ES2201254T3 - Dispositivo para la deteccion de golpeteo en un motor de combustion interna. - Google Patents

Dispositivo para la deteccion de golpeteo en un motor de combustion interna.

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ES2201254T3
ES2201254T3 ES97402022T ES97402022T ES2201254T3 ES 2201254 T3 ES2201254 T3 ES 2201254T3 ES 97402022 T ES97402022 T ES 97402022T ES 97402022 T ES97402022 T ES 97402022T ES 2201254 T3 ES2201254 T3 ES 2201254T3
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Keiichiro Aoki
Yoichi Kurebayashi
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    • G01L23/221Devices 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
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Abstract

DISPOSITIVO PARA DETECTAR EL AUTOENCENDIDO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA QUE, INCLUSO CUANDO SE GENERA EL RUIDO DE PICADO, NO LO DETECTAN, DE MODO ERRONEO, COMO UN AUTOENCENDIDO. UNA SEÑAL DE CORRIENTE IONICA DETECTADA POR UNA UNIDAD DE DETECCION DE CORRIENTE IONICA 17 SE SEPARA EN UN COMPONENTE DE FRECUENCIA DEL AUTOENCENDIDO AL PASAR POR UN FILTRO DE PASO DE BANDA 32 Y LOS OTROS COMPONENTES DE LA FRECUENCIA DISTINTOS DEL COMPONENTE DE LA FRECUENCIA DE AUTOENCENDIDO QUE PASAN A TRAVES DE UN FILTRO DE PASO BAJO 321 Y UN FILTRO DE PASO ALTO 322. CUANDO EL COMPONENTE DE LA FRECUENCIA DE AUTOENCENDIDO SUPERA UN NIVEL PREFIJADO, ES SEÑAL DE QUE SE PRODUCE EL AUTOENCENDIDO. CUANDO EL COMPONENTE DE LE FRECUENCIA DISTINTO DEL COMPONENTE DE LA FRECUENCIA DE AUTOENCENDIDO ES SUPERIOR AL NIVEL PREFIJADO, SE CONSIDERA QUE SE ESTA GENERANDO EL RUIDO DE PICADO Y, DE ESTE MODO, LA GENERACION DE RUIDO DE PICADO NO SE CONSIDERARA, DE MODO ERRONEO, A UN AUTOENCENDIDO.

Description

Dispositivo para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna.
Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna, con la utilización de corriente iónica. Más en particular, la invención se refiere a un dispositivo para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna, que no detecta erróneamente el golpeteo uniforme cuando se genera ruido impulsional.
2. Técnica anterior
En un motor de combustión interna que utiliza gasolina como combustible, una mezcla gaseosa comprimida por un pistón, se inflama mediante una bujía, y se quema para producir una salida. Es decir, en combustión normal, se forma un núcleo de llama en una mezcla gaseosa, cerca del espacio entre electrodos de la bujía, y se propaga por la cámara de combustión completa.
El momento de la ignición de la bujía, guarda una relación íntima con la salida del motor de combustión interna. Cuando el instante de la ignición se produce demasiado tarde, la velocidad de propagación de la llama es lenta. Por lo tanto, la combustión se hace lenta, dando como resultado un incremento de la eficacia de la combustión, y con ello, una reducción de la salida del motor de combustión interna.
Cuando el instante de la ignición es demasiado pronto, por otra parte, la propagación de la llama es rápida, con lo que se eleva la presión de la combustión, y la salida del motor de combustión interna se incrementa. Cuando el instante de ignición es demasiado pronto, sin embargo, tiene lugar un golpeteo con el que la mezcla se auto-inflama con anterioridad a la propagación de la llama, dañando con frecuencia al motor de combustión interna.
Es decir, resulta ventajoso que el motor de combustión interna opere en una región en la que el instante de la ignición se establece justamente antes de que ocurra el golpeteo (MBT: avance de chispa mínimo para el mejor par), desde el punto de vista de eficacia del combustible y de salida. Es muy importante detectar de forma fiable la ocurrencia del golpeteo.
Un sensor de golpeo, que consiste en un sensor de vibración, ha sido utilizado hasta ahora para detectar el golpeteo. Sin embargo, ha sido estudiado un dispositivo que detecta el golpeteo con la utilización del fenómeno de que se generan iones en la cámara de combustión debido a la combustión de la mezcla, y que circula una corriente iónica.
La Figura 1 es un diagrama que ilustra esquemáticamente un circuito de ignición para el motor de combustión interna, en el que se ha conectado un extremo de la bobina primaria 111 de una bobina 11, al electrodo positivo de una batería 12. El otro extremo se ha conectado a masa a través del colector y del emisor de un transistor 13 de conmutación incluido en un ignitor.
La base del transistor 13 se ha conectado a una unidad 14 de control de instante de ignición, de modo que el transistor 13 se vuelve conductor cuando se dispone una señal IGT de ignición a la salida de la unidad 14 de control del instante de ignición.
Un extremo de una bobina 12 secundaria de la bobina 11 de ignición, ha sido conectado también al electrodo positivo de la batería 12, y el otro extremo se ha conectado a la bujía 16 a través de un diodo 15 de prevención de corriente inversa, un distribuidor (no representado), y un cable 18 de alta tensión.
Una unidad 17 de detección de corriente iónica, ha sido conectada al otro extremo de la bobina 112 secundaria de la bobina 11 de ignición, en paralelo con la bujía 16.
La corriente iónica se alimenta, a través de un diodo 171 de protección, a un circuito serie de un resistor 172 de conversión de corriente en tensión, y de una fuente de potencia polarizada. Una tensión generada en el punto en que se han conectado entre sí el resistor 172 de conversión de corriente en tensión y el diodo 171 de protección, se aplica a un circuito 175 amplificador que comprende un amplificador operacional y un resistor, por medio de un condensador 174 para eliminar cualquier componente de DC.
Por lo tanto, se dispone a la salida una señal de tensión proporcional a la componente de AC de la corriente iónica, en un terminal de salida 176 de la unidad 17 de detección de corriente iónica.
Las Figuras 2A a 2E son diagramas de formas de onda en cada una de las porciones del circuito de ignición (Figura 1), y muestran, respectivamente, una señal IGT de ignición, una tensión en el salo de masa de la bobina primaria (punto P), una tensión en el lado de alta tensión de la bobina secundaria (punto 5), y una entrada de tensión de la unidad de detección de corriente iónica (punto I). Las abscisas representan siempre el tiempo.
Cuando la señal de ignición IGT se pone a nivel "H" en el instante t_{1}, el transistor 13 se vuelve conductor, y cae la tensión del punto P. Inmediatamente después de t_{1}, se genera un pulso de alta tensión negativa en el punto S, es decir, en el lado de alta tensión de la bobina secundaria. Sin embargo, la corriente se bloquea por medio del diodo 15 de prevención de corriente inversa, impidiendo que circule hacia la bujía 16 y la unidad 17 de detección de corriente iónica.
Cuando la señal de ignición IGT vuelve al nivel "L" en el instante t_{2}, y el transistor 13 pasa a corte, se eleva bruscamente la tensión en el punto P, y se genera un pulso de alta tensión positiva en el punto S.
El pulso de alta tensión positiva no se bloquea mediante el diodo 15 de prevención de corriente inversa, y circula hacia la bujía 16 para ser descargado. Se impide, mediante el diodo de protección 171, que circule hacia la unidad 17 de detección de corriente iónica.
Además, desde t_{3} hasta t_{4} después de la descarga de la bujía 16, se dispara la resonancia LC por medio de la energía restante de la bobina 11 de ignición debida a la inductancia parásita y a la capacitancia parásita del cable de alta tensión 18 y similares.
La mezcla de gas del cilindro se inflama mediante la descarga de la bujía 16, se generan iones en el cilindro según se esparce la llama, y empieza a circular una corriente iónica. La corriente iónica se incrementa con el incremento de la presión en el cilindro, y se reduce con la disminución de la presión en el cilindro.
Cuando se produce el golpeteo en el motor de combustión interna, se superponen señales de golpeteo en una banda particular de frecuencia (6 a 7 KHz), mientras que la corriente iónica disminuye después de haber alcanzado su pico.
Con el fin de detectar el golpeteo con la utilización de la corriente iónica, por lo tanto, se desea detectar solamente las señales de golpeteo en la banda de frecuencia particular, y rechazar otras señales (por ejemplo, la onda de resonancia LC). A este efecto, por lo tanto, se desea proporcionar una ventana de golpeteo que se abra en el instante t_{3} después de que no salga ninguna señal extra, y que se cierre en un momento adecuado (por ejemplo, ATDC 60º) después de que se haya reducido la corriente iónica, y para detectar el golpeteo en base a la salida de la unidad 17 de detección de corriente iónica mientras la ventana de golpeteo se encuentre abierta.
Se ha propuesto ya "un método de detección de golpeteo en base a la corriente iónica" (véase la publicación de Patente japonesa sin examinar (Kokai) núm. 6-159129). De acuerdo con este documento, la señal de golpeteo se separa de la señal de salida de la unidad 17 de detección de corriente iónica utilizando un filtro pasabajo, las señales de golpeteo separadas se integran, y el golpeteo se detecta en base a la señal generada.
La Figura 3 es un diagrama de bloques, de acuerdo con el documento antes mencionado, en la que la salida de la unidad 175 de detección de corriente iónica se alimenta a una unidad 34 de procesamiento a través de una unidad 32 de filtro pasabanda (BPF) y de una unidad 33 de integración (o de retención de pico). La actuación de la unidad 33 de integración (o de retención de pico), está controlada por una ventana que se abre después de un período predeterminado que se establece dependiendo de la velocidad y la carga del motor, y que se cierra en un momento correspondiente a alrededor de 50º CA.
La componente de ruido se rechaza utilizando el hecho de que el valor integrado de ruido estimado como constitutivo de un cambio instantáneo de la concentración iónica, se incrementa escalonadamente, mientras que el valor integrado de las señales de golpeteo se incrementa continuadamente.
También se conoce ampliamente el hecho de proporcionar una unidad 31 de enmascaramiento de resonancia entre la unidad 17 de detección de corriente iónica y la unidad 32 de BPF con el fin de rechazar el efecto de la resonancia LC tras la descarga eléctrica.
La unidad 17 de detección de corriente iónica, sin embargo, detecta una corriente iónica muy pequeña, y debe tener una ganancia y una impedancia de entrada muy alta, con lo que se capta inevitablemente el ruido impulsional debido a la descarga de corona de la bujía 16. Además, el ruido impulsional tiene un espectro de frecuencia muy amplio y uno puede ser rechazado por la unidad 32 de BPF, y se genera de manera irregular. En consecuencia, resulta difícil separar de manera fiable el ruido impulsional del correspondiente al golpeteo, y el ruido impulsional puede frecuentemente ser detectado de manera errónea según se produce el golpeteo.
Las Figuras 4A a 4E son diagramas que explican el problema mencionado en lo que antecede, y muestran, respectivamente, una salida de la unidad 31 de enmascaramiento de resonancia de LC, salidas de la unidad 32 de BPF y de la ventana de golpeteo, la salida de la unidad de retención de pico, y la salida de la unidad de integración. Las abscisas representan siempre el tiempo.
Es decir, con anterioridad al instante t_{10}, la salida de la unidad 17 de detección de corriente iónica se enmascara mediante la unidad 31 de enmascaramiento de resonancia de LC, y solamente se dispone a la salida la señal después de t_{11} desde la unidad de enmascaramiento de resonancia de LC. Por ejemplo, la ventana de golpeteo se abre entre 10º ATDC y 60º ATDC, y se inicia la operación de retención de pico o la operación de integración.
Cuando se produce el golpeteo después de 10º ATDC, la salida de la unidad de retención de pico o de la unidad de integración, se incrementa. Cuando el nivel de golpeteo es pequeño, sin embargo, la salida no supera el nivel de umbral L_{TH}.
Cuando se genera un ruido impulsional en t_{11}, sin embargo, la salida de la unidad de retención de pico o de la unidad de integración puede hacerse más grande que el nivel de umbral L_{TH} que está afectado por la componente de frecuencia de golpeteo del ruido impulsional. En ese caso, la unidad 34 de procesamiento detecta erróneamente el ruido impulsional como golpeteo.
Cuando se detecta erróneamente que se está produciendo golpeteo a través del golpeteo que no está ocurriendo en realidad, el instante de ignición se retarda con el fin de suprimir el golpeteo, lo que da como resultado el deterioro de la eficacia del combustible y de la salida.
El documento US-A-5 220 821 describe un método de detección de golpeteo que comprende la generación de una señal detectada en relación con una propiedad de combustión en un cilindro de un motor. La señal detectada se filtra para seleccionar porciones características del golpeteo. La señal filtrada se investiga solamente para determinar si se ha producido el golpeteo cuando la señal detectada no filtrada cumple al menos dos condiciones predeterminadas. Una condición predeterminada consiste en que la señal detectada debe haber alcanzado un valor de umbral predeterminado. Otras condiciones preestablecidas para la señal detectada incluyen la siguiente: el valor máximo de la señal detectada está por debajo de un valor crítico predeterminado y, dentro de una diferencia de ángulo de calado predeterminada, después de alcanzar el valor de umbral, durante un intervalo de tiempo predeterminado, la señal detectada no disminuye más de una primera cantidad crítica, y no crece más de una segunda cantidad crítica.
La presente invención proporciona un dispositivo para detectar el golpeteo de un motor de combustión interna, que no detecta erróneamente ruido impulsional como golpeteo incluso cuando se genera.
Sumario de la invención
Un dispositivo para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna, de acuerdo con una primera invención, comprende:
un medio detector de corriente iónica, que aplica una tensión a través de un par de electrodos instalados en una cámara de combustión del motor de combustión interna, y detecta la corriente iónica que circula entre el par de electrodos a través de los iones generados cuando se quema la mezcla gaseosa en la cámara de combustión;
un medio separador, para separar la señal de salida de dicho medio de detección de corriente iónica, en una señal con una banda de frecuencia particular, que representa la ocurrencia de golpeteo, y una señal con otras componentes de frecuencia, y más alta que la citada banda de frecuencia particular;
medios de determinación, para determinar si está ocurriendo o no el golpeteo en base a las señales de dicha banda de frecuencia particular separada por dicho medio separador, y
un medio inhibidor, para inhibir el funcionamiento de dichos medios de determinación en base a la señal con componentes de frecuencia distintas a dicha banda particular separada por medio de dicho medio separador.
En este dispositivo, la presencia de ruido impulsional se discrimina en base a las componentes de frecuencia más altas que la frecuencia de golpeteo.
El dispositivo para detectar el golpeteo de un motor de combustión interna de acuerdo con otra realización, comprende además un medio de reposición para restablecer la inhibición con los medios de inhibición cuando la señal con otra componente de frecuencia y más alta que la banda de frecuencia particular separada por los medios separadores, sea mayor que un primer valor predeterminado, y cuando la señal de una banda de frecuencia particular separada por los medios separadores sea mayor que segundo valor predeterminado.
De acuerdo con este dispositivo, resulta posible determinar si se produce o no golpeteo en base a la componente de frecuencia de golpeteo, incluso cuando se detecta ruido impulsional pero la componente de frecuencia de golpeteo es mayor que un nivel predeterminado.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama que ilustra esquemáticamente un circuito de ignición para un motor de combustión interna;
Las Figuras 2A a 2E son diagramas de formas de onda de tensión en cada porción del circuito de ignición;
La Figura 3 es un diagrama que ilustra la constitución de un dispositivo para detectar el golpeteo en base a la corriente iónica;
Las Figuras 4A a 4E son diagramas que explican el problema;
La Figura 5 es un diagrama que ilustra una primera realización de un dispositivo para detectar el golpeteo de un motor de combustión interna de acuerdo con la presente invención;
La Figura 6 es un diagrama de flujo de una primera rutina de control del golpeteo;
La Figura 7 es un diagrama de flujo de una sub-rutina de cálculo de antecedentes;
La Figura 8 es un diagrama de flujo de una sub-rutina de control del instante de ignición;
La Figura 9 es un diagrama de flujo de una segunda rutina de control del golpeteo;
La Figura 10 es un diagrama que ilustra una segunda realización de un dispositivo para detección del golpeteo de un motor de combustión interna de acuerdo con la presente invención, y
La Figura 11 es un diagrama de flujo de una tercera rutina de control de golpeteo.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
Lo que sigue no pertenece a la invención, dado que se refiere a un medio separador para la separación de la señal de salida de un medio de detección de corriente iónica, en una señal de una componente de frecuencia particular que representa la ocurrencia de golpeteo y una señal de componentes de frecuencia inferiores a la citada frecuencia particular.
La Figura 5 es un diagrama que ilustra la primera realización de un dispositivo para la detección de golpeteo de una motor de combustión interna de acuerdo con la presente invención. Se toma una muestra de aire a través de un limpiador 511, y el combustible inyectado desde una válvula 515 de inyección de combustible, se alimenta a una cámara 501 de combustión definida por un pistón 500, una válvula 510 de admisión y una válvula 520 de escape en un motor 5 de combustión interna.
La cantidad de aire de entrada se mide por medio de un medidor de flujo 512, y se ajusta mediante una válvula de estrangulamiento 514 dispuesta en el conducto 513 de entrada.
La mezcla comprimida por el pistón 500, se inflama mediante la descarga eléctrica de una bujía 16, en las proximidades del punto muerto superior del pistón 500, y se expande para producir una fuerza que empuja al pistón 500 hacia abajo.
El gas de escape tras la combustión, se expulsa hacia un conducto 521 de escape a través de la válvula 520 de escape, y la concentración de oxígeno en los gases de escape se detecta por medio de un sensor 522 de relación de aire : combustible, instalado en el conducto 521 de escape.
La temperatura del agua de refrigeración para enfriamiento del motor 5 de combustión interna, se detecta mediante un sensor 504 de temperatura de agua de refrigeración insertado en una camisa para agua 503.
La corriente iónica que circula por la cámara de combustión 501, se alimenta a la unidad 31 de enmascaramiento de resonancia de LC a través de la bujía 16 y de la unidad 17 de detección de corriente iónica. La salida de la unidad 31 de enmascaramiento de resonancia de LC se alimenta, a través del filtro 32 pasabanda que permite el paso de solamente aquella banda de frecuencia (6 a 7 KHz) específica del golpeteo, a la unidad 33 de retención de pico que mantiene un pico a la salida del filtro 32 pasabanda. También se alimenta a una unidad 341 de retención de componente de baja frecuencia a través de un filtro 321 pasabanda de baja frecuencia que permite el paso de únicamente aquellas componentes de frecuencia (por ejemplo, las componentes de 1 a 2 KHz) inferiores a la frecuencia específica del golpeteo, y de un comparador 331 de componente de baja frecuencia, y a una unidad 342 de retención de componente de alta frecuencia a través de un filtro 322 pasabanda de alta frecuencia que permite el paso de solamente aquellas componentes de frecuencia (por ejemplo, las componentes de 14 a 16 KHz) más alta que la frecuencia específica al golpeteo, y de un comparador 332 de componente de alta frecuencia. También es admisible utilizar una unidad integradora para integrar las salidas del filtro 32 pasabanda, en vez de la unidad 33 de retención de pico.
La unidad 33 de retención de pico, la unidad 341 de retención de componente de baja frecuencia, y la unidad 342 de retención de componente de alta frecuencia, están conectadas a una unidad 55 de procesamiento.
La unidad 55 de procesamiento es un sistema de microordenador que está constituido por una interfaz (I/F) de entrada analógica 551, una I/F 552 de entrada digital, una I/F 553 de salida, una CPU 554, una memoria 555, y un bus 550.
Es decir, la salida de la unidad 33 de retención de pico se ha conectado a la I/F 551 de entrada analógica. El medidor de flujo de aire 512, el sensor de temperatura 504 del agua de refrigeración, y el sensor 552 de la relación de aire : combustible, se han conectado también a la I/F 551 de entrada analógica. La unidad 341 de retención de componente de baja frecuencia y la unidad 342 de retención de componente de alta frecuencia, se han conectado a la I/F 552 de entrada digital.
La I/F 553 de salida, pone a su salida un comando de apertura de válvula para la válvula 515 de inyección de combustible, y además, pone a la salida una señal IGT de comando de ignición y una señal de control de captación de corriente iónica.
Es decir, la señal IGT de comando de ignición se intensifica mediante la bobina 11 de ignición, y se envía a la bujía 16 a través del distribuidor 505. El distribuidor 505 contiene un sensor 506 de ángulo de calado que genera una señal pulsante, por ejemplo cada 30º CA (ángulo de calado), y un sensor 507 de ángulo de referencia que genera una señal pulsante, por ejemplo cada 720º CA. Las salidas de estos sensores se alimentan mediante la unidad 55 de procesamiento, a través de la I/F 552 de entrada digital, y son utilizadas para calcular la velocidad Ne del motor, para controlar los instantes de apertura y de cierre de la válvula 515 de inyección de combustible, y para controlar el instante de disposición a la salida de la señal IGT de comando de ignición.
Mientras se está produciendo la resonancia LC, la señal de control de captación de corriente iónica desactiva la unidad 31 de enmascaramiento de resonancia LC para evitar que la onda de resonancia LC sea captada, y la señal de control de captación de corriente iónica se suministra a la unidad 33 de retención de pico, a la unidad 341 de retención de componente de baja frecuencia, y a la unidad 342 de retención de componente de alta frecuencia, para permitir las actuaciones de la unidad 33 de retención de pico, de la unidad 341 de retención de componente de baja frecuencia, y de la unidad 342 de retención de componente de alta frecuencia, mientras se está abriendo la ventana de golpeteo.
La Figura 6 es un diagrama de flujo de una primera rutina de control de golpeteo, ejecutada por la CPU 554 en la unidad 55 de procesamiento de acuerdo con una primera realización. Esta rutina se ejecuta cada cálculo de instante de ignición para cada cilindro del motor 5 de combustión interna, y se determinan las variables para cada cilindro.
Un pico VKN de la corriente iónica, mantenido por la unidad 33 de retención de pico, se capta en la etapa 60, y los niveles VNCH y VNCL de señal captados por la unidad 341 de retención de componente de baja frecuencia y la unidad 342 de retención de componente de alta frecuencia son captados en la etapa 61.
En la etapa 62, si al menos una cualquiera de entre la VNCL retenida en la unidad 341 de retención de componente de baja frecuencia y la VNCH retenida en la unidad 342 de retención de componente de alta frecuencia, tiene o no el nivel "1", es decir, se determina si el nivel de una componente de frecuencia distinta de la banda de frecuencia de golpeteo es o no más alta que un nivel predeterminado de la corriente iónica.
Cuando la determinación, en la etapa 62, es negativa, es decir, cuando la componente de frecuencia distinta de la banda de frecuencia de golpeteo es mayor que un nivel predeterminado, el control prosigue hasta la etapa 63 en la que se ejecuta una sub-rutina de cálculo VBG de antecedentes. Esta sub-rutina se explicará posteriormente.
En la etapa 64, se determina si el pico VKN de la corriente iónica es o no mayor que un producto de un primer coeficiente (K1) predeterminado y que el VBG de antecedentes. Cuando la determinación es afirmativa, se determina en la etapa 65 si el pico VKN de la corriente iónica es o no mayor que el producto de un segundo coeficiente (K2) predeterminado y del VBG de antecedentes. Siendo 0 < K1 < K2.
Cuando la determinación, en la etapa 65, es afirmativa, es decir, cuando el nivel de golpeteo es alto, se establece un factor \DeltaTI de corrección de instante de ignición en un ángulo grande de retardo (-DTH) predeterminado, en la etapa 66, y el control avanza hasta la etapa 69.
Cuando la determinación, en la etapa 65 es negativa, es decir, cuando se determina que el nivel de golpeteo es bajo, el factor \DeltaTI de corrección de instante de ignición se establece en un ángulo de retardo
\hbox{(-DTL)}
pequeño predeterminado, en la etapa 67, y el control avanza hasta la etapa 69.
Cuando la determinación de la etapa 62 es afirmativa, es decir, cuando se determina que el ruido impulsional distinto del golpeteo, posee un nivel alto, el factor de corrección de instante de ignición se establece en un ángulo LT de avance predeterminado, puesto que se estima el golpeteo como que no se está produciendo, dado que se puede provocar una determinación errónea.
Cuando la determinación, en la etapa 64, es negativa, es decir, cuando se determina que el golpeteo no se está produciendo realmente, el control avanza hasta la etapa 68.
Se estima que 0 < LT < DTL < DTH. Esto es a efectos de que cuando no se está produciendo el golpeteo, el instante de ignición se hace avanzar gradualmente, y cuando se está produciendo el golpeteo, el instante de ignición se retarda ampliamente en una carrera para suprimir el golpeteo. En esta realización, además, el ángulo se retarda en cantidades grandes cuando el nivel de golpeteo es alto, para aumentar el efecto de supresión.
En la etapa 69 se ejecuta un procesamiento de control de instante de ignición, con el fin de que la rutina termine. El procesamiento de control de instante de ignición será explicado posteriormente.
La Figura 7 es un diagrama de flujo de una sub-rutina de cálculo de antecedentes, ejecutada en la etapa 63 de la primera rutina de control de golpeteo. En la etapa 630 se calcula una cantidad de actualización DLBG, de acuerdo con la siguiente fórmula:
DLBG \leftarrow |VBG_{i-1} - VKN|/4
donde VBG_{i-1} es un antecedente calculado en el instante anterior, y la cantidad de actualización DLBG se calcula como valor de un cuarto del valor absoluto de la diferencia entre el antecedente calculado en la ejecución previa y un valor de pico VKN en esta ejecución.
En las etapas 631 y 632, la cantidad de actualización DLBG se limita a un valor GDLBG de conservación de límite superior predeterminado.
En las etapas 633 y 634, se determina si el valor de pico VKN de esta ejecución, es o no mayor que el producto de un coeficiente predeterminado, que mayor que 1,0, y VGB_{i-1}, que es menor que el producto y mayor que VBG_{i-1}, o menor que VBG_{i-1}.
Cuando el valor de pico KN es mayor que VBG_{i-1} multiplicado por el coeficiente predeterminado, el antecedente VBG se actualiza en la etapa 635, de acuerdo con la siguiente fórmula:
VBG \leftarrow VBG_{i-1} + DLBG
Cuando el valor de pico VKN es menor que VBG_{i-1} multiplicado por el coeficiente predeterminado, pero es mayor que VBG_{i-1}, el antecedente VBG se actualiza en la etapa 636 de acuerdo con la siguiente fórmula:
VBG \leftarrow VBG_{i-1} + DLBG + \alpha
Cuando el valor de pico VKN es menor que VBG_{i-1}, el antecedente VBG se actualiza en la etapa 637 de acuerdo con la siguiente fórmula:
VGB \leftarrow VBG_{i-1} + DLBG - \alpha
donde \alpha es un coeficiente de ajuste para establecer el antecedente VBG dentro de los límites de una gama adecuada.
Finalmente, en la etapa 638, se establece el VBG_{i-1} en el antecedente VBG calculado en esta ejecución, de modo que esté listo para la operación de la siguiente ejecución, y se termina esta rutina.
La Figura 8 es un diagrama de flujo de la primera sub-rutina de control de instante de ignición ejecutada en la etapa 69 de la primera rutina de control de golpeteo. La velocidad Ne del motor determinada dependiendo de una salida de pulso desde el sensor 506 de ángulo de calado y la cantidad Qa de aire de admisión detectada por el medidor de flujo 512, son captados en la etapa 690, y se calcula un instante TB de ignición de referencia en la etapa 691 como función de la velocidad Ne del motor y de la cantidad Qa de aire de admisión de acuerdo con la siguiente fórmula:
TB \leftarrow TB (Ne, Qa)
En la etapa 692, se añade el factor \DeltaTI de corrección de instante de ignición al instante de ignición TI_{i-1} calculado en la ejecución previa, para calcular el instante de ignición TI en esta ejecución:
TI \leftarrow TI_{i-1} + \DeltaTI
En esta realización, se hace avanzar el instante de ignición cuando se añade un número positivo, y se retarda cuando se resta un número positivo.
En las etapas 693 y 694, se determina si el instante de ignición TI de esta ejecución está o no entre el instante de ignición de referencia TB, que es el instante de ignición adelantado máximo, y un instante TD de ignición retardado máximo predeterminado.
Es decir, cuando el instante TI de ignición de esta ejecución, está más adelantado que el instante TB de ignición de referencia, la determinación de la etapa 693 es afirmativa, el instante de ignición TI de esta ejecución se sustituye por el instante TB de ignición de referencia de la etapa 695, y el control avanza hasta la etapa 697.
Por el contrario, cuando el instante de ignición TI, en esta ejecución, está más retrasado que el instante de ignición TD retrasado máximo, la determinación de la etapa 694 es negativa, el instante de ignición TI de esta ejecución se sustituye por el instante de ignición TD retardado máximo, y el control avanza hasta la etapa 697. Cuando el instante de ignición TI de esta ejecución está entre el instante de ignición TB de referencia y el instante de ignición TD retardado máximo, el control avanza directamente hasta la etapa 697.
En la etapa 697, la señal IGT de comando de ignición se dispone en la bobina 11 de ignición por medio del I/F 553 de señal de comando, el instante de ignición TI_{i-1} calculado en la ejecución anterior se actualiza respecto al instante TI de ignición de esta ejecución, de modo que esté listo para el cálculo de la siguiente ejecución, y la rutina termina.
Es decir, de acuerdo con la primera rutina de control del golpeteo, cuando el ruido impulsional distinto de las señales de golpeteo mayores de un nivel predeterminado, se superpone sobre la corriente iónica, la detección del golpeteo se interrumpe con el fin de evitar una determinación errónea de que el ruido impulsional es interpretado como golpeteo.
Cuando se interrumpe la detección de golpeteo en la primera rutina de control de golpeteo, sin embargo, se estima que no se está produciendo ningún golpeteo, y el instante de ignición no se retarda. Cuando el golpeteo está ocurriendo realmente en un estado en que se está generando un elevado ruido impulsional, por lo tanto, el instante de ignición no se retarda para suprimir el golpeteo, y el motor de combustión interna puede resultar dañado.
La Figura 9 es un diagrama de flujo de una segunda rutina de control de golpeteo, y proporciona la etapa 90 entre la etapa 62 y 68 de la primera rutina de control de golpeteo con el fin de resolver el problema mencionado anteriormente.
Es decir, cuando el ruido impulsional es mayor de un nivel predeterminado, y la determinación de la etapa 62 es afirmativa, se determina en la etapa 90 si un valor de pico VKN de esta ejecución, es o no mayor que (VBG_{i-1} x K3).
Cuando la determinación de la etapa 90 es afirmativa, es decir, cuando el valor de pico de la señal de golpeteo es alta, aunque el nivel de ruido sea mayor que un nivel predeterminado, se considera que el golpeteo está ocurriendo, y el instante de ignición se retarda en las etapas 63 a 67.
Es decir, el golpeteo se suprime retardando el instante de ignición, y se evita que el motor de combustión interna puede resultar dañado.
En la primera realización mencionada en lo que antecede, el nivel de ruido impulsional se detecta utilizando los comparadores 331, 332, y las unidades de retención 341, 342 utilizando tecnología hardware. Sin embargo, el nivel de ruido impulsional puede ser detectado mediante la unidad de retención de pico como nivel de señal de golpeteo.
La Figura 10 es un diagrama que ilustra la segunda realización de un dispositivo de detección de golpeteo de un motor de combustión interna de acuerdo con la presente invención, en la que una unidad 351 de retención de pico de componente de baja frecuencia y una unidad 352 de retención de pico de componente de alta frecuencia, que se han conectado a la I/F 551 analógica de la unidad 55 de procesamiento, han sido previstas en lugar de los comparadores 331, 332 y de las unidades de retención 341, 342.
También es admisible utilizar una unidad de integración de componente de baja frecuencia y una unidad de integración de componente de alta frecuencia en lugar de la unidad 351 de retención de pico de componente de baja frecuencia y de la unidad 352 de retención de pico de componente de alta frecuencia.
La Figura 11 es un diagrama de flujo de una tercera rutina de control de golpeteo ejecutada por la unidad 55 de procesamiento de acuerdo con la segunda realización, en la que las etapas 61 y 62 de la segunda rutina de control de golpeteo son sustituidas por las etapas 1101 y 1102.
En la etapa 1101, el valor VNL de pico de la componente de baja frecuencia, y el valor VNH de pico de la componente de alta frecuencia, que son respectivamente las salidas de la unidad 351 de retención de pico de componente de baja frecuencia y de la unidad 352 de retención de pico de componente de alta frecuencia, son captadas por medio de la I/F 551 de entrada analógica.
En la etapa 1102, se determina si valor PNL de pico de componente de baja frecuencia es mayor que un valor VTHL de umbral de componente de baja frecuencia predeterminado, o si el valor VNH de pico de componente de alta frecuencia es o no mayor que un valor VTHH de umbral de componente de alta frecuencia predeterminado. El valor VTHL de umbral de componente de baja frecuencia y el valor VTHH de umbral de componente de alta frecuencia, pueden ser determinados como constantes fijas o como funciones de la velocidad de motor del motor de combustión interna.
Cuando la determinación de la etapa 1102 es negativa, se estima que no se está produciendo ruido impulsional, y la determinación de si se está produciendo o no golpeteo y retardo del instante de ignición, se determina en las etapas 63 a 67.
Cuando la determinación de la etapa 1102 es afirmativa, se estima que el ruido impulsional está ocurriendo, y el control avanza hasta la etapa 90 donde se determina si el nivel de golpeteo es o no elevado, con independencia de la generación de ruido impulsional.
Cuando la determinación de la etapa 1102 es afirmativa, es posible esa determinación respecto a si el golpeteo que se está produciendo es o no interrumpido, y el control avanza directamente hasta la etapa 68, para ejecutar las etapas de la primera rutina de control de golpeteo, para hacer avanzar el instante de ignición.
En este caso, las componentes de frecuencia inferiores a la frecuencia de golpeteo se ven afectadas por la perturbación de llama en la cámara 501 de combustión. De acuerdo con la invención, el ruido impulsional se detecta en base a las componentes de frecuencia mayores que la frecuencia de golpeteo.
En las realizaciones mencionadas en lo que antecede, además, se determina que el ruido impulsional se genera cuando una cualquiera de las componentes de frecuencia inferior a la frecuencia de golpeteo, o de las componentes de frecuencia mayores que la frecuencia de golpeteo, es mayor que un nivel predeterminado (etapas 62 y 1102). Tomando en consideración el hecho de que el ruido impulsional tiene una componente de banda de frecuencia ancha, resulta posible estimar que se está generando ruido impulsional cuando tanto la componente de frecuencia inferior a la frecuencia de golpeteo y la componente de frecuencia más alta que la frecuencia de golpeteo, son más elevadas que el nivel predeterminado.

Claims (10)

1. Un dispositivo para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna, que comprende.
- un medio (17) de detección de corriente iónica, que aplica una tensión a través de un par de electrodos instalados en una cámara (501) de combustión del motor de combustión interna, y detecta la corriente iónica que circula entre el par de electrodos por medio de los iones generados cuando se quema una mezcla gaseosa en la cámara de combustión,
que se caracteriza por:
- un medio separador (32, 321, 322), para separar la señal de salida del medio de detección de corriente iónica, en una señal de una componente de frecuencia particular que representa la ocurrencia de golpeteo, y en una señal de componentes de frecuencia distinta, y más alta, que dicha frecuencia particular;
- un medio (55) de determinación, para determinar si se está produciendo o no el golpeteo, en base a la señal de dicha componente de frecuencia particular separada por el citado medio de separación, y
- un medio (55) de inhibición, para inhibir el funcionamiento de dicho medio de determinación en base a la señal con componentes de frecuencia distinta de la citada banda particular, separada por dicho medio separador.
2. Un dispositivo para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho medio de inhibición impide la determinación de si se está produciendo o no golpeteo, a través de dicho medio de determinación, cuando un valor de pico, dentro de un período predeterminado, de componentes de frecuencia más alta que la frecuencia particular separada por dicho medio separador, es mayor que un valor de umbral predeterminado.
3. Un dispositivo para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna, de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicho medio de inhibición impide la determinación de si se está produciendo o no golpeteo, mediante dicho de determinación, cuando un valor integrado, dentro de un período de tiempo predeterminado, de componentes de frecuencia más alta que la frecuencia particular separada con el citado medio separador, es mayor que un valor de umbral predeterminado.
4. Un dispositivo para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna, de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, en el que dicho valor de umbral predeterminado se determina como función de la velocidad de motor del motor de combustión interna.
5. Un dispositivo para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además:
- un medio de reposición, para el restablecimiento de la inhibición de determinación por parte de dicho medio de inhibición, cuando la señal con componentes de frecuencia distinta de la frecuencia particular separada por dicho medio separador, es mayor que un primer valor predeterminado, y cuando una señal de componente de frecuencia particular separada por dicho medio separador es mayor que un segundo valor predeterminado.
6. Un método para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna, que comprende las etapas de:
- una etapa de detección de corriente iónica, para aplicar una tensión a través de un par de electrodos instalados en una cámara de combustión (501) del motor de combustión interna, y de detección de la corriente iónica que circula entre el par de electrodos por medio de los iones generados cuando se ha quemado el gas de la mezcla en la cámara de combustión;
- una etapa de separación, para separar la señal de salida de dicha etapa de detección de corriente iónica en una señal de componente de frecuencia particular que representa la ocurrencia de golpeteo, y una señal de componentes de frecuencia distinta de, y más alta que, dicha frecuencia particular;
- una etapa de determinación, para determinar si se está produciendo o no el golpeteo, en base a la señal de dicha componente de frecuencia particular separada en dicha etapa de separación, y
- una etapa de inhibición, para impedir el funcionamiento de dicho medio de determinación en base a la banda particular separada en dicha etapa de separación.
7. Un método para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicha etapa de inhibición impide la determinación de si se está produciendo o no golpeteo en dicha etapa de determinación cuando un valor de pico, comprendido en un período predeterminado de componentes de frecuencia mayores que la frecuencia particular separada en dicha etapa de separación, es mayor que un valor de umbral predeterminado.
8. Un método para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna, de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicha etapa de inhibición impide la determinación de si se está produciendo o no golpeteo en dicha etapa de determinación cuando un valor integrado, comprendido en un período predeterminado, de componentes de frecuencia mayores que la frecuencia particular separada en la citada etapa de separación, es mayor que un valor de umbral predeterminado.
9. Un método para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna, de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en el que dicho valor de umbral predeterminado se determina como una función de la velocidad de motor del motor de combustión interna.
10. Un método para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, que comprende además:
- una etapa de reposición para el restablecimiento de la inhibición de determinación en dicha etapa de inhibición, cuando una señal con componentes de frecuencia distinta de la frecuencia particular separada en dicha etapa de separación, es mayor que un primer valor predeterminado, y cuando una señal de componente de frecuencia particular separada en dicha etapa de separación es mayor que un segundo valor predeterminado.
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