[發明專利]用于探測并減少發動機自燃的方法和系統

有效

• 申請號: 201010145463.9
• 申請日: 2010-03-29
• 公開（公告）號: CN101846026A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: C·H·富爾克茨;J·C·扎瓦拉朱拉多;K·T·基貝爾;J·吳
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: F02P17/00
• 分類號: F02P17/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 彭武

技術領域

本發明總體涉及用于探測發動機自燃和爆燃的方法和系統，并且，更具體地涉及用于減少發動機自燃或火花爆燃的方法和系統。

背景技術

本部分提供的背景技術是為了對本發明的發明背景進行一般說明。本背景技術部分所描述的本發明發明人的工作，以及本背景技術部分的不能作為申請日時現有技術的其他方面，都不能明確地或隱含地被認為是與本發明抵觸的現有技術。

爆燃是由強烈燃燒產生的可聽聲。反復的爆燃事件會導致燃燒室的表面溫度升高和表面振動以及活塞、氣缸缸蓋、氣門、火花塞和氣缸壁上的破壞性金屬去除。

但是，自燃和爆燃具有非常明確的定義。這些術語用于描述燃燒室內終燃燃氣(最后燃燒的那部分燃氣)的快速放熱過程，該過程是快速壓力升高的結果，快速壓力升高引起燃燒室內的終燃燃氣在整個體積上自發地自己點燃(自燃)，并導致爆炸性燃燒或爆燃。終燃燃氣中的快速壓力升高由壓力波引起，壓力波比火焰鋒面移動得快，這導致終燃燃氣的壓縮和終燃燃氣溫度的升高，該溫度的升高足以導致全部體積的終燃燃氣的自發燃燒或爆燃。這導致熱量的瞬間釋放，該釋放引起氣缸壓力在燃燒室的固有音頻上諧振。壓力波的持續振動引起燃燒室的金屬表面振動并產生爆燃的可聽聲。因此，爆燃是響應于快速壓力升高或熱量釋放的燃燒室的脈動響應，該快速壓力升高或熱量釋放作為引發燃燒室諧振的脈沖。這與用錘子敲擊燃燒室以提供用于激勵燃燒室結構的固有諧振頻率的脈沖等效。

因此，快速熱量釋放和自燃引起可聽效果，也就是爆燃(即快速熱量釋放和自燃是原因而爆燃是結果)。生產中所使用的爆燃控制系統的重點是使用通過加速度計感測的壓力振動，該加速度計測量由于燃燒室內的振動壓力波而傳遞到氣缸體結構的振動。氣缸體振動中的振動能量被用作爆燃的強度指數。能采用若干種方式探測爆燃強度，如振動波形的平方的積分或振動的最大峰-峰值。然后，該爆燃強度信號被用于將火花延遲到爆燃消失的點。需要有相當大的氣缸壓力振動通過氣缸體結構傳播才能被振動傳感器(加速度計)探測到。因此，在發動機必須產生相當大的爆燃之后，才會采取校正動作以通過延遲火花來停止爆燃，這就降低了燃燒速率并阻止了爆燃的觸發。因此，這種方法不能探測到低水平的爆燃強度。

可選擇地，通過直接探測氣缸壓力的振動，氣缸壓力也被用于探測爆燃。與生產方法類似，將振動的能量用作爆燃強度指數。該方法相對于氣缸體振動方法的優勢是，它可以探測到低水平的爆燃強度以提供早期探測。然而，針對單個燃燒事件測得的爆燃強度受燃燒室中傳感器位置的影響，而且受由氣門機構或其它機械部件導致的氣缸體振動的影響。因此需要更魯棒的探測爆燃的方法，該方法將在下文被描述。

發明內容

本發明以減少錯誤探測的方式準確地確定自燃并減少了與自燃相關的爆燃。

在本發明的一方面，方法包括產生氣缸壓力信號；基于所述氣缸壓力信號產生放熱率信號；從放熱率信號確定最大放熱率；和基于所述最大放熱率為發動機校正自燃。

在本發明的另一方面，方法包括為內燃機的每個氣缸產生氣缸內壓力信號；用濾波器處理所述氣缸內壓力信號以形成濾波后的氣缸內壓力信號；基于濾波后的氣缸內壓力信號產生放熱率信號；建立窗；對每個氣缸從所述窗內的放熱率信號確定最大放熱率信號；為每個氣缸產生強度指數；從強度指數確定最大強度指數；和當強度指數大于閾值時，對自燃校正發動機運行條件。

在本發明的又一方面，控制模塊包括濾波器模塊，其用濾波器處理氣缸內壓力信號以形成濾波后的氣缸內壓力信號。控制模塊還包括放熱率確定模塊，其基于所述氣缸內壓力信號產生放熱率信號；最大熱率確定模塊，其從所述放熱率信號確定最大放熱率；該系統還包括校正模塊，其基于所述最大放熱率為發動機校正自燃。

本發明提供了下述技術方案。

(1).一種方法，包括：

產生氣缸壓力信號；

基于所述氣缸壓力信號產生放熱率信號；

從放熱率信號確定最大放熱率；和

基于所述最大放熱率校正發動機的自燃。

(2).如(1)所述的方法，其中：產生氣缸壓力信號包括產生氣缸內壓力信號。

(3).如(1)所述的方法，其中產生放熱率信號包括基于氣缸容積產生放熱率信號。

(4).如(1)所述的方法，還包括用濾波器對所述氣缸壓力信號進行濾波以形成濾波后的氣缸壓力信號，并且其中產生放熱率信號包括基于濾波后的氣缸壓力信號產生放熱率信號。

(5).如(4)所述的方法，還包括基于發動機速度調節濾波器的轉角頻率。