點火提前角確定方法
2023-06-18 00:23:26 2
專利名稱：點火提前角確定方法
技術領域：
本發明涉及內燃機的點火提前角確定方法，其中，根據實際的發動機轉速和負荷來確定一個基本點火提前角，並且當發現爆震時，在後續的爆震調整範圍裡確定一個第一點火提前角延遲調節量。
背景技術：
在內燃機的發展中，燃料消耗和廢氣值越來越重要。這些工作參數可以通過不同的措施或調節參量來影響，例如通過廢氣循環、充氣運動閥門、凸輪軸調節、氣門機構變化和/或發動機溫度調節或者冷卻介質溫度和/或冷卻介質體積流量的控制。所有這些調節參量也作用於發動機的爆震極限並因而影響最佳點火提前角。
因此，基本點火提前角實際上是通過多個步驟求出的。結合實際的發動機轉速和負荷，首先確定一個初始點火提前角。一般，該初始點火提前角從一條相應的特性曲線中挑選出來。為了計算基本點火提前角，隨後為每個調節參量即為每個上述功能性將一個點火提前角偏移量加到初始點火提前角上，以便能夠使發動機在所有運轉狀況下以儘可能最佳的效率運行。用於這些調節參量的點火提前角偏移量大多也結合相應的特性曲線來確定。如此求出的基本點火提前角構成了用於後續的單缸爆震調節的出發點，可以通過這種爆震調節造成基本點火提前角的延遲調節。
實際上，上述方法在很多方面被證明是有問題的。對於結合模型算出的調節參量來說，動態變化通常導致有缺陷的調節參量確定。這造成用於點火提前角偏移的相應特性曲線的錯誤定址並且導致未最佳地確定點火提前角。在這裡，能結合模型算出的調節參量的例子可以是廢氣循環率和發動機溫度。在負荷交變或冷卻介質體積流量和/或冷卻介質溫度變化的情況下用於確定發動機溫度的模型計算經常是相當不準確的，其起因在於在溫度變化時的震動過程很緩慢。另外，冷卻介質體積流量的變化對部件溫度或發動機溫度產生極其非線性的影響。已知的點火提前角預控沒有考慮這些事情。
如上所述，在用於每個調節參量的已知的點火提前角預控中，需要用於相應的點火提前角偏移的固有特性曲線。相應地，更新成本和存儲成本隨著要考慮的調節參量數量而增高。此外，更新在一些情況下也非常浪費時間，例如在點火提前角偏移的情況下，這是由於發動機溫度或冷卻介質體積流量和冷卻介質溫度的動態變化造成的。
發明內容
本發明提出了一種點火提前角確定方法，其中，作用於爆震極限乃至最佳點火提前角的調節參量的變化也動態地加以考慮。
根據本發明，這是如此做到的，即當至少一個影響爆震極限的調節參量變化時，在爆震極限調節範圍裡求出一個第二點火提前角調節量，其中，第二點火提前角的形式即提前地或延遲地與調節參量及其變化相關。
在本發明方法範圍裡的爆震極限調節通過改變要考慮的調節參量來引起。在這裡，調節參量的絕對值不重要，因此，錯誤確定的調節參量不對本發明的點火提前角確定產生不利影響，只要至少其變化被正確測量到。另外，在本發明方法範圍裡，確定與調節參量相關的點火提前角偏移不需要特性曲線。相應地，在此省掉了與這種特性曲線的更新有關的用時和存儲成本，而且省掉了由特性曲線更新決定的誤差風險。發動機藉助爆震極限調節總是以最佳的點火提前角運轉，或是在爆震極限上或是以由轉矩結構確定的點火提前角。
在本發明方法範圍裡，能夠清楚區分開已知的爆震調節和按照本發明的爆震極限調節。這樣，完全保持了爆震調節的功能性。除了幾個附加的放行或者鎖定條件外(這在以下描述的實施例範圍裡還要談到)，能夠無變化地擔負起已知的爆震調節的一些功能。此外，尤其是如當發動機工作點快速改變時所採取的爆震調節穩態調整可以不受影響地進行。
原則上有各種各樣的用於實現本發明方法且尤其是用於實施爆震極限調節的可能性。這例如能象在爆震調節中是逐缸完成的。在本發明方法的一個有利變型方案裡，爆震極限調節針對內燃機的所有氣缸是同時並以相同方式進行的。由此得到的點火提前角的總調節允許粉腸快速有效地使點火提前角適應於改變的爆震極限。逐缸調節點火提前角此時藉助與爆震極限調節同時進行的爆震調節來完成。與此相關地還證明以下措施是有用的，即點火提前角在爆震極限調節範圍裡既能延遲改變，也能超前改變，而爆震調節總是只能造成點火提前角延遲調節。
在汽車運轉時可能出現這樣的情況，即點火提前角只通過發動機的轉矩結構來定，就是說與爆震調接和如本發明所提出的爆震極限調節無關。在這裡，例如就是空調壓縮機的接通。為了在這種情況下避免轉矩顫動，發動機的轉矩結構可以構成轉矩超前量。此時，點火提前角被延遲調節。在轉矩作用過程中，既沒有發出在爆震調節範圍裡求出的第一點火提前角調節量，也沒有發出在爆震極限調節範圍裡求出的第二點火提前角調節量，結果，爆震極限調節在轉矩作用中必然不被中斷。轉矩超前量在這樣的轉矩作用後又被消除，其做法是點火提前角例如在斜面裡移向爆震極限。為了求出相應的點火提前角，根據實際的發動機轉速和負荷先確定一個基本點火提前角，隨後將一個用於爆震極限調節的點火提前角調節量加到該基本點火提前角上。在這裡，它可以是在轉矩作用前即在爆震極限調節中斷前求出的點火提前角調節量。不過，如果影響爆震極限的調節參量在轉矩作用時沒有改變，則如此求出的點火提前角只是非常近似於爆震極限。
本發明方法的一個有利的變型方案涉及在轉矩作用後的點火提前角調節量的場合，其中至少一個影響爆震極限的調節參量在轉矩作用中已改變。本發明規定，從特性曲線裡挑選出用於爆震極限調節的點火提前角調節量值，用於點火提前角調節量的值作為發動機轉速、負荷和改變的調節參量的函數存儲在該特性曲線裡。這樣，對在轉矩作用後的點火提前角調節量來說，也可以考慮在轉矩作用中的調節參量變化，儘管爆震極限調節在轉矩作用時已中斷。
這樣的特性曲線的值可以有利地在爆震極限調節的正常工作中自適應地求出。為此，只需要一次求出用於一條自適應特性曲線的初始值，該自適應特性曲線隨後可以作為初始特性曲線用於一個類型的所有發動機。
如上所述，得到了各種可能性，它們能夠有利地涉及並改進本發明的教導。為此，一方面參照排在權利要求1以後的權利要求，另一方面參照以下結合附圖對本發明實施例的描述。
圖1是說明根據本發明的、用於在正常發動機運轉中調節點火提前角的方法的線路框圖。
圖2是用於描述爆震極限調節的自適應特性曲線的以及用於從該自適應特性曲線中挑選數值的線路框圖。
具體實施例方式
按照本發明的內燃機點火提前角確定方法，根據實際的發動機轉速和負荷確定一個基本點火提前角1。基本點火提前角1的確定例如可以藉助一條相應的特性曲線來完成。隨後，當發現內燃機氣缸爆震時，在該基本點火提前角1上加入第一點火提前角調節量2，第一點火提前角調節量是在爆震調節3的範圍裡逐缸確定的。爆震調節3隻會造成基本點火提前角1的延遲調節。此外，根據本發明，如果至少一個影響爆震極限的調節參量改變了，則在爆震極限調節4中還確定第二點火提前角調節量5。
爆震極限調節4例如能通過改變廢氣循環率、通過調整凸輪軸、通過打開或關閉充氣運動閥門、通過改變氣門機構或通過改變發動機溫度或者通過改變冷卻介質溫度或冷卻介質體積流量來生效。藉助爆震極限調節4，點火提前角非常快速地適應於有變化的爆震極限。在本發明方法的一個有利的變型方案裡，點火提前角為此全面調節，即針對所有氣缸按照相同方式同時調節。就是說，在這裡，在爆震極限調節4裡確定一個用於點火提前角調節量5的值。
在圖1所示的變型方法裡，爆震極限調節4與爆震調節3平行進行，結果，爆震調節3的功能性與爆震極限調節4無關。
在爆震極限調節4裡確定的點火提前角調節量5是否導致基本點火提前角1延遲調節或超前調節取決於由此引發爆震極限調節4的調節參量以及這些調節參量的改變形式。
當廢氣循環率提高時或當發動機溫度降低時，爆震極限調節4一直造成基本點火提前角1的總超前調節，直到爆震調節3已經識別出一次爆震。在這種情況下，爆震調節3保持有效並造成點火提前角針對爆震氣缸延遲調節。如果構成起因的調節參量繼續變化，即廢氣循環率繼續提高或發動機溫度繼續降低，這是因為冷卻介質體積流增大或冷卻介質溫度降低，則點火提前角在經過一段可用時間後繼續總體超前調節，直到發現一次爆震。
如果廢氣循環率減小或如果發動機溫度升高，爆震極限調節4在每次識別的爆震中造成基本點火提前角1總體超前調節。在這裡，逐缸爆震調節3和點火提前角穩態自適應都終止。通過同時降低爆震調節極限，在爆震很小時就已造成點火提前角延遲調節。
基本點火提前角1、第一點火提前角調節量2和第二點火提前角調節量5之和構成一個限制器6的最大值，而最遲的可能點火提前角7被定為限制器6的最小值。藉助限制器6，確定一個實際點火提前角8，其做法是限定出一個理論點火提前角9的數值範圍。
圖2所示線路框圖涉及在轉矩作用後按照本發明方法來確定點火提前角。在轉矩作用時，點火提前角由發動機的轉矩結構來定。爆震極限調節此時被中斷。如結合圖1所述，在轉矩作用後也結合實際的發動機轉速和負荷來確定基本點火提前角。在該基本點火提前角上加上一個點火提前角調節量，可以通過該點火提前角調節量考慮一個或多個調節參量對爆震極限的影響。在正常發動機運轉時，在爆震極限調節範圍裡確定點火提前角調節量，但這總是在一個或多個調節參量有變化時才有效。如果調節參量在轉矩作用中都沒有變化，則可以藉助在爆震極限調節中斷前確定的點火提前角調節量值非常接近爆震極限。否則，給出的點火提前角或是太早，這導致爆震，或是太遲，這導致效率降低。
在本發明方法的一個有利變型方案裡，如果在轉矩作用中至少一個影響爆震極限的調節參量已發生變化，則從一特性曲線裡挑出用於爆震極限調節的點火提前角調節量值。用於點火提前角調節量的值作為發動機轉速、負荷和改變的調節參量的函數存儲在該特性曲線裡。
在圖2的右邊所示的線路框圖裡示出了從這樣的特性曲線10中挑取數值的條件。該線路框圖的左邊涉及特性曲線10的更新，在這裡，這是在爆震極限調節的正常運行中自適應實現的。因此，特性曲線以下總被稱為自適應特性曲線。
自適應特性曲線10的值的定址在做圖時和挑取時通過調節按量，在此是廢氣循環率11，和支點12並根據發動機轉速13和負荷14來進行。在發動機正常運轉時，在爆震極限調節中確定的點火提前角調節量的每個值與自適應特性曲線10的對應值做比較。只有當兩者之差超過一個可用的閾值15時，才用點火提前角調節量的實際測量值覆寫自適應特性曲線10的對應值。
如上所述，必須滿足從自適應特性曲線10中挑選數值的兩個條件。其一，已經造成爆震極限調節中斷的轉矩作用必須結束，這在16中進行檢查。其二，在此所示的實施例中，廢氣循環率在轉矩作用中必須已經明顯改變。為此，在轉矩作用前的廢氣循環率與轉矩作用後的廢氣循環率之間的差17與一個預定閾值18比較。只有當兩個條件能被滿足時，才從自適應特性曲線10中挑選出自適應的點火提前角調節量19。隨後，又以足夠的精度在爆震極限調節範圍裡確定點火提前角調節量。
權利要求
1.一種內燃機的點火提前角確定方法，其中，根據實際的發動機轉速和負荷來確定一個基本點火提前角(1)，當發現爆震時，在後續的爆震調節(3)範圍裡確定一個第一點火提前角延遲調節量(2)，其特徵在於，當至少一個影響爆震極限的調節參量已改變時，在爆震極限調節(4)範圍裡確定一個第二點火提前角調節量(5)，在這裡，第二點火提前角調節量(5)的類型即是延遲或是超前取決於調節按量及其變化。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該爆震極限調節(4)對於內燃機的所有氣缸來說是同時並以相同方式進行的。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，該爆震極限調節(4)由廢氣循環率變化而引起。
4.如權利要求1-3之一所述的方法，其特徵在於，該爆震極限調節(4)由凸輪軸調整引起。
5.如權利要求1-4之一所述的方法，其特徵在於，該爆震極限調節(4)由充氣運動閥門的啟閒引起。
6.如權利要求1-5之一所述的方法，其特徵在於，該爆震極限調節(4)由氣門機構的變化引起。
7.如權利要求1-6之一所述的方法，其特徵在於，該爆震極限調節(4)由發動機溫度變化或由冷卻介質溫度變化和/或冷卻介質體積流量變化引起。
8.如權利要求1-7之一所述的方法，其中，該調節參量如此改變，即爆震極限調節(4)使基本點火提前角(1)超前調節，其特徵在於，該爆震調節(3)保持有效並且該爆震極限調節(4)一直只使基本點火提前角(1)超前調節，直到該爆震調節(3)識別出爆震。
9.如權利要求1-7之一所述的方法，其中，該調節參量如此改變，即該爆震極限調節(4)使基本點火提前角(1)延遲調節，其特徵在於，在每次識別出爆震時，該爆震極限調節(4)都使基本點火提前角(1)延遲調節，點火提前角在爆震極限調節(4)中既沒有通過爆震調節(3)而改變，也沒有通過穩態自適應而改變。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，使爆震識別極限降低。
11.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，當廢氣循環率提高和/或當發動機溫度降低時，在該爆震極限調節(4)的範圍裡確定超前調節。
12.如權利要求9或10所述的方法，其特徵在於，當廢氣循環率降低和/或發動機溫度升高時，在該爆震極限調節(4)的範圍裡確定延遲調節。
13.如權利要求1-12之一所述的方法，它用於在轉矩作用後確定點火提前角，其中，在發動機的轉矩結構的基礎上確定點火提前角，並且該爆震極限調節(4)被中斷，作者裡，至少一個影響爆震極限的調節參量在轉矩作用期間裡已改變，其特徵在於，從一條特性曲線(10)挑選出用於第二點火提前角調節量(19)的值，用於第二點火提前角調節量的值作為發動機轉速(13)、負荷(14)和改變的調節參量(11)的函數存儲在該特性曲線裡。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，該特性曲線的值在該爆震極限調節(4)的正常運行中自適應地加以確定。
全文摘要
本文提出一種點火提前角確定方法，其中，影響爆震極限乃至最佳點火提前角的調節參量動態地加以考慮。為此，首先根據實際的發動機轉速和負荷確定一個基本點火提前角(1)。隨後，當識別出爆震時，在後續的爆震調節(3)範圍裡確定一個第一點火提前角延遲調節量(2)。根據本發明，如果至少一個影響爆震極限的調節參量有變化了，還在爆震極限調節(4)範圍裡確定一個第二點火提前角調節量(5)，其中，第二點火提前角調節量(5)的類型即延遲或超前取決於調節參量及其變化。
文檔編號F02P5/152GK1630785SQ03803525
公開日2005年6月22日 申請日期2003年7月17日 優先權日2002年12月12日
發明者M·沃爾默, A·海恩斯泰因, J·康拉, J·邵勒 申請人:羅伯特-博希股份公司