基于测量和估算的内燃机内部汽缸压力值检测自动点火的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于检测火花点火型内燃发动机（VBK）中的自动点火的方法和设备，该发动机设有至少一个汽缸（Z1-Z），其中，在所述内燃发动机（VBK）的压缩冲程过程中，在评估窗（KW-AWF）内的限定的曲轴角（KW）处测量燃烧室压力的值（p_Zyl_mess），由所测量的所述燃烧室压力的值（p_Zyl_mess）确定经过滤波的压力值（p_Zyl_mess_MW），针对所限定的曲轴角（KW）确定在燃烧室（27）中的理论压力值（p_Zyl_calc），该理论压力值将出现在所述燃烧室（27）中未发生燃烧的情况下，计算经过滤波的压力值（p_Zyl_mess_MW）和理论压力值（p_Zyl_calc）之间的压力差值（p_Zyl_diff），将该压力差值（p_Zyl_diff）与指定的阈值（p_Zyl_SW）比较，并且如果所述阈值（p_Zyl_SW）被超过，则推断出在所述燃烧室（27）中发生了自动点火。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于测量和估算的内燃机内部汽缸压力值检测自动点火的方法和设备
本专利技术涉及一种用于检测内燃发动机中的自动点火的方法和设备。
技术介绍
内燃发动机中可能会发生各种燃烧故障，称为异常燃烧过程，这些燃烧故障不是或者不仅仅是被火花塞的点火火花而是被自发点火触发的。这种情况尤其包括爆震燃烧、先期点火和自动点火。虽然先期点火是一种偶尔发生的事件，在一定数目个工作循环后会再次消失，但是自动点火是在正常点火时间之前的自我强化的异常燃烧过程。这里的触发物是发烫的表面和过热的部件，诸如（例如）火花塞的电极、出口阀、燃烧室中的锋利的过热的边缘或过烫的燃烧室壁。由于自发点火发生的过早，所以燃烧室中的压力和温度持续上升，并且触发部件或表面甚至会变得更热。在下一个循环中，于是自动点火甚至发生的更早，并且燃烧室温度进一步上升。这个异常燃烧往往与明显的爆震相关。在自发点火找到其稳态点的结束阶段中，点火时间很早，以至于无法再察觉到爆震。通过调整点火角无法防止这种自动点火。由于燃烧室的热负荷很高，所以活塞可能受到损坏，甚至完全遭到破坏，并且在任何情况下，火花塞的电极或出口阀的受到高负荷的部分都可能熔化。为了避免发生诸如（例如）爆震燃烧之类的燃烧故障，DE102006015662A1文件中提出，通过所谓的爆震传感器来检测内燃发动机中的噪声，并且每个燃烧循环的噪声用于形成汽缸特有的信号。在这个背景下，（例如）如果提前点火导致发生爆震，即，如果电流信号值和该汽缸特有的信号值超过预定义的设置点的值的话，则切断这个汽缸，即，中断对这个汽缸的燃料供给。EP0819925A2公开了一种用于检测火花点火型内燃发动机中的提前点火的方法。在这个背景下，以各种时间间隔获取爆震传感器的信号。通过使用获取到的爆震传感器的信号，检测是否正在发生异常振动。另外，检验异常振动的时间间隔的频率是否超过所限定的阈值。如果是这样的情况，则检测到提前点火。DE10234252A1公开了一种用于检测燃烧不点火的方法。为了改善检测品质，使用两种不同的测量方法，这两种方法是根据不同的物理原理操作的。这些方法中的一种方法是检测曲轴的转速，而另一种方法是检测燃烧室中的离子流。DE19859310A1公开了一种发动机调节设备，该发动机调节设备设有提前点火检测设备，用于检测至少一个燃烧室中的提前点火。提供一种设置设备，用于设置至少一个发动机参数。此外，在提前点火检测设备与设置设备之间提供控制环路，用于通过调整发动机参数来抑制检测到的提前点火。DE102007024415B3说明了一种用于检测设有至少一个连接至曲轴的汽缸的火花点火型内燃发动机的自动点火的方法。根据这种方法，在内燃发动机的工作序列中的第一时间间隔期间，在汽缸的压缩冲程期间测量曲轴的转速。另外，在内燃发动机的工作序列中的第二时间间隔期间，检测汽缸的工作冲程期间的爆震信号。如果曲轴的转速与比较值相比已经减慢，则检测到汽缸的自动点火，并且在爆震信号的基础上检测爆震燃烧。
技术实现思路
本专利技术所基于的目的是提出一种准许在内燃发动机操作过程中可靠地检测自动点火的方法和设备。通过独立权利要求的特征，可以实现该目的。本专利技术的有利改进方案的特征体现在从属权利要求中。本专利技术是通过用于检测火花点火型内燃发动机中的自动点火的一种方法和相应的设备限定的，所述火花点火型内燃发动机设有：至少一个汽缸，所述汽缸与连接至曲轴的活塞一起限定燃烧室；燃烧室压力传感器，用于测量所述燃烧室中的压力；曲轴角传感器，其供应表示曲轴角的信号；控制设备，用于执行对所述内燃发动机的开环和/或闭环控制。在所述内燃发动机的压缩冲程过程中，在评估窗内的限定的曲轴角处获取燃烧室压力的值，由所获取的所述燃烧室压力的值获得经过滤波的压力值，以及针对所限定的曲轴角确定在所述燃烧室中的理论压力值，如果在所述燃烧室中不发生燃烧，则所述理论压力值将出现，形成经过滤波的压力值和理论压力值之间的压力差值，将这个压力差值与预定义的阈值比较，并且当所述阈值被超过时，推断出在所述燃烧室中发生了自动点火。通过使用根据本专利技术的方法和设备，可以可靠地并且用简单而且有成本效益的方式检测自动点火，并且可以有效地保护内燃发动机的燃烧室中的部件以防发生热过载。根据本专利技术的一项有利的改进方案，通过形成滑动平均值对燃烧室压力的测量到的值执行滤波。这样的平滑操作能防止无意中使用因发生爆震而触发的相对低的压力值。根据本专利技术的另一项有利的改进方案，通过热动力模型计算理论压力值，在所述热动力模型中，考虑到曲轴角、冷却剂温度、发动机油温、内燃发动机的吸气歧管中的压力值以及曲柄驱动件的几何变量。在任何情况下在控制设备中都存在对压力曲线进行热动力计算所用的所有变量，结果是提供了一种确定这个压力曲线的非常简单并且成本适中的方式。如果并未针对每个采样的曲轴角在线地分别计算理论压力值，而是提前获得理论压力值并且将其存储在控制设备的存储器的特性图中，则会得到一种简单的分配方案，这个分配方案能够允许节省控制设备中的计算能力。根据本专利技术的另一项有利的改进方案，当超过阈值一次时，并未推断自动点火，而是使控制设备中包含的计数器的计数器读数增加，并且当达到计数器读数的预定义阈值时，推断出在燃烧室中发生了自动点火。这会提高评估的可靠性，并且可以可靠地避免由于提前点火导致对测量结果的各个不正确的解释。由于自动点火发生得越早（相对于正常点火时间之前的曲轴角CA），自动点火就越危险，所以根据本专利技术的一项有利的发展方案，检验压力差值在哪个曲轴角下已经超过阈值。如果在小于预定义阈值的曲轴角下已经发生所述结果，则计数器的计数器读数更快速地增加，例如递增值2，相比之下，如果所述结果是在更晚的曲轴角下发生，则计数器递增值1。通过对自动点火的发生时间这样的加权，可以对由于自动点火在燃烧室中非常早地发生导致温度加速增加更快速地作出反应，即，更快速地开始温度降低措施。根据本专利技术的另一项有利的改进方案，用于降低燃烧室中的温度的措施包括：设置浓空气/燃料混合物，关闭内燃发动机的节流阀，以及打开内燃发动机的排气涡轮增压器的废气门。可以用已经在控制设备中实施的方法来执行负荷降低措施，结果是部件或算法不需要有额外支出。附图说明下面对示例性实施例的说明和图式中，可以看出本专利技术的其他优点和改进方案，其中：图1是设有相关的控制设备的内燃发动机的示意性图解，图2是示出内燃发动机的燃烧室中的各种压力曲线随曲轴角变化的曲线图，图3是用于检测内燃发动机中的异常燃烧过程的程序的流程图，并且图4示出了图3中图解说明的流程图的改进方案。具体实施方式内燃发动机VBK（图1）包括吸气区部1、发动机机体2、汽缸头3和排气区部4。吸气区部1优选地包括节流阀11，还有吸气歧管13，吸气歧管13经由入口导管从汽缸Z1延伸到发动机机体2中。发动机机体2还包括曲轴21，曲轴21经由连接杆25联接至汽缸Z1的活塞24。汽缸Z1和活塞24限定燃烧室27。汽缸头3包括阀驱动件，阀驱动件设有气体入口阀30、气体出口阀31和相应的阀驱动件（未更具体地予以标示）。汽缸头3还包括火花塞35、燃烧室压力传感器36（也称为汽缸压力传感器）和喷射阀34。备选地，喷射阀34也可以布置在吸气区部1中，如图1中通过点划线所示。排气区部4包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测火花点火型内燃发动机（VBK）中的自动点火的方法，所述火花点火型内燃发动机设有：‑至少一个汽缸（Z1‑Z），所述至少一个汽缸（Z1‑Z）与连接至曲轴（21）的活塞（24）一起限定燃烧室（27），‑燃烧室压力传感器（36），其用于测量所述燃烧室（27）中的压力（p_Zyl），‑曲轴角传感器（22），其供应表示曲轴角（CA）的信号，‑控制设备（6），其用于执行对所述内燃发动机（VBK）的开环和/或闭环控制，所述方法的特征在于‑在所述内燃发动机（VBK）的压缩冲程过程中，在评估窗（CA_AWF）内的限定的曲轴角（CA）处获取燃烧室压力的值（p_Zyl_mess），‑由所获取的所述燃烧室压力的值（p_Zyl_mess）获得经过滤波的压力值（p_Zyl_mess_MW），‑针对所限定的曲轴角（CA）确定在所述燃烧室（27）中的理论压力值（p_Zyl_calc），如果在所述燃烧室（27）中不发生燃烧，则所述理论压力值（p_Zyl_calc）将出现，‑形成经过滤波的压力值（p_Zyl_mess_MW）和理论压力值（p_Zyl_calc）之间的压力差值（p_Zyl_diff），‑将该压力差值（p_Zyl_diff）与预定义的阈值（p_Zyl_SW）比较，并且‑当所述阈值（p_Zyl_SW）被超过时，推断出在所述燃烧室（27）中发生了自动点火。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.21 DE 102012221249.31.一种用于检测火花点火型内燃发动机（VBK）中的自动点火的方法，所述火花点火型内燃发动机设有：-至少一个汽缸（Z1-Z），所述至少一个汽缸（Z1-Z）与连接至曲轴（21）的活塞（24）一起限定燃烧室（27），-燃烧室压力传感器（36），其用于测量所述燃烧室（27）中的压力（p_Zyl），-曲轴角传感器（22），其供应表示曲轴角（CA）的信号，-控制设备（6），其用于执行对所述内燃发动机（VBK）的开环和/或闭环控制，所述方法的特征在于-在所述内燃发动机（VBK）的压缩冲程过程中，在评估窗（CA_AWF）内的限定的曲轴角（CA）处获取燃烧室压力的值（p_Zyl_mess），-由所获取的所述燃烧室压力的值（p_Zyl_mess）获得经过滤波的压力值（p_Zyl_mess_MW），-针对所限定的曲轴角（CA）确定在所述燃烧室（27）中的理论压力值（p_Zyl_calc），如果在所述燃烧室（27）中不发生燃烧，则所述理论压力值（p_Zyl_calc）将出现，-形成经过滤波的压力值（p_Zyl_mess_MW）和理论压力值（p_Zyl_calc）之间的压力差值（p_Zyl_diff），-将该压力差值（p_Zyl_diff）与预定义的阈值（p_Zyl_SW）比较，并且-当所述阈值（p_Zyl_SW）被超过时，推断出在所述燃烧室（27）中发生了自动点火。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过形成滑动平均值来执行对测量到的所述燃烧室压力的值（p_Zyl_mess）的滤波。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：H许勒，W施奈德，
申请(专利权)人：大陆汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE