用于檢測內(nèi)燃機中的異常燃燒的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種火花點火式內(nèi)燃機。
【背景技術(shù)】
[0002]在內(nèi)燃機的燃燒室內(nèi)，在空氣和燃料的空燃混合物被壓縮的狀態(tài)下發(fā)生燃燒。在壓縮空燃混合物時的壓縮比影響內(nèi)燃機的輸出轉(zhuǎn)矩和燃料消耗量。通過增加壓縮比，可增加輸出轉(zhuǎn)矩并可減少燃料消耗量。另一方面，極高的壓縮比導(dǎo)致如爆燃的異常燃燒。依照現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)燃機可在內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)期間改變壓縮比。
[0003]公開號為2007-92610的日本專利申請(JP 2007-92610 A)公開了一種包含可變壓縮比機構(gòu)、爆震傳感器以及電子控制單元(ECU)的內(nèi)燃機。爆震傳感器附接至氣缸體的側(cè)面。ECU基于爆震傳感器的輸出值而檢測到在內(nèi)燃機的氣缸內(nèi)已經(jīng)發(fā)生爆燃。當(dāng)檢測到爆燃的發(fā)生時，在壓縮比改變動作期間的至少一部分階段內(nèi)，該內(nèi)燃機禁止用于改變點火正時的控制。另外，當(dāng)爆震傳感器的輸出被ECU捕捉到時，輸出信號的具體范圍的頻率可被選擇性地捕捉到。
[0004]公開號為2006-307707的日本專利申請(JP 2006-307707 A)公開了一種內(nèi)燃機的爆燃判定裝置。爆燃判定裝置檢測對應(yīng)徑向模式的振動，且通過將檢測出的振動的波形與提前確定的爆震波形相比較，判定爆燃是否已經(jīng)發(fā)生。徑向模式為氣缸內(nèi)燃燒的壓力傳播的共振模式。另外，為了檢測對應(yīng)徑向模式的共振模式的振動，缸內(nèi)壓力傳感器設(shè)置在氣缸的中央上部。
[0005]公開號為2008-157087的日本專利申請(JP 2008-157087 A)公開了一種包含缸內(nèi)壓力檢測器、去除器、提取器以及判定器的爆燃檢測裝置。缸內(nèi)壓力檢測器輸出指示發(fā)動機的缸內(nèi)壓力的信號。從缸內(nèi)壓力檢測器的輸出信號中，去除器去除爆燃檢測期間的缸內(nèi)壓力分量。從缸內(nèi)壓力分量已經(jīng)被去除了的信號中，提取器提取具有一頻率的信號，所述頻率在包含爆燃頻率的預(yù)定頻帶內(nèi)。判定器從提取信號中判定爆燃的發(fā)生。
[0006]公開號為2007-231903的日本專利申請(JP 2007-231903 A)公開了一種內(nèi)燃機的爆燃判定裝置。爆燃判定裝置處理來自檢測氣缸的內(nèi)部壓力的傳感器的檢測信號，以判定爆燃。通過基于來自傳感器的檢測信號計算一個燃燒周期內(nèi)的爆燃強度以及通過將爆燃強度和與活塞的溫度上升的容許限值有關(guān)的基準(zhǔn)強度相比較，該爆燃判定裝置判定爆燃。
[0007]公開號為2008-25510的日本專利申請(JP 2008-25510 A)公開了一種內(nèi)燃機的控制器，所述內(nèi)燃機包含爆燃檢測器、缸內(nèi)壓力檢測器、曲軸轉(zhuǎn)角檢測器以及爆燃判定器。爆燃檢測器檢測爆震頻率的振動。缸內(nèi)壓力檢測器檢測在爆震頻率的振動已經(jīng)被檢測出的周期內(nèi)的缸內(nèi)壓力最大值。曲軸轉(zhuǎn)角檢測器檢測爆震頻率的振動已經(jīng)被檢測出所在的曲軸轉(zhuǎn)角?；诟變?nèi)壓力最大值和曲軸轉(zhuǎn)角的組合，爆燃判定器判定由爆燃檢測器檢測出的振動可歸因于爆燃。
[0008]例如爆燃的異常燃燒在與期望的燃燒的傳播不同的燃燒發(fā)生時而發(fā)生。異常燃燒的發(fā)生導(dǎo)致缸內(nèi)的氣體振動且產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的壓力波。結(jié)果，包含氣缸體的發(fā)動機體振動。以這種方式產(chǎn)生的發(fā)動機體的振動被附接至發(fā)動機體的爆震傳感器檢測出，從而能夠使異常燃燒的發(fā)生被檢測出。
[0009]在JP 2007-92610 A中公開的內(nèi)燃機的情況下，爆震傳感器布置在氣缸體的側(cè)面上。缸內(nèi)氣體的壓力振動經(jīng)由氣缸體而被檢測。被檢測的氣缸體的振動受到發(fā)動機體的固有頻率所影響?？紤]到這些，JP 2007-92610A描述了被選擇性地捕捉的信號的頻率根據(jù)發(fā)動機體的固有頻率而變化。發(fā)動機體的固有頻率根據(jù)內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)而變化。具體地，當(dāng)改變壓縮比時，根據(jù)壓縮比而被選擇性地捕捉的頻率被改變。
[0010]然而，JP 2007-92610A沒有具體公開的是，根據(jù)壓縮比被選擇性捕捉的頻率如何被確定。另外，通常地，難以預(yù)測在爆燃發(fā)生時的振動的頻率。因此，可在具有恒定的頻率寬度的頻帶內(nèi)提取振動。然而，盡管根據(jù)壓縮比的頻帶的位置被簡單地改變，但是檢測的信號中的噪聲增加或爆燃無法被正確地檢測出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供了一種能夠精確地檢測異常燃燒發(fā)生的火花點火式內(nèi)燃機。
[0012]依照本發(fā)明的第一方案的火花點火式內(nèi)燃機，包括:壓縮比改變機構(gòu)，其配置為改變機械壓縮比；缸內(nèi)壓力取得單元，其取得指示氣缸內(nèi)的壓力振動的壓力信號；濾波器，其使在由所述缸內(nèi)壓力取得單元取得的所述壓力信號當(dāng)中具有在設(shè)定的頻帶內(nèi)的頻率的所述壓力信號通過；以及異常燃燒檢測器，其基于已通過所述濾波器的所述壓力信號來檢測異常燃燒的發(fā)生。所述異常燃燒檢測器形成為:基于異常燃燒發(fā)生的曲軸轉(zhuǎn)角區(qū)間以及基于所述機械壓縮比，來設(shè)定所述濾波器的頻帶。當(dāng)根據(jù)所述機械壓縮比的變化而改變所述濾波器的所述頻帶時，所述異常燃燒檢測器改變所述頻帶的頻率寬度。
[0013]在依照本發(fā)明的第一方案的火花點火式內(nèi)燃機的情況下，所述壓縮比改變機構(gòu)可通過改變當(dāng)活塞到達上止點時燃燒室的容積來改變所述機械壓縮比。
[0014]在依照本發(fā)明的第一方案的火花點火式內(nèi)燃機的情況下，所述壓縮比改變機構(gòu)可通過改變當(dāng)活塞到達上止點時燃燒室的高度來改變所述機械壓縮比，由所述缸內(nèi)壓力取得單元取得的所述壓力信號可包括具有在所述燃燒室的高度方向上產(chǎn)生共振的頻率的壓力信號，并且所述異常燃燒檢測器可設(shè)定所述濾波器的所述頻帶，具有在所述燃燒室的所述高度方向上產(chǎn)生共振的所述頻率的所述壓力信號通過所述濾波器。
[0015]依照本發(fā)明的第一方案的火花點火式內(nèi)燃機可包括檢測發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度檢測器，其中，所述異常燃燒檢測器可設(shè)定所述濾波器的所述頻帶，以便所述濾波器的所述頻率隨著所述發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度增加而變得更低。
[0016]依照本發(fā)明的第一方案的火花點火式內(nèi)燃機可包括檢測所述燃燒室內(nèi)的點火正時的點火正時檢測器，其中，基于在所述點火正時之后的所述異常燃燒發(fā)生的所述曲軸轉(zhuǎn)角區(qū)間，所述異常燃燒檢測器可設(shè)定所述濾波器的所述頻帶。
[0017]依照本發(fā)明的第一方案的火花點火式內(nèi)燃機可包括:估算器，其基于由所述缸內(nèi)壓力取得單元取得的所述壓力信號來估算所述異常燃燒發(fā)生的曲軸轉(zhuǎn)角；以及存儲器，其存儲所述異常燃燒發(fā)生的所述曲軸轉(zhuǎn)角和所述機械壓縮比，其中，基于存儲在所述存儲器中的所述異常燃燒發(fā)生的所述曲軸轉(zhuǎn)角和所述機械壓縮比，所述異常燃燒檢測器可設(shè)定所述濾波器的所述頻帶。
[0018]依照本發(fā)明的第一方案，可提供能夠精確地檢測異常燃燒發(fā)生的火花點火式內(nèi)燃機。
【附圖說明】
[0019]參考附圖，將在下文描述本發(fā)明示例性實施例的特征、優(yōu)勢以及技術(shù)和產(chǎn)業(yè)意義，其中同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的元件，并且其中:
[0020]圖1是依照第一實施例的內(nèi)燃機的示意性剖面圖；
[0021]圖2是在依照第一實施例的內(nèi)燃機中，當(dāng)機械壓縮比為高的壓縮比時的氣缸體和曲軸箱的一部分的示意性剖面圖；
[0022]圖3是在依照第一實施例的內(nèi)燃機中，當(dāng)機械壓縮比為低的壓縮比時的氣缸體和曲軸箱的一部分的示意性剖面圖；
[0023]圖4是示出在依照第一實施例的內(nèi)燃機中，燃燒室的高度相對于曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系的曲線圖；
[0024]圖5是說明氣缸內(nèi)的壓力振動的頻率與強度之間的關(guān)系的曲線圖；
[0025]圖6是依照第一實施例的說明異常燃燒發(fā)生的區(qū)間和帶通濾波器的頻帶的曲線圖；
[0026]圖7是依照第一實施例的用于判定異常燃燒發(fā)生的控制的流程圖；
[0027]圖8是示出曲軸轉(zhuǎn)角與檢測的缸內(nèi)壓力之間的關(guān)系的曲線圖；
[0028]圖9是說明曲軸轉(zhuǎn)角和頻率分析裝置的輸出值之間關(guān)系的曲線圖；
[0029]圖10是依照第二實施例的說明異常燃燒發(fā)生的區(qū)間與帶通濾波器的頻帶的曲線圖；
[0030]圖11是依照第二實施例的用于判定異常燃燒發(fā)生的控制的流程圖；
[0031]圖12是依照第三實施例的用于說明低旋轉(zhuǎn)速度時的燃燒室高度的變化的示意圖；
[0032]圖13是依照第三實施例的用于說明高旋轉(zhuǎn)速度時的燃燒室高度的變化的示意圖；
[0033]圖14是依照第三實施例的說明高壓縮比時的帶通濾波器的頻帶的曲線圖；
[0034]圖15是依照第三實施例的說明低壓縮比時的帶通濾波器的頻帶的曲線圖；
[0035]圖16是依照第三實施例的說明發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度與帶通濾波器的頻帶的修正量之間關(guān)系的曲線圖；
[0036]圖17是依照第三實施例的用于判定異常燃燒發(fā)生的控制的流程圖；
[0037]圖18是依照第四實施例的說明壓力振動的頻率與振動強度之間的關(guān)系的曲線圖；
[0038]圖19是依照第四實施例的說明異常燃燒發(fā)生的曲軸轉(zhuǎn)角的曲線圖；
[0039]圖20是依照第四實施例的說明異常燃燒發(fā)生的區(qū)間與帶通濾波器的頻帶之間的關(guān)系的曲線圖；
[0040]圖21是依照第四實施例的用于學(xué)習(xí)異常燃燒發(fā)生的曲軸轉(zhuǎn)角的控制的流程圖；以及
[0041]圖22是依照第四實施例的用于判定異常燃燒發(fā)生的控制的流程圖。
【具體實施方式】
[0042]參考圖1至圖9，將描述依照本發(fā)明第一實施例的內(nèi)燃機。在本實施例中，將以布置在車輛內(nèi)的火花點火式內(nèi)燃機為例來描述。
[0043]圖1是依照本實施例的內(nèi)燃機的示意圖。內(nèi)燃機包括發(fā)動機體I。發(fā)動機體I包括氣缸體2和氣缸蓋4?；钊?布置在氣缸體2內(nèi)部?；钊?在氣缸體2內(nèi)部<主復(fù)運動。每一氣缸形成一燃燒室5。
[0044]進氣口 7和排氣口 9形成在氣缸蓋4上。進氣門6布置在進氣口 7的端部，且形成為能夠使與燃燒室5連通的發(fā)動機進氣通路打開和關(guān)閉。排氣門8布置在排氣口 9的端部，且形成為能夠使與燃燒室5連通的發(fā)動機排氣通路打開和關(guān)閉。作為點火部件的火花塞10固定至氣缸蓋4?；鸹ㄈ?0點燃燃燒室5內(nèi)的燃料。
[0045]依照本實施例的內(nèi)燃機包括用于檢測氣缸內(nèi)的壓力的缸內(nèi)壓力傳感器61。缸內(nèi)壓力傳感器61用作取得氣缸內(nèi)的壓力振動的缸內(nèi)壓力取得器。缸內(nèi)壓力傳感器61固定至氣缸蓋4。缸內(nèi)壓力傳感器61布置在與活塞3運動的方向相交的燃燒室5的頂面上。另外，缸內(nèi)壓力傳感器61