CN103790751A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

内燃机的控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103790751A
CN103790751A CN201310135896.XA CN201310135896A CN103790751A CN 103790751 A CN103790751 A CN 103790751A CN 201310135896 A CN201310135896 A CN 201310135896A CN 103790751 A CN103790751 A CN 103790751A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion engine
vibrational waveform
internal
vibration
ignition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310135896.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103790751B (zh
Inventor
松嶋裕平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN103790751A publication Critical patent/CN103790751A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103790751B publication Critical patent/CN103790751B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/152—Digital data processing dependent on pinking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/045—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions combined with electronic control of other engine functions, e.g. fuel injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/152—Digital data processing dependent on pinking
    • F02P5/1525—Digital data processing dependent on pinking with means for compensating the variation of the characteristics of the pinking sensor or of the electrical means, e.g. by ageing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/152—Digital data processing dependent on pinking
    • F02P5/1526—Digital data processing dependent on pinking with means for taking into account incorrect functioning of the pinking sensor or of the electrical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
    • G01L23/225—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines circuit arrangements therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/1502—Digital data processing using one central computing unit
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Abstract

本发明提供一种内燃机的控制装置，其基于爆震传感器的输出和曲柄角度传感器的输出，在内燃机的多个点火循环内计算内燃机的爆震固有频率分量的振动波形，并将该振动波形的标准偏差超过规定的第一判定水平时的曲柄角度所对应的位置检测作为由内燃机的燃烧引起的振动位置，从而计算实际点火时期。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的控制装置，尤其涉及一种具备对提供给内燃机的燃料的点火时期进行检测的功能的内燃机的控制装置。
背景技术
以往，提出有一种燃料喷射控制装置，该燃料喷射控制装置例如在通过燃料喷射来进行扩散燃烧的、被称为柴油发动机的内燃机中，使用安装在发动机缸体上的加速度传感器（爆震传感器），并基于燃料燃烧时产生的振动来对燃烧时期、即对燃料的点火时期进行检测，并基于该检测到的点火时期来控制燃料喷射时期（例如，参照专利文献1）。
此外，作为其它现有的装置，还公开有一种燃料喷射控制装置，该燃料喷射控制装置基于燃料喷射时期与点火时期的相对关系来判定所检测出的振动是由点火引起的还是由噪音引起的，并基于该判定结果来控制燃料喷射时期（例如，参照专利文献2）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平4-237845号公报
专利文献2：日本专利第3780549号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
对于专利文献1所揭示的现有的燃料喷射控制装置的情况，存在如下问题：由于安装在内燃机上的进气阀和排气阀等的动作而产生的、并非由点火引起的振动即噪音振动可能会叠加进来，在该情况下，会将噪音振动误检测作点火。
另一方面，对于专利文献2所揭示的现有的燃料喷射控制装置的情况，存在如下问题：当判定所检测到的点火时期为噪音时，无法检测出正确的点火时期，因而无法对燃料喷射时期进行修正。此外，由于是基于燃料喷射时期与点火时期的相对关系来进行噪音判定的，因此存在如下问题：当燃料喷射时期和点火时期均未发生变化时、即当运行状态未发生变化时，无法进行噪音判定，因而无法检测出正确的点火时期。另外，还存在如下问题：在例如像进行预混合压缩点火燃烧的内燃机（称为HCCI发动机）那样燃料喷射时期与点火时期的相对关系不一定成立的情况下，无法进行噪音判定，因而无法检测出正确的点火时期。
本发明是为了解决现有的燃料喷射控制装置中的上述问题而提出的，目的在于提供一种内燃机的控制装置，其能对点火时期进行高精度的检测，而与内燃机的燃烧方式无关，且不受噪音振动的影响，进而能对点火时期进行高精度的控制。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的内燃机的控制装置的特征在于，包括：爆震传感器，该爆震传感器检测内燃机的振动，并产生包含与检测到的上述振动相对应的信号在内的输出；曲柄角度传感器，该曲柄角度传感器检测上述内燃机的曲柄角度，并输出与检测到的上述曲柄角度相对应的信号；振动波形计算部，该振动波形计算部基于上述爆震传感器的输出和上述曲柄角度传感器的输出，在上述内燃机的多个点火循环内计算上述内燃机的爆震固有频率分量的振动波形；振动波形标准偏差计算部，该振动波形标准偏差计算部将计算出的多个点火循环内的上述振动波形的标准偏差计算出；振动位置检测部，该振动位置检测部将计算出的上述振动波形标准偏差超过规定的第一判定水平时的上述曲柄角度所对应的位置检测作为由上述内燃机的燃烧引起的振动位置；实际点火时期计算部，该实际点火时期计算部基于所检测到的上述振动位置来计算上述内燃机的实际点火时期；以及点火时期调整部，该点火时期调整部能基于计算出的上述实际点火时期来调整上述内燃机的点火时期。
发明效果
根据本发明所涉及的内燃机的控制装置，包括：振动波形计算部，该振动波形计算部在内燃机的多个点火循环内计算内燃机的爆震固有频率分量的振动波形；振动波形标准偏差计算部，该振动波形标准偏差计算部将计算出的多个点火循环内的上述振动波形的标准偏差计算出；振动位置检测部，该振动位置检测部将计算出的上述振动波形标准偏差超过规定的第一判定水平时的上述曲柄角度所对应的位置检测作为由上述内燃机的燃烧引起的振动位置；实际点火时期计算部，该实际点火时期计算部基于所检测到的上述振动位置来计算上述内燃机的实际点火时期；以及点火时期调整部，该点火时期调整部能基于计算出的上述实际点火时期来调整上述内燃机的点火时期，因此，能获得如下优异的效果：能对点火时期进行高精度的检测而与内燃机的燃烧方式无关，且不会受噪音振动的影响，进而能对点火时期进行高精度的控制。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置的整体结构图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中的点火时期控制部的框图。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中的振动位置与实际点火时期的关系的特性映射图。
图4是对本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中的、由燃烧引起的振动和由发动机的动作引起的噪音振动相叠加时的振动位置检测进行说明的说明图。
图5是表示本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中的点火时期控制功能的动作的流程图。
具体实施方式
实施方式1
下面，参照附图，对本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置进行详细说明。图1是本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置的整体结构图，示出了将本发明应用于利用火花点火来进行预混合燃烧的内燃机（SI发动机）的情况。
图1中，内燃机（以下称为发动机）1中的气缸1a的燃烧室1b包括进气阀1c、排气阀1d、和活塞1e，此外，还以面向燃烧室1b内的方式设有火花塞2和喷射器3。此外，利用设置于进气通路4上的电子控制节流器(throttle)5来对发动机1调整进气量。电子控制节流器5包括节流阀(throttle valve)5a、对其进行驱动的电动机5b、及对节流阀5a的开度进行检测的节流开度传感器5c。
发动机控制单元(以下称为ECU)6获取对加速踏板7的操作量进行检测的加速位置传感器8的输出信号，从而向电动机5b发送控制信号，并基于来自节流开度传感器5c的节流阀开度信号，来将节流阀5a控制在适当的开度。曲柄角度传感器9对曲轴1f的曲柄角度进行检测，凸轮角传感器10对进气侧凸轮轴1g的凸轮角度进行检测，爆震传感器11对发动机1的振动进行检测。各个传感器9、10、11将基于各自的检测值的输出信号输入至ECU6。
除加速位置传感器8、曲柄角度传感器9、凸轮角度传感器10、气流传感器12、爆震传感器11外，ECU6还获取来自各种传感器(未图示)的输出信号，从而决定点火时期、燃料喷射量等。然后，基于上述各决定值来驱动喷射器3，向燃烧室1b内喷射并提供燃料，并对与火花塞2相连接的点火线圈13进行驱动，由此来从火花塞2的塞间隙放电以产生火花。
经过空气净化器14去除灰尘、废物后的吸入空气由气流传感器12测量流量之后，通过电子控制节流器5并被导入至气室（surge tank）15，然后，从气室15通过进气阀1c并被导入至燃烧室1b。导入至燃烧室1b内的吸入空气和从喷射器3喷射出的燃料进行混合，形成混合气体，并通过火花塞2的火花放电来对混合气体进行点火从而使其燃烧。
混合气体的燃烧压力传递至活塞1e，从而使活塞1e进行往复运动。活塞1e的往复运动经由连杆1h传递到曲轴1f，从而转换成旋转运动，以作为发动机1的输出。燃烧后的混合气体变成废气，通过排气阀1d被排放到排气歧管16中，经催化剂17净化后，被排放到大气中。
接着参照图2对设置在ECU6内的、本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中的点火时期控制部进行说明。图2是表示本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中的点火时期控制部的框图。图2中，曲柄角度传感器9及爆震传感器11分别为图1所示的曲柄角度传感器9及爆震传感器11。
ECU6包括各种I/F电路61和微型计算机62。I/F电路61包括用于将爆震传感器11的输出信号的高频分量去除的低通滤波器（以下称为LPF）18。对于LPF18，向其施加例如2.5[V]的偏置电压，并进行设定使得爆震传感器11的输出信号所包含的振动分量的中心为2.5[V]。为了将爆震传感器11的输出信号所包含的所有振动分量获取到A/D转换器19，对LPF18的输出特性进行设定，使得爆震传感器11的输出信号的振动分量以2.5[V]的偏置电压为中心，并收敛于0[V]～5[V]的范围内。LPF18具备增益变换功能，在爆震传感器11的输出信号的振动分量较小的情况下，以2.5[V]为中心将其放大，在较大的情况下，以2.5[V]为中心使其减小。
微型计算机62由将模拟信号转换为数字信号的A/D转换器、预先储存有控制程序或控制常数的ROM区域、以及预先储存有执行程序时的变量的RAM区域等构成，并且该微型计算机62包括作为点火时期控制部的主要构成要素的A/D转换器19、振动波形计算部20、振动波形标准偏差计算部21、振动位置检测部22、振动水平检测部23、实际点火时期计算部24、以及点火时期调整部25。
A/D转换器19每隔一定的时间间隔（例如，10[μs]或者20[μs]等）将通过LPF18且来自爆震传感器11的模拟信号转换成数字信号。另外，A/D转换器19可以构成为始终进行A/D转换，并仅输出A/D转换以后的处理所需的曲柄角度区间的数据，也可以构成为仅对A/D转换以后的处理所需的曲柄角度区间进行A/D转换并将其输出。
振动波形检测部20将来自A/D转换器19的数字信号和来自曲柄角度传感器9的输出信号作为输入，并通过数字信号处理对来自A/D转换器19的数字信号进行频率分析，计算出规定频率分量（例如5[kHz]～7[kHz]）的振动波形。作为数字信号处理，例如使用称为离散傅立叶变换（DFT）、短时傅立叶变换（STFT）的处理。通过该数字信号处理，在每个规定时间、或者在每个规定曲柄角度计算出规定频率分量的频谱（以下称为振动强度VI）作为振动波形。
另外，作为数字信号处理，也可以利用IIR（无限冲激响应）滤波器、FIR（有限冲激响应）滤波器来提取规定的频率分量。此外，由振动波形检测部20进行的运算可以在对来自LPF18的模拟信号实施A/D转换的同时进行处理，也可以通过与发动机1的旋转同步的中断处理来一起实施。
此外，发动机1的振动除了燃烧引起的振动以外，也包括由发动机1的动作引起的噪音振动，这些噪音有时会叠加在规定的频率分量上。这种噪音振动包括：因安装在发动机1中的喷射器3、进气阀1c、排气阀1d等构成零部件的动作而产生的振动、或者因活塞1e等的动作而产生的发动机固有的振动。因此，在将由振动波形检测部20所检测到的振动波形直接用于检测振动位置时，可能会将这些噪音振动误检测成燃烧引起的振动。
因此，在本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中，通过振动波形标准偏差计算部21在多个点火循环内对由振动波形检测部20所计算出的多个点火循环中的振动波形进行滤波处理，从而计算出振动波形的标准偏差，并由振动位置检测部22利用该计算出的振动波形的标准偏差来检测振动位置，由此能够仅计算由燃烧引起的振动，而不受噪音振动的影响。
即，振动波形标准偏差计算部21基于下式（1）、（2）对由振动波形检测部20所计算出的规定点火循环内的振动波形的标准偏差进行计算。
VIA[n]=KVIA×VIA[n-1]+(1-KVIA)×VI[n]···式（1）
式中，VIA[n]：振动强度的平均值（振动波形平均值）
VI[n]：振动强度
KVIA：用于计算平均值的滤波系数
VSGM[n]=KVSGM×VSGM[n-1]+(1-KVSGM)×(VI[n]-VIA[n])···式（2）
式中，VSGM[n]：振动强度的标准偏差（振动波形标准偏差）
KVSGM：用于计算标准偏差的滤波系数
式中，[n]表示本次点火时刻的处理，[n-1]表示上次点火时刻的处理。此外，振动强度VI是由振动波形检测部20在每个规定曲柄角度下计算出的值，振动强度的平均值VIA及振动强度的标准偏差VSGM[n]在每个规定的曲柄角度下计算得出。
振动位置检测部22将由振动波形标准偏差计算部21所计算出的振动波形的标准偏差首次超过规定的第一判定水平J1时的位置作为振动位置VPOS进行检测。这里，基于发动机1的转速、负载来预先对各个气缸的第一判定水平J1进行实验性的设定。
实际点火时期计算部24基于由振动位置检测部22所检测到的振动位置VPOS并根据图3所示的特性映射来计算实际点火时期VIG。即，图3是表示本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中的、振动位置与实际点火时期的关系的特性映射图，是将由燃烧所引起的振动传递到爆震传感器为止的传递延迟考虑在内而形成的。图3中，纵轴表示实际点火时期VIG[deg.ATDC]，横轴表示振动波形的标准偏差首次超过第一判定水平J1时的振动位置VPOS[deg.ATDC]。例如，如果振动波形的标准偏差首次超过第一判定水平J1时的振动位置VPOS[deg.ATDC]为10[deg.ATDC]，则计算出实际点火时期VIG约为6[deg.ATDC]。
振动水平检测部23对由振动波形标准偏差计算部21所计算出的、振动波形相对于曲柄角度的标准偏差的峰值进行检测、以作为振动水平VPK，当该检测出的振动水平VPK小于第二判定水平J2时，禁止上述实际点火时期计算部24计算实际点火时期VIG。这里，基于发动机的转速、负载来预先对各个气缸的第二判定水平J2进行实验性的设定，且设定得比上述第一判定水平J1大。
点火时期调整部25基于由实际点火时期计算部24所计算出的实际点火时期VIG来调整点火线圈13的通电时期，并使火花塞2的火花放电的时期（点火时期）向提前角一侧或延迟角一侧变化，以达到最合适的混合气体的点火时期。此外，当实际点火时期计算部24所进行的实际点火时期VIG的计算被上述振动水平检测部23禁止时，禁止将点火时期向延迟角一侧调整。
通过如上所述的一系列的处理，无需像专利文献2所涉及的点火时期检测方法那样基于点火时期（在专利文献2的柴油发动机中为燃烧喷射时期）与点火时期的相对关系来进行噪音判定，因而能高精度地对点火时期进行检测，而与发动机的燃烧方式无关，进而能高精度地进行点火时期控制。另外，上述各式仅仅是用于对实施方式1的动作进行说明的一个例子，并不限于这些公式。
接着，对由燃烧引起的振动和由发动机的动作引起的噪音振动被叠加到振动波形上时的振动位置的检测进行说明。图4是对本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中的、由燃烧引起的振动和由发动机的动作引起的噪音振动相重叠时的振动位置检测进行说明的说明图，图4(a)、(b)、(c)、(d)分别是表示相对于各不相同的点火时期的、缸内压力、由振动波形计算部20计算出的振动波形、和由振动波形标准偏差计算部21计算出的振动波形的标准偏差的波形图。即，在图4（a）～（d）中，（1）是将缸内压力相对于多个点火循环的曲柄角度进行重叠表示的缸内压力波形图，（2）是将由振动波形计算部20计算出的振动波形相对于多个点火循环的曲柄角度进行重叠表示的振动波形图，（3）是将由振动波形标准偏差计算部21计算出的振动波形的标准偏差相对于多个点火循环的曲柄角度进行重叠表示的振动波形标准偏差波形图。点火时期按照图4(a)、(b)、(c)、(d)的顺序向提前角一侧移动。
若点火时期发生变化，则缸内压力波形、振动波形、振动波形标准偏差波形的、相对于曲柄角度的位置也发生变化。例如，若点火时期按照图4(a)、(b)、(c)、(d)的顺序向提前角一侧移动，则如各图4(a)、(b)、(c)、(d)中的缸内压力波形图（1）、振动波形图（2）、及振动波形标准偏差波形图（3）所示那样，缸内压力波形、振动波形、振动波形标准偏差波形相对于曲柄角度的位置也分别按照图4(a)、(b)、(c)、(d)的顺序向提前角侧移动。
然而，如图4(a)、(b)、(c)、(d)的振动波形图（2）所示那样，即使点火时期发生变化，由发动机1的动作引起的噪音振动也叠加在振动波形的相同位置上。即，虽然点火位置按照图4(a)、(b)、(c)、(d)的顺序向提前角一侧移动，但噪音振动始终叠加在振动波形中的TDC（Top DeathCenter：上止点）至5[deg.ATDC]（After Top Death Center：上止点后）之间，而与点火位置的移动无关。由此，由发动机1的动作引起的噪音振动被叠加到振动波形中的相同位置上，而与点火时期无关，因此，当把振动波形的振动位置直接用于点火时期的检测时，会将噪音振动误检测成点火时期。
因此，在本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中，利用上述式（1）、（2）并基于对每个曲柄角度计算出的振动波形的标准偏差来检测由燃烧引起的振动位置。具体而言，将振动波形的标准偏差超过第一判定水平J1时的位置作为振动位置来进行检测。此外，在点火时期处于延迟角的状态下，由燃烧引起的振动会变小，因此难以检测振动位置。在这种状态下，由燃烧引起的振动位置、即点火时期的检测精度会变低，因此，禁止基于振动位置来计算实际点火时期。即，在振动波形的标准偏差的峰值低于第二判定水平2的状态下，禁止实际点火时期计算部24计算实际点火时期。
通过如上所述基于振动波形的标准偏差来计算实际点火时期，从而能够对点火时期进行高精度的检测，而不会将噪音振动误检测为由燃烧引起的振动，进而能对点火时期进行高精度的调整。
接着，使用流程图来说明本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置的动作。图5是表示本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置中的点火时期控制功能的动作的流程图。在图5的步骤S101中，基于来自爆震传感器11和曲柄角度传感器9的输出信号，来将曲柄角度所对应的振动强度作为振动波形进行检测。关于对振动波形进行检测的区间，预先对其进行实验性设定，以使其包含实际点火时期。
接着，进入步骤S102，经过多个点火循环并在各个规定曲柄角度（例如，1[deg.CA]）下对步骤S101中检测出的振动波形进行滤波处理，由此来计算振动波形的标准偏差VSGM。该振动波形的标准偏差VSGM的计算是基于上述式（1）、（2）进行的。
接着进入步骤S103，对步骤S102中计算出的振动波形的标准偏差VSGM是否大于第一判定水平J1进行判定。当步骤S103中的判定结果如图4(b)、(c)、(d)的振动波形标准偏差波形图（3）所示那样、即振动波形的标准偏差VSGM大于第一判定水平J1时（是），进入步骤S104，将振动波形的标准偏差VSGM超过第一判定水平J1时的曲柄角度作为振动位置VPOS进行检测。另一方面，当步骤S103中的判定结果如图4（a）所示那样、即振动波形的标准偏差VSGM不大于第一判定水平J1时（否），判定由燃烧引起的振动较小，从而进入步骤S109，禁止计算实际点火时期，并在接下来的步骤S110中禁止将点火时期向延迟角一侧调整。
接着，在步骤S105中，将在步骤S102中计算出的振动波形的标准偏差VSGM的峰值作为振动水平来进行检测，并在接下来的步骤S106中对步骤S105中检测到的振动水平是否大于第二判定水平J2进行判定。
当步骤S106中的判定结果、即振动水平大于第二判定水平J2时（是），进入步骤S107，基于步骤S104中检测到的振动位置VPOS和图3所示的特性映射来计算实际点火时期VIG，并在接下来的步骤S108中，基于步骤S107中计算出的实际点火时期VIG来将点火时期向延迟角一侧或者提前角一侧调整，以达到最合适的点火时期。
另一方面，当步骤S106中的判定结果、即振动水平不大于第二判定水平J2时（否），判定由燃烧引起的振动较小，从而进入步骤S109，禁止计算实际点火时期VIG，并在接下来的步骤S110中禁止将点火时期向延迟角一侧调整。由此，能够避免因点火时期过迟而造成熄火等燃烧不良。
以上所述的本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置具体化了下上述（1）至（4）的发明。
（1）一种内燃机的控制装置，其特征在于，包括：爆震传感器，该爆震传感器检测内燃机的振动，并产生包含与检测到的上述振动相对应的信号在内的输出；曲柄角度传感器，该曲柄角度传感器检测上述内燃机的曲柄角度，并输出与检测到的上述曲柄角度相对应的信号；振动波形计算部，该振动波形计算部基于上述爆震传感器的输出和上述曲柄角度传感器的输出，在上述内燃机的多个点火循环内计算上述内燃机的爆震固有频率分量的振动波形；振动波形标准偏差计算部，该振动波形标准偏差计算部将计算出的多个点火循环内的上述振动波形的标准偏差计算出；振动位置检测部，该振动位置检测部将计算出的上述振动波形标准偏差超过规定的第一判定水平时的上述曲柄角度所对应的位置作为由上述内燃机的燃烧引起的振动位置来进行检测；实际点火时期计算部，该实际点火时期计算部基于所检测到的上述振动位置来计算上述内燃机的实际点火时期；以及点火时期调整部，该点火时期调整部能基于计算出的上述实际点火时期来调整上述内燃机的点火时期。
根据这样构成的内燃机的控制装置，能对点火时期进行高精度的检测而与内燃机的燃烧方式无关，且不会受噪音振动的影响，进而能对点火时期进行高精度的控制。
（2）内燃机的控制装置的特征在于，在上述（1）所记载的内燃机的控制装置中，包括振动水平检测部，该振动水平检测部将由上述振动波形标准偏差计算部计算出的上述振动波形的标准偏差的峰值作为上述内燃机的振动水平来进行检测，当检测到的上述振动水平小于规定的第二判定水平时，禁止上述实际点火时期计算部计算实际点火时期。
根据这样构成的内燃机的控制装置，由于例如当由于点火时期过迟而导致由燃烧引起的振动水平变小时，无法确保所检测到的振动位置和点火时期的相关性，因此，通过禁止基于振动位置来计算点火时期，由此能避免基于错误的实际点火时期来调整点火时期。
（3）内燃机的控制装置的特征在于，在上述（1）或（2）所记载的内燃机的控制装置中，当由上述振动波形标准偏差计算部计算出的振动波形的标准偏差未超过上述第一判定水平时，禁止上述实际点火时期计算部计算实际点火时期。
根据这样构成的内燃机的控制装置，在禁止计算实际点火时期那样的由燃烧引起的振动水平较小的情况下，点火时期过迟，因此能避免因进一步将点火时期向延迟角一侧调整而产生熄火等燃烧不良。
（4）内燃机的控制装置的特征在于，在上述（2）或（3）所记载的内燃机的控制装置中，当禁止计算上述实际点火时期时，禁止上述点火时期调整部将点火时期向延迟角一侧调整。
根据这样构成的内燃机的控制装置，在禁止计算实际点火时期那样的由燃烧引起的振动水平较小的情况下，点火时期过迟，因此能避免因进一步将点火时期向延迟角一侧调整而产生熄火等燃烧不良。
另外，对于本发明，可以在本发明范围内，对实施方式进行适当的变形、省略。

Claims (5)

1.一种内燃机的控制装置，包括：
爆震传感器，该爆震传感器检测内燃机的振动，并产生包含与检测到的所述振动相对应的信号在内的输出；
曲柄角度传感器，该曲柄角度传感器检测所述内燃机的曲柄角度，并输出与检测到的所述曲柄角度相对应的信号；
振动波形计算部，该振动波形计算部基于所述爆震传感器的输出和所述曲柄角度传感器的输出，在所述内燃机的多个点火循环内计算所述内燃机的爆震固有频率分量的振动波形；
振动波形标准偏差计算部，该振动波形标准偏差计算部将计算出的多个点火循环内的所述振动波形的标准偏差计算出；
振动位置检测部，该振动位置检测部将计算出的所述振动波形标准偏差超过规定的第一判定水平时的所述曲柄角度所对应的位置检测作为由所述内燃机的燃烧引起的振动位置；
实际点火时期计算部，该实际点火时期计算部基于所检测到的所述振动位置来计算所述内燃机的实际点火时期；以及
点火时期调整部，该点火时期调整部能基于计算出的所述实际点火时期来调整所述内燃机的点火时期。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
包括振动水平检测部，该振动水平检测部将由所述振动波形标准偏差计算部计算出的所述振动波形的标准偏差的峰值检测作为所述内燃机的振动水平，
当检测到的所述振动水平小于规定的第二判定水平时，禁止所述实际点火时期计算部计算实际点火时期。
3.如权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
当禁止计算所述实际点火时期时，禁止所述点火时期调整部将点火时期向延迟角一侧调整。
4.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
当由所述振动波形标准偏差计算部所计算出的振动波形的标准偏差未超过所述第一判定水平时，禁止所述实际点火时期计算部计算实际点火时期。
5.如权利要求4所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
当禁止计算所述实际点火时期时，禁止所述点火时期调整部将点火时期向延迟角一侧调整。
CN201310135896.XA 2012-10-26 2013-04-18 内燃机的控制装置 Expired - Fee Related CN103790751B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012236230A JP5502176B2 (ja) 2012-10-26 2012-10-26 内燃機関の制御装置
JP2012-236230 2012-10-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103790751A true CN103790751A (zh) 2014-05-14
CN103790751B CN103790751B (zh) 2016-03-30

Family

ID=50479861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310135896.XA Expired - Fee Related CN103790751B (zh) 2012-10-26 2013-04-18 内燃机的控制装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9212647B2 (zh)
JP (1) JP5502176B2 (zh)
CN (1) CN103790751B (zh)
DE (1) DE102013206209B4 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105863863A (zh) * 2015-02-09 2016-08-17 通用电气公司 得出爆震传感器条件的方法和系统
CN108730057A (zh) * 2017-04-14 2018-11-02 三菱电机株式会社 内燃机的异常燃烧检测装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9660320B2 (en) 2015-06-10 2017-05-23 Highlands Diversified Services, Inc. High efficiency mounting assembly for satellite dish reflector
US10961942B2 (en) * 2016-08-31 2021-03-30 Ai Alpine Us Bidco Inc System and method for determining the timing of an engine event
JP6897552B2 (ja) * 2017-12-26 2021-06-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP7198093B2 (ja) * 2019-01-23 2022-12-28 株式会社豊田自動織機 内燃機関の制御装置、内燃機関システム、および、内燃機関システムの制御方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5215059A (en) * 1992-04-03 1993-06-01 Hitachi America, Ltd., Research And Development Division Method and system for reducing engine knock in an internal combustion engine
US5821412A (en) * 1994-08-09 1998-10-13 Ford Global Technologies, Inc. Apparatus and method for processing engine measurements
CN1300343A (zh) * 1998-05-12 2001-06-20 罗伯特·博施有限公司 点火控制方法
US20090120410A1 (en) * 2007-11-13 2009-05-14 Rihito Kaneko Ignition timing controlling apparatus and ignition timing controlling method for internal combustion engine
CN101825034A (zh) * 2009-03-04 2010-09-08 日产自动车株式会社 柴油机的控制装置和控制柴油机的方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58204978A (ja) * 1982-05-25 1983-11-29 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 燃焼時期検出装置
JPS6264921A (ja) * 1985-09-17 1987-03-24 Mazda Motor Corp エンジンのノツキング検出装置
JPH04237845A (ja) 1991-01-19 1992-08-26 Komatsu Ltd ディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置
US5583785A (en) * 1993-12-28 1996-12-10 Talkie Tooter, Inc. Method and apparatus for signal decoder using instantaneous magnitude and phase detection
JP3780549B2 (ja) 1995-11-27 2006-05-31 株式会社デンソー 燃料噴射時期制御装置
JP3980969B2 (ja) * 2002-08-30 2007-09-26 パイオニア株式会社 心拍数計測システム、心拍数計測方法、心拍数計測プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体
JP3925391B2 (ja) * 2002-10-31 2007-06-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のノッキング制御装置
US7472687B2 (en) * 2002-11-01 2009-01-06 Visteon Global Technologies, Inc. System and method for pre-processing ionization signal to include enhanced knock information
JP4605642B2 (ja) * 2004-12-14 2011-01-05 株式会社デンソー 内燃機関のノック判定装置
JP4600181B2 (ja) * 2005-06-28 2010-12-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の点火時期制御装置
JP4324158B2 (ja) * 2005-12-05 2009-09-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の点火時期制御装置
JP4342520B2 (ja) * 2006-01-27 2009-10-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の点火時期制御装置
JP4390774B2 (ja) * 2006-01-27 2009-12-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の点火時期制御装置
JP4180090B2 (ja) * 2006-06-28 2008-11-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のノッキング判定装置
JP4600431B2 (ja) * 2007-05-30 2010-12-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のノッキング判定装置
JP4445986B2 (ja) * 2007-08-21 2010-04-07 本田技研工業株式会社 内燃機関の着火時期を判定するための制御装置
US7594423B2 (en) * 2007-11-07 2009-09-29 Freescale Semiconductor, Inc. Knock signal detection in automotive systems
JP2009115011A (ja) * 2007-11-08 2009-05-28 Denso Corp 内燃機関のノック判定装置
US8186329B2 (en) * 2008-02-15 2012-05-29 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling a spark-ignition direct-injection internal combustion engine at low loads
JP2009215908A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2010281262A (ja) * 2009-06-04 2010-12-16 Toyota Motor Corp 内燃機関ノック判定装置及び内燃機関ノッキング制御装置
JP5508834B2 (ja) * 2009-12-22 2014-06-04 日産自動車株式会社 内燃機関のノック判定装置
JP5496004B2 (ja) * 2010-07-29 2014-05-21 三菱重工業株式会社 エンジンの失火検出装置及び方法
JP5641960B2 (ja) * 2011-02-01 2014-12-17 三菱電機株式会社 内燃機関の制御装置
WO2012111145A1 (ja) * 2011-02-18 2012-08-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP5832130B2 (ja) * 2011-04-20 2015-12-16 三菱電機株式会社 内燃機関の制御装置
JP5039224B1 (ja) * 2011-05-17 2012-10-03 三菱電機株式会社 内燃機関の制御装置
JP5839972B2 (ja) * 2011-12-12 2016-01-06 三菱電機株式会社 内燃機関の制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5215059A (en) * 1992-04-03 1993-06-01 Hitachi America, Ltd., Research And Development Division Method and system for reducing engine knock in an internal combustion engine
US5821412A (en) * 1994-08-09 1998-10-13 Ford Global Technologies, Inc. Apparatus and method for processing engine measurements
CN1300343A (zh) * 1998-05-12 2001-06-20 罗伯特·博施有限公司 点火控制方法
US20090120410A1 (en) * 2007-11-13 2009-05-14 Rihito Kaneko Ignition timing controlling apparatus and ignition timing controlling method for internal combustion engine
CN101825034A (zh) * 2009-03-04 2010-09-08 日产自动车株式会社 柴油机的控制装置和控制柴油机的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105863863A (zh) * 2015-02-09 2016-08-17 通用电气公司 得出爆震传感器条件的方法和系统
CN105863863B (zh) * 2015-02-09 2021-03-12 爱尔派美国竞标公司 得出爆震传感器条件的方法和系统
CN108730057A (zh) * 2017-04-14 2018-11-02 三菱电机株式会社 内燃机的异常燃烧检测装置
CN108730057B (zh) * 2017-04-14 2021-05-25 三菱电机株式会社 内燃机的异常燃烧检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103790751B (zh) 2016-03-30
JP2014084835A (ja) 2014-05-12
DE102013206209A1 (de) 2014-04-30
JP5502176B2 (ja) 2014-05-28
US20140116383A1 (en) 2014-05-01
DE102013206209B4 (de) 2017-06-01
US9212647B2 (en) 2015-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103573455B (zh) 内燃机的爆震控制装置
CN103790751B (zh) 内燃机的控制装置
US7478624B2 (en) Ignition timing control device of internal combustion engine
US5739417A (en) Method and device for determining operating parameters in an internal combustion engine
US8473180B2 (en) On-board fuel property detection using pattern recognition and power spectral analysis of cylinder pressure signal
CN101213434B (zh) 内燃机的爆震判定设备
CN102619637B (zh) 发动机的爆震控制装置
CN102619626B (zh) 内燃机的控制装置
CN102444525B (zh) 内燃机的爆震控制装置
CN101356355B (zh) 内燃机爆震判定设备以及爆震判定方法
CN101418727B (zh) 用于测定气缸压力特征的方法和装置
CN102022206A (zh) 用于内燃机的闭环燃烧控制的方法和设备
CN102667112B (zh) 识别内燃机中不受控燃烧的方法和装置
CN103161642B (zh) 内燃机的控制装置
CN1975363B (zh) 运行内燃机的方法和装置
CN100545601C (zh) 用于判定内燃发动机的爆震的装置和方法
JP2005351161A (ja) 内燃機関の制御装置
CN103306841B (zh) 内燃机的爆震控制装置
CN103256166B (zh) 内燃机的爆震控制装置
US20130192343A1 (en) Knock detection device of internal combustion engine
CN107476923B (zh) 内燃机的控制装置及其控制方法
WO2019107103A1 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2018123735A (ja) クランク角度検出装置
JP6429938B1 (ja) 内燃機関の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160330