[发明专利]用于探测并减少发动机自燃的方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于探测发动机自燃和爆燃的方法和系统，并且，更具体地涉及用于减少发动机自燃或火花爆燃的方法和系统。

背景技术

本部分提供的背景技术是为了对本发明的发明背景进行一般说明。本背景技术部分所描述的本发明发明人的工作，以及本背景技术部分的不能作为申请日时现有技术的其他方面，都不能明确地或隐含地被认为是与本发明抵触的现有技术。

爆燃是由强烈燃烧产生的可听声。反复的爆燃事件会导致燃烧室的表面温度升高和表面振动以及活塞、气缸缸盖、气门、火花塞和气缸壁上的破坏性金属去除。

但是，自燃和爆燃具有非常明确的定义。这些术语用于描述燃烧室内终燃燃气(最后燃烧的那部分燃气)的快速放热过程，该过程是快速压力升高的结果，快速压力升高引起燃烧室内的终燃燃气在整个体积上自发地自己点燃(自燃)，并导致爆炸性燃烧或爆燃。终燃燃气中的快速压力升高由压力波引起，压力波比火焰锋面移动得快，这导致终燃燃气的压缩和终燃燃气温度的升高，该温度的升高足以导致全部体积的终燃燃气的自发燃烧或爆燃。这导致热量的瞬间释放，该释放引起气缸压力在燃烧室的固有音频上谐振。压力波的持续振动引起燃烧室的金属表面振动并产生爆燃的可听声。因此，爆燃是响应于快速压力升高或热量释放的燃烧室的脉动响应，该快速压力升高或热量释放作为引发燃烧室谐振的脉冲。这与用锤子敲击燃烧室以提供用于激励燃烧室结构的固有谐振频率的脉冲等效。

因此，快速热量释放和自燃引起可听效果，也就是爆燃(即快速热量释放和自燃是原因而爆燃是结果)。生产中所使用的爆燃控制系统的重点是使用通过加速度计感测的压力振动，该加速度计测量由于燃烧室内的振动压力波而传递到气缸体结构的振动。气缸体振动中的振动能量被用作爆燃的强度指数。能采用若干种方式探测爆燃强度，如振动波形的平方的积分或振动的最大峰-峰值。然后，该爆燃强度信号被用于将火花延迟到爆燃消失的点。需要有相当大的气缸压力振动通过气缸体结构传播才能被振动传感器(加速度计)探测到。因此，在发动机必须产生相当大的爆燃之后，才会采取校正动作以通过延迟火花来停止爆燃，这就降低了燃烧速率并阻止了爆燃的触发。因此，这种方法不能探测到低水平的爆燃强度。

可选择地，通过直接探测气缸压力的振动，气缸压力也被用于探测爆燃。与生产方法类似，将振动的能量用作爆燃强度指数。该方法相对于气缸体振动方法的优势是，它可以探测到低水平的爆燃强度以提供早期探测。然而，针对单个燃烧事件测得的爆燃强度受燃烧室中传感器位置的影响，而且受由气门机构或其它机械部件导致的气缸体振动的影响。因此需要更鲁棒的探测爆燃的方法，该方法将在下文被描述。

发明内容

本发明以减少错误探测的方式准确地确定自燃并减少了与自燃相关的爆燃。

在本发明的一方面，方法包括产生气缸压力信号；基于所述气缸压力信号产生放热率信号；从放热率信号确定最大放热率；和基于所述最大放热率为发动机校正自燃。

在本发明的另一方面，方法包括为内燃机的每个气缸产生气缸内压力信号；用滤波器处理所述气缸内压力信号以形成滤波后的气缸内压力信号；基于滤波后的气缸内压力信号产生放热率信号；建立窗；对每个气缸从所述窗内的放热率信号确定最大放热率信号；为每个气缸产生强度指数；从强度指数确定最大强度指数；和当强度指数大于阈值时，对自燃校正发动机运行条件。

在本发明的又一方面，控制模块包括滤波器模块，其用滤波器处理气缸内压力信号以形成滤波后的气缸内压力信号。控制模块还包括放热率确定模块，其基于所述气缸内压力信号产生放热率信号；最大热率确定模块，其从所述放热率信号确定最大放热率；该系统还包括校正模块，其基于所述最大放热率为发动机校正自燃。

本发明提供了下述技术方案。

(1).一种方法，包括：

产生气缸压力信号；

基于所述气缸压力信号产生放热率信号；

从放热率信号确定最大放热率；和

基于所述最大放热率校正发动机的自燃。

(2).如(1)所述的方法，其中：产生气缸压力信号包括产生气缸内压力信号。

(3).如(1)所述的方法，其中产生放热率信号包括基于气缸容积产生放热率信号。

(4).如(1)所述的方法，还包括用滤波器对所述气缸压力信号进行滤波以形成滤波后的气缸压力信号，并且其中产生放热率信号包括基于滤波后的气缸压力信号产生放热率信号。

(5).如(4)所述的方法，还包括基于发动机速度调节滤波器的转角频率。