通过即时负载降低的方法来控制热力发动机的燃烧的方法与流程

本发明涉及一种通过即时负载降低的方法来控制热力发动机的燃烧的方法。本发明在配备有汽油型热力发动机的机动车辆领域中具有特别有利的但非排他性的应用。

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(coups)”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。

存在矫正性处理方法以在“隆声”出现时消除“隆声”现象。

该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，然后切断相关汽缸上的喷射以消除“隆声”。在“隆声”仍然存在的情况下，该方法对整个发动机领域的驾驶周期应用负载限制。

在不重置发动机计算机的情况下在一系列的一个或多个连续滚动时所实现的对驾驶循环(或英语中的“驾驶循环”)的负载限制是负载限制，其目的是消除由可逆原因(例如在燃烧室结垢的情况下)或不可逆原因(例如在发动机室零件损坏)所导致的“隆声”现象。负载限制基于慢动态(几分钟甚至多个滚动)“隆声”撞击计数器，并且该负载限制通过根据所实现的喷射中断次数来校准的映射来计算。

但是，在驾驶循环中所实现的负载限制有多个缺点。特别是，由于该负载限制是基于慢动态“隆声”撞击计数器，因此其动作并不即时。此外，负载限制水平是喷射中断次数的函数，但这并不总是代表所经受的“隆声”撞击次数。因此，该限制水平并不适合于必要合理。此外，尽管对驾驶员提出感觉问题(撞击、噪音)，但通过由于第二“隆声”矫正性动作进行干预，这些负载限制在第一矫正性动作(喷射中断)有效消除“隆声”的情况下具有降低的效能。

技术实现要素：

本发明旨在通过提供一种控制热力发动机的燃烧的方法来有效地克服这些缺点，其特征在于，该方法包括：

-检测在汽缸中生成称为“撞击”的振动的异常燃烧的步骤，这些振动的频率介于600Hz和1200Hz之间，

-在转速/负载平面图中尤其根据检测之后撞击出现的等概率曲线来计算负载限制的步骤，该曲线被校准使得撞击出现的概率为零或非常接近零，以及

-应用负载限制的步骤以使热力发动机在转速/负载平面图中在使撞击出现的风险最小化的运行点处运行。

因此，在本发明从第一“隆声”撞击起得以实施并且应用对应于恰好需要的负载限制水平以消除“隆声”现象而无需中断喷射的范围中，本发明允许在不损害驾驶乐趣的情况下迅速消除发动机中的异常燃烧。另外，由于本发明可以通过软件开发而集成在发动机计算机中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：

-当第一撞击出现时，实施计算负载限制的步骤，以及

-在检测到N次撞击之后根据等概率曲线关于对应于所检测到的第一撞击的转速/负载点的平移来实施应用负载限制的步骤。

根据实施例，计算负载限制的步骤包括：

-根据关于出现第一撞击的转速/负载点所平移的撞击出现的等概率曲线来计算基础负载限制的步骤，

-计算可实施的最小负载降低的步骤，

-计算可实施的最大负载降低的步骤，

-计算最小可允许负载的步骤，以及

-在先前所计算的最小可允许负载和最小及最大负载降低之间进行裁断的步骤。

根据实施例，计算可实施的最小负载降低的步骤迫使负载限制小于在请求应用负载限制时所实现的负载。

根据实施例，计算可实施的最大负载降低的步骤在于确定出于舒适性原因而在请求应用负载限制时所不能超过的负载降低最大变化量。

根据实施例，计算最小可允许负载的步骤在于引入不可能下降至其以下的扭矩阈值。这是为了避免使发动机在诸如不允许确保车辆起动(décollage)的负载不足区域中运行。

根据实施例，根据以下公式实施用于确定负载限制的裁断步骤：

Lim_ChC＝MAX(S_min；MIN(Del_max；MAX(Del_min；C2)))

其中：

C2是基于第一撞击的负载限制，

Del_min是可实施的最小负载降低量，

Del_max是可实施的最大负载降低量，

S_min是最小可允许负载阈值。

MIN是选择两个值中的最小值的函数，

MAX是选择两个值中的最大值的函数。

本发明还涉及一种包括存储软件指令的存储器的发动机计算机以实施如上定义的控制热力发动机的燃烧的方法。

本发明还涉及一种包括这种发动机计算机的热力发动机。

本发明还涉及一种配备有这种发动机的车辆。

附图说明

通过阅读下面的描述并检查所附附图将更好地理解本发明。给出这些图是为了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示意图；

图2是根据本发明的控制方法的步骤的示意图，其允许在检测到“隆声”撞击之后获得热力发动机的即时负载降低；

图3是根据本发明的热力发动机即时负载限制方法的改进实施的示意图；

图4在转速/负载平面图中示出了说明根据本发明的即时负载限制方法的基础实施的曲线；

图5至图8在转速/负载平面图中示出了说明其中根据本发明的即时负载限制方法的基础实施具有缺点的情况的曲线；

图9至图16在转速/负载平面图中示出了说明其中根据本发明的负载限制方法的改进实施克服了图5至图8的缺点的情况的曲线。

具体实施方式

图1以功能性的方式示出了实现控制可以装备车辆的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。混合物可能在火花塞火花之前或火花塞火花之后(因此称之为延迟“隆声”)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)甚至几秒。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，约为几分钟。

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(在满大气负载下的几个填充点)。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”出现的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进行的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的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。

本发明提出了一种由系统10实现的当前负载即时降低Lim_ChC并保护热力发动机免受“隆声”现象的方法。当前负载即时降低Lim_ChC是喷射中断C_Inj之前的第一矫正性措施之一。

当前负载即时降低Lim_ChC的方法基于转速/负载平面图(其中R表示转速且Ch表示负载-见图4)中“隆声”撞击101出现的等概率曲线C1的概念。通过定位在第一“隆声”撞击101时所利用的转速/负载点P，应用与该“隆声”的等概率曲线C1一致的负载限制。其动作即时且负载限制的水平只对于消除“隆声”而言恰当需要。在曲线C1下方，出现“隆声”的概率为零或非常接近零(小于5％)。这取决于校准这条曲线C1的方式，并且因此取决于出现“隆声”的可接受性。

更确切地说，如图2所示，通过发动机转速R的映射函数计算Cal_C1“隆声”出现等概率的曲线C1。当传感器100对第一“隆声”撞击101进行计数时，例如集成在发动机计算机中的“隆声”管理器发送转速/负载点P的记录指令Enr_P。然后，经由模块Cal_C2通过“隆声”出现的等概率曲线C1关于所记录的转速/负载点P的平移来计算适用的负载限制Lim_ChC。因此，获得负载限制曲线C2(见图4)。应用可参数化的安全裕度，并且通过发动机转速R的映射函数来实现对该裕度的计算。

当出现第N个“隆声”撞击101时，“隆声”管理器发送负载限制Lim_ChC的应用指令。在发送应用指令和实现该动作之间可存在时间延迟。该时间延迟是可参数化的，并且可以是零。当“隆声”管理器发送取消负载限制Lim_ChC的指令时，最大负载水平将以渐进方式返回到其标称水平，例如按照线性斜率。在发动取消指令和实现取消之间可存在时间延迟，并且该可参数化的时间延迟可能为零。

因此，由于该负载限制Lim_ChC从第一“隆声”撞击101起进行干预，因此该控制方法允许干预的快速性。在短暂时间延迟的情况下其效果是即时的或几乎即时的。负载限制水平基于所检测到的第一“隆声”撞击101，其对应于发动机的实际情况并且没有以过度安全的方式进行参数化。

当在热力发动机的平均加速度的情况下出现“隆声”时，根据图2和图4的方法的实施模式正确地运行。然而，在加速度很小或没有加速度的情况下、在转速R爬升时负载下降(例如，断崖式(de col)下降)的情况下、或者在加速度非常大的情况下，前述方法具有缺点。

因此，当负载Ch在所考虑的转速R的范围上的变化小于“隆声”出现的等概率曲线C1在相同转速R的范围上的变化时，所获得的负载限制曲线C2不允许禁止驾驶员回到潜在“隆声”的区域中。实际上，如图5所示，以星星表示的的第3和第4个“隆声”撞击位于不禁止利用负载限制的区域中。

如图6所示，当负载Ch在转速R爬升期间下降时，第N个“隆声”撞击101处于比表示负载限制曲线C2的计算基准Cal_C2的第一次撞击负载更少的区域中。因此，负载限制Lim_ChC系统性地位于出现“隆声”的这些运行点上方，并且不禁止发动机利用潜在“隆声”区域。

如图7所示，当负载Ch在转速R爬升期间非常强烈地增加时，第N次“隆声”撞击101处于距负载限制曲线C2非常远的区域中。当由隆声管理器发出负载限制Lim_ChC请求时，负载降低太大(对于驾驶员的感受)。

如图8所示，当负载Ch在请求负载降低时非常低时，第N次“隆声”撞击101可以处于非常接近最小可允许负载的区域中。此后的负载限制Lim_ChC使负载低于最小可允许水平。该最小负载例如允许确保车辆在停止时起动。

为此，负载限制Lim_ChC的计算不仅基于第一“隆声”撞击101时的转速/负载点P，而且还基于由“隆声”管理器请求应用负载降低Lim ChC时的当前点。

在当前负载即时降低Lim_ChC的方法中引入新的功能允许对适用的负载限制Lim ChC进行一致的计算，以便在热力发动机的所有生命阶段保护热力发动机。对于上述情况而言，通过改进的控制方法所实施的当前负载即时降低Lim_ChC的方法还包括一系列功能，所有这些功能确保在热力发动机的所有生命阶段对负载限制的进行管理。为此，基于图3的图表,确定适用的负载限制Lim_ChC包括：

-根据关于出现第一撞击的转速/负载点P所平移的撞击出现的等概率曲线C1来计算基础负载限制Cal_C2的步骤，

-计算可实施的最小负载降低Cal_min的步骤，

-计算可实施的最大负载降低Cal_max的步骤，

-计算最小可允许负载Cal_S_min的步骤，以及

-在先前计算的最小可允许负载和最小及最大负载降低之间进行裁断的步骤。

在计算可实施的最小负载降低Cal_min的情况下，引入最小负载降低量Del_min，该最小负载降低量Del_min应该在由“隆声”管理器请求应用负载限制Lim_ChC时实现本方法。此最小量Del_min的存在迫使负载限制低于请求应用时所实施的负载限制。这对于以微弱的形式或零变化的形式增加或者在转速R爬升期间下降的负载的情况是有用的。在这些情况下，如前所述，基于第一“隆声”撞击101的负载限制将大于在请求应用时所实施的负载。因此，负载降低量Del_min是负的(因为沿着负载上升的方向)。因此，考虑朝向基于第一“隆声”撞击101的负载限制C2的负载降低量Del_Pre和最小负载降低量Del_min之间的最大值，其如图9所示在这种情况下为最小负载降低量Del_min。

在转速R爬升期间的中等负载增长的标称情况下，如图10所示，最大值总是朝向基于第一“隆声”撞击101的负载限制C2的负载降低量Del_Pre。方法的该部分可以通过校准得以抑制。通过发动机转速R所索引的映射来计算最小量Del_min。

在计算可实施的最大负载降低Cal_max的情况下，引入可实施的最大负载降低Del_max，其可以在由“隆声”管理器在请求应用负载限制Lim_ChC时实现本方法。实际上，出于许可的原因，不允许过多地降低负载。这在负载在发动机转速R爬升期间中强烈增加的情况下非常有用。考虑朝向基于第一“隆声”撞击101的负载限制C2的负载降低量Del_Pre和最大负载降低量Del_max之间的最大值，其如图11所示在这种情况下为最大负载降低量Del_max。

在转速R爬升期间的中等负载增长的标称情况下，如图12所示，最小值总是朝向基于第一“隆声”撞击101的负载限制C2的负载降低量Del_Pre。此外，方法的该部分可以通过校准得以抑制并且通过发动机转速R所索引的映射来计算最大量Del_max。

在计算最小可允许负载Cal_S_min的情况下，引入阈值S_min，降低至该阈值阈值S_min以下是不可能的以避免进入负载不足区域(例如对于起动而言)。该阈值S_min通过发动机转速R所索引的映射来计算。

前述负载限制曲线C2、最大负载降低量Del_max、最小负载降低量Del_min和最小可允许负载Cal_S_min之间的裁断允许确定应用于热力发动机的负载限制Lim_ChC。因此，根据下面的公式确定负载限制Lim_ChC：

Lim_ChC＝MAX(S_min；MIN(Del_max；MAX(Del_min；C2)))

其中：

C2是基于第一撞击的负载限制，

Del_min是可实施的最小负载降低量，

Del_max是可实施的最大负载降低量，

S_min是最小可允许负载阈值。

MIN是选择两个值中的最小值的函数，

MAX是选择两个值中的最大值的函数。

该裁断允许在所有寿命阶段保护发动机。因此，如图13所示，在标称情况下，基于第一“隆声”撞击101的曲线C2得以应用，并且如在图14和图15中清楚可见的，在负载以微弱/零变化的方式增加或下降的情况下，最小量Del_min的曲线得以应用。此外，如图16清晰可见，在负载强烈增加的情况下，最大量Del_max的曲线得以应用。