用于控制內(nèi)燃機(jī)中爆震的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的裝置包括控制單元（1），該控制單元被設(shè)置為形成針對汽缸特定調(diào)節(jié)單元的爆震控制命令并且可連接至汽缸特定第一傳感器（3）。該控制單元還可連接至具有至少兩種類型的第二傳感器（2）。該裝置還包括用于映射第一傳感器和第二傳感器的值的映射圖。第一傳感器的值具體指示汽缸的爆震狀況，并且第二傳感器的值指示發(fā)動機(jī)的至少兩個變量。映射圖（4）還指示與所述變量和爆震狀況有關(guān)的發(fā)動機(jī)的爆震區(qū)域（22）和運(yùn)行點(diǎn)（23）。
【專利說明】用于控制內(nèi)燃機(jī)中爆震的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制往復(fù)式發(fā)動機(jī)的有害事件的方法和裝置。特別地，本發(fā)明涉及一種用于控制爆震的方法和裝置。例如，發(fā)動機(jī)可以是柴油發(fā)動機(jī)、天然氣發(fā)動機(jī)或能夠利用多種不同燃料的發(fā)動機(jī)。此外，發(fā)動機(jī)可以是低速發(fā)動機(jī)或中速發(fā)動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今，往復(fù)式發(fā)動機(jī)是電控制的。通過這種方式，能夠得到良好的發(fā)動機(jī)驅(qū)動性能，并且發(fā)動機(jī)可以運(yùn)行在最佳的水平上，在該最佳水平上效率良好并且排放低。盡管運(yùn)行在最佳的水平上，但也會發(fā)生有害事件。為了避免危險(xiǎn)的缸壓和會損害汽缸、活塞和曲柄機(jī)構(gòu)的壓力震蕩，檢測內(nèi)燃機(jī)的爆震是非常重要的。檢測爆震的方案有很多種。最一般的方法是測量在燃燒室附近的振動程度。例如，EP2189643、US2010106392、W02010013663、US2009223280, W02009031378 和 US2008264150 描述了振動測量的運(yùn)用。
[0003]目的是避免爆震條件,為此使用閾值來表示爆震條件。已知的方案跟蹤表示爆震條件的參數(shù)，當(dāng)超過該閾值時，爆震控制做出反應(yīng)以消除爆震。雖然已知的方案工作起來是令人滿意的，但是期望能夠有一種提供更好質(zhì)量的控制裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種能夠提供比現(xiàn)有方案更好的控制響應(yīng)的控制裝置。該目的可通過在獨(dú)立權(quán)利要求中描述的方案來實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明不同的實(shí)施方式。雖然本文主要將爆震作為發(fā)動機(jī)的有害事件，但是該有害事件可以是任何類型的不希望的狀況，例如不點(diǎn)火。在其他類型的情況下，控制裝置適合于這種特定類型的有害事件。
[0005]本發(fā)明的主旨是除了對爆震做出反應(yīng)，還定義了與爆震條件有關(guān)的發(fā)動機(jī)運(yùn)行條件，以便提前避免爆震并且比之前的方案更靈活地控制發(fā)動機(jī)。
[0006]本發(fā)明的裝置包括控制單元，其被設(shè)置為形成對于汽缸特定調(diào)節(jié)單元的爆震控制命令并且可連接至汽缸特定第一傳感器。該控制單元還可連接至至少兩種不同類型的第二傳感器。本發(fā)明的裝置還進(jìn)一步包括用于映射第一傳感器和第二傳感器的值的映射圖(map)。第一傳感器的值特別表示汽缸的爆震條件，并且第二傳感器的值表示發(fā)動機(jī)的至少兩個變量。該映射圖還表示與這些變量和爆震條件有關(guān)的發(fā)動機(jī)的爆震區(qū)域和運(yùn)行點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明的裝置還包括計(jì)算器單元和調(diào)節(jié)單元6。計(jì)算器單元被設(shè)置為計(jì)算運(yùn)行點(diǎn)與爆震區(qū)域之間的最短距離，并且還被設(shè)置為計(jì)算該距離的梯度。調(diào)節(jié)單元被設(shè)置為作為增加該距離的梯度的響應(yīng)，對所述變量的調(diào)節(jié)器單元形成所述爆震控制命令。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]以下結(jié)合附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。其中:
[0009]圖1例示了本發(fā)明裝置的示例；
[0010]圖2例示了本發(fā)明的映射圖的示例；[0011]圖3例示了本發(fā)明方法的流程圖的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0012]圖1例示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的示例。用于往復(fù)式發(fā)動機(jī)的控制裝置包括控制單元I，該控制單元I被設(shè)置為針對汽缸特定調(diào)節(jié)器單元形成爆震控制命令8并且可連接至汽缸特定第一傳感器3?？刂茊卧€可連接至至少兩種類型的第二傳感器2。第二傳感器2測量發(fā)動機(jī)的不同參數(shù)。這些參數(shù)不是常量，它們是能夠用來控制發(fā)動機(jī)的變量。例如，變量可以是歧管空氣壓力、歧管空氣溫度、主燃料噴射定時、主燃料噴射時長、廢氣再循環(huán)、火花定時。控制變量的集合依賴于發(fā)動機(jī)類型和燃料系統(tǒng)類型。例如，在共軌柴油發(fā)動機(jī)中，對被測量和控制的變量通常選擇歧管空氣壓力、歧管空氣溫度、主燃料噴射定時和主燃料噴射時長。第一傳感器3測量指示爆震條件的汽缸特定參數(shù)。
[0013]該裝置還包括用于映射第一傳感器3和第二傳感器2的值的映射圖或模型4。第二傳感器的值表示了發(fā)動機(jī)的至少兩個變量。圖2示出了三維的映射圖21的示例。映射圖21指示了與變量(變量I和變量2)和爆震條件(爆震指數(shù))有關(guān)的發(fā)動機(jī)的爆震區(qū)域22和運(yùn)行點(diǎn)23。例如，映射圖可以是自組織映射圖。模型可以是能夠描述至少兩個信號之間的關(guān)系的任何類型，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或微分函數(shù)。爆震條件軸(或向量)，即爆震指數(shù)軸可以具有基于測量值標(biāo)度或歸一化測量值標(biāo)度(相對值比例)的標(biāo)度。例如，爆震指數(shù)可表示汽缸周圍的振動程度或汽缸中的壓力。
[0014]該裝置還包括計(jì)算器單元5，該計(jì)算器單元5被設(shè)置為計(jì)算運(yùn)行點(diǎn)23與爆震區(qū)域22之間的最短距離24，更精確地講，計(jì)算運(yùn)行點(diǎn)23與最近的爆震點(diǎn)25之間的距離24。計(jì)算器單元還被設(shè)置為計(jì)算距離24的梯度。梯度包括與變量有關(guān)的偏導(dǎo)數(shù)。此外，該裝置包括調(diào)整單元6以作為增大該距離的梯度的響應(yīng)來形成對所述變量的調(diào)節(jié)器單元的控制命令8。調(diào)整單元可被設(shè)置選擇用于形成爆震控制命令的最大偏導(dǎo)數(shù)。采用這種方式，有可能快速增加運(yùn)行點(diǎn)23與最近的爆震點(diǎn)25之間的距離。由于其他變量不發(fā)生改變并且具有最大偏導(dǎo)數(shù)的變量的小的改變會足夠地增加距離，因此采用這種方式還可能盡可能小的移動運(yùn)行點(diǎn)。調(diào)整單元6還可以被設(shè)置為接收發(fā)動機(jī)的輔助數(shù)據(jù)10，并且還被設(shè)置為利用該輔助數(shù)據(jù)來形成爆震控制命令。
[0015]應(yīng)注意的是，計(jì)算器單元5和調(diào)整單元6可以被設(shè)置為形成一個單元11，這種選擇在附圖1中用點(diǎn)劃線表示。調(diào)整單元還可向維護(hù)人員提供診斷信息9。映射圖或模型可以被設(shè)置為考慮第一傳感器和第二傳感器的值而被更新。采用這種方式，針對發(fā)動機(jī)運(yùn)行環(huán)境和工況，映射圖總是最新的。最初的映射圖或模型可以基于在發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)室或制造測試中運(yùn)行的測試。
[0016]本發(fā)明還關(guān)注用于控制往復(fù)式發(fā)動機(jī)的爆震的方法，其中，該方法包括形成針對汽缸特定調(diào)節(jié)單元的爆震控制命令34的步驟。該方法還包括以下步驟:映射第一傳感器3和第二傳感器2的值(步驟31)，第一傳感器的值特別指示了汽缸的爆震條件并且第二傳感器的值表示了發(fā)動機(jī)的至少兩個變量；指示發(fā)動機(jī)的與這些變量和爆震條件有關(guān)的爆震區(qū)域22和運(yùn)行點(diǎn)23 (步驟32);計(jì)算運(yùn)行點(diǎn)23與爆震區(qū)域22之間的最短距離24并且計(jì)算該距離的梯度(步驟33)。形成爆震控制命令(8)的所述步驟34已經(jīng)被設(shè)置為作為增加距離24的梯度的響應(yīng),形成針對所述變量的調(diào)節(jié)單元的命令。[0017]本發(fā)明的裝置還可能被設(shè)置為，當(dāng)發(fā)生爆震或者即將發(fā)生爆震時，首先確定發(fā)動機(jī)的全部汽缸是否過于接近爆震區(qū)域或者是否位于爆震區(qū)域中。在這些情況下，利用諸如歧管空氣壓力、歧管空氣溫度或廢氣循環(huán)的發(fā)動機(jī)總控制變量來消除或減小爆震。其次，本發(fā)明的裝置被設(shè)置為利用汽缸方面的(cylinder wise)控制變量(例如，主燃料噴射定時、主燃料噴射時長、點(diǎn)火定時、引燃燃料噴射定時和引燃燃料噴射時長)在汽缸方面來控制爆震汽缸。
[0018]本發(fā)明使得能夠調(diào)整被插入到映射圖4的一個、一些或全部變量。因此，有很大的靈活性來形成控制命令。運(yùn)行點(diǎn)與爆震區(qū)域之間的距離越大，靈活性就越大。據(jù)此，相比于現(xiàn)有技術(shù)的裝置，有更多種方式來運(yùn)行發(fā)動機(jī)，并且更詳細(xì)地考慮了負(fù)載條件。如上所述，當(dāng)僅改變梯度的最大偏導(dǎo)數(shù)時，控制響應(yīng)是非常快的。
[0019]有很多種方式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置。因此，應(yīng)當(dāng)清楚，本發(fā)明不局限于本文中的示例，而在權(quán)利要求限制內(nèi)能夠以任何形式形成本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種用于往復(fù)式發(fā)動機(jī)的爆震控制裝置，該爆震控制裝置包括控制單元(1)，該控制單元(I)被設(shè)置為形成針對汽缸特定調(diào)節(jié)單元的爆震控制命令(8)并且能連接至汽缸特定第一傳感器(3)，其特征在于: 所述控制單元(I)能連接到至少兩個不同類型的第二傳感器(2)，并且所述裝置還包括用于映射所述第一傳感器(3)和所述第二傳感器(2)的值的映射圖或模型(4，21)，所述第一傳感器的值具體指示汽缸的爆震狀況并且所述第二傳感器的值指示所述發(fā)動機(jī)的至少兩個變量，所述映射圖或模型指示與所述變量和所述爆震狀況有關(guān)的所述發(fā)動機(jī)的爆震區(qū)域(22)和運(yùn)行點(diǎn)(23)， 所述裝置還包括計(jì)算器單元(5)，該計(jì)算器單元(5)被設(shè)置為計(jì)算所述運(yùn)行點(diǎn)(22)與所述爆震區(qū)域(22)之間的最短距離(24)，并且還被設(shè)置為計(jì)算所述距離的梯度， 所述裝置還包括調(diào)整單元(6)以作為所述梯度的響應(yīng)來形成針對所述變量的調(diào)節(jié)單元的所述爆震控制命令(8)從而增大所述距離(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述調(diào)整單元(6)被設(shè)置為選擇所述梯度的最大偏導(dǎo)數(shù)來形成所述爆震控制命令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)整單元(6)被設(shè)置為接收所述發(fā)動機(jī)的輔助數(shù)據(jù)(10)，并且還被設(shè)置為利用所述輔助數(shù)據(jù)來形成所述爆震控制命令(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述計(jì)算器單元(5)和所述調(diào)整單元(6)被設(shè)置為形成一個單元(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述映射圖或所述模型(4，21)被設(shè)置為考慮所述第一傳感器(3 )和所述第二傳感器(2 )的值而被更新。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的裝置，其特征在于，所述第二傳感器(2)的值指示了以下變量中的至少兩個:歧管空氣壓力、歧管空氣溫度、主燃料噴射定時、主燃料噴射時長、廢氣循環(huán)、火花定時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的裝置，其特征在于，在爆震的情況下，所述裝置首先被設(shè)置為確定是否所述發(fā)動機(jī)的全部汽缸都過于接近所述爆震區(qū)域或者位于所述爆震區(qū)域中，如果是則利用以下變量中的至少兩個:歧管空氣壓力、歧管空氣溫度和廢氣循環(huán)， 所述裝置然后被設(shè)置為利用以下變量中的至少一個在汽缸方面來控制爆震汽缸:主燃料噴射定時、主燃料噴射時長、火花定時、引燃燃料噴射定時和引燃燃料噴射時長。
8.一種用于控制往復(fù)式發(fā)動機(jī)的爆震的方法，所述方法包括形成針對汽缸特定調(diào)節(jié)單元的爆震控制命令的步驟，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: 映射(31)第一傳感器(3)和第二傳感器(2)的值，所述第一傳感器的值具體指示汽缸的爆震狀況，并且所述第二傳感器的值指示所述發(fā)動機(jī)的至少兩個變量， 指示(32)所述發(fā)動機(jī)的與所述變量和所述爆震狀況有關(guān)的爆震區(qū)域(22)和運(yùn)行點(diǎn)(23)，以及 計(jì)算(33)所述運(yùn)行點(diǎn)(23)與所述爆震區(qū)域(22)之間的最短距離(24)，以及所述距離的梯度， 形成(34)所述爆震控制命令(8)的步驟被設(shè)置為作為所述梯度的響應(yīng)來形成針對所述變量的調(diào)節(jié)單元的所述命令以增大所述距離(24)。
【文檔編號】F02D35/02GK103764979SQ201280041108
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月25日
【發(fā)明者】弗雷德里克·奧斯特曼 申請人:瓦錫蘭芬蘭有限公司