CN1237269C - 用于具有多个汽缸的内燃机的爆震调节的方法及装置 - Google Patents

Abstract

提出一种用于具有多个汽缸的内燃机的爆震调节的方法，为每个汽缸配置了一个点火线圈(40)，用于对一个安置于相应汽缸中的火花塞(50)产生点火火花，其中通过一个转速传感器(20)的信号求出在哪个汽缸中活塞处于上死点，通过一个相位传感器(30)的信号求出哪个汽缸处于膨胀冲程，当存在转速传感器信号及存在相位传感器信号时对每个汽缸各产生一个爆震控制信号，其中，可启动双重点火，它在每个汽缸中的每个上死点时产生一个点火火花。在相位传感器故障时，在启动双重点火的情况下采用非对各个汽缸个别地进行的爆震调节，并且，在相位传感器故障时，在未启动双重点火的情况下使用通常的对各个汽缸个别进行的爆震调节。还提出一种相应的装置。

Description

用于具有多个汽缸的内燃机的爆震调节的方法及装置

技术领域

本发明涉及用于内燃机爆震调节的方法及装置。

背景技术

在内燃机中由于未被火焰前部覆盖的新鲜混合燃料的自点火可能出现异常的燃烧过程，它被称为爆震。长持续时间的爆震可能由于热负荷的升高及出现的压力波引起燃烧室部件的损坏。

影响内燃机爆震倾向的重要参数是点火时刻。如果处在燃烧室中的燃料-空气混合物过早地被点火，则出现爆震燃烧。因此，作为一种可能的措施，在确定了内燃机中的一次爆震过程后在随后的燃烧中通过使点火时刻延迟来抑制它。

一个较迟的点火与效率的损失相联系，因此在内燃机中使用了爆震调节，一方面，它确定是否已发生爆震燃烧，该爆震调节部分被称为爆震识别。另一方面，在爆震调节中进行点火角的调节。这种爆震调节例如已由国际专利申请PCT/DE91/00170公知。但为了减小内燃机的爆震灵敏度也可改变其它调节量，例如燃料-空气混合物，进气量，压缩比及发动机工作点。

此外，公知了对汽缸个别地进行爆震调节，即无论爆震识别还是点火角调节均是对每个汽缸分开进行的。汽缸部件的差别，爆震传感器的不均匀分布及与此相关的具体汽缸爆震信号将导致爆震调节中具体汽缸的差别，因此借助对汽缸个别地进行的爆震调节，在同时优化 效率的情况下减小了爆震灵敏度。

如果提供作为点火及爆震调节同步化基础的信号的相位传感器发生故障，则对直至那时所进行的针对各个汽缸的个别的爆震调节提出了新的要求。在此情况下，由于可能引起内燃机的损伤，爆震调节应以最大的可靠性工作及为了实现最大效率应以最高精确度工作。

发明内容

根据本发明，提出一种用于具有多个汽缸的内燃机的爆震调节的方法，为每个汽缸配置了一个点火线圈，用于对一个安置于相应汽缸中的火花塞产生点火火花，其中通过一个转速传感器的信号求出在哪个汽缸中活塞处于上死点，通过一个相位传感器的信号求出哪个汽缸处于膨胀冲程，当存在转速传感器信号及存在相位传感器信号时对每个汽缸各产生一个爆震控制信号，其中，可启动双重点火，它在每个汽缸中的每个上死点时产生一个点火火花，其中，在相位传感器故障时，在启动双重点火的情况下采用非对各个汽缸个别地进行的爆震调节，并且，在相位传感器故障时，在未启动双重点火的情况下使用通常的对各个汽缸个别进行的爆震调节。

根据本发明，提出一种用于具有多个汽缸的内燃机的爆震调节的装置，为每个汽缸配置了一个点火线圈，用于对一个在相应汽缸中安置的火花塞产生点火的火花，其中，该内燃机具有一个转速传感器，它用于求出一个汽缸的上死点，该内燃机具有一个相位传感器，它用于求出处于膨胀冲程中的汽缸，其中，爆震调节装置当转速传感器及相位传感器正确工作时对每个汽缸各产生一个爆震控制信号，其中，设有一个在相位传感器故障时产生双重点火的装置，它在每个汽缸中的每个上死点时产生一个点火火花，其中，在相位传感器故障时，在 启动双重点火的情况下采用非对各个汽缸个别地进行的爆震调节来运行该爆震调节装置，并且，在相位传感器故障时，在未启动双重点火装置的情况下该爆震调节装置产生通常的对各个汽缸个别进行的爆震调节信号。

根据本发明的方法及根据本发明的装置具有其优点，即与启动双重点火相关地不同地设计爆震调节。可启动影响爆震调节的作为非对各个汽缸个别进行的措施。因为在内燃机运行时间中或在重新起动后措施可以改变，因此有利的是，根据本发明的方法及装置可适应内燃机的相应工作状态。于是可实现燃烧的最大效率及爆震调节的高安全性。例如，根据本发明的方法中包括：尽管相位传感器故障还可实现最佳的爆震调节，这时将通过另外的措施来恢复同步。

由根据本发明的实施例给出的另一优点在于，在那里使用了专门的非对各个汽缸个别进行的措施。该措施通过选择爆震识别阈值或通过选择点火角在抑制爆震过程的情况下提供了高安全性。

当根据本发明的方法及装置将不同的、非对各个汽缸个别进行的措施组合在一个通用控制装置中时，可实现本发明的进一步改进，这些不同措施是根据内燃机类型及工作状态选择的专门的、非对各个汽缸个别进行的措施。该通用控制装置可应用于不同的、与本发明涉及类型对应的内燃机类型，其中的措施将选择最适合的非对各个汽缸个别进行的措施。

附图说明

本发明的实施例被表示在附图中及在以下的描述中详细地说明。附图为：

图1：具有点火控制装置及爆震调节的一个4缸内燃机的概要结 构，

图2：一个时间轴，它用于表示一个4缸内燃机的点火时刻，

图3：一个流程图，它表示相位传感器故障情况下根据本发明的方法，

图4：一个流程图，它作为另一种方案例子表示一个通用控制装置的运行方法。

具体实施方式

图1表示一个4缸内燃机。具有多于或少于4个汽缸的内燃机可类似图1地构成。图1中的内燃机包括一个点火控制装置10，它与一个转速传感器20及一个相位传感器30相连接。点火控制装置10操作配置给每个汽缸1至4的点火线圈40。点火控制装置10及由此点火线圈40通过点火控制导线45与用标记1至4表示的火花塞50相连接，其中点火线圈40各与一个数字与它一致的火花塞相连接。这就是说，火花塞1配置给汽缸1，火花塞2配置给汽缸2，火花塞3配置给汽缸3及火花塞4配置给汽缸4。属于内燃机的还有一个爆震调节装置60，它与点火控制装置10及一个或多个爆震传感器70相连接。也可以是，点火控制装置10及爆震调节装置60被组合在一个发动机控制装置/通用控制装置中。此外，该爆震调节装置也与转速传感器20及相位传感器30相连接。该爆震调节装置提供一个用于点火的角度信号，以避免爆震的出现及同时使发动机能够在爆震点附近工作。

转速传感器20测量曲轴的转速。此外，转速传感器通过设有一个标记允许确定出曲轴结束一圈转动的时刻。相位传感器30测量凸轮轴一圈转动的结束点。一个四冲程周期过程期间曲轴转动两圈，即转动720度。在此情况下不能区别，曲轴是在0至360度的角度范围中 还是在360至720度的角度范围中，即不能确定一个汽缸处于内燃机四冲程周期中的哪个冲程中。凸轮轴在相同的时间间隔中转动一圈，即360度。通过该相位传感器30的信号则可确定，每个汽缸处于四冲程周期的哪个相位。

借助图2中的时间轴来说明一个4缸内燃机汽缸的点火序列及所属的曲轴角度。在该时间轴上用垂直线条表示确定的时刻。

在该时间轴的下方用度数表示与这些时刻对应的曲轴位置。在该时间轴的上方表示在相应时刻位于燃烧上死点的汽缸。在下面该上死点将用OT表示。因为四冲程过程延伸在曲轴的两圈上，因此活塞两次处于OT、即活塞的回转点，第一次时开始吸气冲程。该OT被称为“重叠OT”。第二次活塞位于OT时开始膨胀冲程。该OT被称为“燃烧OT”。在燃烧室中的混合燃料只在燃烧OT上被点火及在膨胀冲程期间被燃烧。

仅仅通过转速传感器20的信号只能实现将分别位于OT上的所谓汽缸组对应起来。例如，在一个四缸内燃机上汽缸1及4或汽缸2及3同时位于OT上。仅通过转速传感器的信号不能检测出汽缸组中的哪个汽缸位于燃烧OT上。

然而，相位传感器及转速传感器的信号对于爆震调节是重要的。爆震调节将由一个或多个爆震传感器70检测内燃机汽缸中燃烧过程的噪音及将相应的电信号提供给爆震调节装置60。在此情况下，在点火后的一个确定的时间窗即所谓测量窗中实现该噪音的记录，该测量窗对于出现的爆震过程是典型的。借助来自转速传感器20及相位传感器30的脉冲可在时间上正确地设置测量窗及使电信号配置给内燃机的一个汽缸。爆震调节装置60包括一个存储介质，它对于每个汽缸存储一个阈值。如果对一个汽缸分配的相应燃烧过程的积分噪音信号与 基本噪音信号之比超过了相应汽缸的该所谓的爆震识别阈值，则爆震调节装置60识别出：在燃烧期间在该汽缸中出现了一个爆震。这里基本噪音信号由在先发生的一定燃烧次数、例如16次上的积分噪音信号的平均值得到。当识别到爆震时，爆震调节装置60对点火控制装置10采取措施，以便在随后的燃烧中抑制爆震。这些措施尤其是对各个汽缸个别进行的，例如对于刚刚发生爆震的汽缸进行点火延迟调节。

当相位传感器30由于未描述的原因发生故障时，点火控制装置将不能再识别：哪个汽缸正好处于燃烧OT上。因此存在内燃机发生故障的危险。一种可由控制装置采取的避免内燃机发生故障的措施是实行双重点火，即在每个汽缸的每个OT上均点火。由此来保证在任何情况下在燃烧OT上能被点火。但出于另外的原因，在无相位传感器故障时也可启动双重点火。

点火控制装置10的功能可包括这样的措施，即无相位传感器30的信号也能识别出哪个OT属于膨胀冲程。

根据本发明方法的第一实施例用一个流程图表示在图3中。这里将假定，相位传感器30已停止工作。如果对询问75即：是否启动双重点火，采取否定的回答，则程序到达对各个汽缸个别进行爆震调节的方法77。这时同步或是偶然正确，即内燃机偶然正确地运行，或是通过另外的措施尽管相位传感器不工作也可实现同步。

如果对询问75采取肯定的回答，即存在双重点火，则启动一个非对各个汽缸个别进行的措施79，它影响进一步的爆震调节。在此情况下，爆震调节不能对作为一个确定汽缸爆震的噪音信号进行识别和/或进行对各个汽缸分别的爆震调节。因此，在相位传感器30故障时及在启动双重点火的情况下，所采取的措施是非对各个汽缸个别进行的措施。

在此情况下，作为非对各个汽缸个别进行的措施例如可对所有汽缸设置一个统一的爆震识别阈值。由于通过爆震会引起发动机的损坏，这时将选择一个能可靠识别爆震的阈值。在此，容忍错误地识别到过多的爆震燃烧，这将引起各个汽缸远离爆震界限地工作。

作为一个另外的措施，可对所有汽缸给出相同的固定地预调定的不会产生爆震的点火角。该措施被称为安全性延迟调节。这种固定的点火角可以是与发动机参数如负载、转矩要求及温度无关的固定角度或者是与发动机参数相关的固定角度。该固定角也可以由一个固定值及一个所谓差分点火角的差分值组成。点火角及差分点火角可以是与发动机参数相关或无关的角度。在此情况下，该非对各个汽缸个别进行的措施可由对于所有汽缸固定地预给定该差分点火角来形成。这种固定的点火角或差分点火角在内燃机投入工作前被确定及被存储在点火控制装置10的存储器中。借助该措施使所有汽缸的工作远离爆震界限。

但是如果不启动双重点火，则在本发明方法中实施对各个汽缸个别地进行的爆震调节，它是发动机常规工作中的通用方法。

本发明方法的另一实施例用一个流程图表示在图4中。这种方法可在通用的爆震调节中使用，它可用于不同的内燃机类型中，这些类型在汽缸数目及爆震传感器的数目上有区别。如在上述例子中那样这里也假设相位传感器已停止工作。类似地首先在询问75上提出是否启动双重点火。如果对询问75采取否定的回答，则程序到达对各个汽缸个别进行爆震调节的方法措施77。

如果对询问75采取肯定的回答，即存在双重点火，则必需根据内燃机的性能进一步作出区别，以便正确地采取非对各个汽缸个别进行的措施。

该方法程序这时首先到达询问86，它提出汽缸数目是否是奇数。如果内燃机汽缸数目是奇数，即对询问86肯定地回答，则该方法程序到达措施88，它对所有汽缸采取安全性延迟调节。在奇数汽缸数目情况下，该双重点火将引起有一个点火是真正发生在该汽缸的燃烧OT上，另外的点火发生在重叠OT上，其中在此时没有一个其它汽缸处于燃烧OT上。爆震调节及由此测量窗的调节将继续用单点火的频率进行。尽管内燃机正确地运行，但由于缺少相位信息，点火和爆震调节测量窗之间的同步不能被保证，即不能确定测量窗是否是在燃烧OT后设置的。因此必需进行安全性延迟调节。

如果对询问86否定地回答，即如果出现了偶数汽缸数目，则当一个汽缸正好位于重叠OT时，一个汽缸组中的该第二汽缸正好处于燃烧OT，一个汽缸组的各汽缸的点火角总是相差360度的曲轴角度。尽管存在双重点火，但这时在偶数汽缸数的情况下在燃烧及测量窗之间的同步是正确的。

现在该方法程序进行到下个询问90，即该系统是包括一个还是多个爆震传感器。如果多个爆震传感器属于该系统，则也到达措施88，即对所有汽缸采取安全性延迟调节。这时由不同的爆震传感器接收到噪音。由于缺少相位信息不可能对爆震传感器配置爆震调节的求值路径，因此，安全性延迟调节对于所有的汽缸是必要的。

如果在该系统中仅有一个爆震传感器，则该方法程序到达措施92，对所有汽缸用单个阈值来识别爆震。如已确定，在偶数汽缸数目的情况下，爆震传感器的测量窗可以相对点火被正确地采样。并保证了该测量窗对该单个爆震传感器的对应。因此仍可进行爆震识别。但因为不能够对应于一个汽缸组的一个确定汽缸，对于所有汽缸使用一个爆震识别阈值。这样一个爆震识别阈值将取代在常规爆震调节中使 用的汽缸专用的爆震识别阈值。通常它构成汽缸专用爆震识别阈值的最小值，因为应以最大的安全性来识别爆震。

在根据本发明的该实施例的方法中，可不用启动双重点火来实现对个体汽缸的爆震调节；在启动双重点火时，将根据内燃机及爆震系统的结构采取安全性延迟调节或对所有汽缸使用一个爆震识别阈值。这两种措施以非对各个汽缸个别进行的方式工作。在安全性延迟调节时不进行爆震识别及进行点火角的基本延迟调节，通过对所有汽缸使用一个阈值的爆震调节仍可实现爆震调节，它可能使燃烧效率提高。但如果发动机类型的状态不能实现对所有汽缸使用一个阈值识别爆震时，则宁可通过安全性延迟调节可靠地实现非爆震燃烧，而非高的效率。

Claims (10)

1.用于具有多个汽缸的内燃机的爆震调节的方法，为每个汽缸配置了一个点火线圈(40)，用于对一个安置于相应汽缸中的火花塞(50)产生点火火花，其中通过一个转速传感器(20)的信号求出在哪个汽缸中活塞处于上死点，通过一个相位传感器(30)的信号求出哪个汽缸处于膨胀冲程，当存在转速传感器信号及存在相位传感器信号时对每个汽缸各产生一个爆震控制信号，其中，可启动双重点火，它在每个汽缸中的每个上死点时产生一个点火火花，其特征在于：在相位传感器故障时，在启动双重点火的情况下采用对所有汽缸统一的爆震调节，并且，在相位传感器故障时，在未启动双重点火的情况下使用通常的对各个汽缸个别进行的爆震调节。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：对于对所有汽缸统一的爆震调节使用一个预调节的固定点火角度或差分点火角度。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于：作为用于爆震调节的对所有汽缸统一进行的措施，为了识别爆震燃烧，对所有汽缸使用统一的爆震识别阈值。

4.根据权利要求2或3的方法，其特征在于：根据与具有爆震调节的内燃机结构相应的参数，在一个通用控制装置中选择一个合适的、对所有汽缸统一进行的措施。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于：这些参数是汽缸数目和爆震传感器的数目。

6.用于具有多个汽缸的内燃机的爆震调节的装置，为每个汽缸配置了一个点火线圈(40)，用于对一个在相应汽缸中安置的火花塞(50)产生点火的火花，其中，该内燃机具有一个转速传感器(20)， 它用于求出一个汽缸的上死点，该内燃机具有一个相位传感器(30)，它用于求出处于膨胀冲程中的汽缸，其中，爆震调节装置当转速传感器(20)及相位传感器(30)正确工作时对每个汽缸各产生一个爆震控制信号，其中，设有一个在相位传感器故障时产生双重点火的装置，它在每个汽缸中的每个上死点时产生一个点火火花，其特征在于：在相位传感器故障时，在启动双重点火的情况下采用对所有汽缸统一的爆震调节来运行该爆震调节装置，并且，在相位传感器故障时，在未启动双重点火装置的情况下该爆震调节装置产生通常的对各个汽缸个别进行的爆震调节信号。

7.根据权利要求6的装置，其特征在于：在爆震调节装置中，作为对所有汽缸统一进行的措施，对点火控制装置(10)传送一个预调节的固定点火角或差分点火角。

8.根据权利要求6的装置，其特征在于：在爆震调节装置中，作为对所有汽缸统一进行的爆震调节措施，对所有汽缸设置一个统一的爆震识别阈值。

9.根据权利要求7或8的装置，其特征在于：根据与具有爆震调节的内燃机结构相应的参数，在一个通用控制装置中选择一个适合的、对所有汽缸统一进行的措施。

10.根据权利要求9的装置，其特征在于：这些参数是汽缸数目和爆震传感器的数目。

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