用于控制失火的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明裝置包括控制單元（1），該控制單元被設(shè)置成形成對(duì)汽缸專用調(diào)整單元的失火控制命令，并且可連接至氣缸專用第一傳感器（3）。所述控制單元還可連接至具有至少兩種不同類型的第二傳感器（2）。所述裝置還包括用于映射所述第一傳感器的值和所述第二傳感器的值的映射圖（4）。所述第一傳感器的值具體指示汽缸的失火狀況，而所述第二傳感器的值指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)的至少兩個(gè)變量。所述映射圖（4）還指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)的、與所述變量和所述失火狀況有關(guān)的失火區(qū)域（22）和工作點(diǎn)（23）。
【專利說明】用于控制失火的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于控制往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的有害事件的方法和裝置。尤其是，本發(fā)明涉及失火。該發(fā)動(dòng)機(jī)例如可以是柴油機(jī)、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)或可以使用多種不同燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。而且，該發(fā)動(dòng)機(jī)可以是低速發(fā)動(dòng)機(jī)或中速發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今以電子方式來控制往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。這樣，可以獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的良好驅(qū)動(dòng)特性，并且發(fā)動(dòng)機(jī)可以以效率好且低排放的最佳水平運(yùn)行。盡管按最佳水平運(yùn)行，但仍可能發(fā)生有害事件。汽缸可能例如因外部干擾而失火。重要的是，檢測(cè)失火，以避免未燃?xì)怏w過度排放到排氣管系統(tǒng)中。這增大了排放，而且對(duì)于連續(xù)失火來說，還可能導(dǎo)致危險(xiǎn)的爆炸。
[0003]存在用于檢測(cè)失火的許多已知解決方案。例如，使用曲軸角速度、燃燒期間的離子電流、空氣-燃料比或汽缸附近的振動(dòng)水平?？諝?燃料比通常用于指示汽缸的失火狀況。該目的是避免失火狀況，并且針對(duì)該理由，使用閾值來指示失火狀況。JP2004076668提供了一種具有用于貧失火和富失火的閾值(空氣-燃料比)的相關(guān)技術(shù)控制裝置。該已知解決方案跟隨指示失火狀況的參數(shù)，并且在超出該閾值時(shí)，失火控制起反應(yīng)以消除失火。現(xiàn)有解決方案非常有用，但仍希望具有提供更好質(zhì)量的控制裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是創(chuàng)建這樣一種控制裝置，S卩，其可以提供針對(duì)先前解決方案的改進(jìn)控制響應(yīng)。該目的是，按獨(dú)立權(quán)利要求中描述的解決方案來實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的不同實(shí)施方式。盡管本文主要將失火描述為發(fā)動(dòng)機(jī)的有害事件，但該事件可以是另一類型的不希望狀況，如爆震。對(duì)于該另一類型的情況來說，所述控制裝置適于該特定類型的有害事件。
[0005]本發(fā)明的構(gòu)思是，除了對(duì)失火起反應(yīng)以外，該發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況針對(duì)失火狀況來限定，以便預(yù)先避免失火，并且與先前解決方案相比，還更靈活地控制發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0006]本發(fā)明裝置包括控制單元，該控制單元被設(shè)置成形成對(duì)汽缸專用調(diào)整單元的失火控制命令，并且可連接至氣缸專用第一傳感器。所述控制單元還可連接至具有至少兩種不同類型的第二傳感器。所述裝置還包括用于映射所述第一傳感器的值和所述第二傳感器的值的映射圖。所述第一傳感器的值汽缸專用地指示失火狀況，而所述第二傳感器的值指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)的至少兩個(gè)變量。所述映射圖還指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)的、與所述變量和所述失火狀況有關(guān)的失火區(qū)域和工作點(diǎn)。
[0007]所述裝置還包括計(jì)算器單元和調(diào)節(jié)單元。所述計(jì)算器單元被設(shè)置成計(jì)算所述工作點(diǎn)與所述失火區(qū)域之間的最短距離，并且還被設(shè)置成計(jì)算所述距離的梯度。所述調(diào)節(jié)單元被設(shè)置成作為對(duì)所述梯度的響應(yīng)形成針對(duì)所述變量的調(diào)整器單元的所述失火控制命令以增大所述距離?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0008]接下來，利用附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)描述，其中，
[0009]圖1例示了發(fā)明裝置的示例，
[0010]圖2例示了本發(fā)明的映射圖的示例，以及
[0011]圖3例示了示出發(fā)明方法的框圖的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0012]圖1例示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的示例。該用于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置包括控制單元1，該控制單元被設(shè)置成形成對(duì)汽缸專用調(diào)整器單元的失火控制命令8，并且可連接至氣缸專用第一傳感器3。該控制單元還可連接至具有至少兩種不同類型的第二傳感器2。該第二傳感器2測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的不同參數(shù)。這些參數(shù)是不恒定的，因而，它們是可用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的變量。該變量例如可以是歧管氣壓、歧管空氣溫度、主燃料噴射定時(shí)、主燃料噴射持續(xù)時(shí)間、廢氣再循環(huán)、火花定時(shí)、引燃燃料噴射定時(shí)以及引燃燃料噴射持續(xù)時(shí)間。該組控制變量依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料系統(tǒng)類型。例如，在共軌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，歧管氣壓、歧管空氣溫度、主燃料噴射定時(shí)以及主燃料噴射持續(xù)時(shí)間是針對(duì)要測(cè)量和控制的變量的典型選擇。第一傳感器I測(cè)量指示失火狀況的汽缸專用參數(shù)。
[0013]該裝置還包括用于映射第一組傳感器3的值和第二組傳感器2的值的映射圖或模型4。第二傳感器的值指示發(fā)動(dòng)機(jī)的至少兩個(gè)變量。圖2示出了三維的映射圖21的示例。該映射圖4、21指示發(fā)動(dòng)機(jī)的、與變量(變量I和變量2)和失火狀況(失火指數(shù)(MISFIREINDEX))有關(guān)的失火區(qū)域22和工作點(diǎn)23。該映射圖例如可以是自組織映射圖。該模型可以是能夠描述至少兩個(gè)信號(hào)之間的關(guān)系的任何類型，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或微分函數(shù)。該失火狀況軸(或矢量)，即，失火指標(biāo)軸可以具有基于測(cè)量值比例或標(biāo)稱測(cè)量值比例的比例。該失火指數(shù)例如可以表示IMEP值(指示平均有效壓力)或汽缸附近的振動(dòng)水平。
[0014]該裝置還包括計(jì)算器單元5，該計(jì)算器單元被設(shè)置成計(jì)算工作點(diǎn)23與失火區(qū)域22之間的最短距離24，更精確地說，工作點(diǎn)23與最近失火點(diǎn)25之間的距離24。該計(jì)算器單元還被設(shè)置成計(jì)算距離24的梯度。該梯度包括與變量有關(guān)的偏導(dǎo)數(shù)。另外，該裝置包括調(diào)節(jié)單元6，該調(diào)節(jié)單元用于作為對(duì)所述梯度的響應(yīng)形成針對(duì)所述變量的調(diào)整器單元的失火控制命令8以增大所述距離。該調(diào)節(jié)單元可以被設(shè)置成選擇最大偏導(dǎo)數(shù)，以形成失火控制命令。這樣，能夠快速地增大工作點(diǎn)23與最近失火點(diǎn)25之間的距離。因?yàn)槠渌兞课锤淖儾⑶揖哂凶畲笃珜?dǎo)數(shù)的變量的較小變化可以足夠地增大該距離，所以還使得能夠盡可能小地移動(dòng)工作點(diǎn)。調(diào)節(jié)單元6還可以被設(shè)置成接收發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助數(shù)據(jù)10，并且還被設(shè)置成使用該輔助數(shù)據(jù)來形成失火控制命令。
[0015]可以注意到，計(jì)算器單元5和調(diào)節(jié)單元6可以被設(shè)置成形成一個(gè)單元11，該另選例被表示為圖1中的虛線框。該調(diào)節(jié)單元還可以向維修人員提供診斷信息9。該映射圖或模型可以被設(shè)置成被更新以將第一傳感器的值和第二傳感器的值考慮在內(nèi)。這樣，該映射圖對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境和狀況來說總是最新的。初始映射圖或模型可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)室中的測(cè)試運(yùn)行或制造測(cè)試。
[0016]本發(fā)明還涉及一種用于控制往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的失火的方法，其中，該方法包括以下步驟:形成對(duì)汽缸專用調(diào)整單元的失火控制命令34。所述方法還包括以下步驟:映射31第一傳感器3的值和第二傳感器2的值，第一傳感器的值具體汽缸專用地指示失火狀況，第二傳感器的值指示發(fā)動(dòng)機(jī)的至少兩個(gè)變量；指示32發(fā)動(dòng)機(jī)的、與該變量和失火狀況有關(guān)的失火區(qū)域22和工作點(diǎn)23 ;計(jì)算33工作點(diǎn)23與失火區(qū)域22之間的最短距離24，并且還計(jì)算該距離的梯度。所述形成34失火控制命令8的步驟已經(jīng)適于，作為對(duì)所述梯度的響應(yīng)形成針對(duì)所述變量的調(diào)整單元的所述命令以增大所述距離。
[0017]還可以的是，當(dāng)失火發(fā)生或者非常接近發(fā)生時(shí)，本發(fā)明裝置可以被設(shè)置成首先確定發(fā)動(dòng)機(jī)的所有汽缸是否太接近該失火區(qū)域或處于該失火區(qū)域中。在這些情況下，使用發(fā)動(dòng)機(jī)的常用控制變量來消除或減少失火，例如，歧管氣壓、歧管空氣溫度以及廢氣再循環(huán)。其次，該裝置被設(shè)置成利用氣缸方面的控制變量，從氣缸方面控制失火汽缸，例如，主燃料噴射定時(shí)、主燃料噴射持續(xù)時(shí)間、火花定時(shí)、引燃燃料噴射定時(shí)以及引燃燃料噴射持續(xù)時(shí)間。
[0018]本發(fā)明使得可以調(diào)節(jié)插入到映射圖4中的一個(gè)、部分或全部變量。因此，對(duì)于形成控制命令來說存在極大的靈活性。工作點(diǎn)與失火區(qū)域之間的距離越大，該靈活性就越大。因此，與現(xiàn)有技術(shù)裝置相比，存在用于運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的更多方式，并且還更詳細(xì)地考慮了負(fù)載狀況。如上所述，當(dāng)僅該改變?cè)撎荻鹊淖畲笃珜?dǎo)數(shù)時(shí)，該控制響應(yīng)非?？觳⑶裔槍?duì)正確的方向。這意指失火控制命令未指向錯(cuò)誤的方向(其或許是現(xiàn)有技術(shù)解決方案中的情況)。貧失火(太貧乏的空氣/燃料比)或富失火(太富集的空氣/燃料比)在現(xiàn)有技術(shù)中通常難于分離，其意指控制命令可能指向錯(cuò)誤的方向。即使控制命令朝著正確的方向，例如，消除貧失火，其可能過多地改變發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，其導(dǎo)致富失火。因而，本發(fā)明使得還可以可靠地識(shí)別貧和富失火。在另一方面，如果即使良好的燃料混合而發(fā)生失火，則可以得出點(diǎn)火系統(tǒng)有故障。
[0019]存在用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明裝置的許多方式。因此，清楚的是，本發(fā)明不限于本文的實(shí)施方式，而是本發(fā)明可以在權(quán)利要求書的限制內(nèi)按任何形式來形成。
【權(quán)利要求】
1.一種用于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的失火控制裝置，該失火控制裝置包括控制單元(1)，該控制單元(I)被設(shè)置成形成對(duì)汽缸專用調(diào)整單元的失火控制命令(8)，并且可連接至氣缸專用第一傳感器(3)，其特征在于，所述控制單元(I)可連接至具有至少兩種不同類型的第二傳感器(2)，并且所述裝置還包括用于映射所述第一傳感器(3)的值和所述第二傳感器(2)的值的映射圖或模型(4、21)，所述第一傳感器的值具體指示指示汽缸的失火狀況，而所述第二傳感器的值指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)的至少兩個(gè)變量，所述映射圖或模型指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)的、與所述變量和所述失火狀況有關(guān)的失火區(qū)域(22)和工作點(diǎn)(23)， 所述裝置還包括計(jì)算器單元(5)，該計(jì)算器單元被設(shè)置成計(jì)算所述工作點(diǎn)(23)與所述失火區(qū)域(22)之間的最短距離(24)，并且還被設(shè)置成計(jì)算所述距離的梯度， 并且所述裝置還包括調(diào)節(jié)單元(6)，該調(diào)節(jié)單元(6)用于作為所述梯度的響應(yīng)來形成針對(duì)所述變量的調(diào)整單元的所述失火控制命令(8)以增大所述距離(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單元(6)被設(shè)置成選擇所述梯度的最大偏導(dǎo)數(shù)來形成所述失火控制命令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單元(6)被設(shè)置成接收所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助數(shù)據(jù)(10)，并且還被設(shè)置成使用所述輔助數(shù)據(jù)來形成所述失火控制命令(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述計(jì)算器單元(5)和所述調(diào)節(jié)單元(6)被設(shè)置成形成一個(gè)單元(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述映射圖或模型(4、21)被設(shè)置成被更新以將所述第一傳感器(3)的值和所述第二傳感器(2)的值考慮在內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的裝置，其特征在于，所述第二傳感器(2)的值指示下面變量中的至少兩個(gè):歧管氣壓、歧管空氣溫度、主燃料噴射定時(shí)、主燃料噴射持續(xù)時(shí)間、廢氣再循環(huán)、火花定時(shí)、引燃燃料噴射定時(shí)以及引燃燃料噴射持續(xù)時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的裝置，其特征在于，針對(duì)所述失火的情況，所述裝置首先被設(shè)置成確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所有汽缸是否太靠近所述失火區(qū)域或處于所述失火區(qū)域中，在該情況下，使用下面變量中的至少兩個(gè):歧管氣壓、歧管空氣溫度以及廢氣再循環(huán)， 并且其次被設(shè)置成利用下面變量中的至少一個(gè)，從氣缸方面來控制所述失火汽缸:主燃料噴射定時(shí)、主燃料噴射持續(xù)時(shí)間、火花定時(shí)、引燃燃料噴射定時(shí)以及引燃燃料噴射持續(xù)時(shí)間。
8.一種用于控制往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的失火的方法，該方法包括以下步驟:形成對(duì)汽缸專用調(diào)整單元的失火控制命令，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: 映射(31)第一傳感器(3)的值和第二傳感器(2)的值，所述第一傳感器的值具體指示汽缸的失火狀況，而所述第二傳感器的值指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)的至少兩個(gè)變量， 指示(32)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的、與所述變量和所述失火狀況有關(guān)的失火區(qū)域(22)和工作點(diǎn)(23)，以及 計(jì)算(33)所述工作點(diǎn)(23)與所述失火區(qū)域(22)之間的最短距離(24)，并且還計(jì)算所述距離的梯度， 形成(34)所述失火控制命令(8)的步驟適于作為對(duì)所述梯度的響應(yīng)形成針對(duì)所述變量的調(diào)整單元的所述命令以增大所述距離(24)。
【文檔編號(hào)】F02D35/02GK103782013SQ201280041143
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月25日
【發(fā)明者】弗雷德里克·奧斯特曼, K·波爾廷 申請(qǐng)人:瓦錫蘭芬蘭有限公司