CN101182813B - 内燃机爆震调节的监测方法及爆震调节装置 - Google Patents
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Abstract
提出一种用于监测内燃机的爆震调节的方法和一种用于内燃机的爆震调节的装置，其中为了爆震调节获得数字爆震数据，其方式是在内燃机的一个开始角度时开始对一个爆震传感器(108)的被模/数转换了的数据的检测，及在一个结束角度时结束该检测。及对数字爆震数据进行分析，以便识别数字爆震数据的检测的功能错误。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于监测内燃机的爆震调节的方法及装置。
背景技术
由DE 100 22 815 A1已公开了一种装置，其中一个爆震传感器的信号被模拟/数字地转换及然后借助这些数字数据进行爆震数据的进一步处理。在此情况下还设有爆震调节的监测，该监测基于测试信号的馈入及检验是否产生与这些测试信号相应的爆震电平。为了监测目的未设置数字爆震数据的分析处理。
发明内容
按照本发明，提出了一种用于监测内燃机的爆震调节的方法，其中，为了爆震调节获得数字爆震数据，其方式是在内燃机的一个开始角度时开始一个爆震传感器的模/数转换了的数据的检测，及在一个结束角度时结束该检测；及对数字爆震数据进行分析，以便识别数字爆震数据的检测的功能错误。
按照本发明，还提出了一种用于监测内燃机的爆震调节的装置，其中，设有用于获得数字爆震数据的数据检测单元，所述数据检测单元在内燃机的一个开始角度时开始对一个爆震传感器的模/数转换了的数据的检测，及在一个结束角度时结束该检测；及设有用于识别数字爆震数据的检测的功能错误的监测单元，所述监测单元对数字爆震数据进行分析处理。
相比之下，本发明的用于监测内燃机的爆震调节的方法及本发明的用于内燃机的爆震调节的装置具有其优点，即，通过对数字爆震数据的直接分析处理进行爆震调节的监测。由此在内燃机的持续工作期间可以不中断爆震调节地通过施加测试信号来进行对爆震调节的监测。因此内燃机的工作可靠性得以改善。
本发明的有利的扩展方案及改进通过以下措施得到。
有利的是，设置一个角度计数器，其中有内燃机的当前角度信息；一个比较单元进行当前角度信息与开始角度及结束角度的比较并且根据该比较开始或结束检测。
有利的是，在对数字的爆震数据的检测之后，根据内燃机的开始角度、结束角度及转速计算一个数据量，将该数据量与实际存储的数据量相比较。
有利的是，根据内燃机的开始角度、结束角度及转速计算爆震数据的检测的持续时问及由此计算数据量。
有利的是，对于转速考虑开始角度时的转速信息及结束角度时的转速信息。
有利的是，在每个开始角度时一个开始角度计数器继续计数和/或在每个结束角度时一个结束角度计数器继续计数；及以预定的时间间隔检验开始角度计数器和/或结束角度计数器的状态。
有利的是，在出现结束角度时检验：内燃机的一个接下来的气缸的开始角度是否位于该结束角度的后面。
有利的是，设有用于传感器信号的多个处理单元；所述处理单元中的至少一个处理单元可执行自测试，及检验可执行自测试的所有处理单元是否无错误。
有利的是，将爆震传感器的被模拟-数字转换了的数据存储在一个存储器中；及在一个结束角度后与一个开始角度前检验是否还有数据被存储到该存储器中。
特别简单地，数据检测的开始及结束通过比较单元来实现，该比较单元将当前角度信息与在先计算的用于数据检测的开始角度及结束角度相比较。为了数据量(Datenmenge)的计算，除角度信息外还必须附加地已知内燃机的转速。特别简单的是，由这些信息首先计算数据检测的持续时间及再由此计算数据量。在此，作为转速信息也可使用转速的平均值。作为另一监测，可在数据检测的每个开始或结束时使一个计数器改变。该计数器则与角度信息无关地、即在预定的时间间隔被检验。这样形式的监测与如下装置无关，该装置提供内燃机的当前角度信息及由此可不受角度信息错误求值的干扰。作为监测的其它形式还可规定：在出现结束角度时检验：内燃机的一个接下来的气缸的开始角度是否位于该结束角度的后面。
附图说明
本发明的实施例被表示在附图中及在以下的说明中详细地描述。图中示出：
图1为具有一个控制装置的内燃机的示意图，及
图2示出用于爆震信号分析处理的不同单元及用于爆震调节的监测的单元。
具体实施方式
图1中极其示意性地表示一个内燃机及一个配置给该内燃机的控制装置1。内燃机通过一个其中设置有活塞101的气缸100来表示。通过在气缸100中的燃烧引起压力升高，该压力升高则引起活塞101的运动。活塞101的运动通过一个未示出的连杆转换成曲轴102的运动。一个发生器轮103与曲轴102刚性地连接，在该发生器轮上设置有各个标记齿104。在图1中示意性地表示出八个齿。但通常发生器轮103具有三十或六十个齿，其中这些齿中一个或两个齿未被构造，以便标记一个固定的参考标记，该参考标记相应于曲轴102的一个固定地预给定的角度位置。
内燃机的控制通过控制装置1来实现，该控制装置操作用于控制内燃机的执行机构并且读入传感器的信号，这些传感器提供关于内燃机状态的信息。作为例子，在图1中示出一个控制线路105，控制装置1通过它控制气缸100的气缸盖上的执行机构106。一个这种执行机构106例如可为火花塞或喷油阀，由此或者对已输入气缸100中的空气一燃料混合物进行点火，或者喷射相应的燃料量。此外，在图1中作为例子示出两个不同的传感器。
通过气缸100外壁上的爆震传感器108可接收气缸100中的相应振动信号并且通过数据线107传送给控制装置1。通过这些爆震信号实现所谓的爆震调节，即内燃机可工作在紧邻爆震界限的附近，由此可实现内燃机特别经济的运行。
通过转速传感器109识别标记齿104在转速传感器109旁边的扫过并且通过数据线110在控制装置1中提供这些与曲轴102的相应位置成比例的信号供使用。这些信息允许角度同步地对内燃机1进行干预，即在内燃机曲轴的一些确定位置上对执行机构进行调节干预。图1中仅示意性地示出一个单个气缸100。但内燃机通常具有多个气缸100，尤其是四个气缸100。
图2中详细地表示爆震调节的信号处理。配置给一个内燃机的多个气缸的两个爆震传感器108的信号通过一个多路转换器10传送，该多路转换器总是仅接通一个传感器信号。这之所以可以，是因为在内燃机的这些气缸中不会在同一时刻出现这些爆震信号并且由此在时间上不会重叠。这些爆震传感器的被这样组合的数据流由多路转换器10传送给一个滤波器11。该滤波器11具有抗假频功能(Anti-Alias-Funtion)，以便防止通过用有限频率的采样产生干扰效应。在该滤波器11的后面在一个放大级12中进行附加的信号放大，然后将该放大的信号再传送给一个模/数转换器。在该模/数转换器中对模拟量的爆震信号进行采样(Abtastung)，并将相应的采样值存储到一个中间存储器14中。在存储器14中的该存储是通过一个存储器直接存取模块19(DMA)来实现的。在中间存储器14中存储的爆震信号的采样值接着在分析处理单元中成组地被继续处理，尤其是确定在配置了爆震传感器108的一个气缸中的确定燃烧时是否进行了爆震燃烧。然后一个相应的输出信号也在输出导线16上供使用。
相关的测量窗-在其中通过模/数转换器13进行模/数转换一将由一个窗发生器17来确定。该窗发生器17通过一个相应的控制线路18与模/数转换器13连接。通过窗发生器17的相应信号，模/数转换器13开始模/数转换，并且爆震传感器108的爆震信号的每个这样产生的采样值都被存储在中间存储器14中。当数据检测不应再进行时，通过窗发生器17来停止通过模/数转换器13的模/数转换。窗发生器17的相应信号也被输送给一个监测单元20，通过该监测单元进行整个爆震调节的监测。此外中间存储器14的数据或分析处理单元15的数据也供监测单元20使用。
图2中示出作为各个分开的功能块的用于处理爆震信号的单元和监测单元。但各个功能块可与控制装置1一起设置在一个壳体中，也可部分地通过一个相应的程序来实现，该程序由控制装置1的一个通用计算机来执行。尤其是设置在模/数变换器13后面的功能块优选通过相应的程序模块来实现，这些程序模块由控制装置1的一个通用计算机来处理。
控制装置1被构造用于处理角度控制的及时间控制的过程。角度控制的过程是：在内燃机曲轴102的一个确定的角度位置上应进行的过程。为此控制装置1对转速传感器109的信号分析处理。因此在发生器轮103有六十个齿的情况下，可实现6°曲轴角度的角度分辨率。因为内燃机的转速在6°以内不会任意强烈地改变，因此中间值可相应地根据当前转速信号及一个齿104的出现来计算。通常例如设有一个角度计数器，在控制装置1内部通过该角度计数器可实现小于1°，例如0.75°曲轴角度的角度分辨率。然后在每个这样的角度上由一个相应的程序模块来检验：是否应在该角度上进行内燃机部件或控制装置1的控制。以此方式产生窗发生器的功能，其方式是设置一个用于爆震传感器108的信号的数据检测开始的角度信息及一个用于爆震传感器108的信号的数据检测结束的角度信息。通常该计算与点火角的计算一起进行，因为爆震数据的有意义的检测在点火后的一定的角度窗中才有意义。因此对于每个点火事件除点火角外还计算用于检测爆震数据的开始角度及结束角度。窗发生器在控制装置1内得到用于该开始角度及结束角度的值及关于内燃机曲轴102的当前位置的信息，即当前的角度信息。当窗发生器17确定出当前角度相应于开始角度时，则接通模/数转换器，并且当此后窗发生器确定出达到结束角度时，则又停止通过模/数转换器13的模/数转换。作为可选方案，该模/数转换器13也可连续地工作，并且仅在中间存储器14中的存储由窗发生器17控制。在此情况下DMA 19对窗发生器17的控制信号进行分析处理。图2中控制导线18既与模/数转换器13相连接也与DMA19相连接。视用哪个元件用于产生测量窗而定，这两个线路中的一个将是不需要的。
监测单元20则用于监测：是否由模/数转换器13成功地进行了模/数转换，以及是否实现到中间存储器14中的正确的存储。为此设置了另一装置，尤其是另一程序模块，它与数据检测的开始角度或结束角度无关地被启动。为了监测爆震数据的检测，监测单元20既可使用窗发生器17的信号，也可使用中间存储器14或分析处理单元15的信号。在任何情况下，监测单元20都访问存储在中间存储器14中的数字爆震数据，并直接地对这些数据进行分析，以便识别在检测数字爆震数据时的功能错误。通过对已模-数转换的数据的直接分析可以与爆震调节的连续工作并行地进行监测。不需要使用测试信号，并且由此不需要中断连续的爆震调节或爆震识别。但对此需要直接地基于数字数据进行分析。
在通过监测单元20进行的第一次监测时对存储在中间存储器14中的数据量进行分析。对于每次爆震事件必须在中间存储器14中存储确定的最小量的数据，以便完全可以进行有意义的分析。因此第一次简单的分析在于：检验在中间存储器14中对于一个确定的测量窗产生的数据量。此外，在此可考察：这些测量值是否具有足够的信号电平以及是否存在数字爆震数据的足够变化。与转速信息相关联地，可借助较好的近似来计算一个确定的爆震窗所期待的数据量。当根据开始角度及结束角度及内燃机的转速计算一个持续时间时，这可特别简单地实现，该持续时间供模/数转换使用。结合模/数转换器13的已知的采样频率则可用很好的近似来计算：对于爆震窗在中间存储器14中存储的数据块有多大。转速信息被考察得愈精密，则在中间存储器14中的数据块的大小可计算得愈精确。例如有意义的是，开始角度时及结束角度时的转速用于转速平均值的计算，然后将这样平均的转速再用于数据量的计算。与这样计算出的数据量的过大偏差则归因于窗发生器17或模/数转换器13的干扰。该监测方法的优点是，它可与常规的爆震数据的分析并行地进行。不需要的是，信号处理链被施加测试信号，因为在这样的测试阶段可以无爆震识别及由此也可以无爆震调节。对于该监测是特别有利的，如果在控制装置内部与窗发生器17无关地进行该监测的启动。这可通过如下措施来实现，即除开始角度及结束角度外还计算一个监测角度，在该监测角度，监测单元则进行中间存储器14中的数据的检验。作为可选方案，监测单元20也可时间控制地被启动，即以固定地预给定的时间间隔启动一个监测程序，该监测程序则总是检验在紧前面进行的测量窗的数据量。
通过监测单元20的时间控制的监测的一个特殊形式在于，由窗发生器17在每个开始角度时使一个开始角度计数器继续计数或在每个结束角度时使一个结束角度计数器继续计数。监测单元20以均匀的时间间隔被激活，其中这样地选择这些时间间隔，即在内燃机的每个有意义的转速上自监测单元20的最近调用起必需产生至少一个分析窗。在长时间的情况下也可设置相应的较大数目的测量窗，它们从监测程序的该最近调用起必须产生。仅当在时间控制地被启动的监测程序中得到相应数目的开始角度计数器及结束角度计数器的计数值时，爆震识别才被评估为无误的。
另一监测可结合结束角度来进行。在此，通过监测单元20检验：在窗发生器17中出现一个结束角度时是否已为下一个测量窗存储有一个开始角度，该开始角度具有相对当前结束角度的后续角度值。尤其在4气缸内燃机中不会出现如下这种情况：在这些气缸中各个燃烧过程的测量窗相重叠。因此，相继跟随的燃烧过程的结束角度及开始角度是否合理的检验体现了对窗发生器17的计算的检验。
由监测单元20的另一分析规定，由分析处理单元15计算的结束事件-它通过线路16输出-也输送给监测单元20。在一个实际的内燃机中该输出信号总是具有确定的最小幅度，只要整个分析链正常工作。通过检验输出值是否位于一个确定的信号窗内，则可确定出：是否出现一个部件的完全失效或一个连接线路的断开。
另一监测通过借助自测试进行的DMA 19检验来实现。DMA 19检验存储器14中的存储过程，尤其是检验DMA 19是否能在由模/数转换器13提供新的数字值以前对存储器14进行存储器的访问。当在此出现错误时，则通过DMA置一个相应的错误位。通过对该错误位的检验，监测单元20可确定出：是否无误地实现爆震数据的检测(及存储)。当分析链的其它部分如多路转换器10，、抗假频滤波器11或模/数转换器13同样设有自测试时，则可如DMA 19的情况那样，也使用该自测试的结果来确定爆震数据检测时的错误。
另一监测的实现方式是，在测量窗之间的活动性方面监测模/数转换器13和/或DMA 19的活动性。即在测量窗之间不允许有数据被写入到存储器14中。因此监测单元20检验：是否在一个测量窗结束后模/数转换器13休止(具有由模/数转换器13控制的窗形成的方案)或是否DMA 19休止(具有由DMA 19控制的窗形成的方案)。
Claims (10)
1.用于监测内燃机的爆震调节的方法，其特征在于：为了爆震调节获得数字爆震数据，其方式是在内燃机的一个开始角度时开始一个爆震传感器(108)的模/数转换了的数据的检测，及在一个结束角度时结束该检测；及对数字爆震数据进行分析，以便识别数字爆震数据的检测的功能错误。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：设置一个角度计数器，其中有内燃机的当前角度信息；一个比较单元(17)进行当前角度信息与开始角度及结束角度的比较并且根据该比较开始或结束检测。
3.根据以上权利要求之一的方法，其特征在于：在对数字的爆震数据的检测之后，根据内燃机的开始角度、结束角度及转速计算一个数据量，将该数据量与实际存储的数据量相比较。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于：根据内燃机的开始角度、结束角度及转速计算爆震数据的检测的持续时间及由此计算数据量。
5.根据权利要求3的方法，其特征在于：对于转速考虑开始角度时的转速信息及结束角度时的转速信息。
6.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：在每个开始角度时一个开始角度计数器继续计数和/或在每个结束角度时一个结束角度计数器继续计数；及以预定的时间间隔检验开始角度计数器和/或结束角度计数器的状态。
7.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：在出现结束角度时检验：内燃机的一个接下来的气缸的开始角度是否位于该结束角度的后面。
8.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：设有用于传感器信号的多个处理单元(11，12，13，14，15)；所述处理单元中的至少一个处理单元可执行自测试，及检验可执行自测试的所有处理单元是否无错误。
9.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：将爆震传感器(108)的被模拟-数字转换了的数据存储在一个存储器(14)中；及在一个结束角度后与一个开始角度前检验是否还有数据被存储到该存储器中。
10.用于监测内燃机的爆震调节的装置，其特征在于：设有用于获得数字爆震数据的数据检测单元，所述数据检测单元在内燃机的一个开始角度时开始对一个爆震传感器(108)的模/数转换了的数据的检测，及在一个结束角度时结束该检测；及设有用于识别数字爆震数据的检测的功能错误的监测单元(20)，所述监测单元对数字爆震数据进行分析处理。
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