CN103782013B - 用于控制失火的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明装置包括控制单元（1），该控制单元被设置成形成对汽缸专用调整单元的失火控制命令，并且可连接至气缸专用第一传感器（3）。所述控制单元还可连接至具有至少两种不同类型的第二传感器（2）。所述装置还包括用于映射所述第一传感器的值和所述第二传感器的值的映射图（4）。所述第一传感器的值具体指示汽缸的失火状况，而所述第二传感器的值指示所述发动机的至少两个变量。所述映射图（4）还指示所述发动机的、与所述变量和所述失火状况有关的失火区域（22）和工作点（23）。

Description

用于控制失火的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于控制往复式发动机的有害事件的方法和装置。尤其是，本发明涉及失火。该发动机例如可以是柴油机、燃气发动机或可以使用多种不同燃料的发动机。而且，该发动机可以是低速发动机或中速发动机。
背景技术
现今以电子方式来控制往复式发动机。这样，可以获得发动机的良好驱动特性，并且发动机可以以效率好且低排放的最佳水平运行。尽管按最佳水平运行，但仍可能发生有害事件。汽缸可能例如因外部干扰而失火。重要的是，检测失火，以避免未燃气体过度排放到排气管系统中。这增大了排放，而且对于连续失火来说，还可能导致危险的爆炸。
存在用于检测失火的许多已知解决方案。例如，使用曲轴角速度、燃烧期间的离子电流、空气-燃料比或汽缸附近的振动水平。空气/燃料比通常用于指示汽缸的失火状况。该目的是避免失火状况，并且针对该理由，使用阈值来指示失火状况。JP2004076668提供了一种具有用于贫失火和富失火的阈值(空气-燃料比)的相关技术控制装置。该已知解决方案跟随指示失火状况的参数，并且在超出该阈值时，失火控制起反应以消除失火。现有解决方案非常有用，但仍希望具有提供更好质量的控制装置。
发明内容
本发明的目的是创建这样一种控制装置，即，其可以提供针对先前解决方案的改进控制响应。尽管本文主要将失火描述为发动机的有害事件，但该事件可以是另一类型的不希望状况，如爆震。对于该另一类型的情况来说，所述控制装置适于该特定类型的有害事件。
本发明的构思是，除了对失火起反应以外，该发动机的运转状况针对失火状况来限定，以便预先避免失火，并且与先前解决方案相比，还更灵活地控制发动机。
本发明装置包括控制单元，该控制单元被设置成形成对汽缸专用调整单元的失火控制命令，并且可连接至汽缸专用第一传感器。所述控制单元还可连接至具有至少两种不同类型的第二传感器。所述装置还包括用于映射所述第一传感器的值和所述第二传感器的值的映射图。所述第一传感器的值汽缸专用地指示失火状况，而所述第二传感器的值指示所述发动机的至少两个变量。所述映射图还指示所述发动机的、与所述变量和所述失火状况有关的失火区域和工作点。
所述装置还包括计算器单元和调节单元。所述计算器单元被设置成计算所述工作点与所述失火区域之间的最短距离，并且还被设置成计算所述距离的梯度。所述调节单元被设置成作为对所述梯度的响应形成针对所述变量的调整器单元的所述失火控制命令以增大所述距离。
附图说明
接下来，利用附图，对本发明进行更详细描述，其中，
图1例示了发明装置的示例，
图2例示了本发明的映射图的示例，以及
图3例示了示出发明方法的框图的示例。
具体实施方式
图1例示了根据本发明的装置的示例。该用于往复式发动机的控制装置包括控制单元1，该控制单元被设置成形成对汽缸专用调整器单元的失火控制命令8，并且可连接至汽缸专用第一传感器3。该控制单元还可连接至具有至少两种不同类型的第二传感器2。该第二传感器2测量发动机的不同参数。这些参数是不恒定的，因而，它们是可用于控制发动机的变量。该变量例如可以是歧管气压、歧管空气温度、主燃料喷射定时、主燃料喷射持续时间、废气再循环、火花定时、引燃燃料喷射定时以及引燃燃料喷射持续时间。该组控制变量依赖于发动机和燃料系统类型。例如，在共轨柴油发动机中，歧管气压、歧管空气温度、主燃料喷射定时以及主燃料喷射持续时间是针对要测量和控制的变量的典型选择。第一传感器1测量指示失火状况的汽缸专用参数。
该装置还包括用于映射第一传感器3的值和第二传感器2的值的映射图或模型4。第二传感器的值指示发动机的至少两个变量。图2示出了三维的映射图21的示例。该映射图4、21指示发动机的、与变量(变量1和变量2)和失火状况(失火指数(MISFIREINDEX))有关的失火区域22和工作点23。该映射图例如可以是自组织映射图。该模型可以是能够描述至少两个信号之间的关系的任何类型，如神经网络或微分函数。该失火状况轴(或矢量)，即，失火指标轴可以具有基于测量值比例或标称测量值比例的比例。该失火指数例如可以表示IMEP值(指示平均有效压力)或汽缸附近的振动水平。
该装置还包括计算器单元5，该计算器单元被设置成计算工作点23与失火区域22之间的最短距离24，更精确地说，工作点23与最近失火点25之间的距离24。该计算器单元还被设置成计算距离24的梯度。该梯度包括与变量有关的偏导数。另外，该装置包括调节单元6，该调节单元用于作为对所述梯度的响应形成针对所述变量的调整器单元的失火控制命令8以增大所述距离。该调节单元可以被设置成选择最大偏导数，以形成失火控制命令。这样，能够快速地增大工作点23与最近失火点25之间的距离。因为其它变量未改变并且具有最大偏导数的变量的较小变化可以足够地增大该距离，所以还使得能够尽可能小地移动工作点。调节单元6还可以被设置成接收发动机的辅助数据10，并且还被设置成使用该辅助数据来形成失火控制命令。
可以注意到，计算器单元5和调节单元6可以被设置成形成一个单元11，该另选例被表示为图1中的虚线框。该调节单元还可以向维修人员提供诊断信息9。该映射图或模型可以被设置成被更新以将第一传感器的值和第二传感器的值考虑在内。这样，该映射图对于发动机运行环境和状况来说总是最新的。初始映射图或模型可以基于发动机试验室中的测试运行或制造测试。
本发明还涉及一种用于控制往复式发动机的失火的方法，其中，该方法包括以下步骤：形成对汽缸专用调整单元的失火控制命令34。所述方法还包括以下步骤：映射31第一传感器3的值和第二传感器2的值，第一传感器的值具体汽缸专用地指示失火状况，第二传感器的值指示发动机的至少两个变量；指示32发动机的、与该变量和失火状况有关的失火区域22和工作点23；计算33工作点23与失火区域22之间的最短距离24，并且还计算该距离的梯度。所述形成34失火控制命令8的步骤已经适于，作为对所述梯度的响应形成针对所述变量的调整单元的所述命令以增大所述距离。
还可以的是，当失火发生或者非常接近发生时，本发明装置可以被设置成首先确定发动机的所有汽缸是否太接近该失火区域或处于该失火区域中。在这些情况下，使用发动机的常用控制变量来消除或减少失火，例如，歧管气压、歧管空气温度以及废气再循环。其次，该装置被设置成利用汽缸方面的控制变量，从汽缸方面控制失火汽缸，例如，主燃料喷射定时、主燃料喷射持续时间、火花定时、引燃燃料喷射定时以及引燃燃料喷射持续时间。
本发明使得可以调节插入到映射图4中的一个、部分或全部变量。因此，对于形成控制命令来说存在极大的灵活性。工作点与失火区域之间的距离越大，该灵活性就越大。因此，与现有技术装置相比，存在用于运行发动机的更多方式，并且还更详细地考虑了负载状况。如上所述，当仅该改变该梯度的最大偏导数时，该控制响应非常快并且针对正确的方向。这意指失火控制命令未指向错误的方向(其或许是现有技术解决方案中的情况)。贫失火(太贫乏的空气/燃料比)或富失火(太富集的空气/燃料比)在现有技术中通常难于分离，其意指控制命令可能指向错误的方向。即使控制命令朝着正确的方向，例如，消除贫失火，其可能过多地改变发动机的运转，其导致富失火。因而，本发明使得还可以可靠地识别贫和富失火。在另一方面，如果即使良好的燃料混合而发生失火，则可以得出点火系统有故障。
存在用于实现本发明装置的许多方式。因此，清楚的是，本发明不限于本文的实施方式，而是本发明可以在权利要求书的限制内按任何形式来形成。

Claims (8)

1.一种用于往复式发动机的失火控制装置，该失火控制装置包括控制单元(1)，该控制单元(1)被设置成形成对汽缸专用调整单元的失火控制命令(8)，并且可连接至汽缸专用第一传感器(3)，其特征在于，所述控制单元(1)可连接至具有至少两种不同类型的第二传感器(2)，并且所述装置还包括用于映射所述第一传感器(3)的值和所述第二传感器(2)的值的映射图或模型，所述第一传感器的值具体指示汽缸的失火状况，而所述第二传感器的值指示所述发动机的至少两个变量，所述映射图或模型指示所述发动机的、与所述变量和所述失火状况有关的失火区域(22)和工作点(23)，
所述装置还包括计算器单元(5)，该计算器单元被设置成计算所述工作点(23)与所述失火区域(22)之间的最短距离(24)，并且还被设置成计算所述距离的梯度，
并且所述装置还包括调节单元(6)，该调节单元(6)用于作为所述梯度的响应来形成针对所述变量的调整单元的所述失火控制命令(8)以增大所述距离(24)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调节单元(6)被设置成选择所述梯度的最大偏导数来形成所述失火控制命令。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述调节单元(6)被设置成接收所述发动机的辅助数据(10)，并且还被设置成使用所述辅助数据来形成所述失火控制命令(8)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述计算器单元(5)和所述调节单元(6)被设置成形成一个单元(11)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述映射图或模型被设置成被更新以将所述第一传感器(3)的值和所述第二传感器(2)的值考虑在内。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二传感器(2)的值指示下面变量中的至少两个：歧管气压、歧管空气温度、主燃料喷射定时、主燃料喷射持续时间、废气再循环、火花定时、引燃燃料喷射定时以及引燃燃料喷射持续时间。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，针对所述失火的情况，所述装置首先被设置成确定所述发动机的所有汽缸是否太靠近所述失火区域或处于所述失火区域中，在该情况下，使用下面变量中的至少两个：歧管气压、歧管空气温度以及废气再循环，
并且其次被设置成利用下面变量中的至少一个，从汽缸方面来控制失火汽缸：主燃料喷射定时、主燃料喷射持续时间、火花定时、引燃燃料喷射定时以及引燃燃料喷射持续时间。
8.一种用于控制往复式发动机的失火的方法，该方法包括以下步骤：形成对汽缸专用调整单元的失火控制命令，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
映射(31)第一传感器(3)的值和第二传感器(2)的值，所述第一传感器的值具体指示汽缸的失火状况，而所述第二传感器的值指示所述发动机的至少两个变量，
指示(32)所述发动机的、与所述变量和所述失火状况有关的失火区域(22)和工作点(23)，以及
计算(33)所述工作点(23)与所述失火区域(22)之间的最短距离(24)，并且还计算所述距离的梯度，
形成(34)所述失火控制命令(8)的步骤适于作为对所述梯度的响应形成针对所述变量的调整单元的所述命令以增大所述距离(24)。
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