CN107489584A - 用于运行外源点火的内燃机的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行具有内燃机（2）的马达系统（1）的方法，它具有以下的步骤：依据内燃机（2）的运行点和一个或者多个影响参量求取第一点火角值（ZW1），其中第一点火角值（ZW1）说明点火时间点，在所述点火时间点时以热力学的效率最优进行内燃机（2）的缸体（3）中的燃烧；依据内燃机（2）的运行点和一个或者多个影响参量求取第二点火角值（ZW2），其中第二点火角值（ZW2）说明点火时间点，所述点火时间点说明出现爆震式的燃烧的内燃机（2）的运行区域和未出现爆震式的燃烧的内燃机（2）的运行区域之间的界限；依据第一点火角值和依据第二点火角值求取基本点火角；依据基本点火角运行内燃机。

Description

用于运行外源点火的内燃机的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种外源点火的内燃机，并且尤其涉及用于确定合适的点火角的措施，用于产生内燃机的缸体中的点火火花。

背景技术

在运行外源点火的内燃机，例如汽油机时，用于提供缸体中的点火火花的点火时间点是能够可变设定的。一般来说，所述点火时间点不依据转速地通过点火角参考缸体中的活塞运动的上止点来确定为曲轴角度。一般来说，确定点火角按照以下标准，即实现最优的或者说最大的热力学的效率并且在产生点火火花之前避免通过空气燃料混合物的自行点火的爆震式的燃烧。

为了确定点火时间点，一般来说提供依据运行点的综合特性曲线或者说来自多个综合特性曲线的结构，所述综合特性曲线或者说所述结构在考虑两个上面提及的标准下提供点火角。其它的影响参量，例如混合比λ、马达温度和抽吸温度借助特性曲线或者综合特性曲线予以考虑，所述借助特性曲线或者综合特性曲线利用依据运行点的综合特性曲线在固定预先给定的函数结构中结算。

然而，分别根据上述的用于确定点火角的标准中的哪个标准是决定性的，这些影响参量以不同的方式作用于这样所求取的点火角。如此，上述的影响参量能够基于不同的、作为基础的物理的现象以不同的方式影响点火角界限和热力学的效率最优，从所述点火角界限起出现爆震式的燃烧。如此例如减少了针对更浓的混合比时的爆震倾向，这需要更早的点火角，然而热力学的效率最优则在更晚的点火角时达到。

发明内容

根据本发明设置了用于根据本发明、依据点火角运行外源点火的内燃机的方法，以及设置了按照本发明的装置和马达系统。

其它的设计方案在优选和其它实施例中给出。

按照第一方面设置了用于运行具有内燃机的马达系统的方法，具有以下的步骤：

- 依据内燃机的运行点和一个或者多个影响参量求取第一点火角值，其中第一点火角值说明点火时间点，在所述点火时间点时以热力学的效率最优来进行内燃机的缸体中的燃烧；

- 依据内燃机的运行点和一个或者多个影响参量求取第二点火角值，其中第二点火角值说明在以下的运行点处的点火时间点，所述运行点说明内燃机中出现爆震式的燃烧的运行区域和内燃机中未出现爆震式的燃烧的运行区域之间的界限；

- 依据第一点火角值和依据第二点火角值求取基本点火角；

- 依据基本点火角运行内燃机。

尤其能够设置的是，依据第一点火角值和依据第二点火角值求取基本点火角包括：选择第一点火角值，如果这个点火角值位于出现爆震式的燃烧的运行区域之外；或者选择第二点火角值，如果这个点火角值位于出现爆震式的燃烧的运行区域之内。

上述的方法规定了单独地求取第一点火角值用于热力学的效率最优，并且单独地求取第二点火角值，所述点火角值说明对于爆震式的燃烧的界限。第一点火角值说明点火时间点，在所述点火时间点时以效率最优进行内燃机的缸体中的燃烧，所述效率最优由唯独热力学的考虑得出。所述效率最优对应于点火角值，在所述点火角值时把燃料的特定的量转化为最大可能的机械功。在这种情况下，第二点火角值代表了所谓的爆震极限，所述爆震极限说明极限点火角的走向，所述极限点火角相互分隔了具有按照规定的燃烧的运行区域和具有爆震式的燃烧的运行区域。

通过选择，将第一点火角值提供作为用于内燃机的运行的基本点火角，如果这个点火角值位于出现爆震式的燃烧的运行区域之外；并且将第二点火角值提供作为用于内燃机的运行的基本点火角，如果第一点火角值位于出现爆震式的燃烧的区域中。这使得以下情况成为可能，即分离地考虑一个或者多其它的影响参量对于确定第一和第二点火角值的影响。由此能够为了确定第一和第二点火角值单独地考虑不同的物理的现象，所述现象具有对于热力学的效率最优和爆震极限的、其它的影响参量的影响。

这时为了确定第一点火角值和第二点火角值，能够如此单独地考虑其它的影响参量的影响，即，用于运行内燃机的基本点火角能够第一和第二点火角值相应的影响参量以正确表明所述物理的现象的方式求取。以这种方式，能够例如在更浓的混合比时推移爆震极限（也就是说第二点火角值）至更早的点火角。与此相反，在更浓的空气燃料混合物时，在更晚的点火角时达到了热力学的效率最优（也就是说第一点火角值）。这些不同的物理的现象在共同的、依据运行状态的、用于运行内燃机的点火角的求取时，不会以适当的方式通过把修正值加载到所求取的点火角上予以考虑。

此外，更高的点火角值能够给出更早的点火时间点，其中基本点火角的求取借助最小值选择来执行。

按照一个实施方式，运行点能够通过以下的参量中的一个或者多个确定：

- 转速；

- 提供给缸体的空气量；以及

- 一个或者多个用于马达系统的调节发送器的调节参量。

能够设置的是，一个或者多个影响参量包括了以下的参量中的一个或者多个：

- 缸体的燃烧室中的空气燃料混合物的空气燃料比；

- 抽吸温度作为吸入的新鲜空气的温度；以及

- 马达温度。

此外，第二点火角值能够通过适配值来加载，其中所述适配值通过马达系统中的声波测量确定，如果通过声波测量确定到出现了爆震式的燃烧。

按照其它的方面设置了用于运行具有内燃机的马达系统的装置，其中所述装置构造用于：

- 依据内燃机的运行点和一个或者多个影响参量求取第一点火角值，其中第一点火角值说明点火时间点，在所述点火时间点时以热力学的效率最优进行内燃机的缸体中的燃烧；

- 依据内燃机的运行点和一个或者多个影响参量求取第二点火角值，其中第二点火角值说明点火时间点，所述点火时间点说明出现爆震式的燃烧的内燃机的运行区域和未出现爆震式的燃烧的内燃机的运行区域之间的界限；

- 依据第一点火角值和依据第二点火角值求取基本点火角；

- 依据基本点火角运行内燃机。

按照其它的方面设置了马达系统，它包括内燃机和上述的装置。

附图说明

实施方式随后依据所附的附图更加详细地阐释。图示：

图1是具有内燃机和用于运行内燃机的控制单元的马达系统的示意性视图；

图2是用于确定用于运行内燃机的基本点火角的结构；

图3展示了界线，所述界线指出了界线上方的区域，在所述区域中爆震极限相比热力学的效率最优更早地达到，并且所述界线指出了界线下方的区域，在所述区域中热力学的效率最优相比爆震极限更早地达到。

图4a和4b是在空气燃料比作为影响参量时最优的点火角值的走向；并且

图5是用于表达基本点火角关于空气量的走向和影响参量的影响的图表。

具体实施方式

图1展示了具有内燃机2的马达系统1。内燃机2具有一定数量的（在当前的实施例中是四个）缸体3，所述缸体各自配设有点火装置31。内燃机2对应于外源点火的内燃机，尤其是汽油机。

新鲜空气经过空气供给系统4提供给内燃机2，并且燃烧废气经过废气排出系统5排出。在空气供给系统4中，能够布置节气门6以用于控制和设定被提供给缸体3的新鲜空气量。在废气排出系统5中，能够布置拉姆达探测器7以用于确定在燃烧的时间点上的内燃机2的缸体3中当前的空气燃料混合物的空气燃料比。

此外，通过空气供给系统4吸入的新鲜空气能够引导经过第一温度传感器8，以便确定吸入的新鲜空气的抽吸温度。另外，能够在空气供给系统4中配设空气质量测量器10，以便探测提供给内燃机2的新鲜空气的量。新鲜空气量也能够以其它的方式检测。

此外，马达温度能够利用合适的第二温度传感器9探测，例如通过马达油或者冷却水或诸如此类的温度探测。

内燃机2具有曲轴11，经过所述曲轴使得马达力矩能够传递至从动系处。曲轴11能够与合适的转速传感器12耦合，以便检测关于曲轴11的转速的转速说明。

配设了控制单元15，以便相应于预先设定参量V，例如通过行驶踏板的行驶踏板位置预先设定的驾驶员期望力矩运行内燃机2。控制单元15检测运行状态参量，例如转速说明、吸入的新鲜空气量、抽吸温度、马达温度、空气燃料比和类似的。此外，控制单元15如此调节了调节发送器并且如此触发了点火装置31，从而提供对应于所述预先设定参量V的马达力矩。不考虑求取基本点火角，所述基本点火角预先给定了点火时间点以用于产生内燃机2的缸体3中的点火火花，还以对自己已知的方式进行了内燃机2的触发，并且因此在这方面不详细地论及。

在到目前为止的马达系统中，依据运行点地求取用于运行内燃机的基本点火角通过共同地考虑爆震极限和热力学的效率最优来进行，尤其是借助点火角综合特性曲线或者说来自多个点火角综合特性曲线的结构来进行。然而如之前所描述的那样，影响参量不能够通过点火角之后的修正在经过所有的运行点上以最佳的方式予以考虑，从属于所述影响参量尤其地有空气燃料比、抽吸温度和马达温度。因此使用了在图2中表达的结构用于确定点火角。

图2展示了第一综合特性曲线块21，所述综合特性曲线块依据内燃机2的运行状态借助合适的预先设定的函数提供第一暂时的点火角值ZW1'。综合特性曲线块或者说综合特性曲线在这方面表明了一般预先设定的函数，所述函数例如能够通过综合特性曲线或者特性曲线实现。在这种情况下，运行状态能够通过转速说明n、通过新鲜空气量rl和用于调节发送器的调节参量V₁，…，V_n例如节气门位置或诸如此类的来说明。依据运行点，第一综合特性曲线块21以第一暂时的点火角值ZW1'的形式说明热力学的效率最优，在所述点火角值时内燃机2能够在最优的点火角效率下运行，其中其它的影响参量的影响没有得到考虑。

以相似的方式提供了第二综合特性曲线块22，所述综合特性曲线块相应地依据内燃机2的运行状态，借助合适的函数提供第二暂时的点火角值ZW2'，所述运行状态能够以如同用于第一综合特性曲线块21的相同的方式给出，所述函数能够例如经过综合特性曲线或者特性曲线实现，其中第二暂时的点火角值ZW2'说明爆震极限。如果如此定义点火角，即更早的点火角对应于更大的点火角值，并且更晚的点火角对应于更小的点火角值，则出现爆震式的燃烧的区域通过以下点火角值定义，所述点火角值大于第二暂时的点火角值。

图3中，曲线K1展示了两个区域之间的界限，其中在曲线K1上方爆震极限相比热力学的效率最优更早地达到，并且在曲线K1下方热力学的效率最优相比爆震极限更早地达到。曲线K2表达了内燃机的常见的全负荷界限。

第一点火角值ZW1和第二点火角值ZW2由第一暂时的点火角值ZW1'或者说第二暂时的点火角值ZW2'求取。第一点火角值ZW1和第二点火角值ZW2被提供给最小值选择块23，所述最小值选择块由两个点火角值ZW1和ZW2进行最小值选择，并且将得到的点火角值作为基本点火角ZW提供用于内燃机2的运行。基于基本点火角ZW，确定点火时间点，以用于通过缸体3中的点火装置31，以对自身已知的方式产生点火火花。

点火角值ZW1和ZW2通过其它的影响参量来影响。所述影响参量能够例如包括空气燃料比λ、抽吸温度T_Ans和马达温度T_Mot。为了以合适的方式针对求取热力学的效率最优和针对求取爆震极限考虑这样的影响参量，第一暂时的点火角值ZW1'和第二暂时的点火角值ZW2'各自通过修正参量K1-K6来加载。

在图4a和4b中，针对示例的空气燃料比的影响参量，关于热力学的效率最优和关于爆震极限表达了最优的点火角值ZW1和ZW2。可见相应的点火角值ZW1和ZW2的不同的影响，所述影响按照图2的结构图表以单独的方式针对第一和第二点火角值ZW1和ZW2予以考虑。

图5中表达了基本点火角ZW关于空气填充rl的组合的走向。在曲线部分K1中通过效率最优可见基本点火角ZW的走向的表达，并且在曲线部分K2中通过爆震极限识别出基本点火角ZW的走向的表达。虚线表示的曲线说明曲线部分K1和K2的走向的基于影响参量、例如抽吸温度T_Ans的变化而进行的偏移。可见的是，在的区域B中，基本点火角ZW依据影响参量的高低，要么通过效率最优要么通过爆震极限予以确定。通过第一和第二点火角值ZW1和ZW2的单独的修正，作为确定点火角值基础的物理的现象以正确的方式予以考虑。

为了修正，第一至第三修正参量K1、K2和K3通过相应的第一拉姆达修正综合特性曲线24、第一抽吸温度综合特性曲线25和第一马达温度综合特性曲线26来求取，并且尤其累加地或者以其它的方式，例如乘积地加载到第一暂时的点火角值ZW1'上。第一拉姆达修正综合特性曲线24、第一抽吸温度综合特性曲线25和第一马达温度综合特性曲线26如此预先设定，即，它们以适当的方式考虑有关的影响参量（空气燃料比λ、抽吸温度T_Ans和马达温度T_Mot）对热力学的效率最优施加影响的物理的现象。在该发明的意义中的综合特性曲线能够包括特性曲线、多个综合特性曲线和普遍适合的函数。

以同样的方式，第二暂时的点火角值ZW2'通过第四至第六修正参量K4、K5和K6累加地或者以其它的方式，例如乘积地加载。为此，第四修正参量K4被求取作为第二拉姆达修正综合特性曲线27的结果，第五修正参量K5求取作为第二抽吸温度综合特性曲线28的结果，并且第六修正参量K6求取作为第二马达温度综合特性曲线29的结果。第二拉姆达修正综合特性曲线27、第二抽吸温度综合特性曲线28和第二马达温度综合特性曲线29以相应的方式如此预先设定，即它们以适当的方式考虑有关的影响参量（空气燃料比λ、抽吸温度T_Ans和马达温度T_Mot）对爆震极限施加影响的物理的现象。尤其地，第一修正综合特性曲线24、25和26以及第二修正综合特性曲线27、28和29能够是各自相互不同的。

综合特性曲线块21和22能够构造为基于数据的函数模型，尤其是构造为高斯过程模型。此外，所有的或者一部分的第一和第二修正综合特性曲线24、25、26、27、28、29能够同样地实施为基于数据的函数模型，并且尤其地，第一和第二修正综合特性曲线能够构造在共同的基于数据的函数模型中，以便针对点火角值ZW1和ZW2的每个仅仅提供唯一的组合的修正参量。此外，所有的或者一部分的第一和第二修正综合特性曲线24、25、26、27、28、29能够集成到基于数据的函数模型中，所述修正综合特性曲线表现为块21和22。

此外，第二点火角值ZW2能够利用适配值A来加载，所述适配值表达了在适配模块30中针对爆震极限实施的适配函数的结果。一般来说，所述针对爆震极限的适配函数基于声波探测，其中在识别出内燃机2运行中的噪声产生时匹配适配值A，所述噪声产生指示了爆震式的燃烧的出现。第二点火角值ZW2利用适配值A予以适配。适配值A如此依据声波测量进行匹配，从而加载所述第二点火角值ZW2的适配值朝着运行区域的方向上改变，只要通过相应的声波传感器探测到爆震，在所述运行区域中就存在无爆震的燃烧。以这种方式，能够进行针对实际存在的爆震极限的、马达各自的匹配。

Claims (10)

1.一种用于运行具有内燃机（2）的马达系统（1）的方法，具有以下的步骤：

- 依据所述内燃机（2）的运行点和一个或者多个影响参量求取第一点火角值（ZW1），其中所述第一点火角值（ZW1）说明这样的点火时间点：在该点火时间点时在热力学的效率最优中进行所述内燃机（2）的缸体（3）中的燃烧；

- 依据所述内燃机（2）的运行点和一个或者多个影响参量求取第二点火角值（ZW2），其中所述第二点火角值（ZW2）说明这样的点火时间点：该点火时间点说明所述内燃机（2）的出现爆震式的燃烧的运行区域和所述内燃机（2）的未出现爆震式的燃烧的运行区域之间的界限；

- 依据所述第一点火角值（ZW1）和依据所述第二点火角值（ZW2）求取基本点火角（ZW）；

- 依据该基本点火角运行所述内燃机（2）。

2.按照权利要求1所述的方法，其中依据第一点火角值（ZW1）和依据第二点火角值（ZW2）求取基本点火角（ZW）包括：如果所述第一点火角值位于出现爆震式的燃烧的运行区域之外，选择所述第一点火角值（ZW1）；或者如果所述第二点火角值位于出现爆震式的燃烧的运行区域之内，选择所述第二点火角值（ZW2）。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，较高的点火角值说明较早的点火时间点，其中求取基本点火角包括了最小值选择。

4.按照权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述运行点通过以下的参量中的一个或者多个参量来确定：

- 转速（n）；

- 提供给缸体的空气量；以及

- 一个或者多个用于马达系统（1）的调节发送器的调节参量。

5.按照权利要求1到4中任一项所述的方法，其中所述一个或者多个影响参量包括以下的参量中的一个或者多个：

- 缸体（3）的燃烧室中的空气燃料混合物的空气燃料比；

- 抽吸温度作为吸入的新鲜空气的温度；以及

- 马达温度。

6.按照权利要求1到5中任一项所述的方法，其中第二点火角值（ZW2）通过适配值（A）来加载，其中，如果通过马达系统（1）中的声波测量确定到出现了爆震式的燃烧，则所述适配值（A）通过该声波测量来确定。

7.一种用于运行具有内燃机（2）的马达系统（1）的装置，其中所述装置构造用于：

- 依据内燃机（2）的运行点和一个或者多个影响参量求取第一点火角值（ZW1），其中，第一点火角值（ZW1）说明点火时间点，在所述点火时间点时以热力学的效率最优来进行内燃机（2）的缸体（3）中的燃烧；

- 依据内燃机（2）的运行点和一个或者多个影响参量求取第二点火角值（ZW2），其中第二点火角值（ZW2）说明点火时间点，所述点火时间点说明内燃机（2）出现爆震式的燃烧的的运行区域和内燃机（2）的未出现爆震式的燃烧的运行区域之间的界限；

- 依据第一点火角值（ZW1）和依据第二点火角值（ZW2）求取基本点火角（ZW）；

- 依据基本点火角运行内燃机（2）。

8.一种马达系统，包括：

- 内燃机（2），

- 按照权利要求7所述的装置。

9.一种计算机程序，其被设定用于实施按照权利要求1到6中任一项所述方法的所有步骤。

10.一种能够机读的存储介质，在所述存储介质上存储了按照权利要求9所述的计算机程序。