爆燃检测装置、内燃机控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种爆燃检测装置，其抑制过渡时的爆燃的误判定，并且无论发动机的正常运转/过渡运转如何都将提高噪声检测精度。本发明专利技术所涉及的爆燃检测装置根据内燃机的运转状态推定背景水平，并使用该推定值来计算出爆燃判定指标。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】爆燃检测装置、内燃机控制装置
本专利技术涉及一种检测内燃机的爆燃的技术。
技术介绍
在内燃机的燃烧室中，根据条件发生过早点火，由此有可能从发动机产生杂音，或因燃烧室内的过剩的压力而使机关破损。为了防止这些，需要高精度地检测爆燃。众所周知，爆燃是由于燃烧室内的端末部的未燃烧气体的自燃而使燃烧室内的气体发生振动，且该振动被传递到发动机主体的现象。由于会引起机关的产生能量损耗(输出降低)、向机关各部的冲撞、进而油耗降低等，因此期望尽可能地避免爆燃。因此，准确检测爆燃的发生是不可欠缺的。以往，例如下述专利文献1所记载的那样已知如下技术：使用带通滤波器从振动检测传感器的输出信号中仅分离5～12kHz范围的单一的共振频率成分，根据该输出的累计值是否大于背景水平(backgroundlevel)(将爆燃传感器的信号自身的过去值进行加权平均并平均化而得的值)，来检测出爆燃的发生。如专利文献1所示，仅使用单一的共振频率成分来检测爆燃的发生的方法存在如下课题：背景水平在高速旋转时变大而无法检测出准确的爆燃的发生，或者机关各因素变化时爆燃的共振频率也发生变化而无法检测出准确的爆燃的发生。因此，在下述专利文献2中提出了提取多个共振频率成分来进行爆燃检测的方法。在下述专利文献3中记载了解决用于检测背景水平的延迟滤波器所引起的应答延迟的方法。在该文献中，通过发动机转速变化来检测运转状态，并根据该运转状态来校正爆燃判定阈值。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭58-45520号公报专利文献2：日本特开平3-47449号公报专利文献3：日本特开昭63-295864号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题由于油耗的上升、排气净化性能的提高等要求，进行了提高机关的压缩比的尝试。另一方面，由于通过提高压缩比容易发生爆燃，因此期待进一步提高爆燃的检测精度。如专利文献2的记载所示，在提取多个共振频率成分来检测爆燃的方法中进一步提高爆燃的检测精度情况下，需要解决以下所述那样的课题。即，为了计算被用作用于检测爆燃的一个参数的背景水平，需要准确地计算未发生爆燃时的爆燃传感器输入的平均值。例如，在使用延迟过滤器来计算平均值的情况下，需要更加强化使用过滤器。另一方面，延迟过滤器具有在运转状态变动时应答性延迟的特性。若该应答延迟较大，则机关的负荷变动时发生由爆燃发生的误检测所引起的点火时期的误差，尤其，有时对动力性能、废弃性能、燃料消耗性能等产生恶劣影响。在专利文献3中，使用多个共振频率来提高检测精度的情况下，不仅能够高精度地检测基于发动机转速变化的爆燃传感器的输出增大，还能够高精度地检测基于发动机负荷状态的爆燃传感器的输出增大。因此，存在因节流阀开度的急剧变化而增大与上述同样的误检测的危险性的可能性。本专利技术是鉴于上述的课题而提出的，其目的在于，提供一种可以抑制过渡时的爆燃的误判定，并且无论发动机的稳定运转/过渡运转如何都将提高噪声检测精度。用于解决课题的手段本专利技术所涉及的爆燃检测装置根据内燃机的运转状态推定背景水平，并使用该背景水平计算出爆燃判定指标。专利技术效果根据本专利技术所涉及的爆燃检测装置，由于在过渡运转时计算背景水平时的跟踪性提高，因此能够强化平滑化处理。由此，能够抑制过渡时的爆燃的误判定，并且无论发动机的正常运转/过渡运转如何都将提高噪声检测精度。附图说明图1是表示未发生爆燃时的振动传感器输出的频率成分解析结果的图。图2是表示发生了爆燃时的振动传感器输出的频率成分解析结果的图。图3是说明使用爆燃判定指标来判定爆燃发生的有无的一般原理的图。图4是表示过渡运转时的节流阀开度、发动机转速、频率fi的背景水平BGLi、爆燃指标、爆燃判定信号(表示有无爆燃的信号)的经时变化的例子。图5是发动机点火装置的系统结构图。图6是控制单元9的框图。图7是说明判定有无爆燃的顺序的流程图。图8是说明现有技术中的判定有无爆燃的顺序的运算图。图9是说明本专利技术中的判定有无爆燃的顺序的运算图。图10是说明CPU20运算点火时期的顺序的流程图。图11是记述了背景水平的推定值的映射数据的图。具体实施方式以下，首先对本专利技术的爆燃检测的一般原理进行说明。之后，对本专利技术的实施方式进行说明。＜爆燃检测的一般原理＞发动机的振动例如包括由活塞的摩擦、曲轴的旋转、阀的动作等引起的多个振动成分。并且，这些振动成分根据发动机状态而变化。在发动机中发生爆燃时，产生爆燃所特有的振动。从振动传感器检测出的发动机整体的振动中分离出爆燃所特有的振动，来进行有无爆燃发生的判定。图1是表示未发生爆燃时的振动传感器输出的频率成分解析结果的图。虽然这里示例了到20KHz为止的范围内的解析结果，但本专利技术的对象并不限定于此。在以下的附图中也同样如此。图2是表示发生了爆燃时的振动传感器输出的频率成分解析结果的图。如果比较图1和图2则可以知道，相比于未发生爆燃的情况，在发生了爆燃的情况下，能够理解各个共振频率成分变大。例如，在频率f10、f01、f11的近旁发生了爆燃。图3是针对使用爆燃判定指标来判定有无爆燃发生的一般原理进行说明的图。在以下的原理说明中，方便起见，对使用图2所示的共振频率f10(6.3KHz)和f01(13.0KHz)的共振频率成分ω10P(f10)、ω01P(f01)来计算爆燃判定指标的例子进行说明。但是，本专利技术并不限定于这些，还可以利用任意2个以上的共振频率成分来判定爆燃发生的有无。振动传感器将爆燃发生所引起的振动与背景振动(因爆燃以外的原因而产生的振动)合并检测。因此，爆燃判定指标I是在未发生爆燃时与背景振动对应的指标Ib，在发生了爆燃时通过背景振动所对应的指标Ib与爆燃所对应的指标Ik的合成来求出的。可以使用主要的共振频率成分并通过下述式(1)来表示爆燃判定指标I。ω是由发动机转速决定的实际数值。Ω也可以取1或0这两值。P是各共振频率成分的振动强度(功率谱)。I＝ω10P(f10)+ω20P(f20)+ω01P(f01)+ω30P(f30)+ω11P(f11)(式1)如图3所示，由背景振动的共振频率成分所示的爆燃判定指标Ib和由爆燃的发生所引起的振动的共振频率成分所示的指标Ik在方向和大小上有所不同。此处，即使是人类的听觉试验那样也可以明白，相对于没有爆燃时的发动机声音，有爆燃时例如能清楚听到清脆声等声音。在对背景振动增加爆燃发生所引起的振动时，爆燃判定指标I超过阈值I02。由此，能够判定发生了爆燃。以下，在本说明书中，不限定于式1右边的五个项，通过组合振动传感器的输出所包含的多个共振频率成分来计算出的指标被全部定义为爆燃判定指标(以下称为爆燃指标)。这样，由于除了背景振动外还考虑爆燃发生引起的特有的频率成分来计算爆燃指标，因此即使背景振动变大，也能够判定爆燃发生的有无。＜本专利技术的爆燃检测的基本思路＞在本专利技术中，在计算爆燃指标时，与以往同样地，按频率成分将振动传感器检测出的振动平均化，由此计算背景水平。在该情况下，即使没有发生爆燃，例如因发动机、燃烧振动的增大而振动强度急剧变化时，背景水平的计算结果无法跟踪最新状态，如以下的图4说明的那样有可能误检测出爆燃。图4是表示过渡运转时的节流阀开度、发动机转速、频率fi的背景水平BGLi、爆燃指标、爆燃判定信号(表示有无爆燃的信号)的经时变化的例子。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测内燃机的爆燃的爆燃检测装置，其特征在于，该爆燃检测装置具备：振动传感器，其检测所述内燃机的振动；频率分析器，其从所述振动传感器检测出的振动中提取2个以上的频率成分；平滑化器，其通过将所述频率成分平滑化来计算所述内燃机的振动的背景水平；背景水平推定器，其根据所述内燃机的运转状态取得所述内燃机的背景水平的推定值；指标计算器，其使用所述频率成分、所述背景水平以及所述推定值，来计算表示所述内燃机有无爆燃的爆燃指标；以及判定器，其通过比较所述爆燃指标与判定阈值，来判定是否发生了所述内燃机的爆燃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.16 JP 2016-0269801.一种检测内燃机的爆燃的爆燃检测装置，其特征在于，该爆燃检测装置具备：振动传感器，其检测所述内燃机的振动；频率分析器，其从所述振动传感器检测出的振动中提取2个以上的频率成分；平滑化器，其通过将所述频率成分平滑化来计算所述内燃机的振动的背景水平；背景水平推定器，其根据所述内燃机的运转状态取得所述内燃机的背景水平的推定值；指标计算器，其使用所述频率成分、所述背景水平以及所述推定值，来计算表示所述内燃机有无爆燃的爆燃指标；以及判定器，其通过比较所述爆燃指标与判定阈值，来判定是否发生了所述内燃机的爆燃。2.根据权利要求1所述的爆燃检测装置，其特征在于，所述指标计算器从所述频率成分减去所述推定值之后，对该减去后的所述频率成分进行平滑化，并对所述平滑化后的频率成分进行合计，由此计算所述爆燃指标。3.根据权利要求2所述的爆燃检测装置，其特征在于，所述背景水平推定器对每个与所述频率成分对应的频率取得所述推定值，所述指标计算器针对所述平滑化后的频率成分将每个所述频率的推定值进行合计，由此计算所述爆燃指标。4.根据权利要求3所述的爆燃检测装置，其特征在于，所述指标计算器对每个所述频率计算所述频率成分相对于将每个所述频率的推定值进行合计而得的结果的比或差分，对该计算结果进行合计，由此计算所述爆燃指标。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赤城好彦，清宫大司，浅野诚二，加藤亘，贯井正则，佐藤正博，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP