CN104975962A - 从加速度测量中识别内燃机的状态变化 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别内燃机（100）的点火行为和/或燃烧行为的状态变化的方法，其中，由加速度传感器（120）检测由内燃机（100）引起的沿着至少一个空间方向的加速度；其中，所检测到的加速度由加速度传感器（120）作为信号传递到计算单元（130）上；并且其中，所述信号在计算单元（130）中进行分析并且从中获知所述状态变化。

Description

从加速度测量中识别内燃机的状态变化

技术领域

本发明涉及一种用于基于点火行为或燃烧行为的变化来识别内燃机的状态变化的方法，所述状态变化尤其是缸关断、缸接通、抽搐（Ruckeln）、运转不平稳、点火中断和/或爆震（Klopfen）。

背景技术

在车辆中的内燃机中，可以借助于特殊的、内置马达的测量参量且尤其还有特殊的传感装置来获知不同的状态变化。

例如借助于特殊的爆震传感器来检测内燃机的爆震。为了识别抽搐和相应的抽搐阻尼，检测并且匹配曲轴的转速。

状态变化如缸关断和缸接通或运转不平稳识别和点火中断识别也借助于特殊的传感装置和特殊的内置马达的测量参量来检测。

因此任务是，提出一种可能性，即以简单的方式并且借助于简单的传感装置来识别内燃机的状态变化。

发明内容

根据本发明，建议一种具有权利要求1的特征的方法。有利的设计方案是从属权利要求以及下面的说明书的主题。

发明优点

根据本发明的方法用于基于点火行为或燃烧行为的变化来识别内燃机的状态变化，尤其多个不同的状态变化。在此情况下，内燃机本身的（即尤其马达组的）线性加速度和/或角度加速度由加速度传感器检测。此外，所检测到的加速度作为信号传递到计算单元上并且在计算单元中进行分析，然后从中获知状态变化。通过该方法仅需要一个加速度传感器，用以识别内燃机的状态变化，尤其也同时识别多个状态变化，并且提供用于内燃机的其它控制或调节。

优选该加速度传感器布置在内燃机上或布置在装配在内燃机上的计算单元上或中。也可以考虑加速度传感器在一与内燃机联接的电机上的装配。通过这种靠近马达的装配，将内燃机的加速度最佳地传递到加速度传感器上，由此能够实现更准确的评价。

有利地，所述状态变化包括内燃机的缸的关断和/或接通，并且在此从所检测到的加速度中计算内燃机的振动行为。这能够实现特殊的为了识别缸关断或缸接通所需的传感装置的节省。

有利的是，所述状态变换包括内燃机的抽搐，并且在此，所检测到的加速度的走向用于该抽搐的阻尼。代替迄今为止常见的基于内燃机的曲轴转速的抽搐阻尼，可以借助于加速度信号进行弹性支承的内燃机的更有效的抽搐阻尼，该加速度信号比通常所使用的转速信号更好地显示出内燃机的振动行为。

优选所述状态变化包括内燃机的运转不平稳和/或点火中断，其中，所述信号在现有的频率方面进行分析。尤其在此将存在于信号中的频率与参考频率进行比较，所述参考频率例如存储在控制器的存储器中。由此可以以简单的方式识别频率，所述频率例如属于点火频率。这样可以识别可能的损坏，例如点火中断或运转不平稳。在汽油马达中可以例如通过分析经过一个凸轮轴回转的频率范围来实现单个点火中断识别。

还有利的是，所述状态变化包括内燃机的爆震且在此所述信号在固体声频率（K?rperschall-Frequenzen）方面进行分析。当通过足够靠近马达的加速度传感器详细地检测内燃机的加速度时，可以放弃特殊的爆震传感器。

有利地，所述加速度的检测连续地在内燃机运行的情况下进行和/或周期性地以预先确定的时间间隔进行和/或在预先确定的运行模式下进行。由此可以实现在车辆运行期间、尤其内燃机起动期间的连续监控或也可以实现例如车间功能或诊断功能。

所述加速度的检测优选借助于一构造成MEMS传感器的加速度传感器进行。在此为所谓的微电子机械的传感器。为了将本发明特别简单地应用到实践中，可以例如使用两轴（x和y）加速度传感器作为惯性传感器。

根据本发明的计算单元，例如机动车的控制器、尤其马达控制器，尤其程序技术上地设置用于实施根据本发明的方法。

所述方法以软件的形式的执行也是有利的，因为其引起了特别小的费用，特别是当实施的控制器还用于其它任务且因此无论如何都存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体特别是软盘、硬盘、闪存、EEPROM、CD-ROM、DVD等。经由计算机网络（互联网、内部网等等）下载程序也是可行的。

本发明的其它优点和设计方案从说明书和附图中给出。

要理解的是，前面提到的和后面的还待阐释的特征不仅能够在对应说明的组合中，而且能够在不离开本发明的框架的情况下在其它的组合中或者以单独的形式应用。

附图说明

本发明参照附图中的实施例示意示出并且随后在参考附图的情况下详细描述。

图1 在一优选的构造中示意性示出了用于实施根据本发明的方法的内燃机，其具有加速度传感器和计算单元。

图2 在一优选的设计中示意性示出了根据本发明的方法的流程。

具体实施方式

在图1中示意性示出了一内燃机100。该内燃机示例性地包括六个缸105。在内燃机100上、尤其在马达组上装配一加速度传感器120，其设置用于检测内燃机100的至少一个线性加速度和/或角度加速度。该加速度传感器120也可以装配在计算单元或电机110上或中，如果出于位置技术上的原因需要这样或这样是有利的话，且因此能够足够准确地检测内燃机100的加速度。

加速度传感器120在此以如下方式构造，即能够检测沿着至少一个空间方向的加速度。通过检测沿着第二或附加地沿着第三空间方向的加速度可以实现更详细的分析且因此更准确的结果。角度加速度的检测也提高了准确度。

此外，加速度传感器120与计算单元130连接，所检测到的加速度作为信号、也就是说作为加速度信号被传递到计算单元上。之后该信号在计算单元130中进行分析并且根据应用的不同相应地继续处理。计算单元130可以在此尤其是马达控制器，其在现代的车辆中为了控制内燃机100无论如何都存在。

在图2中在一优选的设计中示意性且一般性地示出了根据本发明的用于基于点火行为或燃烧行为的变化来识别状态变化的方法的流程。在内燃机100中出现加速度，所述加速度可能具有不同原因并且所述加速度意味着状态变化。所述加速度尤其可以由内燃机100的单个的构件引起，这些加速度被传递到内燃机100的马达组上。

此外，所述加速度也可以被传递到装配在内燃机100上的加速度传感器120上。这样，该加速度传感器120检测所述加速度，尤其内燃机100的随着所述加速度产生的振动行为，并且将所述加速度以加速度信号的形式传递到计算单元130上。

计算单元130用作评价单元并且分析所获得的信号。尤其可以在此实施在特殊参数例如频率方面的额定值实际值比较。

此外，将分析的结果给到处理器件200上。该处理器件200可以例如构造成显示单元，在其中显示内燃机中的有故障的构件。例如可以是车辆中的显示单元，其向驾驶员显示有故障的构件并且必要时也给出用于其它做法的其它提示，例如访问车间。也可以进行到故障存储器中的加入，由此使得车间中的故障分析变得容易。

替选地，所述处理器件200也可以构造成执行器，借助于其实施内燃机100的调节，当例如加速度信号的分析给出，需要调节的话。执行器可以例如是燃料喷射器，通过其调节到内燃机100的缸105中的喷射。

下面展示不同的状态变化，它们可借助于根据本发明的方法、尤其根据图2中所示的流程来识别。

利用根据本发明的方法实现了内燃机100的缸关断和/或缸接通的识别。

利用每个缸105的压缩和膨胀，在内燃机100中激发确定的振动行为。通过点火后的缸105的力矩贡献、弹性变形和固有振动，得出特征性的振动行为。在此质量矩原则上对于内燃机100是特定的。

振动行为通过加速度传感器120检测。这时当缸105不被点火时，在正常运行中存在的通过缸105的力矩贡献丧失且因此设定另一不同于在正常运行中的振动行为。

因此可以从不同的振动行为中将点火的与未点火的缸105区分开且因此识别出缸关断或缸接通。从单个的缸105的点火顺序和内燃机100的曲轴位置也可以清楚地识别出接通的或关断的缸。加速度信号的分析在此在时间范围或频率范围中进行，例如借助于关联函数。

此外，利用根据本发明的方法实现了内燃机100的抽搐的识别且因此实现了抽搐阻尼的调节。

在传统的应用中，抽搐阻尼器以软件功能的形式阻尼内燃机100的曲轴上的抽搐。借助于根据本发明的内燃机100的抽搐的识别以及借助于所测量的加速度信息对于抽搐阻尼的调节，可以进行弹性支承的内燃机100的阻尼。

在此，为了调节传统的抽搐阻尼器必须检测的转速信号通过加速度信号来代替作为用于抽搐阻尼功能的输入信号，因为加速度信号比转速信号更好地显示出车辆的振动。通过合适的计算方法可以类似于传统使用的转速信号来借助于加速度信号实现阻尼。该阻尼尤其通过点火开始和/或喷射开始和/或喷射结束的缸个别的调节来进行。

此外，利用根据本发明的方法，不仅可以在内燃机的情况下也可以在电机的情况下实现了基于所获知的加速度和震动来识别运行不平稳。

在此，可以实现对于内燃机100的整个马达组的振动不平稳的调节。在此，首先借助于加速度传感器观察，是否存在确定的频率，例如已知的点火频率。

如果这时对于点火频率（例如半点火频率或四分之一点火频率）的谐波检测出一相应的偏差，可以由此推断出燃烧特定的原因。

如果作为用于实施根据本发明的方法的基础在一存储装置，尤其计算单元130的存储器中存储，内燃机100的哪个构件在哪个频率上振动，则可以从频率测量中直接检测出，哪个构件是损坏的。

同样地，也可以识别出多倍喷射的喷射模式中的点火中断或变化，例如不燃烧的预喷射。在不燃烧的预喷射的情况下例如由于操控电路中的漂移或老化或故障而导致预喷射量只有随着下一喷射才燃烧。燃烧压力的更大的压力梯度因此也产生更大的固体声。

此外，利用根据本发明的方法实现了通过特征性的加速度轮廓或震动来识别点火中断。该工作方式在此相应于识别运转不平稳的工作方式。

在柴油马达的情况下比在汽油马达的情况下在频率中存在明显更大的振幅。那里可以通过分析经过一个凸轮轴回转的频率范围来进行单个点火中断识别。在频率范围中的分析是必要的，因为在时间范围中无法区分单个事件。

此外，利用根据本发明的方法实现了基于特征性的加速度轮廓或震动来识别爆震。

在此必须确保，加速度传感器120的传输行为和敏感性足够好。这可以例如通过加速度传感器120的合适的安装地点来确保，例如通过靠近马达的安装地点。替选地或附加地，这可以通过加速度信号的高的分辨率来确保。

该识别如在已经公知的爆震识别的情况下那样借助于爆震传感器来进行，但在应用根据本发明的方法的情况下不再需要爆震传感器，因为也可用于其它目的的加速度传感器120可以接管该任务。

借助于爆震传感器检测固体声振动。这激励了地震质量（seismische Masse）振动。该地震质量在此又对压电传感器元件施加力。因此，加速度传感器120应该理想地直接装配在内燃机100上，以便也能够较好地检测固体声的高频率。

相应地，根据本发明的方法特别有利地用于基于点火行为或燃烧行为的变化来识别内燃机的状态变化。在此，尤其不仅可以识别一个状态变化，还能够同时识别多个这种状态变化，例如缸关断、缸接通、抽搐、运转不平稳、点火中断和/或爆震。但总体上只需要一个加速度传感器120用于所有的状态识别。

Claims (14)

1.用于基于点火行为或燃烧行为的变化来识别内燃机（100）的状态变化的方法，

其中，由加速度传感器（120）检测内燃机（100）的加速度；

其中，所检测到的加速度由加速度传感器（120）作为信号传递到计算单元（130）上；并且

其中，所述信号在计算单元（130）中进行分析并且从中获知所述状态变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加速度传感器（130）布置在内燃机（100）上或布置在一装配在内燃机上的计算单元（130）或电机（110）上或中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述状态变化包括内燃机（100）的缸（105）的关断和/或接通，并且其中，从所检测到的加速度中计算内燃机（100）的振动行为。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述状态变换包括内燃机（100）的抽搐，并且其中，所检测到的加速度的走向用于该抽搐的阻尼。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述状态变化包括内燃机（100）的运转不平稳和/或点火中断，并且其中，所述信号在现有的频率方面进行分析。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，将存在于信号中的频率与参考频率进行比较。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述状态变化包括内燃机（100）的爆震，并且其中，所述信号在固体声的频率方面进行分析。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述加速度的检测连续地在内燃机（100）运行的情况下进行和/或周期性地以预先确定的时间间隔进行和/或在预先确定的运行模式下进行。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述状态变化的获知通过所述信号的值与预先确定的阈值和/或与预先确定的和/或在内燃机运行期间学会的参考值的比较来进行。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述内燃机（100）的加速度由MEMS加速度传感器（120）检测。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，作为内燃机（100）的加速度，检测至少一个线性加速度或角度加速度。

12.计算单元（130），其设置用于执行按照前述权利要求中任一项所述的方法。

13.计算机程序，当其在计算单元（130）上实施时，其操纵计算单元（130）来执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。

14.机器可读的存储介质，具有存储在其上的按照权利要求13所述的计算机程序。