基于測量和估算的內燃機內部汽缸壓力值檢測自動點火的方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種用于檢測內燃發動機中的自動點火的方法和設備。
【背景技術】
[0002]內燃發動機中可能會發生各種燃燒故障，稱為異常燃燒過程，這些燃燒故障不是或者不僅僅是被火花塞的點火火花而是被自發點火觸發的。這種情況尤其包括爆震燃燒、先期點火和自動點火。
[0003]雖然先期點火是一種偶爾發生的事件，在一定數目個工作循環后會再次消失，但是自動點火是在正常點火時間之前的自我強化的異常燃燒過程。這里的觸發物是發燙的表面和過熱的部件，諸如(例如)火花塞的電極、出口閥、燃燒室中的鋒利的過熱的邊緣或過燙的燃燒室壁。由于自發點火發生的過早，所以燃燒室中的壓力和溫度持續上升，并且觸發部件或表面甚至會變得更熱。在下一個循環中，于是自動點火甚至發生的更早，并且燃燒室溫度進一步上升。這個異常燃燒往往與明顯的爆震相關。在自發點火找到其穩態點的結束階段中，點火時間很早，以至于無法再察覺到爆震。通過調整點火角無法防止這種自動點火。
[0004]由于燃燒室的熱負荷很高，所以活塞可能受到損壞，甚至完全遭到破壞，并且在任何情況下，火花塞的電極或出口閥的受到高負荷的部分都可能熔化。
[0005]為了避免發生諸如(例如)爆震燃燒之類的燃燒故障，DE 10 2006 015 662 Al文件中提出，通過所謂的爆震傳感器來檢測內燃發動機中的噪聲，并且每個燃燒循環的噪聲用于形成汽缸特有的信號。在這個背景下，(例如)如果提前點火導致發生爆震，即，如果電流信號值和該汽缸特有的信號值超過預定義的設置點的值的話，則切斷這個汽缸，即，中斷對這個汽缸的燃料供給。
[0006]EP O 819 925 A2公開了一種用于檢測火花點火型內燃發動機中的提前點火的方法。在這個背景下，以各種時間間隔獲取爆震傳感器的信號。通過使用獲取到的爆震傳感器的信號，檢測是否正在發生異常振動。另外，檢驗異常振動的時間間隔的頻率是否超過所限定的閾值。如果是這樣的情況，則檢測到提前點火。
[0007]DE 10 234 252 Al公開了一種用于檢測燃燒不點火的方法。為了改善檢測品質，使用兩種不同的測量方法，這兩種方法是根據不同的物理原理操作的。這些方法中的一種方法是檢測曲軸的轉速，而另一種方法是檢測燃燒室中的離子流。
[0008]DE 198 59 310 Al公開了一種發動機調節設備，該發動機調節設備設有提前點火檢測設備，用于檢測至少一個燃燒室中的提前點火。提供一種設置設備，用于設置至少一個發動機參數。此外，在提前點火檢測設備與設置設備之間提供控制環路，用于通過調整發動機參數來抑制檢測到的提前點火。
[0009]DE 10 2007 024 415 B3說明了一種用于檢測設有至少一個連接至曲軸的汽缸的火花點火型內燃發動機的自動點火的方法。根據這種方法，在內燃發動機的工作序列中的第一時間間隔期間，在汽缸的壓縮沖程期間測量曲軸的轉速。另外，在內燃發動機的工作序列中的第二時間間隔期間，檢測汽缸的工作沖程期間的爆震信號。如果曲軸的轉速與比較值相比已經減慢，則檢測到汽缸的自動點火，并且在爆震信號的基礎上檢測爆震燃燒。

【發明內容】

[0010]本發明所基于的目的是提出一種準許在內燃發動機操作過程中可靠地檢測自動點火的方法和設備。
[0011]通過獨立權利要求的特征，可以實現該目的。本發明的有利改進方案的特征體現在從屬權利要求中。
[0012]本發明是通過用于檢測火花點火型內燃發動機中的自動點火的一種方法和相應的設備限定的，所述火花點火型內燃發動機設有:至少一個汽缸，所述汽缸與連接至曲軸的活塞一起限定燃燒室；燃燒室壓力傳感器，用于測量所述燃燒室中的壓力；曲軸角傳感器，其供應表示曲軸角的信號；控制設備，用于執行對所述內燃發動機的開環和/或閉環控制。在所述內燃發動機的壓縮沖程過程中，在評估窗內的限定的曲軸角處獲取燃燒室壓力的值，由所獲取的所述燃燒室壓力的值獲得經過濾波的壓力值，以及針對所限定的曲軸角確定在所述燃燒室中的理論壓力值，如果在所述燃燒室中不發生燃燒，則所述理論壓力值將出現，形成經過濾波的壓力值和理論壓力值之間的壓力差值，將這個壓力差值與預定義的閾值比較，并且當所述閾值被超過時，推斷出在所述燃燒室中發生了自動點火。
[0013]通過使用根據本發明的方法和設備，可以可靠地并且用簡單而且有成本效益的方式檢測自動點火，并且可以有效地保護內燃發動機的燃燒室中的部件以防發生熱過載。
[0014]根據本發明的一項有利的改進方案，通過形成滑動平均值對燃燒室壓力的測量到的值執行濾波。這樣的平滑操作能防止無意中使用因發生爆震而觸發的相對低的壓力值。
[0015]根據本發明的另一項有利的改進方案，通過熱動力模型計算理論壓力值，在所述熱動力模型中，考慮到曲軸角、冷卻劑溫度、發動機油溫、內燃發動機的吸氣歧管中的壓力值以及曲柄驅動件的幾何變量。在任何情況下在控制設備中都存在對壓力曲線進行熱動力計算所用的所有變量，結果是提供了一種確定這個壓力曲線的非常簡單并且成本適中的方式。
[0016]如果并未針對每個采樣的曲軸角在線地分別計算理論壓力值，而是提前獲得理論壓力值并且將其存儲在控制設備的存儲器的特性圖中，則會得到一種簡單的分配方案，這個分配方案能夠允許節省控制設備中的計算能力。
[0017]根據本發明的另一項有利的改進方案，當超過閾值一次時，并未推斷自動點火，而是使控制設備中包含的計數器的計數器讀數增加，并且當達到計數器讀數的預定義閾值時，推斷出在燃燒室中發生了自動點火。這會提高評估的可靠性，并且可以可靠地避免由于提前點火導致對測量結果的各個不正確的解釋。
[0018]由于自動點火發生得越早(相對于正常點火時間之前的曲軸角CA)，自動點火就越危險，所以根據本發明的一項有利的發展方案，檢驗壓力差值在哪個曲軸角下已經超過閾值。如果在小于預定義閾值的曲軸角下已經發生所述結果，則計數器的計數器讀數更快速地增加，例如遞增值2，相比之下，如果所述結果是在更晚的曲軸角下發生，則計數器遞增值
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[0019]通過對自動點火的發生時間這樣的加權，可以對由于自動點火在燃燒室中非常早地發生導致溫度加速增加更快速地作出反應，即，更快速地開始溫度降低措施。
[0020]根據本發明的另一項有利的改進方案，用于降低燃燒室中的溫度的措施包括:設置濃空氣/燃料混合物，關閉內燃發動機的節流閥，以及打開內燃發動機的排氣渦輪增壓器的廢氣門。可以用已經在控制設備中實施的方法來執行負荷降低措施，結果是部件或算法不需要有額外支出。
【附圖說明】
[0021]下面對示例性實施例的說明和圖式中，可以看出本發明的其他優點和改進方案，其中:
圖1是設有相關的控制設備的內燃發動機的示意性圖解，
圖2是示出內燃發動機的燃燒室中的各種壓力曲線隨曲軸角變化的曲線圖，
圖3是用于檢測內燃發動機中的異常燃燒過程的程序的流程圖，并且圖4示出了圖3中圖解說明的流程圖的改進方案。
【具體實施方式】
[0022]內燃發動機VBK(圖1)包括吸氣區部1、發動機機體2、汽缸頭3和排氣區部4。吸氣區部I優選地包括節流閥11，還有吸氣歧管13，吸氣歧管13經由入口導管從汽缸Zl延伸到發動機機體2中。發動機機體2還包括曲軸21，曲軸21經由連接桿25聯接至汽缸Zl的活塞24。汽缸Zl和活塞24限定燃燒室27。
[0023]汽缸頭3包括閥驅動件，閥驅動件設有氣體入口閥30、氣體出口閥31和相應的閥驅動件(未更具體地予以標示)。汽缸頭3還包括火花塞35、燃燒室壓力傳感器36 (也稱為汽缸壓力傳感器)和噴射閥34。備選地，噴射閥34也可以布置在吸氣區部I中，如圖1中通過點劃線所示。
[0024]排氣區部4包括排氣催化轉換器40，排氣催化轉換器40優選地具體實施為三向催化轉換器。排氣探針41布置在排氣催化轉換器40的上游。
[0025]提供一個控制設備6，向該控制設備6分配一些傳感器，這些傳感器獲取各種測量變量，并且獲得這些測量變量的測量值。操作變量不僅包括這些測量變量，還包括由此推導出的變量。控制設備6作為這些操作變量中的至少一個的函數，使致動器元件致動(這些致動器元件被分配給內燃發動機VBK，并且相應的致動器驅動件分別被分配給這些致動器元件)，使致動器元件致動的方法是通過生成這些致動器驅動件的致動信號。
[0026]控制設備6也可以稱為用于操作內燃發動機的設備。
[0027]這些傳感器是:踏板位置信號發射器71，其感測加速器踏板7的位置；空氣質量計14，其感測節流閥11上游的空氣質量流量；溫度傳感器15，其感測吸入空氣溫度；壓力傳感器16，其感測吸氣歧管壓力；節流