基于離子電流檢測發(fā)動機(jī)超級爆震的系統(tǒng)和檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于檢測發(fā)動機(jī)超級爆震的系統(tǒng)及檢測方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超級爆震為偶發(fā)的非正常燃燒現(xiàn)象，其根本原因目前尚未有任何定論。其產(chǎn)生現(xiàn) 象是在火花塞點(diǎn)火之前開始著火燃燒，導(dǎo)致瞬時(shí)缸內(nèi)壓力可能超過20MPa，缸內(nèi)壓力波動劇 烈；并且對發(fā)動機(jī)的危害巨大，常規(guī)的爆震控制措施對該現(xiàn)象無效。超級爆震主要發(fā)生在低 速高負(fù)荷工況下，尤其在增壓缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)中較為明顯。隨著汽油機(jī)的小型化和增壓 化的趨勢，超級爆震的檢測和控制問題顯得尤為重要。
[0003] 傳統(tǒng)的超級爆震檢測方法為通過缸內(nèi)壓力傳感器或者光學(xué)攝影技術(shù)，該些方法成 本高且無法用于實(shí)際成品車輛中。因此需要尋找一種成本低，便于布置于實(shí)際車輛上的檢 測發(fā)動機(jī)超級爆震的方法。
[0004] 例如在已有研究中，清華大學(xué)的王志在已公開的專利201310311673. 4 " -種超級 爆震的判定及控制方法"中通過爆震傳感器判斷超級爆震信號，并采用多次噴油策略，減小 節(jié)氣口開度，斷油等方法一致超級爆震，避免超級爆震對發(fā)動機(jī)的損壞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明旨在提供一種基于離子電流檢測發(fā)動機(jī)超級爆震的系統(tǒng)和檢測方法，可W 解決無法低成本可實(shí)際應(yīng)用的檢測超級爆震的問題。本專利可W通過缸內(nèi)離子電流裝置， 有效檢測到超級爆震的離子電流信號，并且通過計(jì)算離子電流闊值及離子電流升高率與臺 架標(biāo)定的超級爆震闊值做比較，判斷發(fā)動機(jī)是否發(fā)生超級爆震。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所 提供的檢測方法更為精確而有效。
[0006] 為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種基于離子電流檢測發(fā)動機(jī)超級爆震的系 統(tǒng)，包括： 一離子電流檢測裝置，所述離子電流檢測裝置裝備在各氣缸上并檢測發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的 離子電流信號，并將檢測到各缸的離子電流信號傳送到控制器； 一控制器，用于接收由所述的離子電流檢測裝置傳送來的離子電流信號；所述控制器 基于所述各缸離子電流信號判斷該缸當(dāng)前燃燒循環(huán)是否發(fā)生超級爆震。同時(shí)，所述的控制 器還可W結(jié)合缸體上的爆震傳感器判斷具體發(fā)生超級爆震的氣缸。
[0007] 在上面所公開的方案中，也可得出一種基于離子電流檢測發(fā)動機(jī)超級爆震的檢測 方法，至少包括如下步驟： 第一步，離子電流檢測裝置檢測發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的離子電流信號，并將檢測到的離子電 流信號傳送到控制器。
[0008] 第二步，控制器將所述離子電流信號進(jìn)行濾波處理，提取點(diǎn)火線圈放電時(shí)刻離子 電流信號點(diǎn)和離子電流峰值點(diǎn)。
[0009] 第H步，所提取的點(diǎn)火線圈放電時(shí)刻離子電流信號點(diǎn)和離子電流峰值信號點(diǎn)，計(jì) 算離子電流積分值和升高率；其中，所述的點(diǎn)火線圈放電時(shí)刻離子電流信號點(diǎn)為在點(diǎn)火線 圈放電時(shí)刻，在離子電流曲線中尋找該時(shí)刻對應(yīng)的點(diǎn)；所述的離子電流峰值信號點(diǎn)為在點(diǎn) 火線圈放電結(jié)束之后，尋找到的離子電流峰值。
[0010] 第四步，控制器基于所提取的點(diǎn)火線圈放電時(shí)刻離子電流信號點(diǎn)和離子電流峰值 信號點(diǎn)計(jì)算離子電流積分值和升高率，并判斷當(dāng)前循環(huán)是否發(fā)生超級爆震：具體為，所述控 制器W如下方式判斷當(dāng)前燃燒循環(huán)是否發(fā)生早燃：基于所述離子電流信號提取點(diǎn)火線圈 放電時(shí)刻離子電流信號點(diǎn)和離子電流峰值信號點(diǎn)；計(jì)算離子電流積分值；將計(jì)算出的離子 電流積分值與預(yù)設(shè)的超級爆震積分闊值相比較；基于所述離子電流信號計(jì)算離子電流升高 率；將計(jì)算出的離子電流升高率與預(yù)設(shè)的超級爆震升高率闊值相比較；如果所述離子電流 積分值大于積分闊值，且離子電流升高率大于升高率闊值，則判定結(jié)果為"發(fā)生超級爆震"； 如果所述離子電流積分值小于積分闊值，且離子電流升高率小于升高率闊值，則判定結(jié)果 為"正常燃燒"。
[0011] 在上面所公開的方案中，所述超級爆震積分闊值和升高率闊值由如下公式確定：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于離子電流檢測發(fā)動機(jī)超級爆震的系統(tǒng)，包括： 一離子電流檢測裝置，所述的離子電流檢測裝置用于檢測發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的離子電流信 號，并將檢測到的離子電流信號傳送到控制器； 一控制器，用于接收由所述的離子電流檢測裝置傳送來的離子電流信號；所述控制器 基于所述離子電流信號計(jì)算離子電流積分值和升高率，并基于積分值和升高率判斷當(dāng)前循 環(huán)是否發(fā)生超級爆震。
2. -種基于離子電流檢測發(fā)動機(jī)超級爆震的檢測方法，至少包括如下步驟： 第一步，離子電流檢測裝置檢測發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的離子電流信號，并將檢測到的離子電 流信號傳送到控制器； 第二步，控制器將所述離子電流信號進(jìn)行濾波處理，提取點(diǎn)火線圈放電時(shí)刻離子電流 信號點(diǎn)和離子電流峰值點(diǎn)； 第三步，所提取的點(diǎn)火線圈放電時(shí)刻離子電流信號點(diǎn)和離子電流峰值信號點(diǎn)，計(jì)算離 子電流積分值和升高率；其中，所述的點(diǎn)火線圈放電時(shí)刻離子電流信號點(diǎn)為在點(diǎn)火線圈放 電時(shí)刻，在離子電流曲線中尋找該時(shí)刻對應(yīng)的點(diǎn)；所述的離子電流峰值信號點(diǎn)為在點(diǎn)火線 圈放電結(jié)束之后，尋找到的離子電流峰值； 第四步，控制器基于所提取的點(diǎn)火線圈放電時(shí)刻離子電流信號點(diǎn)和離子電流峰值信號 點(diǎn)計(jì)算離子電流積分值和升高率，并判斷當(dāng)前循環(huán)是否發(fā)生超級爆震：具體為，所述控制器 以如下方式判斷當(dāng)前燃燒循環(huán)是否發(fā)生早燃：基于所述離子電流信號提取點(diǎn)火線圈放電時(shí) 刻離子電流信號點(diǎn)和離子電流峰值信號點(diǎn)；計(jì)算離子電流積分值；將計(jì)算出的離子電流積 分值與預(yù)設(shè)的超級爆震積分閾值相比較；基于所述離子電流信號計(jì)算離子電流升高率；將 計(jì)算出的離子電流升高率與預(yù)設(shè)的超級爆震升高率閾值相比較；如果所述離子電流積分值 大于積分閾值，且離子電流升高率大于升高率閾值，則判定結(jié)果為"發(fā)生超級爆震";如果所 述離子電流積分值小于積分閾值，且離子電流升高率小于升高率閾值，則判定結(jié)果為"正常 燃燒"。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于離子電流檢測發(fā)動機(jī)超級爆震的系統(tǒng)的檢測方法，其特 征在于，所述超級爆震積分閾值和升高率閾倌由如下公式確定： 所述超級爆震積分閾值公式為
所述超級爆震積分升高率閾值公式為
其中fc是修正系數(shù)、是點(diǎn)火放電信號的時(shí)間積分值、/(η,ri)表示以轉(zhuǎn)速Jt和負(fù) 荷Ti為橫縱坐標(biāo)的發(fā)動機(jī)MAP圖。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于離子電流檢測發(fā)動機(jī)超級爆震的系統(tǒng)的檢測方法， 其特征在于，所述離子電流積分值和離子電流升高率計(jì)算公式如下 ： 所述離子電流積分值計(jì)算公式為：
所述的離子電流升高率計(jì)算公式為
其中，?是離子電流積分值、G是離子電流升高率、U1是第t度曲軸轉(zhuǎn)角下的離子電流信 是離子電流峰值對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角、 ? disc barge-start 是點(diǎn)火線圈放電時(shí)刻對應(yīng)的 曲軸轉(zhuǎn)角、Uwmax是離子電流峰值信號大小,％Eeh arge -?art是點(diǎn)火線圈放電時(shí)刻對應(yīng)的 離子電流信號大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于離子電流檢測發(fā)動機(jī)超級爆震的系統(tǒng)的檢測方法，其特 征在于，所述離子電流積分值的積分區(qū)間為點(diǎn)火線圈放電時(shí)刻對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角到離子電流 峰值信號的曲軸轉(zhuǎn)角。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于離子電流檢測發(fā)動機(jī)超級爆震的系統(tǒng)，包括一離子電流檢測裝置，所述的離子電流檢測裝置用于檢測發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的離子電流信號，并將檢測到的離子電流信號傳送到控制器；一控制器，用于接收由所述的離子電流檢測裝置傳送來的離子電流信號；所述控制器基于所述離子電流信號計(jì)算離子電流積分值和升高率，并基于積分值和升高率判斷當(dāng)前循環(huán)是否發(fā)生超級爆震。同時(shí)，本發(fā)明還提供一種檢測方式，用于檢測發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的離子電流信號；計(jì)算和標(biāo)定超級爆震判斷閾值；計(jì)算離子電流積分值和升高率；基于計(jì)算值與標(biāo)定閾值進(jìn)行比較判斷當(dāng)前燃燒循環(huán)是否發(fā)生超級爆震。本發(fā)明所公開的系統(tǒng)及檢測方法成本低并且可實(shí)際用于車輛中。
【IPC分類】F02B77-08
【公開號】CN104533618
【申請?zhí)枴緾N201510000711
【發(fā)明人】鄧俊, 童孫禹, 李理光, 邱君誠, 鄭兵艷
【申請人】同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月4日