專利名稱：用于檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)中周期性燃燒波動(dòng)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(cè)內(nèi)燃機(jī)中周期性燃燒波動(dòng)的方法。
內(nèi)燃機(jī)用少量燃油的混合物和／或高廢氣回送率工作時(shí)提供了減少動(dòng)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(dòng)機(jī)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(dòng)，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(jī)的可靠運(yùn)行，因此必須對(duì)周期性的燃燒波動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)及估值。在此情況下，對(duì)內(nèi)燃機(jī)汽缸中的燃燒進(jìn)行測(cè)量技術(shù)的檢測(cè)可通過汽缸壓力曲線的測(cè)量及接著對(duì)特性參數(shù)、如歸一平均壓力的計(jì)算來實(shí)現(xiàn)。這時(shí)這些量的周期性波動(dòng)正比于周期性燃燒波動(dòng)。
為了檢測(cè)燃燒中止可用公知方法檢測(cè)曲軸速度并作出計(jì)算。在此情況下將測(cè)量時(shí)間間隔，在該時(shí)間間隔期間曲軸轉(zhuǎn)過一定的角度間隔，也稱為扇區(qū)。時(shí)間的測(cè)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(duì)該輪設(shè)置的傳感器來進(jìn)行的。燃燒的中止導(dǎo)致了曲軸速度暫時(shí)變慢及由此引起一連串的時(shí)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(dòng)檢測(cè)燃燒中止的方法，其中考慮了正常的轉(zhuǎn)數(shù)趨勢(shì)及附加的非均勻轉(zhuǎn)數(shù)變化。該文獻(xiàn)中描述的方法提出了一個(gè)運(yùn)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(yùn)行不穩(wěn)定值與一極限值相比較，當(dāng)該運(yùn)行不穩(wěn)定值超過極限極時(shí)，即檢測(cè)到燃燒中止。
本發(fā)明的任務(wù)在于給出一種在內(nèi)燃機(jī)中檢測(cè)燃燒中止的方法，借助它也能可靠地檢測(cè)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(jìn)一步構(gòu)型。
通過運(yùn)行不穩(wěn)定值的統(tǒng)計(jì)求值、它是由曲軸角速度波動(dòng)按照一種任意統(tǒng)計(jì)方法求得的，將導(dǎo)出一個(gè)與周期性燃燒波動(dòng)成正比的量。由此將能可靠地檢測(cè)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(xì)說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，附圖為

圖1確定一個(gè)運(yùn)行不穩(wěn)定值的流程圖；圖2檢測(cè)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(shí)施該方法的測(cè)量位置及調(diào)節(jié)機(jī)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(dòng)值的曲線。
在一個(gè)子程序步驟S1中進(jìn)行一個(gè)運(yùn)行不穩(wěn)定值的計(jì)算，為此例如可使用一種如在開始部分所述文獻(xiàn)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(cè)時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔是一個(gè)汽缸工作沖程期間旋轉(zhuǎn)一定曲軸角度時(shí)曲軸所需的時(shí)間，在一個(gè)4汽缸內(nèi)燃機(jī)的情況下該曲軸角度為180°曲軸角(KW)。
運(yùn)行測(cè)量值在方法步驟S1．2中被進(jìn)行中間存儲(chǔ)。
在方法步驟S1．3中，總是由兩個(gè)前后相繼的時(shí)間間隔Tn，Tn+1來計(jì)算統(tǒng)計(jì)分量LUSn。
這里所使用的歸一系數(shù)NO是與測(cè)量窗(n-x至n+y)有關(guān)的，它在方法步驟S1．4中計(jì)算動(dòng)態(tài)分量時(shí)被使用。它根據(jù)等式NO=x+y來計(jì)算，在這里的該實(shí)施例中NO=3+3=6。
在方法步驟S1．4中將計(jì)算動(dòng)態(tài)分量LUDn，這時(shí)構(gòu)成相互遠(yuǎn)隔的時(shí)間間隔的差值。這里在該實(shí)施例中將使用與目前時(shí)間間隔相關(guān)的倒第三個(gè)時(shí)間間隔Tn-3及第三個(gè)時(shí)間間隔Tn+3。這里也可以使用與目前時(shí)間間隔Tn相關(guān)的不對(duì)稱地設(shè)置的測(cè)量窗。接著使該動(dòng)態(tài)分量LUDn變?yōu)樨?fù)值。
在方法步驟S1．5中將計(jì)算一個(gè)變化分量LUKn。將對(duì)目前時(shí)間間隔Tn對(duì)稱地構(gòu)成兩個(gè)差值，這里在該實(shí)施例中為Tn-3-Tn和Tn-Tn+3。由這兩個(gè)值將再構(gòu)成一個(gè)差值，只要它大于零，即用一個(gè)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(jì)算出的變化分量LUKn在方法步驟51．6中被中間存儲(chǔ)，以便在方法步驟51．7中進(jìn)行滑動(dòng)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(jì)算動(dòng)態(tài)分量及變化分量時(shí)的測(cè)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(cè)量曲軸相同的機(jī)械扇區(qū)的時(shí)間間隔。可能存在的各個(gè)曲軸扇區(qū)值的不等同性將不會(huì)引起任何測(cè)量誤差。
現(xiàn)在根據(jù)這些各個(gè)分量在方法步驟S1．8中對(duì)于所考察的時(shí)間間隔Tn通過各分量相加構(gòu)成運(yùn)行不穩(wěn)定值LUn。
該運(yùn)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(dòng)成正比的一個(gè)量。作為另一個(gè)處理的輸入量，也可使用各種的運(yùn)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(duì)每個(gè)汽缸單獨(dú)計(jì)算前后相繼的燃燒周期的運(yùn)行不穩(wěn)定值LUn的平均值MW_LUn。該計(jì)算可根據(jù)以下不同的等式進(jìn)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(duì)于相關(guān)汽缸進(jìn)行目前運(yùn)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(dòng)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(jì)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(jì)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(gè)。
為了估算周期性燃燒波動(dòng)是否已超過一個(gè)允許的極限值，在方法步驟S7中將間隔值S_LUn與一個(gè)汽缸特定的極限值S_LUgn相比較。與在方法步驟S1-S3中運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定值、平均值及間隔值的計(jì)算平行地，將測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)的工作參數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)、負(fù)載及溫度(方法步驟S4)。根據(jù)這些值從內(nèi)燃機(jī)電子控制裝置的存儲(chǔ)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(chǔ)(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(jìn)行(方法步驟S7及S8)可用以下各種方法實(shí)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(dòng)已超過一個(gè)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(cè)穩(wěn)定燃燒到不穩(wěn)定燃燒的過渡外也可評(píng)價(jià)周期性燃燒波動(dòng)的強(qiáng)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(shí)別為不穩(wěn)定。由該商值可以評(píng)價(jià)周期性燃燒波動(dòng)的強(qiáng)度。
d)另一種評(píng)價(jià)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(jì)計(jì)算來提供的。在此情況下，僅當(dāng)超過極限值的統(tǒng)計(jì)頻率超過一預(yù)定值時(shí)，燃燒被評(píng)價(jià)為不穩(wěn)定。
如果燃燒被識(shí)別為不穩(wěn)定的，即，周期性燃燒波動(dòng)超過了一個(gè)確定量，則將要通過對(duì)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)燃燒的穩(wěn)定。例如在具有廢氣回送的內(nèi)燃機(jī)上當(dāng)識(shí)別出不穩(wěn)定燃燒時(shí)可減少廢氣回送率或使點(diǎn)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(dòng)機(jī)上，向混合物供油或調(diào)整點(diǎn)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(cè)外還要用周期性波動(dòng)的強(qiáng)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(diǎn)火角。
在圖3中描繪了一個(gè)用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)燃燒波動(dòng)方法的裝置的線路框圖。它表示一個(gè)內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)體10，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有四個(gè)-未詳細(xì)表示的-汽缸及帶有與汽缸相應(yīng)數(shù)目的單獨(dú)吸管的抽吸總管11和一個(gè)廢氣排放管12。在抽吸總管11中設(shè)置了空氣量測(cè)量器13，它對(duì)電子控制裝置14發(fā)送與吸入空氣量相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)LM。此外，在抽吸總管中設(shè)有一個(gè)作為填氣控制用的節(jié)氣閥15及一個(gè)用于檢測(cè)抽吸壓力PS的傳感器16。對(duì)每個(gè)內(nèi)燃機(jī)汽缸設(shè)置了一個(gè)燃料噴入閥17，每個(gè)噴入閥受到相應(yīng)的噴入脈沖ti的控制；及一個(gè)點(diǎn)火裝置18，它在該圖中僅被象征性地表示，而它的點(diǎn)火時(shí)間點(diǎn)ZZP同樣受到控制裝置14的信號(hào)的調(diào)節(jié)。
在該內(nèi)燃機(jī)的適當(dāng)位置上還設(shè)有一個(gè)傳感器19，用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)體(10)的溫度或冷卻劑的溫度TKW。一個(gè)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(gè)傳感器21檢測(cè)，后者對(duì)控制裝置14發(fā)送轉(zhuǎn)數(shù)N及與絕對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的信號(hào)KW。
在廢氣排放管12中設(shè)置了一個(gè)Lambda探針，它用于向控制裝置14發(fā)送一個(gè)與廢氣中剩余氧氣量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)UL。從廢氣排放管12分支出一個(gè)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(huì)合，由此在內(nèi)燃機(jī)的確定工作點(diǎn)上回送廢氣并與新鮮空氣相混合。借助一個(gè)插入在導(dǎo)管23中的、并可由控制裝置14的控制信號(hào)啟動(dòng)的廢氣回送閥24能夠?qū)厮偷膹U氣量即廢氣回送率AGR進(jìn)行調(diào)節(jié)。
控制裝置14的核心單元是一個(gè)微計(jì)算機(jī)，它根據(jù)預(yù)定程序來控制對(duì)于內(nèi)燃機(jī)工作所需的所有功能。其中的一個(gè)子程序執(zhí)行所述的用于檢測(cè)燃燒波動(dòng)的方法。在控制裝置14的一個(gè)存儲(chǔ)器25中存儲(chǔ)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(gè)例子(這里S_LUn是根據(jù)計(jì)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(shí)也繪出了歸一平均壓力的波動(dòng)量。在高廢氣回送率情況下不但平均壓力的波動(dòng)上升而且間隔量也增加。這種增長(zhǎng)將歸因于周期性燃燒波動(dòng)。
權(quán)利要求
1．用于檢測(cè)多汽缸的內(nèi)燃機(jī)中周期性燃燒波動(dòng)的方法，包括下列步驟-對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)汽缸求得一個(gè)運(yùn)行不穩(wěn)定值(LUn)，它正比于曲軸角速度的變化，-由每個(gè)汽缸前后相繼的燃燒周期的運(yùn)行不穩(wěn)定值單獨(dú)地計(jì)算平均值(MW_LUn)，-確定一個(gè)間隔量(S_LUn)，它通過對(duì)每個(gè)相應(yīng)汽缸的目前運(yùn)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(dòng)，-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(shí)，即識(shí)別出周期性的燃燒波動(dòng)。
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(jì)算根據(jù)下列等式進(jìn)行MW_LUn=MW_LUnalt+(LUn-MW_LUnalt)1i]]>式中i=燃燒周期數(shù)n=運(yùn)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(jì)算根據(jù)下列等式進(jìn)行MW_LUn=1iΣj=1iLUnj]]>式中i=燃燒周期數(shù)n=運(yùn)行變量∶汽缸扇區(qū)j=運(yùn)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(jì)算根據(jù)下列等式進(jìn)行MW_LUn=iLUn1LUn2...LUni]]>式中i=燃燒周期數(shù)n=運(yùn)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(jì)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(yùn)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(jì)算規(guī)則來確定S_LUn=MW_LUn2-LUn2]]>式中n=運(yùn)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(jì)算規(guī)則來確定S_LUn=︱MW_LUn︳-︱LUn︳式中n=運(yùn)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(jì)算規(guī)則來確定S_LUn=︱MW_LUn-LUn︳式中n=運(yùn)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(jì)算規(guī)則來確定S_LUn=|MW_LUn2-LUn2|]]>式中n=運(yùn)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(shí)，則識(shí)別為周期性燃燒波動(dòng)。
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(shí)，則識(shí)別為周期性燃燒波動(dòng)。
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(shí)，則識(shí)別為周期性燃燒波動(dòng)。
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(jì)頻率超過一預(yù)定極限時(shí)，才記錄為由于周期性燃燒波動(dòng)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(jī)工作參數(shù)有關(guān)的汽缸特定極限值(S_LUgn)被存儲(chǔ)在一個(gè)控制裝置存儲(chǔ)器的特性曲線區(qū)中。
15．根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于當(dāng)識(shí)別到周期性燃燒中止時(shí)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(diǎn)火時(shí)間點(diǎn)，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(yùn)行不穩(wěn)定值,在構(gòu)成前后相繼的燃燒周期的運(yùn)行不穩(wěn)定值的平均值后,通過將當(dāng)前的運(yùn)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(dòng)。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(shí)識(shí)別為周期性燃燒波動(dòng)。
文檔編號(hào)G01M15/04GK1205772SQ96199160
公開日1999年1月20日 申請(qǐng)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(qǐng)人:西門子公司