CN103016235A

CN103016235A - 发动机的爆燃控制装置

Info

Publication number: CN103016235A
Application number: CN2012103334471A
Authority: CN
Inventors: 北隅仁; 小笠原茂
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-09-11
Also published as: DE102012019117A1; DE102012019117B4; CN103016235B; JP2013068160A

Abstract

无论正常状态、过渡状态都实现点火时期的稳定。基于来自爆燃传感器的信号检测爆燃的有无(S6)，在有爆燃时使点火时期滞后(S7)，在无爆燃时使点火时期提前(S12)。在检测出爆燃而使点火时期滞后之后，在规定的响应延迟时间的期间使爆燃控制的灵敏度降低(S4、S5)，防止过滞后。另外，在无爆燃时使点火时期提前之后，在规定的响应延迟时间的期间禁止点火时期的提前(S11)。按规定的学习条件在检测出爆燃而使点火时期滞后之后暂时将点火时期保持为该滞后了的点火时期，学习爆燃水平相对于点火时期变化的响应延迟时间(S3、S14～S17)。

Description

发动机的爆燃控制装置

技术领域

本发明涉及基于来自爆燃传感器的信号检测爆燃(爆震)的有无、据此进行使点火时期滞后或提前的爆燃控制的发动机的爆燃控制装置。

背景技术

在一般的爆燃控制中，使用输出与发动机的爆燃状态相应的振动波形的信号的爆燃传感器，基于来自爆燃传感器的信号检测爆燃的有无，在有爆燃时使点火时期滞后，在无爆燃时使点火时期提前。

更详细地，按如下进行控制。由设于缸体表面的爆燃传感器检测振动。对该振动波形进行用于仅提取爆燃特有的频率的带通滤波处理、以及用于仅提取爆燃发生时间段的振动波形的窗口处理，将得到的波形的最大值或者积分值设为振动强度。

每当燃烧时计算该振动强度，同时根据振动强度的推移计算用于判别爆燃的阈值。对振动强度和阈值进行比较，在振动强度超出阈值的情况下，认为发生爆燃，使点火时期滞后，由此抑制爆燃。在振动强度没有超出阈值的情况下，认为没有发生爆燃，每隔一定时间使点火时期提前。

此时，在点火时期的控制不稳定而大幅振动的情况下，由于扭矩变动引起的运转性的劣化、基于过滞后的输出、燃油性能的劣化成为问题。

与该问题对应的技术在专利文献1(日本公开专利公报：特开2007-092577)中公开。其特征是：除了上述的一般的控制，还求出某一定时间的振动强度的分散形状。根据该分散形状判断爆燃是否正常地发生。如果爆燃正常地发生，则进行使点火时期滞后的校正，如果不是，则进行提前的校正。通过该处理，使点火时期稳定。

发明内容

但是，专利文献1所述的技术的缺点是：为了求出振动强度的分散形状，需要一定的时间。因此，在转速、负荷变化的过渡状态下，使用该技术不能实现点火时期的稳定。

本发明的目的在于：解决以上问题，无论正常状态、过渡状态都实现点火时期的稳定。

因此，在本发明中设为如下构成：在检测出爆燃而使点火时期滞后之后，在规定的响应延迟时间的期间使爆燃控制的灵敏度降低。

另外，按规定的学习条件，在检测出爆燃而使点火时期滞后之后，暂时将点火时期保持为该滞后了的点火时期，测定爆燃水平相对于点火时期变化的响应延迟时间，将在此测定的响应延迟时间用作使爆燃控制的灵敏度降低时的上述规定的响应延迟时间。

根据本发明，设为如下构成：在检测出爆燃而使点火时期滞后之后，在规定的响应延迟时间的期间使爆燃控制的灵敏度降低，由此能防止过滞后，防止由于扭矩变动引起的运转性的劣化、由于过滞后引起的输出、燃油性能的劣化。另外，不需要存储一定时间数据的处理，因此无论正常状态、过渡状态都能实现点火时期的稳定。

另外，因为对于在此使用的响应延迟时间会及时地进行学习，即，因为在检测出爆燃而使点火时期滞后之后暂时将点火时期保持为该滞后了的点火时期而进行学习，所以得到如下效果：与经时劣化等无关，总是能不多不少地准确地进行控制。

本发明的一个方面的其他目的和特征参考附图从下面的描述可理解。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的发动机的爆燃控制装置的系统构成图。

图2是爆燃控制的流程图。

图3是示出爆燃传感器波形的处理概略的图。

图4是示出爆燃控制的动作概略的图。

图5是示出正常状态下的点火时期和爆燃水平的关系的图。

图6是示出爆燃水平相对于点火时期的变化的时间响应的图。

图7是示出爆燃水平的响应延迟成为问题的例子的图。

图8是示出基于增大阈值的校正的防止过滞后的例子的图。

图9是示出基于减小振动强度的校正的防止过滞后的例子的图。

图10是示出基于减小相对于爆燃的强度的滞后量的校正的防止过滞后的例子的图。

图11是示出基于考虑到响应延迟的防止过提前的例子的图。

图12是示出爆燃水平响应延迟时间的学习例的图。

具体实施方式

下面，对本发明的实施方式详细地进行说明。

发动机1是火花点火式的内燃机，按各气缸的点火塞(未图示)设有点火线圈2。另外，发动机1设有曲轴角传感器3、凸轮角传感器4、以及爆燃传感器5。

曲轴角传感器3与发动机1的曲轴的旋转同步，按单位曲轴角输出单位角信号。

凸轮角传感器4与发动机1的凸轮轴的旋转同步，在4气缸的情况下，按每曲轴角180°输出与各气缸的基准曲轴角位置对应的基准角信号，在3气缸的情况下，按每曲轴角240°输出与各气缸的基准曲轴角位置对应的基准角信号。

爆燃传感器5设于发动机1的缸体表面，检测缸体表面的振动(图3的“爆燃传感器波形”)。

曲轴角传感器3、凸轮角传感器4、以及爆燃传感器5的信号被输入控制装置(ECU)6。

控制装置6构成为包含：作为爆燃传感器5的信号处理电路的滤波器7和A/D转换器8；由微机构成的运算装置9；以及作为输出接口的点火信号发生装置10。

滤波器7对爆燃传感器5的检测波形进行滤波处理，仅抽取爆燃振动出现的频段(图3的“滤波处理后的波形”)。

A/D转换器8进行通过滤波器7后的波形的A/D转换。此时，利用曲轴角传感器3的信号探测曲轴角，仅在爆燃发生的曲轴角范围(时间段)进行A/D转换，由此也兼作窗口处理(图3的“窗口处理后的波形”)。

运算装置9基于通过滤波器7和A/D转换器8输入的爆燃传感器5的信号进行图2的流程图所示的爆燃控制，决定点火时期，将所决定的点火时期输出到点火信号发生装置10。

点火信号发生装置10利用曲轴角传感器3和凸轮角传感器4的信号进行应点火的气缸的判别，并且利用曲轴角传感器3的信号探测曲轴角位置，对应点火的气缸的点火线圈2发送点火信号，以使得成为所决定的点火时期。

接着，利用图2的流程图对由运算装置9所执行的爆燃控制进行说明。本程序按每规定曲轴角(例如，在各气缸的燃烧时期后的规定的定时，在4气缸的情况下，按每曲轴角180°，在3气缸的情况下，按每曲轴角240°)执行。

在S1中，利用通过滤波器7和A/D转换器8输入的爆燃传感器5的信号计算振动强度NK。具体地，利用窗口处理后的波形计算最大值或者计算积分值(图3)，将其设为振动强度NK。

在S2中，根据振动强度NK的推移计算用于判别爆燃的阈值SL。或者，也可以基于爆燃发生前的定时的信号电平生成阈值SL。

在S3中，判定是否为学习中(学习标志＝1)，在不是学习中的情况下进入S4。

在S4中，对由定时器测量的前次的点火时期滞后(后述的S7中的处理)后的经过时间(定时器值)t1和爆燃水平相对于点火时期变化的规定的响应延迟时间RT进行比较，判定是否为t1＜RT(滞后紧后面)。如果为“否”(t1≥RT)，则不执行S5而进入S6。此外，响应延迟时间RT预先作为初始值存储于备份RAM，但能通过学习改写。

在S6中，对振动强度NK和爆燃判别阈值SL进行比较，判定是否为NK≥SL(有爆燃)。其结果是，当NK≥SL(有爆燃)时进入S7，当NK＜SL(无爆燃)时进入S11。

在S7中，接受有爆燃的判定，为了抑制爆燃而使点火时期滞后。此时的滞后量可以设为预先确定的值，但优选根据振动强度NK的大小而设定。

在S8中，为了测量从点火时期滞后起的经过时间，使定时器t1从0启动。

在S9中，判定是否为规定的学习条件。在此所说的学习条件只要以定期地进行学习的方式确定即可，例如，限定运转条件，每1行程(trip)设为1次。在不是学习条件的情况下，直接结束本程序。

在S11中，接受无爆燃的判定，对由定时器测量的前次的点火时期提前(后述的S12中的处理)后的经过时间(定时器值)t2和爆燃水平相对于点火时期变化的规定的响应延迟时间RT进行比较，判定是否为t2＜RT(提前紧后面)。如果为“否”(t2≥RT)则进入S12。

在S12中，因为是无爆燃，所以为了确保直至爆燃界限的输出性能，使点火时期提前。此时的提前量是在绝对值的比较中比上述的滞后量充分小、随着时间经过而一点点地提前的设定。

在S13中，为了测量点火时期提前之后的经过时间，使定时器t2从0启动。

在接受S6中的有爆燃的判定而在S7中使点火时期滞后之后，在执行下次以后的本程序时，在S4中的判定中，如果点火时期滞后之后的经过时间(t1)是规定的响应延迟时间RT内(t1＜RT)，则进入S5。

在S5中，以使爆燃控制的灵敏度降低的方式，将在S2中计算出的爆燃判别阈值SL向增大侧校正(图8)，或者将在S1中计算出的振动强度NK向减小侧校正(图9)，进入S6。

这样的校正的结果是，在S 6中的振动强度NK和阈值SL的比较中，判定为NK≥SL(有爆燃)的情况变少。因此，能防止爆燃水平相对于点火时期变化的响应延迟时间内的过滞后。

此外，作为使爆燃控制的灵敏度降低的方法，也可以取代利用爆燃判别阈值SL的向增大侧的校正、振动强度NK的向减小侧的校正使爆燃的检测灵敏度降低，而在S6中的判定中为有爆燃时将在S7中使点火时期滞后时的滞后量向减小侧校正(图10)。

在接受S6中的无爆燃的判定而在S12中使点火时期提前之后，在执行下次以后的本程序时，在S11的判定中，如果点火时期提前之后的经过时间(t2)在规定的响应延迟时间RT内(t2＜RT)，则不执行S12、S13而结束本程序。即，禁止点火时期的提前。因此，能防止爆燃水平相对于点火时期变化的响应延迟时间内的过提前。

另一方面，在S7中的点火时期的滞后之后，在S9中判定为学习条件的情况下，进入S10，为了开始学习，设置学习标志＝1，结束本程序。

在设置学习标志＝1后，在执行下次以后的本程序时，在S3中判定为学习中(学习标志＝1)，因此从S3进入S14。

在S14中，将点火时期保持为在前次以前在S7中滞后了的点火时期。

在S15中，在保持点火时期的状态下判定振动强度NK是否收敛。作为振动强度NK的收敛判定方法，例如能采用如下方法：观察振动强度NK的移动平均值，如果该移动平均值为一定，则判定为收敛。

并且，当振动强度NK收敛时，进入S16，读取此时的定时器t1的值，将该值作为响应延迟时间RT进行学习(RT＝t1)。

在学习结束后，在S17中设为学习标志＝0，结束本程序。

在此学习到的响应延迟时间RT被写入备份RAM，在下次以后，用于S4和S11中的判定。这样，及时地学习、更新在爆燃控制的稳定化中使用的爆燃水平相对于点火时期变化的响应延迟时间RT，因此得到如下效果：与经时劣化等无关，总是能不多不少地、准确地对其进行控制。

此外，在图2的流程图中，S 1、S2、S6、S7、S 12的部分相当于爆燃控制单元。另外，S4、S5、S8、S11、S13的部分相当于控制灵敏度校正单元。另外，S3、S9、S10、S14～S17的部分相当于响应延迟时间学习单元。因此，这些单元由构成运算装置9的微机以软件实现。

接着，使用图3～图12补充上述的动作。

图3中示出爆燃传感器波形的处理概略。由爆燃传感器检测振动。对该振动波形进行用于仅提取爆燃特有的频率的带通滤波处理、以及用于仅提取爆燃发生时间段的振动波形的窗口处理，将所得到的波形的最大值或者积分值设为振动强度。

图4中示出爆燃控制的动作概略。每当燃烧时计算上述振动强度，同时根据振动强度的推移计算用于判别爆燃的阈值。对振动强度和阈值进行比较，在振动强度超出阈值的情况下，为了抑制爆燃而使点火时期滞后。在振动强度没有超出阈值的情况下，为了向爆燃界限控制而使点火时期逐渐地提前。

图5中示出正常状态下的点火时期和爆燃水平的关系。此外，在爆燃水平高的情况下，爆燃的发生频率变高，另外，强的爆燃发生的概率变高。为了防止由于爆燃引起的弊病、以及提高热效率，优选控制为发生轻度爆燃的程度的图中(b)的点火时期。在(a)的区域不发生爆燃，但热效率变差，输出、燃油性能降低。另一方面，在(c)的区域，由于强度的爆燃，引起爆燃声音的发生、对燃烧室的损坏等的弊病。另外，在点火时期不稳定而从(a)的区域至(c)的区域大幅振动的状态下，扭矩变动变大，因此导致运转性的降低。

图6中示出使点火时期变化时的爆燃水平的时间响应。在使点火时期分段地变化的情况下，爆燃水平带有响应延迟而追随。利用该特性，即使探测出爆燃而滞后，爆燃水平也不马上降低，所以有时接续滞后的紧后面发生爆燃。当探测该爆燃而使点火时期进一步滞后时，使点火时期滞后到所需以上(过滞后)。图7中示出该情况。

另外，在爆燃没有被探测出的情况下，每隔一定时间使点火时期提前，但当此时的提前的速度过快时，爆燃水平无法追随，在未探测出爆燃的状态下大大提前(过提前)。这成为增大扭矩变动的原因。反之，即使提前的速度过慢，也会在处于过滞后状态时长时间保持该状态，因此在输出、燃油性能的方面不优选。

因此，考虑到该响应延迟的特性，进行爆燃控制(点火时期控制)。

首先，对探测出爆燃而使点火时期滞后的情况进行说明。一旦探测出爆燃而使点火时期滞后之后，在爆燃水平的响应延迟的期间RT，暂时降低爆燃灵敏度。图2的流程图的S5是该处理。利用该校正，使得点火时期难以由于继续发生的爆燃而滞后。最简单的方法是如图8那样进行增大阈值SL的校正。另外，也可以如图9那样进行减小利用爆燃传感器检测出的振动强度NK的校正。也有如下方法：如果在能根据检测出的爆燃的强度使点火时期的滞后量变化的情况下，如图10那样减小相对于爆燃的强度的滞后量。随着爆燃水平降低而使校正量减小。当经过爆燃水平的响应延迟时间RT、爆燃水平稳定时，将校正量设为0，完全返回原状态。

接着，对爆燃没有被探测出时每隔一定时间使点火时期提前的情况进行说明。如图11所示，在使点火时期提前之后，经过爆燃水平的响应延迟时间RT，至爆燃水平稳定为止，不进行下面的提前。

通过这样进行点火时期的控制，能防止过滞后、过提前，防止由于扭矩变动引起的运转性的劣化、基于过滞后的输出、燃油性能的劣化。另外，不需要存储一定时间数据的处理，因此无论正常状态、过渡状态都能实现点火时期的稳定。

关于爆燃水平的响应延迟时间RT，预先保存设计者通过实验求出的值最简便，而为了更准确地、精度更高地进行控制，在本发明中是进行学习。

即，如图12所示，为如下方法：在探测出爆燃而使点火时期滞后之后，暂时原样地保持点火时期，用移动平均等方法，根据直至振动强度的时间推移稳定为止的时间计算响应延迟时间，将该响应延迟时间作为学习值保存。

此外，图示的实施方式只是例示本发明，本发明除了利用已说明的实施方式直接地示出的发明之外，当然包含在权利要求的范围内由本领域技术人员进行的各种改进、变更的发明。

另外，本发明的发动机的爆燃控制装置也能记述如下。

一种发动机的爆燃控制装置，其特征在于，

上述发动机的爆燃控制装置构成为包含：

爆燃传感器(5)，其输出与发动机的爆燃状态相应的信号波形的信号；以及

运算装置(9)，其基于来自爆燃传感器的信号检测爆燃的有无，据此控制点火时期，

上述运算装置(9)具有：

爆燃控制单元(控制部)，其基于来自爆燃传感器的信号检测爆燃的有无，进行在有爆燃时使点火时期滞后、在无爆燃时使点火时期提前的爆燃控制；

控制灵敏度校正单元(校正部)，其在检测出爆燃而使点火时期滞后之后，在规定的响应延迟时间的期间使爆燃控制的灵敏度降低；以及

响应延迟时间学习单元(学习部)，其按规定的学习条件在检测出爆燃而使点火时期滞后之后，暂时将点火时期保持为该滞后了的点火时期，测定爆燃水平相对于点火时期变化的响应延迟时间，

将由上述响应延迟时间学习单元(学习部)测定出的响应延迟时间用作上述控制灵敏度校正单元(校正部)中的上述规定的响应延迟时间。

另外，本发明作为发动机的爆燃控制方法也能记述如下。

一种发动机的爆燃控制方法，其特征在于，包含：

爆燃控制步骤，基于来自输出与发动机的爆燃状态相应的振动波形的信号的爆燃传感器的信号检测爆燃的有无，进行在有爆燃时使点火时期滞后、在无爆燃时使点火时期提前的爆燃控制；

控制灵敏度校正步骤，在检测出爆燃而使点火时期滞后之后，在规定的响应延迟时间的期间使爆燃控制的灵敏度降低；以及

响应延迟时间学习步骤，其按规定的学习条件在检测出爆燃而使点火时期滞后之后，暂时将点火时期保持为该滞后了的点火时期，测定爆燃水平相对于点火时期变的响应延迟时间，

将在上述响应延迟时间学习步骤中测定出的响应延迟时间用作上述控制灵敏度校正步骤中的上述规定的响应延迟时间。

Claims

1.一种发动机的爆燃控制装置，其特征在于，

具备：

爆燃传感器，其输出与发动机的爆燃状态相应的振动波形的信号；以及

爆燃控制单元，其基于来自爆燃传感器的信号检测爆燃的有无，进行在有爆燃时使点火时期滞后而在无爆燃时使点火时期提前的爆燃控制，

上述发动机的爆燃控制装置构成为包含：

控制灵敏度校正单元，其在检测出爆燃而使点火时期滞后之后，在规定的响应延迟时间的期间使爆燃控制的灵敏度降低；以及

响应延迟时间学习单元，其按规定的学习条件在检测出爆燃而使点火时期滞后之后暂时将点火时期保持为该滞后了的点火时期，测定爆燃水平相对于点火时期变化的响应延迟时间，

将由上述响应延迟时间学习单元测定出的响应延迟时间用作上述控制灵敏度校正单元中的上述规定的响应延迟时间。

2.根据权利要求1所述的发动机的爆燃控制装置，其特征在于，

上述控制灵敏度校正单元使爆燃的检测灵敏度降低或者使有爆燃时的点火时期的滞后量减小。

3.根据权利要求2所述的发动机的爆燃控制装置，其特征在于，

上述控制灵敏度校正单元还在无爆燃时使点火时期提前之后在规定的响应延迟时间的期间禁止点火时期的提前。