內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置的制造方法
【專利摘要】具備往復運動型的內燃機(10),該內燃機(10)具備缸內壓傳感器(34)和曲軸角傳感器(42)。使用絕對壓修正后的缸內壓力P來算出與曲軸角度同步的算出發(fā)熱量Q的數(shù)據(jù)。作為比TDC靠提前側的第1曲軸角度θ1下的第1算出發(fā)熱量Q1和以TDC為基準與θ1對稱的第2曲軸角度θ2下的第2算出發(fā)熱量Q1的差分而算出發(fā)熱量變化量ΔQ?;谑褂帽热紵_始點靠提前側的曲軸角度作為第1曲軸角度θ1并且使用比燃燒結束點靠延遲側的曲軸角度作為第2曲軸角度θ2而算出的發(fā)熱量變化量ΔQ,推定實際發(fā)熱量Qt。
【專利說明】
內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,尤其涉及利用了缸內壓傳感器的內燃機 的燃燒狀態(tài)檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 以往,在例如專利文獻1中,公開了具備缸內壓傳感器的內燃機的控制裝置。該以 往的控制裝置基于由缸內壓傳感器檢測的缸內壓力來算出成為缸內發(fā)熱量的指標的指標 值。并且,基于該指標值來檢測早燃的發(fā)生。
[0003] 現(xiàn)有技術文獻
[0004] 專利文獻
[0005] 專利文獻1:日本特開2012-225321號公報
[0006] 專利文獻2:日本特開2008-069713號公報 [0007] 專利文獻3:日本特開2013-104407號公報 [0008] 專利文獻4:國際公開第2012/147193號
【發(fā)明內容】
[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]缸內壓傳感器的輸出通常使用進行了用于消除輸出值中所包含的偏置偏差的絕 對壓修正之后的值。若這樣的絕對壓修正沒有正確地進行,則使用缸內壓傳感器的輸出而 算出的發(fā)熱量(算出發(fā)熱量)會產(chǎn)生偏差。其結果,有可能無法利用算出發(fā)熱量來高精度地 進行早燃的檢測等對燃燒狀態(tài)的掌握。
[0011] 本發(fā)明是為了解決上述那樣的問題而做出的,其目的在于,提供一種內燃機的燃 燒狀態(tài)檢測裝置,其即使在由缸內壓傳感器檢測的缸內壓力的絕對壓修正沒有正確地進行 的情況下,也能夠準確地推定燃燒所帶來的缸內的實際發(fā)熱量。
[0012] 用于解決課題的技術方案
[0013] 第1發(fā)明是一種內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,是具備曲軸角度取得單元、缸內壓傳 感器以及發(fā)熱量算出單元的往復運動型的內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,所述曲軸角度取得 單元取得曲軸角度,所述缸內壓傳感器檢測缸內壓力,所述發(fā)熱量算出單元使用對由所述 缸內壓傳感器檢測的缸內壓力實施了絕對壓修正后的缸內壓力和由所述曲軸角度取得單 元取得的曲軸角度,算出與曲軸角度同步的缸內的發(fā)熱量的數(shù)據(jù)即算出發(fā)熱量數(shù)據(jù),所述 內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置的特征在于,
[0014] 具備最大實際發(fā)熱量推定單元,該最大實際發(fā)熱量推定單元在將壓縮行程中的曲 軸角度設為第1曲軸角度,將膨脹行程中的、能夠得到與所述第1曲軸角度下的缸內容積相 同的缸內容積的曲軸角度設為第2曲軸角度,將作為第1曲軸角度下的發(fā)熱量而由所述發(fā)熱 量算出單元算出的算出發(fā)熱量設為第1算出發(fā)熱量,將作為第2曲軸角度下的發(fā)熱量而由所 述發(fā)熱量算出單元算出的算出發(fā)熱量設為第2算出發(fā)熱量的情況下,基于比燃燒開始點靠 提前側的所述第1曲軸角度下的第1算出發(fā)熱量與比燃燒結束點靠延遲側的所述第2曲軸角 度下的第2算出發(fā)熱量的差分即發(fā)熱量變化量,來推定最大實際發(fā)熱量。
[0015] 另外,第2發(fā)明是,在第1發(fā)明的基礎上,其特征在于,
[0016] 還具備發(fā)熱量變化量算出單元,該發(fā)熱量變化量算出單元將包含燃燒期間的曲軸 角期間作為對象,算出所述第1算出發(fā)熱量與第2算出發(fā)熱量的差分即發(fā)熱量變化量的與曲 軸角度同步的發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù),
[0017] 所述最大實際發(fā)熱量推定單元使用所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)的最大值來推定最大 實際發(fā)熱量。
[0018] 另外,第3發(fā)明是,在第1或第2發(fā)明的基礎上,其特征在于,
[0019] 還具備發(fā)熱量變化量算出單元,該發(fā)熱量變化量算出單元將包含燃燒期間的曲軸 角期間作為對象,算出所述第1算出發(fā)熱量與第2算出發(fā)熱量的差分即發(fā)熱量變化量的與曲 軸角度同步的發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù),
[0020] 所述發(fā)熱量變化量算出單元,將發(fā)熱量變化量作為從所述第2算出發(fā)熱量減去所 述第1算出發(fā)熱量得到的值而算出,并且,使用所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù),將發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù) 與所述第2曲軸角度相關聯(lián)地取得,
[0021] 還具備第1燃燒點取得單元,該第1燃燒點取得單元在燃燒開始點成為比壓縮上止 點靠提前側的曲軸角度且燃燒結束點成為比壓縮上止點靠延遲側的曲軸角度的通常燃燒 時,取得燃燒質量比例成為預定比例時的曲軸角度即預定比例燃燒點,
[0022] 所述第1燃燒點取得單元,基于將所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)中發(fā)熱量變化量到達最 大值時的發(fā)熱量變化量最大曲軸角度視為燃燒結束點、且將隔著壓縮上止點而位于該發(fā)熱 量變化量最大曲軸角度的相反側的、能夠得到與所述發(fā)熱量變化量最大曲軸角度下的缸內 容積相同的缸內容積的曲軸角度視為燃燒開始點而得到的視為燃燒期間中的所述算出發(fā) 熱量數(shù)據(jù),取得所述通常燃燒時的所述預定比例燃燒點。
[0023]另外,第4發(fā)明是,在第3發(fā)明的基礎上,其特征在于,
[0024] 所述第1燃燒點取得單元,在基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的壓縮上止點附近的 算出發(fā)熱量或者基于所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)而得的壓縮上止點附近的發(fā)熱量變化量的變 化率比預定值大的情況下,判斷為處于所述通常燃燒時。
[0025] 另外,第5發(fā)明是,在第1~第4發(fā)明的任一發(fā)明的基礎上,其特征在于,
[0026] 還具備發(fā)熱量變化量算出單元,該發(fā)熱量變化量算出單元將包含燃燒期間的曲軸 角期間作為對象,算出所述第1算出發(fā)熱量與第2算出發(fā)熱量的差分即發(fā)熱量變化量的與曲 軸角度同步的發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù),
[0027] 所述發(fā)熱量變化量算出單元,將發(fā)熱量變化量作為從所述第2算出發(fā)熱量減去所 述第1算出發(fā)熱量得到的值而算出,并且,使用所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù),將發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù) 與所述第2曲軸角度相關聯(lián)地取得,
[0028] 還具備第2燃燒點取得單元,該第2燃燒點取得單元在燃燒開始點成為與壓縮上止 點相同或者比壓縮上止點靠延遲側的曲軸角度的延遲燃燒時,取得燃燒質量比例成為預定 比例時的曲軸角度即預定比例燃燒點,
[0029] 所述第2燃燒點取得單元,將在所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)中發(fā)熱量變化量從零轉變 為增加時的曲軸角度視為燃燒開始點、且將在所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)中發(fā)熱量變化量到達 最大值時的發(fā)熱量變化量最大曲軸角度視為燃燒結束點,將在所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)中發(fā) 熱量變化量相對于該發(fā)熱量變化量的最大值成為所述預定比例時的特定第2曲軸角度作為 所述延遲燃燒時的所述預定比例燃燒點而取得。
[0030] 另外,第6發(fā)明是,在第5發(fā)明的基礎上,其特征在于,
[0031] 還具備特定第1曲軸角度取得單元,該特定第1曲軸角度取得單元取得隔著壓縮上 止點位于所述特定第2曲軸角度的相反側的、能夠得到與所述特定第2曲軸角度下的缸內容 積相同的缸內容積的特定第1曲軸角度,
[0032] 所述第2燃燒點取得單元在基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的壓縮上止點附近的算 出發(fā)熱量或者基于所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)而得的壓縮上止點附近的發(fā)熱量變化量的變化 率成為預定值以下、且基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的所述特定第2曲軸角度下的算出發(fā) 熱量的變化率比基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的所述特定第1曲軸角度下的算出發(fā)熱量的 變化率大的情況下,判斷為處于所述延遲燃燒時。
[0033] 另外,第7發(fā)明是,在第1~第6發(fā)明的任一發(fā)明的基礎上,其特征在于,
[0034] 還具備發(fā)熱量變化量算出單元,該發(fā)熱量變化量算出單元將包含燃燒期間的曲軸 角期間作為對象,算出所述第1算出發(fā)熱量與第2算出發(fā)熱量的差分即發(fā)熱量變化量的與曲 軸角度同步的發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù),
[0035] 所述發(fā)熱量變化量算出單元,將發(fā)熱量變化量作為從所述第2算出發(fā)熱量減去所 述第1算出發(fā)熱量得到的值而算出,并且,將發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)與所述第2曲軸角度相關聯(lián) 地取得,
[0036] 還具備第3燃燒點取得單元,該第3燃燒點取得單元在燃燒結束點成為與壓縮上止 點相同或者比壓縮上止點靠提前側的曲軸角度的提前燃燒時,取得燃燒質量比例成為預定 比例時的曲軸角度即預定比例燃燒點,
[0037]所述第3燃燒點取得單元,包括:
[0038]特定第2曲軸角度取得單元,其將在所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)中發(fā)熱量變化量從零 轉變?yōu)樵黾訒r的曲軸角度視為燃燒結束點、且將在所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)中發(fā)熱量變化量 到達最大值時的發(fā)熱量變化量最大曲軸角度視為燃燒開始點,取得發(fā)熱量變化量與發(fā)熱量 變化量的最大值的差的絕對值相對于該發(fā)熱量變化量的最大值成為所述預定比例時的特 定第2曲軸角度;和
[0039]特定第1曲軸角度取得單元,其取得隔著壓縮上止點位于所述特定第2曲軸角度的 相反側的、能夠得到與所述特定第2曲軸角度下的缸內容積相同的缸內容積的特定第1曲軸 角度,
[0040] 所述第3燃燒點取得單元,將所述特定第1曲軸角度作為所述提前燃燒時的所述預 定比例燃燒點而取得。
[0041] 另外,第8發(fā)明是,在第7發(fā)明的基礎上,其特征在于,
[0042] 所述第3燃燒點取得單元,在基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的壓縮上止點附近的 算出發(fā)熱量或者基于所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)而得的壓縮上止點附近的發(fā)熱量變化量的變 化率成為預定值以下、并且與基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的所述特定第2曲軸角度下的 算出發(fā)熱量的變化率相比,基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的所述特定第1曲軸角度下的算 出發(fā)熱量的變化率較大的情況下,判斷為處于所述提前燃燒時。
[0043] 另外,第9發(fā)明是,在第3~第8發(fā)明的任一發(fā)明的基礎上,其特征在于,
[0044] 還具備早燃判定單元,該早燃判定單元在所述預定比例燃燒點比預定的第1判定 值提前的情況下,判定為發(fā)生了早燃。
[0045] 另外,第10發(fā)明是,在第2發(fā)明的基礎上,其特征在于,
[0046] 還具備不發(fā)火判定單元,該不發(fā)火判定單元在由所述最大實際發(fā)熱量推定單元推 定出的最大實際發(fā)熱量比預定的第2判定值小的情況下,判定為發(fā)生了不發(fā)火。
[0047]發(fā)明的效果
[0048] 壓縮行程中的第1曲軸角度下的第1算出發(fā)熱量與膨脹行程中的、能夠得到與第1 曲軸角度下的缸內容積相同的缸內容積的第2曲軸角度下的第2算出發(fā)熱量的差分即發(fā)熱 量變化量,即使在由缸內壓傳感器檢測的缸內壓力的絕對壓修正沒有正確地進行的情況 下,也能夠使由缸內壓力的絕對壓修正的誤差量引起的算出發(fā)熱量的偏差量相抵消。并且, 通過使用比燃燒開始點靠提前側的第1曲軸角度并且使用比燃燒結束點靠延遲側的第2曲 軸角度,能夠算出表示燃燒所帶來的缸內的最大實際發(fā)熱量的發(fā)熱量變化量。因此,根據(jù)第 1發(fā)明,即使在沒有正確地進行缸內壓力的絕對壓修正的情況下,也能夠準確地推定最大實 際發(fā)熱量。
[0049] 將包含燃燒期間的曲軸角期間作為對象的發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)的最大值示出最大 實際發(fā)熱量。因此,根據(jù)第2發(fā)明,即使在沒有正確地進行缸內壓力的絕對壓修正的情況下, 也能夠準確地推定燃燒所帶來的缸內的實際發(fā)熱量。
[0050] 根據(jù)第3發(fā)明,能夠采用適于燃燒開始點成為比壓縮上止點靠提前側的曲軸角度 且燃燒結束點成為比壓縮上止點靠延遲側的曲軸角度的通常燃燒時的方法,準確地取得燃 燒質量比例成為預定比例時的曲軸角度即預定比例燃燒點。
[0051 ]根據(jù)第4發(fā)明,能夠恰當?shù)嘏袆e處于通常燃燒時的情況。
[0052]根據(jù)第5發(fā)明,能夠采用適于燃燒開始點成為與壓縮上止點相同或者比壓縮上止 點靠延遲側的曲軸角度的延遲燃燒時的方法,來準確地取得預定比例燃燒點。
[0053]根據(jù)第6發(fā)明,能夠恰當?shù)嘏袆e處于延遲燃燒時的情況。
[0054]根據(jù)第7發(fā)明,能夠采用適于燃燒結束點成為與壓縮上止點相同或者比壓縮上止 點靠提前側的曲軸角度的提前燃燒時(異常燃燒時等)的方法,來準確地取得預定比例燃燒 點。
[0055] 根據(jù)第8發(fā)明,能夠恰當?shù)嘏袆e處于提前燃燒時的情況。
[0056] 根據(jù)第9發(fā)明,能夠利用通過第3~第8發(fā)明的任一發(fā)明取得的預定比例燃燒點,來 準確地檢測早燃。
[0057] 根據(jù)第10發(fā)明,能夠利用通過第2發(fā)明取得的最大實際發(fā)熱量,來進行準確的不發(fā) 火檢測。
【附圖說明】
[0058] 圖1是用于對本發(fā)明的實施方式1中的內燃機的系統(tǒng)構成進行說明的圖。
[0059] 圖2是用于對與缸內壓傳感器的輸出值的絕對壓修正有關的問題點進行說明的 圖。
[0060] 圖3是表示發(fā)熱量Q和缸內容積V各自與曲軸角度Θ的關系的圖。
[0061] 圖4是表示算出發(fā)熱量Q、發(fā)熱量變化量Δ Q以及偏差量印各自與曲軸角度Θ的關系 的圖。
[0062] 圖5是表示算出發(fā)熱量Q的偏差量印的波形的圖。
[0063] 圖6是表示根據(jù)圖2(B)所示的算出發(fā)熱量Q(包括偏差量eQ)算出的發(fā)熱量變化量 A Q的波形的圖。
[0064]圖7是在本發(fā)明的實施方式1中執(zhí)行的例程的流程圖。
[0065] 圖8是在本發(fā)明的實施方式1中執(zhí)行的早燃的檢測處理例程的流程圖。
[0066] 圖9是在本發(fā)明的實施方式1中執(zhí)行的不發(fā)火檢測處理例程的流程圖。
[0067] 圖10是表示通常燃燒時的算出發(fā)熱量Q和發(fā)熱量變化量AQ各自與曲軸角度Θ的關 系的圖。
[0068] 圖11是表示通常燃燒時的算出發(fā)熱量Q和發(fā)熱量變化量AQ各自與曲軸角度Θ的關 系的圖。
[0069] 圖12是在本發(fā)明的實施方式2中執(zhí)行的例程的流程圖。
[0070] 圖13是表示提前燃燒時的算出發(fā)熱量Q和發(fā)熱量變化量AQ各自與曲軸角度Θ的關 系的圖。
[0071]圖14是在本發(fā)明的實施方式3中執(zhí)行的例程的流程圖。
[0072]圖15是在本發(fā)明的實施方式4中執(zhí)行的例程的流程圖。
【具體實施方式】 [0073]實施方式1.
[0074][實施方式1的系統(tǒng)構成]
[0075]圖1是用于對本發(fā)明的實施方式1中的內燃機10的系統(tǒng)構成進行說明的圖。
[0076]圖1所示的系統(tǒng),作為一例具備火花點火式的內燃機10。在內燃機10的缸內,設置 有活塞12。活塞12經(jīng)由連桿14而與曲軸16連結。即,本實施方式的內燃機10是具備活塞?曲 軸機構的往復運動型的內燃機。在缸內的活塞12的頂部側,形成有燃燒室18。燃燒室18連通 有進氣通路20和排氣通路22。
[0077] 在進氣通路20的進氣口,設置有對該進氣口進行開閉的進氣門24,在排氣通路22 的排氣口,設置有對該排氣口進行開閉的排氣門26。另外,在進氣通路20設置有電子控制式 的節(jié)氣門28。
[0078] 在內燃機10的各汽缸,分別設置有用于向燃燒室18內(缸內)直接噴射燃料的燃料 噴射閥30和具有用于對混合氣點火的火花塞32的點火裝置(省略圖示)。而且,各汽缸組裝 有用于檢測缸內壓力的缸內壓傳感器34。
[0079] 而且,本實施方式的系統(tǒng)具備EQJ(Electronic Control Unit:電子控制單元)40。 ECU40的輸入部,除了連接有上述缸內壓傳感器34之外,還連接有用于取得發(fā)動機旋轉速度 的曲軸角傳感器42、以及用于計測吸入空氣量的空氣流量計44等用于取得內燃機10的運轉 狀態(tài)的各種傳感器。另外,ECU40的輸出部,連接有上述節(jié)氣門28、燃料噴射閥30以及上述點 火裝置等用于控制內燃機10的運轉的各種致動器。ECU40基于這些傳感器輸出和預定的程 序來驅動上述各種致動器,由此進行燃料噴射控制和點火控制等預定的發(fā)動機控制。另外, ECU40具有將缸內壓傳感器34的輸出信號與曲軸角度同步地進行AD變換并取得的功能。由 此,能夠在AD變換的分辨能力所允許的范圍內,檢測任意的曲軸角正時的缸內壓力。而且, ECU40具有根據(jù)曲軸角度算出由曲軸角度的位置所決定的缸內容積的值的功能。
[0080] [將延遲燃燒時作為對象的利用了缸內壓傳感器的燃燒狀態(tài)的檢測方法]
[0081] 以下說明的本實施方式的燃燒狀態(tài)的檢測方法,如后述的圖3(A)等所示,進行燃 燒在比壓縮上止點(以下,有時僅稱作"TDC")靠延遲側的正時開始(發(fā)熱量Q從零轉變?yōu)樵?加)的燃燒方式(以下,將像這樣在比通常燃燒時(在后進行定義)延遲了的正時進行的燃燒 稱作"延遲燃燒")下的燃燒狀態(tài)的檢測。更詳細地說明,由于本實施方式的檢測方法也能夠 適用于壓縮上止點與燃燒開始點正好一致的情形,所以可以說是以在壓縮上止點以后開始 燃燒的情形為適用對象。
[0082](缸內壓傳感器的輸出值的絕對壓修正)
[0083] 缸內壓傳感器的輸出通常使用進行了用于消除輸出值中包含的偏置偏差的絕對 壓修正之后的值。作為進行這樣的絕對壓修正的方法,例如,已知有利用了下面的(1)式的 方法。該方法中,利用在視為絕熱過程的壓縮行程(更具體而言,從進氣門24關閉起到燃燒 開始為止的期間)中成立的泊松的關系式(PV K =-定),使用絕熱壓縮行程中的兩點的缸內 壓力P、缸內容積V以及比熱比κ來算出絕對壓修正值Δ P。
[0084] 「數(shù)學式Π
[0085]
[0086] 具中,在上還式(1)中,?為絕熱壓縮仃捏中的預足的曲軸角度,Δ Θ為關于為了進 行絕對壓修正而使用的兩點的曲軸角度的預定的曲軸角度間隔。
[0087]在內燃機10中,使用了上述(1)式的缸內壓傳感器34的輸出值的絕對壓修正針對 具備缸內壓傳感器34的各個汽缸(本實施方式的內燃機10中是所有汽缸)而按每個循環(huán)來 執(zhí)行。更具體而言,在各循環(huán)中,通過使缸內壓傳感器34的輸出信號與曲軸角度Θ同步地進 行AD變換并取得該信號,來取得包含燃燒期間在內的預定期間(例如,壓縮行程和膨脹行 程)的缸內壓數(shù)據(jù),并儲存于ECU40的緩存。然后,使用所取得的缸內壓數(shù)據(jù)中的絕熱壓縮行 程中的兩點來執(zhí)行上述絕對壓修正,并將該絕對壓修正后的缸內壓數(shù)據(jù)再次儲存于緩存。 然后,使用絕對壓修正后的缸內壓數(shù)據(jù)來算出此次循環(huán)中的各種燃燒解析值(發(fā)熱量Q、燃 燒質量比例MFB、燃燒重心位置CA50(燃燒質量比例MFB成為50%時的曲軸角度)以及圖示轉 矩等),并將所算出的各種燃燒解析值或基于這些解析值而得的判定結果(例如,早燃和不 發(fā)火的有無的判定結果)反饋給下次循環(huán)中的燃燒控制。
[0088]圖2是用于對與缸內壓傳感器的輸出值的絕對壓修正有關的問題點進行說明的 圖。
[0089]圖2(A)表示使用正確地進行了絕對壓修正的情況下的缸內壓數(shù)據(jù)算出的多個循 環(huán)中的發(fā)熱量Q的數(shù)據(jù)。在此,缸內的發(fā)熱量Q能夠按照下面的(2)式算出。
[0090] [數(shù)學式2]
[0091]
[0092] 其中,在上述(2)式中,Po和Vo是計算開始點θ〇(相對于假想的燃燒開始點具有余裕 地設定的壓縮行程中(不過,是在進氣門24的閉閥后)的預定曲軸角度)的缸內壓力和缸內 容積(在后述的(3)、(4)式中也是同樣的)。
[0093] 若上述絕對壓修正沒有正確地進行(即,通過絕對壓修正沒能完全消除的偏差量 (重疊于缸內壓傳感器34的輸出的噪聲量)eP殘留于該修正后的缸內壓力P),則使用缸內壓 傳感器34的輸出值并按照(2)式所算出的發(fā)熱量Q會包含偏差量e Q。其結果,該情況下的發(fā) 熱量Q(即,Q+eQ)的波形如圖2(B)所示,伴隨有相對于圖2(A)所示的常規(guī)的波形的波動。因 此,無法正確地計算燃燒重心位置CA50和最大發(fā)熱量Qmax等燃燒解析值。其結果,利用所算 出的發(fā)熱量Q有可能無法高精度地進行早燃的檢測等對燃燒狀態(tài)的掌握。此外,在以下的說 明書中,為了與通過后述的本實施方式的具有特征的處理最終推定的發(fā)熱量(稱作"實際發(fā) 熱量")Qt相區(qū)分,將使用缸內壓傳感器34的(絕對壓修正后的)輸出值算出的發(fā)熱量Q稱作 "算出發(fā)熱量"。
[0094]圖3是表示相對于曲軸角度Θ的發(fā)熱量Q和缸內容積V各自的關系的圖。
[0095]圖3(A)示出了延遲燃燒時的發(fā)熱量Q的波形。該波形是正確地進行了絕對壓修正 時,即絕對壓修正后的缸內壓力P沒有殘留偏差量6[)時的波形。
[0096]在此,假設本實施方式的內燃機10沒有采用后述的偏置曲軸等,而是具備構成為 曲軸16的旋轉中心和活塞銷13的軸中心均處于汽缸旋轉軸上的活塞?曲軸機構。若采用這 樣的構成,則缸內容積V的波形如圖3(B)所示那樣以壓縮上止點為基準而對稱。因此,距壓 縮上止點相等距離的一對曲軸角度(Θ#ΡΘ 2)下的缸內容積V的值相等。
[0097](缸內壓力Ρ的偏差量辦給發(fā)熱量Q的算出帶來的影響)
[0098]圖4是表不相對于曲軸角度Θ的、算出發(fā)熱量Q、發(fā)熱量變化量△ Q以及偏差量eQ各 自的關系的圖。圖5是表示算出發(fā)熱量Q的偏差量印的波形的圖。
[0099]關于絕對壓修正后的缸內壓力P包含偏差量辦時的算出發(fā)熱量Q的偏差量eQ,通過 從將(P+eP)、(Po+eP)代入上述(2)式中的缸內壓力P、Po從而得到的式中僅取出偏差量e P的 項,能夠如下面的(3)式那樣表示。
[0100][數(shù)學式3]
[0101]
[0102]根據(jù)上述(3)式可知,eQ是依賴于缸內容積V的值。即,相對于曲軸角度Θ的偏差量印 的波形,在缸內壓力P的偏差量辦為正的值的情況下,如圖4(C)所示,與圖3(B)所示的缸內 容積V的波形同樣地,在壓縮上止點呈現(xiàn)最小值。更具體而言,若將偏差量e P取正和負的各 種值時的發(fā)熱量Q的偏差量e〇的波形重疊地表不,則成為圖5那樣。即,偏差量eP為正時的偏 差量e〇成為偏差量e P越大則TDC下的值在負側越大的值。相反,偏差量eP為負時的偏差量eQ 成為在TDC下呈現(xiàn)最大值的波形(將缸內容積V的波形在上下方向反轉得到的波形),成為偏 差量eP在負側越大則壓縮TDC下的值在正側越大的值。此外,圖5所示的波形相當于從包含 偏差量eQ的算出發(fā)熱量Q的波形(參照圖2(B))減去不包含偏差量eQ的算出發(fā)熱量Q的波形 (參照圖2(A))而得到的波形。另外,圖5相當于在具備沒有采用偏置曲軸等的上述活塞?曲 軸機構的內燃機10中將壓縮上止點前90°CA作為計算開始點算出發(fā)熱量Q的情況下的波形。
[0103] (發(fā)熱量變化量Δ Q的算出)
[0104] 包含圖4(C)所示的偏差量eQ的算出發(fā)熱量Q的波形成為在圖4(A)中由實線所示的 波形,該波形與同一圖中由虛線表示的波形的差相當于偏差量e Q。如圖4(C)和圖5所例示, 偏差量eQ相對于TDC左右對稱。因此,在將比TDC靠提前側的第1曲軸角度 9:^)下的算出發(fā)熱 量Q設為第1算出發(fā)熱量Qi(k),將比TDC靠延遲側的、能夠得到與第1曲軸角度01(1〇下的缸內 容積V:相同的缸內容積¥ 2的第2曲軸角度02 (k)下的算出發(fā)熱量Q設為第2算出發(fā)熱量Q2 (k) 的情況下,第1算出發(fā)熱量(Mk)與第2算出發(fā)熱量Q2(k)的差分(更具體而言,從第2算出發(fā)熱 量Q2(k)減去第1算出發(fā)熱量Qi(k)而得到的值)即發(fā)熱量變化量△ Q(k)中,算出發(fā)熱量Qi (k)、Q2(k)中各自的偏差量eQ相抵消。即,發(fā)熱量變化量△ Q(k)不受缸內壓力P的偏差量eP (絕對壓修正的誤差量)的影響。接著,這一點通過參照(4)、(5)式,從計算式上也能明白。此 外,附加有角標k的值表示一邊以壓縮上止點為基準(零)使第2曲軸角度0 2每次延遲預定曲 軸角度間隔D且使第1曲軸角度01每次提前預定曲軸角度間隔D-邊逐次算出的發(fā)熱量變化 量A Q的第k個值,沒有附加角標k的值表示不通過取得正時進行區(qū)分的通常的值。
[0105] 發(fā)熱量變化量AQ能夠像下面的⑷式那樣展開表示。并且,通過從將(P1+ep)、(P2+ eP)代入⑷式中的缸內壓力Pi、P2從而得到的式僅取出與偏差量eP有關的項,發(fā)熱量變化量 A Q所包含的由偏差量%的影響所引起的偏差量eAQ能夠像下面的(5)式那樣表示。
[0106] [數(shù)學式4]
[0107]
[0108]
[0109] 從上述(5)式可知,若選擇隔著TDC^V^h相等的一對曲軸角度0^02下的算出發(fā) 熱量Qi、Q2來算出發(fā)熱量變化量△ Q,則偏差量為零。如此,從(4)、(5)式也可知,伴隨著上 述的選擇而算出的發(fā)熱量變化量A Q不受缸內壓力Ρ的偏差量eP的影響。此外,在沒有采用 偏置曲軸等的內燃機10的構成中,在算出A Q時選擇處于距TDC等距離的一對曲軸角度,與 選擇隔著TDC而…與化相等的一對曲軸角度是相同的含義。
[0110] 圖4(B)所示的波形是,利用圖4(A)中由實線所示的發(fā)熱量Q的波形(即,可能包含 偏差量eQ的絕對壓修正后的算出發(fā)熱量Q的波形),將TDC作為基準(k = 0),按每預定曲軸角 度間隔D連續(xù)地算出如上述那樣定義的發(fā)熱量變化量AQ(k),并且,將逐次得到的發(fā)熱量變 化量AQ(k)作為第2曲軸角度0 2(1〇下的值進行關聯(lián)而得到的波形。 更具體而言,在此,將TDC作為基準(原點)設定一對Θ: (k)、θ2 (k),所以TDC下的發(fā)熱 量變化量A Q(0)為零。在此基礎上,若將第2曲軸角度θ2(1)設為從TDC延遲預定曲軸角度間 隔D的點,則根據(jù)本實施方式的發(fā)熱量變化量AQ(k)的算出規(guī)則,第1曲軸角度0 1(1)會成為 從TDC提前相同的間隔D。該情況下的發(fā)熱量變化量△ Q( 1)成為從Θ2(1)下的第2算出發(fā)熱量 Q2 (1)減去θι (1)下的第1算出發(fā)熱量Qi (1)而得到的值,該值△ Q (1)被設為θ2 (1)下的發(fā)熱量 變化量。同樣,作為θ2(1)的旁邊的算出點即θ2(2),成為從θ2(1)進一步延遲了預定曲軸角度 間隔D的點,伴隨于此,對應的0 1(2)成為從ΘΚ1)進一步提前了預定曲軸角度間隔D的點。因 此,發(fā)熱量變化量△ Q(2)成為從02(2)下的第2算出發(fā)熱量Q2(2)減去9:(2)下的第1算出發(fā)熱 量Qi(2)而得到的值,該值△ Q(2)被設為Θ2(2)下的發(fā)熱量變化量。這樣的步驟下的發(fā)熱量變 化量A Q(k)的算出,在到達具有預定的余裕量而能夠判斷為燃燒結束的預定曲軸角度(在 圖4的例子中為θ2( η))之前,按每預定曲軸角度間隔D反復進行。在此基礎上,通過將所算出 的A Q(k)的數(shù)據(jù)與02(1〇相關聯(lián),能夠得到圖4(B)所示那樣的與曲軸角度同步的發(fā)熱量變 化量AQ的數(shù)據(jù)(波形)。此外,關于圖4(A)、4(B)中像(eKkhQKk))等那樣附加標記表示的 算出點,從概念性地對A Q的算出步驟進行說明的觀點來看,將一部分的算出點以比實際更 籠統(tǒng)的間隔來表不。
[0112] (延遲燃燒時的Qt (包含Qtmax)的取得方法)
[0113] 如上所述,在本實施方式中算出的發(fā)熱量變化量AQ,作為比TDC靠提前側的第1曲 軸角度ΘΚ10下的第1算出發(fā)熱量QKk)和比TDC靠延遲側的、能夠得到與第1曲軸角度0 1(1〇 下的缸內容積h相同的缸內容積%的第2曲軸角度02(1〇下的第2算出發(fā)熱量Q 2(k)的差分(Q2 (10-QKk))而算出。根據(jù)該算出方法,若發(fā)熱量變化量AQ的算出中所使用的第1算出發(fā)熱 量&的值為零,則根據(jù)(4)式,第2算出發(fā)熱量Q 2的值變?yōu)榕c發(fā)熱量變化量AQ相等。這樣的情 況下,能夠將發(fā)熱量變化量A Q的值用作最終的實際發(fā)熱量Qt的推定值。
[0114] 在本實施方式中定義的延遲燃燒時,燃燒開始點CA0(發(fā)熱量Q從零轉變?yōu)樵黾拥?點)成為處于壓縮上止點以后,所以第1曲軸角度9 1必定成為比燃燒開始點靠提前側的曲軸 角度。因此,發(fā)熱量變化量A Q(k)的算出中所使用的所有第1算出發(fā)熱量QKk)的值,若除去 偏差量eg則成為零。如已述那樣,重疊于算出發(fā)熱量QKkhQdk)的偏差量e Q能夠通過算出 發(fā)熱量變化量A Q(k)來抵消。因此,在延遲燃燒時,發(fā)熱量變化量△ Q(k)的波形可以說變?yōu)?與去掉偏差量eQ后的第2算出發(fā)熱量Q2(k)的波形相等。因此,通過將圖4(A)與圖4(B)比較可 知,在延遲燃燒時,通過以使用比燃燒結束點CA100(發(fā)熱量Q到達最大值的點)靠延遲側的 曲軸角度(在圖4的例子中,與θ 2(η)相當)作為第2曲軸角度02(1〇的方式設定發(fā)熱量變化量 △Q的計算范圍,能夠在作為橫軸的曲軸角度Θ-致的狀態(tài)下得到與圖4(A)中由虛線所示的 發(fā)熱量Q的波形(正確地進行了絕對壓修正時的波形)同等的波形。因此,能夠將發(fā)熱量變化 量Δ Q的最大值Δ Qmax推定為最大實際發(fā)熱量Qtmax。另外,通過對△ Q的最大值Δ Qmax乘以 α/100,從而不限于最大實際發(fā)熱量Qtmax,能夠算出MFB成為預定比例α(%)時的實際發(fā)熱 量Qt的推定值。
[0115] 圖6是表示根據(jù)圖2(B)所示的算出發(fā)熱量Q(包含偏差量eQ)算出的發(fā)熱量變化量 A Q的波形的圖。從該圖6所示的波形也可知,根據(jù)基于本實施方式的算出方法而得的發(fā)熱 量變化量A Q,關于在TDC以后存在的燃燒期間,能夠獲得與表示正確地進行了絕對壓修正 的情況下的算出發(fā)熱量Q的圖2(A)的波形同等的波形。
[0116] 按上述的算出規(guī)則算出的發(fā)熱量變化量AQ如已述那樣,不受缸內壓力P的偏差量 eP(絕對壓修正的誤差量)的影響。因此,通過利用發(fā)熱量變化量AQ,即使是在沒有正確地 進行絕對壓修正的情況下(算出發(fā)熱量Q包含偏差量e Q的情況下),也能夠排除偏差量eP的影 響,準確地推定實際發(fā)熱量Qt。
[0117] (延遲燃燒時的CAa (包含CA50)的取得方法)
[0118] 而且,通過利用如上述那樣得到的與曲軸角度同步的發(fā)熱量變化量AQ的數(shù)據(jù),能 夠不受缸內壓力P的偏差量0[)(絕對壓修正的誤差量)的影響地,準確地取得MFB成為預定比 例a時的曲軸角度CAa (例如,燃燒重心位置即CA50)。更具體而言,將△ Q從零轉變?yōu)樵黾拥?點視為燃燒開始點(CA0),將△ Q到達最大值△ Qmax的點視為燃燒結束點(CA100)。其結果, 任意的曲軸角度Θ下的MFB能夠使用Δ Q(0CA1(K))g|] Δ Qmax和任意的△ Q并按照下面的(6)式算 出。因此,利用(6)式,能夠算出MFB成為任意的比例時的CAa。此外,能夠將式子如(6)式那樣 進行簡化的理由在于,Δ Qcaq(=不包含偏差量eQ的Q2CAQ)為零。
[0119] [數(shù)學式5]
[0120]
[0121](實施方式1的燃燒狀態(tài)的檢測所涉及的具體處理)
[0122] 圖7是示出為了實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式1中的延遲燃燒時的燃燒狀態(tài)的檢測方法 而由ECU40所執(zhí)行的例程的流程圖。此外,本例程在各汽缸中,在燃燒結束后的預定正時按 每個循環(huán)反復執(zhí)行。另外,本例程中,作為利用發(fā)熱量變化量A Q取得的實際發(fā)熱量Qt的例 子,不出最大實際發(fā)熱量Qtmax,作為利用發(fā)熱量變化量Δ Q取得的CAa的例子,不出CA50。
[0123] 在圖7所示的例程中,E⑶40首先利用缸內壓傳感器34和曲軸角傳感器42,取得關 于當前的循環(huán)的與曲軸角度同步的缸內壓數(shù)據(jù)(步驟100) ACU40接下來利用所取得的缸內 壓數(shù)據(jù)和上述(2)式,與曲軸角度同步地算出預定期間的發(fā)熱量(算出發(fā)熱量)Q的數(shù)據(jù)(步 驟102)。算出發(fā)熱量Q的數(shù)據(jù)的算出期間是指從上述預定的計算開始點θ〇到預定的計算結 束點(相對于燃燒結束點具有余裕地設定的膨脹行程中(不過,是排氣門26的開閥前)的預 定曲軸角度)為止的曲軸角期間(即,作為包含燃燒期間的曲軸角期間而預先假設的曲軸角 期間)。
[0124] 接著,Ε⑶40使用通過步驟102的處理得到的算出發(fā)熱量Q的數(shù)據(jù),與曲軸角度同步 地算出按照上述算出規(guī)則的發(fā)熱量變化量A Q的數(shù)據(jù)(步驟104)?!?Q的數(shù)據(jù)的算出期間是 滿足使用比燃燒開始點靠提前側且處于壓縮行程中(不過,是進氣門24的閉閥后)的曲軸角 度作為第1曲軸角度0 1、并且使用比燃燒開始點靠延遲側且處于膨脹行程中(不過,是排氣 門26的開閥前)的曲軸角度作為第2曲軸角度0 2這一條件的期間即可,例如,可以使用參照 圖4所例示的期間。
[0125] 接著,E⑶40將在步驟104中取得的發(fā)熱量變化量Δ Q的數(shù)據(jù)的最大值Δ Qmax作為 最大實際發(fā)熱量Qtmax而取得(步驟106)。另外,ECU40利用所取得的發(fā)熱量變化量AQ的數(shù) 據(jù)和(6)式,取得燃燒重心位置處的曲軸角度CA50(步驟108)。
[0126] (發(fā)熱量變化量AQ的利用例)
[0127] 通過利用發(fā)熱量變化量AQ來算出各種燃燒解析值,能夠不受缸內壓力P的偏差量 辦的影響地進行燃燒解析。在此,作為那樣的發(fā)熱量變化量A Q的具體利用例,對早燃發(fā)生 的檢測和不發(fā)火檢測進行說明。
[0128] 圖8是示出利用了使用發(fā)熱量變化量AQ取得的CA50的早燃的檢測處理例程的流 程圖。本例程的處理與圖7所示的例程聯(lián)動地執(zhí)行。
[0129]在圖8所示的例程中,E⑶40首先判定基于發(fā)熱量變化量Δ Q而得的CA50是否是比 預定的第1判定值靠提前側的正時(步驟200)。若發(fā)生了早燃,則與沒有發(fā)生早燃時相比, CA50提前。在本步驟200中使用的第1判定值是作為用于判斷與早燃的發(fā)生相伴的CA50的提 前的有無的閾值而預先設定的值。
[0130]在上述步驟200的判定不成立的情況下,E⑶40判定為在此次的循環(huán)中沒有發(fā)生早 燃(步驟202)。另一方面,在上述步驟200的判定成立的情況下,ECU40判定為在此次的循環(huán) 中發(fā)生了早燃(步驟204)。
[0131] 根據(jù)以上所說明的圖8所示的例程,通過利用基于發(fā)熱量變化量AQ而得的CA50, 能夠不受缸內壓力P的偏差量%的影響地準確地檢測早燃的發(fā)生。
[0132] 接著,圖9是示出利用了使用發(fā)熱量變化量AQ取得的最大實際發(fā)熱量Qtmax的不 發(fā)火檢測處理例程的流程圖。本例程的處理與圖7所示的例程聯(lián)動地執(zhí)行。
[0133] 在圖9所示的例程中,E⑶40首先判定基于發(fā)熱量變化量AQ而得的最大實際發(fā)熱 量Qtmax是否比預定的第2判定值小(步驟300)。若發(fā)生了不發(fā)火,則不產(chǎn)生缸內的發(fā)熱,或 者即使產(chǎn)生些許的發(fā)熱但也根本無法到達正常發(fā)火時的發(fā)熱量Q。在本步驟300中使用的第 2判定值是作為用于判斷與不發(fā)火的發(fā)生相伴的最大實際發(fā)熱量Qtmax的變化的有無的閾 值而預先設定的值。
[0134] 在上述步驟300的判定不成立的情況下,E⑶40判定為在此次的循環(huán)中沒有發(fā)生不 發(fā)火(步驟302)。另一方面,在上述步驟300的判定成立的情況下,ECU40判定為在此次的循 環(huán)中發(fā)生了不發(fā)火(步驟304)。
[0135] 根據(jù)以上所說明的圖9所示的例程,通過利用基于發(fā)熱量變化量AQ而得的最大實 際發(fā)熱量Qtmax,能夠不受缸內壓力P的偏差量%的影響地準確地檢測不發(fā)火的發(fā)生。
[0136] 在上述實施方式1中,為了檢測早燃而利用了CA50。然而,本發(fā)明中為了判定早燃 的發(fā)生的有無而使用的預定比例燃燒點不限于CA50,也可以是其他任意的比例的燃燒點 (CAa)〇
[0137] 此外,在上述實施方式1中,通過E⑶40使用曲軸角傳感器42取得曲軸角度Θ而實現(xiàn) 了所述第1發(fā)明中的"曲軸角度取得單元",通過ECU40執(zhí)行上述步驟102的處理而實現(xiàn)了所 述第1發(fā)明中的"發(fā)熱量算出單元",通過ECU40執(zhí)行上述步驟106的處理而實現(xiàn)了所述第1發(fā) 明中的"實際發(fā)熱量推定單元"。
[0138] 另外,在上述實施方式1中,通過ECU40執(zhí)行上述步驟104的處理而實現(xiàn)了所述第2 和第5發(fā)明中的"發(fā)熱量變化量算出單元"。
[0139] 另外,在上述實施方式1中,Caa相當于所述第5發(fā)明中的"預定比例燃燒點",AQ到 達最大值AQmax時的第2曲軸角度即0 2CA1(K)相當于所述第5發(fā)明中的"發(fā)熱量變化量最大曲 軸角度",MFB成為50%時的50%燃燒點02CA5Q相當于所述第5發(fā)明中的"特定第2曲軸角度"。 并且,通過ECU40執(zhí)行上述步驟108的處理而實現(xiàn)了所述第3發(fā)明中的"第2燃燒點取得單 -·,, J L· 〇
[0140] 而且,在上述實施方式1中,通過ECU40執(zhí)行上述圖8所示的例程的一系列的處理而 實現(xiàn)了所述第9發(fā)明中的"早燃判定單元",通過ECU40執(zhí)行上述圖9所示的例程的一系列的 處理而實現(xiàn)了所述第10發(fā)明中的"不發(fā)火判定單元"。
[0141] 實施方式2.
[0142] 接著,參照圖10~圖12,對本發(fā)明的實施方式2進行說明。
[0143] 本實施方式的系統(tǒng),能夠通過使用圖1所示的硬件構成,并使ECU40執(zhí)行后述的圖 12所示的例程代替圖7所示的例程來實現(xiàn)。
[0144] [將通常燃燒時作為對象的利用了缸內壓傳感器的燃燒狀態(tài)的檢測方法]
[0145] 以下說明的本實施方式的燃燒狀態(tài)的檢測方法將通常燃燒時作為對象。在通常燃 燒時,如后述的圖10(A)所示,與燃燒相伴的缸內的發(fā)熱在比壓縮上止點稍微靠提前側的正 時開始,在壓縮上止點后8 °C A左右,50 %燃燒點(CA50)到來。在本說明書中,為了使燃燒方 式相對于上述延遲燃燒時和后述提前燃燒時明確地區(qū)分開,在此所說的通常燃燒時是指跨 過壓縮上止點進行燃燒的情形,即在比壓縮上止點靠提前側的正時燃燒(發(fā)熱)開始,燃燒 結束點為比壓縮上止點靠延遲側的正時的情形。
[0146] (對于CAa的取得而言利用AQ并不合適的理由)
[0147] 在成為本實施方式的對象的通常燃燒時,在比壓縮上止點靠提前側的曲軸角期間 存在一部分的燃燒期間。在這樣的情況下,基于以下說明的理由,不希望如實施方式1中所 說明的延遲燃燒時相同地處理發(fā)熱量變化量A Q。
[0148] 圖10和圖11是表示通常燃燒時的算出發(fā)熱量Q和發(fā)熱量變化量AQ各自與曲軸角 度Θ的關系的圖。更具體而言,圖10示出CA50成為比TDC靠延遲側的正時的情形(在比CA50靠 提前側的正時發(fā)熱量Q跨過TDC的情形),另一方面,圖11示出CA50成為比TDC靠提前側的正 時的情形(在比CA50靠延遲側的正時發(fā)熱量Q跨過TDC的情形)。圖11所示的情形也通過上述 的定義而作為通常燃燒時對待。此外,在圖10和圖11中,作為算出發(fā)熱量Q的波形,為了方便 而使用沒有表現(xiàn)出偏差量e〇的波形,另外,發(fā)熱量變化量A Q的數(shù)據(jù)與實施方式1同樣,與第 2曲軸角度Θ2相關聯(lián)。
[0149] 如圖10(B)和圖11(B)所示,在通常燃燒時,發(fā)熱量變化量AQ的波形產(chǎn)生折點。其 理由如下。即,在以第2算出發(fā)熱量Q2(k)和與之成對的第1算出發(fā)熱量Qi(k)算出△ Q(k)時, 如已述那樣若處于延遲燃燒時,則QKk)必定為零。與此相對,在通常燃燒時,在比TDC靠提 前側存在一部分燃燒期間,所以存在QKk)不成為零的期間。以圖10的情形為例,在從CA0到 TDC的期間內,第1算出發(fā)熱量QKk)非零而是正的值。因此,使用該期間內的QKk)和與該期 間對應的期間X內的Q2(k)算出的AQ(k)的斜率,比由于是比CA0靠提前側的第1曲軸角度0 1 (k)下的值從而QKk)成為零的期間Y內的AQ(k)的斜率陡。因此,在通常燃燒時,發(fā)熱量變 化量A Q的波形會產(chǎn)生折點。其結果,通常燃燒時的發(fā)熱量變化量△ Q的波形與上述延遲燃 燒時和后述提前燃燒時(參照圖13)不同,成為從正確的發(fā)熱量Q的波形(不包含偏差量eQ的 波形)離開的波形。更具體而言,燃燒期間中的算出發(fā)熱量Q的斜率與△ Q的斜率不同。因此, 在通常燃燒時,使用A Q的數(shù)據(jù)難以準確地取得MFB成為預定比例a時的曲軸角度CAa。
[0150] (通常燃燒時的Δ Q的波形的特征)
[0151 ]如圖10和圖11所示,通常燃燒時的發(fā)熱量變化量Δ Q的波形自身無論在CA50成為 比TDC靠延遲側的正時的情形下,還是CA50成為比TDC靠提前側的正時的情形下,都成為相 同的波形。在此基礎上,作為根據(jù)發(fā)熱量變化量A Q獲得的信息,這2個情形下有如下的不同 之處。即,在圖10的情形下,在點Z處AQ的值產(chǎn)生的變化可以說是由于算出發(fā)熱量Q在點Z處 的A Q的算出中所使用的第2曲軸角度Θ2Ζ到達了最大值所引起的。即,在圖10的情形下,點Z 處的AQ可以說是捕捉了CA100處的變化。因此,能夠判斷為第2曲軸角度Θ2Ζ為CA100。另一方 面,在圖11的情形下,在點Z處△ Q的值產(chǎn)生的變化可以說是由于算出發(fā)熱量Q在點Z處的△ Q 的算出中所使用的第1曲軸角度θπ從零轉變?yōu)樵黾铀鸬?。即,在圖11的情形下,點Z處的 A Q可以說是捕捉了CAO處的變化。因此,能夠判斷為與點Ζ處的第2曲軸角度Θ2Ζ成對的第1曲 軸角度Θ 1Ζ,即相對于Θ2Ζ隔著TDC處于等距離的(缸內容積V相同的)Θ1Ζ為CAO。如以上所述,若 設想上述2個情形,則成為△ Q的拐點的點Ζ可以說是反映出CA100和CAO中的距TDC較遠的一 方的曲軸角度Θ的影響。
[0152] 在內燃機10的運轉期間從算出發(fā)熱量Q的數(shù)據(jù)取得發(fā)熱量變化量AQ的數(shù)據(jù)的時 亥IJ,還不清楚算出發(fā)熱量Q的波形屬于圖10的情形還是屬于圖11的情形。然而,在圖10和圖 11的任一情形下,都可以說在由A Q到達最大值時的AQ的拐點即點Ζ處的第2曲軸角度Θ2Ζ和 與該Θ2Ζ成對的第1曲軸角度Θ 1Ζ規(guī)定的曲軸角期間(Θ2Ζ-Θ1Ζ)內存在燃燒期間(真正的CA0~ CA100)。并且,該曲軸角期間(Θ2Ζ-Θ1Ζ)可以說是充分接近TDC的期間。如圖5所示,由缸內壓 力Ρ的偏差量e P引起的算出發(fā)熱量Q的偏差量eQ表現(xiàn)出隨著缸內容積V的變化而產(chǎn)生的影響, 所以在TDC附近,針對曲軸角度Θ的變化而產(chǎn)生的變化變少。因此,在TDC附近,作為偏差量e Q 的波形是平坦的波形。由此,可以說在像曲軸角期間(Θ2Ζ_Θ1Ζ)那樣的TDC附近的期間,與比 該期間遠尚T D C的期間相比,偏差量e q對算出發(fā)熱量Q的影響相對較小。
[0153] (通常燃燒時的Qt (包含Qtmax)的取得方法)
[0154] 在通常燃燒時,發(fā)熱量變化量AQ的數(shù)據(jù)的算出期間也被設為滿足使用比燃燒開 始點靠提前側且處于壓縮行程期間(不過,是在進氣門24的閉閥后)的曲軸角度作為第1曲 軸角度Θ:,且使用比燃燒開始點靠延遲側且處于膨脹行程期間(不過,是在排氣門26的開閥 前)的曲軸角度作為第2曲軸角度Θ 2這一條件的期間。由此,與延遲燃燒時同樣,能夠將Δ Q 的最大值AQmax推定為最大實際發(fā)熱量Qtmax。因此,在本實施方式中,最大實際發(fā)熱量 Qtmax的推定值也使用Δ Q的最大值Δ Qmax來取得。另外,通過使Δ Q的最大值Δ Qmax乘以α/ 100,從而不限于最大實際發(fā)熱量Qtmax,能夠算出MFB成為α( % )時的實際發(fā)熱量Qt的推定 值。
[0155] (通常燃燒時的CAa (包含CA50)的取得方法)
[0156] 在此基礎上,在本實施方式中,使用如下的方法來取得成為預定燃燒質量比例a時 的曲軸角度CAa。即,將在△ Q的數(shù)據(jù)中△ Q到達△ Qmax時的發(fā)熱量變化量最大曲軸角度即第 2曲軸角度Θ2Ζ視為燃燒結束點,并且,將隔著壓縮上止點而位于Θ 2Ζ的相反側的、能夠得到與 Θ2Ζ處的缸內容積V2Z相同的缸內容積V1Z的第1曲軸角度Θ 1Ζ視為燃燒開始點而得到的曲軸角 期間(Θ2Ζ-Θ1Ζ)被視為燃燒期間。并且,不使用AQ的數(shù)據(jù),而是使用如上述那樣利用AQ max 確定的視為燃燒期間(Θ2Ζ_Θ1Ζ)內的算出發(fā)熱量Q的數(shù)據(jù)來取得CAa。
[0157] 關于通常燃燒時的CAa的取得,更具體而言,利用視為燃燒期間(Θ2Ζ-Θ1Ζ)內的算出 發(fā)熱量Q的數(shù)據(jù),按照下面的(7)式來算出MFB。并且,取得所算出的MFB成為預定比例a時的 曲軸角度Θ作為CAa。此外,在上述說明中,雖然沒有示出關于CA50與TDC正好一致的情形的 例子,但在該情形下,也能夠使用該算出方法。
[0158] [數(shù)學式6]
[0159]
[0160](實施方式2的燃燒狀態(tài)的檢測所涉及的具體處理)
[0161 ]圖12是為了實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式2中的通常燃燒時的燃燒狀態(tài)的檢測方法而由 ECU40執(zhí)行的例程的流程圖。此外,在圖12中,關于與實施方式1中的圖7所示的步驟相同的 步驟,標注同一標號并省略或簡化其說明。另外,在本例程中,作為利用發(fā)熱量變化量A Q取 得的實際發(fā)熱量Qt的例子,也示出了最大實際發(fā)熱量Qtmax,作為利用發(fā)熱量變化量AQ取 得的CAa的例子,也示出了 CA50。另外,在此雖然省略,但與實施方式1同樣,可以與本例程聯(lián) 動地,執(zhí)行由圖8和9所示的例程實現(xiàn)的早燃發(fā)生的檢測和不發(fā)火檢測等。
[0162] 在圖12所示的例程中,也與圖7所示的例程同樣,E⑶40在步驟104中與曲軸角度同 步地算出發(fā)熱量變化量A Q的數(shù)據(jù)之后,將所取得的發(fā)熱量變化量△ Q的數(shù)據(jù)的最大值Δ Qmax作為最大實際發(fā)熱量Qtmax而取得(步驟106)。
[0163] 接著,E⑶40取得Δ Q到達最大值Δ Qmax時的Δ Q的拐點即點Z處的第2曲軸角度Θ2Ζ (步驟400)。接下來,ECU40使用由所取得的θ2Ζ和與該θ2Ζ成對的第1曲軸角度θ 1Ζ規(guī)定的、視為 燃燒期間(Θ2Ζ-Θ1Ζ)內的算出發(fā)熱量Q的數(shù)據(jù)和(7)式,取得MFB成為50 %時的曲軸角度Θ,作 為 CA50(步驟402)。
[0164] 根據(jù)以上說明的燃燒狀態(tài)的檢測方法,在通常燃燒時,也利用AQ的最大值Δ Qmax,從而能夠不受缸內壓力P的偏差量eP (絕對壓修正的誤差量)的影響地準確地取得最 大實際發(fā)熱量Qtmax。而且,利用Δ Q的最大值Δ Qmax,也能夠準確地取得Qtmax以外的任意 的MFB下的實際發(fā)熱量Qt。
[0165] 另外,根據(jù)上述燃燒狀態(tài)的檢測方法,將利用AQ的最大值Δ Qmax確定的視為曲軸 角期間(Θ2Ζ_Θ1Ζ)當作燃燒期間,使用算出發(fā)熱量Q的數(shù)據(jù)中的該曲軸角期間(Θ 2Ζ-Θ1Ζ)內的算 出發(fā)熱量Q的值,來取得通常燃燒時的CAa(CA50等)。如此,在本實施方式中,關于CAa的取 得,發(fā)熱量變化量A Q僅用于確定視為曲軸角期間(Θ2Ζ-Θ1Ζ)。根據(jù)這樣的方法,在通常燃燒 時避開使用成為與算出發(fā)熱量Q的波形(斜率)不同的發(fā)熱量變化量A Q的波形的值,并且, 利用由于處于TDC附近從而絕對壓修正誤差量(與偏差量eQ相應的量)的影響小的視為曲軸 角期間(Θ 2Ζ_Θ1Ζ)內的算出發(fā)熱量Q,能夠準確地取得CAa。并且,通過使用利用AQ的最大值 AQmax確定的視為曲軸角期間(Θ2Ζ-Θ1Ζ),能夠將取得Caa時所使用的算出發(fā)熱量Q的數(shù)據(jù)的 范圍設定為必要最小限度,以使得切實地包含燃燒期間且盡可能不受絕對壓修正誤差量的 影響。
[0166] 此外,在上述實施方式2中,Caa相當于所述第3發(fā)明中的"預定比例燃燒點",AQ到 達最大值A Qmax時的第2曲軸角度即Θ2Ζ相當于所述第3發(fā)明中的"發(fā)熱量變化量最大曲軸角 度",與Θ2Ζ成對的第1曲軸角度Θ 1Ζ相當于所述第3發(fā)明中的"特定第1曲軸角度"。并且,通過 ECT40執(zhí)行上述步驟104的處理而實現(xiàn)所述第3發(fā)明中的"發(fā)熱量變化量算出單元",通過 Ε⑶40執(zhí)行上述步驟400和402的處理而實現(xiàn)所述第3發(fā)明中的"第1燃燒點取得單元"。
[0167] 實施方式3.
[0168] 接著,參照圖13和圖14,對本發(fā)明的實施方式3進行說明。
[0169] 本實施方式的系統(tǒng),能夠通過使用圖1所示的硬件構成,并使ECU40執(zhí)行后述的圖 14所示的例程代替圖7所示的例程來實現(xiàn)。
[0170] [將提前燃燒時作為對象的利用了缸內壓傳感器的燃燒狀態(tài)的檢測方法]
[0171](提前燃燒時的△ Q的波形的特征)
[0172]圖13是表示提前燃燒時的算出發(fā)熱量Q和發(fā)熱量變化量AQ各自與曲軸角度Θ的關 系的圖。此外,在圖13中,作為算出發(fā)熱量Q的波形,也為了方便而使用沒有表現(xiàn)出偏差量eQ 的波形,另外,發(fā)熱量變化量A Q的數(shù)據(jù)與實施方式1和2同樣,與第2曲軸角度02相關聯(lián)。 [0173]以下說明的本實施方式的燃燒狀態(tài)的檢測方法,將在比如已述那樣定義的通常燃 燒時提前了的正時進行燃燒的提前燃燒時(基本上,早燃等異常燃燒的發(fā)生時相當于此)作 為對象。即,在此所說的提前燃燒是指如圖13(A)所示那樣,與燃燒相伴的缸內的發(fā)熱在比 壓縮上止點靠提前側的正時開始,且燃燒在壓縮上止點以前的正時結束的燃燒方式。
[0174]若利用圖13(A)所示的提前燃燒時的算出發(fā)熱量Q的數(shù)據(jù)算出在實施方式1中按照 上述算出規(guī)則而得的發(fā)熱量變化量AQUKiQKlO-QKk))的數(shù)據(jù),則如圖13(B)所示,與在 實施方式1中說明的延遲燃燒時同樣,能夠得到與算出發(fā)熱量Q的波形相同形狀的發(fā)熱量變 化量AQ的波形。
[0175]不過,在延遲燃燒時,能夠在MFB成為相同值的曲軸角度位置與算出發(fā)熱量Q的波 形一致的狀態(tài)下得到A Q的波形,但提前燃燒時的AQ的波形出現(xiàn)在相對于算出發(fā)熱量Q的 波形隔著TDC的相反側。其結果,關于MFB成為預定比例α時的CAa的算出,需要注意如下的 點。即,以在圖13中表示的CA50為例進行說明,作為真正的CA50,不是在△ Q的數(shù)據(jù)上與CA50 對應的第2曲軸角度02^(),而是與該第2曲軸角度02成對的(g卩,隔著TDC處于等距離的(再換 句話說,缸內容積V成為相同值的))第1曲軸角度0 1。這一點關于其他Caa也是同樣的。補充 說明,在A Q的數(shù)據(jù)上與各Caa對應的第2曲軸角度02_和與各CAa的真正的值對應的第1曲 軸角度存在于以TDC為基準反轉了的位置。此外,像這樣可以說第2曲軸角度0 2咖存在于 反轉了的位置的情況僅限于像內燃機10那樣采用了構成為曲軸16的旋轉中心和活塞銷13 的軸中心均處于汽缸旋轉軸上的活塞?曲軸機構的情況。不過,與有無使用偏置曲軸等無 關,在AQ的數(shù)據(jù)上與各Caa對應的第2曲軸角度0 2咖可以說是隔著TDC而存在于成為與對應 于各CAa的真正的值的第1曲軸角度01咖相同的缸內容積V的位置。
[0176](提前燃燒時的Qt(包含Qtmax)的取得方法)
[0177]在提前燃燒時,發(fā)熱量變化量AQ的數(shù)據(jù)的算出期間也被設為滿足使用比燃燒開 始點靠提前側且處于壓縮行程中(不過,是在進氣門24的閉閥后)的曲軸角度作為第1曲軸 角度Θ:,且使用比燃燒開始點靠延遲側且處于膨脹行程中(不過,是在排氣門26的開閥前) 的曲軸角度作為第2曲軸角度0 2這一條件的期間。由此,與延遲燃燒時等同樣,能夠將AQ的 最大值Δ Qmax推定為最大實際發(fā)熱量Qtmax。因此,在本實施方式中,也使用Δ Q的最大值Δ Qmax來取得最大實際發(fā)熱量Qtmax的推定值。另外,通過對Δ Q的最大值Δ Qmax乘以α/1〇〇, 從而不限于最大實際發(fā)熱量Qtmax,能夠算出MFB成為α( % )時的實際發(fā)熱量Qt的推定值。 [0178](提前燃燒時的CAa (包含CA50)的取得方法)
[0179] 在提前燃燒時,將發(fā)熱量變化量AQ(k)作為差分(QKlO-QKk))而算出,且在與02 (k)相關聯(lián)的狀態(tài)下取得了 AQ(k)的數(shù)據(jù)的情況下,如參照圖13(B)上述那樣,在AQ的數(shù)據(jù) 上與各Caa對應的第2曲軸角度02咖和與各CAa的真正的值對應的第1曲軸角度θ ιωα#在于以 TDC為基準反轉了的位置。于是,在本實施方式中,關于任意的MFB下的CAa的取得,利用如下 的方法。
[0180] 即,在Δ Q的數(shù)據(jù)上到達最大值Δ Qmax時的第2曲軸角度被視為02CAQ,在Δ Q的數(shù)據(jù) 上AQ從零轉變?yōu)樵黾訒r的第2曲軸角度被視為02CA1QQ。并且,使用該02CAQ下的AQ caq(= Δ Qmax)作為基準,算出在Δ Q的數(shù)據(jù)上與各Caa對應的第2曲軸角度02^下的Δ Q的值即Δ QCAa 與Δ Qcaq的差分的絕對值(I Δ QCAa- Δ Qcaq I )。并且,利用該值(I Δ QCAa- Δ Qcaq I ),取得MFB成為 預定比例a時的實際發(fā)熱量Qt的推定值。在此基礎上,基于利用這樣的方法取得的實際發(fā)熱 量Qt而得出的MFB通過將該實際發(fā)熱量Qt代入上述(7)式中的Q(0),將上述AQ caq(= AQmax = Qtmax)代入該式中的Q(0ca1(X)),并將零代入該式中的Q(0caq)而算出。
[0181]通過利用Δ Q的數(shù)據(jù)如上述那樣求出MFB,能夠取得與算出的MFB對應的第2曲軸角 度92CAa。并且,取得與所取得的第2曲軸角度92CAa成對的第1曲軸角度Θ 1CAcc,將所取得的第1曲 軸角度θκΑα作為CAa的真正的值來對待。在提前燃燒時,通過這樣的方法,能夠利用△ Q來取 得 CAa (例如,CA50)。
[0182](實施方式3的燃燒狀態(tài)的檢測所涉及的具體處理)
[0183] 圖14是示出為了實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式3中的提前燃燒時的燃燒狀態(tài)的檢測方法 而由ECU40所執(zhí)行的例程的流程圖。此外,在圖14中,關于與實施方式1中的圖7所示的步驟 相同的步驟,標注同一標號并省略或簡化其說明。另外,在本例程中,也作為實際發(fā)熱量Qt 的取得例而示出了 Qtmax,作為CAa的取得例而示出了 CA50。另外,在此雖然省略,但也可以 與實施方式1等同樣,與本例程聯(lián)動地執(zhí)行通過圖8和9所示的例程實現(xiàn)的早燃發(fā)生的檢測 和不發(fā)火檢測等。
[0184] 在圖14所示的例程中,也與圖7所示的例程等同樣,ECU40在步驟104中與曲軸角度 同步地算出發(fā)熱量變化量A Q的數(shù)據(jù)之后,將所取得的發(fā)熱量變化量△ Q的數(shù)據(jù)的最大值Δ Qmax作為最大實際發(fā)熱量Qtmax而取得(步驟106)。
[0185] 接著,ECU40以在本實施方式中說明的方法,利用所取得的發(fā)熱量變化量AQ的數(shù) 據(jù)和(7)式,取得與CA50對應的第2曲軸角度0 2CA5Q(步驟500)。接下來,ECU40將與所取得的第 2曲軸角度02C成對的第1曲軸角度0應〇作為CA50而取得(步驟502)。
[0186] 在以上說明的提前燃燒時,也利用了發(fā)熱量變化量AQ,所以能夠不受缸內壓力P 的偏差量辦(絕對壓修正的誤差量)的影響地,準確地取得實際發(fā)熱量Qt(包含Qtmax)和CAa (包含 CA50)。
[0187] 在上述實施方式3中,將作為差分(Qs-QO而算出的發(fā)熱量變化量AQ的數(shù)據(jù)與第2 曲軸角度92相關聯(lián)地取得。然而,關于提前燃燒時中的任意的MFB處的CAa的算出,也可以代 替上述的方法,與第1曲軸角度9 1相關聯(lián)地取得發(fā)熱量變化量AQ的數(shù)據(jù)。通過使用這樣的 方法,能夠在獲得各Caa的曲軸角度Θ與提前燃燒時的算出發(fā)熱量Q的波形一致的狀態(tài)下,取 得發(fā)熱量變化量A Q的數(shù)據(jù)。此外,使用該方法的情況下的△ Q可以作為差分(Qs-Qi)而算出, 也可以作為差分(Qi-Q2)而算出。并且,在利用了差分(Qi-Q 2)的情況下,會獲得負值下的AQ 的波形,但在Q的波形與A Q的波形之間,也能夠使值的大小的變化與曲軸角度Θ的變化的關 系一致。
[0188] 此外,在上述實施方式3中,Caa相當于所述第7發(fā)明中的"預定比例燃燒點",MFB成 為50%時的50%燃燒點02CA5〇相當于所述第7發(fā)明中的"特定第2曲軸角度",與0 2CA5〇成對的 第1曲軸角度相當于所述第7發(fā)明中的"特定第1曲軸角度"。并且,通過ECU40執(zhí)行上述 步驟104的處理來實現(xiàn)所述第7發(fā)明中的"發(fā)熱量變化量算出單元",通過ECU40執(zhí)行上述步 驟500和502的處理來實現(xiàn)所述第7發(fā)明中的"第3燃燒點取得單元",通過ECU40執(zhí)行上述步 驟500的處理來實現(xiàn)所述第7發(fā)明中的"特定第2曲軸角度取得單元",通過ECU40執(zhí)行上述步 驟502的處理來實現(xiàn)所述第7發(fā)明中的"特定第1曲軸角度取得單元"。
[0189] 實施方式4.
[0190] 接著,參照圖15,對本發(fā)明的實施方式4進行說明。
[0191]本實施方式的系統(tǒng),能夠通過使用圖1所示的硬件構成,并使ECU40執(zhí)行后述的圖 15所示的例程代替圖7所示的例程來實現(xiàn)。
[0192] [實施方式4中的利用了缸內壓傳感器的燃燒狀態(tài)的檢測方法]
[0193] 在實施方式1~3中如上所述,關于以利用了發(fā)熱量變化量AQ的最大實際發(fā)熱量 Qtmax為首的實際發(fā)熱量Qt的取得,能夠與燃燒方式無關地使用相同的方法。然而,與燃燒 方式是延遲燃燒、通常燃燒以及提前燃燒(異常燃燒)中的哪一個相應地,利用了發(fā)熱量變 化量A Q的CAa的檢測方法存在差異。
[0194] (燃燒方式的判別方法)
[0195] 于是,在本實施方式中,在內燃機10的運轉期間,通過以下說明的方法,使用發(fā)熱 量變化量A Q和算出發(fā)熱量Q,按每個循環(huán)判別燃燒方式。并且,利用與判別出的燃燒方式相 適應的檢測方法來取得CA50。此外,在此,例示CA50的取得方法,但本實施方式的方法能夠 適用于CA50以外的任意的CAa。
[0196] 通過對圖4、10以及13進行比較可知,就壓縮上止點處的發(fā)熱量變化量Δ Q的變化 率(A Q的波形的斜率)而言,與成為相當于零的較小的值的延遲燃燒時(圖4)和提前燃燒時 (圖13)不同,在通常燃燒時(圖10)變大。于是,在本實施方式中,在壓縮上止點處的發(fā)熱量 變化量A Q的變化率變?yōu)楸阮A定值大的循環(huán)中,將該循環(huán)的燃燒方式判定為通常燃燒。
[0197] 在此基礎上,在壓縮上止點附近的發(fā)熱量變化量AQ的變化率成為上述預定值以 下的循環(huán)中,利用如下方法判別延遲燃燒和提前燃燒。即,在A Q的數(shù)據(jù)上取得與CA50對應 的曲軸角度即第2曲軸角度02咖〇和與該第2曲軸角度02^()成對的(g卩,隔著TDC處于等距離 的(再換句話說,是缸內容積V成為相同的值的))第1曲軸角度0 1^〇。并且,判定第2曲軸角度 02CA5Q下的算出發(fā)熱量Q的變化率(Q的波形的斜率)與第1曲軸角度9lCA5Q下的算出發(fā)熱量Q的 變化率中的哪一個較大。通過對圖4與圖13進行比較可知,在延遲燃燒時,第2曲軸角度0 2^〇 下的算出發(fā)熱量Q的變化率比第1曲軸角度91^〇下的算出發(fā)熱量Q的變化率大,另一方面,在 提前燃燒時,與第2曲軸角度θ 2_下的算出發(fā)熱量Q的變化率相比,第1曲軸角度θιω5〇下的 算出發(fā)熱量Q的變化率較大。因此,通過該判定方法,能夠判別延遲燃燒和提前燃燒。
[0198] (實施方式4的燃燒狀態(tài)的檢測所涉及的具體處理)
[0199] 圖15是示出為了實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式4中的提前燃燒時的燃燒狀態(tài)的檢測方法 而由ECU40所執(zhí)行的例程的流程圖。此外,在圖15中,關于與實施方式1~3中的圖7、12、14所 示的步驟相同的步驟,標注同一標號并省略或簡化其說明。
[0200] 在圖15所示的例程中,Ε⑶40在步驟104中與曲軸角度同步地算出發(fā)熱量變化量Δ Q的數(shù)據(jù)之后,將所取得的發(fā)熱量變化量A Q的數(shù)據(jù)的最大值△ Qmax作為最大實際發(fā)熱量 Qtmax而取得(步驟106)。
[0201]接著,E⑶40判定壓縮上止點(TDC)處的發(fā)熱量變化量AQ的變化率是否比預定值 大(步驟600)。本步驟600中的預定值是作為用于將通常燃燒判別為其他的燃燒方式(通常 燃燒和提前燃燒)的上述變化率的閾值而預先設定的值。
[0202]在上述步驟600的判定成立的情況下,即,能夠判斷為TDC下的△ Q的波形的斜率不 平坦的情況下,E⑶40前進至步驟602。在步驟602中,執(zhí)行用于通常燃燒時的CA50的檢測處 理(步驟400~402)。
[0203]另一方面,在上述步驟600的判定不成立的情況下,即能夠判斷為TDC下的Δ Q的波 形的斜率平坦的情況下,ECU40接下來利用在步驟104中取得的發(fā)熱量變化量△ Q的數(shù)據(jù)和 (6)或(7)式,取得與CA50對應的第2曲軸角度02_和與該第2曲軸角度02_成對的第1曲軸 角度0 1CA5Q(步驟604)。
[0204]在執(zhí)行了上述步驟604的處理的情況下,ECU40接下來判定第2曲軸角度θ 2_下的 算出發(fā)熱量Q的變化率是否比第1曲軸角度91^〇下的算出發(fā)熱量Q的變化率大(步驟606)。其 結果,在本步驟606的判定成立的情況下,Ε⑶40前進至步驟608,執(zhí)行用于延遲燃燒時的 CA50的檢測處理。具體而言,將第2曲軸角度02CA5Q最終作為CA50而取得。
[0205]另一方面,在上述步驟606的判定不成立的情況下,E⑶40前進至步驟610,執(zhí)行用 于提前燃燒時的CA50的檢測處理。具體而言,將第1曲軸角度0咖〇最終作為CA50而取得。
[0206] 根據(jù)以上說明的圖15所示的例程,在內燃機10的運轉期間判別燃燒方式,使用與 判別出的當前的燃燒方式相適應的檢測處理,能夠不受缸內壓力P的偏差量6 [)(絕對壓修正 的誤差量)的影響地準確地檢測CA50。
[0207] 在上述實施方式4中,為了判別是通常燃燒時,還是其他的燃燒時,對壓縮上止點 處的發(fā)熱量變化量A Q是否比預定值大進行判定。然而,該判別方法不限于使用發(fā)熱量變化 量AQ。即,在本說明書中定義的通常燃燒時,壓縮上止點位于燃燒期間中,所以與其他的燃 燒方式相比,壓縮上止點處的算出發(fā)熱量Q的變化率變大。于是,上述判別方法也可以代替 使用發(fā)熱量變化量A Q,而是對壓縮上止點處的算出發(fā)熱量Q是否比預定值大進行判定。 [0208]此外,在上述實施方式4中,與50%燃燒點0 2CA5〇成對的第1曲軸角度0魏〇相當于所 述第6發(fā)明中的"特定第1曲軸角度",并且通過ECU40執(zhí)行上述步驟604的處理來實現(xiàn)所述第 6發(fā)明中的"特定第1曲軸角度取得單元"。
[0209] 其他的變形例.
[0210] 在上述實施方式1~4中,算出以作為包含燃燒期間的曲軸角期間而預先設想的曲 軸角期間作為對象的發(fā)熱量變化量A Q的數(shù)據(jù),將其最大值△ Qmax作為最大實際發(fā)熱量 Qtmax而取得。由此,能夠在發(fā)熱量變化量△ Q的數(shù)據(jù)的算出結束了的階段,即還沒有準確地 掌握燃燒開始點CA0和燃燒結束點CA100的階段,利用發(fā)熱量變化量AQ的數(shù)據(jù)(波形)來取 得最大實際發(fā)熱量Qtmax。然而,本發(fā)明中的最大實際發(fā)熱量的算出方法未必限于利用尋找 發(fā)熱量變化量的數(shù)據(jù)的最大值這一方式。即,也可以預先掌握比燃燒開始點CA0靠提前側的 第1曲軸角度θι和比燃燒結束點CA100靠延遲側的、與該第1曲軸角度0 1成對的第2曲軸角度 θ2,將與這一對曲軸角度θι、θ2對應的發(fā)熱量變化量△ Q作為最大實際發(fā)熱量Qtmax而取得。
[0211] 另外,在上述實施方式1~4中,將第1算出發(fā)熱量&與第2算出發(fā)熱量Q2的差分即發(fā) 熱量變化量AQ作為從第2算出發(fā)熱量Q 2減去第1算出發(fā)熱量&得到的值(Qs-Qi)而算出。然 而,在本發(fā)明中為了取得實際發(fā)熱量Qt的推定值所使用的發(fā)熱量變化量AQ也可以代替值 (Q2-Q1),而使用從第1算出發(fā)熱量Qi減去第2算出發(fā)熱量Q2得到的差分的絕對值(| Q1-Q21)。
[0212] 另外,在上述實施方式1~4中,以具備曲軸16的旋轉中心和活塞銷13的軸中心處 于汽缸中心軸上的活塞?曲軸機構的內燃機10為例進行了說明。在此,在具備活塞?曲軸 機構的內燃機中,以膨脹行程中的對活塞的側向推力載荷的減少所帶來的摩擦損失的減少 等為目的,大多采用將曲軸的旋轉中心設定于自汽缸中心軸上起發(fā)生了偏離的位置的結 構,即所謂的偏置曲軸。若采用了這樣的結構,則與圖3(B)所示的波形不同,相對于曲軸角 度Θ的缸內容積V的波形不會以壓縮上止點為基準而左右對稱。因此,隔著TDC處于等距離的 一對曲軸角度下的缸內容積V的值不成為相同的值。這一點不限于通過偏置曲軸使曲軸的 旋轉中心相對于汽缸中心軸偏置了的情況,即使曲軸的旋轉中心沒有偏置,在活塞銷的軸 中心相對于汽缸中心軸偏置了的結構中也是同樣的。在本發(fā)明中,將缸內容積V相同的一對 曲軸角度(θ 1和02 )下的算出發(fā)熱量(Qi和Q2 )利用于發(fā)熱量變化量△ Q的算出。因此,本發(fā)明 也同樣能夠適用于這些采用了偏置曲軸等的內燃機。
[0213]另外,在上述實施方式1等中,利用燃燒重心位置即CA50來判定早燃發(fā)生的有無。 然而,在本發(fā)明中為了判定早燃發(fā)生的有無所使用的曲軸角度不限于CA50,也可以是MFB成 為預定比例α時的任意的曲軸角度CAa。
[0214] 標號說明 [0215] 1〇內燃機 [0216] 12 活塞
[0217] 13活塞銷
[0218] 14 連桿
[0219] 16 曲軸
[0220] 18燃燒室
[0221 ] 20進氣通路
[0222] 22排氣通路
[0223] 24進氣門
[0224] 26排氣門
[0225] 28節(jié)氣門
[0226] 30燃料噴射閥
[0227] 32火花塞
[0228] 34缸內壓傳感器
[0229] 40 ECU(Electronic Control Unit)
[0230] 42曲軸角傳感器
[0231 ] 44空氣流量計
【主權項】
1. 一種內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,是具備曲軸角度取得單元、缸內壓傳感器以及發(fā) 熱量算出單元的往復運動型的內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,所述曲軸角度取得單元取得曲 軸角度,所述缸內壓傳感器檢測缸內壓力,所述發(fā)熱量算出單元使用對由所述缸內壓傳感 器檢測的缸內壓力實施了絕對壓修正后的缸內壓力和由所述曲軸角度取得單元取得的曲 軸角度,算出與曲軸角度同步的缸內的發(fā)熱量的數(shù)據(jù)即算出發(fā)熱量數(shù)據(jù),所述內燃機的燃 燒狀態(tài)檢測裝置的特征在于, 具備最大實際發(fā)熱量推定單元,該最大實際發(fā)熱量推定單元在將壓縮行程中的曲軸角 度設為第1曲軸角度,將膨脹行程中的、能夠得到與所述第1曲軸角度下的缸內容積相同的 缸內容積的曲軸角度設為第2曲軸角度,將作為第1曲軸角度下的發(fā)熱量而由所述發(fā)熱量算 出單元算出的算出發(fā)熱量設為第1算出發(fā)熱量,將作為第2曲軸角度下的發(fā)熱量而由所述發(fā) 熱量算出單元算出的算出發(fā)熱量設為第2算出發(fā)熱量的情況下,基于比燃燒開始點靠提前 側的所述第1曲軸角度下的第1算出發(fā)熱量與比燃燒結束點靠延遲側的所述第2曲軸角度下 的第2算出發(fā)熱量的差分即發(fā)熱量變化量,來推定最大實際發(fā)熱量。2. 根據(jù)權利要求1所述的內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,其特征在于, 還具備發(fā)熱量變化量算出單元,該發(fā)熱量變化量算出單元將包含燃燒期間的曲軸角期 間作為對象,算出所述第1算出發(fā)熱量與第2算出發(fā)熱量的差分即發(fā)熱量變化量的與曲軸角 度同步的發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù), 所述最大實際發(fā)熱量推定單元使用所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)的最大值來推定最大實際 發(fā)熱量。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,其特征在于, 還具備發(fā)熱量變化量算出單元,該發(fā)熱量變化量算出單元將包含燃燒期間的曲軸角期 間作為對象,算出所述第1算出發(fā)熱量與第2算出發(fā)熱量的差分即發(fā)熱量變化量的與曲軸角 度同步的發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù), 所述發(fā)熱量變化量算出單元,將發(fā)熱量變化量作為從所述第2算出發(fā)熱量減去所述第1 算出發(fā)熱量得到的值而算出,并且,使用所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù),將發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)與所述 第2曲軸角度相關聯(lián)地取得, 還具備第1燃燒點取得單元,該第1燃燒點取得單元在燃燒開始點成為比壓縮上止點靠 提前側的曲軸角度且燃燒結束點成為比壓縮上止點靠延遲側的曲軸角度的通常燃燒時,取 得燃燒質量比例成為預定比例時的曲軸角度即預定比例燃燒點, 所述第1燃燒點取得單元,基于將所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)中發(fā)熱量變化量到達最大值 時的發(fā)熱量變化量最大曲軸角度視為燃燒結束點、且將特定第1曲軸角度視為燃燒開始點 而得到的視為燃燒期間中的所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù),取得所述通常燃燒時的所述預定比例燃 燒點,所述特定第1曲軸角度是隔著壓縮上止點而位于所述發(fā)熱量變化量最大曲軸角度的 相反側的、能夠得到與所述發(fā)熱量變化量最大曲軸角度下的缸內容積相同的缸內容積的曲 軸角度。4. 根據(jù)權利要求3所述的內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,其特征在于, 所述第1燃燒點取得單元,在基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的壓縮上止點附近的算出 發(fā)熱量或者基于所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)而得的壓縮上止點附近的發(fā)熱量變化量的變化率 比預定值大的情況下,判斷為處于所述通常燃燒時。5. 根據(jù)權利要求1~4中任一項所述的內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,其特征在于, 還具備發(fā)熱量變化量算出單元,該發(fā)熱量變化量算出單元將包含燃燒期間的曲軸角期 間作為對象,算出所述第1算出發(fā)熱量與第2算出發(fā)熱量的差分即發(fā)熱量變化量的與曲軸角 度同步的發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù), 所述發(fā)熱量變化量算出單元,將發(fā)熱量變化量作為從所述第2算出發(fā)熱量減去所述第1 算出發(fā)熱量得到的值而算出,并且,使用所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù),將發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)與所述 第2曲軸角度相關聯(lián)地取得, 還具備第2燃燒點取得單元,該第2燃燒點取得單元在燃燒開始點成為與壓縮上止點相 同或者比壓縮上止點靠延遲側的曲軸角度的延遲燃燒時,取得燃燒質量比例成為預定比例 時的曲軸角度即預定比例燃燒點, 所述第2燃燒點取得單元,將在所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)中發(fā)熱量變化量從零轉變?yōu)樵?加時的曲軸角度視為燃燒開始點、且將在所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)中發(fā)熱量變化量到達最大 值時的發(fā)熱量變化量最大曲軸角度視為燃燒結束點,將在所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)中發(fā)熱量 變化量相對于該發(fā)熱量變化量的最大值成為所述預定比例時的特定第2曲軸角度作為所述 延遲燃燒時的所述預定比例燃燒點而取得。6. 根據(jù)權利要求5所述的內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,其特征在于, 還具備特定第1曲軸角度取得單元,該特定第1曲軸角度取得單元取得隔著壓縮上止點 位于所述特定第2曲軸角度的相反側的、能夠得到與所述特定第2曲軸角度下的缸內容積相 同的缸內容積的特定第1曲軸角度, 所述第2燃燒點取得單元在基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的壓縮上止點附近的算出發(fā) 熱量或者基于所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)而得的壓縮上止點附近的發(fā)熱量變化量的變化率成 為預定值以下、且基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的所述特定第2曲軸角度下的算出發(fā)熱量 的變化率比基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的所述特定第1曲軸角度下的算出發(fā)熱量的變化 率大的情況下,判斷為處于所述延遲燃燒時。7. 根據(jù)權利要求1~6中任一項所述的內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,其特征在于, 還具備發(fā)熱量變化量算出單元,該發(fā)熱量變化量算出單元將包含燃燒期間的曲軸角期 間作為對象,算出所述第1算出發(fā)熱量與第2算出發(fā)熱量的差分即發(fā)熱量變化量的與曲軸角 度同步的發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù), 所述發(fā)熱量變化量算出單元,將發(fā)熱量變化量作為從所述第2算出發(fā)熱量減去所述第1 算出發(fā)熱量得到的值而算出,并且,將發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)與所述第2曲軸角度相關聯(lián)地取 得, 還具備第3燃燒點取得單元,該第3燃燒點取得單元在燃燒結束點成為與壓縮上止點相 同或者比壓縮上止點靠提前側的曲軸角度的提前燃燒時,取得燃燒質量比例成為預定比例 時的曲軸角度即預定比例燃燒點, 所述第3燃燒點取得單元,包括: 特定第2曲軸角度取得單元,其將在所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)中發(fā)熱量變化量從零轉變 為增加時的曲軸角度視為燃燒結束點、且將在所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)中發(fā)熱量變化量到達 最大值時的發(fā)熱量變化量最大曲軸角度視為燃燒開始點,取得發(fā)熱量變化量與發(fā)熱量變化 量的最大值的差的絕對值相對于該發(fā)熱量變化量的最大值成為所述預定比例時的特定第2 曲軸角度;和 特定第1曲軸角度取得單元,其取得隔著壓縮上止點位于所述特定第2曲軸角度的相反 側的、能夠得到與所述特定第2曲軸角度下的缸內容積相同的缸內容積的特定第1曲軸角 度, 所述第3燃燒點取得單元,將所述特定第1曲軸角度作為所述提前燃燒時的所述預定比 例燃燒點而取得。8. 根據(jù)權利要求7所述的內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,其特征在于, 所述第3燃燒點取得單元,在基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的壓縮上止點附近的算出 發(fā)熱量或者基于所述發(fā)熱量變化量數(shù)據(jù)而得的壓縮上止點附近的發(fā)熱量變化量的變化率 成為預定值以下、并且與基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的所述特定第2曲軸角度下的算出 發(fā)熱量的變化率相比,基于所述算出發(fā)熱量數(shù)據(jù)而得的所述特定第1曲軸角度下的算出發(fā) 熱量的變化率較大的情況下,判斷為處于所述提前燃燒時。9. 根據(jù)權利要求3~8中任一項所述的內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,其特征在于, 還具備早燃判定單元,該早燃判定單元在所述預定比例燃燒點比預定的第1判定值提 前的情況下,判定為發(fā)生了早燃。10. 根據(jù)權利要求2所述的內燃機的燃燒狀態(tài)檢測裝置,其特征在于, 還具備不發(fā)火判定單元,該不發(fā)火判定單元在由所述最大實際發(fā)熱量推定單元推定出 的最大實際發(fā)熱量比預定的第2判定值小的情況下,判定為發(fā)生了不發(fā)火。
【文檔編號】F02D45/00GK105899791SQ201480072757
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月25日
【發(fā)明人】坂柳佳宏, 鈴木裕介
【申請人】豐田自動車株式會社