用于檢測內(nèi)燃發(fā)動機中爆燃現(xiàn)象的方法
【專利摘要】用于檢測內(nèi)燃發(fā)動機(1)中爆燃現(xiàn)象的方法，其包括作為考慮的每次燃燒的爆燃能量(μi)與給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的自學(xué)習(xí)得到的平均爆燃能量(μi_m)之間的比較的函數(shù)，確定考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的偏差(σi)；通過減小給定氣缸(2)中作動的點火提前來計算給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的最大偏差(σi_MAX)；和作為最大偏差(σi_MAX)和考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的偏差(σi)之間的比較的函數(shù)，確定考慮的每次燃燒的爆燃現(xiàn)象的發(fā)展。
【專利說明】用于檢測內(nèi)燃發(fā)動機中爆燃現(xiàn)象的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于檢測內(nèi)燃發(fā)動機中爆燃現(xiàn)象的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機包括多個氣缸,每個氣缸具有活塞，該活塞在氣缸內(nèi)循環(huán)地滑動，還具有火花塞，該火花塞通過電子控制單元循環(huán)地運行，以在其電極之間產(chǎn)生火花，從而決定氣缸自身內(nèi)部的壓縮氣體的點火?？刂茊卧ù鎯ζ鳎渲写鎯τ幸幌盗械挠成浔?map)，所述映射表提供作為當(dāng)前發(fā)動機點的函數(shù)的火花塞的運行值；特別地，所述映射表對于每個火花塞提供點火提前的值，也即存在于點火(即在火花塞的電極之間產(chǎn)生火花)與活塞的上止點或TDC(top dead center)之間的角度間隔值；如果點火提前的值為零，那么點火(也即在火花塞電極之間產(chǎn)生火花)精確地發(fā)生在活塞的上止點或TDC。
[0003]存儲在包括在控制單元中的映射表中的點火提前的值是在發(fā)動機建造階段過程中確定的，以試圖在所有可能的運行條件下確保良好燃燒，獲得發(fā)動機良好的熱效率，同時保證發(fā)動機自身的完整性，也即避免氣缸中出現(xiàn)過多的爆燃現(xiàn)象。爆燃(detonat1n)是空氣-燃料混合物的一部分的爆炸型燃燒，其發(fā)生在火花塞產(chǎn)生的火焰前端觸及混合物之前；一系列的壓力波隨著爆燃而產(chǎn)生，這些壓力波橫跨燃燒室并猛烈地沖擊在金屬壁上。爆燃發(fā)生在燃燒室內(nèi)超出給定的臨界溫度和壓力值時(不同發(fā)動機之間所述臨界溫度和壓力值甚至可以顯著地不同)，且當(dāng)發(fā)生在中到低rpm時，爆燃通常引起典型的、可清楚感知的金屬噪音，該噪音稱為“爆震音(knocking) ”或“敲缸聲(pinging) ”。
[0004]爆燃通常發(fā)生在點火提前過量時，發(fā)生在采用具有過低辛烷值的燃料(燃料的抗爆震潛力事實上通過其辛烷值指示)時，或者對于增壓式發(fā)動機，發(fā)生在增壓壓力過高時。
[0005]燃燒趨勢受到多種因素的影響(最重要的是燃料特征、發(fā)動機缸蓋溫度、火花塞衰蝕)，而這些因素的作用基本上不可能精確地預(yù)測。為此，必須檢測到過多的爆燃的出現(xiàn)，且在氣缸中出現(xiàn)過多爆燃的情形下，控制單元必須減少這樣的氣缸的點火提前的值，以便消除氣缸自身中的爆燃(從而使得氣缸中達(dá)到的最大壓力減小，相對于TDC延后達(dá)到,使得爆燃事件“較不可能發(fā)生”)。
[0006]然而，就燃燒效率而言，減小氣缸的點火提前對應(yīng)于熱力學(xué)效率的損失:用于氣缸的空氣質(zhì)量保持恒定，從而注入的汽油質(zhì)量保持恒定，但是通過減小點火提前，燃燒效率(也即轉(zhuǎn)換為機械能的化學(xué)能部分)也被減少。顯然，這對燃料消耗和污染物質(zhì)的產(chǎn)生具有負(fù)面影響。
[0007]為此，重要的是，具有一種策略，其允許有效地識別過多爆燃的發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，提供用于檢測內(nèi)燃發(fā)動機中的爆燃現(xiàn)象的方法，這樣的控制方法免除了上述缺陷，特別地，實現(xiàn)容易并成本高效。
[0009]本發(fā)明的另一目的在于提供電子控制單元，其適于識別內(nèi)燃發(fā)動機中的爆燃現(xiàn)象，免于現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，提供用于檢測內(nèi)燃發(fā)動機中的爆燃現(xiàn)象的控制單元和方法，其中該內(nèi)燃發(fā)動機具有多個氣缸、控制單元和連接到控制單元的多個爆燃傳感器；其中，爆燃傳感器包括加速度計和/或電壓表，其連接到和串聯(lián)于火花塞的電路，以測量在燃燒過程中在火花塞的電極的終端處的電壓，和/或壓力表，其測量在燃燒過程中在氣缸中產(chǎn)生的壓力波的強度的最大振幅壓力振蕩(MAPO, maximum amplitude pressure oscillat1n);該方法包括步驟:
[0011]獲得來自連接到控制單元的所述多個爆燃傳感器的信號；
[0012]處理來自連接到控制單元的所述多個爆燃傳感器的信號，以便獲得考慮給定氣缸和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量；
[0013]對考慮給定氣缸和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量進(jìn)行濾波；
[0014]通過考慮給定氣缸和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量的濾波值，計算給定氣缸和給定發(fā)動機點中的平均爆燃能量；
[0015]比較考慮給定氣缸和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量與給定氣缸和給定發(fā)動機點中的平均爆燃能量；
[0016]作為考慮給定氣缸和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量與給定氣缸和給定發(fā)動機點中的平均爆燃能量之間的比較的函數(shù)，確定考慮給定氣缸和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的偏差；
[0017]通過減小在給定氣缸中作動的點火提前，計算給定氣缸和給定發(fā)動機點中的最大偏差;
[0018]比較在給定氣缸和給定發(fā)動機點中的最大偏差與考慮給定氣缸和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的偏差；和
[0019]作為在給定氣缸和給定發(fā)動機點中的最大偏差與考慮給定氣缸和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的偏差之間的比較的函數(shù)，確定考慮給定氣缸和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃現(xiàn)象的發(fā)展。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明，所述附圖表示其非限制性的實施方式，其中:
[0021]圖1是具有控制單元的內(nèi)燃發(fā)動機的示意圖，所述控制單元執(zhí)行本發(fā)明的用于檢測爆燃現(xiàn)象的方法；
[0022]圖2是圖1中的內(nèi)燃發(fā)動機的氣缸的示意圖；和
[0023]圖3是本發(fā)明的用于檢測爆燃現(xiàn)象的方法的方框圖。

【具體實施方式】
[0024]在圖1中，參考標(biāo)號I表示整個火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機，其包括直列設(shè)置的四個氣缸2。每個氣缸2包括各自的活塞3，該活塞通過連接桿機械地連接到驅(qū)動軸4上，以將氣缸2中的燃燒產(chǎn)生的力傳遞到驅(qū)動軸4自身。
[0025]如圖2所示，內(nèi)燃發(fā)動機I包括進(jìn)氣歧管5，其通過兩個進(jìn)氣門6 (圖2中只示出了其中一個)連接到每個氣缸2，并通過蝶閥7接收新鮮空氣(即，來自外部環(huán)境的空氣)，該蝶閥可在關(guān)閉位置和最大開啟位置之間運動。而且，內(nèi)燃發(fā)動機I包括排氣歧管8，其通過兩個排氣門9(圖2中只示出了其中一個)連接到每個氣缸2，流入排氣管(未示出)以將燃燒產(chǎn)生的氣體排放到大氣中。
[0026]每個排氣門9的位置通過凸輪軸10直接控制，該凸輪軸接收來自驅(qū)動軸4的運動；相反，進(jìn)氣門6的位置通過氣門開啟控制設(shè)備11控制，該氣門開啟控制設(shè)備通過管理開啟角和升程而控制進(jìn)氣門6，從而通過進(jìn)氣門6控制傳送的扭矩。該氣門開啟控制設(shè)備11采用傳統(tǒng)的凸輪軸12，該凸輪軸接收來自驅(qū)動軸4的運動，每個進(jìn)氣門6包括電控液壓作動器13 (也即通過電磁閥控制)，所述電控液壓作動器介于進(jìn)氣門6的桿和凸輪軸12之間。通過合適地控制每個液壓作動器13，可以調(diào)節(jié)通過凸輪軸12傳遞到進(jìn)氣門桿6的運動，從而可以調(diào)節(jié)進(jìn)氣門6的實際升程。這樣，對于每個氣缸2和發(fā)動機循環(huán)，控制設(shè)備11的動作允許獨立于其他進(jìn)氣門6改變每個進(jìn)氣門6的實際升程。
[0027]相應(yīng)的噴射器14提供用于每個氣缸2 ;根據(jù)圖2所示的實施方式，噴射器是間接型的，從而每個噴射器14在氣缸2的上游設(shè)置在進(jìn)氣管中，該進(jìn)氣管將進(jìn)氣歧管5連接到氣缸2上。根據(jù)替代實施方式(未示出)，噴射器是直接型的，從而每個噴射器14部分地設(shè)置在氣缸2內(nèi)。
[0028]而且,每個氣缸2包括火花塞15,該火花塞15在進(jìn)氣門5和排氣門9之間的中間位置中設(shè)置通過氣缸2的頂部，并在每個壓縮沖程的末尾循環(huán)地作動，以決定氣缸2內(nèi)壓縮氣體的點火。
[0029]發(fā)動機I包括控制單元16，其支配內(nèi)燃發(fā)動機I的運行，還控制火花塞15，以確定每個氣缸2中壓縮氣體的點火。控制單元16包括存儲器17，其中存儲有一系列映射表，所述映射表提供作為當(dāng)前發(fā)動機點的函數(shù)的火花塞15的運行值；特別地，存儲在存儲器17中的映射表為每個火花塞15 (也即為每個氣缸2)提供標(biāo)準(zhǔn)的點火提前。
[0030]下面描述由控制單元16執(zhí)行的用于控制內(nèi)燃發(fā)動機I中的爆燃的方法。
[0031]用于由控制單元16執(zhí)行的爆燃控制方法的方法包括提供內(nèi)燃發(fā)動機I中爆燃現(xiàn)象的強度指示，這通過合適地處理來自一個或多個連接到控制單元16的爆燃傳感器的信號而實現(xiàn)。例如，為每個火花塞15提供爆燃傳感器，該爆燃傳感器設(shè)置用于確定每個氣缸2內(nèi)壓縮氣體的點火。
[0032]根據(jù)優(yōu)選的變形，每個爆燃傳感器包括壓力表，該壓力表連接到和串聯(lián)于火花塞15的電路，以在燃燒過程中測量在火花塞15的電極終端處的電壓。
[0033]根據(jù)其他變形，每個爆燃傳感器包括壓力表，該壓力表測量燃燒過程中在內(nèi)燃發(fā)動機I的氣缸2中產(chǎn)生的壓力波的強度的最大振幅壓力振蕩(MAPO)。
[0034]根據(jù)其他變形，爆燃傳感器包括加速度計，該加速度計優(yōu)選地連接到內(nèi)燃發(fā)動機的馬達(dá)殼體上。
[0035]圖3示意性地示出由控制單元16執(zhí)行的爆燃控制方法，其中方框20在輸出中接收來自所述一個或多個爆燃傳感器的一個或多個信號，所述傳感器連接到控制單元16且每個包括各自的電壓表；方框20處理來自連接到控制單元16的所述一個或多個爆燃傳感器的一個或多個信號，然后將處理過的信號輸出到隨后的方框30。
[0036]特別地，以恒定的頻率對來自連接到控制單元16的所述一個或多個爆燃傳感器的一個或多個信號進(jìn)行采樣，該頻率在初步調(diào)節(jié)和初始設(shè)置階段過程中確定。根據(jù)優(yōu)選的變形，這樣的采樣頻率等于50kHz。根據(jù)優(yōu)選的變形，當(dāng)提供至少二個爆燃傳感器時，采樣頻率對于所有爆燃傳感器采取相同的值。一旦來自連接到控制單元16的所述一個或多個爆燃傳感器的信號已經(jīng)被采樣，就將獲得整流過的交變信號。該交變信號經(jīng)進(jìn)一步處理以傳遞到方框30。
[0037]根據(jù)第一變形，對整流的信號計算導(dǎo)數(shù)進(jìn)而傳遞到方框30。整流信號的導(dǎo)數(shù)作用具有的缺點是使得由控制單元16執(zhí)行的爆燃控制方法對于信號自身的變化過度敏感。
[0038]根據(jù)第二優(yōu)選變形，對整流的信號計算積分進(jìn)而傳遞到方框30。對整流信號的積分作用允許由控制單元16執(zhí)行的爆燃控制方法存儲信號的過去值。如圖3所示，積分信號然后傳遞到方框30。
[0039]同樣值得強調(diào)的是，傳遞到方框30的積分信號簡單地表示燃燒能量。這樣的燃燒能量明確地依賴于氣缸2和觀察到燃燒的發(fā)動機點，因為信號來自于爆燃傳感器，該爆燃傳感器連接到各自的火花塞15的電路，以在燃燒過程中，在各自的氣缸2的給定發(fā)動機點中，測量在火花塞15自身的電極終端處的電壓。
[0040]已通過經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)的是，考慮的每次燃燒的爆燃能量(也即對于氣缸2，考慮在給定的發(fā)動機點中)在指示完全沒有爆燃的零值和指示完全爆燃燃燒的最大值之間可變。特別地，考慮的每次燃燒的爆燃能量(也即對于氣缸2，考慮在給定的發(fā)動機點中)采取對數(shù)正態(tài)分布X2。這樣的對數(shù)正態(tài)分布X 2可能被數(shù)學(xué)工具(也即通過采用對數(shù)曲線)扭曲，并轉(zhuǎn)變?yōu)橛删郸?!和標(biāo)準(zhǔn)差σ I表征的高斯分布或正態(tài)分布。
[0041]顯然，對數(shù)正態(tài)分布X2是隨機變量的簡單概率分布，其對數(shù)服從由均值μ !和標(biāo)準(zhǔn)差σI表征的正態(tài)分布。
[0042]方框30從而準(zhǔn)備用于在輸入中接收考慮的每次燃燒的爆燃能量(也即對于氣缸2，考慮在給定的發(fā)動機點中)的對數(shù)正態(tài)分布X 2，并對其進(jìn)行處理，以便輸出考慮的每次燃燒的爆燃能量(也即對于氣缸2，考慮在給定的發(fā)動機點中)的正態(tài)分布。
[0043]計算出考慮的每次燃燒的爆燃能量(也即對于氣缸2，考慮在給定的發(fā)動機點中)的對數(shù)正態(tài)分布X 2在方框30中的處理，因為均值μ !和標(biāo)準(zhǔn)差σ I在正態(tài)分布中是獨立的，盡管它們都依賴于發(fā)動機點。
[0044]特別地，考慮的每次燃燒的爆燃能量(也即對于氣缸2，考慮在給定的發(fā)動機點中)的正態(tài)分布由均值μ i和標(biāo)準(zhǔn)差σ i表征。
[0045]均值Ui是考慮的燃燒(也即對于氣缸2，考慮在給定的發(fā)動機點中)的名義噪音分布。換句話說，均值Ui是能量，也即考慮的燃燒(也即對于氣缸2，考慮在給定的發(fā)動機點中)的平均噪音。
[0046]標(biāo)準(zhǔn)差O1相反通過循環(huán)可變性(cyclic variability)而確定,包括不正確的燃燒現(xiàn)象(不點火、爆燃等)。換句話說，第i次燃燒的值與均值的偏差允許識別出考慮的燃燒(也即在當(dāng)前發(fā)動機點中的氣缸2)爆燃的趨勢或傾向。
[0047]立即明確的是，正確地確定均值μ i(也即考慮的燃燒的名義噪音分布，也即對于氣缸2，考慮在當(dāng)前發(fā)動機點中)和標(biāo)準(zhǔn)差σ i(也即考慮的燃燒的爆燃趨勢或傾向，也即對于氣缸2，考慮在當(dāng)前的發(fā)動機點中)是由控制單元16執(zhí)行用于控制內(nèi)燃發(fā)動機I中的爆燃的方法的核心。
[0048]這樣，方框30提供總體噪音的代表值(平均名義噪音+/_由于專門的燃燒循環(huán)現(xiàn)象產(chǎn)生的噪音，該專門的燃燒循環(huán)現(xiàn)象發(fā)生在考慮的并在當(dāng)前發(fā)動機點的氣缸2中，不可能事先從平均名義噪音中分開)。換句話說，方框30提供在當(dāng)前發(fā)動機點中考慮的，為氣缸2考慮的第i次燃燒的整體燃燒能量μ i。
[0049]從方框40輸出、在當(dāng)前發(fā)動機點方框30中考慮的，為氣缸2考慮的第i次燃燒的燃燒能量μ i傳遞并輸入到方框40，該方框40適于確定在當(dāng)前發(fā)動機點中考慮的氣缸2的平均燃燒能量μ i—m。
[0050]方框40簡單地是濾波器，優(yōu)選地為低通型。根據(jù)優(yōu)選的變形，這樣的濾波器是一階濾波器。也在本例中，顯然地，方框40中的常數(shù)k濾波器的正確確定是由控制單元16執(zhí)行的用于控制內(nèi)燃發(fā)動機I中爆燃的方法的基本方面。常數(shù)k濾波器事實上必須是在二者之間的一種權(quán)衡，其一是需要考慮的當(dāng)前發(fā)動機點中考慮的氣缸2的單個第i次燃燒的獨立，二是濾波器自身對條件改變作出反應(yīng)的能力，也即濾波器自身適應(yīng)考慮的氣缸2和當(dāng)前發(fā)動機點的變化的能力(換句話說，濾波器對考慮的氣缸2和當(dāng)前發(fā)動機點的變化不能過分地“裝聾作啞”)。
[0051]一組映射表MAPS1存儲在控制單元16中。根據(jù)優(yōu)選的變形，該組映射表MAPS1包括用于內(nèi)燃發(fā)動機I的每個氣缸2的映射表MAPS1。依次地，用于內(nèi)燃發(fā)動機I的每個氣缸2的每個映射表MAPS1包括作為發(fā)動機點的函數(shù)的可變數(shù)量的單元，在內(nèi)燃發(fā)動機I的運行過程中將經(jīng)歷這些發(fā)動機點。用于發(fā)動機I的每個氣缸2的每個映射表MAPS1包括多個單元，所述多個單元由每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)和負(fù)載而明確地識別。
[0052]從方框40輸出、在當(dāng)前發(fā)動機點中考慮的，為氣缸2考慮的第i次燃燒的燃燒能量μ i的濾波值用于更新該組映射表MAPS1中的對應(yīng)單元；即，濾波值用于更新在當(dāng)前發(fā)動機點中在其第i次燃燒中考慮的氣缸2的映射表MAPS1，該當(dāng)前發(fā)動機點通過每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)和負(fù)載(load)限定。
[0053]在該組映射表MAPS1中的單元的更新通過已經(jīng)存儲在該組映射表MAPS1的所述單元中的值和從方框40輸出、在當(dāng)前發(fā)動機點中考慮的、為氣缸2考慮的第i次燃燒的燃燒能量Ui的濾波值之間的加權(quán)平均而獲得。
[0054]在當(dāng)前發(fā)動機點考慮的氣缸2的平均燃燒能量μ i m通過已經(jīng)存儲在該組映射表MAPS1的所述單元中的值和在考慮的第i次燃燒的燃燒能量μ i的濾波值之間加權(quán)平均而這樣獲得，使得通過更新該組映射表中的該單元μ i，考慮的第i次燃燒的燃燒能量的濾波值采取逐漸減小的值。換句話說，在從其中獲得燃燒能量Ui(也即其名義噪音)的當(dāng)前發(fā)動機點中考慮的氣缸2中的第i次燃燒越多，則考慮的第η次燃燒的燃燒能量μ i的濾波值的貢獻(xiàn)將越相關(guān)，且已經(jīng)存儲在該組映射表MAPS1的單元中的值的貢獻(xiàn)將越高。
[0055]為此目的，一組映射表MAPS2也存儲在控制單元16中。根據(jù)優(yōu)選的變形，該組映射表MAPS2的結(jié)構(gòu)與映射表組MAPS1的結(jié)構(gòu)相同。
[0056]換句話說，根據(jù)優(yōu)選變形，映射表組MAPS2包括用于內(nèi)燃發(fā)動機I的每個氣缸2的映射表MAPS2 ;也即，映射表組MAPS1的各自的映射表MAPS1與每個映射表MAPS2相關(guān)聯(lián)。而且，依次地，用于內(nèi)燃發(fā)動機I的每個氣缸2的每個映射表MAPS2包括作為發(fā)動機點的函數(shù)的可變數(shù)量的單元，在內(nèi)燃發(fā)動機I的運行過程中可以經(jīng)歷這些發(fā)動機點。用于內(nèi)燃發(fā)動機I的每個氣缸2的每個映射表MAPS2包括多個單元,這些單元通過每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)和負(fù)載(load)明確地識別。也在本例中，識別映射表MAPS2中的發(fā)動機點的每個單元這樣對應(yīng)于各自的單元，該單元識別在MAPS1中的相同的發(fā)動機點。
[0057]映射表組MAPS2包括在單元中的為相應(yīng)的氣缸2和給定的發(fā)動機點中在內(nèi)燃發(fā)動機I的壽命期間的燃燒次數(shù)的計數(shù)。
[0058]映射表組MAPS2的單元中的計數(shù)在控制單元16的初步調(diào)節(jié)和初始設(shè)置階段初始化。根據(jù)優(yōu)選實施方式，映射表組MAPS2的單元中計數(shù)的初始值作為考慮的氣缸2和/或發(fā)動機點的函數(shù)而可變。
[0059]而且，下飽和值也在初始調(diào)節(jié)和初始設(shè)置階段中確定。根據(jù)優(yōu)選實施方式，該下飽和值作為考慮的氣缸2和/或發(fā)動機點的函數(shù)而可變。
[0060]在使用中，對于給定的氣缸2和在給定的發(fā)動機點中，當(dāng)在內(nèi)燃發(fā)動機I的壽命期間觀察到燃燒時，對應(yīng)于給定的氣缸2和給定發(fā)動機點的映射表組MAPS2的相應(yīng)的計數(shù)減少一個單位。
[0061]對于給定的氣缸2和在給定的發(fā)動機點中，在內(nèi)燃發(fā)動機I的壽命期間觀察到燃燒次數(shù)時(即，對應(yīng)于給定氣缸2和給定的發(fā)動機點的映射表組MAPS2的單元中的計數(shù)減少時)，已經(jīng)存儲在映射表組MAPS1的單元中的值的權(quán)重增加，因此考慮的第i次燃燒的燃燒能量μ i的濾波值的權(quán)重減小。
[0062]在已經(jīng)存儲在映射表組MAPS1的單元中的值與考慮的第i次燃燒的燃燒能量μ i的濾波值之間的加權(quán)平均值中，權(quán)重值因此在內(nèi)燃發(fā)動機I的壽命期間可變，特別是作為對應(yīng)于該給定的氣缸2和該給定的發(fā)動機點的映射表組MAPS2的單元中的計數(shù)的函數(shù)。
[0063]根據(jù)第一變形，由于當(dāng)在內(nèi)燃發(fā)動機I的壽命期間觀察到燃燒時，對應(yīng)于給定氣缸2和給定的發(fā)動機點的映射表組MAPS2的單元中相應(yīng)的計數(shù)對于給定的氣缸2和給定的發(fā)動機點減少一個單位，可以達(dá)到這樣的狀態(tài)，其中計數(shù)為零，從而考慮的第i次燃燒的燃燒能量μ i的濾波值不再被考慮；換句話說，考慮氣缸2且考慮當(dāng)前發(fā)動機點的第i次燃燒的平均燃燒能量μ i等于已經(jīng)存儲在映射表組MAPS1中的值。
[0064]根據(jù)第二優(yōu)選變形，當(dāng)對于給定的氣缸2和給定的發(fā)動機點中，在內(nèi)燃發(fā)動機I的壽命期間觀察到燃燒時，對應(yīng)于給定氣缸2和給定發(fā)動機點的映射表組MAPS2的單元中的相應(yīng)計數(shù)減少一個單位，直至達(dá)到對應(yīng)的下飽和值。一旦計數(shù)已經(jīng)達(dá)到相應(yīng)的下飽和值，其不再減少，而是在該下飽和值處保持恒定。由此，不可能達(dá)到這樣的狀態(tài)，其中考慮的第i次燃燒的燃燒能量μ i的濾波值不被考慮。由此，考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒的平均燃燒能量μ i將持續(xù)等于在已經(jīng)存儲在映射表組MAPS1單元中的值和考慮的第I次燃燒的燃燒能量μ i的濾波值之間的加權(quán)平均值；其中已經(jīng)存儲在映射表組MAPS1的單元中的值將具有主要的權(quán)重，而考慮的第i次燃燒的燃燒能量μ i的濾波值具有減小的權(quán)重。
[0065]這樣，方框40輸出考慮當(dāng)前發(fā)動機點的氣缸2的平均燃燒能量μ i m，將其傳遞和輸入到方框50。方框50這樣在輸入中接收如下二者:來自方框40的考慮當(dāng)前發(fā)動機點的氣缸2的平均燃燒能量μ i m和來自方框30的考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒的燃燒能量μ i。方框50還適于比較考慮當(dāng)前發(fā)動機點的氣缸2的平均燃燒能量值μ im和考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒的燃燒能量。
[0066]由此，方框50可以通過這樣建立:考慮當(dāng)前發(fā)動機點考慮氣缸2的第i次燃燒的燃燒能量μ i與考慮當(dāng)前發(fā)動機點考慮氣缸2的平均燃燒能量μ i m相差多少。方框50這樣確定考慮當(dāng)前發(fā)動機點考慮氣缸2的第i次燃燒的偏差，其代表循環(huán)可變性，也即考慮當(dāng)前發(fā)動機點考慮氣缸2的第i次燃燒的爆燃趨勢或傾向。
[0067]方框50這樣輸出考慮當(dāng)前發(fā)動機點考慮氣缸2的第i次燃燒的偏差，將其傳遞并輸入到方框60中。方框60接收兩個輸入:來自方框50的考慮當(dāng)前發(fā)動機點考慮氣缸2的第i次燃燒的偏差，和考慮當(dāng)前發(fā)動機點考慮氣缸2的最大可容許偏差。
[0068]而且，方框60適于比較考慮當(dāng)前發(fā)動機點考慮氣缸2的第i次燃燒的偏差與考慮當(dāng)前發(fā)動機點考慮氣缸2的最大偏差。
[0069]下面描述用于確定內(nèi)燃發(fā)動機I運行過程中經(jīng)歷的每個發(fā)動機點每個氣缸2的最大標(biāo)準(zhǔn)差σ Μχ的方法。
[0070]控制單元16適于執(zhí)行“侵入”策略，以控制點火提前，根據(jù)該點火提前，通過用于每個發(fā)動機點每個氣缸2的映射表17由發(fā)動機控制提供的標(biāo)準(zhǔn)點火降級至不會出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象的產(chǎn)生的狀態(tài)內(nèi)。典型地，這樣的“侵入”策略這樣包括減小作動的點火提前，直到其處于這樣的狀態(tài)，其中對于每個發(fā)動機點每個氣缸2將確定地不會發(fā)生爆燃現(xiàn)象。
[0071]一組映射表MAPS3存儲在控制單元16中。根據(jù)優(yōu)選變形，映射表組MAPS3包括用于內(nèi)燃發(fā)動機I的每個氣缸2的映射表MAPS3。依次地，用于內(nèi)燃發(fā)動機I的每個氣缸2的每個映射表MAPS3包括作為發(fā)動機點的函數(shù)的可變數(shù)量的單元，這些發(fā)動機點可以在運行內(nèi)燃發(fā)動機I的過程中被經(jīng)歷。用于內(nèi)燃發(fā)動機I的每個氣缸2的每個映射表MAPS3包括多個單元，這些單元通過每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)明確地識別。
[0072]一組映射表MAPS4也存儲在控制單元16中。根據(jù)優(yōu)選變形，該組映射表MAPS4的結(jié)構(gòu)與映射表組MAPS3的結(jié)構(gòu)相同。
[0073]換句話說，根據(jù)優(yōu)選變形，映射表組MAPS4包括用于內(nèi)燃發(fā)動機I的每個氣缸2的映射表MAPS4 ;也即，映射表組MAPS3的各自的映射表MAPS3與每個映射表MPAS4相關(guān)聯(lián)。而且，依次地，用于內(nèi)燃發(fā)動機I的每個氣缸2的每個映射表MAPS4包括作為發(fā)動機點的函數(shù)可變數(shù)量的單元，這些發(fā)動機點可以在內(nèi)燃發(fā)動機I的運行過程中被經(jīng)歷。用于內(nèi)燃發(fā)動機I的每個氣缸2的每個映射表MAPS4包括多個單元,這些單元通過每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)和負(fù)載(load)明確地識別。也在本例中，識別映射表MAPS4中的發(fā)動機點的每個單元對應(yīng)于在MAPS3中識別相同發(fā)動機點的相應(yīng)的單元。
[0074]映射表組MAPS4在單元中包括對于相應(yīng)的氣缸2和在給定的發(fā)動機點中，在內(nèi)燃發(fā)動機I的壽命期間考慮的燃燒次數(shù)的計數(shù)。
[0075]在映射表組MAPS4的單元中的計數(shù)在控制單元16的初步調(diào)節(jié)和初始設(shè)置階段初始化。根據(jù)優(yōu)選實施方式，映射表組MAPS4的單元中的初始化計數(shù)值作為考慮的氣缸2和/或發(fā)動機點的函數(shù)而可變。使用時，對于給定氣缸2和給定發(fā)動機點，在內(nèi)燃發(fā)動機I壽命期間觀察到燃燒時，對應(yīng)于給定氣缸2和給定發(fā)動機點的在映射表組MAPS4中的單元中相應(yīng)的計數(shù)減少一個單位。
[0076]因為控制單元16適于為每個發(fā)動機點中每個氣缸2作動點火提前以避免爆燃現(xiàn)象的產(chǎn)生，可以對當(dāng)前發(fā)動機點考慮的氣缸2觀察到的燃燒次數(shù)等于在映射表組MAPS4的單元中的相應(yīng)計數(shù)，所述映射表組MAPS4對應(yīng)于其中爆燃現(xiàn)象確定將不會發(fā)生的給定的氣缸2和給定的發(fā)動機點。
[0077]對于考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的每個第i次燃燒，可以分析考慮的第i次燃燒自身的信號，特別地，可以學(xué)習(xí)考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值(對應(yīng)于先前的，從學(xué)習(xí)過程的開始瞬間起)，以確定考慮氣缸2在當(dāng)前發(fā)動機點中的最大標(biāo)準(zhǔn)差σ mx。
[0078]考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值用于更新映射表組MAPS3中相應(yīng)的單元；也即，考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值用于更新考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點的映射表MAPS3，發(fā)動機點通過每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)和負(fù)載(load)限定出。
[0079]在映射表組MAPS3中單元的更新通過如下二者之間的加權(quán)平均獲得:已經(jīng)存儲在映射表組MAPS3的所述單元中的值，和考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值。
[0080]已經(jīng)存儲在映射表組MAPS3的所述單元中的值和考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值之間的加權(quán)平均(相對于前面的值，從學(xué)習(xí)過程的開始瞬間起)這樣做出，使得考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值具有逐漸增加的權(quán)重。換句話說，其中可以觀察到燃燒能量Ui(也即其名義噪音)的考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒越多，則考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值的貢獻(xiàn)將更加相關(guān)，且已經(jīng)存儲在映射表組MAPS3的各自的單元中的值的貢獻(xiàn)將更加相關(guān)。
[0081]當(dāng)對于給定氣缸2和給定發(fā)動機點在內(nèi)燃發(fā)動機I的壽命期間觀察到的燃燒次數(shù)(也即作為隨著映射表組MAPS4的單元中的計數(shù)，其對應(yīng)于給定氣缸2和給定發(fā)動機點)減少時，考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值的權(quán)重增加。
[0082]在已經(jīng)存儲在映射表組MAPS3中的單元中的值和在當(dāng)前發(fā)動機點中考慮氣缸2的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值的加權(quán)平均中，權(quán)重的值因此在內(nèi)燃發(fā)動機I的學(xué)習(xí)步驟中可變，特別地作為映射表組MAPS4的單元中計數(shù)的函數(shù)，其對應(yīng)于給定的氣缸2和給定的發(fā)動機點。
[0083]根據(jù)第一變形，由于在映射表組MAPS4的單元中的相應(yīng)的計數(shù)，其對應(yīng)于給定氣缸2和給定發(fā)動機點，并在內(nèi)燃發(fā)動機I的壽命期間對于給定氣缸2和給定發(fā)動機點觀察到燃燒時減少一個單位，因此達(dá)到這樣的狀態(tài)，其中計數(shù)為零，學(xué)習(xí)階段可以稱為結(jié)束。
[0084]然而，由于減小氣缸2中的點火提前在燃燒效率方面對應(yīng)于熱力學(xué)效率的損失，因為用于氣缸2的空氣質(zhì)量進(jìn)而注入的汽油質(zhì)量保持恒定，但是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能的部分減小，并且因為對于每個氣缸的學(xué)習(xí)階段很長，根據(jù)優(yōu)選變形，一次在一個氣缸上執(zhí)行學(xué)習(xí)步驟，以避免燃料消耗的負(fù)面影響和污染物質(zhì)的產(chǎn)生。
[0085]方框60這樣接收兩個輸入:來自方框50的考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒的標(biāo)準(zhǔn)差σ i和考慮在當(dāng)前發(fā)動機點中氣缸2的最大標(biāo)準(zhǔn)差σ i mx。而且，方框60提供用于比較考慮氣缸2考慮當(dāng)前發(fā)動機點中的第i次燃燒的標(biāo)準(zhǔn)差σ i和考慮在當(dāng)前發(fā)動機點中氣缸2的最大標(biāo)準(zhǔn)差。i—祖。而且，方框60適于確定爆燃現(xiàn)象的發(fā)展，將其作為考慮當(dāng)前發(fā)動機點考慮氣缸2的第i次燃燒的標(biāo)準(zhǔn)差σ i(其也表示考慮當(dāng)前發(fā)動機點考慮氣缸2的第i次燃燒的爆燃傾向)和考慮在當(dāng)前發(fā)動機點中氣缸2的最大標(biāo)準(zhǔn)差σ i Μχ的比較的函數(shù)。
[0086]在上面的說明中，通過麻?31、麻?52、麻?53和麻?54表示的映射表的尺寸各自依賴于氣缸的數(shù)量(ncyl)和發(fā)動機點，也即每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)和負(fù)載(load)。
[0087]而且，根據(jù)第一變形，控制單元16適于在控制單元16的點火事件時再次初始化各自通過MAPS1、MAPS2、MAPS3和MAPS4表示的映射表組。
[0088]根據(jù)可能的變形，在映射表組MAPS2和映射表組MAPS4的單元中的計數(shù)在控制單元16的初步調(diào)節(jié)和初始設(shè)置階段初始化為零值。而且，在初步調(diào)節(jié)和初始設(shè)置階段確定上飽和值。根據(jù)優(yōu)選實施方式，上飽和值作為考慮的氣缸2和/或發(fā)動機點的函數(shù)可變。使用時，在映射表組MAPS2的各個單元和在映射表組MAPS4的各個單元中的相應(yīng)的計數(shù)，其對應(yīng)于給定的氣缸2和發(fā)動機點，并在對于給定氣缸2和給定發(fā)動機點在內(nèi)燃發(fā)動機I的壽命期間觀察到燃燒時減少一個單位。
[0089]上述控制爆燃的方法具有大量的優(yōu)點。
[0090]首先，上述控制方法獨立地應(yīng)用于每個氣缸2，從而將考慮存在于不同氣缸之間的不可避免的差異，這些差異是由于內(nèi)燃發(fā)動機I中氣缸2的不同位置，導(dǎo)致氣缸壁的結(jié)構(gòu)公差和溫差。
[0091]其次，上述控制方法簡單和成本高效地應(yīng)用于內(nèi)燃發(fā)動機I的電子控制單元中，因為其無需任何物理改變，并采用了低計算能力的控制單元6。
[0092]而且，上述爆燃控制方法允許有效地識別爆燃現(xiàn)象的發(fā)展，使不同氣缸2中的爆燃保持在控制之下，而對燃燒熱力學(xué)效率沒有顯著的副作用，該燃燒熱力學(xué)效率保持接近最大可能值，對消耗和污染物抑制具有顯著好處。
【權(quán)利要求】
1.用于檢測內(nèi)燃發(fā)動機(I)中爆燃現(xiàn)象的發(fā)展的方法，該內(nèi)燃發(fā)動機(I)具有多個氣缸(2)、控制單元(16)和連接到控制單元(16)的多個爆燃傳感器；其中，爆燃傳感器包括加速度計和/或電壓表，其連接到和串聯(lián)于火花塞(15)的電路，以測量在燃燒過程中在火花塞(15)的電極的終端處的電壓，和/或壓力表，其測量在燃燒過程中在氣缸(2)中產(chǎn)生的壓力波的強度的最大振幅壓力振蕩(MAPO);該方法包括步驟: 獲得來自連接到控制單元(16)的所述多個爆燃傳感器的信號(S)； 處理來自連接到控制單元(16)的所述多個爆燃傳感器的信號(S)，以便獲得考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量(Ui)； 對考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量(μ J進(jìn)行濾波； 通過考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量(Ui)的濾波值，計算給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的平均爆燃能量(^―m)； 將考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量(Ui)與給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的平均爆燃能量(Uijl)進(jìn)行比較； 作為考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量(Ui)與給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的平均爆燃能量(Uim)之間的比較的函數(shù)，確定考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的偏差(Oi); 通過減小在給定氣缸(2)中作動的點火提前，計算給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的最大偏差(σ i—_)； 將在給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的最大偏差(σ MX)與考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的偏差(Oi)進(jìn)行比較；和 作為在給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的最大偏差(Oi mx)與考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的偏差(Oi)之間的比較的函數(shù)，確定考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃現(xiàn)象的發(fā)展。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟: 在初步調(diào)節(jié)和初始設(shè)置階段，用給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的平均爆燃能量(UiJ的值來初始化第一映射表(MAPSl);和 用考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量(Ui)的濾波值來更新第一映射表(MAPS1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括步驟:通過如下二者之間的加權(quán)平均:即考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量(Ui)的濾波值，和包含在第一映射表(MAPS1)中用于給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的平均爆燃能量(Ui m)的值，用考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量(Ui)的濾波值來更新第一映射表(MAPS1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括步驟: 在初步調(diào)節(jié)和初始設(shè)置階段，初始化考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的燃燒的計數(shù)的第二映射表(MAPS2);和 作為考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的燃燒的計數(shù)的第二映射表(MAPS2)的函數(shù)，確定分配給如下二者的權(quán)重:即考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的每次燃燒的爆燃能量(μ J的濾波值，和包含在第一映射表(MAPS1)中用于給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的平均爆燃能量(Ui nl)的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中:考慮給定氣缸(2)的每次燃燒的爆燃能量(Ui)的濾波值具有逐漸減小的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟: 在初步調(diào)節(jié)和初始設(shè)置階段，用給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的最大偏差值(Oimax)來初始化第三映射表(MAPS3);和 在學(xué)習(xí)階段過程中，用考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值來更新第三映射表(MAPS3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括步驟:通過如下二者之間的加權(quán)平均:即考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值，和包含在第三映射表(MAPS3)中用于給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的最大偏差值(0i—?J，用考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值來更新第三映射表(MAPS3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括步驟: 在初步調(diào)節(jié)和初始設(shè)置階段，初始化考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的燃燒的計數(shù)的第四映射表(MAPS4);和 作為考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的燃燒的計數(shù)的第四映射表(MAPS4)的函數(shù)，確定分配給如下二者的權(quán)重:即考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值，和包含在第三映射表(MAPS3)中用于給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的最大偏差值(σ i—Μχ)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中考慮給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的第i次燃燒的噪音峰值的標(biāo)稱值具有逐漸增加的值。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中第一映射表(MAPS1)和/或第二映射表(MAPS2)和/或第三映射表(MAPS3)和/或第四映射表(MAPS4)具有多個單元，其作為氣缸⑵的數(shù)量(Nct1)和通過每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)和負(fù)載(load)來識別的發(fā)動機點的函數(shù)而變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過減少給定氣缸(2)中作動的點火提前而計算給定氣缸(2)和給定發(fā)動機點中的最大偏差(σ iMAX)的步驟這樣執(zhí)行:減少在給定氣缸(2)中作動的點火提前，直到達(dá)到不會發(fā)生爆燃現(xiàn)象的值。
12.電子控制單元(16)，其適于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-11中的一項或多項執(zhí)行的方法，該方法用于檢測內(nèi)燃發(fā)動機(I)中的爆燃現(xiàn)象的發(fā)展。
【文檔編號】F02P5/152GK104153931SQ201410204327
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月14日
【發(fā)明者】N·格拉納尼, R·蘭佐尼, F·卡萬納 申請人:馬涅蒂-馬瑞利公司