用于監(jiān)測循環(huán)工作內(nèi)燃機的燃燒室的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于監(jiān)測循環(huán)工作內(nèi)燃機的燃燒室的方法，在所述燃燒室中借助通過激發(fā)電振蕩電路而產(chǎn)生的電暈放電來對空氣燃料混合物點火，在所述電振蕩電路中，與燃燒室壁電絕緣的點火電極和燃燒室壁形成電容，在所述方法中通過評估振蕩電路的電參數(shù)來獲得關(guān)于燃燒室的信息。在燃燒開始之后，減小激發(fā)振蕩電路的電壓，然后利用減小的電壓激發(fā)振蕩電路。
【專利說明】用于監(jiān)測循環(huán)工作內(nèi)燃機的燃燒室的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于監(jiān)測循環(huán)工作內(nèi)燃機的利用電暈放電對空氣燃料混合物點火的燃燒室的方法。具有權(quán)利要求1的前序部分中所給特征的方法可從DE102009013877A1獲知。
【背景技術(shù)】
[0002]通過電暈放電對空氣燃料混合物點火的點火裝置包括振蕩電路，在該振蕩電路中，與燃燒室壁電絕緣的點火電極和燃燒室壁形成電容。激發(fā)振蕩電路會在點火電極處引起電暈放電，電暈放電然后對燃燒室中的空氣燃料混合物點火。這種用于電暈點火的裝置被記述在例如W02010/011838中。燃燒室的容納物是點火電極與燃燒室壁之間的電容的電介質(zhì)。評估該振蕩電路的電參數(shù)(例如其諧振頻率、阻抗或電流與電壓之間的相移)允許表征燃燒室的狀態(tài)并確定例如燃燒狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種通過使用電暈點火裝置獲得關(guān)于燃燒室容納物狀態(tài)的更好的信息的方式。
[0004]該目的可通過具有權(quán)利要求1所給特征的方法來實現(xiàn)。本發(fā)明的有利改進是從屬權(quán)利要求的主題。
[0005]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在燃燒開始之后利用減小的電壓來激發(fā)振蕩電路。即使在僅利用減小的電壓來激發(fā)時，評估該振蕩電路的電參數(shù)(例如其諧振頻率、阻抗或電流與電壓之間的相移)的演變會允許獲得關(guān)于燃燒室的信息，例如獲得表征燃燒室的狀態(tài)和/或燃燒室中混合物的狀態(tài)的參數(shù)。利用根據(jù)本發(fā)明的方法，可以在較長一段時間內(nèi)監(jiān)測燃燒室，而不會過度磨損電暈點火裝置的電子器件并且不會不利地影響燃燒自身。
[0006]在常規(guī)方法中，在燃燒開始之后關(guān)閉電暈點火裝置，使得不再激發(fā)振蕩電路直到發(fā)生新的電暈放電點火為止。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，即使在燃燒開始之后，仍利用較低的電壓激發(fā)振蕩電路，所述較低的電壓可以是例如小于燃燒開始時電壓的一半。
[0007]減小的電壓可以足夠高，從而以減小的幅度維持電暈放電。優(yōu)選地，將電壓設(shè)置成太小以致于不能引起和/或保持電暈放電。這意味著，優(yōu)選地，在電暈放電熄滅時利用減小的電壓來激發(fā)振蕩電路。
[0008]由于可能難以精確地確定燃燒的開始，所以在燃燒開始之后通常將電暈放電維持或多或少的一段較短的時間。因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在燃燒開始與激發(fā)振蕩電路的電壓的減小之間，會逝去較長或較短的一段時間。優(yōu)選地，電壓的減小發(fā)生在工作沖程期間。
[0009]通過在常規(guī)方法中電暈放電熄滅的時間點之后利用減小的電壓激發(fā)振蕩電路一小會時間，已經(jīng)可以實現(xiàn)一些改進。一種有利改進規(guī)定，利用減小的電壓至少將振蕩電路激發(fā)長度為曲柄軸移動至少60°角度的時間。[0010]動力沖程期間的燃燒室數(shù)據(jù)對發(fā)動機控制而言具有特別的重要性。因此，本發(fā)明的有利改進規(guī)定，對振蕩電路激發(fā)多于動力沖程持續(xù)時間的一半的時間。在該時間的一部分期間，可以通過較高的電壓激發(fā)振蕩電路，該較高的電壓也在燃燒開始時激發(fā)振蕩電路。在該時間的另一部分期間，可以利用減小的電壓激發(fā)振蕩電路。優(yōu)選地，在多于動力沖程的三分之二的時間期間(例如在多于動力沖程的四分之三的時間期間或者在整個動力沖程期間)，利用減小的電壓激發(fā)振蕩電路。
[0011]優(yōu)選地，該方法被應(yīng)用于四沖程發(fā)動機，但是該方法也可以應(yīng)用于二沖程發(fā)動機。四沖程發(fā)動機具有進氣沖程、壓縮沖程、動力沖程和排氣沖程。
[0012]本發(fā)明的有利改進規(guī)定，至少在壓縮沖程的三分之二的時間期間，特別優(yōu)選地至少在壓縮沖程的四分之三的時間期間，例如在整個壓縮沖程期間，激發(fā)電暈點火裝置的振蕩電路。除了動力沖程之外，壓縮沖程也對最佳燃燒具有極大的重要性。例如通過測量燃燒室中壓力的演變來在壓縮沖程的主要部分期間或者甚至在整個壓縮沖程期間監(jiān)測燃燒室，發(fā)動機控制因此可以得到改善。也可以在發(fā)動機的整個操作循環(huán)期間激發(fā)電暈點火裝置的振蕩電路，從而使得能夠連續(xù)地監(jiān)測燃燒室。
[0013]通常，電暈點火裝置包括從初級電壓產(chǎn)生更高的次級電壓的變壓器。該次級電壓然后激發(fā)振蕩電路。激發(fā)振蕩電路的電壓通常等于點火電極處的電壓。生成用于對空氣燃料混合物點火的電暈放電通常需要全板(full board)電壓或者甚至例如通過電容器或變壓器的前級(pre-stage)產(chǎn)生的幾十伏的更高電壓。提供減小的交流電壓僅需要顯著更低的初級電壓，其小于起動電暈放電所需的初級電壓的一半，通常甚至小于起動電暈放電所需的初級電壓的四分之一，例如僅有5V至10V。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，可以通過激發(fā)振蕩電路而在點火電極處引發(fā)交流電壓。在第一時期期間，該交流電壓可以超過最小值從而引發(fā)電暈放電。在第二時期期間，可以使交流電壓降低到小于該最小值的一半以監(jiān)測燃燒室。換句話說，在僅激發(fā)振蕩電路用于監(jiān)測燃燒室并且沒有電暈放電燃燒的第二時間期間點火電極處的交流電壓僅僅是小于電暈放電燃燒從而點燃空氣燃料混合物的第一時期期間的值的一半的值。
[0015]優(yōu)選地，點火電極處的交流電壓應(yīng)該小于該最小值的四分之一，特別優(yōu)選地應(yīng)該小于該最小值的八分之一。
[0016]可以有利地相對于擊穿電壓確定在第一時期期間施加于點火電極的交流電壓所超過的該最小值。擊穿電壓是電暈放電變成電弧放電時的電壓。優(yōu)選地，最小值應(yīng)該是擊穿電壓的至少三分之二。在第一時期期間，施加于點火電極的交流電壓于是具有擊穿電壓的三分之二與擊穿電壓自身之間的值。利用這種方式，實現(xiàn)較大的電暈放電用于點燃燃燒室中的空氣燃料混合物，因此大量的能量被引入到空氣燃料混合物中。特別優(yōu)選地，最小值應(yīng)該是擊穿電壓的至少四分之三，例如至少五分之四。在發(fā)動機的操作循環(huán)期間，擊穿電壓可以變化。如果該變化顯著，則可以例如利用上面提到的參數(shù)相對于擊穿電壓的最低值重新限定最小值。
[0017]例如，可以通過DE102010024396A1中描述的方法確定在第一時期期間施加于點火電極以對空氣燃料混合物點火的交流電壓。
[0018]優(yōu)選地，第二時期應(yīng)該至少與第一時期一樣長。由于激發(fā)振蕩電路的交流電壓不能立即變化、并且因此點火電極處的交流電壓也不能立即變化，所以在第一與第二時期之間將存在較長或較短長度的時間，在該時間內(nèi)點火電極處的交流電壓的值處于第一時期的最小值與第二時期的最大值之間。特別優(yōu)選地，第二時期應(yīng)該是第一時期的至少兩倍長。
[0019]為了對空氣燃料混合物點火，電暈放電必須將顯著量的能量傳送到燃燒室中。常規(guī)的電暈點火裝置通常在曲柄軸角度處于點火的上死點(upper dead centre)前的60°至點火的上死點后的20°的范圍內(nèi)時實現(xiàn)該能量傳送。優(yōu)選地，第一時期應(yīng)該處于該范圍內(nèi)。例如,第一時期應(yīng)該不早于點火的上死點前的90 °開始,優(yōu)選地不早于點火的上死點前的60°開始。此外，第一時期應(yīng)該最晚在點火的上死點前的30°開始，優(yōu)選地不晚于點火的上死點前的40 °開始。優(yōu)選地,第一時期應(yīng)該不在點火的上死點前結(jié)束,特別優(yōu)選地不在點火的上死點后的10°之前結(jié)束。優(yōu)選地，第一時期應(yīng)該不晚于點火的上死點后的60°結(jié)束，特別優(yōu)選地最晚在點火的上死點后的40°結(jié)束。
[0020]有利的改進規(guī)定，振蕩電路是包括電壓控制型振蕩器的鎖相環(huán)，并且該振蕩器的電壓是被評估從而獲得關(guān)于燃燒室的信息的電參數(shù)。該振蕩器的電壓是頻率的參考基準，并且可以容易地測量以便獲得振蕩電路的電參數(shù)，從而使得能夠以最小的努力監(jiān)測燃燒室。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]本發(fā)明的更多細節(jié)和優(yōu)點將在下面的實施例以及附圖中給出。對彼此等同或相對應(yīng)的部件提供相同的附圖標記。
[0022]圖1示出電暈點火裝置的第一實施例的框圖；并且
[0023]圖2示出電暈點火裝置的第二實施例的框圖。
【具體實施方式】
[0024]圖1示出開環(huán)相位控制型電暈點火裝置的示意性框圖。通過高頻電壓發(fā)生器I提供交流電壓。該電壓激發(fā)電暈點火裝置的振蕩電路(未示出)并經(jīng)由線a施加于點火電極。該交流電壓和相應(yīng)交流電流的測量值經(jīng)由信號線b被傳遞到濾波器單元2。在濾波器單元2中，電壓和電流的值在經(jīng)由線c傳遞到整流器3、鎖相環(huán)7和監(jiān)測燃燒室的模數(shù)轉(zhuǎn)換器6之前可以被清除噪音和干擾。
[0025]濾波器單元2可以是低通濾波器。如果信號線b傳送高頻原始信號，例如20MHz可以適當(dāng)?shù)刈鳛榈屯V波器的閾值。如果信號線b傳送有效值，例如500kHz可以適當(dāng)?shù)刈鳛榈屯V波器的閾值。
[0026]從整流器3，信號將會經(jīng)由線d傳送到除法器4，該除法器4基于經(jīng)濾波的電壓和電流信號計算振蕩電路的阻抗。阻抗值將會經(jīng)由線e供應(yīng)至控制裝置5 (例如微處理器)。還經(jīng)由線d向控制裝置5供應(yīng)電流和電壓的值?？刂蒲b置5可以根據(jù)這些值推導(dǎo)控制偏差并將控制用運算結(jié)果經(jīng)由線g傳送至高頻電壓發(fā)生器I?？刂蒲b置5可以經(jīng)由輸入輸出接口 f與發(fā)動機控制器通信，并因此可以接收例如控制命令或目標值。
[0027]高頻電壓發(fā)生器I的目標頻率由鎖相環(huán)7設(shè)置。高頻電壓發(fā)生器I的頻率被控制成使得振蕩電路中的交流電流與激發(fā)振蕩電路的交流電壓之間的相位差盡可能小。鎖相環(huán)7包括電壓控制振蕩器“VC0”。該振蕩器的電壓與頻率成比例并且經(jīng)由線k被提供至模數(shù)轉(zhuǎn)換器6。模數(shù)轉(zhuǎn)換器6還經(jīng)由線h接收由除法器4確定的阻抗。[0028]模數(shù)轉(zhuǎn)換器6因此可以在輸出接口 i上提供振蕩電路的不同電參數(shù):振蕩電路的阻抗、振蕩電路的頻率、交流電流、交流電壓、及其相移。實際上，單個參數(shù)對于監(jiān)測燃燒室而言就是足夠的。評估更多的參數(shù)會改善監(jiān)測，并且冗余性會增強可靠性?？梢酝ㄟ^電參數(shù)的各絕對值以及根據(jù)這些絕對值隨時間的變化來推導(dǎo)重要信息。因此，為了進行評估，有利的是計算這些絕對值的時間導(dǎo)數(shù)或計算其積分。
[0029]也可以在輸出接口上以模擬方式提供這些參數(shù)。
[0030]可以根據(jù)這些電參數(shù)或這些電參數(shù)隨時間的變化來確定表征燃燒室的狀態(tài)的參數(shù)。例如，表征燃燒室的狀態(tài)的參數(shù)是燃燒室中的壓力、或燃燒室中的混合物的狀態(tài)。所示出的實施例被設(shè)計成從外部(例如在電動機控制裝置中)評估燃燒室的電參數(shù)。也可以由電暈點火裝置自身(例如由控制裝置5)作出評估，使得可以向發(fā)動機控制裝置提供燃燒室的參數(shù)。
[0031]圖2示出閉環(huán)相位控制型電暈點火裝置的示意性框圖。該框圖與另一框圖十分相似。由于該原因，下面僅提及兩者之間的差別。
[0032]圖2的閉環(huán)相位控制型電暈點火裝置不包括鎖相環(huán)7。因此，由控制裝置5經(jīng)由線g通過例如設(shè)置阻抗的目標值或誤差信號來控制高頻電壓發(fā)生器1，其中誤差信號通過比較阻抗的目標植與實際值而確定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于監(jiān)測循環(huán)工作內(nèi)燃機的燃燒室的方法，在所述燃燒室中借助通過激發(fā)電振蕩電路而產(chǎn)生的電暈放電來對空氣燃料混合物點火，在所述電振蕩電路中，與燃燒室壁電絕緣的點火電極和所述燃燒室壁構(gòu)成電容，在所述方法中通過評估所述振蕩電路的電參數(shù)來獲得關(guān)于所述燃燒室的信息，其特征在于，在燃燒開始之后，減小激發(fā)所述振蕩電路的電壓，然后利用減小的電壓激發(fā)所述振蕩電路。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述電暈放電熄滅時，利用所述減小的電壓激發(fā)所述振蕩電路。
3.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述減小的電壓小于燃燒開始時的值的一半。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，至少在曲柄軸角度變化至少60°的時間段期間，利用所述減小的電壓激發(fā)所述振蕩電路。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在多于動力沖程的一半的時間期間激發(fā)所述振蕩電路。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在多于動力沖程的四分之三的時間期間激發(fā)所述振蕩電路。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在整個動力沖程期間激發(fā)所述振蕩電路。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，通過交流電壓激發(fā)所述振蕩電路，所述交流電壓在第一時期期間超過最小值從而引發(fā)所述電暈放電、并且在燃燒開始之后的第二時期期間降低到小于所述最小值的一半的值從而監(jiān)測所述燃燒室。
9.如權(quán)利要求8所述 的方法，其特征在于，在燃燒開始之后的所述第二時期期間，所述交流電壓降低到小于所述最小值的四分之一的值。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在燃燒開始之后的所述第二時期期間，所述交流電壓降低到小于所述最小值的八分之一的值。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述最小值是所述電暈放電變成電弧放電時的擊穿電壓的至少三分之二。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述最小值是所述電暈放電變成電弧放電時的擊穿電壓的至少四分之三。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述最小值是所述電暈放電變成電弧放電時的擊穿電壓的至少五分之四。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二時期至少與所述第一時期一樣長。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二時期至少是所述第一時期的兩倍長。
16.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一時期最早在點火的上死點前的90°開始。
17.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一時期最早在點火的上死點前的60°開始。
18.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述振蕩電路是包括電壓控制型振蕩器的鎖相環(huán)，并且所述振蕩器的電壓是被評估從而獲得關(guān)于所述燃燒室的信息的電參數(shù) 。
【文檔編號】F02P23/04GK103452733SQ201310206574
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月30日
【發(fā)明者】M.特朗普, S.博內(nèi) 申請人:博格華納貝魯系統(tǒng)股份有限公司