ES2199331T3 - Aparato de deteccion de pre-encendido. - Google Patents
Aparato de deteccion de pre-encendido.Info
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Abstract
LA INVENCION SUMINISTRA UN DISPOSITIVO DE PRE-ENCENDIDO QUE ES CAPAZ DE DETECTAR UNA CONDICION DE PRE-ENCENDIDO (PI) EN UNA ETAPA INCIPIENTE. SE DETECTA LA VIBRACION DEL MOTOR MEDIANTE UN DETECTOR DE VIBRACIONES (113) Y SE LEE EN UN CONTROLADOR (12). CUANDO LA LONGITUD DE UN PERIODO DURANTE EL CUAL SE PRODUCE UNA VIBRACION ANORMAL DE UNA MAGNITUD MAYOR DE UN NIVEL PREDETERMINADO HA EXCEDIDO DE UNA LONGITUD PREDETERMINADA DEL PERIODO, O CUANDO LA FRECUENCIA DE LA OCURRENCIA DE VIBRACIONES ANORMALES DURANTE UN PERIODO PREDETERMINADO ES MAYOR QUE UN VALOR PREDETERMINADO Y LA SUMA ACUMULATIVA DE LAS FRECUENCIAS DE OCURRENCIA DE VIBRACIONES ANORMALES HA EXCEDIDO UN VALOR PREDETERMINADO, ENTONCES SE DETERMINA QUE SE HA PRODUCIDO PREENCENDIDO. EN ESTE MOMENTO, PUEDE VARIARSE UN VALOR DE DETERMINACION, QUE SE BASA EN LA DETERMINACION DE LA OCURRENCIA DEL PRE-ENCENDIDO, PARA EVITAR DECISIONES ERRONEAS Y PARA MEJORAR LA CAPACIDAD DE RESPUESTA.
Description
Un aparato de detección de preignición.
La presente invención se refiere a un aparato de
detección de preignición para un motor de combustión interna, y más
en particular a un aparato de detección de preignición capaz de
detectar una condición de preignición en una etapa inicial.
La preignición se define como el fenómeno que una
mezcla de aire-combustible enciende espontáneamente
durante la carrera de compresión en virtud del calor residual
contenido en los depósitos que se adhieren a la bujía de ignición
y/o a la pare interna del cilindro de un motor.
La preignición, no sólo provoca una acusada
disminución en la salida de un motor y/o una fluctuación en la
velocidad del motor, sino que también puede dañar el motor, en el
peor caso.
Para resolver este problema, se ha propuesto ya
un dispositivo de control de un motor de combustión interna que
determina que se ha producido la preignición cuando se detecta, con
anterioridad a la ignición, una vibración anormal, de una magnitud
que es mayor que un nivel predeterminado, y corta el combustible a
los cilindros (véase la publicación del Modelo de Utilidad japonés
núm. 1-88052).
El dispositivo de control de un motor mencionado
en lo que antecede, sin embargo, no puede impedir que el motor
resulte dañado, debido a que determina que se ha producido la
preignición cuando se detecta la vibración anormal del motor, con
una magnitud mayor de un nivel predeterminado, y no puede determinar
que se ha producido la preignición hasta después de que la
preignición ha resultado ser significativamente seria.
En vista del problema anterior, un objeto de la
presente invención consiste en proporcionar un aparato de detección
de preignición capaz de detectar una condición de preignición en
una etapa inicial.
Un aparato de detección de preignición de acuerdo
con un primer aspecto, comprende: un medio de detección de
vibración para detectar la vibración de un motor de combustión
interna; medios de medición de intervalo de ocurrencia de una
vibración anormal para medir un intervalo de tiempo mientras se está
detectando, mediante los citados medios de detección de vibración,
una vibración anormal que es más alta de un nivel predeterminado;
medios de medición de intervalo de continuación de vibración
frecuente para la medición de un intervalo de tiempo mientras que
el intervalo de ocurrencia de vibración anormal, medido por dichos
medios de medición de intervalo de ocurrencia de vibración anormal,
es más corto que un intervalo de continuación de vibración
no-anormal predeterminado; y un medio de
determinación de preignición, para determinar que se ha producido
la preignición cuando el intervalo de continuación de vibración
frecuente que se ha medido mediante los citados medios de medición
internos de continuación de vibración frecuente, resulta ser más
largo que un intervalo de determinación de preignición
predeterminado.
De acuerdo con este aparato de detección de
preignición, se determina que la preignición ha ocurrido cuando un
intervalo de continuación de vibración frecuente resulta ser más
largo que un intervalo predeterminado.
Un aparato de detección de preignición, de
acuerdo con un segundo aspecto, comprende: un medio de detección de
vibración para detectar la vibración de un motor de combustión
interna; un medio de cálculo de frecuencia de ocurrencia de
vibración anormal, para calcular una frecuencia en la detección de
vibración anormal más alta de un valor predeterminado, por medio de
dichos medios de detección de vibración; un medio de acumulación
para acumular la frecuencia calculada por los citados medios de
cálculo de frecuencia de ocurrencia de vibración anormal; y un
medio de determinación de preignición para determinar que la
preignición ha ocurrido cuando la frecuencia acumulada resulta ser
mayor de un valor de determinación de preignición
predeterminado.
De acuerdo con este aparato de detección de
preignición, se determina que la preignición se ha producido cuando
una frecuencia acumulada resulta ser mayor que un valor
predeterminado.
La Figura 1 es un diagrama que muestra la
configuración de un aparato de detección de preignición de acuerdo
con la presente invención;
La Figura 2 es un diagrama de flujo para una
rutina de control de temporización de ignición;
La Figura 3 es un diagrama de flujo para una
primera sub-rutina de detección de preignición;
Las Figuras 4A-4D son diagramas
destinados a la explicación de la operación de la primera
sub-rutina de detección de preignición;
La Figura 5 es un diagrama de flujo para una
segunda sub-rutina de detección de preignición;
Las Figuras 6A-6D es un diagrama
para la explicación de la operación de la segunda
sub-rutina de detección de preignición;
La Figura 7 es un diagrama que muestra una
relación entre la frecuencia de ocurrencia de vibración anormal y
la velocidad del motor, y
La Figura 8 es un diagrama que muestra una
relación entre la ocurrencia de preignición y una relación de
aire/combustible.
La Figura 1 es un diagrama que muestra la
configuración de un aparato de detección de preignición de acuerdo
con la presente invención. Un motor 10 de combustión interna, posee
un pistón 103 que se mueve arriba y abajo en un cilindro 102
perforado en un bloque 101 de cilindro.
Una válvula 104 de admisión, una válvula 105 de
escape, y una bujía 106, han sido montadas en la parte superior del
cilindro 102; una mezcla de aire/combustible, arrastrada a través
de la válvula 104 de admisión, y comprimida por el movimiento
ascendente del pistón 103, se enciende por medio de la bujía 106, y
se provoca que se expanda, forzando al pistón descendentemente, y
generando así potencia.
El movimiento ascendente y descendente del
pistón, se convierte en movimiento de rotación por medio de un eje
de cigüeñal (no representado). Un rotor 107 de temporización, ha
sido fijado al extremo delantero del cigüeñal.
El rotor 107 de temporización, posee un total de
12 dientes formados a intervalos de 30º, y según pasa cada diente
del rotor 107 de temporización, se genera a la salida un pulso
desde un sensor 111 de posición de cigüeñal, montado en relación de
proximidad cercana con el rotor 107 de temporización. De este modo,
se puede detectar el ángulo de cigüeñal cada 30º por medio del
sensor 111 de posición del cigüeñal.
Un árbol de levas de admisión (no representado),
que acciona la válvula 104 de admisión, ha sido dotado de una
lengüeta sobresaliente, y según pasa la lengüeta sobresaliente, se
genera un pulso de salida a partir de un sensor 112 de árbol de
levas montado en relación de proximidad cercana con el árbol de
levas de admisión. De este modo, una revolución del árbol de levas,
es decir, un ciclo del motor de combustión interna, puede ser
detectado por medio del sensor 112 de árbol de levas.
Además, se ha montado un sensor 113 de vibración
en el bloque 101 de cilindro, para detectar la vibración que se
produce en el motor de combustión interna.
Las salidas del sensor 111 de posición de
cigüeñal, del sensor 112 de árbol de levas, y del sensor 113 de
vibración, se llevan a un controlador 12.
El controlador 12 está fabricado a partir de un
ordenador que consiste en una CPU 122, una memoria 123, una
interfaz 124 de salida, y una interfaz 125 de salida, que están
interconectadas por medio de un bus 121 de datos. La salida de cada
sensor se lleva a la CPU 122 por medio de la interfaz 124 de
entrada.
La interfaz 125 de salida del controlador 12,
pone en su salida una señal de comando de ignición que se
suministra a la bujía 106 por medio de un inflamador y de una
bobina de encendido 132.
Además de la preignición descrita en lo que
antecede, la detonación provoca también la vibración del motor, y
la detonación se produce cuando se auto-enciende un
gas combustible residual en el cilindro 102 después de que salte la
chispa en la bujía 106. Cuando el motor no está operando bajo unas
condiciones en las que se pueda producir la preignición, es decir,
cuando el motor no está operando en condiciones de alta temperatura
y carga elevada, no se produce la preignición. En consecuencia, la
detección de preignición se lleva a cavo en una rutina de control
de temporización de ignición, para inhibir el la detonación.
La Figura 2 es un diagrama de flujo de la rutina
de control de tiempo de ignición, ejecutada en el controlador
12.Esta rutina se ejecuta cada intervalo fijo.
En la etapa 20, se lee la salida R del sensor 113
de vibración montado en el bloque 101 de cilindro, y en la etapa
21, se determina un nivel K de vibración como función de la salida
R del sensor 113 de vibración.
K =
K(R)
Por ejemplo, la media de movimiento de la salida
R del sensor 113 de vibración, puede ser utilizada para la
determinación del nivel de vibración.
En la etapa 22, se determina si la vibración es o
no mayor que, o igual a, un valor \epsilon de umbral
predeterminado, con el fin de determinar si el motor está o no
experimentando una vibración anormal.
Cuando la determinación en la etapa 22 es
negativa, es decir, cuando el motor no está experimentando ninguna
vibración anormal, se reduce un valor de ajuste \DeltaT_{ad}
para ajuste de un instante Ti de ignición de referencia por medio
de una cantidad \DeltaT_{L} de avance preestablecida en la etapa
23, con anterioridad a avanzar hasta la etapa 25.
\vskip1.000000\baselineskip
\DeltaT_{ad}\leftarrow\DeltaT_{ad} -
\DeltaT_{L}
A la inversa, cuando la determinación en la etapa
22 es afirmativa, es decir, cuando el motor está experimentando una
vibración anormal, el valor \DeltaT_{ad} de ajuste se
incrementa en una cantidad \DeltaT_{D} de retardo
predeterminada en la etapa 25, con anterioridad a que avance a la
etapa 25.
\DeltaT_{ad}\leftarrow\DeltaT_{ad} +
\DeltaT_{D}
En la etapa 25, el valor \DeltaT_{ad} de
ajuste se reta del tiempo TI de ignición de referencia, adelantado
o retardando el ángulo de ignición para determinar el instante TI
de ignición, haciendo avanzar o retrasar con ello el ángulo de
ignición para determinar el instante T de ignición.
T \leftarrow TI -
\DeltaT_{ad}
Según se sabe, el instante TI de ignición de
referencia se calcula como una función de la velocidad Ne del motor
y de la velocidad Qa de flujo de aire de admisión.
TI \leftarrow TI(Ne,
Qa)
En este caso, para suprimir rápidamente la
vibración anormal del motor, el valor de la cantidad
\DeltaT_{D} de retarse, se hace más grande que el valor de al
cantidad \DeltaT_{L} de retardo preestablecida.
En la etapa 26, el instante T de ignición se
limita entre el instante T_{D} más retardado predeterminado, y el
instante TI de ignición de referencia, y el control avanza hasta la
etapa 27.
En la etapa 27, se ejecuta una
sub-rutina de detección de preignición, y a
continuación se da por terminada la rutina.
La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra
la primera sub-rutina de detección de preignición
ejecutada en la etapa 27. En la etapa 27A, se determina si el nivel
de vibración es o no mayor que el valor \epsilon de umbral
predeterminado.
Cuando la determinación en la etapa 27A es
afirmativa, es decir, cuando el motor está experimentando una
vibración anormal, un contador NVC de intervalo de vibración no
anormal, que indica un período libre de vibración anormal, se
resetea a "0" con anterioridad a avanzar a la etapa 27E.
Cuando la determinación en la etapa 27A es
negativa, es decir, cuando el motor no está experimentando ninguna
vibración anormal, entonces el contador NVC de intervalo de
vibración no anormal se incrementa en la etapa 27C, y se limita a
un valor menor que un valor límite superior en la etapa 27D, con
anterioridad a proceder a la etapa 27D.
El motivo para limitar el contador NVC de
intervalo de vibración no anormal a un valor menor que un límite
superior, es como sigue.
Es decir, cuando se produce una vibración anormal
del motor de forma frecuente, el contador NVC de intervalo de
vibración no anormal se resetea frecuentemente, y éste no supera un
período PNV de vibración no anormal predeterminado.
Por el contrario, mientras nos se produzca una
vibración anormal del motor, el contador NVC de intervalo de
vibración continúa incrementándose. El contador de intervalo de
vibración no anormal incorporado realmente en el controlador 12, se
resetea a "0" cuando alcanza un valor de conteo máximo, y a
continuación empieza a incrementarse de nuevo. En consecuencia, si
se detecta alguna vibración anormal inmediatamente después de que
el contador NVC de intervalo de vibración no anormal fuera
reseteado a "0" debido a que la vibración anormal del motor no
se produjo durante un largo período de tiempo, ésta puede ser
determinada por la ausencia de la vibración anormal del motor que
se ha estado produciendo de manera frecuente. Para evitar tal
determinación errónea, se hace necesario mantener el contador NVC
de intervalo de vibración no anormal, en el valor límite superior
cuando la vibración anormal del motor no se ha producido durante un
largo período de tiempo.
En la etapa 27E, se determina si el valor de
conteo del contador NVC de intervalo de vibración no anormal ha
excedido o no el período PNV de vibración no anormal.
Cuando la determinación en la etapa 27E es
afirmativa, es decir, cuando no se ha producido una vibración
anormal del motor durante un largo período, un contador FVC de
intervalo de continuación de vibración frecuente, que indica un
período durante el que el motor está experimentando una vibración
anormal a intervalos frecuentes, se resetea a "0" en la etapa
27F antes de avanzar a la etapa 27I.
Por el contrario, cuando la determinación en la
etapa 27E es negativa, es decir, cuando el motor está
experimentando vibración anormal a intervalos frecuentes, el
contador FVC de intervalo de continuación de vibración frecuente se
incrementa en la etapa 27G, y queda limitado a un valor menor de un
límite superior en la etapa 27H, con anterioridad a proceder a la
etapa 27I.
El motivo para limitar el contador FVC de
intervalo de continuación de vibración frecuente a menos de un
valor límite superior, es similar al motivo para limitar el
contador NVC de intervalo de vibración no anormal a menos de un
valor límite superior, es decir, se evita que se realice una
determinación errónea de que el motor no está experimentando
vibración anormal a intervalos frecuentes cuando el contador FVC de
intervalo de continuación de vibración frecuente se resetea después
de alcanzar su valor contable máximo.
En la etapa 27I, se determina si el valor de
conteo del contador FVC de intervalo de continuación de vibración
frecuente, es o no mayor que un valor PJ de determinación de
preignición predeterminado.
Cuando la determinación, en la etapa 27I, es
afirmativa, es decir, cuando el valor de conteo del contador FVC de
intervalo de continuación de vibración frecuente es mayor que el
valor PJ de determinación de preignición, se determina que la
preignición ha ocurrido, y se emite un aviso en la etapa 27J, se
ejecuta una operación para evitar la preignición en la etapa 27K, y
a continuación se termina la sub-rutina.
Por el contrario, cuando la determinación en la
etapa 27I es negativa, es decir, cuando el valor de conteo del
contador FVC de intervalo de continuación de vibración frecuente no
es mayor que un valor PJ de determinación de preignición
predeterminado, se determina que no se encontrado preignición, y
esta sub-rutina termina de forma inmediata.
Las Figuras 4A-4D son diagramas
para explicación del funcionamiento en la primera
sub-rutina de detección de preignición. La vibración
del motor, el valor de conteo del contador NVC de intervalo de
vibración no anormal, el valor de conteo del contador FVC de
intervalo de continuación de vibración frecuente, y el instante de
ignición, han sido representados en este orden, de arriba abajo. El
tiempo ha sido representado en el eje de abcisas.
Considérese el caso en que se inicia la
monitorización en el instante t_{0} y la vibración anormal se
detecta en los instantes t_{2}, t_{4} a t_{5}, t_{7},
t_{9} y t_{10} a t_{12}.
Es decir, después del instante t_{0}, el
contador NVC de intervalo de vibración no anormal y el contador FVC
de intervalo de continuación de vibración frecuente, se
incrementan.
Puesto que no se detecta ninguna vibración
anormal hasta t_{2}, el valor de conteo del contador NVC de
intervalo de vibración no anormal, supera al período PNV de
duración de vibración no anormal, y el contador FVC de intervalo de
continuación de vibración frecuente se resetea en el instante
t_{1}, de modo que su valor de conteo no excede al valor PJ de
determinación de preignición.
En el instante t_{2}, ocurre la vibración
anormal, y el contador NVC de intervalo de vibración no anormal se
resetea, y empieza a incrementarse de nuevo. La operación desde
t_{2} hasta t_{4}, es la misma que desde t_{0} hasta
t_{2}.
Desde el instante t_{4} hasta t_{5}, ocurre
la vibración anormal de una manera sucesiva, de modo que el
contador NVC de intervalo de vibración no anormal se resetea de
manera frecuente, y el valor de conteo del contador FVC de
intervalo de continuación de vibración frecuente continúa
incrementándose. Puesto que la vibración anormal se detiene después
del instante t_{5}, el contador NVC de intervalo de vibración no
anormal se resetea, y empieza a incrementarse de nuevo. En el
instante t_{6}, el contador supera el período PNV de vibración no
anormal, y el contador FVC de intervalo de continuación de
vibración frecuente se resetea. En consecuencia, el contador FVC de
intervalo de continuación de vibración frecuente no supera el valor
PJ de determinación de preignición, y no se determina que haya
ocurrido la preignición.
Puesto que la vibración anormal se produce
también de forma sucesiva desde t_{9} hasta t_{12}, el contador
NVC de intervalo de vibración no anormal se resetea de manera
frecuente, y el valor de conteo del contador FVC de intervalo de
continuación de vibración frecuente continúa incrementándose. El
contador FVC de intervalo de continuación de vibración frecuente
supera el valor PJ de determinación de preignición en el instante
t_{11}, y determina aquí que se ha producido la preignición.
Desde el instante t_{0} hasta el t_{10}, la
mezcla de aire-combustible en el cilindro se
enciende con un cierto retraso después de la ignición de la bujía
106. El instante de encendido se aproxima gradualmente al instante
de ignición después del instante t_{10}, y la mezcla de
aire-combustible se enciende con anterioridad a la
ignición de la bujía 106, es decir, la preignición se produce de
manera continuada.
El período PNV de vibración no anormal y el valor
PJ de determinación de preignición, son valores fijados previamente
en la realización anterior, pero el período PNV de vibración no
anormal y el valor PJ de determinación de preignición pueden ser
determinados en base a los valores de estudio del contador NVC de
intervalo de vibración no anormal y del contador FVC de intervalo
de continuación de vibración frecuente, respectivamente.
En ese caso, resulta posible compensar la
diferencia de características anti-detonación del
combustible (por ejemplo, debido al cambio entre la gasolina normal
y la gasolina de alto octanaje), y las variaciones en las
características de ocurrencia de vibración anormal debido a las
variaciones de temperatura, humedad, y otras condiciones
medioambientales.
Además, tomando una decisión en base a las
relaciones entre el período PNV de duración de la vibración no
anormal actual y el valor PJ de determinación de preignición
respecto a los valores de estudio respectivos, se pueden compensar
también las variaciones de las características de detección del
sensor 113 de vibración.
Según se ha descrito en lo que antecede, de
acuerdo con una primera sub-rutina de detección de
preignición, la preignición puede ser detectada casi al mismo
tiempo que ocurre la preignición realmente.
Sin embargo, cuando se mantiene la condición que
puede ocurrir justamente antes de la preignición, y no se ha
detectado vibración anormal para el período especificado, se
resetea el contador FVC de intervalo de duración de vibración
frecuente. Por lo tanto, la detección de la preignición puede ser
retardada cuando se establece una condición en la que ocurre con
frecuencia la vibración anormal, puesto que la preignición no puede
ser detectada hasta que la vibración anormal se produce de forma
continuada durante un período específico después de que
comience.
La Figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra
una segunda sub-rutina de detección de preignición
que ha sido diseñada para superar el problema anterior, y que se
ejecuta en lugar de la primera sub-rutina de
detección de preignición en la etapa 27 de la rutina de control de
instante de ignición.
En la etapa 27a, el contador IGN de conteo de
ignición se incrementa, y en la etapa 27b, se determina si el nivel
K de vibración es o no mayor que un valor \epsilon de umbral
predeterminado.
Cuando la determinación en la etapa 276 es
afirmativa, es decir, cuando el motor está experimentando una
vibración anormal, el contador NKC de ocurrencia de vibración
anormal se incrementa en la etapa 27c con anterioridad a que el
control siga hasta la etapa 27d. Cuando la determinación en la etapa
27b es negativa, es decir, cuando el motor no está experimentando
una vibración anormal, el control avanza directamente a la etapa
27d.
En la etapa 27d, se determina si el contador IGN
de conteo de ignición es menor que un valor de conteo N1 de
ignición predeterminado. Cuando la determinación en la etapa 27d es
afirmativa, es decir, cuando el control de ignición es menor que el
conteo de ignición predeterminado, esta sub-rutina
termina inmediatamente.
Obsérvese que si el conteo N1 de ignición
predeterminado se establece en un valor grande, las variaciones en
el número de ocurrencias de vibración anormal detectadas mientras
se están ejecutando N1 igniciones, se reducirá y se mejorará la
precisión de la detección, pero el tiempo que transcurre con
anterioridad a la detección de la preignición resultará largo. Por
lo tanto, el conteo N1 de ignición predeterminado debe ser
determinado de acuerdo con la relación entre la precisión de la
detección y el tiempo de detección.
Cuando la determinación en la etapa 27d es
negativa, es decir, cuando el conteo de ignición ha alcanzado el
conteo de ignición predeterminado, se lleva a cabo el procesamiento
desde la etapa 27e hasta la etapa 27j.
En la etapa 27e, se calcula un valor NKA
acumulado de vibración anormal, que es la suma acumulada de las
diferencias entre el número de ocurrencias de vibración anormal,
detectadas mientras se ejecutan igniciones en instantes
predeterminados, y el conteo N2 de ocurrencia de vibración anormal
predeterminada.
NKA = NKA + (NKC -
N2)
Es decir, puesto que el número de ocurrencias de
vibración anormal detectadas se incrementa, mientras se ejecutan
las igniciones predeterminadas, el valor de conteo del contador NKC
de ocurrencia de vibración anormal se incrementa, y el valor NKA
acumulativo de vibración anormal también se incrementa.
Obsérvese que el conteo N2 de ocurrencia de
vibración anormal predeterminado, es un valor de umbral para
determinar que la vibración anormal ha estado ocurriendo de manera
frecuente. Normalmente, este valor debe ser determinado
multiplicando el conteo de ignición predeterminado por una
frecuencia de ocurrencia de vibración anormal objetivo, en base a
la cual se realiza el control para la supresión de la vibración
anormal. Sin embargo, puesto que el conteo de ignición
predeterminado se establece en un valor relativamente pequeño, por
ejemplo 50, el valor real del conteo N2 de ocurrencia de vibración
anormal predeterminado se determina multiplicando primero el conteo
de ignición predeterminado por la frecuencia de ocurrencia de
vibración anormal objetivo, en base a la cual se realiza el control
para la supresión de la vibración anormal, y multiplicando a
continuación el producto resultante por un coeficiente \alpha de
seguridad, de 1,0 o más grande. Es decir, se utiliza la siguiente
ecuación:
N2 = (Frecuencia de ocurrencia de
vibración anormal objetivo x N1) x
\alpha
En las etapas 27f y 27g, cuando el valor NKA
acumulativo de vibración anormal, se hace negativo, se impone un
límite inferior de "0" sobre el valor acumulado.
En la etapa 27h, se determina si el valor NKA
acumulado de vibración anormal es o no menor que un valor NP de
ocurrencia de preignición.
Cuando la determinación en 27h es negativa, es
decir, cuando el valor NKA acumulado de vibración anormal no es
menor que el valor NP de ocurrencia de preignición, se emite un
aviso de preignición y se lleva a cabo una operación para evitar la
preignición en la etapa 27i con anterioridad a avanzar hasta la
etapa 27j. Por el contrario, cuando la determinación en 27h es
afirmativa, es decir, cuando el valor NKA acumulativo de vibración
anormal es menor que un valor NP de ocurrencia de preignición, el
control avanza directamente hasta la etapa 27j.
En la etapa 27j, el contador IGN de conteo de
ignición y el contador NKC de ocurrencia de vibración anormal se
resetean, y esta sub-rutina termina.
Obsérvese que el valor NKA acumulado de vibración
anormal no se resetea en la etapa 27j, sino que ésta se utiliza
para detectar la preignición tan pronto como sea posible, cuando la
preignición ocurre con frecuencia.
En el segundo proceso de detección de
preignición, sería deseable establecer el coeficiente \alpha de
seguridad tan cerca de 1,0 como sea posible desde el punto de vista
de incrementar la precisión de la detección, pero esto requeriría
que el conteo N1 de ignición predeterminado sea establecido en un
valor mayor para acelerar la detección.
Una forma de llevar el coeficiente de seguridad
próximo a 1,0 mientras se mantiene la velocidad de detección,
consiste en dividir el conteo N1 de ignición predeterminado por n,
actualizando el número de ocurrencias de vibración anormal cada
conteo de ignición (NI/n), y tomando una decisión sobre la
preignición en base al número de ocurrencias de vibración anormal
detectada durante el conteo N1 de ignición.
Además, en la segunda sub-rutina
de detección de preignición, se dirige la atención solamente al
número de ocurrencias de vibración anormal. Pero cuando el nivel de
vibración anormal es grande, resulta también posible tener en cuenta
el nivel de vibración multiplicando el número de ocurrencias por un
factor apropiado, por ejemplo 1,5.
Las Figuras 6A-6D son diagramas
para explicar la operación de la segunda sub-rutina
de detección de preignición. El valor de conteo del contador de
ocurrencia de vibración anormal, el valor de conteo del contador de
ocurrencia de vibración anormal menos el valor del conteo de
ocurrencia de vibración anormal predeterminado, el valor acumulado
de vibración anormal, y el instante de ignición, han sido
representados por este orden desde la parte superior hasta la
inferior. El tiempo se ha representado a lo largo de las
abcisas.
La Figura muestra el caso en que se detecte un
incremento del número de ocurrencias de vibración anormal en los
instantes t_{1}, t_{2}, t_{3} y t_{4}, y t_{7} a
t_{10}, es decir, que el valor (NKC-N2) sea
positivo en los instantes respectivos.
En los instantes t_{1}, t_{2} y t_{3}, el
valor acumulado de vibración anormal se incrementa, pero a
continuación el valor acumulado de vibración anormal se reduce, es
decir, el valor (NKC-N2) se hace negativo, y con
ello, el valor acumulado de vibración anormal se hace "0".
Sin embargo, entre el instante t_{4} y el
instante t_{7}, se incrementa el número de ocurrencias de
vibración anormal de forma continua, de modo que el valor acumulado
de vibración anormal se incrementa gradualmente, supera el valor NP
de ocurrencia de preignición en el instante t_{5}, y se decide que
ha ocurrido la preignición.
Desde el instante t_{0} hasta el instante
t_{6}, la ignición real de la mezcla
aire-combustible se produce después del instante de
ignición, y se determina que no ocurre la preignición, pero después
del instante t_{6}, la ignición real ocurre con anterioridad al
instante de ignición, y se determina que la preignición se ha
producido.
De acuerdo con el segundo proceso de detección de
preignición, se determina que la preignición se ha producido en el
instante t_{5} anterior al instante t_{6}, y la preignición
puede ser detectada en una etapa inicial.
Puesto que una condición en la que puede ocurrir
la preignición va siempre acompañada por ocurrencias frecuentes de
vibración anormal, es posible detectar con certeza una condición en
la que puede ocurrir la preignición aunque el instante de ignición
esté controlado de modo que se retarde para suprimir la vibración
anormal.
En la realización anterior, el valor PJ de
determinación de preignición y el valor NP de ocurrencia de
preignición se fijan sobre la gama operativa completa del motor,
pero en ese caso, puede producirse una decisión errónea o un retraso
en la detección.
La Figura 7 es un diagrama que muestra una
relación entre la frecuencia de ocurrencia de vibración anormal y
la velocidad del motor, habiéndose representado la velocidad del
motor en las abcisas, y la frecuencia de ocurrencia de vibración
anormal en las ordenadas. Según se muestra, la frecuencia de
ocurrencia de vibración anormal varía considerablemente dependiendo
de la velocidad del motor debido, por ejemplo, a que la eficacia de
carga varía dependiendo de la velocidad del motor.
En consecuencia, cuando el valor PJ de
determinación de preignición y el valor NP de ocurrencia de
preignición se determinan en base a las condiciones de gama A de
baja velocidad, se produce un retardo en la detección de la
preignición en la gama B de velocidad media, o en la gama C de
velocidad alta.
A la inversa, cuando el valor Pj de determinación
de preignición y el valor NP de ocurrencia de preignición se
determinan en base a las condiciones de la gama B de revolución
media o a la gama C de revoluciones altas, se puede determinar de
forma incorrecta que la preignición se produce tan pronto como ha
ocurrido la vibración anormal.
Una forma de resolver este problema, consiste en
mapear el valor PJ de determinación de preignición y el valor NP de
ocurrencia de preignición, de acuerdo con la velocidad del motor.
Alternativamente, la detección de preignición puede estar limitada
a las gamas de velocidad media y alta, considerando el hecho de que
la preignición no es probable que ocurra en la gama de velocidad
baja.
El proceso descrito en lo que antecede detecta la
vibración anormal en conjunto para todos los cilindros del motor,
con un sólo sensor. Puede ser posible mejorar la precisión de la
detección con la detección de la vibración anormal en cada
cilindro, puesto que la cantidad de depósitos de adhesión, que
funcionan como focos calientes, depende del cilindro.
En algunos motores de combustión interna, se ha
previsto en cada cilindro un sensor de presión interna del cilindro
o un detector iónico para detectar las condiciones que inducen a la
preignición, pero, la provisión de un sensor de este tipo para cada
cilindro resulta desventajosa desde el punto de vista económico y
constructivo, y solamente es posible detectar un foco caliente en
las proximidades del sensor con la utilización del sensor
iónico.
De acuerdo con el aparato de detección de
preignición de la presente invención, por otra parte, la
preignición puede ser detectada rápidamente sin proporcionar
específicamente ningún sensor adicional.
En un aparato de detección de preignición
diseñado para detectar la preignición en base al instante de
ocurrencia de una vibración anormal, el tiempo de detección de la
vibración anormal debe ser controlado con el fin de evitar la
determinación incorrecta debida al ruido asociado a la apertura y el
cierre de las válvulas de admisión y de escape, etc. Esto conduce
inevitablemente a una complejidad incrementada de la
construcción.
Aunque es posible determinar que se ha producido
la preignición cuando se incrementa la amplitud de la vibración
anormal (la frecuencia de ocurrencia de vibración anormal), no sólo
se hace más compleja la construcción, sino que también se hace más
largo el tiempo de detección.
A la inversa, el aparato de detección de
preignición de acuerdo con la presente invención, no sólo es simple
en cuanto a construcción, sino que también detecta la preignición
en una etapa inicial.
Existen varios métodos de evitar la preignición,
entre los que se encuentran:
- 1.
- Establecer el instante de ignición en el instante T_{D} más retrasado.
- 2.
- Reducir la velocidad del flujo de aire de admisión.
- 3.
- Cambiar la relación aire-combustible.
- 4.
- Cortar el combustible.
Mientras que el corte del combustible resulta ser
el método más fiable para evitar la preignición, la conducción del
vehículo se ve inevitablemente perjudicada.
De acuerdo con el aparato de detección de
preignición de la presente invención, puesto que las condiciones
que provocan, o que es probable que provoquen, la preignición
pueden ser evaluadas en base al valor NKA acumulado de vibración
anormal, también es posible suprimir la preignición cambiando la
relación de aire-combustible de acuerdo con el
valor NKA acumulado de vibración anormal.
La Figura 8 es un diagrama que muestra una
relación entre la ocurrencia de preignición y la relación
aire-combustible, con la carga representada a lo
largo de las ordenadas y la relación aire/combustible a lo largo de
las abcisas.
Según puede apreciarse a partir de esta Figura,
la preignición se produce fácilmente cuando la relación
aire-combustible está establecida en "b", el
cual es un punto ligeramente desviado hacia el lado más rico de la
relación estequiométrica de aire-combustible
(14,5).
Puesto que la relación de
aire-combustible está normalmente controlada por la
relación estequiométrica de aire-combustible, con el
fin de facilitar la purificación de los gases de escape, se hace
necesario establecer la relación aire-combustible
para que sea más baja que "c", es decir, la relación
estequiométrica de aire-combustible, o más rica que
"a" correspondiente a la relación estequiométrica de
aire-combustible, para suprimir la preignición.
En situaciones en las que la relación de
aire-combustible no puede ser cambiada bruscamente
debido a la necesidad de mantener la conducción, la relación de
aire-combustible podría ser establecida en la gama
"a" a "c".
En la práctica, resulta deseable establecer la
relación de aire-combustible en un valor límite
superior o límite inferior, una zona marginal que puede conseguir
aún la combustión, es decir, las zonas sombreadas (zonas en las que
la preignición no se produce, con independencia de la carga), en
ambos extremos de la Figura 8.
Claims (12)
1. Un aparato de detección de preignición, que
comprende:
un medio de detección de vibración, para detectar
la vibración en un motor de combustión interna;
un medio de medición de intervalo de ocurrencia
de vibración anormal, para medir un intervalo de tiempo mientras se
está detectando una vibración anormal más alta que un nivel
predeterminado, con el citado medio de detección de vibración;
un medio de medición interna de continuación de
vibración frecuente, para la medición de un intervalo de tiempo
mientras el intervalo de ocurrencia de vibración anormal medido por
el citado medio de medición de intervalo de ocurrencia de vibración
anormal es más corto que un intervalo predeterminado de
continuación de vibración no anormal, y
un medio de determinación de preignición, para la
determinación de que se ha producido la preignición cuando la
medición interna de continuación de vibración frecuente medida por
el citado medio de medición interna de continuación de vibración
frecuente, resulta ser más larga que un intervalo predeterminado de
determinación de preignición.
2. Un aparato de detección de preignición según
la reivindicación 1, en el que:
dicho medio de medición interna de continuación
de vibración frecuente utiliza un intervalo de continuación de
vibración no anormal, determinado de acuerdo con un intervalo de
vibración no anormal mientras la vibración no anormal es más baja
que el nivel predeterminado que se está detectando con el citado
medio de detección de vibración.
3. Un aparato de detección de preignición según
la reivindicación 1, en el que:
dicho medio de medición interna de continuación
de vibración frecuente utiliza un intervalo de continuación de
vibración no anormal que es más largo según disminuye la velocidad
del motor.
4. Un aparato de detección de preignición según
la reivindicación 1, en el que:
dicho medio de determinación de preignición
utiliza un intervalo de determinación de preignición determinado de
acuerdo con un intervalo de continuación de vibración
frecuente.
5. Un aparato de detección de preignición, que
comprende:
un medio de detección de vibración, para detectar
la vibración de un motor de combustión interna;
un medio de cálculo de frecuencia de ocurrencia
de vibración anormal, para calcular una frecuencia en la detección
de vibración anormal más alta que un nivel predeterminado por medio
de dicho medio de detección de vibración;
un medio de acumulación, para acumular la
frecuencia calculada por dicho medio de cálculo de frecuencia de
ocurrencia de vibración anormal, y
un medio de determinación de preignición, para
determinar que la preignición se ha producido cuando la frecuencia
acumulada se hace mayor que un valor predeterminado de
determinación de preignición.
6. Un aparato de detección de preignición según
la reivindicación 5, en el que:
dicho medio de determinación de preignición
utiliza un valor de determinación de preignición que se hace mayor
según se reduce la velocidad del motor.
7. Un método de detección de preignición, que
comprende las etapas de:
una etapa de detección de vibración, para
detectar la vibración de un motor de combustión interna;
una etapa de medición de intervalo de ocurrencia
de vibración anormal, para medir un intervalo de tiempo mientras la
vibración anormal sea más alta que un nivel predeterminado que está
siendo detectado en dicha etapa de detección de vibración;
una etapa de medición interna de continuación de
vibración frecuente, para medir un intervalo de tiempo mientras el
intervalo de ocurrencia de vibración anormal, medido en la citada
etapa de medición de intervalo de ocurrencia de vibración anormal,
sea más corto que un intervalo predeterminado de continuación de
vibración no anormal, y
una etapa de determinación de preignición, para
determinar que la preignición se ha producido cuando el intervalo
de continuación de vibración frecuente, medido en dicha etapa de
medición interna de continuación de vibración frecuente, sea más
largo que un intervalo predeterminado de determinación de
preignición.
8. Un método de detección de preignición según la
reivindicación 7, en el que:
dicha etapa de medición interna de continuación
de vibración frecuente utiliza un intervalo de continuación de
vibración no anormal, determinado de acuerdo con un intervalo de
vibración no anormal mientras se está detectando, en la citada
etapa de detección de vibración, una vibración no anormal menor que
un nivel predeterminado.
9. Una etapa de detección de preignición según la
reivindicación 7, en la que:
dicha etapa de medición interna de continuación
de vibración frecuente, utiliza un intervalo de continuación de
vibración no anormal que se hace más largo según se reduce la
velocidad del motor.
10. Un método de detección de preignición según
la reivindicación 7, en el que:
dicha etapa de determinación de preignición
utiliza un intervalo de determinación de preignición, determinado
de acuerdo con un intervalo de continuación de vibración
frecuente.
11. Un método de detección de preignición, que
comprende las etapas de:
una etapa de detección de vibración, para
detectar la vibración de un motor de combustión interna;
una etapa de cálculo de frecuencia de ocurrencia
de vibración anormal, para calcular una frecuencia de detección de
vibración anormal más alta que un nivel predeterminado en la citada
etapa de detección de vibración;
una etapa de acumulación, para acumular la
frecuencia calculada en la citada etapa de cálculo de frecuencia de
ocurrencia de vibración anormal, y
una etapa de determinación de preignición, para
determinar que la preignición ha ocurrido cuando la frecuencia
acumulada se hace mayor que un valor predeterminado de
determinación de preignición.
12. Un método de detección de preignición según
la reivindicación 11, en el que:
dicha etapa de determinación de preignición
utiliza un valor de determinación de preignición que se hace mayor
según se reduce la velocidad del motor.
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