用于检测发动机的物理停止的方法与流程

本发明涉及一种用于检测内燃发动机的物理停止的方法。它尤其适用于包括至少四个气缸的发动机。
背景技术：
：内燃发动机的启动通常由启动器来促进，该启动器包括配备有小齿轮的轴，该小齿轮通过与由发动机承载的小齿轮的啮合而允许引起该发动机的旋转。在发动机的可能短暂的停止期间，必须确定发动机已完全停止，然后才能重新启动它。这是因为，如果发动机尚未完全停止而致动启动器，则小齿轮的啮合可能会损坏发动机和启动器。为了确定发动机的停止状态，已知的做法是利用由发动机曲轴旋转传感器获取的数据，例如在文献jp2009138662中公开的。该传感器面向固连到曲轴的带齿目标，并且在目标被驱动旋转时检测目标的齿的行进，通常是通过检测每个齿的上升沿或下降沿。从检测到的最后的齿开始，在300毫秒的延时后，检测到发动机的停止。如果在延时届满之前检测到新的齿，则延时被中断，并且认为发动机正在运行。该解决方案具有许多缺点。首先，它需要系统地等待延时（即300毫秒）的结束，以便检测发动机的停止，且从而授权发动机重新启动。现在，期望能够尽可能快地重新启动发动机，例如在配备有“停止和启动”装置或类似设备的车辆中，以便在例如驾驶员改变了主意的情况下（例如，在遇到红灯而红灯就在停车的时刻变为绿灯的情况下）用于停止并自动地重新启动车辆的发动机。另外，安装在发动机曲轴上的带齿目标在两个连续的齿之间具有至少6°的间隔。因此，如果在该6°的角度幅度内仍然特别地包含发动机的运动，则该运动将不会被检测到。因此，这种检测模式不能确切地确定发动机的停止。技术实现要素：本发明的目的是克服上述现有技术的缺点。特别地，本发明的一个目的是允许在小于300ms的时间段内检测发动机的物理停止。本发明的另一个目的是允许确切地检测发动机的停止。在这方面，本发明的一个主题是一种用于检测内燃发动机的物理停止的方法，该内燃发动机包括：•至少四个气缸，•气缸压力传感器的组，其被配置为使得：在整个发动机燃烧循环中，存在处于压缩或膨胀阶段的至少一个气缸，该气缸的压力由该组的压力传感器测量，该方法包括以下步骤：•测量处于压缩或膨胀阶段的气缸中的压力，•根据气缸中测得的压力计算气缸中的压力变化与气缸中的压力之间的比率，并且•如果测得的压力正在减小并且如果计算出的比率恒定，则检测到发动机的物理停止。有利地但可选地，根据本发明的方法可以进一步包括以下特征中的至少一个：•测量气缸中的压力的步骤可包括以大于或等于1khz的采样频率获取压力值，并对获取的值进行平滑。•计算气缸中的压力变化与气缸中压力之间的比率的步骤可包括根据周期t计算量：并且将所述量与高值和低值进行比较，从而如果所述量的值被包括在高值和低值之间，则所述量被认为是恒定的。•当量δp/p被包括在高值和低值之间，并且压力在确定的持续时间内减小时，可检测到发动机的物理停止，所述确定的持续时间可能被包括在20到150ms之间。•该方法可包括确定高值和低值的预备步骤，所述预备步骤包括对于多个相同的停止的发动机，且在多个环境温度下计算量δp/p。本发明的另一主题是一种计算机程序产品，当其由包括计算机和用于与压力传感器通信的通信接口的处理单元实施时，其包含用于实施根据前述描述的方法的编码指令。本发明的另一个主题是一种处理单元，该处理单元包括计算机和用于与压力传感器通信的通信接口，该计算机被配置为实施根据前述描述的方法。本发明的最后一个主题是一种内燃发动机，其包括：•至少四个气缸，•气缸压力传感器的组，其被配置为使得：在整个发动机燃烧循环中，存在处于压缩或膨胀阶段的至少一个气缸，该气缸的压力由该组的压力传感器测量，•处理单元，其包括计算机和用于与压力传感器通信的通信接口，其中，计算机被配置为实施根据前述描述的方法。在一个实施例中，气缸压力传感器的组被配置为使得在整个发动机燃烧循环中，存在至少一个气缸，该气缸的压力（由该组的压力传感器测量）大于或等于至少3巴。在一个实施例中，气缸压力传感器的组包括用于发动机的每个气缸的气缸压力传感器。所提出的方法依赖于在发动机循环的压缩和膨胀阶段期间测量气缸的压力。这是因为在这些阶段中阀处于关闭状态。在发动机停止的情况下，压力根据一个法则而逐渐减小，根据该法则，比率δp/p是恒定的，该减小是由与发动机的几何形状且特别是与阀的几何形状有关的泄漏引起的。因此，通过验证是否遵守该法则，可以非常迅速且确切地确定发动机已经停止。附图说明通过下面的描述，本发明的其他特征，目的和优点将变得显而易见，该描述仅是示例性而非限制性的，并且必须参考附图进行阅读，其中：-图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的内燃发动机的一个示例。-图2示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的方法的主要步骤。-图3a和图3b描绘了在两条气缸压力测量曲线上的该方法的实施的两个示例。具体实施方式参考图1，其示意性地描绘了包括至少四个气缸10的内燃发动机1（在这种情况下为包括四个气缸10），每个气缸包含能够在气缸内平移运动的活塞11，每个活塞11由曲轴12驱动。内燃发动机1还包括气缸压力传感器21的组20，其将在下文中更详细地描述。最后，内燃发动机1还包括处理单元30，该处理单元30包括计算机31和存储器32，该计算机例如是连接至传感器21的处理器，微处理器或微控制器。编码指令被记录在存储器32中，并且由计算机31执行，以实现下文描述的用于处理由压力传感器21获取的数据的方法。气缸压力传感器21的组20被配置为使得在整个发动机循环中，存在处于压缩或膨胀阶段中的至少一个气缸，其压力由该组的传感器21中的一个测量。因此确定传感器的数目和分布以获得该结果。根据在下面的表1中示意性描绘的第一示例，压力传感器21的组包括用于总共四个气缸的两个压力传感器。压力传感器21分别分配给处于相反的阶段的两个气缸，即，当一个气缸处于进气阶段时，另一个处于膨胀阶段，而当第一个气缸处于压缩阶段时，另一个处于排气阶段。在表中以黑体表示了将由传感器获取的压力数据用于实施用于检测发动机的停止的方法的阶段。气缸1+传感器气缸2气缸3气缸4+传感器膨胀压缩排气进气排气膨胀进气压缩进气排气压缩膨胀压缩进气膨胀排气表1-传感器的布置可以注意到，压力传感器21的组20的这种配置使得可以确保始终存在至少一个传感器，该传感器测量其阀关闭的气缸中的压力。现在，当发动机物理停止时，由于与未完全流体密封的阀相关联的结构泄漏，根据法则，其阀关闭的气缸中的压力减小，使得比率δp（t）/p（t）是恒定的，其中p（t）是在t时刻的气缸中的压力，而δp（t）是在t时刻的气缸中的压力变化。该泄漏可能源自阀座，但也可能是且尤其是活塞环处泄漏的结果。如将在下文中更详细地描述的，该法则用于检测发动机的停止，因此，总是存在一个传感器来测量其阀已关闭的气缸中的压力，这一事实允许在整个发动机循环中实施用于检测停止的方法。仍更优选地，压力传感器21的组20被配置为使得此外，在整个发动机循环中，存在处于压缩或膨胀阶段的至少一个气缸，其压力被测量，该压力大于校准压力，例如3巴。这保证了在每个时刻都存在导致压力按照以下法则以可测量的方式减小的泄漏，从而可以实施该方法。有利地，为了获得该结果，压力传感器的组20可以每个气缸包括一个传感器21，如图1所示的情况，其中有四个传感器21。例如，然后可以在每个时刻选择与气缸相对应的传感器，该气缸处于相对于在压缩和膨胀之间达到的上止点从-90°到+90°的曲柄角的发动机循环的时间段中。其他配置也是可能的，其中可能存在数目少于气缸数目的传感器。以下总结了具有至少四个气缸的发动机的许多可能的配置：•包含四个气缸的发动机中的至少2个压力传感器的组，•包含五个气缸的发动机中的至少3个压力传感器的组，•包含六个气缸的发动机中的至少4个压力传感器的组，或•包括八个气缸的发动机中的至少6个压力传感器的组，等等。将注意到，对于包括三个气缸的发动机，压力传感器21的组20没有可接受的配置，因为即使每个气缸一个传感器，也不可能总是有至少一个气缸处于压缩或膨胀阶段。现在将参考图2描述如上所述的用于检测发动机的停止的方法的主要步骤。该方法包括第一步骤100，在该步骤中，压力传感器21中的至少一个测量处于发动机循环的压缩或膨胀阶段的气缸中的压力。有利地，该步骤涉及组20的所有传感器21测量相应气缸中的压力。每个传感器21有利地适合于以至少1khz的采样频率获取压力测量值，该采样频频率对应于每毫秒一个测量值。在一个实施例中，每个传感器适于每微秒（1mhz的采样频率）获取测量值。该方法接下来包括对获取的值进行平滑的步骤200。为此，在获得的最后n次压力测量值的组中计算平均值，以便消除测量噪声。有利地，n大于或等于5，且例如等于10。该步骤优选地在由组20的每个传感器21获取的值上执行。该方法接下来包括确定发动机的物理停止条件的步骤300。为了检测发动机的停止，对于已经获得测量值的气缸压力传感器中的至少一个，需要同时满足两个累积条件。第一条件是气缸中的压力正在减小。这是因为如果压力增加，则意味着发动机尚未完全停止，要么是因为它处于所涉及气缸的压缩阶段，要么是因为它正在反跳。因此，该验证可以避免这两种情况。第二条件是量δp/p是恒定的。如上所述，这是因为这意味着气缸中的压力减小仅与从气缸泄漏的空气有关，且因此发动机已经停止。步骤300是通过从由每个压力传感器获得的经平滑的压力值中计算出相应的压力变化δp来实施的。该量是针对经平滑的数据中的一些来计算的，即以大于两个经平滑的数据之间的时间差的周期t。例如，周期t可以是10ms。如果将计算量δp的一次迭代表示为tn，将下一次迭代表示为tn+1，则对于迭代n+1的压力变化δp计算如下：，且因此，对于迭代n+1的量δp/p计算如下：。为了验证满足这两个条件，一方面验证p在减小，即δp小于0，且另一方面，验证δp/p在大于预定阈值的持续时间内是恒定的。为了确定δp/p在所述持续时间内是否恒定，将其值与以高值和低值为边界的值的窗口进行比较。如果δp/p的值落入该窗口内，也就是说，在所述持续时间内它们被包括在低值和高值之间，则认为量δp/p是恒定的。持续时间的阈值有利地大于或等于20ms，根据前述示例，其意味着至少两个连续的值落入在该窗口内。优选地，为了更可靠的确定，持续时间的阈值有利地大于或等于100ms，其对应于根据前述示例的10次连续的迭代。为了允许快速检测到停止，持续时间的阈值优选小于150ms，并且优选小于或等于100ms。有利地在初步校准步骤期间确定窗口的高值和低值，为了检测发动机的停止，δp/p的值需要落入该窗口中。在该校准步骤期间，对于一个或多个相同模型的停止的发动机，且优选地在多个环境温度下进行上述的δp/p的计算，并且确定δp/p的值必须落入其之间的高边界和低边界。有利地但可选地，校准步骤也可以在不同的环境压力值下实施。另外，在该步骤期间还可以校准允许在方法的响应性和其精度之间取得良好折衷的持续时间的最小阈值。在该相同步骤期间，还可以校准小于0的δp的阈值，该阈值构成安全裕度，从而可以确保在所考虑的周期内该梯度实际地在减小。如果对于该组中的一个压力传感器，压力p减小并且δp/p在大于校准阈值的持续时间内恒定，则该方法包括检测发动机的物理停止的步骤500。根据一个有利的实施例，对于该组的所有压力传感器，恒定地计算压力变化δp和量δp/p，并且当对于压力传感器中的一个来说关于δp和δp/p的两个条件都满足时，则检测到发动机停机。在图3a和图3b中描述了如何实施该方法的两个示例。在这些图中，曲线a1表示第一气缸中的经平滑的压力值，曲线a2表示同一气缸中的量δp/p。曲线b1表示第二气缸中的经平滑的压力值，曲线b2表示同一气缸中的量δp/p。直线m1和m2表示窗口的高值和低值，δp/p的值需要落在该窗口内从而检测到发动机的停止。曲线c表示曲轴的齿的检测（纵坐标n）。如果在延时结束时未检测到齿，则曲线的值将返回0。因此，曲线c上的值的倒数第二个变化表示当曲线随后返回0时遇到的最后一个齿。横坐标轴表示时间（以秒为单位），纵坐标轴对于曲线a1和b1来说表示以bar（巴）为单位的发动机压力p，且对于曲线a2，b2，m1和m2来说表示以bar/s为单位的δp/p的值。在图3a中可以看出，在第一气缸的膨胀阶段期间，压力减小，但是量δp/p并不恒定，并且不落入由直线m1和m2表示的窗口内。相比之下，对第二气缸在膨胀阶段期间（压力同样减小）的量δp/p的研究表明，从曲线上指示的时刻t0开始，该量基本上是恒定的，即落在由m1和m2界定的窗口之内。因此，在从时刻t0开始的阈值持续时间结束时检测到发动机的停止，因此例如在t0之后100ms。从同一张图可以看出，最后一个曲轴的齿在时刻t0之前约30毫秒处可见，因此发动机的停止发生在时刻t0之前的30毫秒内。在图3b中可以看出，即使气缸中的压力相对较低（低于4bar），对第一气缸的量δp/p的研究也允许检测到发动机的停止。量δp/p落入由m1和m2界定的窗口内的时间段由时刻t1和t2确定，并且在t1+100ms即大约60.89s处检测到发动机的停止。可以看出，此后，所达到的压力值是过于低的，使得具有恒定的量δp/p的泄漏无法持续，但是在其期间该量为恒定的持续时间足以检测发动机的停止。当前第1页12