[发明专利]基于测量和估算的内燃机内部汽缸压力值检测自动点火的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测内燃发动机中的自动点火的方法和设备。

背景技术

内燃发动机中可能会发生各种燃烧故障，称为异常燃烧过程，这些燃烧故障不是或者不仅仅是被火花塞的点火火花而是被自发点火触发的。这种情况尤其包括爆震燃烧、先期点火和自动点火。

虽然先期点火是一种偶尔发生的事件，在一定数目个工作循环后会再次消失，但是自动点火是在正常点火时间之前的自我强化的异常燃烧过程。这里的触发物是发烫的表面和过热的部件，诸如（例如）火花塞的电极、出口阀、燃烧室中的锋利的过热的边缘或过烫的燃烧室壁。由于自发点火发生的过早，所以燃烧室中的压力和温度持续上升，并且触发部件或表面甚至会变得更热。在下一个循环中，于是自动点火甚至发生的更早，并且燃烧室温度进一步上升。这个异常燃烧往往与明显的爆震相关。在自发点火找到其稳态点的结束阶段中，点火时间很早，以至于无法再察觉到爆震。通过调整点火角无法防止这种自动点火。

由于燃烧室的热负荷很高，所以活塞可能受到损坏，甚至完全遭到破坏，并且在任何情况下，火花塞的电极或出口阀的受到高负荷的部分都可能熔化。

为了避免发生诸如（例如）爆震燃烧之类的燃烧故障，DE 10 2006 015 662 A1文件中提出，通过所谓的爆震传感器来检测内燃发动机中的噪声，并且每个燃烧循环的噪声用于形成汽缸特有的信号。在这个背景下，（例如）如果提前点火导致发生爆震，即，如果电流信号值和该汽缸特有的信号值超过预定义的设置点的值的话，则切断这个汽缸，即，中断对这个汽缸的燃料供给。

EP 0 819 925 A2公开了一种用于检测火花点火型内燃发动机中的提前点火的方法。在这个背景下，以各种时间间隔获取爆震传感器的信号。通过使用获取到的爆震传感器的信号，检测是否正在发生异常振动。另外，检验异常振动的时间间隔的频率是否超过所限定的阈值。如果是这样的情况，则检测到提前点火。

DE 10 234 252 A1公开了一种用于检测燃烧不点火的方法。为了改善检测品质，使用两种不同的测量方法，这两种方法是根据不同的物理原理操作的。这些方法中的一种方法是检测曲轴的转速，而另一种方法是检测燃烧室中的离子流。

DE 198 59 310 A1公开了一种发动机调节设备，该发动机调节设备设有提前点火检测设备，用于检测至少一个燃烧室中的提前点火。提供一种设置设备，用于设置至少一个发动机参数。此外，在提前点火检测设备与设置设备之间提供控制环路，用于通过调整发动机参数来抑制检测到的提前点火。

DE 10 2007 024 415 B3说明了一种用于检测设有至少一个连接至曲轴的汽缸的火花点火型内燃发动机的自动点火的方法。根据这种方法，在内燃发动机的工作序列中的第一时间间隔期间，在汽缸的压缩冲程期间测量曲轴的转速。另外，在内燃发动机的工作序列中的第二时间间隔期间，检测汽缸的工作冲程期间的爆震信号。如果曲轴的转速与比较值相比已经减慢，则检测到汽缸的自动点火，并且在爆震信号的基础上检测爆震燃烧。

发明内容

本发明所基于的目的是提出一种准许在内燃发动机操作过程中可靠地检测自动点火的方法和设备。

通过独立权利要求的特征，可以实现该目的。本发明的有利改进方案的特征体现在从属权利要求中。

本发明是通过用于检测火花点火型内燃发动机中的自动点火的一种方法和相应的设备限定的，所述火花点火型内燃发动机设有：至少一个汽缸，所述汽缸与连接至曲轴的活塞一起限定燃烧室；燃烧室压力传感器，用于测量所述燃烧室中的压力；曲轴角传感器，其供应表示曲轴角的信号；控制设备，用于执行对所述内燃发动机的开环和/或闭环控制。在所述内燃发动机的压缩冲程过程中，在评估窗内的限定的曲轴角处获取燃烧室压力的值，由所获取的所述燃烧室压力的值获得经过滤波的压力值，以及针对所限定的曲轴角确定在所述燃烧室中的理论压力值，如果在所述燃烧室中不发生燃烧，则所述理论压力值将出现，形成经过滤波的压力值和理论压力值之间的压力差值，将这个压力差值与预定义的阈值比较，并且当所述阈值被超过时，推断出在所述燃烧室中发生了自动点火。

通过使用根据本发明的方法和设备，可以可靠地并且用简单而且有成本效益的方式检测自动点火，并且可以有效地保护内燃发动机的燃烧室中的部件以防发生热过载。

根据本发明的一项有利的改进方案，通过形成滑动平均值对燃烧室压力的测量到的值执行滤波。这样的平滑操作能防止无意中使用因发生爆震而触发的相对低的压力值。