專利名稱：基于內(nèi)燃機(jī)中離子電流的工作控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的離子電流和基于該離子電流 的狀態(tài)控制內(nèi)燃工作狀態(tài)的工作控制方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)地，在安裝到車輛的內(nèi)燃機(jī)(以下稱為發(fā)動(dòng)機(jī))中，試圖通 過檢測燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的離子電流來判斷燃燒狀態(tài)。具體地，形成這樣 一種結(jié)構(gòu)，使得基于點(diǎn)火之后在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的離子電流比為檢測而 設(shè)置的閾值水平大這一事實(shí)來檢測離子電流，并且基于所檢測的離子 電流判斷燃燒狀態(tài)是否良好。
例如，專利文件l中公開的發(fā)明被構(gòu)造成，在啟動(dòng)器開始旋轉(zhuǎn)并 且開始注入燃料的時(shí)間點(diǎn)開始檢測離子電流。此外，基于對所檢測的 離子電流大于設(shè)定值的時(shí)間進(jìn)行求和所獲得的時(shí)間，或者基于在從點(diǎn) 火到離子電流大于設(shè)定值的最后時(shí)間點(diǎn)的時(shí)段中產(chǎn)生離子電流的時(shí) 間，測量離子電流的特性，從而判斷燃燒狀態(tài)。
專利文件l:日本未審專利公開No.ll - 107897。 在此情況下，在用于測量離子電流的測量電壓(偏壓)在火花塞 點(diǎn)火之后施加到火花塞的事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過檢測燃燒室內(nèi)壁和火花 塞的中心電極之間，以及火花塞的各電極之間流動(dòng)的離子電流，來測 量離子電流。
在此情況下，在燃燒室的壁表面溫度足夠高的狀態(tài)下，該壁表面 進(jìn)入能夠適宜地捕捉電子(即燃燒產(chǎn)生的離子)的狀態(tài)，并且可以檢 測離子電流的電流值，該電流值精確地反映燃燒狀態(tài)。
但是，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)之后重復(fù)燃燒，燃燒室的壁表面 溫度在吸收火焰熱量的同時(shí)逐漸地上升。此外，相應(yīng)于燃燒室內(nèi)壁即
壁表面溫度的上升，在燃燒室內(nèi)壁和火花塞中心電極之間檢測到的離 子電流的電流值變得更高。換言之，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之后壁表面 溫度較低，所以不可能隨著燃燒充分捕捉離子。結(jié)果，即使燃燒室內(nèi) 產(chǎn)生正常燃燒，也會(huì)出現(xiàn)一種趨勢，即，在燃燒室內(nèi)壁和火花塞中心 電極之間檢測到的離子電流的電流值變得較小，例如小于發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱 之后的該值。
此外，如果如上述專利文件所述基于在發(fā)動(dòng)機(jī)剛剛啟動(dòng)之后一個(gè) 預(yù)定周期中的開始時(shí)間的離子電流判斷燃燒狀態(tài)(類似于除了該預(yù)定 周期以外的其他周期的情況)，則會(huì)在盡管燃燒正常但卻檢測出較小 的離子電流的值的基礎(chǔ)上判斷為，例如，燃燒狀態(tài)降低或者接近于不 點(diǎn)火的狀態(tài)。在以上判斷的基礎(chǔ)上錯(cuò)誤地執(zhí)行控制以避免燃燒減少或 不點(diǎn)火，導(dǎo)致空氣燃料比大的狀態(tài)，結(jié)果，產(chǎn)生了廢氣排放不必要地 增加的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是基于燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的離子電流，在控制內(nèi) 燃機(jī)的工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)中，正確地判斷在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之后若干個(gè)周 期中的燃燒狀態(tài)。
換言之，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種基于內(nèi)燃機(jī)中的離子電流的工
作控制方法，該方法包括檢測燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的離子電流以基于所檢 測到的離子電流的狀態(tài)控制內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)的步驟，其中，在發(fā)動(dòng) 機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)之后的預(yù)定的周期中阻止基于離子電流的狀態(tài)執(zhí)行發(fā)動(dòng) 才幾啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的控制。
在本說明書中，"預(yù)定的周期"表示發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之后的多個(gè)周 期，具體地是初爆(initial explosion )到這樣一個(gè)狀態(tài)，在該狀態(tài)中， 燃燒室的壁表面溫度上升到不從重復(fù)燃燒產(chǎn)生的火焰吸收熱量的溫 度。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，因?yàn)榭梢栽谀軌蚓_檢測離子電流之后，基于離 子電流開始進(jìn)行控制，所以可以有效避免由于基于在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之
后的預(yù)定周期中檢測出較小的離子電流而進(jìn)行判斷所執(zhí)行的錯(cuò)誤控制。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種基于內(nèi)燃機(jī)中離子電流的工作控
制方法，包括以下步驟檢測燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的離子電流以基于所檢測 出的離子電流的狀態(tài)控制內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)；在啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)測量離 子電流的電流值；以及在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后的預(yù)定周期中，以增加所測 量的電流值的方式校正該值。
在此情況下，"增加值"不限于例如將所測量的電流值乘以大于l 的一個(gè)預(yù)定系數(shù)的方法，而是包括增加一個(gè)預(yù)定的數(shù)值、根據(jù)基于它 們的組合的預(yù)定計(jì)算放大電流值等等。此外，用于放大值的系數(shù)和數(shù) 值不限于是固定的，而是可以在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和預(yù)定的周期之間適當(dāng)?shù)?改變。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以在考慮壁表面溫度較低的事實(shí)的同時(shí)通過進(jìn) 行校正來放大離子電流檢測值，改進(jìn)在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之后的若干周期 中判斷燃燒狀態(tài)的可靠性。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種基于內(nèi)燃機(jī)中離子電流的工作控 制方法，包括以下步驟檢測燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的離子電流以基于所檢測 出的離子電流的狀態(tài)控制內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)；以及在檢測出該離子電 流大于一個(gè)設(shè)定的判斷值時(shí)判斷為燃燒，其中，對于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間 點(diǎn)之后的預(yù)定周期，當(dāng)檢測出離子電流大于一個(gè)比除了該預(yù)定周期以 外的其它情況下小的判斷值時(shí)判斷為燃燒。
以此結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵诳紤]到壁表面溫度較低的情況下設(shè)置較低的判 斷值，所以可以提高在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后若干周期中基于離子電流檢測 值判斷燃燒狀態(tài)的精度。
此外，如果在空氣燃料比一般較大的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)上述工作 狀態(tài)的控制由稀薄燃燒控制構(gòu)成，則可以減少從發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)排出的 廢氣并且改進(jìn)燃料消耗。此外，如果上述工作狀態(tài)的控制由不點(diǎn)火防 止控制構(gòu)成，則可以優(yōu)選地防止在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后不點(diǎn)火的錯(cuò)誤判斷。
由于本發(fā)明可以通過采用上述結(jié)構(gòu)精確地判斷發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之
后若干周期中的燃燒狀態(tài)，可以通過基于判斷結(jié)果執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)控制， 即使在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之后也能基于離子電流進(jìn)行更精確的控制。
此外，近年來，由于在影響廢氣排放的控制中，很注意從發(fā)動(dòng)機(jī) 啟動(dòng)時(shí)開始執(zhí)行控制，所以通過采用根據(jù)本發(fā)明的、基于離子電流進(jìn) 行工作控制的方法，可以有效避免發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后若干周期中空氣燃 料比較大的狀態(tài)的產(chǎn)生，并且可以優(yōu)選地執(zhí)行控制，以便能夠抑制廢 氣排放并且改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的燃料消耗。


圖l是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)和電子控制設(shè)備的 示意性結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖2是示出該實(shí)施例的離子電流的電流波形的圖。
圖3是示出該實(shí)施例的離子電流的電流波形的圖。
圖4是示出該實(shí)施例的控制過程的流程圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的控制過程的流程圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的修改的實(shí)施例的控制過程的流程圖。
具體實(shí)施方式
<第一實(shí)施例>
將參考附圖描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。
圖1中示意性示出的發(fā)動(dòng)機(jī)100是用于機(jī)動(dòng)車輛的一個(gè)火花點(diǎn)火 型四周期四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，并且被構(gòu)造成響應(yīng)于油門踏板(未示出)而打
開和關(guān)閉的節(jié)流閥2設(shè)置在進(jìn)氣系統(tǒng)1中，并且緩沖罐3位于節(jié)流閥2的 下游側(cè)。進(jìn)一步在與緩沖罐3相通的一個(gè)末端部分附近提供燃料噴射閥 5，并且構(gòu)造燃料噴射閥5使得它受電子控制設(shè)備6控制。進(jìn)氣閥32和排 氣閥33位于形成燃燒室30的汽缸蓋31中，形成用于產(chǎn)生火花和檢測離 子電流I的電極的火花塞18附連到汽缸蓋31上。此外，在排氣系統(tǒng)20 中，用于測量廢氣中氧氣濃度的02傳感器21附于對應(yīng)于位于一直達(dá)到 回氣管(未示出)的管路中的催化劑設(shè)備的三向催化劑22的上游位置。
在此，圖1示出了發(fā)動(dòng)機(jī)100的一個(gè)汽缸的代表性結(jié)構(gòu)。
電子控制設(shè)備6主要由一個(gè)微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，其包括中央處理 單元7、存儲(chǔ)設(shè)備8、輸入接口9、輸出接口11和A/D轉(zhuǎn)換器10。輸入到 輸入接口9的有進(jìn)氣壓力信號(hào)a，該信號(hào)是從用于檢測緩沖罐3內(nèi)的壓 力即進(jìn)氣管壓力的進(jìn)氣壓力傳感器13輸出的；從用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)IOO 的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的凸輪位置傳感器14輸出的汽缸判斷信號(hào)G1 、曲柄角參考 位置信號(hào)G2和發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度信號(hào)b;從用于檢測車輛速度的車輛速 度傳感器15輸出的車輛速度信號(hào)c;從用于檢測節(jié)流閥2的開閉狀態(tài)的 空閑開關(guān)16輸出的IDL信號(hào)d;從用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)100的冷卻水溫度的 水溫傳感器17輸出的水溫信號(hào)e;從上述02傳感器21輸出的電流信號(hào) h;等等。另一方面，從輸出接口ll將燃料點(diǎn)火信號(hào)f輸出到燃料噴射 閥5,并且將點(diǎn)火脈沖g輸出到火花塞18。
用于為測量離子電流I提供偏壓的電源24連接到火花塞18,并且 用于測量離子電流的電路25連接在輸入接口 9和偏壓電源24之間。離子 電流檢測系統(tǒng)40由火花塞18、偏壓電源24、離子電流測量電路25和二 極管23構(gòu)成。偏壓電源24被構(gòu)造成在點(diǎn)火脈沖g消失的時(shí)間點(diǎn)施加用于 測量離子電流I的測量電壓(偏壓電壓)到火花塞18。此外，由離子電 流測量電路25在施加測量電壓的基礎(chǔ)上測量在燃燒室30的內(nèi)壁和火花 塞18的中心電極之間、以及在火花塞18的各個(gè)電極之間流動(dòng)的離子電 流I。此外，離子電流測量電路25輸出對應(yīng)于所測量的離子電流I的電 流值的離子電流信號(hào)給電子控制設(shè)備6。偏壓電源24和離子電流測量電 路25可以采用本領(lǐng)域中已知的各種結(jié)構(gòu)。
離子電流I首先表示在離子電流剛產(chǎn)生之后快速流過的波形，如 圖2(a)中所示。此后，在接近理論空氣燃料比的良好燃燒狀態(tài)下、 燃燒室30的壁表面溫度足夠高的情況下，示出了這樣的波形，電流值 在上死點(diǎn)(未示出)之前被減小之后隨著時(shí)間流逝再度上升，并且在 燃燒壓力變?yōu)樽畲蟮那歉浇優(yōu)樽畲蟆４送?，離子電流I逐漸地減 小并且在膨脹沖程結(jié)束時(shí)左右基本上消失。
此外，如圖2(b)中所示，在燃燒狀態(tài)由于某些原因不好并且呈現(xiàn)出接近不點(diǎn)火的燃燒狀態(tài)時(shí)，示出了在剛產(chǎn)生之后以相同的方式快 速流過的波形，并且此后，示出了這樣的波形，電流值在總體上低于
圖2(a),因?yàn)槿紵龎毫ξ闯浞稚仙?br> 為了基于顯示出如上所述的電流波形的離子電流I而判斷燃燒狀 態(tài)，預(yù)先設(shè)置一個(gè)對應(yīng)于判斷電平的閾值電平SL，獲取離子電流I的
段p: ^且基于:生成時(shí)段p判斷是否建立了正常的燃燒狀態(tài)、。'
此外，圖3示出在發(fā)動(dòng)機(jī)100從剛剛冷機(jī)啟動(dòng)初爆之后到預(yù)定的周 期期間正常燃燒狀態(tài)的離子電流I的檢測波形。如圖3中所示，以與圖2 (a)和2 (b)相同的方式示出在剛產(chǎn)生離子電流I之后的快速流過的 波形。但是，此后檢測出的波形與執(zhí)行正常燃燒的圖2 (a)相比看上 去較小。形成上述檢測波形是因?yàn)槿紵?0的壁表面的溫度在從發(fā)動(dòng) 機(jī)100初爆之后到預(yù)定周期內(nèi)未充分上升，并且發(fā)動(dòng)機(jī)處于這樣的階 段溫度上升同時(shí)吸收燃燒產(chǎn)生的火焰的熱量，并且處于不能充分捕 捉燃燒產(chǎn)生的離子電流I的狀態(tài)。在此情況下，除了離子電流I之外， 圖3還示出了虛擬的離子電流KI、虛擬的生成時(shí)段PK、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí) 間點(diǎn)的閾值電平SL1和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的生成時(shí)段P1，但是，將在 后面所述的第二實(shí)施例以及修改的實(shí)施例中描述它們。
因此，在本實(shí)施例中，構(gòu)造電子控制設(shè)備6以便適當(dāng)?shù)乜刂瓢l(fā)動(dòng) 機(jī)100的工作，并且通過檢測每次點(diǎn)火在燃燒室30內(nèi)流動(dòng)的離子電流I 來判斷燃燒狀態(tài)，并且包括用于在發(fā)動(dòng)機(jī)100冷機(jī)啟動(dòng)的初爆之后的預(yù) 定的周期中阻止基于離子電流I的檢測值判斷燃燒狀態(tài)的程序。
基于離子電流I的程序的概況如圖4中所示。
換言之，在步驟S11檢測離子電流I結(jié)束之后，在步驟S12中判斷 發(fā)動(dòng)機(jī)100初爆之后的周期數(shù)是否大于一個(gè)對應(yīng)于預(yù)定的周期數(shù)的參 考值。進(jìn)一步，在判斷出的周期數(shù)大于該參考值的情況下，繼續(xù)執(zhí)行 步驟S13。此外，在所確定的周期數(shù)小于該參考值的情況下，繼續(xù)執(zhí)行 步驟S15。
在步驟S13，通過基于所檢測的離子電流I執(zhí)行燃燒時(shí)段計(jì)算來確
定燃燒狀態(tài)。在步驟S14，基于步驟S13所判斷出的燃燒狀態(tài)執(zhí)行燃燒 控制。
另一方面，在步驟S15中，基于離子電流I的燃燒時(shí)段計(jì)算被禁止。 此外，在步驟S16中，阻止基于離子電流I的燃燒控制。在此情況下， 在本實(shí)施例中，適當(dāng)?shù)貓?zhí)行不基于離子電流I的其它燃燒控制。
在上述結(jié)構(gòu)中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)100啟動(dòng)，則重復(fù)執(zhí)行步驟Sll、 S12、 S15和S16，直到初爆之后變得比參考值大。因此，在該期間不基于離 子電流I執(zhí)行例如稀薄燃燒控制等的燃燒控制。
初爆之后隨時(shí)間過去達(dá)到大于參考值的工作狀態(tài)之后，執(zhí)行步驟 Sll、 S12、 S13和S14。
因此，由于在冷機(jī)啟動(dòng)中初爆之后的預(yù)定周期內(nèi)阻止基于離子電 流I狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)控制，基于根據(jù)本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的離子 電流I的工作控制方法可以在燃燒室30的壁表面在初爆之后過去預(yù)定 周期之后達(dá)到可以精確檢測離子電流I的溫度之后開始控制，所以可以 有效避免這樣的問題在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后的預(yù)定周期內(nèi)，基于與實(shí)際 燃燒狀態(tài)不同的判斷，執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的控制，該與實(shí)際燃燒 狀態(tài)不同的判斷是基于所檢測出的離子電流I作出的。
此外，本發(fā)明不限于第一實(shí)施例。以下將描述根據(jù)本發(fā)明的第二 實(shí)施例和修改的實(shí)施例。
<第二實(shí)施例>
下面，將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。在本實(shí)施例中，與上一實(shí)施 例中相同的參考標(biāo)號(hào)指示執(zhí)行與上一實(shí)施例相同操作的元件，并且將 省略具體描述。
電子控制設(shè)備6被構(gòu)造成以與上述第一實(shí)施例相同的方式通過檢 測每次點(diǎn)火時(shí)燃燒室30內(nèi)流動(dòng)的離子電流I來確定燃燒狀態(tài)，并且具有 一個(gè)程序在啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)開始測量離子電流I的電流值并且校正所測 量的電流值，以便在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后預(yù)定周期中放大該值。具體地， 包括了一個(gè)程序，其被設(shè)置成計(jì)算虛擬離子電流KI，其是在發(fā)動(dòng)機(jī)啟 動(dòng)即初爆之后的預(yù)定周期內(nèi)通過將所測量的電流值乘以系數(shù)K而獲得
的。
在本實(shí)施例中，系數(shù)K是預(yù)先根據(jù)在燃燒室30的壁表面溫度足夠 高的情況下所檢測出的離子電流I的檢測值，以及在燃燒室30的壁表面 溫度未充分上升的情況下所檢測出的離子電流I的檢測值設(shè)置的預(yù)定 值，例如大于l。此外，系數(shù)K可以對應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)100初爆之后的周期 數(shù)而變化。這是為了精確對應(yīng)于符合初爆之后周期數(shù)的燃燒室30的壁 表面溫度的上升。在此情況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之后將系數(shù)K設(shè)置成 最大值，并且設(shè)置系數(shù)K使得該值每次點(diǎn)火都變小。
通過將在在燃燒室30的壁表面溫度未充分上升的情況下檢測出 的離子電流I的檢測值乘以系數(shù)K，虛擬離子電流KI被設(shè)置成接近于在 燃燒室30的壁表面溫度足夠高的情況下所檢測出的離子電流I的檢測 值。
根據(jù)離子電流I的程序的概況如圖5中所示。
換言之，在檢測離子電流I的步驟S21結(jié)束之后，在步驟S22判斷 啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)100之后的周期數(shù)是否大于預(yù)定的參考值。進(jìn)一步，在發(fā)動(dòng) 機(jī)啟動(dòng)之后的所判斷的周期數(shù)大于參考值的情況下，繼續(xù)執(zhí)行步驟 S24。此外，在所判斷的周期數(shù)小于參考值的情況下，繼續(xù)執(zhí)行步驟 S23。
在步驟S23 ，計(jì)算通過將所檢測的離子電流I乘以預(yù)定的系數(shù)K而 獲得的虛擬離子電流KI。
步驟S24通過基于所檢測出的離子電流I或虛擬離子電流KI的值 執(zhí)行類似的燃燒時(shí)段計(jì)算，而計(jì)算生成時(shí)段P或虛擬生成時(shí)段KP，并 且確定燃燒狀態(tài)。換言之，在步驟S22中判斷初爆之后的周期數(shù)大于參 考值的情況下(No)，離子電流I大于閾值電平SL的時(shí)段被設(shè)置成生 成時(shí)段P，并且基于生成時(shí)段P執(zhí)行燃燒狀態(tài)的判斷。另一方面，在步 驟S22中判斷在初爆之后的周期數(shù)小于參考值的情況下(Yes)，虛擬 離子電流KI大于閾值電平SL的時(shí)段被設(shè)置成虛擬生成時(shí)段KP,并且 基于該虛擬生成時(shí)段KP執(zhí)行燃燒狀態(tài)的判斷。
在步驟S25，根據(jù)步驟S24所確定的燃燒狀態(tài)執(zhí)行燃燒控制。在基
于燃燒狀態(tài)進(jìn)行燃燒控制時(shí)，適當(dāng)執(zhí)行影響排氣的控制，例如不點(diǎn)火
防止控制、稀薄燃燒控制、EGR控制等。
在上述結(jié)構(gòu)中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)100啟動(dòng)，則從初爆起重復(fù)執(zhí)行步驟 S21、 S22、 S23、 S24和S25直到變得大于參考值。因此，在此時(shí)期內(nèi) 基于虛擬離子電流KI執(zhí)行例如稀薄燃燒控制的燃燒控制。
從初爆起隨時(shí)間經(jīng)過達(dá)到大于參考值的工作狀態(tài)之后，執(zhí)行步驟 S21、 S22、 S23和S24。因此，在此時(shí)期內(nèi)基于離子電流I執(zhí)4亍例如稀 薄燃燒控制的燃燒控制。
因此，通過在考慮到在冷機(jī)啟動(dòng)中發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后預(yù)定周期內(nèi)燃 燒室30的壁表面溫度較低的事實(shí)的同時(shí)以放大離子電流I的檢測值的 方式將離子電流I乘以系數(shù)K，從而校正到接近于在壁表面溫度充分高 的狀態(tài)下檢測出的離子電流I的值的虛擬離子電流KI，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)啟 動(dòng)之后若千周期中有效提高對燃燒狀態(tài)的判斷的可靠性。
此外，根據(jù)該程序，在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)100時(shí)，尤其是在燃燒室30的 壁表面溫度較低的情況下，例如基于通過將離子電流I乘以系數(shù)K而獲 得的虛擬離子電流KI，而不根據(jù)02傳感器21進(jìn)行判斷，可以檢測如圖 2(b)中所示的稀薄燃燒狀態(tài)和不點(diǎn)火狀態(tài)。換言之，通過基于虛擬 離子電流KI和基于虛擬離子電流KI執(zhí)行燃燒時(shí)段計(jì)算而得到的虛擬 生成時(shí)段KP,從發(fā)動(dòng)機(jī)100初爆到預(yù)定周期執(zhí)行對燃燒狀態(tài)的判斷 ——該燃燒狀態(tài)不能通過02傳感器21判斷并且難以用離子電流I判斷 燃燒狀態(tài)，從而即使在燃燒室30的壁表面溫度較低的情況下也能精確 執(zhí)行對燃燒狀態(tài)的判斷。
此外，如果基于對上述燃燒狀態(tài)的判斷適當(dāng)?shù)貓?zhí)行不點(diǎn)火防止控 制，則可以精確地從發(fā)動(dòng)機(jī)100的初爆中檢測不點(diǎn)火。另外，如果基于 對上述燃燒狀態(tài)的判斷適當(dāng)?shù)貓?zhí)行例如稀薄燃燒控制的影響排氣的控 制，則可以優(yōu)選地在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行稀薄燃燒控制，這可以有 效地減少發(fā)動(dòng)機(jī)100初爆時(shí)廢氣的排放，可以有效避免空氣燃料比大的 狀態(tài)，并且可以改進(jìn)燃料的消耗。
此外，由于在步驟S24中，根據(jù)分別關(guān)于離子電流I和虛擬離子電
流KI的同一個(gè)燃燒時(shí)段計(jì)算，計(jì)算生成時(shí)段P和虛擬生成時(shí)段KP，所 以可以簡化判斷燃燒狀態(tài)的程序。 <<務(wù)改的實(shí)施例>
然后，將描述第二實(shí)施例的修改的實(shí)施例。在修改的實(shí)施例中， 附加與前述實(shí)施例相同的參考標(biāo)號(hào)，并且將省略對其的具體描述。但 是，如上所述構(gòu)造電子控制設(shè)備6以控制發(fā)動(dòng)機(jī)100的工作，并且檢測 每次點(diǎn)火時(shí)燃燒室30內(nèi)流動(dòng)的離子電流I以判斷燃燒狀態(tài)。此外，電子 控制設(shè)備6具有一個(gè)程序，用于通過在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)即初爆之后的預(yù)定周 期內(nèi)，將檢測出離子電流I大于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的閾值電平SL1的時(shí) 間設(shè)置成發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的生成時(shí)段P1，來判斷燃燒狀態(tài)，其中閾 值電平SL1對應(yīng)于比除了該預(yù)定周期之外的其它情況中低的判斷值。
在本實(shí)施例中，根據(jù)在燃燒室30的壁表面溫度較低的情況和壁表 面溫度足夠高的情況中的每種情況下檢測的類似燃燒狀態(tài)，基于離子 電流I的檢測波形，預(yù)先將發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的閾值電平SL1設(shè)置為預(yù) 定值。具體地，設(shè)它被設(shè)置成，在燃燒室30的壁表面溫度足夠高的情 況下檢測出的離子電流I的檢測波形穿過閾值電平SL的時(shí)刻，變得大 致等于示出類似燃燒狀態(tài)并且在壁表面溫度較低的情況下檢測出的離 子電流I的檢測波形穿過發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的閾值電平SL1的時(shí)刻。在 此情況下，使得發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的閾值電平SL1大于在檢測離子電 流I的情況下的噪聲電平，并且被設(shè)置成防止離子電流I被錯(cuò)誤地檢測。 此外，在本修改的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的閾值電平SL1可以 被設(shè)置成，該值對應(yīng)于初爆之后的周期數(shù)而變化。這是為了精確對應(yīng) 于與初爆之后的周期數(shù)相符的燃燒室30的壁表面溫度的上升。具體地， 優(yōu)選地將發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的閾值電平SL1在剛初爆之后設(shè)置為最小 值，并且此后每次點(diǎn)火都放大該值使得其逐漸地接近閾值電平SL。
發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的生成時(shí)段P1對應(yīng)于在燃燒室30的壁表面溫 度較低的狀態(tài)下檢測出的離子電流I大于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的閾值電 平SL1的時(shí)段。在本實(shí)施例中，它是一個(gè)預(yù)定的值，基于上述的離子 電流I而預(yù)先設(shè)置。具體地，由于它被設(shè)置成，在燃燒室30的壁表面溫
度足夠高的情況下檢測出的離子電流I超過閾值SL的時(shí)間變得大致等 于示出相同燃燒狀態(tài)并且在壁表面溫度較低的情況下檢測出的離子電 流I超過發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的閾值電平SL1的時(shí)刻，生成時(shí)段P和發(fā)動(dòng) 機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的生成時(shí)段P1顯示出大致相似的時(shí)刻和時(shí)段。 根據(jù)離子電流I的程序的概況如圖6中所示。
換言之，在步驟S31檢測離子電流I結(jié)束之后，在步驟S32中，判 斷發(fā)動(dòng)機(jī)100啟動(dòng)之后的周期數(shù)，即初爆之后的周期數(shù)是否大于參考 值，該參考值符合預(yù)先確定的預(yù)定的周期數(shù)。進(jìn)一步，在判斷出初爆 之后的周期數(shù)大于參考值的情況下，繼續(xù)執(zhí)行步驟S34。此外，在判斷 初爆之后的周期數(shù)小于參考值的情況下，繼續(xù)執(zhí)行步驟S33。
在步驟S33，執(zhí)行改變判斷值的過程，以便基于從閾值電平SL到 啟動(dòng)時(shí)間閾值電平SL1的檢測的離子電流I執(zhí)行燃燒時(shí)段計(jì)算。換言 之，所執(zhí)行的是將判斷值從閾值電平SL降低到發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的閾 值電平SL1的過程。
在步驟S34，在步驟S32中判斷的周期數(shù)大于參考值的情況下 (No)，設(shè)置離子電流I大于閾值電平SL的時(shí)段為生成時(shí)段P，并且基 于該生成時(shí)段P執(zhí)行燃燒狀態(tài)的判斷。另一方面，在步驟S32中判斷的 周期數(shù)小于參考值的情況下(Yes)，將離子電流I大于閾值電平SL的 時(shí)段設(shè)置為發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的生成時(shí)段P1，并且基于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí) 間點(diǎn)的生成時(shí)段P1 ，以與上述類似的方式執(zhí)行對燃燒狀態(tài)的判斷。
在步驟S35，基于步驟S34所確定的燃燒狀態(tài)執(zhí)行燃燒控制。作為 基于燃燒狀態(tài)執(zhí)行的燃燒控制，適當(dāng)執(zhí)行影響排氣的控制，例如不點(diǎn) 火防止控制、稀薄燃燒控制。
在上述結(jié)構(gòu)中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)100啟動(dòng)，則從初爆開始重復(fù)執(zhí)行步 驟S31、 S32、 S33、 S34和S35，直到變得大于參考值。因此，在此期 間基于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的閾值電平SL1執(zhí)行例如稀薄燃燒控制的燃 燒控制。
從初爆開始隨時(shí)間經(jīng)過達(dá)到大于參考值的工作狀態(tài)之后，執(zhí)行步 驟S31、 S32、 S34和S35。因此，在此時(shí)段內(nèi)基于閾值電平SL執(zhí)行例如
稀薄燃燒控制的燃燒控制。
因此，通過在發(fā)動(dòng)機(jī)在冷機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)下啟動(dòng)之后的預(yù)定周期內(nèi)，
將檢測出離子電流I大于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的閾值電平SL1的時(shí)間設(shè) 置成發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的生成時(shí)段P1 ，來基于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的生 成時(shí)段P1判斷燃燒狀態(tài)，其中閾值電平SL1對應(yīng)于比除了該預(yù)定周期 之外的其它情況中低的判斷值。換言之，因?yàn)榭紤]了發(fā)動(dòng)機(jī)100啟動(dòng)之 后若干周期內(nèi)燃燒室30的壁表面溫度較低的事實(shí)而設(shè)置判斷值，即發(fā) 動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的閾值SL1 ，因此通過計(jì)算在時(shí)段和時(shí)刻方面大致等 于生成時(shí)段P的生成時(shí)段P1，基于初爆之后若干周期中離子電流I的檢 測值，可以有效提高基于生成時(shí)段P1判斷燃燒狀態(tài)的精度。
此外，如果基于上述對燃燒狀態(tài)的判斷適當(dāng)執(zhí)行不點(diǎn)火防止控 制，則可以防止不點(diǎn)火發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)100的初爆階段。另外，如果基于 上述對燃燒狀態(tài)的判斷適當(dāng)執(zhí)行影響排氣的控制，例如稀薄燃燒控制， 則可以優(yōu)選地在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行稀薄燃燒控制，可以有效減少 廢氣排放、可以有效避免空氣燃料比大的狀態(tài)并且可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)100 初爆時(shí)的燃料消耗。
此外，因?yàn)樵诓襟ES34中，基于生成時(shí)段P和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的 生成時(shí)段P1以類似方式判斷燃燒狀態(tài)，則可以簡化用于判斷燃燒狀態(tài) 的程序。
根據(jù)本發(fā)明描述了上述實(shí)施例，但是，本發(fā)明不限于上迷實(shí)施例。
例如，可以考慮通過前次操作時(shí)，甚至是發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)燃燒產(chǎn)生 的剩余熱量，可以從發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)很好地檢測出離子電流的情況。 考慮這種情況時(shí)，可以僅在冷機(jī)啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行以上控制。
此外，在根據(jù)實(shí)施例判斷燃燒狀態(tài)應(yīng)用于啟動(dòng)時(shí)EGR控制的情況 下，提供了基于離子電流判斷燃燒狀態(tài)以及基于判斷結(jié)果適當(dāng)改變 EGR的量的方面。根據(jù)這樣的方面，因?yàn)榭梢赃m當(dāng)?shù)卦O(shè)置甚至在發(fā)動(dòng) 機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)循環(huán)到進(jìn)氣系統(tǒng)中的EGR的量，所以可以適當(dāng)?shù)匾种茝U 氣中NOx的生成量。
另外，每個(gè)部分的具體結(jié)構(gòu)不限于上述實(shí)施例，而是可以在本發(fā)
明的范圍內(nèi)作出各種修改。 工業(yè)適用性
本發(fā)明可以廣泛地應(yīng)用于安裝到包括機(jī)動(dòng)車的車輛等的火花點(diǎn) 火型內(nèi)燃機(jī)，其被構(gòu)造成通過在開始燃燒之后使用火花塞產(chǎn)生離子電 流。此外，在上述內(nèi)燃機(jī)中，本發(fā)明可以即使在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之后提 高基于離子電流對工作狀態(tài)進(jìn)行判斷的準(zhǔn)確性，并且通過基于離子電 流精確地判斷發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之后的燃燒狀態(tài)，可以基于離子電流執(zhí)行 精確的控制。
權(quán)利要求
1. 一種基于內(nèi)燃機(jī)中的離子電流的工作控制方法，該方法包括檢測在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的離子電流以便基于所檢測到的離子電流的狀態(tài)控制內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)的步驟，其中，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后的預(yù)定周期內(nèi)阻止基于離子電流的狀態(tài)執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的控制。
2. —種基于內(nèi)燃機(jī)中的離子電流的工作控制方法，包括以下步檢測在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的離子電流以便基于所檢測出的離子電流 的狀態(tài)控制內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)；在啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)測量離子電流的電流值；以及在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后的預(yù)定周期中，以增加所測量的電流值的方式 校正該值。
3. —種基于內(nèi)燃機(jī)中的離子電流的工作控制方法，包括以下步檢測在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的離子電流以便基于所檢測出的離子電流 的狀態(tài)控制內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)；以及通過檢測出該離子電流大于一個(gè)設(shè)定的判斷值，判斷為燃燒，其 中，通過檢測出離子電流大于一個(gè)比除了在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)之后的 預(yù)定周期之外的其他情況小的判斷值，對于所述預(yù)定周期判斷為燃燒。
4. 一種如權(quán)利要求l — 3中任何一項(xiàng)的基于內(nèi)燃機(jī)中的離子電流 的工作控制方法，其中，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)由稀薄燃燒控制構(gòu)成工 作狀態(tài)的控制。
5. —種如權(quán)利要求l - 3中任何一項(xiàng)的基于內(nèi)燃機(jī)中的離子電流 的工作控制方法，其中，工作狀態(tài)的控制由不點(diǎn)火防止控制構(gòu)成。
全文摘要
本申請?zhí)峁┝艘环N基于內(nèi)燃機(jī)的離子電流的工作控制方法，其用于根據(jù)所檢測出的離子電流I的狀態(tài)，檢測燃燒室(30)中產(chǎn)生的離子電流I并且控制內(nèi)燃機(jī)(100)的工作狀態(tài)。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后緊接著的預(yù)定周期中阻止基于離子電流的狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)控制。
文檔編號(hào)F02D45/00GK101379289SQ20078000465
公開日2009年3月4日 申請日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月6日
發(fā)明者北浦浩一, 吉岡衛(wèi), 泉光宏, 淺野守人, 福村義之, 里屋浩一 申請人:大發(fā)工業(yè)株式會(huì)社;鉆石電機(jī)股份有限公司;豐田自動(dòng)車株式會(huì)社