燃燒間斷的診斷方法
2023-05-11 08:56:46
專利名稱：燃燒間斷的診斷方法
技術領域：
本發明涉及一種診斷例如驅動汽車用的內燃機燃燒間斷的方法。
燃燒間斷導致在工作中的內燃機有害物質排放量增加，此外，還可能導致在發動機排氣系統中破壞催化劑。為了按立法提出的要求在車(船)上監測與排氣有關的參數，有必要在全部轉速和負荷範圍內診斷燃燒間斷。在這一方面，已知在有燃燒間斷的發動機工作時與沒有燃燒間斷的正常工作相比，內燃機的轉速曲線發生有特徵的變化。通過比較這些轉速特徵曲線，可以在沒有間斷的正常工作與有間斷的工作之間作出判斷。
由DE-OS4138765已知一種以此為基礎進行工作的方法。
按此已知的方法，對每個氣缸活塞運動的一個規定區域，對應一個表示為扇形區的曲軸轉角範圍。這些扇形區例如在一個與曲軸連接的傳感器輪上作記號來說明。此外，曲軸掃過此轉角範圍所對應的扇形區時間，取決於燃燒衝程中所轉換的能量。燃燒間斷導致與點火的同時進行測量所得的扇形區時間增長。按此已知的方法，根據扇形區時間的差別，算出發動機不平穩運行的程度，這種附加的例如在汽車加速時發動機轉速上升的緩慢的動態過程，此時通過計算加以補償。以此方法對每次點火算出的不平穩轉動值，同樣在點火的同時與一個預先規定的門檻值作比較。超越此可能取決於如負荷、轉速等工作參數的門檻值時，被視為燃燒發生了間斷。
此方法的可靠性完全取決於扇形區時間的測定，並因而取決於在傳感器輪上的記號在製作時所能達到的精度。這些機械的誤差可以通過計算消除。此外由DE4133679已知，滑移運行時曲軸每轉一圈例如分為三個扇形區時間。這三個扇形區時間中的一個看作是基準扇形區。其餘兩個扇形區的扇形區時間相對於此基準扇形區的扇形區時間的偏差被加以測定。由此偏差得出一些修正值，此修正值應使得與此修正值相聯繫的在滑移運行中測得的扇形區時間彼此相等。
因此，在滑移運行之外的正常工作中測得的並與此修正值相聯繫的扇形時間的偏差，便與傳感器輪的加工精度無關而表明有別的原因。
其他原因之一是在曲軸的旋轉運動上疊加的扭轉振動。它們主要發生在點火運行的高轉速區，並導致系統性地延長或縮短各個氣缸的扇形區時間，從而難以診斷燃燒間斷。由此原因，再加上因磨損或加工誤差造成各個發動機的差別，即使有適配的傳感器輪，仍會保持有一種形式上為扇形區時間分散寬度的背景幹擾，而這種背景幹擾並非起因於燃燒間斷。個別的間斷對曲軸轉速的影響越小，則越難以將實際存在的燃燒間斷從此背景幹擾中區分出來。因此，隨著內燃機氣缸數量增加並隨著轉速提高和負荷下降，診斷燃燒間斷的可靠性也下降。
因此，本發明的目的是提出一種方法，按此方法，對於氣缸數較多又在高轉速低負荷工作的內燃機，燃燒間斷診斷的可靠性能得到進一步的提高。
為此本發明提供一種診斷多缸內燃機燃燒間斷的方法，在此方法中逐個氣缸地得出內燃機不平穩轉動的量度並與一個預先規定的基準值比較，其中，不平穩轉動的量度以時間為基礎構成，在這一時間內內燃機的曲軸掃過預先規定的轉角範圍，此時，超過門檻值視為燃燒間斷，其特徵為在無燃燒間斷的工作情況下，由各個氣缸的不平穩轉動值構成各個氣缸的修正值，使與修正值相聯的各個氣缸的不平穩轉動值彼此相等。
此解決方案中的基本要素是確定在點火運行時，亦即滑移運行之外的正常工作時的修正值。
在需要高解析度地測量轉速時，也可以脫開間斷的診斷而有利地使用本方法。
在一個實施例中，對於一種確定的發動機類型，通過一些試驗發動機的特性確定修正值，這些試驗發動機的修正值便可引用於這種類型的所有發動機。
在本發明的一個最佳實施例中，這些修正值逐個發動機地確定。這一方法的基礎是存在著正常工作，亦即沒有燃燒間斷的工作。若不存在正常工作而是燃燒有間斷的工作，則產生這樣的危險，即，燃燒間斷影響修正值的確定。其結果是，對以後發生的燃燒間斷的影響通過計算得出的結果可能偏低，以致在一定情況下不再能診斷出這種燃燒間斷。
在本發明的一個實施例中，控制器可模擬噴油間斷並緊接著比較此隨之而來的不平穩運轉的值。因此可以區分燃燒間斷和正常工作。在有燃燒間斷的工作時，此修正值不再重要。
在下面的說明中藉助於
本發明的實施例。
圖1詳細表示本發明的技術環境。圖2表示一種實施按本發明的方法適用的計算機。圖3說明現有已知的作為度量不平穩轉動的基礎的扇形區時間構成原理，這種不平衡轉動通過轉速衡測量得出。圖4說明扭轉振動對確定不平穩轉動值的影響。圖5以程序框圖的形式公開了按本發明方法的一個實施例。圖6表示按另一種實施例診斷燃燒間斷的過程。以及圖7表示按本發明方法的一種修正。
圖1表示一臺內燃機1，它有一個轉角傳感器輪2、作在輪上的記號3、以及轉角傳感器4和控制器5。與內燃機曲軸連接的轉角傳感器輪的旋轉運動，藉助於作為感應式傳感器工作的轉角傳感器4轉換成電信號，電信號的周期性反應了在轉角傳感器4旁周期性地掃過的記號3的影象。因此，信號電平的上升和下降之間持續的時間，與曲軸轉過和一個記號的尺寸相應的轉角範圍的時間相等。這些持續時間在作為計算機工作的控制器5中進一步處理為一個度量內燃機不平穩轉動的值Lut。有關Lut計算的一個例子在後面再介紹。為些所採用的計算機可例如如圖2所示那樣構成。依此，一個計算裝置2.1連接在輸入塊2.2和輸出數據塊2.3之間，並應用放在儲存器2.4中的程序和數據。
圖3a表示轉角傳感器輪劃分為4個扇形區，其中每個扇形區有預定數量的記號。符號OTK對應於在本例中為8缸內燃機的第K個氣缸活塞運動的上止點，此內燃機處於此氣缸的燃燒衝程。在這一點左右確定了一個轉角範圍k，在本例中k沿轉角傳感器輪的四分之一的記號延伸。類似地，與其餘氣缸燃燒衝程相對應的是1至8，這裡涉及的是四行程發動機，所以對一個完整的工作循環曲軸旋轉兩次。因此，例如第一缸的範圍1與第五缸的範圍5相對應，以此類推。屬於曲軸旋轉-圈的轉角範圍可以彼此分開，互相連接或也可以互相重疊。在第一種情況下存在著不屬於任何轉角範圍的記號，在第二種情況下每一個記號準確地歸屬於一個轉角範圍，以及，在第三種情況下總是會有一些相同的記號屬於不同的轉角範圍。因此，轉角範圍的大小和位置可是任意的。
圖3b上表示了時間ts，在這一時間內通過曲軸的旋轉正好掃過這些轉角範圍。假定在氣缸K發生燃燒間斷。與此間斷相聯繫的扭矩降低導致相關的時間間隔ts增大。因此，此時間間隔ts已經意味著是不平穩轉動的一種度量，這種度量原則上適用來診斷間斷。通過適當地處理此時間間隔ts，尤其是得出相鄰時間間隔的差值，並將此差值標準化為除以帶符號i的點火衝程時間間隔tsi的三次幕，從而使不平穩轉動值具有加速度的量綱，並如實驗已證明的那樣具有一個改進的信號操聲比。
圖3c表明轉速變化對時間ts測量的影響。圖中表示的是轉速下降的情況，如在汽車作滑移運行時出現的典型方式那樣。為了補償這種表現為比較均勻地延長測量時間ts的影響，例如已知採用一個動力學補償的修正項D，並在計算不平穩轉動值時考慮補償延長的影響。
對一臺8缸發動機點火衝程i的這種修正後的不平穩轉動值，可例如按下列程序計算Lut(i)＝基本項B-動力學補償的修正項K=ts(i+1)-ts(i)ts(i)3-((ts(i+5)-ts(i-3)/8)ts(i)3]]>推廣到Z缸，則相應的計算程序為Lut(i)=B-K=ts(i+1)-ts(i)ts(i)3-ts(i+(z2+1))-ts(i-(z2+1))ts(i)3]]>其中(Z)＝內燃機的氣缸數。
圖4表示一臺4缸發動機不同的點火衝程i＝1至10的不平衡轉動值，它們可例如按上述給出的程序算出。其中，系統性地在3號缸出現了扇形區時間的增加，在圖中所表示的情況下它們已相當接近不平穩轉動的門檻值Lur了。這些增加可例如由於扭轉振動引起的。扭轉振動主要在高轉速時發生，並導致系統性地延長或縮短各個氣缸的扇形區時間，從而使間斷的診斷變得難以進行。對於一種確定類型的發動機，這些影響對各個氣缸的分配可通過針對一定負荷/轉速範圍的試驗來確定，於是，可通過量取在負荷/轉速特徵曲線族上匯入扇形區時間評估中的修正值對它的進行修正。
作為按本發明方法的最佳實施例，在圖5中表示了一種確定此類修正值的可能性。
為此，在S5.1中與點火同步地測量扇形區時間，並在步驟S5.2中處理為不平穩轉動值。在步驟S5.3中，從負荷/轉速特徵曲線族K(L，n)上讀出補償扭轉振動和類似影響的修正值。在方法作第一次運行時只涉及一個合理的或中性的值，然後通過方法的重複運行使此值逐漸成為具有下列特點的一個值，即，使不同氣缸經修正後的不平穩轉動值彼此相同。在步驟S5.4中將這些不平衡轉動值與此修正值結合。步驟S5.5用來從特徵曲線族Lur(n，L)上讀入門檻值。
門檻值Lur視學習進展情況有一個殘留誤差。這一殘留誤差起初會比較大，所以與此殘留誤差有關的門檻值同樣也大，其結果是導致燃燒間斷的診斷比較不敏感。隨著進一步改進方法減小了此殘留誤差，並因而提高了間斷診斷的敏感性。從而防止了例如在發動機出故障失去了適配值後，誤將發動機的不均勻轉動看作是有燃燒間斷的工作，按步驟S5.6的一種自適應性不斷地防止發生這一情況。
如果修正後的不平穩轉動值在步驟S5.6中超過了此門檻值，則在步驟S5.7中將它看作是燃燒間斷，並例如增加單個氣缸出錯計數器的讀數。若出錯計數器讀數超過了一個預先規定的值，便在步驟S5.8中輸出一個故障信號，例如接通在駕駛員視野內的一個故障指示燈MIL。若在步驟S5.6中沒有超過門檻值，則認為是無燃燒間斷工作的標誌，並在步驟S5.9中進一步構成一個平均值。
此外，不存在燃燒間斷的信息，也可以以不同於步驟S5.1至S5.6的另一種規則系統為基礎，例如以不加修正的扇形區時間的評估為基礎。
檢驗是否存在著無燃燒間斷的工作，最好通過一種其本身與修正值無關的方法來進行。
緊接著，步驟S5.10用來確定當前的實際值KLut與平均值的偏差。在步驟S5.12中通過在老的修正值K(舊)上附加偏差dk得出一個新的修正值K(新)，並通過步驟S5.12在為其確定不平穩轉動值的那個氣缸的特徵曲線K(n，L)中讀入此新修正值。通過重複運行步驟S5.1至S5.6和S5.9至S5.12，最終將不同氣缸的屬於工作點的特徵曲線值K調整到，在無間斷的正常工作情況下，各不同氣缸經修正的不平穩轉動值互相不再出現任何偏差。
在一個最佳實施例的範圍內，所介紹的這一方法是放在發動機控制器中的主程序的一部分。因此，可以在任意可預先規定的場合調用它。最好在汽車製成後的第一次起動時通過調用此方法得出修正值，並例如在以後完成了為用戶保養後再進行。以此方式得出各個發動機的修正值。
然而，按本發明的方法，此修正值還可通過對一種確定類型的一臺臺發動機進行試驗確定，並接著例如以特徵曲線的形式，轉用於所有的此類發動機上。
在發動機工作中，燃燒間斷的診斷便可以按圖6所示的方法進行，其中，步驟S6.1至S6.8與圖5中的步驟S5.1至S5.8相當。
按本發明方法的基礎是存在的正常工作狀態，亦即無燃燒間斷的工作。若與之不同地存在著有燃燒間斷的工作，則會有因燃燒間斷影響修正值確定的危險。其結果是可能對以後的燃燒間斷的影響在計算時低估，所以在一定的情況下不再能診斷出燃燒間斷。圖7公開了一個實施例，藉助於它可在確定修正值前，確認是否存在無燃燒間斷的正常工作。
為此，在步驟S7.1測定扇形區時間，以及，在步驟S7.2中處理為正常工作的不平穩轉動值NB-Lut。接著，在步驟S7.3中，控制器模擬燃燒間斷，例如可在一臺配有噴油裝置的發動機上，通過切斷個別噴油脈衝進行模擬。在此條件下在步驟S7.4中測得的扇形區時間，在步驟S7.5中處理為有燃燒間斷的工作的不平穩轉動值AS-Lut。若在步驟S7.6中得出差值dLut＝NB-Lut-AS-Lut，並通過S7.7的查詢確定此差值大於門檻值SW時，則所得出的不平穩轉動值反應了模似的燃燒間斷。人們可以由此得出具有一定準確度的結論在模擬燃燒間斷前，存在著沒有燃燒間斷的正常工作。在這種情況下，可通過步驟S7.8按圖5所示確定修正值。燃燒間斷會影響修正值構成的危險便不復存在，反之，若所得出的不平穩轉動值並不反應所模擬的燃燒間斷，則顯然已經出現了非模擬的燃燒間斷。在這種情況下，修正值的確定，有可能由於此非模擬的燃燒間斷而受到影響。為避免發生這種情況，在被否定的查詢步驟S7.7後，連接著通過步驟S7.9和S7.10禁止構成修正值，以及，必要時通過步驟S7.11按圖6所示，亦即以不變的修正值診斷燃燒間斷。
換句話說採取了一些與無燃燒間斷的工作時相比其結果為增大不平穩轉動的措施，然後，確定有或無這些措施時的不平穩轉動，以及，當其不平穩轉動值與在有這些措施的影響之下確定的不平穩轉動值的偏差在預先規定的範圍內時，則沒有這些措施時的工作被認為是燃燒沒有發生間斷的工作。
權利要求
1.診斷多缸內燃機燃燒間斷的方法，在此方法中逐個氣缸地得出內燃機不平穩轉動的量度並與一個預先規定的基準值比較，其中，不平穩轉動的量度以時間為基礎構成，在這一時間內內燃機的曲軸掃過預先規定的轉角範圍，此時，超過門檻值視為燃燒間斷，其特徵為在無燃燒間斷的工作情況下，由各個氣缸的不平穩轉動值構成各個氣缸的修正值，使與修正值相聯的各個氣缸的不平穩轉動值彼此相等。
2.按照權利要求1所述之方法，其特徵為曲軸掃過預先規定的轉角範圍的時間與點火同步地進行測量並處理為不平穩轉動值，用此不平穩轉動值確定修正值，修正值各與一個不平穩轉動值結合成修正後的不平穩轉動值；此經修正的不平穩轉動值與門檻值相比較；以主，超過門檻值視為燃燒間斷。
3.按照權利要求2所述之方法，其特徵為構成修正後不平穩轉動值的平均值，得出各修正的不平穩轉動值與平均值的偏差；以及，通過將偏差值與老的修正值相加得出新的修正值。
4.按照權利要求3所述之方法，其特徵為一種規定類型的內燃機用的修正值，代表性地由至少一臺此類內燃機的特性確定，以及，以此方式確定的修正值轉用於這種類型的其他內燃機。
5.按照權利要求3所述之方法，其特徵為逐臺內燃機地確定在無燃燒間斷的正常工作情況下的修正值。
6.按照權利要求5所述之方法，其特徵為當修正後的不平穩轉動值不超過門檻值時，內燃機的工作視為無燃燒間斷的正常工作。
7.按照權利要求5所述之方法，其特徵為；採取一些與無燃燒間斷的工作時相比其結果為增大不平穩轉動的措施；確定有或無這些措施時的不平穩轉動；以及，當其不平穩轉動值與在有這些措施的影響之下確定的不平穩轉動值的偏差在預先規定的範圍之內時，則沒有這些措施時的工作認為是燃燒沒有間斷的工作。
8.按照權利要求1所述之方法，其特徵為曲軸掃過預定轉角範圍的時間長度，用作為不平穩轉動的度量。
9.按照權利要求1所述之方法。其特徵為曲軸掃過預定轉角範圍的時間差，標準化為除以對應於某一個點火衝程的時間的冪，用作不平穩轉動的度量。
10.按照權利要求8或9所述之方法，其特徵為在構成不平穩轉動值的過程中進行動力學補償，亦即補償內燃機轉速改變的影響。
全文摘要
一種診斷多缸內燃機燃燒間斷的方法，在此方法中逐個氣缸地得出內燃機不平穩轉動的量度，並與一個預先規定的基準值比較，其中，不平穩轉動的量度以時間為基礎構成，在這一時間內，內燃機的曲軸掃過預先規定的轉角範圍，此時，超過門檻值視為燃燒間斷，其特徵為，在無燃燒間斷的工作情況下，由各個氣缸的不平穩轉動值構成各個氣缸的修正值，使與修正值相聯的各個氣缸的不平穩轉動值彼此相等。
文檔編號F02P11/02GK1162114SQ9610683
公開日1997年10月15日 申請日期1996年5月30日 優先權日1996年5月30日
發明者M·梅茨格, K·裡斯-米勒, R·弗蘭克, C·柯勒 申請人:羅伯特-博希股份公司