ES2219604T3 - Un aparato de deteccion de preignicion. - Google Patents
Un aparato de deteccion de preignicion.Info
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Abstract
Un aparato de detección de preignición, que comprende: - un medio (113) para detectar la vibración de un motor (10) de combustión interna; - un medio (NVC) de medición de intervalo de ocurrencia de vibración anormal, para medir un intervalo de tiempo mientras se está detectando la vibración (K) anormal más alta que un nivel (e) predeterminado a través del citado medio (113) de detección de vibración; - un medio (FVC) de medición de intervalo continuo de vibración frecuente, para medir un intervalo de tiempo mientras el intervalo de ocurrencia de vibración anormal medido por el citado medio (NVC) de medición de intervalo de ocurrencia de vibración anormal es más corto que un intervalo (PNV) continuo de vibración no-anormal predeterminado, y - un medio de determinación de preignición para determinar que se ha producido preignición cuando el intervalo continuo de vibración frecuente medido por dicho medio (FVC) de medición de intervalo continuo de vibración frecuente se hace más largo que un intervalo (PJ) de determinación de preignición predeterminado.
Description
Un aparato de detección de preignición.
La presente invención se refiere a un aparato de
detección de preignición para un motor de combustión interna, y más
en particular a un aparato de detección de preignición capacitado
para detectar una condición de preignición en una fase
incipiente.
La preignición se define como el fenómeno que
enciende espontáneamente una mezcla de aire - combustible durante la
carrera de compresión debido al calor residual contenido en
depósitos que se adhieren a la bujía de ignición y/o a la pared
interna del cilindro del motor.
La preignición no sólo causa un agudo descenso de
la salida de un motor y/o una fluctuación de la velocidad del motor,
sino que también puede dañar el motor, en el peor caso.
Para resolver este problema, se ha propuesto ya
un dispositivo de control de motor de combustión interna que
determina que ha ocurrido la preignición cuando se detecta una
vibración anormal del motor, cuya magnitud es mayor que un nivel
predeterminado, con anterioridad a la ignición, y corta la
alimentación de combustible al cilindro (véase la Publicación de
Modelo de Utilidad japonés núm. 1-88052).
El dispositivo de control de motor mencionado en
lo que antecede, sin embargo, no puede evitar que el motor resulte
dañado, puesto que determina que la preignición se ha producido
cuando se detecta una vibración anormal del motor, cuya magnitud es
superior a un nivel predeterminado, y no puede determinar que se ha
producido la preignición hasta después de la preignición ha sido
significativamente severa.
En vista del problema anterior, un objeto de la
presente invención consiste en proporcionar un aparato de detección
de preignición capaz de detectar una condición de preignición en una
fase incipiente.
Un aparato de detección de preignición de acuerdo
con un primer aspecto, comprende: un medio de detección de vibración
para detectar la vibración de un motor de combustión interna; un
medio de medición de intervalo de ocurrencia de vibración anormal
para medir un intervalo de tiempo mientras el citado medio de
detección de vibración está detectando que la vibración anormal es
superior a un nivel predeterminado; un medio de medición de
intervalo continuo de vibración frecuente para medir el intervalo de
tiempo mientras el intervalo de ocurrencia de vibración anormal
medido por dicho medio de medición de intervalo de ocurrencia de
vibración anormal es más corto que un intervalo continuo de
vibración no-anormal predeterminado; y un medio de
determinación de preignición para determinar que la preignición ha
ocurrido cuando el intervalo continuo de vibración frecuente medido
por los citados medios de medición interna continua de vibración
frecuente se hace más largo que un intervalo predeterminado de
determinación de preignición.
De acuerdo con este aparato de determinación de
preignición, se determina que la preignición ha ocurrido cuando el
intervalo continuo de vibración frecuente se hace más largo que un
intervalo predeterminado.
La Figura 1 es un diagrama que muestra la
configuración de un aparato de detección de preignición de acuerdo
con la presente invención;
La Figura 2 es un diagrama de flujo para una
rutina de control de tiempo de ignición;
La Figura 3 es un diagrama de flujo para la
presente sub-rutina de detección de preignición;
Las Figuras 4A - 4D son diagramas relativos a la
explicación de la operación de la presente
sub-rutina de detección de preignición;
La Figura 5 es un diagrama de flujo para una
sub-rutina ilustrativa de detección de preignición,
no según la invención;
Las Figuras 6A - 6D son diagramas para la
explicación de la operación de la sub-rutina
ilustrativa de detección de preignición, no según la invención;
La Figura 7 es un diagrama que muestra una
relación entre la frecuencia de ocurrencia de vibración anormal y la
velocidad del motor, y
La Figura 8 es un diagrama que muestra la
relación entre la ocurrencia de preignición y una relación de aire/
combustible.
La Figura 1 es un diagrama que muestra la
configuración de un aparato de detección de preignición de acuerdo
con la presente invención. Un motor 10 de combustión interna posee
un pistón 103 que se mueve arriba y abajo en un cilindro 102
perforado en un bloque 101 de cilindro.
Una válvula 104 de admisión, una válvula 105 de
escape, y una bujía 106, han sido montadas en la parte superior del
cilindro 102, y una mezcla de aire/ combustible, arrastrada a través
de la válvula de admisión 104 y comprimida por el movimiento
ascendente del pistón 103, es encendida por la bujía 106 y se
expande, forzando al pistón 103 a descender y generando con ello
potencia.
El movimiento ascendente y descendente del
pistón, se convierte en movimiento giratorio por medio de un
cigüeñal (no representado). Un rotor 107 de regulación de encendido
ha sido fijado al extremo delantero del cigüeñal. El rotor 107 de
regulación de encendido tiene un total de 12 dientes formados a
intervalos de 30º, y según pasa cada uno de los dientes del rotor
107 de regulación de encendido, se genera un pulso de salida desde
un sensor 111 de posición de cigüeñal montado en relación de
proximidad con el rotor 107 de regulación de encendido. De este
modo, el ángulo de cigüeñal puede ser detectado cada 30º por medio
del sensor 111 de posición de cigüeñal.
Un árbol de levas de entrada (no representado),
que acciona la válvula 104 de admisión, ha sido equipado con una
lengüeta sobresaliente, y según pasa la lengüeta sobresaliente, se
genera un pulso de salida desde el sensor 112 de árbol de levas
montado en relación de proximidad con el árbol de levas de entrada.
De este modo, una revolución del árbol de levas, es decir, un ciclo
del motor de combustión interna, puede ser detectado por medio del
sensor 112 de árbol de levas.
Además, se ha montado un sensor 113 de vibración
en el bloque 101 de cilindro para detectar la vibración que ocurre
en el motor de combustión interna.
Las salidas del sensor 111 de posición de árbol
de levas, del sensor 112 de árbol de levas, y del sensor 113 de
vibración, se llevan a un controlador 12.
El controlador 12 está construido a partir de un
microordenador que consiste en una CPU 122, una memoria 123, una
interfaz 124 de entrada, y una interfaz 125 de salida, las cuales se
encuentran interconectadas por medio de un bus de datos 121. La
salida de cada sensor se lleva a la CPU por medio de la interfaz 124
de entrada.
La interfaz 125 de salida del controlador 12,
pone a su salida una señal de comando de ignición que se suministra
a la bujía 106 por medio de un dispositivo de encendido 131 y de una
bobina de ignición 132.
Además de la preignición descrita anteriormente,
el golpeteo provoca también la vibración del motor, y el golpeteo se
produce cuando un gas combustible residual en el cilindro 102 se
auto-inflama cuando salta una chispa en la bujía
106. Cuando el motor no es accionado bajo una condición en la que
pueda ocurrir la preignición, es decir, cuando el motor no está
accionado bajo condiciones de alta temperatura y de alta carga, la
preignición no ocurre. En consecuencia, la detección de la
preignición se realiza en una rutina de control de tiempo de
ignición para inhibir el golpeteo.
La Figura 2 es un diagrama de flujo de la rutina
de control de tiempo de ignición, ejecutada en el controlador 12.
Esta rutina se ejecuta cada intervalo fijo.
En la etapa 20, se lee la salida R del sensor 113
de vibración montado en el bloque 101 de cilindro, y en la etapa 21,
se determina un nivel k de vibración como función de la salida R del
sensor 113 de vibración.
K =
K(R)
Por ejemplo, la media de variación de la salida R
del sensor 113 de vibración puede ser utilizada para determinar el
nivel de vibración.
En la etapa 22, se determina si el nivel K de
vibración es o no mayor, o igual, que un valor \varepsilon de
umbral predeterminado, para determinar si el motor está
experimentando o no una vibración anormal.
Cuando la determinación de la etapa 22 es
negativa, es decir, cuando el motor no está experimentando vibración
anormal, se disminuye un valor \DeltaT_{ad} de ajuste para un
tiempo TI de ignición de referencia mediante una cantidad
\DeltaT_{L} de adelanto preestablecida en la etapa 23 con
anterioridad a avanzar hasta la etapa 25.
\Delta T_{ad} - \Delta
T_{ad} - \Delta
T_{L}
Por el contrario, cuando la determinación en la
etapa 22 es afirmativa, es decir, cuando el motor está
experimentando una vibración anormal, el valor \DeltaT_{ad} de
ajuste se incrementa en una cantidad \DeltaT_{D} de atraso
preestablecida en la etapa 25 con anterioridad a avanzar hasta la
etapa 25.
\Delta T_{ad} - \Delta
T_{ad} + \Delta
T_{D}
En la etapa 25, el valor \DeltaT_{ad} de
ajuste se resta del tiempo TI de ignición de referencia, adelantando
o atrasando con ello el ángulo de ignición para determinar el tiempo
T de encendido.
T - TI - \Delta
T_{ad}
Según se sabe, el tiempo TI de ignición de
referencia se calcula como una función de la velocidad Ne del motor
y de la velocidad Qa del flujo de aire de entrada.
TI - TI(Ne,
Qa)
Aquí, para suprimir rápidamente la vibración
anormal del motor, el valor de la cantidad \DeltaT_{D} de
retardo preestablecida se hace más grande que el valor de la
cantidad \DeltaT_{L} de adelanto preestablecida.
En la etapa 26, el tiempo T de ignición está
limitado entre el tiempo T_{D} más retrasado predeterminado y el
tiempo TI de ignición de referencia, y el control avanza hasta la
etapa 27.
En la etapa 27, se ejecuta una
sub-rutina de detección de preignición, y a
continuación se termina la rutina.
La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra
la presente sub-rutina de detección de preignición
ejecutada en la etapa 27. En la etapa 27A, se determina si el nivel
K de vibración es o no mayor que el valor \varepsilon de umbral
predeterminado.
Cuando la determinación, en la etapa 27A, es
afirmativa, es decir, cuando el motor está experimentando vibración
anormal, un contador NVC de intervalo de vibración
no-anormal, se pone a "0", con anterioridad a
avanzar a la etapa 27E.
Cuando la determinación en la etapa 27A es
negativa, es decir, cuando el motor no está experimentando vibración
anormal, entonces el contador NVC de intervalo de vibración
no-anormal se incrementa en la etapa 27C, y se
limita a menos de un valor límite superior en la etapa 27D, con
anterioridad a avanzar hasta la etapa 27E.
La razón para limitar el contador NVC de
intervalo de vibración no-anormal a menos de un
valor límite superior, es como sigue.
Es decir, cuando la vibración anormal del motor
ocurre con frecuencia, el contador NVC de intervalo de vibración
no-anormal se resetea con frecuencia, y no supera un
período PNV de vibración no-anormal
predeterminado.
Por el contrario, en cuanto no ocurre una
vibración anormal del motor, el contador NVC de intervalo de
vibración no-anormal sigue incrementándose. El
contador de intervalo de vibración no-anormal
incorporado realmente en el controlador 12, se pone a "0"
cuando alcanza un valor máximo contable, y a continuación empieza a
incrementarse de nuevo. En consecuencia, si la vibración anormal fue
detectada inmediatamente después de que el contador NVC de intervalo
de vibración no-anormal fuera puesto a "0"
debido a que no se produjo ninguna vibración anormal del motor
durante un período de tiempo largo, se puede determinar por error
que la que la vibración anormal del motor ha ocurrido con
frecuencia. Para evitar una determinación errónea de este tipo, se
hace necesario mantener el contador NVC de intervalo de vibración
no-anormal en un valor límite superior cuando no se
ha producido una vibración anormal del motor durante un período
largo.
En la etapa 27E, se determina si el valor de
conteo del contador NVC de intervalo de vibración
no-anormal ha excedido o no el período PNV de
vibración no-anormal.
Cuando la determinación de la etapa 27E es
afirmativa, es decir, cuando no ha ocurrido una vibración anormal
del motor durante un período largo, un contador FVC de intervalo
continuo de vibración frecuente, que indica un período durante el
que el motor está experimentando una vibración anormal a intervalos
frecuentes, se pone a "0" en la etapa 27F antes del avance
hasta la etapa 27I.
Por el contrario, cuando la determinación en la
etapa 27E es negativa, es decir, cuando el motor está experimentando
una vibración anormal a intervalos frecuentes, el contador FVC de
intervalo continuo de vibración frecuente se incrementa en la etapa
27G, y se limita por debajo de un valor límite superior en la etapa
27H, con anterioridad a que se avance hasta la etapa 27I.
La razón para limitar el contador FVC de
intervalo continuo de vibración frecuente por debajo de un valor
límite superior, es similar a la razón de la limitación del contador
NVC de intervalo de vibración no-anormal a menos de
un valor límite superior, es decir, es decir, se impide que se
realice una determinación errónea de que el motor no está
experimentando vibración anormal a intervalos frecuentes cuando el
contador FVC de intervalo continuo de vibración frecuente se resetea
después de alcanzar su máximo valor de conteo.
En la etapa 27I, se determina si el valor de
conteo del contador FVC de intervalo continuo de vibración frecuente
es o no mayor que un valor PJ de determinación de preignición
predeterminado.
Cuando la determinación de la etapa 27I es
afirmativa, es decir, cuando el valor de conteo del contador FVC de
intervalo continuo de vibración frecuente es mayor que el valor PJ
de determinación de preignición predeterminado, se determina que se
ha producido la preignición, y se emite una advertencia en el etapa
27J, se ejecuta en la etapa 27K una operación para evitar la
preignición, y a continuación esta sub-rutina se
termina.
Por el contrario, cuando la determinación de la
etapa 27I es negativa, es decir, cuando el valor de conteo del
contador FVC de intervalo continuo de vibración frecuente no es
mayor que el valor PJ de determinación de preignición
predeterminado, se determina que no se ha encontrado ninguna
preignición, y esta sub-rutina termina de forma
inmediata.
Las Figuras 4A - 4D son diagramas para explicar
la operación de la presente sub-rutina de detección
de preignición. La vibración del motor, el valor de conteo de del
contador NVC de intervalo de vibración no-anormal,
el valor de conteo del contador FVC de intervalo continuo de
vibración frecuente, y el tiempo de ignición, se han mostrado por
este orden desde la parte superior hasta la inferior. El tiempo se
ha representado a lo largo de la abcisa.
Considérese el caso de que la monitorización se
inicia en un instante t_{0} y se detecta vibración anormal en los
instantes t_{2}, t_{4} a t_{5}, t_{7}, t_{9} y t_{10} a
t_{12}.
Es decir, tras el instante t_{0}, el contador
NVC de intervalo de vibración no-anormal y el
contador FVC de intervalo continuo de vibración frecuente se
incrementan.
Puesto que no se detecta vibración anormal hasta
t_{2}, el valor de conteo del contador NVC de intervalo de
vibración no-anormal excede al período PNV de
duración de vibración no-anormal, y el contador FVC
de intervalo continuo de vibración frecuente se resetea en el
instante t_{1} de modo que su valor de conteo no exceda del valor
PJ de determinación de preignición.
En el instante t_{2}, ocurre vibración anormal
y el contador NVC de intervalo de vibración
no-anormal se pone a cero y comienza a incrementarse
de nuevo. La operación desde t_{2} hasta t_{4} es la misma que
desde t_{0} hasta t_{2}.
Desde el instante t_{4} hasta t_{5}, se
produce vibración anormal de forma sucesiva, de modo que el contador
NVC de intervalo de vibración no-anormal se pone
frecuentemente a cero, y el valor de conteo del contador FVC de
intervalo continuo de vibración frecuente sigue incrementándose.
Puesto que la vibración anormal se detiene después del tiempo
t_{5}, el contador NVC de intervalo de vibración
no-anormal se pone a cero y comienza a incrementarse
de nuevo. En el instante t_{6}, el contador va más allá del
período PNV de vibración no-anormal, y se resetea el
contador FVC de intervalo continuo de vibración frecuente. En
consecuencia, el contador FVC de intervalo continuo de vibración
frecuencia no excede el valor PJ de determinación de preignición, y
no se determina que se ha producido preignición.
Puesto que la vibración anormal se produce
también de forma continuada desde t_{9} a t_{12}, el contador
NVC de intervalo de vibración no-anormal se resetea
frecuentemente, y el valor de conteo del contador PVC de intervalo
continuo de vibración frecuente sigue incrementándose. El contador
FVC de intervalo continuo de vibración frecuente excede el valor PJ
de determinación de preignición en el instante t_{11}, y aquí se
determina que se ha producido la preignición.
Desde el instante t_{0} hasta t_{10}, la
mezcla de aire - combustible del cilindro se inflama con un cierto
retardo después del encendido de la bujía 106. El tiempo de
encendido se aproxima gradualmente al tiempo de ignición tras el
instante t_{10} y la mezcla de aire - combustible se prende con
anterioridad a la ignición de la bujía 106, es decir, la preignición
se produce de forma continuada.
El período PNV de vibración
no-anormal y el valor PJ de determinación de
preignición, son valores fijados previamente en la realización que
antecede, pero el período PNV de vibración
no-anormal y el valor PJ de determinación de
preignición pueden determinarse en base a los valores de aprendizaje
del contador NVC de intervalo de vibración
no-anormal y del contador FVC de intervalo continuo
de vibración frecuente, respectivamente.
En ese caso, resulta posible compensar las
diferencias de características antigolpeteo del combustible (por
ejemplo, debido a un cambio entre la gasolina normal y la gasolina
de alto octanaje), y la variación de las características de
ocurrencia de vibración anormal debido a las variaciones de
temperatura, humedad, y otras condiciones ambientales.
Además, realizando una decisión en base a las
relaciones del presente período PNV de duración de vibración
no-anormal y del valor PJ de determinación de
preignición con respecto a los respectivos valores de aprendizaje,
se pueden compensar también las variaciones de las características
de detección del sensor 113 de vibración.
Según se ha descrito en lo que antecede, de
acuerdo con la presente sub-rutina de detección de
preignición, la preignición puede ser detectada casi al mismo tiempo
que se produce realmente la preignición.
Sin embargo, cuando se mantiene la condición
justamente antes de que la preignición pueda ocurrir, y no ha sido
detectada vibración anormal durante el período especificado, el
contador FVC de intervalo de duración de vibración frecuente se
resetea. Por lo tanto, la detección de preignición puede ser
retardada cuando se establece una condición en la que ocurre con
frecuencia vibración anormal, debido a que la preignición no puede
ser detectada hasta que la vibración anormal se detecta
continuadamente durante un período especificado después de que
comience.
La descripción que sigue de las Figuras 5, 6A -
6D, no es según la invención, sino que solamente trata de la
medición de la ocurrencia de vibración anormal. La Figura 5 es un
diagrama de flujo que ilustra una segunda sub-rutina
de detección de preignición que ha sido diseñada para subsanar el
problema, y que se ejecuta en lugar de la primera
sub-rutina de detección de preignición en la etapa
27 de la rutina de control del momento de la ignición.
En la etapa 27a, el contador IGN de conteo de
ignición se incrementa, y en la etapa 27b se determina si el nivel K
de vibración es o no mayor que un valor \varepsilon de umbral
predeterminado.
Cuando la determinación en la etapa 276 es
afirmativa, es decir, cuando el motor está experimentando una
vibración anormal, el contador NKC de ocurrencia de vibración
anormal se incrementa en la etapa 27c con anterioridad a que el
control avance hasta la etapa 27d. Cuando la determinación en la
etapa 27b es negativa, es decir, cuando el motor no está
experimentando vibración anormal, el control avanza directamente
hasta la etapa 27d.
En la etapa 27d, se determina si el contador IGN
de conteo de ignición es o no menor que un conteo N1 de ignición
predeterminado. Cuando la determinación en la etapa 27d es
afirmativa, es decir, cuando el conteo de ignición es menor que el
conteo de ignición predeterminado, esta sub-rutina
termina inmediatamente.
Obsérvese que, si el conteo N1 de ignición
predeterminado se establece en un valor grande, las variaciones del
número de ocurrencias de vibración anormal detectadas y la precisión
de la detección mejorarán, pero el tiempo que transcurre con
anterioridad a la detección de la preignición será largo. Por lo
tanto, el conteo N1 de ignición predeterminado debe ser determinado
de acuerdo con la relación entre la precisión de la detección y el
tiempo de detección.
Cuando la determinación en la etapa 27d es
negativa, es decir, cuando el conteo de ignición ha alcanzado el
conteo de ignición predeterminado, se lleva a cabo el procesamiento
desde la etapa 27e hasta la etapa 27j.
En la etapa 27e, se calcula un valor NKA
acumulado de vibración anormal, que es una suma acumulada de las
diferencias entre el número de ocurrencias de vibración anormal NKC,
detectado mientras se ejecutan igniciones en instantes
predeterminados, y de un conteo N2 predeterminado de ocurrencia de
vibración anormal.
NKA = NKA + (NKC -
N2)
Es decir, según se incrementa el número de
ocurrencias de vibración anormal detectada, mientras se ejecutan las
igniciones predeterminadas, el valor de conteo del contador NKC de
ocurrencia de vibración anormal se incrementa, y el valor NKA
acumulativo de vibración anormal se incrementa también.
Obsérvese que, el conteo N2 de ocurrencia de
vibración anormal predeterminado es un valor de umbral para
determinar que ha estado ocurriendo frecuentemente una vibración
anormal. Normalmente, este valor debe ser determinado multiplicando
el conteo de ignición predeterminado por una frecuencia objetivo de
ocurrencia de vibración anormal en base al cual se ha de realizar el
control para la supresión de la vibración anormal. Sin embargo,
puesto que el conteo de ignición predeterminado se establece en un
valor relativamente pequeño, por ejemplo 50, el valor real del
conteo N2 de ocurrencia de vibración anormal predeterminado se
determina multiplicando en primer lugar el conteo de ignición
predeterminado por la frecuencia de ocurrencia de vibración anormal
objetivo en base a la cual se ha de realizar el control para la
supresión de la vibración anormal, y multiplicando a continuación el
producto resultante por un coeficiente de seguridad \alpha de 1,0
o superior. Es decir, se utiliza la ecuación que sigue.
N2 = (frecuencia de vibración
anormal objetivo x N1) x
\alpha.
En las etapas 27f y 27g, cuando el valor NKA
acumulativo de vibración anormal se hace negativo, se impone un
límite inferior de "0" sobre el valor acumulado.
En la etapa 27h, se determina si el valor NKA
acumulado de vibración anormal es o no menor que un valor NP de
ocurrencia de ignición predeterminado.
Cuando la determinación en 27h es negativa, es
decir, cuando el valor NKA acumulado de vibración anormal no es
menor que el valor NP acumulado de vibración anormal, se emite un
aviso de preignición, y se lleva a cabo una operación para evitar la
preignición en la etapa 27i con anterioridad al avance hasta la
etapa 27j. Por el contrario, cuando la determinación en 27h es
afirmativa, es decir, cuando el valor NKA acumulativo de vibración
anormal es menor que el valor NP de ocurrencia de preignición, el
control avanza directamente hasta la etapa 27j.
En la etapa 27j, el contador ING de conteo de
ignición y el contador NKC de ocurrencia de vibración anormal son
reseteados, y termia esta sub-rutina.
Obsérvese que el valor NKA acumulado de vibración
anormal no se resetea en la etapa 27j, sino que éste se utiliza para
detectar la preignición tan pronto como sea posible cuando la
preignición se produce frecuentemente.
En el proceso ilustrativo de detección de
preignición, sería deseable establecer el coeficiente \alpha de
seguridad tan próximo a 1,0 como sea posible desde el punto de vista
de incremento de la precisión de la detección, pero esto requeriría
que el conteo N1 de ignición predeterminada se establezca en un
valor grande para acelerar la detección.
Una forma de llevar el coeficiente \alpha tan
próximo a 1,0 mientras se mantiene la velocidad de detección,
consiste en dividir por n el conteo N1 de ignición predeterminado,
actualizando el número de ocurrencias de vibración anormal cada
conteo de ignición (N1/n), y tomando una decisión sobre la
preignición en base al número de ocurrencias de vibración anormal
detectadas mientras se mantenga el conteo N1 de ignición.
Además, en la sub-rutina
ilustrativa de detección de preignición, se debe dirigir la atención
solamente al número de ocurrencias de vibración anormal. Pero cuando
el nivel de vibración anormal es grande, resulta también posible
tener en cuenta el nivel de vibración multiplicando el número de
ocurrencias por un factor apropiado, por ejemplo, 1,5.
Las Figuras 6A - 6D son diagramas que explican la
operación en la sub-rutina ilustrativa de detección
de preignición. El valor de conteo del contador de ocurrencia de
vibración anormal, el valor de conteo del contador de vibración
anormal menos el valor del conteo de ocurrencia de vibración anormal
predeterminado, el valor acumulado de vibración anormal, y el
momento de ignición, han sido representados, por este orden, desde
la parte superior hasta la parte inferior. El tiempo ha sido
representado a lo largo del eje de abcisas.
La Figura muestra el caso en que un incremento
del número de ocurrencias de vibración anormal se detecta en los
instantes t_{1}, t_{2}, t_{3} y t_{4} a t_{7}, es decir,
el valor (NKC - N2) se hace positivo en los respectivos
instantes.
En instantes t_{1}, t_{2} y t_{3}, el valor
acumulado de vibración anormal se incrementa, pero a continuación el
valor acumulado de vibración anormal disminuye, es decir, el valor
(NKC - N2) se hace negativo y, con ello, el valor acumulado de
vibración anormal se hace "0".
Sin embargo, entre el instante t_{4} y el
instante t_{7}, el número de ocurrencias de vibración anormal se
incrementa continuamente, de modo que el valor acumulado de
vibración anormal se incrementa gradualmente, excediendo al valor NP
de ocurrencia de preignición en el instante t_{5}, y se decide que
la preignición ha ocurrido.
Desde el instante t_{0} hasta el instante
t_{6}, la ignición real de la mezcla aire - combustible ocurre más
tarde que el momento de la ignición y se determina que no se produce
preignición, pero tras el instante t_{6}, la ignición real ocurre
más pronto que el momento de la ignición, y se determina que la
preignición ha ocurrido.
De acuerdo con el proceso ilustrativo de
detección de preignición, se determina que la preignición ha
ocurrido en el instante t_{5} con anterioridad al instante
t_{6}, y la preignición puede ser detectada en una fase
incipiente.
Puesto que una condición en la que puede ocurrir
preignición va siempre acompañada de ocurrencias frecuentes de
vibración anormal, resulta posible detectar de manera cierta una
condición en la que puede ocurrir la preignición aunque el momento
de la ignición está controlado de modo que se retrasa para suprimir
la vibración anormal.
En la realización anterior, el valor PJ de
determinación de preignición y el valor NP de ocurrencia de
preignición, se fijan durante la gama operativa completa del motor,
pero en ese caso, puede ocurrir una decisión errónea o un retraso en
la detección.
La Figura 7 es un diagrama que muestra la
relación entre la frecuencia de ocurrencia de vibración anormal y la
velocidad del motor, y la velocidad del motor se ha representado a
lo largo de las abcisas y el frecuencia de ocurrencia de vibración
anormal a lo largo de las ordenadas. Según se ha representado, la
frecuencia de ocurrencia de vibración anormal varía en gran medida
dependiendo de la velocidad del motor debido, por ejemplo, a que la
eficacia de carga varía dependiendo de la velocidad del motor.
En consecuencia, cuando el valor PJ de
determinación de preignición y el valor NP de ocurrencia de
preignición son determinados en base a las condiciones de la gama A
de baja velocidad, se produce un retardo en la detección de la
preignición en una gama B de velocidad media o una gama C de
velocidad alta.
Por el contrario, cuando el valor PJ de
determinación de preignición y el valor NP de ocurrencia de
preignición son determinados en base a las condiciones de la gama B
de revoluciones medias o la gama C de altas revoluciones, se puede
determinar incorrectamente que la preignición ocurre tan pronto como
haya ocurrido la vibración anormal.
Una manera de resolver este problema consiste en
mapear el valor PJ de determinación de preignición y el valor NP de
ocurrencia de preignición de acuerdo con la velocidad del motor.
Alternativamente, la detección de preignición puede estar limitada a
las gamas de velocidad media y alta, considerando el hecho de que la
preignición no es probable que ocurra en la gama de velocidad
baja.
El proceso descrito anteriormente detecta
vibración anormal en conjunto para todos los cilindros del motor con
un sensor. Puede ser posible mejorar la precisión de la detección
con la detección de vibración anormal en cada cilindro debido a que
la cantidad de depósitos adheridos, que actúan como puntos
calientes, depende del cilindro.
En algunos motores de combustión interna, se
proporciona un sensor de presión interna del cilindro o un sensor
iónico para la detección de una corriente iónica para cada cilindro,
con el fin de detectar las condiciones que pueden inducir a la
preignición, pero, la provisión de un sensor de este tipo para cada
cilindro resulta desventajoso desde el punto de vista de la economía
y la construcción, y solamente es posible detectar un punto caliente
cerca del sensor con la utilización del sensor iónico.
De acuerdo con el aparato de detección de
preignición de la presente invención, por otra parte, la preignición
puede ser detectada rápidamente sin la provisión específica de
ningún sensor adicional.
En un aparato de detección de preignición
diseñado para detectar la preignición en pase al instante de
ocurrencia de la vibración anormal, el instante para la detección de
la vibración anormal debe estar controlado de modo que evite una
determinación incorrecta debida a ruidos asociados a la apertura y
el cierre de las válvulas de admisión y de escape, etc. Esto conduce
inevitablemente a incrementar la complejidad de la construcción.
Aunque es posible determinar que la preignición
ha ocurrido cuando se incrementa la amplitud de la vibración anormal
(la frecuencia de ocurrencia de vibración anormal), no sólo la
construcción se hace más compleja, sino que también el tiempo de
detección se hace más largo.
Por el contrario, el aparato de detección de
preignición conforme a la presente invención, no sólo es simple en
cuanto a su construcción, sino que también detecta la preignición en
una fase temprana.
Existen varios métodos de evitar la preignición,
y entre ellos:
1. Establecer el instante de ignición en el
instante T_{D} más retardado.
2. Reducir la velocidad de flujo del aire de
entrada.
3. Cambiar la relación de aire - combustible.
4. Cortar el combustible.
Aunque el corte de combustible es el método más
fiable para evitar la preignición, la conducción del vehículo se ve
inevitablemente deteriorada.
De acuerdo con el aparato de detección de
preignición de la presente invención, puesto que las condiciones que
causan, o que probablemente causan, la preignición pueden ser
evaluadas en base al valor NKA acumulado de vibración anormal,
también es posible suprimir la preignición cambiando la relación de
aire - combustible de acuerdo con el valor NKA acumulado de
vibración anormal.
La Figura 8 es un diagrama que muestra una
relación entre la ocurrencia de preignición y la relación de
relación de aire - combustible, estando la carga representada a lo
largo de las ordenadas y la relación de aire/ combustible a lo largo
de las abcisas.
Según se puede ver a partir de esta Figura, la
preignición se produce fácilmente cuando la relación de aire -
combustible se establece en "b", el cual es un punto
ligeramente desviado hacia el lado rico de la relación de la
relación estequiométrica de aire - combustible (14,5).
Puesto que la relación de aire - combustible se
controla normalmente a la relación estequiométrica de aire -
combustible, para facilitar la purificación del gas de escape, se
hace necesario establecer una relación de aire - combustible en más
de "c", es decir, la relación estequiométrica de aire -
combustible o en un valor más rico que "a" correspondiente a la
relación estequiométrica de aire - combustible para suprimir la
preignición.
En situaciones en las que la relación de aire -
combustible no pueda ser cambiada bruscamente debido a la necesidad
de mantener la susceptibilidad de la conducción, la relación aire -
combustible no debe establecerse fuera de la gama de "a" a
"c".
En la práctica, resulta deseable establecer la
relación de aire - combustible en un valor límite superior o límite
inferior, una zona marginal que puede conseguir aún la combustión,
es decir, las zonas sombreadas (zonas en las que la preignición no
se produce con independencia de la carga) en ambos extremos de la
Figura 8.
Claims (8)
1. Un aparato de detección de preignición, que
comprende:
- un medio (113) para detectar la vibración de un
motor (10) de combustión interna;
- un medio (NVC) de medición de intervalo de
ocurrencia de vibración anormal, para medir un intervalo de tiempo
mientras se está detectando la vibración (K) anormal más alta que un
nivel (\varepsilon) predeterminado a través del citado medio (113)
de detección de vibración;
- un medio (FVC) de medición de intervalo
continuo de vibración frecuente, para medir un intervalo de tiempo
mientras el intervalo de ocurrencia de vibración anormal medido por
el citado medio (NVC) de medición de intervalo de ocurrencia de
vibración anormal es más corto que un intervalo (PNV) continuo de
vibración no-anormal predeterminado, y
- un medio de determinación de preignición para
determinar que se ha producido preignición cuando el intervalo
continuo de vibración frecuente medido por dicho medio (FVC) de
medición de intervalo continuo de vibración frecuente se hace más
largo que un intervalo (PJ) de determinación de preignición
predeterminado.
2. Un aparato de detección de preignición según
la reivindicación 1, en el que, dicho medio (FVC) de medición de
intervalo continuo de vibración frecuente hace uso de un intervalo
continuo de vibración no-anormal de acuerdo con un
intervalo de vibración no-anormal mientras se está
detectando una vibración no-anormal más baja que un
nivel predeterminado a través de dicho medio (113) de detección de
vibración.
3. Un aparato de detección de preignición según
la reivindicación 1, en el que, dicho medio (FVC) de medición de
intervalo continuo de vibración frecuente hace uso de un intervalo
continuo de vibración no-anormal que se hace más
largo según se hace más baja la velocidad del motor.
4. Un aparato de detección de preignición según
la reivindicación 1, en el que, dicho medio de determinación de
preignición utiliza un intervalo de determinación de preignición
determinado de acuerdo con un intervalo continuo de vibración
frecuente.
5. Un método de detección de preignición, que
comprende las etapas de:
- una etapa de detección de vibración, para
detectar la vibración de un motor de combustión interna;
una etapa de medición de intervalo de ocurrencia
de vibración anormal, para medir un intervalo de tiempo mientras se
está detectando vibración anormal más alta que un nivel
predeterminado en la citada etapa de detección de vibración;
- una etapa de medición de intervalo continuo de
vibración frecuente, para medir un intervalo de tiempo mientras el
intervalo de ocurrencia de vibración anormal medido en la citada
etapa de medición de intervalo de ocurrencia de vibración anormal es
más corto que un intervalo continuo de vibración
no-anormal predeterminado, y
- una etapa de determinación de preignición para
determinar que ha ocurrido la preignición cuando el intervalo
continuo de vibración frecuente medido en dicha etapa de medición de
intervalo continuo de vibración frecuente es más largo que un
intervalo de determinación de preignición predeterminado.
6. Un método de determinación de preignición
según la reivindicación 5, en el que, dicha etapa de medición de
intervalo continuo de vibración frecuente hace uso de un intervalo
continuo de vibración no anormal determinado de acuerdo con un
intervalo de vibración no anormal mientras se está detectando
vibración no-anormal más baja que un nivel
determinado, en dicha etapa de detección de vibración.
7. Una etapa de detección de preignición según la
reivindicación 5, en la que, dicha etapa de medición de intervalo
continuo de vibración frecuente hace uso de un intervalo continuo de
vibración no anormal que se hace más largo cuanto más baja se hace
la velocidad del motor.
8. Un método de detección de preignición según la
reivindicación 5, en el que, dicha etapa de determinación de
preignición utiliza un intervalo de determinación de preignición de
acuerdo con un intervalo continuo de vibración frecuente.
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