[发明专利]基于离子电流检测发动机超级爆震的系统和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，特别涉及用于检测发动机超级爆震的系统及检测方法。

背景技术

超级爆震为偶发的非正常燃烧现象，其根本原因目前尚未有任何定论。其产生现象是在火花塞点火之前开始着火燃烧，导致瞬时缸内压力可能超过20MPa，缸内压力波动剧烈；并且对发动机的危害巨大，常规的爆震控制措施对该现象无效。超级爆震主要发生在低速高负荷工况下，尤其在增压缸内直喷式汽油机中较为明显。随着汽油机的小型化和增压化的趋势，超级爆震的检测和控制问题显得尤为重要。

传统的超级爆震检测方法为通过缸内压力传感器或者光学摄影技术，这些方法成本高且无法用于实际成品车辆中。因此需要寻找一种成本低，便于布置于实际车辆上的检测发动机超级爆震的方法。

例如在已有研究中，清华大学的王志在已公开的专利201310311673.4“一种超级爆震的判定及控制方法”中通过爆震传感器判断超级爆震信号，并采用多次喷油策略，减小节气门开度，断油等方法一致超级爆震，避免超级爆震对发动机的损坏。

发明内容

本发明旨在提供一种基于离子电流检测发动机超级爆震的系统和检测方法，可以解决无法低成本可实际应用的检测超级爆震的问题。本专利可以通过缸内离子电流装置，有效检测到超级爆震的离子电流信号，并且通过计算离子电流阈值及离子电流升高率与台架标定的超级爆震阈值做比较，判断发动机是否发生超级爆震。与现有技术相比，本发明所提供的检测方法更为精确而有效。

为达到上述发明目的，本发明提供一种基于离子电流检测发动机超级爆震的系统，包括：

一离子电流检测装置，所述离子电流检测装置装备在各气缸上并检测发动机气缸内的离子电流信号，并将检测到各缸的离子电流信号传送到控制器；

一控制器，用于接收由所述的离子电流检测装置传送来的离子电流信号；所述控制器基于所述各缸离子电流信号判断该缸当前燃烧循环是否发生超级爆震。同时，所述的控制器还可以结合缸体上的爆震传感器判断具体发生超级爆震的气缸；

所述离子电流检测装置包括点火线圈、火花塞、瞬态抑制二极管、电容、短路检测电阻和普通二极管，所述点火线圈次级线圈分别与火花塞输入极和电容连接，所述电容与短路检测电阻连接，所述电容上并联瞬态抑制二极管，所述短路检测电阻并联一普通二极管，所述点火线圈初级线圈连接放大三极管集电极。

在上面所公开的方案中，也可得出一种基于离子电流检测发动机超级爆震的检测方法，至少包括如下步骤：

第一步，离子电流检测装置检测发动机气缸内的离子电流信号，并将检测到的离子电流信号传送到控制器。

第二步，控制器将所述离子电流信号进行滤波处理，提取点火线圈放电时刻离子电流信号点和离子电流峰值点。

第三步，所提取的点火线圈放电时刻离子电流信号点和离子电流峰值信号点，计算离子电流积分值和升高率；其中，所述的点火线圈放电时刻离子电流信号点为在点火线圈放电时刻，在离子电流曲线中寻找该时刻对应的点；所述的离子电流峰值信号点为在点火线圈放电结束之后，寻找到的离子电流峰值。

第四步，控制器基于所提取的点火线圈放电时刻离子电流信号点和离子电流峰值信号点计算离子电流积分值和升高率，并判断当前循环是否发生超级爆震：具体为，所述控制器以如下方式判断当前燃烧循环是否发生早燃：基于所述离子电流信号提取点火线圈放电时刻离子电流信号点和离子电流峰值信号点；计算离子电流积分值；将计算出的离子电流积分值与预设的超级爆震积分阈值相比较；基于所述离子电流信号计算离子电流升高率；将计算出的离子电流升高率与预设的超级爆震升高率阈值相比较；如果所述离子电流积分值大于积分阈值，且离子电流升高率大于升高率阈值，则判定结果为“发生超级爆震”；如果所述离子电流积分值小于积分阈值，且离子电流升高率小于升高率阈值，则判定结果为“正常燃烧”。

在上面所公开的方案中，所述超级爆震积分阈值和升高率阈值由如下公式确定：

公式（1）为所述超级爆震积分阈值：

公式（2）为所述超级爆震积分升高率阈值：

其中是修正系数、是点火放电信号的时间积分值、表示以转速和负荷为横纵坐标的发动机MAP图。