技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于运行内燃机、尤其是
汽车的内燃机、尤其是轿车的内燃机的控制装置和方法，以及一种用于实施这种方法的
计算机程序产品和一种带有这种控制装置的汽车。
背景技术
[0002] 在内燃机、尤其是汽车的内燃机中，
燃料空气混合气在有意的点火之前和/或之后可能会产生不期望的自燃。除了有意的点火之后的自燃(在
汽油发动机中即所谓的
爆震或在
柴油发动机中即所谓的柴油机爆震)之外，还可能会出现在时间上早于有意的点火的所谓预点火(随机预点火，“Stochastic Pre-ignition”，SPI)。本发明范畴内的自燃尤其可以是指在时间上早于有意的点火的预点火。附加地或可选地，本发明范畴内的自燃还可以是指在时间上晚于有意的点火的爆震或柴油机爆震。
[0003] 在企业内部实践中，已知用于检测爆震或柴油机爆震的声学爆震
传感器，所述声学爆震传感器探究常见于爆震的高频振动部分，并且识别
气缸中的燃爆。
[0004] 这种解决方式只是有条件地适合于检测预点火，而且还容易出错。此外，这种解决方式由于使用爆震传感器而需要结构上的耗费。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于，改善内燃机、尤其是汽车内燃机的运行，尤其减少一个或多个上述弊端。
[0006] 所述技术问题通过一种用于运行内燃机、尤其轿车的内燃机的方法、一种用于运行内燃机、尤其是轿车内燃机的控制装置、一种用于实施这种方法的计算机程序产品和一种带有这种控制装置的汽车解决。所述方法具有以下步骤：确定
过量空气系数；确定所述过量空气系数相对于尤其是预先给定的或确定的额定过量空气系数的偏差；并且根据所确定的偏差检测内燃机的自燃。
[0007] 根据本发明的一个方面，在尤其具有一个或多个
涡轮增压器的内燃机、尤其是
汽油发动机或柴油发动机中，检测尤其是当前的过量空气系数，尤其通过为此设计或配置的过量空气系数检测装置进行检测。
[0008] 过量空气系数尤其可以是所谓的空气系数或所谓的充气系数，并且描述了可供燃烧使用的空气量与按化学计量的燃烧所需的空气量之比、尤其是重量比，或者说为燃烧所提供的燃料相对于燃尽的燃料的比例、尤其是重量比。在一种实施方式中，所述过量空气系数是商λ＝mL/mLst或者是与所述商类似的量，例如其倒数等，其中，mL表示可供燃烧使用的空气重量，mLst表示充分燃烧至少需要的按化学计量的空气重量。
[0009] 在一种实施方式中，所述过量空气系数可通过一个或多个本身已知的λ传感器、尤其是
电阻阶跃传感器和/或奈斯特传感器或
电压阶跃传感器测量。在扩展设计中，过量空气系数通过过量空气系数调节装置或催化废气调节装置的一个或多个λ传感器测量。由此，在一种实施方式中可以使用已有构件的附加功能，并且这样降低结构
费用。在一种实施方式中，一个或多个λ传感器布置在废气管道中，或布置在内燃机的一个或多个气缸的下游。如以下还将详细描述的那样，在一种实施方式中，λ传感器可以配属于一个气缸、多个气缸中的
指定气缸、尤其是气缸边缘的气缸或共同配属于内燃机的所有气缸，并且为所述一个或多个气缸检测相应的过量空气系数。
[0010] 尤其通过为此设计或配置的偏差确定装置来确定尤其通过过量空气系数检测装置测得的和/或当前的过量空气系数相对于额定过量空气系数的偏差。在一种实施方式中，额定过量空气系数尤其可以是由废气调节装置规定的额定过量空气系数。同样也可以是测定的额定过量空气系数、尤其是根据之前的(尤其通过过量空气系数检测装置测得的)过量空气系数所确定的额定过量空气系数、尤其是之前所确定的额定燃烧比值的函数、尤其是平均值、最大值或最小值。由此在一种实施方式中，尤其也可以在没有例如通过废气调节装置进行规定或预设的情况下根据之前测得的过量空气系数确定额定过量空气系数，并且确定当前测得的过量空气系数相对于该额定过量空气系数的偏差。额定过量空气系数、尤其是给定或确定的额定过量空气系数尤其可以在一定时间上或在一定
曲轴转
角内是恒定的或可变的。由此在一种实施方式中，尤其可以暂时地对内燃机中的混合气进行有针对性的加浓(Anfettung)或稀释(Abmagerung)。
[0011] 业已证明，过量空气系数可能会由于自燃、尤其是预点火发生尤其显著的变化。这可能是由于
燃烧室沉积物的燃烧所导致的，所述燃烧室沉积物由于通过自燃所造成的压
力过高和
温度过高而发生燃烧。相应地，可以基于过量空气系数检测内燃机的或者说内燃机的一个或多个气缸中的自燃。
[0012] 根据本发明的一个方面，尤其通过为此设计或配置的自燃检测装置，根据尤其是通过偏差确定装置测得的偏差检测内燃机的自燃。
[0013] 如上所述，由此在一种实施方式中还可以尤其检测预点火。附加地或可选地，在一种实施方式中可以改进对自燃的检测、尤其可以降低该检测的出错率。附加地或可选地，在一种实施方式中，尤其当一个或多个原本就为废气调节装置所需的或者说已有的λ传感器被用于确定过量空气系数时，可以减少结构耗费。
[0014] 在一种实施方式中，可以录入、尤其保存和/或
信号化地显示测得的自燃、尤其是预点火，并且由此监测内燃机的运行。附加地或可选地，如果尤其一旦和/或只要检测到、尤其通过自燃检测装置检测到自燃时，就可以尤其通过为此设计或配置的保护装置实施一个或多个保护措施。在一种实施方式中，保护措施尤其可以包括、尤其可以是暂时的和/或恒定的或者可变的混合气加浓。同样地，保护措施例如可以包括、尤其可以是抑制爆震调节。由此在一种实施方式中，可以减少不期望的自燃，并且这样尤其改进了内燃机的运行、尤其是对内燃机进行保护。
[0015] 如上所述，过量空气系数可能由于自燃尤其是预点火暂时发生局部显著的变化，尤其可能在一种实施方式中相对于尤其预先给定的或确定的额定过量空气系数存在高达30％的偏差。因此在一种实施方式中，可以确定测得的过量空气系数与相应的、尤其是预先给定的或确定的额定过量空气系数之间的差，或者将其数值确定为偏差。由此在一种实施方式中，可以进行简单和/或响应迅速的处理。
[0016] 在一种实施方式中，尤其通过为此设计或配置的积分器装置对过量空气系数相对于尤其预先给定的或确定的额定过量空气系数的偏差或差、尤其是偏差或差的数值进行积分，并且由此确定为积分偏差或者作为积分偏差使用。由此在一种实施方式中，可以使对自燃的检测更稳定和/或更精确。相应地在一种实施方式中，根据测得的过量空气系数与尤其预先给定的或确定的额定过量空气系数之间的积分偏差或积分差检测内燃机的自燃。为简要起见，在此将测得的过量空气系数与尤其预先给定的或确定的额定过量空气系数之间的差、该差的数值和该差及其数值的积分都称为(积分)偏差。
[0017] 在一种实施方式中，尤其通过在预先给定的距离、优选在离散的
曲轴转角间距内分别检测过量空气系数，并且从尤其预先给定或确定的相应额定过量空气系数中减去所述过量空气系数，并且将该差、尤其是该差的数值相加，由此可以以数字方式进行积分。由此，积分或者说积分值尤其可以是过量空气系数与预先给定的或确定的额定过量空气系数的差的和或者说总和。
[0018] 在一种实施方式中，如果尤其一旦和/或只要所确定的偏差、尤其是测得的过量空气系数与尤其预先给定的或确定的相应额定过量空气系数之间的至少一个差、该差的数值或尤其对该差或数值的数字积分相对于预先给定的极限值至少偏差了预先给定的数值，并且尤其是这种情况被比较装置检测到，则检测到内燃机的自燃。由此在一种实施方式中可以实施简单和/或稳定的检测。在一种实施方式中，数值和/或极限值是恒定的，在另一种实施方式中，数值和/或极限值是可变的。由此在一种实施方式中，检测可以与不同的运行条件、内燃机状态等相适应。数值和/或极限值尤其可以通过实验得出和/或通过模拟被确定。
[0019] 在一种实施方式中，无气缸针对性地或者不针对气缸特定地检测自燃。换言之，尤其当(积分)偏差相对于极限值至少相差一定数值时，仅能确定是否在内燃机的某个气缸中发生了自燃、尤其是预点火。由此在一种实施方式中，尤其当在一种扩展设计中保护措施也是无气缸针对性的(例如对混合气进行整体上的加浓)情况下，可以将检测过程设计得更简单和/或更稳定。相应地，过量空气系数检测装置尤其可以布置在排气
歧管或下游的废气收集管道内。
[0020] 在一种实施方式中，有气缸装置针对性地、尤其是有气缸针对性地检测自燃。由此在一种实施方式中，可以将检测过程设计得更精确。附加地或可选地，在一种扩展设计中，也可以进行有气缸装置针对性、尤其是有气缸针对性的保护措施、例如针对气缸(装置)特定地对混合气进行加浓。
[0021] 相应地在一种实施方式中，有气缸装置针对性地、尤其是有气缸针对性地或对
选定的气缸、尤其是气缸边缘上的气缸确定过量空气系数和尤其积分偏差。
[0022] 这在一种扩展设计中可以通过过量空气系数检测装置、尤其是一个或多个λ传感器实现，所述一个或多个λ传感器配属于内燃机的气缸装置、尤其是某个气缸或选定的气缸、尤其是气缸边缘。相应地，通过在每个气缸的出口或每个气缸边缘上布置λ传感器，配属于气缸装置的过量空气系数检测装置可以检测或者说设计用于检测该气缸装置的过量空气系数。
[0023] 附加地或可选地，可以在配属于内燃机的气缸装置尤其是气缸的检测窗口内、尤其是有气缸(装置)针对性的曲轴转角范围内确定过量空气系数和尤其积分偏差。特定气缸内的自燃在特定的曲轴转角范围内通过全局的或中央的过量空气系数检测装置、尤其是中央的λ传感器(例如设置在
排气歧管或下游的废气收集管内)进行检测，所述曲轴转角范围可以与该气缸明确对应。曲轴转角范围或者说检测窗口的长度尤其可以与气缸占曲轴完整旋转一圈的比例相当和/或相对于该气缸的
上止点错移一段给定的距离。在一种实施方式中，检测窗口、尤其是该检测窗口相对于所配属的气缸的上止点的错移可以通过实验确定和/或通过模拟确定。
[0024] 本发明范畴中的各装置可以
硬件技术实现和/或以
软件技术实现，所述装置尤其具有优选与存储系统和/或总线系统的数据连接或信号连接的尤其是数字的处理单元、尤其是微处理单元(CPU)和/或一个或多个程序或程序模
块。CPU可以设计用于运行作为保存在存储系统中的程序的指令、检测来自
数据总线的
输入信号和/或向数据总线发送
输出信号。存储系统可以具有一个或多个、尤其是不同的存储介质、尤其是光学的、
磁性的、固态的和/或其它不易失的介质。程序可以设计为，使得所述程序能够实现或者实施此处所述的方法，从而使CPU能够实施这种方法的步骤，并且由此尤其能够运行内燃机、尤其是确定偏差和/或对偏差进行积分和/或检测自燃、尤其是检测相对于预先给定的极限值的偏差。
附图说明
[0025] 本发明的其它有利的扩展设计由以下对优选实施方式的说明给出。为此以部分示意性的方式在附图中：
[0026] 图1示出四个气缸中的压力曲线(下方)、测得的和预先给定的过量空气系数(中间)和图2的内燃机的测得的与预先给定的过量空气系数之间的偏差在一定曲轴转角上的积分(上方)；
[0027] 图2示出了根据本发明的一种实施方式的带有控制装置的轿车内燃机的部分；并且
[0028] 图3示出了根据本发明的一种实施方式的用于运行图2的内燃机的方法，该方法通过图2的控制装置实施。
具体实施方式
[0029] 图2示出了根据本发明的一种实施方式的带有控制装置的轿车的内燃机的部分。
[0030] 在该内燃机中，示例性地示出了带有可移动
活塞2、进气口3和废气排放口4的气缸1，在所述废气排放口4中布置有λ传感器5，在未示出的变型方案中，所述λ传感器还可以针对所有气缸居中地布置，例如布置在排气歧管中。所述λ传感器检测过量空气系数λ，并且将过量空气系数λ传输给形式为发动机ECU(发动机
电子控制单元)6的控制装置。
[0031] 在图1中示出了在一定曲轴转角α上在四个气缸中的压力曲线。可以看出在第一气缸内的正常燃烧的压力曲线(pC1)、第二气缸中的正常燃烧的压力曲线(pC2)，第三气缸中的正常燃烧的压力曲线(pC3)和第四气缸中的正常燃烧的压力曲线(pC4)。
[0032] 在此，如从压力pC1的急剧升高可以看出，在第一气缸中出现不期望的预点火。
[0033] 图1在中间示出了预先给定的过量空气系数λd，所述预先给定的过量空气系数示例性地尤其在曲轴转角范围wC1内是恒定的。
[0034] 在预先给定的过量空气系数上示出了由λ传感器5测得的实际的过量空气系数λ。可以看出，过量空气系数λ在曲轴转角范围wC4、wC2和wC3内大致上与预先给定的过量空气系数λd相一致。
[0035] 然而由于第一气缸中的预点火，λ传感器5检测到在曲轴转角范围wC1内的明显富化、即过量空气系数λ的下降。相应地在曲轴转角α上得到了针对离散的曲轴转角αn或者曲轴转角间距αn-αn-1的临时偏差Δλn＝λ(αn)-λd(αn)，在图1中示例性地示出了其中一个偏差。
[0036] 为了由所述偏差Δλn或借助λ传感器5检测预点火，ECU6实施以下借助图3描述的方法。
[0037] 为此预设在图1中呈曲轴转角范围wC1至wC4形式示出的检测窗口，所述检测窗口配属于各个气缸、尤其相对于其上止点错移一段预先给定的距离。如上所述，曲轴转角范围wC1内的过量空气系数λ主要由第一气缸中的燃烧导致(因此由于该气缸中的预点火而在此处相应地下降明显的偏差Δλn)，曲轴转角范围wC4内的过量空气系数λ主要由第四气缸中的燃烧导致，曲轴转角范围wC3内的过量空气系数λ主要由第三气缸中的燃烧导致，而曲轴转角范围wC2内的过量空气系数λ主要由第二气缸中的燃烧导致。在另一种内燃机中，过量空气系数也可以由多个气缸中的燃烧导致，因此检测窗口配属于这些气缸。然而在此也可以在一种实施方式中为每个气缸这样配属各自的检测窗口，使得只有该气缸中的预点火导致在该检测窗口中过量空气系数λ相对于预先给定的过量空气系数λd出现相应的偏差。
[0038] 当曲轴继续旋转到新的检测窗口wCi时，在第一步骤S10中初始化或复位积分值S和
采样值n。随后采样值n分别通过步骤S20以离散的曲轴转角间距或在离散的曲轴转角αn中逐渐增加(n＝n+1)，通过λ传感器5检测各过量空气系数λn，由此通过ECU6的偏差确定装置6.1确定预先给定的额定过量空气系数λdn＝λ(αn)与该过量空气系数λn之间的差Δλn，并且利用偏差确定装置6.1的积分装置通过将该差加入到开始被初始化的积分值S上而进行积分(S＝S+Δλn)。
[0039] 随后在步骤30中，ECU6的自燃检测装置6.2的比较装置将该积分偏差S与预先给定的极限值SPI相比较。如果积分偏差S相对于预先给定的极限值SPI至少具有预先给定的数值M(所述数值M如在图1中的预先给定的极限值SPI所表示的那样)的偏差，或者如果积分偏差S超出极限值SPI至少M(S30：“是”)，则自燃检测装置6.2检测到内燃机的配属于当前检测窗口wCi的气缸(在本
实施例中为第一气缸)中的自燃。
[0040] 随后ECU6的保护装置6.3在步骤40中通过以下方式实施保护措施，即预先给定的额定过量空气系数λd在再下一个工作循环中降低到预先给定的低值λp，并且由此使混合气加浓。这在图1中被示意性示出。如果积分偏差S没有至少超出预先给定的极限值SPI数值M时(S30：“否”)，则自燃检测装置6.2没有检测到自燃，并且跳过步骤S40。
[0041] 在接下来的步骤S50中，检验新的检测窗口wCi+1是否已经开始，即曲轴转角是否进入新的曲轴转角范围wCi+1。只要不满足这种情况(S50：“否”)，则方法返回步骤S20，从而尤其使差Δλn继续向积分偏差S积分。一旦新的检测窗口wCi+1开始(S50：“是”)，则方法返回步骤S10，在该步骤中尤其使积分值S和采样值n复位或者说初始化。
[0042] 这在图1上方示出：在此，对于先后衔接的检测窗口wC4、wC2、wC1和wC3以及预先给定的极限值SPI和预先给定的数值M示出数字积分ΣΔλn＝Δλ0+Δλ2+...＝[λd(α0)–λ(α0)]+[λd(α1)–λ(α1)]+...。可以看出，由于第一气缸中的预点火(参见明显的压力升高pC1)，在所属检测窗口wC1中的过量空气系数λ相对于预先给定的额定过量空气系数λd也发生明显偏差，并且所述偏差的积分相应地超出预先给定的极限值SPI大于M的数值。由于积分偏差ΣΔλn超出极限值SPI，ECU6检测到第一气缸中的预点火，并且可以相应地实施保护措施。
[0043] 尽管在以上说明中阐述了示例性的实施方式，但需要指出的是，还可以有大量变型方案。因此除了例如尤其通过废气调节装置预先给定的额定过量空气系数λd之外，还可以使用在一个或多个检测窗口内测得的过量空气系数λn的平均值(1/n)Σλn作为额定过量空气系数λd。此外还需要指出的是，示例性实施方式仅作为示例，而不应以任何方式对保护范围、应用性和结构构成限制。本领域技术人员通过以上说明可以得到实现至少一个示例性实施方式的教导，其中，在不脱离由
权利要求书及其等效技术特征组合所确定的保护范围的情况下，可以对所述构件在功能和布置方面进行大量改变。
[0044] 附图标记清单
[0045] 1 气缸
[0046] 2 活塞
[0047] 3 进气口
[0048] 4 废气排放口
[0049] 5 λ传感器(过量空气系数检测装置)
[0050] 6 发动机ECU(发动机电子控制单元)(控制装置)
[0051] 6.1 带有积分器装置的偏差确定装置
[0052] 6.2 带有比较装置的自燃检测装置
[0053] 6.3 保护装置
