用于控制內燃機的方法和控制器與流程

本發明涉及一種用于控制具有爆震調節的內燃機的方法和控制器。

背景技術：

由de19737257a1已經公開了一種用于控制具有爆震調節的內燃機的方法，在該方法中，在出現爆震時向推遲點火的方向調節點火角并且在爆震消失時向提前點火方向調節點火角。在此，確定爆震頻率并且根據爆震頻率影響向推遲點火方向進行的調節。

技術實現要素：

根據本發明，提出一種用于控制具有爆震調節的內燃機的方法，其中，在出現爆震時向推遲點火方向調節所述內燃機的點火角，在爆震消失時向提前點火方向調節所述內燃機的點火角，其特征為，確定爆震頻率的量度，并且，在所述爆震頻率的量度增大時減小向提前點火方向的調節。

根據本發明，還提出一種用于控制具有爆震調節的內燃機的控制器，該控制器使所述內燃機的點火角在出現爆震時向推遲點火方向調節并且在爆震消失時向提前點火方向調節，其特征為，設置有確定爆震頻率的量度并且在所述爆震頻率的量度增大時減小向提前點火方向進行的所述調節的器件。

具有本發明特征的方法及控制器具有這樣的優點，即，爆震頻率對向提前點火方向進行調節產生影響。因此減少了向有爆震危險的范圍的接近，由此能夠使內燃機更長時間地在沒有爆震危險的范圍中運行，而不會由此減小燃燒效率。因此提高了爆震調節的質量，其方式是：減少爆震燃燒的數量并且盡管如此內燃機仍在有效率的范圍中運行。

由附加特征得到進一步的優點和改進。通過兩個爆震事件、尤其最后兩個爆震事件之間的間隔特別簡單地確定爆震頻率。為了改善調節質量也可以利用多于兩個爆震事件，其中，考慮的爆震事件越多，則會提高確定爆震頻率的質量。通過對相繼進行的爆震事件求平均值特別精確地進行爆震頻率的求取。在此，通過加權能夠改善所述質量，從而求出加權平均值。在此，爆震事件的間隔能夠被作為各個爆震事件之間的時間間隔或燃燒過程的數量來確定。根據發動機類型而定，在多氣缸內燃機情況下能夠有利的是：為了確定爆震頻率而考慮所有氣缸中的爆震事件，或者單個地考慮每個氣缸中的爆震事件。對于向提前點火方向的調節而言，還可以附加地考慮最后的爆震事件的間隔。通過該措施尤其能夠將向提前點火方向的調節構造成非線性函數，由此能夠附加地減少向有爆震危險的范圍的接近。

附圖說明

在附圖中示出本發明的實施例并且在下面的說明書中進一步闡述本發明的實施例。附圖示出：

圖1具有爆震調節的內燃機和用于控制該內燃機的控制裝置，

圖2根據爆震事件的間隔進行的傳統點火角調節和

圖3至5根據爆震事件進行的本發明的點火角調節，

圖6通過改變的調節階梯高度進行的本發明點火角調節。

具體實施方式

在圖1中示意性示出具有氣缸1的內燃機100，在該氣缸中布置了活塞2。通過氣缸1和活塞2實現了燃燒室3，在該燃燒室中進行內燃發動機的燃燒。該內燃發動機100是常見的汽油機，在這里在圖1中僅非常示意性地示出該汽油發動機。除具有氣缸1和活塞2以外，這種汽油發動機通常具有空氣進入部和排氣管。此外設置了用于空氣進入或廢氣排出的換氣閥和用于將燃料噴入到燃燒室3中的器件。所有這些元件都未在圖1中示出，因為它們對于理解本發明不重要。然而代表性地并且示意性地示出了火花塞4，該火花塞通過操控導線5與控制器6連接。這也僅是點火系統的示意圖，因為用于產生火花塞4用的高電壓的點火線圈未被示出。此外設置了通過信號線8與控制器6連接的爆震傳感器7。控制器6能夠通過相應的操控信號在火花塞4中產生點火火花并且因此能夠影響燃燒室3中的燃燒過程的點火時間點。通過爆震傳感器7，控制器6能夠接收來自氣缸1的聲音信號，以便確定，燃燒是否以爆震形式進行。

在內燃機100中燃燒時的爆震事件出現和通過控制器6觸發的點火角之間存在關聯。通常，在氣缸1中在即將到達活塞2的上止點時發生火花塞4上的點火火花，由此，在氣缸1中燃燒重心處于剛剛達到活塞的上止點之后。通過選擇相對于上止點的點火角能夠影響燃燒重心。在此原則上適用：通過提前的點火角(也就是說提前的內燃機曲軸角度)來改善燃燒效率，也就是說優化由燃燒過程獲得的機械功。然而，通過點火角向提前的曲軸角度方向偏移也提高了爆震燃燒的風險，由此需限制點火角向提前燃燒方向的調節。因此應這樣選擇點火角，使得該點火角導致盡可能有效率的燃燒而在此在氣缸中不發生爆震事件。通過爆震調節求取優化的點火角，在該爆震調節中，監測每次燃燒過程的爆震信號并且相應地影響點火角。

在圖2中根據點火角zw和間隔a闡述已經公開的爆震調節。間隔a在此可以是時間間隔，也就是說，軸a此時簡單地相當于時間軸。替代地，軸a也能夠被定義為燃燒過程的數量。這具有這樣的優點，即，在內燃發動機運行時的不同轉速不起決定作用，而是分別針對燃燒過程數量繪出不同的點火角或點火角改變。在點火角軸zw上畫上點火角提前調節，也就是說沿軸zw的較大值表示提前的點火角，較小的值表示推遲的點火角。

在圖2中現在在時間點t1示出第一爆震事件。作為對該爆震事件的反應，點火角從迄今的提前調節最大值跳回到明顯較小的提前調節值上。然后，對于一些燃燒過程，點火角保持在該較小值上，直至確定數量的燃燒之后或確定時間之后，又測試性地進行提前調節。該提前調節梯級形地進行，如在圖2的t1和t2之間的時間范圍中示出的那樣。在這里，梯級形意味著，在向提前點火方向進行調節之前等待越來越多的燃燒過程。替代地也能夠進行連續調節，在連續調節中，在每個單個燃燒中向提前點火方向進行小的調節。隨著達到最大點火角zw，保持該點火角提前調節，也就是說不進行點火角的進一步提前調節。在時間點t2再次發生爆震，由此又向推遲點火方向調節點火角zw。在t2和t3之間的時間范圍中則又進行梯級式的提前調節，直至在時間點t3再次發生爆震事件。在t3和t4之間則再次如前面已經討論過的那樣進行提前調節。在圖2中是這樣：總是進行點火角的推遲調節作為對爆震事件的反應，并且，如果然后在預給定的時間或燃燒數量內不再發生爆震，那么梯級地進行提前調節。在此，該提前調節以固定的梯級來進行，也就是說，相對于或者作為時間間隔或者作為燃燒數量的間隔a畫出的點火角zw的提前調節總是以相同的階梯高度(＝點火角)和階梯寬度(＝a)來進行。階梯高度和階梯寬度也能夠與運行參數例如轉速或負荷有關。

在圖3中現在示出本發明的方法。又相對于間隔a繪出點火角提前調節zw。在t1和t2之間的范圍中相對于間隔a的點火角變化過程又相應于在圖2中已討論過的變化過程。在時間點t2后又以與在t1和t2之間的范圍內相同的階梯寬度進行點火角的提前調節。然而，在明顯較小的間隔a后在時間t3重新出現爆震事件，其中，圖3的爆震事件t2和t3之間的間隔a明顯比圖2的爆震事件t1和t2之間的間隔a短。作為對爆震事件t3的反應，現在進行點火角推遲調節，其中，推遲調節在其高度方面具有與在時間點t1和t2處的推遲調節一樣的大小。然而與之前不同，現在以明顯變長的階梯寬度進行點火角zw的回退，如在爆震事件t3前那樣。如在圖3中示出的那樣，現在在進行點火角的提前調節之前在明顯較長的間隔a上保持點火角。因此，通過該措施明顯較慢地進行提前調節，由此明顯推遲達到可能有爆震危險的范圍。替代地，取代直至達到提前調節梯級前的較長時間段a，也可以將梯級的高度、也就是說點火角zw的大小選擇得較小(參見圖6)。

在此，爆震事件之間的間隔為爆震頻率的量度。因此，爆震頻率說明：盡管進行了爆震調節仍然多頻繁地發生爆震。通過求取爆震事件之間的間隔a，特別簡單地求得爆震頻率。根據本發明提出，在爆震頻率增大時減小向提前點火方向的調節。這在圖3中示出，因為由于時間點t2和t3之間的爆震頻率的提高使在時間點t3之后向提前點火方向的點火角調節相應地放緩，也就是說使其減小。

爆震頻率的程度能夠以不同的方式來確定。用于求取爆震頻率的量度的最簡單方式簡單地在于，確定最后和倒數第二個爆震事件之間的間隔a并且根據該間隔計算爆震頻率。最后和倒數第二個爆震事件之間的間隔越短，爆震頻率的量度則越高。這樣確定爆震頻率量度具有的優點是，該確定非常簡單，因此，爆震頻率的計算和存儲都僅需要控制器6的少量資源。替代地，可以不僅考慮最后和倒數第二個爆震事件之間的間隔a、而且還考慮之前的其它爆震事件之間的間隔。原則上，如果引用多個爆震過程來確定爆震頻率，那么在內燃發動機處于靜態運行狀態時能夠改進確定爆震頻率的精確度。然而，在內燃機動態運行時，如果多個爆震事件被用于確定爆震頻率，那么與內燃機運行條件變化的適配變得困難。因此，被考慮用于確定爆震頻率的爆震事件的合適數量的選擇必須根據對應的內燃機和內燃機的典型運行來進行。

現在在圖4中示出用于控制具有爆震調節的內燃機的方法，在該方法中，不是僅使用兩個爆震事件用于求得爆震頻率，而是使用了多個爆震事件用于求得爆震頻率。爆震事件t1和t2之間的點火角zw的變化過程又相應于圖2或3中已知的變化過程。爆震事件t2和t3之間的點火角變化過程相應于如也在圖3中已知的那樣的變化過程，也就是說首先又如在爆震事件t1和t2之間那樣進行點火角提前調節。然而在時間點t3再次發生爆震事件，基于提高的爆震頻率，針對爆震事件t3和t4之間的提前調節使用如已在圖3中使用的那樣的減小的提前調節。

在時間點t4再次發生爆震事件，其中，爆震事件t4和t3之間的間隔與爆震事件t3和t2之間的間隔相等。然而在圖4中爆震頻率的確定不是僅基于最后和倒數第二個爆震事件之間的間隔來進行，而是爆震頻率的量度考慮多個之前發生的爆震事件。例如，對于根據在圖4中示出的方法的爆震頻率，不僅可以考慮t4和t3之間的間隔，而且可以考慮t3和t2之間的間隔。因為在這里以短的間隔a重復地出現爆震事件，因此爆震頻率大大提高并且在時間點t4之后使用再次明顯減小的向提前點火方向的調節。這通過以與圖3相比再次明顯增大的階梯寬度進行向提前點火方向的梯級式調節來進行，也就是說，在進行向提前點火方向的梯級式調節之前等待明顯較長的間隔a。這也可以從在爆震事件t3和t4之間與在爆震事件t4之后使用的那樣的階梯寬度的比較看出。因此，在圖4中，為了確定爆震頻率，使用在最后與倒數第二個爆震事件(t4-t3)之間的間隔a和在倒數第二個與倒數第三個爆震事件(t3-t2)之間的間隔a。但相應地還能夠使用之前的其他爆震事件，用于確定爆震頻率。

在此，為了計算爆震頻率，可以將間隔a相加并除以被考慮的爆震頻率的數量。這相當于簡單的求平均值。但也可以進行求加權平均值，在求加權平均值時爆震事件之間的間隔a被不同地加權。例如間隔a(t4-t3)可以乘以因數1.5，而間隔(t3-t2)僅乘以因數1。兩個值然后相加并除以2，由此相應地得到加權平均值。這樣的加權也可以與其他特征相關。例如，還能夠如下評估爆震事件：涉及的是強爆震還是弱爆震。為了求平均值，例如可以將具有高爆震強度的爆震事件與具有小爆震強度的爆震事件相比更多地加權。對于確定這種加權來說可能重要的其它參數例如是內燃機的轉速、內燃機的負荷、抽入的環境空氣的溫度或內燃機的其它參數。

在圖5中示出本發明方法的另一變型方案。在根據圖5的方法中，為了點火角調節，不僅考慮爆震頻率，而且附加地還考慮最后爆震事件的間隔。在圖5中又針對間隔a繪出點火角提前調節。以對三個爆震事件的反應示出點火角zw的提前調節。在時間點t1發生第一爆震事件，點火角突然向推遲點火方向移動。在該推遲調節之后又梯級式地進行點火角的提前調節，然而該提前調節如在圖5中示出的那樣與最后的爆震事件的間隔、也就是說t1有關。在此，隨著最后爆震事件t1的間隔增大，向提前點火方向的調節被減小，其中，這又通過增大步幅來實現。因此，點火角向出現爆震事件t1的點火角的接近越來越緩慢，由此延緩新爆震事件的出現。在時間點t2發生新的爆震事件，點火角被相應推遲地調節，之后如在爆震事件t1和t2之間的時間段中那樣進行提前調節。然而，因為在小的間隔后在時間點t3出現新的爆震，因此又進行點火角的突然推遲調節。在該推遲調節之后則明顯放緩地進行點火角的提前調節，因為由于爆震事件t2和t3短時相繼發生而大大提高了爆震頻率。因此，在又進行向提前點火方向的第一步進式調節之前，等待較長的間隔a。因為在這里增強的爆震頻率的效應和最后爆震事件的間隔的效應疊加起作用，因此在爆震事件t3之后的提前調節與爆震事件t1和t2之間的提前調節相比明顯緩慢。其原因在于，在這里要考慮兩個效應：一方面考慮提高的爆震頻率，另一方面考慮與最后的爆震事件的間隔。因此實現了明顯更緩慢的點火角提前調節。

在圖6中再次示出與圖3中相同的情況，不同之處在于，提前調節不是基于加長階梯寬度而是通過減小階梯高度來進行。這意味著，在間隔a的寬度方面選擇較小的值并且同時對于點火角的調節同樣選擇較小的值。經常進行向提前點火方向的點火角調節，但在這些單個調節的每個中調節量較小。該原理能夠應用在圖3至5中示出的向提前點火方向調節的每一調節中，以便相應更強地或沒那么強地構造向提前點火方向的調節。