專利名稱：用于檢測內(nèi)燃機中周期性燃燒波動的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的用于檢測內(nèi)燃機中周期性燃燒波動的方法。
內(nèi)燃機用少量燃油的混合物和／或高廢氣回送率工作時提供了減少動力燃料消耗及氧化氮排放的良好可能性。但是，極為少油的混合物、如在省油發(fā)動機中以典型約λ=1．4的空氣系數(shù)所發(fā)生的或由于廢氣回送的混合物中出現(xiàn)高份額的惰性氣體將產(chǎn)生使混合物起燃性變得困難的后果，這就導(dǎo)致了周期性燃燒的波動，并當(dāng)過高的廢氣回送率或過少油的混合物的情況下可導(dǎo)致燃燒的中止。
為了保證在高廢氣回送率或貧油混合物情況下內(nèi)燃機的可靠運行，因此必須對周期性的燃燒波動進行檢測及估值。在此情況下，對內(nèi)燃機汽缸中的燃燒進行測量技術(shù)的檢測可通過汽缸壓力曲線的測量及接著對特性參數(shù)、如歸一平均壓力的計算來實現(xiàn)。這時這些量的周期性波動正比于周期性燃燒波動。
為了檢測燃燒中止可用公知方法檢測曲軸速度并作出計算。在此情況下將測量時間間隔，在該時間間隔期間曲軸轉(zhuǎn)過一定的角度間隔，也稱為扇區(qū)。時間的測量通常是借助于在曲軸上安裝的發(fā)送輪中的標(biāo)記及對該輪設(shè)置的傳感器來進行的。燃燒的中止導(dǎo)致了曲軸速度暫時變慢及由此引起一連串的時間間隔之間的差的增大。
在EP 0576 705 A1中描述了一種通過曲軸速度的波動檢測燃燒中止的方法，其中考慮了正常的轉(zhuǎn)數(shù)趨勢及附加的非均勻轉(zhuǎn)數(shù)變化。該文獻中描述的方法提出了一個運行不穩(wěn)定值LUn，它正比于曲軸角速率的變化。接著將這樣得到的運行不穩(wěn)定值與一極限值相比較，當(dāng)該運行不穩(wěn)定值超過極限極時，即檢測到燃燒中止。
本發(fā)明的任務(wù)在于給出一種在內(nèi)燃機中檢測燃燒中止的方法，借助它也能可靠地檢測穩(wěn)定燃燒及第一次出現(xiàn)燃燒中止之間的過渡區(qū)域。
該任務(wù)將根據(jù)本發(fā)明通過權(quán)利要求1的特征加以解決。在從屬權(quán)利要求中給出了有利的進一步構(gòu)型。
通過運行不穩(wěn)定值的統(tǒng)計求值、它是由曲軸角速度波動按照一種任意統(tǒng)計方法求得的，將導(dǎo)出一個與周期性燃燒波動成正比的量。由此將能可靠地檢測穩(wěn)定燃燒及第一次出現(xiàn)燃燒中止之間的過渡區(qū)域。
以下將參照附圖來詳細說明本發(fā)明的一個實施例，附圖為

圖1確定一個運行不穩(wěn)定值的流程圖；圖2檢測穩(wěn)定燃燒及第一次出現(xiàn)燃燒中止之間的過渡區(qū)域的流程圖；圖3具有用于實施該方法的測量位置及調(diào)節(jié)機構(gòu)的裝置的線路框圖；及圖4在不同廢氣回送率情況下間隔值及歸一平均壓力的波動值的曲線。
在一個子程序步驟S1中進行一個運行不穩(wěn)定值的計算，為此例如可使用一種如在開始部分所述文獻EP 0576 705A1中所描述的方法并借助圖1中所示的流程圖。
在方法步驟S1．1中，借助于曲軸上的標(biāo)記來檢測時間間隔，該時間間隔是一個汽缸工作沖程期間旋轉(zhuǎn)一定曲軸角度時曲軸所需的時間，在一個4汽缸內(nèi)燃機的情況下該曲軸角度為180°曲軸角(KW)。
運行測量值在方法步驟S1．2中被進行中間存儲。
在方法步驟S1．3中，總是由兩個前后相繼的時間間隔Tn，Tn+1來計算統(tǒng)計分量LUSn。
這里所使用的歸一系數(shù)NO是與測量窗(n-x至n+y)有關(guān)的，它在方法步驟S1．4中計算動態(tài)分量時被使用。它根據(jù)等式NO=x+y來計算，在這里的該實施例中NO=3+3=6。
在方法步驟S1．4中將計算動態(tài)分量LUDn，這時構(gòu)成相互遠隔的時間間隔的差值。這里在該實施例中將使用與目前時間間隔相關(guān)的倒第三個時間間隔Tn-3及第三個時間間隔Tn+3。這里也可以使用與目前時間間隔Tn相關(guān)的不對稱地設(shè)置的測量窗。接著使該動態(tài)分量LUDn變?yōu)樨撝怠?br> 在方法步驟S1．5中將計算一個變化分量LUKn。將對目前時間間隔Tn對稱地構(gòu)成兩個差值，這里在該實施例中為Tn-3-Tn和Tn-Tn+3。由這兩個值將再構(gòu)成一個差值，只要它大于零，即用一個權(quán)重系數(shù)BF加權(quán)。如果該差值小于零，則將它置為零。
這樣計算出的變化分量LUKn在方法步驟51．6中被中間存儲，以便在方法步驟51．7中進行滑動平均，這里例如將根據(jù)公式GLUKn=GLUKn-1*(1-MITKO)+LUKn*MITKO，式中MITKO表示具有數(shù)值區(qū)域在0和1之間的平均常數(shù)。
在計算動態(tài)分量及變化分量時的測量窗(n，n-x，n+y，n-z，n+z)將這樣有利地選擇，即在相應(yīng)的汽缸n，n-x，n+y，n-z，n+z的情況下測量曲軸相同的機械扇區(qū)的時間間隔。可能存在的各個曲軸扇區(qū)值的不等同性將不會引起任何測量誤差。
現(xiàn)在根據(jù)這些各個分量在方法步驟S1．8中對于所考察的時間間隔Tn通過各分量相加構(gòu)成運行不穩(wěn)定值LUn。
該運行不穩(wěn)定值LUn將根據(jù)另外的方法步驟用來求與周期性燃燒波動成正比的一個量。作為另一個處理的輸入量，也可使用各種的運行不穩(wěn)定值，該不穩(wěn)定值將正比于曲軸角速度的變化并根據(jù)一種公知的任何方法求得。
在方法步驟S2中，首先對每個汽缸單獨計算前后相繼的燃燒周期的運行不穩(wěn)定值LUn的平均值MW_LUn。該計算可根據(jù)以下不同的等式進行a)MW_LUn=MW_LUnalt+(LUn-MW_LUnalt)1i]]>b)MW_LUn=1iΣj=1iLUnj]]>c)MW_LUn=iLUn1LUn2...LUni]]>其中n=汽缸扇區(qū)，j=燃燒周期，i=周期數(shù)。
通過間隔量S_LUn的確定，對于相關(guān)汽缸進行目前運行不穩(wěn)定值LUn與平均值MW_LUn的比較。該間隔值可作為正比于周期性燃燒波動的值使用。在方法步驟S3中的間隔值S_LUn也可根據(jù)以下不同的計算規(guī)則來確定。a)S_LUn=1i-1(ΣLUn2-MW_LUnΣLUn)]]>b)S_LUn=MW_LUn2-LUn2]]>c)S_LUn=︱MW-LUn︳-︱LUn︳d)S_LUn=︱MW-LUn-LUn︳e)S_LUn=|MW_LUn2-LUn2|]]>其中n=汽缸扇區(qū)，i=周期數(shù)作為這些計算規(guī)則中的平均值MW_LUn在這里可使用上述平均值中的每個。
為了估算周期性燃燒波動是否已超過一個允許的極限值，在方法步驟S7中將間隔值S_LUn與一個汽缸特定的極限值S_LUgn相比較。與在方法步驟S1-S3中運動不穩(wěn)定值、平均值及間隔值的計算平行地，將測量內(nèi)燃機的工作參數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)、負載及溫度(方法步驟S4)。根據(jù)這些值從內(nèi)燃機電子控制裝置的存儲器的特性曲線區(qū)域中讀出所屬的極限值S_LUgn并將其存儲(方法步驟S5及S6)。間隔值的估算及接著詢問燃燒過程是否仍然穩(wěn)定進行(方法步驟S7及S8)可用以下各種方法實現(xiàn)a)如果間隔量S_LUn大于極限值S_LUgn，則將確定出，周期性燃燒波動已超過一個確定值并且燃燒是不穩(wěn)定的。否則記錄為穩(wěn)定燃燒并且該方法告以結(jié)束。
b)間隔量S_LUn與極限值S_LUgn的差值將根據(jù)等式D_LUn=S_LUgn-S_LUn構(gòu)成。通過它除了檢測穩(wěn)定燃燒到不穩(wěn)定燃燒的過渡外也可評價周期性燃燒波動的強度。
c)根據(jù)等式Q_LUn=lS_LUnl／S_LUgn構(gòu)成間隔量S_LUn與極限值的商。如果該商小于或等于1，則燃燒為穩(wěn)定。如果該商大于1，則燃燒被識別為不穩(wěn)定。由該商值可以評價周期性燃燒波動的強度。
d)另一種評價的可能性是由間隔量S_LUn超過極限值的次數(shù)(極限值為S_LUgn)的統(tǒng)計計算來提供的。在此情況下，僅當(dāng)超過極限值的統(tǒng)計頻率超過一預(yù)定值時，燃燒被評價為不穩(wěn)定。
如果燃燒被識別為不穩(wěn)定的，即，周期性燃燒波動超過了一個確定量，則將要通過對點火、空氣比例或廢氣回送(方法步驟S9)的相應(yīng)干預(yù)控制來實現(xiàn)燃燒的穩(wěn)定。例如在具有廢氣回送的內(nèi)燃機上當(dāng)識別出不穩(wěn)定燃燒時可減少廢氣回送率或使點火角向延遲的方向調(diào)節(jié)。在利用貧油混合物工作的發(fā)動機上，向混合物供油或調(diào)整點火角來使燃燒穩(wěn)定。如果除了執(zhí)行原來的不穩(wěn)定燃燒的檢測外還要用周期性波動的強度加權(quán)，則將該權(quán)重作為輸入量，用以調(diào)節(jié)廢氣回收率、空氣比例或點火角。
在圖3中描繪了一個用于實施根據(jù)本發(fā)明的檢測燃燒波動方法的裝置的線路框圖。它表示一個內(nèi)燃機的發(fā)動機體10，該發(fā)動機具有四個-未詳細表示的-汽缸及帶有與汽缸相應(yīng)數(shù)目的單獨吸管的抽吸總管11和一個廢氣排放管12。在抽吸總管11中設(shè)置了空氣量測量器13，它對電子控制裝置14發(fā)送與吸入空氣量相對應(yīng)的輸出信號LM。此外，在抽吸總管中設(shè)有一個作為填氣控制用的節(jié)氣閥15及一個用于檢測抽吸壓力PS的傳感器16。對每個內(nèi)燃機汽缸設(shè)置了一個燃料噴入閥17，每個噴入閥受到相應(yīng)的噴入脈沖ti的控制；及一個點火裝置18，它在該圖中僅被象征性地表示，而它的點火時間點ZZP同樣受到控制裝置14的信號的調(diào)節(jié)。
在該內(nèi)燃機的適當(dāng)位置上還設(shè)有一個傳感器19，用于檢測發(fā)動機體(10)的溫度或冷卻劑的溫度TKW。一個具有標(biāo)記的發(fā)送器輪20與曲軸相連接，該發(fā)送器輪由一個傳感器21檢測，后者對控制裝置14發(fā)送轉(zhuǎn)數(shù)N及與絕對曲軸轉(zhuǎn)角相對應(yīng)的信號KW。
在廢氣排放管12中設(shè)置了一個Lambda探針，它用于向控制裝置14發(fā)送一個與廢氣中剩余氧氣量相對應(yīng)的信號UL。從廢氣排放管12分支出一個導(dǎo)管23，該導(dǎo)管與抽吸總管11中的節(jié)氣閥15的下游相會合，由此在內(nèi)燃機的確定工作點上回送廢氣并與新鮮空氣相混合。借助一個插入在導(dǎo)管23中的、并可由控制裝置14的控制信號啟動的廢氣回送閥24能夠?qū)厮偷膹U氣量即廢氣回送率AGR進行調(diào)節(jié)。
控制裝置14的核心單元是一個微計算機，它根據(jù)預(yù)定程序來控制對于內(nèi)燃機工作所需的所有功能。其中的一個子程序執(zhí)行所述的用于檢測燃燒波動的方法。在控制裝置14的一個存儲器25中存儲為此所需的特性曲線。
圖4表示在各種廢氣回送率的情況下間隔量曲線的一個例子(這里S_LUn是根據(jù)計算規(guī)則a)并借助于根據(jù)等式b)的平均值MW_LUn求得的)。同時也繪出了歸一平均壓力的波動量。在高廢氣回送率情況下不但平均壓力的波動上升而且間隔量也增加。這種增長將歸因于周期性燃燒波動。
權(quán)利要求
1．用于檢測多汽缸的內(nèi)燃機中周期性燃燒波動的方法，包括下列步驟-對于內(nèi)燃機的每個汽缸求得一個運行不穩(wěn)定值(LUn)，它正比于曲軸角速度的變化，-由每個汽缸前后相繼的燃燒周期的運行不穩(wěn)定值單獨地計算平均值(MW_LUn)，-確定一個間隔量(S_LUn)，它通過對每個相應(yīng)汽缸的目前運行不穩(wěn)量(LUn)與所屬平均值(MW_LUn)相比較來確定并正比于周期性燃燒波動，-將間隔量(S_LUn)與汽缸特定極限值(S_LUgn)相比較，及-當(dāng)該比較的結(jié)果不能滿足預(yù)定條件時，即識別出周期性的燃燒波動。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于平均值(MW_LUn)的計算根據(jù)下列等式進行MW_LUn=MW_LUnalt+(LUn-MW_LUnalt)1i]]>式中i=燃燒周期數(shù)n=運行變量∶汽缸扇區(qū)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于平均值(MW_LUn)的計算根據(jù)下列等式進行MW_LUn=1iΣj=1iLUnj]]>式中i=燃燒周期數(shù)n=運行變量∶汽缸扇區(qū)j=運行變量∶燃燒周期。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于平均值(MW_LUn)的計算根據(jù)下列等式進行MW_LUn=iLUn1LUn2...LUni]]>式中i=燃燒周期數(shù)n=運行變量∶汽缸扇區(qū)
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于間隔值(S_LUn)根據(jù)以下計算規(guī)則來確定S_LUn=1i-1(ΣLUn2-MW_LUnΣLUn)]]>式中i=燃燒周期數(shù)n=運行變量∶汽缸扇區(qū)
6．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于間隔值(S_LUn)根據(jù)以下計算規(guī)則來確定S_LUn=MW_LUn2-LUn2]]>式中n=運行變量∶汽缸扇區(qū)。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于間隔量(S_LUn)根據(jù)以下計算規(guī)則來確定S_LUn=︱MW_LUn︳-︱LUn︳式中n=運行參數(shù)∶汽缸扇區(qū)
8．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于間隔量(S_LUn)根據(jù)以下計算規(guī)則來確定S_LUn=︱MW_LUn-LUn︳式中n=運行變量∶汽缸扇區(qū)
9．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于間隔量(S_LUn)根據(jù)下的計算規(guī)則來確定S_LUn=|MW_LUn2-LUn2|]]>式中n=運行變量∶汽缸扇區(qū)。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于當(dāng)間隔量(S_LUn)超過極限值(S_LUgn)時，則識別為周期性燃燒波動。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于構(gòu)成間隔量(S_LUn)與極限值(S_LUgn)的差值，并當(dāng)該差值超過另一預(yù)定極限值時，則識別為周期性燃燒波動。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于根據(jù)等式Q_LUn=｜S_LUn｜／S_LUgn構(gòu)成間隔值(S_LUn)與極限值(S_LUgn)的商，當(dāng)該商值為大于1的值時，則識別為周期性燃燒波動。
13．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于僅當(dāng)間隔量超過極限值的統(tǒng)計頻率超過一預(yù)定極限時，才記錄為由于周期性燃燒波動引起的不穩(wěn)定燃燒。
14．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于與內(nèi)燃機工作參數(shù)有關(guān)的汽缸特定極限值(S_LUgn)被存儲在一個控制裝置存儲器的特性曲線區(qū)中。
15．根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于當(dāng)識別到周期性燃燒中止時為了導(dǎo)致穩(wěn)定燃燒采取了控制措施，尤其是調(diào)節(jié)點火時間點，和／或改變空氣比例和／或廢氣回送率。
全文摘要
根據(jù)正比于曲軸角速度變化的運行不穩(wěn)定值,在構(gòu)成前后相繼的燃燒周期的運行不穩(wěn)定值的平均值后,通過將當(dāng)前的運行不穩(wěn)定值與所屬平均值相比較求得間隔量,它正比于周期性燃燒波動。接著將該間隔量與一汽缸特定極限值相比較,當(dāng)間隔值超過極限值時識別為周期性燃燒波動。
文檔編號G01M15/04GK1205772SQ96199160
公開日1999年1月20日 申請日期1996年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月21日
發(fā)明者A·安格邁爾, S·施內(nèi)德 申請人:西門子公司