CN102224333A - 内燃机中燃烧中断的识别方法、内燃机控制装置和内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及识别内燃机(2)中的燃烧中断的方法，其中在该内燃机(2)的至少一个位点借助测量机构(6)捕获在内燃机(2)运行中引起的固体声波激发事件并将其转换成信号。该信号被输送给优选一个控制装置(5)的评价单元(4)以便处理和进一步处理。在这里，借助该测量机构(6)，捕获在内燃机(2)的气缸(62)中的活塞(60)的贴靠和/或倾斜过程作为固体声波激发事件并将其转换为信号。本发明还涉及内燃机(2)的控制装置(5)和内燃机(2)。

Description

内燃机中燃烧中断的识别方法、内燃机控制装置和内燃机
本发明涉及内燃机中燃烧中断的识别方法、内燃机控制装置和内燃机。
内燃机中的燃烧中断的识别目前属于被集成到车辆发动机控制装置中的诊断系统的基本范畴。与此相关，人们也提到所谓的“车载诊断系统”。燃烧中断此时根据法定要求在内燃机的整个负荷/转速区内在所谓的零负荷线之上和一定区域之上被识别，该区域代表高转速低负荷并且在此区域内很难或甚至无法做到燃烧中断识别。大致在内燃机多气缸之一中的低中断率已导致排气排放恶化。而高中断率例如在同一气缸内的长期中断或多次中断也导致安置在内燃机排气系中的催化器受损，因为未燃燃料在催化器中的二次燃烧导致超过催化器临界温度，由此损坏催化器。
从现有技术中公开了内燃机中燃烧中断的各种不同识别方法。一方面公开了，借助与相应的传感器轮相连的感应传感器来评价内燃机曲轴的转速变化，传感器轮例如安装在曲轴上。此时证明有利的是传感器轮安装在与曲轴相连的飞轮上。对此，例如参见公开出版物DE19622448A1，从中知道以下方法，在该方法中，形成针对内燃机运行不稳的关于内燃机多个气缸的设定值并且将设定值与工作点相关的参考值进行比较。
为了求出针对运行不稳的设定值，传感器轮被分成同样大小的多个角度区段，这些角度区段对应内燃机的各气缸。传感器轮此时可以例如包括60-2或30-2齿，借此划分出这些角度区段。考虑到曲轴在一个做功间隙中完成两整圈的事实，例如在四气缸发动机中与包含60-2齿的传感器轮相关地，30个齿对应一个180°的角度区段，就是说720°/气缸数，对应于总共四个气缸中的两个气缸。借助感应传感器的信号来捕获传感器轮当时经过角度区段的时间。针对运行不稳的设定值此时依据两个前后相继的区段时间与点火同步地被计算。燃烧中断导致点火同步求出的区段时间增大，因为曲轴通过燃烧中断被减速。
在此，这种方法的可靠性主要取决于区段时间的测量精度。凸轮轴和曲轴同步干扰导致区段时间测量结果变差，进而也导致识别质量变差。凸轮轴同步干扰由原本在高转速时呈现的曲轴扭振和燃烧变化引起。而曲轴同步干扰因传感器轮公差而出现，传感器轮公差由传感器轮的各齿侧面的机械公差和传感器轮的机械偏心程度及随之而来的感应传感器和传感器轮之间气隙的变化而产生。为尽量消除与该方法相关的干扰影响，人们执行所谓的传感器轮调整，此时要与工作点相关地捕获在各气缸的区段时间之间的系统差，在此，所求出的修正值被纳入相应的区段时间。
另一方面公开了，通过评价在火花塞分接出的离子电流来识别燃烧中断。对此，例如参见公开出版物DE19727004A1和WO02/01071A1，其就基于这样的方法。
此外，公开出版物DE10233611A1公开了以下方法，在该方法中，用受控的自动点火机构运行的内燃机按照所谓的HCCI设计或者说均匀充气压缩点火设计来运行，也称为CAI设计或可控自动点火设计，在内燃机上也借助爆震传感器来识别燃烧中断。此时，在HCCI运行过程中借助爆震传感器识别内燃机压力峰值，该内燃机压力峰值接近爆震燃烧时的压力峰值。如果不存在在爆震传感器上产生输出信号的内燃机压力峰值，则根据该方法推断出燃烧中断。
本发明基于以下任务，提供一种替代的、识别车辆内燃机中的燃烧中断的方法，该方法优选能套用到内燃机的现有组成部件上。而且，本发明基于以下任务，提供一种内燃机控制装置，在该内燃机控制装置中移入了根据本发明的方法。此外，本发明基于以下任务，提供一种包括这样的控制装置的内燃机。
该任务通过具有权利要求1的特征的方法、具有权利要求12的特征的控制装置和具有权利要求15的特征的内燃机来完成。从属权利要求所给出的特征是本发明的优选实施方式和改进方案的主题。在以下说明中，还给出了其它有利的特征，这些有利的特征可以是解决方案的其它实施方式和改进方案的主题。这些其它特征此时可以相互组合和/或与权利要求内容的特征组合。
提出了一种内燃机中燃烧中断的识别方法，在此方法中，在内燃机至少一个位点上，借助测量机构测量在内燃机运行中引起的固体声波激发事件并且优选转换成电信号。该信号此时被输送给例如控制装置的评价单元以便处理和进一步处理。利用测量机构，作为固体声波激发事件测量在内燃机气缸中的活塞的贴靠和/或倾斜过程并将其转换为信号。
在评价单元中的信号整理是指这样的做法结果，该做法可包括信号的放大、滤波、整流、积分和/或数字化。如此整理后的信号随后可供在评价单元中的进一步处理使用，进一步处理是指借助存储在评价单元内的算法来计算对照参数例如时间和/或加速度。
在气缸内的活塞的贴靠和/或倾斜过程是指产生机械噪声的事件，其在活塞经过上止点或下止点时出现。为了识别燃烧中断，此时考虑两个前后相继的贴靠和/或倾斜过程作为用于计算参考参数的事件。
在所提出的方法中有利的是，与上述的曲轴转速变化评价方法相比，不需要关于测量机构做调整以消除由机械决定的且与燃烧过程相关的会使测量值结果失真的干扰。所提出的方法因此有利地帮助降低控制装置的计算和存储成本，尤其这样的调整众所周知是需要大量计算的。
与以上结合公开出版物DE10233611A1所述的方法不同，所提出的方法不仅适用在HCCI内燃机的HCCI运行中，而且适用在HCCI内燃机以外源点火方式运行，尤其是所提出的方法与燃烧过程无关。就此而言，所提出的方法不仅适用于按照汽油机原理和HCCI原理工作的内燃机，而且适用于按照柴油机原理工作的内燃机。此外，所提出的方法适用于所有类型的活塞式发动机，除汽油和柴油外，活塞式发动机还能以任何一种替代燃料运转。替代燃料在此是指这样的燃料，其能代替通常由石油制造的燃料。这样的替代燃料尤其包括天然气、乙醇燃料、生物柴油、生物气体、Btl燃料(生物质到液体)、植物油、氢气、木煤气等。
此外，在该方法的一个优选实施方式中，作为激发固体声波的事件借助测量机构来测量在内燃机气缸中的燃料燃烧并将其转换成信号。对此，参见上述的公开出版物DE10233611A1，其全文为此被归于本发明的公开内容。通过该有利的补充措施，保证了针对事件的可评价性的关系到燃烧的有效冗余。
当根据本方法补充待识别的事件时要注意，由内燃机单独燃烧引起的固体声波具有在千赫范围内的频谱，而与内燃机的活塞的贴靠和/或倾斜过程相关引起的固体声波对应较低的频率并且在小于等于1kHz的频率范围内。因此，优选采用一个相应宽带构成的测量机构，用于能同时测量这两种固体声波。对此，对应于低频固体声波的测量机构信号优选被滤波掉，或是用相应的带通滤波器或者用相应的高通滤波器，以保证足够高的信号质量。这样的滤波此时不仅依靠软件技术在控制装置中实现和/或依靠硬件技术来实现。虽然在初次实现滤波时不需要附加硬件，但滤波的最后实现有助于尽量低地保持控制装置的计算成本。
此时，优选借助内燃机的转速传感器来测定上述活塞的贴靠和/或倾斜过程落入其中的时间段，并且该时间段接受进一步考察。通过这种间断做法，此时所选的时间段在相应的测量窗内被详细考察，可以与燃烧中断识别相关地有利降低控制装置的计算存储成本。作为转速传感器，此时优选采用与相应的传感器轮相关联的感应传感器，该传感器轮可以安装在内燃机曲轴或者内燃机凸轮轴上。
在该方法的另一个优选实施方式中规定，为了识别燃烧中断，确定在两个前后相继的事件之间的时间并将其与参考时间进行比较。参考时间此时可以优选与工作点相关地被存储在通用特性曲线中，大致与负荷和转速相关。
在该方法的一个优选实施方式中，考察或者说评价从活塞的进气行程到压缩行程的过渡区、从活塞的压缩行程到膨胀行程的过渡区和从活塞的膨胀行程到推出行程的过渡区的信号。在这些对应于上述的时间段的过渡区中，活塞在气缸内经过上止点或者下止点。此时，确定在两个前后相继的贴靠和/或倾斜过程之间的、对应压缩行程的时间差，并随后将该时间差与在两个前后相继的贴靠和/或倾斜过程之间的、对应于膨胀行程的时间差进行比较。当针对膨胀行程的时间差比针对压缩行程的时间差大许多时，根据该方法，此时推断出气缸内没有进行燃烧，或者推断出气缸中的燃烧中断。否则，没有推断出气缸中的燃烧中断。
作为替代或补充，在本方法的另一个优选实施方式中，考察或者说评价从活塞的压缩行程到膨胀行程的过渡区和从活塞的膨胀行程到推出行程的过渡区的信号，在该过渡区内，活塞在气缸中经过上止点或者下止点。此时，确定在两个前后相继的贴靠和/或倾斜过程之间的、对应于活塞的膨胀行程的时间差，并将该时间差与一个优选存储在特性曲线中的与工作点相关的参考值进行比较，以推断出气缸中的燃烧中断，在这里，只要关于膨胀行程的时间差超过参考值，就推断出气缸中的燃烧中断。否则，根据该替代做法，没有推断出气缸中的燃烧中断。
作为时间差的替代或补充，可以考虑使用一个对应于待确定时间的活塞加速度作为另一个待参考的参数，该活塞加速度可以大致间接地通过集成到活塞内的测力仪来求出。测力仪此时能例如以压电传感器的形式构成。
在该方法的另一个优选实施方式中规定，在内燃机的第一位点和第二位点上分别使用一个测量机构用于捕获固体声波。对于具有多个气缸的内燃机，此时两个测量机构分别配属于所述多个气缸。
作为替代方式，可以在该方法的另一个优选实施方式规定，在内燃机的许多位点上根据内燃机的气缸数分别使用一个测量机构。
在该方法的另一个实施方式中规定，采用压电传感器作为测量机构。此时优选采用爆震传感器作为测量机构，它可呈压电传感器的形式形成。采用现有爆震传感器的优点是不需要在内燃机上安装附加的测量机构。
对此提出，扩充评价单元中存储的控制算法，以附加控制算法来控制内燃机的爆震，这一方面实现了上述的燃烧中断识别方法，另一方面实现了上述的依靠软件技术的呈带通或高通滤波器形式的测量机构信号滤波。
所提出的方法还可以有利地补充以上述的燃烧中断识别方法，或者说与之并行采用，以保证关于与燃烧相关的事件的可评价性的有效冗余。由此，在属于该方法的测量装置出故障或失效的情况下，允许取用属于该已知方法的测量装置，因此提高了识别燃烧中断的可靠性。作为替代，有利地是，也可以在发现与所提出的方法对应的装置出现故障或失效时采用该已知方法，以尽量降低控制装置的计算存储成本。
该测量机构和该评价单元可以作为内燃机转速传感器的补充来使用，其优选电信号在一个独立的评价单元中被处理和进一步处理，以识别燃烧中断。作为转速传感器，此时优选采用与一个相应的传感器轮相关联的感应传感器。传感器轮此时可以安装在内燃机的曲轴或凸轮轴上。优选地，该传感器轮安置在一个与曲轴连接的飞轮上，因为传感器轮的这种布置结构在实践中被证明是有利的。对此，参见上述的公开出版物DE19622448A1，其全文为此被纳入本发明的公开范围。
作为替代，测量机构和评价单元也可以作为火花塞的补充来使用，它以测量机构形式构成并且被用于测量离子电流，该离子电流被供给相应的评价单元以进行处理和进一步处理。对此，参见上述两篇公开出版物DE19727004A1和WO02/01071A1，其全文为此同样被视为本发明的公开内容。
另外，提出了用于至少一台内燃机的控制装置。该控制装置在此包括至少一个评价单元，该至少一个评价单元用于处理和进一步处理借助测量机构所产生的、对应于所测定的且伴随内燃机工作而生的固体声激发事件的优选电信号。在该评价单元中，此时存储有识别内燃机中的燃烧中断的方法，在该方法中，处理和进一步处理借助测量机构所产生的信号被处理和进一步处理，该信号对应于所测定的、激发固体声波的活塞在内燃机的气缸中的贴靠和/或倾斜过程。此时，评价单元能与用于捕获固体声激发事件的测量机构连接。
在该控制装置的一个优选实施方式中，在该评价单元中存储以下方法，在该方法中处理和进一步处理借助测量机构所产生的信号，该信号对应于激发固体声波的燃料在内燃机的气缸中的燃烧。
在该控制装置的另一个优选实施方式中，设有用于处理和进一步处理对应于固体声激发事件的信号的第一评价单元，和用于处理和进一步处理由转速传感器所产生的、对应于转速事件的优选电信号的第二评价单元。第一评价单元此时可以与用于捕获固体声激发事件的测量机构连接，而第二评价单元可以与用于捕获转速事件的转速传感器连接。转速传感器此时优选呈与相应的传感器轮相连的感应传感器的形式，该传感器轮可以安装在内燃机的曲轴或者凸轮轴上。
作为替代，第二评价单元也可考虑用于处理和进一步处理借助测量机构所测定的离子电流，该离子电流对应于在内燃机的单独气缸内的燃烧。此时，这些测量机构可以呈火花塞形式，其用于测定离子电流。
另外，提出了一种内燃机，它具有至少一个用于在内燃机的一个位点捕获固体声波激发事件并将该事件转换为优选电信号的测量机构，并且该内燃机包括用于整理并进一步处理借助该测量机构产生的信号的至少一个评价单元的至少一个控制装置。此时，在该评价单元中存储有这样一种方法，在该方法中处理和进一步处理借助测量机构所产生的信号，该信号对应于所测定的激发固体声波的活塞在内燃机的气缸内的贴靠和/或倾斜过程。评价单元此时与该测量机构连接。
在该内燃机的一个优选实施方式中，在该评价单元中存储有以下方法，在该方法中，处理和进一步处理借助测量机构所产生的信号，该信号对应于激发固体声波的、燃料在内燃机的气缸中的燃烧。
此时，该测量机构优选以压电传感器形式构成。该测量机构此外能够以爆震传感器形式构成，其优选以压电传感器的形式构成。
在另一个优选实施方式中，内燃机包括用于处理和进一步处理由测量机构产生的对应于固体声波激发事件的优选电信号的第一评价单元，其中第一评价单元与测量机构连接；该内燃机还包括用于处理和进一步处理借助转速传感器所产生的对应于转速事件的优选电信号的第二评价单元。
此外，该内燃机包括用于捕获转速事件的转速传感器，它与第二评价单元连接。转速传感器此时优选以与一个相应的传感器轮相连的感应传感器的形式构成，传感器轮可安装在内燃机的曲轴或者凸轮轴上。
或者，第二评价单元也可以用于处理和进一步处理离子电流，该离子电流借助测量机构来测定并被用于识别燃烧中断。此时，测量机构与第二评价单元连接。优选地，测量机构呈火花塞形式，其用于测量离子电流。
以下将参照附图来详细说明本发明的示例。附图所示和所属说明书所述的特征此时不局限于各示例。这些特征不应视为是限制性的。相反，这些特征用于说明举例的实施方案。此外，一些特征就可能有的其它实施方式和解决改进方案而言可以相互组合以及与以上描述中的任何特征组合成未具体示出的其它实施方式，其中：
图1是控制装置和内燃机的布置结构的示意图。
图2是借助爆震传感器产生的电信号的整理的示意图。
图3是要在活塞和气缸之间调节出的滑板力的定性视图。
图4是在气缸内的活塞运动的示意图。
图5表示测量结果。
图1示意示出一台四气缸发动机2，在该四气缸发动机2上优选安装两个爆震传感器6、8，其中的爆震传感器6对应于发动机2的两个气缸10、12，爆震传感器8对应于发动机2的两个气缸14、16。这两个爆震传感器6、8与一个优选存储在控制装置5内的评价单元4连接，该单元具有总共四个用于爆震传感器的输入端18、20、22、24，但是只有其中两个输入端18、22被占用。在评价单元4中存储有用于发动机2的爆震控制的算法，借此依据借助两个爆震传感器6、8被识别为爆震的燃烧来确定相对于相应的气缸的正常点火位置的每个气缸的点火角变化。这两个爆震传感器6、8此时优选以压电传感器的形式构成，它测量与爆震燃烧相关地出现的固体声波并将其转换为电信号。
根据本发明的一个替代实施例，可以在内燃机2的多个位点上根据内燃机2的气缸10、12、14、16的数量分别使用一个爆震传感器6、8，其中这几个爆震传感器能以压电传感器的形式构成。
图2表示与一个评价单元7相连的共4个爆震传感器26、28、30、32的爆震传感器信号的基本评价。通过多路转换器36来选择哪个爆震传感器输入端被评价。爆震传感器信号随后经过放大器38、带通滤波器40、整流器42、积分器44和最后A/D变换器46，随后该信号经过发动机2爆震控制算法。
此外，在评价单元4中存储有算法，借此实现燃烧中断识别方法，其中借助由两个爆震传感器6、8产生的电信号来识别作为固体声波激发事件的、在内燃机2运行中所引起的、活塞60在内燃机2的气缸62内的贴靠和/或倾斜过程。
活塞60在气缸62内的贴靠和/或倾斜过程是指引起机械噪声的事件，其出现在活塞60经过上止点OT或者下止点UT时。为了识别燃烧中断，此时考虑两个前后相继的贴靠和/或倾斜过程作为事件以确定在事件之间的时间，该时间被用作对比参数来识别燃烧中断。
图4定性示出这样的贴靠和倾斜过程，其发生在活塞60经过上止点OT时。
图3定性示出例如四冲程做功间隙情况中在气缸49、51内的活塞48的支撑力或滑板力的曲线50。结合力曲线50能看到，活塞48在做功间隙过程中多次改变其支撑侧面49、51。
此时，在膨胀行程56中，最大侧向力紧接在经过上止点OT之后出现。由图3所示的、活塞48从背压侧51支撑换到压力侧49支撑和尤其是活塞48在从压缩行程54过渡到膨胀行程56时在上止点OT区域内的猛烈支撑变化导致机械噪声以及活塞48、所属的活塞环以及对应的运行面49、51的加剧磨损。此外，除了用于膨胀行程56的侧向力曲线外，还从图3中定性地看到属于进气行程52、压缩行程54和推出行程58的侧向力曲线。
与图3不同，图4所示的在活塞60和连杆66之间的销64相对活塞轴68错开布置。通过此措施，活塞倾斜噪音可减轻。
优选借助设置在内燃机2上的且起到转速传感器作用的、与一个对应的传感器轮相连的感应传感器来确定上述的活塞的贴靠倾斜过程所落入的时间段，并且在评价单元4中进行详细观察。时间段严格讲是装在曲轴上的传感器轮的角度区段，在这里，该角度区段对应于该时间段。此时，该角度区段可以表示关于相应活塞的上止点OT和下止点UT的±10°且优选±5°的曲轴角度区。
根据本发明的一个实施例，关于识别策略，可以考虑从活塞60的进气行程52到压缩行程54的过渡区、从活塞60的压缩行程54到膨胀行程56的过渡区和从活塞60的膨胀行程56到推出行程58的过渡区并用于信号评价。在这些对应于上述的时间段的过渡区中，活塞60在气缸62内经过上止点OT或者下止点UT。此时，确定在两个前后相继的贴靠和/或倾斜过程之间的对应于压缩行程54的时间差ΔtKH，并且将时间差ΔtKH与在两个前后相继的贴靠和/或倾斜过程之间的对应于膨胀行程56的时间差ΔtEH进行比较，以推断出在各气缸内的燃烧中断。如果在比较后得到比用于压缩行程54的时间差ΔtKH大许多的用于膨胀行程56的时间差ΔtEH，则可以推断出在当时的气缸内没有进行燃烧。否则，推断出燃烧中断。
作为补充或替代，根据本发明的一个替代实施例，可以鉴于识别策略将对应活塞60的膨胀行程56的、在两个前后相继的贴靠和/或倾斜过程之间的时间差ΔtEH与一个优选存储在特性曲线内的、与工作点相关的参考时间tref做比较，以推断出气缸62内的燃烧中断。参考时间tref此时可以大致与负荷和转速相关地存储在特性曲线中。从比较中得到以下结果，与膨胀行程56相关的时间差ΔtEH超过参考时间tref，则推断出相关气缸中的燃烧中断。所求出的时间差ΔtEH此时对应于活塞48、60的加速度，因而对应于相应曲轴70、72的加速度，该加速度由当时的燃烧过程决定。燃烧中断导致所求出的关于膨胀行程56的时间差ΔtEH增大，因为曲轴因燃烧中断而减速。
在所提出的方法中有利的是，不需要在内燃机上安装附加测量机构，以便能识别单独活塞的所述的贴靠和/或倾斜过程。现有的爆震传感器6、8优选是宽带爆震传感器，其能记录从例如3kHz至30kHz的频谱，同时可以保证就因爆震燃烧引起的固体声波而言的高质量信号，其固有共振高于30kHz。而由贴靠和/或倾斜过程引起的固体声波比较低频并且具有小于等于1kHz的频率。为了也能针对该低频固体声波保证足够高的信号质量，与之相关地借助爆震传感器6、8所产生的电信号优选被带通滤波。作为替代方式，爆震传感器的信号也可以被高通滤波。这样的滤波此时不仅可以依靠软件技术在控制装置5中实现和/或依靠硬件技术来实现。虽然在依靠软件技术实现滤波时不需要附加硬件，但依靠硬件技术实现滤波有助于尽量低地保持控制装置5的计算成本。图4以图解方式定性示出了倾斜贴靠事件，这发生在活塞经过上止点OT时。
此时引起贴靠和/或倾斜过程的上述过渡区优选通过依靠软件技术实现的测量窗来测量。由此，也有利地尽量低地保持控制装置5的计算存储成本。
根据本发明的一个替代实施例，这些爆震传感器6、8和评价单元4作为起到转速传感器的且与对应的传感器轮相连的感应传感器的补充来使用，其电信号在一个独立的评价单元中被处理和进一步处理。对此，再次参见上述的公开出版物DE19622448A1，从中公开以下方法，在该方法中，借助与安装在例如曲轴上的传感器轮相连的感应传感器来评价内燃机曲轴的转速变化，并且形成一个关于内燃机多个气缸的且用于内燃机运行不稳的设定值并与依靠工作点的参考值进行比较，以推断出内燃机中的燃烧中断。
在此，控制装置5除了具有用于处理和进一步处理对应于固体声激发事件的信号的第一评价单元4外，还具有第二评价单元(未示出)，用于处理和进一步处理借助与相应的传感器轮相连的感应传感器产生的且对应于转速事件的电信号。第一评价单元4此时与两个爆震传感器6、8连接以测定固体声激发事件，而第二评价单元与感应传感器连接。
图5表示以上参见图4描述的特征性的活塞运动，确切说是针对四气缸单列发动机举例示出的。图5包含三条曲线I、II、III，它们有共同的横坐标，其中横坐标表示单位[1/10°KW]。横坐标表示四气缸单列发动机的做功间隙，它对应于两次曲轴旋转或者720°曲轴角度。在横坐标上，描述做功间隙的720°KW对应于值7200，该值乘以1/10°KW又得到值720°KW。
在上方曲线I中，绘出无量纲爆震传感器信号74的曲线，其是借助设置在四气缸单列发动机的一个位点上的爆震传感器测定的。爆震传感器信号74针对多个前后相继的上止点OT分别具有振幅增大，该振幅增大允许识别在相应的气缸内的活塞的贴靠和/或倾斜过程72。此时，所示出的前后相继的上止点OT次序对应于四气缸单列发动机的多个气缸的点火顺序，在这里，点火顺序对应于气缸顺序1342。对于这样的四气缸单列发动机来说体现特征的是，在所示的上止点OT被各自对应的活塞经过的各自时刻，分别也经过一个对应于当时在点火顺序中接后的气缸的下侧止点UT。据此，如果例如活塞在气缸3内经过其上止点OT，则在考虑上述的气缸顺序1342的情况下，气缸4的活塞同时经过其下止点UT。上方曲线I说明在约180°KW(180°KW＝1800×1/10°KW)、360°KW(360°KW＝3600×1/10°KW)和540°KW(540°KW＝5400×1/10°KW)时的各自贴靠和/或倾斜过程。
在中央曲线II中示出了总共四个气缸中一个气缸的气缸压力信号76，单位为巴，其中，气缸压力信号76借助带有压力传感器的火花塞来测量。为了简单清楚起见，隐去了属于其余三个气缸的压力信号。在约180°KW时发生的贴靠和/或倾斜过程(见曲线I)之后，出现可在曲线II内看到的在约40巴时的压力级，其后是达到约90巴的压力增大，其中该压力增大表明在相关的气缸内进行的燃烧。标记M简化了曲线I、II、III的相互对应，同时说明所述的上止点OT。
在下方曲线III中示出了凸轮轴的进气和排气特性曲线78，确切说按照对应于四气缸单列发动机的点火顺序的次序。而且在下方曲线III中示出了一个点80，在该点上，对应于一个气缸的排气门按预期关闭。中央曲线II所示的气缸压力信号76也属于该气缸。点80在此表示这样的时刻，在该时刻，发动机控制装置在考虑相应的气门间隙的情况下预计到相关排气门的关闭。此时，各有一条进气控制特性曲线78a和一个相应的排气控制特性曲线78b部分相交。
在前两次在约180°KW或者360°KW时发生的贴靠和/或倾斜过程之后分别是常规燃烧。而在约540°KW发生的贴靠和/或倾斜过程之后是爆震燃烧，该爆震燃烧由相对高的信号波动来说明。根据一个有利的实施方式，为了识别对应于贴靠和/或倾斜过程的信号峰值，针对上止点OT或者此时预期发生贴靠和/或倾斜过程的时刻，采用约为±10°KW的依靠软件技术实现的测量窗。由此，可以有利地减轻爆震对信号评价的影响。除此之外，还可以针对测量窗形成积分值，以便更好地从测量信号中识别信号峰值。
在上方曲线I中，还能看到对应于压缩行程KH的、在两个前后相继的贴靠和/或倾斜过程之间的时间差ΔtKH以及对应于膨胀行程EH的、在两个前后相继的贴靠和/或倾斜过程之间的时间差ΔtEH，它们优选被相互比较，以推断出在相关气缸内的燃烧中断，其中，只要求出的时间差ΔtEH比时间差ΔtKH大许多，就推断出气缸中的燃烧中断。作为替代，时间差ΔtEH也可以与优选存储在特性曲线中的、与工作点相关的参考时间tref做比较，以推断出气缸中的燃烧中断，在这里，只要时间差ΔtEH超过参考时间tref，就推断出气缸中的燃烧中断。
作为替代或补充，该时间差ΔtEH也可以与参考值进行比较，该参考值可以从所有与气缸相关的时间差ΔtEHi对于一定的时间段或者说一定次数的做功间隙求平均的结果中得到。

Claims (21)

1.一种内燃机(2)中燃烧中断的识别方法，其中在该内燃机(2)的至少一个位点借助测量机构(6)捕获在内燃机(2)运行中引起的固体声波激发事件并将其转换成信号，其中该信号被输送给评价单元(4)用于处理和进一步处理，其特征在于，借助该测量机构(6)，捕获该内燃机(2)的气缸(62)中的活塞(60)贴靠和/或倾斜过程作为固体声波激发事件并将其转换为信号，其中，该评价单元(4)优选地是控制装置(5)的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助该测量机构(6)，捕获在气缸(62)内的燃料燃烧作为固体声波激发事件并将其转换为信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了识别燃烧中断，求出在两个前后相继事件之间的时间并与参考时间进行比较，以推断要在一个气缸内中断的燃烧。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，评价从活塞(60)的进气行程(52)到压缩行程(54)的过渡区、从活塞(60)的压缩行程(54)到膨胀行程(56)的过渡区和从活塞(60)的膨胀行程(56)到推出行程(58)的过渡区的信号，在所述过渡区内，活塞(60)在气缸(62)内或是经过上止点(OT)，或是经过下止点(UT)，其中测定在两个前后相继的贴靠和/或倾斜过程之间的、对应于该压缩行程(54)的时间差ΔtKH，并将该时间差ΔtKH与在两个前后相继的贴靠和/或倾斜过程之间的、对应于膨胀行程(56)的时间差ΔtEH进行比较，并且其中在用于膨胀行程(56)的时间差ΔtEH比用于压缩行程(54)的时间差ΔtKH大较多时，推断出在气缸(62)内没有进行燃烧。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，评价从活塞(60)的压缩行程(54)到膨胀行程(56)的过渡区和从活塞(60)的膨胀行程(56)到推出行程(58)的过渡区的信号，在该过渡区中，活塞(60)在气缸(62)内或是经过上止点(OT)，或是经过下止点(UT)，其中测定在两个前后相继的贴靠和/或倾斜过程之间的、对应于活塞(60)的膨胀行程(56)的时间差ΔtEH，并且将时间差ΔtEH和与一个优选存储在特征曲线中的工作点相关的参考时间tref进行比较，以推断气缸(62)内的燃烧中断，在此，只要时间差ΔtEH超过该参考时间tref，就推断出在气缸(62)中燃烧中断。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在该内燃机的第一位点和第二位点上分别使用一个测量机构(6，8)来测量固体声波。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在内燃机(2)的多个位点上，依据内燃机(2)的气缸(62)的数量分别使用一个测量机构(6)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，采用压电传感器作为测量机构(6，8)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，采用爆震传感器作为测量机构(6，8)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，该测量机构(6，8)和该评价单元(4)作为转速传感器的补充来使用，该转速传感器的电信号在一个独立的评价单元中被处理和进一步处理以识别燃烧中断。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，采用与一个相应的传感器轮相连的感应传感器作为转速传感器。
12.一种用于至少一台内燃机(2)的控制装置(5)，该控制装置(5)包括至少一个评价单元(4)，该至少一个评价单元(4)用于处理和进一步处理借助测量机构(6)所产生的信号，该信号对应于要捕获的伴随内燃机(2)运行而生的固体声激发事件，其中在该评价单元(4)中存储用于识别内燃机(2)的燃烧中断的方法，在该方法中，处理和进一步处理借助测量机构(6)所产生的信号，该信号对应于在内燃机(2)的气缸(62)内所测定的、激发固体声波的活塞(60)的贴靠和/或倾斜过程，并且其中该评价单元(4)能与用于捕获固体声激发事件的测量机构(6)相连。
13.根据权利要求12所述的控制装置(5)，其特征在于，在所述方法中处理和进一步处理借助测量机构(6)所产生的、对应于激发固体声波的燃料在气缸(62)内燃烧的信号。
14.根据权利要求12或13所述的控制装置(5)，其特征在于，设有用于处理和进一步处理对应于固体声激发事件的信号的第一评价单元(4)、和用于处理和进一步处理借助转速传感器所产生的、对应于转速事件的电信号的第二评价单元，其中第一评价单元(4)能与用于捕获固体声发生事件的测量机构(6)相连，而第二评价单元能与用于捕获转速事件的该转速传感器相连。
15.一种内燃机(2)，其包括：
至少一个测量机构(6)，其用于在内燃机(2)的一个位点捕获固体声波激发事件并将该事件转换为信号；以及
至少一个控制装置(5)，其包括用于处理和进一步处理借助测量机构(6)所产生的信号的至少一个评价单元(4)，其中在该评价单元(4)中存储一种方法，在该方法中处理和进一步处理借助测量机构(6)所产生的信号，该信号对应于要测量的且激发固体声波的活塞(60)在内燃机(2)的气缸(62)内的贴靠和/或倾斜过程，并且该评价单元(4)与该测量机构(6)连接。
16.根据权利要求15所述的内燃机(2)，其特征在于，在该评价单元中存储一种方法，在该方法中处理和进一步处理借助测量机构(6)产生的、对应于激发固体声波的燃料在气缸(62)内的燃烧的信号。
17.根据权利要求15或16所述的内燃机(2)，其特征在于，测量机构(6)以压电传感器的形式形成。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的内燃机(2)，其特征在于，测量机构(6)以爆震传感器的形式形成。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的内燃机(2)，其特征在于，控制装置(5)包括：
第一评价单元(4)，其用于处理和进一步处理借助测量机构(6)所产生的、对应于固体声波激发事件的信号，其中第一评价单元(4)与该测量机构(6)连接；以及
第二评价单元，其用于处理和进一步处理借助转速传感器所产生的对应于转速事件的电信号。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的内燃机(2)，其特征在于，该内燃机(2)包括用于捕获转速事件的转速传感器，该转速传感器与第二评价单元相连。
21.根据权利要求20所述的内燃机(2)，其特征在于，该转速传感器以与一个相应的传感器轮相关联的感应传感器的形式形成。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160370255A1 (en) * 2015-06-16 2016-12-22 GM Global Technology Operations LLC System and method for detecting engine events with an acoustic sensor
IT201600083426A1 (it) * 2016-08-08 2018-02-08 Magneti Marelli Spa Metodo per riconoscere l'insorgere di fenomeni di mancata combustione (misfire) nei cilindri di un motore a combustione interna

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19917772A1 (de) * 1999-04-20 2000-10-26 Deutz Ag Ventilspielüberwachungseinrichtung
US20010018911A1 (en) * 1999-12-30 2001-09-06 Choo-Han Lee System for identifying cylinder in engine
DE10233611A1 (de) * 2002-07-24 2004-02-19 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen und Steuern des Verbrennungsvorganges einer HCCI-Brennkraftmaschine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19917772A1 (de) * 1999-04-20 2000-10-26 Deutz Ag Ventilspielüberwachungseinrichtung
US20010018911A1 (en) * 1999-12-30 2001-09-06 Choo-Han Lee System for identifying cylinder in engine
DE10233611A1 (de) * 2002-07-24 2004-02-19 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen und Steuern des Verbrennungsvorganges einer HCCI-Brennkraftmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105971730A (zh) * 2015-03-11 2016-09-28 通用电气公司 将发动机爆振与活塞敲击区分开的系统和方法
CN105971730B (zh) * 2015-03-11 2019-12-17 通用电气公司 将发动机爆振与活塞敲击区分开的系统和方法

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