[发明专利]用于获得内燃机气缸中燃烧开始的方法和装置

说明书

技术领域

本发明整体上涉及内燃机和用于使内燃机运行的方法，其中由提供 的气缸压力曲线获得在内燃机气缸中的一个或多个燃烧开始。

背景技术

在内燃机运行时可以控制气缸中的燃烧。但是为此需要分析在气缸 中进行的燃烧过程。最好通过评价气缸压力在相关气缸中的变化实现燃 烧分析。由此可以推导出气缸中的燃烧开始。

例如为了计算加热曲线可以利用气缸压力曲线，加热曲线描述通过 燃烧的热量释放。分析在气缸中燃烧的结果例如是标识的平均压力、转 换的热量、燃烧开始、燃烧结束和燃烧持续时间。

例如由文献DE 102004072A1已知方法，它们由此定义燃烧开始， 加热或总加热变化超过给定的阈值，例如总共释放热量的5％。但是主 要是对于小的喷射量不是总能无疑问地由加热变化确定燃烧开始。

在上述的燃烧分析结果情况下确定燃烧开始是用于改善气缸中燃 烧控制的重要措施。尤其是识别燃烧开始用于下面的目的：

1.未来由于法定的规定需要监控喷射开始。由此可以识别喷射系统 的故障，在故障中系统不处于以确定的曲轴角提供燃料的位置，该曲轴 角是必需的，用于以给定的或给定以上的水平保持废物排放。通过燃烧 开始可以获得并监控喷射开始(喷射开始的曲轴角， 燃烧开始的曲轴角和点火延迟的曲轴角)。由此可以识别太 早或太迟喷射。其前提是，足够精确地识别 或者利用点火延迟模型计算取决于参数矢量θ的点火延迟

可以将实际燃烧开始与理论燃烧开始的偏差输送到调节器，它可以 相应地偏移用于喷射阀的开始控制和/或给司机示出故障通知和/或将相 应的信息储存在故障储存器中，用于在车间里诊断。

2.此外可以在了解燃烧开始时监控点火延迟由此可以 识别并补偿气缸进气度(例如氧气或剩余气体含量、温度)或者燃料点 火能力(十六烷值)的变化，它们可能导致更快或更慢 的点火。其前提是，足够精确地识别喷射开始由 控制开始和喷射延迟(电控制与打开喷嘴之间的运行时间)能够计算喷 射开始(控制开始时的曲轴角)。 喷射延迟通常与假设恒定的时间上喷射延迟(τ_EV≈恒定)的速度成 比例。可以将实际点火延迟与理论点火延迟的偏差输送到调节 器，它使运行参数如开始控制、蓄压管压力或进气压力相应地匹配和/ 或显示给司机(作为故障通知)和/或储存在故障储存器中，用于在车间 里诊断。

3.为了在激活废气后处理时再生可以使用以后的再喷射，其目的是 提高废气温度。因为这种再喷射可能加强气缸壁上不利的油稀薄，因此 必需在提高温度方面尽可能晚地选择喷射开始和燃烧而在油稀薄程度 方面尽可能早地选择喷射开始和燃烧开始。这需要使燃烧开始调节到确 定的时刻，它考虑到可能相反的目的。为此一般对于燃烧开始确定取决 于运行点的理论值，使实际燃烧开始调节到理论值。

目前已知一系列方法，用于由提供的气缸压力曲线确定燃烧开始。 燃烧开始通常对应于气缸中的第一明显压力升高或者定义气缸中纯压 缩状态的结束。

由气缸压力曲线获得燃烧开始的方法在于，使气缸压力曲线分成压 缩分量和燃烧分量并由此推导燃烧开始。例如由DE 102005026724A1 已知这一点。在其中描述到，在对数变换曲线中换算气缸压力曲线。

文献Assanis，D.N.；Z.S.；Fiveland，S.B.；SYRIMIS，M.：“直接喷射式 柴油机稳态和瞬态运行下预测点火延迟相关关系”，ASME-ICE Fall Technical Conference，Ann，Arbor，Michigan，1999建议利用气缸压力曲 线二次导数的最大值作为燃烧开始的判据。在文献Katrasnik，T，et al， “确定柴油机中燃烧开始的新标准”，Journal of Engineering for Gas Turbines and Power，No.4，928-933页中描述了类似的方法，其中作者以 三次导数的最大值作为燃烧开始的时刻。

在US 6,840,218B2中建议，使气缸压力曲线置于波-转化，它能 够实现发生频率的时间配置。在此在波系数绝对值中的突然升高作为燃 烧开始时刻的指示。