ES2610002T3 - Unidad de potencia de vehículo del tipo de montar a horcajadas, vehículo del tipo de montar a horcajadas y método para controlar la unidad de potencia - Google Patents

Unidad de potencia de vehículo del tipo de montar a horcajadas, vehículo del tipo de montar a horcajadas y método para controlar la unidad de potencia Download PDF

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ES2610002T3 ES14189888.2T ES14189888T ES2610002T3 ES 2610002 T3 ES2610002 T3 ES 2610002T3 ES 14189888 T ES14189888 T ES 14189888T ES 2610002 T3 ES2610002 T3 ES 2610002T3
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Daiki Ito
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Abstract

Una unidad de potencia de un vehículo del tipo de montar a horcajadas, incluyendo la unidad de potencia: un motor (51); y un aparato de control (20) que controla la combustión del motor (51), donde: el motor (51) está configurado de modo que la vibración en un rango audible y la vibración en un rango ultrasónico sean generadas por golpeteo; el aparato de control (20) incluye un sensor de golpeteo (10) que detecta la vibración del motor; el aparato de control (20) está adaptado para extraer componentes en el rango ultrasónico con una ganancia mayor que la de los componentes en el rango audible de una señal de detección del sensor de golpeteo (10); el aparato de control (20) está adaptado para determinar la aparición de golpeteo en base a la señal de detección del sensor de golpeteo (10) en la que los componentes en el rango ultrasónico son extraídos con una ganancia mayor que la de los componentes en el rango audible; y el aparato de control (20) está adaptado para controlar la combustión del motor (51) en base a un resultado de la determinación de la aparición de golpeteo.

Description

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DESCRIPCION
Unidad de potencia de vetuculo del tipo de montar a horcajadas, vetuculo del tipo de montar a horcajadas y metodo para controlar la unidad de potencia
La presente invencion se refiere a una unidad de potencia de un vetuculo del tipo de montar a horcajadas, un vetuculo del tipo de montar a horcajadas y un metodo para controlar una unidad de potencia de un vetuculo del tipo de montar a horcajadas.
El documento de la tecnica anterior DE 10 2009 056478 B3 se refiere a un metodo para corregir informacion de golpeteo tomada de una senal de sensor de presion. Dicho documento de la tecnica anterior se refiere a los modos dentro de dicha senal, en particular los modos primero, segundo y tercero. La disposicion del sensor de golpeteo y otros detalles de diseno espedficos producen un amortiguamiento y amplificacion de los modos dentro de la senal medida de manera que dicha senal no coincida directamente con el estado de presion real dentro de la camara de combustion. Con el fin de corregir dicha senal, se determina de antemano si hay alguna amplificacion o amortiguamiento de los modos respectivos con el fin de tener una referencia para corregir las senales de sensor con el fin de aproximarse mucho mas al estado real dentro de la camara de combustion.
JP 2005-083314 A describe una tecnica de extraer una senal en un rango audible de la salida de un sensor de golpeteo para determinar el golpeteo compatible con la audicion humana en base a la senal extrafda en el rango audible.
En general, se conoce el problema de que un golpeteo grande puede danar el motor.
Mientras tanto, durante el transcurso del desarrollo, se ha hallado que un golpeteo pequeno que no dana el motor puede dar al motorista una sensacion molesta en un vetuculo del tipo de montar a horcajadas.
Para determinar que tiene lugar golpeteo pequeno, se ha examinado aplicar la tecnica de determinar la aparicion de golpeteo compatible con la audicion humana descrita en JP 2005-083314 A al vetuculo del tipo de montar a horcajadas.
Sin embargo, como resultado de extraer una senal en un rango audible de la salida de un sensor de golpeteo para determinar que tiene lugar golpeteo segun la tecnica de JP 2005-083314 A, era imposible determinar exactamente la aparicion de un golpeteo pequeno que produce una sensacion molesta en el vetuculo del tipo de montar a horcajadas.
Un objeto de la presente invencion es proporcionar un vetuculo del tipo de montar a horcajadas y una unidad de potencia del vehfculo del tipo de montar a horcajadas y un metodo para controlar una unidad de potencia de un vetuculo del tipo de montar a horcajadas que pueden controlar eficientemente la combustion de un motor, reduciendo al mismo tiempo y controlando la aparicion de golpeteo en un rango audible que es molesto para un motorista en el vetuculo del tipo de montar a horcajadas.
Segun la presente invencion dicho objeto se logra con una unidad de potencia del vetuculo del tipo de montar a horcajadas que tiene las caractensticas de la reivindicacion independiente 1. Ademas, dicho objeto tambien se logra con un metodo para controlar una unidad de potencia de un vehuculo del tipo de montar a horcajadas que tiene las caractensticas de la reivindicacion independiente 9.
Ademas, segun la presente invencion dicho objeto se logra con un vetuculo del tipo de montar a horcajadas segun la reivindicacion 8. Se exponen realizaciones preferidas en las reivindicaciones dependientes.
Una unidad de potencia de un vetuculo del tipo de montar a horcajadas segun un aspecto es una unidad de potencia que incluye: un motor; y un aparato de control que controla la combustion del motor, en el que: el motor esta configurado de modo que la vibracion en un rango audible y la vibracion en un rango ultrasonico sean generadas por golpeteo, y el aparato de control incluye un sensor de golpeteo que detecta la vibracion del motor, en el que: el aparato de control extrae componentes en el rango ultrasonico con una ganancia mayor que la de los componentes en el rango audible de una senal de deteccion del sensor de golpeteo; el aparato de control determina la aparicion de golpeteo en base a la senal de deteccion en la que los componentes en el rango ultrasonico son extrafdos con una ganancia mayor que la de los componentes en el rango audible; y el aparato de control controla la combustion del motor en base a un resultado de la determinacion de la aparicion de golpeteo.
Un vehuculo del tipo de montar a horcajadas segun un aspecto incluye la unidad de potencia segun el aspecto de la presente invencion, en el que al menos parte de la unidad de potencia esta expuesta en un lado del vehfculo.
Efectos ventajosos de la invencion
Segun la presente invencion, la aparicion de golpeteo se determina en base a la senal de deteccion del sensor de
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golpeteo en la que el rango ultrasonico es extrafdo con una ganancia mayor que el rango audible, con el fin de controlar y reducir la aparicion de golpeteo en el rango audible que es molesto para un motorista. Esto se basa en la idea de que el golpeteo a determinar en el vetuculo del tipo de montar a horcajadas segun la presente invencion es un golpeteo tan pequeno que dicho golpeteo no es un objetivo de determinacion en la tecnica descrita en JP 2005083314 A. En un vetuculo general del tipo de montar a horcajadas, al menos parte del motor esta expuesta al exterior, y el ruido de vibracion por golpeteo se transmite directamente al motorista y analogos. Por lo tanto, se puede considerar que se demanda determinar el golpeteo sumamente pequeno en los vetuculos generales del tipo de montar a horcajadas, en comparacion con automoviles o analogos que incluyen un compartimiento motor que aloja el motor. En el rango audible, el ruido mecanico o analogos generados por una seccion de movimiento del motor es relativamente grande, y el ruido de vibracion por golpeteo pequeno se oculta en el ruido mecanico. Por lo tanto, se considera que la aparicion de golpeteo no puede ser determinada exactamente con la tecnica de JP 2005083314 A. Segun la presente invencion, la vibracion en el rango audible y la vibracion en el rango ultrasonico son generadas por golpeteo en el motor. Se facilita el sensor de golpeteo que detecta la vibracion del motor. Como resultado, se puede obtener del sensor de golpeteo una senal de deteccion incluyendo el rango ultrasonico que es una banda de frecuencia muy distante del ruido mecanico y analogos en el rango audible. Tambien se facilitan: la seccion de extraccion de senal que extrae los componentes del rango ultrasonico con una ganancia mayor que la del rango audible de la senal de deteccion del sensor de golpeteo; y el aparato de control que determina que tiene lugar golpeteo en base a la senal de deteccion del sensor de golpeteo en la que el rango ultrasonico es extrafdo por la seccion de extraccion de senal con una ganancia mayor que el rango audible. Por lo tanto, la aparicion de golpeteo se determina en base a la senal de deteccion del sensor de golpeteo en la que el rango ultrasonico que es una banda de frecuencia muy distante del ruido mecanico y analogos en el rango audible se extrae a una ganancia mayor, de modo que se puede determinar exactamente la aparicion de golpeteo pequeno. El aparato de control segun la presente invencion controla el motor en base al resultado de la determinacion de la aparicion de golpeteo. Como resultado, la combustion del motor se puede controlar eficientemente reduciendo y controlando al mismo tiempo la aparicion de golpeteo en el rango audible que es molesto para el motorista. En general, cuanto mas alta es la frecuencia, mas baja es la intensidad maxima de la senal de golpeteo, y la exactitud de la determinacion de la aparicion de golpeteo tambien se puede reducir. Sin embargo, la relacion de senal a ruido (S/N) es grande en el rango ultrasonico que es una banda de frecuencia muy distante del ruido mecanico y analogos en el rango audible, y la exactitud de la determinacion de la aparicion de golpeteo se puede asegurar asf segun la presente invencion.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es una vista exterior que representa un vetuculo del tipo de montar a horcajadas de una realizacion preferida.
La figura 2 es un diagrama de bloques que representa una ECU incluida en el vetuculo del tipo de montar a horcajadas y una configuracion alrededor de la eCu de la realizacion.
La figura 3 es un diagrama de caractensticas de frecuencia que representa la vibracion generada en un motor del vetuculo del tipo de montar a horcajadas de la realizacion.
La figura 4 es un grafico que representa una relacion entre un diametro de agujero y frecuencias de resonancia primaria y secundaria del golpeteo.
La figura 5 es un diagrama de caractensticas de frecuencia que describe un ejemplo de caractensticas de paso de banda de una seccion de procesado de filtro de la figura 2.
Las figuras 6A y 6B son diagramas que describen la definicion del diametro de agujero y una relacion de compresion, ilustrando la figura 6A un estado en el que un piston esta en punto muerto inferior, e ilustrando la figura 6B un estado en el que el piston esta en punto muerto superior.
La figura 7 es un diagrama de flujo que representa un proceso de determinacion de golpeteo ejecutado por la ECU. La figura 8 es un diagrama que describe el proceso de determinacion de golpeteo.
La figura 9 es un diagrama de flujo que representa otro ejemplo del proceso de determinacion de golpeteo ejecutado por la ECU.
La figura 10 es un diagrama que describe una relacion entre niveles de audibilidad de la vibracion de golpeteo a determinar y umbrales de determinacion de golpeteo.
La figura 11 es un diagrama de flujo que representa un proceso de control de contramedida de golpeteo ejecutado por la ECU.
La figura 12 es una tabla de condiciones de calculo que describe un proceso de calculo del paso S66 de la figura 11.
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La figura 13 es un grafico de tiempo que describe un ejemplo del proceso de control de contramedida de golpeteo.
La figura 14 es un diagrama de bloques que representa la variacion 1 de un circuito de interfaz de golpeteo de la figura 2.
La figura 15 es un diagrama de bloques que representa la variacion 2 del circuito de interfaz de golpeteo de la figura 2.
La figura 16 es un diagrama de bloques que representa la variacion 3 del circuito de interfaz de golpeteo de la figura 2.
La figura 17 es un diagrama que describe la variacion 1 de la seccion de procesado de filtro.
Y la figura 18 es un diagrama que describe la variacion 2 de la seccion de procesado de filtro.
Descripcion de realizaciones
A continuacion se describira en detalle una realizacion preferida con referencia a los dibujos acompanantes.
La figura 1 es una vista general de un vehnculo del tipo de montar a horcajadas segun la realizacion 1 de la presente invencion. La figura 2 es un diagrama de bloques que representa una ECU y una configuracion en torno a la ECU segun la realizacion de la presente invencion.
Un vehnculo del tipo de montar a horcajadas 1 de la presente realizacion es un vehnculo en cuyo asiento va sentado a horcajadas un conductor y es, por ejemplo, una motocicleta. Como se representa en la figura 1, el vehnculo del tipo de montar a horcajadas 1 incluye una rueda delantera 3, una rueda trasera 4, un motor 51 que es un motor de combustion interna, una seccion de transmision de potencia 52, ECU (unidad de control de motor) 20, un manillar 6, un asiento 7 para un motorista, un sensor de golpeteo 10 y analogos. Como se representa en la figura 2, el vehnculo del tipo de montar a horcajadas 1 incluye ademas un sensor de angulo de calado 60, una unidad de encendido 40, una unidad de inyeccion de combustible 30, y una valvula EGR 50.
Una unidad de potencia de una realizacion preferida se obtiene integrando elementos que sirven como fuentes de potencia del vehnculo del tipo de montar a horcajadas 1 en una sola unidad, y la unidad de potencia incluye un motor 51 y una ECU 20 entre los elementos de configuracion del vehnculo del tipo de montar a horcajadas 1. La unidad de potencia puede incluir uno o ambos de una seccion de transmision de potencia 52 y un generador de potencia que genera potencia electrica por la rotacion del motor 51. Al menos parte de la unidad de potencia esta expuesta en un lado de vehnculo del tipo de montar a horcajadas 1. El termino “lado” aqrn usado denota un lado izquierdo o un lado derecho, donde un lado delantero es en la direccion de avance del vehnculo del tipo de montar a horcajadas 1, y la direccion vertical es una direccion de arriba abajo del vehnculo del tipo de montar a horcajadas 1.
El motor 51 es un motor monocilindro incluyendo un solo cilindro y es un motor refrigerado por aire. El motor 51 esta dispuesto entre la rueda delantera 3 y la rueda trasera 4 y esta dispuesto al menos parcialmente debajo de la superficie de asiento del asiento 7. Al menos parte de la porcion delantera y la porcion inferior del motor 51 esta expuesta al exterior, y el aire exterior choca en dicha parte durante la marcha. La porcion delantera denota una parte delantera del vehnculo del tipo de montar a horcajadas 1, donde el lado delantero es en la direccion de avance del vehnculo del tipo de montar a horcajadas 1. La porcion inferior denota una parte inferior vertical.
La seccion de transmision de potencia 52 incluye una transmision, un eje de accionamiento, y un carter que aloja la transmision, el eje de accionamiento, y un ciguenal. La fuerza rotacional del ciguenal es transmitida al eje de accionamiento mediante la transmision y es transmitida desde el eje de accionamiento a la rueda trasera 4 mediante una cadena o analogos.
Un bloque de cilindro del motor 51 y el carter de la seccion de transmision de potencia 52 estan conectados de manera integrada, y el motor 51 y la seccion de transmision de potencia 52 forman una unidad de motor integrada 5. El motor 51 y la seccion de transmision de potencia 52 pueden no estar integrados.
La ECU 20 es un aparato de control que es el principal responsable de controles relacionados con la combustion del motor. La ECU 20 ejecuta un proceso de determinacion de golpeteo que consiste en determinar si tiene lugar golpeteo en el motor 51 y un proceso de control de contramedida de golpeteo que consiste en realizar una combustion eficiente del motor 51 sin la aparicion frecuente de golpeteo.
La unidad de encendido 40 (figura 2) incluye una bujfa de encendido dispuesta en una culata de cilindro y enciende la bujfa de encendido en base a una senal de control de la ECU 20.
La unidad de inyeccion de combustible 30 (figura 2) incluye una valvula de mariposa que controla el volumen de aire de admision y un aparato de inyeccion de combustible que inyecta y suministra combustible a un paso de admision.
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La unidad de inyeccion de combustible 30 inyecta combustible al paso de admision en un tiempo y en una cantidad basados en una senal de control de la ECU 20. Una mezcla de aire-carburante conteniendo aire y combustible suministrada al paso de admision es suministrada al cilindro del motor 51 cuando se abre la valvula de admision.
La valvula EGR 50 (figura 2) es una valvula que recircula, al paso de admision, parte de los gases de combustion descargados del cilindro del motor 51 a un paso de escape, y la valvula EGR 50 cambia la abertura en base a una senal de control de la ECU 20. La valvula eGr 50 y el control de valvula EGR 50 se pueden omitir.
El sensor de angulo de calado 60 (figura 2) es un sensor que detecta el angulo de rotacion del ciguenal del motor 51, y el sensor de angulo de calado 60 envfa una senal de angulo de calado a la ECU 20. La ECU 20 puede contar el angulo de rotacion del ciguenal y la velocidad del motor en base a la senal de angulo de calado.
El sensor de golpeteo 10 es un sensor de deteccion de vibracion que detecta la vibracion generada en el motor 51 para supervisar la aparicion de golpeteo. El sensor de golpeteo 10 incluye, por ejemplo, un elemento piezoelectrico que recibe aceleracion de vibracion generada en el motor 51, y el sensor de golpeteo 10 envfa, desde el elemento piezoelectrico, una senal de deteccion que indica voltaje CA correspondiente a la aceleracion de vibracion. El sensor de golpeteo 10 es, por ejemplo, un sensor no resonante en el que la salida es sustancialmente plana en un rango de frecuencia a detectar.
El sensor de golpeteo 10 esta unido, por ejemplo, al bloque de cilindro del motor 51 y esta cubierto con la cubierta de sensor 53. La senal de deteccion del sensor de golpeteo 10 es introducida a la ECU 20.
<Detalles de la operacion del motor>
La figura 3 es un diagrama de caractensticas de frecuencia que representa la vibracion generada en el motor del vetuculo del tipo de montar a horcajadas de la realizacion. La figura 3 ilustra un ejemplo de salida del sensor de golpeteo 10.
El motor 51 es un motor de cuatro tiempos que repite secuencialmente, por ejemplo, una carrera de admision, una carrera de compresion, una carrera de combustion, y una carrera de escape. El motor 51 incluye un bloque de cilindro provisto del cilindro, una culata de cilindro que cierra una de las aberturas del cilindro, un piston, una biela, un ciguenal, y analogos. La culata de cilindro esta provista de una valvula de admision, una valvula de escape y una bujfa de encendido.
El piston esta dispuesto de manera redprocamente movil en el cilindro y conectado al ciguenal mediante la biela. La valvula de admision se abre y cierra en la carrera de admision para introducir una mezcla de aire y combustible al cilindro. La valvula de escape se abre y cierra en la carrera de escape para descargar gases de combustion. Se genera vibracion llamada ruido de asiento de valvula cuando la valvula de admision se cierra y cuando la valvula de escape se cierra.
Una vez que la mezcla de aire-carburante se quema en el cilindro como resultado del encendido de la bujfa de encendido, el piston alterna accionando rotacionalmente el ciguenal. El movimiento alternativo del piston puede generar vibracion mecanica llamada un pistoneo producido por una inclinacion minuscula del piston en el cilindro y un movimiento traslacional minusculo del piston en la direccion radial del cilindro.
Como se representa en la figura 3, el pico de la vibracion mecanica, tal como vibracion de asiento de valvula y pistoneo, es distribuido en un rango de 7 kHz o menos que es un rango audible.
La mezcla de aire-carburante puede ser inflamada anormalmente cerca de la pared de cilindro en el transcurso de la expansion de la combustion de la mezcla de aire-carburante en el cilindro. La vibracion producida por el encendido anormal es golpeteo.
En la figura 3, los picos de la vibracion de golpeteo se distribuyen en una banda de frecuencia de 11 kHz a 13 kHz y una banda de frecuencia de 22 kHz a 23 kHz.
La vibracion asociada con la combustion es generada en el transcurso de la expansion de la combustion de la mezcla de aire-carburante en el cilindro. A continuacion, la vibracion se denominara vibracion de combustion normal. El pico de la vibracion de combustion normal se distribuye en una banda de frecuencia similar a la banda de frecuencia mas baja (banda de frecuencia de golpeteo primaria descrita mas adelante) de la pluralidad de bandas de frecuencia con picos de vibracion de golpeteo.
<Diametro de agujero y frecuencia de vibracion de golpeteo>
En la presente realizacion, el diametro de agujero del motor 51 se pone a un valor igual a 60 mm o menos (por ejemplo, 50 + varios mm). El diametro de agujero es un parametro para determinar una frecuencia de vibracion natural de la vibracion de golpeteo.
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Las vibraciones en una pluralidad de modos de vibracion se solapan en la vibracion de golpeteo. La vibracion de un modo de vibracion tiene una frecuencia de vibracion natural (tambien llamada frecuencia de resonancia). Por lo tanto, los picos de la vibracion de golpeteo son generados en una pluralidad de bandas de frecuencia correspondientes a las frecuencias de vibracion naturales de la pluralidad de modos de vibracion como se representa en la figura 3.
A continuacion, la pluralidad de bandas de frecuencia incluyendo distribuciones de los picos de vibracion de golpeteo tienen ordenes, tal como una banda de frecuencia de golpeteo primaria para la banda de frecuencia mas baja y una banda de frecuencia de golpeteo secundaria para la segunda banda de frecuencia mas baja. La vibracion de golpeteo incluida en una enesima banda de frecuencia de golpeteo estara provista de un orden, tal como una enesima vibracion de golpeteo.
En la figura 3, el pico distribuido en la banda de frecuencia de 11 kHz a 13 kHz se basa en la vibracion de golpeteo primaria y esta incluido en un rango audible. El pico distribuido en la banda de frecuencia de 22 kHz a 23 kHz se basa en la vibracion de golpeteo secundaria y esta incluido en un rango ultrasonico.
La figura 4 es un grafico que representa una relacion entre el diametro de agujero y las frecuencias de resonancia de las vibraciones de golpeteo primaria y secundaria.
La figura 4 ilustra cuatro graficas que indican valores teoricos de la frecuencia de resonancia de la vibracion de golpeteo primaria (“valores teoricos primarios”), valores teoricos de la frecuencia de resonancia de la vibracion de golpeteo secundaria (“valores teoricos secundarios”), frecuencias de resonancia de la vibracion de golpeteo primaria corregida por un valor medido (“valores de correccion primarios ”), y frecuencias de resonancia de la vibracion de golpeteo secundaria corregida por un valor medido (“valores de correccion secundarios”).
Como ilustran las graficas de los valores de correccion primarios y los valores de correccion secundarios de la figura 4, las frecuencias de resonancia de las vibraciones de golpeteo primaria y secundaria aumentan con una disminucion del diametro de agujero.
Segun las graficas de la figura 4, se puede estimar que cuando el diametro de agujero del motor 51 es igual a 60 mm o menos, la frecuencia de resonancia de la vibracion de golpeteo primaria es aproximadamente 11 kHz o mas, y la frecuencia de resonancia de la vibracion de golpeteo secundaria es aproximadamente 18 kHz o mas. Por lo tanto, se puede estimar que la banda de frecuencia de la vibracion de golpeteo primaria esta en el rango audible, y la banda de frecuencia de la vibracion de golpeteo secundaria esta en el rango ultrasonico en esta configuracion.
Una onda ultrasonica es un sonido estacionario y es una onda sonora que no puede ofr el ofdo humano. Aunque el lfmite inferior de la frecuencia ultrasonica es 16 kHz a 20 kHz que vana entre humanos, el rango ultrasonico se define como 18 kHz o mas en la presente memoria descriptiva.
Las cuatro graficas de la figura 4 se calculan de la siguiente manera.
El valor de correccion primario y el valor de correccion secundario de la figura 4 se calculan adquiriendo un valor medido de un diametro de agujero, obteniendo un error relativo entre el valor teorico de la frecuencia de resonancia y el valor medido del diametro de agujero, y aplicando el error relativo a los valores teoricos de todos los diametros de agujero. Los valores teoricos de las frecuencias de resonancia de las vibraciones de golpeteo primaria y secundaria se calculan segun las ecuaciones 1 a 3 siguientes.
La ecuacion 1 es la conocida ecuacion de Draper para calcular la frecuencia de resonancia de golpeteo.
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(Ecuacl6n 1)
Aqrn, f denota frecuencia de resonancia, v denota velocidad de sonido de los gases del cilindro, B denota diametro de agujero, pmn denota coeficientes de modo de vibracion (p10=1,841, p20=3,054), m denota orden de vibracion en direccion radial, y n denota orden de vibracion en direccion circunferencial.
La ecuacion 2 es una ecuacion para obtener la velocidad de sonido v de los gases de cilindro.
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Aqm, k denota relacion de calor espedfico (1,403), R denota constante de gas (8,314472 [J/(molK)]), M denota peso molecular del aire (0,0028966 [kg/mol]), y T denota temperatura de gases de cilindro [K].
La ecuacion 3 es una ecuacion para estimar la temperatura de gases de cilindro a partir de la presion de admision y la presion de cilindro.
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Aqm, Ti denota temperatura media de gases del cilindro, Pi denota presion de cilindro, Vi denota volumen del cilindro, r|v denota eficiencia de volumen, mth denota masa de aire teorica, y R denota constante de gas del aire.
Como se representa en la figura 4, se puede considerar que la frecuencia de resonancia de la vibracion de golpeteo se determina sustancialmente por el diametro de agujero.
Las figuras 6A y 6B son diagramas que describen la definicion del diametro de agujero y la relacion de compresion. La figura 6A ilustra un estado en el que el piston esta en el punto muerto inferior, y la figura 6B ilustra un estado en el que el piston esta en el punto muerto superior. Las figuras 6A y 6B ilustran secciones transversales del cilindro 58 y del piston 59 del motor 51 cortadas a lo largo del eje central (eje cilmdrico central del cilindro 58). En las figuras 6A y 6B, el numero de referencia 58 denota cilindro, 59 denota piston, 54 denota valvula de admision, 55 denota valvula de escape, 56 denota biela, y 57 denota manivela.
El diametro de agujero denota el diametro interior “a” de cilindro 58 como se representa en las figuras 6A y 6B. La relacion de compresion denota una relacion de capacidad V1 cuando el volumen es mas grande con el piston 59 en el punto muerto inferior y capacidad V2 cuando el volumen es mas pequeno con el piston 59 en el punto muerto superior en una camara de combustion del cilindro 58 dividida por el piston 59.
<Detalles de la ECU>
Como se representa en la figura 2, la ECU 20 incluye: un circuito de interfaz de golpeteo 21 que recibe una senal del sensor de golpeteo 10; un circuito de interfaz 22 que recibe una senal del sensor de angulo de calado 60; y un microordenador 23.
El circuito de interfaz de golpeteo 21 es un circuito que extrae un valor de senal para detectar golpeteo de una senal de deteccion de sensor de golpeteo 10 para transmitir el valor de senal al microordenador 23. El circuito de interfaz de golpeteo 21 incluye una seccion de ajuste de ganancia 211, una seccion de procesado de filtro (tambien llamada seccion de extraccion de senal) 212, una seccion de procesado de rectificacion 213, y una seccion de procesado de mantenimiento de pico 214.
La seccion de ajuste de ganancia 211 regula la ganancia de la senal de deteccion del sensor de golpeteo 10. La ganancia se ajusta, por ejemplo, para regular el nivel de la senal de deteccion que cambia segun la velocidad del motor o para regular el nivel de la senal de deteccion que cambia en base a la diferencia individual del sensor de golpeteo 10.
La seccion de procesado de filtro 212 incluye, por ejemplo, un circuito filtro de paso de banda analogico. El circuito filtro de paso de banda analogico es un filtro activo incluyendo solamente un amplificador operativo. Segun la configuracion, una senal de componentes de frecuencia espedficos puede ser extrafda a una ganancia grande, y se puede reducir el costo. Las caractensticas de paso de banda de la seccion de procesado de filtro 212 se describiran
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mas adelante.
La seccion de procesado de rectificacion 213 rectifica una senal de deteccion de una forma de onda CA pasada a traves de la seccion de procesado de filtro 212.
La seccion de procesado de mantenimiento de pico 214 mantiene y envfa el voltaje pico de la senal de deteccion en un penodo de extraccion de senal designado por una senal de tiempo de la seccion de control de ventana 237.
El circuito de interfaz 22 ajusta la forma de onda de la senal de salida del sensor de angulo de calado 60 y envfa la forma de onda al microordenador 23.
El microordenador 23 incluye una seccion de calculo de valor de determinacion de golpeteo 231, una seccion de determinacion de golpeteo 232, una seccion de calculo de tiempo de encendido 234, una seccion de calculo de inyeccion de combustible 235, una seccion de control de accionador 236, y una seccion de control de ventana 237. La seccion de calculo de tiempo de encendido 234, la seccion de calculo de inyeccion de combustible 235 y la seccion de control de accionador 236 forman una seccion de control de combustion que controla la combustion del motor 51. La seccion de control de combustion puede incluir una o una combinacion de una pluralidad de la seccion de calculo de tiempo de encendido 234, la seccion de calculo de inyeccion de combustible 235 y la seccion de control de accionador 236.
Los elementos en el microordenador 23 pueden estar formados por software ejecutado por una CPU (unidad central de proceso) o pueden estar formados por hardware tal como un DSP (circuito de procesado de senales digitales).
La seccion de control de ventana 237 recibe una senal de angulo de calado del sensor de angulo de calado 60 y controla el tiempo de procesado de cada seccion. Espedficamente, la seccion de control de ventana 237 envfa una senal de tiempo que indica un penodo de extraccion de senal a la seccion de procesado de mantenimiento de pico 214. La seccion de control de ventana 237 tambien envfa una senal de tiempo a la seccion de calculo de valor de determinacion de golpeteo 231 y la seccion de determinacion de golpeteo 232 para adquirir una senal.
Se puede producir golpeteo inmediatamente antes de que el piston llegue al punto muerto superior hasta la terminacion de la combustion de la camara de combustion. Por lo tanto, la seccion de control de ventana 237 envfa una senal de tiempo a la seccion de procesado de mantenimiento de pico 214 para ejecutar una operacion de mantenimiento de pico en este penodo. Mientras la salida de la seccion de procesado de mantenimiento de pico 214 se mantiene despues de la terminacion del penodo, la seccion de control de ventana 237 tambien envfa una senal de tiempo a la seccion de calculo de valor de determinacion de golpeteo 231 y la seccion de determinacion de golpeteo 232 para adquirir una senal.
La seccion de calculo de valor de determinacion de golpeteo 231 y la seccion de determinacion de golpeteo 232 ejecutan un proceso de determinacion de golpeteo descrito mas tarde para determinar que tiene lugar golpeteo. La seccion de determinacion de golpeteo 232 notifica el resultado de la determinacion a la seccion de calculo de tiempo de encendido 234, la seccion de calculo de inyeccion de combustible 235 y la seccion de control de accionador 236.
La seccion de calculo de tiempo de encendido 234 ejecuta un proceso de control de contramedida de golpeteo descrito mas adelante para controlar la unidad de encendido 40.
La seccion de calculo de inyeccion de combustible 235 controla la unidad de inyeccion de combustible 30. La seccion de calculo de inyeccion de combustible 235 puede ejecutar un proceso de control de contramedida de golpeteo que consiste en ajustar la cantidad de inyeccion de combustible en respuesta a la aparicion de golpeteo cuando se determina que tiene lugar golpeteo.
La seccion de control de accionador 236 controla la valvula EGR 50. La seccion de control de accionador 236 puede ejecutar un proceso de control de contramedida de golpeteo que consiste en ajustar la abertura de la valvula EGR en respuesta a la aparicion de golpeteo cuando se determina que tiene lugar golpeteo.
<Detalles de la seccion de procesado de filtro>
A continuacion se describen las caractensticas de paso de banda de la seccion de procesado de filtro 212.
La figura 5 es un diagrama de caractensticas de frecuencia que describe un ejemplo de las caractensticas de paso de banda de la seccion de procesado de filtro de la figura 2.
La seccion de procesado de filtro 212 tiene caractensticas de paso de banda que consisten en pasar componentes de senal en el rango ultrasonico con una ganancia mayor que los componentes de senal en el rango audible. Espedficamente, la seccion de procesado de filtro 212 tiene una curva caractenstica en forma de montana incluyendo el pico de banda de paso en la frecuencia de vibracion natural de la vibracion de golpeteo secundaria en el rango ultrasonico. La ganancia incluye factores de escala de 1 o mas y menos de 1.
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Debido a las caractensticas de paso de banda, la senal de la vibracion de golpeteo secundaria en el rango ultrasonico es transmitida a los ultimos circuitos a traves de la seccion de procesado de filtro 212 en el ciclo de motor en el que tiene lugar golpeteo. La senal de la vibracion mecanica, la senal de la vibracion de golpeteo primaria, y la senal de la vibracion de combustion normal incluidas en el rango audible son atenuadas significativamente por la seccion de procesado de filtro 212.
Por otra parte, la senal de la vibracion mecanica y la senal de la vibracion de combustion normal generadas en la banda de frecuencia de golpeteo primaria incluida en el rango audible son atenuadas significativamente por la seccion de procesado de filtro 212 en el ciclo de motor en el que no tiene lugar golpeteo. Solamente se genera una pequena senal de ruido en el rango ultrasonico de 18 kHz a 25 kHz, y la intensidad de la senal transmitida a los ultimos circuitos a traves de la seccion de procesado de filtro 212 es sumamente baja.
Como resultado, hay una gran diferencia entre la senal pasada a traves de la seccion de procesado de filtro 212 cuando tiene lugar golpeteo y la senal pasada a traves de la seccion de procesado de filtro 212 cuando no tiene lugar golpeteo. Por lo tanto, el golpeteo pequeno se puede detectar de forma relativamente facil.
Las caractensticas de paso de banda de la seccion de procesado de filtro 212 no se limitan al ejemplo de la figura 5. Por ejemplo, la curva de paso de la seccion de procesado de filtro 212 puede ser una curva de paso trapezoidal que es sustancialmente plana en la banda de paso, en lugar de la forma de montana. La frecuencia pico de la curva de paso y la frecuencia de vibracion natural de la vibracion de golpeteo secundaria no tienen que coincidir, y las frecuencias pueden estar desviadas.
<Determinacion del proceso de golpeteo>
A continuacion se describe un ejemplo del proceso de determinacion de golpeteo ejecutado por la ECU 20 de la presente realizacion.
La figura 7 es un diagrama de flujo que representa el proceso de determinacion de golpeteo.
El proceso de determinacion de golpeteo de la figura 7 se inicia en un tiempo predeterminado en un ciclo del motor 51 y se ejecuta repetidas veces en cada ciclo del motor 51.
Cuando se inicia el proceso de determinacion de golpeteo, la seccion de calculo de valor de determinacion de golpeteo 231 y la seccion de determinacion de golpeteo 232 adquieren la salida del circuito de interfaz de golpeteo 21 como un valor de deteccion de vibracion de golpeteo en base a la senal de tiempo de la seccion de control de ventana 237 en el paso S41. Espedficamente, el microordenador 23 aplica conversion A/D (analogica/digital) a la salida del circuito de interfaz de golpeteo 21, y se adquiere el valor digital convertido.
En el paso S42, la seccion de calculo de valor de determinacion de golpeteo 231 y la seccion de determinacion de golpeteo 232 realizan conversion logantmica del valor de deteccion de vibracion de golpeteo adquirido para calcular un valor logantmico de deteccion de vibracion de golpeteo.
En el paso S43, la seccion de determinacion de golpeteo 232 compara el valor logantmico de deteccion de vibracion de golpeteo con un umbral de determinacion de golpeteo (= desviacion de umbral + valor logantmico medio) para determinar si el valor logantmico de deteccion de vibracion de golpeteo es mayor. El proceso del paso S43 es un ejemplo del proceso de determinar que tiene lugar golpeteo. El valor logantmico medio es un valor calculado por la seccion de calculo de valor de determinacion de golpeteo 231 en el paso S46. La desviacion de umbral es un cierto valor definido con anterioridad experimentalmente o analogos.
Como resultado de la comparacion, si el valor logantmico de deteccion de vibracion de golpeteo es mayor, la seccion de determinacion de golpeteo 232 mantiene el resultado de la determinacion que indica la aparicion de golpeteo en una memoria o analogos (paso S44). El resultado de la determinacion mantenido por la seccion de determinacion de golpeteo 232 es enviado a la seccion de calculo de tiempo de encendido 234, la seccion de calculo de inyeccion de combustible 235 y la seccion de control de accionador 236.
Por otra parte, si el valor logantmico de deteccion de vibracion de golpeteo es menor, la seccion de determinacion de golpeteo 232 mantiene el resultado de la determinacion que indica no aparicion de golpeteo en la memoria o analogos (paso S45). El resultado de la determinacion mantenido por la seccion de determinacion de golpeteo 232 es enviado a la seccion de calculo de tiempo de encendido 234, la seccion de calculo de inyeccion de combustible 235 y la seccion de control de accionador 236.
Los procesos de los pasos S44 y S45 se pueden omitir conmutando el proceso de determinacion del paso S43 al proceso de control en respuesta a la aparicion de golpeteo.
En el paso S46, la seccion de calculo de valor de determinacion de golpeteo 231 calcula un valor medio de una
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pluralidad de valores de deteccion de vibracion de golpeteo adquiridos en una pluralidad de ciclos de motor pasados y realiza conversion logarftmica del valor medio para calcular un valor logantmico medio. Asf finaliza un proceso de determinacion de golpeteo.
La figura 8 es un diagrama que describe el proceso de determinacion de golpeteo. El eje horizontal de la figura 8 indica el valor logantmico de deteccion de vibracion de golpeteo, y el eje vertical indica la frecuencia en la pluralidad de ciclos de motor pasados.
Como se ha descrito, el valor de deteccion de vibracion de golpeteo es un valor de senal extrafdo de la senal de deteccion del sensor de golpeteo 10 en el penodo durante el que es posible que se produzca golpeteo. Por lo tanto, cuando los valores logantmicos de deteccion de vibracion de golpeteo son adquiridos y calculados en una pluralidad de ciclos de motor, los valores logantmicos de deteccion de vibracion de golpeteo son distribuidos en un rango bajo como se representa en un histograma de la figura 8. En este caso, el valor logantmico de deteccion de vibracion de golpeteo es un valor mas alto que la distribucion si tiene lugar golpeteo.
Aunque la tendencia de la distribucion de los valores logantmicos de deteccion de vibracion de golpeteo no cambia mucho, el valor absoluto del rango incluyendo la distribucion de los valores logantmicos de deteccion de vibracion de golpeteo se cambia por factores externos, tal como la velocidad del motor y variaciones individuales del sensor de golpeteo 10.
Por lo tanto, en el proceso de determinacion de golpeteo de la figura 7, el valor logantmico medio se calcula a partir de la poblacion de los valores de deteccion de vibracion de golpeteo adquiridos en una pluralidad de ciclos de motor (paso S46), y la desviacion de umbral se anade al valor logantmico medio para determinar el umbral de determinacion de golpeteo (paso S43). En el proceso de determinacion de golpeteo de la figura 7 se comparan los tamanos del umbral de determinacion de golpeteo y el valor logantmico de deteccion de vibracion de golpeteo (paso S43), y se discrimina un valor de deteccion de vibracion de golpeteo mayor que el valor en la distribucion normal debida a golpeteo para determinar que tiene lugar golpeteo.
La figura 9 es un diagrama de flujo que representa una variacion del proceso de determinacion de golpeteo.
El proceso de determinacion de golpeteo se puede cambiar como se representa en la figura 9. Aunque el valor de deteccion de vibracion de golpeteo convertido logarftmicamente se usa para ejecutar el procesado estadfstico y el proceso de comparacion en el proceso de determinacion de golpeteo de la figura 7, el procesado estadfstico y el proceso de comparacion se ejecutan sin realizar la conversion logarftmica en el proceso de determinacion de golpeteo de la figura 9.
En el ejemplo de la figura 9, la seccion de calculo de valor de determinacion de golpeteo 231 calcula un valor medio de los valores de deteccion de vibracion de golpeteo obtenidos en una pluralidad de ciclos de motor (paso S56). La seccion de determinacion de golpeteo 232 multiplica el valor medio de los valores de deteccion de vibracion de golpeteo por un coeficiente umbral determinado con anterioridad experimentalmente o analogos para calcular el umbral de determinacion de golpeteo (paso S53).
El valor obtenido aplicando conversion logarftmica al coeficiente umbral es equivalente a la desviacion de umbral del paso S43 de la figura 7.
La seccion de determinacion de golpeteo 232 puede comparar el ultimo valor de deteccion de vibracion de golpeteo con el umbral de determinacion de golpeteo (paso S53) para determinar que tiene lugar golpeteo como en el caso de la figura 7. En la figura 9, los pasos que llevan los mismos numeros de referencia que en la figura 7 son los mismos que los pasos correspondientes de la figura 7.
<Grado del objetivo de deteccion de la vibracion de golpeteo>
A continuacion se describe el grado de la vibracion de golpeteo que se puede detectar en el proceso de determinacion de golpeteo.
La figura 10 es un diagrama que describe una relacion entre niveles de audibilidad de la vibracion de golpeteo a determinar y los umbrales de determinacion de golpeteo.
Tiene lugar golpeteo en varios grados. El golpeteo pequeno casi no produce dano en el motor 51. Sin embargo, el golpeteo pequeno da una sensacion molesta al conductor y analogos.
El grafico de la figura 10 ilustra una distribucion de umbrales de determinacion de golpeteo y valores de deteccion de vibracion de golpeteo cuando se determina golpeteo en tres tipos de grados.
Para determinar golpeteo relativamente grande y para determinar golpeteo medio o mayor, los umbrales de determinacion de golpeteo se pueden poner distantes de la distribucion de los valores de deteccion de vibracion de
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golpeteo como indican las graficas de los niveles de audibilidad 2 y 1 de la figura 10, respectivamente.
Por otra parte, para determinar golpeteo sumamente pequeno, el umbral de determinacion de golpeteo se tiene que poner cerca de la distribucion de los valores de deteccion de vibracion de golpeteo como indica la grafica del nivel de audibilidad 0.
Por lo tanto, cuando el umbral de determinacion de golpeteo se pone cerca de la distribucion de los valores de deteccion de vibracion de golpeteo como indica la grafica del nivel de audibilidad 0, se genera facilmente una determinacion de golpeteo erronea si se introduce una senal con vibracion diferente del golpeteo a la seccion de calculo de valor de determinacion de golpeteo 231.
Sin embargo, en esta realizacion, el diametro de agujero del motor 51 se pone de modo que la vibracion de golpeteo secundaria este en el rango ultrasonico como se representa en la figura 3. Ademas, en la presente realizacion, la seccion de procesado de filtro 212 tiene caractensticas de paso de banda que atenuan significativamente la senal en el rango audible con frecuente generacion de vibracion mecanica, vibracion de combustion normal y analogos, y pasando la senal en el rango ultrasonico con una ganancia grande como se representa en la figura 5.
Por lo tanto, en esta realizacion, el golpeteo sumamente pequeno se puede determinar con menos determinacion erronea aunque el umbral de determinacion de golpeteo se ponga cerca de la distribucion de los valores de deteccion de vibracion de golpeteo, como indica la grafica del nivel de audibilidad 0 de la figura 10.
El proceso de determinacion de golpeteo es solamente un ejemplo, y se puede aplicar otros varios metodos para determinar que tiene lugar golpeteo a partir del valor de senal adquirido por el circuito de interfaz de golpeteo 21.
<Proceso de control de contramedida al golpeteo>
Ahora se describira un ejemplo del proceso de control de contramedida de golpeteo ejecutado por la ECU 20 de la presente realizacion.
La figura 11 es un diagrama de flujo que representa el proceso de control de contramedida de golpeteo. La figura 12 es una tabla de condiciones de calculo que describe un proceso de calculo del paso S66 de la figura 11.
La figura 13 es un grafico de tiempo que describe un ejemplo del proceso de control de contramedida de golpeteo.
El proceso de control de contramedida de golpeteo se inicia en un tiempo predeterminado en un ciclo del motor 51 y se ejecuta repetidas veces en cada ciclo del motor 51.
Como se representa en la figura 13, el proceso de control de contramedida de golpeteo es un proceso que consiste en corregir el tiempo de encendido a partir del tiempo de encendido de referencia en base a la determinacion de la aparicion de golpeteo.
Espedficamente, como se representa en la figura 13, el tiempo de encendido se retarda a partir del tiempo de encendido de referencia una cierta cantidad (a continuacion se denomina “cantidad de retardo de determinacion de golpeteo”) si se determina que tiene lugar golpeteo. Si se determina que tiene lugar un penodo durante el que no se produce golpeteo durante un penodo predeterminado C (llamado a continuacion “ciclo de reseteo”), el tiempo de encendido se avanza una cantidad de avance (a continuacion se denomina “cantidad de avance de reseteo”) menor que la cantidad de retardo de determinacion de golpeteo.
El tiempo de encendido de referencia es un tiempo de encendido estandar determinado en base al numero de revoluciones del motor 51 y analogos.
Cuando se inicia el proceso de control de contramedida de golpeteo de la figura 11, la seccion de calculo de tiempo de encendido 234 determina primero si un contador de ciclos que cuenta el ciclo de motor indica el ciclo de reseteo (ciclo de terminacion del penodo C de la figura 13) en el paso S61.
Si el resultado de la determinacion es afirmativo, la seccion de calculo de tiempo de encendido 234 mantiene el resultado de la determinacion que indica que es el tiempo de reseteo en la memoria o analogos en el paso S62.
La seccion de calculo de tiempo de encendido 234 borra el contador de ciclos en el paso S64.
Por otra parte, si el resultado de la determinacion de paso S61 es negativo, la seccion de calculo de tiempo de encendido 234 mantiene el resultado de la determinacion que indica que no es el tiempo de reseteo en la memoria o analogos en el paso S63.
La seccion de calculo de tiempo de encendido 234 incrementa el contador de ciclos en el paso S65.
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Los procesos de los pasos S62 y S63 se pueden omitir conmutando inmediatamente el proceso de determinacion del paso S61 al proceso de control segun el resultado de la determinacion.
En el paso S66, la seccion de calculo de tiempo de encendido 234 calcula un valor de correccion de tiempo de encendido segun la tabla de condiciones de calculo 70 (vease la figura 12). La condicion de calculo se determina a partir del resultado de determinacion de golpeteo mantenido en la memoria o analogos en el proceso de determinacion de golpeteo de la figura 7 y a partir del resultado de la determinacion que indica si es el tiempo de reseteo mantenido en la memoria o analogos en el paso S62 o S63 de la figura 11.
Mas espedficamente, si se determina que es el tiempo de reseteo y que tiene lugar golpeteo, la seccion de calculo de tiempo de encendido 234 calcula el valor de correccion de tiempo de encendido por “valor de correccion de ciclo ultimo - cantidad de retardo de determinacion de golpeteo + cantidad de avance de reseteo” como se representa en el campo (1) de la figura 12. Como resultado del calculo, el tiempo de encendido se retarda una “cantidad de retardo de determinacion de golpeteo - cantidad de avance de reseteo” (vease el ciclo C1 de la figura 13) en el ciclo en el que se determina que tiene lugar golpeteo, y se evita la aparicion frecuente de golpeteo.
Como se muestra en el campo (2) de la figura 12, si se determina que es el tiempo de reseteo y que no tiene lugar golpeteo, la seccion de calculo de tiempo de encendido 234 calcula el valor de correccion de tiempo de encendido por “valor de correccion de ciclo ultimo + cantidad de avance de reseteo”. Como resultado del calculo, el tiempo de encendido avanza gradualmente en los ciclos en los que no tiene lugar golpeteo durante un intervalo (ciclos C2, C3, C4 y C5 de la figura 13), y el motor 51 quema mas eficientemente.
Como se muestra en el campo (3) de la figura 12, si se determina que no es el tiempo de reseteo y que tiene lugar golpeteo, la seccion de calculo de tiempo de encendido 234 calcula el valor de correccion de tiempo de encendido por “valor de correccion de ciclo ultimo - cantidad de retardo de determinacion de golpeteo”. Como resultado del calculo, el tiempo de encendido se retarda la “cantidad de retardo de determinacion de golpeteo” (vease el ciclo N1 de la figura 13) sin un retardo si se determina que tiene lugar golpeteo, y se evita la aparicion frecuente de golpeteo.
Como se muestra en el campo (4) de la figura 12, si se determina que no es el tiempo de reseteo y que no tiene lugar golpeteo, la seccion de calculo de tiempo de encendido 234 pone el valor de correccion de tiempo de encendido al mismo valor que el valor de correccion del ultimo ciclo y no cambia el valor de correccion de tiempo de encendido.
Una vez que se calcula el valor de correccion de tiempo de encendido, la seccion de calculo de tiempo de encendido 234 envfa una senal de tiempo a la unidad de encendido 40 en un tiempo que refleja el valor de correccion para encender la bujfa de encendido.
En el proceso de calculo del valor de correccion de tiempo de encendido de la figura 11 (paso S66), se pueden poner un valor maximo y un valor mmimo de la cantidad de correccion de tiempo de encendido para evitar que el tiempo de encendido supere el rango apropiado. La cantidad de correccion de tiempo de encendido se puede poner al valor maximo si la cantidad de correccion de tiempo de encendido excede del valor maximo como resultado del proceso de calculo, y la cantidad de correccion de tiempo de encendido se puede poner al valor mmimo si la cantidad de correccion de tiempo de encendido esta por debajo del valor mmimo.
Segun el proceso de determinacion de golpeteo (figura 7) y el proceso de control de contramedida de golpeteo (figura 11), el tiempo de encendido se retarda sin un retardo si se determina que tiene lugar golpeteo como se representa en la figura 13, y despues se evita la aparicion frecuente de golpeteo. El tiempo de encendido se avanza gradualmente si no se detecta aparicion de golpeteo. Segun el control, el tiempo de encendido es controlado cerca del lfmite de golpeteo, y la eficiencia del combustible y las caractensticas de salida del motor 51 se mejoran por completo.
El proceso de control de contramedida de golpeteo es solamente un ejemplo, y se puede aplicar otros varios metodos conocidos. Aunque el metodo de ajustar el tiempo de encendido para combustion eficiente sin aparicion frecuente de golpeteo se adopta como el proceso de control de contramedida de golpeteo, se puede adoptar otros metodos de ajustar la cantidad de inyeccion de combustible, ajustar la abertura de la valvula EGR, y una combinacion de estos ajustes.
Como se ha descrito, segun el vehmulo del tipo de montar a horcajadas 1 y la unidad de potencia de la realizacion de la presente invencion, la vibracion de golpeteo del motor 51 se genera en el rango audible y el rango ultrasonico. La seccion de procesado de filtro 212 obtiene una senal extrayendo el rango ultrasonico con una ganancia mayor que el rango audible de la senal de deteccion de sensor de golpeteo 10. La senal extrafda es una senal que refleja favorablemente la vibracion de golpeteo distribuida en el rango ultrasonico, con poco ruido tal como vibracion mecanica y vibracion de combustion normal del motor 51.
Por lo tanto, la determinacion de la aparicion de golpeteo usando la senal extrafda permite la determinacion exacta de la aparicion de golpeteo a un nivel de audibilidad sumamente bajo 0, y se lleva a cabo un control de combustion
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eficiente del motor 51 sin aparicion frecuente de golpeteo pequeno.
Segun el vefnculo del tipo de montar a horcajadas 1 y la unidad de potencia de la realizacion de la presente invencion, la frecuencia de vibracion natural de la vibracion de golpeteo primaria se incluye en el rango audible, y la frecuencia de vibracion natural de la vibracion de golpeteo secundaria se incluye en el rango ultrasonico en base al valor del diametro de agujero del motor 51. Aunque el control de contramedida de golpeteo evita la aparicion frecuente de golpeteo, la aparicion esporadica de golpeteo es inevitable. Por lo tanto, si las frecuencias de vibracion naturales de las vibraciones de golpeteo primaria y secundaria estan en el rango audible, el golpeteo que tiene lugar ocasionalmente produce una sensacion muy molesta para la audicion humana. Sin embargo, solamente la vibracion de golpeteo primaria esta en el rango audible, y la vibracion de golpeteo secundaria esta en el rango ultrasonico en la presente realizacion. Por lo tanto, la sensacion molesta producida por el golpeteo que tiene lugar ocasionalmente se puede reducir.
<Variaciones>
Las figuras 14 a 16 son diagramas de bloques que muestran variaciones 1 a 3 del circuito de interfaz de golpeteo.
El circuito de interfaz de golpeteo 21 dispuesto en la ECU 20 no se limita a la configuracion de la figura 2, y se puede hacer varios cambios.
Por ejemplo, como se representa en las figuras 14 y 15, la seccion de ajuste de ganancia 211 puede disponerse entre la seccion de procesado de filtro 212 y la seccion de procesado de rectificacion 213 o se puede disponer en la ultima parte de la seccion de procesado de rectificacion 213.
La seccion de ajuste de ganancia 211 se puede omitir como se representa en la figura 16 si la potencia de resolucion del convertidor A/D del microordenador 23 es alta o si la fluctuacion en el nivel de salida del sensor de golpeteo 10 es pequena.
En el circuito de interfaz de golpeteo 21 de la figura 2, la seccion de procesado de mantenimiento de pico 214 mantiene y envfa el pico de la forma de onda de senal. Sin embargo, como se representa en la figura 14, la seccion de procesado de rectificacion 213 puede rectificar una senal a voltaje negativo, y la seccion de procesado de mantenimiento inferior 215 puede mantener y enviar el voltaje mas bajo (voltaje inferior).
La seccion de procesado de integracion 216 que integra senales de vibracion rectificadas se puede disponer en lugar de la seccion de procesado de mantenimiento de pico 214 o la seccion de procesado de mantenimiento inferior 215. En este caso, la seccion de procesado de integracion 216 puede ejecutar un proceso de integracion en un penodo designado por una senal de tiempo y luego enviar una senal de un resultado de integracion.
Las figuras 17 y 18 son diagramas que describen variaciones 1 y 2 de la seccion de procesado de filtro.
La seccion de procesado de filtro 212 no se limita a la configuracion en la que un circuito filtro de paso de banda analogico pasa una senal en una banda de frecuencia deseada, y se puede hacer varios cambios.
Por ejemplo, la seccion de procesado de filtro 212 puede incluir: un circuito FFT (transformada Fourier rapida) que pasa una senal en una banda de frecuencia deseada; y un circuito de computacion que atenua o no pasa componentes de senal en otras bandas de frecuencia.
En este caso, como se representa en la figura 17, el circuito FFT puede tener caractensticas de extraccion que consisten en extraer componentes de senal de la frecuencia de vibracion natural de la senal de golpeteo secundaria. El circuito FFT puede tener caractensticas que consisten en extraer componentes de senal de una frecuencia desviada un poco de la frecuencia de vibracion natural de la senal de golpeteo secundaria. El circuito FFT puede tener caractensticas que consisten en extraer componentes de senal en una banda de frecuencia incluyendo la frecuencia de vibracion natural de la senal de golpeteo secundaria o incluyendo una frecuencia cerca de la frecuencia de vibracion natural.
La seccion de procesado de filtro 212 puede incluir ademas, por ejemplo, un circuito filtro de paso de banda digital para pasar una senal en una banda de frecuencia deseada y atenuar componentes de senal en otras bandas de frecuencia. En este caso, como se representa en la figura 18, la banda de paso del circuito filtro de paso de banda se puede poner a una banda de frecuencia en el rango ultrasonico incluyendo la frecuencia de vibracion natural de la senal de golpeteo secundaria. La banda de paso puede no incluir la frecuencia de vibracion natural si la proximidad de la frecuencia de vibracion natural de la senal de golpeteo secundaria esta incluida. La banda de paso puede incluir una banda de frecuencia en el rango audible si la banda de frecuencia es menor que la del rango ultrasonico.
Hasta ahora se ha descrito una realizacion preferida.
Las configuraciones y los metodos espedficamente descritos en la realizacion descrita anteriormente se pueden
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cambiar apropiadamente sin apartarse de lo esencial de la idea.
Por ejemplo, el vehuculo del tipo de montar a horcajadas segun la presente invencion no se limita a la motocicleta del tipo representado en la figura 1, y el vehuculo del tipo de montar a horcajadas tambien incluye un vehuculo tipo scooter en el que las rodillas se pueden mantener juntas. El numero de ruedas del vehuculo del tipo de montar a horcajadas segun la presente invencion no se limita a dos, y el numero de ruedas puede ser tres, cuatro, por ejemplo, a condicion de que el vehuculo sea del tipo de montar a horcajadas.
Aunque se adopta un motor de cuatro tiempos refrigerado por aire como el motor en el ejemplo descrito en la realizacion, el motor puede ser un motor de dos tiempos, y la presente invencion tambien se puede aplicar a un motor refrigerado por agua.
Se adopta un sensor no resonante como el sensor de golpeteo en el ejemplo descrito en la realizacion. Sin embargo, se puede adoptar un sensor de golpeteo resonante en el que la ganancia de la banda de frecuencia de resonancia sea alta. En este caso, la banda de frecuencia de resonancia se puede poner a una banda similar a la banda de paso de la seccion de procesado de filtro 212 de la realizacion, y la seccion de procesado de filtro 212 se puede omitir. Por lo tanto, el sensor de golpeteo tambien sirve como una seccion de extraccion de senal que extrae componentes en el rango ultrasonico con una ganancia grande en este caso.
Un ejemplo de la configuracion del motor en el que la frecuencia de vibracion natural de la vibracion de golpeteo secundaria esta completamente en el rango ultrasonico se ilustra en la realizacion. Sin embargo, la frecuencia de vibracion natural de la vibracion de golpeteo primaria se puede poner a 10 kHz o mas y cerca de 10 kHz, y la frecuencia de vibracion natural de la segunda vibracion de golpeteo se puede poner cerca del extremo inicial del rango ultrasonico, tal como 18 kHz, en el motor. En esta configuracion se pueden lograr los mismos efectos que los de la realizacion descrita anteriormente.
Aunque solamente se usa la senal en la que los componentes de frecuencia en el rango ultrasonico son extrafdos con una ganancia mayor que en el rango audible para determinar que tiene lugar golpeteo en la realizacion, la presente invencion no se limita a esta realizacion. La presente invencion incluye una unidad de potencia y un vehfculo que determinan que tiene lugar golpeteo usando al menos una senal en la que los componentes de frecuencia en el rango ultrasonico son extrafdos con una ganancia mayor que en el rango audible. Por ejemplo, la presente invencion tambien incluye una configuracion de determinar que tiene lugar golpeteo usando una senal en la que los componentes de frecuencia en el rango ultrasonico son extrafdos con una ganancia mayor que en el rango audible en una condicion predeterminada, determinando al mismo tiempo que tiene lugar golpeteo usando una senal de vibracion de golpeteo en el rango audible en otra condicion. La presente invencion tambien incluye una configuracion de determinar que tiene lugar golpeteo usando una senal en el rango audible extrafdo en una ganancia grande, ademas de la senal en la que los componentes de frecuencia en el rango ultrasonico son extrafdos con una ganancia mayor que en el rango audible. La presente invencion tambien se puede combinar con otras tecnicas para mejorar la exactitud de la determinacion si la aparicion de golpeteo se determina usando al menos la senal en la que los componentes de frecuencia en el rango ultrasonico son extrafdos con una ganancia mayor que en el rango audible, y la presente invencion tambien incluye configuraciones de tales combinaciones.
El valor del diametro de agujero descrito en la realizacion no se determina de forma inequvoca por el volumen de escape del motor y analogos. Por ejemplo, aunque se determina el volumen de escape del motor, la carrera de abertura y el numero de cilindros se puede seleccionar para poner el diametro de agujero al valor de la presente invencion. Mas espedficamente, aunque el diametro de agujero del motor se pone igual a 60 mm o menos en la realizacion, la cantidad de carrera del piston y el numero de cilindros se puede ajustar para obtener un volumen de escape arbitrario. En general, el diametro de agujero es uno de los factores que afectan de forma significativa al rendimiento del motor, y el valor no es solamente un simple cuestion de diseno.
Aunque se ilustran varios circuitos filtro como una configuracion (se denominara la seccion de extraccion de senal) que extrae los componentes en el rango ultrasonico con una ganancia mayor que los componentes en el rango audible de la senal de deteccion de sensor de golpeteo 10 en la realizacion descrita anteriormente, la seccion de extraccion de senal puede estar formada por hardware o por software.
En el ejemplo descrito en la realizacion, una ECU 20 incluye la configuracion de extraer los componentes de frecuencia en el rango ultrasonico con una ganancia grande de la senal de deteccion del sensor de golpeteo 10, la configuracion de determinar que tiene lugar golpeteo, y la configuracion de controlar la combustion en base al resultado de la determinacion, en el aparato de control que controla la combustion del motor 51. Sin embargo, una o una pluralidad de las configuraciones puede estar separadas una de otra y conectadas por lmeas de senal o analogos.
Segun la presente invencion, la “determinacion de aparicion de golpeteo” incluye varios modos. Por ejemplo, la determinacion de la aparicion de golpeteo incluye un modo de determinar que tiene lugar golpeteo a partir de la senal de deteccion del sensor de golpeteo. La determinacion de la aparicion de golpeteo incluye un modo de determinar que no tiene lugar golpeteo a partir de la senal de deteccion del sensor de golpeteo. El metodo para
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determinar que tiene lugar golpeteo incluye un modo de comparar el valor obtenido procesando la senal de deteccion del sensor de golpeteo con un valor de referencia definido experimentalmente como un valor que indica la aparicion de golpeteo. Un valor calculado por un metodo definido experimentalmente como un valor que indica la aparicion de golpeteo puede ser usado como el valor de referencia. El metodo para determinar que tiene lugar golpeteo incluye ademas un modo de determinar que tiene lugar golpeteo si el valor obtenido procesando la senal de deteccion del sensor de golpeteo es mas grande que el valor de referencia. El metodo para determinar que tiene lugar golpeteo tambien incluye un modo de determinar que no tiene lugar golpeteo si el valor obtenido procesando la senal de deteccion del sensor de golpeteo es menor que el valor de referencia.
Aplicabilidad industrial
La presente invencion puede ser usada para un vehfculo del tipo de montar a horcajadas tal como una motocicleta, y para una unidad de potencia del vehfculo del tipo de montar a horcajadas.
Lista de signos de referencia
1: vehfculo del tipo de montar a horcajadas 3: rueda delantera 4: rueda trasera 5: unidad de motor 7: asiento
10: sensor de golpeteo 20: ECU
21: circuito de interfaz de golpeteo 23: microordenador 40: unidad de encendido 51: motor
52: seccion de transmision de potencia 58: cilindro
60: sensor de angulo de calado
231: seccion de calculo de valor de determinacion de golpeteo 232: seccion de determinacion de golpeteo 234: seccion de calculo de tiempo de encendido 237: seccion de control de ventana a: diametro de agujero

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una unidad de potencia de un vetnculo del tipo de montar a horcajadas, incluyendo la unidad de potencia: un motor (51); y
    un aparato de control (20) que controla la combustion del motor (51), donde:
    el motor (51) esta configurado de modo que la vibracion en un rango audible y la vibracion en un rango ultrasonico sean generadas por golpeteo;
    el aparato de control (20) incluye un sensor de golpeteo (10) que detecta la vibracion del motor;
    el aparato de control (20) esta adaptado para extraer componentes en el rango ultrasonico con una ganancia mayor que la de los componentes en el rango audible de una senal de deteccion del sensor de golpeteo (10);
    el aparato de control (20) esta adaptado para determinar la aparicion de golpeteo en base a la senal de deteccion del sensor de golpeteo (10) en la que los componentes en el rango ultrasonico son extrafdos con una ganancia mayor que la de los componentes en el rango audible; y
    el aparato de control (20) esta adaptado para controlar la combustion del motor (51) en base a un resultado de la determinacion de la aparicion de golpeteo.
  2. 2. Una unidad de potencia del vetuculo del tipo de montar a horcajadas segun la reivindicacion 1, donde el motor (51) esta configurado de modo que un diametro de agujero (a) del motor (51) sea igual o inferior a 60 mm.
  3. 3. Una unidad de potencia del vetuculo del tipo de montar a horcajadas segun la reivindicacion 1 o 2, donde el motor (51) esta configurado de modo que una banda de frecuencia que es una banda de frecuencia mas baja entre una pluralidad de bandas de frecuencia en la que estan distribuidos los picos de vibracion de golpeteo sea igual o superior a 10 kHz.
  4. 4. Una unidad de potencia del vetuculo del tipo de montar a horcajadas segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, donde el motor (51) esta configurado de modo que una banda de frecuencia que es una segunda banda de frecuencia mas baja entre la pluralidad de bandas de frecuencia en la que estan distribuidos los picos de vibracion de golpeteo este en el rango ultrasonico.
  5. 5. Una unidad de potencia del vetuculo del tipo de montar a horcajadas segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, donde el aparato de control (20) incluye ademas un circuito filtro de paso de banda analogico o digital en el que la mayor parte de una banda de paso se pone al rango ultrasonico.
  6. 6. Una unidad de potencia del vetuculo del tipo de montar a horcajadas segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, donde el aparato de control (20) incluye ademas un circuito filtro de paso de banda analogico o digital que tiene un pico de banda de paso en el rango ultrasonico.
  7. 7. Una unidad de potencia del vetuculo del tipo de montar a horcajadas segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, donde el aparato de control (20) incluye ademas un circuito de computacion que esta adaptado para aplicar una transformada Fourier a la senal de deteccion del sensor de golpeteo (10) para extraer componentes del rango ultrasonico.
  8. 8. Un vetuculo del tipo de montar a horcajadas incluyendo la unidad de potencia segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, donde al menos parte de la unidad de potencia esta expuesta en un lado del vetuculo.
  9. 9. Un metodo para controlar una unidad de potencia de un vetuculo del tipo de montar a horcajadas que tiene un motor (51) y un sensor de golpeteo (10) adaptado para detectar vibracion del motor (51) en un rango audible y vibracion en un rango ultrasonico que son generadas por golpeteo, el metodo incluye:
    extraer componentes en el rango ultrasonico con una ganancia mayor que la de los componentes en el rango audible de una senal de deteccion del sensor de golpeteo (10);
    determinar la aparicion de golpeteo en base a la senal de deteccion del sensor de golpeteo (10) en la que los componentes en el rango ultrasonico son extrafdos con una ganancia mayor que la de los componentes en el rango audible; y
    controlar la combustion del motor (51) en base al resultado de la determinacion de la aparicion de golpeteo.
  10. 10. Un metodo para controlar una unidad de potencia segun la reivindicacion 9, donde una banda de frecuencia que
    es una banda de frecuencia mas baja entre una pluralidad de bandas de frecuencia en la que estan distribuidos picos de vibracion de golpeteo es igual o superior a 10 kHz.
  11. 11. Un metodo para controlar una unidad de potencia segun la reivindicacion 9 o 10, donde una banda de frecuencia 5 que es una segunda banda de frecuencia mas baja entre la pluralidad de bandas de frecuencia en la que estan
    distribuidos los picos de vibracion de golpeteo esta en el rango ultrasonico.
  12. 12. Un metodo para controlar una unidad de potencia segun al menos una de las reivindicaciones 9 a 11, donde se facilita un circuito filtro de paso de banda analogico o digital en el que la mayor parte de una banda de paso se pone
    10 al rango ultrasonico.
  13. 13. Un metodo para controlar una unidad de potencia segun al menos una de las reivindicaciones 9 a 12, donde se facilita un circuito filtro de paso de banda analogico o digital que tiene un pico de banda de paso en el rango ultrasonico.
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  14. 14. Un metodo para controlar una unidad de potencia segun al menos una de las reivindicaciones 9 a 13, donde se facilita un circuito de computacion que aplica una transformada Fourier a la senal de deteccion del sensor de golpeteo (10) para extraer componentes del rango ultrasonico.
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