CN101545409A - 控制内燃机燃烧阶段的系统和方法 - Google Patents

控制内燃机燃烧阶段的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101545409A
CN101545409A CN200910203916A CN200910203916A CN101545409A CN 101545409 A CN101545409 A CN 101545409A CN 200910203916 A CN200910203916 A CN 200910203916A CN 200910203916 A CN200910203916 A CN 200910203916A CN 101545409 A CN101545409 A CN 101545409A
Authority
CN
China
Prior art keywords
variable volume
firing chamber
described variable
cylinder
combustion process
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200910203916A
Other languages
English (en)
Inventor
亚历山德罗·卡坦尼斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN101545409A publication Critical patent/CN101545409A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/027—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28—Interface circuits
    • F02D2041/281—Interface circuits between sensors and control unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

一种用于控制内燃机(1)内燃烧阶段的系统，其具有第一传感器(14)以及振荡传感器(12)，其中，第一传感器定位在容积可变的燃烧室(2)内，振荡传感器定位在容积可变的第一和第二燃烧室(2、3、4、5)的外部。应用第一传感器(14)的第一信号控制容积可变的第一燃烧室(2)内的燃烧过程，并且组合应用第一传感器(14)的第一信号和振荡传感器(12)的第二信号来控制容积可变的至少一个第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧过程。

Description

控制内燃机燃烧阶段的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制内燃机燃烧阶段的系统和方法，本发明还涉及一种具有所述系统的内燃机。
背景技术
具有往复运动式活塞的内燃机通常具有多个容积可变的燃烧室，其中，通过在缸膛内往复运动的活塞限定每个室。活塞与曲轴连接，室内的气体膨胀将导致活塞运动，由该活塞运动来驱动曲轴。这种内燃机是这样做功的，即，在点燃混合物之前在工作气缸内压缩空气/燃料混合物，或者通过将燃料喷射到热的压缩空气中，以便开始燃烧。曲轴系统将由燃烧过程产生的功，转化为可以在曲轴端部提供的扭矩。
根据多种因素来控制气缸内的点火时刻，如内燃机转速和空燃比。因为内燃机通常具有多个气缸，所以不仅要控制单个气缸内的燃烧过程而且要控制所有气缸内的燃烧过程。如果不合乎规定地控制燃烧过程，则会出现内燃机爆震，这会在短的时段内释放大量热量，这会损伤活塞、缸盖和缸盖密封部。
应在HCCI运行工况下(HCCI＝homogeneous charge compression ignition＝均质压燃)运行的内燃机中，燃烧过程控制是一个专门的问题，其中HCCI运行工况也被称为AR燃烧(AR＝活化基)或者ATAC(ATAC＝活化热氛围燃烧)。HCCI运行工况是一种自燃运行工况，其与内燃机爆震现象的不同在于，通过以空气和/或废气稀释燃料从而延缓燃料和空气之间的反应速度，以便产生足够慢的燃烧，从而不损伤内燃机。HCCI运行在燃料效率高的同时又是难以控制的，这是因为在开始喷射燃料和开始燃料燃烧之间必须有大的时延。
使用位于气缸内的压力传感器来检测燃烧过程是已知的。通过对气缸内部的燃烧压力进行分析，可以确定燃烧过程的开始和速度。能够应用这些信息，以便通过控制燃料喷射时间和/或控制例如进气阀和排气阀的打开和关闭来控制下一周期的燃烧过程。
将传感器定位在每个气缸内是已知的，这样做的优点在于能够详细且特别准确地测量燃烧过程，所述测量可用来控制点火时间。然而由于内燃机的结构，在每个气缸内设置位于气缸内的传感器是昂贵且不可行的。
例如，DE 102 33 612 A1也公开了通过使用一个或多个振荡传感器来控制多个气缸的燃烧阶段，这些振荡传感器位于气缸附近，例如在内燃机气缸盖上。尽管这种布置方式具有费用低廉的优点，然而可从这些间接测量获得的信息较为不准确，只能有限改进所能实现的控制。
发明内容
因此合乎需要的是，提出一种用于控制内燃机燃烧过程的系统和方法，所述系统和方法至少克服了这些问题中的一些。
这通过独立权利要求的主题实现。其它有利的改进是从属权利要求的主题。
提供了一种用于控制内燃机燃烧过程的系统和方法。该内燃机包括容积可变的第一燃烧室以及至少一个容积可变的第二燃烧室，其中，通过在第一汽缸内作往复运动的第一活塞限定第一燃烧室，通过在第二汽缸内作往复运动的第二活塞限定容积可变的各第二燃烧室。该内燃机还具有曲轴，所述曲轴与第一和第二活塞连接，并通过第一和第二活塞的运动驱动。
此外设有两种检测器。第一检测器定位在容积可变的第一燃烧室内，并且适于提供说明容积可变的第一燃烧室内燃烧过程的第一信号。形式为振荡传感器的第二检测器定位在容积可变的第一和第二燃烧室外部，并且能够提供说明容积可变的第一燃烧室以及第二燃烧室内燃烧过程的第二信号。用于控制这种内燃机燃烧阶段的方法包括：应用定位在容积可变的第一燃烧室内的第一传感器的第一信号，以便控制容积可变的第一燃烧室内的燃烧过程；应用第一传感器第一信号和振荡传感器第二信号的组合，以便控制在至少一个容积可变的第二燃烧室内的燃烧过程。
本系统和本方法的优点在于，能够通过仅使用一个位于气缸内的传感器来控制燃烧阶段。因此，在一个实施例中，未向这些容积可变的第二燃烧室提供设置在气缸内部的传感器。这降低了部件的成本以及内燃机管理系统的成本。此外可以针对这样一些内燃机应用本系统和本方法，在这些内燃机中，各气缸内都没有足够的空间来容纳置入气缸的传感器。第一检测器可以是压力传感器，并且在柴油内燃机的情况下能够集成在预热塞内。这种压力传感器在现有技术中是已知的。然而也能使用其它类型的传感器。
振荡传感器可以是爆震传感器，它也能提供表明内燃机爆震的信号。因此可以使用单个振荡传感器，以便避免内燃机爆震以及控制燃烧阶段。这种方式的优点在于降低了成本。也可以设置多个振荡传感器并使用各振荡传感器的信号，以便与本发明的方法一致地控制燃烧阶段。振荡传感器可以是现有技术中已知的任意一种振荡传感器，例如压电传感器。爆震传感器也被称为加速度传感器或加速度测量仪。
根据本发明在控制燃烧阶段的方法中应用第一传感器的第一信号，以便计算用于控制容积可变的第一及第二燃烧室燃烧阶段的综合校正因数。综合校正因数补偿燃烧过程中由常见的内燃机偏差造成的变化，例如内燃机温度、充气温度(Ladungstemperatur)和废气再生的变化，这些变化影响所有容积可变的燃烧室内的燃烧过程。
除了由常见的内燃机偏差造成的变化外，也可能会在气缸与气缸之间出现变化。这可能是由不均匀的废气再生或不均匀的温度分布或者喷射燃料分配时的波动造成的。
在另一实施例中，使用振荡传感器的第二信号，以便形成对至少一个容积可变的第二燃烧室的燃烧过程的调节，该调节对每一个容积可变的第二燃烧室来说均为特定的。可以独立调节每个气缸的燃烧过程。因此能够通过其它气缸内的燃烧过程补偿各个气缸内燃烧过程的变化，并且能够通过仅一个位于气缸内的压力传感器和唯一一个爆震传感器来控制燃烧阶段。
在另一个实施例中，使用振荡传感器的第二信号，以便形成对至少一个容积可变的第二燃烧室的燃烧过程的调节，该调节对于每一个容积可变的第二燃烧室来说都是特定的。相对于容积可变的第一燃烧室内的燃烧过程对容积可变的第二燃烧室内的燃烧过程进行调节，如通过振荡传感器确定。
可以通过使用振荡传感器的第二信号来计算一个气缸的特定校正因数，所述校正因数补偿了燃烧时间上的差，例如将容积可变的第二燃烧室内燃烧的开始与容积可变的第一燃烧室内燃烧的开始进行比较得到的差。将所述特定于各气缸的校正因数与由第一传感器的第一信号计算得出的综合校正因数相加。这两个校正因数之和规定了对各第二气缸来说特定的校正因数。除了在第一和第二燃烧室内的燃烧开始时的有利之处外，还能够使用其它的有利之处来计算一个气缸的特定校正因数。可以使用任何表明容积可变的燃烧室内的燃烧过程的事件。
例如根据针对所有气缸(也就是针对容积可变的第一和第二燃烧室)的第二信号，确定表示容积可变的第一和第二燃烧室内的燃烧过程的事件。所述事件可以例如是燃料的点火。振荡传感器的第二信号可以具有多个峰值，其中，每个峰值对应于每个容积可变的第一和第二燃烧室内的燃料点火。
在一些实施例中设置了曲轴位置传感器。如果设有曲轴位置传感器，则通过组合应用曲轴传感器和第二信号来确定曲轴的转角位置，在该转角位置情况下，容积可变的第一燃烧室内发生表示燃烧过程的事件。相似地，通过组合应用振荡传感器的第二信号和曲轴传感器来确定曲轴的转角位置，在该转角位置情况下，容积可变的第二燃烧室内发生表示燃烧过程的事件。能够使用曲轴的第一转角位置和曲轴的第二转角位置之差来计算所述容积可变的第二燃烧室的特定于各气缸的偏差因数，其中在曲轴的第一转角位置，容积可变的第二燃烧室内出现事件，在曲轴的第二转角位置，容积可变的第一燃烧室内出现事件。
在本方法的另一步骤中应用特定于各气缸的校正因数和综合校正因数之和(所述综合校正因数由第一传感器的第一信号获得)，以便形成对容积可变的第二燃烧室内的燃烧过程的调节。所述调节专门针对容积可变的第二燃烧室。在另一个实施例中，针对各容积可变的第二燃烧室实施所述方法。
容积可变的第一燃烧室内的第一传感器的第一信号也能与曲轴位置传感器组合使用。例如能够组合应用第一传感器的第一信号和曲轴位置传感器的信号来确定曲轴的转角位置，在该转角位置处，已经燃烧了预定的一小部分燃料，通常为燃料的50％。
第一信号也能用作对容积可变的第一和第二燃烧室内燃烧阶段的调节控制的反馈。
在另一个实施例中，根据第一信号确定表征了容积可变的第一燃烧室内的燃烧过程的参数p1。计算参数的预定值v与参数p1的综合偏差因数G，G＝(v-p1)。根据综合偏差因数G来控制容积可变的第一燃烧室内的燃烧过程。如果预定值v与参数p1没有偏差，则G＝0并且不执行调节。
在本方法的另一个实施例中，根据第二信号确定表征容积可变的第一燃烧室的燃烧过程的参数p′1。根据第二信号确定表征容积可变的第二燃烧室之一的燃烧过程的参数p′2。计算参数p′1和p′2之间的差，以设置特定于各气缸的偏差因数C，其中，C＝p′1-p′2。
特定于各气缸的偏差因数使得能够补偿在对容积可变的第二和第一燃烧室之间的燃烧过程进行时间控制时产生的差。在对燃烧过程进行时间控制时所产生的差，可以是在燃烧过程在两个气缸中开始的差。
将特定于各气缸的偏差因数C与综合偏差因数G相加，并且根据特定于各气缸的偏差因数与综合偏差因数之和来控制容积可变的第二燃烧室的燃烧过程。在另一实施例中，针对各个容积可变的第二燃烧室执行所述方法。
在另一实施例中，或许是根据第一信号获得的、表征容积可变的第一燃烧室内的燃烧过程的参数，可以是针对该燃烧室测得的压力与模拟的压力之差。如果没有出现燃烧，则模拟的压力表示容积可变的第一燃烧室内的压力。
可根据振荡传感器信号中的峰值确定或许从第二信号获得的参数p′，所述峰值表示容积可变的第一和第二燃烧室内的点火。
在另一实施例中，参数p′是曲轴的转角位置，在该转角位置处确定振荡传感器的信号中的峰值，该峰值表示容积可变的第一和第二燃烧室内的燃料点火。
内燃机也适于在HCCI运行工况(HCCI＝homogeneous charge compressionignition＝均质压燃)下工作。如果内燃机在HCCI运行工况下工作或者内燃机在传统内燃机运行工况下工作，则可以执行本方法。
如果内燃机在火花塞点火运行工况下工作，则也可以执行本方法。因此可以应用本方法以控制柴油内燃机和汽油内燃机内的燃烧阶段。
本发明也规定了一种可以根据前述方法之一控制的系统，本发明还规定了一种具有所述系统的内燃机以及一种具有所述系统的车辆。
如前所述，根据前述实施例之一，控制内燃机燃烧阶段的系统具有两个检测器。该系统也具有控制器，该控制器适于通过应用第一传感器的第一信号来控制容积可变的第一燃烧室内的燃烧过程，并且该控制器还适于通过应用第一传感器的第一信号和振荡传感器的第二信号的组合来控制容积可变的至少一个第二燃烧室内的燃烧过程。
控制器可以具有操作装置以便控制燃料喷射以及阀等，控制器还具有电路，该电路具有包括集成电路和存储芯片的半导体芯片，所述半导体芯片用于：分析传感器发送的信号；以及，计算校正因数；并且向操作装置发送信号以控制燃烧阶段。
在其它实施例中，系统具有用于控制容积可变的第一和第二燃烧室内的燃料喷射时间点的装置。在这种情况下，控制器也适于通过控制燃料喷射时间、控制进气阀和/或排气阀来控制容积可变的第一和第二燃烧室内的燃烧过程。在另一实施例中，系统具有与控制器连接的曲轴位置传感器。
系统还具有用于计算综合校正因数的另一种装置，以便根据第一传感器发送的第一信号计算容积可变的第一和第二燃烧室的燃烧阶段。
系统还可以具有用于根据第二信号为各个容积可变的第一和第二燃烧室确定事件的另一种装置，所述事件表明容积可变的第一和第二燃烧室内的燃烧过程。该装置适于对振荡传感器的信号进行峰值去卷积(Spitzendekonvolution)。
系统也可以设有这样的装置，其用于计算容积可变的第二燃烧室内的事件与容积可变的第一燃烧室内的事件的时间点相比的时间差，以便设置特定于各气缸的校正因数。可以根据第二信号确定事件的时间点。
在另一实施例中，系统具有曲轴位置传感器，并且控制器适于确定曲轴的第二转角位置(在该转角位置时，容积可变的第一燃烧室内发生事件)，更具体地说，根据第二信号和曲轴传感器的组合来确定曲轴的转角位置。控制器还适于确定曲轴的第一转角位置(在该转角位置时，容积可变的第二燃烧室内发生事件)，更具体地说，根据第二信号和曲轴传感器的组合来确定曲轴的转角位置。控制器也适于根据曲轴第一转角位置(在该转角位置，容积可变的第二燃烧室内发生事件)与曲轴第二转角位置(在该转角位置，容积可变的第一燃烧室内发生事件)之差，来计算特定于各气缸的偏差因数。
在另一些实施例中，控制器适于根据第一信号确定表征容积可变的第一燃烧室内燃烧过程的参数p1，以及根据该参数的预定值v计算参数p1的综合偏差因数G。所述控制器也适于根据计算得到的综合偏差因数来控制容积可变的第一燃烧室内的燃烧过程。
在另一个实施例中，控制器适于根据第二信号确定表征容积可变的第一燃烧室内的以及容积可变的第二燃烧室内的燃烧过程的参数p′。控制器适于根据容积可变的第二燃烧室的参数p′与容积可变的第一燃烧室的参数p′的偏差来计算特定于各气缸的偏差因数。控制器还适于将特定于各气缸的偏差因数C与综合偏差因数G相加，并且相应控制容积可变的第二燃烧室内的燃烧过程，从而它们是特定于各气缸的偏差因数和综合偏差因数之和。控制器也适于执行本方法，并且适于控制所有容积可变的第二燃烧室内的燃烧过程。
附图说明
现在结合附图说明本发明的一个实施例。
图1是车辆内燃机的示意图；
图2是图1所示内燃机的气缸的示意图。
具体实施方式
图1和图2中采用相同附图标记以说明相同特征。
图1是内燃机1的示意图，所述内燃机1具有四个气缸2、3、4和5。每个气缸都设有燃料喷射嘴6和火花塞7。图1还形象示出了驱动涡轮增压器9的涡轮16的排放系统或者说排气系统8；另外还示出废气循环系统10(用于循环废气以及压缩空气)，所述压缩空气由涡轮增压器9的压缩机17提供；还示出了共轨燃料输入系统11，其用于将空气/燃料混合物输送至各个气缸2、3、4和5。图1同样示出了各种传统传感器和控制线路，如果在本发明的方法中不直接应用这些传感器和控制线路，则无需对它们加以说明。
如图2所示，每个气缸2、3、4、5都具有容积可变的燃烧室，燃烧室通过气缸2、3、4、5和活塞21界定，活塞21在各气缸2、3、4、5内往复运动。活塞21与曲轴22连接，从而在气缸2、3、4、5内燃烧时，空气/燃料混合物的膨胀通过曲轴22转换成扭矩。
内燃机设有爆震传感器12，该爆震传感器12定位在内燃机盖上，并且与控制器13连接。这通过虚线18示出。
爆震传感器12是振荡传感器并且形成信号，根据该信号能够确定与四个气缸2、3、4、5中的每一个内的燃烧过程有关的信息。另外应用爆震传感器12也用于为内燃机1提供爆震控制。爆震传感器12向控制器13发送第二信号。
压力传感器14设置在单个气缸2内。其它气缸3、4、5未设位于气缸内的压力传感器。位于气缸内的压力传感器14可以独立地或者作为与火花塞7组合的压力传感器而被设置。
如虚线19所示，定位在第一气缸2内的压力传感器14向控制器13发送第一信号，由此通过控制器13能够确定出第一气缸2内的燃烧过程的非常详细的情景。
内燃机1还具有曲轴传感器15，曲轴传感器15如虚线20所示，与控制器13连接，以及还具有用于单独控制通过燃料喷射嘴6向每个气缸2、3、4、5喷射燃料的装置。在另一个未在附图中示出的实施例中，内燃机1具有用于控制气缸进气阀和排气阀的装置。根据本发明的方法，可以通过控制进气阀、排气阀和/或燃料喷射嘴6来控制每个气缸内的燃烧过程。
在根据本发明方法的实施例中，通过以下过程来控制四个气缸2、3、4和5内的燃烧阶段。
位于气缸内的压力传感器14向控制器13发送第一信号，并且曲轴传感器15向控制器13发送一个信号。根据这些信号的组合来计算表示气缸2内燃烧过程的参数p。在该示例中，参数p是曲轴22的转角位置，在该转角位置，气缸2内已经燃烧了燃料的50％。
将所测量的参数p与预定值v进行比较，并确定针对气缸2测得的值p和预定值v之间的差，这个差定义了综合校正因数G。值G表示由常见的内燃机偏差造成的燃烧阶段的改变。根据该综合校正因数G来控制气缸2内的燃烧过程。
爆震传感器12向控制器13发送第二信号，控制器13由此确定表示四个气缸每个内的燃烧过程的事件。控制器13尤其是确定特定于气缸2、3、4、5的事件。所述事件可以是燃料喷射，这是因为该事件在爆震传感器12的信号中给出了峰值。
因此可以分析爆震传感器12的信号，以便确定出或反卷积得到表示四个气缸2、3、4、5内各自燃料喷射的峰值。通过组合应用曲轴传感器15的信号与爆震传感器12反卷积得到的信号，能够确定四个气缸2、3、4、5每个内的燃料点火时间点。
尽管能够从爆震传感器12获得的关于燃料点火过程的信息，比之从位于气缸内的压力传感器14获得的那些信息，精确度要低，但仍用这些从爆震传感器12获得的信息来提供附加的、特定于各气缸的校正因数C，该校正因数C与综合校正因数G相加，并用于控制在第二种类型的气缸3、4、5内的燃烧过程，所述第二种类型的气缸3、4、5未设位于气缸内的传感器。尤其是相对于第一气缸2内的事件(在该实施例中为燃料点火)的时间点，确定在三个第二气缸3、4、5每个内的事件的时间差。因此针对各第二气缸3、4、5，确定第二气缸3、4、5内的燃烧过程与第一气缸2相比的时间差，从而能够针对各第二气缸3、4、5单独地补偿该时间差，更具体地说，作为与综合校正因数G组合的结果，所述综合校正因数G由第一气缸2内的第一压力传感器14的第一信号以及特定于各气缸的校正因数C计算得出，所述校正因数C是由爆震传感器12的第二信号计算得出。
例如在p′2或p′3或p′4或p′5的情况下，根据第二信号确定四个气缸2、3、4、5内的点火。因此气缸3的特定校正因数是p′2-p′3，气缸4的特定校正因数是p′2-p′4，气缸5的特定校正因数是p′2-p′5。
因此对气缸2来说，用于四个气缸的校正因数是G，对气缸3则是G+(p′2-p′3)，对气缸4是G+(p′2-p′4)对气缸5则是G+(p′2-p′5)。
因而所述系统和所述方法不仅能够在燃烧阶段中补偿常见的偏差，而且能够补偿气缸与气缸之间的差异，以改进燃烧阶段进程。因为所述方法仅需唯一一个位于气缸内的压力传感器以及唯一一个爆震传感器，所以相对于需要在每个气缸内都设置位于气缸内的压力传感器的系统而言，降低了费用。
本系统和本方法的优点尤其在于，其能够应用在这样的内燃机结构中，即，在内燃机的每个气缸内安装位于气缸内的传感器在物理上是不可行的。尽管仅设一个位于气缸内的传感器，依然能够通过组合应用位于气缸内的压力传感器14和爆震传感器12来补偿气缸与气缸之间的差异。
用于控制燃烧阶段的系统和方法的上述实施例是结合柴油内燃机来说明的。然而本系统和本方法也能够用于控制火花塞点火的内燃机或者汽油内燃机内的燃烧阶段，并且本系统和本方法也能够有利地用于控制适于在HCCI运行工况下工作的内燃机的燃烧阶段。
附图标记
1  内燃机
2  第一气缸
3  第二气缸
4  第三气缸
5  第四气缸
6  燃料喷射嘴
7  火花塞
8  排放系统
9  涡轮增压器
10 废气循环系统
11 共轨燃料输送系统
12 爆震传感器
13 控制器
14 压力传感器
15 曲轴位置传感器
16 涡轮
17 压缩机
18 爆震传感器信号线路
19 压力传感器信号线路
20 曲轴传感器信号线路
21 活塞
22 曲轴。

Claims (39)

1.一种控制内燃机(1)燃烧阶段的方法，其中，内燃机(1)具有：
容积可变的第一燃烧室(2)，其通过第一活塞(21)限定，所述第一活塞在第一气缸内往复运动；
容积可变的至少一个第二燃烧室(3、4、5)，其通过第二活塞(21)相应地限定，所述第二活塞在第二气缸内往复运动；
曲轴(22)，其与所述第一和第二活塞(21)连接，并通过所述第一和第二活塞的运动被驱动；
第一传感器(14)，其定位在所述容积可变的第一燃烧室(2)内，并且适于提供表示所述容积可变的第一燃烧室(2)内的燃烧过程的第一信号；以及
振荡传感器(12)，其定位在所述容积可变的第一燃烧室(2)以及所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)的外部，并且能够提供表示所述容积可变的第一燃烧室(2)内以及所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧过程的第二信号，
其中，所述方法具有如下步骤：
应用所述第一传感器(14)的所述第一信号来控制所述容积可变的第一燃烧室(2)内的燃烧过程；以及
应用所述第一传感器(14)的所述第一信号和所述振荡传感器(12)的所述第二信号的组合来控制所述容积可变的至少一个第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧过程。
2.按权利要求1所述的方法，
其特征在于，
应用所述第一传感器(14)的所述第一信号，以便计算用于控制所述容积可变的第一燃烧室(2)和所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)的燃烧阶段的综合校正因数G。
3.按权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
应用所述振荡传感器(12)的所述第二信号，以便形成对所述容积可变的至少一个第二燃烧室(3、4、5)的燃烧过程的调节，所述调节对于每个容积可变的第二燃烧室(3、4、5)来说均为特定的。
4.按权利要求1至3之一所述的方法，
其特征在于，
应用所述振荡传感器(12)的所述第二信号，以便形成对所述容积可变的至少一个第二燃烧室(3、4、5)的燃烧过程的调节，所述调节对于每个容积可变的第二燃烧室(3、4、5)来说均为特定的，并且是相对于所述容积可变的第一燃烧室(2)的燃烧过程而形成的。
5.按权利要求2至4之一所述的方法，
其特征在于，应用所述振荡传感器(12)的所述第二信号来补偿各气缸特定的校正系数C，所述各气缸特定的校正系数C用于对所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧时间点与所述容积可变的第一燃烧室(2)内的燃烧时间点之间的时差进行补偿；并且
将所述特定于各气缸的校正因数C与所述综合校正因数G相加，所述综合校正因数G由所述第一传感器(14)的所述第一信号计算得出。
6.按权利要求1至5之一所述的方法，
其特征在于，
根据既针对所述容积可变的第一燃烧室(2)又针对所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)的第二信号来确定事件，该事件表示在所述容积可变的第一燃烧室(2)内以及在所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧过程。
7.按权利要求6所述的方法，
其特征在于，
表示燃烧过程的事件是燃料的点火。
8.按权利要求6或7所述的方法，
其特征在于，
通过应用所述第二信号和曲轴传感器(15)来确定在所述容积可变的第一燃烧室(2)内发生所述事件时所述曲轴(22)的转角位置；
通过应用所述第二信号和所述曲轴传感器(15)来确定在所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内发生所述事件时所述曲轴(22)的转角位置；以及
应用曲轴的第一转角位置与曲轴的第二转角位置之差来计算特定于各气缸的偏差因数C，其中，在曲轴的第一转角位置，所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内发生事件，在曲轴的第二转角位置，所述容积可变的第一燃烧室(2)内发生事件。
9.按权利要求8所述的方法，
其特征在于，
应用所述特定于各气缸的校正因数C和所述综合校正因数G之和，以便形成对所述容积可变的至少一个第二燃烧室(3、4、5)的燃烧过程的调节，所述调节对于每个容积可变的第二燃烧室(3、4、5)来说均为特定的。
10.按权利要求1至9之一所述的方法，
其特征在于，
根据所述第一信号确定已经燃烧了燃料的预定部分MFBx时所述曲轴(22)的转角位置。
11.按权利要求1至10之一所述的方法，
其特征在于，
所述第一传感器(14)是压力传感器。
12.按权利要求1至11之一所述的方法，
其特征在于，
所述振荡传感器(12)是爆震传感器，其定位在内燃机气缸盖上。
13.按权利要求1至12之一所述的方法，
其特征在于，
将所述第一信号用作对所述容积可变的第一燃烧室(2)内以及所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的所述燃烧阶段的调控的反馈。
14.按权利要求1至13之一所述的方法，
其特征在于，
通过调节燃料喷射时间控制器来控制所述容积可变的第一燃烧室(2)内以及所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的所述燃烧阶段。
15.按权利要求1至14之一所述的方法，
其特征在于，
根据所述第一信号确定表征了所述容积可变的第一燃烧室(2)内的燃烧过程的参数p1；
根据所述参数的预定值v计算参数p1的综合偏差因数G，其中，G＝(v-p1)；以及
根据所述综合偏差因数G来控制所述容积可变的第一燃烧室(2)内的燃烧过程。
16.按权利要求15所述的方法，所述方法还具有如下步骤：
根据所述第二信号确定表征了所述容积可变的第一燃烧室(2)内燃烧过程的参数p′1；
根据所述第二信号确定表征了所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)之一内的燃烧过程的参数p′2；
确定所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)的所述参数p′2与所述容积可变的第一燃烧室(2)的所述参数p′1的偏差，以便设定特定于各气缸的偏差因数C，从而补偿所述容积可变的第二燃烧室之一内的燃烧过程的开始与所述容积可变的第一燃烧室内的燃烧的开始相比较得到的差，其中，C＝(p′1-p′2)；
将所述特定于各气缸的偏差因数C与所述综合偏差因数G相加；并且
根据所述特定于各气缸的偏差因数C与所述综合偏差因数G之和(G+C)来控制所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧过程。
17.按权利要求16所述的方法，
其特征在于，
为各个所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)执行根据权利要求16所述的方法。
18.按权利要求15至17之一所述的方法，
其特征在于，
表征了所述容积可变的第一燃烧室(2)内的燃烧过程的参数p1是已经燃烧了燃料的50％时所述曲轴的转角位置。
19.按权利要求15至17之一所述的方法，
其特征在于，
表征了所述容积可变的第一燃烧室(2)内的燃烧过程的参数p1是测得的压力和模拟的压力之差，该模拟的压力表示在没有出现燃烧时所述容积可变的第一燃烧室(2)内的压力。
20.按权利要求15至19之一所述的方法，
其特征在于，
根据所述振荡传感器(12)的信号中的峰值，确定表征了所述容积可变的第一燃烧室(2)内以及所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧过程的参数p′1和p′2，所述峰值表示所述容积可变的第一燃烧室(2)内以及所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃料点火。
21.按权利要求15至19之一所述的方法，
其特征在于，
表征了所述容积可变的第一燃烧室(2)内以及所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧过程的参数p′1和p′2是所述曲轴(22)的转角位置，在该转角位置时确定所述振荡传感器(12)信号中出现峰值，所述峰值表示所述容积可变的第一燃烧室(2)内的以及所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃料点火。
22.按权利要求1至21之一所述的方法，
其特征在于，
所述内燃机(1)适于在HCCI运行工况下工作，若所述内燃机(1)在HCCI运行工况下工作，则执行所述方法。
23.按权利要求1至21之一所述的方法，
其特征在于，
所述内燃机(1)适于在HCCI运行工况下工作，若所述内燃机(1)在传统内燃机运行工况下工作，则执行所述方法。
24.按权利要求1至21之一所述的方法，
其特征在于，
如果所述内燃机(1)在火花塞点火运行工况下工作，则执行所述方法。
25.一种控制内燃机(1)内的燃烧阶段的系统，其中，所述内燃机(1)具有：
容积可变的第一燃烧室(2)，其通过第一活塞(21)限定，所述第一活塞在第一气缸内往复运动；
容积可变的至少一个第二燃烧室(3、4、5)，其分别通过第二活塞(21)限定，所述第二活塞在第二气缸内往复运动；
曲轴(22)，其与所述第一和第二活塞(21)连接，并且通过所述第一和第二活塞的运动被驱动；
其中，所述系统具有：
第一传感器(14)，其定位在所述容积可变的第一燃烧室(2)内，并且适于发送第一信号，所述第一信号表示所述容积可变的第一燃烧室(2)的燃烧过程，其中，所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)在所述燃烧室(3、4、5)内不设置传感器；以及
振荡传感器(12)，其定位在所述容积可变的第一燃烧室(2)以及所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)的外部，并且能够发送第二信号，所述第二信号表示所述容积可变的第一燃烧室(2)内以及所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧过程；
控制器(13)，其适于通过应用所述第一传感器(14)的所述第一信号来控制所述容积可变的第一燃烧室(2)内的燃烧过程，并且还适于通过组合应用所述第一传感器(14)的所述第一信号和所述振荡传感器(12)的所述第二信号来控制所述容积可变的至少一个第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧过程。
26.按权利要求25所述的系统，
其特征在于，
所述第一传感器(14)是压力传感器。
27.按权利要求25或26所述的系统，
其特征在于，
所述振荡传感器(12)是爆震传感器，其定位在内燃机气缸盖上。
28.按权利要求25至27之一所述的系统，其还具有其它装置，用于控制所述容积可变的第一燃烧室(2)内以及所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃料喷射时间点，其中，所述控制器(13)适于通过控制燃料喷射时间点来控制在所述容积可变的第一燃烧室(2)内以及在所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧过程。
29.按权利要求25至28之一所述的系统，其还具有其它装置，用于根据所述第一传感器(14)的所述第一信号来计算用于控制所述容积可变的第一燃烧室(2)内和所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧阶段的综合校正因数G。
30.按权利要求25至29之一所述的系统，其还具有其它装置，用于确定表示在所述容积可变的第一燃烧室内(2)内以及在所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧过程的事件，并且是根据既针对所述容积可变的第一燃烧室(2)又针对所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)的所述第二信号来确定事件。
31.按权利要求30所述的系统，其还具有其它装置，用于计算将所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的事件与所述容积可变的第一燃烧室(2)内的时间控制事件相比得出的时间控制差，以便设定各气缸特定的校正因数C。
32.按权利要求25至30之一所述的系统，其还具有曲轴位置传感器(15)，并且其特征在于，所述控制器(13)适于根据所述第二信号以及所述曲轴传感器(15)确定在所述容积可变的第一燃烧室(2)内发生所述事件时所述曲轴的转角位置；所述控制器还适于根据所述第二信号以及所述曲轴传感器(15)确定在所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内发生所述事件时所述曲轴的转角位置；并且所述控制器适于根据曲轴的第一转角位置和曲轴的第二转角位置之差来计算特定于各气缸的偏差因数C，其中，在曲轴的第一转角位置，所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内发生所述事件，在曲轴的第二转角位置，所述容积可变的第一燃烧室(2)内发生所述事件。
33.按权利要求25至32之一所述的系统，
其特征在于，
所述控制器(13)适于根据所述第一信号确定表征了所述容积可变的第一燃烧室(2)内的燃烧过程的参数p1；
所述控制器还适于根据所述参数的预定值v计算参数p1的综合偏差因数G，其中，G＝(v-p1)，并且根据所述综合偏差因数G来控制所述容积可变的第一燃烧室(2)内的燃烧过程。
34.按权利要求33所述的系统，其中所述控制器还适于执行下列步骤：
根据所述第二信号确定表征了所述容积可变的第一燃烧室(2)内的燃烧过程的参数p′1；
根据所述第二信号确定表征了所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)之一内的燃烧过程的参数p′2；
计算特定于各气缸的偏差因数C，以便补偿在将所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)之一内的燃烧过程的开始与所述容积可变的第一燃烧室(2)内的燃烧的开始进行比较时得到的差，并且根据所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)的所述参数p′2与所述容积可变的第一燃烧室(2)的所述参数p′1的偏差来计算特定于各气缸的偏差因数C，其中，C＝(p′1-p′2)；
将所述特定于各气缸的偏差因数C与所述综合偏差因数G相加；以及
根据所述特定于各气缸的偏差因数C与所述综合偏差因数G之和(G+C)来控制所述容积可变的第二燃烧室(3、4、5)内的燃烧过程。
35.一种内燃机(1)，其具有根据权利要求25至34之一所述的系统。
36.按权利要求35所述的内燃机(1)，其特征在于，
所述内燃机是火花塞点火的内燃机。
37.按权利要求35所述的内燃机(1)，
其特征在于，
所述内燃机是柴油机。
38.按权利要求37所述的内燃机(1)，
其特征在于，
所述内燃机(1)适于在HCCI运行工况下运行。
39.一种车辆，其具有根据权利要求35至38之一所述的内燃机(1)。
CN200910203916A 2008-01-14 2009-01-14 控制内燃机燃烧阶段的系统和方法 Pending CN101545409A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008004229.3 2008-01-14
DE102008004229A DE102008004229A1 (de) 2008-01-14 2008-01-14 System und Verfahren zur Steuerung der Verbrennungsphasen in einem Verbrennungsmotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101545409A true CN101545409A (zh) 2009-09-30

Family

ID=40758492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910203916A Pending CN101545409A (zh) 2008-01-14 2009-01-14 控制内燃机燃烧阶段的系统和方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8019528B2 (zh)
CN (1) CN101545409A (zh)
DE (1) DE102008004229A1 (zh)
RU (1) RU2009100941A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111033125A (zh) * 2017-09-01 2020-04-17 柏林工业大学 用于控制燃烧设备的方法和控制装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013024098A (ja) * 2011-07-20 2013-02-04 Yamaha Motor Co Ltd 内燃機関およびそれを備えた鞍乗型車両
WO2016104186A1 (ja) * 2014-12-24 2016-06-30 株式会社ケーヒン 内燃機関制御装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001059449A (ja) * 1999-08-23 2001-03-06 Nippon Soken Inc ディーゼルエンジンの異常燃焼検出装置
CN1105825C (zh) * 1999-04-27 2003-04-16 贵州航空工业总公司红林机械厂 两冲程发动机燃油直喷控制方法
WO2004016924A1 (de) * 2002-07-24 2004-02-26 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum steuern des verbrennungsvorganges einer hcci-brennkraftmaschine
US20050000272A1 (en) * 2003-07-03 2005-01-06 Denso Corporation Knock detecting apparatus for internal combustion engine
WO2007137912A1 (de) * 2006-05-29 2007-12-06 Continental Automotive Gmbh Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer brennkraftmaschine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2585072A1 (fr) * 1985-07-18 1987-01-23 Melchior Cie Perfectionnements aux moteurs a combustion interne suralimentes
US5094215A (en) * 1990-10-03 1992-03-10 Cummins Engine Company, Inc. Solenoid controlled variable pressure injector
US6415749B1 (en) * 1999-04-27 2002-07-09 Oded E. Sturman Power module and methods of operation
US6672283B2 (en) * 2000-06-09 2004-01-06 Yamaha Marine Kabushiki Kaisha Four-cycle engine for marine drive
GB0403718D0 (en) * 2004-02-19 2004-03-24 Epicam Ltd An engine and an apparatus for providing forced aspiration to an engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1105825C (zh) * 1999-04-27 2003-04-16 贵州航空工业总公司红林机械厂 两冲程发动机燃油直喷控制方法
JP2001059449A (ja) * 1999-08-23 2001-03-06 Nippon Soken Inc ディーゼルエンジンの異常燃焼検出装置
WO2004016924A1 (de) * 2002-07-24 2004-02-26 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum steuern des verbrennungsvorganges einer hcci-brennkraftmaschine
US20050000272A1 (en) * 2003-07-03 2005-01-06 Denso Corporation Knock detecting apparatus for internal combustion engine
WO2007137912A1 (de) * 2006-05-29 2007-12-06 Continental Automotive Gmbh Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer brennkraftmaschine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111033125A (zh) * 2017-09-01 2020-04-17 柏林工业大学 用于控制燃烧设备的方法和控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009100941A (ru) 2010-07-20
US20090204313A1 (en) 2009-08-13
US8019528B2 (en) 2011-09-13
DE102008004229A1 (de) 2009-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101644197B (zh) 用于控制压燃式发动机中的燃烧噪声的方法
CN100432401C (zh) 确定内燃机内燃料的十六烷值的方法
US9316169B2 (en) Method for operating an internal combustion engine
CN102112723B (zh) 燃气发动机的爆震控制装置
US7422000B2 (en) Method of transitioning between operating modes in an internal combustion engine
US10066565B2 (en) Method for operating an internal combustion engine
CN101151450B (zh) 运行压缩-点火引擎的系统和方法
CN101655044B (zh) 使用气缸压力差的发动机控制
CN102667112B (zh) 识别内燃机中不受控燃烧的方法和装置
EP1519027B1 (en) Engine emission control system and method
CN105264204A (zh) 用于内燃机的失火检测系统
US7347185B2 (en) Unit and method for controlling internal combustion engines
CN107816390A (zh) 用于双燃料内燃机的自动校准系统和方法
CN104179580A (zh) 操作气体或双燃料发动机的方法
CN101730793B (zh) 确定内燃机燃料喷射器控制参数的方法和装置
CN100357581C (zh) 用于四冲程发动机的控制装置及其控制方法
CN102220911A (zh) 用于减小发动机中的涡轮迟滞的方法和系统
CN101545409A (zh) 控制内燃机燃烧阶段的系统和方法
CN105275615A (zh) 用于控制内燃发动机的方法
JPH07180590A (ja) 燃料噴射式内燃機関における遅延減少装置および方法
Lewander et al. Steady state fuel consumption optimization through feedback control of estimated cylinder individual efficiency
WO2019034260A1 (en) FUEL COMBUSTION CONTROL METHOD IN MULTI-CYLINDER INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND COMPUTER CONTROL SYSTEM FOR CONTROLLING COMBUSTION PROCESS IN MULTI-CYLINDER INTERNAL COMBUSTION PISTON ENGINE
CN102089510B (zh) 用于运行内燃机的方法
CN116624307A (zh) 用于控制每个气缸具有两个火花塞的汽油内燃机的方法
CN105723074A (zh) 用于内燃机的控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20090930