用于检测内燃发动机中爆燃现象的方法

用于检测内燃发动机中爆燃现象的方法
【专利摘要】用于检测内燃发动机(1)中爆燃现象的方法，其包括作为考虑的每次燃烧的爆燃能量(μi)与给定气缸(2)和给定发动机点中的自学习得到的平均爆燃能量(μi_m)之间的比较的函数，确定考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的偏差(σi)；通过减小给定气缸(2)中作动的点火提前来计算给定气缸(2)和给定发动机点中的最大偏差(σi_MAX)；和作为最大偏差(σi_MAX)和考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的偏差(σi)之间的比较的函数，确定考虑的每次燃烧的爆燃现象的发展。
【专利说明】用于检测内燃发动机中爆燃现象的方法

【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于检测内燃发动机中爆燃现象的方法。

【背景技术】
[0002]火花点火式内燃发动机包括多个气缸,每个气缸具有活塞，该活塞在气缸内循环地滑动，还具有火花塞，该火花塞通过电子控制单元循环地运行，以在其电极之间产生火花，从而决定气缸自身内部的压缩气体的点火。控制单元包括存储器，其中存储有一系列的映射表(map)，所述映射表提供作为当前发动机点的函数的火花塞的运行值；特别地，所述映射表对于每个火花塞提供点火提前的值，也即存在于点火(即在火花塞的电极之间产生火花)与活塞的上止点或TDC(top dead center)之间的角度间隔值；如果点火提前的值为零，那么点火(也即在火花塞电极之间产生火花)精确地发生在活塞的上止点或TDC。
[0003]存储在包括在控制单元中的映射表中的点火提前的值是在发动机建造阶段过程中确定的，以试图在所有可能的运行条件下确保良好燃烧，获得发动机良好的热效率，同时保证发动机自身的完整性，也即避免气缸中出现过多的爆燃现象。爆燃(detonat1n)是空气-燃料混合物的一部分的爆炸型燃烧，其发生在火花塞产生的火焰前端触及混合物之前；一系列的压力波随着爆燃而产生，这些压力波横跨燃烧室并猛烈地冲击在金属壁上。爆燃发生在燃烧室内超出给定的临界温度和压力值时(不同发动机之间所述临界温度和压力值甚至可以显著地不同)，且当发生在中到低rpm时，爆燃通常引起典型的、可清楚感知的金属噪音，该噪音称为“爆震音(knocking) ”或“敲缸声(pinging) ”。
[0004]爆燃通常发生在点火提前过量时，发生在采用具有过低辛烷值的燃料(燃料的抗爆震潜力事实上通过其辛烷值指示)时，或者对于增压式发动机，发生在增压压力过高时。
[0005]燃烧趋势受到多种因素的影响(最重要的是燃料特征、发动机缸盖温度、火花塞衰蚀)，而这些因素的作用基本上不可能精确地预测。为此，必须检测到过多的爆燃的出现，且在气缸中出现过多爆燃的情形下，控制单元必须减少这样的气缸的点火提前的值，以便消除气缸自身中的爆燃(从而使得气缸中达到的最大压力减小，相对于TDC延后达到,使得爆燃事件“较不可能发生”)。
[0006]然而，就燃烧效率而言，减小气缸的点火提前对应于热力学效率的损失:用于气缸的空气质量保持恒定，从而注入的汽油质量保持恒定，但是通过减小点火提前，燃烧效率(也即转换为机械能的化学能部分)也被减少。显然，这对燃料消耗和污染物质的产生具有负面影响。
[0007]为此，重要的是，具有一种策略，其允许有效地识别过多爆燃的发展。


【发明内容】

[0008]本发明的目的在于，提供用于检测内燃发动机中的爆燃现象的方法，这样的控制方法免除了上述缺陷，特别地，实现容易并成本高效。
[0009]本发明的另一目的在于提供电子控制单元，其适于识别内燃发动机中的爆燃现象，免于现有技术中的缺陷。
[0010]根据本发明，提供用于检测内燃发动机中的爆燃现象的控制单元和方法，其中该内燃发动机具有多个气缸、控制单元和连接到控制单元的多个爆燃传感器；其中，爆燃传感器包括加速度计和/或电压表，其连接到和串联于火花塞的电路，以测量在燃烧过程中在火花塞的电极的终端处的电压，和/或压力表，其测量在燃烧过程中在气缸中产生的压力波的强度的最大振幅压力振荡(MAPO, maximum amplitude pressure oscillat1n);该方法包括步骤:
[0011]获得来自连接到控制单元的所述多个爆燃传感器的信号；
[0012]处理来自连接到控制单元的所述多个爆燃传感器的信号，以便获得考虑给定气缸和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量；
[0013]对考虑给定气缸和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量进行滤波；
[0014]通过考虑给定气缸和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量的滤波值，计算给定气缸和给定发动机点中的平均爆燃能量；
[0015]比较考虑给定气缸和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量与给定气缸和给定发动机点中的平均爆燃能量；
[0016]作为考虑给定气缸和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量与给定气缸和给定发动机点中的平均爆燃能量之间的比较的函数，确定考虑给定气缸和给定发动机点中的每次燃烧的偏差；
[0017]通过减小在给定气缸中作动的点火提前，计算给定气缸和给定发动机点中的最大偏差;
[0018]比较在给定气缸和给定发动机点中的最大偏差与考虑给定气缸和给定发动机点中的每次燃烧的偏差；和
[0019]作为在给定气缸和给定发动机点中的最大偏差与考虑给定气缸和给定发动机点中的每次燃烧的偏差之间的比较的函数，确定考虑给定气缸和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃现象的发展。

【专利附图】

【附图说明】
[0020]现在将参考附图描述本发明，所述附图表示其非限制性的实施方式，其中:
[0021]图1是具有控制单元的内燃发动机的示意图，所述控制单元执行本发明的用于检测爆燃现象的方法；
[0022]图2是图1中的内燃发动机的气缸的示意图；和
[0023]图3是本发明的用于检测爆燃现象的方法的方框图。

【具体实施方式】
[0024]在图1中，参考标号I表示整个火花点火式内燃发动机，其包括直列设置的四个气缸2。每个气缸2包括各自的活塞3，该活塞通过连接杆机械地连接到驱动轴4上，以将气缸2中的燃烧产生的力传递到驱动轴4自身。
[0025]如图2所示，内燃发动机I包括进气歧管5，其通过两个进气门6 (图2中只示出了其中一个)连接到每个气缸2，并通过蝶阀7接收新鲜空气(即，来自外部环境的空气)，该蝶阀可在关闭位置和最大开启位置之间运动。而且，内燃发动机I包括排气歧管8，其通过两个排气门9(图2中只示出了其中一个)连接到每个气缸2，流入排气管(未示出)以将燃烧产生的气体排放到大气中。
[0026]每个排气门9的位置通过凸轮轴10直接控制，该凸轮轴接收来自驱动轴4的运动；相反，进气门6的位置通过气门开启控制设备11控制，该气门开启控制设备通过管理开启角和升程而控制进气门6，从而通过进气门6控制传送的扭矩。该气门开启控制设备11采用传统的凸轮轴12，该凸轮轴接收来自驱动轴4的运动，每个进气门6包括电控液压作动器13 (也即通过电磁阀控制)，所述电控液压作动器介于进气门6的杆和凸轮轴12之间。通过合适地控制每个液压作动器13，可以调节通过凸轮轴12传递到进气门杆6的运动，从而可以调节进气门6的实际升程。这样，对于每个气缸2和发动机循环，控制设备11的动作允许独立于其他进气门6改变每个进气门6的实际升程。
[0027]相应的喷射器14提供用于每个气缸2 ;根据图2所示的实施方式，喷射器是间接型的，从而每个喷射器14在气缸2的上游设置在进气管中，该进气管将进气歧管5连接到气缸2上。根据替代实施方式(未示出)，喷射器是直接型的，从而每个喷射器14部分地设置在气缸2内。
[0028]而且,每个气缸2包括火花塞15,该火花塞15在进气门5和排气门9之间的中间位置中设置通过气缸2的顶部，并在每个压缩冲程的末尾循环地作动，以决定气缸2内压缩气体的点火。
[0029]发动机I包括控制单元16，其支配内燃发动机I的运行，还控制火花塞15，以确定每个气缸2中压缩气体的点火。控制单元16包括存储器17，其中存储有一系列映射表，所述映射表提供作为当前发动机点的函数的火花塞15的运行值；特别地，存储在存储器17中的映射表为每个火花塞15 (也即为每个气缸2)提供标准的点火提前。
[0030]下面描述由控制单元16执行的用于控制内燃发动机I中的爆燃的方法。
[0031]用于由控制单元16执行的爆燃控制方法的方法包括提供内燃发动机I中爆燃现象的强度指示，这通过合适地处理来自一个或多个连接到控制单元16的爆燃传感器的信号而实现。例如，为每个火花塞15提供爆燃传感器，该爆燃传感器设置用于确定每个气缸2内压缩气体的点火。
[0032]根据优选的变形，每个爆燃传感器包括压力表，该压力表连接到和串联于火花塞15的电路，以在燃烧过程中测量在火花塞15的电极终端处的电压。
[0033]根据其他变形，每个爆燃传感器包括压力表，该压力表测量燃烧过程中在内燃发动机I的气缸2中产生的压力波的强度的最大振幅压力振荡(MAPO)。
[0034]根据其他变形，爆燃传感器包括加速度计，该加速度计优选地连接到内燃发动机的马达壳体上。
[0035]图3示意性地示出由控制单元16执行的爆燃控制方法，其中方框20在输出中接收来自所述一个或多个爆燃传感器的一个或多个信号，所述传感器连接到控制单元16且每个包括各自的电压表；方框20处理来自连接到控制单元16的所述一个或多个爆燃传感器的一个或多个信号，然后将处理过的信号输出到随后的方框30。
[0036]特别地，以恒定的频率对来自连接到控制单元16的所述一个或多个爆燃传感器的一个或多个信号进行采样，该频率在初步调节和初始设置阶段过程中确定。根据优选的变形，这样的采样频率等于50kHz。根据优选的变形，当提供至少二个爆燃传感器时，采样频率对于所有爆燃传感器采取相同的值。一旦来自连接到控制单元16的所述一个或多个爆燃传感器的信号已经被采样，就将获得整流过的交变信号。该交变信号经进一步处理以传递到方框30。
[0037]根据第一变形，对整流的信号计算导数进而传递到方框30。整流信号的导数作用具有的缺点是使得由控制单元16执行的爆燃控制方法对于信号自身的变化过度敏感。
[0038]根据第二优选变形，对整流的信号计算积分进而传递到方框30。对整流信号的积分作用允许由控制单元16执行的爆燃控制方法存储信号的过去值。如图3所示，积分信号然后传递到方框30。
[0039]同样值得强调的是，传递到方框30的积分信号简单地表示燃烧能量。这样的燃烧能量明确地依赖于气缸2和观察到燃烧的发动机点，因为信号来自于爆燃传感器，该爆燃传感器连接到各自的火花塞15的电路，以在燃烧过程中，在各自的气缸2的给定发动机点中，测量在火花塞15自身的电极终端处的电压。
[0040]已通过经验发现的是，考虑的每次燃烧的爆燃能量(也即对于气缸2，考虑在给定的发动机点中)在指示完全没有爆燃的零值和指示完全爆燃燃烧的最大值之间可变。特别地，考虑的每次燃烧的爆燃能量(也即对于气缸2，考虑在给定的发动机点中)采取对数正态分布X2。这样的对数正态分布X 2可能被数学工具(也即通过采用对数曲线)扭曲，并转变为由均值μ !和标准差σ I表征的高斯分布或正态分布。
[0041]显然，对数正态分布X2是随机变量的简单概率分布，其对数服从由均值μ !和标准差σI表征的正态分布。
[0042]方框30从而准备用于在输入中接收考虑的每次燃烧的爆燃能量(也即对于气缸2，考虑在给定的发动机点中)的对数正态分布X 2，并对其进行处理，以便输出考虑的每次燃烧的爆燃能量(也即对于气缸2，考虑在给定的发动机点中)的正态分布。
[0043]计算出考虑的每次燃烧的爆燃能量(也即对于气缸2，考虑在给定的发动机点中)的对数正态分布X 2在方框30中的处理，因为均值μ !和标准差σ I在正态分布中是独立的，尽管它们都依赖于发动机点。
[0044]特别地，考虑的每次燃烧的爆燃能量(也即对于气缸2，考虑在给定的发动机点中)的正态分布由均值μ i和标准差σ i表征。
[0045]均值Ui是考虑的燃烧(也即对于气缸2，考虑在给定的发动机点中)的名义噪音分布。换句话说，均值Ui是能量，也即考虑的燃烧(也即对于气缸2，考虑在给定的发动机点中)的平均噪音。
[0046]标准差O1相反通过循环可变性(cyclic variability)而确定,包括不正确的燃烧现象(不点火、爆燃等)。换句话说，第i次燃烧的值与均值的偏差允许识别出考虑的燃烧(也即在当前发动机点中的气缸2)爆燃的趋势或倾向。
[0047]立即明确的是，正确地确定均值μ i(也即考虑的燃烧的名义噪音分布，也即对于气缸2，考虑在当前发动机点中)和标准差σ i(也即考虑的燃烧的爆燃趋势或倾向，也即对于气缸2，考虑在当前的发动机点中)是由控制单元16执行用于控制内燃发动机I中的爆燃的方法的核心。
[0048]这样，方框30提供总体噪音的代表值(平均名义噪音+/_由于专门的燃烧循环现象产生的噪音，该专门的燃烧循环现象发生在考虑的并在当前发动机点的气缸2中，不可能事先从平均名义噪音中分开)。换句话说，方框30提供在当前发动机点中考虑的，为气缸2考虑的第i次燃烧的整体燃烧能量μ i。
[0049]从方框40输出、在当前发动机点方框30中考虑的，为气缸2考虑的第i次燃烧的燃烧能量μ i传递并输入到方框40，该方框40适于确定在当前发动机点中考虑的气缸2的平均燃烧能量μ i—m。
[0050]方框40简单地是滤波器，优选地为低通型。根据优选的变形，这样的滤波器是一阶滤波器。也在本例中，显然地，方框40中的常数k滤波器的正确确定是由控制单元16执行的用于控制内燃发动机I中爆燃的方法的基本方面。常数k滤波器事实上必须是在二者之间的一种权衡，其一是需要考虑的当前发动机点中考虑的气缸2的单个第i次燃烧的独立，二是滤波器自身对条件改变作出反应的能力，也即滤波器自身适应考虑的气缸2和当前发动机点的变化的能力(换句话说，滤波器对考虑的气缸2和当前发动机点的变化不能过分地“装聋作哑”)。
[0051]一组映射表MAPS1存储在控制单元16中。根据优选的变形，该组映射表MAPS1包括用于内燃发动机I的每个气缸2的映射表MAPS1。依次地，用于内燃发动机I的每个气缸2的每个映射表MAPS1包括作为发动机点的函数的可变数量的单元，在内燃发动机I的运行过程中将经历这些发动机点。用于发动机I的每个气缸2的每个映射表MAPS1包括多个单元，所述多个单元由每分钟转数(rpm)和负载而明确地识别。
[0052]从方框40输出、在当前发动机点中考虑的，为气缸2考虑的第i次燃烧的燃烧能量μ i的滤波值用于更新该组映射表MAPS1中的对应单元；即，滤波值用于更新在当前发动机点中在其第i次燃烧中考虑的气缸2的映射表MAPS1，该当前发动机点通过每分钟转数(rpm)和负载(load)限定。
[0053]在该组映射表MAPS1中的单元的更新通过已经存储在该组映射表MAPS1的所述单元中的值和从方框40输出、在当前发动机点中考虑的、为气缸2考虑的第i次燃烧的燃烧能量Ui的滤波值之间的加权平均而获得。
[0054]在当前发动机点考虑的气缸2的平均燃烧能量μ i m通过已经存储在该组映射表MAPS1的所述单元中的值和在考虑的第i次燃烧的燃烧能量μ i的滤波值之间加权平均而这样获得，使得通过更新该组映射表中的该单元μ i，考虑的第i次燃烧的燃烧能量的滤波值采取逐渐减小的值。换句话说，在从其中获得燃烧能量Ui(也即其名义噪音)的当前发动机点中考虑的气缸2中的第i次燃烧越多，则考虑的第η次燃烧的燃烧能量μ i的滤波值的贡献将越相关，且已经存储在该组映射表MAPS1的单元中的值的贡献将越高。
[0055]为此目的，一组映射表MAPS2也存储在控制单元16中。根据优选的变形，该组映射表MAPS2的结构与映射表组MAPS1的结构相同。
[0056]换句话说，根据优选变形，映射表组MAPS2包括用于内燃发动机I的每个气缸2的映射表MAPS2 ;也即，映射表组MAPS1的各自的映射表MAPS1与每个映射表MAPS2相关联。而且，依次地，用于内燃发动机I的每个气缸2的每个映射表MAPS2包括作为发动机点的函数的可变数量的单元，在内燃发动机I的运行过程中可以经历这些发动机点。用于内燃发动机I的每个气缸2的每个映射表MAPS2包括多个单元,这些单元通过每分钟转数(rpm)和负载(load)明确地识别。也在本例中，识别映射表MAPS2中的发动机点的每个单元这样对应于各自的单元，该单元识别在MAPS1中的相同的发动机点。
[0057]映射表组MAPS2包括在单元中的为相应的气缸2和给定的发动机点中在内燃发动机I的寿命期间的燃烧次数的计数。
[0058]映射表组MAPS2的单元中的计数在控制单元16的初步调节和初始设置阶段初始化。根据优选实施方式，映射表组MAPS2的单元中计数的初始值作为考虑的气缸2和/或发动机点的函数而可变。
[0059]而且，下饱和值也在初始调节和初始设置阶段中确定。根据优选实施方式，该下饱和值作为考虑的气缸2和/或发动机点的函数而可变。
[0060]在使用中，对于给定的气缸2和在给定的发动机点中，当在内燃发动机I的寿命期间观察到燃烧时，对应于给定的气缸2和给定发动机点的映射表组MAPS2的相应的计数减少一个单位。
[0061]对于给定的气缸2和在给定的发动机点中，在内燃发动机I的寿命期间观察到燃烧次数时(即，对应于给定气缸2和给定的发动机点的映射表组MAPS2的单元中的计数减少时)，已经存储在映射表组MAPS1的单元中的值的权重增加，因此考虑的第i次燃烧的燃烧能量μ i的滤波值的权重减小。
[0062]在已经存储在映射表组MAPS1的单元中的值与考虑的第i次燃烧的燃烧能量μ i的滤波值之间的加权平均值中，权重值因此在内燃发动机I的寿命期间可变，特别是作为对应于该给定的气缸2和该给定的发动机点的映射表组MAPS2的单元中的计数的函数。
[0063]根据第一变形，由于当在内燃发动机I的寿命期间观察到燃烧时，对应于给定气缸2和给定的发动机点的映射表组MAPS2的单元中相应的计数对于给定的气缸2和给定的发动机点减少一个单位，可以达到这样的状态，其中计数为零，从而考虑的第i次燃烧的燃烧能量μ i的滤波值不再被考虑；换句话说，考虑气缸2且考虑当前发动机点的第i次燃烧的平均燃烧能量μ i等于已经存储在映射表组MAPS1中的值。
[0064]根据第二优选变形，当对于给定的气缸2和给定的发动机点中，在内燃发动机I的寿命期间观察到燃烧时，对应于给定气缸2和给定发动机点的映射表组MAPS2的单元中的相应计数减少一个单位，直至达到对应的下饱和值。一旦计数已经达到相应的下饱和值，其不再减少，而是在该下饱和值处保持恒定。由此，不可能达到这样的状态，其中考虑的第i次燃烧的燃烧能量μ i的滤波值不被考虑。由此，考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧的平均燃烧能量μ i将持续等于在已经存储在映射表组MAPS1单元中的值和考虑的第I次燃烧的燃烧能量μ i的滤波值之间的加权平均值；其中已经存储在映射表组MAPS1的单元中的值将具有主要的权重，而考虑的第i次燃烧的燃烧能量μ i的滤波值具有减小的权重。
[0065]这样，方框40输出考虑当前发动机点的气缸2的平均燃烧能量μ i m，将其传递和输入到方框50。方框50这样在输入中接收如下二者:来自方框40的考虑当前发动机点的气缸2的平均燃烧能量μ i m和来自方框30的考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧的燃烧能量μ i。方框50还适于比较考虑当前发动机点的气缸2的平均燃烧能量值μ im和考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧的燃烧能量。
[0066]由此，方框50可以通过这样建立:考虑当前发动机点考虑气缸2的第i次燃烧的燃烧能量μ i与考虑当前发动机点考虑气缸2的平均燃烧能量μ i m相差多少。方框50这样确定考虑当前发动机点考虑气缸2的第i次燃烧的偏差，其代表循环可变性，也即考虑当前发动机点考虑气缸2的第i次燃烧的爆燃趋势或倾向。
[0067]方框50这样输出考虑当前发动机点考虑气缸2的第i次燃烧的偏差，将其传递并输入到方框60中。方框60接收两个输入:来自方框50的考虑当前发动机点考虑气缸2的第i次燃烧的偏差，和考虑当前发动机点考虑气缸2的最大可容许偏差。
[0068]而且，方框60适于比较考虑当前发动机点考虑气缸2的第i次燃烧的偏差与考虑当前发动机点考虑气缸2的最大偏差。
[0069]下面描述用于确定内燃发动机I运行过程中经历的每个发动机点每个气缸2的最大标准差σ Μχ的方法。
[0070]控制单元16适于执行“侵入”策略，以控制点火提前，根据该点火提前，通过用于每个发动机点每个气缸2的映射表17由发动机控制提供的标准点火降级至不会出现爆燃现象的产生的状态内。典型地，这样的“侵入”策略这样包括减小作动的点火提前，直到其处于这样的状态，其中对于每个发动机点每个气缸2将确定地不会发生爆燃现象。
[0071]一组映射表MAPS3存储在控制单元16中。根据优选变形，映射表组MAPS3包括用于内燃发动机I的每个气缸2的映射表MAPS3。依次地，用于内燃发动机I的每个气缸2的每个映射表MAPS3包括作为发动机点的函数的可变数量的单元，这些发动机点可以在运行内燃发动机I的过程中被经历。用于内燃发动机I的每个气缸2的每个映射表MAPS3包括多个单元，这些单元通过每分钟转数(rpm)明确地识别。
[0072]一组映射表MAPS4也存储在控制单元16中。根据优选变形，该组映射表MAPS4的结构与映射表组MAPS3的结构相同。
[0073]换句话说，根据优选变形，映射表组MAPS4包括用于内燃发动机I的每个气缸2的映射表MAPS4 ;也即，映射表组MAPS3的各自的映射表MAPS3与每个映射表MPAS4相关联。而且，依次地，用于内燃发动机I的每个气缸2的每个映射表MAPS4包括作为发动机点的函数可变数量的单元，这些发动机点可以在内燃发动机I的运行过程中被经历。用于内燃发动机I的每个气缸2的每个映射表MAPS4包括多个单元,这些单元通过每分钟转数(rpm)和负载(load)明确地识别。也在本例中，识别映射表MAPS4中的发动机点的每个单元对应于在MAPS3中识别相同发动机点的相应的单元。
[0074]映射表组MAPS4在单元中包括对于相应的气缸2和在给定的发动机点中，在内燃发动机I的寿命期间考虑的燃烧次数的计数。
[0075]在映射表组MAPS4的单元中的计数在控制单元16的初步调节和初始设置阶段初始化。根据优选实施方式，映射表组MAPS4的单元中的初始化计数值作为考虑的气缸2和/或发动机点的函数而可变。使用时，对于给定气缸2和给定发动机点，在内燃发动机I寿命期间观察到燃烧时，对应于给定气缸2和给定发动机点的在映射表组MAPS4中的单元中相应的计数减少一个单位。
[0076]因为控制单元16适于为每个发动机点中每个气缸2作动点火提前以避免爆燃现象的产生，可以对当前发动机点考虑的气缸2观察到的燃烧次数等于在映射表组MAPS4的单元中的相应计数，所述映射表组MAPS4对应于其中爆燃现象确定将不会发生的给定的气缸2和给定的发动机点。
[0077]对于考虑气缸2考虑当前发动机点中的每个第i次燃烧，可以分析考虑的第i次燃烧自身的信号，特别地，可以学习考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧的噪音峰值的标称值(对应于先前的，从学习过程的开始瞬间起)，以确定考虑气缸2在当前发动机点中的最大标准差σ mx。
[0078]考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧的噪音峰值的标称值用于更新映射表组MAPS3中相应的单元；也即，考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧的噪音峰值的标称值用于更新考虑气缸2考虑当前发动机点的映射表MAPS3，发动机点通过每分钟转数(rpm)和负载(load)限定出。
[0079]在映射表组MAPS3中单元的更新通过如下二者之间的加权平均获得:已经存储在映射表组MAPS3的所述单元中的值，和考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧的噪音峰值的标称值。
[0080]已经存储在映射表组MAPS3的所述单元中的值和考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧的噪音峰值的标称值之间的加权平均(相对于前面的值，从学习过程的开始瞬间起)这样做出，使得考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧的噪音峰值的标称值具有逐渐增加的权重。换句话说，其中可以观察到燃烧能量Ui(也即其名义噪音)的考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧越多，则考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧的噪音峰值的标称值的贡献将更加相关，且已经存储在映射表组MAPS3的各自的单元中的值的贡献将更加相关。
[0081]当对于给定气缸2和给定发动机点在内燃发动机I的寿命期间观察到的燃烧次数(也即作为随着映射表组MAPS4的单元中的计数，其对应于给定气缸2和给定发动机点)减少时，考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧的噪音峰值的标称值的权重增加。
[0082]在已经存储在映射表组MAPS3中的单元中的值和在当前发动机点中考虑气缸2的第i次燃烧的噪音峰值的标称值的加权平均中，权重的值因此在内燃发动机I的学习步骤中可变，特别地作为映射表组MAPS4的单元中计数的函数，其对应于给定的气缸2和给定的发动机点。
[0083]根据第一变形，由于在映射表组MAPS4的单元中的相应的计数，其对应于给定气缸2和给定发动机点，并在内燃发动机I的寿命期间对于给定气缸2和给定发动机点观察到燃烧时减少一个单位，因此达到这样的状态，其中计数为零，学习阶段可以称为结束。
[0084]然而，由于减小气缸2中的点火提前在燃烧效率方面对应于热力学效率的损失，因为用于气缸2的空气质量进而注入的汽油质量保持恒定，但是化学能转化为机械能的部分减小，并且因为对于每个气缸的学习阶段很长，根据优选变形，一次在一个气缸上执行学习步骤，以避免燃料消耗的负面影响和污染物质的产生。
[0085]方框60这样接收两个输入:来自方框50的考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧的标准差σ i和考虑在当前发动机点中气缸2的最大标准差σ i mx。而且，方框60提供用于比较考虑气缸2考虑当前发动机点中的第i次燃烧的标准差σ i和考虑在当前发动机点中气缸2的最大标准差。i—祖。而且，方框60适于确定爆燃现象的发展，将其作为考虑当前发动机点考虑气缸2的第i次燃烧的标准差σ i(其也表示考虑当前发动机点考虑气缸2的第i次燃烧的爆燃倾向)和考虑在当前发动机点中气缸2的最大标准差σ i Μχ的比较的函数。
[0086]在上面的说明中，通过麻?31、麻?52、麻?53和麻?54表示的映射表的尺寸各自依赖于气缸的数量(ncyl)和发动机点，也即每分钟转数(rpm)和负载(load)。
[0087]而且，根据第一变形，控制单元16适于在控制单元16的点火事件时再次初始化各自通过MAPS1、MAPS2、MAPS3和MAPS4表示的映射表组。
[0088]根据可能的变形，在映射表组MAPS2和映射表组MAPS4的单元中的计数在控制单元16的初步调节和初始设置阶段初始化为零值。而且，在初步调节和初始设置阶段确定上饱和值。根据优选实施方式，上饱和值作为考虑的气缸2和/或发动机点的函数可变。使用时，在映射表组MAPS2的各个单元和在映射表组MAPS4的各个单元中的相应的计数，其对应于给定的气缸2和发动机点，并在对于给定气缸2和给定发动机点在内燃发动机I的寿命期间观察到燃烧时减少一个单位。
[0089]上述控制爆燃的方法具有大量的优点。
[0090]首先，上述控制方法独立地应用于每个气缸2，从而将考虑存在于不同气缸之间的不可避免的差异，这些差异是由于内燃发动机I中气缸2的不同位置，导致气缸壁的结构公差和温差。
[0091]其次，上述控制方法简单和成本高效地应用于内燃发动机I的电子控制单元中，因为其无需任何物理改变，并采用了低计算能力的控制单元6。
[0092]而且，上述爆燃控制方法允许有效地识别爆燃现象的发展，使不同气缸2中的爆燃保持在控制之下，而对燃烧热力学效率没有显著的副作用，该燃烧热力学效率保持接近最大可能值，对消耗和污染物抑制具有显著好处。
【权利要求】
1.用于检测内燃发动机(I)中爆燃现象的发展的方法，该内燃发动机(I)具有多个气缸(2)、控制单元(16)和连接到控制单元(16)的多个爆燃传感器；其中，爆燃传感器包括加速度计和/或电压表，其连接到和串联于火花塞(15)的电路，以测量在燃烧过程中在火花塞(15)的电极的终端处的电压，和/或压力表，其测量在燃烧过程中在气缸(2)中产生的压力波的强度的最大振幅压力振荡(MAPO);该方法包括步骤: 获得来自连接到控制单元(16)的所述多个爆燃传感器的信号(S)； 处理来自连接到控制单元(16)的所述多个爆燃传感器的信号(S)，以便获得考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量(Ui)； 对考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量(μ J进行滤波； 通过考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量(Ui)的滤波值，计算给定气缸(2)和给定发动机点中的平均爆燃能量(^―m)； 将考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量(Ui)与给定气缸(2)和给定发动机点中的平均爆燃能量(Uijl)进行比较； 作为考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量(Ui)与给定气缸(2)和给定发动机点中的平均爆燃能量(Uim)之间的比较的函数，确定考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的偏差(Oi); 通过减小在给定气缸(2)中作动的点火提前，计算给定气缸(2)和给定发动机点中的最大偏差(σ i—_)； 将在给定气缸(2)和给定发动机点中的最大偏差(σ MX)与考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的偏差(Oi)进行比较；和 作为在给定气缸(2)和给定发动机点中的最大偏差(Oi mx)与考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的偏差(Oi)之间的比较的函数，确定考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃现象的发展。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤: 在初步调节和初始设置阶段，用给定气缸(2)和给定发动机点中的平均爆燃能量(UiJ的值来初始化第一映射表(MAPSl);和 用考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量(Ui)的滤波值来更新第一映射表(MAPS1)。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括步骤:通过如下二者之间的加权平均:即考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量(Ui)的滤波值，和包含在第一映射表(MAPS1)中用于给定气缸(2)和给定发动机点中的平均爆燃能量(Ui m)的值，用考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量(Ui)的滤波值来更新第一映射表(MAPS1)。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括步骤: 在初步调节和初始设置阶段，初始化考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的燃烧的计数的第二映射表(MAPS2);和 作为考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的燃烧的计数的第二映射表(MAPS2)的函数，确定分配给如下二者的权重:即考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的每次燃烧的爆燃能量(μ J的滤波值，和包含在第一映射表(MAPS1)中用于给定气缸(2)和给定发动机点中的平均爆燃能量(Ui nl)的值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中:考虑给定气缸(2)的每次燃烧的爆燃能量(Ui)的滤波值具有逐渐减小的值。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤: 在初步调节和初始设置阶段，用给定气缸(2)和给定发动机点中的最大偏差值(Oimax)来初始化第三映射表(MAPS3);和 在学习阶段过程中，用考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的第i次燃烧的噪音峰值的标称值来更新第三映射表(MAPS3)。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括步骤:通过如下二者之间的加权平均:即考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的第i次燃烧的噪音峰值的标称值，和包含在第三映射表(MAPS3)中用于给定气缸(2)和给定发动机点中的最大偏差值(0i—?J，用考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的第i次燃烧的噪音峰值的标称值来更新第三映射表(MAPS3)。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括步骤: 在初步调节和初始设置阶段，初始化考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的燃烧的计数的第四映射表(MAPS4);和 作为考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的燃烧的计数的第四映射表(MAPS4)的函数，确定分配给如下二者的权重:即考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的第i次燃烧的噪音峰值的标称值，和包含在第三映射表(MAPS3)中用于给定气缸(2)和给定发动机点中的最大偏差值(σ i—Μχ)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中考虑给定气缸(2)和给定发动机点中的第i次燃烧的噪音峰值的标称值具有逐渐增加的值。
10.根据权利要求2所述的方法，其中第一映射表(MAPS1)和/或第二映射表(MAPS2)和/或第三映射表(MAPS3)和/或第四映射表(MAPS4)具有多个单元，其作为气缸⑵的数量(Nct1)和通过每分钟转数(rpm)和负载(load)来识别的发动机点的函数而变化。
11.根据权利要求1所述的方法，其中通过减少给定气缸(2)中作动的点火提前而计算给定气缸(2)和给定发动机点中的最大偏差(σ iMAX)的步骤这样执行:减少在给定气缸(2)中作动的点火提前，直到达到不会发生爆燃现象的值。
12.电子控制单元(16)，其适于实现根据权利要求1-11中的一项或多项执行的方法，该方法用于检测内燃发动机(I)中的爆燃现象的发展。
【文档编号】F02P5/152GK104153931SQ201410204327
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2013年5月14日
【发明者】N·格拉纳尼, R·兰佐尼, F·卡万纳 申请人:马涅蒂-马瑞利公司