專利名稱：識(shí)別燃燒間歇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種識(shí)別如用于驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃機(jī)中的燃燒間歇的方法。
燃燒間歇會(huì)增加內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)排出的有害物質(zhì)，此外，會(huì)損害發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣管中的催化劑。為了滿足車上監(jiān)視廢氣的法律要求，識(shí)別總轉(zhuǎn)速負(fù)載區(qū)域的燃燒間歇是必要的。相關(guān)公知的是，具有燃燒間歇的運(yùn)行相對(duì)沒有間歇的正常運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公布的特征變化，通過(guò)比較轉(zhuǎn)速的公布可以區(qū)別沒有間歇的正常運(yùn)行和具有間歇的運(yùn)行。
DE-OS4138765公開了以該基礎(chǔ)工作的方法。
根據(jù)公知的方法，各缸對(duì)應(yīng)于視為扇形區(qū)的曲軸角區(qū)域。此外，曲軸掃過(guò)其角區(qū)域的時(shí)間段取決于轉(zhuǎn)換成燃燒沖程的能量，其間歇增加了點(diǎn)火時(shí)采集的時(shí)間段。根據(jù)公知的方法，由時(shí)間段的差值計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡運(yùn)行值，由此附加緩慢動(dòng)力過(guò)程，如車加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增高由計(jì)算補(bǔ)償。對(duì)各點(diǎn)火以這樣的方法計(jì)算出的不穩(wěn)定運(yùn)行值與點(diǎn)火時(shí)規(guī)定的閾值相比較。若其不穩(wěn)定運(yùn)行值大于必要時(shí)取決于工作參數(shù)如負(fù)載和轉(zhuǎn)速的閾值時(shí)則被視為有間歇。
各間歇對(duì)曲軸轉(zhuǎn)速的影響越小，則由該方法識(shí)別其間歇的可靠性就越低，因此增加內(nèi)燃機(jī)缸的數(shù)目，提高轉(zhuǎn)速以減小負(fù)載會(huì)使其可靠性下降。
由此本發(fā)明的目的在于提供一種，在多缸、高轉(zhuǎn)速和低負(fù)載時(shí)的內(nèi)燃機(jī)中改進(jìn)識(shí)別燃燒間歇可靠性的方法。
其目的是通過(guò)權(quán)利要求1的特征組合實(shí)現(xiàn)的。
給出的實(shí)施方案的基本觀點(diǎn)是用矢量值作為不穩(wěn)定運(yùn)行測(cè)試值，即，不只比較兩個(gè)值，而是比較兩個(gè)或多個(gè)多維矢量，其中需求得當(dāng)前測(cè)量時(shí)間段的各點(diǎn)火矢量，該矢量至少與如以間歇運(yùn)行或正常運(yùn)行為特征的參考矢量相比較。例如對(duì)各工作點(diǎn)(按經(jīng)驗(yàn)得到的)算出其參考矢量，并從特性曲線族中取出。因此，把不穩(wěn)定運(yùn)行值與閾值的公知一維比較擴(kuò)展到多維比較。只有在參考矢量適合地與通過(guò)負(fù)載和轉(zhuǎn)速限定的當(dāng)前工作點(diǎn)相適應(yīng)時(shí)，擴(kuò)展到多維才能增加識(shí)別間歇的可靠性。為了避免若干個(gè)用于在正負(fù)加速度下產(chǎn)生的負(fù)載/轉(zhuǎn)速對(duì)的參考矢量，求得的不穩(wěn)定運(yùn)行的矢量值由各矢量要素的動(dòng)力補(bǔ)償而被補(bǔ)償，即，緩慢動(dòng)力過(guò)程如車加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高在計(jì)算各不穩(wěn)定運(yùn)行矢量的各要素時(shí)補(bǔ)償。由此可以通過(guò)按穩(wěn)定條件求得的一組參考矢量識(shí)別不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的間歇。下面參照附圖對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步描述。


圖1詳細(xì)示出了本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域，圖2示出了適合于實(shí)施本發(fā)明的方法計(jì)算器，圖3示出了用時(shí)間段作為不穩(wěn)定運(yùn)行值的基礎(chǔ)的公知原理，其中其不穩(wěn)運(yùn)行是以測(cè)量轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)的。圖4示出了加速對(duì)測(cè)量時(shí)間段的影響。圖5公開了本發(fā)明方法實(shí)施例的流程圖。圖6示出了發(fā)明比較矢量值以識(shí)別間歇。圖7示出了由內(nèi)燃機(jī)負(fù)載和轉(zhuǎn)速形成的4×4特性曲線族的特別工作點(diǎn)參考矢量的總和。
圖1示出了內(nèi)燃機(jī)，它帶有標(biāo)有標(biāo)記3的角位轉(zhuǎn)換輪2、以及示出了角位傳感器4和調(diào)制裝置5。與內(nèi)燃機(jī)的曲軸相連的角位轉(zhuǎn)換輪的轉(zhuǎn)動(dòng)借助角位傳感器4(電感傳感器)轉(zhuǎn)換成一電信號(hào)，其角位傳感器4的電信號(hào)周期性反映周期掃過(guò)標(biāo)記3的圖形。信號(hào)電平的升高和降低之間的持續(xù)時(shí)間與曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度區(qū)域相對(duì)應(yīng)，其角度區(qū)域與標(biāo)記的范圍相對(duì)應(yīng)。其持續(xù)時(shí)間在由計(jì)算器構(gòu)成的調(diào)制裝置5中被連續(xù)處理成內(nèi)燃機(jī)的不穩(wěn)定運(yùn)行值LUT。LUT的計(jì)算舉例將在下面介紹。在此使用的計(jì)算器例如可由圖2所示的形式構(gòu)成，通過(guò)使用從儲(chǔ)存器2，4中取出的程序和數(shù)據(jù)的計(jì)算單元2，1連接在輸入模塊2，2和輸出模塊2，3之間。
圖3a示出了把角位轉(zhuǎn)換輪分成四個(gè)扇形區(qū)的例子，其中各扇形區(qū)具有標(biāo)記的給定值。其標(biāo)記TK與第K個(gè)缸的活塞運(yùn)動(dòng)的上死點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，在本例中是8個(gè)缸的內(nèi)燃機(jī)，其中上死點(diǎn)位于缸的燃燒沖程中。圍繞該點(diǎn)限定一轉(zhuǎn)角區(qū)域4K，在本實(shí)施例中它掃過(guò)角位轉(zhuǎn)換輪標(biāo)記的四分之一。類似地，其余缸的燃燒沖程與角區(qū)域41至48相對(duì)應(yīng)，其中以四沖程原理為基礎(chǔ)，完整工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)兩次。在本例中第一缸的區(qū)域4，與第五缸的區(qū)域45相對(duì)應(yīng)，依次類推。與曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的角區(qū)域可是互相分離的、彼此接續(xù)的或是重疊的，第一種情況中具有不與角區(qū)域相對(duì)應(yīng)的標(biāo)記，在第二種情況中各標(biāo)記準(zhǔn)確與角區(qū)域?qū)?yīng)，第三種情況中各標(biāo)記與不同的角區(qū)域相對(duì)應(yīng)，因此可以知道角區(qū)域的任意位置和大小。
圖3b中給出了在時(shí)間ts中由于曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)掃過(guò)的角區(qū)域，因此在缸K中形成間歇，與其間歇相關(guān)的轉(zhuǎn)矩減小相應(yīng)時(shí)間間隔的增加，因此時(shí)間間隔ts說(shuō)明了不平衡運(yùn)行的大小值，該值原則上適于識(shí)別其間歇。通過(guò)適合的處理時(shí)間間隔，特別通過(guò)求得相鄰時(shí)間間隔的差值并把該差值與識(shí)標(biāo)之下的點(diǎn)火沖程的時(shí)間間隔的三次方組合從加度量求得不穩(wěn)定運(yùn)行值，如試驗(yàn)給出的，改善了信號(hào)噪音比。
圖4說(shuō)明了轉(zhuǎn)速改變對(duì)獲得的時(shí)間間隔ts的影響；在轉(zhuǎn)速下降時(shí)，如一般出現(xiàn)在機(jī)動(dòng)車滑動(dòng)時(shí)。為了補(bǔ)償以按比例均勻增加獲得時(shí)間而表現(xiàn)出來(lái)的作用，例如公知的是引入一個(gè)校正項(xiàng)K并考慮不穩(wěn)定運(yùn)行值的計(jì)算，從而補(bǔ)償其增加作用。
圖5示出了本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例。根據(jù)在步驟S，中采集的時(shí)間段ts(i)，在步驟S2中形成不穩(wěn)定運(yùn)行值Lut(i)，它是其采集時(shí)間段的函數(shù)。其中，標(biāo)號(hào)i表示給定的點(diǎn)火沖程，以獲得與點(diǎn)火同步的不穩(wěn)定運(yùn)行值。在本發(fā)明方法的范圍內(nèi)把各不穩(wěn)定運(yùn)行值視為不穩(wěn)定運(yùn)行矢量LUT(i)的要素。根據(jù)連續(xù)的不穩(wěn)定運(yùn)行值Lut(i)、Lut(i+1)、…在步驟S3中得到不穩(wěn)定運(yùn)行矢量LUT(i)，在涉及8缸發(fā)動(dòng)機(jī)用于標(biāo)號(hào)i的點(diǎn)火沖程的實(shí)施例中其矢量具有下述的形式LTU(i)＝(Lut(i)，Lut(i+1)，…，Lut(i+7)換句話說(shuō)，對(duì)于Z個(gè)缸的發(fā)動(dòng)機(jī)可得到Z維個(gè)矢量，其中考慮了在工作循環(huán)或凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成的不穩(wěn)定運(yùn)行值。通過(guò)與點(diǎn)火沖程i的時(shí)間點(diǎn)相關(guān)的工作參數(shù)值，如負(fù)載和轉(zhuǎn)速定出特性曲線族的地址，從中得到特別工作點(diǎn)的參考矢量，例如可通過(guò)負(fù)載和轉(zhuǎn)速得到4×4特性曲線族，從中得到參考矢量Rn＝(Rn(i)，Rn(i+1)，…，Rn(i+7))，它們反映了無(wú)間歇正常運(yùn)動(dòng)的特征，其特性曲線族在圖7中示出。
接著在步驟5求得當(dāng)前不穩(wěn)定運(yùn)行矢量與參考矢量Rn的距離大小，例如它可以是歐幾里得距離AeAe=(Lut(i)-Rn(i))2+...+(Lut(i+7)-Rn(i+7))2]]>此外還可知可使用任意其它距離。若在步驟S6中其距離Ae大于給定的閾值SA，那么就視為出現(xiàn)間歇，例如在步驟7指出其故障數(shù)，例如累加變量F。若故障數(shù)F或由于間歇在單位時(shí)間由出現(xiàn)頻率相等的故障數(shù)大于給定值FS，這通過(guò)步驟S8監(jiān)測(cè)，并例如可以在步驟S9中通過(guò)接通故障燈給機(jī)動(dòng)車的司機(jī)指示。
在步驟2中對(duì)于由減緩動(dòng)作用產(chǎn)生的補(bǔ)償?shù)臉?biāo)識(shí)i的點(diǎn)火沖程各不穩(wěn)定運(yùn)行值Lut(i)的計(jì)算例如可按以下方式完成Lut(i)＝基本項(xiàng)一動(dòng)力補(bǔ)償?shù)男Ｕ?xiàng)K=ts(i+1)-ts(i)ts(i)3-(ts(i+5)-ts(i-3)/8)ts(i)3]]>對(duì)于廣意的Z個(gè)缸的相應(yīng)表示為L(zhǎng)ut(i)=B-K=ts(i+1)-ts(i)ts(i)3-ts(i+(z2+1))-ts(i-(z2-1))ts(i)3]]>其(Z)＝內(nèi)燃機(jī)缸的數(shù)目。
在步驟S3中求得的不穩(wěn)定運(yùn)行矢量LUT(i)可通過(guò)把具有標(biāo)識(shí)i，i+1，i+2，……的點(diǎn)火沖程的連續(xù)不穩(wěn)定值作為不穩(wěn)定矢量LUT(i)的要求而得到，即，在對(duì)于標(biāo)識(shí)i點(diǎn)火沖和的涉及本發(fā)明8缸發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例中由知矢量要素Lut(i)得到矢量LUT(i)＝(Lut(i)，Lut(i+1)，…，Lut(i+7))對(duì)于擴(kuò)義的Z缸而言LUT(i)＝(Lut(i)，…，Lut(i+Z-1))
選擇的矢量構(gòu)成是把時(shí)間段+S(i)直接視為不穩(wěn)定運(yùn)行值并以以下述方式求得不穩(wěn)定運(yùn)行矢量LUT(i)＝(ts(i)，ts(i+1)，…，ts(i+z-1))還可以由不同的時(shí)間段確定不穩(wěn)定運(yùn)行矢量LUT(i)＝(ts(i+1)-ts(i)，ts(i+Z)-ts(i+1)，…，ts(i+z-1)-ts(i+z-2))另外，還可以由基本矢量B與動(dòng)力校正矢量K之差如以下面的方式給出不穩(wěn)定運(yùn)行矢量LUT(i)＝B-KmitB‾=ts(i+1)-ts(i)ts(i+2)-ts(i+1)..ts(i+z-1)-ts(i+z-2),]]>mitK‾=(ts(i-p+z)-ts(i-p))/z(ts(i+1-p+z)-ts(i+1-p))/z..(ts(i+z-2-p+z)-ts(i+z-2-p))/z]]>其中(Z)＝內(nèi)燃機(jī)缸的數(shù)目
(P)＝常數(shù)在上述兩個(gè)實(shí)施例中，還可以用按ts(i)定義的時(shí)間(ts(i+3)/(ts(i))代替差值ts(i+j)-ts(i+j-1)為了在步驟S5中求得當(dāng)前不穩(wěn)定運(yùn)行矢量與參考矢量Rn之間的距離值例如可使用歐幾里得距離AeAe=(Lut(i)-Rn(i))2+...+(Lut(i+7)-Rn(i+7))2]]>圖6示出了值A(chǔ)e與不穩(wěn)定運(yùn)行矢量LUT和參考矢量Rn有關(guān)。還可以按各負(fù)載轉(zhuǎn)速區(qū)域確定以間歇工作為特征的參考矢量Rn選到圖示的步驟S4，S5和S6中，在這種情況下如果用點(diǎn)火沖程(i)求得的矢量LUT(i)與相應(yīng)參考矢量Ra之間的距離大于規(guī)定的閾值，那么可識(shí)別其間歇。
作為另一種替換，可以將兩個(gè)參考矢量Ra，Rn進(jìn)行比較，該替換的特征在于，按各負(fù)載轉(zhuǎn)速區(qū)域至少確定兩個(gè)參考矢量Rn和Ra，其中要確定無(wú)間歇正常工作的Rn和有間歇工作的Ra，如果按點(diǎn)火沖程i求得的矢量LUT(i)和矢量Rn的距離比矢量Ra的距離大，那么可識(shí)別有其間歇。
權(quán)利要求
1.識(shí)別多缸內(nèi)燃機(jī)燃燒間歇的方法，具有下面的步驟—采集時(shí)間間隔ts(i)，在該時(shí)間間隔內(nèi)按內(nèi)燃機(jī)的各點(diǎn)火沖程(i)其內(nèi)燃機(jī)的曲軸掃過(guò)規(guī)定的轉(zhuǎn)角區(qū)域(4)，—根據(jù)采集的至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)的各點(diǎn)火沖程(i)的時(shí)間ts(i)計(jì)算內(nèi)燃機(jī)不穩(wěn)定運(yùn)行值Lut(i)，—根據(jù)通過(guò)作為各點(diǎn)火沖程(i)的矢量要素的至少兩個(gè)值得到的至少兩個(gè)值Lut(i)、Lut(j)求得矢量LUT(i)，—計(jì)算矢量LUT(i)和至少一規(guī)定的參考矢量Rn和/或Ra之間的距離，—由兩矢量之間的距離滿足規(guī)定的條件識(shí)別燃燒間歇。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在計(jì)算知矢量要素(Lut(i))時(shí)求得并考慮校正量(k)，以反映內(nèi)燃機(jī)平均轉(zhuǎn)速的變化以補(bǔ)償對(duì)采集時(shí)間ts(i)的反映。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，按內(nèi)燃機(jī)的不同負(fù)載/轉(zhuǎn)速區(qū)域選定不同的參考矢量。
4.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于，按各負(fù)載轉(zhuǎn)速區(qū)域規(guī)定以無(wú)間歇正常運(yùn)行為特征的參考矢量Rn，只有在按點(diǎn)火沖程(i)求得的矢量LUT(i)與相應(yīng)參考矢量Rn之間的距離大于規(guī)定的閾值時(shí)，識(shí)別出其間歇。
5.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于，按各負(fù)載轉(zhuǎn)速區(qū)域規(guī)定以具有間歇運(yùn)行為特征的參考矢量Ra，在按點(diǎn)火沖程(i)求得的矢量LUT(i)與相應(yīng)參考矢量Ra之間的距離大于規(guī)定的閾值時(shí)，識(shí)別其間歇。
6.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于，按各負(fù)載轉(zhuǎn)速區(qū)域確定至少兩個(gè)參考矢量Rn和Ra，其中Rn按無(wú)間歇正常運(yùn)行確定出而Ra按具有間歇的運(yùn)行確定，只有在按點(diǎn)火沖程(i)求得的矢量LUT(i)和矢量Rn的距離大于矢量Ra的距離時(shí)，識(shí)別出間歇。
7.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于，為了計(jì)算各矢量要素(Lut(i))要從基本項(xiàng)(B)減去校正量(k)，其中的(B)和(K)由各相應(yīng)的時(shí)間ts(i-j)，…，ts(i)，…，ts(i+j)求得。
8.如權(quán)利要求7的方法，其特征在于，Lut(i)為L(zhǎng)ut(i)=B-K=ts(i+1)-ts(i)ts(i)3-ts(i+(z2+1))-ts(i-(z2-1))ts(i)3]]>其中(Z)＝內(nèi)燃機(jī)缸數(shù)。
9.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，矢量(Lut(i))為L(zhǎng)UT(i)＝(Lut(i)，…，Lut(i+z-1))其中(Z)＝內(nèi)燃機(jī)缸數(shù)。
10.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于采集的時(shí)間ts(i)直接為不穩(wěn)定運(yùn)行量提供，其矢量(lut(i))為L(zhǎng)UT(i)＝(ts(i)，ts(i+1)，…，ts(z-1))其中(z)＝內(nèi)燃機(jī)的缸數(shù)。
11.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，用時(shí)間ts(i)的差值求得不穩(wěn)定運(yùn)行量Lut，矢量LUT(i)為L(zhǎng)UT(i)＝(ts(i+1)-ts(i)，ts(i+z)-ts(i+1)，…，ts(i+z-1)-ts(i+z-2))其中Z＝內(nèi)燃機(jī)的缸數(shù)。
12.如權(quán)利要求7的方法，其特征在于，矢量(Lut(i))這樣被求得LUT(i)＝B-K原文P14其中，B-=ts(i+1)-ts(i)ts(i+2)-ts(i+1)..ts(i+z-1)-ts(i+z-2),]]>mitK‾=(ts(i-p+z)-ts(i-p))/z(ts(i+1-p+z)-ts(i+1-p))/z..(ts(i+z-2-p+z)-ts(i+z-2-p))/z]]>Z＝內(nèi)燃機(jī)的缸數(shù)二常數(shù)。
13.如權(quán)利要求11或12的方法，其特征在于，用ts(i)規(guī)定的時(shí)間(ts(i+j))/(ts(i))替代差值ts(i+j)-ts(i+j-1)，j＝1，2，…Z。
14.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)角區(qū)域設(shè)定在任意位置和任意量。
全文摘要
識(shí)別多缸內(nèi)燃機(jī)燃燒間歇的方法，具有下面的步驟—采集時(shí)間間隔ts(i)，在該時(shí)間間隔內(nèi)按內(nèi)燃機(jī)的各點(diǎn)火沖程(i)其內(nèi)燃機(jī)的曲軸掃過(guò)規(guī)定的轉(zhuǎn)角區(qū)域(4)，—根據(jù)采集的至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)的各點(diǎn)火沖程(i)的時(shí)間ts(i)計(jì)算內(nèi)燃機(jī)不穩(wěn)定運(yùn)行值Lut(i)，—根據(jù)通過(guò)作為各點(diǎn)火沖程(i)的矢量要素的至少兩個(gè)值得到的至少兩個(gè)值Lut(i)、Lut(j)求得矢量—計(jì)算矢量—由兩矢量之間的距離滿足規(guī)定的條件識(shí)別燃燒間歇。
文檔編號(hào)F02P17/12GK1136133SQ9610730
公開日1996年11月20日 申請(qǐng)日期1996年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月19日
發(fā)明者M·梅茨格, A·福爾卡特, K·里斯-米勒, R·弗蘭克, S·哈夫納 申請(qǐng)人:羅伯特-博希股份公司