CN107288797A - 用于控制内燃机的方法和控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制具有爆震调节的内燃机的方法和控制器，其中，在出现爆震时向推迟点火方向调节所述内燃机的点火角，在爆震消失时向提前点火方向调节所述内燃机的点火角。此外，确定爆震频率的量度，在所述爆震频率的量度增大时减小向提前点火方向的调节。

Description

用于控制内燃机的方法和控制器

技术领域

本发明涉及一种用于控制具有爆震调节的内燃机的方法和控制器。

背景技术

由DE 197 37 257 A1已经公开了一种用于控制具有爆震调节的内燃机的方法，在该方法中，在出现爆震时向推迟点火的方向调节点火角并且在爆震消失时向提前点火方向调节点火角。在此，确定爆震频率并且根据爆震频率影响向推迟点火方向进行的调节。

发明内容

根据本发明，提出一种用于控制具有爆震调节的内燃机的方法，其中，在出现爆震时向推迟点火方向调节所述内燃机的点火角，在爆震消失时向提前点火方向调节所述内燃机的点火角，其特征为，确定爆震频率的量度，并且，在所述爆震频率的量度增大时减小向提前点火方向的调节。

根据本发明，还提出一种用于控制具有爆震调节的内燃机的控制器，该控制器使所述内燃机的点火角在出现爆震时向推迟点火方向调节并且在爆震消失时向提前点火方向调节，其特征为，设置有确定爆震频率的量度并且在所述爆震频率的量度增大时减小向提前点火方向进行的所述调节的器件。

具有本发明特征的方法及控制器具有这样的优点，即，爆震频率对向提前点火方向进行调节产生影响。因此减少了向有爆震危险的范围的接近，由此能够使内燃机更长时间地在没有爆震危险的范围中运行，而不会由此减小燃烧效率。因此提高了爆震调节的质量，其方式是：减少爆震燃烧的数量并且尽管如此内燃机仍在有效率的范围中运行。

由附加特征得到进一步的优点和改进。通过两个爆震事件、尤其最后两个爆震事件之间的间隔特别简单地确定爆震频率。为了改善调节质量也可以利用多于两个爆震事件，其中，考虑的爆震事件越多，则会提高确定爆震频率的质量。通过对相继进行的爆震事件求平均值特别精确地进行爆震频率的求取。在此，通过加权能够改善所述质量，从而求出加权平均值。在此，爆震事件的间隔能够被作为各个爆震事件之间的时间间隔或燃烧过程的数量来确定。根据发动机类型而定，在多气缸内燃机情况下能够有利的是：为了确定爆震频率而考虑所有气缸中的爆震事件，或者单个地考虑每个气缸中的爆震事件。对于向提前点火方向的调节而言，还可以附加地考虑最后的爆震事件的间隔。通过该措施尤其能够将向提前点火方向的调节构造成非线性函数，由此能够附加地减少向有爆震危险的范围的接近。

附图说明

在附图中示出本发明的实施例并且在下面的说明书中进一步阐述本发明的实施例。附图示出：

图1具有爆震调节的内燃机和用于控制该内燃机的控制装置，

图2根据爆震事件的间隔进行的传统点火角调节和

图3至5根据爆震事件进行的本发明的点火角调节，

图6通过改变的调节阶梯高度进行的本发明点火角调节。

具体实施方式

在图1中示意性示出具有气缸1的内燃机100，在该气缸中布置了活塞2。通过气缸1和活塞2实现了燃烧室3，在该燃烧室中进行内燃发动机的燃烧。该内燃发动机100是常见的汽油机，在这里在图1中仅非常示意性地示出该汽油发动机。除具有气缸1和活塞2以外，这种汽油发动机通常具有空气进入部和排气管。此外设置了用于空气进入或废气排出的换气阀和用于将燃料喷入到燃烧室3中的器件。所有这些元件都未在图1中示出，因为它们对于理解本发明不重要。然而代表性地并且示意性地示出了火花塞4，该火花塞通过操控导线5与控制器6连接。这也仅是点火系统的示意图，因为用于产生火花塞4用的高电压的点火线圈未被示出。此外设置了通过信号线8与控制器6连接的爆震传感器7。控制器6能够通过相应的操控信号在火花塞4中产生点火火花并且因此能够影响燃烧室3中的燃烧过程的点火时间点。通过爆震传感器7，控制器6能够接收来自气缸1的声音信号，以便确定，燃烧是否以爆震形式进行。

在内燃机100中燃烧时的爆震事件出现和通过控制器6触发的点火角之间存在关联。通常，在气缸1中在即将到达活塞2的上止点时发生火花塞4上的点火火花，由此，在气缸1中燃烧重心处于刚刚达到活塞的上止点之后。通过选择相对于上止点的点火角能够影响燃烧重心。在此原则上适用：通过提前的点火角(也就是说提前的内燃机曲轴角度)来改善燃烧效率，也就是说优化由燃烧过程获得的机械功。然而，通过点火角向提前的曲轴角度方向偏移也提高了爆震燃烧的风险，由此需限制点火角向提前燃烧方向的调节。因此应这样选择点火角，使得该点火角导致尽可能有效率的燃烧而在此在气缸中不发生爆震事件。通过爆震调节求取优化的点火角，在该爆震调节中，监测每次燃烧过程的爆震信号并且相应地影响点火角。

在图2中根据点火角ZW和间隔A阐述已经公开的爆震调节。间隔A在此可以是时间间隔，也就是说，轴A此时简单地相当于时间轴。替代地，轴A也能够被定义为燃烧过程的数量。这具有这样的优点，即，在内燃发动机运行时的不同转速不起决定作用，而是分别针对燃烧过程数量绘出不同的点火角或点火角改变。在点火角轴ZW上画上点火角提前调节，也就是说沿轴ZW的较大值表示提前的点火角，较小的值表示推迟的点火角。

在图2中现在在时间点t1示出第一爆震事件。作为对该爆震事件的反应，点火角从迄今的提前调节最大值跳回到明显较小的提前调节值上。然后，对于一些燃烧过程，点火角保持在该较小值上，直至确定数量的燃烧之后或确定时间之后，又测试性地进行提前调节。该提前调节梯级形地进行，如在图2的t1和t2之间的时间范围中示出的那样。在这里，梯级形意味着，在向提前点火方向进行调节之前等待越来越多的燃烧过程。替代地也能够进行连续调节，在连续调节中，在每个单个燃烧中向提前点火方向进行小的调节。随着达到最大点火角ZW，保持该点火角提前调节，也就是说不进行点火角的进一步提前调节。在时间点t2再次发生爆震，由此又向推迟点火方向调节点火角ZW。在t2和t3之间的时间范围中则又进行梯级式的提前调节，直至在时间点t3再次发生爆震事件。在t3和t4之间则再次如前面已经讨论过的那样进行提前调节。在图2中是这样：总是进行点火角的推迟调节作为对爆震事件的反应，并且，如果然后在预给定的时间或燃烧数量内不再发生爆震，那么梯级地进行提前调节。在此，该提前调节以固定的梯级来进行，也就是说，相对于或者作为时间间隔或者作为燃烧数量的间隔A画出的点火角ZW的提前调节总是以相同的阶梯高度(＝点火角)和阶梯宽度(＝A)来进行。阶梯高度和阶梯宽度也能够与运行参数例如转速或负荷有关。

在图3中现在示出本发明的方法。又相对于间隔A绘出点火角提前调节ZW。在t1和t2之间的范围中相对于间隔A的点火角变化过程又相应于在图2中已讨论过的变化过程。在时间点t2后又以与在t1和t2之间的范围内相同的阶梯宽度进行点火角的提前调节。然而，在明显较小的间隔A后在时间t3重新出现爆震事件，其中，图3的爆震事件t2和t3之间的间隔A明显比图2的爆震事件t1和t2之间的间隔A短。作为对爆震事件t3的反应，现在进行点火角推迟调节，其中，推迟调节在其高度方面具有与在时间点t1和t2处的推迟调节一样的大小。然而与之前不同，现在以明显变长的阶梯宽度进行点火角ZW的回退，如在爆震事件t3前那样。如在图3中示出的那样，现在在进行点火角的提前调节之前在明显较长的间隔A上保持点火角。因此，通过该措施明显较慢地进行提前调节，由此明显推迟达到可能有爆震危险的范围。替代地，取代直至达到提前调节梯级前的较长时间段A，也可以将梯级的高度、也就是说点火角ZW的大小选择得较小(参见图6)。

在此，爆震事件之间的间隔为爆震频率的量度。因此，爆震频率说明：尽管进行了爆震调节仍然多频繁地发生爆震。通过求取爆震事件之间的间隔A，特别简单地求得爆震频率。根据本发明提出，在爆震频率增大时减小向提前点火方向的调节。这在图3中示出，因为由于时间点t2和t3之间的爆震频率的提高使在时间点t3之后向提前点火方向的点火角调节相应地放缓，也就是说使其减小。

爆震频率的程度能够以不同的方式来确定。用于求取爆震频率的量度的最简单方式简单地在于，确定最后和倒数第二个爆震事件之间的间隔A并且根据该间隔计算爆震频率。最后和倒数第二个爆震事件之间的间隔越短，爆震频率的量度则越高。这样确定爆震频率量度具有的优点是，该确定非常简单，因此，爆震频率的计算和存储都仅需要控制器6的少量资源。替代地，可以不仅考虑最后和倒数第二个爆震事件之间的间隔A、而且还考虑之前的其它爆震事件之间的间隔。原则上，如果引用多个爆震过程来确定爆震频率，那么在内燃发动机处于静态运行状态时能够改进确定爆震频率的精确度。然而，在内燃机动态运行时，如果多个爆震事件被用于确定爆震频率，那么与内燃机运行条件变化的适配变得困难。因此，被考虑用于确定爆震频率的爆震事件的合适数量的选择必须根据对应的内燃机和内燃机的典型运行来进行。

现在在图4中示出用于控制具有爆震调节的内燃机的方法，在该方法中，不是仅使用两个爆震事件用于求得爆震频率，而是使用了多个爆震事件用于求得爆震频率。爆震事件T1和T2之间的点火角ZW的变化过程又相应于图2或3中已知的变化过程。爆震事件T2和T3之间的点火角变化过程相应于如也在图3中已知的那样的变化过程，也就是说首先又如在爆震事件T1和T2之间那样进行点火角提前调节。然而在时间点t3再次发生爆震事件，基于提高的爆震频率，针对爆震事件T3和T4之间的提前调节使用如已在图3中使用的那样的减小的提前调节。

在时间点t4再次发生爆震事件，其中，爆震事件T4和T3之间的间隔与爆震事件T3和T2之间的间隔相等。然而在图4中爆震频率的确定不是仅基于最后和倒数第二个爆震事件之间的间隔来进行，而是爆震频率的量度考虑多个之前发生的爆震事件。例如，对于根据在图4中示出的方法的爆震频率，不仅可以考虑T4和T3之间的间隔，而且可以考虑T3和T2之间的间隔。因为在这里以短的间隔A重复地出现爆震事件，因此爆震频率大大提高并且在时间点t4之后使用再次明显减小的向提前点火方向的调节。这通过以与图3相比再次明显增大的阶梯宽度进行向提前点火方向的梯级式调节来进行，也就是说，在进行向提前点火方向的梯级式调节之前等待明显较长的间隔A。这也可以从在爆震事件T3和T4之间与在爆震事件T4之后使用的那样的阶梯宽度的比较看出。因此，在图4中，为了确定爆震频率，使用在最后与倒数第二个爆震事件(T4-T3)之间的间隔A和在倒数第二个与倒数第三个爆震事件(T3-T2)之间的间隔A。但相应地还能够使用之前的其他爆震事件，用于确定爆震频率。

在此，为了计算爆震频率，可以将间隔A相加并除以被考虑的爆震频率的数量。这相当于简单的求平均值。但也可以进行求加权平均值，在求加权平均值时爆震事件之间的间隔A被不同地加权。例如间隔A(T4-T3)可以乘以因数1.5，而间隔(T3-T2)仅乘以因数1。两个值然后相加并除以2，由此相应地得到加权平均值。这样的加权也可以与其他特征相关。例如，还能够如下评估爆震事件：涉及的是强爆震还是弱爆震。为了求平均值，例如可以将具有高爆震强度的爆震事件与具有小爆震强度的爆震事件相比更多地加权。对于确定这种加权来说可能重要的其它参数例如是内燃机的转速、内燃机的负荷、抽入的环境空气的温度或内燃机的其它参数。

在图5中示出本发明方法的另一变型方案。在根据图5的方法中，为了点火角调节，不仅考虑爆震频率，而且附加地还考虑最后爆震事件的间隔。在图5中又针对间隔A绘出点火角提前调节。以对三个爆震事件的反应示出点火角ZW的提前调节。在时间点t1发生第一爆震事件，点火角突然向推迟点火方向移动。在该推迟调节之后又梯级式地进行点火角的提前调节，然而该提前调节如在图5中示出的那样与最后的爆震事件的间隔、也就是说T1有关。在此，随着最后爆震事件T1的间隔增大，向提前点火方向的调节被减小，其中，这又通过增大步幅来实现。因此，点火角向出现爆震事件T1的点火角的接近越来越缓慢，由此延缓新爆震事件的出现。在时间点t2发生新的爆震事件，点火角被相应推迟地调节，之后如在爆震事件T1和T2之间的时间段中那样进行提前调节。然而，因为在小的间隔后在时间点t3出现新的爆震，因此又进行点火角的突然推迟调节。在该推迟调节之后则明显放缓地进行点火角的提前调节，因为由于爆震事件T2和T3短时相继发生而大大提高了爆震频率。因此，在又进行向提前点火方向的第一步进式调节之前，等待较长的间隔A。因为在这里增强的爆震频率的效应和最后爆震事件的间隔的效应叠加起作用，因此在爆震事件T3之后的提前调节与爆震事件T1和T2之间的提前调节相比明显缓慢。其原因在于，在这里要考虑两个效应：一方面考虑提高的爆震频率，另一方面考虑与最后的爆震事件的间隔。因此实现了明显更缓慢的点火角提前调节。

在图6中再次示出与图3中相同的情况，不同之处在于，提前调节不是基于加长阶梯宽度而是通过减小阶梯高度来进行。这意味着，在间隔A的宽度方面选择较小的值并且同时对于点火角的调节同样选择较小的值。经常进行向提前点火方向的点火角调节，但在这些单个调节的每个中调节量较小。该原理能够应用在图3至5中示出的向提前点火方向调节的每一调节中，以便相应更强地或没那么强地构造向提前点火方向的调节。

Claims (11)

1.用于控制具有爆震调节的内燃机的方法，其中，在出现爆震时向推迟点火方向调节所述内燃机的点火角，在爆震消失时向提前点火方向调节所述内燃机的点火角，其特征为，确定爆震频率的量度，并且，在所述爆震频率的量度增大时减小向提前点火方向的调节。

2.根据权利要求1的方法，其特征为，所述爆震频率通过至少两个爆震事件之间的间隔来确定。

3.根据权利要求1的方法，其特征为，所述间隔通过多个爆震事件的间隔来确定。

4.根据权利要求3的方法，其特征为，为了求得所述爆震频率，求出彼此相继的爆震事件的间隔的平均值。

5.根据权利要求4的方法，其特征为，所述平均值通过加权求出。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征为，所述间隔被定义为时间间隔或者所述内燃机中的燃烧过程的数量。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征为，在内燃机具有多个气缸的情况下，为了求出所述爆震频率，考虑所有气缸中的爆震事件。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征为，在内燃机具有多个气缸的情况下，为了求出所述爆震频率，对于每个气缸单个地考虑所述爆震事件。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征为，为了向提前点火方向调节，附加地考虑最后的爆震事件的间隔。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征为，向提前点火方向的调节以预给定的阶梯高度或步幅梯级式进行或者连续地、也就是说在每次燃烧时进行。

11.用于控制具有爆震调节的内燃机的控制器，该控制器使所述内燃机的点火角在出现爆震时向推迟点火方向调节并且在爆震消失时向提前点火方向调节，其特征为，设置有确定爆震频率的量度并且在所述爆震频率的量度增大时减小向提前点火方向进行的所述调节的器件。