專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的爆燃判定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的爆燃/爆震判定裝置，該內(nèi)燃機(jī)具有一用于將燃料噴射到一進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣口噴射器(intake injector)和一用于將燃料噴射到一燃燒室中的氣缸內(nèi)噴射器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中已知一種具有兩種不同類型的噴射器的內(nèi)燃機(jī)，這兩種不同類型的噴射器分別用于將燃料噴射到一進(jìn)氣系統(tǒng)如一進(jìn)氣口和一燃燒室中(參照日本公開專利7-103048)。
這種類型的內(nèi)燃機(jī)通過根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)用這兩種類型的噴射器來轉(zhuǎn)換燃料噴射模式，可改善燃料消耗并確保適當(dāng)?shù)膬?nèi)燃機(jī)輸出功率。
典型的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行爆燃控制，其包括一用于確定爆燃是否已發(fā)生的爆燃判定過程和一用于根據(jù)該判定結(jié)果調(diào)整點(diǎn)火定時(shí)/正時(shí)等的過程。該爆燃判定過程根據(jù)一來自一爆燃傳感器的檢測信號來確定是否已發(fā)生爆燃，該爆燃傳感器檢測氣缸體的震動(dòng)，特別是點(diǎn)火后氣缸的震動(dòng)。
在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)中，與將燃料噴射到一進(jìn)氣系統(tǒng)中相比，將燃料噴射到一燃燒室中更易于造成該燃燒室內(nèi)的燃料分布不均勻。當(dāng)點(diǎn)燃包含不均勻分布的燃料的空氣-燃料混合物時(shí)，該空氣-燃料混合物中燃料濃度高的部分快速燃燒。這增加了該空氣-燃料混合物的燃燒率。因此，根據(jù)燃料是由氣缸內(nèi)噴射器噴射還是由進(jìn)氣口噴射器噴射，爆燃以不同的方式發(fā)生。例如，爆燃發(fā)生的定時(shí)和由爆燃引起的內(nèi)燃機(jī)震動(dòng)的程度在(采用)氣缸內(nèi)噴射器的燃料噴射和(采用)進(jìn)氣口噴射器的燃料噴射之間是不同的。因此，具有這兩種類型的噴射器的內(nèi)燃機(jī)在爆燃的判定中經(jīng)常表現(xiàn)出低的可靠性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是一種用于確定內(nèi)燃機(jī)中是否已發(fā)生爆燃的裝置。該內(nèi)燃機(jī)包括一用于將燃料直接噴射到一燃燒室中的第一噴射器，一用于將燃料噴射到一進(jìn)氣系統(tǒng)中的第二噴射器，和一用于檢測與爆燃有關(guān)的信息并生成一輸出信號的爆燃傳感器。該裝置包括用于根據(jù)在一爆燃判定期間/時(shí)期內(nèi)該爆燃傳感器的輸出信號來判定爆燃是否已發(fā)生的一爆燃判定裝置。一改變裝置(altering means)根據(jù)第一噴射器噴射的燃料數(shù)量與第二噴射器噴射的燃料數(shù)量之間的比率來改變該爆燃判定期間。
從下面結(jié)合附圖的說明中可清楚地看到本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)，該說明通過示例闡明了本發(fā)明的原理。
參照下面對優(yōu)選實(shí)施例的說明以及附圖可以很好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)，在該附圖中圖1示意性地示出具有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一爆燃判定裝置的內(nèi)燃機(jī)；圖2是示出內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)與燃料噴射模式之間的關(guān)系的圖；圖3是示出燃料噴射控制過程的流程圖；圖4是示出一爆燃判定過程的流程圖；圖5是示出在爆燃判定過程中設(shè)定的參數(shù)的分布的曲線圖；圖6是示出用于確定一爆燃判定期間的過程的流程圖；圖7是示出氣缸內(nèi)噴射比率和門信號的激活定時(shí)之間的關(guān)系的曲線圖；圖8是示出用于設(shè)定一爆燃判定期間的模式的時(shí)間圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例設(shè)定一爆燃判定期間的時(shí)間圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例設(shè)定一爆燃判定期間的時(shí)間圖；圖11是示出用于根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例設(shè)定一爆燃判定期間的過程的流程圖；圖12是示出氣缸內(nèi)噴射比率和修正值之間的關(guān)系的曲線圖；圖13是示出設(shè)定一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間圖；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例設(shè)定一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間圖。
具體實(shí)施例方式
下面將說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的應(yīng)用于一內(nèi)燃機(jī)的一爆燃判定裝置。
圖1示意性地示出一內(nèi)燃機(jī)11。該內(nèi)燃機(jī)11是一具有多個(gè)氣缸12(圖1中僅示出一個(gè))的四沖程內(nèi)燃機(jī)。在每個(gè)氣缸12中有一活塞13往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該活塞13通過一連桿14與一曲軸15相連接，該曲軸用作該內(nèi)燃機(jī)11的輸出軸。該連桿14將活塞13的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲軸15的轉(zhuǎn)動(dòng)。
在每個(gè)氣缸12中的活塞13上限定有一燃燒室16。一噴射器(氣缸內(nèi)噴射器17)安裝在每個(gè)氣缸12上以便將燃料直接噴射到相關(guān)的燃燒室16中。該氣缸內(nèi)噴射器17由一燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)(未示出)提供高壓燃料。通過打開該內(nèi)燃機(jī)噴射器17將燃料直接供應(yīng)到燃燒室16中。
在每個(gè)氣缸12上安裝有一火花塞18以點(diǎn)燃提供給燃燒室16的燃料和空氣的混合物。一點(diǎn)火器19連接在該火花塞18上以便調(diào)節(jié)該火花塞18的點(diǎn)火定時(shí)。
每個(gè)燃燒室16都與一進(jìn)氣通道20和一排氣通道21連通。一限定燃燒室16和進(jìn)氣通道20之間的邊界的空氣進(jìn)氣口20a具有一用于將燃料噴射到該進(jìn)氣口20a中的噴射器(進(jìn)氣口噴射器22)。該進(jìn)氣口噴射器22由一燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)(未示出)提供預(yù)定壓力的燃料。該預(yù)定的壓力低于提供給氣缸內(nèi)噴射器17的燃料的壓力。通過打開進(jìn)氣口噴射器22向進(jìn)氣口20a提供燃料。
在進(jìn)氣通道20中設(shè)置有一節(jié)流閥以調(diào)節(jié)被吸入燃燒室16中的空氣的量。進(jìn)氣通道20和進(jìn)氣口20a形成該內(nèi)燃機(jī)11的進(jìn)氣系統(tǒng)的一部分。
一電子控制單元(ECU)30控制該內(nèi)燃機(jī)11。該電子控制單元30包括一用于管理各種內(nèi)燃機(jī)控制過程的中央處理器(CPU)、一用于存儲內(nèi)燃機(jī)控制所需的控制程序和信息的存儲器、用于氣缸內(nèi)噴射器17和進(jìn)氣口噴射器22的驅(qū)動(dòng)電路，和一用于點(diǎn)火器19的驅(qū)動(dòng)電路。
電子控制單元30與各種傳感器相連接以檢測內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)。例如，一曲柄傳感器31檢測用作內(nèi)燃機(jī)輸出軸的曲軸15的旋轉(zhuǎn)角。即，該曲柄傳感器31檢測內(nèi)燃機(jī)的速度NE。一加速器傳感器32檢測加速器操縱量ACCP(加速器踏板的壓下量)。一設(shè)置在氣缸體內(nèi)的爆燃傳感器33檢測從每個(gè)氣缸12的燃燒室16向氣缸體傳遞的震動(dòng)。一空氣流量計(jì)和一冷卻液(冷卻劑)溫度傳感器分別檢測吸入空氣的量和內(nèi)燃機(jī)冷卻液的溫度(未示出)。
這些傳感器的檢測信號提供給電子控制單元30。電子控制單元30根據(jù)來自傳感器的檢測信號檢測內(nèi)燃機(jī)11的工作狀態(tài)，并根據(jù)該工作狀態(tài)管理各種內(nèi)燃機(jī)控制過程，包括燃料噴射控制和點(diǎn)火定時(shí)控制。
下面說明由電子控制單元30執(zhí)行的內(nèi)燃機(jī)11的燃料噴射控制。
首先，將參照圖2說明第一實(shí)施例的燃料噴射控制。電子控制單元30根據(jù)內(nèi)燃機(jī)11的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE和內(nèi)燃機(jī)載荷L來確定是使用氣缸內(nèi)噴射器17還是使用進(jìn)氣口噴射器22，或者使用噴射器17和22兩者。例如，可由內(nèi)燃機(jī)11每旋轉(zhuǎn)一周的吸入空氣量來確定內(nèi)燃機(jī)11的內(nèi)燃機(jī)載荷L。
如圖2中所示，對于每個(gè)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE，當(dāng)節(jié)流閥完全打開或基本完全打開并且吸入空氣量較大時(shí)(即當(dāng)內(nèi)燃機(jī)載荷L較大時(shí))，選擇氣缸內(nèi)噴射模式作為燃料噴射模式。在第一實(shí)施例的氣缸內(nèi)噴射模式中，在進(jìn)氣沖程期間僅從氣缸內(nèi)噴射器17將燃料噴射到燃燒室16中。在此情況下，空氣-燃料混合物基本上進(jìn)行均勻燃燒。
對于每個(gè)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE，當(dāng)節(jié)流閥的打開程度從完全關(guān)閉狀態(tài)變成中等并且吸入空氣量較小時(shí)(即當(dāng)內(nèi)燃機(jī)載荷L介于低范圍和中等范圍之間時(shí))，選擇進(jìn)氣口噴射模式作為燃料噴射模式。在進(jìn)氣口噴射模式中，僅從進(jìn)氣口噴射器22將燃料提供給燃燒室16。
另外，對于每個(gè)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE，當(dāng)節(jié)流閥的打開程度大于中等程度但小于基本完全打開狀態(tài)時(shí)(即當(dāng)內(nèi)燃機(jī)載荷L介于中等范圍和高范圍之間時(shí))，選擇組合的進(jìn)氣口噴射和氣缸內(nèi)噴射作為燃料噴射模式。在該組合的進(jìn)氣口噴射和氣缸內(nèi)噴射模式中，從氣缸內(nèi)噴射器17和進(jìn)氣口噴射器22均提供燃料。
通過根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)以這種方式改變?nèi)剂蠂娚淠Ｊ剑諝?燃料混合物變得均勻并且內(nèi)燃機(jī)11的輸出在高載荷范圍內(nèi)得到改善。換句話說，與使用氣缸內(nèi)噴射器17時(shí)相比，在使用進(jìn)氣口噴射器22時(shí)空氣-燃料混合物變得更加均勻。因此，在低至中間載荷的范圍內(nèi)使用進(jìn)氣口噴射器22以獲得均勻的空氣-燃料混合物。當(dāng)使用氣缸內(nèi)噴射器17噴射燃料時(shí)，與使用進(jìn)氣口噴射器22噴射燃料時(shí)相比，由于汽化的潛熱所以空氣-燃料混合物的溫度更容易降低。因此，在高載荷范圍內(nèi)，使用氣缸內(nèi)噴射器17以提高吸入空氣的充氣效率并改善內(nèi)燃機(jī)輸出。
下面，將參照圖3的流程圖說明根據(jù)第一實(shí)施例進(jìn)行燃料噴射控制的過程。以預(yù)定的周期重復(fù)圖3所示的過程。
首先，在步驟S100中，電子控制單元30根據(jù)從加速器操縱量ACCP、吸入空氣量和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE獲得的內(nèi)燃機(jī)載荷L計(jì)算一基本的燃料噴射量Qb。在此實(shí)施例中，電子控制單元30通過參照存儲在存儲器中的一噴射量計(jì)算圖來計(jì)算該基本的燃料噴射量Qb。
在步驟S110中，電子控制單元30確定從進(jìn)氣口噴射器22噴射到燃燒室16中的燃料與從氣缸內(nèi)噴射器17噴射到燃燒室16中的燃料的比率。更具體地說，電子控制單元30根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)確定從噴射器17噴射的燃料的氣缸內(nèi)噴射比率Rd和從噴射器22噴射的燃料的進(jìn)氣口噴射比率Rp。例如，在圖2所示的進(jìn)氣口噴射模式中，比率Rp是1而比率Rd是0。在氣缸內(nèi)噴射模式下，比率Rp是0而比率Rd是1，在組合的進(jìn)氣口和氣缸內(nèi)噴射模式中，比率Rp和Rd可變地設(shè)定在滿足條件“0＜Rp＜1，0＜Rd＜1，并且Rp+Rd＝1”的范圍內(nèi)。
在步驟S120中，根據(jù)進(jìn)氣口噴射比率Rp和基本燃料噴射量Qb，電子控制單元30使用下列表達(dá)式(1)計(jì)算從進(jìn)氣口噴射器22噴射的燃料的量(最終進(jìn)氣口燃料噴射量Qp)。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)11的冷卻液溫度和空氣-燃料比率控制設(shè)定修正系數(shù)K。
Qp＝Rp×Qb×K(1)在步驟S130中，根據(jù)氣缸內(nèi)噴射比率Rd和基本燃料噴射量Qb，電子控制單元30使用下列表達(dá)式(2)計(jì)算從氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料的量(最終氣缸內(nèi)燃料噴射量Qd)。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)11的冷卻液溫度和空氣-燃料比率控制設(shè)定該修正系數(shù)K。
Qd＝Rd×Qb×K(1)從表達(dá)式(2)中可明顯地看出，當(dāng)氣缸內(nèi)噴射比率Rd變大時(shí)氣缸內(nèi)噴射器17所噴射的燃料的量增加。
在步驟S140中，電子控制單元30根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE、內(nèi)燃機(jī)載荷L等來計(jì)算從進(jìn)氣口噴射器22噴射燃料的定時(shí)。該燃料噴射的定時(shí)由一對應(yīng)于進(jìn)氣口噴射器22開始噴射燃料的定時(shí)和相關(guān)氣缸的壓縮上止點(diǎn)的曲柄角表示。電子控制單元30還根據(jù)最終進(jìn)氣口燃料噴射量Qp和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE計(jì)算進(jìn)氣口噴射器22為噴射最終進(jìn)氣口燃料噴射量Qp的燃料所需的(時(shí)間)期間(曲柄角)。電子控制單元30還通過參照存儲在存儲器中的噴射定時(shí)和噴射期間計(jì)算圖來計(jì)算燃料噴射定時(shí)和噴射期間。
在步驟S150中，電子控制單元30根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE、內(nèi)燃機(jī)載荷L等計(jì)算從氣缸內(nèi)噴射器17噴射燃料的定時(shí)。燃料噴射定時(shí)由一對應(yīng)于氣缸內(nèi)噴射器17開始噴射燃料的定時(shí)和相關(guān)氣缸的壓縮上止點(diǎn)的曲柄角表示。電子控制單元30還根據(jù)最終氣缸內(nèi)燃料噴射量Qd和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE計(jì)算氣缸內(nèi)噴射器17為直接噴射最終氣缸內(nèi)燃料噴射量Qd的燃料所需的期間(曲柄角)。電子控制單元30還通過參照存儲在存儲器中的噴射定時(shí)和噴射期間計(jì)算圖來計(jì)算燃料噴射定時(shí)和噴射期間。
在步驟S160中，電子控制單元30根據(jù)從每個(gè)噴射器所獲得的燃料噴射定時(shí)和燃料噴射期間對每個(gè)氣缸生成一燃料噴射信號，并將與每個(gè)氣缸相對應(yīng)的燃料噴射信號提供給相關(guān)的進(jìn)氣口噴射器22和氣缸內(nèi)噴射器17。該燃料噴射信號只在從燃料噴射定時(shí)開始的燃料噴射期間內(nèi)激活/起效(高電平)。
當(dāng)燃料噴射信號變?yōu)榧せ顣r(shí)，進(jìn)氣口噴射器22或氣缸內(nèi)噴射器17內(nèi)的一電磁螺線管被激勵(lì)。這產(chǎn)生使一噴嘴針和一閥座分離的電磁引力。結(jié)果，進(jìn)氣口噴射器22或氣缸內(nèi)噴射器17的噴射孔打開以開始燃料噴射。當(dāng)燃料噴射信號變?yōu)槭Щ?失效時(shí)，電磁螺線管被去激勵(lì)以便該噴嘴針接合該閥座。結(jié)果，噴射孔關(guān)閉以停止燃料噴射。
在燃料噴射信號激活期間從進(jìn)氣口噴射器22或氣缸內(nèi)噴射器17噴射燃料。從而在根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)的適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)將適當(dāng)數(shù)量的燃料噴射到燃燒室16中。
下面將說明由電子控制單元30執(zhí)行的內(nèi)燃機(jī)11的點(diǎn)火定時(shí)控制。
電子控制單元30根據(jù)爆燃傳感器33的檢測結(jié)果進(jìn)行爆燃判定以確定氣缸內(nèi)是否已發(fā)生爆燃。然后電子控制單元30根據(jù)爆燃判定的結(jié)果進(jìn)行爆燃控制以調(diào)整點(diǎn)火定時(shí)。
更具體地說，如果判定已發(fā)生爆燃，則電子控制單元30使最終點(diǎn)火定時(shí)AOP延遲一預(yù)定值。相反地，如果判定沒有發(fā)生爆燃，則電子控制單元30使最終點(diǎn)火定時(shí)AOP逐漸提前。該最終點(diǎn)火定時(shí)AOP是在每個(gè)氣缸內(nèi)點(diǎn)火的定時(shí)，并由一基于每個(gè)氣缸的壓縮上止點(diǎn)的曲柄角(BTDC)表示。該最終點(diǎn)火定時(shí)AOP用下列表達(dá)式(3)計(jì)算出AOP＝ABASE-(AKMAX-AGKNK+AKCS) (3)在表達(dá)式(3)中，AOP表示最終點(diǎn)火定時(shí)，ABASE表示基本點(diǎn)火定時(shí)，AKMAX表示最大延遲值，AGKNK表示爆燃已知值(knocking learnedamount)，AKCS表示反饋修正值。
在表達(dá)式(3)中，基本點(diǎn)火定時(shí)ABASE是在沒有發(fā)生爆燃的情況下獲得最大內(nèi)燃機(jī)輸出的點(diǎn)火定時(shí)。最大延遲值A(chǔ)KMAX是一用于將該基本點(diǎn)火定時(shí)ABASE修正為一被延遲的定時(shí)的修正值，在該被延遲的定時(shí)可避免爆燃。該基本點(diǎn)火定時(shí)ABASE和最大延遲值A(chǔ)KMAX都是根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)包括內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE和內(nèi)燃機(jī)載荷L設(shè)定的。
在表達(dá)式(3)中，反饋修正值A(chǔ)KCS和爆燃已知值A(chǔ)GKNK都是用于使最終點(diǎn)火定時(shí)AOP延遲以便在爆燃發(fā)生時(shí)抑制爆燃的修正值，并且根據(jù)爆燃是否已發(fā)生而改變。
當(dāng)爆燃已發(fā)生時(shí)，改變反饋修正值A(chǔ)KCS以將最終點(diǎn)火定時(shí)AOP偏移到延遲角一側(cè)(retard angle side)。如果沒有發(fā)生爆燃，則改變反饋修正值A(chǔ)KCS以將最終點(diǎn)火定時(shí)偏移到提前角一側(cè)(advance angle side)。
改變爆燃已知值A(chǔ)GKNK以使反饋修正值A(chǔ)KCS集中在一預(yù)定范圍內(nèi)。如果反饋修正值A(chǔ)KCS偏離上述預(yù)定范圍而到達(dá)用于延遲該最終點(diǎn)火定時(shí)AOP的一側(cè)，則改變爆燃已知值A(chǔ)GKNK以使最終點(diǎn)火定時(shí)AOP偏移到延遲角的一側(cè)。如果該反饋修正值A(chǔ)KCS偏離上述預(yù)定范圍并到達(dá)用于提前該最終點(diǎn)火定時(shí)AOP的一側(cè)，則改變爆燃已知值A(chǔ)GKNK以使最終點(diǎn)火定時(shí)AOP偏移到提前角的一側(cè)。另外，電子控制單元30保持該爆燃已知值A(chǔ)GKNK。
電子控制單元30向每個(gè)氣缸的點(diǎn)火器19提供一點(diǎn)火信號，該信號在最終點(diǎn)火定時(shí)AOP激活。因此，在一被調(diào)整到爆燃發(fā)生的極限附近的點(diǎn)火定時(shí)點(diǎn)燃火花塞18。
下面，將參照圖4說明爆燃判定過程。在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)后，當(dāng)滿足爆燃控制起動(dòng)條件時(shí)該爆燃判定過程開始。
首先，在步驟S400中，電子控制單元30設(shè)定一門信號的激活定時(shí)和失活定時(shí)(activation and inactivation timings)。該門信號是一確定對爆燃傳感器33的輸出信號進(jìn)行采樣的期間以進(jìn)行爆燃判定的信號。電子控制單元30參考在該門信號激活期間內(nèi)該爆燃傳感器33的輸出信號以進(jìn)行爆燃判定。門信號激活的期間是爆燃判定期間，并且該門信號的激活定時(shí)和失活定時(shí)由一基于每個(gè)氣缸內(nèi)的壓縮上止點(diǎn)的曲柄角(ATDC)表示。
電子控制單元30通過參考存儲在存儲器中的一判定期間計(jì)算圖來設(shè)定門信號的激活定時(shí)和失活定時(shí)。該判定期間計(jì)算圖是內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE和內(nèi)燃機(jī)載荷L的二維圖。稍后將說明對該判定期間計(jì)算圖的設(shè)定。
在設(shè)定爆燃判定期間之后，在步驟S410到S460中電子控制單元30對每個(gè)氣缸進(jìn)行爆燃判定。在第一實(shí)施例中，電子控制單元30根據(jù)在爆燃判定期間(采樣期間)由爆燃傳感器33提供的輸出信號的一峰值保持值VKPEAK(最大值)來進(jìn)行爆燃判定。該爆燃判定基于如下假設(shè)，即該峰值保持值VKPEAK的對數(shù)值LVpk具有如圖5所示的正態(tài)分布。電子控制單元30根據(jù)當(dāng)前被采樣的輸出信號的峰值保持值VKPEAK的對數(shù)值LVpk在正態(tài)分布中的位置來判定爆燃是否已發(fā)生。
當(dāng)門信號激活并且用于爆燃判定的門打開時(shí)(步驟S410中為YES)，對進(jìn)行爆燃判定的氣缸的爆燃檢測器33的輸出信號啟動(dòng)峰值保持(步驟S420)。更具體地說，在門信號被激活后監(jiān)測爆燃傳感器33的輸出信號以保持該輸出信號的最大值(峰值保持值VKPEAK)。
當(dāng)門信號失活并且門關(guān)閉時(shí)(步驟S430中為YES)，電子控制單元30讀取在該時(shí)刻的峰值保持值VKPEAK，即在該爆燃判定期間內(nèi)爆燃傳感器33的輸出信號的最大值(步驟S440)。
根據(jù)該峰值保持值VKPEAK更新爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)(步驟S450)。下面將說明對爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)的更新。
首先，更新表示當(dāng)前被采樣的峰值保持值VKPEAK的對數(shù)值LVpk的分布的參數(shù)，例如圖5中示出的中值Vm和標(biāo)準(zhǔn)偏差值SGM。根據(jù)表達(dá)式(4)至(7)進(jìn)行更新。根據(jù)與當(dāng)前被采樣的峰值保持值VKPEAK的對數(shù)值LVpk的比較，通過增加或減小更新之前的分布中值Vm和標(biāo)準(zhǔn)偏差值SGM的值可粗略得到被更新的分布中值Vm和標(biāo)準(zhǔn)偏差值SGM。
(LVpk＞Vm)Vm←Vm+ΔM(4)(LVpk≤Vm)Vm←Vm-ΔM(5)
(Vm-SGM＜LVpk＜Vm，即LVpk在圖5示出的范圍A內(nèi))SGM←SGM-2ΔS(6)(LVpk≤Vm-SGM或LVpk≥Vm，即LVpk在圖5示出的范圍B內(nèi))SGM←SGM+ΔS (7)該分布中值Vm的更新值ΔM是用一預(yù)定值n1(例如4)除當(dāng)前被采樣的對數(shù)值LVpk和更新之前的分配中值Vm之間的差得到的值。該標(biāo)準(zhǔn)偏差值SGM的更新值ΔS是用一預(yù)定值n2(例如8)除該分布中值Vm的更新值ΔM得到的值。
根據(jù)分布中值Vm和經(jīng)過更新的標(biāo)準(zhǔn)偏差值SGM并使用表達(dá)式(8)可得到爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkd。
Vkd＝Vm+u×SGM(8)值u可根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE變化地設(shè)定。基本上，隨著燃燒室16中的空氣-燃料混合物的燃燒壓力變得越高時(shí)值u就變得越大。
通過比較爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkd和對數(shù)值LVpk來判定內(nèi)燃機(jī)11內(nèi)是否已發(fā)生爆燃(步驟S460)。更具體地說，如果對數(shù)值LVpk小于爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkd，則判定內(nèi)燃機(jī)11內(nèi)已發(fā)生爆燃。相反地，如果對數(shù)值LVpk大于或等于爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkd，則判定內(nèi)燃機(jī)11內(nèi)沒有發(fā)生爆燃。
下面將說明第一實(shí)施例中的爆燃判定期間的設(shè)定。
在第一實(shí)施例中，從氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料與從進(jìn)氣口噴射器22噴射的燃料的比率根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)而變化。當(dāng)從氣缸內(nèi)噴射器17噴射燃料時(shí)，與從進(jìn)氣口噴射器22噴射燃料相比，燃燒室16內(nèi)的燃料分布容易變得更偏。如果在燃料沒有均勻分布的狀態(tài)下點(diǎn)燃該空氣-燃料混合物，則該空氣-燃料混合物中燃料濃度較高的部分會快速燃燒。這增加了空氣-燃料混合物的燃燒率。因此，從氣缸內(nèi)噴射器17噴射燃料和從進(jìn)氣口噴射器22噴射燃料的空氣-燃料混合物的燃燒率是不同的，并且爆燃發(fā)生的定時(shí)也相應(yīng)改變。因此，在第一實(shí)施例中，根據(jù)由于噴射器噴射的燃料比率的變化而使爆燃發(fā)生的定時(shí)來改變爆燃判定期間。
圖6示出在第一實(shí)施例中用于設(shè)定一爆燃判定期間的過程。該過程也可以被稱為一判定期間改變過程。該電子控制單元30用作一判定期間改變裝置。
在該過程開始時(shí)，判定當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)是否處在與圖2中所示的進(jìn)氣口噴射模式相對應(yīng)的范圍內(nèi)。換句話說，判定是否僅從進(jìn)氣口噴射器22噴射燃料(步驟500)。如果確定當(dāng)前的內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)處在與進(jìn)氣口噴射模式相對應(yīng)的范圍內(nèi)(步驟S500中為YES)，則設(shè)定一第一爆燃判定期間Tkdp(步驟S510)。在此情況下，通過參照存儲在電子控制單元30的存儲器內(nèi)的第一判定期間計(jì)算圖，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE和內(nèi)燃機(jī)載荷L設(shè)定門信號的激活定時(shí)和失活定時(shí)。
如果判定當(dāng)前的內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)沒有處在與進(jìn)氣口噴射模式相對應(yīng)的范圍內(nèi)(步驟S500中為NO)，則當(dāng)前的內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)處在與組合的進(jìn)氣口和氣缸內(nèi)噴射模式或者氣缸內(nèi)噴射模式相對應(yīng)的范圍內(nèi)，并從氣缸內(nèi)噴射器17噴射燃料。
當(dāng)直接噴射到燃燒室16中的燃料的量增加時(shí)，空氣-燃料混合物的燃燒率將增加。因此，當(dāng)由氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料量的比率增加時(shí)，空氣-燃料混合物的燃燒率變得更高，并且爆燃易于在較早的時(shí)刻發(fā)生。因此，如果步驟S500的判定是否定的，則根據(jù)氣缸內(nèi)噴射比率Rd設(shè)定一第二爆燃判定期間Tkdd(步驟S520)。在通過參照第一判定期間設(shè)定圖(獲得一第一爆燃判定期間Tkdp)并根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE和內(nèi)燃機(jī)載荷L設(shè)定門信號的激活定時(shí)和失活定時(shí)后，改變該門信號的激活定時(shí)，并就此設(shè)定第二爆燃判定期間Tkdd。更具體地說，將該激活定時(shí)設(shè)定為早于執(zhí)行進(jìn)氣口噴射模式時(shí)的定時(shí)。換句話說，激活定時(shí)提前。如圖7所示，隨著氣缸內(nèi)噴射比率Rd變大，激活定時(shí)提前。
這樣，可根據(jù)由燃料噴射模式的不同而引起的爆燃起始(knockinginitiation)定時(shí)的變化來改變爆燃判定期間。
圖8示出在第一實(shí)施例中一爆燃判定期間的設(shè)定。在圖8中，由橢圓A和B指示的爆燃傳感器的輸出信號(爆燃傳感器信號)表示在爆燃已發(fā)生時(shí)爆燃傳感器檢測到的輸出信號(爆燃信號)。門信號的激活期間對應(yīng)于爆燃判定期間。
如圖8中所示，當(dāng)執(zhí)行進(jìn)氣口噴射模式時(shí)，通過參照第一判定期間設(shè)定圖設(shè)定與該噴射模式相對應(yīng)的一第一爆燃判定期間Tkdp。因此，如果當(dāng)進(jìn)行進(jìn)氣口噴射時(shí)已發(fā)生爆燃，則在爆燃判定期間內(nèi)檢測到一對應(yīng)的爆燃信號，并且可通過爆燃判定過程確定爆燃已發(fā)生。
如圖8的橢圓B所示，當(dāng)執(zhí)行組合的進(jìn)氣口和氣缸內(nèi)噴射模式或氣缸內(nèi)噴射模式時(shí)，即，當(dāng)執(zhí)行至少氣缸內(nèi)噴射模式時(shí)，與執(zhí)行進(jìn)氣口噴射模式時(shí)相比爆燃發(fā)生的定時(shí)提前。因此，如果在氣缸內(nèi)噴射模式期間在第一爆燃判定期間Tkdp內(nèi)進(jìn)行爆燃判定，則爆燃可能早于該第一爆燃判定期間Tkdp開始的時(shí)間發(fā)生。如果出現(xiàn)這種情況，則即使實(shí)際上已發(fā)生了爆燃，爆燃判定過程也可能錯(cuò)誤地判定沒有發(fā)生爆燃。
為了解決這個(gè)問題，第一實(shí)施例中的爆燃判定期間設(shè)定過程改變在進(jìn)氣口噴射模式期間門信號在爆燃判定期間內(nèi)的激活定時(shí)。即，根據(jù)氣缸內(nèi)噴射比率Rd改變第一爆燃判定期間Tkdp的起始點(diǎn)，并將經(jīng)過改變的爆燃判定期間設(shè)定為第二爆燃判定期間Tkdd。更具體地說，當(dāng)氣缸內(nèi)噴射比率Rd增加時(shí)，將門信號的激活定時(shí)改變?yōu)橐粋€(gè)較早的定時(shí)，即對應(yīng)于提前角一側(cè)的定時(shí)，如圖8中的虛線所示。這樣，根據(jù)爆燃起始定時(shí)的變化來可變地設(shè)定爆燃判定期間。因此，如果在進(jìn)行氣缸內(nèi)噴射時(shí)發(fā)生爆燃，則在該爆燃判定期間內(nèi)檢測到一對應(yīng)的爆燃信號。這防止了出現(xiàn)錯(cuò)誤判定。
第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)如下。
(1)根據(jù)進(jìn)氣口噴射器22和氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料的比率改變爆燃判定期間。因此，即使在燃料噴射比率變化時(shí)爆燃發(fā)生的定時(shí)改變，也可相應(yīng)地設(shè)定爆燃判定期間。結(jié)果，可最優(yōu)地檢測出其中變化地設(shè)定燃料噴射比率的內(nèi)燃機(jī)內(nèi)發(fā)生的爆燃。因此，爆燃判定是可靠的。
(2)當(dāng)直接噴射到燃燒室中的燃料的量增加時(shí)，空氣-燃料混合物的燃燒率將增加。當(dāng)氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料的量的比率增加時(shí)，空氣-燃料混合物的燃燒率增加并且爆燃較早地開始。因此，當(dāng)氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料的量的比率增加時(shí)爆燃判定期間提前。這樣可根據(jù)爆燃起始定時(shí)的變化以最優(yōu)的方式設(shè)定爆燃判定期間。
現(xiàn)在說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的爆燃判定裝置，并且將集中在與第一實(shí)施例不同的特征上。
在第一實(shí)施例中，通過考慮由氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料的量的比率的變化而引起的爆燃發(fā)生定時(shí)的變化來設(shè)定爆燃判定期間，以確保爆燃判定結(jié)果的可靠性。
在此情況下，當(dāng)選擇組合的進(jìn)氣口和氣缸內(nèi)噴射模式或者氣缸內(nèi)噴射模式作為燃料噴射模式時(shí)，即，當(dāng)改變?nèi)剂蠂娚浔嚷室员銖闹辽贇飧變?nèi)噴射器17進(jìn)行燃料噴射時(shí)，氣缸內(nèi)噴射器17的操作可能產(chǎn)生對爆燃判定有不利影響的噪聲。
更具體地說，在用于內(nèi)燃機(jī)的多種類型的燃料噴射器中，通過激勵(lì)一電磁螺線管以使一噴嘴針與一閥座分離并打開該閥來開始燃料噴射。通過去激勵(lì)該電磁螺線管以便該噴嘴針接合該閥座以關(guān)閉閥來停止燃料噴射。
在這種類型的噴射器中，當(dāng)噴嘴針到達(dá)一最大的提升位置或與閥座相接合時(shí)，即在燃料噴射剛剛開始或停止后，噴嘴針會撞擊閥座或一限制閥的打開和關(guān)閉程度的止動(dòng)件。這樣會引起包括爆燃(撞擊)噪聲的震動(dòng)。這種震動(dòng)引起的操作噪聲會混入爆燃傳感器的輸出信號。尤其是，由于與進(jìn)氣口噴射器22相比氣缸內(nèi)噴射器17的位置更靠近爆燃傳感器33，所以氣缸內(nèi)噴射器17的打開和關(guān)閉操作所產(chǎn)生的操作噪聲易于對爆燃傳感器的輸出信號施加很大的影響。結(jié)果，氣缸內(nèi)噴射器17的操作所產(chǎn)生的震動(dòng)可能被錯(cuò)誤地判定為爆燃引起的震動(dòng)。因此，即使實(shí)際上沒有發(fā)生爆燃，也可能錯(cuò)誤地判定已發(fā)生爆燃。
在第二實(shí)施例中，當(dāng)如第一實(shí)施例中所述設(shè)定第二爆燃判定期間Tkdd(圖6中的步驟S520)時(shí)執(zhí)行以下過程。該第二爆燃判定期間Tkdd還根據(jù)氣缸內(nèi)噴射器17的燃料噴射期間而改變，以使該氣缸內(nèi)噴射器17的操作所產(chǎn)生的噪聲恒與爆燃傳感器33的輸出信號不重疊。更具體地說，第二爆燃判定期間Tkdd設(shè)定為不與氣缸內(nèi)噴射器17的燃料噴射期間重疊。
在第二實(shí)施例中，門信號的失活定時(shí)設(shè)定為使得第二爆燃判定期間Tkdd的結(jié)束要早于氣缸內(nèi)噴射器17開始噴射燃料，即，使得第二爆燃判定期間Tkdd結(jié)束的定時(shí)比氣缸內(nèi)噴射器17開始噴射燃料的定時(shí)提前。如上所述，在燃料噴射控制(圖3)中由步驟S150的過程計(jì)算氣缸內(nèi)噴射器17開始噴射燃料的定時(shí)。門信號的失活定時(shí)比燃料噴射開始的定時(shí)更提前。當(dāng)開始燃料噴射時(shí)在激活燃料噴射信號之后操作噪聲沒有立刻混合到爆燃傳感器的輸出信號中，而是存在一響應(yīng)延時(shí)RTS。該響應(yīng)延時(shí)RTS對應(yīng)于直到噴嘴針緊靠止動(dòng)件的時(shí)間，以及由該緊靠(操作)產(chǎn)生的震動(dòng)混合到爆燃傳感器33的輸出信號中的時(shí)間。在這種情況下，門信號的失活定時(shí)從燃料噴射開始定時(shí)延遲該響應(yīng)延時(shí)RTS。
圖9示出在第二實(shí)施例中爆燃判定期間的設(shè)定。在圖9中由橢圓E指示的爆燃傳感器輸出信號包括在一氣缸B內(nèi)氣缸內(nèi)噴射器17開始噴射燃料后即刻產(chǎn)生的操作噪聲，該氣缸B不同于進(jìn)行爆燃檢測的氣缸A。在圖9中由橢圓F指示的爆燃傳感器輸出信號包括當(dāng)氣缸內(nèi)噴射器17在其它氣缸B內(nèi)結(jié)束燃料噴射后即刻產(chǎn)生的操作噪聲。
在第二實(shí)施例中，如圖9中所示，改變第二爆燃判定期間Tkdd，以便該第二爆燃判定期間Tkdd結(jié)束的時(shí)間早于氣缸內(nèi)噴射器17開始噴射燃料的時(shí)間(在圖9中由虛線表示)。換句話說，當(dāng)由氣缸內(nèi)噴射器17噴射燃料時(shí)，結(jié)合該燃料噴射期間改變第二爆燃判定期間Tkdd以避開由該氣缸內(nèi)噴射器的操作所產(chǎn)生的噪聲。這使在爆燃判定期間混入爆燃傳感器33的輸出信號的氣缸內(nèi)噴射器17的操作噪聲最小。
因此，第二實(shí)施例除了具有優(yōu)點(diǎn)(1)和(2)之外還具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(3)爆燃判定的進(jìn)行不受由氣缸內(nèi)噴射器17的操作所產(chǎn)生的噪聲的影響。這樣可防止由氣缸內(nèi)噴射器17的操作產(chǎn)生的震動(dòng)而造成錯(cuò)誤判定。
下面，將對根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的爆燃判定裝置進(jìn)行說明，并集中在不同于第二實(shí)施例的特征上。
除了在第二實(shí)施例中提到的之外，操作噪聲對爆燃判定的不利影響還包括以下方面。當(dāng)沒有操作噪聲混合到爆燃傳感器輸出信號中時(shí)，輸出信號中的背景噪聲較小。如果在此狀態(tài)下改變氣缸內(nèi)噴射器的燃料噴射定時(shí)，則操作噪聲可能混合到爆燃傳感器的檢測信號中。基于背景噪聲水平很小的假設(shè)，在改變?nèi)剂蠂娚涠〞r(shí)后立即進(jìn)行爆燃判定。因此，爆燃傳感器的檢測信號中所具有的操作噪聲會被錯(cuò)誤判定為由爆燃造成的噪聲，除非獲知反映出氣缸內(nèi)噴射器的操作噪聲的影響的確切的背景噪聲水平。
在此實(shí)施例中，當(dāng)如第一實(shí)施例中所述設(shè)定第二爆燃判定期間(圖6中步驟S520)時(shí)，執(zhí)行以下過程。即，根據(jù)氣缸內(nèi)噴射器17的燃料噴射期間進(jìn)一步改變第二爆燃判定期間Tkdd，以便在第二爆燃判定期間內(nèi)氣缸內(nèi)噴射器17的打開和關(guān)閉操作所產(chǎn)生的噪聲恒與Tkdd內(nèi)爆燃傳感器33的輸出信號重疊。換句話說，判定期間改變裝置設(shè)定第二爆燃判定期間Tkdd，以便氣缸噴射器17的整個(gè)燃料噴射期間與第二爆燃判定期間Tkdd的至少一部分重疊。
在本實(shí)施例中，門信號的失活定時(shí)設(shè)定為使得第二爆燃判定期間Tkdd結(jié)束的時(shí)間比氣缸內(nèi)噴射器17結(jié)束燃料噴射的時(shí)間晚，即，使得第二爆燃判定期間Tkdd結(jié)束的定時(shí)比氣缸內(nèi)噴射器17停止燃料噴射的定時(shí)延遲。氣缸內(nèi)噴射器17停止燃料噴射的定時(shí)根據(jù)在上述燃料噴射控制(圖3)的步驟S150中獲得的燃料噴射定時(shí)和噴射期間計(jì)算得出。門信號的失活定時(shí)從該計(jì)算出的燃料噴射結(jié)束(定時(shí))開始延遲。在燃料噴射結(jié)束時(shí)使燃料噴射信號失活后，操作噪聲沒有立刻混合到爆燃傳感器的輸出信號中。通常，存在一響應(yīng)延時(shí)RTF。該響應(yīng)延時(shí)RTF對應(yīng)于直到噴嘴針接合閥座以及由接合所產(chǎn)生的震動(dòng)混合到爆燃傳感器33的輸出信號中的時(shí)間。在此情況下，門信號的失活定時(shí)從燃料噴射結(jié)束定時(shí)延遲該響應(yīng)延時(shí)RTF。
圖10示出在本實(shí)施例中爆燃判定期間的設(shè)定。在圖10中由橢圓E指示的爆燃傳感器輸出信號示出在一氣缸B內(nèi)的氣缸內(nèi)噴射器17開始燃料噴射后即刻被混合的操作噪聲，該氣缸B不同于進(jìn)行爆燃檢測的氣缸A。在圖10中由橢圓F指示的爆燃傳感器輸出信號示出在其它氣缸B內(nèi)氣缸內(nèi)噴射器17結(jié)束燃料噴射后即刻被混合的操作噪聲。
在本實(shí)施例中，如圖10所示，改變第二爆燃判定期間Tkdd以使該第二爆燃判定期間Tkdd結(jié)束的時(shí)間比氣缸內(nèi)噴射器17結(jié)束燃料噴射的時(shí)間晚(如圖10中的虛線所示)。換句話說，當(dāng)從氣缸內(nèi)噴射器17噴射燃料時(shí)，結(jié)合該燃料噴射期間改變第二爆燃判定期間Tkdd，以便在爆燃判定期間內(nèi)由氣缸內(nèi)噴射器的操作所產(chǎn)生的噪聲總是混合到爆燃傳感器33的輸出信號中。因此，不斷地進(jìn)行分布中值Vm和標(biāo)準(zhǔn)偏差值SGM的更新，即，不斷地獲取背景噪聲水平，以最優(yōu)地反映操作噪聲的影響。結(jié)果，抑制了在改變?nèi)剂蠂娚涠〞r(shí)后背景噪聲即刻發(fā)生的變化，從而將爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkd設(shè)定為一反映操作噪聲影響的最優(yōu)值。
這樣，即使在爆燃判定期間內(nèi)氣缸內(nèi)噴射器17的操作噪聲混入爆燃傳感器的輸出信號中，也可防止將操作噪聲錯(cuò)誤地判定為爆燃引起的震動(dòng)。
因此，除了優(yōu)點(diǎn)(1)和(2)之外，第三實(shí)施例還具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(4)爆燃判定不會受到由氣缸內(nèi)噴射器17的操作所產(chǎn)生的噪聲的影響。這樣可防止由氣缸內(nèi)噴射器17的操作產(chǎn)生的震動(dòng)所導(dǎo)致的錯(cuò)誤判定。
下面，將對根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的爆燃判定裝置進(jìn)行說明，并集中在不同于第一實(shí)施例的特征上。
在第一實(shí)施例中，通過考慮由氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料的比率的變化引起的爆燃起始定時(shí)的改變來設(shè)定爆燃判定期間，從而確保爆燃判定結(jié)果的可靠性。
除此之外，當(dāng)通過改變氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料的比率而使燃燒率增加時(shí)，伴隨空氣-燃料混合物的燃燒所產(chǎn)生的震動(dòng)也增加，并且內(nèi)燃機(jī)震動(dòng)也增加。因此，爆燃傳感器33檢測到的背景噪聲的水平，即，在沒有發(fā)生爆燃時(shí)爆燃傳感器33的輸出信號的水平(下文稱為“輸出水平”)會變得較高。此外，如果背景噪聲水平增加，則當(dāng)爆燃已發(fā)生時(shí)爆燃傳感器33的輸出水平也相應(yīng)地增加。這會降低爆燃判定結(jié)果的可靠性。
當(dāng)前的第四實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處是，根據(jù)氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料的比率不僅改變爆燃判定期間，而且還改變爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkd。
現(xiàn)在參照圖11說明改變爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkd的過程。該過程是作為第一實(shí)施例中所述的爆燃判定過程的步驟S450(圖4)的一部分而進(jìn)行的。另外，該過程可以被稱為一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)改變過程。電子控制單元30用作一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)改變裝置。
在該過程開始時(shí)，首先判定當(dāng)前的內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)是否對應(yīng)于圖2中所示的進(jìn)氣口噴射模式，即是否僅從進(jìn)氣口噴射器22中噴射燃料(步驟S600)。如果確定內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)對應(yīng)于進(jìn)氣口噴射模式(步驟S600中為YES)，則設(shè)定一第一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdp(步驟S610)。該第一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdp根據(jù)上述分布中值Vm、標(biāo)準(zhǔn)偏差值SGM和值u從以下表達(dá)式(9)得到。
Vkdp＝Vm+u×SGM (9)值u是一根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE等變化地設(shè)定的值。因此，第一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdp設(shè)定為一能在進(jìn)行進(jìn)氣口檢測模式時(shí)正確地判定爆燃發(fā)生的值。
如果確定當(dāng)前的內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)不對應(yīng)于進(jìn)氣口噴射模式(步驟S600中為NO)，則當(dāng)前的內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)對應(yīng)于組合的進(jìn)氣口和氣缸內(nèi)噴射模式或者氣缸內(nèi)噴射模式，并且燃料噴射模式處于由氣缸內(nèi)噴射器17噴射燃料的狀態(tài)。
當(dāng)直接噴射到燃燒室16中的燃料的量增加時(shí)，空氣-燃料混合物的燃燒率將增加。因此，當(dāng)氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料的比率增加時(shí)，空氣-燃料混合物的燃燒率變得更高，并且如上所述爆燃傳感器33的輸出水平增加。
因此，如果步驟S600的判定是否定的，則根據(jù)氣缸內(nèi)噴射比率Rd設(shè)定一第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd(步驟S620)。該第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd是通過根據(jù)氣缸內(nèi)噴射比率Rd對從表達(dá)式(9)獲得的第一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdp進(jìn)行修正來設(shè)定的。更具體地說，根據(jù)第一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdp和修正值α使用以下表達(dá)式(10)計(jì)算出該氣缸內(nèi)噴射比率Rd。
Vkdd＝Vkdp+α (10)從圖12中可清楚地看到，在氣缸內(nèi)噴射比率Rd增加時(shí)將修正值α設(shè)定為較大的值。結(jié)果，當(dāng)氣缸內(nèi)噴射比率Rd增加時(shí)第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd也增加。
如果檢測到爆燃發(fā)生則延遲點(diǎn)火定時(shí)。但是，這也使得內(nèi)燃機(jī)輸出降低。因此，為了確保足夠的內(nèi)燃機(jī)輸出，如果爆燃的水平為低則判定沒有爆燃發(fā)生是更有利的。出于此原因，第一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdp和第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd設(shè)定為盡可能大。
這樣，根據(jù)取決于不同的燃料噴射模式的爆燃傳感器33的輸出水平的變化來改變爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)。
圖13示出本實(shí)施例中爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定。在圖13中，由橢圓A和B指示的爆燃傳感器33的輸出信號表示在爆燃已發(fā)生時(shí)爆燃傳感器33檢測到的輸出信號(爆燃信號)。
如圖13中所示，當(dāng)進(jìn)行進(jìn)氣口噴射時(shí)，根據(jù)該燃料噴射模式設(shè)定一第一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdp，并通過第一實(shí)施例中所述的步驟S460的爆燃判定過程(圖4)來判定是否已發(fā)生爆燃。
相反，當(dāng)采用組合的進(jìn)氣口和氣缸內(nèi)噴射模式或者氣缸內(nèi)噴射模式時(shí)，即，當(dāng)采用至少氣缸內(nèi)噴射模式時(shí)，與使用進(jìn)氣口噴射模式時(shí)相比爆燃信號或背景噪聲的水平會變得更高。因此，如果在氣缸內(nèi)噴射模式期間使用第一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdp進(jìn)行爆燃判定，則可能發(fā)生以下問題。
如果如圖13中的橢圓C所示背景噪聲水平超過該第一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdp，則即使實(shí)際上沒有發(fā)生爆燃，爆燃判定過程也可能錯(cuò)誤地判定爆燃已發(fā)生。
另外，背景噪聲水平的增加也使得爆燃信號的水平增加。因此，即使爆燃水平較低也會輸出一相當(dāng)高水平的爆燃信號。因此，如果如圖13中的橢圓B所示在這種情況下生成的爆燃信號的水平超過第一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdp，則即使沒有發(fā)生高水平的爆燃，也會判定爆燃已發(fā)生。這樣會因?yàn)辄c(diǎn)火定時(shí)的延遲而造成內(nèi)燃機(jī)輸出減小。
為了解決這個(gè)問題，在本實(shí)施例中，爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)改變過程根據(jù)氣缸內(nèi)燃料噴射比率Rd變化地設(shè)定爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)。如圖13中的虛線所示，當(dāng)氣缸內(nèi)噴射比率Rd增加時(shí)將第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd設(shè)定為一較大值。換句話說，根據(jù)爆燃傳感器33的輸出水平的變化設(shè)定第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd。這樣可防止對爆燃發(fā)生進(jìn)行錯(cuò)誤的判定。例如，可防止由于將背景噪聲檢測為一爆燃信號或?qū)⒌退奖寂卸楸级鴮?dǎo)致的錯(cuò)誤判定。
如上所述，除了優(yōu)點(diǎn)(1)和(2)之外，本實(shí)施例還具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(5)根據(jù)進(jìn)氣口噴射器22噴射的燃料和氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料之間的比率改變爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)。因此，即使當(dāng)燃料噴射比率改變時(shí)爆燃傳感器33的輸出信號水平發(fā)生變化，也可相應(yīng)地設(shè)定爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果，在變化地設(shè)定燃料噴射比率的內(nèi)燃機(jī)中可最優(yōu)地檢測到爆燃的發(fā)生。這樣可確保爆燃判定結(jié)果的可靠性。
(6)當(dāng)直接噴射到燃燒室中的燃料的量增加時(shí)，空氣-燃料混合物的燃燒率將變得更高。因此，當(dāng)氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料的比率增加時(shí)，空氣-燃料混合物的燃燒率將增加，并且爆燃傳感器33的輸出信號水平將變得更高。當(dāng)根據(jù)燃料噴射比率改變爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，隨著氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料的比率增加第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd也增加。因此，可根據(jù)爆燃傳感器33的輸出信號水平的變化來最優(yōu)地設(shè)定爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)。
下面，將對根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的爆燃判定裝置進(jìn)行說明，并集中在不同于第四實(shí)施例的特征上。
在第四實(shí)施例中，通過考慮由氣缸內(nèi)噴射器17噴射的燃料的比率的變化所引起的爆燃起始定時(shí)的改變來設(shè)定爆燃判定期間，從而確保爆燃判定結(jié)果的可靠性。
如上所述，當(dāng)氣缸內(nèi)燃料噴射器17打開和關(guān)閉時(shí)，這些操作所產(chǎn)生的噪聲可能與爆燃傳感器33的輸出信號混合。因此，氣缸內(nèi)噴射器17的打開和關(guān)閉所產(chǎn)生的震動(dòng)可能被錯(cuò)誤地判定為由爆燃造成的。這樣即使實(shí)際上沒有發(fā)生爆燃，也會導(dǎo)致錯(cuò)誤地判定爆燃已發(fā)生。
為了解決這個(gè)問題，在該第五實(shí)施例中，當(dāng)如第四實(shí)施例中所述設(shè)定氣缸內(nèi)噴射的爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)(圖11中的步驟S620)，將一第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd’設(shè)定為超過由氣缸內(nèi)噴射器17的操作產(chǎn)生的噪聲水平。
更具體地說，如圖12中所示，為修正值α設(shè)定一最小值αMIN以便不會將該修正值α設(shè)定為小于該最小值αMIN的值，該修正值α是根據(jù)氣缸內(nèi)噴射比率R設(shè)定的。將該最小值αMIN設(shè)定為一通過試驗(yàn)等預(yù)先確定的最優(yōu)值，以便將該第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd’設(shè)定為比操作噪聲的水平大一預(yù)定量的值，該操作噪聲水平是由氣缸內(nèi)噴射器17的操作產(chǎn)生的。該操作噪聲水平根據(jù)提供給氣缸內(nèi)噴射器17的燃料的壓力而變化，并會隨著燃料壓力的增加而變得更高。因此，可根據(jù)燃料壓力變化地設(shè)定該最小值αMIN。
圖14示出在本實(shí)施例中對第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd’的設(shè)定。在圖14中用橢圓E指示的爆燃傳感器信號示出在一氣缸B內(nèi)氣缸內(nèi)噴射器17開始噴射燃料后即刻所包含的操作噪聲，該氣缸B不同于進(jìn)行爆燃檢測的氣缸A。在圖14中用橢圓F指示的爆燃傳感器輸出信號示出在氣缸B的氣缸內(nèi)燃料噴射器17結(jié)束燃料噴射后即刻所包含的操作噪聲。
在本實(shí)施例中，如圖14中的虛線所示將第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd’設(shè)定為超過操作噪聲水平。因此，即使氣缸內(nèi)噴射器17的操作產(chǎn)生噪聲，該操作噪聲的水平也不會超過該第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd’。因此，可防止對爆燃作出錯(cuò)誤判定。
如上所述，除了優(yōu)點(diǎn)(1)、(2)、(5)和(6)之外，本實(shí)施例還具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(7)對爆燃的判定不會受到由氣缸內(nèi)噴射器17的操作所產(chǎn)生的噪聲的影響。這樣可防止由于氣缸內(nèi)噴射器17的操作所產(chǎn)生的震動(dòng)而造成錯(cuò)誤判定。
對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，很明顯本發(fā)明可表現(xiàn)為許多其它的特定形式而不偏離本發(fā)明的精神或范圍。更具體地說，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可表現(xiàn)為以下形式。
如上所述，由于在氣缸內(nèi)噴射器17噴射燃料時(shí)由蒸汽的潛熱而使空氣-燃料混合物的溫度降低，所以也會抑制爆燃的發(fā)生。因此，如果點(diǎn)火定時(shí)進(jìn)一步提前，則在爆燃發(fā)生的極限，即爆燃極限的點(diǎn)火定時(shí)也會進(jìn)一步提前。因此，如果將最終點(diǎn)火定時(shí)AOP設(shè)定為隨著氣缸內(nèi)噴射比率Rd的增加而進(jìn)一步提前的值，則內(nèi)燃機(jī)輸出是最優(yōu)輸出。例如，這可如下面(a)和(b)中所述的那樣來實(shí)現(xiàn)。
(a)當(dāng)氣缸內(nèi)噴射比率Rd增加時(shí)，將基本點(diǎn)火定時(shí)ABASE設(shè)定為一進(jìn)一步提前的值。
(b)當(dāng)氣缸內(nèi)噴射比率Rd增加時(shí)，將最大延遲值A(chǔ)KMAX改變?yōu)橐惠^小值。
只要根據(jù)爆燃極限的變化來設(shè)定該基本點(diǎn)火定時(shí)ABASE和最大延遲值A(chǔ)KMAX，則基本上，即使氣缸內(nèi)噴射比率Rd變化，爆燃已知值A(chǔ)GKNK也可使用同樣的值。如果由于內(nèi)燃機(jī)的任何環(huán)境條件爆燃已知值A(chǔ)GKNK不能使用同樣的值，則也可根據(jù)氣缸內(nèi)噴射比率Rd改變爆燃已知值A(chǔ)GKNK。
可將一用于檢測爆燃傳感器33異常的異常診斷過程添加到爆燃判定裝置執(zhí)行的過程中。例如，如果在沒有發(fā)生爆燃時(shí)爆燃傳感器33的輸出信號或背景噪聲水平超過一預(yù)定的失誤判定值，則可判斷爆燃傳感器33中存在異常。在這方面，當(dāng)由氣缸內(nèi)噴射器17噴射燃料時(shí)，由于空氣-燃料混合物的燃燒率的增加背景噪聲水平將變高。因此，當(dāng)氣缸內(nèi)噴射比率Rd增加時(shí)失誤判定值也增加，以便防止在對爆燃傳感器33進(jìn)行異常診斷時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤判定。這樣可最優(yōu)地進(jìn)行異常診斷過程。
第四和第五實(shí)施例都是基于第一實(shí)施例。但是，即使在不設(shè)定爆燃判定期間而進(jìn)行爆燃判定時(shí)，對于如下這種內(nèi)燃機(jī)也可最優(yōu)地檢測到爆燃的發(fā)生，該內(nèi)燃機(jī)中如第四和第五實(shí)施例中所述通過改變爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)燃料噴射比率是可變的。這樣確保了爆燃判定結(jié)果的可靠性。
第四實(shí)施例可結(jié)合第二實(shí)施例或第三實(shí)施例實(shí)施。類似地，第五實(shí)施例可結(jié)合第二實(shí)施例或第三實(shí)施例實(shí)施。
在第二實(shí)施例中，說明了這樣一種情況，即在爆燃判定期間的后半部分中操作噪聲與爆燃傳感器33的輸出信號相混合。如果將燃料噴射期間設(shè)定為使得在爆燃判定期間的前半部分中操作噪聲與爆燃傳感器33的輸出信號相混合，則可改變爆燃判定期間以便用以下方式避開操作噪聲。具體地說，可根據(jù)氣缸內(nèi)噴射器17的燃料噴射期間設(shè)定門信號的激活定時(shí)，以便第二爆燃判定期間Tkdd開始的時(shí)間比氣缸內(nèi)噴射器17結(jié)束燃料噴射的時(shí)間晚(即在一個(gè)進(jìn)一步延遲的定時(shí)開始)。在此情況下，在設(shè)定第二爆燃判定期間Tkdd的開始定時(shí)時(shí)也考慮了響應(yīng)延時(shí)RTF。從而設(shè)定一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)化的期間。
在第三實(shí)施例中，說明了這樣一種情況，即在爆燃判定期間的后半部分中操作噪聲與爆燃傳感器33的輸出信號相混合。如果將燃料噴射期間設(shè)定為使得在爆燃判定期間的前半部分中操作噪聲與爆燃傳感器33的輸出信號相混合，則可如下改變爆燃判定期間以便在爆燃判定期間內(nèi)操作噪聲總是與爆燃傳感器33的輸出信號相混合?？山Y(jié)合氣缸內(nèi)噴射器17的燃料噴射期間設(shè)定門信號的激活定時(shí)，以便第二爆燃判定期間Tkdd開始的時(shí)間比氣缸內(nèi)噴射器17開始燃料噴射的時(shí)間早(即在一個(gè)進(jìn)一步提前的定時(shí)開始)。同時(shí)也考慮上述響應(yīng)延時(shí)RTS，從而將第二爆燃判定期間Tkdd的開始定時(shí)設(shè)定為從氣缸內(nèi)噴射器17開始燃料噴射開始經(jīng)過一預(yù)定的響應(yīng)延時(shí)之后的定時(shí)。
通過改變第一爆燃判定期間Tkdp來計(jì)算第二爆燃判定期間Tkdd?；蛘撸蓪⒁坏诙寂卸ㄆ陂g計(jì)算圖存儲在電子控制單元30的存儲器中，以便通過參考該圖并根據(jù)氣缸內(nèi)噴射比率Rd、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE和內(nèi)燃機(jī)載荷L直接計(jì)算第二爆燃判定期間Tkdd。
另外，可通過改變爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdp來計(jì)算第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd。但是，可根據(jù)氣缸內(nèi)噴射比率Rd、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速NE等設(shè)定表達(dá)式(9)中的值u，從而可使用表達(dá)式(9)直接計(jì)算第二爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)Vkdd。
本發(fā)明還可應(yīng)用于其中只可以執(zhí)行進(jìn)氣口噴射模式或氣缸內(nèi)噴射模式的內(nèi)燃機(jī)。
對于內(nèi)燃機(jī)11中的燃燒模式，可使用氣缸內(nèi)噴射器17進(jìn)行分層燃燒。在此情況下，空氣-燃料混合物的燃燒率進(jìn)一步提高。因此，根據(jù)氣缸內(nèi)噴射比率Rd設(shè)定的各種值可在較大程度上進(jìn)行改變，以便上述實(shí)施例及其變型都可用作進(jìn)行分層燃燒的內(nèi)燃機(jī)的爆燃判定裝置。
如上所述，改變氣缸內(nèi)噴射比率Rd和進(jìn)氣口噴射比率Rp以使它們的和為1。即氣缸內(nèi)噴射比率Rd和進(jìn)氣口噴射比率Rp是負(fù)相關(guān)的。因此，在上述實(shí)施例和它們的變型中，根據(jù)氣缸內(nèi)噴射比率Rd設(shè)定的各種值可以根據(jù)進(jìn)氣口噴射比率Rp來設(shè)定。
在上述說明中，進(jìn)氣口噴射器22是設(shè)置在每個(gè)進(jìn)氣口22a中的噴射器。但是，進(jìn)氣口噴射器22也可以是設(shè)置在一緩沖槽(surge tank)中的噴射器，該緩沖槽安裝在進(jìn)氣通道20內(nèi)。僅要求該進(jìn)氣口噴射器22是用于將燃料噴射到內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)中的噴射器。
權(quán)利要求
1.一種用于判定在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)是否已發(fā)生爆燃的裝置，該內(nèi)燃機(jī)包括一用于將燃料直接噴射到一燃燒室中的第一噴射器，一用于將燃料噴射到一進(jìn)氣系統(tǒng)中的第二噴射器，和一用于檢測與爆燃有關(guān)的信息并生成一輸出信號的爆燃傳感器，該裝置包括用于根據(jù)在爆燃判定期間內(nèi)該爆燃傳感器的輸出信號來判定爆燃是否已發(fā)生的爆燃判定裝置；以及用于根據(jù)該第一噴射器噴射的燃料的量與該第二噴射器噴射的燃料的量之間的比率來改變該爆燃判定期間的改變裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，隨著該第一噴射器噴射的燃料的比率增加，該改變裝置使該爆燃判定期間開始的定時(shí)提前。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，該改變裝置根據(jù)該第一噴射器噴射燃料的期間來改變該爆燃判定期間，以便在該爆燃判定期間內(nèi)由該第一噴射器的操作所產(chǎn)生的噪聲不與該爆燃傳感器的輸出信號重疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于，該改變裝置將該爆燃判定期間設(shè)定為使得該爆燃判定期間不與該第一噴射器噴射燃料的期間重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，該改變裝置根據(jù)該第一噴射器噴射燃料的期間來改變該爆燃判定期間，以便在該爆燃判定期間內(nèi)由該第一噴射器的操作所產(chǎn)生的噪聲恒與該爆燃傳感器的輸出信號重疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于，該改變裝置將該爆燃判定期間設(shè)定為使得該第一噴射器噴射燃料的期間與該爆燃判定期間的至少一部分完全重疊。
7.一種用于判定在內(nèi)燃機(jī)中是否已發(fā)生爆燃的裝置，該內(nèi)燃機(jī)包括一用于將燃料直接噴射到一燃燒室中的第一噴射器，一用于將燃料噴射到一進(jìn)氣系統(tǒng)中的第二噴射器，和一用于檢測與爆燃有關(guān)的信息并生成一輸出信號的爆燃傳感器，該裝置包括用于比較該爆燃傳感器的輸出信號和一爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)以確定爆燃是否已發(fā)生的爆燃判定裝置；以及用于根據(jù)該第一噴射器噴射的燃料的量與該第二噴射器噴射的燃料的量之間的比率來改變該爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)的改變裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于，隨著所述比率增加，該改變裝置提高該爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于，該改變裝置改變該爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)，以使得該爆燃判定標(biāo)準(zhǔn)大于由該第一噴射器的操作所產(chǎn)生的一噪聲水平。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于判定一內(nèi)燃機(jī)(11)內(nèi)的爆燃的電子控制單元(30)，該內(nèi)燃機(jī)具有一用于將燃料噴射到一空氣進(jìn)氣口(20)中的進(jìn)氣口噴射器(22)和一用于將燃料直接噴射到一燃燒室(16)中的氣缸內(nèi)噴射器(17)。在一爆燃判定期間內(nèi)根據(jù)一爆燃傳感器(33)的輸出信號來判定爆燃。該電子控制單元根據(jù)由兩種噴射器噴射的燃料的量的比率而改變該爆燃判定期間。
文檔編號F02P5/152GK1616811SQ200410090969
公開日2005年5月18日 申請日期2004年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月12日
發(fā)明者大谷元希 申請人:豐田自動(dòng)車株式會社