ES2201254T3 - Dispositivo para la deteccion de golpeteo en un motor de combustion interna. - Google Patents
Dispositivo para la deteccion de golpeteo en un motor de combustion interna.Info
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Abstract
DISPOSITIVO PARA DETECTAR EL AUTOENCENDIDO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA QUE, INCLUSO CUANDO SE GENERA EL RUIDO DE PICADO, NO LO DETECTAN, DE MODO ERRONEO, COMO UN AUTOENCENDIDO. UNA SEÑAL DE CORRIENTE IONICA DETECTADA POR UNA UNIDAD DE DETECCION DE CORRIENTE IONICA 17 SE SEPARA EN UN COMPONENTE DE FRECUENCIA DEL AUTOENCENDIDO AL PASAR POR UN FILTRO DE PASO DE BANDA 32 Y LOS OTROS COMPONENTES DE LA FRECUENCIA DISTINTOS DEL COMPONENTE DE LA FRECUENCIA DE AUTOENCENDIDO QUE PASAN A TRAVES DE UN FILTRO DE PASO BAJO 321 Y UN FILTRO DE PASO ALTO 322. CUANDO EL COMPONENTE DE LA FRECUENCIA DE AUTOENCENDIDO SUPERA UN NIVEL PREFIJADO, ES SEÑAL DE QUE SE PRODUCE EL AUTOENCENDIDO. CUANDO EL COMPONENTE DE LE FRECUENCIA DISTINTO DEL COMPONENTE DE LA FRECUENCIA DE AUTOENCENDIDO ES SUPERIOR AL NIVEL PREFIJADO, SE CONSIDERA QUE SE ESTA GENERANDO EL RUIDO DE PICADO Y, DE ESTE MODO, LA GENERACION DE RUIDO DE PICADO NO SE CONSIDERARA, DE MODO ERRONEO, A UN AUTOENCENDIDO.
Description
Dispositivo para la detección de golpeteo en un
motor de combustión interna.
La presente invención se refiere a un dispositivo
para la detección de golpeteo en un motor de combustión interna,
con la utilización de corriente iónica. Más en particular, la
invención se refiere a un dispositivo para la detección de golpeteo
en un motor de combustión interna, que no detecta erróneamente el
golpeteo uniforme cuando se genera ruido impulsional.
En un motor de combustión interna que utiliza
gasolina como combustible, una mezcla gaseosa comprimida por un
pistón, se inflama mediante una bujía, y se quema para producir una
salida. Es decir, en combustión normal, se forma un núcleo de llama
en una mezcla gaseosa, cerca del espacio entre electrodos de la
bujía, y se propaga por la cámara de combustión completa.
El momento de la ignición de la bujía, guarda una
relación íntima con la salida del motor de combustión interna.
Cuando el instante de la ignición se produce demasiado tarde, la
velocidad de propagación de la llama es lenta. Por lo tanto, la
combustión se hace lenta, dando como resultado un incremento de la
eficacia de la combustión, y con ello, una reducción de la salida
del motor de combustión interna.
Cuando el instante de la ignición es demasiado
pronto, por otra parte, la propagación de la llama es rápida, con
lo que se eleva la presión de la combustión, y la salida del motor
de combustión interna se incrementa. Cuando el instante de ignición
es demasiado pronto, sin embargo, tiene lugar un golpeteo con el
que la mezcla se auto-inflama con anterioridad a la
propagación de la llama, dañando con frecuencia al motor de
combustión interna.
Es decir, resulta ventajoso que el motor de
combustión interna opere en una región en la que el instante de la
ignición se establece justamente antes de que ocurra el golpeteo
(MBT: avance de chispa mínimo para el mejor par), desde el punto de
vista de eficacia del combustible y de salida. Es muy importante
detectar de forma fiable la ocurrencia del golpeteo.
Un sensor de golpeo, que consiste en un sensor de
vibración, ha sido utilizado hasta ahora para detectar el golpeteo.
Sin embargo, ha sido estudiado un dispositivo que detecta el
golpeteo con la utilización del fenómeno de que se generan iones en
la cámara de combustión debido a la combustión de la mezcla, y que
circula una corriente iónica.
La Figura 1 es un diagrama que ilustra
esquemáticamente un circuito de ignición para el motor de
combustión interna, en el que se ha conectado un extremo de la
bobina primaria 111 de una bobina 11, al electrodo positivo de una
batería 12. El otro extremo se ha conectado a masa a través del
colector y del emisor de un transistor 13 de conmutación incluido
en un ignitor.
La base del transistor 13 se ha conectado a una
unidad 14 de control de instante de ignición, de modo que el
transistor 13 se vuelve conductor cuando se dispone una señal IGT
de ignición a la salida de la unidad 14 de control del instante de
ignición.
Un extremo de una bobina 12 secundaria de la
bobina 11 de ignición, ha sido conectado también al electrodo
positivo de la batería 12, y el otro extremo se ha conectado a la
bujía 16 a través de un diodo 15 de prevención de corriente inversa,
un distribuidor (no representado), y un cable 18 de alta
tensión.
Una unidad 17 de detección de corriente iónica,
ha sido conectada al otro extremo de la bobina 112 secundaria de la
bobina 11 de ignición, en paralelo con la bujía 16.
La corriente iónica se alimenta, a través de un
diodo 171 de protección, a un circuito serie de un resistor 172 de
conversión de corriente en tensión, y de una fuente de potencia
polarizada. Una tensión generada en el punto en que se han conectado
entre sí el resistor 172 de conversión de corriente en tensión y el
diodo 171 de protección, se aplica a un circuito 175 amplificador
que comprende un amplificador operacional y un resistor, por medio
de un condensador 174 para eliminar cualquier componente de DC.
Por lo tanto, se dispone a la salida una señal de
tensión proporcional a la componente de AC de la corriente iónica,
en un terminal de salida 176 de la unidad 17 de detección de
corriente iónica.
Las Figuras 2A a 2E son diagramas de formas de
onda en cada una de las porciones del circuito de ignición (Figura
1), y muestran, respectivamente, una señal IGT de ignición, una
tensión en el salo de masa de la bobina primaria (punto P), una
tensión en el lado de alta tensión de la bobina secundaria (punto
5), y una entrada de tensión de la unidad de detección de corriente
iónica (punto I). Las abscisas representan siempre el tiempo.
Cuando la señal de ignición IGT se pone a nivel
"H" en el instante t_{1}, el transistor 13 se vuelve
conductor, y cae la tensión del punto P. Inmediatamente después de
t_{1}, se genera un pulso de alta tensión negativa en el punto S,
es decir, en el lado de alta tensión de la bobina secundaria. Sin
embargo, la corriente se bloquea por medio del diodo 15 de
prevención de corriente inversa, impidiendo que circule hacia la
bujía 16 y la unidad 17 de detección de corriente iónica.
Cuando la señal de ignición IGT vuelve al nivel
"L" en el instante t_{2}, y el transistor 13 pasa a corte,
se eleva bruscamente la tensión en el punto P, y se genera un pulso
de alta tensión positiva en el punto S.
El pulso de alta tensión positiva no se bloquea
mediante el diodo 15 de prevención de corriente inversa, y circula
hacia la bujía 16 para ser descargado. Se impide, mediante el diodo
de protección 171, que circule hacia la unidad 17 de detección de
corriente iónica.
Además, desde t_{3} hasta t_{4} después de la
descarga de la bujía 16, se dispara la resonancia LC por medio de
la energía restante de la bobina 11 de ignición debida a la
inductancia parásita y a la capacitancia parásita del cable de alta
tensión 18 y similares.
La mezcla de gas del cilindro se inflama mediante
la descarga de la bujía 16, se generan iones en el cilindro según
se esparce la llama, y empieza a circular una corriente iónica. La
corriente iónica se incrementa con el incremento de la presión en el
cilindro, y se reduce con la disminución de la presión en el
cilindro.
Cuando se produce el golpeteo en el motor de
combustión interna, se superponen señales de golpeteo en una banda
particular de frecuencia (6 a 7 KHz), mientras que la corriente
iónica disminuye después de haber alcanzado su pico.
Con el fin de detectar el golpeteo con la
utilización de la corriente iónica, por lo tanto, se desea detectar
solamente las señales de golpeteo en la banda de frecuencia
particular, y rechazar otras señales (por ejemplo, la onda de
resonancia LC). A este efecto, por lo tanto, se desea proporcionar
una ventana de golpeteo que se abra en el instante t_{3} después
de que no salga ninguna señal extra, y que se cierre en un momento
adecuado (por ejemplo, ATDC 60º) después de que se haya reducido la
corriente iónica, y para detectar el golpeteo en base a la salida
de la unidad 17 de detección de corriente iónica mientras la
ventana de golpeteo se encuentre abierta.
Se ha propuesto ya "un método de detección de
golpeteo en base a la corriente iónica" (véase la publicación de
Patente japonesa sin examinar (Kokai) núm.
6-159129). De acuerdo con este documento, la señal
de golpeteo se separa de la señal de salida de la unidad 17 de
detección de corriente iónica utilizando un filtro pasabajo, las
señales de golpeteo separadas se integran, y el golpeteo se detecta
en base a la señal generada.
La Figura 3 es un diagrama de bloques, de acuerdo
con el documento antes mencionado, en la que la salida de la unidad
175 de detección de corriente iónica se alimenta a una unidad 34 de
procesamiento a través de una unidad 32 de filtro pasabanda (BPF) y
de una unidad 33 de integración (o de retención de pico). La
actuación de la unidad 33 de integración (o de retención de pico),
está controlada por una ventana que se abre después de un período
predeterminado que se establece dependiendo de la velocidad y la
carga del motor, y que se cierra en un momento correspondiente a
alrededor de 50º CA.
La componente de ruido se rechaza utilizando el
hecho de que el valor integrado de ruido estimado como constitutivo
de un cambio instantáneo de la concentración iónica, se incrementa
escalonadamente, mientras que el valor integrado de las señales de
golpeteo se incrementa continuadamente.
También se conoce ampliamente el hecho de
proporcionar una unidad 31 de enmascaramiento de resonancia entre la
unidad 17 de detección de corriente iónica y la unidad 32 de BPF
con el fin de rechazar el efecto de la resonancia LC tras la
descarga eléctrica.
La unidad 17 de detección de corriente iónica,
sin embargo, detecta una corriente iónica muy pequeña, y debe tener
una ganancia y una impedancia de entrada muy alta, con lo que se
capta inevitablemente el ruido impulsional debido a la descarga de
corona de la bujía 16. Además, el ruido impulsional tiene un
espectro de frecuencia muy amplio y uno puede ser rechazado por la
unidad 32 de BPF, y se genera de manera irregular. En consecuencia,
resulta difícil separar de manera fiable el ruido impulsional del
correspondiente al golpeteo, y el ruido impulsional puede
frecuentemente ser detectado de manera errónea según se produce el
golpeteo.
Las Figuras 4A a 4E son diagramas que explican el
problema mencionado en lo que antecede, y muestran,
respectivamente, una salida de la unidad 31 de enmascaramiento de
resonancia de LC, salidas de la unidad 32 de BPF y de la ventana de
golpeteo, la salida de la unidad de retención de pico, y la salida
de la unidad de integración. Las abscisas representan siempre el
tiempo.
Es decir, con anterioridad al instante t_{10},
la salida de la unidad 17 de detección de corriente iónica se
enmascara mediante la unidad 31 de enmascaramiento de resonancia de
LC, y solamente se dispone a la salida la señal después de t_{11}
desde la unidad de enmascaramiento de resonancia de LC. Por
ejemplo, la ventana de golpeteo se abre entre 10º ATDC y 60º ATDC,
y se inicia la operación de retención de pico o la operación de
integración.
Cuando se produce el golpeteo después de 10º
ATDC, la salida de la unidad de retención de pico o de la unidad de
integración, se incrementa. Cuando el nivel de golpeteo es pequeño,
sin embargo, la salida no supera el nivel de umbral L_{TH}.
Cuando se genera un ruido impulsional en
t_{11}, sin embargo, la salida de la unidad de retención de pico
o de la unidad de integración puede hacerse más grande que el nivel
de umbral L_{TH} que está afectado por la componente de frecuencia
de golpeteo del ruido impulsional. En ese caso, la unidad 34 de
procesamiento detecta erróneamente el ruido impulsional como
golpeteo.
Cuando se detecta erróneamente que se está
produciendo golpeteo a través del golpeteo que no está ocurriendo
en realidad, el instante de ignición se retarda con el fin de
suprimir el golpeteo, lo que da como resultado el deterioro de la
eficacia del combustible y de la salida.
El documento
US-A-5 220 821 describe un método de
detección de golpeteo que comprende la generación de una señal
detectada en relación con una propiedad de combustión en un cilindro
de un motor. La señal detectada se filtra para seleccionar
porciones características del golpeteo. La señal filtrada se
investiga solamente para determinar si se ha producido el golpeteo
cuando la señal detectada no filtrada cumple al menos dos
condiciones predeterminadas. Una condición predeterminada consiste
en que la señal detectada debe haber alcanzado un valor de umbral
predeterminado. Otras condiciones preestablecidas para la señal
detectada incluyen la siguiente: el valor máximo de la señal
detectada está por debajo de un valor crítico predeterminado y,
dentro de una diferencia de ángulo de calado predeterminada, después
de alcanzar el valor de umbral, durante un intervalo de tiempo
predeterminado, la señal detectada no disminuye más de una primera
cantidad crítica, y no crece más de una segunda cantidad
crítica.
La presente invención proporciona un dispositivo
para detectar el golpeteo de un motor de combustión interna, que no
detecta erróneamente ruido impulsional como golpeteo incluso cuando
se genera.
Un dispositivo para la detección de golpeteo en
un motor de combustión interna, de acuerdo con una primera
invención, comprende:
un medio detector de corriente iónica, que aplica
una tensión a través de un par de electrodos instalados en una
cámara de combustión del motor de combustión interna, y detecta la
corriente iónica que circula entre el par de electrodos a través de
los iones generados cuando se quema la mezcla gaseosa en la cámara
de combustión;
un medio separador, para separar la señal de
salida de dicho medio de detección de corriente iónica, en una
señal con una banda de frecuencia particular, que representa la
ocurrencia de golpeteo, y una señal con otras componentes de
frecuencia, y más alta que la citada banda de frecuencia
particular;
medios de determinación, para determinar si está
ocurriendo o no el golpeteo en base a las señales de dicha banda de
frecuencia particular separada por dicho medio separador, y
un medio inhibidor, para inhibir el
funcionamiento de dichos medios de determinación en base a la señal
con componentes de frecuencia distintas a dicha banda particular
separada por medio de dicho medio separador.
En este dispositivo, la presencia de ruido
impulsional se discrimina en base a las componentes de frecuencia
más altas que la frecuencia de golpeteo.
El dispositivo para detectar el golpeteo de un
motor de combustión interna de acuerdo con otra realización,
comprende además un medio de reposición para restablecer la
inhibición con los medios de inhibición cuando la señal con otra
componente de frecuencia y más alta que la banda de frecuencia
particular separada por los medios separadores, sea mayor que un
primer valor predeterminado, y cuando la señal de una banda de
frecuencia particular separada por los medios separadores sea mayor
que segundo valor predeterminado.
De acuerdo con este dispositivo, resulta posible
determinar si se produce o no golpeteo en base a la componente de
frecuencia de golpeteo, incluso cuando se detecta ruido impulsional
pero la componente de frecuencia de golpeteo es mayor que un nivel
predeterminado.
La Figura 1 es un diagrama que ilustra
esquemáticamente un circuito de ignición para un motor de
combustión interna;
Las Figuras 2A a 2E son diagramas de formas de
onda de tensión en cada porción del circuito de ignición;
La Figura 3 es un diagrama que ilustra la
constitución de un dispositivo para detectar el golpeteo en base a
la corriente iónica;
Las Figuras 4A a 4E son diagramas que explican el
problema;
La Figura 5 es un diagrama que ilustra una
primera realización de un dispositivo para detectar el golpeteo de
un motor de combustión interna de acuerdo con la presente
invención;
La Figura 6 es un diagrama de flujo de una
primera rutina de control del golpeteo;
La Figura 7 es un diagrama de flujo de una
sub-rutina de cálculo de antecedentes;
La Figura 8 es un diagrama de flujo de una
sub-rutina de control del instante de ignición;
La Figura 9 es un diagrama de flujo de una
segunda rutina de control del golpeteo;
La Figura 10 es un diagrama que ilustra una
segunda realización de un dispositivo para detección del golpeteo
de un motor de combustión interna de acuerdo con la presente
invención, y
La Figura 11 es un diagrama de flujo de una
tercera rutina de control de golpeteo.
Lo que sigue no pertenece a la invención, dado
que se refiere a un medio separador para la separación de la señal
de salida de un medio de detección de corriente iónica, en una
señal de una componente de frecuencia particular que representa la
ocurrencia de golpeteo y una señal de componentes de frecuencia
inferiores a la citada frecuencia particular.
La Figura 5 es un diagrama que ilustra la primera
realización de un dispositivo para la detección de golpeteo de una
motor de combustión interna de acuerdo con la presente invención.
Se toma una muestra de aire a través de un limpiador 511, y el
combustible inyectado desde una válvula 515 de inyección de
combustible, se alimenta a una cámara 501 de combustión definida
por un pistón 500, una válvula 510 de admisión y una válvula 520 de
escape en un motor 5 de combustión interna.
La cantidad de aire de entrada se mide por medio
de un medidor de flujo 512, y se ajusta mediante una válvula de
estrangulamiento 514 dispuesta en el conducto 513 de entrada.
La mezcla comprimida por el pistón 500, se
inflama mediante la descarga eléctrica de una bujía 16, en las
proximidades del punto muerto superior del pistón 500, y se expande
para producir una fuerza que empuja al pistón 500 hacia abajo.
El gas de escape tras la combustión, se expulsa
hacia un conducto 521 de escape a través de la válvula 520 de
escape, y la concentración de oxígeno en los gases de escape se
detecta por medio de un sensor 522 de relación de aire :
combustible, instalado en el conducto 521 de escape.
La temperatura del agua de refrigeración para
enfriamiento del motor 5 de combustión interna, se detecta mediante
un sensor 504 de temperatura de agua de refrigeración insertado en
una camisa para agua 503.
La corriente iónica que circula por la cámara de
combustión 501, se alimenta a la unidad 31 de enmascaramiento de
resonancia de LC a través de la bujía 16 y de la unidad 17 de
detección de corriente iónica. La salida de la unidad 31 de
enmascaramiento de resonancia de LC se alimenta, a través del filtro
32 pasabanda que permite el paso de solamente aquella banda de
frecuencia (6 a 7 KHz) específica del golpeteo, a la unidad 33 de
retención de pico que mantiene un pico a la salida del filtro 32
pasabanda. También se alimenta a una unidad 341 de retención de
componente de baja frecuencia a través de un filtro 321 pasabanda
de baja frecuencia que permite el paso de únicamente aquellas
componentes de frecuencia (por ejemplo, las componentes de 1 a 2
KHz) inferiores a la frecuencia específica del golpeteo, y de un
comparador 331 de componente de baja frecuencia, y a una unidad 342
de retención de componente de alta frecuencia a través de un filtro
322 pasabanda de alta frecuencia que permite el paso de solamente
aquellas componentes de frecuencia (por ejemplo, las componentes de
14 a 16 KHz) más alta que la frecuencia específica al golpeteo, y
de un comparador 332 de componente de alta frecuencia. También es
admisible utilizar una unidad integradora para integrar las salidas
del filtro 32 pasabanda, en vez de la unidad 33 de retención de
pico.
La unidad 33 de retención de pico, la unidad 341
de retención de componente de baja frecuencia, y la unidad 342 de
retención de componente de alta frecuencia, están conectadas a una
unidad 55 de procesamiento.
La unidad 55 de procesamiento es un sistema de
microordenador que está constituido por una interfaz (I/F) de
entrada analógica 551, una I/F 552 de entrada digital, una I/F 553
de salida, una CPU 554, una memoria 555, y un bus 550.
Es decir, la salida de la unidad 33 de retención
de pico se ha conectado a la I/F 551 de entrada analógica. El
medidor de flujo de aire 512, el sensor de temperatura 504 del agua
de refrigeración, y el sensor 552 de la relación de aire :
combustible, se han conectado también a la I/F 551 de entrada
analógica. La unidad 341 de retención de componente de baja
frecuencia y la unidad 342 de retención de componente de alta
frecuencia, se han conectado a la I/F 552 de entrada digital.
La I/F 553 de salida, pone a su salida un comando
de apertura de válvula para la válvula 515 de inyección de
combustible, y además, pone a la salida una señal IGT de comando de
ignición y una señal de control de captación de corriente
iónica.
Es decir, la señal IGT de comando de ignición se
intensifica mediante la bobina 11 de ignición, y se envía a la
bujía 16 a través del distribuidor 505. El distribuidor 505
contiene un sensor 506 de ángulo de calado que genera una señal
pulsante, por ejemplo cada 30º CA (ángulo de calado), y un sensor
507 de ángulo de referencia que genera una señal pulsante, por
ejemplo cada 720º CA. Las salidas de estos sensores se alimentan
mediante la unidad 55 de procesamiento, a través de la I/F 552 de
entrada digital, y son utilizadas para calcular la velocidad Ne del
motor, para controlar los instantes de apertura y de cierre de la
válvula 515 de inyección de combustible, y para controlar el
instante de disposición a la salida de la señal IGT de comando de
ignición.
Mientras se está produciendo la resonancia LC, la
señal de control de captación de corriente iónica desactiva la
unidad 31 de enmascaramiento de resonancia LC para evitar que la
onda de resonancia LC sea captada, y la señal de control de
captación de corriente iónica se suministra a la unidad 33 de
retención de pico, a la unidad 341 de retención de componente de
baja frecuencia, y a la unidad 342 de retención de componente de
alta frecuencia, para permitir las actuaciones de la unidad 33 de
retención de pico, de la unidad 341 de retención de componente de
baja frecuencia, y de la unidad 342 de retención de componente de
alta frecuencia, mientras se está abriendo la ventana de
golpeteo.
La Figura 6 es un diagrama de flujo de una
primera rutina de control de golpeteo, ejecutada por la CPU 554 en
la unidad 55 de procesamiento de acuerdo con una primera
realización. Esta rutina se ejecuta cada cálculo de instante de
ignición para cada cilindro del motor 5 de combustión interna, y se
determinan las variables para cada cilindro.
Un pico VKN de la corriente iónica, mantenido por
la unidad 33 de retención de pico, se capta en la etapa 60, y los
niveles VNCH y VNCL de señal captados por la unidad 341 de
retención de componente de baja frecuencia y la unidad 342 de
retención de componente de alta frecuencia son captados en la etapa
61.
En la etapa 62, si al menos una cualquiera de
entre la VNCL retenida en la unidad 341 de retención de componente
de baja frecuencia y la VNCH retenida en la unidad 342 de retención
de componente de alta frecuencia, tiene o no el nivel "1", es
decir, se determina si el nivel de una componente de frecuencia
distinta de la banda de frecuencia de golpeteo es o no más alta que
un nivel predeterminado de la corriente iónica.
Cuando la determinación, en la etapa 62, es
negativa, es decir, cuando la componente de frecuencia distinta de
la banda de frecuencia de golpeteo es mayor que un nivel
predeterminado, el control prosigue hasta la etapa 63 en la que se
ejecuta una sub-rutina de cálculo VBG de
antecedentes. Esta sub-rutina se explicará
posteriormente.
En la etapa 64, se determina si el pico VKN de la
corriente iónica es o no mayor que un producto de un primer
coeficiente (K1) predeterminado y que el VBG de antecedentes.
Cuando la determinación es afirmativa, se determina en la etapa 65
si el pico VKN de la corriente iónica es o no mayor que el producto
de un segundo coeficiente (K2) predeterminado y del VBG de
antecedentes. Siendo 0 < K1 < K2.
Cuando la determinación, en la etapa 65, es
afirmativa, es decir, cuando el nivel de golpeteo es alto, se
establece un factor \DeltaTI de corrección de instante de
ignición en un ángulo grande de retardo (-DTH) predeterminado, en la
etapa 66, y el control avanza hasta la etapa 69.
Cuando la determinación, en la etapa 65 es
negativa, es decir, cuando se determina que el nivel de golpeteo es
bajo, el factor \DeltaTI de corrección de instante de ignición se
establece en un ángulo de retardo
\hbox{(-DTL)}pequeño predeterminado, en la etapa 67, y el control avanza hasta la etapa 69.
Cuando la determinación de la etapa 62 es
afirmativa, es decir, cuando se determina que el ruido impulsional
distinto del golpeteo, posee un nivel alto, el factor de corrección
de instante de ignición se establece en un ángulo LT de avance
predeterminado, puesto que se estima el golpeteo como que no se
está produciendo, dado que se puede provocar una determinación
errónea.
Cuando la determinación, en la etapa 64, es
negativa, es decir, cuando se determina que el golpeteo no se está
produciendo realmente, el control avanza hasta la etapa 68.
Se estima que 0 < LT < DTL < DTH. Esto
es a efectos de que cuando no se está produciendo el golpeteo, el
instante de ignición se hace avanzar gradualmente, y cuando se está
produciendo el golpeteo, el instante de ignición se retarda
ampliamente en una carrera para suprimir el golpeteo. En esta
realización, además, el ángulo se retarda en cantidades grandes
cuando el nivel de golpeteo es alto, para aumentar el efecto de
supresión.
En la etapa 69 se ejecuta un procesamiento de
control de instante de ignición, con el fin de que la rutina
termine. El procesamiento de control de instante de ignición será
explicado posteriormente.
La Figura 7 es un diagrama de flujo de una
sub-rutina de cálculo de antecedentes, ejecutada en
la etapa 63 de la primera rutina de control de golpeteo. En la
etapa 630 se calcula una cantidad de actualización DLBG, de acuerdo
con la siguiente fórmula:
DLBG \leftarrow
|VBG_{i-1} -
VKN|/4
donde VBG_{i-1} es un
antecedente calculado en el instante anterior, y la cantidad de
actualización DLBG se calcula como valor de un cuarto del valor
absoluto de la diferencia entre el antecedente calculado en la
ejecución previa y un valor de pico VKN en esta
ejecución.
En las etapas 631 y 632, la cantidad de
actualización DLBG se limita a un valor GDLBG de conservación de
límite superior predeterminado.
En las etapas 633 y 634, se determina si el valor
de pico VKN de esta ejecución, es o no mayor que el producto de un
coeficiente predeterminado, que mayor que 1,0, y
VGB_{i-1}, que es menor que el producto y mayor
que VBG_{i-1}, o menor que
VBG_{i-1}.
Cuando el valor de pico KN es mayor que
VBG_{i-1} multiplicado por el coeficiente
predeterminado, el antecedente VBG se actualiza en la etapa 635, de
acuerdo con la siguiente fórmula:
VBG \leftarrow
VBG_{i-1} +
DLBG
Cuando el valor de pico VKN es menor que
VBG_{i-1} multiplicado por el coeficiente
predeterminado, pero es mayor que VBG_{i-1}, el
antecedente VBG se actualiza en la etapa 636 de acuerdo con la
siguiente fórmula:
VBG \leftarrow
VBG_{i-1} + DLBG +
\alpha
Cuando el valor de pico VKN es menor que
VBG_{i-1}, el antecedente VBG se actualiza en la
etapa 637 de acuerdo con la siguiente fórmula:
VGB \leftarrow
VBG_{i-1} + DLBG -
\alpha
donde \alpha es un coeficiente de ajuste para
establecer el antecedente VBG dentro de los límites de una gama
adecuada.
Finalmente, en la etapa 638, se establece el
VBG_{i-1} en el antecedente VBG calculado en esta
ejecución, de modo que esté listo para la operación de la siguiente
ejecución, y se termina esta rutina.
La Figura 8 es un diagrama de flujo de la primera
sub-rutina de control de instante de ignición
ejecutada en la etapa 69 de la primera rutina de control de
golpeteo. La velocidad Ne del motor determinada dependiendo de una
salida de pulso desde el sensor 506 de ángulo de calado y la
cantidad Qa de aire de admisión detectada por el medidor de flujo
512, son captados en la etapa 690, y se calcula un instante TB de
ignición de referencia en la etapa 691 como función de la velocidad
Ne del motor y de la cantidad Qa de aire de admisión de acuerdo con
la siguiente fórmula:
TB \leftarrow TB (Ne,
Qa)
En la etapa 692, se añade el factor \DeltaTI de
corrección de instante de ignición al instante de ignición
TI_{i-1} calculado en la ejecución previa, para
calcular el instante de ignición TI en esta ejecución:
TI \leftarrow
TI_{i-1} +
\DeltaTI
En esta realización, se hace avanzar el instante
de ignición cuando se añade un número positivo, y se retarda cuando
se resta un número positivo.
En las etapas 693 y 694, se determina si el
instante de ignición TI de esta ejecución está o no entre el
instante de ignición de referencia TB, que es el instante de
ignición adelantado máximo, y un instante TD de ignición retardado
máximo predeterminado.
Es decir, cuando el instante TI de ignición de
esta ejecución, está más adelantado que el instante TB de ignición
de referencia, la determinación de la etapa 693 es afirmativa, el
instante de ignición TI de esta ejecución se sustituye por el
instante TB de ignición de referencia de la etapa 695, y el control
avanza hasta la etapa 697.
Por el contrario, cuando el instante de ignición
TI, en esta ejecución, está más retrasado que el instante de
ignición TD retrasado máximo, la determinación de la etapa 694 es
negativa, el instante de ignición TI de esta ejecución se sustituye
por el instante de ignición TD retardado máximo, y el control
avanza hasta la etapa 697. Cuando el instante de ignición TI de
esta ejecución está entre el instante de ignición TB de referencia
y el instante de ignición TD retardado máximo, el control avanza
directamente hasta la etapa 697.
En la etapa 697, la señal IGT de comando de
ignición se dispone en la bobina 11 de ignición por medio del I/F
553 de señal de comando, el instante de ignición
TI_{i-1} calculado en la ejecución anterior se
actualiza respecto al instante TI de ignición de esta ejecución, de
modo que esté listo para el cálculo de la siguiente ejecución, y la
rutina termina.
Es decir, de acuerdo con la primera rutina de
control del golpeteo, cuando el ruido impulsional distinto de las
señales de golpeteo mayores de un nivel predeterminado, se
superpone sobre la corriente iónica, la detección del golpeteo se
interrumpe con el fin de evitar una determinación errónea de que el
ruido impulsional es interpretado como golpeteo.
Cuando se interrumpe la detección de golpeteo en
la primera rutina de control de golpeteo, sin embargo, se estima
que no se está produciendo ningún golpeteo, y el instante de
ignición no se retarda. Cuando el golpeteo está ocurriendo realmente
en un estado en que se está generando un elevado ruido impulsional,
por lo tanto, el instante de ignición no se retarda para suprimir
el golpeteo, y el motor de combustión interna puede resultar
dañado.
La Figura 9 es un diagrama de flujo de una
segunda rutina de control de golpeteo, y proporciona la etapa 90
entre la etapa 62 y 68 de la primera rutina de control de golpeteo
con el fin de resolver el problema mencionado anteriormente.
Es decir, cuando el ruido impulsional es mayor de
un nivel predeterminado, y la determinación de la etapa 62 es
afirmativa, se determina en la etapa 90 si un valor de pico VKN de
esta ejecución, es o no mayor que (VBG_{i-1} x
K3).
Cuando la determinación de la etapa 90 es
afirmativa, es decir, cuando el valor de pico de la señal de
golpeteo es alta, aunque el nivel de ruido sea mayor que un nivel
predeterminado, se considera que el golpeteo está ocurriendo, y el
instante de ignición se retarda en las etapas 63 a 67.
Es decir, el golpeteo se suprime retardando el
instante de ignición, y se evita que el motor de combustión interna
puede resultar dañado.
En la primera realización mencionada en lo que
antecede, el nivel de ruido impulsional se detecta utilizando los
comparadores 331, 332, y las unidades de retención 341, 342
utilizando tecnología hardware. Sin embargo, el nivel de ruido
impulsional puede ser detectado mediante la unidad de retención de
pico como nivel de señal de golpeteo.
La Figura 10 es un diagrama que ilustra la
segunda realización de un dispositivo de detección de golpeteo de
un motor de combustión interna de acuerdo con la presente
invención, en la que una unidad 351 de retención de pico de
componente de baja frecuencia y una unidad 352 de retención de pico
de componente de alta frecuencia, que se han conectado a la I/F 551
analógica de la unidad 55 de procesamiento, han sido previstas en
lugar de los comparadores 331, 332 y de las unidades de retención
341, 342.
También es admisible utilizar una unidad de
integración de componente de baja frecuencia y una unidad de
integración de componente de alta frecuencia en lugar de la unidad
351 de retención de pico de componente de baja frecuencia y de la
unidad 352 de retención de pico de componente de alta
frecuencia.
La Figura 11 es un diagrama de flujo de una
tercera rutina de control de golpeteo ejecutada por la unidad 55 de
procesamiento de acuerdo con la segunda realización, en la que las
etapas 61 y 62 de la segunda rutina de control de golpeteo son
sustituidas por las etapas 1101 y 1102.
En la etapa 1101, el valor VNL de pico de la
componente de baja frecuencia, y el valor VNH de pico de la
componente de alta frecuencia, que son respectivamente las salidas
de la unidad 351 de retención de pico de componente de baja
frecuencia y de la unidad 352 de retención de pico de componente de
alta frecuencia, son captadas por medio de la I/F 551 de entrada
analógica.
En la etapa 1102, se determina si valor PNL de
pico de componente de baja frecuencia es mayor que un valor VTHL de
umbral de componente de baja frecuencia predeterminado, o si el
valor VNH de pico de componente de alta frecuencia es o no mayor
que un valor VTHH de umbral de componente de alta frecuencia
predeterminado. El valor VTHL de umbral de componente de baja
frecuencia y el valor VTHH de umbral de componente de alta
frecuencia, pueden ser determinados como constantes fijas o como
funciones de la velocidad de motor del motor de combustión
interna.
Cuando la determinación de la etapa 1102 es
negativa, se estima que no se está produciendo ruido impulsional, y
la determinación de si se está produciendo o no golpeteo y retardo
del instante de ignición, se determina en las etapas 63 a 67.
Cuando la determinación de la etapa 1102 es
afirmativa, se estima que el ruido impulsional está ocurriendo, y
el control avanza hasta la etapa 90 donde se determina si el nivel
de golpeteo es o no elevado, con independencia de la generación de
ruido impulsional.
Cuando la determinación de la etapa 1102 es
afirmativa, es posible esa determinación respecto a si el golpeteo
que se está produciendo es o no interrumpido, y el control avanza
directamente hasta la etapa 68, para ejecutar las etapas de la
primera rutina de control de golpeteo, para hacer avanzar el
instante de ignición.
En este caso, las componentes de frecuencia
inferiores a la frecuencia de golpeteo se ven afectadas por la
perturbación de llama en la cámara 501 de combustión. De acuerdo
con la invención, el ruido impulsional se detecta en base a las
componentes de frecuencia mayores que la frecuencia de
golpeteo.
En las realizaciones mencionadas en lo que
antecede, además, se determina que el ruido impulsional se genera
cuando una cualquiera de las componentes de frecuencia inferior a
la frecuencia de golpeteo, o de las componentes de frecuencia
mayores que la frecuencia de golpeteo, es mayor que un nivel
predeterminado (etapas 62 y 1102). Tomando en consideración el
hecho de que el ruido impulsional tiene una componente de banda de
frecuencia ancha, resulta posible estimar que se está generando
ruido impulsional cuando tanto la componente de frecuencia inferior
a la frecuencia de golpeteo y la componente de frecuencia más alta
que la frecuencia de golpeteo, son más elevadas que el nivel
predeterminado.
Claims (10)
1. Un dispositivo para la detección de golpeteo
en un motor de combustión interna, que comprende.
- un medio (17) de detección de corriente iónica,
que aplica una tensión a través de un par de electrodos instalados
en una cámara (501) de combustión del motor de combustión interna, y
detecta la corriente iónica que circula entre el par de electrodos
por medio de los iones generados cuando se quema una mezcla gaseosa
en la cámara de combustión,
que se caracteriza por:
- un medio separador (32, 321, 322), para separar
la señal de salida del medio de detección de corriente iónica, en
una señal de una componente de frecuencia particular que representa
la ocurrencia de golpeteo, y en una señal de componentes de
frecuencia distinta, y más alta, que dicha frecuencia
particular;
- un medio (55) de determinación, para determinar
si se está produciendo o no el golpeteo, en base a la señal de
dicha componente de frecuencia particular separada por el citado
medio de separación, y
- un medio (55) de inhibición, para inhibir el
funcionamiento de dicho medio de determinación en base a la señal
con componentes de frecuencia distinta de la citada banda
particular, separada por dicho medio separador.
2. Un dispositivo para la detección de golpeteo
en un motor de combustión interna, de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicho medio de inhibición impide la determinación de
si se está produciendo o no golpeteo, a través de dicho medio de
determinación, cuando un valor de pico, dentro de un período
predeterminado, de componentes de frecuencia más alta que la
frecuencia particular separada por dicho medio separador, es mayor
que un valor de umbral predeterminado.
3. Un dispositivo para la detección de golpeteo
en un motor de combustión interna, de acuerdo con la reivindicación
2, en el que dicho medio de inhibición impide la determinación de
si se está produciendo o no golpeteo, mediante dicho de
determinación, cuando un valor integrado, dentro de un período de
tiempo predeterminado, de componentes de frecuencia más alta que la
frecuencia particular separada con el citado medio separador, es
mayor que un valor de umbral predeterminado.
4. Un dispositivo para la detección de golpeteo
en un motor de combustión interna, de acuerdo con la reivindicación
2 ó 3, en el que dicho valor de umbral predeterminado se determina
como función de la velocidad de motor del motor de combustión
interna.
5. Un dispositivo para la detección de golpeteo
en un motor de combustión interna, de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, que comprende además:
- un medio de reposición, para el
restablecimiento de la inhibición de determinación por parte de
dicho medio de inhibición, cuando la señal con componentes de
frecuencia distinta de la frecuencia particular separada por dicho
medio separador, es mayor que un primer valor predeterminado, y
cuando una señal de componente de frecuencia particular separada
por dicho medio separador es mayor que un segundo valor
predeterminado.
6. Un método para la detección de golpeteo en un
motor de combustión interna, que comprende las etapas de:
- una etapa de detección de corriente iónica,
para aplicar una tensión a través de un par de electrodos
instalados en una cámara de combustión (501) del motor de
combustión interna, y de detección de la corriente iónica que
circula entre el par de electrodos por medio de los iones generados
cuando se ha quemado el gas de la mezcla en la cámara de
combustión;
- una etapa de separación, para separar la señal
de salida de dicha etapa de detección de corriente iónica en una
señal de componente de frecuencia particular que representa la
ocurrencia de golpeteo, y una señal de componentes de frecuencia
distinta de, y más alta que, dicha frecuencia particular;
- una etapa de determinación, para determinar si
se está produciendo o no el golpeteo, en base a la señal de dicha
componente de frecuencia particular separada en dicha etapa de
separación, y
- una etapa de inhibición, para impedir el
funcionamiento de dicho medio de determinación en base a la banda
particular separada en dicha etapa de separación.
7. Un método para la detección de golpeteo en un
motor de combustión interna de acuerdo con la reivindicación 6, en
el que dicha etapa de inhibición impide la determinación de si se
está produciendo o no golpeteo en dicha etapa de determinación
cuando un valor de pico, comprendido en un período predeterminado de
componentes de frecuencia mayores que la frecuencia particular
separada en dicha etapa de separación, es mayor que un valor de
umbral predeterminado.
8. Un método para la detección de golpeteo en un
motor de combustión interna, de acuerdo con la reivindicación 7, en
el que dicha etapa de inhibición impide la determinación de si se
está produciendo o no golpeteo en dicha etapa de determinación
cuando un valor integrado, comprendido en un período predeterminado,
de componentes de frecuencia mayores que la frecuencia particular
separada en la citada etapa de separación, es mayor que un valor de
umbral predeterminado.
9. Un método para la detección de golpeteo en un
motor de combustión interna, de acuerdo con la reivindicación 7 u
8, en el que dicho valor de umbral predeterminado se determina como
una función de la velocidad de motor del motor de combustión
interna.
10. Un método para la detección de golpeteo en un
motor de combustión interna, de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 9, que comprende además:
- una etapa de reposición para el
restablecimiento de la inhibición de determinación en dicha etapa
de inhibición, cuando una señal con componentes de frecuencia
distinta de la frecuencia particular separada en dicha etapa de
separación, es mayor que un primer valor predeterminado, y cuando
una señal de componente de frecuencia particular separada en dicha
etapa de separación es mayor que un segundo valor
predeterminado.
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