CN101749129B - 用于检测多缸内燃机的不平稳运转的方法和控制仪 - Google Patents

Abstract

用于检测多缸内燃机的不平稳运转的方法和控制仪。其中检测扇形体时间，在所述扇形体时间里内燃机的轴扫过通过传感轮的标记定义的角度扇形体；求得校正值，传感轮的标记的角度误差反映在校正值中；并且在所检测到的扇形体时间和校正值的基础上形成用于不平稳运转的尺度。该方法的突出之处在于，在内燃机的点火的运行中求得未经校正的不平稳运转值的与轴的转速的平方成比例的份额，并且作为未经校正的不平稳运转值的与轴的转速的平方成比例的份额的函数求得校正值。另外的独立权利要求涉及一种用于实施所述方法的控制仪。

Description

用于检测多缸内燃机的不平稳运转的方法和控制仪

技术领域

本发明涉及一种方法、一种控制仪和一种计算机程序产品。不平稳运转在此是指内燃机的曲轴的旋转不均匀性。

背景技术

这样的主题早已从申请人的DE19627540中得到公开。为检测多缸内燃机的不平稳运转，在已知的方法中检测扇形体时间，在所述扇形体时间里所述内燃机的轴扫过预先确定的角度扇形体，所述角度扇形体通过传感轮的标记来定义并且在这些角度扇形体中每个角度扇形体被分配给所述内燃机的点火冲程。在所述角度扇形体大小相同的前提下，不平稳运转反映在不同的扇形体时间中。不平稳运转的幅度越大，在连续检测到的扇形体时间之间就出现越大的差别。

所述已知的方法早已规定求出校正值，传感轮的标记的角度误差反映在所述校正值中。用于不平稳运转的尺度在所检测到的扇形体时间和校正值的基础上形成。所述校正值在惯性滑行(Schiebebetrieb)中求得并且也称为传感轮适应(Geberradadaption)。在所述惯性滑行中，校正值求取没有受到从燃烧中产生的转矩波动的干扰。此外，在点火的运行中求得负载及转速范围单独的校正值，所述校正值用于补偿扭转振动对不平稳运转值求取的影响。

在没有这样的补偿的情况下，这样的影响可能对燃烧中断的识别的精度产生不好的影响。

所述已知的主题比较麻烦并且需要比较多的时间，直到结束用于全部的负载及转速范围的校正值形成。

发明内容

在前述背景下，本发明的任务是，说明相应的开头所述类型的一种方法、一种控制仪和一种计算机程序产品，它们能够在所述内燃机的点火的运行中实现不太麻烦的、精确的和快速进行的校正值形成。

该任务相应地用本发明来解决。在按本发明的用于检测多缸内燃机的不平稳运转的方法中，检测扇形体时间，在所述扇形体时间里所述内燃机的轴扫过通过传感轮的标记定义的角度扇形体；求得校正值，所述传感轮的标记的角度误差反映在所述校正值中；并且在所检测到的扇形体时间和所述校正值的基础上形成用于不平稳运转的尺度，其特征在于，在所述内燃机的点火的运行中求得未经校正的不平稳运转值的与所述轴的转速的平方成比例的份额，并且作为未经校正的不平稳运转值的与所述轴的转速的平方成比例的份额的函数求得所述校正值。按本发明的用于检测多缸内燃机的不平稳运转的控制仪设置用于：检测扇形体时间，在所述扇形体时间里所述内燃机的轴扫过通过传感轮的标记定义的角度扇形体；求得校正值，所述传感轮的标记的角度误差反映在所述校正值中；并且在所检测到的扇形体时间和所述校正值的基础上形成用于所述不平稳运转的尺度；其特征在于，设置所述控制仪用于，在所述内燃机的点火的运行中求得按照气缸单独形成的未经校正的不平稳运转值的与所述轴的转速的平方成比例的份额，并且作为未经校正的不平稳运转值的与所述轴的转速的平方成比例的份额的函数求得所述校正值。本发明基于这样的认识，即通过传统方式形成的用于不平稳运转的尺度的基于传感轮的角度误差的份额依赖于所述传感轮的转速的平方变化。

按本发明，求得未经校正的不平稳运转值的与所述轴的转速的平方成比例的份额。在所述内燃机的点火的运行中进行求取。除此以外，作为所述未经校正的不平稳运转值的所求得的与所述轴的转速的平方成比例的份额的函数来形成所述校正值。由此，本发明能够在点火的运行中实现精确的并且快速进行的传感轮适应。在此，未经校正的不平稳运转值相应地是指还要校正的不平稳运转值。所述校正可以是第一校正、第m校正或者也可以是在第一校正之后或者在第m校正之后进行的其它校正。

不平稳运转值的随转速的平方变化的份额在此必然在比较大的转速范围内求得。因此，局限于窄小的转速范围的影响仅仅以大为弱化的形式进入到结果之中。这样的影响比如通过所述曲轴的在共振转速时出现的扭转振动所引起。这样的效应的弱化的影响有助于所追求的高精度。

在此不需要相应地在特定的转速范围内单独的校正值求取，这种情况尤其有助于获得所期望的形成校正值的快速性。

其它的优点从说明书及附图中获得。

不言而喻，前面所提到的以及后面还要解释的特征在不离开本发明的范围的情况下不仅能够在相应说明的组合中使用而且能够在其它组合中或者单独地使用。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出，并且在下面的说明中得到详细解释。以下附图相应地为示意图的形式，其中：

图1是本发明的技术环境，

图2是气缸单独的不平稳运转值、关于多个气缸平均的不平稳运转值以及不平稳运转值的随转速的平方变化的份额与内燃机的转速的关系；并且

图3是作为按本发明的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

图1a示出了具有四个气缸12、14、16、18的内燃机10，这四个气缸12、14、16、18分别由活塞20、22、24、26活动地进行密封。作用于所述活塞20、22、24、26上的气体压力被传递到曲轴28上。在点火中断时，所述起作用的气体压力减小并且由此所述曲轴28的旋转运动的均匀性也减小。传感轮30不可相对转动地与所述曲轴28相耦合。所述传感轮30的旋转运动反映在旋转角传感器32的信号S_32中。控制仪34对所述信号S_32进行分析。所述控制仪34优选是对所述内燃机10进行控制的控制仪。

此外，所述控制仪34对其它传感器的信号进行分析并且从中形成用于所述内燃机10的执行机构的触发信号，所述触发信号尤其影响该内燃机10的转矩、转速及废气质量。

此外，所述控制仪34设置用于尤其编程用于执行按本发明的方法。在一种设计方案中对所述信号S_32进行分析，目的是识别所述内燃机10的燃烧中断。如果这样的燃烧中断以一定的频率出现，该频率以不允许的方式影响废气质量，那么所述控制仪34就形成相应的故障信号FS，用该故障信号FS来激活处于驾驶员的视野范围内的故障指示灯36。作为替代方案或者作为补充方案，将所述故障信号FS保存在控制仪34中。

图1b示出了所述传感轮30和转速传感器32的从图1a中的观察方向35看的视图。所述传感轮30具有分布在其圆周上的标记37。在一种设计方案中，这些标记37是铁磁的凸起，所述凸起的侧面在经过作为转速传感器32使用的感应传感器时在信号S_32中产生陡峭沿。所述传感轮30分为扇形体38、40。每个扇形体具有预先确定数目的标记37。通过信号沿的计数，所述控制仪34分别确定角度扇形体38、40的开始和结束，并且确定扇形体时间ts，在所述扇形体时间ts里所述扇形体38、40经过所述固定的转速传感器32。

转速检测的精度依赖于机械的精度，所述传感轮30以该机械的精度来制成。所述标记37的不精确的位置反映在信号S_32中并且由此歪曲转速检测、不平稳运转值形成以及基于此的功能如中断识别。在图1b中，所述扇形体38具有角度Φ_38作为所期望的扇形体长度，而所述扇形体40则具有通过加工不精确度扩大的扇形体长度

该扇形体长度大了一个角度误差

为扇形体40检测到的扇形体时间ts_40因此具有系统性的扇形体时间误差，该扇形体时间误差由角度误差

所引起。由此歪曲不平稳运转值并且比如对燃烧中断识别的质量产生不好的影响。

本发明基于这样的认识，即由信号S_32形成的不平稳运转信号Luts(Lauf__unruhetestsignal)的通过角度误差引起的份额依赖于所述内燃机10的转速n的平方。所述转速n优选同样通过扇形体时间ts的分析来确定，其中所述转速n的数值通过在多个扇形体时间ts范围内的取平均值来形成。所述转速n的数值因此没有或者仅仅在可以忽略的程度上因所述角度误差

而受到不好的影响。

图2分别以任意单位关于内燃机10的转速n示出了为四缸发动机10记录的不平稳运转值Luts_0、Luts_1、Luts_2、Luts_3、平均值Mitte11、Mitte12以及与所述平均值相适应的抛物线P1(n)、P2(n)。在缸数z＝4时并且也在缸数z为其它偶数时，分别为两个气缸分配同一个传感轮扇形体。在所示出的设计方案中，所述不平稳运转值Luts_0和Luts_2在此属于两个传感轮扇形体中的一个，而所述不平稳运转值Luts_1和Luts_3则属于两个传感轮扇形体中的另一个。

首先引人注意的是，所述不平稳运转值Luts的数额随转速的增加而趋向于增加。不过，曲线显示出局部的最小值和最大值，因而无法立即识别出依赖于转速的平方的份额，该份额的绝对值由于平方关系一定单调上升。

线条Mittel_1示出了所述不平稳运转值Luts_0和Luts_2的平均值的曲线。线条Mitte12_则示出了所述不平稳运转值Luts_1和Luts_3的平均值的曲线。线条P1示出了与所述线条Mitte1_1相匹配的抛物线P1＝c1*n²，并且线条P2则示出了与所述线条Mitte1_2相匹配的抛物线P2＝c2*n²。所述抛物线P1(n)、P2(n)在特定的转速值n上的函数值分别代表所述不平稳运转的通过角度误差

引起的属于转速n的平方的部分。

在一种设计方案中首先在未经校正的扇形体时间的基础上形成不平稳运转值，在该设计方案中所述函数值P1、P2用作校正值K。利用这些校正值来对不平稳运转基础值进行校正。这种校正在一种设计方案中比如通过以下方式来进行，也就是将为转速值n求得的校正值K＝P2(n)从不平稳运转基础值Luts_1(n)、Luts_3(n)中减去。

作为替代方案，另一种设计方案规定扇形体时间的校正。在该设计方案中，也首先求得所述不平稳运转基础值的与转速n成比例的份额P1和/或P2。随后，从所述函数值P1和/或P2中计算角度误差并且将其用作校正值K，利用所述校正值K对在不平稳运转值计算中所使用的扇形体长度进行校正。

无论如何，所述校正值K作为与所述内燃机10的轴28(或者另外的轴)的转速n的平方成比例的份额的函数来形成。

图3示出了按本发明的方法的一种实施例的流程图，利用该方法来快速而精确地对这种不期望的、通过角度误差

引起的并且与转速的平方成比例的份额进行补偿。

按图3的方法在所述控制仪34的所示出的设计方案中得到实施。在此，步骤42代表用于控制内燃机10的上级的主程序HP。从这个主程序HP开始总是再分支到步骤44中，在该步骤44中检测扇形体时间ts。通过这种方式来连续地优选如此检测扇形体时间ts，从而为接下来的分析相应地提供用于所述内燃机10的每个点火冲程的扇形体时间ts。

步骤46紧随步骤44，在所述步骤46中作为所检测到的扇形体时间ts的函数形成所述不平稳运转的基础值Luts。在一种优选的设计方案中，为形成不平稳运转基础值Luts而形成两个为两个先后相随的具有计数符号i和i+1的点火冲程检测的扇形体时间ts_i、ts_i+1的差值，并且将其标定化为后来检测到的扇形体时间ts_i+1的三次方。不平稳运转基础值的这种形成为人熟知。

在步骤48中检验比例系数c的数值，该比例系数c在起振的状态中反映所述内燃机的转速n的平方与未经校正的不平稳运转值Luts的基于传感轮的角度误差

的份额

之间的比例。这些份额相应于所述抛物线P1(n)、P2(n)在特定的转速值n上的函数值。步骤48的比例系数c因此分别相应于抛物线P1、P2的系数c1、c2。

如果所述比例系数c(或者说c1或者c2)的在步骤48中检验的数值仍然相当于初始值c0，那么在步骤48中进行的c是否等于c0的提问就是肯定的。该程序而后就分支到步骤50中，在所述步骤50中对所述比例系数c的数值进行更新。

如果相反在步骤48中的提问被否定了，那么程序就分支到步骤52中，在步骤52中将事先在步骤50中形成的比例系数用于计算未经校正的不平稳运转值Luts的基于所述传感轮30的角度误差

的份额

在一种优选的设计方案中，在由转速值n的平方和为这些转速值n检测的不平稳运转基础值Luts构成的至少两个数值对的基础上通过数学的回归法在步骤50中形成比例系数。

在一种设计方案中，所述比例系数c通过将所述数值对(比如Luts_0、n)的未经校正的不平稳运转基础值Luts(比如Luts_0)的和标定化为所述数值对(比如Luts_0、n)的相应所属的转速值n的和来形成。这类似地适用于其它的不平稳运转基础值Luts_1、Luts_2、Luts_3及其各自所属的转速值。为形成气缸单独的比例系数c，通过气缸单独的不平稳运转基础值Luts_0或者Luts_1或者Luts_2或者Luts_3来求和。

所述比例系数c、c1、c2可以通过这种方式按照气缸单独地求得。

对于具有偶数的气缸数目的内燃机10来说，优选代替气缸单独的未经校正的不平稳运转基础值而相应地形成属于相同的传感轮扇形体的不平稳运转基础值的未经校正的不平稳运转基础值的平均值并且将其合计。通过这种方式方法形成的和同样被标定化为所属的转速值的和。

在步骤52中，将所述比例系数c用于求得所述角度误差作为与所述比例系数或者说与抛物线系数c成比例的参量。

在一种设计方案中，这一点根据公式

来进行，其中C与标准的扇形体长度成比例。这个公式通过以下方式来获得，也就是首先在已知的不平稳运转值计算中观察两个扇形体时间，这两个扇形体时间相差

该Δt_Φ由角度误差

所引起。这种不平稳运转值计算而后提供所述不平稳运转的数值

该不平稳运转仅仅由所述角度误差

所引起。

随后，在已知的不平稳运转值计算中，所述扇形体时间被相对应的角度和转速所取代。这提供这样的结果，即所述仅仅由角度误差

引起的用于比扇形体长度小的角度误差

的不平稳运转

与所述角度误差

和转速n的平方成比例并且与没有误差的扇形体长度

成反比。

而后由此产生这一点，即所述角度误差

以比例常数C与由分子中的不平稳运转值

和分母中的转速n构成的商数成比例：

所述商数而后被在步骤58中形成的用于抛物线系数的近似值c所取代，从而在步骤52中所述角度误差作为所述比例常数C和c的乘积来计算。

在随后的步骤54中进行扇形体时间校正。在此，经过校正的扇形体时间ts_korr依赖于标准扇形体长度

和角度误差

的和来形成。

随后利用这个经过校正的扇形体时间在步骤56中形成经过校正的不平稳运转值Luts_korr。在一种优选的设计方案中，以早已说明的方式形成经过校正的不平稳运转值Luts_korr。也就是说，用于经过校正的不平稳运转的尺度Luts_korr作为紧随其后的经过校正的具有符号i+1的扇形体时间ts_korr_i+1和经过校正的具有符号i的扇形体时间ts_korr的标定化到经过校正的具有符号i的扇形体时间ts_korr_i的三次方的差值的函数来形成。

步骤58代表着这些经过校正的不平稳运转值Luts_korr的分析，用于通过所述经过校正的不平稳运转值Luts_korr与阈值S的比较来识别燃烧中断。在超过所述阀值S时，在步骤60中提高误差计数器状态z。在足够经常超过这个阈值S时，在步骤62中z是否大于z_s的提问是肯定的并且在所述程序返回到在步骤42中运行的主程序HP中之前在步骤64中激活所述故障指示灯36。

如果相反所述经过校正的不平稳运转值Luts_korr在步骤58中没有超过所述阈值S，那么所述程序就在没有激活所述故障指示灯36的情况下返回到在步骤42中的所述主程序HP中。这也适用于这种情况，即虽然在步骤58中超过所述阈值S，但是在步骤62中没有超过所述阈值z_s。

图3由此特别公开了一种用于检测多缸内燃机10的不平稳运转Luts的方法，在该方法中，在步骤44中检测扇形体时间ts，在所述扇形体时间ts里所述内燃机10的轴28扫过通过传感轮30的标记37定义的角度扇形体

求出校正值，所述传感轮30的标记37的角度误差

反映在所述校正值中；并且在步骤56中在所述检测到的扇形体时间ts和所述校正值的基础上形成用于所述不平稳运转的尺度。

在一种设计方案中求得角度误差

然后所述角度误差的所求得的数值用于校正。出于这个原因，校正值在这里同样用

来表示。按本发明的方法的突出之处在于，在所述内燃机的点火的运行中求得未经校正的不平稳运转值Luts的与所述轴28的转速n的平方成比例的份额

或者说P1(n)、P2(n)并且作为所述未经校正的不平稳运转值Luts的与所述轴28的转速n的平方成比例的份额

或者说P1(n)、P2(n)的函数来求得所述校正值

这种设计方案规定在所述扇形体时间的基础上进行校正并且从所述经过校正的扇形体时间中形成不平稳运转值。在一种作为替代方案的设计方案中，在所述不平稳运转值的基础上进行在扇形体时间的影响方面相类似的校正。这就是说，首先依赖于未经校正的扇形体时间来形成不平稳运转值的基础值。这种形成优选以前面所说明的方式依赖于标定化到扇形体时间的三次方的扇形体时间差来进行。随后通过与所述未经校正的不平稳运转值Luts的与所述轴28的转速n的平方成比例的份额

或者说P1(n)、P2(n)的联系来对这些不平稳运转基础值进行校正。

Claims (9)

1.用于检测多缸内燃机(10)的不平稳运转的方法，其中检测扇形体时间(ts)，在所述扇形体时间(ts)里所述内燃机(10)的轴(28)扫过通过传感轮(30)的标记(37)定义的角度扇形体；求得校正值，所述传感轮(30)的标记(37)的角度误差

反映在所述校正值中；并且在所检测到的扇形体时间(ts)和所述校正值的基础上形成用于不平稳运转的尺度，其特征在于，在所述内燃机(10)的点火的运行中求得未经校正的不平稳运转值(Luts_0、Luts_1、Luts-2、Luts_3)的与所述轴(28)的转速(n)的平方成比例的份额(P1(n)、P2(n))，并且作为未经校正的不平稳运转值(Luts_0、Luts_1、Luts_2、Luts_3)的与所述轴(28)的转速(n)的平方成比例的份额(P1(n)、P2(n))的函数求得所述校正值。 

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，形成由转速值(n)和为这些转速值(n)检测到的未经校正的不平稳运转值(Luts_0)构成的数值对(Luts_0、n)，并且通过回归法在至少两个数值对(Luts_0、n)的基础上求得用于所述转速值(n)的平方与为这些转速值(n)按照气缸单独形成的未经校正的不平稳运转值(Luts_0)之间的比例系数的近似值(c)。 

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，所述近似值(c)通过将所述数值对(Luts_0、n)的未经校正的不平稳运转值(Luts_0)的和标定化到所述数值对(Luts_0、n)的转速值(n)的平方的和来形成。 

4.按权利要求2或3所述的方法，其特征在于，对于具有偶数的气缸数目的内燃机(10)来说，对属于相同的扇形体的气缸的比例系数(c)求平均。 

5.按权利要求3所述的方法，其特征在于，作为与所述比例系数(c)的近似值成比例的参量来求得角度误差                                                  

。

6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，在所检测到的扇形体时间(ts)和所述校正值的基础上依赖于标准扇形体长度和角度误差 的和来形成用于所述不平稳运转的尺度。 

7.按权利要求1所述的方法，其特征在于，用于所述不平稳运转的尺度作为紧随其后的具有符号i+1的扇形体时间和具有符号i的扇形 体时间的标定化到具有符号i的扇形体时间的三次方的差值的函数来形成。 

8.用于检测多缸内燃机(10)的不平稳运转的控制仪(28)，设置该控制仪(28)用于：检测扇形体时间(ts)，在所述扇形体时间(ts)里所述内燃机(10)的轴(28)扫过通过传感轮(30)的标记(37)定义的角度扇形体；求得校正值，所述传感轮(30)的标记(37)的角度误差反映在所述校正值中；并且在所检测到的扇形体时间(ts)和所述校正值的基础上形成用于所述不平稳运转的尺度；其特征在于，设置所述控制仪(28)用于，在所述内燃机(10)的点火的运行中求得按照气缸单独形成的未经校正的不平稳运转值(Luts_0、Luts_1、Luts_2、Luts_3)的与所述轴(28)的转速(n)的平方成比例的份额，并且作为未经校正的不平稳运转值(Luts_0、Luts_1、Luts_2、Luts_3)的与所述轴(28)的转速(n)的平方成比例的份额的函数求得所述校正值。 

9.按权利要求8所述的控制仪(28)，其特征在于，设置该控制仪(28)用于控制按权利要求2到7中任一项所述的方法。 

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