[發(fā)明專利]通過反轉(zhuǎn)波方程來估計(jì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震強(qiáng)度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210273599.7
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102808700A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·肖萬
• 申請（專利權(quán)）人: IFP新能源公司
• 主分類號: F02D28/00
• 分類號: F02D28/00;G01M15/08
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 袁逸

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制領(lǐng)域。本發(fā)明尤其涉及用于藉由放置在該發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的傳感器來估計(jì)此類發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震強(qiáng)度的方法。

此類型的發(fā)動(dòng)機(jī)包括具有燃燒室的至少一個(gè)汽缸，該燃燒室是由汽缸的內(nèi)部側(cè)壁、在該汽缸中滑動(dòng)的活塞的頂部和汽缸蓋劃界的。一般而言，混合燃?xì)獗环忾]在此燃燒室內(nèi)，并經(jīng)受壓縮步驟，接著經(jīng)受在受控點(diǎn)火作用下藉由火花塞的燃燒步驟，這些步驟在以下描述中被集中在“燃燒階段”這一措辭下。

在具有燃燒膨脹沖程的發(fā)動(dòng)機(jī)中，空氣/汽油混合物的燃燒通常在點(diǎn)火火花之后開始。火焰前端蔓延開來并且其氣流把混合物的一部分推至頂靠汽缸壁和活塞頂。壓力和溫度的上升變得如此之大，使得靠著壁固定的燃料達(dá)到其自燃點(diǎn)，并在多處自燃。這種現(xiàn)象稱為“爆震”。因此，爆震首先是受控點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中的一種異常燃燒現(xiàn)象，可以藉由來自發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬噪聲在外部感知。結(jié)果是，燃燒室中出現(xiàn)沖擊波。

由此導(dǎo)致的微型爆炸在聽覺范圍(約5至20KHz)內(nèi)產(chǎn)生震動(dòng)。這些震動(dòng)非常劇烈，而且可能迅速地創(chuàng)建將進(jìn)一步加重問題的熱點(diǎn)。微型爆炸的積累將拔掉活塞頂上和/或汽缸壁和活塞環(huán)上的少量金屬或使其熔化。在若干個(gè)沖程之后(根據(jù)強(qiáng)度)，這將導(dǎo)致活塞、活塞環(huán)或汽缸壁的毀壞。

對爆震強(qiáng)度的估計(jì)允許限制爆震效應(yīng)且不損壞汽缸的燃燒控制。

背景技術(shù)

人們已知一些用于估計(jì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的方法。這些方法是基于記錄汽缸壓力傳感器發(fā)出的信號。第一個(gè)方法旨在離線地(即，以后處理)對這些信號應(yīng)用傅立葉變換技術(shù)來估計(jì)爆震。在以下文獻(xiàn)中描述了此種方法：

-“Application?of?the?Reallocated?Smoothed?Pseudo?Wigner-Ville?Distribution?to?Knock?Detection(重新分配的平滑化偽Wigner-Ville分布在爆震檢測中的應(yīng)用)”，Olivier?BOUBAL和Jacques?OKSMAN，Traitement?du?Signal?volume15，1998。

-“Knock?measurement?for?fuel?evaluation?in?spark?ignition?engines(用于火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中燃料評估的爆震測量)”，C.Hudson、X.Gao、R.Stone，F(xiàn)uel?volume?80(2001)

第二個(gè)方法旨在對信號應(yīng)用一種濾波并檢測最大值以離線估計(jì)爆震的技術(shù)。在以下文獻(xiàn)中描述了此種方法：

-“Modeling?of?In-cylinder?Pressure?Oscillations?under?Knocking?Conditions：Introduction?to?Pressure?Envelope?Curve(爆震條件下的缸內(nèi)壓力振蕩建模：壓力包絡(luò)曲線的采用)”，G.Brecq和O.Le?Corre，SAE2005

最后，已知另一方法，同樣是基于記錄汽缸壓力傳感器發(fā)出的信號。這次，對信號應(yīng)用小波技術(shù)來離線估計(jì)爆震。在以下文獻(xiàn)中描述了此種方法：

-“Knocking?detection?using?wavelet?instantaneous?correlation?method(使用小波瞬時(shí)相關(guān)方法的爆震檢測)”，Z.Zhang和E.Tomita，Journal?of?SAE?Review?volume?23(2002)

然而，這些方法不允許實(shí)時(shí)地(計(jì)算一般應(yīng)該在50μs以內(nèi)完成以被裝載于計(jì)算機(jī)上)估計(jì)爆震強(qiáng)度。

藉由申請F(tuán)R2.949.511得知一種用于從震動(dòng)信號出發(fā)實(shí)時(shí)估計(jì)爆震強(qiáng)度的方法。根據(jù)此方法，實(shí)時(shí)地確定該信號的傅立葉分解系數(shù)，通過對這些傅立葉分解系數(shù)的平方求和來演繹包含在該信號中的能量。最后，通過確定相關(guān)于與能量最大值的平方根相等的爆震強(qiáng)度的參數(shù)來估計(jì)爆震強(qiáng)度。

本發(fā)明的目的涉及一種用于實(shí)時(shí)確定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中爆震強(qiáng)度的替換方法。該方法是基于對代表發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)的震動(dòng)信號的處理。本發(fā)明允許通過基于藉由傳播震動(dòng)信號源的波的方程進(jìn)行的汽缸蓋建模來增強(qiáng)代表性，接著進(jìn)行此信號源的傅立葉系數(shù)估計(jì)。

此估計(jì)是實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的，以便更好地控制燃燒并保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

一般而言，本發(fā)明涉及一種用于實(shí)時(shí)估計(jì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)爆震強(qiáng)度的方法，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括汽缸蓋、至少一個(gè)汽缸和至少一個(gè)震動(dòng)傳感器，根據(jù)曲軸角度連續(xù)地從該震動(dòng)傳感器捕獲汽缸蓋出口處的代表所述汽缸中震動(dòng)的震動(dòng)信號。該方法包括以下步驟：