專利名稱：頻率成分分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將針對(duì)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的檢測(cè)值的頻率成分分析與內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步來(lái)進(jìn)行的頻率成分分析裝置。
背景技術(shù)：
在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了這樣的信號(hào)處理裝置使用離散傅立葉變換(Discrete Fourier Transform)算法(以下稱為“DFT算法”)和高速傅立葉變換(Fast Fourier Transform)算法(以下稱為“FFT算法”)，進(jìn)行安裝在內(nèi)燃機(jī)上的爆震傳感器的輸出信號(hào)的頻率成分分析。FFT算法為了提高運(yùn)算速度而采用了特殊的算法，因而存在不能獲得需要的頻率成分(具體地說(shuō)是爆震傳感器輸出信號(hào)的中心頻率成分)的強(qiáng)度的情況。因此，在上述信號(hào)處理裝置中，針對(duì)爆震傳感器輸出信號(hào)的中心頻率成分(強(qiáng)度最大的成分)，使用 DFT算法來(lái)計(jì)算強(qiáng)度，針對(duì)中心頻率成分以外的頻率成分，使用FFT算法來(lái)計(jì)算強(qiáng)度。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平11-303673號(hào)公報(bào)爆震傳感器輸出信號(hào)的中心頻率成分分析有必要基本上與內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步進(jìn)行，因而在內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)速度高的狀態(tài)下，需要進(jìn)一步縮短頻率成分分析的運(yùn)算時(shí)間。然而，由于在專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的裝置中沒(méi)有考慮到這一點(diǎn)，因而可確保用于使用通過(guò)頻率成分分析獲得的頻率成分強(qiáng)度的爆震判別處理的時(shí)間縮短，準(zhǔn)確的判定很有可能變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是著眼于上述這一點(diǎn)而作成的，本發(fā)明的目的是提供這樣的頻率成分分析裝置在與內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步進(jìn)行檢測(cè)參數(shù)的頻率成分分析時(shí)，可更適當(dāng)?shù)貓?zhí)行頻率成分強(qiáng)度運(yùn)算，特別是可提高在內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)速度高的狀態(tài)下的運(yùn)算速度。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種與所述內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步來(lái)進(jìn)行針對(duì)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的檢測(cè)值(VKNK)的頻率成分分析的頻率成分分析裝置。該頻率成分分析裝置具有采樣單元，要素強(qiáng)度計(jì)算單元，以及頻率成分強(qiáng)度計(jì)算單元。所述采樣單元以預(yù)定時(shí)間(TSMP)間隔對(duì)所述運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行采樣，將采樣值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。所述要素強(qiáng)度計(jì)算單元針對(duì)預(yù)定數(shù)(ND)的采樣值計(jì)算與所述檢測(cè)值(VKNK)內(nèi)包含的多個(gè)頻率成分對(duì)應(yīng)的第1要素的強(qiáng)度(DMFTS)和相對(duì)于所述第1要素相位偏移了 90度的第2要素的強(qiáng)度(DMFTC)。頻率成分強(qiáng)度計(jì)算單元使用所述第1要素強(qiáng)度(DMFTQ和所述第2要素強(qiáng)度(DMFTC)，與所述內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步地計(jì)算所述多個(gè)頻率的頻率成分強(qiáng)度。而且，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度 (NE)在設(shè)定閾值(NETH)以上時(shí)，所述頻率成分強(qiáng)度計(jì)算單元將所述第1要素強(qiáng)度的累計(jì)值的一部分和所述第2要素強(qiáng)度的累計(jì)值的一部分分別置換為上次計(jì)算值(TRMS1，TRMC1) 來(lái)進(jìn)行所述頻率成分強(qiáng)度(STFT)的計(jì)算。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，以預(yù)定時(shí)間間隔對(duì)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行采樣，將采樣值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。根據(jù)獲得的數(shù)字值，針對(duì)預(yù)定數(shù)的采樣值計(jì)算與多個(gè)頻率成分對(duì)應(yīng)的第1要素的強(qiáng)度和相對(duì)于第1要素相位偏移了 90度的第2要素的強(qiáng)度，使用第1要素強(qiáng)度和第2要素強(qiáng)度，與內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步地計(jì)算多個(gè)頻率的頻率成分強(qiáng)度。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度在設(shè)定閾值以上時(shí)，將第1要素強(qiáng)度的累計(jì)值的一部分和第2要素強(qiáng)度的累計(jì)值的一部分分別置換為上次計(jì)算值來(lái)進(jìn)行頻率成分強(qiáng)度的計(jì)算。因此，在計(jì)算頻率成分強(qiáng)度時(shí)，無(wú)需再次進(jìn)行第 1和第2要素強(qiáng)度的累計(jì)運(yùn)算的一部分，可提高運(yùn)算速度。其結(jié)果，能充分確保使用計(jì)算出的頻率成分強(qiáng)度的后處理的時(shí)間。期望的是，所述設(shè)定閾值(NETH)是根據(jù)獲得所述預(yù)定數(shù)(ND)的采樣值所需要的時(shí)間(TS)來(lái)設(shè)定的。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定閾值是根據(jù)獲得預(yù)定數(shù)的采樣值所需要的時(shí)間來(lái)設(shè)定的。具體地說(shuō)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)速度增高且頻率成分強(qiáng)度的運(yùn)算周期比獲得預(yù)定數(shù)的采樣值所需要的時(shí)間短時(shí)，在頻率成分強(qiáng)度的計(jì)算中應(yīng)用的第1和第2要素的強(qiáng)度的上次計(jì)算值和本次計(jì)算值的一部分重復(fù)，因而能針對(duì)該重復(fù)的強(qiáng)度使用上次計(jì)算值。期望的是，所述設(shè)定閾值(NE)是根據(jù)所述頻率成分強(qiáng)度(STFT)的計(jì)算所需要的每單位時(shí)間的處理步驟數(shù)(賂)來(lái)設(shè)定的。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定閾值是根據(jù)頻率成分強(qiáng)度的計(jì)算所需要的每單位時(shí)間的處理步驟數(shù)來(lái)設(shè)定的。如上所述，當(dāng)頻率成分強(qiáng)度的運(yùn)算周期比獲得預(yù)定數(shù)的采樣值所需要的時(shí)間短時(shí)，在頻率成分強(qiáng)度的計(jì)算中應(yīng)用的第1和第2要素的強(qiáng)度的上次計(jì)算值和本次計(jì)算值的一部分重復(fù)，因而能針對(duì)該重復(fù)的強(qiáng)度使用上次計(jì)算值。然而，在實(shí)際的運(yùn)算裝置中，存在這樣的情況通過(guò)進(jìn)行將要素強(qiáng)度的上次計(jì)算值應(yīng)用于頻率成分強(qiáng)度的運(yùn)算的處理，處理步驟數(shù)增加，反而招致運(yùn)算速度的降低。因此，通過(guò)將即使進(jìn)行應(yīng)用上次計(jì)算值的處理、每單位時(shí)間的步驟數(shù)也不增加的內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)速度作為設(shè)定閾值，可進(jìn)行與運(yùn)算裝置的性能(特性)對(duì)應(yīng)的適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度運(yùn)算。期望的是，所述頻率成分強(qiáng)度計(jì)算單元使用在以與所述內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步的觸發(fā)信號(hào)(CRK中斷)的產(chǎn)生定時(shí)為中心的預(yù)定期間(TS)內(nèi)獲得的采樣值來(lái)進(jìn)行所述頻率成分強(qiáng)度(STFT)的計(jì)算。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于使用在以與內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步的觸發(fā)信號(hào)的產(chǎn)生定時(shí)為中心的預(yù)定期間內(nèi)所采樣的數(shù)字值來(lái)進(jìn)行頻率成分強(qiáng)度的計(jì)算，因而可進(jìn)行以成為對(duì)象的內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度為中心的頻率成分分析。其結(jié)果，與采用使用在以產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的時(shí)刻為起點(diǎn)的預(yù)定期間內(nèi)或者在以產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的時(shí)刻為終點(diǎn)的預(yù)定期間內(nèi)所采樣的數(shù)字值的方法相比，可獲得難以受到內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)變動(dòng)的影響的效果。


圖1是示出本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的內(nèi)燃機(jī)及其控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是用于說(shuō)明爆震傳感器輸出的采樣和頻率成分分析的圖。圖3是用于說(shuō)明計(jì)算頻率成分強(qiáng)度(STFT)的順序和定時(shí)關(guān)系的時(shí)序圖。圖4是用于說(shuō)明頻率成分強(qiáng)度(STFT)的計(jì)算期間(TS)和CRK中斷的產(chǎn)生周期 (CRME)的關(guān)系的時(shí)序圖。圖5是示出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(NE)和每單位時(shí)間的運(yùn)算步驟數(shù)的關(guān)系的圖。圖6是用于說(shuō)明計(jì)算頻率成分強(qiáng)度(STFT)的順序的流程圖。
圖7是將通過(guò)頻率成分分析獲得的強(qiáng)度數(shù)據(jù)表示為頻譜時(shí)序映射圖和二值化頻譜時(shí)序映射圖的圖。圖8是示出進(jìn)氣門的落位噪聲的二值化頻譜時(shí)序映射圖的圖。圖9是為了說(shuō)明噪聲去除處理而示出二值化頻譜時(shí)序映射圖的圖。圖10是為了說(shuō)明使用主模式映射圖的爆震判定而示出二值化頻譜時(shí)序映射圖的圖。圖11是示出加權(quán)映射圖的一例的圖。圖12是爆震判定處理的流程圖。圖13是示出在圖12的處理中參照的映射圖的圖。圖14是在圖12所示的處理中執(zhí)行的二值化數(shù)據(jù)映射圖計(jì)算處理的流程圖。圖15是在圖14所示的處理中執(zhí)行的二值化處理的流程圖。圖16是示出在圖15的處理中參照的映射圖的圖。圖17是在圖12所示的處理中執(zhí)行的噪聲去除處理的流程圖。圖18是在圖12所示的處理中執(zhí)行的適合率計(jì)算處理的流程圖。圖19是用于說(shuō)明在圖18的處理中參照的映射圖的圖。圖20是在圖12所示的處理中執(zhí)行的噪聲學(xué)習(xí)處理的流程圖。圖21是在圖20所示的處理中執(zhí)行的噪聲映射圖更新處理的流程圖。圖22是示出由爆震傳感器檢測(cè)出的振動(dòng)的頻率成分強(qiáng)度的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的內(nèi)燃機(jī)(以下稱為“發(fā)動(dòng)機(jī)”)及其控制裝置的整體結(jié)構(gòu)圖，例如在4氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)1的進(jìn)氣管2的中途配設(shè)有節(jié)氣門3。節(jié)氣門3與檢測(cè)節(jié)氣門開(kāi)度TH的節(jié)氣門開(kāi)度傳感器4連接，傳感器4的檢測(cè)信號(hào)被提供給電子控制單元 (以下稱為“ECU”)5。針對(duì)每個(gè)氣缸，在位于發(fā)動(dòng)機(jī)1與節(jié)氣門3之間、且處于進(jìn)氣管2中的未圖示的進(jìn)氣門的稍稍上游側(cè)位置設(shè)置有燃料噴射閥6，各噴射閥與未圖示的燃料泵連接并與ECU5電連接，根據(jù)來(lái)自該ECU5的信號(hào)來(lái)控制燃料噴射閥6的開(kāi)啟時(shí)間。在發(fā)動(dòng)機(jī)1的各氣缸內(nèi)設(shè)有火花塞7，火花塞7與E⑶5連接。E⑶5將點(diǎn)火信號(hào)提供給火花塞7。在節(jié)氣門3的下游側(cè)設(shè)有檢測(cè)進(jìn)氣壓PBA的進(jìn)氣壓傳感器8以及檢測(cè)進(jìn)氣溫度TA 的進(jìn)氣溫度傳感器9。在發(fā)動(dòng)機(jī)1的主體上安裝有檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度TW的冷卻水溫度傳感器10和非共振型的爆震傳感器11。傳感器8 11的檢測(cè)信號(hào)被提供給ECU5。作為爆震傳感器11，例如使用可檢測(cè)從5kHz到25kHz的頻帶的振動(dòng)的傳感器。在進(jìn)氣管2的節(jié)氣門3的上游側(cè)設(shè)有檢測(cè)吸入空氣流量GA的吸入空氣流量傳感器13，其檢測(cè)信號(hào)被提供給ECU5。E⑶5與檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)1的曲軸(未圖示)的旋轉(zhuǎn)角度的曲軸角度位置傳感器12連接，與曲軸的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的信號(hào)被提供給ECU5。曲軸角度位置傳感器12由以下傳感器構(gòu)成在發(fā)動(dòng)機(jī)1的特定氣缸的預(yù)定曲軸角度位置輸出脈沖(以下稱為“CYL脈沖”)的氣缸判別傳感器；針對(duì)各氣缸的吸入行程開(kāi)始時(shí)的上止點(diǎn)(TDC)，在預(yù)定曲軸角度之前的曲軸角度位置(在4氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)中是每180度曲軸角度)輸出TDC脈沖的TDC傳感器；以及以比TDC脈沖短的一定曲軸角度周期(例如6度的周期)產(chǎn)生1個(gè)脈沖(以下稱為“CRK脈沖”)的CRK傳感器，CYL脈沖、TDC脈沖以及CRK脈沖被提供給E⑶5。這些脈沖用于燃料噴射正時(shí)、點(diǎn)火正時(shí)等的各種正時(shí)控制、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度)NE的檢測(cè)。發(fā)動(dòng)機(jī)1具有氣門工作特性改變裝置20，氣門工作特性改變裝置20具有第1氣門工作特性改變機(jī)構(gòu)和第2氣門工作特性改變機(jī)構(gòu)，第1氣門工作特性改變機(jī)構(gòu)連續(xù)變更進(jìn)氣門(未圖示)的氣門升程量和開(kāi)啟角(氣門開(kāi)啟期間)，第2氣門工作特性改變機(jī)構(gòu)連續(xù)變更驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門的凸輪的以曲軸旋轉(zhuǎn)角度為基準(zhǔn)的工作相位。ECU5將升程量控制信號(hào)和工作相位控制信號(hào)提供給氣門工作特性改變裝置20，進(jìn)行進(jìn)氣門的工作控制。第1和第2氣門工作特性改變機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分別在例如日本特開(kāi)2008-2M18號(hào)公報(bào)和日本特開(kāi) 2000-227013號(hào)公報(bào)中示出。ECU5由以下電路等構(gòu)成具有對(duì)來(lái)自各種傳感器的輸入信號(hào)波形進(jìn)行整形，將電壓電平修正為預(yù)定電平，將模擬信號(hào)值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)值等的功能的輸入電路；中央運(yùn)算處理單元(以下稱為“CPU”)；存儲(chǔ)由該CPU執(zhí)行的各種運(yùn)算程序和運(yùn)算結(jié)果等的存儲(chǔ)電路 (存儲(chǔ)器)；以及將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給燃料噴射閥6和火花塞7的輸出電路。在本實(shí)施方式中，進(jìn)行爆震傳感器11的輸出信號(hào)的頻率成分分析，根據(jù)該分析結(jié)果獲得的頻率成分強(qiáng)度進(jìn)行爆震判定。因此首先，說(shuō)明頻率成分分析的概要。圖2(a)示出爆震傳感器11的輸出信號(hào)波形，圖2(b)是將該圖2(a)的期間TS的波形進(jìn)行放大示出的圖。在本實(shí)施方式中，將采樣周期TSMP設(shè)定為20微秒，以連續(xù)檢測(cè)出的50個(gè)數(shù)據(jù)作為對(duì)象，進(jìn)行基于離散傅立葉變換(DFT)的頻率成分分析。該頻率成分分析的結(jié)果如圖2(c)所示。圖2(c)的縱軸是頻率成分強(qiáng)度STFT，在本實(shí)施方式中，與從5kHz到25kHz的頻帶中的每IkHz的頻率(5，6，7，…，24，25kHz)對(duì)應(yīng)的頻率成分強(qiáng)度STFT是針對(duì)每6度曲軸角度計(jì)算出的(發(fā)動(dòng)機(jī)1的曲軸每旋轉(zhuǎn)6度)。圖3是用于說(shuō)明上述頻率成分分析的時(shí)序圖，圖3 (a)示出與依次存儲(chǔ)有通過(guò)每20 微秒對(duì)爆震傳感器11的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣獲得的50個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)VKNK (數(shù)字值)的存儲(chǔ)器的地址對(duì)應(yīng)的地址編號(hào)，圖3 (b)示出使用檢測(cè)數(shù)據(jù)VKNK所計(jì)算的正弦波成分強(qiáng)度DMFTS 和余弦波成分強(qiáng)度DMFTC對(duì)應(yīng)于檢測(cè)數(shù)據(jù)VKNK被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的狀態(tài)。地址編號(hào)與圖 3(a)相同，對(duì)應(yīng)于1個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)VKNK的采樣值，每1毫秒計(jì)算與從頻率5kHz到25kHz的 21個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的正弦波成分強(qiáng)度DMFTS和余弦波成分強(qiáng)度DMFTC，將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)。圖3(c)示出從曲軸角度位置傳感器12輸出的CRK脈沖，在本實(shí)施方式中，CRK脈沖的下降定時(shí)被用作運(yùn)算執(zhí)行定時(shí)的基準(zhǔn)(以下稱為“CRK中斷”)。在本實(shí)施方式中，存儲(chǔ)有發(fā)生CRK中斷的定時(shí)，使用與在以該定時(shí)為中心的采樣期間TS中獲得的50個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的正弦波成分強(qiáng)度DMFTS和余弦波成分強(qiáng)度DMFTC來(lái)計(jì)算各頻率(5 25kHz)的頻率成分強(qiáng)度STFT (j，i)(圖3(d))。這里，“j”是表示頻率的指數(shù)參數(shù)(以下稱為“頻率指數(shù)”)，j = 0、l、2、…、20對(duì)應(yīng)于頻率5、6、7、…、25kHz?！癷”是表示發(fā)生CRK中斷的曲軸角度CA(將活塞位于上止點(diǎn)時(shí)的角度位置設(shè)定為0度)的指數(shù)參數(shù)(以下稱為“曲軸角度指數(shù)”)，i = 0、1、2、…、14對(duì)應(yīng)于曲軸角度6、12、18、…、90度。在圖3所示的例子中，指數(shù)參數(shù)m(= 1 50)表示在頻率成分強(qiáng)度STFT (j，i)的計(jì)算中應(yīng)用的數(shù)據(jù)。在最開(kāi)始的CRK中斷定時(shí)，使用以地址編號(hào)“5”的檢測(cè)數(shù)據(jù)(對(duì)應(yīng)于m = 25的檢測(cè)數(shù)據(jù))為中心的50個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算頻率成分強(qiáng)度STFT(j，i)，在下一個(gè)CRK中斷定時(shí)，使用以地址編號(hào)“45”的檢測(cè)數(shù)據(jù)(對(duì)應(yīng)于m = 25的檢測(cè)數(shù)據(jù))為中心的50個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算頻率成分強(qiáng)度STFT(j，i+1)。另外，頻率成分強(qiáng)度STFT(j，i)是表示相對(duì)強(qiáng)度的
無(wú)量綱量。通過(guò)將在頻率成分強(qiáng)度STFT(j，i)的計(jì)算中應(yīng)用的數(shù)據(jù)作為以與m = 25對(duì)應(yīng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)為中心的50個(gè)數(shù)據(jù)，換句話說(shuō)，在以CRK中斷發(fā)生定時(shí)為中心的采樣期間TS中獲得的50個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)，可進(jìn)行以作為對(duì)象的曲軸角度為中心的頻率成分分析。其結(jié)果，與采用使用在以發(fā)生CRK中斷的時(shí)刻為起點(diǎn)的采樣期間內(nèi)或者在以發(fā)生CRK中斷的時(shí)刻為終點(diǎn)的采樣期間內(nèi)所采樣的檢測(cè)數(shù)據(jù)的方法相比，可獲得難以受到內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)變動(dòng)的影響的效^ ο圖4是示出CRK中斷發(fā)生周期CRME和在頻率成分強(qiáng)度STFT的計(jì)算中應(yīng)用的檢測(cè)數(shù)據(jù)的采樣期間(表示為“STFT計(jì)算”)TS的關(guān)系的圖。圖4(a)示出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE是 IOOOrpm的例子，采樣期間TS和中斷產(chǎn)生周期CRME —致。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE超過(guò) IOOOrpm時(shí)，采樣期間TS—部分重復(fù)。圖4(b)示出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE稍高于2000rpm的例子， 采樣期間TS的重復(fù)部分變長(zhǎng)。在本實(shí)施方式中，在這樣采樣期間TS重復(fù)的狀態(tài)下，通過(guò)使用上次計(jì)算值作為與重復(fù)部分相關(guān)的正弦波成分強(qiáng)度DMFTS的累計(jì)值和余弦波成分強(qiáng)度DMFTC的累計(jì)值，縮短頻率成分強(qiáng)度STFT的計(jì)算所需要的運(yùn)算時(shí)間。不過(guò)，在使用上次計(jì)算值的運(yùn)算中，當(dāng)可使用的重復(fù)數(shù)據(jù)數(shù)的比率小時(shí)，依賴于運(yùn)算裝置的特性，每單位時(shí)間的處理步驟數(shù)增加。圖5所示的實(shí)線Lll表示在本實(shí)施方式中使用的CPU中的在使用了上次計(jì)算值的情況下的每單位時(shí)間的處理步驟數(shù)NS和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE的關(guān)系，在達(dá)到轉(zhuǎn)速NESAT (以下稱為“步驟數(shù)飽和轉(zhuǎn)速NESAT”)之前，處理步驟數(shù)NS 增加，在NE ^ NESAT的范圍內(nèi)為一定值NSSAT。因此在本實(shí)施方式中，將閾值NETH設(shè)定為步驟數(shù)飽和轉(zhuǎn)速NESAT，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE在閾值NETH以上時(shí)，進(jìn)行使用上次計(jì)算值的運(yùn)算。圖5所示的虛線L12表示在使用FFT(高速傅立葉變換)算法的情況下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和處理步驟數(shù)NS的關(guān)系。從圖5可以看出，在使用FFT算法的情況下，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE的增加，處理步驟數(shù)NS線性增加，與此相對(duì)，通過(guò)進(jìn)行使用DFT算法、且在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE高的區(qū)域(NE > NESAT)使用上次計(jì)算值的運(yùn)算，能抑制處理步驟數(shù)NS的增加。圖6是示出頻率成分強(qiáng)度STFT計(jì)算順序的流程圖。在步驟Sl中，取得檢測(cè)數(shù)據(jù) VKNK，在步驟S2中，根據(jù)下述式(1)和(2)計(jì)算正弦波成分強(qiáng)度DMFTS (j，k)和余弦波成分強(qiáng)度DMFTC(j，k)。這里，指數(shù)參數(shù)k是圖3(b)所示的地址編號(hào)，取從“1”到ND(在本實(shí)施方式中是“50”)的值。并且At相當(dāng)于(采樣周期XND)，在本實(shí)施方式中是1毫秒。DMFTS (j, k) = VKNK(k) X sin {2 π X (j+5) X1000X AtXk/ND} (1)DMFTC(j，k) = VKNK(k) X cos {2 π X (j+5) X 1000XAtXk/ND} (2)每個(gè)采樣周期(20微秒)執(zhí)行步驟Sl和S2的處理。在步驟S3中，判定是否發(fā)生了 CRK中斷，當(dāng)未發(fā)生時(shí)回到步驟Si，在發(fā)生了 CRK中斷的定時(shí)，判別發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE是否在閾值NETH以上。當(dāng)NE < NETH時(shí)，根據(jù)不使用上次使用數(shù)據(jù)的下述第1式(A)計(jì)算頻率成分強(qiáng)度STFT，另一方面，當(dāng)NE > NETH時(shí)，根據(jù)使用上次使用數(shù)據(jù)的下述第2式(B)計(jì)算頻率成分強(qiáng)度STFT (j，i)。指數(shù)參數(shù)m是被設(shè)定成使發(fā)生了 CRK中斷時(shí)的地址編號(hào)k為“25”的修正地址編號(hào)(參照?qǐng)D3(d))。指數(shù)參數(shù)mp是在上次計(jì)算時(shí)應(yīng)用的修正地址編號(hào)，mx是上次邊界指數(shù)，my是本次邊界指數(shù)，分別由下述式 (3)和⑷給出。
權(quán)利要求
1.一種頻率成分分析裝置，該頻率成分分析裝置與內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步地進(jìn)行針對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的檢測(cè)值的頻率成分分析，所述頻率成分分析裝置具有采樣單元，其以預(yù)定時(shí)間間隔對(duì)所述運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行采樣，將采樣值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值；要素強(qiáng)度計(jì)算單元，其針對(duì)預(yù)定數(shù)目的采樣值計(jì)算與所述檢測(cè)值中包含的多個(gè)頻率成分對(duì)應(yīng)的第1要素的強(qiáng)度以及相對(duì)于所述第1要素相位偏移了 90度的第2要素的強(qiáng)度；以及頻率成分強(qiáng)度計(jì)算單元，其使用所述第1要素強(qiáng)度和所述第2要素強(qiáng)度，與所述內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步地計(jì)算所述多個(gè)頻率的頻率成分強(qiáng)度，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度大于等于設(shè)定閾值時(shí)，所述頻率成分強(qiáng)度計(jì)算單元將所述第 1要素強(qiáng)度的累計(jì)值的一部分和所述第2要素強(qiáng)度的累計(jì)值的一部分分別置換為上次的計(jì)算值來(lái)進(jìn)行所述頻率成分強(qiáng)度的計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率成分分析裝置，其中，所述設(shè)定閾值是根據(jù)獲得所述預(yù)定數(shù)目的采樣值所需要的時(shí)間而設(shè)定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率成分分析裝置，其中，所述設(shè)定閾值是根據(jù)所述頻率成分強(qiáng)度的計(jì)算所需要的每單位時(shí)間的處理步驟數(shù)而設(shè)定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的頻率成分分析裝置，其中，所述頻率成分強(qiáng)度計(jì)算單元使用在以與所述內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步的觸發(fā)信號(hào)的產(chǎn)生定時(shí)為中心的預(yù)定期間內(nèi)獲得的采樣值來(lái)進(jìn)行所述頻率成分強(qiáng)度的計(jì)算。
5.一種頻率成分分析方法，該頻率成分分析方法與內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步地進(jìn)行針對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的檢測(cè)值的頻率成分分析，所述頻率成分分析方法具有以下步驟a)以預(yù)定時(shí)間間隔對(duì)所述運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行采樣，將采樣值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值；b)針對(duì)預(yù)定數(shù)目的采樣值計(jì)算與所述檢測(cè)值中包含的多個(gè)頻率成分對(duì)應(yīng)的第1要素的強(qiáng)度以及相對(duì)于所述第1要素相位偏移了 90度的第2要素的強(qiáng)度；以及c)使用所述第1要素強(qiáng)度和所述第2要素強(qiáng)度，與所述內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步地計(jì)算所述多個(gè)頻率的頻率成分強(qiáng)度，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度大于等于設(shè)定閾值時(shí)，將所述第1要素強(qiáng)度的累計(jì)值的一部分和所述第2要素強(qiáng)度的累計(jì)值的一部分分別置換為上次的計(jì)算值來(lái)進(jìn)行所述頻率成分強(qiáng)度的計(jì)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頻率成分分析方法，其中，所述設(shè)定閾值是根據(jù)獲得所述預(yù)定數(shù)目的采樣值所需要的時(shí)間而設(shè)定的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頻率成分分析方法，其中，所述設(shè)定閾值是根據(jù)所述頻率成分強(qiáng)度的計(jì)算所需要的每單位時(shí)間的處理步驟數(shù)而設(shè)定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的頻率成分分析方法，其中，所述頻率成分強(qiáng)度計(jì)算單元使用在以與所述內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步的觸發(fā)信號(hào)的產(chǎn)生定時(shí)為中心的預(yù)定期間內(nèi)獲得的采樣值來(lái)進(jìn)行所述頻率成分強(qiáng)度的計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明提供一種與內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步來(lái)進(jìn)行針對(duì)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的檢測(cè)值的頻率成分分析的頻率成分分析裝置。以預(yù)定時(shí)間間隔對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行采樣，將采樣值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。針對(duì)預(yù)定數(shù)的采樣值計(jì)算與檢測(cè)值內(nèi)包含的多個(gè)頻率成分對(duì)應(yīng)的第1要素的強(qiáng)度和相對(duì)于第1要素相位偏移了90度的第2要素的強(qiáng)度。使用第1要素強(qiáng)度和第2要素強(qiáng)度，與內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步地計(jì)算多個(gè)頻率的頻率成分強(qiáng)度。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度在設(shè)定閾值以上時(shí)，將第1要素強(qiáng)度的累計(jì)值的一部分和第2要素強(qiáng)度的累計(jì)值的一部分分別置換為上次計(jì)算值來(lái)進(jìn)行頻率成分強(qiáng)度的計(jì)算。
文檔編號(hào)G01M15/00GK102165172SQ20098013779
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者義煎將之, 倉(cāng)內(nèi)淳史, 北村夏子, 小松弘崇, 廣田和彥, 明本禧洙, 村上真, 高木治郎 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社