[发明专利]基于燃料中的乙醇浓度进行爆震检测的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年8月31日申请的、美国临时申请61/378576号的优先权，上述申请的公开内容在此全部并入作为参考。

技术领域

本发明涉及用于检测发动机中的自燃和爆震的系统和方法，更特别地，涉及用于确定爆震控制值的系统和方法，爆震控制值用来检测发动机爆震的存在。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总的介绍本发明的背景的目的。就在本背景部分中描述的内容以及在申请时可能没有被另外构成现有技术的描述的多个方面来说，目前署名的发明者的工作既不被清楚地也不被隐含地承认为本发明的现有技术。

车辆典型地包括内燃机，其通过在内燃机的气缸中燃烧空气和燃料的混合物产生驱动扭矩。燃烧发生在气缸的燃烧室内。在火花点火式发动机中，火花塞向空气燃料混合物供应能量以引发燃烧。一旦被引发，燃烧就沿着火焰前锋延续一段时间。

燃烧正时可以一般由点火正时控制。可以关于活塞位置和/或曲轴位置控制点火正时。例如，可以关于活塞的上止点（TDC）位置控制点火正时。在TDC，燃烧室的容积为其最小容积。

当火花引发的燃烧所产生的压力波传播得比火焰前锋快时，一部分空气燃料混合物的自燃可能会发生。压力波可以导致气缸内末端气的快速压力升高，其使末端气自燃（即，自动点火）。末端气的自燃可以导致整个末端气量的迅速燃烧或爆燃。末端气的迅速燃烧导致热量的迅速释放，其使气缸压力迅速升高。

气缸压力的迅速升高可以使气缸压力以燃烧室的固有声频共振。压力波的持续振荡可以使燃烧室的金属表面振动并产生被称为发动机爆震的可听声。

发动机控制系统典型地使发动机运行于爆震极限附近以改善发动机扭矩输出和燃料经济性。然而，过度的发动机爆震可能导致不希望有的可听噪声和过早的发动机损坏。因而，一些发动机控制系统包括爆震检测系统用于检测发动机爆震并且当检测到发动机爆震时启动补救行动。可以采取补救行动以通过降低爆震强度和/或禁止发动机爆震来控制发动机爆震。例如，可以延迟发动机点火正时以减慢燃烧速度，由此降低爆震强度和/或防止发动机爆震的发生。

一般地，爆震检测系统可以是非适应的或自适应的。非适应的爆震检测系统基于预定背景噪声振动检测发动机爆震，自适应的爆震检测系统基于在发动机运行期间测量到的背景噪声振动检测发动机爆震。

在各种爆震检测系统中，可以在预定频率范围内的机械振动强度大于背景噪声振动的对应强度时检测到发动机爆震。背景噪声振动一般涉及非爆震条件下的发动机机械振动。

已经研发了几种方法来检测发动机爆震的发生。在一种方法中，加速度计感测由于燃烧室中的振荡压力波而在发动机气缸体结构中引起的机械振动。机械振动的能量被用作发动机爆震强度的指标。在另一种方法中，压力传感器感测气缸压力并由此检测气缸压力的振荡。与气缸体结构振动方法类似，压力振荡的能量被用作爆震强度的指标。

发明内容

在一种形式中，本发明提供了一种用于发动机的爆震检测系统，其包括强度模块、爆震阈值模块和检测模块。强度模块确定第一发动机运行期间的发动机振动强度。爆震阈值模块基于供应到发动机的燃料中的乙醇浓度确定爆震阈值，检测模块通过比较爆震阈值和发动机振动强度确定发动机爆震在第一期间是否已经发生。

在根据本发明的第一示例性的爆震检测系统中，爆震阈值模块基于乙醇浓度确定修正值，爆震阈值模块基于修正值和预定爆震阈值确定爆震阈值。

在根据本发明的第二示例性的爆震检测系统中，爆震检测系统还包括统计模块。当检测模块确定发动机爆震未发生时，统计模块基于第一期间之前的第二期间中的发动机振动确定振动强度统计数据。爆震阈值模块还基于振动强度统计数据确定爆震阈值。

在相关的特征中，振动强度统计数据包括平均值和标准偏差值。在其他相关特征中，爆震阈值模块基于第一期间中的第一乙醇浓度和第二期间中的第二乙醇浓度确定修正值。爆震阈值模块还基于修正值确定爆震阈值。在另外其他相关特征中，爆震阈值模块基于第一乙醇浓度和第二乙醇浓度之间的差值确定修正值。

在进一步的特征中，当检测模块确定发动机爆震未发生时，统计模块基于第二期间中的发动机振动周期性地更新振动强度统计数据。当乙醇浓度的变化大于预定变化时，统计模块禁止更新振动强度统计数据。爆震阈值模块还基于振动强度统计数据确定爆震阈值。