基于測量和估算的內(nèi)燃機內(nèi)部汽缸壓力值檢測自動點火的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于檢測內(nèi)燃發(fā)動機中的自動點火的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃發(fā)動機中可能會發(fā)生各種燃燒故障，稱為異常燃燒過程，這些燃燒故障不是或者不僅僅是被火花塞的點火火花而是被自發(fā)點火觸發(fā)的。這種情況尤其包括爆震燃燒、先期點火和自動點火。
[0003]雖然先期點火是一種偶爾發(fā)生的事件，在一定數(shù)目個工作循環(huán)后會再次消失，但是自動點火是在正常點火時間之前的自我強化的異常燃燒過程。這里的觸發(fā)物是發(fā)燙的表面和過熱的部件，諸如(例如)火花塞的電極、出口閥、燃燒室中的鋒利的過熱的邊緣或過燙的燃燒室壁。由于自發(fā)點火發(fā)生的過早，所以燃燒室中的壓力和溫度持續(xù)上升，并且觸發(fā)部件或表面甚至?xí)兊酶鼰帷Ｔ谙乱粋€循環(huán)中，于是自動點火甚至發(fā)生的更早，并且燃燒室溫度進一步上升。這個異常燃燒往往與明顯的爆震相關(guān)。在自發(fā)點火找到其穩(wěn)態(tài)點的結(jié)束階段中，點火時間很早，以至于無法再察覺到爆震。通過調(diào)整點火角無法防止這種自動點火。
[0004]由于燃燒室的熱負荷很高，所以活塞可能受到損壞，甚至完全遭到破壞，并且在任何情況下，火花塞的電極或出口閥的受到高負荷的部分都可能熔化。
[0005]為了避免發(fā)生諸如(例如)爆震燃燒之類的燃燒故障，DE 10 2006 015 662 Al文件中提出，通過所謂的爆震傳感器來檢測內(nèi)燃發(fā)動機中的噪聲，并且每個燃燒循環(huán)的噪聲用于形成汽缸特有的信號。在這個背景下，(例如)如果提前點火導(dǎo)致發(fā)生爆震，即，如果電流信號值和該汽缸特有的信號值超過預(yù)定義的設(shè)置點的值的話，則切斷這個汽缸，即，中斷對這個汽缸的燃料供給。
[0006]EP O 819 925 A2公開了一種用于檢測火花點火型內(nèi)燃發(fā)動機中的提前點火的方法。在這個背景下，以各種時間間隔獲取爆震傳感器的信號。通過使用獲取到的爆震傳感器的信號，檢測是否正在發(fā)生異常振動。另外，檢驗異常振動的時間間隔的頻率是否超過所限定的閾值。如果是這樣的情況，則檢測到提前點火。
[0007]DE 10 234 252 Al公開了一種用于檢測燃燒不點火的方法。為了改善檢測品質(zhì)，使用兩種不同的測量方法，這兩種方法是根據(jù)不同的物理原理操作的。這些方法中的一種方法是檢測曲軸的轉(zhuǎn)速，而另一種方法是檢測燃燒室中的離子流。
[0008]DE 198 59 310 Al公開了一種發(fā)動機調(diào)節(jié)設(shè)備，該發(fā)動機調(diào)節(jié)設(shè)備設(shè)有提前點火檢測設(shè)備，用于檢測至少一個燃燒室中的提前點火。提供一種設(shè)置設(shè)備，用于設(shè)置至少一個發(fā)動機參數(shù)。此外，在提前點火檢測設(shè)備與設(shè)置設(shè)備之間提供控制環(huán)路，用于通過調(diào)整發(fā)動機參數(shù)來抑制檢測到的提前點火。
[0009]DE 10 2007 024 415 B3說明了一種用于檢測設(shè)有至少一個連接至曲軸的汽缸的火花點火型內(nèi)燃發(fā)動機的自動點火的方法。根據(jù)這種方法，在內(nèi)燃發(fā)動機的工作序列中的第一時間間隔期間，在汽缸的壓縮沖程期間測量曲軸的轉(zhuǎn)速。另外，在內(nèi)燃發(fā)動機的工作序列中的第二時間間隔期間，檢測汽缸的工作沖程期間的爆震信號。如果曲軸的轉(zhuǎn)速與比較值相比已經(jīng)減慢，則檢測到汽缸的自動點火，并且在爆震信號的基礎(chǔ)上檢測爆震燃燒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所基于的目的是提出一種準許在內(nèi)燃發(fā)動機操作過程中可靠地檢測自動點火的方法和設(shè)備。
[0011]通過獨立權(quán)利要求的特征，可以實現(xiàn)該目的。本發(fā)明的有利改進方案的特征體現(xiàn)在從屬權(quán)利要求中。
[0012]本發(fā)明是通過用于檢測火花點火型內(nèi)燃發(fā)動機中的自動點火的一種方法和相應(yīng)的設(shè)備限定的，所述火花點火型內(nèi)燃發(fā)動機設(shè)有:至少一個汽缸，所述汽缸與連接至曲軸的活塞一起限定燃燒室；燃燒室壓力傳感器，用于測量所述燃燒室中的壓力；曲軸角傳感器，其供應(yīng)表示曲軸角的信號；控制設(shè)備，用于執(zhí)行對所述內(nèi)燃發(fā)動機的開環(huán)和/或閉環(huán)控制。在所述內(nèi)燃發(fā)動機的壓縮沖程過程中，在評估窗內(nèi)的限定的曲軸角處獲取燃燒室壓力的值，由所獲取的所述燃燒室壓力的值獲得經(jīng)過濾波的壓力值，以及針對所限定的曲軸角確定在所述燃燒室中的理論壓力值，如果在所述燃燒室中不發(fā)生燃燒，則所述理論壓力值將出現(xiàn)。獲取針對經(jīng)過濾波的壓力值在兩個限定的曲軸角之間的梯度值，并且確定理論壓力值在兩個限定的曲軸角之間的梯度值，并且由此形成所述梯度值的差值。將這個差值與預(yù)定義的閾值比較，并且當(dāng)所述閾值被超過時，推斷出在所述燃燒室中發(fā)生了自動點火。
[0013]通過使用根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備，可以可靠地并且用簡單而且有成本效益的方式檢測自動點火，并且可以有效地保護內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒室中的部件以防發(fā)生熱過載。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一項有利的改進方案，通過形成滑動平均值對燃燒室壓力的測量到的值執(zhí)行濾波。這樣的平滑操作能防止無意中使用因發(fā)生爆震而觸發(fā)的相對低的壓力值。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一項有利的改進方案，通過熱動力模型計算理論壓力值，在所述熱動力模型中，考慮到曲軸角、冷卻劑溫度、發(fā)動機油溫、內(nèi)燃發(fā)動機的吸氣歧管中的壓力值以及曲柄驅(qū)動件的幾何變量。在任何情況下在控制設(shè)備中都存在對壓力曲線進行熱動力計算所用的所有變量，結(jié)果是提供了一種確定這個壓力曲線的非常簡單并且成本適中的方式。
[0016]如果并未針對每個采樣的曲軸角在線地分別計算理論壓力值，而是提前獲得理論壓力值并且將其存儲在控制設(shè)備的存儲器的特性圖中，則會得到一種簡單的分配方案，這個分配方案能夠允許節(jié)省控制設(shè)備中的計算能力。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一項有利的改進方案，當(dāng)超過閾值一次時，并未推斷自動點火，而是使控制設(shè)備中包含的計數(shù)器的計數(shù)器讀數(shù)增加，并且當(dāng)達到計數(shù)器讀數(shù)的預(yù)定義閾值時，推斷出在燃燒室中發(fā)生了自動點火。這會提高評估的可靠性，并且可以可靠地避免由于提前點火導(dǎo)致對測量結(jié)果的各個不正確的解釋。
[0018]由于自動點火發(fā)生得越早(相對于正常點火時間之前的曲軸角CA)，自動點火就越危險，所以根據(jù)本發(fā)明的一項有利的發(fā)展方案，檢驗梯度之間的差值在哪個曲軸角下已經(jīng)超過閾值。如果在小于預(yù)定義閾值的曲軸角下已經(jīng)發(fā)生所述結(jié)果，則計數(shù)器的計數(shù)器讀數(shù)更快速地增加，例如遞增值2，相比之下，如果所述結(jié)果是在更晚的曲軸角下發(fā)生，則計數(shù)器遞增值I。
[0019]通過對自動點火的發(fā)生時間這樣的加權(quán)，可以對由于自動點火在燃燒室中非常早地發(fā)生導(dǎo)致溫度加速增加更快速地作出反應(yīng)，即，更快速地開始溫度降低措施。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一項有利的改進方案，用于降低燃燒室中的溫度的措施包括:設(shè)置濃空氣/燃料混合物，關(guān)閉內(nèi)燃發(fā)動機的節(jié)流閥，以及打開內(nèi)燃發(fā)動機的排氣渦輪增壓器的廢氣門?？梢杂靡呀?jīng)在控制設(shè)備中實施的方法來執(zhí)行負荷降低措施，結(jié)果是部件或算法不需要有額外支出。
【附圖說明】
[0021]下面對示例性實施例的說明和圖式中，可以看出本發(fā)明的其他優(yōu)點和改進方案，其中:
圖1是設(shè)有相關(guān)的控制設(shè)備的內(nèi)燃發(fā)動機的示意性圖解，
圖2是示出內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒室中的各種壓力曲線隨曲軸角變化的曲線圖，
圖3是用于檢測內(nèi)燃發(fā)動機中的異常燃燒過程的程序的流程圖，并且圖4示出了圖3中圖解說明的流程圖的改進方案。
【具體實施方式】
[0022]內(nèi)燃發(fā)動機VBK(圖1)包括吸氣區(qū)部1、發(fā)動機機體2、汽缸頭3和排氣區(qū)部4。吸氣區(qū)部I優(yōu)選地包括節(jié)流閥11，還有吸氣歧管13，吸氣歧管13經(jīng)由入口導(dǎo)管從汽缸Zl延伸到發(fā)動機機體2中。發(fā)動機機體2還包括曲軸21，曲軸21經(jīng)由連接桿25聯(lián)接至汽缸Zl的活塞24。汽缸Zl和活塞24限定燃燒室27。
[0023]汽缸頭3包括閥驅(qū)動件，閥驅(qū)動件設(shè)有氣體入口閥30、氣體出口閥31和相應(yīng)的閥驅(qū)動件(未更具體地予以標示)。汽缸頭3還包括火花塞35、燃燒室壓力傳感器36 (也稱為汽缸壓力傳感器)和噴射閥34。備選地，噴射閥34也可以布置在吸氣區(qū)部I中，如圖1中通過點劃線所示。
[0024]排氣區(qū)部4包括排氣催化轉(zhuǎn)換器40，排氣催化轉(zhuǎn)換器40優(yōu)選地具體實施為三向催化轉(zhuǎn)換器。排氣探針41布置在排氣催化轉(zhuǎn)換器40的上游。
[0025]提供一個控制設(shè)備6，向該控制設(shè)備6分配一些傳感器，這些傳感器獲取各種測量變量，并且獲得這些測量變量的測量值。操作變量不僅包括這些測量變量，還包括由此推導(dǎo)出的變量?？刂圃O(shè)備6作為這些操作變量中的至少一個的函數(shù)，使致動器元件致動(這些致動器元件被分配給內(nèi)燃發(fā)動機VBK，并且相應(yīng)的致動器驅(qū)動件分別被分配給這些致動器元件)，使致動器元件致動的方法是通過生成這些致動器驅(qū)動件的致動信號。
[0026]控制設(shè)備6也可以稱為用于操作內(nèi)燃發(fā)動機的設(shè)備。
[0027]這些傳感器是:踏板位置信號發(fā)射器71，其感測加速器踏板7的位置；空氣質(zhì)量計14，其感測節(jié)流閥11上游的空氣質(zhì)量流量；溫度傳感器15，其感測吸入空氣溫度；壓力傳感器16，其感測吸氣歧管壓力；節(jié)流閥位置傳感器17，其感測節(jié)流閥11的孔隙的角度；曲軸角傳感器22，其感測曲軸角CA，然后向曲軸角傳感器22分配轉(zhuǎn)速N ;溫度傳感器23，其感測油溫TOIL ;溫度傳感器26，其感測內(nèi)燃發(fā)動機VBK的冷卻劑溫度TCA ;燃燒室壓力傳感器36，其感測內(nèi)燃發(fā)動機VBK的燃燒室中的壓力；以及排氣探針41，其感測排氣的