CN110005522A - 用于内燃机的爆震调节的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机(1)的爆震调节的方法和设备，其中，由爆震传感器(5)测量所述内燃机(1)的汽缸(2)的爆震信号并且由此产生爆震强度(10)。将所述爆震强度(10)与参考电平(11)比较，以便将燃烧分级为爆震燃烧或非爆震燃烧。此外，设置有器件，所述器件为了确定所述参考电平(11)而考虑所述爆震强度的大小。

Description

用于内燃机的爆震调节的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的爆震调节的方法和设备。
背景技术
由DE 10 2014 224 800 A1已知一种用于爆震调节的方法，在该方法中，由爆震传感器测量汽缸的爆震信号并且由此产生爆震强度。为了判断，燃烧是发生爆震还是未发生爆震，将爆震强度与参考电平进行比较。在此，通过由先前的爆震强度求出的滑动平均值来计算参考电平。
发明内容
根据本发明的第一方面，提出一种用于内燃机的爆震调节的方法，其中，由爆震传感器测量所述内燃机的汽缸的爆震信号并且由此产生爆震强度，其中，将所述爆震强度与参考电平进行比较，以便将燃烧分级为爆震燃烧或非爆震燃烧，其中，针对燃烧，借助之前发生的燃烧的爆震强度确定所述参考电平，其中，为了确定所述参考电平而考虑爆震强度的大小。根据本发明，通过当前爆震强度与当前参考值的比较求取当前比较值，如果所述比较值保持在第一爆震识别阈值以下，那么当前燃烧被分级为非爆震燃烧，并且由所述当前参考值和乘以第一更新因数的所述当前爆震强度得出下一次燃烧的参考值，如果所述比较值超过所述第一爆震识别阈值而保持在第二爆震识别阈值以下，那么当前燃烧被分级为非爆震燃烧，并且由所述当前参考值和乘以第二更新因数的所述当前爆震强度得出下一次燃烧的参考值，如果所述比较值超过所述第一爆震识别阈值并超过所述第二爆震识别阈值，那么当前燃烧被分级为爆震燃烧，并且由所述当前参考值和乘以第三更新因数的所述当前爆震强度得出下一次燃烧的参考值。
根据本发明的第二方面，提出一种用于内燃机的爆震调节的设备，其中，由爆震传感器测量所述内燃机的汽缸的爆震信号并且由此产生爆震强度，其中，将所述爆震强度与参考电平比较，以便将燃烧分级为爆震燃烧或非爆震燃烧，其中，设置有器件，所述器件为了确定所述参考电平而考虑所述爆震强度的大小，其特征在于，所述器件通过当前爆震强度与当前参考值的比较求取当前比较值，如果所述比较值保持在第一爆震识别阈值以下，那么所述器件将当前燃烧分级为非爆震燃烧并且由所述当前参考值和乘以第一更新因数的所述当前爆震强度求取下一次燃烧的参考值，如果所述比较值超过所述第一爆震识别阈值并且保持在第二爆震识别阈值以下，那么所述器件将当前燃烧分级为非爆震燃烧并且由所述当前参考值和乘以第二更新因数的所述当前爆震强度求取下一次燃烧的参考值，如果所述比较值超过所述第一爆震识别阈值并超过所述第二爆震识别阈值，那么所述器件将当前燃烧分级为爆震燃烧并且由所述当前参考值和乘以第三更新因数的所述当前爆震强度求取下一次燃烧的参考值。
本发明的方法和设备具有以下优点：匹配于爆震强度大小地重新确定参考电平。由此，尤其可以如下考虑虽还不引起爆震但具有提高的值的爆震强度，即所述爆震强度对参考电平的影响较小。因此可以保证，在还未被评价为发生爆震但具有提高的爆震强度的运行区域中，不提高参考电平，由此将使对爆震燃烧的识别变困难。因此，即使在爆震燃烧之前在较长时间区间内发生提高的爆震强度，也能保持对爆震燃烧的全敏感性。因此，明显改善爆震识别。
通过本发明的优选实施方式得到本发明的进一步优点和改进方案。
根据一个实施方式，通过所述当前爆震强度除以所述当前参考电平或通过从所述当前爆震强度减去所述当前参考电平来求取所述比较值。
根据另一实施方式，所述第一爆震识别阈值和所述第二爆震识别阈值与所述内燃机的运行参数有关。
根据一个优选实施方式，所述第一更新因数大于所述第二更新因数和所述第三更新因数，因此所述第一更新因数与所述第二更新因数和所述第三更新因数相比允许所述当前爆震强度对所述参考电平具有更大影响。
根据另一优选实施方式，所述第二更新因数大于所述第三更新因数，因此所述第二更新因数与所述第三更新因数相比允许所述当前爆震强度对所述参考电平具有更大影响。
根据另一优选实施方式，在识别到爆震时改变所述内燃机的运行参数，以便防止所述内燃机的爆震。
通过在爆震强度的影响下求取滑动平均值来特别简单进行参考电平的重新求取，并且通过选择相应的权重因数来影响参考电平的重新求取。在此，对于求取参考电平特别有意义的是，当前爆震强度按照不具有爆震的低爆震强度、不具有爆震的提高的爆震强度和具有爆震的提高的爆震强度来区分。对于所述区域中的每个区域可以使用不同的更新因数(Nachführfaktor)。通过除以参考电平或通过减去参考电平，特别简单地求取比较值。在此，爆震识别阈值尤其可以与运行参数有关或者可以特别简单地被相互计算出。对于这些不同区域中的每个区域可以使用不同的更新因数。在识别到爆震时，朝着非爆震燃烧的方向影响内燃机的运行参数，其中，点火角的影响特别快。
附图说明
在附图中示出并在下面的说明书中更详细地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
图2本发明方法的方法步骤。
具体实施方式
图1示意性示出内燃机1，在该内燃机中，汽缸2与包含在其中的活塞3构成燃烧室4。在汽缸2的外侧示出了爆震传感器5，该爆震传感器测量汽缸2的爆震信号。这种爆震信号是一种噪声信号或者说汽缸2的由于燃烧室4中的燃烧过程所产生的振动。爆震传感器5的爆震信号被发送给信号处理装置6，该信号处理装置由此针对每次燃烧产生一个爆震强度10。针对汽缸2中的每次燃烧过程产生该燃烧的爆震强度10。然后将所求取的爆震强度10传输给参考电平求取装置7。该参考电平求取装置根据所传输的爆震强度10求取参考电平11，然后将该参考电平传输给爆震识别装置8。爆震识别装置8从信号处理装置6进一步获得当前燃烧的爆震强度10并且基于爆震强度10与参考电平11的比较来判定，是将该燃烧分级为爆震燃烧还是将它分级为非爆震燃烧。相应地，爆震识别装置8输出相应的信号9，该信号包含关于“燃烧是否发生爆震”的信息。
不同的处理模块6,7,8可以共同地在计算机中实现为相应的软件模块。相应地，在必要时进行的模拟预滤波之后对爆震传感器5的爆震信号进行模拟/数字转换，然后通过构型为软件的相应处理模块在相应的微型计算机中对其进行处理。从爆震信号到爆震强度的可能转换形式例如在于傅里叶变换和对包含在各个频率范围内的能量求总和。在此，尤其可以为不同的频率范围设置不同的权重，因为一些频率特别可靠地表明爆震发生。替代地，也可以对爆震信号进行整流和积分，这同样产生说明燃烧室4中的燃烧强度的爆震强度10。
在参考电平求取装置7中，通过分析评估可由信号处理装置6提供的多个爆震强度10来求取参考电平。按照DE 10 2014 224 800实现的常规参考电平求取通过以下方式进行：对多个爆震强度10求取滑动平均值。为此，通常将当前爆震强度乘以权重因数G<1，然后将该值加到之前的乘以(1-G)的参考电平上。
如果内燃机在这样的区域中运行：在该区域中出现提高的爆震强度而其实际上没有将所述爆震强度识别为爆震燃烧，那么参考电平的该求取形式是有问题的。这样的运行可能在内燃机缓慢进入发生爆震燃烧的区域中时并且在过渡阶段中爆震强度持续升高时出现。在这种情况下，由于连续提高的爆震强度，参考电平达到对于爆震识别较不敏感的值，使得针对如此获知的参考电平很难识别到爆震的发生。根据本发明，现在提出一种参考电平求取方法，在该参考电平求取方法中，在具有提高的、但不视为爆震的爆震强度的运行阶段期间不进行对不敏感参考电平的这种获知。
为了具体阐述本发明的方法，在下面说明一种确定的比较方法，在该比较方法中，通过将在当前燃烧期间测量出的爆震强度I当前除以当前参考电平Ref当前来进行爆震强度与参考电平的比较。因此，由当前强度I当前和Ref当前通过简单地相除求出当前燃烧的比较值V当前：
V当前＝I当前/Ref当前
这样求出的比较值V当前原则上说明，当前爆震强度超过参考电平百分之多少。如果该比较值为1，那么爆震强度刚好相应于参考电平，如果V当前小于1，那么当前爆震强度I当前低于参考电平Ref当前，而如果V当前的值大于1，那么当前爆震强度超过参考电平。现在，对比较值V当前的不同范围进行定义。
如果比较值V当前低于第一值(下面称为爆震识别阈值KE1)，那么将当前燃烧归类为非爆震燃烧，并且以第一因数G1进行正常的参考电平更新，如由DE 10 2014 224 800已知那样。
如果比较值V当前大于所述第一爆震识别阈值KE1但仍小于第二爆震识别阈值KE2，那么该燃烧同样被评价为非爆震燃烧，但对于当前爆震强度以第二权重因数G2求取参考电平。在此，尤其这样选择权重因数G2，使得确实大于第一爆震识别阈值KE1的当前爆震强度的影响对求取新的参考电平具有较小影响。因此，确实略微提高的该爆震强度对参考电平求取的影响被减小。通过这种措施，尤其防止在内燃机朝着爆震燃烧的方向缓慢改变时获知提高的参考电平。但是，在位于所述范围、也就是说大于KE1但小于KE2的范围内的爆震强度情况下，仍然没有通过采取减小爆震倾向的措施来影响内燃机。这种减小爆震倾向的措施例如可以在于，朝着延迟点火的方向影响点火角或者减小内燃机载荷或者提高内燃机的冷却。
如果该比较值也超过第二爆震识别阈值KE2，那么出现该值的当前燃烧被识别为爆震燃烧并且采取措施，以便在紧接着的下一次燃烧时已防止了内燃机的这种爆震。因为影响点火角是防止爆震的最快可能措施，在采取所述可能措施的情况下，直至下一次燃烧的时间段较短，所以通常朝着延迟方向来调整点火角。其它措施，例如改变内燃机的空气供应，通常需要多个燃烧过程才起作用，因此这些其他措施不如改变点火角那样快地起作用。此外，爆震燃烧的爆震强度不应被用于求取参考电平，否则从这种参考电平不再能够识别出爆震燃烧。因此，对于该比较值超过第二爆震识别阈值KE2的情况，该值或者根本不被用于求取参考电平，或者被一个固定值代替，或者仅明显减小地被考虑。如果考虑该值，那么与非爆震燃烧相比、尤其与具有低于爆震识别阈值KE1的比较值的非爆震燃烧相比，仅以明显更小的权重因数G3考虑。然后，权重因数G3也可以相对于权重因数G2再次明显被减小，该权重因数G2被用于小于第二爆震识别阈值KE2但大于第一爆震识别阈值KE1的比较值。
第一爆震识别阈值KE1和第二爆震识别阈值KE2可以与内燃机的运行参数有关。尤其，这些值可以与内燃机的负载和转速有关，使得例如在负载和转速较高时使用不同于在负载和速度较低时的值。同样，被用于各个区域的更新因数G可以与内燃机的运行参数、尤其负载和转速有关。
补充地，在这里还应注意到，也能够实现其它求取形式来由当前爆震强度I当前和参考值Ref当前求取比较值V当前。例如也可以通过减法求出比较值：
V当前＝I当前-Ref当前
如果比较值V当前为负，那么当前燃烧的强度I当前低于参考值Ref当前。如果比较值V当前为正，那么当前燃烧的强度超过参考值，其中，该值说明实际的量值而不再说明如在除法中那样的百分数形式的差值。当然，在通过减法求取比较值的这种方式中，必须使用其他阈值KE1和KE2用于以下区域：非爆震且正常更新、非爆震且减小的更新和爆震且减小的更新。
因为第一爆震阈值KE1总是小于第二爆震阈值KE2，所以这些值也可以简单地通过换算而彼此相互求取。例如可以分别仅存储一个用于第二爆震识别阈KE2的值并且由KE2简单地通过与减小的因数(也就是说小于1)相乘得出第一爆震识别信号KE1。例如可以简单地确定，KE1总是为KE2值的80％。然而，为了获得KE1而与KE2相乘的因数当然也可以与内燃机的运行参数有关。此外，为了获得第一爆震识别阈值KE1而与第二爆震识别阈值KE2相乘的所述因数也可以被用于，针对具有提高的爆震强度的非爆震燃烧的区域确定用于求取该区域中的参考电平的更新因数G。为此例如可以在该区域中(KE1<比较值<KE2)将爆震强度与所述因数相乘以求取参考电平。替代地，第一爆震识别阈值KE1也可以通过减法由KE2求取出，其方式是：从KE2中例如简单地减去一个固定值或与运行参数有关的值。在此重要的仅是，第一爆震识别阈值KE1小于第二爆震识别阈值KE2。
图2仅再次示出本发明方法的方法步骤。在开始步骤100之后进行步骤200，其中，测量当前燃烧的当前爆震强度I当前并且求取当前比较值V当前，在该步骤中，将所测量的爆震强度I当前除以当前参考值Ref当前。在随后的步骤300中，将比较值V当前与爆震识别阈值KE1进行比较。如果该比较值小于爆震识别阈值KE1，那么在步骤300之后进行步骤400。在步骤400中确定，不存在爆震燃烧并因此不需要改变内燃机的运行参数。继续计算下一次燃烧的参考电平，其中，在此在适当地考虑当前爆震强度I当前的情况下求取常用的滑动平均值。然后在步骤400之后，所述方法在步骤900中结束。
如果在步骤300中确定，当前的比较值V当前不小于第一爆震识别阈值KE1，那么在步骤300之后进行步骤500。在步骤500中检验，确实大于第一爆震识别阈值KE1的该比较值是否同时小于第二爆震识别阈值KE2。如果是这种情况，那么在步骤500之后进行步骤600，在该步骤中确定不存在爆震燃烧并因此也不对内燃机的运行条件施加影响。然而，同时确定爆震强度略微提高，使得该爆震强度仅减小地被考虑用于求取下一次燃烧的参考电平。为此，使用与在步骤400中相比减小的权重因数G，该权重因数或者从与内燃机的运行参数有关的特征曲线族中获取，或者通过上述计算由爆震识别阈值KE2和KE1计算出。在步骤600之后进行步骤900，所述方法在该步骤中结束。
如果在步骤500中没有确定比较值小于第二爆震识别阈值KE2，那么进行步骤700，在该步骤中再次检验，该比较值是否大于第二爆震识别阈值KE2。如果是这种情况，那么在步骤700之后进行步骤800，在该步骤中确定，存在爆震并且采取通过改变内燃机的运行参数来防止在下一次燃烧中发生爆震的措施。在此，该措施应如此快地进行，使得直接在下一次燃烧时不发生爆震，因为内燃机的爆震运行可能会明显损害内燃机的寿命。通常，为此影响点火角，因为该措施可以在内燃机中在两个燃烧过程之间非常快地实现。此外，为紧随其后的燃烧重新计算参考电平，其中，被识别为发生爆震的燃烧的强度对参考电平仅具有非常小的影响。在此，参考电平例如可以简单地保持不变或者仅借助固定值被重新计算，或者考虑与在步骤400中相比明显减小的权重因数。此外，该权重因数G也可以与在方法步骤600中相比明显被减小。然后在步骤800之后又进行步骤900，所述方法在该步骤中结束。

Claims (7)

1.一种用于内燃机(1)的爆震调节的方法，其中，由爆震传感器(5)测量所述内燃机(1)的汽缸(2)的爆震信号并且由此产生爆震强度(10)，其中，将所述爆震强度(10)与参考电平(11)进行比较，以便将燃烧分级为爆震燃烧或非爆震燃烧，其中，针对燃烧，借助之前发生的燃烧的爆震强度确定所述参考电平(11)，其中，为了确定所述参考电平(11)，考虑爆震强度的大小，其特征在于，
-通过当前爆震强度I当前与当前参考值Ref当前的比较求取当前比较值V当前，
-如果所述比较值V当前保持在第一爆震识别阈值(KE1)以下，那么当前燃烧被分级为非爆震燃烧，并且由所述当前参考值和乘以第一更新因数(G1)的所述当前爆震强度得出下一次燃烧的参考值，
-如果所述比较值V当前超过所述第一爆震识别阈值(KE1)而保持在第二爆震识别阈值(KE2)以下，那么当前燃烧被分级为非爆震燃烧，并且由所述当前参考值和乘以第二更新因数(G2)的所述当前爆震强度得出下一次燃烧的参考值，
-如果所述比较值V当前超过所述第一爆震识别阈值(KE1)并超过所述第二爆震识别阈值(KE2)，那么当前燃烧被分级为爆震燃烧，并且由所述当前参考值和乘以第三更新因数(G3)的所述当前爆震强度得出下一次燃烧的参考值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述当前爆震强度I当前除以所述当前参考电平Ref当前或通过从所述当前爆震强度减去所述当前参考电平，求取所述比较值V当前。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一爆震识别阈值(KE1)和所述第二爆震识别阈值(KE2)与所述内燃机的运行参数有关。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一更新因数(G1)大于所述第二更新因数(G2)和所述第三更新因数(G3)，因此所述第一更新因数与所述第二更新因数和所述第三更新因数相比允许所述当前爆震强度对所述参考电平具有更大影响。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二更新因数(G2)大于所述第三更新因数(G3)，因此所述第二更新因数与所述第三更新因数相比允许所述当前爆震强度对所述参考电平具有更大影响。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在识别到爆震时改变所述内燃机的运行参数，以便防止所述内燃机的爆震。
7.一种用于内燃机(1)的爆震调节的设备，其中，由爆震传感器(5)测量所述内燃机(1)的汽缸(2)的爆震信号并且由此产生爆震强度(10)，其中，将所述爆震强度(10)与参考电平(11)比较，以便将燃烧分级为爆震燃烧或非爆震燃烧，其中，设置有器件，所述器件为了确定所述参考电平(11)而考虑所述爆震强度的大小，其特征在于，所述器件通过当前爆震强度I当前与当前参考值Ref当前的比较求取当前比较值V当前，
-如果所述比较值V当前保持在第一爆震识别阈值(KE1)以下，那么所述器件将当前燃烧分级为非爆震燃烧并且由所述当前参考值和乘以第一更新因数(G1)的所述当前爆震强度求取下一次燃烧的参考值，
-如果所述比较值V当前超过所述第一爆震识别阈值(KE1)并且保持在第二爆震识别阈值(KE2)以下，那么所述器件将当前燃烧分级为非爆震燃烧并且由所述当前参考值和乘以第二更新因数(G2)的所述当前爆震强度求取下一次燃烧的参考值，
-如果所述比较值V当前超过所述第一爆震识别阈值(KE1)并超过所述第二爆震识别阈值(KE2)，那么所述器件将当前燃烧分级为爆震燃烧并且由所述当前参考值和乘以第三更新因数(G3)的所述当前爆震强度求取下一次燃烧的参考值。
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