Устройство для обнаружения ненормального сгорания в двигателе внутреннего сгорания

Устройство для обнаружения ненормального сгорания в двигателе внутреннего сгорания

Реферат

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Это изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] В камере сгорания двигателя внутреннего сгорания сгорание происходит в состоянии, когда воздушно-топливная смесь из воздуха и топлива сжимается. Степень сжатия при сжатии воздушно-топливной смеси влияет на выходной крутящий момент двигателя внутреннего сгорания и расход топлива. Увеличивая степень сжатия, выходной крутящий момент может быть увеличен, а расход топлива может быть уменьшен. С другой стороны, чрезмерно высокая степень сжатия вызывает ненормальное сгорание, такое как детонация. Двигатель внутреннего сгорания согласно связанному уровню техники может изменять степень сжатия во время операции внутреннего сгорания.

[0003] Публикация японской патентной заявки № 2007-92610 (JP 2007-92610 A) раскрывает двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя механизм переменной степени сжатия, датчик детонации и электронный блок управления (ECU). Датчик детонации прикрепляется к боковой поверхности блока цилиндров. ECU обнаруживает, что детонация произошла в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, на основе выходного значения датчика детонации. Когда возникновение детонации обнаруживается, этот двигатель внутреннего сгорания запрещает управление для изменения момента зажигания, по меньшей мере, в части периода во время операции изменения степени сжатия. Кроме того, когда выходной сигнал датчика детонации захватывается посредством ECU, конкретный диапазон частот выходного сигнала может быть выборочно захвачен.

[0004] Публикация японской патентной заявки № 2006-307707 (JP 2006-307707 A) раскрывает устройство определения детонации двигателя внутреннего сгорания. Устройство определения детонации обнаруживает колебание, соответствующее радиальной моде, и сравнивая форму волны обнаруженного колебания с формой волны детонации, определенной заранее, определяет, произошла или нет детонация. Радиальное мода – это резонансная мода распространения давления от сгорания в цилиндре. Кроме того, датчик внутреннего давления цилиндра предусматривается в центральной верхней части цилиндра для того, чтобы обнаруживать колебание, соответствующее резонансной моде радиальной моды.

[0005] Публикация японской патентной заявки № 2008-157087 (JP 2008-157087 A) раскрывает устройство обнаружения детонации, включающее в себя блок обнаружения внутреннего давления цилиндра, устраняющий блок, извлекающий блок и определяющий блок. Блок обнаружения внутреннего давления цилиндра выводит сигнал, указывающий внутреннее давление цилиндра двигателя. Устраняющий блок устраняет компонент внутреннего давления цилиндра во время обнаружения детонации из выходного сигнала блока обнаружения внутреннего давления цилиндра. Извлекающий блок извлекает сигнал, имеющий частоту в пределах предписанного частотного диапазона, включающего в себя частоту детонации, из сигнала, из которого был устранен компонент внутреннего давления цилиндра. Определяющий блок определяет возникновение детонации из извлеченного сигнала.

[0006] Публикация японской патентной заявки № 2007-231903 (JP 2007-231903 A) раскрывает устройство определения детонации двигателя внутреннего сгорания. Устройство определения детонации обрабатывает сигнал обнаружения от датчика, который обнаруживает внутреннее давление цилиндра, чтобы определять детонацию. Это устройство определения детонации определяет детонацию, вычисляя интенсивность детонации в одном цикле сгорания на основе сигнала обнаружения от датчика и сравнивая интенсивность детонации с эталонной интенсивностью, связанной с допустимым пределом роста температуры поршня.

[0007] Публикация японской патентной заявки № 2008-25510 (JP 2008-25510 A) раскрывает контроллер двигателя внутреннего сгорания, включающего в себя блок обнаружения детонации, блок обнаружения внутреннего давления цилиндра, блок обнаружения угла поворота коленчатого вала и блок определения детонации. Блок обнаружения детонации обнаруживает колебание с частотой детонации. Блок обнаружения внутреннего давления цилиндра обнаруживает максимальное значение внутреннего давления цилиндра в цикле, в котором было обнаружено колебание с частотой детонации. Блок обнаружения угла поворота коленчатого вала обнаруживает угол поворота коленчатого вала, при котором было обнаружено колебание с частотой детонации. На основе объединения максимального значения внутреннего давления цилиндра и угла поворота коленчатого вала устройство определения детонации определяет, что колебание, обнаруженное посредством блока обнаружения детонации, свойственно детонации.

[0008] Ненормальное сгорание, такое как детонация, возникает, когда происходит сгорание, которое отличается от распространения желаемого сгорания. Возникновение ненормального сгорания вынуждает газ внутри цилиндра колебаться и создает волну давления, имеющую предписанную частоту. В результате, корпус двигателя, включающий в себя блок цилиндров, вибрирует. Вибрация корпуса двигателя, создаваемая таким образом, обнаруживается датчиком детонации, прикрепленным к корпусу двигателя, тем самым предоставляя возможность обнаружения возникновения ненормального сгорания.

[0009] С двигателем внутреннего сгорания, раскрытым в JP 2007-92610 A, датчик детонации размещается на боковой поверхности блока цилиндров. Колебание давления газа внутри цилиндра обнаруживается через блок цилиндров. На обнаруженное колебание блока цилиндров влияет собственная частота колебаний корпуса двигателя. Принимая ее во внимание, JP 2007-92610 A описывает, что частота выборочно захваченного сигнала изменяется в соответствии с собственной частотой колебаний корпуса двигателя. Собственная частота колебаний корпуса двигателя изменяется в зависимости от конструкции двигателя внутреннего сгорания. В частности, при изменении степени сжатия частота, которая выборочно захватывается в соответствии со степенью сжатия, изменяется.

[0010] Однако JP 2007-92610 A конкретно не раскрывает, как частота, которая выборочно захватывается в соответствии со степенью сжатия, определяется. Кроме того, как правило, трудно прогнозировать частоту колебания, когда возникает детонация. Следовательно, колебание может быть извлечено в частотном диапазоне, имеющем постоянную полосу частот. Однако, даже если положение частотного диапазона в соответствии со степенью сжатия просто изменяется, шум в обнаруженном сигнале увеличивается, или детонация не может быть корректно обнаружена.

Сущность изобретения

[0011] Это изобретение предоставляет двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, который может точно обнаруживать возникновение ненормального сгорания.

[0012] Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием согласно первому аспекту изобретения включает в себя: механизм изменения степени сжатия, выполненный с возможностью изменять степень механического сжатия; блок получения внутреннего давления цилиндра, который получает сигнал давления, указывающий колебание давления внутри цилиндра; фильтр, который пропускает сигнал давления, имеющий частоту в заданном частотном диапазоне, из сигнала давления, полученного посредством блока получения внутреннего давления цилиндра; и блок обнаружения ненормального сгорания, который обнаруживает возникновение ненормального сгорания на основе сигнала давления, прошедшего через фильтр. Блок обнаружения ненормального сгорания формируется так, чтобы задавать частотный диапазон фильтра на основе секции угла поворота коленчатого вала, в которой ненормальное сгорание возникает, и на основе степени механического сжатия. При изменении частотного диапазона фильтра в соответствии с изменением степени механического сжатия блок обнаружения ненормального сгорания изменяет полосу частот частотного диапазона.

[0013] С двигателем внутреннего сгорания с искровым зажиганием согласно первому аспекту изобретения механизм изменения степени сжатия может изменять степень механического сжатия, изменяя объем камеры сгорания, когда поршень достигает верхней мертвой точки.

[0014] С двигателем внутреннего сгорания с искровым зажиганием согласно первому аспекту изобретения механизм изменения степени сжатия может изменять степень механического сжатия, изменяя высоту камеры сгорания, когда поршень достигает верхней мертвой точки, сигнал давления, полученный посредством блока получения внутреннего давления цилиндра, может включать в себя сигнал давления, имеющий частоту, которая резонирует в направлении высоты камеры сгорания, и блок обнаружения ненормального сгорания может задавать частотный диапазон фильтра, через который сигнал давления, имеющий частоту, которая резонирует в направлении высоты камеры сгорания, проходит.

[0015] Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием согласно первому аспекту изобретения может включать в себя блок обнаружения скорости вращения, который обнаруживает скорость вращения двигателя, при этом блок обнаружения ненормального сгорания может задавать частотный диапазон фильтра так, что частота фильтра становится ниже по мере того, как скорость вращения двигателя увеличивается.

[0016] Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием согласно первому аспекту изобретения может включать в себя блок обнаружения момента зажигания, который обнаруживает момент зажигания в камере сгорания, при этом блок обнаружения ненормального сгорания может задавать частотный диапазон фильтра на основе секции угла поворота коленчатого вала, в которой ненормальное сгорание возникает, после момента зажигания.

[0017] Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием согласно первому аспекту изобретения может включать в себя блок оценки, который оценивает угол поворота коленчатого вала, при котором ненормальное сгорание возникает, на основе сигнала давления, полученного посредством блока получения внутреннего давления цилиндра, и запоминающее устройство, которое хранит угол поворота коленчатого вала, при котором ненормальное сгорание возникает, и степень механического сжатия, при этом блок обнаружения ненормального сгорания может задавать частотный диапазон фильтра на основе угла поворота коленчатого вала, при котором ненормальное сгорание возникает, и степени механического сжатия, которые сохранены в запоминающем устройстве.

[0018] Согласно первому аспекту изобретения может быть предоставлен двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, который может точно обнаруживать возникновение ненормального сгорания.

Краткое описание чертежей

[0019] Признаки, преимущества и техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:

Фиг. 1 – это схематичный вид в разрезе двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 2 – это схематичный вид в разрезе фрагмента блока цилиндров и картера двигателя, когда степень механического сжатия является высокой степенью сжатия в двигателе внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 3 – это схематичный вид в разрезе фрагмента блока цилиндров и картера двигателя, когда степень механического сжатия является низкой степенью сжатия в двигателе внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 4 – это график, показывающий отношение высоты камеры сгорания относительно угла поворота коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 5 – это график, объясняющий соотношение между частотой колебания давления внутри цилиндра и интенсивностью;

Фиг. 6 – это график, объясняющий секцию, в которой возникает ненормальное сгорание, и частотный диапазон полосового фильтра согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 7 – это блок-схема последовательности операций управления для определения возникновения ненормального сгорания согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 8 – это график, показывающий соотношение между углом поворота коленчатого вала и обнаруженным внутренним давлением цилиндра;

Фиг. 9 – это график, объясняющий соотношение между углом поворота коленчатого вала и выходным значением устройства анализа частоты;

Фиг. 10 – это график, объясняющий секцию, в которой возникает ненормальное сгорание, и частотный диапазон полосового фильтра согласно второму варианту осуществления;

Фиг. 11 – это блок-схема последовательности операций управления для определения возникновения ненормального сгорания согласно второму варианту осуществления;

Фиг. 12 – это схематичный чертеж для объяснения изменения в высоте камеры сгорания при низкой скорости вращения согласно третьему варианту осуществления;

Фиг. 13 – это схематичный чертеж для объяснения изменения в высоте камеры сгорания при высокой скорости вращения согласно третьему варианту осуществления;

Фиг. 14 – это график, объясняющий частотный диапазон полосового фильтра при высокой степени сжатия согласно третьему варианту осуществления;

Фиг. 15 – это график, объясняющий частотный диапазон полосового фильтра при низкой степени сжатия согласно третьему варианту осуществления;

Фиг. 16 – это график, объясняющий соотношение между скоростью вращения двигателя и величиной корректировки частотного диапазона полосового фильтра согласно третьему варианту осуществления;

Фиг. 17 – это блок-схема последовательности операций управления для определения возникновения ненормального сгорания согласно третьему варианту осуществления;

Фиг. 18 – это график, объясняющий соотношение между частотой колебания давления и интенсивностью колебания согласно четвертому варианту осуществления;

Фиг. 19 – это график, объясняющий угол поворота коленчатого вала, при котором происходит ненормальное сгорание, согласно четвертому варианту осуществления.

Фиг. 20 – это график, объясняющий секцию, в которой возникает ненормальное сгорание, и частотный диапазон полосового фильтра согласно четвертому варианту осуществления;

Фиг. 21 – это блок-схема последовательности операций управления, чтобы изучать угол поворота коленчатого вала, при котором происходит ненормальное сгорание, согласно четвертому варианту осуществления; и

Фиг. 22 – это блок-схема последовательности операций управления для определения возникновения ненормального сгорания согласно четвертому варианту осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления

[0020] Двигатель внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения будет описан со ссылкой на фиг. 1-9. В настоящем варианте осуществления двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, размещенный в транспортном средстве, будет описан в качестве примера.

[0021] Фиг. 1 – это схематичный чертеж двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя корпус 1 двигателя. Корпус 1 двигателя включает в себя блок 2 цилиндров и головку 4 блока цилиндров. Поршень 3 размещается внутри блока 2 цилиндров. Поршень 3 движется возвратно-поступательно внутри блока 2 цилиндров. Камера 5 сгорания формируется для каждого цилиндра.

[0022] Впускное отверстие 7 и выпускное отверстие 9 формируются на головке 4 блока цилиндров. Впускной клапан 6 размещается на конце впускного отверстия 7 и формируется, чтобы иметь возможность открытия и закрытия впускного канала двигателя, который сообщается с камерой 5 сгорания. Выпускной клапан 8 размещается на конце выпускного отверстия 9 и формируется, чтобы иметь возможность открытия и закрытия выпускного канала двигателя, который сообщается с камерой 5 сгорания. Свеча 10 зажигания в качестве устройства зажигания устанавливается на головке 4 блока цилиндров. Свеча 10 зажигания зажигает топливо в камере 5 сгорания.

[0023] Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления включает в себя датчик 61 внутреннего давления цилиндра для обнаружения внутреннего давления цилиндра. Датчик 61 внутреннего давления цилиндра функционирует как блок получения внутреннего давления цилиндра, который получает колебание давления внутри цилиндра. Датчик 61 внутреннего давления цилиндра устанавливается на головку 4 блока цилиндров. Датчик 61 внутреннего давления цилиндра размещается на верхней поверхности камеры 5 сгорания, которая пересекается с направлением, в котором движется поршень 3. Кроме того, датчик 61 внутреннего давления цилиндра размещается поблизости от свечи 10 зажигания. Другими словами, датчик 61 внутреннего давления цилиндра размещается в центральной части верхней поверхности камеры 5 сгорания.

[0024] Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления включает в себя клапан 11 впрыска топлива для подачи топлива в камеру 5 сгорания. Клапан 11 впрыска топлива соединяется с топливным баком 28 через электронно-управляемый топливный насос 29, который приспособлен изменять производительность. Топливо, хранящееся в топливном баке 28, подается к клапану 11 впрыска топлива посредством топливного насоса 29.

[0025] Впускное отверстие 7 каждого цилиндра соединяется с расширительным бачком 14 через соответствующий впускной патрубок 13. Расширительный бачок 14 соединяется с воздушным фильтром (не показан) через канал 15 воздухозаборника. Датчик 16 расхода воздуха, который обнаруживает объем всасываемого воздуха, размещается внутри канала 15 воздухозаборника. Дроссельная заслонка 18, которая приводится в действие посредством шагового электромотора 17, размещается внутри канала 15 воздухозаборника. Между тем, выпускное отверстие 9 каждого цилиндра соединяется с соответствующим выпускным патрубком 19. Выпускной патрубок 19 соединяется с устройством 21 обработки отработавших газов. Устройство 21 обработки отработавших газов согласно настоящему варианту осуществления включает в себя трехкомпонентный нейтрализатор 20. Устройство 21 обработки отработавших газов соединяется с выхлопной трубой 22.

[0026] Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления включает в себя электронный блок 31 управления. Электронный блок 31 управления согласно настоящему варианту осуществления включает в себя цифровой компьютер. Электронный блок 31 управления включает в себя оперативное запоминающее устройство (RAM) 33, постоянное запоминающее устройство (ROM) 34, микропроцессор (CPU) 35, порт 36 ввода и порт 37 вывода. RAM 33, ROM 34, CPU 35, порт 36 ввода и порт 37 вывода соединяются друг с другом через двухстороннюю шину 32.

[0027] Выходной сигнал датчика 16 расхода воздуха вводится в порт 36 ввода через соответствующий аналого-цифровой (A/D) преобразователь 38. Датчик 41 нагрузки соединяется с педалью 40 акселератора. Датчик 41 нагрузки создает выходное напряжение в соответствии с величиной нажатия педали 40 акселератора. Выходное напряжение вводится в порт 36 ввода через соответствующий A/D-преобразователь 38. Датчик 61 внутреннего давления цилиндра формирует выходной сигнал в соответствии с давлением в камере 5 сгорания. Выходной сигнал датчика 61 внутреннего давления цилиндра вводится в порт 36 ввода через соответствующий A/D-преобразователь 38.

[0028] Датчик 42 угла поворота коленчатого вала формирует, например, выходной импульс каждый раз, когда коленчатый вал поворачивается на предписанный угол. Выходной импульс вводится в порт 36 ввода. Скорость вращения двигателя может быть обнаружена из выходного сигнала датчика 42 угла поворота коленчатого вала. Кроме того, угол поворота коленчатого вала может быть обнаружен из выходного сигнала датчика 42 угла поворота коленчатого вала. В выхлопном канале двигателя блок 43 обнаружения температуры в качестве термочувствительного элемента, который измеряет температуру устройства 21 обработки выхлопного газа, размещается ниже по потоку от устройства 21 обработки выхлопного газа. Выходной сигнал датчика 43 температуры вводится в порт 36 ввода через соответствующий A/D-преобразователь 38.

[0029] Каждый порт 37 вывода электронного блока 31 управления соединяется с клапаном 11 впрыска топлива и свечой 10 зажигания через соответствующую схему 39 возбуждения. Электронный блок 31 управления согласно настоящему варианту осуществления формируется, чтобы выполнять управление впрыском топлива и управление зажиганием. Кроме того, момент зажигания свечи 10 зажигания управляется посредством электронного блока 31 управления. Кроме того, порт 37 вывода соединяется с шаговым электромотором 17 и топливным насосом 29 через соответствующую схему 39 возбуждения. Шаговый электромотор 17 приводит в действие дроссельную заслонку 18. Шаговый электромотор 17 и топливный насос 29 управляются посредством электронного блока 31 управления. Впускной клапан 6 открывается и закрывается, когда впускной кулачок 51 поворачивается. Выпускной клапан 8 открывается и закрывается, когда выпускной кулачок 52 поворачивается.

[0030] Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления включает в себя механизм изменения степени сжатия. В изобретении, пространство в цилиндре, окруженное поверхностью головки поршня и головкой цилиндра при произвольном положении поршня, называется камерой сгорания. Степень сжатия двигателя внутреннего сгорания определяется в зависимости от объема камеры сгорания, когда поршень достигает верхней мертвой точки или т.п. Механизм изменения степени сжатия согласно настоящему варианту осуществления изменяет степень сжатия, изменяя объем камеры сгорания, когда поршень достигает верхней мертвой точки.

[0031] Фиг. 2 показывает первый схематичный вид в разрезе механизма изменения степени сжатия двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления. Фиг. 2 является схематичным видом, когда высокая степень сжатия задается посредством механизма изменения степени сжатия. Фиг. 3 показывает второй схематичный вид в разрезе механизма изменения степени сжатия двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления. Фиг. 3 является схематичным видом, когда низкая степень сжатия задается посредством механизма изменения степени сжатия. Фиг. 2 и 3 показывают состояние, когда поршень 3 достиг верхней мертвой точки.

[0032] Обращаясь к фиг. 1-3, в двигателе внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления поддерживающая структура и блок 2 цилиндров перемещаются относительно друг друга. Поддерживающая структура включает в себя картер 79 двигателя. Блок 2 цилиндров размещается на верхней стороне поддерживающей структуры. Поддерживающая структура согласно настоящему варианту осуществления поддерживает блок 2 цилиндров через механизм изменения степени сжатия. Кроме того, поддерживающая структура согласно настоящему варианту осуществления поддерживает коленчатый вал с возможностью вращения посредством одной оси вращения. Поршень 3 поддерживается посредством коленчатого вала через шатун 23.

[0033] Множество выступов 80 формируются под боковыми стенками с обеих сторон блока 2 цилиндров. Отверстие для вставки кулачка с круглым поперечным сечением формируется на выступах 80. Дисковый кулачок 86 размещается с возможностью вращения внутри отверстия для вставки кулачка. Множество выступов 82 формируются на картере 79 двигателя. Отверстие для вставки кулачка с круглым поперечным сечением формируется на выступах 82. Дисковый кулачок 88 размещается с возможностью вращения внутри отверстия для вставки кулачка. Выступы 80 блока 2 цилиндров помещаются между выступами 82 картера 79 двигателя.

[0034] Дисковый кулачок 86 и дисковый кулачок 88 соединяются друг с другом через эксцентриковый вал 87. Дисковый кулачок 86 вставляется в выступ 80 блока 2 цилиндров. Дисковый кулачок 88 вставляется в выступ 82 картера 79 двигателя. Кулачковые валы 84 и 85 состоят из множества дисковых кулачков 86 и множества дисковых кулачков 88, соединяемых друг с другом через эксцентриковый вал 87. В настоящем варианте осуществления формируется пара кулачковых валов 84 и 85. Механизм изменения степени сжатия согласно настоящему варианту осуществления включает в себя устройство вращения, которое вращает каждый из пары кулачковых валов 84 и 85 в противоположных направлениях. Дисковый кулачок 88 размещается соосно с осью вращения кулачковых валов 84 и 85. Дисковый кулачок 86 является эксцентричным относительно оси вращения кулачковых валов 84 и 85. Кроме того, эксцентриковый вал 87 является эксцентричным относительно оси вращения кулачковых валов 84 и 85.

[0035] Обращаясь к фиг. 2, когда дисковые кулачки 88, соответственно, вращаются в противоположных направлениях, как показано стрелкой 97, эксцентриковый вал 87 движется по направлению к верхнему краю дискового кулачка 88. Соответствующие дисковые кулачки 88 размещаются на кулачковых валах 84 и 85. Дисковый кулачок 86, поддерживающий блок 2 цилиндра, вращается внутри отверстия для вставки кулачка в направлении, противоположном дисковому кулачку 88, как указано стрелкой 96. Блок 2 цилиндров движется так, чтобы отделяться от картера 79 двигателя, как указано стрелкой 98.

[0036] Как показано на фиг. 3, когда эксцентриковый вал 87 движется к верхнему краю дискового кулачка 88, центральная ось дискового кулачка 88 движется ниже эксцентрикового вала 87. Обращаясь к фиг. 2 и 3, относительные положения картера 79 двигателя и блока 2 цилиндров определяются согласно расстоянию между центральной осью дискового кулачка 86 и центральной осью дискового кулачка 88. Чем больше расстояние между центральной осью дискового кулачка 86 и центральной осью дискового кулачка 88, тем больше перемещение блока 2 цилиндров с тем, чтобы отделяться от картера 79 двигателя. Чем больше перемещение блока 2 цилиндров с тем, чтобы отделяться от картера 79 двигателя, тем больше объем камеры 5 сгорания.

[0037] Механизм изменения степени сжатия согласно настоящему варианту осуществления формируется так, что объем камеры 5 сгорания изменяется вследствие относительно перемещения блока 2 цилиндров относительно картера 79 двигателя. В настоящем варианте осуществления степень сжатия, которая определяется исключительно по рабочему объему поршня от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки и объему камеры сгорания, когда поршень достигает верхней мертвой точки, называется степенью механического сжатия. Степень механического сжатия не зависит от момента закрытия клапана для впускного клапана. Степень механического сжатия выражается как (степень механического сжатия) = {(объем камеры сгорания, когда поршень достигает верхней мертвой точки)+(рабочий объем цилиндра)}/(объем камеры сгорания).

[0038] Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления включает в себя датчик 89 относительного положения. Датчик 89 относительного положения определяет относительное положение блока 2 цилиндров относительно картера 79 двигателя. Относительное положение поршня 3 относительно блока 2 цилиндров, когда поршень 3 находится в верхней мертвой точке, может быть получено из выходного сигнала датчика 89 относительного положения.

[0039] В состоянии, показанном на фиг. 2, поскольку объем камеры 5 сгорания является небольшим, степень сжатия является высокой, если объем всасываемого воздуха всегда постоянный. Это состояние является состоянием высокой степени механического сжатия. В отличие от этого, в состоянии, показанном на фиг. 3, поскольку объем камеры 5 сгорания является большим, степень сжатия является низкой, если объем всасываемого воздуха всегда постоянный. Это состояние является состоянием низкой степени механического сжатия. Как показано, с двигателем внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления степень сжатия может быть изменена в течение рабочего периода. Например, степень сжатия может быть изменена посредством механизма изменения степени сжатия согласно рабочему состоянию двигателя внутреннего сгорания. Механизм изменения степени сжатия управляется посредством электронного блока 31 управления. В настоящем варианте осуществления электромотор, который вращает кулачковые валы 84 и 85, соединяется с портом 37 вывода через соответствующую схему 39 возбуждения.

[0040] Обращаясь к фиг. 2 и 3, двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления имеет фрагмент, в котором картер 79 двигателя и блок 2 цилиндров приходят в соприкосновение друг с другом и перемещаются скользящим образом. Картер 79 двигателя согласно настоящему варианту осуществления включает в себя покрывающую часть 72, которая покрывает выступы 82 картера 79 двигателя и выступы 80 блока 2 цилиндров. Покрывающая часть 72 покрывает часть блока 2 цилиндров сбоку. Покрывающая часть 72 охватывает боковую поверхность блока 2 цилиндров. Покрывающая часть 72 находится в соприкосновении с боковой поверхностью блока 2 цилиндров.

[0041] В двигателе внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления, когда степень сжатия изменяется, покрывающая часть 72 картера 79 двигателя и блока 2 цилиндров перемещаются скользящим образом. Уплотнительная манжета 73 в качестве уплотнительного элемента размещается для того, чтобы герметизировать пространство между картером 79 двигателя и блоком 2 цилиндров. Обе торцевые стороны уплотнительной манжеты 73 прикрепляются к концу покрывающей части 72 и к боковой поверхности блока 2 цилиндров. За счет размещения уплотнительной манжеты 73 между поддерживающей структурой, включающей в себя картер 79 двигателя, и блоком 2 цилиндров, может не допускаться вытекание газа внутри картера 79 двигателя наружу из двигателя внутреннего сгорания.

[0042] Уплотнительная манжета 73 согласно настоящему варианту осуществления формируется кольцеобразно так, чтобы охватывать боковую поверхность блока 2 цилиндров. Уплотнительная манжета 73 деформируется в соответствии с изменением в степени механического сжатия. Уплотнительная манжета 73 выполняется из материала, который является деформируемым в соответствии с изменением в степени механического сжатия. Например, уплотнительная манжета 73 выполняется из резины или полимера. Уплотнительный элемент не ограничивается этой формой, и произвольный элемент, имеющий функцию уплотнения, может быть применен.

[0043] Далее будет описано управление для обнаружения возникновения ненормального сгорания в двигателе внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления. Ненормальное сгорание происходит вследствие возникновения сгорания, которое отличается от развития желаемого сгорания, когда, например, сгорание находится в процессе, в котором пламя постепенно распространяется от зажигающей части свечи зажигания. Такое ненормальное сгорание включает в себя явление детонации. В настоящем варианте осуществления, возникает или нет ненормальное сгорание, определяется посредством получения колебания давления в камере 5 сгорания и извлечения колебания давления в зависимости от высоты камеры сгорания из полученного колебания давления.

[0044] Обращаясь к фиг. 2 и 3, механизм изменения степени сжатия формируется так, что объем камеры 5 сгорания является переменным. Кроме того, поскольку относительное положение блока 2 цилиндров относительно картера 79 двигателя изменяется, высота камеры 5 сгорания изменяется. В изобретении протяженность камеры сгорания в направлении, в котором движется поршень 3, называется высотой камеры 5 сгорания. В примере, показанном на фиг. 2 и 3, верхняя поверхность камеры 5 сгорания наклонена, в соответствии с чем, фрагмент с максимальным расстоянием между поверхностью головки поршня 3 и верхней поверхностью камеры 5 сгорания называется высотой H камеры 5 сгорания.

[0045] Фиг. 4 показывает отношение высоты H камеры сгорания относительно угла поворота коленчатого вала, когда степень механического сжатия изменяется. Для угла поворота коленчатого вала, нанесенного на горизонтальную ось, 0 градусов предполагаются как положение, в котором поршень достигает верхней мертвой точки сжатия. Фиг. 4 показывает множество графиков, представляющих изменения в степени механического сжатия. Механическая степень ε1 механического сжатия является наивысшей, а степень ε5 механического сжатия является наименьшей (ε1>ε2>ε3>ε4>ε5). Пример диапазона степени механического сжатия равен 8 или выше и ниже 21. Для каждой из степеней ε1-ε5 механического сжатия, чем больше угол CA поворота коленчатого вала, тем больше высота H камеры 5 сгорания. Кроме того, в сравнении с соответствующими степенями ε1-ε5 механического сжатия, чем выше степень механического сжатия, тем меньше высота H камеры 5 сгорания.

[0046] С двигателем внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления, когда степень механического сжатия изменяется, высота H камеры 5 сгорания изменяется, в то время как диаметр камеры 5 сгорания не изменяется. Когда ненормальное сгорание возникает в предписанном положении поршня 3, возникает волна давления. Волна давления распространяется, например, со скоростью звука и распространяется в пределах камеры 5 сгорания. В этот момент колебание давления газа в зависимости от формы камеры 5 сгорания возникает внутри камеры 5 сгорания. [0047] Фиг. 5 показывает график, который схематично объясняет соотношение между частотой колебания давления и интенсивностью колебания внутри камеры 5 сгорания, когда возникает ненормальное сгорание. Горизонтальная ось представляет частоту колебания давления, а вертикальная ось представляет интенсивность колебания давления. Колебание давления, обнаруженное посредством датчика 61 внутреннего давления цилиндра, когда возникает ненормальное сгорание, включает в себя колебание VL давления, которое возникает на низкочастотной стороне, и колебание VH давления, которое возникает на высокочастотной стороне. Частота колебания VL давления низкочастотной стороны равна, например, 3 кГц или выше и 15 кГц или ниже. Частота колебания VH давления высокочастотной стороны равна, например, 10 кГц или выше и 100 кГц или ниже.

[0048] Кроме того, изобретатели обнаружили, что частота колебания VH давления высокочастотной стороны зависит от высоты H камеры 5 сгорания. Колебание VH давления высокочастотной стороны предполагается как колебание, которое резонирует в направлении высоты камеры 5 сгорания. В отличие от этого, колебание VL давления низкочастотной стороны предполагается как колебание, которое резонирует в радиальном направлении камеры 5 сгорания. Более того, в то время как фиг. 5 показывает колебание первичного резонанса и колебание вторичного резонанса в радиальном направлении как колебание VL давления низкочастотной стороны, могут дополнительно возникать колебания более высокого порядка. Кроме того, пример, показанный на фиг. 5, показывает, что интенсивность колебания VH давления высокочастотной стороны ниже интенсивности колебания VL давления низкочастотной стороны.

[0049] Изобретатели обнаружили, что возникновение ненормального сгорания может быть обнаружено с высокой точностью с помощью колебания VH давления высокочастотной стороны. В этом варианте осуществления изобретения возникновение ненормального сгорания обнаруживается посредством устранения колебания VL давления низкочастотной стороны и выборочного извлечения колебания VH давления высокочастотной стороны. На фиг. 5 ненормальное сгорание обнаруживается с помощью колебания давления, например, в области A 10 кГц или выше.

[0050] Фиг. 6 показывает график, объясняющий резонансную частоту в камере 5 сгорания, соответствующую углу поворота коленчатого вала. Горизонтальная ось представляет резонансную частоту волны давления, в которой узловые точки колебания выровнены в направлении высоты камеры 5 сгорания. Другими словами, горизонтальная ось представляет резонансную частоту колебания в направлении высоты камеры 5 сгорания. Для каждой из степеней ε1-ε5 механического сжатия, поскольку, чем выше угол CA поворота коленчатого вала, тем больше высота H камеры 5 сгорания, ниже резонансная частота в камере 5 сгорания. Кроме того, для множества степеней ε1-ε5 механического сжатия, чем выше степень механического сжатия, тем выше резонансная час