算選擇可以存儲在校準(zhǔn)存儲模塊308中。處理模塊302 比較當(dāng)前總強(qiáng)度值和來自對應(yīng)于當(dāng)前氣缸和區(qū)域的統(tǒng)計(jì)存儲模塊304 的強(qiáng)度值。統(tǒng)計(jì)存儲模塊304可以包括非易失性存儲器以通過發(fā)動(dòng)機(jī)重啟事件來保存背景振動(dòng)剖面。非易失性存儲器可以例如包括閃速存儲器(包 括MND和NOR閃速存儲器)、相變存儲器、磁性RAM、和/或多狀態(tài)存儲 器。統(tǒng)計(jì)存儲模塊304和校準(zhǔn)存儲模塊308可以在單個(gè)存儲器內(nèi)實(shí)現(xiàn)。 統(tǒng)計(jì)存儲模塊304可以接收來自校準(zhǔn)存儲模塊308的初始值。初始值允許統(tǒng)計(jì)存儲模塊304以近似的背景振動(dòng)強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)偏差 開始。以這種方式，已經(jīng)出現(xiàn)爆震情況下的早期讀數(shù)不會(huì)錯(cuò)誤地被包 括在背景振動(dòng)剖面中。當(dāng)車輛第 一次啟動(dòng)或在手工重設(shè)統(tǒng)計(jì)存儲模塊 304時(shí)，可以使用來自校準(zhǔn)存儲模塊308的初始值。當(dāng)服務(wù)技術(shù)人員或 由內(nèi)部診斷例程確定統(tǒng)計(jì)存儲模塊304中的值是無效時(shí)，手工重設(shè)可以 由服務(wù)技術(shù)人員或由內(nèi)部診斷例程啟動(dòng)。如果總強(qiáng)度值大于該氣缸和負(fù)載的平均強(qiáng)度加上預(yù)定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn) 偏差時(shí)，處理模塊302可以確定已經(jīng)出現(xiàn)爆震。預(yù)定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差可 以在校準(zhǔn)存儲模塊3 08中被編程。如果總強(qiáng)度值不表示爆震，則總強(qiáng)度值可以合并到當(dāng)前氣缸和區(qū) 域的振動(dòng)剖面中。在各種實(shí)施方式中，處理模塊302可以為每個(gè)氣缸和 區(qū)域保持移動(dòng)(running)平均和移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)偏差。可替換地，處理模塊302可以在為給定區(qū)域中的給定氣缸測量P個(gè) 點(diǎn)之后，計(jì)算新的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。數(shù)量P可以由準(zhǔn)直儀確定并存儲 在校準(zhǔn)存儲模塊308中。在各種實(shí)施方式中，P是IOOO。在各種實(shí)施方 式中，所計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)偏差是真實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差而不是近似的?，F(xiàn)在參考圖4 ，給出根據(jù)本公開的原理的統(tǒng)計(jì)存儲模塊304示例性 內(nèi)容的圖形表示。統(tǒng)計(jì)存儲模塊304可以包括二維表400,該表包括由 氣缸和區(qū)域指定的單元格。只是舉例，表400可以包括4個(gè)氣缸和12個(gè)區(qū)域的單元。只是舉例，12個(gè)區(qū)域可以包含4個(gè)RPM范圍和三個(gè)負(fù)載范 圍。如果根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)栽確定區(qū)域，表400可以可替換地 被表示為由氣缸、RPM和負(fù)載指示的三維表。表400的代表性單元在402 示出。單元402包括與新的總強(qiáng)度值比較的平均和標(biāo)準(zhǔn)偏差值。單元402還可以包括用于計(jì)算將來平均和標(biāo)準(zhǔn)偏差值的統(tǒng)計(jì)信息。 例如，單元402可以包括計(jì)數(shù)、移動(dòng)總量和移動(dòng)平方和。當(dāng)為在給定區(qū) 域中操作的給定氣缸測量新的強(qiáng)度值時(shí)，為對應(yīng)的單元遞增計(jì)數(shù)元件。 求和元件還可以由總強(qiáng)度值增加，而平方和元件由強(qiáng)度的平方增加。一旦計(jì)數(shù)元件達(dá)到預(yù)定值時(shí)，新的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差可以被計(jì)算 并被存儲在單元402中。通過存儲總數(shù)和平方和，真實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差可以 被計(jì)算，如與標(biāo)準(zhǔn)偏差的近似值相對比。在計(jì)算之后，計(jì)數(shù)元件、求 和元件和平方和元件可以接著被重設(shè)為預(yù)定值，比如零。存儲總數(shù)和平方和使計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差所要求的存儲量最小 化。這相比于在當(dāng)平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差被計(jì)算時(shí)的時(shí)間之前存儲所有強(qiáng) 度值更有效。例如，如果每1000個(gè)讀數(shù)對平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行計(jì)算， 單元402將需要計(jì)算1000個(gè)值。根據(jù)本公開，單元402只需要存儲3個(gè)值。現(xiàn)在參考圖5， 一個(gè)流程圖說明根據(jù)本公開的原理的由圖3的處理 模塊302執(zhí)行的示例性步驟?？刂崎_始于步驟502，其中變量C被設(shè)置為 將首次經(jīng)歷活塞上死點(diǎn)(TDC)事件的氣缸的氣缸數(shù)量?？刂圃诓襟E504 中繼續(xù)，其中對變量C指定氣缸執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)FFT。在對應(yīng)于氣缸C的 爆震窗口期間可以執(zhí)行FFT ?？刂圃诓襟E506中繼續(xù)，其中控制將變量Z設(shè)置為表示當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī) 工作區(qū)域的數(shù)量。例如，可以存在M乘N個(gè)區(qū)域，其中M表示RPM范圍的 數(shù)量并且N表示發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載范圍的數(shù)量。在各種實(shí)施例中，M等于17并 且N等于4。在各種實(shí)施方式中，車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)RPM范圍可以被分段成M個(gè)互斥 的區(qū)，每個(gè)區(qū)從0到M-1進(jìn)行編號。車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載范圍可以被分段 為從O到N-1進(jìn)行編號的N個(gè)區(qū)。變量Z可以通過將當(dāng)前RPM范圍數(shù)量乘以 N并將它加到當(dāng)前負(fù)栽范圍數(shù)量來確定。任何其它適合的映射可以用于 確定區(qū)域數(shù)量。控制在步驟508中繼續(xù)，其中總強(qiáng)度值被計(jì)算。如上所討論的，在多個(gè)FFT上和在所涉及的頻率范圍上，該值可以通過平均或選擇所涉及 的頻率范圍內(nèi)的峰值來計(jì)算?？倧?qiáng)度值可以用FFTcz來標(biāo)記，以指示與 在區(qū)域Z中工作的發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸C相對應(yīng)的值?？刂圃诓襟E510中繼續(xù)，其中FFTcz與所存儲的統(tǒng)計(jì)值比較。例如， 如果FFTcz大于當(dāng)前氣缸和區(qū)域(FFTAVE")的平均強(qiáng)度加上預(yù)定數(shù)量的 對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)偏差(FFTSTDez)，則控制確定已經(jīng)出現(xiàn)爆震。如果已經(jīng)檢測 到爆震，則控制轉(zhuǎn)移到步驟512;否則，控制轉(zhuǎn)移到步驟514。在步驟512中，爆震的出現(xiàn)被信號表示并且控制在步驟516中繼續(xù)。 除了爆震的存在與否外，爆震的強(qiáng)度也可以被信號表示。在步驟514中， 控制信號表示沒有檢測到爆震?？刂圃诓襟E518中繼續(xù)，其中當(dāng)前氣缸 和區(qū)域的背景振動(dòng)剖面被更新。例如，計(jì)數(shù)元件被遞增，求和元件被增加FFTu并且平方和元件4皮 增加FFTu的平方?？刂圃诓襟E520中繼續(xù)。如果當(dāng)前氣缸和區(qū)域 (Countez)的計(jì)數(shù)元件已經(jīng)達(dá)到預(yù)定數(shù)量，比如IOOO，則控制轉(zhuǎn)移到 步驟522;否則轉(zhuǎn)移到步驟516。在步驟522中，平均強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)偏差的新值被計(jì)算?？刂圃诓襟E524 中繼續(xù)，其中對應(yīng)的計(jì)數(shù)和統(tǒng)計(jì)值被重設(shè)?？刂平又诓襟E516中繼續(xù)。 在步驟516中，變量C被設(shè)置為將經(jīng)歷TDC事件的下一個(gè)氣缸，并且控制 返回到步驟504。本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在可以從前面的描述中理解本公開的廣泛教導(dǎo) 能以各種形式實(shí)現(xiàn)。因此，盡管本公開包括特殊的例子，本公開的真 實(shí)范圍不應(yīng)當(dāng)如此限制，因?yàn)樵谘芯苛烁綀D、說明書和隨后的權(quán)利要 求后，其它修改將對于本領(lǐng)域?qū)嵤┱呤呛芮宄摹?br> 權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震檢測模塊，包括統(tǒng)計(jì)存儲模塊，存儲與所述發(fā)動(dòng)機(jī)工作的M個(gè)區(qū)域以及所述發(fā)動(dòng)機(jī)的N個(gè)氣缸對應(yīng)的M乘N個(gè)振動(dòng)剖面，其中M和N是大于1的整數(shù)；和處理模塊，確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)工作在所述M個(gè)區(qū)域的哪一個(gè)區(qū)域中，并且為所述N個(gè)氣缸中的一個(gè)氣缸通過比較測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)和與所述M個(gè)區(qū)域中所述一個(gè)區(qū)域和所述N個(gè)氣缸中所述一個(gè)氣缸相對應(yīng)的所選擇的一個(gè)所述振動(dòng)剖面來確定爆震是否已經(jīng)出現(xiàn)。
2. 權(quán)利要求1的爆震檢測模塊，其中每個(gè)所述振動(dòng)剖面包括平均值 和標(biāo)準(zhǔn)偏差值。
3. 權(quán)利要求2的爆震檢測模塊，其中如杲所述測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)大于 所選擇的所述一個(gè)振動(dòng)剖面的所述平均值加上預(yù)定數(shù)乘以所選擇的所 述一個(gè)振動(dòng)剖面的所述標(biāo)準(zhǔn)偏差值，則所述處理模塊確定爆震已經(jīng)出現(xiàn)。
4. 權(quán)利要求1的爆震檢測模塊，其中在所述處理模塊已經(jīng)確定了爆 震還沒有出現(xiàn)之后，所述處理模塊用所述測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)更新所選擇 的所述一個(gè)振動(dòng)剖面。
5. 權(quán)利要求4的爆震檢測模塊，其中每個(gè)所述振動(dòng)剖面包括計(jì)數(shù) 值，并且當(dāng)所選擇的所述一個(gè)振動(dòng)剖面被更新時(shí)，所述處理模塊更新 所選擇的所述一個(gè)振動(dòng)剖面的所述計(jì)數(shù)值。
6. 權(quán)利要求5的爆震檢測模塊，其中每個(gè)所述振動(dòng)剖面包括平方和 以及總數(shù)，并且當(dāng)所選擇的所述一個(gè)振動(dòng)剖面被更新時(shí)，所述處理模 塊更新所選擇的所述一個(gè)振動(dòng)剖面的所述平方和以及所述總數(shù)。
7. 權(quán)利要求5的爆震檢測模塊，其中當(dāng)所選擇的所述一個(gè)振動(dòng)剖面 的所述計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)定數(shù)時(shí)，所述處理模塊重新計(jì)算所選擇的所述一 個(gè)振動(dòng)剖面的所述平均值和所述標(biāo)準(zhǔn)偏差值。
8. 權(quán)利要求l的爆震檢測模塊，其中所述處理模塊計(jì)算所述振動(dòng)剖 面的真實(shí)標(biāo)準(zhǔn)偏差。
9. 權(quán)利要求l的爆震檢測模塊，其中所述統(tǒng)計(jì)存儲模塊包括非易失 性存儲器。
10. 權(quán)利要求l的爆震檢測模塊，其中所述測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)基于的 是在與所述N個(gè)氣缸中所述一個(gè)氣缸對應(yīng)的規(guī)定時(shí)間窗口期間做出的測量。
11. 權(quán)利要求10的爆震檢測模塊，還包括數(shù)字信號處理器(DSP)， 該數(shù)字信號處理器在所述規(guī)定時(shí)間窗口期間執(zhí)行包括F個(gè)點(diǎn)的快速傅 立葉變換(FFT)。
12. 權(quán)利要求11的爆震檢測模塊，其中所述DSP在所迷規(guī)定時(shí)間窗 口期間執(zhí)行多個(gè)FFT,并且所述處理模塊將所述多個(gè)FFT組合成合計(jì)的 FFT。
13. 權(quán)利要求11的爆震檢測模塊，其中所述測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)包括強(qiáng) 度值并且所述處理模塊將所述F個(gè)點(diǎn)減小到所述強(qiáng)度值。
14. 一種用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)中爆震的方法，包括的M乘N個(gè)振動(dòng)剖面，其中M和N是大于1的整數(shù)；確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)工作在所述M個(gè)區(qū)域的哪一個(gè)區(qū)域中； 為所述N個(gè)氣缸中的一個(gè)氣缸測量振動(dòng)數(shù)據(jù)；和 為所述N個(gè)氣缸中所述一個(gè)氣缸通過比較測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)和與所 述M個(gè)區(qū)域中所述一個(gè)區(qū)域和所述N個(gè)氣缸中所述的一個(gè)氣缸相對應(yīng)的 所選擇的一個(gè)所述振動(dòng)剖面來確定爆震是否已經(jīng)出現(xiàn)。
15. 權(quán)利要求14的方法，其中每個(gè)所述振動(dòng)剖面包括平均值和標(biāo)準(zhǔn) 偏差值。
16. 權(quán)利要求15的方法，還包括如果所述測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)大于所 選擇的所述一個(gè)振動(dòng)剖面的所述平均值加上預(yù)定數(shù)乘以所選擇的所迷 一個(gè)振動(dòng)剖面的所述標(biāo)準(zhǔn)偏差值，則確定爆震已經(jīng)出現(xiàn)。
17. 權(quán)利要求14的方法，還包括在確定了爆震還沒有出現(xiàn)之后， 用所述測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)更新所選擇的所述一個(gè)振動(dòng)剖面。
18. 權(quán)利要求17的方法，其中每個(gè)所述振動(dòng)剖面包括計(jì)數(shù)值，并且 其中所述走新還包括更新所選擇的所述一個(gè)振動(dòng)剖面的所述計(jì)數(shù)值。
19. 權(quán)利要求18的方法，其中每個(gè)所述振動(dòng)剖面包括平方和以及總 數(shù)，并且其中所述更新還包括更新所選擇的所述一個(gè)振動(dòng)剖面的所 述平方和以及所述總數(shù)。
20. 權(quán)利要求18的方法，還包括當(dāng)所選擇的所述一個(gè)振動(dòng)剖面的 所迷計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)定數(shù)時(shí)，重新計(jì)算所選擇的所述一個(gè)振動(dòng)剖面的所 述平均值和所迷標(biāo)準(zhǔn)偏差值。
21. 權(quán)利要求14的方法，還包括計(jì)算所述振動(dòng)剖面的真實(shí)標(biāo)準(zhǔn)偏差。
22. 權(quán)利要求14的方法，還包括將所述振動(dòng)剖面存儲在非易失性 存儲器中。
23. 權(quán)利要求14的方法，其中所述測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)基于的是在與所 述N個(gè)氣缸中所述 一 個(gè)氣缸對應(yīng)的規(guī)定時(shí)間窗口期間做出的測量。
24. 權(quán)利要求23的方法，還包括在所述規(guī)定時(shí)間窗口期間執(zhí)行包括 F個(gè)點(diǎn)的快速傅立葉變換(FFT)。
25. 權(quán)利要求24的方法，還包括 在所述規(guī)定時(shí)間窗口期間執(zhí)行多個(gè)FFT;并且 將所述多個(gè)FFT組合成合計(jì)的FFT。
26. 權(quán)利要求24的方法，其中所述測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)包括強(qiáng)度值，并 且還包括將所述F個(gè)點(diǎn)減小到所述強(qiáng)度值。
全文摘要
具有檢測區(qū)域的爆震系統(tǒng)。用于發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震檢測模塊包括統(tǒng)計(jì)存儲模塊和處理模塊。統(tǒng)計(jì)存儲模塊存儲與發(fā)動(dòng)機(jī)工作的M個(gè)區(qū)域以及發(fā)動(dòng)機(jī)的N個(gè)氣缸對應(yīng)的M乘N個(gè)振動(dòng)剖面，其中M和N是大于1的整數(shù)。處理模塊確定發(fā)動(dòng)機(jī)工作在M個(gè)區(qū)域的哪一個(gè)區(qū)域中，并且為N個(gè)氣缸中的一個(gè)氣缸通過比較測量的振動(dòng)數(shù)據(jù)和與M個(gè)區(qū)域中一個(gè)區(qū)域和N個(gè)氣缸中一個(gè)氣缸相對應(yīng)的所選擇的一個(gè)振動(dòng)剖面來確定爆震是否已經(jīng)出現(xiàn)。
文檔編號F02P5/152GK101271030SQ20081008306
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者A·E·庫布爾, C·M·索頓, E·費(fèi)爾奇, H·M·埃斯法漢, J·T·庫爾尼克, J·林, K·T·基貝爾, M·L·金德曼, R·J·霍爾納, T·W·海恩斯, W·B·哈馬馬, W·顏 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司