CN1157023A - 多缸内燃机汽缸识别装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种内燃机汽缸识别装置。在这一装置中，首先存储单个汽缸的转速波动或取决于转速波动的参数，并与内燃机再开动时产生的转速波动加以比较，可以从得到的比较结果中进行汽缸识别。尤其与进行平稳运转识别的内燃机相关的是，可以从平稳运转识别的匹配值中进行汽缸识别。

Description

多缸内燃机汽缸识别装置

本发明涉及一种多缸内燃机汽缸识别装置。

对于装有曲轴和凸轮轴的多缸内燃机，通过取决于已知曲轴或凸轮轴位置的内燃机控制器来计算，哪个汽缸应在哪个时间点喷射燃料，什么时间在哪个汽缸开始点火。此外，通常还借助传感器来测定曲轴的角的位置，即传感器扫描过曲轴，或者说扫描过与曲轴相连的、具有特征表面的圆盘，圆盘上例如带有许多均匀的角标记以及基准标记。

由于曲轴在一个工作循环内转动两次，而凸轮轴只转动一次，因而，只从曲轴传感器信号中并不能明确确定内燃机的相位，因而通常也借助于凸轮轴自己的传感器，一个所谓的相位传感器，来测定凸轮轴的位置，在这一过程中，例如在凸轮轴的圆盘上有一独特的记号，它在转过传感器时产生一电压脉冲。

借助于这样一种例如在DE-OS 42 30 616中描述的装置，可以使得四冲程内燃机在曲轴和凸轮轴之间保持同步，然后便可通过对曲轴和凸轮轴两个信号的处理明确进行汽缸识别。

从DE-OS 41 22 786中了解用于多缸内燃机汽缸识别的装置，它不需具有自己的相位传感器。对于这一装置，在内燃机开始工作后一定的角位开始向一汽缸内喷射，而在这一过程中首先无法注意到，曲轴是否处于工作循环的第一转或第二转。内燃机对这一喷射的反应，即观察到由于喷射引起的转速变化，并根据转速变化辨别曲轴处于哪一转，以及喷射是否在正确的转角进行。

本发明的具有权利要求1特征的多缸内燃机汽缸识别装置的优点是，不需用相位信号来进行汽缸识别，并且不仅能辨别曲轴正处于哪一转，而且还可直接明确地进行汽缸识别。

通过非常准确的转速特性分析以及内燃机和单个汽缸的转速波动(即使在正常的工作状态)识别，并用于确切的汽缸识别，来实现这些优点。

更具长处的是，对于每一内燃机，汽缸特有的转速分布可存放在一存储器中，并可通过测得的转速分布与存储值的比较立即辨别，哪个汽缸处于其上冲程转变点。

此外，其长处还在于，发明的装置还可用于相关的排放辨别，随后可用来检验从存储相位中测得的实际相位。发明的装置还可用于相关的通常带有相位传感器的系统，因而，在相位传感器出故障的情况下，可进行安全的应急运行。

发明的其它优点由在从属权利要求中说明的措施实现。

在附图中介绍了本发明的实施例，随后并予以详细说明。图1详细说明了本发明的内燃机零部件。图2以实例方式给出了一12缸内燃机一个工作循环内，不同曲轴角的转速特性。图3是对于12缸内燃机转速波动补偿的单缸扇形连续修正值的特征曲线值。

为了便于理解本发明的装置，图1示意性地显示了内燃机的组成部件。例如从DE-OS 42 30 616中可以了解这一图示。此外，主动圆盘用10详细标记，它与内燃机的曲轴11固定联接，并且在其圆周上有多个均匀布置的角标12。除了这些均匀布置的角标12外，还预先规定了一个参考标记13，它例如通过去掉两个角标来实现。

凸轮轴的记号是15，其转速是发动机转速的一半，且由曲轴驱动，用连接线17象征性表示这一驱动。对于通常的系统，圆盘14与凸轮轴15相连，圆盘具有角标16，借助于角标应产生相位信号。通过本发明的装置可以将圆盘14，角标16和附属的凸轮传感器19精简下来。如果所使用的装置通过一个相位传感器与系统相连，那么，即使当相位传感器，即凸轮轴传感器19损坏了，也能进行汽缸识别。

与曲轴11相连的圆盘10借助于曲轴传感器18加以扫描。曲轴传感器18提供一周期性信号S1，处理状态的矩形信号与圆盘10表面的变化过程相对应。

在控制器20中通过曲轴传感器18的初始信号来确定曲轴11的转速，由此，处理随时间变化的信号S1的脉冲顺序。此外，从均匀脉冲边沿的时间间隔中可得到实际的转速，在所谓的扇形时间内可确定平均转速。过去的时间被称之为扇形时间，而曲轴绕一定的角度转动，这一等于720°曲轴角的角度(一个扇形)被内燃机的汽缸个数来除。典型的是，扇形时间等于两次点火间的时间间隔，或者说，直到曲轴转动720°时的时间间隔。也可考虑任意较长和较短的扇形时间。

控制器20通过各个不同的输入口进一步获得控制或调整内燃机所需的输入参数，这些参数用这里未详细说明的不同的传感器测得。此外，“开始点火”信号通过输入口22输入，在用点火开关的连接器K1.15合上点火开关23时提供这一信号。

出口方面，控制器20提供点火及喷射信号供内燃机详细说明的部件使用，这些信号通过控制器20的输出口26，27输出。控制器中包括了未加详细说明的计算或存储介质24，25。

通常，电池28为控制器20提供电压。在内燃机工作期间以及发动机关机后的随动阶段，它通过一开关29与控制器20保持联通。

用图1描述的布置，对于无凸轮轴识别的四冲程发动机，即无凸轮轴传感器或有凸轮轴传感器但其发生故障的情况，可实现希望的汽缸识别。此外，前提条件是，对于图1中示意性描述的内燃机进行燃烧停止识别(例如通过转速波动或不平稳转动识别的分析处理)。从DE-OS 32 31 766中了解不平稳转动识别。

在内燃机工作过程中，正常运行时的单个发动机和单个汽缸会出现有特征的转速波动。这类具有汽缸特征的转速波动导致例如由于曲轴的扭转振动而与曲轴一端的减震器和曲轴另一端的飞轮相连。对于高压汽缸发动机，由扭转振动引起的转速变化范围可达到与燃烧断续器引起的转速变化相同的数量级。通常，内燃机工作冲程内燃烧条件下的转速是波动的。对于一12缸发动机，其典型的扇形时间即周期总计为60°，即曲轴角。图2示意性地给出了这类转速随曲轴角α的变化过程。

在理论的非常均匀的转速变化过程上叠加上上面提到的波动范围。对于某一特定的发动机，由于这一波动量是有代表性的，因此可以通过评估每一汽缸的波动范围明确进行汽缸识别。这样就不需要相位传感器，即对于带有相位指示器的系统，在相位指示器中断的情况下可实现应急运行。

图3以12缸发动机为例显示了波动范围的变化过程，各轴的坐标是汽缸数目Z，发动机转速n和取决于汽缸数目和发动机转速的60°曲轴角内的扇形时间修正值SK。

首先测定了图3中描述的单个汽缸的扇形时间修正值后，完全可进行汽缸识别。如同已提到的那样，无论如何都需要进行与波动补偿相关的燃烧断续器识别(转速波动的处理)，并放入内燃机控制器的特征曲线值中。此外，可以通过测量匀速工作条件下的单个扇形时间，并将测量结果相互比较来确定时间修正值。这些测量可以在不同的转速和/或负载条件下进行，并将结果放入曲线特征值中。此外，必须保证不存在有燃烧断续器。如果识别出有燃烧断续器的话，则不进行汽缸识别，因为燃烧断续器会导致无规律的转速变化过程。在行使状态时，可同样形成单个汽缸的扇形时间修正值，并与存储值相比较。从这一再次识别过程中导出汽缸识别。

上述汽缸识别可用于不同的内燃机，在开始喷射或点火时必须实现工作形式的匹配。对于汽缸布置成两排的多缸内燃机，初始启动以排列喷射进行。对于附加的带有单火花线圈的静止高压分布，首先以两火花运行，这种情况一直进行到开始汽缸识别。

对于其它与结束识别相连的启动，可以立即以有序燃料喷射开始。这些启动保证根据曲轴静止状态测定的角的位置即相位在再次接通时被用作正确的位置。

对于初始启动或无结束识别的内燃机，可以在无大的负载和转速波动的正常运行条件下实现汽缸识别，而在这一过程中没有燃烧断续器。在再次启动时，同样可以这种方式检测存储的相位。

进而，在依赖于负载和转速的情况下可以把握单个汽缸的转速变化范围。与相应的特征曲线值的比较可以延伸到到图形识别或借助于欧几里德距离的识别中。

在内燃机初次投入运行之前，例如在检测状态可以采集到测得的典型的BKM转速变化过程，并将其存储到数据存储器中。而后，从这一存储的转速变化过程出发，可以在接通BKM后进行汽缸识别。

在进行完汽缸识别后，控制器可以采取措施，例如可以将整组喷射转换为单个喷射，还可将两火花点火转换为单火花运行。

Claims (9)

1.对于带有控制器用于控制周期往复运行过程(尤其是点火和/或喷射过程，在这一过程中，曲轴传感器可给出识别内燃机一个工作冲程内多个曲轴角度位置的信号，并可从这些曲轴传感器信号中测定曲轴转速)的内燃机，一种汽缸识别装置，其特征是：在内燃机开动后，测定并存储转速变化过程或取决于这一过程的、在内燃机至少一个工作循环内的参数，在再次开动内燃机时，要重新测定转速变化过程并与存储的转速变化过程进行比较，以识别具有汽缸特征的转速波动，并由此进行汽缸识别。

2.根据权利要求1的汽缸识别装置，其特征是：在内燃机初次投入运行前，测定典型的BKM转速变化过程，并将其存储到数据存储器中，在再次开动时，将这一转速变化过程与实际的转速变化过程加以比较，以进行汽缸识别。

3.根据权利要求1的汽缸识别装置，其特征是：定义取决于转速的、被视为扇形的、汽缸特定的曲轴角度范围，测定、存储每一扇形的扇形转速，并将存储值与实际测定的扇形转速进行比较，以进行汽缸识别。

4.根据权利要求1，2或3的汽缸识别装置，其特征是：附加进行燃烧关断器识别，当识别到有燃烧关断器时，不进行汽缸识别。

5.根据权利要求1到4的汽缸识别装置，其特征是：进行不平稳运转识别，在这一过程中，要测定扇形特有的转速波动，此时，形成扇形修正值，并从这类扇形修正值出发进行汽缸识别。

6.根据权利要求5的汽缸识别装置，其特征是：扇形修正值以扇形时间修正值给出。

7.根据前述权利要求之一的汽缸识别装置，其特征是：对于带有输出识别的内燃机，要检验假定的曲轴位置和汽缸位置与实际测得的是否相符，并对已识别出的偏差加以修正，而在识别过程中，当重新开动时要考虑曲轴停止后测得的曲轴位置。

8.根据前述权利要求之一的汽缸识别装置，其特征是：在汽缸识别停止后，开始通常的喷射和点火程序。

9.根据前述权利要求之一的汽缸识别装置，其特征是：这一装置用在一附加装有凸轮轴传感器(这一传感器给出单值的相位信号)的内燃机上，在凸轮轴传感器发生故障时，开始应急运行，此时，从汽缸特定的转速波动中进行汽缸识别。

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