專利名稱：內(nèi)燃機(jī)正時控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對四沖程內(nèi)燃機(jī)氣缸按順序進(jìn)行供油或點火分配的正時控制方法。
為了識別多缸內(nèi)燃機(jī)的氣缸(情況)，通常是只對來自凸輪軸傳感器的信號，或者此信號加上曲軸傳感器的信號在一個發(fā)動機(jī)控制裝置中進(jìn)行處理，如在美國專利No.4459968中可獲得的那樣。
雖然各氣缸的點火順序是已確定的(例如四缸四沖程發(fā)動機(jī)中為Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅱ)，但它分布在曲軸(KW)的兩個整周上，因此在720°曲軸轉(zhuǎn)角(也稱工作間隔)的發(fā)動機(jī)每個循環(huán)中將產(chǎn)生兩個KW參照信號。沒有發(fā)動機(jī)每個循環(huán)(即凸輪軸每轉(zhuǎn)一圈或者曲軸每轉(zhuǎn)兩圈)的參照信號，則不可能完成正時(即各缸噴油和點火的排列)，因為在同一曲軸位置，例如在一個四缸發(fā)動機(jī)中，不僅缸Ⅰ而且缸Ⅳ，或者不僅缸Ⅱ而且缸Ⅲ都處在相同的活塞位置和活塞運動方向，但卻處于不同的發(fā)動機(jī)沖程(例如缸Ⅰ為壓縮+點火，缸Ⅳ為排氣，或者相反情況)。一個發(fā)動機(jī)沖程延續(xù)的時間在180°曲軸轉(zhuǎn)角以上。
雖然可以由發(fā)動機(jī)控制裝置有目的地控制火花塞和噴油嘴，但是此時僅僅依據(jù)相應(yīng)氣缸的曲軸位置不能精確進(jìn)行控制，因為在某確定的曲軸位置上，例如或者缸Ⅰ或者缸Ⅳ需要點火或者供油，但卻不清楚，兩缸中的那個缸現(xiàn)在實際上是要受到上述操縱。為此就需要識別正確氣缸(即正時)，而這通常借助于凸輪軸傳感器來實施。
本發(fā)明的目的在于提供一種方法，它能夠在只借助于一個曲軸傳感器或者其輸出信號而不需要凸輪軸傳感器的情況下完成正時控制。
上述目的是這樣實現(xiàn)的，這種根據(jù)曲軸傳感器的信號對具有偶數(shù)氣缸數(shù)的四沖程內(nèi)燃機(jī)的氣缸(Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ)上的按順序噴油或點火分配進(jìn)行正時的方法，其中總是由兩個其活塞具有相同位置和運動方向的氣缸構(gòu)成一組(組A缸Ⅰ+Ⅳ，組B缸Ⅱ+Ⅲ)，其特征在于;從發(fā)動機(jī)起動到達(dá)到某一預(yù)定的發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)，每組(A，B)的噴油和點火是共同進(jìn)行的，在達(dá)到預(yù)定的發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)之后，某一個預(yù)定的氣缸(Ⅰ)的噴油或者點火至少在一個發(fā)動機(jī)的沖程中被中斷，在兩個發(fā)動機(jī)循環(huán)(工作間隔)內(nèi)一次未發(fā)生燃燒的情況下將對預(yù)定的氣缸(Ⅰ)正時控制，否則對同組(A)的另一氣缸(Ⅳ)正時控制，其中的所述兩個發(fā)動機(jī)循環(huán)是從噴油或點火第一次中斷的那個發(fā)動機(jī)沖程開始的，在實施了正時控制之后，向按順序噴油或點火轉(zhuǎn)換。
以下根據(jù)附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。附圖中，

圖1是裝有發(fā)動機(jī)電子控制裝置的內(nèi)燃機(jī)示意圖，圖2是在中斷點火條件下的第一實施的作用方式圖，圖3和圖4是在中斷噴油條件下的兩個實施例的作用方式圖。
圖1所示的內(nèi)燃機(jī)1具有四個氣缸Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ，一個曲軸3，曲軸3的旋轉(zhuǎn)運動由一個曲軸傳感器4檢測，每個氣缸配有一個經(jīng)供油管5a供油的，向氣缸噴油的噴油嘴5和一個火花塞6。用一個眾所同知的發(fā)動機(jī)電子控制裝置2按照輸給該裝置的輸入信號D來控制火花塞(經(jīng)一個或多個點火線圈ZS)和噴油嘴的動作。
發(fā)動機(jī)控制裝置2的輸入信號中也包括曲軸傳感器4的輸出信號。這些輸出信號由發(fā)動機(jī)控制裝置2所需要的傳感器信號S(齒信號和/或扇區(qū)(弧段)信號)和一個與一定曲軸位置相對應(yīng)的參照信號r構(gòu)成。該參照信號r在諸如扇區(qū)傳感器情況下可以是對應(yīng)扇區(qū)的開始，或者在齒傳感器情況下可以是對應(yīng)一個較大的齒槽。
傳感器信號和參照信號也被輸送到一個從所周知的、在本實施例中與發(fā)動機(jī)控制裝置2組成一體的裝置7中，該裝置7在識別出內(nèi)燃機(jī)某氣缸中有燃燒中斷情況下就向發(fā)動機(jī)控制裝置2的其它控制部件發(fā)出一個信號V。
裝置7可能的工作方式已由許多文獻(xiàn)，例如國際專利申請文獻(xiàn)WO91/02140公開。由這文獻(xiàn)可以獲得一種通過分析所謂的不平衡運轉(zhuǎn)來識別內(nèi)燃機(jī)氣缸中的不正常燃燒情況，在這種方法中，對各缸在兩個一定的氣缸位置(燃燒沖程中上死點之后)測定每個氣缸的轉(zhuǎn)速，由此測得每個發(fā)動機(jī)沖程的曲軸加速度值。當(dāng)該加速度值低于某一預(yù)定極限值時則識別出一種不正常燃燒。
通過選擇合適的極限值g可以將燃燒中斷分成正常燃燒和“貧”燃燒。當(dāng)加速度值低于極限值，裝置7就繼續(xù)給出一個輸出信號V。
為了在沒有凸輪軸傳感器時實施正時方法，首先內(nèi)燃機(jī)在起動和之后一直以按分組方式噴油和點火條件下運轉(zhuǎn)，直到被調(diào)整到一個預(yù)定的發(fā)動機(jī)運行狀態(tài)為至，“按分組方式”是指例如在一臺四缸內(nèi)燃機(jī)中缸Ⅰ和Ⅳ組成組A，缸Ⅱ和Ⅲ組成組B，在每組中對兩缸的噴油和點火是同時進(jìn)行的，參見圖2至4中行b和c。但是這意味著，在組A中對于缸Ⅰ點火是處于正確時刻時，缸Ⅳ的點火則在排氣沖程中進(jìn)行(和相互相反情況)，這雖然不適當(dāng)，但不會有任何損失。同樣情況也適合于組B。
按分組方式噴油在此情況下是指每次點火一氣缸中有兩次噴油過程，例如一次在壓縮沖程中，一次在排氣沖程中，進(jìn)氣閥總是處于關(guān)閉狀態(tài)，而在進(jìn)氣閥開啟下噴射的燃油量經(jīng)流入的空氣帶入氣缸中。為了使混合氣不過濃，在按分組方式噴油(每次點火有兩次噴射)下只允許每次噴入所需要油量的一半。
在本實施例中，預(yù)定的發(fā)動機(jī)運行狀態(tài)是指這樣的一些狀態(tài)，即發(fā)動機(jī)起動過程順利完成，內(nèi)燃機(jī)處于部分負(fù)荷區(qū)域(例如30%<負(fù)荷<80%)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在1000至2000轉(zhuǎn)/分之間的范圍內(nèi)，并且不存在動態(tài)轉(zhuǎn)速變化。
本發(fā)明的方法的第一實施例將借助于內(nèi)燃機(jī)中的一個正時過程進(jìn)行描述，在該內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)處于正常運轉(zhuǎn)時(即在起動和正時之后)，噴油和點火(經(jīng)單獨的點火線圈)都是按照各單獨的氣缸進(jìn)行的。
在圖2至4中，示出了行a至c和列1至16中的圖d至e。這些列對應(yīng)于各個按順序(此處為按選擇的點火順序Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅱ)重復(fù)的發(fā)動機(jī)沖程，其中列1＝缸Ⅰ中壓縮沖程+點火(Z.Ⅰ)列2＝缸Ⅰ中膨脹沖程(＝Z.Ⅲ中點火)列3＝缸Ⅰ中排氣沖程(＝Z.Ⅳ中點火)列4＝缸Ⅰ中吸氣沖程(＝Z.Ⅱ中點火)等等。
在行a中給出了在各個發(fā)動機(jī)沖程中那個氣缸的進(jìn)氣閥開啟，在列1中從缸Ⅲ開始，之后按點火順序Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅱ進(jìn)行。
行b給出，何時在何氣缸中(或其吸氣管中)進(jìn)行噴油，其中在沖程1至10中“按分組方式”向各個氣缸中噴油兩次，每次為一半的燃油量，而自第11沖程后在單個氣缸中在正確的時刻噴入全油量。在過渡到向各單個氣缸噴油時必須注意，在正時之前已經(jīng)按半油量供給的氣缸在正時后第一次噴油時同樣只保持半油量。
在行c中給出，何時何缸將點火，其中同樣在沖程1至10中按分組方式，在沖程11至16中按單個氣缸(圖2)或按組方式(圖3和4)進(jìn)行點火。氣缸Ⅰ的正確點火時刻應(yīng)該在沖程1，5，9和13中。
在圖d中示出曲軸轉(zhuǎn)速8隨時間的變化，它在每個發(fā)動機(jī)沖程中從各個氣缸的燃燒過程開始加速，接著又稍微緩慢下來。如果在某個發(fā)動機(jī)沖程中沒有燃燒發(fā)生(沖程10)，那么在此沖程中曲軸不會被加速，而只會被減速。
圖e示出了(由于測量和計算方面的原因，大約延遲半個發(fā)動機(jī)沖程)在各個沖程中由裝置7從每次在燃燒過程中測到的兩個速度值而求得的曲軸的正(+b)或負(fù)(-b)加速度值9，該值要與一個預(yù)定的極限值g進(jìn)行比較。在加速度值9小于預(yù)定極限值g的情況下(沖程10)，此時g相應(yīng)于一定的減速度值，就會有一個信號V發(fā)出。當(dāng)然也可以應(yīng)用其它已知的方法。
在圖2所示的第一實施例中，噴油(行b)和點火(行c)從起動過程開始直到正時(列1至10)都是按組方式進(jìn)行的。當(dāng)達(dá)到一個預(yù)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(例如在對應(yīng)于列8的沖程中)時，就要抑制缸Ⅰ中的下一次點火(參見圖2中由行c和列9交截而圍起的用深黑線條表示的小框部分)。相應(yīng)地在沖程9中只在缸Ⅳ(在其排氣沖程中)點火。
如果在此之后緊隨點火的沖程10(缸Ⅰ中為燃燒沖程)中由裝置7根據(jù)所測量到的減速(見圖d中曲線8a)確定出一個燃燒中斷時(加速度值9小于圖e中的極限值g)，那么就有這樣的一個重要提示，即在沖程9中在缸Ⅰ的正確的點火時刻不進(jìn)行點火，亦即整個沖程9和相繼每第四個沖程是缸Ⅰ的壓縮和點火沖程，在缸Ⅰ點火后活塞達(dá)到的上死點(OT)就是點火OT或高壓OT，在本實施例中，在此上死點處，發(fā)動機(jī)控制裝置2則按點火順序Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅱ?qū)ζ渌鼩飧走M(jìn)行正時控制。
利用這種正時控制，發(fā)動機(jī)控制裝置2在沖程11之后可以向按單個氣缸噴油(在考慮已經(jīng)噴入了部分燃油量的情況下)和點火上轉(zhuǎn)換，如在行b和c的列11至16中所示的那樣，而此時不需要有凸輪軸參考信號。
如果沖程9中的點火時刻不是缸Ⅰ的正確點火時刻，而是缸Ⅳ的正確點火時刻，由此對了缸Ⅰ是排氣沖程，那么在缸Ⅰ(在其排氣沖程中)中中斷的點火在隨后的沖程10中不能阻止燃燒(在缸Ⅳ中)，這是會發(fā)生的(見圖d中虛線8b)。但是這給出的提示是，在缸Ⅰ的排氣沖程中進(jìn)行了點火，亦即符合推斷地不是沖程9，而是沖程7和相繼的每個第四個沖程是缸Ⅰ的壓縮和點火沖程，在此時以及之后的OT處，發(fā)動機(jī)控制裝置2就要進(jìn)行正時控制，并利用這種正時在沖程11之后向按單個氣缸噴油和點火方式轉(zhuǎn)換。
以下根據(jù)圖3和4描述用于以下某種內(nèi)燃機(jī)的一個第二實施例，在這種內(nèi)燃機(jī)中，在達(dá)到預(yù)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)之后，為了實施正時控制，發(fā)動機(jī)控制裝置使噴油中斷并在正常運轉(zhuǎn)下(在起動和正時后)向單個氣缸噴油轉(zhuǎn)換，但點火繼續(xù)按組方式進(jìn)行，因為例如點火系統(tǒng)配置了一種雙火花點火線圈。然而發(fā)動機(jī)控制裝置在此處也可以按單個氣缸點火方式工作，而不會影響其作用方式。
參見圖3，如果在按組方式噴油和點火時達(dá)到了一個預(yù)定的運行狀態(tài)，此處例如在沖程3中，那么就中斷以后在沖程3，5和7中缸Ⅰ中的三次噴油(見行b，列3，5和7交截圍起的用深黑線表示的三個小矩框)。其結(jié)果是，在隨著第一次噴油中斷(沖程3)之后的在沖程5中進(jìn)行的點火后接著是一個在沖程6中的“貧”燃燒，因為缸Ⅰ在沖程2中只噴入了半油量，但在沖程3中也沒噴油。這使加速度(圖e中沖程6)變得很小，但它沒有低于極限值g。
在跟著沖程9中下一次(正確時刻的)點火之后的是沖程10中的一次燃燒中斷，因為在沖程5和7中沒有燃油噴入缸Ⅰ。這也給出一個重要的提示，在燃燒中斷之前的沖程9和每個隨后的第四個沖程是缸Ⅰ的壓縮和點火沖程，在缸Ⅰ中點火后由活塞達(dá)到的上死點就是OT，在該OT處，同樣在本實施例中，其它缸也是按點火順序Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅱ?qū)嵤┱龝r的。
由此可以自沖程11起向單個氣缸噴油轉(zhuǎn)換，如在行b的列11至16中所示，同樣，此處也不需要凸輪軸參考信號。
圖4示出了在假設(shè)預(yù)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)在沖程5中才達(dá)到時的第二個相同的實施例。此時相繼的三次向缸Ⅰ中噴油將在沖程5，7和9中中斷(參見行b，列5，7和9圍成的黑體線表示的小框部分)。跟隨第一和第二中斷了的噴油(沖程5和7)之后的沖程9中的點火，后面接著是沖程10中的一次燃燒中斷，因此同樣在此情況下，在燃燒中斷之前的沖程9和每個相繼的第四個沖程是缸Ⅰ的壓縮和點火沖程，在缸Ⅰ中點火之后由活塞達(dá)到的上死點就是OT，在該OT處發(fā)動機(jī)控制裝置2在本例中也同樣按點火順序Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅱ?qū)ζ渌鼩飧走M(jìn)行正時控制。
在沖程9中中斷的噴油之后的沖程14中沒有“貧”燃燒，因為在自沖程11起向單個氣缸噴油轉(zhuǎn)換之后，自沖程11起，氣缸Ⅰ中和在相繼的每第四沖程中都是供入全油量。
由于公知的用于處理復(fù)雜的計算和控制操作的發(fā)動機(jī)控制裝置通常都裝配了微處理機(jī)，因此為實施所描述的正時方法而需要的修改和增補基本上可以通過修改和增補現(xiàn)存的微處理機(jī)的程序來實現(xiàn)。
標(biāo)號表1 多缸內(nèi)燃機(jī)2 發(fā)動機(jī)控制裝置3 曲軸4 曲軸傳感器5 噴油嘴5a 烴油管6 火花塞7 用于識別燃燒中斷的裝置8，8a，8b 曲軸的轉(zhuǎn)速9 加速度值A(chǔ)，B 氣缸組+b 加速度-b 減速度g 極限值r 參照信號s 傳感器信號v 裝置7的輸出信號Zs 點火線圈Ⅰ…Ⅳ 氣缸
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)曲軸傳感器的信號對具有偶數(shù)氣缸數(shù)的四沖程內(nèi)燃機(jī)的氣缸(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ)上的按順序噴油或點火分配進(jìn)行正時的方法，其中總是由兩個其活塞具有相同位置和運動方向的氣缸構(gòu)成一組(組A缸Ⅰ+Ⅳ，組B缸Ⅱ+Ⅲ)，其特征在于；從發(fā)動機(jī)起動到達(dá)到某一預(yù)定的發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)，每組(A，B)的噴油和點火是共同進(jìn)行的，在達(dá)到預(yù)定的發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)之后，某一個預(yù)定的氣缸(Ⅰ)的噴油或者點火至少在一個發(fā)動機(jī)的沖程中被中斷，在兩個發(fā)動機(jī)循環(huán)(工作間隔)內(nèi)一次未發(fā)生燃燒的情況下將對預(yù)定的氣缸(Ⅰ)正時控制，否則對同組(A)的另一氣缸(Ⅳ)正時控制，其中的所述兩個發(fā)動機(jī)循環(huán)是從噴油或點火第一次中斷的那個發(fā)動機(jī)沖程開始的，在實施了正時控制之后，向按順序噴油或點火轉(zhuǎn)換。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，當(dāng)曲軸的加速度值小于一預(yù)定的極限值(g)時，則能識別有一次燃燒沒有發(fā)生。
全文摘要
對具有偶數(shù)缸的四沖程發(fā)動機(jī)按順序噴油或點火分配進(jìn)行正時控制的方法，該方法借助于一臺發(fā)動機(jī)電子控制裝置，它不需要凸輪軸傳感器，只利用一個曲軸傳感器實施正時控制(即使得噴油或點火與各個氣缸一一對應(yīng))，其辦法是從發(fā)動機(jī)啟動到達(dá)到一預(yù)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，發(fā)動機(jī)的點火和噴油是按組方式運轉(zhuǎn)的，在達(dá)到預(yù)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)之后，則將某一氣缸的點火或者噴油中斷。如果在自噴油或點火中斷開始的兩個相隨的發(fā)動機(jī)循環(huán)(2*720°KW)中沒有發(fā)生燃燒，那么就對此預(yù)定的氣缸(I)進(jìn)行正時控制，否則對同組的另一個氣缸進(jìn)行正時控制。
文檔編號F02B75/02GK1106892SQ94115729
公開日1995年8月16日 申請日期1994年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月26日
發(fā)明者A·安格邁耶 申請人:西門子公司