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1、(10)申请公布号 CN 104047794 A (43)申请公布日 2014.09.17 C N 1 0 4 0 4 7 7 9 4 A (21)申请号 201410094290.0 (22)申请日 2014.03.14 13/832,154 2013.03.15 US F02P 5/152(2006.01) (71)申请人通用汽车环球科技运作有限责任公 司 地址美国密执安州 (72)发明人 W.B.哈马马 C.M.索顿 K.M.卢钱斯基 J.R.小里德 F.加索夫 C.米勒 J.A.卡洛尔 (74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人成城 杨炯 (54) 发明名称。
2、 发动机爆震探测系统和方法 (57) 摘要 本发明涉及发动机爆震探测系统和方法。该 方法包括：生成发动机的当前操作条件的指示 符；基于汽缸的第一组多个燃烧事件期间测量的 振动来确定第一噪声量；基于第一发动机转速和 第一发动机负荷将所述第一噪声量和所述指示符 的第一值存储在映射中；基于第二发动机转速和 第二发动机负荷从所述映射确定所述指示符的第 一值；以及当所述第一值不同于所述指示符的第 二值时生成触发信号；以及，当所述触发信号被 生成时：基于所述多个燃烧之后发生的汽缸的第 二事件期间测量的振动来确定第二噪声量；以及 使用所述第二噪声量和所述第二值来替换所述映 射中的所述第一噪声量和所述第一值。。
3、 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书16页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书16页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104047794 A CN 104047794 A 1/2页 2 1.一种车辆的发动机控制系统，包括： 条件模块，所述条件模块基于发动机温度、发动机的燃料供应、燃料中乙醇的量和发动 机的被停用汽缸数量中的至少一者来生成所述发动机的当前操作条件的指示符； 噪声模块，所述噪声模块基于在汽缸的第一组多个燃烧事件期间测量的振动来确定第 一噪声量，并且基于第一发动机转速和第一发动机负荷将所述第。
4、一噪声量和所述当前操作 条件的所述指示符的第一值存储在映射中；和 触发模块，所述触发模块基于第二发动机转速和第二发动机负荷从所述映射确定所述 指示符的第一值，并且当所述第一值不同于所述指示符的第二值时生成触发信号， 其中，当所述触发信号被生成时，所述噪声模块进一步： 基于在所述第一组多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的第二组多个燃烧事件期间测 量的振动来确定第二噪声量；以及 使用所述第二噪声量和所述第二值来替换所述映射中的所述第一噪声量和所述第一 值。 2.根据权利要求1所述的发动机控制系统，还包括： 爆震确定模块，所述爆震确定模块基于所述汽缸的燃烧事件期间测量的振动且基于所 述第二噪声量来确定用。
5、于所述第二组多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的燃烧事件的爆 震值； 爆震诊断模块，所述爆震诊断模块基于所述爆震值和预定爆震值选择性地诊断所述汽 缸中的爆震。 3.根据权利要求2所述的发动机控制系统，还包括火花控制模块，所述火花控制模块 当诊断出爆震时延迟火花正时。 4.根据权利要求2所述的发动机控制系统，其中，当所述爆震值大于所述预定爆震值 时所述爆震诊断模块诊断出所述汽缸中的爆震。 5.根据权利要求2所述的发动机控制系统，其中，所述爆震确定模块基于所述汽缸燃 烧事件期间测量的振动的强度与所述第二噪声量的商来设定所述燃烧事件的爆震值。 6.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，所述条件模块基。
6、于所述发动机温度 是否小于预定温度来生成所述指示符。 7.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，所述条件模块基于所述发动机温度 是否大于预定温度来生成所述指示符。 8.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，所述条件模块基于是否停用所述发 动机的至少一个汽缸来生成所述指示符。 9.根据权利要求1所述的发动机，还包括燃料控制模块，所述燃料控制模块通过使用 至少两次燃料喷射选择性地提供用于多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的燃烧事件的燃 料， 其中所述条件模块基于是否通过使用至少两次燃料喷射将燃料提供给所述汽缸来生 成所述指示符。 10.一种车辆的发动机控制方法，包括： 基于发动机温度、发动机的。
7、燃料供应、燃料中乙醇的量和发动机的被停用汽缸数量中 的至少一者来生成所述发动机的当前操作条件的指示符； 权 利 要 求 书CN 104047794 A 2/2页 3 基于汽缸的第一组多个燃烧事件期间测量的振动来确定第一噪声量； 基于第一发动机转速和第一发动机负荷将所述第一噪声量和所述当前操作条件的所 述指示符的第一值存储在映射中； 基于第二发动机转速和第二发动机负荷从所述映射确定所述指示符的所述第一值； 当所述第一值不同于所述指示符的第二值时生成触发信号；以及 当所述触发信号被生成时： 基于在所述第一组多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的第二组多个燃烧事件期间测 量的振动来确定第二噪声量；以及 使。
8、用所述第二噪声量和所述第二值来替换所述映射中的所述第一噪声量和所述第一 值。 权 利 要 求 书CN 104047794 A 1/16页 4 发动机爆震探测系统和方法 技术领域 0001 本公开涉及内燃发动机，且更具体地涉及爆震探测系统和方法。 背景技术 0002 本文提供的背景说明是为了总体上介绍本发明背景的目的。当前署名发明人的工 作（在背景技术部分描述的程度上）以及本描述中否则不足以作为申请时现有技术的各方 面，既不明显地也非隐含地被承认为与本公开相抵触的现有技术。 0003 内燃发动机在汽缸内燃烧空气和燃料混合物以便生成驱动扭矩。在一些发动机 中，汽缸可以被设置成分开的两组汽缸。每组汽。
9、缸可以包括振动传感器。振动传感器测量 发动机的振动。仅作为示例，振动传感器可以包括压电加速表。 0004 模数（A/D）转换器可以数字化振动传感器的输出。数字信号处理器（DSP）可以对 数字化输出执行快速傅里叶转换（FFT）以便识别该数字化输出的频率内容。可以基于该数 字化输出的频率内容来确定是否发生爆震。 发明内容 0005 在一种特征中，条件模块基于发动机温度、发动机的燃料供应、燃料中乙醇的量和 发动机的被停用汽缸数量中的至少一者来生成所述发动机的当前操作条件的指示符。噪声 模块基于在汽缸的第一组多个燃烧事件期间测量的振动来确定第一噪声量，并且基于第一 发动机转速和第一发动机负荷将所述第一。
10、噪声量和所述当前操作条件的所述指示符的第 一值存储在映射中。触发模块基于第二发动机转速和第二发动机负荷从所述映射确定所述 指示符的第一值，并且当所述第一值不同于所述指示符的第二值时生成触发信号。当所述 触发信号被生成时，所述噪声模块：基于在所述第一组多个燃烧事件之后发生的所述汽缸 的第二组多个燃烧事件期间测量的振动来确定第二噪声量；以及使用所述第二噪声量和所 述第二值来替换所述映射中的所述第一噪声量和所述第一值。 0006 在进一步特征中，爆震确定模块基于所述汽缸的燃烧事件期间测量的振动且基于 所述第二噪声量来确定用于所述第二组多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的燃烧事件的 爆震值。爆震诊断模块基。
11、于所述爆震值和预定爆震值选择性地诊断所述汽缸中的爆震。 0007 在进一步特征中，火花控制模块当诊断出爆震时延迟火花正时。 0008 在进一步特征中，当所述爆震值大于所述预定爆震值时所述爆震诊断模块诊断出 所述汽缸中的爆震。 0009 在进一步特征中，所述爆震确定模块基于所述汽缸燃烧事件期间测量的振动的强 度与所述第二噪声量的商来设定所述燃烧事件的爆震值。 0010 在进一步特征中，所述条件模块基于所述发动机温度是否小于预定温度来生成所 述指示符。 0011 在进一步特征中，所述条件模块基于所述发动机温度是否大于预定温度来生成所 述指示符。 说 明 书CN 104047794 A 2/16页 。
12、5 0012 在进一步特征中，所述条件模块基于是否停用所述发动机的至少一个汽缸来生成 所述指示符。 0013 在进一步特征中，燃料控制模块通过使用至少两次燃料喷射选择性地提供用于多 个燃烧事件之后发生的所述汽缸的燃烧事件的燃料。所述条件模块基于是否通过使用至少 两次燃料喷射将燃料提供给所述汽缸来生成所述指示符。 0014 在进一步特征中，所述条件模块基于所述发动机的燃料供应是否比化学计量比要 富集至少预定量来生成所述指示符。 0015 在一种特征中，一种方法包括：基于发动机温度、发动机的燃料供应、燃料中乙醇 的量和发动机的被停用汽缸数量中的至少一者来生成所述发动机的当前操作条件的指示 符；基于。
13、汽缸的第一组多个燃烧事件期间测量的振动来确定第一噪声量；基于第一发动机 转速和第一发动机负荷将所述第一噪声量和所述当前操作条件的所述指示符的第一值存 储在映射中；基于第二发动机转速和第二发动机负荷从所述映射确定所述指示符的所述第 一值；当所述第一值不同于所述指示符的第二值时生成触发信号。该方法还包括，当所述触 发信号被生成时：基于在所述第一组多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的第二组多个燃烧 事件期间测量的振动来确定第二噪声量；以及使用所述第二噪声量和所述第二值来替换所 述映射中的所述第一噪声量和所述第一值。 0016 在进一步特征中，该方法还包括：基于所述汽缸的燃烧事件期间测量的振动且基 于所述。
14、第二噪声量来确定所述第二组多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的燃烧事件的爆 震值；以及基于所述爆震值和预定爆震值选择性地诊断汽缸中的爆震。 0017 在进一步特征中，该方法还包括：当诊断出爆震时延迟火花正时。 0018 在进一步特征中，该方法还包括：当所述爆震值大于所述预定爆震值时诊断出所 述汽缸中的爆震。 0019 在进一步特征中，该方法还包括：基于所述汽缸燃烧事件期间测量的振动的强度 与所述第二噪声量的商来设定所述燃烧事件的爆震值。 0020 在进一步特征中，该方法还包括：基于所述发动机温度是否小于预定温度来生成 所述指示符。 0021 在进一步特征中，该方法还包括：基于所述发动机温度是否大于。
15、预定温度来生成 所述指示符。 0022 在进一步特征中，该方法还包括：基于是否停用所述发动机的至少一个汽缸来生 成所述指示符。 0023 在进一步特征中，该方法还包括：通过使用至少两次燃料喷射选择性地提供用于 多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的燃烧事件的燃料；以及基于是否通过使用至少两次燃 料喷射将燃料提供给所述汽缸来生成所述指示符。 0024 在进一步特征中，该方法还包括：基于所述发动机的燃料供应是否比化学计量比 要富集至少预定量来生成所述指示符。 0025 本发明可包括下列方案。 0026 1.一种车辆的发动机控制系统，包括： 条件模块，所述条件模块基于发动机温度、发动机的燃料供应、燃料中乙。
16、醇的量和发动 机的被停用汽缸数量中的至少一者来生成所述发动机的当前操作条件的指示符； 说 明 书CN 104047794 A 3/16页 6 噪声模块，所述噪声模块基于在汽缸的第一组多个燃烧事件期间测量的振动来确定第 一噪声量，并且基于第一发动机转速和第一发动机负荷将所述第一噪声量和所述当前操作 条件的所述指示符的第一值存储在映射中；和 触发模块，所述触发模块基于第二发动机转速和第二发动机负荷从所述映射确定所述 指示符的第一值，并且当所述第一值不同于所述指示符的第二值时生成触发信号， 其中，当所述触发信号被生成时，所述噪声模块进一步： 基于在所述第一组多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的第二组多个。
17、燃烧事件期间测 量的振动来确定第二噪声量；以及 使用所述第二噪声量和所述第二值来替换所述映射中的所述第一噪声量和所述第一 值。 0027 2.根据方案1所述的发动机控制系统，还包括： 爆震确定模块，所述爆震确定模块基于所述汽缸的燃烧事件期间测量的振动且基于所 述第二噪声量来确定用于所述第二组多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的燃烧事件的爆 震值； 爆震诊断模块，所述爆震诊断模块基于所述爆震值和预定爆震值选择性地诊断所述汽 缸中的爆震。 0028 3.根据方案2所述的发动机控制系统，还包括火花控制模块，所述火花控制模块 当诊断出爆震时延迟火花正时。 0029 4.根据方案2所述的发动机控制系统，其中。
18、，当所述爆震值大于所述预定爆震值 时所述爆震诊断模块诊断出所述汽缸中的爆震。 0030 5.根据方案2所述的发动机控制系统，其中，所述爆震确定模块基于所述汽缸燃 烧事件期间测量的振动的强度与所述第二噪声量的商来设定所述燃烧事件的爆震值。 0031 6.根据方案1所述的发动机控制系统，其中，所述条件模块基于所述发动机温度 是否小于预定温度来生成所述指示符。 0032 7.根据方案1所述的发动机控制系统，其中，所述条件模块基于所述发动机温度 是否大于预定温度来生成所述指示符。 0033 8.根据方案1所述的发动机控制系统，其中，所述条件模块基于是否停用所述发 动机的至少一个汽缸来生成所述指示符。 。
19、0034 9.根据方案1所述的发动机，还包括燃料控制模块，所述燃料控制模块通过使用 至少两次燃料喷射选择性地提供用于多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的燃烧事件的燃 料， 其中所述条件模块基于是否通过使用至少两次燃料喷射将燃料提供给所述汽缸来生 成所述指示符。 0035 10.根据方案1所述的发动机控制系统，其中，所述条件模块基于所述发动机的燃 料供应是否比化学计量比要富集至少预定量来生成所述指示符。 0036 11.一种车辆的发动机控制方法，包括： 基于发动机温度、发动机的燃料供应、燃料中乙醇的量和发动机的被停用汽缸数量中 的至少一者来生成所述发动机的当前操作条件的指示符； 基于汽缸的第一组多个。
20、燃烧事件期间测量的振动来确定第一噪声量； 说 明 书CN 104047794 A 4/16页 7 基于第一发动机转速和第一发动机负荷将所述第一噪声量和所述当前操作条件的所 述指示符的第一值存储在映射中； 基于第二发动机转速和第二发动机负荷从所述映射确定所述指示符的所述第一值； 当所述第一值不同于所述指示符的第二值时生成触发信号；以及 当所述触发信号被生成时： 基于在所述第一组多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的第二组多个燃烧事件期间测 量的振动来确定第二噪声量；以及 使用所述第二噪声量和所述第二值来替换所述映射中的所述第一噪声量和所述第一 值。 0037 12.根据方案11所述的发动机控制方法，还。
21、包括： 基于所述汽缸的燃烧事件期间测量的振动且基于所述第二噪声量来确定所述第二组 多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的燃烧事件的爆震值；以及 基于所述爆震值和预定爆震值选择性地诊断汽缸中的爆震。 0038 13.根据方案12所述的发动机控制方法，还包括：当诊断出爆震时延迟火花正时。 0039 14.根据方案12所述的发动机控制方法，还包括：当所述爆震值大于所述预定爆 震值时诊断出所述汽缸中的爆震。 0040 15.根据方案12所述的发动机控制方法，还包括：基于所述汽缸燃烧事件期间测 量的振动的强度与所述第二噪声量的商来设定所述燃烧事件的爆震值。 0041 16.根据方案11所述的发动机控制方法，还。
22、包括：基于所述发动机温度是否小于 预定温度来生成所述指示符。 0042 17.根据方案11所述的发动机控制方法，还包括：基于所述发动机温度是否大于 预定温度来生成所述指示符。 0043 18.根据方案11所述的发动机控制方法，还包括：基于是否停用所述发动机的至 少一个汽缸来生成所述指示符。 0044 19.根据方案11所述的发动机控制方法，还包括： 通过使用至少两次燃料喷射选择性地提供用于多个燃烧事件之后发生的所述汽缸的 燃烧事件的燃料；以及 基于是否通过使用至少两次燃料喷射将燃料提供给所述汽缸来生成所述指示符。 0045 20.根据方案11所述的发动机控制方法，还包括：基于所述发动机的燃料供。
23、应是 否比化学计量比要富集至少预定量来生成所述指示符。 0046 从具体实施例、权利要求和附图将显而易见到本公开的其他应用领域。详细描述 和特殊的示例试图仅用于描述目的并且不试图限制本公开的范围。 附图说明 0047 从详细描述和附图中将更加全面地理解本公开，附图中： 图1是示出示例性发动机控制系统的功能框图； 图2是进一步示出所述示例性发动机控制系统的功能框图； 图3是根据本公开的示例性发动机控制模块的功能框图； 图4是根据本公开的示例性爆震模块的功能框图； 说 明 书CN 104047794 A 5/16页 8 图5是根据本公开的将发动机转速和发动机负荷关联于背景噪声量的映射的示例性 图释。
24、；以及 图6是示出根据本公开的诊断是否发生爆震并选择性再学习背景噪声量的示例性方 法的流程图。 0048 在附图中，附图标记可以被重复使用以便指代类似的和/或相同的元件。 具体实施方式 0049 发动机在汽缸内燃烧空气和燃料的混合物以便为车辆产生驱动扭矩。车辆的爆震 探测系统基于汽缸的燃烧事件期间测量的振动来选择性地诊断汽缸内的爆震。 0050 然而，除了包括与爆震有关的振动外，在汽缸的燃烧事件期间测量的振动还包括 与爆震无关的振动，例如来自一个或更多个其他汽缸的振动、来自车辆的其他部件的振动 和来自其他来源的振动。在汽缸的燃烧事件期间测量的不是由于该汽缸内的爆震所造成的 振动可以被称为背景噪。
25、声。 0051 爆震探测系统基于在每个发动机转速和负荷条件下的操作期间测量的振动确定 用于多个发动机转速和发动机负荷条件中的每个的背景噪声量。对于汽缸的给定燃烧事 件，爆震探测系统基于该燃烧事件期间测量的振动和与当前发动机转速和发动机负荷条件 相关的背景噪声来确定爆震值。爆震探测系统基于该爆震值选择性地诊断汽缸中的爆震。 0052 爆震探测系统基于当前发动机转速和发动机负荷条件确定背景噪声。更具体地， 爆震探测系统通过使用将发动机转速和发动机负荷关联于背景噪声的映射来确定背景噪 声。 0053 然而，甚至在近似恒定的发动机转速和负荷条件下，背景噪声仍会随着一个或更 多个其他操作条件变化而变化。。
26、例如，背景噪声随着发动机温度（例如，发动机热或者发动 机冷）、被提供给发动机的燃料中的乙醇量、燃料喷射类型（例如，单次喷射或多次喷射）、被 提供给发动机的空气和燃料的混合物和/或被停用汽缸的数量而变化。这种变化可能会当 存在爆震时防止爆震探测系统识别出爆震，或者导致爆震探测系统当不存在爆震时识别出 爆震。 0054 爆震探测系统因此在确定每个背景噪声值时存储所述其他操作条件。当当前操作 条件不同于与对应于当前发动机转速和负荷条件的背景噪声相关联的存储操作条件时，爆 震探测系统使用新的背景噪声值和当前操作条件来更新映射中的背景噪声。爆震探测系统 基于当前操作条件下在汽缸的燃烧事件期间测量的振动来。
27、确定新的背景噪声值。 0055 现在参考图1，示出了示例性发动机系统的功能框图。发动机系统包括发动机 102，其基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来燃烧空气/燃料混合物以产生用于车 辆的驱动扭矩。空气通过进气系统108被吸入到发动机102内。仅作为示例，进气系统108 可以包括进气歧管110和节气门112。仅作为示例，节气门112可以包括具有可旋转叶片的 蝶阀。发动机控制模块（ECM）114控制节气门致动器模块116，并且节气门致动器模块116 调整节气门112的开度以控制被吸入进气歧管110的空气的量。 0056 空气从进气歧管110被吸入到发动机102的汽缸内。虽然发动机102包括多。
28、个汽 缸，但是为了图释目的，示出单个代表性汽缸118。仅作为示例，发动机102可以包括2、3、 4、5、6、8、10和/或12个汽缸。在一些情况下，ECM 114可以指示汽缸致动器模块120选择 说 明 书CN 104047794 A 6/16页 9 性地停用汽缸中的一个或更多个，这在某些发动机操作状况下可以改善燃料经济性。 0057 发动机102可以通过使用四冲程循环而操作。如下所述的，四个冲程被命名为进 气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴（未示出）的每圈回转期间，在汽缸118内 发生这四个冲程中的两个。因此，对于汽缸118而言，为了经历全部四个冲程，二圈曲轴回 转是必要的。 00。
29、58 在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气门122被吸入到汽缸118内。 ECM 114控制燃料致动器模块124，其调整燃料喷射以实现所需空气/燃料比。燃料可以在 中心部位或在多个部位（例如每个汽缸的进气门122附近）被喷射到进气歧管110内。在各 种实施方式（未示出）中，燃料可以被直接喷射到汽缸内或与汽缸关联的混合腔内。燃料致 动器模块124可以中止向被停用的汽缸的燃料喷射。 0059 被喷射燃料与空气混合并且在汽缸118内产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期 间，汽缸118内的活塞（未示出）压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火发动 机，在这种情况下汽缸118内的压缩点。
30、燃空气/燃料混合物。替代性地，发动机102可以是 火花点火发动机，在这种情况下火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号给汽缸118 内的火花塞128充能，这点燃空气/燃料混合物。可以相对于活塞处于其最顶部位置（被称 为上止点（TDC）的时刻来规定火花正时。 0060 火花致动器模块126可以受正时信号控制，所述正时信号规定在TDC之前或之后 多远产生火花。因为活塞位置直接地相关于曲轴旋转，所以火花致动器模块126的操作可 以同步于曲轴角度。在各种实施方式中，火花致动器模块126可以中止向被停用汽缸提供 火花。 0061 在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动曲轴。。
31、燃烧冲 程可以被定义成在活塞到达TDC的时刻和活塞返回到下止点（BDC）的时刻之间的时间。在 排气冲程期间，活塞开始从BDC向上运动并且通过排气门130排出燃烧副产物。燃烧副产 物经由排气系统134从车辆排出。 0062 可以通过进气凸轮轴140来控制进气门122，且可以通过排气凸轮轴142控制排气 门130。进气凸轮轴140也可以控制包括汽缸118的第一汽缸组的其他汽缸的进气门。进 气凸轮轴140或第二进气凸轮轴（未示出）可以控制第二汽缸组的汽缸的进气门。 0063 排气凸轮轴142可以控制第一汽缸组的其他汽缸的排气门。排气凸轮轴142或第 二排气凸轮轴可以控制第二汽缸组的汽缸的排气门。汽缸。
32、致动器模块120可以通过禁止进 气门122和/或排气门130的打开而停用汽缸118。 0064 进气凸轮移相器148相对于曲轴的旋转选择性地调节进气凸轮轴140的旋转。调 节进气凸轮轴140的旋转调节了进气门122的打开和关闭正时。第二进气凸轮移相器（未 示出）可以相对于曲轴的旋转选择性地调节第二进气凸轮轴的旋转。 0065 排气凸轮移相器150相对于曲轴的旋转选择性地调节排气凸轮轴142的旋转。调 节排气凸轮轴142的旋转调节了排气门130的打开和关闭正时。第二排气凸轮移相器（未 示出）可以相对于曲轴的旋转选择性地调节第二排气凸轮轴的旋转。 0066 移相器致动器模块158基于来自于ECM 。
33、114的信号来控制进气凸轮移相器148和 排气凸轮移相器150。当被实施时，可变气门升程（未示出）也可以受移相器致动器模块158 的控制。移相器致动器模块158也可以基于来自于ECM 114的信号来控制第二进气和排气 说 明 书CN 104047794 A 7/16页 10 凸轮移相器。虽然示出并讨论了基于凸轮轴的气门致动，但是可以实施无凸轮的气门致动。 0067 发动机系统可以包括向进气歧管110提供加压空气的增压装置。例如，图1示出 了涡轮增压器，其包括由流过排气系统134的排气驱动的涡轮160-1。涡轮增压器还包括压 缩机160-2，其被涡轮160-1驱动并且压缩通入节气门112的空气。。
34、在各种实施方式中，被 曲轴驱动的机械增压器（未示出）可以压缩来自节气门112的空气并且将压缩空气传输到进 气歧管110。中间冷却器（未示出）可以耗散掉压缩空气充气内所包含的热量中的一些，该 热量随着空气被压缩而产生。压缩空气充气也可以从排气系统134的部件吸热。 0068 废气门162可以允许排气绕过涡轮160-1，从而减小涡轮增压器的增压（进气空气 压缩的量）。ECM 114可以经由增压致动器模块164控制涡轮增压器。增压致动器模块164 可以通过控制废气门162的位置来调整涡轮增压器的增压。在各种实施方式中，多个涡轮 增压器可以受增压致动器模块164的控制。涡轮增压器可以具有可变几何构型，。
35、其可以受 增压致动器模块164的控制。 0069 发动机系统可以包括选择性地将排气重新引导回进气歧管110的排气再循环 （EGR）气门170。EGR气门170可以位于涡轮160-1的上游。EGR气门170可以基于来自 ECM 114的信号受EGR致动器模块172控制。 0070 可以通过使用曲轴位置传感器180来测量曲轴的位置。可以基于曲轴的位置来产 生例如以转每分（RPM）为单位的发动机转速。可以通过使用发动机冷却剂温度（ECT）传感 器182来测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可以被放置在发动机102内或者冷却 剂循环所处的其他部位，例如散热器（未示出）。 0071 可以通过使用歧。
36、管绝对压力（MAP）传感器184来测量进气歧管110内的压力。在 各种实施方式中，可以测量发动机真空度，其可以指代环境空气压力和进气歧管110内的 压力之差。可以通过使用空气质量流量（MAF）传感器186来测量流入进气歧管110的空气 的质量流率。在各种实施方式中，MAF传感器186可以被放置在还包括节气门112的外壳 内。 0072 节气门致动器模块116可以通过使用一个或更多个节气门位置传感器（TPS）190 来监视节气门112的位置。可以通过使用进气空气温度（IAT）传感器192来测量被吸入发 动机102内的空气的环境温度。可以通过使用汽缸压力传感器193来测量汽缸118内的压 力。可以。
37、针对每个汽缸提供汽缸压力传感器。一个或更多个其他的传感器也可以被应用。 例如，发动机系统可以包括油温传感器、发动机（缸体）温度传感器和/或一个或更多个其他 合适的车辆传感器。ECM 114可以使用来自传感器的信号来做出发动机系统的控制判定。 0073 ECM 114可以与变速器控制模块194通信以便协调变速器（未示出）内的换档。例 如，ECM 114可以在换档期间减少发动机扭矩。ECM 114可以与混合控制模块196通信以便 协调发动机102和电动马达198的操作。 0074 电动马达198也可以用作发电机，并且可以用于产生电能以便被车辆电气系统使 用和/或被存储在蓄电池内。在各种实施方式中，。
38、ECM 114、变速器控制模块194和混合控 制模块196的各种功能可以被集成到一个或更多个模块内。 0075 现在参考图2，示出了示例性发动机系统的功能框图。发动机102的汽缸可以被设 置成一组或更多组（也被称为汽缸组）。例如，在图2的示例中，汽缸的第一子集（例如一半） 可以被设置在第一组204内，并且汽缸的第二子集（例如另一半）可以被设置在汽缸的第二 说 明 书CN 104047794 A 10 8/16页 11 组208内。直列式发动机可以包括单组汽缸。V和W型汽缸可以包括多组汽缸。 0076 振动传感器可以测量一组汽缸的振动。例如，第一振动传感器212可以测量第一 组204的振动，并且。
39、第二振动传感器216可以测量第二组208的振动。虽然示出了两组汽 缸和两个振动传感器，但是发动机102也可以包括一组或更多组汽缸以及一个或更多个振 动传感器。在各种实施方式中，可以针对每个汽缸、每对汽缸等等提供一个振动传感器。 0077 ECM 114基于在汽缸的预定爆震窗口期间测量的振动来诊断汽缸内的爆震。当诊 断出爆震时可以调节一个或更多个发动机操作参数。例如，当诊断出爆震时ECM 114可以 延迟火花正时（相对于不存在爆震时）。当诊断出爆震时也可以调节一个或更多个其他的发 动机操作参数，例如燃料供应、EGR、增压等等。 0078 现在参考图3，示出了ECM 114的示例性实施方式的功能框。
40、图。扭矩请求模块304 可以基于一个或更多个驾驶员输入312来确定扭矩请求308，所述输入例如是加速器踏板 位置、制动踏板位置、巡航控制输入和/或一或更多个其他合适的驾驶员输入。扭矩请求模 块304可以额外地或替代性地基于一个或更多个其他扭矩请求来确定扭矩请求308，所述 其他扭矩请求例如是由ECM 114产生的扭矩请求和/或从车辆的其他模块接收的扭矩请 求，所述其他模块例如是变速器控制模块194、混合控制模块196、底盘控制模块等等。可以 是基于扭矩请求308和/或一个或更多个其他车辆操作参数来控制一个或更多个发动机致 动器。 0079 例如，节气门控制模块316可以基于扭矩请求308来确定。
41、目标节气门开度320。节 气门致动器模块116可以基于目标节气门开度320来调节节气门112的开度。火花控制模 块324可以基于扭矩请求308来确定目标火花正时328。火花致动器模块126可以基于目 标火花正时328来产生火花。 0080 燃料控制模块332可以基于扭矩请求308来确定一个或更多个目标燃料供应参数 336。例如，目标燃料供应参数336可以包括（每个燃烧事件的）燃料喷射脉冲数量、每个脉 冲的正时以及每个脉冲的量。燃料致动器模块124可以基于目标燃料供应参数336来喷射 燃料。 0081 汽缸控制模块340可以基于扭矩请求308来确定要启用和/或停用的汽缸的目标 数量344。汽缸致。
42、动模块120可以基于目标数量344来启用和停用发动机102的汽缸。EGR 控制模块348可以基于扭矩请求308来确定EGR气门170的目标EGR开度352。EGR致动 器模块172可以基于目标EGR开度352来控制EGR气门170。 0082 增压控制模块356可以基于扭矩请求308来确定目标增压360。增压致动器模块 164基于目标增压360来控制增压。例如，增压致动器模块164可以基于目标增压360来控 制废气门162。移相器控制模块364可以基于扭矩请求308来确定目标进气和排气凸轮移 相器角度368。移相器致动器模块158分别基于目标进气和排气凸轮移相器角度368来控 制进气和排气凸轮。
43、移相器148和150。 0083 爆震模块380（也参见图4）基于在汽缸的燃烧事件的预定爆震窗口期间使用振动 传感器测量的振动384来确定汽缸内是否发生爆震。爆震模块380基于预定爆震窗口期间 测量的振动384来确定汽缸的燃烧事件的强度值。 0084 爆震模块380学习汽缸的燃烧事件的背景噪声量。背景噪声量可以包括来自除爆 震之外的其他来源的振动，例如其他汽缸产生的振动。爆震模块380基于强度值和背景噪 说 明 书CN 104047794 A 11 9/16页 12 声量来确定汽缸的燃烧事件的爆震值。 0085 但是，在一些情况下，背景噪声量会变化。如果当背景噪声较高时学习背景噪声并 且发生向。
44、以较低背景噪声操作的转变，则当实际上没有发生爆震时爆震模块380会确定没 有发生爆震。相反地，如果当背景噪声较低时学习背景噪声并且发生向以较高背景噪声操 作的转变，则由于背景噪声增加，爆震模块380会错误地确定在汽缸内发生爆震。因此，当 发生会导致背景噪声变化的变化时，爆震模块380再学习背景噪声。 0086 现在参考图4，示出了爆震模块380的示例性实施方式的功能框图。发动机102 的汽缸被配置成以预定点火次序点火。点火正时可以指的是空气/燃料混合物的点燃正时 （例如，火花正时）。 0087 可以针对爆震来评估发动机102的每个汽缸。模拟前端模块404可以基于正在评 估哪个汽缸而在来自多个振。
45、动传感器的信号间进行选择。例如，当针对爆震评估其中一个 汽缸（“该汽缸”）时，模拟前端模块404可以选择来自位于包括该汽缸的汽缸组内的振动传 感器的信号。如果该汽缸组内存在多个振动传感器，则模拟前端模块404可以选择最靠近 该汽缸定位的振动传感器。虽然将以该（一个）汽缸的背景来讨论爆震分析和探测，但是还 可以针对发动机102的每个其他汽缸类似地或相同地执行本文描述的爆震分析和探测。 0088 与该汽缸相关的爆震会发生于该汽缸的燃烧冲程期间。围绕该汽缸的燃烧事件的 点火正时的预定窗口可以被称为该汽缸的爆震窗口。在该汽缸的爆震窗口期间由选定振动 传感器来测量该汽缸的振动谱。 0089 模拟前端模块。
46、404可以包括差分输入电路。差分输入电路可以将来自选定振动传 感器的差分输入转换成单个输出。模拟前端模块404可以向差分输入电路的输出施加一个 或更多个（模拟）滤波器，例如具有25 kHz的低通截止频率的一阶滤波器。模拟前端模块 404也可以施加一个或更多个标量以便放大或衰减所述一个或更多个滤波器的输出。 0090 模拟前端模块404的输出被发送到模数（A/D）转换器模块408。A/D转换器模块 408采样模拟前端模块404的输出并且数字化样本以产生数字值。A/D转换器模块408输 出所述数字值到数字信号处理器（DSP）模块412。 0091 DSP模块412可以向接收到的信号施加数字滤波器。。
47、例如，DSP模块412可以应 用具有20 kHz截止频率的四阶椭圆无限脉冲响应（IIR）数字滤波器。替代性地，DSP模块 412可以应用串联的两个二阶IIR滤波器来改善稳定性或者向接收到的信号施加一个或更 多个数字滤波器。 0092 基于来自该汽缸的爆震窗口期间的数字值，DSP模块412执行至少一个快速傅里 叶转换（FFT），以便为该燃烧事件生成FFT数据。可以以曲轴的旋转角度来定义该汽缸的爆 震窗口。换言之，该汽缸的爆震窗口可以对应于使用曲轴位置传感器180测量的曲轴位置 416的预定范围。爆震窗口可以是固定的或者可以基于发动机转速418和/或一个或更多 个其他的发动机操作参数而变化。可以基。
48、于曲轴位置416来确定发动机转速418。 0093 如果燃烧事件的爆震窗口期间流逝的时间（时段）足够长，例如在低的发动机转速 情况下，则在该爆震窗口期间DSP模块412可以收集足够数据来执行多个FFT。如果当爆震 窗口结束时仅部分地收集到多个FFT中的最后FFT的数据，则该数据可以被零填充（即，使 用表明零振动的值填充）。替代性地，来自一个或更多个先前的FFT的数据可以被用于完成 最后FFT的数据集合。 说 明 书CN 104047794 A 12 10/16页 13 0094 如果允许不同汽缸的爆震窗口重叠，则爆震模块380可以包括额外的模拟前端模 块、额外的A/D转换器模块和额外的DSP模。
49、块以便并行地捕捉和分析这些爆震窗口内的数 据。如果DSP模块412具有足够的处理能力，则DSP模块412可能能够处理来自重叠的爆 震窗口的数据而不需额外的DSP模块。之后，在A/D转换器模块和DSP模块412之间可以 包括缓存以便存储供DSP模块412使用的数据。 0095 DSP模块412基于燃烧事件的FFT数据为汽缸的燃烧事件生成强度值420。如上 所述，在汽缸的爆震窗口期间可以执行一个或更多个FFT。执行的FFT的数量可以取决于爆 震窗口期间流逝的时间。每个FFT可以提供预定数量的FFT点，例如128个FFT点或者其 他适当数量的FFT点。在各种实施方式中可以截取每个FFT的一部分，例如去除每个FFT 的最后64个点。 0096 可以针对每个FFT限定一个或更多个预定感兴趣点范围。例如，可以针对每个接 收到的FFT限定三个预定感兴趣范围。可以例如基于发动机转速418来设定预定范围。因 为FFT是频。