CN105386881B - 用于控制内燃机的方法和用于测量燃烧室压力的传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制内燃机的方法，所述内燃机具有多个缸(1，2)，在该方法中对传感器(3)的传感器信号进行评价，其中，由所述传感器(3)对内燃机的第一缸(1)的燃烧室压力信号和另一缸(2)的固体声信号进行评价，并且，将所述燃烧室压力信号和所述固体声信号用于所述内燃机的控制。

Description

用于控制内燃机的方法和用于测量燃烧室压力的传感器
技术领域
本发明涉及一种用于控制内燃机的方法以及一种用于测量燃烧室压力的传感器。
背景技术
从DE10 2005 025 115 A1已知一种集成在热线引火塞中的燃烧室压力传感器。该传感器具有构造为压电元件的力传感器。用该传感器可以测量基于燃烧室压力作用到热线引火塞上的力。
从DE10 2007 051 552 A1已知一种用于控制多缸内燃机的方法，其中，为一个缸配置一个燃烧室压力传感器。还设置有固体声传感器，用于评价所有缸的固体声信号。
发明内容
与现有技术相比，按照本发明的方法以及按照本发明的传感器的优点在于，由唯一的一个传感器不仅测量第一缸的燃烧室压力信号而且测量另一缸的固体声信号。因而通过特别简单和成本有利的结构可以实现所有缸的信号的完全测量。因此，尽管结构简单，但由于有多个或者所有缸的测量数据，对内燃机的控制是高品质的。
另外的优点和改进通过从属权利要求的特征给出。通过评价第一缸的固体声信号并且与第一缸的燃烧室压力信号比较，可以改善固体声信号的评价。这些信息然后可以用于其它缸的固体声信号的进一步处理。由此可以改善固体声信号的评价质量以及相应改善基于此的内燃机控制。通过对燃烧室压力信号的低通滤波和对固体声信号的高通滤波，能够将这些信号更好地相互分开，使得每个单个信号本身可以更好地被评价。也可以通过仅在一确定的时间窗口或在内燃机的确定的角度窗口内进行暂时性的评价来实现将各个信号更好地分离。特别简单地为该测量采用压阻测量原理或压电测量原理。此外将这些信号准备传送给内燃机的控制器。因而能够实现这些信号从传感器到控制器的更好传递。
附图说明
本发明的实施例在下面的附图示中示出并在说明书中解释。附图示出：
图1具有两个缸和一个传感器的内燃机。
具体实施方式
在图1中示意性示出具有第一缸1和第二缸2的内燃机。第一缸1和包含在其中的仅图示简化描述的活塞11共同形成第一燃烧室13。第二缸2和布置在其中的第二活塞21形成第二燃烧室23。空气和燃料的混合物通过充气装置14输入到第一燃烧室13中，在燃烧室13内燃烧，燃烧的排气通过排气管道15排出。同样，在第二燃烧室23中，空气和燃料通过充气装置24输入，第二燃烧室23的燃烧产物通过排气管道25排出。燃烧室13内的可燃混合物的点火通过火花塞16进行。燃烧室23内的可燃混合物的点火通过火花塞26进行。这些火花塞由控制器5的相应控制信号操控。火花塞16伸入燃烧室13中。火花塞26伸入燃烧室23中。对于两个缸1，2都没有示出用于充气装置和排气管道的换气阀。此外也没有示出用以将燃料或者引入充气装置14，24、或者引入燃烧室13和23的器件。因此，缸1和缸2涉及到普通的、汽油驱动的奥托发动机，在这种发动机中可燃的空气燃料混合物通过火花塞点火。但本发明不局限于奥托发动机，而是也可用于燃气发动机和柴油发动机(在柴油发动机情况下不是用爆震而是燃烧噪声)。
在此示例性地仅表示出第一缸1和第二缸2。但通常此类发动机有更多的缸数，特别是4缸。在此类发动机中缸1，2典型地构造在一个共同的例如通过铸造金属制成的缸体内。然后对于每个缸单个地或对所有缸共同地将缸盖与缸体用螺纹连接，由此使固体声信号也良好传递到缸盖中。所有缸1，2的该共同的缸体使得借助固体声也能够将声信号特别好地传递给布置在缸盖内的传感器。因此，由于缸1，2中的燃烧而产生的声信号可以通过相应的传感器在缸体的几何任何点上或者在每个缸盖上被证实。当然，固体声信号在穿过缸体或过渡到缸盖中时会经受一定的衰减，因此原则上当然在紧靠固体声产生处测量是有利的。但原则上允许在缸体的任何点上或每个缸盖上必要时以略微衰减的形式测量这些信号。
图1中还示出燃烧室压力传感器3，它伸入第一缸的燃烧室13中。燃烧室压力传感器3通过连接线路4与控制器5相连接。控制器5也产生操控火花塞16和26的控制信号。此外控制器5还产生用于内燃机的其它的、在此没有示出的执行器或发送器元件的控制信号。典型的执行器例如是节气门和喷射阀，通过它们将燃料或者带入充气装置14，24或者直接带入燃烧室13，23。此外控制器5还得到内燃机的其它传感器的信号，这些传感器在图1中同样没有示出，因为它们对于理解本发明不是必要的。
通过燃烧室压力传感器3直接测量第一缸1的燃烧室13内的压力变化。这就可以直接观察第一燃烧室13内的燃烧过程并且可以推断出对第一燃烧室13内的燃烧过程的优化控制。对燃烧室压力的测量使得能够特别有效和直接地控制燃烧室13内的燃烧过程。为了测量燃烧室压力，传感元件3具有压电式或压阻式测量元件，它典型地与一个直接由于燃烧室13内的压力而变形的元件连接。通过变形产生一个作用于压阻式或压电式测量元件上的作用力，这直接导致产生传感器信号。在压阻元件的情况下发生与燃烧室13内的压力成比例的电阻变化。在压电元件的情况下发生与燃烧室13内压力变化成比例的电荷充电。这些信号可以或者直接由传感器3内的现场电子装置评价，或者直接通过线路4传递给控制器5。通过现场电子装置也可以对信号进行预处理，例如滤波和放大，任何将被滤波和放大的信号通过线路4传递。此外也可行的是，在传感器3内进行复杂的预处理，特别是也进行模拟-数字转换，然后将相应制备的数字信号或者直接作为数字信号、或者经过D/A转换通过路线4传递给控制器5。
此外传感器3的压电式或压阻式测量元件对相对高频的固体声信号显现出敏感性，这些固体声信号由于燃烧室13内的燃烧或爆震或由于燃烧室23内的燃烧而产生(注：由正常燃烧产生的噪声是可忽略的并且具有低频属性，爆震产生高频分量)。这些信号通过缸体的材料作为相对高频的信号耦合到传感器3上并从而耦合到压阻式或压电式测量元件上。这些信号导致电阻变化或者导致产生电荷充电，其中，通过固体声产生的信号与通过燃烧室13内的燃烧室压力的压力变化而产生的信号相比是相对高频的。此外对这些固体声信号要注意，燃烧室13的固体声信号被直接耦合到传感器3中，而通过燃烧室23中的燃烧产生的固体声信号必须通过缸体而走过明显较长的路线。因此，由发自燃烧室23的固体声所产生的信号与在燃烧室13内产生的固体声信号相比明显被削弱或衰减并且还具有时间上的延迟，该延迟由声音在缸体内的传播速度引起。这两点都必须在评价时加以如下方式的考虑：对燃烧室13的固体声信号应与发自燃烧室23的固体声信号不同地进行评价。但由于缸盖中的几何距离关系是固定的，因此这些差别可以在开始时就加以考虑并且在内燃机的寿命周期内是相对不变的。
对燃烧室压力传感器信号和固体声信号的处理可以部分地在传感器3中在装有测量元件的现场电子装置中进行。更费事的计算通常在控制器5中进行。在此，根据传感器3中的现场电子装置的复杂程度而定，可以在传感器3的现场电子装置和控制器5之间进行不同的任务分配。一种简单的可能性是，在传感器3中现场电子装置仅做信号放大并且然后将该信号作为模拟信号通过线路4传递。同样简单的是，在现场电子装置3中进行放大和模数转换并且然后将数字信号通过线路4传递给控制器5。但替换地也可以是，现场处理的第一评估在传感器3中进行。例如可以在传感器3中设置用于压力信号的低通滤波器和用于固体声信号的高通滤波器，以便将这些信号清楚地彼此分开。这些信号然后可以或者数字式地或者模拟式地通过线路4传递。替换地也可以设置两个线路4，则其中在一个线路上传递经低通滤波的燃烧室压力信号并且在另一线路上传递经高通滤波的固体声信号。此外这些信号也可以时间性地如下制备，即为燃烧室压力信号的测量设置一个确定的时间窗口和为确定的固体声信号的测量设置一个确定的时间窗口。在此尤其可以为不同缸的固体声信号设置不同的测量窗口。但通常在传感器3中不存在能够实现相应时间测量窗口的对应配属的信息，因此，或者必须由控制器5将该信息传回给传感器3，或者时间上的处理仅在控制器5中进行。如果在传感器3本身中必需时间信息，则相应地要将数据线路4构造为双向数据线，它也可以实现相应的控制信息从控制器5到传感器3的传递。
替换地，通过该传感器也可以采集喷射器(特别是在直接喷射时)和进气阀的噪声。由此能够对喷射器识别打开/关闭。对于进气阀关闭是特别重要的，该关闭还可以用这种方案更直接地识别。

Claims (7)

1.用于控制内燃机的方法，所述内燃机具有多个缸(1，2)，在该方法中使用传感器(3)的传感器信号，其特征在于，由所述传感器(3)提供该内燃机的第一缸(1)的燃烧室压力信号和另一缸(2)的固体声信号，并且，将所述燃烧室压力信号和所述固体声信号准备传送给所述内燃机的控制器并且由此用于所述内燃机的控制，其中，为所述传感器(3)使用压阻的或压电的测量原理。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述传感器(3)也测量第一缸(1)的固体声信号，将第一缸(1)的燃烧室压力信号和固体声信号进行比较，将比较的结果用于基于所述另一缸(2)的固体声信号来控制所述另一缸(2)。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，燃烧室压力信号被低通滤波并且固体声信号被高通滤波。
4.用于测量燃烧室压力的传感器，所述燃烧室压力为具有多个缸(1，2)的内燃机的第一缸(1)中的燃烧室压力，其特征在于，通过该传感器(3)除了能够测量内燃机的所述第一缸(1)的燃烧室压力信号外还能够测量另一缸(2)的固体声信号，其中，所述传感器(3)伸入所述第一缸(1)的燃烧室中并且使用压阻的或压电的测量效应。
5.根据权利要求4的传感器，其特征在于，在所述传感器(3)中布置有用于处理所述燃烧室压力信号和所述固体声信号的现场电子装置。
6.根据权利要求5的传感器，其特征在于，所述现场电子装置具有用于燃烧室压力信号的低通滤波器和用于固体声信号的高通滤波器。
7.根据权利要求4至6之一的传感器，其特征在于，设置有另外的、用于将所述燃烧室压力信号和所述固体声信号传递给控制器(5)的器件。
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