專利名稱：燃燒間斷的診斷方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種診斷例如驅(qū)動汽車用的內(nèi)燃機燃燒間斷的方法。
燃燒間斷導致在工作中的內(nèi)燃機有害物質(zhì)排放量增加，此外，還可能導致在發(fā)動機排氣系統(tǒng)中破壞催化劑。為了按立法提出的要求在車(船)上監(jiān)測與排氣有關的參數(shù)，有必要在全部轉(zhuǎn)速和負荷范圍內(nèi)診斷燃燒間斷。在這一方面，已知在有燃燒間斷的發(fā)動機工作時與沒有燃燒間斷的正常工作相比，內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速曲線發(fā)生有特征的變化。通過比較這些轉(zhuǎn)速特征曲線，可以在沒有間斷的正常工作與有間斷的工作之間作出判斷。
由DE-OS4138765已知一種以此為基礎進行工作的方法。
按此已知的方法，對每個氣缸活塞運動的一個規(guī)定區(qū)域，對應一個表示為扇形區(qū)的曲軸轉(zhuǎn)角范圍。這些扇形區(qū)例如在一個與曲軸連接的傳感器輪上作記號來說明。此外，曲軸掃過此轉(zhuǎn)角范圍所對應的扇形區(qū)時間，取決于燃燒沖程中所轉(zhuǎn)換的能量。燃燒間斷導致與點火的同時進行測量所得的扇形區(qū)時間增長。按此已知的方法，根據(jù)扇形區(qū)時間的差別，算出發(fā)動機不平穩(wěn)運行的程度，這種附加的例如在汽車加速時發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升的緩慢的動態(tài)過程，此時通過計算加以補償。以此方法對每次點火算出的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值，同樣在點火的同時與一個預先規(guī)定的門檻值作比較。超越此可能取決于如負荷、轉(zhuǎn)速等工作參數(shù)的門檻值時，被視為燃燒發(fā)生了間斷。
此方法的可靠性完全取決于扇形區(qū)時間的測定，并因而取決于在傳感器輪上的記號在制作時所能達到的精度。這些機械的誤差可以通過計算消除。此外由DE4133679已知，滑移運行時曲軸每轉(zhuǎn)一圈例如分為三個扇形區(qū)時間。這三個扇形區(qū)時間中的一個看作是基準扇形區(qū)。其余兩個扇形區(qū)的扇形區(qū)時間相對于此基準扇形區(qū)的扇形區(qū)時間的偏差被加以測定。由此偏差得出一些修正值，此修正值應使得與此修正值相聯(lián)系的在滑移運行中測得的扇形區(qū)時間彼此相等。
因此，在滑移運行之外的正常工作中測得的并與此修正值相聯(lián)系的扇形時間的偏差，便與傳感器輪的加工精度無關而表明有別的原因。
其他原因之一是在曲軸的旋轉(zhuǎn)運動上疊加的扭轉(zhuǎn)振動。它們主要發(fā)生在點火運行的高轉(zhuǎn)速區(qū)，并導致系統(tǒng)性地延長或縮短各個氣缸的扇形區(qū)時間，從而難以診斷燃燒間斷。由此原因，再加上因磨損或加工誤差造成各個發(fā)動機的差別，即使有適配的傳感器輪，仍會保持有一種形式上為扇形區(qū)時間分散寬度的背景干擾，而這種背景干擾并非起因于燃燒間斷。個別的間斷對曲軸轉(zhuǎn)速的影響越小，則越難以將實際存在的燃燒間斷從此背景干擾中區(qū)分出來。因此，隨著內(nèi)燃機氣缸數(shù)量增加并隨著轉(zhuǎn)速提高和負荷下降，診斷燃燒間斷的可靠性也下降。
因此，本發(fā)明的目的是提出一種方法，按此方法，對于氣缸數(shù)較多又在高轉(zhuǎn)速低負荷工作的內(nèi)燃機，燃燒間斷診斷的可靠性能得到進一步的提高。
為此本發(fā)明提供一種診斷多缸內(nèi)燃機燃燒間斷的方法，在此方法中逐個氣缸地得出內(nèi)燃機不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的量度并與一個預先規(guī)定的基準值比較，其中，不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的量度以時間為基礎構(gòu)成，在這一時間內(nèi)內(nèi)燃機的曲軸掃過預先規(guī)定的轉(zhuǎn)角范圍，此時，超過門檻值視為燃燒間斷，其特征為在無燃燒間斷的工作情況下，由各個氣缸的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值構(gòu)成各個氣缸的修正值，使與修正值相聯(lián)的各個氣缸的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值彼此相等。
此解決方案中的基本要素是確定在點火運行時，亦即滑移運行之外的正常工作時的修正值。
在需要高分辨率地測量轉(zhuǎn)速時，也可以脫開間斷的診斷而有利地使用本方法。
在一個實施例中，對于一種確定的發(fā)動機類型，通過一些試驗發(fā)動機的特性確定修正值，這些試驗發(fā)動機的修正值便可引用于這種類型的所有發(fā)動機。
在本發(fā)明的一個最佳實施例中，這些修正值逐個發(fā)動機地確定。這一方法的基礎是存在著正常工作，亦即沒有燃燒間斷的工作。若不存在正常工作而是燃燒有間斷的工作，則產(chǎn)生這樣的危險，即，燃燒間斷影響修正值的確定。其結(jié)果是，對以后發(fā)生的燃燒間斷的影響通過計算得出的結(jié)果可能偏低，以致在一定情況下不再能診斷出這種燃燒間斷。
在本發(fā)明的一個實施例中，控制器可模擬噴油間斷并緊接著比較此隨之而來的不平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的值。因此可以區(qū)分燃燒間斷和正常工作。在有燃燒間斷的工作時，此修正值不再重要。
在下面的說明中借助于


本發(fā)明的實施例。
圖1詳細表示本發(fā)明的技術環(huán)境。圖2表示一種實施按本發(fā)明的方法適用的計算機。圖3說明現(xiàn)有已知的作為度量不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的基礎的扇形區(qū)時間構(gòu)成原理，這種不平衡轉(zhuǎn)動通過轉(zhuǎn)速衡測量得出。圖4說明扭轉(zhuǎn)振動對確定不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值的影響。圖5以程序框圖的形式公開了按本發(fā)明方法的一個實施例。圖6表示按另一種實施例診斷燃燒間斷的過程。以及圖7表示按本發(fā)明方法的一種修正。
圖1表示一臺內(nèi)燃機1，它有一個轉(zhuǎn)角傳感器輪2、作在輪上的記號3、以及轉(zhuǎn)角傳感器4和控制器5。與內(nèi)燃機曲軸連接的轉(zhuǎn)角傳感器輪的旋轉(zhuǎn)運動，借助于作為感應式傳感器工作的轉(zhuǎn)角傳感器4轉(zhuǎn)換成電信號，電信號的周期性反應了在轉(zhuǎn)角傳感器4旁周期性地掃過的記號3的影象。因此，信號電平的上升和下降之間持續(xù)的時間，與曲軸轉(zhuǎn)過和一個記號的尺寸相應的轉(zhuǎn)角范圍的時間相等。這些持續(xù)時間在作為計算機工作的控制器5中進一步處理為一個度量內(nèi)燃機不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的值Lut。有關Lut計算的一個例子在后面再介紹。為些所采用的計算機可例如如圖2所示那樣構(gòu)成。依此，一個計算裝置2.1連接在輸入塊2.2和輸出數(shù)據(jù)塊2.3之間，并應用放在儲存器2.4中的程序和數(shù)據(jù)。
圖3a表示轉(zhuǎn)角傳感器輪劃分為4個扇形區(qū)，其中每個扇形區(qū)有預定數(shù)量的記號。符號OTK對應于在本例中為8缸內(nèi)燃機的第K個氣缸活塞運動的上止點，此內(nèi)燃機處于此氣缸的燃燒沖程。在這一點左右確定了一個轉(zhuǎn)角范圍k，在本例中k沿轉(zhuǎn)角傳感器輪的四分之一的記號延伸。類似地，與其余氣缸燃燒沖程相對應的是1至8，這里涉及的是四行程發(fā)動機，所以對一個完整的工作循環(huán)曲軸旋轉(zhuǎn)兩次。因此，例如第一缸的范圍1與第五缸的范圍5相對應，以此類推。屬于曲軸旋轉(zhuǎn)-圈的轉(zhuǎn)角范圍可以彼此分開，互相連接或也可以互相重疊。在第一種情況下存在著不屬于任何轉(zhuǎn)角范圍的記號，在第二種情況下每一個記號準確地歸屬于一個轉(zhuǎn)角范圍，以及，在第三種情況下總是會有一些相同的記號屬于不同的轉(zhuǎn)角范圍。因此，轉(zhuǎn)角范圍的大小和位置可是任意的。
圖3b上表示了時間ts，在這一時間內(nèi)通過曲軸的旋轉(zhuǎn)正好掃過這些轉(zhuǎn)角范圍。假定在氣缸K發(fā)生燃燒間斷。與此間斷相聯(lián)系的扭矩降低導致相關的時間間隔ts增大。因此，此時間間隔ts已經(jīng)意味著是不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的一種度量，這種度量原則上適用來診斷間斷。通過適當?shù)靥幚泶藭r間間隔ts，尤其是得出相鄰時間間隔的差值，并將此差值標準化為除以帶符號i的點火沖程時間間隔tsi的三次幕，從而使不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值具有加速度的量綱，并如實驗已證明的那樣具有一個改進的信號操聲比。
圖3c表明轉(zhuǎn)速變化對時間ts測量的影響。圖中表示的是轉(zhuǎn)速下降的情況，如在汽車作滑移運行時出現(xiàn)的典型方式那樣。為了補償這種表現(xiàn)為比較均勻地延長測量時間ts的影響，例如已知采用一個動力學補償?shù)男拚桪，并在計算不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值時考慮補償延長的影響。
對一臺8缸發(fā)動機點火沖程i的這種修正后的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值，可例如按下列程序計算Lut(i)＝基本項B-動力學補償?shù)男拚桲=ts(i+1)-ts(i)ts(i)3-((ts(i+5)-ts(i-3)/8)ts(i)3]]>推廣到Z缸，則相應的計算程序為Lut(i)=B-K=ts(i+1)-ts(i)ts(i)3-ts(i+(z2+1))-ts(i-(z2+1))ts(i)3]]>其中(Z)＝內(nèi)燃機的氣缸數(shù)。
圖4表示一臺4缸發(fā)動機不同的點火沖程i＝1至10的不平衡轉(zhuǎn)動值，它們可例如按上述給出的程序算出。其中，系統(tǒng)性地在3號缸出現(xiàn)了扇形區(qū)時間的增加，在圖中所表示的情況下它們已相當接近不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的門檻值Lur了。這些增加可例如由于扭轉(zhuǎn)振動引起的。扭轉(zhuǎn)振動主要在高轉(zhuǎn)速時發(fā)生，并導致系統(tǒng)性地延長或縮短各個氣缸的扇形區(qū)時間，從而使間斷的診斷變得難以進行。對于一種確定類型的發(fā)動機，這些影響對各個氣缸的分配可通過針對一定負荷/轉(zhuǎn)速范圍的試驗來確定，于是，可通過量取在負荷/轉(zhuǎn)速特征曲線族上匯入扇形區(qū)時間評估中的修正值對它的進行修正。
作為按本發(fā)明方法的最佳實施例，在圖5中表示了一種確定此類修正值的可能性。
為此，在S5.1中與點火同步地測量扇形區(qū)時間，并在步驟S5.2中處理為不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值。在步驟S5.3中，從負荷/轉(zhuǎn)速特征曲線族K(L，n)上讀出補償扭轉(zhuǎn)振動和類似影響的修正值。在方法作第一次運行時只涉及一個合理的或中性的值，然后通過方法的重復運行使此值逐漸成為具有下列特點的一個值，即，使不同氣缸經(jīng)修正后的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值彼此相同。在步驟S5.4中將這些不平衡轉(zhuǎn)動值與此修正值結(jié)合。步驟S5.5用來從特征曲線族Lur(n，L)上讀入門檻值。
門檻值Lur視學習進展情況有一個殘留誤差。這一殘留誤差起初會比較大，所以與此殘留誤差有關的門檻值同樣也大，其結(jié)果是導致燃燒間斷的診斷比較不敏感。隨著進一步改進方法減小了此殘留誤差，并因而提高了間斷診斷的敏感性。從而防止了例如在發(fā)動機出故障失去了適配值后，誤將發(fā)動機的不均勻轉(zhuǎn)動看作是有燃燒間斷的工作，按步驟S5.6的一種自適應性不斷地防止發(fā)生這一情況。
如果修正后的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值在步驟S5.6中超過了此門檻值，則在步驟S5.7中將它看作是燃燒間斷，并例如增加單個氣缸出錯計數(shù)器的讀數(shù)。若出錯計數(shù)器讀數(shù)超過了一個預先規(guī)定的值，便在步驟S5.8中輸出一個故障信號，例如接通在駕駛員視野內(nèi)的一個故障指示燈MIL。若在步驟S5.6中沒有超過門檻值，則認為是無燃燒間斷工作的標志，并在步驟S5.9中進一步構(gòu)成一個平均值。
此外，不存在燃燒間斷的信息，也可以以不同于步驟S5.1至S5.6的另一種規(guī)則系統(tǒng)為基礎，例如以不加修正的扇形區(qū)時間的評估為基礎。
檢驗是否存在著無燃燒間斷的工作，最好通過一種其本身與修正值無關的方法來進行。
緊接著，步驟S5.10用來確定當前的實際值KLut與平均值的偏差。在步驟S5.12中通過在老的修正值K(舊)上附加偏差dk得出一個新的修正值K(新)，并通過步驟S5.12在為其確定不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值的那個氣缸的特征曲線K(n，L)中讀入此新修正值。通過重復運行步驟S5.1至S5.6和S5.9至S5.12，最終將不同氣缸的屬于工作點的特征曲線值K調(diào)整到，在無間斷的正常工作情況下，各不同氣缸經(jīng)修正的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值互相不再出現(xiàn)任何偏差。
在一個最佳實施例的范圍內(nèi)，所介紹的這一方法是放在發(fā)動機控制器中的主程序的一部分。因此，可以在任意可預先規(guī)定的場合調(diào)用它。最好在汽車制成后的第一次起動時通過調(diào)用此方法得出修正值，并例如在以后完成了為用戶保養(yǎng)后再進行。以此方式得出各個發(fā)動機的修正值。
然而，按本發(fā)明的方法，此修正值還可通過對一種確定類型的一臺臺發(fā)動機進行試驗確定，并接著例如以特征曲線的形式，轉(zhuǎn)用于所有的此類發(fā)動機上。
在發(fā)動機工作中，燃燒間斷的診斷便可以按圖6所示的方法進行，其中，步驟S6.1至S6.8與圖5中的步驟S5.1至S5.8相當。
按本發(fā)明方法的基礎是存在的正常工作狀態(tài)，亦即無燃燒間斷的工作。若與之不同地存在著有燃燒間斷的工作，則會有因燃燒間斷影響修正值確定的危險。其結(jié)果是可能對以后的燃燒間斷的影響在計算時低估，所以在一定的情況下不再能診斷出燃燒間斷。圖7公開了一個實施例，借助于它可在確定修正值前，確認是否存在無燃燒間斷的正常工作。
為此，在步驟S7.1測定扇形區(qū)時間，以及，在步驟S7.2中處理為正常工作的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值NB-Lut。接著，在步驟S7.3中，控制器模擬燃燒間斷，例如可在一臺配有噴油裝置的發(fā)動機上，通過切斷個別噴油脈沖進行模擬。在此條件下在步驟S7.4中測得的扇形區(qū)時間，在步驟S7.5中處理為有燃燒間斷的工作的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值AS-Lut。若在步驟S7.6中得出差值dLut＝NB-Lut-AS-Lut，并通過S7.7的查詢確定此差值大于門檻值SW時，則所得出的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值反應了模似的燃燒間斷。人們可以由此得出具有一定準確度的結(jié)論在模擬燃燒間斷前，存在著沒有燃燒間斷的正常工作。在這種情況下，可通過步驟S7.8按圖5所示確定修正值。燃燒間斷會影響修正值構(gòu)成的危險便不復存在，反之，若所得出的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值并不反應所模擬的燃燒間斷，則顯然已經(jīng)出現(xiàn)了非模擬的燃燒間斷。在這種情況下，修正值的確定，有可能由于此非模擬的燃燒間斷而受到影響。為避免發(fā)生這種情況，在被否定的查詢步驟S7.7后，連接著通過步驟S7.9和S7.10禁止構(gòu)成修正值，以及，必要時通過步驟S7.11按圖6所示，亦即以不變的修正值診斷燃燒間斷。
換句話說采取了一些與無燃燒間斷的工作時相比其結(jié)果為增大不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的措施，然后，確定有或無這些措施時的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，以及，當其不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值與在有這些措施的影響之下確定的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值的偏差在預先規(guī)定的范圍內(nèi)時，則沒有這些措施時的工作被認為是燃燒沒有發(fā)生間斷的工作。
權(quán)利要求
1.診斷多缸內(nèi)燃機燃燒間斷的方法，在此方法中逐個氣缸地得出內(nèi)燃機不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的量度并與一個預先規(guī)定的基準值比較，其中，不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的量度以時間為基礎構(gòu)成，在這一時間內(nèi)內(nèi)燃機的曲軸掃過預先規(guī)定的轉(zhuǎn)角范圍，此時，超過門檻值視為燃燒間斷，其特征為在無燃燒間斷的工作情況下，由各個氣缸的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值構(gòu)成各個氣缸的修正值，使與修正值相聯(lián)的各個氣缸的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值彼此相等。
2.按照權(quán)利要求1所述之方法，其特征為曲軸掃過預先規(guī)定的轉(zhuǎn)角范圍的時間與點火同步地進行測量并處理為不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值，用此不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值確定修正值，修正值各與一個不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值結(jié)合成修正后的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值；此經(jīng)修正的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值與門檻值相比較；以主，超過門檻值視為燃燒間斷。
3.按照權(quán)利要求2所述之方法，其特征為構(gòu)成修正后不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值的平均值，得出各修正的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值與平均值的偏差；以及，通過將偏差值與老的修正值相加得出新的修正值。
4.按照權(quán)利要求3所述之方法，其特征為一種規(guī)定類型的內(nèi)燃機用的修正值，代表性地由至少一臺此類內(nèi)燃機的特性確定，以及，以此方式確定的修正值轉(zhuǎn)用于這種類型的其他內(nèi)燃機。
5.按照權(quán)利要求3所述之方法，其特征為逐臺內(nèi)燃機地確定在無燃燒間斷的正常工作情況下的修正值。
6.按照權(quán)利要求5所述之方法，其特征為當修正后的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值不超過門檻值時，內(nèi)燃機的工作視為無燃燒間斷的正常工作。
7.按照權(quán)利要求5所述之方法，其特征為；采取一些與無燃燒間斷的工作時相比其結(jié)果為增大不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的措施；確定有或無這些措施時的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動；以及，當其不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值與在有這些措施的影響之下確定的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值的偏差在預先規(guī)定的范圍之內(nèi)時，則沒有這些措施時的工作認為是燃燒沒有間斷的工作。
8.按照權(quán)利要求1所述之方法，其特征為曲軸掃過預定轉(zhuǎn)角范圍的時間長度，用作為不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的度量。
9.按照權(quán)利要求1所述之方法。其特征為曲軸掃過預定轉(zhuǎn)角范圍的時間差，標準化為除以對應于某一個點火沖程的時間的冪，用作不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的度量。
10.按照權(quán)利要求8或9所述之方法，其特征為在構(gòu)成不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值的過程中進行動力學補償，亦即補償內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速改變的影響。
全文摘要
一種診斷多缸內(nèi)燃機燃燒間斷的方法，在此方法中逐個氣缸地得出內(nèi)燃機不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的量度，并與一個預先規(guī)定的基準值比較，其中，不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的量度以時間為基礎構(gòu)成，在這一時間內(nèi)，內(nèi)燃機的曲軸掃過預先規(guī)定的轉(zhuǎn)角范圍，此時，超過門檻值視為燃燒間斷，其特征為，在無燃燒間斷的工作情況下，由各個氣缸的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值構(gòu)成各個氣缸的修正值，使與修正值相聯(lián)的各個氣缸的不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動值彼此相等。
文檔編號F02P11/02GK1162114SQ9610683
公開日1997年10月15日 申請日期1996年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月30日
發(fā)明者M·梅茨格, K·里斯-米勒, R·弗蘭克, C·柯勒 申請人:羅伯特-博希股份公司