CN102985669A - 内燃机的控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃机的操作方法，其中该内燃机(2)具有多个汽缸(3)和能够在汽缸(3)中发生异常燃烧时通过燃料调节来调整各汽缸的燃烧状态的发动机控制器(10)，该燃料调节包括切断燃料。该方法包括以下步骤：在进行了主燃料切断的情况下测量处于受限喷射状态的汽缸的排气温度(210)，如果测量到的排气温度在针对处于受限喷射状态的气缸而预定的温度范围以内，则恢复对处于受限喷射状态的汽缸的主燃料喷射(300)，测量所述汽缸的燃烧状态；以及如果所述汽缸的燃烧状态不满足针对受限喷射状态而确定的燃烧状态值，则切断主燃料喷射。

Description

内燃机的控制
技术领域
本发明涉及在发生异常燃烧时内燃机的控制。发动机能够通过包括燃料切断的燃料调节来步进地或连续地修正燃烧状态，以便于执行发动机的停机或限制输出运行，本发明还涉及用于在发生异常燃烧时控制内燃机的设备。
背景技术
对于内燃机来说，必须要避免比如严重爆震和失火(misfire)这样的发动机极端运行点。严重爆震引起极大幅度的快速压强振荡，这潜在地导致机械零件彻底损坏。汽缸失火再次明显增加排放物并潜在地对催化剂有害。另外，对于燃气发动机，必须切断对失火汽缸的燃料供应，因为否则燃气会流到排气管并爆炸。
用于发电的多汽缸燃气发动机或多汽缸柴油发动机包括用于在一个或多个汽缸中发生诸如严重爆震这样的异常燃烧时使发动机停机的控制。
在现有的内燃机中，当在正常运行状况下在一个汽缸发生连续严重爆震时，进入全部汽缸的燃料供应都会被切断，以便从检测到严重爆震开始经过预定的时间后使发动机停机。为了保护发动机，在检测到发生严重爆震后发动机仅仅停机。
专利文件JP11093757A公开了通过检测爆震，在检测到爆震时无论通过控制燃料参数是否抑制爆震，爆震仍持续一段规定的时间的情况下，将爆震作为预点火的发生，并且减少相应汽缸的输出来防止预点火的技术方案。在JP11093757A中，没有考虑在异常燃烧发生时对发动机的燃料切断操作进行更精细的控制。
WO2008038827A1公开了一种在异常燃烧期间发动机的操作方法，其中，可以在对发生严重爆震的汽缸进行燃料供应中断之后，适当地执行发动机的运行控制，而不是在检测到严重爆震时使发动机立即停机。在WO2008038827A1中，没有考虑在异常燃烧发生时对发动机的燃料切断操作进行更精细的控制。
发明内容
本发明的目的是减少现有技术中的问题。该目的通过独立权利要求所代表的方案实现。
公开了一种针对诸如内燃机中连续严重爆震或失火这样的潜在危险情形的方法和控制装置。基于测量结果，比如汽缸压强、汽缸爆震和排气温度，执行对多个汽缸中的一个汽缸的主燃料切断。
一个实施方式公开了一种操作内燃机的控制方法，其中所述内燃机具有多个汽缸和在汽缸中发生异常燃烧时通过燃料调节来调整每个汽缸燃烧状态的发动机控制器，所述燃料调节包括切断燃料。所述方法包括测量在进行了主燃料切断的情况下处于受限喷射状态的汽缸的排气温度。如果测量到的排气温度在针对处于受限喷射状态的汽缸而预定的温度范围以内，则恢复对处于受限喷射状态的汽缸的主燃料喷射。确定所述汽缸的燃烧状态，并且如果所述汽缸的燃烧状态不满足针对受限喷射状态而确定的燃烧(burning)状态值，则切断主燃料喷射。
根据本发明的一个方面，通过测量排气温度针对受限喷射状态来确定所述燃烧状态值。
根据本发明的一个方面，如果测量到的排气温度在针对受限喷射状态而预定的时间段内在温度范围内，则执行主燃料喷射的恢复。
根据本发明的一个方面，针对受限喷射状态而预定的时间段依赖于恢复主燃料喷射的尝试次数。
根据本发明的一个方面，恢复主燃料喷射的尝试次数是有限的。
第二实施方式公开了一种操作内燃机的控制方法，其中内燃机具有多个汽缸和在汽缸中发生异常燃烧时通过燃料调节来调整每个汽缸燃烧状态的发动机控制器，所述燃料调节包括切断燃料。该实施方式可应用于操作采用液体引燃燃料的内燃机，所述内燃机具有多个汽缸和能够在发生异常燃烧时通过燃料调节来调整每个汽缸燃烧状态的发动机控制器，所述燃料调节包括切断燃料。当汽缸中发生异常燃烧时，通过所述汽缸的引燃喷射器喷射引燃燃料，燃料喷射被保持部分运行。第二实施方式可以独立应用或与本发明的第一实施方式结合。
根据第二实施方式的一个方面，检测被切断了主燃料的汽缸的燃烧状态，并与针对引燃喷射器喷射的燃料量而预定的燃烧状态进行比较。
根据第二实施方式的一个方面，增加喷射到被进行了主燃料切断的汽缸的引燃燃料量。
附图说明
接下来，通过参考附图更详细地说明本发明，在附图中：
图1例示了内燃机和通过燃料调节来调整每一个汽缸的燃烧状态的发动机控制器的示例；
图2例示调节一个汽缸的燃烧状态的情况；
图3是例示了确定对燃料调节的需求的步骤的实施方式的流程图；
图4是例示了从燃料调节开始进行恢复的步骤的流程图；
图5是示出了确定对燃料调节的需求的步骤的第二实施方式的流程图；以及
图6是例示了从燃料调节开始进行恢复的步骤的流程图。
具体实施方式
图1的内燃机2具有多个汽缸3，这里是四个。控制装置10通过控制信号21和22调节输送给发动机2的燃料量。控制信号21控制点火装置或引燃燃料喷射器。主燃料控制信号22控制主燃料致动器32。
基于测量结果激活停止燃料喷射。控制装置10接收与汽缸3有关的测量数据。附图标记41表示排气温度测量结果，附图标记41表示汽缸压强(压强传感器)和/或汽缸爆震(加速计)的测量结果。
图2例示了所谓的冷汽缸运行(CCO，Cold Cylinder Operation)，其中多个汽缸中的一个汽缸已被标识为汽缸性能差(严重爆震或彻底失火)并需要被调整。汽缸性能差的确定是基于逐个汽缸的汽缸压强、汽缸爆震(加速计)和/或排气温度的测量结果41，42进行的。对多个汽缸3中的一个汽缸的燃料喷射是通过各自的主燃料致动器32进行限制的。
根据第二实施方式(图5和6)，利用引燃喷嘴喷射的燃料保持燃料喷射部分活动。即使是CCO，引燃燃料喷射也被保持活动，以维持受控汽缸内的部分燃烧。特别是在气态模式下，这样做是有利于防止在电磁阀故障期间过量的燃料流到排气管系统。
图3例示了确定对CCO状态的需求的步骤。在步骤110中测量到的发动机参数可以例如是逐个汽缸的汽缸压强、汽缸爆震值和排气温度。
在步骤120中，分析测量到的发动机参数，以确定所述汽缸的燃烧状态。通过分析一个或几个测量结果并将一个或多个结果值和预定阈值相比较(步骤130)，可以确定汽缸3中发生异常燃烧，也就是汽缸性能差。如果没有检测到汽缸3中发生异常燃烧，则继续正常燃料喷射(步骤100)。如果检测到汽缸3中发生异常燃烧，则停止正常燃料喷射(步骤100)并根据CCO状态控制燃料喷射。
图4例示了在汽缸被设置为CCO状态(图3中的步骤200)之后执行的步骤。汽缸已经被设置为CCO状态之后，测量正在讨论的汽缸的排气温度(步骤210)，当该温度在一定程度以下或者在某个预定范围以内时，确定(步骤230)汽缸已经达到稳定状态。更优选的是，如果对于时间窗t1，测得的温度达到给定的标准偏差或方差，则确定CCO汽缸为稳定状态。
通过唤醒过程(步骤300)来重启燃料喷射。如果对于给定的时间段t2，没有检测到排气温度、汽缸压强或表示燃烧处理的其它信号发生变化，则汽缸再次被设置为CCO状态，以防止燃料过量泄漏到排气系统。
如果在t2期间，在唤醒尝试中排气温度增加了给定量的度数，则该唤醒动作就被定义为成功的，并且汽缸被设置为正常状态(步骤100)。
针对CCO状态下的受限喷射而预定的时间段(步骤330)依赖于恢复主燃料喷射的尝试次数。恢复主燃料喷射的尝试次数是有限的(步骤320)。这样的优点在于在CCO状态后能很快地进行第一次尝试，并且再次尝试之间的时间可以被延长，并且尝试次数可以是有限的。
图5例示了确定对带引燃喷射的CCO的需求的步骤。在步骤110中测量到的发动机参数可以例如是逐个汽缸的汽缸压强、汽缸爆震值和排气温度。
在步骤120中，分析测量到的发动机参数，以确定所述汽缸的燃烧状态。通过分析一个或几个测量结果并将一个或多个结果值和预定阈值相比较(步骤130)，可以确定汽缸3中发生异常燃烧，也就是汽缸性能差。如果没有检测到汽缸3中发生异常燃烧，则继续正常燃料喷射(步骤100)。如果检测到汽缸3中发生异常燃烧，则停止正常燃料喷射(步骤100)并根据带引燃喷射的CCO状态控制燃料喷射。
图6例示了在汽缸被设置为带引燃喷射的CCO状态(图3中的步骤200)之后执行的步骤。汽缸被设置为CCO状态后，测量正在讨论的汽缸的排气温度(步骤210)，当该温度在一定水平以下或者在某个预定范围以内时，确定(步骤230)汽缸已经达到稳定状态。更优选的是，如果对于时间窗t1，测量到的温度达到给定的标准偏差或方差，则确定带引燃喷射的CCO汽缸为稳定状态。
通过唤醒过程(步骤300)来重启燃料喷射。如果对于给定的时间段t2，没有检测到排气温度、汽缸压强或表示燃烧处理的其它信号发生变化，则汽缸再次被设置为带引燃喷射的CCO状态，以防止燃料过量泄漏到排气系统。
如果在t2期间，在唤醒尝试中排气温度增加了给定量的度数，则该唤醒动作就被定义为成功的，并且汽缸被设置为正常状态(步骤100)。
针对在带引燃喷射的CCO状态下的受限喷射而预定的时间段(步骤330)依赖于恢复主燃料喷射的尝试次数。恢复主燃料喷射的尝试次数是有限的(步骤320)。这样做的优点在于在带引燃喷射的CCO状态后能很快地进行第一次尝试，同时再次尝试之间的时间可以被延长，并且尝试次数可以是有限的。
检测110被进行了主燃料切断的汽缸的燃烧状态，并与针对引燃喷嘴所喷射的燃料量所预定的燃烧状态进行比较130。通过这种方式，可以预先确定这样量的引燃燃料的效果，并且可以比较所产生的效果。因此，因为可以识别原有燃料的燃烧，所以可以以增大的确定性来确定原有主燃料喷射的关闭是否成功。
也可以增加被进行了主燃料切断的汽缸3中所喷入的引燃燃料量。控制装置可以改变引燃燃料的量。越多的引燃燃料意味着越大的效果以及越容易确定CCO汽缸输出。由于一个汽缸的控制运行CCO，所以振动也较小。也可以确定增加这些量的效果，并且可以比较得到的效果变化。
通过以上呈现的说明书和示例，明显的是可以通过使用多种不同的方案来实施本发明的实施方式。显然，本发明不限于本说明书中所提到的示例，而是可以实现为许多其它不同实施方式。因此在本发明的构思范围内可以实现任意的发明实施方式。

Claims (5)

1.一种内燃机的操作方法，其中所述内燃机(2)具有多个汽缸(3)和能够在汽缸(3)中发生异常燃烧时通过燃料调节来调整每个汽缸的燃烧状态的发动机控制器(10)，所述燃料调节包括切断燃料，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-在进行了主燃料切断的情况下，测量处于受限喷射状态的汽缸的排气温度(210)；
-如果测量到的排气温度在针对处于受限喷射状态的汽缸而预定的温度范围以内，则恢复对处于受限喷射状态的汽缸的主燃料喷射(300)；
-测量所述汽缸的燃烧状态；以及
-如果所述汽缸的燃烧状态不满足针对受限喷射状态而确定的燃烧状态值，则切断主燃料喷射。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对受限喷射状态而确定的燃烧状态值包括排气温度的测量结果。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果测量到的排气温度(210)在针对受限喷射状态而预定的时间段在温度范围内，则执行主燃料喷射的恢复(300)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，针对受限喷射状态而预定的时间段(330)依赖于恢复主燃料喷射的尝试次数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，恢复主燃料喷射的尝试次数是有限的(320)。
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