爆震的预测方法、爆震的抑制方法及发动机技术

一种爆震预测方法，有效地抑制强爆震，提高发动机的可靠性。在使汽油燃料的混合气燃烧的发动机(1)中，预测规定强度以上的爆震(强爆震)的发生。在燃烧初期检测燃烧室(17)中的压力(缸内压)。在燃烧进行的过程中，将缸内压与预先设定的基准值SV比较，判别缸内压是否超过基准值SV。缸内压超过基准值SV的情况下，预测为在燃烧结束之前的期间中会发生强爆震。

DETONATION PREDICTION METHOD, DETONATION SUPPRESSION METHOD AND ENGINE

【技术实现步骤摘要】
爆震的预测方法、爆震的抑制方法及发动机
本专利技术涉及如下的技术：预测在发动机中发生规定强度以上的强爆震的情况，并且基于该预测抑制强爆震。
技术介绍
爆震是在发动机的运转时发出异响的现象，特别是在火花点火式的发动机中受到重视。爆震的发生会给利用者的舒适性及发动机的可靠性带来不良影响。因此，爆震的抑制在这种
中成为重要的课题，到目前为止提出了各种各样的对策。例如在专利文献1中公开了具备检测爆震的爆震传感器的发动机。该发动机的ECU基于由爆震传感器检测到的信号来判定爆震的有无。判定为有爆震的情况下，ECU使点火时期滞后，根据发动机的负荷，对滞后量及燃料的减少量进行控制。由此，在发生爆震时，在抑制废气的温度上升的同时也抑制爆震。在专利文献2中公开了具备第1及第2直喷型的燃料喷射阀、以及与这些燃料喷射阀分别对应的第1及第2火花塞的发动机。在该发动机中，与运转状态相应的量的燃料分为压缩上死点之前和之后进行喷射。详细地说，在压缩上死点前，空燃比被设定为贫状态，从第1燃料喷射阀喷射燃料，通过第1火花塞的点火来燃烧。在压缩上死点后，空燃比被设定为富状态，从第2燃料喷射阀喷射燃料，通过第2火花塞的点火来燃烧。由此，在提高热效率的同时抑制爆震的发生，能够实现发动机的高压缩比。专利文献1：日本特开2008-291758号公报专利文献2：日本特开2012-41846号公报虽然频度非常低(例如0.1％程度)，特别是在发动机以高转速运转的情况下，可能会发生压力变动的振幅超过100bar的强爆震。这样的强爆震很可能会给发动机带来损伤，所以成为使发动机的可靠性降低的原因。强爆震在压缩比高的发动机也容易发生，所以成为妨碍油耗改善的要因。像专利文献1那样使点火时期滞后，对于爆震的抑制是有效的。但是，由于实质的压缩比降低，所以从油耗改善的观点来说是不利的。由于是在检测到爆震发生之后使点火时期滞后，所以并不适于抑制发生频度较低的突发性的强爆震。此外，专利文献2的发动机需要在1次燃烧循环的过程中进行两次燃烧，所以零件个数变多，构造变复杂。燃烧条件也受到制约。并且，通过两次点火进行的燃烧，难以在燃烧时间较短的发动机的高转速时稳定地进行。因此，专利文献2的发动机不适于强爆震的抑制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，有效地抑制强爆震，提高发动机的可靠性。本专利技术的一个方案涉及在发动机中预测规定强度以上的爆震的发生，该发动机使通过供给含有汽油的燃料而在燃烧室中形成的混合气燃烧。一种爆震预测方法，在发动机中，预测规定强度以上的爆震的发生，该发动机使通过供给含有汽油的燃料而在燃烧室中形成的混合气燃烧，该爆震预测方法包括如下步骤：爆震信息取得步骤，在燃烧刚开始的燃烧初期的期间内，检测或推定所述燃烧室中的压力；以及爆震强度判别步骤，在所述燃烧进行的过程中，将所述压力与预先设定的基准值进行比较，判别所述压力是否超过所述基准值，在所述压力超过所述基准值的情况下，预测为在所述燃烧结束之前的期间中会发生所述爆震。即，该方法是本专利技术人们发现能够根据燃烧初期的缸内压预测规定强度以上的爆震的发生而得到的。在该方法中，预测强爆震的发生的一系列处理在同一燃烧循环中的1次燃烧期间中进行。因此，即使是发生频度较少而突发性的强爆震，也能够稳定且有效地预测。优选为，所述爆震强度判别步骤，在曲柄角为上死点前15°～上死点后25°的期间内进行。强爆震在发动机在高负荷且高转速的运转区域中运转时有容易发生的倾向。在这样的运转区域中的燃烧条件下，适于判别强爆震的燃烧初期的期间，多数情况下是曲柄角为上死点前15°～上死点后25°的期间内。因此，通过在该期间内进行爆震强度判别步骤，能够有效且稳定地进行强爆震的预测。优选为，所述爆震强度判别步骤，在所述燃烧中的向所述燃烧室供给的燃料的质量燃烧比例为5％～20％的期间内进行。另外，质量燃烧比例(BMF)是表示燃烧的进行程度的指标，大体相当于已燃烧的燃料质量相对于总燃料质量的比例(％)。燃烧期间随着点火定时等当时的燃烧条件变化，最佳的判别定时也随之变化。因此，如果基于曲柄角来设定判别定时，则判别定时可能从最佳的定时偏离。对此，如果基于质量燃烧比例来设定判别定时，则即使燃烧条件变化，也能够维持最佳的定时。进而，如果在质量燃烧比例为5％～20％的期间进行爆震强度判别步骤，则能够在发生强爆震的定时之前确保用于执行抑制强爆震的处理的期间。因此，能够抑制强爆震，提高发动机的可靠性。本专利技术的另一方案，涉及在发动机中抑制规定强度以上的爆震的方法，该发动机使通过供给含有汽油的燃料而在燃烧室中形成的混合气燃烧。该方法中，除了前述的爆震信息取得步骤及爆震强度判别步骤之外，还包括爆震抑制步骤，在所述压力超过所述基准值的情况下，在所述燃烧结束之前向所述燃烧室中喷射流体。即，在该方法中，预测到强爆震的发生的情况下，在燃烧结束之前执行向燃烧室中喷射流体的处理。向燃烧室中喷射流体后，燃烧正在进行的混合气被搅拌。在燃烧的过程中混合气被搅拌后，混合气整体的温度均一化。其结果，抑制了未燃混合气的局部的温度上升，所以能够抑制强爆震。优选为，所述发动机具有向所述燃烧室中喷射所述燃料的喷油器，所述爆震抑制步骤中的所述流体，使用从所述喷油器追加喷射的所述燃料。这样，能够利用现有的喷油器及燃料来搅拌混合气。因此，不需要复杂的改良和装置的增设，容易实现强爆震的抑制。还有能够得到燃料的气化所带来的冷却作用的优点。优选为，所述爆震抑制步骤中的所述流体的喷射，在所述燃烧中的向所述燃烧室供给的燃料的质量燃烧比例不到50％的期间内进行。在到此为止进行的实验中，最早确认到强爆震的发生是在质量燃烧比例50％的定时。因此，通过在其以前喷射流体，能够抑制强爆震的大部分。本专利技术的另一方案，涉及实现前述的爆震的预测方法的发动机。一种发动机，具备：气缸内划分出的燃烧室，其容积随着升降的活塞而变化；燃料供给装置，向所述燃烧室供给含有汽油的燃料；以及控制装置，具有预测爆震的发生的爆震发生预测单元，所述爆震发生预测单元包括：爆震信息取得部，检测或推定所述燃烧室中的压力；以及爆震强度判别部，设定有成为用来判别规定强度以上的强爆震的基准的基准值，所述爆震信息取得部在燃烧刚开始的燃烧初期的期间内检测或推定所述压力，所述爆震强度判别部，在所述燃烧进行的过程中，将所述压力与所述基准值进行比较，判别所述压力是否超过所述基准值，在所述压力超过所述基准值的情况下，所述控制装置预测为在所述燃烧结束之前的期间中会发生所述强爆震。根据该发动机，能够稳定且有效地预测发生频度较少但突发性的强爆震。与前述的方法同样，优选为，所述爆震强度判别部的判别，在曲柄角为上死点前15°～上死点后25°的期间内进行，或者在所述燃烧中的向所述燃烧室供给的燃料的质量燃烧比例为5％～20％的期间内进行。所述燃料供给装置包含向所述燃烧室中喷射所述燃料的喷油器的情况下，优选为在所述压力超过所述基准值的情况下，在所述燃烧结束之前，所述喷油器追加喷射燃料。这样，不需要复杂的改良和装置的增设，就能够有效地抑制强爆震，提高发动机的可靠性。与前述的方法同样，优选为，所述喷油器进行的燃料的追加喷射，在所述燃烧中的向所述燃烧室供给的燃料的质量燃烧比例不到50％的期间内进行。优选为，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种爆震预测方法，在发动机中，预测规定强度以上的爆震的发生，该发动机使通过供给含有汽油的燃料而在燃烧室中形成的混合气燃烧，该爆震预测方法包括如下步骤：爆震信息取得步骤，在燃烧刚开始的燃烧初期的期间内，检测或推定所述燃烧室中的压力；以及爆震强度判别步骤，在所述燃烧进行的过程中，将所述压力与预先设定的基准值进行比较，判别所述压力是否超过所述基准值，在所述压力超过所述基准值的情况下，预测为在所述燃烧结束之前的期间中会发生所述爆震。

【技术特征摘要】
2018.01.22 JP 2018-0078521.一种爆震预测方法，在发动机中，预测规定强度以上的爆震的发生，该发动机使通过供给含有汽油的燃料而在燃烧室中形成的混合气燃烧，该爆震预测方法包括如下步骤：爆震信息取得步骤，在燃烧刚开始的燃烧初期的期间内，检测或推定所述燃烧室中的压力；以及爆震强度判别步骤，在所述燃烧进行的过程中，将所述压力与预先设定的基准值进行比较，判别所述压力是否超过所述基准值，在所述压力超过所述基准值的情况下，预测为在所述燃烧结束之前的期间中会发生所述爆震。2.如权利要求1所述的爆震预测方法，所述爆震强度判别步骤，在曲柄角为上死点前15°～上死点后25°的期间内进行。3.如权利要求1或2所述的爆震预测方法，所述爆震强度判别步骤，在所述燃烧中的向所述燃烧室供给的燃料的质量燃烧比例为5％～20％的期间内进行。4.一种爆震抑制方法，在发动机中，抑制规定强度以上的爆震，该发动机使通过供给含有汽油的燃料而在燃烧室中形成的混合气燃烧，该爆震抑制方法包括如下步骤：爆震信息取得步骤，在燃烧刚开始的燃烧初期的期间内，检测或推定所述燃烧室中的压力；以及爆震强度判别步骤，在所述燃烧进行的过程中，将所述压力与预先设定的基准值进行比较，判别所述压力是否超过所述基准值，在所述压力超过所述基准值的情况下，在所述燃烧结束之前向所述燃烧室中喷射流体。5.如权利要求4所述的爆震抑制方法，所述发动机具有向所述燃烧室中喷射所述燃料的喷油器，所述爆震抑制步骤中的所述流体，使用从所述喷油器追加喷射的所述燃料。...

【专利技术属性】
技术研发人员：志志目宏二，小幡充志，津村雄一郎，田中大介，每熊泰树，
申请(专利权)人：马自达汽车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP