[发明专利]一种基于离子电流的发动机早燃和积碳的检测与区分方法

说明书

本发明涉及一种基于离子电流的发动机早燃和积碳的检测与区分方法，包括以下步骤：S1：采集发动机各工况下的离子电流信号及缸压信号；S2：利用离子电流信号筛选出发动机的积碳循环和早燃循环，并利用缸压信号对离子电流信号标记早燃循环和早燃时刻；S3：利用标记完成的离子电流信号，构建训练数据集，训练循环神经网络模型；S4：将训练完成的循环神经网络模型移植到发动机ECU中，用于发动机早燃与积碳的实时检测，与现有技术相比，本发明具有检测成功率更高、误判几率更低等优点。

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，尤其是涉及一种基于离子电流的发动机早燃和积碳的检测与区分方法。

背景技术

当增压发动机工作在低速大负荷区间时，易产生偶发早燃，早燃的出现较为随机，且没有明显的征兆。早燃的主要危害在于其可能会引发超级爆震，由于超级爆震具有极高的峰值缸压(大于20MPa)和极强的缸压振荡(幅度大于2MPa)，有可能在单个燃烧循环内损坏发动机。

因此，需要一种成本低廉、能够在早燃发生初期即可快速判定的实时诊断策略，从而有利于后续采取措施抑制超级爆震，以获得更好的发动机性能。

在已有的研究中，上海汽车集团在专利“用于检测发动机早燃的系统及方法”(CN103850852 A)中通过检测发动机气缸内的离子电流信号，计算离子电流积分值，同早燃阈值对比，从而判断当前燃烧循环是否发生早燃。但该方法由于采用了计算离子电流积分值的方式，判断速度较慢，无法在早燃发生初期就实现快速诊断。李理光、童孙禹等在专利“一种检测火花塞点火式发动机早燃的检测装置和检测方法”(CN 104564483 A)中公开了一种离子电流检测早燃的方式，通过比较点火前离子电流信号幅值与早燃阈值的方式判断早燃。但是在实际应用中发现，如果缸内尤其是火花塞附近存在积碳，同样会在点火前形成强烈的离子电流信号，两种信号较为相似，简单的阈值判断方式极易引起误判。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种快速检测且有效区分积碳的基于离子电流的发动机早燃和积碳的检测与区分方法，本方法检测成功率更高、误判几率更低，并且可以在早燃发展初期完成诊断，从而为循环内超级爆震的抑制提供充足的时间。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于离子电流的发动机早燃和积碳的检测与区分方法，包括以下步骤：

S1：采集发动机各工况下的离子电流信号及缸压信号；

S2：利用离子电流信号筛选出发动机的积碳循环和早燃循环，并利用缸压信号对离子电流信号标记早燃循环和早燃时刻；

S3：利用标记完成的离子电流信号，构建训练数据集，训练循环神经网络模型；

S4：将训练完成的循环神经网络模型移植到发动机ECU中，用于发动机早燃与积碳的实时检测。

进一步地，所述的步骤S1中，分别采集正常运行工况、早燃工况和积碳工况下发动机的离子电流信号和缸压信号。

进一步地，所述的离子电流信号来自于发动机火花塞正负电极之间施加的电场。

进一步地，所述的利用离子电流信号筛选出发动机的积碳循环和早燃循环，具体包括：

通过点燃时刻前早燃检测窗口内的离子电流信号幅值是否高于设定阈值，从所有数据中筛选出早燃循环和积碳循环。

进一步地，所述的利用缸压信号对离子电流信号标记早燃循环和早燃时刻，具体包括：

通过缸压信号计算放热率及燃烧相位，并通过燃烧起始相位与点火时刻的对比，标记出早燃循环和早燃时刻。