用于預(yù)點(diǎn)火控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于預(yù)點(diǎn)火控制的方法和系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年12月5日提交的標(biāo)題為“METHOD AND SYSTEM FORPRE-1GNIT1N CONTROL”的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?1/912，370的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文以用于所有目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本說明書總體涉及用于響應(yīng)于異常燃燒而控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]在某些工況下，具有高壓縮比或被升壓以增加比輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)可能會(huì)有低速異常燃燒事件(諸如由于預(yù)點(diǎn)火)的傾向。由于預(yù)點(diǎn)火而引起的早期異常燃燒會(huì)造成非常高的缸內(nèi)壓力，并且會(huì)導(dǎo)致與燃燒爆震類似但具有更大強(qiáng)度的燃燒壓力波。這類異常燃燒事件會(huì)導(dǎo)致快速的發(fā)動(dòng)機(jī)退化。因此，已經(jīng)開發(fā)出用于基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況早期檢測并緩解異常燃燒事件的策略。
[0005]Hashizume在US5，632，247中示出了一種示例方案。其中，通過附接至汽缸體的爆震傳感器來檢測由于預(yù)點(diǎn)火和/或爆震而引起的異常汽缸燃燒。具體地，基于均具有不同閾值的兩個(gè)不同正時(shí)窗口中的爆震傳感器讀數(shù)的估計(jì)值，確定預(yù)點(diǎn)火事件并與爆震進(jìn)行區(qū)分。
[0006]然而，發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識到這種方案的潛在問題。在一個(gè)示例中，在適當(dāng)?shù)木徑獯胧┠軌虮粓?zhí)行之前，該方法需要大量信號處理來區(qū)分由于預(yù)點(diǎn)火而引起的異常燃燒與由于爆震而引起的異常燃燒。因此，這會(huì)給燃燒事件的檢測與區(qū)分增添復(fù)雜性。作為另一示例，該方法使用明顯不同的不交疊窗口。然而，爆震窗口中可能存在可以更好識別預(yù)點(diǎn)火并且反之亦然的區(qū)域。取決于傳感器的位置，該方案的敏感性也會(huì)發(fā)生變化?？傮w來說，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和成本，而不一定改善汽缸中的爆震或預(yù)點(diǎn)火檢測的性能。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)點(diǎn)火的確定以及(與爆震)的區(qū)分的降低的準(zhǔn)確性會(huì)導(dǎo)致快速的發(fā)動(dòng)機(jī)退化。此外，爆震與預(yù)點(diǎn)火之間的區(qū)別可能是不準(zhǔn)確的，并且會(huì)導(dǎo)致針對每種類型的事件采取的不正確措施，從而導(dǎo)致退化的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一個(gè)示例中，可以通過一種用于檢測并解決異常燃燒的方法來解決上述一些問題。該方法包含:響應(yīng)于在給定汽缸燃燒事件的第一窗口內(nèi)發(fā)生的爆震傳感器輸出強(qiáng)度，根據(jù)該輸出強(qiáng)度使汽缸富集(enrich)。該方法還包含，響應(yīng)于在該燃燒事件的第二窗口內(nèi)發(fā)生的爆震傳感器輸出強(qiáng)度高于閾值，延遲火花點(diǎn)火正時(shí)，其中第一窗口與第二窗口部分重疊。以此方式，可以更好地解決由于爆震和/或預(yù)點(diǎn)火而引起的異常燃燒。
[0008]作為一個(gè)不例，一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以包括布置在汽缸體中、汽缸體處或沿著汽缸體布置或耦接至發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的一個(gè)或多個(gè)爆震傳感器。在第一和第二曲軸轉(zhuǎn)角正時(shí)窗口中的一個(gè)或多個(gè)中產(chǎn)生的爆震傳感器輸出可以被用來解決異常燃燒，諸如由于爆震和/或預(yù)點(diǎn)火而引起的那些異常燃燒。第一和第二窗口可以部分交疊，其中第一窗口在第二窗口開始之前開始，第一窗口在第二窗口結(jié)束之前結(jié)束?？梢愿鶕?jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況(諸如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷)由指定的曲軸轉(zhuǎn)角來限定窗口。對于給定的汽缸燃燒事件，第一曲軸轉(zhuǎn)角正時(shí)窗口可以在汽缸火花點(diǎn)火事件之前(諸如在15度ATC處)開始，并且在汽缸的膨脹沖程中(諸如在40度ATC處)結(jié)束，而第二曲軸轉(zhuǎn)角正時(shí)窗口可以在汽缸火花點(diǎn)火事件之后開始并且在第一窗口結(jié)束之后的膨脹沖程中結(jié)束。在第一和第二窗口中產(chǎn)生的傳感器輸出可以被處理(被帶通濾波、被修正以及被積分)，以確定各自的輸出強(qiáng)度?；诘谝淮翱谥械妮敵鰪?qiáng)度，可以確定第一組異常燃燒緩解措施(例如，預(yù)點(diǎn)火緩解措施)。例如，可以使汽缸富集，其中根據(jù)輸出強(qiáng)度來確定將要應(yīng)用的富集量(豐度(degree)、富集的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的次數(shù)、將要被富集的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的數(shù)量等)。作為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和爆震強(qiáng)度的函數(shù)被存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中的查詢表可以被用來確定富集。此外，當(dāng)富集循環(huán)的次數(shù)超過閾值時(shí)，可以應(yīng)用一定量的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷限制。另外，可以基于所應(yīng)用的富集來調(diào)整(例如，提前)火花正時(shí)，以恢復(fù)由于比RBT更濃地運(yùn)轉(zhuǎn)而引起的扭矩?fù)p失?；诘诙翱谥械妮敵鰪?qiáng)度高于閾值，可以確定不同的一組異常燃燒緩解措施(例如，爆震緩解措施)。例如，可以延遲火花點(diǎn)火正時(shí)，其中當(dāng)?shù)诙翱谥械妮敵鰪?qiáng)度超過閾值時(shí)增加所應(yīng)用的火花延遲量。因此，隨著第一和/或第二窗口中的爆震傳感器的輸出強(qiáng)度增加，可以執(zhí)行成比例地更高的且更猛烈的緩解措施。
[0009]發(fā)明人在此已經(jīng)進(jìn)一步認(rèn)識到異常燃燒緩解措施(諸如解決爆震的那些措施和解決預(yù)點(diǎn)火的那些措施)之間的協(xié)作關(guān)系。具體地，當(dāng)(與增加的爆震強(qiáng)度成比例地)增加汽缸富集時(shí)，因而產(chǎn)生的汽缸充氣冷卻降低了汽缸中的進(jìn)一步異常燃燒事件(諸如由于爆震而引起的那些事件)的可能性，同時(shí)還增加了火花正時(shí)提前的容限。因此，當(dāng)基于第一窗口中的輸出而確定的汽缸富集增加(例如，超過閾值水平)時(shí)，可以減小響應(yīng)于第二窗口中的輸出而應(yīng)用的火花延遲量。
[0010]以此方式，可以解決異常汽缸燃燒，同時(shí)降低爆震傳感器輸出處理的復(fù)雜性。例如，可以在不需要區(qū)分信號的情況下緩解由于異常燃燒事件(諸如爆震和預(yù)點(diǎn)火中的一個(gè)或多個(gè))而引起的異常燃燒。此外，減少了對多個(gè)爆震傳感器、多個(gè)爆震感測窗口或多個(gè)閾值的需要。通過基于所限定的窗口中的爆震傳感器的輸出強(qiáng)度來調(diào)整響應(yīng)于異常燃燒事件所應(yīng)用的緩解措施的猛烈性，能夠在不需要爆震與預(yù)點(diǎn)火區(qū)分的情況下解決由于爆震和預(yù)點(diǎn)火中的每一個(gè)而引起的異常燃燒。通過使用部分交疊的窗口，能夠改善異常燃燒檢測的準(zhǔn)確性。通過隨著第一更早窗口中的爆震傳感器輸出強(qiáng)度增加而增加應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的富集和負(fù)荷限制，能夠預(yù)先制止異常燃燒引起的進(jìn)一步超級爆震事件。通過基于與第一窗口部分交疊的第二更遲窗口中的爆震傳感器強(qiáng)度調(diào)整所應(yīng)用的火花正時(shí)延遲量，能夠解決爆震。通過使用相同爆震傳感器來解決不同種類的異常汽缸燃燒事件，可以實(shí)現(xiàn)部件減少的益處。
[0011]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實(shí)施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍由隨附于【具體實(shí)施方式】的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說明】
[0012]圖1示出了局部發(fā)動(dòng)機(jī)視圖。
[0013]圖2示出了用于基于在兩個(gè)部分交疊的窗口中產(chǎn)生的爆震傳感器信號而在圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)中執(zhí)行異常燃燒緩解措施的高級流程圖。
[0014]圖3示出了圖2的程序的方框圖。
[0015]圖4示出了圖3的程序的替代實(shí)施例。
[0016]圖5-7不出了描述基于在第一窗口中產(chǎn)生的爆震傳感器信號的輸出強(qiáng)度的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷限制和火花正時(shí)的調(diào)整的方框圖。
[0017]圖8示出了根據(jù)本公開可以被發(fā)動(dòng)機(jī)控制器用來確定火花正時(shí)延遲、汽缸富集和負(fù)荷限制的示例查詢表。
[0018]圖9示出了根據(jù)本公開的示例異常燃燒緩解操作。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下描述涉及用于緩解發(fā)動(dòng)機(jī)中(諸如圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中)的異常燃燒引起的超級爆震事件的系統(tǒng)和方法。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以被配置為執(zhí)行控制程序(諸如圖2-4的程序)，以便基于在兩個(gè)部分交疊的曲軸轉(zhuǎn)角正時(shí)窗口中產(chǎn)生的爆震傳感器信號的輸出強(qiáng)度執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)緩解調(diào)整?？刂破骺梢圆换谠谙薅ǖ拇翱谥猱a(chǎn)生的爆震傳感器信號而執(zhí)行任何調(diào)整?；谠趦蓚€(gè)窗口中的第一更早窗口中產(chǎn)生的爆震傳感器信號的輸出強(qiáng)度，控制器可以調(diào)整所應(yīng)用的汽缸富集量。如參照圖5-7進(jìn)一步詳述，基于所確定的富集，控制器可以進(jìn)一步確定將要應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷限制量以及將要應(yīng)用的火花正時(shí)調(diào)整量?；谠趦蓚€(gè)窗口中的第二更遲窗口中產(chǎn)生的爆震傳感器信號的輸出強(qiáng)度，控制器可以另外調(diào)整所應(yīng)用的火花延遲或提前量?？刂破骺梢岳靡粋€(gè)或多個(gè)查詢表(諸如圖8的查詢表)來確定將要應(yīng)用的緩解措施的猛烈性，同時(shí)還更新表示異常燃燒頻率的比率遞增器。在圖9處描述了示例緩解操作。
[0020]圖1描述了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室或汽缸的示例實(shí)施例。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以接收來自包括控制器12的控制參數(shù)和經(jīng)由輸入裝置132來自車輛操作者130的輸入。在這個(gè)示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的汽缸(在本文中也被稱為“燃燒室”)14可以包括燃燒室壁136，活塞138被設(shè)置在其中?；钊?38可以被耦接至曲軸140，使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸140可以經(jīng)由變速器系統(tǒng)耦接至客車的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。此外，起動(dòng)器馬達(dá)可以經(jīng)由飛輪耦接至曲軸140，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)操作。
[0021]汽缸14可以經(jīng)由一系列進(jìn)氣通道142、144和146接收進(jìn)氣。除了汽缸14外，進(jìn)氣通道146還可以與發(fā)動(dòng)機(jī)10的其他汽缸連通。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣通道可以包括增壓裝置，例如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器。例如，圖1示出了被配置為具有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)10，該渦輪增壓器包括布置在進(jìn)氣通道142與144之間的壓縮機(jī)174以及沿排氣通道148布置的排氣渦輪176。壓縮機(jī)174可以至少部分地由排氣渦輪176通過軸180提供動(dòng)力，其中增壓裝置被配置為渦輪增壓器。然而，在其他示例中，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)10裝備有機(jī)械增壓器的示例中，排氣渦輪176可以被選擇性地省略，其中壓縮機(jī)174可以由來自馬達(dá)或發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械輸入提供動(dòng)力?？梢匝匕l(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道提供包括節(jié)流板164的節(jié)氣門20，以便改變提供給發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣流速和/或進(jìn)氣壓力。例如，如圖1中所示，節(jié)氣門20可以被設(shè)置在壓縮機(jī)174的下游，或者可替代地，可以被設(shè)置在壓縮機(jī)174的上游。
[0022]除了汽缸14外，排氣通道148還可以接收來自發(fā)動(dòng)機(jī)10的其他汽缸的排氣。氧傳感器128被顯示為耦接至排放控制裝置178上游的排氣通道148。傳感器128可以在用于提供排氣空燃比指示的各種合適的傳感器中選擇，諸如線性氧傳感器或UEGO (通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、雙態(tài)氧傳感器或EGO (如所描述的)、HEGO (加熱型EGO)、NOx, HC或CO傳感器。排放控制裝置178可以是三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、各種其他排放控制裝置或其組合。
[0023]可以通過位于排氣道148中的一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器(未示出)來估計(jì)排氣溫度?？商娲兀梢曰诎l(fā)動(dòng)機(jī)工況諸如為轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、空燃比(AFR)、花火延遲等來推斷排氣溫度。另外，可以通過一個(gè)或多個(gè)排氣傳感器128來計(jì)算排氣溫度。應(yīng)認(rèn)識到，可替代地，可以通過在本文中所列出的溫度估計(jì)方法的任意組合來估計(jì)排氣溫度。
[0024]發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸可以包括一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)或多個(gè)排氣門。例如，汽缸14被顯示為包括位于汽缸14的上部區(qū)域的至少一個(gè)進(jìn)氣提升閥150和至少一個(gè)排氣提升閥156。在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸的上部區(qū)域的至少兩個(gè)進(jìn)氣提升閥和至少兩個(gè)排氣提升閥。
[0025]進(jìn)氣門150可以由控制器12通過凸輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)151的凸輪驅(qū)動(dòng)來控制。類似地，排氣門156可以由控制器12通過凸輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)153控制。凸輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)151和153均可以包括一個(gè)或多個(gè)凸輪，并且可以使用可由控制器12操作的凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(shí)(VCT)、可變氣門正時(shí)