УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания и к способу управления для двигателя внутреннего сгорания.
Уровень техники
Публикация не прошедшей экспертизу заявки на патент Японии № 2010-203342 (JP 2010-203342 А) раскрывает, в качестве устройства управления для двигателя внутреннего сгорания предшествующего уровня техники, устройство управления, выполненное с возможностью обнаруживать момент зажигания топлива на основе выходного значения датчика детонации, подвергнутого обработке с помощью фильтра с полосовым фильтром, имеющим заданную полосу пропускания частот (приблизительно от 5 кГц приблизительно до 10 кГц) в качестве полосы пропускания.
Сущность изобретения
Тем не менее, выходное значение датчика детонации, т.е. вибрация, обнаруженная посредством датчика детонации, включает в себя вибрацию (в дальнейшем в этом документе называемую "вибрацией при воспламенении"), которая формируется от воспламенения, и вибрацию (в дальнейшем в этом документе называемую "механической вибрацией"), которая формируется за счет механического явления, отличающегося от воспламенения. В устройстве управления, раскрытом в JP 2010-203342 А, несложно исключать в достаточной степени влияние механической вибрации. По этой причине, предусмотрен случай, в котором затруднительно обнаруживать момент зажигания топлива с высокой точностью.
Изобретение предоставляет устройство управления для двигателя внутреннего сгорания и способ управления для двигателя внутреннего сгорания, которые обнаруживают момент зажигания топлива с высокой точностью.
Первый аспект изобретения относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя корпус двигателя, клапан впрыска топлива, выполненный с возможностью впрыскивать топливо в камеру сгорания корпуса двигателя, и датчик вибрации, выполненный с возможностью обнаруживать вибрацию корпуса двигателя. Устройство управления включает в себя электронный модуль управления. Электронный модуль управления выполнен с возможностью задавать целевой объем впрыска и целевой момент впрыска на основе рабочего состояния двигателя. Электронный модуль управления выполнен с возможностью управлять объемом впрыска и моментом впрыска топлива, которое должно впрыскиваться из клапана впрыска топлива, как целевым объемом впрыска и целевым моментом впрыска. Электронный модуль управления выполнен с возможностью обнаруживать момент зажигания топлива на основе компонента вибрации корпуса двигателя в конкретной полосе пропускания частот. Электронный модуль управления выполнен с возможностью корректировать, по меньшей мере, одно из целевого объема впрыска и целевого момента впрыска на основе отклонения между обнаруженным моментом зажигания и целевым моментом зажигания согласно рабочему состоянию двигателя. Конкретная полоса пропускания частот представляет собой полосу пропускания на стороне низких частот полосы пропускания частот, в которой корпус двигателя подвергается упругой вибрации. Конкретная полоса пропускания частот представляет собой полосу пропускания, в которой отношение компонента вибрации при воспламенении, который формируется, когда корпус двигателя подвергается давлению воспламенения, к компонентам вибрации, обнаруженным посредством датчика вибрации, становится равным или превышающим заданное значение.
В устройстве управления, конкретная полоса пропускания частот может представлять собой полосу пропускания частот от 0,1 кГц до 1,8 кГц.
В устройстве управления, конкретная полоса пропускания частот может представлять собой полосу пропускания частот от 0,2 кГц до 0,8 кГц.
В устройстве управления, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью задавать конкретную полосу пропускания частот более узкой, когда частота вращения двигателя является более высокой.
В устройстве управления, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью вычислять уровень вибрации корпуса двигателя на основе компонента вибрации корпуса двигателя в конкретной полосе пропускания частот. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью вычислять уровень механической вибрации корпуса двигателя на основе рабочего состояния двигателя. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью вычитать уровень механической вибрации из уровня вибрации, чтобы вычислять уровень вибрации при воспламенении. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью обнаруживать, в качестве момента зажигания топлива, момент, при котором уровень вибрации при воспламенении становится равным или превышающим заданное пороговое значение определения воспламенения.
В устройстве управления, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью указывать, на основе формы сигнала уровня вибрации при воспламенении для каждого угла поворота коленчатого вала, упрощенного с использованием множества пороговых значений, участок основной вибрации, когда топливо для формирования запрашиваемого крутящего момента сгорает. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью обнаруживать, в качестве момента зажигания топлива, момент, при котором уровень вибрации при воспламенении становится равным или превышающим пороговое значение определения воспламенения в участке основной вибрации.
В устройстве управления, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью управлять объемом впрыска и моментом впрыска топлива, которое должно впрыскиваться из клапана впрыска топлива, таким образом, что топливо вызывает компрессионное зажигание с зарядом предварительно перемешанной смеси в рабочей области на стороне низкой нагрузки, и топливо вызывает диффузионное воспламенение в рабочей области на стороне высокой нагрузки. Электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью, тогда, когда топливо сгорает посредством компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси, задавать пороговое значение определения воспламенения меньшим, чем тогда, когда топливо сгорает посредством диффузионного воспламенения.
В устройстве управления, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью корректировать уровень вибрации при воспламенении на основе значения скользящего среднего отклонения в течение короткого периода и значения скользящего среднего отклонения в течение длительного периода.
Второй аспект изобретения относится к способу управления для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя корпус двигателя, клапан впрыска топлива, выполненный с возможностью впрыскивать топливо в камеру сгорания корпуса двигателя, и датчик вибрации, выполненный с возможностью обнаруживать вибрацию корпуса двигателя. Способ управления включает в себя: задание, посредством электронного модуля управления, целевого объема впрыска и целевого момента впрыска на основе рабочего состояния двигателя; управление, посредством электронного модуля управления, объемом впрыска и моментом впрыска топлива, которое должно впрыскиваться из клапана впрыска топлива, как целевым объемом впрыска и целевым моментом впрыска, соответственно; обнаружение, посредством электронного модуля управления, момента зажигания топлива на основе компонента вибрации корпуса двигателя в конкретной полосе пропускания частот; и коррекцию, посредством электронного модуля управления, по меньшей мере, одного из целевого объема впрыска и целевого момента впрыска на основе отклонения между обнаруженным моментом зажигания и целевым моментом зажигания согласно рабочему состоянию двигателя. Конкретная полоса пропускания частот представляет собой полосу пропускания на стороне низких частот полосы пропускания частот, в которой корпус двигателя подвергается упругой вибрации. Конкретная полоса пропускания частот представляет собой полосу пропускания, в которой отношение компонента вибрации при воспламенении, который формируется, когда корпус двигателя подвергается давлению воспламенения, к компонентам вибрации, обнаруженным посредством датчика вибрации, становится равным или превышающим заданное значение.
Согласно аспектам изобретения, можно обнаруживать момент зажигания топлива с высокой точностью.
Краткое описание чертежей
Ниже описываются признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 является схемой принципиальной конфигурации двигателя внутреннего сгорания и электронного модуля управления, выполненного с возможностью управлять двигателем внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 2 является графиком, сравнивающим уровень вибрации корпуса двигателя на каждой частоте, вычисленный посредством подвергания выходного значения датчика детонации обработке в 1/3-октавной полосе частот в ходе прокручивания двигателя и в ходе работы в установившемся режиме;
Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 4A является графиком, показывающим взаимосвязь между обнаруженным уровнем вибрации, когда конкретная полоса пропускания частот задается равной полосе пропускания частот от 0,2 кГц до 0,8 кГц, и давлением в цилиндрах;
Фиг. 4B является графиком, показывающим взаимосвязь между обнаруженным уровнем вибрации, когда конкретная полоса пропускания частот задается равной полосе пропускания частот от 0,1 кГц до 1,8 кГц, и давлением в цилиндрах;
Фиг. 4C является графиком, показывающим взаимосвязь между обнаруженным уровнем вибрации, когда конкретная полоса пропускания частот задается равной полосе пропускания частот от 1,0 кГц до 3,0 кГц, и давлением в цилиндрах в качестве сравнительного примера;
Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление впрыском топлива согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 6 является графиком, сравнивающим уровень механической вибрации в полосе пропускания частот приблизительно в 1,8 кГц или меньше, когда частота вращения двигателя является низкой, и когда частота вращения двигателя является высокой;
Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно второму варианту осуществления изобретения;
Фиг. 8A является графиком, показывающим форму сигнала вибрации при воспламенении, полученную, когда многоступенчатый впрыск выполняется для того, чтобы заставлять топливо сгорать посредством диффузионного воспламенения в определенном рабочем состоянии двигателя;
Фиг. 8B является графиком, показывающим форму сигнала вибрации при воспламенении, подвергнутую обработке упрощения с использованием трех пороговых значений от первого порогового значения до третьего порогового значения, показанных на фиг. 8A;
Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно третьему варианту осуществления изобретения;
Фиг. 10 является графиком, показывающим рабочую область корпуса двигателя;
Фиг. 11 является графиком, сравнивающим форму сигнала вибрации при воспламенении в определенном рабочем состоянии двигателя в ходе DC-режима и в ходе PCCI-режима;
Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно четвертому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 13A является графиком, показывающим форму сигнала вибрации при воспламенении в ходе диффузионного воспламенения в определенном рабочем состоянии двигателя;
Фиг. 13B является графиком, показывающим форму сигнала вибрации при воспламенении в ходе компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси в определенном рабочем состоянии двигателя;
Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно пятому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 15A является графиком, сравнивающим форму сигнала вибрации при воспламенении в определенном рабочем состоянии двигателя в ходе диффузионного воспламенения и в ходе компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси;
Фиг. 15B является графиком, показывающим форму сигнала вибрации при воспламенении в ходе диффузионного воспламенения, подвергнутую обработке упрощения с использованием трех пороговых значений от первого порогового значения до третьего порогового значения, показанных на фиг. 15A;
Фиг. 15C является графиком, показывающим форму сигнала вибрации при воспламенении в ходе компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси, подвергнутую обработке упрощения с использованием трех пороговых значений от первого порогового значения до третьего порогового значения, показанных на фиг. 15A;
Фиг. 16 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно шестому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 17 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно седьмому варианту осуществления изобретения; и
Фиг. 18 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей обработку вычисления значений коррекции.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Далее подробно описываются соответствующие варианты осуществления изобретения со ссылками на чертежи. В нижеприведенном описании, идентичные составляющие элементы представляются посредством идентичных ссылок с номерами.
Первый вариант осуществления
Фиг. 1 является схематичной конфигурацией двигателя 100 внутреннего сгорания и электронного модуля 200 управления, выполненного с возможностью управлять двигателем 100 внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения.
Как показано на фиг. 1, двигатель 100 внутреннего сгорания включает в себя корпус 1 двигателя, имеющий множество цилиндров 10, устройство 2 подачи топлива, впускное устройство 3, выпускное устройство 4, устройство 5 управления впускным клапаном и устройство 6 управления выпускным клапаном.
Корпус 1 двигателя заставляет топливо сгорать посредством сгорания за счет самовоспламенения в камере сгорания, сформированной в каждом цилиндре 10, например, чтобы вырабатывать мощность для приведения в движение транспортного средства и т.п. В корпусе 1 двигателя, пара впускных клапанов 50 и пара выпускных клапанов 60 предоставляются для каждого цилиндра. Датчик 210 детонации, который обнаруживает вибрацию корпуса 1 двигателя, присоединяется к корпусу 1 двигателя. Датчик 210 детонации представляет собой вид датчика вибрации (датчика ускорения), включающего в себя пьезоэлектрический элемент, и выводит значение напряжения согласно вибрации корпуса 1 двигателя.
Устройство 2 подачи топлива включает в себя клапан 20 впрыска топлива с электронным управлением, подводящую трубку 21, подающий насос 22, топливный бак 23, подкачивающую трубку 24 и датчик 211 давления топлива.
Один клапан 20 впрыска топлива предоставляется в каждом цилиндре 10 таким образом, что он обращен к камере сгорания каждого цилиндра 10, так что топливо может впрыскиваться непосредственно в камеру сгорания. Время открытия клапана (объем впрыска) и момент открытия клапана (момент впрыска) для клапана 20 впрыска топлива изменяются посредством управляющего сигнала из электронного модуля 200 управления, и когда клапан 20 впрыска топлива открыт, топливо впрыскивается непосредственно из клапана 20 впрыска топлива в камеру сгорания.
Подводящая трубка 21 соединяется с топливным баком 23 через подкачивающую трубку 24. В середине подкачивающей трубки 24 предоставляется подающий насос 22, который повышает давление топлива, накопленного в топливном баке 23, и подает топливо в подводящую трубку 21. Подводящая трубка 21 временно накапливает топливо под высоким давлением, накачанное из подающего насоса 22. Когда клапан 20 впрыска топлива открыт, топливо под высоким давлением, накопленное в подводящей трубке 21, впрыскивается непосредственно из клапана 20 впрыска топлива в камеру сгорания.
Подающий насос 22 выполнен с возможностью изменять объем нагнетания, и объем нагнетания подающего насоса 22 изменяется согласно управляющему сигналу из электронного модуля 200 управления. За счет управления объемом нагнетания подающего насоса 22, управляется давление топлива в подводящей трубке 21, т.е. давление впрыска клапана 20 впрыска топлива.
Датчик 211 давления топлива предоставляется в подводящей трубке 21. Датчик 211 давления топлива определяет давление топлива в подводящей трубке 21, т.е. давление (давление впрыска) топлива, которое должно впрыскиваться из каждого клапана 20 впрыска топлива в каждый цилиндр 10.
Впускное устройство 3 представляет собой устройство, которое направляет всасываемый воздух в камеру сгорания, и выполнено с возможностью изменять состояние (давление на впуске (давление нагнетания), температуру на входе, количество газа, образующегося в результате рециркуляции выхлопных газов (EGR)) всасываемого воздуха, который должен всасываться в камеру сгорания. Впускное устройство 3 включает в себя впускную трубку 30 и впускной коллектор 31 в качестве впускного канала и EGR-канала 32.
Впускная трубка 30 имеет первый конец, соединенный с воздушным фильтром 34, и второй конец, соединенный с впускным сборником 31a впускного коллектора 31. Во впускной трубке 30, расходомер 212 воздуха, компрессор 71 турбонагнетателя 7 с приводом от выхлопной системы, промежуточный охладитель 35 и дроссельный клапан 36 предоставляются в порядке от расположенной выше по потоку стороны.
Расходомер 212 воздуха определяет расход воздуха, который протекает внутри впускной трубки 30 и в завершение всасывается в цилиндр 10.
Компрессор 71 включает в себя узел 71a компрессора и рабочее колесо 71b компрессора, расположенное в узле 71a компрессора. Рабочее колесо 71b компрессора вращательно приводится в действие посредством рабочего колеса 72b турбины турбонагнетателя 7 с приводом от выхлопной системы, присоединяемого на идентичном валу, и сжимает и выпускает всасываемый воздух, протекающий внутри узла 71a компрессора. В турбине 72 турбонагнетателя 7 с приводом от выхлопной системы, предоставляется регулируемое сопло 72c, которое управляет частотой вращения рабочего колеса 72b турбины. За счет управления частотой вращения рабочего колеса 72b турбины посредством регулируемого сопла 72c управляется давление (давление нагнетания) всасываемого воздуха, который должен всасываться изнутри узла 71a компрессора.
Промежуточный охладитель 35 представляет собой теплообменник, который охлаждает всасываемый воздух, сжатый посредством компрессора 71 и достигший высокой температуры, с использованием, например, движущегося воздуха, охлаждающей жидкости и т.п.
Дроссельный клапан 36 изменяет площадь поперечного сечения канала впускной трубки 30, за счет этого регулируя объем всасываемого воздуха, который должен вводиться во впускной коллектор 31. Дроссельный клапан 36 приводится в действие таким образом, что он открывается и закрывается посредством актуатора 36a дросселя, и степень открытия (степень открытия дросселя) дроссельного клапана 36 обнаруживается посредством датчика 213 позиции дросселя.
Впускной коллектор 31 соединяется с впускным портом 14, сформированным в корпусе 1 двигателя, и равномерно распределяет всасываемый воздух, вытекающий из впускной трубки 30, в каждый цилиндр 10 через впускной порт 14. Во впускном сборнике 31a впускного коллектора 31, предоставляются датчик 214 давления на впуске, который определяет давление (давление на впуске) всасываемого воздуха, который должен всасываться в цилиндр, и датчик 215 температуры на впуске, который определяет температуру (температуру на входе) всасываемого воздуха, который должен всасываться в цилиндр.
EGR-канал 32 представляет собой канал, который сообщается с выпускным коллектором 41 и впускным сборником 31a впускного коллектора 31 и возвращает часть выхлопного газа, выпускаемого из каждого цилиндра 10, во впускной сборник 31a с использованием разности давлений. В дальнейшем в этом документе, выхлопной газ, протекающий в EGR-канал 32, упоминается как "EGR-газ", и отношение количества EGR-газа к количеству газа в цилиндре, т.е. скорость рециркуляции выхлопного газа, упоминается как "EGR-доля". EGR-газ рециркулирует во впускной сборник 31a и в свою очередь в каждый цилиндр 10, за счет чего можно уменьшать температуру воспламенения и подавлять выпуск оксида азота (NOx). В EGR-канале 32, EGR-охладитель 37 и EGR-клапан 38 предоставляются в порядке от расположенной выше по потоку стороны.
EGR-охладитель 37 представляет собой теплообменник, который охлаждает EGR-газ с использованием, например, движущегося воздуха, охлаждающей жидкости и т.п.
EGR-клапан 38 представляет собой электромагнитный клапан, в котором степень открытия является регулируемой непрерывным или ступенчатым способом, и степень открытия EGR-клапана 38 управляется посредством электронного модуля 200 управления согласно рабочему состоянию двигателя. За счет управления степенью открытия EGR-клапана 38, регулируется расход EGR-газа, который должен рециркулировать во впускной сборник 31a.
Выпускное устройство 4 представляет собой устройство, которое выпускает выхлопной газ изнутри цилиндра, и включает в себя выпускной коллектор 41 и выпускной канал 42.
Выпускной коллектор 41 соединяется с выпускным портом 15, сформированным в корпусе 1 двигателя. Выпускной коллектор 41 собирает выхлопной газ, выпускаемый из каждого цилиндра 10, и вводит выхлопной газ в выпускной канал 42.
В выпускном канале 42, турбина 72 турбонагнетателя 7 с приводом от выхлопной системы и устройство 43 доочистки выхлопных газов предоставляются в порядке от расположенной выше по потоку стороны.
Турбина 72 включает в себя узел 72a турбины и рабочее колесо 72b турбины, расположенное в узле 72a турбины. Рабочее колесо 72b турбины вращательным образом приводится в действие посредством энергии выхлопного газа, протекающего в узел 72a турбины, и приводит в действие рабочее колесо 71b компрессора, присоединяемое на этом же валу.
За пределами рабочего колеса 72b турбины, предоставляется вышеописанное регулируемое сопло 72c. Регулируемое сопло 72c функционирует в качестве дроссельного клапана, и степень открытия сопла (степень открытия клапана) регулируемого сопла 72c управляется посредством электронного модуля 200 управления. Степень открытия сопла для регулируемого сопла 72c изменяется, за счет чего можно изменять скорость потока выхлопного газа, приводящего в действие рабочее колесо 72b турбины в узле 72a турбины. Таким образом, степень открытия сопла для регулируемого сопла 72c изменяется, за счет чего можно изменять частоту вращения рабочего колеса 72b турбины, чтобы изменять давление нагнетания. В частности, когда степень открытия сопла для регулируемого сопла 72c задается небольшой (регулируемое сопло 72c дросселируется), скорость потока выхлопного газа увеличивается, чтобы увеличивать частоту вращения рабочего колеса 72b турбины, и давление нагнетания увеличивается.
Устройство 43 доочистки выхлопных газов представляет собой устройство, которое управляет выхлопным газом и выпускает выхлопной газ в наружный воздух, и включает в себя различные катализаторы для управления выделением выхлопных газов, которые управляют вредными веществами, фильтр, который улавливает вредные вещества, и т.п.
Устройство 5 управления впускным клапаном представляет собой устройство, которое приводит в действие впускной клапан 50 каждого цилиндра 10 таким образом, что он открывается и закрывается, и предоставляется в корпусе 1 двигателя. Устройство 5 управления впускным клапаном согласно первому варианту осуществления выполнено с возможностью приводить в действие впускной клапан 50 таким образом, что он открывается и закрывается, например, посредством электромагнитного актуатора, так что время открытия и закрытия впускного клапана 50 может управляться. Тем не менее, изобретение не ограничено этим. Впускной клапан 50 может быть выполнен с возможностью приводиться в действие таким образом, что он открывается и закрывается посредством впускного кулачкового вала, и рабочий механизм регулируемого клапана, который изменяет угол относительной фазы впускного кулачкового вала относительно коленчатого вала через гидравлическое управление, может предоставляться в одном концевом участке впускного кулачкового вала, за счет этого обеспечивая возможность управления временем открытия и закрытия впускного клапана 50.
Устройство 6 управления выпускным клапаном представляет собой устройство, которое приводит в действие выпускной клапан 60 каждого цилиндра 10 таким образом, что он открывается и закрывается, и предоставляется в корпусе 1 двигателя. Устройство 6 управления выпускным клапаном согласно первому варианту осуществления выполнено с возможностью приводить в действие выпускной клапан 60 таким образом, что он открывается и закрывается, например, посредством электромагнитного актуатора, так что время открытия и закрытия выпускного клапана 60 может управляться. Тем не менее, изобретение не ограничено этим. Выпускной клапан 60 может быть выполнен с возможностью приводиться в действие таким образом, что он открывается и закрывается посредством выпускного кулачкового вала, и рабочий механизм регулируемого клапана, который изменяет угол относительной фазы выпускного кулачкового вала относительно коленчатого вала через гидравлическое управление, может предоставляться в одном концевом участке выпускного кулачкового вала, за счет этого обеспечивая возможность управления временем открытия и закрытия выпускного клапана 60. Например, профиль кулачка может изменяться посредством гидравлического давления и т.п., за счет этого обеспечивая возможность изменения времени открытия и закрытия или высоты подъема выпускного клапана 60.
Электронный модуль 200 управления состоит из цифрового компьютера и включает в себя постоянное запоминающее устройство 202 (ROM), оперативное запоминающее устройство 203 (RAM), центральный процессор 204 (CPU) (микропроцессор), порт 205 ввода и порт 206 вывода, соединенные друг с другом посредством двунаправленной шины 201.
Выходной сигнал вышеописанного датчика 211 давления топлива и т.п. вводится в порт 205 ввода через соответствующий аналого-цифровой (AD) преобразователь 207. Выходной сигнал датчика 217 нагрузки, который формирует выходное напряжение, пропорциональное величине нажатия педали 220 акселератора, вводится в качестве сигнала для определения нагрузки на двигатель в порт 205 ввода через соответствующий аналого-цифровой преобразователь 207. Выходной сигнал датчика 218 угла поворота коленчатого вала, который формирует выходной импульс каждый раз, когда коленчатый вал корпуса 1 двигателя, вращается, например, на 15°, вводится в качестве сигнала для вычисления частоты вращения двигателя и т.п. в порт 205 ввода. Как описано выше, выходные сигналы различных датчиков, необходимые для управления двигателем внутреннего сгорания 100, вводятся в порт 205 ввода.
Порт 206 вывода соединяется с каждым компонентом управления клапана 20 впрыска топлива и т.п. через соответствующую схему 208 приведения в действие.
Электронный модуль 200 управления выводит управляющий сигнал для управления каждым компонентом управления из порта 206 вывода на основе выходных сигналов различных датчиков, вводимых в порт 205 ввода, чтобы управлять двигателем 100 внутреннего сгорания. В дальнейшем в этом документе, описывается управление двигателем 100 внутреннего сгорания в электронном модуле 200 управления согласно первому варианту осуществления.
Электронный модуль 200 управления выполняет управление клапаном 20 впрыска топлива на основе рабочего состояния двигателя (частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель) таким образом, что момент зажигания топлива становится целевым моментом зажигания.
В первом варианте осуществления, электронный модуль 200 управления задает объем впрыска и момент впрыска топлива, которое должно впрыскиваться из клапана 20 впрыска топлива, как целевым объемом впрыска и целевым моментом впрыска, заданными согласно рабочему состоянию двигателя таким образом, что топливо сгорает посредством диффузионного воспламенения во всей рабочей области. В частности, электронный модуль 200 управления выполняет многоступенчатый впрыск (в первом варианте осуществления, предварительный впрыск, основной впрыск и подвпрыск) и управляет объемом впрыска и моментом впрыска топлива, которое должно впрыскиваться из клапана 20 впрыска топлива таким образом, что топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания посредством основного впрыска, сгорает с коротким временем задержки зажигания (временем до тех пор, пока топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания, не достигнет самовоспламенения) без существенной задержки после впрыска топлива.
Здесь, когда момент зажигания отклоняется от целевого момента зажигания, выброс выхлопных газов может ухудшаться, или выходная мощность корпуса 1 двигателя может понижаться, что вызывает флуктуацию в крутящем моменте. По этой причине, когда момент зажигания топлива обнаруживается, и имеется отклонение, равное или большее заданного значения, между обнаруженным моментом зажигания и целевым моментом зажигания, чтобы корректировать отклонение, желательно корректировать, по меньшей мере, одно из целевого объема впрыска и целевого момента впрыска топлива, которое должно впрыскиваться из клапана 20 впрыска топлива.
В качестве способа обнаружения момента зажигания, например, примерно иллюстрируется способ, который присоединяет датчик давления в цилиндрах к корпусу 1 двигателя и обнаруживает момент зажигания на основе выходного значения датчика давления в цилиндрах. Согласно способу, поскольку флуктуация в давлении в каждом цилиндре может непосредственно обнаруживаться посредством датчика давления в цилиндрах, можно обнаруживать момент зажигания с высокой точностью. Тем не менее, поскольку требуются датчики давления в цилиндрах, соответствующие числу цилиндров, и цена за единицу самого датчика давления в цилиндрах является высокой, затраты возрастают.
Когда момент зажигания может обнаруживаться на основе выходного значения датчика 210 детонации с высокой точностью, поскольку датчик 210 детонации имеет низкую цену за единицу, и минимум один датчик 210 детонации может присоединяться к корпусу 1 двигателя, можно сокращать увеличение затрат.
Тем не менее, выходное значение датчика 210 детонации, т.е. вибрация, которая должна обнаруживаться посредством датчика 210 детонации, включает в себя вибрацию при воспламенении, которая формируется, когда корпус 1 двигателя подвергается давлению воспламенения, и механическую вибрацию, которая формируется посредством механического фактора, отличающегося от вибрации при воспламенении. Механическая вибрация представляет собой вибрацию, которая обязательно формируется, когда коленчатый вал вращается независимо от присутствия или отсутствия воспламенения, и, например, представляет собой вибрацию, которая формируется, когда корпус 1 двигателя подвергается внешней силе из поршня и т.п., вибрацию (вибрацию, сформированную из цепи механизма газораспределения и т.п.), сопровождаемую порядком вращения.
Соответственно, механическая вибрация обязательно включается в качестве шума в выходное значение датчика 210 детонации, и уровень вибрации (в дальнейшем в этом документе называемый "обнаруженным уровнем вибрации") (дБ) корпуса 1 двигателя, который вычисляется посредством подвергания выходного значения датчика 210 детонации различным видам обработки, может рассматриваться как уровень, полученный посредством суммирования уровня вибрации при воспламенении вследствие вибрации при воспламенении с уровнем механической вибрации вследствие механической вибрации.
Например, при обнаружении момента зажигания на основе выходного значения датчика 210 детонации с высокой точностью, имеется потребность в том, чтобы исключать влияние механической вибрации в качестве шума из выходного значения датчика 210 детонации в максимально возможной степени. Авторы изобретения провели исследование на предмет исключения влияния механической вибрации из выходного значения датчика 210 детонации и выявили, что имеется полоса пропускания частот, в которой механическая вибрация снижается.
Фиг. 2 является графиком, сравнивающим уровень вибрации (обнаруженный уровень вибрации) корпуса 1 двигателя на каждой частоте, вычисленный посредством подвергания выходного значения датчика 210 детонации обработке в 1/3-октавной полосе частот в ходе прокручивания двигателя (в состоянии, в котором коленчатый вал вращается без выполнения воспламенения), и в ходе работы в установившемся режиме, в которой корпус 1 двигателя работает с данным выходным крутящим моментом (80 Нм и 140 Нм). На фиг. 2, обнаруженный уровень вибрации в ходе прокручивания двигателя представляет собой пример уровня механической вибрации, и обнаруженный уровень вибрации в ходе работы в установившемся режиме представляет собой пример уровня, полученного посредством суммирования уровня вибрации при воспламенении с уровнем механической вибрации.
Как показано на фиг. 2, уровень вибрации в ходе прокручивания двигателя, т.е. уровень механической вибрации принимает максимальное значение D1 в полосе пропускания частот приблизительно в 0,1 кГц или меньше и принимает минимальное значение D2 в полосе пропускания частот приблизительно от 0,2 кГц приблизительно до 0,8 кГц, меньшее максимального значения D1. Как описано выше, в примере, показанном на фиг. 2, следует понимать, что уровень механической вибрации является более низким в полосе пропускания частот приблизительно от 0,2 кГц до 0,8 кГц, чем в других полосах пропускания частот.
Далее, в примере, показанном на фиг. 2, вибрация в полосе пропускания частот приблизительно в 0,1 кГц или меньше представляет собой вибрацию, которая формируется, когда корпус 1 двигателя подвергается вибрации жесткого тела, и вибрация в полосе пропускания частот приблизительно в 0,1 кГц или более представляет собой вибрацию, которая формируется, когда корпус 1 двигателя подвергается упругой вибрации. Вибрация жесткого тела представляет собой вибрацию, которая формируется, когда форма корпуса 1 двигателя не изменяется, и корпус 1 двигателя смещается при поддержании формы. Упругая вибрация представляет собой вибрацию, которая формируется, когда форма корпуса 1 двигателя изменяется.
Соответственно, можно считать, что уровень механической вибрации принимает максимальное значение D1 в полосе пропускания частот (в дальнейшем в этом документе называемой "полосой пропускания частот вибрации жесткого тела"), в которой корпус 1 двигателя подвергается вибрации жесткого тела, ниже максимального значения D1 при нахождении в полосе пропускания на стороне низких частот полосы пропускания частот (в дальнейшем в этом документе называемой "полосой пропускания частот упругой вибрации"), в которой корпус 1 двигателя подвергается упругой вибрации, и становится больше максимального значения D1 в полосе пропускания на стороне высоких частот полосы пропускания частот упругой вибрации.
Как показано на фиг. 2, следует понимать, что в отличие от уровня вибрации в ходе прокручивания двигателя, уровень вибрации (= уровень механической вибрации+уровень вибрации при воспламенении) в ходе работы в установившемся режиме не имеет полосы пропускания частот, в которой уровень вибрации четко понижается, и принимает значение сравнительно выше уровня вибрации в ходе прокручивания двигателя в полосе пропускания частот приблизительно от 0,1 кГц приблизительно до 1,8 кГц.
Соответственно, можно считать, что полоса пропускания частот приблизительно от 0,1 кГц приблизительно до 1,8 кГц и, в частности, полоса пропускания частот приблизительно от 0,2 кГц приблизительно до 0,8 кГц представляет собой полосу пропускания частот, в которой отношение уровня механической вибрации к уровню вибрации в ходе работы в установившемся режиме становится меньше отношения уровня вибрации при воспламенении по сравнению с другими полосами пропускания частот.
Таким образом, можно считать, что полоса пропускания частот приблизительно от 0,1 кГц приблизительно до 1,8 кГц и, в частности, полоса пропускания частот приблизительно от 0,2 кГц приблизительно до 0,8 кГц представляет собой полосу пропускания частот, в которой отношение уровня вибрации при воспламенении к обнаруженному уровню вибрации становится равным или превышающим заданное значение, и полосу пропускания частот, в которой влияние механической вибрации уменьшается по сравнению с другими полосами пропускания частот.
В первом варианте осуществления, момент зажигания обнаруживается на основе выходного значения датчика 210 детонации, подвергнутого обработке с помощью фильтра с использованием полосового фильтра, имеющего, в качестве полосы пропускания, полосу пропускания частот (в дальнейшем в этом документе называемую "конкретной полосой пропускания частот"), в которой влияние механической вибрации уменьшается. В дальнейшем в этом документе, описывается управление обнаружением момента зажигания и управления впрыском топлива согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно первому варианту осуществления.
На этапе S1, электронный модуль 200 управления считывает частоту вращения двигателя, вычисленную на основе выходного значения датчика 210 детонации и выходного сигнала датчика 218 угла поворота коленчатого вала.
На этапе S2, электронный модуль 200 управления подвергает выходное значение датчика 210 детонации обработке с помощью фильтра с использованием полосового фильтра, имеющего конкретную полосу пропускания частот в качестве полосы пропускания, и вычисляет форму сигнала вибрации, полученную посредством извлечения компонента вибрации для каждого угла поворота коленчатого вала конкретной полосы пропускания частот. В первом варианте осуществления, конкретная полоса пропускания частот задается равной полосе пропускания частот от 0,2 кГц до 0,8 кГц.
На этапе S3, электронный модуль 200 управления подвергает форму сигнала вибрации, вычисленную на этапе S2, обработке огибающей, чтобы вычислять абсолютную величину амплитуды формы сигнала вибрации для каждого угла поворота коленчатого вала, т.е. обнаруженный уровень вибрации для каждого угла поворота коленчатого вала. В первом варианте осуществления, поскольку конкретная полоса пропускания частот задается равной полосе пропускания частот от 0,2 кГц до 0,8 кГц, опорная частота во время обработки огибающей задается равной приблизительно от 0,4 кГц приблизительно до 0,5 кГц в качестве центра конкретной полосы пропускания частот.
На этапе S4, электронный модуль 200 управления обращается к карте, на которой частота вращения двигателя ассоциирована с уровнем механической вибрации для каждого угла поворота коленчатого вала, и вычисляет уровень механической вибрации для каждого угла поворота коленчатого вала на основе частоты вращения двигателя. Как описано выше, механическая вибрация представляет собой вибрацию, которая обязательно формируется, когда коленчатый вал вращается независимо от присутствия или отсутствия воспламенения. По этой причине, когда уровень механической вибрации для каждого угла поворота коленчатого вала для каждой частоты вращения двигателя вычисляется посредством эксперимента и т.п. заранее, можно создавать карту, в которой частота вращения двигателя ассоциирована с уровнем механической вибрации для каждого угла поворота коленчатого вала. Уровень механической вибрации представляет собой пример обнаруженного уровня вибрации в ходе прокручивания двигателя, как описано выше, и карта может корректироваться на основе обнаруженного уровня вибрации в ходе отсечки топлива.
На этапе S5, электронный модуль 200 управления вычитает уровень механической вибрации из обнаруженного уровня вибрации, чтобы вычислять уровень вибрации при воспламенении, и вычисляет форму сигнала (в дальнейшем в этом документе называемую "формой сигнала вибрации при воспламенении") уровня вибрации при воспламенении для каждого угла поворота коленчатого вала.
На этапе S6, электронный модуль 200 управления обращается к форме сигнала вибрации при воспламенении и определяет, в качестве момента зажигания, угол поворота коленчатого вала, при котором уровень вибрации при воспламенении становится равным или превышающим заданное пороговое значение определения воспламенения.
Аналогично первому варианту осуществления, когда многоступенчатый впрыск выполняется, и топливо сгорает, в то время как имеется потребность в том, чтобы обнаруживать момент воспламенения топлива основного впрыска для формирования запрашиваемого крутящего момента в качестве момента зажигания, уровень вибрации при воспламенении является высоким даже в момент воспламенения топлива предварительного впрыска или в момент воспламенения топлива дополнительного впрыска. По этой причине, когда многоступенчатый впрыск выполняется, желательно задавать пороговое значение определения воспламенения выше уровня вибрации при воспламенении во время воспламенения топлива предварительного впрыска или во время воспламенения топлива дополнительного впрыска.
Фиг. 4A является графиком, показывающим взаимосвязь между обнаруженным уровнем вибрации, когда конкретная полоса пропускания частот задается равной полосе пропускания частот от 0,2 кГц до 0,8 кГц, и давлением в цилиндрах. Фиг. 4B является графиком, показывающим взаимосвязь между обнаруженным уровнем вибрации, когда конкретная полоса пропускания частот задается равной полосе пропускания частот от 0,1 кГц до 1,8 кГц, и давлением в цилиндрах. Фиг. 4C является графиком, показывающим взаимосвязь между обнаруженным уровнем вибрации, когда конкретная полоса пропускания частот задается равной полосе пропускания частот от 1,0 кГц до 3,0 кГц, и давлением в цилиндрах в качестве сравнительного примера.
Как показано на фиг. 4A, когда конкретная полоса пропускания частот задается равной полосе пропускания частот от 0,2 кГц до 0,8 кГц, обнаруженный уровень вибрации выше порогового значения определения воспламенения, соответствующего воспламенению (увеличения давления в цилиндрах) топлива основного впрыска. Следует понимать, что обнаруженный уровень вибрации ниже порогового значения определения воспламенения в другие времена.
Как показано на фиг. 4B, тогда, когда конкретная полоса пропускания частот задается равной полосе пропускания частот от 0,1 кГц до 1,8 кГц, в то время как шум увеличивается больше, чем тогда, когда конкретная полоса пропускания частот задается равной полосе пропускания частот от 0,2 кГц до 0,8 кГц, обнаруженный уровень вибрации выше порогового значения определения воспламенения, соответствующего воспламенению топлива основного впрыска. Следует понимать, что обнаруженный уровень вибрации ниже порогового значения определения воспламенения в другие времена.
Как показано на фиг. 4C, когда конкретная полоса пропускания частот задается равной полосе пропускания частот от 1,0 кГц до 3,0 кГц, следует понимать, что шум увеличивается, и обнаруженный уровень вибрации выше порогового значения определения воспламенения даже в моменте, отличном от момента воспламенения топлива основного впрыска. По этой причине, момент, отличный от момента воспламенения топлива основного впрыска, может ошибочно обнаруживаться в качестве момента зажигания.
Как описано выше, согласно первому варианту осуществления, обнаруженный уровень вибрации вычисляется на основе выходного значения датчика 210 детонации, подвергнутого обработке с помощью фильтра с использованием полосового фильтра, имеющего конкретную полосу пропускания частот в качестве полосы пропускания, за счет чего можно задавать отношение уровня механической вибрации к обнаруженному уровню вибрации небольшим, и с другой стороны, задавать отношение уровня вибрации при воспламенении большим. По этой причине, поскольку можно обнаруживать компонент вибрации при воспламенении, включенный в вибрацию, обнаруженную посредством датчика 210 детонации, с высокой точностью, можно обнаруживать момент зажигания топлива с высокой точностью.
Аналогично первому варианту осуществления, когда обнаруженный уровень вибрации для каждого угла поворота коленчатого вала вычисляется посредством подвергания выходного значения датчика 210 детонации обработке с помощью фильтра с использованием полосового фильтра, имеющего конкретную полосу пропускания частот в качестве полосы пропускания, возникает задержка на обнаружение (задержка до тех пор, пока вибрация при воспламенении не будет обнаружена) вследствие обработки с помощью фильтра. Задержка на обнаружение вследствие обработки с помощью фильтра по существу, имеет фиксированное значение, определенное заранее согласно конструкции, материалу и т.п. корпуса 1 двигателя.
Соответственно, когда задержка на обнаружение вследствие обработки с помощью фильтра, описанной выше, не является пренебрежимо малой для точности обнаружения момента зажигания, момент, полученный посредством вычитания угла поворота коленчатого вала, соответствующего задержке на обнаружение вследствие обработки с помощью фильтра, из момента зажигания, обнаруженного на этапе S6 блок-схемы последовательности операций способа по фиг. 3, описанной выше, может использоваться в качестве момента зажигания.
Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление впрыском топлива согласно первому варианту осуществления.
На этапе S11, электронный модуль 200 управления считывает нагрузку на двигатель, обнаруженную посредством датчика 217 нагрузки, и частоту вращения двигателя, вычисленную на основе выходного сигнала датчика 218 угла поворота коленчатого вала, и обнаруживает рабочее состояние двигателя.
На этапе S12, электронный модуль 200 управления обращается к карте, созданной заранее, и вычисляет целевой объем впрыска и целевой момент впрыска топлива, которое должно впрыскиваться из клапана 20 впрыска топлива, на основе рабочего состояния двигателя.
На этапе S13, электронный модуль 200 управления считывает момент зажигания, обнаруженный через управление обнаружением момента зажигания в предыдущем цикле сгорания, и вычисляет отклонение между обнаруженным моментом зажигания и целевым моментом зажигания, заданным заранее согласно рабочему состоянию двигателя, в качестве отклонения ΔC момента зажигания.
На этапе S14, электронный модуль 200 управления определяет то, меньше или нет абсолютное значение отклонения ΔC момента зажигания заданного отклонения. Когда абсолютное значение отклонения ΔC момента зажигания меньше заданного отклонения, электронный модуль 200 управления переходит к обработке этапа S15. Когда абсолютное значение отклонения ΔC момента зажигания равно или выше заданного отклонения, электронный модуль 200 управления переходит к обработке этапа S16.
На этапе S15, электронный модуль 200 управления выполняет управление таким образом, что устройство подачи топлива впрыскивает топливо в целевом объеме впрыска из клапана 20 впрыска топлива в целевой момент впрыска.
На этапе S16, электронный модуль 200 управления корректирует, по меньшей мере, одно из целевого объема впрыска и целевого момента впрыска таким образом, что обнаруженный момент зажигания становится целевым моментом зажигания. В первом варианте осуществления, когда отклонение ΔC момента зажигания имеет положительное значение, т.е. когда обнаруженный момент зажигания задерживается позднее целевого момента зажигания, электронный модуль 200 управления корректирует целевой момент впрыска к стороне опережения таким образом, что обнаруженный момент зажигания становится целевым моментом зажигания. Когда отклонение ΔC момента зажигания имеет отрицательное значение, т.е. когда обнаруженный момент зажигания является больше ранним, чем целевой момент зажигания, электронный модуль 200 управления корректирует целевой момент впрыска к стороне задержки таким образом, что обнаруженный момент зажигания становится целевым моментом зажигания.
Согласно первому варианту осуществления, описанному выше, электронный модуль 200 управления (устройство управления), который управляет двигателем 100 внутреннего сгорания, включающим в себя корпус 1 двигателя, клапан 20 впрыска топлива, выполненный с возможностью впрыскивать топливо в камеру сгорания корпуса 1 двигателя, и датчик 210 детонации (датчик вибрации), выполненный с возможностью обнаруживать вибрацию корпуса 1 двигателя, включает в себя контроллер впрыска топлива, выполненный с возможностью управлять объемом впрыска и моментом впрыска топлива, которое должно впрыскиваться из клапана 20 впрыска топлива, как целевым объемом впрыска и целевым моментом впрыска, заданными на основе рабочего состояния двигателя, и модуль обнаружения момента зажигания, выполненный с возможностью обнаруживать момент зажигания топлива на основе компонента вибрации корпуса 1 двигателя в конкретной полосе пропускания частот.
Затем контроллер впрыска топлива выполнен с возможностью корректировать, по меньшей мере, одно из целевого объема впрыска и целевого момента впрыска на основе отклонения ΔC момента зажигания между моментом зажигания, обнаруженным посредством модуля обнаружения момента зажигания, и целевым моментом зажигания согласно рабочему состоянию двигателя. Конкретная полоса пропускания частот представляет собой полосу пропускания на стороне низких частот полосы пропускания частот, в которой корпус 1 двигателя подвергается упругой вибрации, и отношение компонента вибрации при воспламенении, который формируется, когда корпус 1 двигателя подвергается давлению воспламенения, к компонентам вибрации, обнаруженным посредством датчика 210 детонации, становится равным или превышающим заданное значение. В частности, конкретная полоса пропускания частот представляет собой полосу пропускания частот от 0,1 кГц до 1,8 кГц, и предпочтительно, полосу пропускания частот от 0,2 кГц до 0,8 кГц.
Как описано выше, момент зажигания топлива обнаруживается на основе компонента вибрации корпуса 1 двигателя в полосе пропускания, в которой отношение компонента вибрации при воспламенении, который формируется, когда корпус 1 двигателя подвергается давлению воспламенения, становится равным или превышающим заданное значение, за счет чего можно обнаруживать компонент вибрации при воспламенении, включенный в вибрацию, обнаруженную посредством датчика 210 детонации, с высокой точностью. По этой причине, можно обнаруживать момент зажигания топлива с высокой точностью.
Второй вариант осуществления
В дальнейшем поясняется второй вариант осуществления изобретения. Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что полоса пропускания полосового фильтра, т.е. конкретная полоса пропускания частот, изменяется согласно частоте вращения двигателя.
Фиг. 6 является графиком, сравнивающим уровень механической вибрации в полосе пропускания частот приблизительно в 1,8 кГц или меньше, когда частота вращения двигателя является низкой, и когда частота вращения двигателя является высокой.
В вышеописанном первом варианте осуществления, полоса пропускания частот приблизительно в 0,1 кГц или меньше задается в качестве полосы пропускания частот вибрации жесткого тела, в которой корпус 1 двигателя подвергается вибрации жесткого тела, и полоса пропускания частот приблизительно от 0,1 кГц приблизительно до 1,8 кГц полосы пропускания частот упругой вибрации приблизительно в 0,1 кГц или более задается в качестве конкретной полосы пропускания частот.
Тем не менее, поскольку вибрация жесткого тела главным образом зависит от вибрации вследствие компонента системы со взаимным вращением, такой как поршень, вибрации вращательного компонента первого порядка и т.п., полоса пропускания частот вибрации жесткого тела изменяется согласно частоте вращения двигателя. В частности, когда частота вращения двигателя является более высокой, полоса пропускания частот вибрации жесткого тела имеет тенденцию дополнительно расширяться до стороны высоких частот.
По этой причине, как показано на фиг. 6, когда частота вращения двигателя является высокой, частота, при которой максимальное значение D1 принимается в полосе пропускания частот вибрации жесткого тела, имеет тенденцию быть частотой на стороне высоких частот. По этой причине, нижняя предельная частота (в вышеописанном первом варианте осуществления, приблизительно в 0,2 кГц) конкретной полосы пропускания частот имеет тенденцию увеличиваться, и верхняя предельная частота (в вышеописанном первом варианте осуществления, приблизительно в 0,8 кГц) конкретной полосы пропускания частот имеет тенденцию снижаться. Как результат, полоса пропускания частот (в вышеописанном первом варианте осуществления, полоса пропускания частот приблизительно от 0,2 кГц приблизительно до 0,8 кГц), в которой уровень механической вибрации является, в частности, небольшим, имеет тенденцию задаваться узкой, и полоса пропускания частот, в которой влияние механической вибрации уменьшается, имеет тенденцию задаваться узкой в целом.
Во втором варианте осуществления, когда частота вращения двигателя является более высокой, полоса пропускания полосового фильтра, т.е. конкретная полоса пропускания частот задается более узкой, чтобы обнаруживать момент зажигания. В дальнейшем в этом документе, описывается управление обнаружением момента зажигания согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно второму варианту осуществления. На фиг. 7, содержимое обработки этапов S1-S6 является идентичным содержимому обработки в первом варианте осуществления, и в силу этого описание не повторяется в данном документе.
На этапе S21, электронный модуль 200 управления задает конкретную полосу пропускания частот на основе частоты вращения двигателя. В частности, электронный модуль 200 управления задает нижнюю предельную частоту конкретной полосы пропускания частот выше и задает верхнюю предельную частоту конкретной полосы пропускания частот ниже, когда частота вращения двигателя является более высокой, за счет этого сужая конкретную полосу пропускания частот.
Модуль обнаружения момента зажигания электронного модуля 200 управления согласно второму варианту осуществления, описанному выше, выполнен с возможностью задавать конкретную полосу пропускания частот более узкой, когда частота вращения двигателя является более высокой.
Вследствие этого, можно обнаруживать компонент вибрации при воспламенении, включенный в вибрацию, обнаруженную посредством датчика 210 детонации, с высокой точностью в соответствии с полосой пропускания частот вибрации жесткого тела, которая изменяется согласно частоте вращения двигателя. По этой причине, получаются преимущества, идентичные преимуществам в первом варианте осуществления, и можно обнаруживать момент зажигания топлива с большей точностью.
Третий вариант осуществления
В дальнейшем поясняется третий вариант осуществления изобретения. Третий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что участок вибрации (в дальнейшем в этом документе называемый "участком основной вибрации"), когда топливо для формирования запрашиваемого крутящего момента сгорает, указывается в форме сигнала вибрации при воспламенении, чтобы обнаруживать момент зажигания. В дальнейшем в этом документе, описание предоставляется с акцентированием внимания на вышеописанном отличии.
В соответствующих вариантах осуществления, описанных выше, момент, при котором уровень вибрации при воспламенении становится равным или превышающим заданное пороговое значение определения воспламенения, обнаруживается в качестве момента зажигания, т.е. момента воспламенения топлива для формирования запрашиваемого крутящего момента. В это время, чтобы не допускать ошибочного обнаружения момента увеличения уровня вибрации при воспламенении вследствие воспламенения топлива предварительного впрыска и т.п., отличного от топлива для формирования запрашиваемого крутящего момента, в качестве момента зажигания, имеется потребность в том, чтобы задавать пороговое значение определения воспламенения равным большому значению до определенной степени. Тем не менее, когда пороговое значение определения воспламенения больше, поскольку момент зажигания, который должен обнаруживаться, становится углом поворота коленчатого вала на стороне задержки относительно фактического момента зажигания, точность обнаружения момента зажигания ухудшается.
В третьем варианте осуществления, за счет подвергания формы сигнала вибрации при воспламенении обработки упрощения, указываются участок основной вибрации и другие участки вибрации, т.е. участок вибрации от воспламенения топлива предварительного впрыска и т.п., отличного от топлива для формирования запрашиваемого крутящего момента, и после этого обнаруживается момент зажигания.
В дальнейшем в этом документе, описывается способ обнаружения момента зажигания согласно третьему варианту осуществления со ссылкой на фиг. 8A и 8B.
Фиг. 8A является графиком, показывающим форму сигнала вибрации при воспламенении, полученную, когда многоступенчатый впрыск выполняется для того, чтобы заставлять топливо сгорать посредством диффузионного воспламенения в определенном рабочем состоянии двигателя. Фиг. 8B является графиком, показывающим форму сигнала вибрации при воспламенении, подвергнутую обработке упрощения с использованием трех пороговых значений от первого порогового значения до третьего порогового значения, показанных на фиг. 8A.
Как показано на фиг. 8B, в третьем варианте осуществления, когда уровень вибрации при воспламенении меньше первого порогового значения, уровень вибрации при воспламенении задается равным нулю, а когда уровень вибрации при воспламенении равен или выше первого порогового значения и меньше второго порогового значения, уровень вибрации при воспламенении задается равным первому пороговому значению. Когда уровень вибрации при воспламенении равен или выше второго порогового значения и меньше третьего порогового значения, уровень вибрации при воспламенении задается равным второму пороговому значению, а когда уровень вибрации при воспламенении равен или выше третьего порогового значения, уровень вибрации при воспламенении задается равным третьему пороговому значению.
Вследствие этого, можно получать форму сигнала вибрации при воспламенении, в которой участок, имеющий уровень вибрации при воспламенении, равный или выше первого порогового значения и меньше второго порогового значения, появляется в качестве участка вибрации от воспламенения топлива предварительного впрыска и т.п., отличного от топлива для формирования запрашиваемого крутящего момента. Можно получать форму сигнала вибрации при воспламенении, в которой участок, имеющий уровень вибрации при воспламенении, равный или выше третьего порогового значения, появляется в качестве участка вибрации от воспламенения топлива для формирования запрашиваемого крутящего момента, т.е. участка основной вибрации.
Здесь, второе пороговое значение является пороговым значением, которое задается равным значению сравнительно выше уровня вибрации при воспламенении, который формируется в момент воспламенения топлива предварительного впрыска, или в момент воспламенения топлива дополнительного впрыска, и представляет собой пример порогового значения определения моменте воспламенения, используемого в соответствующих вариантах осуществления, описанных выше. Соответственно, в третьем варианте осуществления, можно обнаруживать, в качестве момента зажигания, момент, при котором уровень вибрации при воспламенении становится равным или превышающим первое пороговое значение, меньшее второго порогового значения в участке основной вибрации. По этой причине, можно повышать точность обнаружения момента зажигания посредством задания порогового значения определения воспламенения небольшим.
Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно третьему варианту осуществления. На фиг. 9, содержимое обработки этапов S1-S5 является идентичным содержимому обработки в первом варианте осуществления, и в силу этого описание не повторяется в данном документе.
На этапе S31, электронный модуль 200 управления подвергает форму сигнала вибрации при воспламенении обработке упрощения. В частности, как описано выше, электронный модуль 200 управления задает уровень вибрации при воспламенении равным нулю, когда уровень вибрации при воспламенении меньше первого порогового значения, и задает уровень вибрации при воспламенении равным первому пороговому значению, когда уровень вибрации при воспламенении равен или выше первого порогового значения и меньше второго порогового значения. Когда уровень вибрации при воспламенении равен или выше второго порогового значения и меньше третьего порогового значения, уровень вибрации при воспламенении задается равным второму пороговому значению, а когда уровень вибрации при воспламенении равен или выше третьего порогового значения, уровень вибрации при воспламенении задается равным третьему пороговому значению.
На этапе S32, электронный модуль 200 управления указывает участок, имеющий уровень вибрации при воспламенении, равный или выше третьего порогового значения, в качестве участка основной вибрации.
На этапе S33, электронный модуль 200 управления определяет то, совпадает или нет число участков (в дальнейшем в этом документе называемое "подсчитанным числом превышений первого порогового значения"), имеющих уровень вибрации при воспламенении, равный или выше первого порогового значения и меньше второго порогового значения, с подсчитанным числом впрысков топлива.
Например, когда многоступенчатый впрыск выполняется, подсчитанное число превышений первого порогового значения должно совпадать с подсчитанным числом впрысков топлива; тем не менее, когда подсчитанное число превышений первого порогового значения превышает подсчитанное число впрысков топлива, может выполняться определение в отношении того, что первое пороговое значение является слишком небольшим, и имеется участок, имеющий уровень вибрации при воспламенении, равный или больший первого порогового значения и меньший второго порогового значения, вследствие влияния шума. Когда подсчитанное число превышений первого порогового значения меньше подсчитанного числа впрысков топлива, может выполняться определение в отношении того, что первое пороговое значение является слишком большим. Когда подсчитанное число превышений первого порогового значения не совпадает с подсчитанным числом впрысков топлива, электронный модуль 200 управления переходит к обработке этапа S35, чтобы обновлять значение для первого порогового значения посредством увеличения или уменьшения значения для первого порогового значения на заданное значение. Когда подсчитанное число превышений первого порогового значения совпадает с подсчитанным числом впрысков топлива, электронный модуль 200 управления переходит к обработке этапа S34 без обновления значения для первого порогового значения.
На этапе S34, электронный модуль 200 управления обнаруживает, в качестве момента зажигания, угол поворота коленчатого вала, при котором уровень вибрации при воспламенении становится равным или превышающим первое пороговое значение в участке основной вибрации.
На этапе S35, электронный модуль 200 управления обновляет значение для первого порогового значения. В частности, электронный модуль 200 управления увеличивает значение для первого порогового значения на заданное значение, когда подсчитанное число превышений первого порогового значения превышает подсчитанное число впрысков топлива, и снижает значение для первого порогового значения на заданное значение, когда подсчитанное число превышений первого порогового значения меньше подсчитанного числа впрысков топлива.
Согласно третьему варианту осуществления, описанному выше, можно указывать участок основной вибрации на основе формы сигнала вибрации при воспламенении, упрощенной с использованием множества пороговых значений (в третьем варианте осуществления, от первого порогового значения до третьего порогового значения). По этой причине, можно обнаруживать, в качестве момента зажигания, момент, при котором уровень вибрации при воспламенении становится равным или превышающим пороговое значение определения воспламенения в участке основной вибрации, за исключением влияния многоступенчатого впрыска. По этой причине, можно повышать точность обнаружения момента зажигания посредством задания порогового значения определения воспламенения небольшим.
Четвертый вариант осуществления
В дальнейшем поясняется четвертый вариант осуществления изобретения. Четвертый вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что компрессионное зажигание с зарядом предварительно перемешанной смеси выполняется в заданной рабочей области, чтобы выполнять работу корпуса 1 двигателя. В дальнейшем в этом документе, описание предоставляется с акцентированием внимания на вышеописанном отличии.
Электронный модуль 200 управления согласно четвертому варианту осуществления переключает рабочий режим корпуса 1 двигателя на один из режима компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси (в дальнейшем в этом документе называемого "PCCI-режимом") и режима диффузионного воспламенения (в дальнейшем в этом документе называемого "DC-режимом") на основе рабочего состояния двигателя и выполняет работу корпуса 1 двигателя.
Как показано на фиг. 10, электронный модуль 200 управления переключает рабочий режим на PCCI-режим, когда рабочее состояние двигателя находится в пределах PCCI-диапазона на стороне низких частот вращения и низкой нагрузки, и переключает рабочий режим на DC-режим, когда рабочее состояние двигателя находится в пределах DC-области на стороне высоких частот вращения и высокой нагрузки. Затем электронный модуль 200 управления выполняет управление каждым компонентом управления согласно каждому рабочему режиму и выполняет работу корпуса 1 двигателя.
В частности, когда рабочий режим представляет собой DC-режим, аналогично вышеописанному первому варианту осуществления, электронный модуль 200 управления выполняет работу корпуса 1 двигателя посредством выполнения многоступенчатого впрыска и управления объемом впрыска, моментом впрыска и т.п. для соответствующего топлива, которое должно впрыскиваться из клапана 20 впрыска топлива, многоступенчатым способом таким образом, что топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания посредством основного впрыска, сгорает с коротким временем задержки зажигания без существенной задержки после впрыска топлива.
Когда рабочий режим представляет собой PCCI-режим, электронный модуль 200 управления выполняет работу корпуса 1 двигателя посредством управления объемом впрыска, моментом впрыска и т.п. для топлива, которое должно впрыскиваться из клапана 20 впрыска топлива, таким образом, чтобы вызывать компрессионное зажигание с зарядом предварительно перемешанной смеси, при котором топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания, сгорает после определенного периода предварительного перемешивания с воздухом от впрыска топлива (т.е. со временем задержки зажигания, большим, чем в ходе диффузионного воспламенения после впрыска топлива).
Как описано выше, когда работа корпуса 1 двигателя выполняется при переключении рабочего режима на множество рабочих режимов, имеющих различные формы воспламенения, форма сигнала вибрации при воспламенении может изменяться согласно рабочему режиму.
Фиг. 11 является графиком, сравнивающим форму сигнала вибрации при воспламенении в определенном рабочем состоянии двигателя в ходе DC-режима и в ходе PCCI-режима.
Как показано на фиг. 11, в четвертом варианте осуществления, поскольку многоступенчатый впрыск выполняется в ходе DC-режима, уровень вибрации при воспламенении является высоким даже в момент воспламенения топлива предварительного впрыска или в момент воспламенения топлива дополнительного впрыска, в дополнение к моменту воспламенения топлива основного впрыска.
Соответственно, как описано выше, в ходе DC-режима, чтобы обнаруживать момент воспламенения топлива основного впрыска в качестве момента зажигания, имеется потребность в том, чтобы задавать пороговое значение определения воспламенения выше уровня вибрации при воспламенении в момент воспламенения топлива предварительного впрыска или в момент воспламенения топлива дополнительного впрыска.
В отличие от DC-режима, в ходе PCCI-режима, поскольку предварительно перемешанная смесь сгорает одновременно в нескольких точках, по существу, уровень вибрации при воспламенении является высоким только в момент воспламенения предварительно перемешанной смеси. По этой причине, в ходе PCCI-режима, в отличие от DC-режима, нет необходимости увеличивать пороговое значение определения воспламенения. С другой стороны, когда пороговое значение определения воспламенения в ходе PCCI-режима является идентичным пороговому значению определения воспламенения в ходе DC-режима, момент зажигания, который должен обнаруживаться, становится углом поворота коленчатого вала на стороне задержки на величину, когда пороговое значение определения воспламенения является идентичным, по сравнению с фактическим моментом зажигания, и точность обнаружения момента зажигания ухудшается.
В четвертом варианте осуществления, пороговое значение определения воспламенения изменяется в ходе PCCI-режима и в ходе DC-режима. В частности, пороговое значение определения воспламенения меньше в ходе PCCI-режима, чем в ходе DC-режима. Вследствие этого, можно повышать точность обнаружения момента зажигания в ходе PCCI-режима. В дальнейшем в этом документе, описывается управление обнаружением момента зажигания согласно четвертому варианту осуществления.
Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно четвертому варианту осуществления. На фиг. 12, содержимое обработки этапов S1-S6 является идентичным содержимому обработки в первом варианте осуществления, и в силу этого описание не повторяется в данном документе.
На этапе S41, электронный модуль 200 управления определяет то, представляет текущий рабочий режим собой PCCI-режим или DC-режим. Когда рабочий режим представляет собой PCCI-режим, электронный модуль 200 управления переходит к обработке этапа S42. Когда рабочий режим представляет собой DC-режим, электронный модуль 200 управления переходит к обработке этапа S43.
На этапе S42, электронный модуль 200 управления задает пороговое значение определения воспламенения равным пороговому значению THp (в дальнейшем в этом документе называемому "пороговым значением определения PCCI") для PCCI-режима.
На этапе S43, электронный модуль 200 управления задает пороговое значение определения воспламенения равным пороговому значению THd (в дальнейшем в этом документе называемому "пороговым значением определения DC") для DC-режима. Пороговое значение THd определения DC является значением, большим порогового значения THp определения PCCI.
Согласно четвертому варианту осуществления, описанному выше, тогда, когда топливо сгорает посредством компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси, можно задавать пороговое значение определения воспламенения меньшим, чем тогда, когда топливо сгорает посредством диффузионного воспламенения. По этой причине, можно обнаруживать момент зажигания, когда топливо сгорает посредством компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси, с высокой точностью.
Поскольку рабочая область, когда топливо сгорает посредством компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси, представляет собой область на стороне низкой нагрузки, компонент вибрации (компонент вибрации при воспламенении) вследствие воспламенения с большой вероятностью является небольшим по сравнению с областью на стороне высокой нагрузки. Тем не менее, согласно четвертому варианту осуществления, можно извлекать компонент вибрации при воспламенении даже в рабочей области на стороне низкой нагрузки, описанной выше, за исключением влияния компонента механической вибрации в максимально возможной степени. По этой причине, можно обнаруживать момент зажигания компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси, которое выполняется в рабочей области на стороне низкой нагрузки, с высокой точностью.
Пятый вариант осуществления
В дальнейшем поясняется пятый вариант осуществления изобретения. Пятый вариант осуществления отличается от четвертого варианта осуществления тем, что форма воспламенения различается, и пороговое значение определения воспламенения изменяется согласно форме воспламенения. В дальнейшем в этом документе, описание предоставляется с акцентированием внимания на вышеописанном отличии.
В четвертом варианте осуществления, описанном выше, пороговое значение определения воспламенения изменяется согласно рабочему режиму. Тем не менее, в пятом варианте осуществления, форма воспламенения, т.е. то, выполняется диффузионное воспламенение или компрессионное зажигание с зарядом предварительно перемешанной смеси, различается на основе формы сигнала вибрации при воспламенении, и пороговое значение определения воспламенения изменяется согласно результату различения. В дальнейшем в этом документе, описывается способ различения формы воспламенения согласно пятому варианту осуществления.
Фиг. 13A является графиком, показывающим форму сигнала вибрации при воспламенении в ходе диффузионного воспламенения в определенном рабочем состоянии двигателя. Фиг. 13B является графиком, показывающим форму сигнала вибрации при воспламенении в ходе компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси в определенном рабочем состоянии двигателя.
Как показано на фиг. 13A и 13B, форма сигнала вибрации при воспламенении в ходе диффузионного воспламенения имеет тенденцию быть более длинной по периоду W вибрации и меньшей по максимальному значению H уровня вибрации при воспламенении, чем форма сигнала вибрации при воспламенении в ходе компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси. По этой причине, отношение H/W максимального значения H уровня вибрации при воспламенении в период W вибрации зачастую является небольшим в ходе диффузионного воспламенения и имеет тенденцию быть большим в ходе компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси.
В пятом варианте осуществления, когда отношение H/W меньше заданного отношения, выполняется определение в отношении того, что топливо сгорает посредством диффузионного воспламенения, и пороговое значение определения воспламенения задается равным пороговому значению THd определения DC. Когда отношение H/W равно или выше заданного отношения, выполняется определение в отношении того, что топливо сгорает посредством компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси, и пороговое значение определения воспламенения задается равным пороговому значению THp определения PCCI. В дальнейшем в этом документе, описывается управление обнаружением момента зажигания согласно пятому варианту осуществления.
Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно пятому варианту осуществления. На фиг. 14, содержимое обработки этапов S1-S6, S42 и S43 является идентичным содержимому обработки в первом варианте осуществления и четвертом варианте осуществления, и в силу этого описание не повторяется в данном документе.
На этапе S51, электронный модуль 200 управления обнаруживает период W вибрации формы сигнала вибрации при воспламенении и максимальное значение H уровня вибрации при воспламенении на основе формы сигнала вибрации при воспламенении и вычисляет отношение H/W.
На этапе S52, электронный модуль 200 управления определяет то, равно или выше либо нет отношение H/W заданного отношения. Когда отношение H/W равно или выше заданного отношения, электронный модуль 200 управления переходит к обработке этапа S42. Когда отношение H/W меньше заданного отношения, электронный модуль 200 управления переходит к обработке этапа S43.
Согласно пятому варианту осуществления, описанному выше, аналогично пятому варианту осуществления, тогда, когда топливо сгорает посредством компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси, можно задавать пороговое значение определения воспламенения меньшим, чем тогда, когда топливо сгорает посредством диффузионного воспламенения. По этой причине, можно обнаруживать момент зажигания, когда топливо сгорает посредством компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси, с высокой точностью.
Шестой вариант осуществления
В дальнейшем поясняется шестой вариант осуществления изобретения. Шестой вариант осуществления отличается от пятого варианта осуществления тем, что способ различения формы воспламенения отличается. В дальнейшем в этом документе, описание предоставляется с акцентированием внимания на вышеописанном отличии.
Фиг. 15A является схемой, аналогичной фиг 13A и 13B, и является графиком, сравнивающим форму сигнала вибрации при воспламенении в определенном рабочем состоянии двигателя в ходе диффузионного воспламенения и в ходе компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси.
Фиг. 15B и 15C являются графиками, показывающими формы сигнала вибрации при воспламенении для диффузионного воспламенения и компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси, подвергнутые обработке упрощения с использованием трех пороговых значений от первого порогового значения до третьего порогового значения, показанных на фиг. 15A, соответственно.
Как показано на фиг. 15B, форма сигнала вибрации при воспламенении подвергается обработке упрощения, за счет чего, в ходе диффузионного воспламенения, можно получать форму сигнала вибрации при воспламенении, в которой появляются участок вибрации (участок основной вибрации), сформированный от воспламенения топлива для формирования запрашиваемого крутящего момента, и участок вибрации, который должен формироваться от воспламенения топлива предварительного впрыска, отличного от топлива для формирования запрашиваемого крутящего момента. Как показано на фиг. 15C, в ходе компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси, появляется только участок основной вибрации.
По этой причине, форма воспламенения может различаться посредством числа участков (подсчитанного числа превышений первого порогового значения), в которых уровень вибрации при воспламенении равен или выше первого порогового значения и меньше второго порогового значения. В шестом варианте осуществления, форма воспламенения различается согласно подсчитанному числу превышений первого порогового значения, и пороговое значение определения воспламенения изменяется согласно форме воспламенения. В дальнейшем в этом документе, описывается управление обнаружением момента зажигания согласно шестому варианту осуществления.
Фиг. 16 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно шестому варианту осуществления. На фиг. 16, содержимое обработки этапов S1-S5, S31, S32, S34, S42 и S43 является идентичным содержимому обработки в первом варианте осуществления, третьем варианте осуществления и четвертом варианте осуществления, и в силу этого описание не повторяется в данном документе.
На этапе S61, электронный модуль 200 управления вычисляет подсчитанное число превышений первого порогового значения.
На этапе S62, электронный модуль 200 управления различает форму воспламенения на основе подсчитанного числа превышений первого порогового значения. В шестом варианте осуществления, электронный модуль 200 управления различает то, что форма воспламенения представляет собой компрессионное зажигание с зарядом предварительно перемешанной смеси, когда подсчитанное число превышений первого порогового значения составляет одно, и различает то, что форма воспламенения представляет собой диффузионное воспламенение, когда подсчитанное число превышений первого порогового значения составляет несколько.
На этапе S63, электронный модуль 200 управления переходит к обработке этапа S42, когда форма воспламенения представляет собой компрессионное зажигание с зарядом предварительно перемешанной смеси, и переходит к обработке этапа S43, когда форма воспламенения представляет собой диффузионное воспламенение.
Согласно шестому варианту осуществления, описанному выше, аналогично пятому варианту осуществления, тогда, когда топливо сгорает посредством компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси, можно задавать пороговое значение определения воспламенения меньшим, чем тогда, когда топливо сгорает посредством диффузионного воспламенения. По этой причине, можно обнаруживать момент зажигания, когда топливо сгорает посредством компрессионного зажигания с зарядом предварительно перемешанной смеси, с высокой точностью.
Седьмой вариант осуществления
В дальнейшем поясняется седьмой вариант осуществления изобретения. Седьмой вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что уровень вибрации при воспламенении корректируется на основе значения скользящего среднего отклонения ΔC момента зажигания. В дальнейшем в этом документе, описание предоставляется с акцентированием внимания на вышеописанном отличии.
В качестве фактора для отклонения ΔC момента зажигания, как описано выше, в дополнение к обработке с помощью фильтра для выходного значения датчика 210 детонации, примерно иллюстрируется изменение времени задержки зажигания.
В качестве фактора для изменения времени задержки зажигания, предусмотрены временный фактор и постоянный фактор. В качестве временного фактора, например, во время работы в неустановившемся режиме, когда нагрузка на двигатель изменяется, примерно иллюстрируется отклонение объема всасываемого воздуха от целевого значения вследствие задержки отклика всасываемого воздуха, изменения цетанового числа или октанового числа топлива вследствие дозаправки топливом и т.п. В качестве постоянного фактора, примерно иллюстрируется флуктуация объема впрыска, который должен впрыскиваться из клапана 20 впрыска топлива вследствие ухудшения характеристик вследствие износа устройства подачи топлива и т.п.
В седьмом варианте осуществления, отклонение момента зажигания вследствие временного изменения времени задержки зажигания компенсируется на основе значения скользящего среднего (в дальнейшем в этом документе называемого "значением кратковременного скользящего среднего") отклонения ΔC момента зажигания в течение короткого периода, и отклонение момента зажигания вследствие постоянного изменения времени задержки зажигания компенсируется на основе значения скользящего среднего (в дальнейшем в этом документе называемого "значением долговременного скользящего среднего") отклонения ΔC момента зажигания в течение длительного периода. В дальнейшем в этом документе, описывается управление обнаружением момента зажигания согласно седьмому варианту осуществления.
Фиг. 17 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление обнаружением момента зажигания согласно седьмому варианту осуществления. На фиг. 17, содержимое обработки этапов S1-S6 является идентичным содержимому обработки в первом варианте осуществления, и в силу этого описание не повторяется в данном документе.
На этапе S71, электронный модуль 200 управления считывает значение Cp коррекции, вычисленное через обработку вычисления значений коррекции, описанную ниже, суммирует значение Cp коррекции с уровнем вибрации при воспламенении, чтобы корректировать уровень вибрации при воспламенении, и вычисляет форму сигнала (форму сигнала вибрации при воспламенении) уровня вибрации при воспламенении для каждого угла поворота коленчатого вала. Начальное значение значения Cp коррекции равно нулю.
На этапе S72, электронный модуль 200 управления выполняет обработку вычисления значений коррекции. Ниже описываются подробности обработки вычисления значений коррекции со ссылкой на фиг. 18.
Фиг. 18 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей обработку вычисления значений коррекции.
На этапе S721, электронный модуль 200 управления вычисляет отклонение между моментом зажигания, обнаруженным на этапе S6, и целевым моментом зажигания, заданным заранее согласно рабочему состоянию двигателя, в качестве отклонения ΔC момента зажигания.
На этапе S722, электронный модуль 200 управления вычисляет значение CS кратковременного скользящего среднего отклонения ΔC момента зажигания на основе выражения (1), описанного ниже.
На этапе S723, электронный модуль 200 управления вычисляет значение CL долговременного скользящего среднего отклонения ΔC момента зажигания на основе выражения (2), описанного ниже.
На этапе S724, электронный модуль 200 управления вычисляет значение, полученное посредством умножения значения, полученного посредством суммирования значения CS кратковременного скользящего среднего и значения CL долговременного скользящего среднего, на заданный коэффициент k в качестве значения Cp коррекции (=k*(CS+CL)).
Соответственно, в седьмом варианте осуществления, когда значение Cp коррекции больше, т.е. когда обнаруженный момент зажигания задерживается относительно целевого момента зажигания, можно корректировать уровень вибрации при воспламенении таким образом, что он является более высоким. Вследствие этого, поскольку можно корректировать отклонение момента зажигания вследствие временных и постоянных изменений времени задержки зажигания, можно обнаруживать момент зажигания с высокой точностью.
Хотя выше описываются варианты осуществления изобретения, варианты осуществления просто показывают часть примеров вариантов применения изобретения и не имеют намерение ограничивать объем изобретения конкретными конфигурациями вариантов осуществления.
Например, до тех пор, пока датчик 210 детонации не обнаруживает вибрацию при воспламенении, возникает задержка согласно скорости распространения (скорости звука) вибрации. Скорость распространения вибрации изменяется согласно температуре корпуса 1 двигателя. В частности, когда температура корпуса 1 двигателя является более высокой, скорость распространения вибрации позднее, и задержка больше.
Соответственно, например, когда температура охлаждающей жидкости, представляющей температуру корпуса 1 двигателя, является более высокой, момент зажигания, обнаруженный на этапе S6 блок-схемы последовательности операций способа по фиг. 3, может корректироваться к стороне опережения.
В соответствующих вариантах осуществления, описанных выше, хотя один датчик 210 детонации присоединяется к корпусу 1 двигателя, могут присоединяться два или более датчика 210 детонации, первый датчик детонации может задаваться в качестве основного датчика, и второй датчик детонации может задаваться в качестве вспомогательного датчика. Таким образом, выходные значения датчиков могут отслеживаться, и может выполняться определение в отношении того, возникает или нет анормальность в датчиках. После этого, когда анормальность возникает в основном датчике, может разрешаться обнаружение момента зажигания посредством вспомогательного датчика.
Во втором варианте осуществления, когда частота вращения двигателя является более высокой, конкретная полоса пропускания частот задается более узкой. Тем не менее, даже если опорная частота во время обработки огибающей на этапе S3 блок-схемы последовательности операций способа по фиг. 3, описанной выше, задается более высокой, когда частота вращения двигателя является более высокой, получаются идентичные преимущества.