热力发动机中异常燃烧的预防性管理方法与流程

本发明涉及一种热力发动机中异常燃烧的预防性管理方法。本发明在配备有汽油型热力发动机的机动车辆领域中发现了特别有利但非排他性的应用。

背景技术：

反污染标准以及减少热力发动机的消耗的愿望使得机动车辆制造商生产汽缸数量减少的低汽缸容积热力发动机(英语中所谓的“缩小尺寸”趋势)。而且，为了保持等于具有较大汽缸容积的发动机的性能水平，发动机应该在汽缸中于高空气填充率的运行点上运行。

这有利于异常燃烧的发生，对于这些异常燃烧而言，空气/燃料混合物在不同于命令式火花塞所触发的位置处点燃。混合物可以在火花塞火花之前(英语中称为“隆声”)或火花塞火花之后(英语中称为延迟“隆声”)点燃。此外，这种类型的异常燃烧具有自动维持的能力，也就是说，在发动机循环期间在汽缸上出现“隆声”的情况下，后续循环也有看到相同的现象的风险。

“隆声”在以下描述中产生称为“撞击”的振动，这些振动与燃烧室中对驾驶员构成不便的暗哑噪声相关联，并具有发动机损坏的高风险。这些振动的频率介于600Hz和1200Hz之间。这些振动从燃烧室传递直到连杆和曲轴(与爆震不同，爆震的介于5000Hz和15000Hz之间的振动仅停留在燃烧室中)。隆声是由燃烧室中的压力增加以及燃烧室中的过早或多热点点火所引起。

用于消除“隆声”现象的方法在于通过放置在发动机体上的加速度计检测异常燃烧，然后中断现象相关汽缸上的喷射。在“隆声”仍然存在的情况下，该方法对整个发动机领域应用负载限制。

然而，这种方法仅作为校正性处理而有效。因此，在该方法预期不会出现“隆声”的情况下，对发动机保护并非最佳。在矫正性性处理介入之前，发动机经受“隆声”撞击，并因此受损。此外，该矫正性处理的主要缺点是中断喷射会产生可由驾驶员听见的噪声，该噪声通常结合至突然颤动(减速感)以至于驾驶员将其解释为车辆故障。

技术实现要素：

本发明旨在通过提供一种热力发动机的燃烧控制方法来有效地克服这些缺点，以保护热力发动机免受在汽缸中生成称为“撞击”的振动的异常燃烧现象，振动的频率介于600Hz和1200Hz之间，其特征在于，该方法包括根据燃烧室的结垢程度来计算热力发动机的负载限制的步骤以及将负载限制应用至热力发动机的步骤。

因此，本发明允许实施防止由于热力发动机的燃烧室的结垢而引起的异常燃烧的预防性保护方法。与现有的矫正性方法不同，本发明旨在防止出现异常燃烧。另外，由于本发明可以通过发动机计算机中的软件开发进行集成而不增加额外的部件，所以本发明具有便宜的优点。

根据实施例，计算负载限制的步骤包括：

-确定热力发动机的当前运行点的步骤，

-根据运行点定性计算热力发动机的燃烧室的结垢的步骤，

-根据运行点计算进入热力发动机的汽缸的油量的步骤，

-根据先前计算所提供的结果计算燃烧室的最终结垢的步骤，以及

-根据最终结垢来计算负载限制的步骤。

根据实施例，热力发动机的运行点由发动机转速、歧管压力、发动机负载以及冷却液体温度所限定。

根据实施例，定性计算结垢的步骤基于称为基础结垢计数器的计数器，所述基础结垢计数器根据用于由发动机转速和歧管压力所索引的冷油温度的第一增量映射、相对于由发动机转速和歧管压力所索引的热油温度的第二增量映射以及相对于冷却液体温度的重心而递增。

根据实施例，计算油量的步骤基于计数器，该计数器根据由发动机转速和歧管压力所索引的进油增量映射以及将来自计数器的值变换为用于计算最终结垢的加权因子的映射而递增。

根据实施例，计算最终结垢的步骤通过将来自基础结垢计数器的值乘以来自计算进入汽缸中的油量的加权因子来实现。

根据实施例，将在计算最终结垢的步骤之后所获得的值馈送至称为最终结垢计数器的计数器，所述最终结垢计数器根据热力发动机的运行点而递增或递减。

根据实施例，将来自计数器的值存储在存储器中，以确保计算最终结垢在热力发动机的每次启动之间的连续性。

根据实施例，通过由最终结垢计数器的值和发动机转速所索引的映射来计算负载限制。

本发明还涉及一种包括存储软件指令的存储器以实现前面定义的控制方法的发动机计算机。

附图说明

通过阅读下面的描述以及对附图的查看，将会更好地理解本发明。给出这些图是处于说明性目的而不是限制本发明。

图1是根据本发明的实施不同类型的动作以克服“隆声”类型的异常燃烧的系统的功能性示意图；

图2是根据本发明的方法的步骤的示意图，其允许在燃烧室结垢的情况下保护发动机免受“隆声”。

具体实施方式

图1以功能性的方式示出了实施控制热力发动机的燃烧的方法的系统10，该方法允许处理称为“隆声”的现象，其中空气/燃料混合物在不同于由命令式火花塞所触发的位置处点燃。在火花塞火花之前或火花塞火花火之后(称之为延迟“隆声”)，混合物可能点燃。

“隆声”生成振动，这些振动在下面的描述中称为“隆声”撞击101，其与燃烧室中对驾驶员构成不便的暗哑噪声相关联，并具有发动机损坏的高风险。这些振动的频率介于600到1200Hz之间。这些振动从燃烧室传递直到连杆和曲轴(与爆震不同，爆震的介于5000Hz和15000Hz之间的振动仅停留在燃烧室中)。

“隆声”现象通常出现在介于1000至3000转/分钟之间的发动机转速区域中以及例如在致动涡轮增压器之后高空气填充的情况下。

“隆声”撞击101通过安装在发动机体上的传感器100进行检测。该传感器100还用于检测发动机爆震。

在能够实施的动作中，将在于避免“隆声”出现的预防性类型的动作104与用于在“隆声”出现后处理“隆声”的矫正性类型的动作102,103区分开。

预防性动作104尤其在于根据燃烧室的结垢水平限制发动机负载Lim Ch。

在矫正性类型的动作102,103中，将所有称为即时的矫正性动作102与在对应于一系列一个或多个连续滚动而不重新初始化发动机计算机的驾驶循环(英语为“驾驶循环”)上所实施的所有矫正性动作103区分开。对于即时矫正性动作102而言，时间尺度，特别是在激活矫正性动作102之前的监测持续时间非常短，约为数个上死点(或PMH)甚至数秒。对于在驾驶循环上实施的矫正性动作103而言，时间尺度，特别是在激活矫正性动作103之前的监视持续时间比即时矫正性动作102更长，约为数分钟。

矫正性动作102,103可以包括负载限制，从而允许发动机回到不利于“隆声”的填充运行点(在满大气负载下的数个填充点)。对驾驶员的感觉从几乎为零的感觉到显着的性能损失。在驾驶循环中实施的矫正性动作103的情况下，当“隆声”的原因可逆(例如在燃烧室结垢的情况下)时则临时应用负载限制Lim_ChR，或者当“隆声”的原因不可逆(例如当发动机零件损坏时)时则永久性地应用Lim_Chl。在即时矫正性动作102的情况下，则配置当前负载限制Lim_ChC，从而利用消除“隆声”所合理需要的限制水平产生快速效果。为此，负载降低Lim_ChC根据使用“隆声”出现等概率曲线进行确定。

激活特定燃料富集R_Spe允许冷却空气/燃料混合物。实际上，根据新的富集设定值，将燃料添加到空气/燃料混合物中以冷却混合物。这具有改善燃烧室中的热力状况的效果，以降低出现“隆声”的风险。可以快速实施的该动作R_Spe除了油耗增加很小之外，对驾驶员而言没有任何感觉。

对与特定提前调整相关联的喷射方案R_Inj进行修改允许将足够的燃料喷射到汽缸中以允许与空气混合而没有引起自燃的风险。因此，在进气阶段时在发动机循环过程中喷射待喷射燃料量中的一部分并且在燃烧阶段时喷射待喷射燃料量中的剩余部分。该动作R_Inj对驾驶员而言没有任何影响。

喷射中断C_Inj允许中断燃料到达出现“隆声”的汽缸的燃烧室的内部。燃烧不再完成，因此“隆声”停止。该动作C_Inj对于驾驶员而言引起突然中断感觉的结果并因此通常用作最后的手段。

方法106允许根据最大点火提前效率或最大点火提前变化来限制发动机负载，在两种情况下都标注为Lim_Low，从而在考虑到燃料的辛烷值的同时使出现爆震和隆声的风险最小化。方法106还允许实施爆震限制Lim_Cli。

以下详细描述实施用于以预防性的方式保护发动机免受由于燃烧室的结垢而出现的“隆声”现象的预防性动作104。

燃烧室的结垢是使得出现“隆声”的风险显著增加的现象。例如，在油在燃烧室中上涌时，油沉积在活塞的部段处，并且当活塞朝其上死点上升时，油膜破裂并溅射液滴。这些液滴含有反应性化合物，这些反应性化合物根据温度和压力而蒸发并自燃，从而导致“隆声”现象。然后，预防性方法的作用是根据燃烧室的结垢率来限制热力发动机的负载Lim_ChE，以避免出现“隆声”的风险。

为此，如图2所示，模块12在输入处接收与发动机的当前运行点相关的信息lnf_F，例如发动机转速、歧管压力、发动机负载和水温。然后，模块13按三个阶段计算燃烧室的最终结垢Cal_EnF。在第一步骤中，通过模块14根据运行点定性计算称为基础的结垢Cal_EnB。更确切地说，定性计算基础结垢Cal_EnB基于作为基础结垢的表征的计数器。该计数器根据运行点的信息而递增。该计算基于使用由发动机转速和歧管压力所索引的冷油温度的增量映射、由发动机转速和歧管压力所索引的热油温度的增量映射以及中心是水温的值的重心。计算结果是基础结垢计数器的来自重心的值。

在第二步骤中，通过模块15根据热力发动机的当前运行点来实现计算进入汽缸中的油量Cal_Qh。更确切地说，计算进入汽缸的油量Cal_Qh基于表征进入汽缸中的油量Cal_Qh的计数器。该计数器根据运行点的信息递增或递减。该计算基于使用由发动机转速和歧管压力所索引的进油增量/减量映射以及将来自计数器的值转换为用于计算最终结垢Cal_EnF的加权因子的映射。来自计数器的值保存在存储器中，例如EEPROM类型的存储器，以确保计算结垢率在发动机每次起动之间的连续性。

在第三步骤中，模块13根据前两个计算Cal_EnB和Cal_Qh实现计算燃烧室的最终结垢Cal_EnF。更确切地说，计算最终结垢Cal_EnF是通过将来自基础结垢计数器的值乘以来自计算进入汽缸的油量Cal_Qh的加权因子而实现。来自该乘法的值馈送至计数器，该计数器根据运行点递增或递减。来自最终结垢计数器的值被保存在诸如EEPROM类型的存储器中，以确保计算结垢率在发动机每次起动之间的连续性。最后，模块16根据之前计算的最终机构来限制发动机的负载Lim_ChE。

为了将负载限制Lim_ChE应用于热力发动机，通过由最终结垢计数器和发动机转速的值所索引的映射来计算最大可允许负载。该最大可允许负载使热力发动机的负载设定值饱和，并且允许不进入“隆声”状态。