控制内燃发动机的麦克风信号法制造技术

一种控制内燃发动机（２）的方法，该内燃发动机具有限定可变容积燃烧室的至少一个气缸（３）和由在气缸（３）内部滑动的活塞（１４）提供动力的旋转曲轴（１５）；该控制方法包括如下步骤：确定记录窗（Ｗ），该记录窗以发动机角度（α）表示并具有开始发动机角（α开始）和停止发动机角（α停止）；通过至少一个声压传感器（２１ａ）并在记录窗（Ｗ）内，获取和存储由内燃发动机（２）产生的作为发动机角（α）的函数的声压波的强度（Ｓ）；以及，通过分析记录窗（Ｗ）内的声压波的强度（Ｓ）来估计内燃发动机（２）的部件的至少一个运转参数的值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及控制内燃发动机的方法。
技术介绍
当前市场化的内燃发动机被周期性地监控以确定燃烧特性(例如，内燃发动机爆 震或失火)，并因此调节燃烧参数(例如，点火提前)，而且还检测任何故障和指示维修需 要。监控通常基于来自发动机内部的传感器的信号。例如，发动机爆震通常是使用来自固 定到发动机的曲轴箱或气缸盖的加速计的信号来确定的。 就购置成本、传感器安装以及将传感器物理地连接到电子控制单元所需的布线而 言，使用安装在发动机内部的传感器是相当昂贵的。 专利申请EP1843024A1提出了通过使用声压传感器(即，麦克风)来确定内燃发 动机所产生的声压波强度，并相应确定至少一个发动机运转参数的值。换句话说，专利申请 EP1843024A1提出了用麦克风替换安装在发动机内部的传统传感器，以确定发动机所产生 的声压波，并且能够在无需进一步的配线的情况下将麦克风直接集成到电子控制单元中。 然而，专利申请EP1843024A1提出以与传统传感器(例如，加速计)的信号相同的 方法处理麦克风信号，而没有考虑发动机所产生的声压波的特性。结果，麦克风信号分析结 论总是不准确。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种内燃发动机控制方法，该方法设计用于消除上述缺点， 并且是便宜的且易于实现的。 根据本专利技术，提供了一种控制内燃发动机的方法，该内燃发动机具有限定可变容 积燃烧室的至少一个气缸以及由在气缸内部滑动的活塞提供动力的旋转曲轴。该控制方法 包括如下步骤 确定记录窗，该记录窗以发动机角度表示并具有开始发动机角和停止发动机角； 通过至少一个声压传感器并在记录窗内获取并存储由内燃发动机产生的作为发 动机角的函数的声压波的强度； 通过分析记录窗内的声压波的强度来估计内燃发动机部件的至少一个运转参数 的值； 该控制方法的特征在于，进一步包括如下步骤 在设计阶段，确定声压传感器与用于评估的运转参数所涉及的内燃发动机部件之 间的距离； 计算作为曲轴的转速以及声压传感器与用于评估的运转参数所涉及的内燃发动机部件之间的距离的函数的传输延迟，该传输延迟以发动机角度表示； 计算作为传输延迟的函数的记录窗的开始发动机角和停止发动机角。附图说明 通过参考附图的示例，将对本专利技术的非限制性实施方式进行描述，其中 图1示出了实现根据本专利技术的控制方法的内燃发动机的示意图； 图2示出了在为清楚起见而移除了部件的情况下的图1中的内燃发动机的动力单元的示意性立体图； 图3示出了如何计算在根据本专利技术的控制方法中所采用的记录窗的图表； 图4示出了图示由内燃发动机所产生的作为发动机角的函数的声压波的强度变化的曲线图； 图5a示出了带通过滤前的声压波强度的曲线图，图5b示出了带通过滤后的声压 波强度的曲线图； 图6示出了图示记录窗内的声压波强度的FFT(快速傅立叶变换)以及带通过滤 带的曲线图。具体实施例方式图1中的数字1整体表示道路车辆(未示出)的动力单元。 动力单元1包括受控点火的0tto循环式的内燃发动机2(即，以汽油或类似物作 为燃料)。内燃发动机2包括限定相应的可变容积室的四个气缸3(在图1中仅示出了一 个)，且每个气缸通过由至少一个进气门6控制的进气管5连接到进气歧管4，并通过由至 少一个排气门9控制的排气管8连接到排气歧管7。 通过节气门10向进气歧管4供应新鲜的(g卩，外部的)空气，该节气门IO能够在 闭合位置和全开位置之间进行调节。排气歧管10连接到排气系统ll，该排气系统11包括 用于消除气缸3中所产生的燃烧气体的一个或更多催化剂(未示出)。涡轮增压器(未示 出)可设置在排气歧管7的下游和进气歧管4的上游，该涡轮增压器使用废气能量以增加 进入到进气歧管4的进气速度和压力。 四个喷射器12 (每个气缸3 —个)装配到进气管5以周期性地将汽油喷射到进气 管5内(可替代地，喷射器12可将汽油直接喷入气缸3中)；而且四个火花塞13 (每个气 缸3 —个)装配到气缸3以周期性地点燃气缸3内的混合物。 每个气缸3都具有活塞14，该活塞14沿气缸3笔直地滑动，并通过连杆16机械地 连接到曲轴15。曲轴15又经由离合器18机械地连接到变速箱17，以将驱动扭矩传递到车 辆的驱动轮(未示出)。 动力单元1包括用于监控动力单元1的运转的控制系统19，且该控制系统19包括 监控动力单元l的运转的至少一个电子控制单元(ECU)，并位于发动机2附近，且常容纳在 车辆发动机舱(未示出)内。控制系统19还包括连接到控制单元21并用于测量动力单元 1的不同运转参数(例如，曲轴15的角度和转速)的许多传感器21，这些运转参数由控制 单元20使用以控制动力单元1。 如图2所示，内燃发动机2包括发动机机体22和气缸盖24，发动机机体22容纳旋 转部件并包括曲轴箱23，四个气缸3形成在气缸盖24内。控制单元20通常位于发动机舱 内，靠近发动机机体22，并且与发动机机体22物理地隔离。 每个气缸3的火花塞13都由控制单元20周期性地控制以在火花塞13的电极之间产生火花，并因此点燃气缸3内的压縮气体。控制单元20包括存储映射的存储器，该映 射包含作为当前发动机角的函数的火花塞13的控制值。更具体地，对于每个火花塞13，该 映射包含点火提前，即，点火(即，火花塞13的电极之间的火花)之间的角度间隔，以及活 塞14的上止点位置或TDC位置。如果点火提前为零，这就意味着点火(即火花塞13的电 极之间的火花)准确地在活塞14的上止点位置或TDC位置处发生。 控制单元映射中的点火提前值在设计阶段确定以保证在所有的运转条件下的良 好的燃烧，进而保证内燃发动机2的良好的热效率，而且同时保护内燃发动机2的完整性， 即防止气缸3内的过度爆震。然而，燃烧受许多因素影响，这些因素中最重要的是燃料特 性、气缸盖24的温度、以及火花塞13的磨损，而且由于实际上不可能对这些因素的影响作 出任何确定程度的预测，因而需要估计的爆震指标Id。如果在气缸3内发生剧烈的爆震，则 控制单元20相对于映射值减少点火提前值，以便消除或减轻爆震。 控制火花塞13的控制单元20使用所存储映射中的点火提前值，而且如果气缸内 发生剧烈爆震则减少该点火提前值。这是一种保护性的控制策略，该控制策略仅用于在气 缸3内发生爆震的情况下，通过改变映射指示的点火提前值来保护内燃发动机2的完整性。 然而，最近已经注意到，少量的爆震并不总是不合需要的，而且在某些情况下，甚至可改善 燃烧并因此在不损害内燃发动机2的完整性的情况下使热效率最大化。因此已提出了更积 极的点火提前控制策略，由此，不仅在发生剧烈爆震的情况下，而且为了获得少量的爆震以 改善气缸3内的燃烧，都可修改映射指示的点火提前值。 如图l和图2所示，至少一个声压传感器(S卩，麦克风)21a容纳在控制单元20内(因此与发动机组22物理地隔离)，以确定由动力单元1所产生的声压波的强度。在未示出的不同实施方式中，声压传感器21a可设置于其它位置，例如，控制节气门10的装置内、进气歧管4上、发动机舱内的支架上、车辆框架上，或者(较少可能地)设置在车辆内部。然而，声压传感器21a优选地设置于控制单元20内以消除组装工作和附加配线。 声压传感器21a可为全向的或定向的，在定向的情况下，很明显必需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制内燃发动机（２）的方法，所述内燃发动机具有限定可变容积燃烧室的至少一个气缸（３），以及由在气缸（３）内部滑动的活塞（１４）提供动力的旋转曲轴（１５）；所述控制方法包括如下步骤：　　确定记录窗（Ｗ），该记录窗以发动机角度（α）表示并具有开始发动机角（α↓［开始］）和停止发动机角（α↓［停止］）；　　通过至少一个声压传感器（２１ａ）并在记录窗（Ｗ）内获取并存储由内燃发动机（２）产生的作为发动机角（α）的函数的声压波的强度（Ｓ）；　　通过分析记录窗（Ｗ）内的声压波的强度（Ｓ）来估计内燃发动机（２）的部件的至少一个运转参数的值；　　所述控制方法的特征在于，进一步包括如下步骤：　　在设计阶段，确定声压传感器（２１ａ）与用于评估的运转参数所涉及的内燃发动机（２）的部件之间的距离（ｄ）；　　计算作为曲轴（１５）的转速（ω）以及声压传感器（２１ａ）与用于评估的运转参数所涉及的内燃发动机（２）的部件之间的距离（ｄ）的函数的传输延迟（Ｄ↓［ｔ］），所述传输延迟以发动机角度表示；　　计算作为传输延迟（Ｄ↓［ｔ］）的函数的记录窗（Ｗ）的开始发动机角（α↓［开始］）和停止发动机角（α↓［停止］）。

【技术特征摘要】
EP 2008-10-21 08425681.7一种控制内燃发动机(2)的方法，所述内燃发动机具有限定可变容积燃烧室的至少一个气缸(3)，以及由在气缸(3)内部滑动的活塞(14)提供动力的旋转曲轴(15)；所述控制方法包括如下步骤确定记录窗(W)，该记录窗以发动机角度(α)表示并具有开始发动机角(α开始)和停止发动机角(α停止)；通过至少一个声压传感器(21a)并在记录窗(W)内获取并存储由内燃发动机(2)产生的作为发动机角(α)的函数的声压波的强度(S)；通过分析记录窗(W)内的声压波的强度(S)来估计内燃发动机(2)的部件的至少一个运转参数的值；所述控制方法的特征在于，进一步包括如下步骤在设计阶段，确定声压传感器(21a)与用于评估的运转参数所涉及的内燃发动机(2)的部件之间的距离(d)；计算作为曲轴(15)的转速(ω)以及声压传感器(21a)与用于评估的运转参数所涉及的内燃发动机(2)的部件之间的距离(d)的函数的传输延迟(Dt)，所述传输延迟以发动机角度表示；计算作为传输延迟(Dt)的函数的记录窗(W)的开始发动机角(α开始)和停止发动机角(α停止)。2. 如权利要求l所述的控制方法，其中，使用以下等式计算以发动机角度表示的传输延迟(Dt):'=v声音承60其中Dt(° )为以发动机角度表示的传输延迟；d(m)为声压传感器(21a)与用于评估的运转参数所涉及的内燃发动机(2)的部件之间的距离；(rpm)为曲轴(15)的转速;v，* (m/s)为声音在空气中的速度。3. 如权利要求1所述的控制方法，进一步包括如下步骤在设计阶段，确定由用于评估的运转参数所综合的现象的开始时间(B)，该开始时间以发动机角度表示；在设计阶段，确定由用于评估的运转参数所综合的现象的持续期间(L)，该持续期间以发动机角度表示；通过将以发动机角度表示的传输延迟(Dt)与由用于评估的运转参数所综合的现象的以发动机角度表示的开始时间(B)相加来计算记录窗(W)的开始发动机角(a ;以及通过将由用于评估的运转参数所综合的现象的以发动机角度表示的持续期间(L)与记录窗(W)的开始发动机角(a形J相加来计算记录窗(W)的停止发动机角(a停止)。4. 如权利要求3所述的控制方法，其中，当用于评估的运转参...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡诺斯加蒂，尼科洛卡维纳，菲利波卡万纳，贾恩卡洛比桑蒂，
申请(专利权)人：马涅蒂马瑞利公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]