用于檢測隨機提前點火的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】根據(jù)本公開的原理的系統(tǒng)包括振動強度模塊和隨機提前點火(SPI)檢測模塊。振動強度模塊確定第一發(fā)動機循環(huán)和第二發(fā)動機循環(huán)內(nèi)的發(fā)動機的振動強度。第一發(fā)動機循環(huán)和第二發(fā)動機循環(huán)各自對應于預定量的曲軸旋轉。SPI檢測模塊在所述第一發(fā)動機循環(huán)的振動強度小于第一閾值并且所述第二發(fā)動機循環(huán)的振動強度大于第二閾值時，選擇性地檢測隨機提前點火。
【專利說明】用于檢測隨機提前點火的系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及內(nèi)燃發(fā)動機，并且更具體地涉及用于檢測隨機提前點火的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]這里提供的【背景技術】描述用于總體上介紹本公開的背景。當前所署名發(fā)明人的在本【背景技術】部分中所描述的程度上的工作，以及本描述的在申請時可能還不構成現(xiàn)有技術的各方面，既非明示地也非暗示地被承認為是本公開的現(xiàn)有技術。
[0003]內(nèi)燃發(fā)動機在氣缸內(nèi)燃燒空氣和燃料混合物來驅動活塞，其產(chǎn)生驅動扭矩。進入發(fā)動機中的空氣流經(jīng)由節(jié)氣門得到調控。更具體地，節(jié)氣門調節(jié)節(jié)氣面積，其增加或減少進入發(fā)動機中的空氣流。隨著節(jié)氣面積增加，進入發(fā)動機中的空氣流增加。燃料控制系統(tǒng)調節(jié)燃料被噴射的速率，來向氣缸提供所需的空氣/燃料混合物，和/或實現(xiàn)所需的扭矩輸出。增加向氣缸提供的空氣和燃料的量會增加發(fā)動機的扭矩輸出。
[0004]在火花點火發(fā)動機中，火花引發(fā)被提供至氣缸的空氣/燃料混合物的燃燒。在壓縮點火發(fā)動機中，氣缸中的壓縮燃燒被提供至氣缸的空氣/燃料混合物。火花正時和空氣流可以是用于調節(jié)火花點火發(fā)動機的扭矩輸出的主要機制，而燃料流可以是用于調節(jié)壓縮點火發(fā)動機的扭矩輸出的主要機制。
[0005]增壓發(fā)動機包括增壓裝置，比如渦輪增壓器或增壓器，其將加壓空氣提供至發(fā)動機的進氣歧管。加壓空氣增加發(fā)動機的壓縮比，其對于被提供至氣缸的給定量的空氣和燃料增加發(fā)動機的扭矩輸出。在這點上，增壓裝置可以被使用來增加發(fā)動機的扭矩輸出和/或提高發(fā)動機的燃料經(jīng)濟性。
[0006]當氣缸中的空氣/燃料混合物被除了火花之外的其它點火源點燃時，在火花點火發(fā)動機中發(fā)生提前點火(pre-1gnition)。提前點火可能導致噪聲和發(fā)動機損壞,并且甚至可能導致發(fā)動機失效。在一個或多個氣缸中在周期性基礎上(例如，每個發(fā)動機循環(huán)一次)發(fā)生規(guī)則的提前點火。隨機提前點火隨機地發(fā)生。規(guī)則提前點火可能在某些發(fā)動機操作狀況下重復地發(fā)生，而隨機提前點火可能是較少可重復的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本公開的原理的系統(tǒng)包括振動強度模塊和隨機提前點火(SPI)檢測模塊。振動強度模塊確定第一發(fā)動機循環(huán)和第二發(fā)動機循環(huán)內(nèi)的發(fā)動機的振動強度。第一發(fā)動機循環(huán)和第二發(fā)動機循環(huán)各自對應于預定量的曲軸旋轉。SPI檢測模塊在所述第一發(fā)動機循環(huán)的振動強度小于第一閾值并且所述第二發(fā)動機循環(huán)的振動強度大于第二閾值時，選擇性地檢測隨機提前點火。
[0008]本發(fā)明還提供以下技術方案:
1.一種系統(tǒng)，包括:
振動強度模塊，其確定第一發(fā)動機循環(huán)和第二發(fā)動機循環(huán)內(nèi)的發(fā)動機的振動強度，其中所述第一發(fā)動機循環(huán)和第二發(fā)動機循環(huán)各自對應于預定量的曲軸旋轉；和
隨機提前點火(SPI)檢測模塊，其在所述第一發(fā)動機循環(huán)的振動強度小于第一閾值并且所述第二發(fā)動機循環(huán)的振動強度大于第二閾值時，選擇性地檢測隨機提前點火。
[0009]2.如技術方案I所述的系統(tǒng)，其中:
所述振動強度模塊確定第三發(fā)動機循環(huán)和第四發(fā)動機循環(huán)內(nèi)的發(fā)動機的振動強度，其中所述第三發(fā)動機循環(huán)和第四發(fā)動機循環(huán)各自對應于預定量的曲軸旋轉；并且
當所述第三發(fā)動機循環(huán)的振動強度小于第一閾值并且所述第四發(fā)動機循環(huán)的振動強度大于第二閾值時，所述SPI檢測模塊檢測到隨機提前點火。
[0010]3.如技術方案2所述的系統(tǒng)，其中，所述第一發(fā)動機循環(huán)、第二發(fā)動機循環(huán)、第三發(fā)動機循環(huán)和第四發(fā)動機循環(huán)是連續(xù)的發(fā)動機循環(huán)。
[0011]4.如技術方案2所述的系統(tǒng)，其中，所述第二閾值大于所述第一閾值。
[0012]5.如技術方案4所述的系統(tǒng)，其中:
當所述振動強度大于第三閾值時，所述SPI檢測模塊檢測到隨機提前點火；并且 所述第三閾值大于所述第二閾值。
[0013]6.如技術方案5所述的系統(tǒng)，其中，所述SPI檢測模塊基于發(fā)動機速度和發(fā)動機爆震來確定所述第一閾值、第二閾值和第三閾值。
[0014]7.如技術方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述振動強度模塊基于接收自振動傳感器的輸入來確定振動強度。
[0015]8.如技術方案7所述的系統(tǒng)，其中，所述振動強度模塊:
為發(fā)動機的每個氣缸生成頻譜密度；
加和發(fā)動機中的每個氣缸的頻譜密度，以得到用于發(fā)動機循環(huán)的頻譜密度；并且 基于用于發(fā)動機循環(huán)的頻譜密度來確定振動強度。
[0016]9.如技術方案8所述的系統(tǒng)，其中，所述振動強度模塊在預定范圍的曲軸旋轉期間基于振動傳感器輸入來為發(fā)動機的每個氣缸生成頻譜密度。
[0017]10.如技術方案I所述的系統(tǒng)，進一步包括:增壓控制模塊，其在隨機提前點火被檢測到時降低發(fā)動機中的增壓。
[0018]11.一種方法，包括:
確定第一發(fā)動機循環(huán)和第二發(fā)動機循環(huán)內(nèi)的發(fā)動機的振動強度，其中所述第一發(fā)動機循環(huán)和第二發(fā)動機循環(huán)各自對應于預定量的曲軸旋轉；以及
在所述第一發(fā)動機循環(huán)的振動強度小于第一閾值并且所述第二發(fā)動機循環(huán)的振動強度大于第二閾值時，選擇性地檢測隨機提前點火。
[0019]12.如技術方案11所述的方法，進一步包括:
確定第三發(fā)動機循環(huán)和第四發(fā)動機循環(huán)內(nèi)的發(fā)動機的振動強度，其中所述第三發(fā)動機循環(huán)和第四發(fā)動機循環(huán)各自對應于預定量的曲軸旋轉；并且
當所述第三發(fā)動機循環(huán)的振動強度小于第一閾值并且所述第四發(fā)動機循環(huán)的振動強度大于第二閾值時，檢測到隨機提前點火。
[0020]13.如技術方案12所述的方法，其中，所述第一發(fā)動機循環(huán)、第二發(fā)動機循環(huán)、第三發(fā)動機循環(huán)和第四發(fā)動機循環(huán)是連續(xù)的發(fā)動機循環(huán)。
[0021]14.如技術方案12所述的方法，其中，所述第二閾值大于所述第一閾值。[0022]15.如技術方案14所述的方法，進一步包括:當所述振動強度大于第三閾值時檢測到隨機提前點火，其中所述第三閾值大于所述第二閾值。
[0023]16.如技術方案15所述的方法，進一步包括:基于發(fā)動機速度和發(fā)動機爆震來確定所述第一閾值、第二閾值和第三閾值。
[0024]17.如技術方案11所述的方法,進一步包括:基于接收自振動傳感器的輸入來確定振動強度。
[0025]18.如技術方案17所述的方法，進一步包括:
為發(fā)動機的每個氣缸生成頻譜密度；
加和發(fā)動機中的每個氣缸的頻譜密度，以得到用于發(fā)動機循環(huán)的頻譜密度；并且 基于用于發(fā)動機循環(huán)的頻譜密度來確定振動強度。
[0026]19.如技術方案18所述的方法，進一步包括:在預定范圍的曲軸旋轉期間基于振動傳感器輸入來為發(fā)動機的每個氣缸生成頻譜密度。
[0027]20.如技術方案11所述的方法，進一步包括:在隨機提前點火被檢測到時降低發(fā)動機中的增壓。
[0028]從以下提供的詳細描述中，本公開的適用性的再一些領域將變得清楚明了。應該明白的是:詳細描述和具體示例僅用于例示目的，而并非旨在限制本公開的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]從詳細描述和附圖中，本公開將被更全面地理解，所述附圖中:
圖1是根據(jù)本公開的原理的一示例發(fā)動機系統(tǒng)的功能框圖；
圖2是根據(jù)本公開的原理的一示例控制系統(tǒng)的功能框圖；
圖3是示出了根據(jù)本公開的原理的一示例控制方法的流程圖；并且圖4是示出了根據(jù)本公開的原理的用于檢測隨機提前點火的發(fā)動機振動的示例模式的圖。
[0030]在附圖中，附圖標記可以被再使用來標識類似和/或相同的元件。
【具體實施方式】
[0031]隨機提前點火通常發(fā)生在增壓發(fā)動機中，比如渦輪增壓火花點火直接噴射發(fā)動機。由于發(fā)動機的高壓縮比，油和燃料可以通過除了燃料噴射器之外的機構進入增壓發(fā)動機的氣缸。例如，油可以通過正曲軸箱通風閥、通過進氣歧管、和/或從活塞的環(huán)與氣缸的壁之間進入增壓發(fā)動機的氣缸。隨機提前點火可以發(fā)生在油和燃料自動點燃時。
[0032]在下一發(fā)動機循環(huán)中，氣缸中的空氣/燃料混合物通常較冷，因為在氣缸中存在較少的未燃燒油和燃料，因此可能不發(fā)生隨機提前點火。然而，在第三發(fā)動機循環(huán)中，附加的油和燃料可能蓄積在氣缸中，因此可能再次發(fā)生隨機提前點火。隨機提前點火可能以這種交變模式持續(xù)發(fā)生，導致在低強度與高強度之間交變的發(fā)動機振動。
[0033]根據(jù)本公開的系統(tǒng)和方法基于來自檢測發(fā)動機缸體中的振動的比如爆震傳感器等振動傳感器的輸入，來檢測隨機提前點火。為每個發(fā)動機循環(huán)(例如，720度的曲軸旋轉)確定振動強度。當振動強度重復在低強度(例如正常燃燒的強度)與高強度(例如，爆震強度)之間交變的模式達預定次數(shù)(例如，2次)時，可以檢測到隨機提前點火。另外，當對于單次發(fā)動機循環(huán)來說振動強度非常高(例如，爆震強度的3?5倍)時，可以檢測到隨機提前點火。
[0034]參考圖1，一種示例發(fā)動機系統(tǒng)100包括發(fā)動機102，其燃燒空氣/燃料混合物來基于駕駛員輸入為交通工具產(chǎn)生驅動扭矩?？諝馔ㄟ^進氣系統(tǒng)108被吸引到發(fā)動機102中。進氣系統(tǒng)108包括進氣歧管110和節(jié)氣門112。節(jié)氣門112可以包括具有可旋轉葉片的蝶形氣門。發(fā)動機控制模塊(ECM) 114控制節(jié)氣門致動器模塊116，其調控節(jié)氣門112的開度來控制被吸引到進氣歧管110中的空氣量。
[0035]來自進氣歧管110的空氣被吸引到發(fā)動機102的氣缸中。雖然發(fā)動機102可以包括多個氣缸，但是出于圖示目的，只示出了單個代表氣缸118。僅用于示例，發(fā)動機102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12個氣缸。ECM 114可以指示氣缸致動器模塊120來選擇性地停用一部分氣缸，其在某些發(fā)動機操作狀況下可以提高燃料經(jīng)濟性。
[0036]發(fā)動機102可以使用四沖程循環(huán)進行操作。下面描述的四沖程即為進氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程。在曲軸(未示出)的每次回轉期間，四沖程中的兩個發(fā)生在氣缸118內(nèi)。因此，氣缸118需要兩次曲軸回轉來經(jīng)歷所有四個沖程。
[0037]在進氣沖程期間，來自進氣歧管110的空氣通過進氣門122被吸引到氣缸118中。ECM 114控制燃料致動器模塊124，其調控燃料噴射來實現(xiàn)所需的空氣/燃料比。燃料可以在中心位置處或在多個位置處比如在氣缸中的每個的進氣門122附近被噴射到進氣歧管110中。在多個不同實施方式中，燃料可以被直接地噴射到氣缸中或到與氣缸相關聯(lián)的混合室中。在這點上，發(fā)動機102可以是火花點火直接噴射發(fā)動機。燃料致動器模塊124可以停止向被停用的氣缸噴射燃料。
[0038]被噴射的燃料與空氣混合，并在氣缸118中形成空氣/燃料混合物。在壓縮沖程期間，氣缸118內(nèi)的活塞(未示出)壓縮空氣/燃料混合物。發(fā)動機102被描繪為火花點火發(fā)動機?；鸹ㄖ聞悠髂K126基于來自ECM 114的信號為氣缸118中的火花塞128通電，其點燃空氣/燃料混合物。可以相對于活塞處于其被稱為上死點(TDC)的最高位置時的時間來指定火花的正時。
[0039]火花致動器模塊126可以由指定在離TDC多遠之前或之后生成火花的正時信號來控制。因為活塞位置與曲軸旋轉直接地有關，所以火花致動器模塊126的操作可以與曲軸角度同步。在多個不同實施方式中，火花致動器模塊126可以停止向被停用的氣缸提供火花。
[0040]生成火花可以被稱為引燃事件。火花致動器模塊126可以具有用以為每個引燃事件改變火花的正時的能力。當火花正時信號在上一引燃事件與下一引燃事件之間變化時，火花致動器模塊126甚至可以能夠為下一引燃事件改變火花正時。在多個不同實施方式中，發(fā)動機102可以包括多個氣缸，并且火花致動器模塊126可以為發(fā)動機102中的所有氣缸相對于TDC改變火花正時達相同量。
[0041]在燃燒沖程期間，空氣/燃料混合物的燃燒向下驅動活塞，由此驅動曲軸。燃燒沖程可以被定義為活塞到達TDC與活塞返回至下死點(BDC)時之間的時間。在排氣沖程期間，活塞開始從BDC向上移動，并通過排氣門130排出燃燒的副產(chǎn)物。燃燒的副產(chǎn)物經(jīng)由排氣系統(tǒng)134從交通工具排出。
[0042]進氣門122可以由進氣凸輪軸140控制，而排氣門130可以由排氣凸輪軸142控制。在多個不同實施方式中，多個進氣凸輪軸(包括進氣凸輪軸140)可以控制用于氣缸118的多個進氣門(包括進氣門122)，和/或可以控制多個氣缸組(包括氣缸118)的進氣門(包括進氣門122)。類似地，多個排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可以控制用于氣缸118的多個排氣門，和/或可以控制用于多個氣缸組(包括氣缸118)的排氣門(包括排氣門 130)。
[0043]氣缸致動器模塊120可以通過禁止進氣門122和/或排氣門130的打開來停用氣缸118。在多個不同的其它實施方式中，進氣門122和/或排氣門130可以由除了凸輪軸之外的比如電磁致動器等裝置控制。
[0044]可以通過進氣凸輪相位器148來相對于活塞TDC改變進氣門122打開時的時間。可以通過排氣凸輪相位器150來相對于活塞TDC改變排氣門130打開時的時間。相位器致動器模塊158可以基于來自ECM 114的信號來控制進氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150。當被實施時，可變氣門升程(未示出)也可以由相位器致動器模塊158來控制。
[0045]發(fā)動機系統(tǒng)100可以包括增壓裝置，其向進氣歧管110提供加壓空氣。例如，圖1示出了包括熱渦輪160-1的渦輪增壓器，所述熱渦輪160-1由流動通過排氣系統(tǒng)134的熱排氣氣體提供動力。渦輪增壓器還包括由渦輪160-1驅動的冷空氣壓縮機160-2，其壓縮通向節(jié)氣門112中的空氣。在多個不同實施方式中，由曲軸驅動的增壓器(未示出)可以壓縮來自節(jié)氣門112的空氣，并將壓縮空氣輸送至進氣歧管110。
[0046]廢氣門162可以允許排氣繞過渦輪160-1，由此降低渦輪增壓器的增壓(進氣空氣壓縮量)。ECM 114可以經(jīng)由增壓致動器模塊164來控制渦輪增壓器。增壓致動器模塊164可以通過控制廢氣門162的位置來調整渦輪增壓器的增壓。在多個不同實施方式中，多個渦輪增壓器可以由增壓致動器模塊164控制。渦輪增壓器可以具有可變幾何結構，其可以由增壓致動器模塊164控制。
[0047]中間冷卻器(未示出)可以驅散包含在壓縮空氣充氣中的熱的一部分，其是在空氣被壓縮時生成的。壓縮空氣充氣還可以具有來自排氣系統(tǒng)134的部件的吸收熱。盡管出于圖示目的而分離地示出，但是渦輪160-1和壓縮機160-2可以附接至彼此，從而將進氣空氣置于與熱排氣緊鄰。
[0048]在所示示例中，發(fā)動機系統(tǒng)100包括排氣氣體再循環(huán)(EGR)氣門170，其將排氣氣體選擇性地重新引導回到進氣歧管110。EGR氣門170可以位于渦輪增壓器的渦輪160-1的上游。EGR氣門170可以由EGR致動器模塊172控制。
[0049]可以使用曲軸位置(CKP)傳感器180來測量曲軸的位置?？梢允褂冒l(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)傳感器182來測量發(fā)動機冷卻劑的溫度。ECT傳感器182可以位于發(fā)動機102內(nèi)，或者位于冷卻劑被循環(huán)到的其它位置，比如散熱器(未示出)處。
[0050]可以使用歧管絕對壓力(MAP)傳感器184來測量進氣歧管110內(nèi)的壓力。在多個不同實施方式中，可以測量發(fā)動機真空，其為環(huán)境空氣壓力與進氣歧管110內(nèi)的壓力之間的差值?？梢允褂每諝赓|量流量(MAF)傳感器186來測量流動到進氣歧管110中的空氣的質量流量(mass flow rate)。在多個不同實施方式中，MAF傳感器186可以位于還包括節(jié)氣門112的殼體中。
[0051]節(jié)氣門致動器模塊116可以使用一個或多個節(jié)氣門位置傳感器(TPS) 190來監(jiān)測節(jié)氣門112的位置?？梢允褂眠M氣空氣溫度(IAT)傳感器192來測量被吸引到發(fā)動機102中的空氣的環(huán)境溫度?？梢允褂冒l(fā)動機缸體振動(EBV)傳感器194,比如包括輸出與振動成比例的電壓的壓電材料的爆震傳感器，來測量發(fā)動機102中的發(fā)動機缸體的振動。在一個不例中，發(fā)動機系統(tǒng)100可以包括用于每個氣缸組的各一個振動傳感器。
[0052]ECM 114可以使用來自這些傳感器的信號來做出用于發(fā)動機系統(tǒng)100的控制決定。在一個示例中，ECM 114基于發(fā)動機振動來檢測隨機提前點火,并在檢測到隨機提前點火時調節(jié)發(fā)動機操作。ECM 114基于來自EBV傳感器194的輸入來確定每個發(fā)動機循環(huán)(例如，720度的曲軸旋轉)的振動強度。當振動強度重復在高強度(例如，爆震強度)與低強度(例如，背景振動強度)之間交變的模式達預定次數(shù)(例如，2次)時，ECM 114可以檢測到隨機提前點火。當對于單次發(fā)動機循環(huán)來說振動強度非常高(例如，爆震強度的3?5倍)時，ECM 114可以檢測到隨機提前點火。
[0053]參考圖2，ECM 114的一示例實施方式包括發(fā)動機速度模塊202、發(fā)動機載荷模塊204、振動強度模塊206、和隨機提前點火(SPI)檢測模塊208。發(fā)動機速度模塊202確定發(fā)動機速度。發(fā)動機速度模塊202可以基于來自CKP傳感器180的輸入來確定發(fā)動機速度。發(fā)動機速度模塊202可以基于相應周期與齒檢測之間的曲軸旋轉量來確定發(fā)動機速度。發(fā)動機速度模塊202輸出發(fā)動機速度。
[0054]發(fā)動機載荷模塊204確定發(fā)動機載荷。發(fā)動機載荷模塊204可以基于來自MAP傳感器184的輸入來確定發(fā)動機載荷。在多個不同實施方式中，進氣歧管110內(nèi)的壓力可以被用作發(fā)動機載荷的近似值。發(fā)動機載荷模塊204輸出發(fā)動機載荷和/或歧管壓力。
[0055]振動強度模塊206基于來自EBV傳感器194的輸入為每個發(fā)動機循環(huán)確定振動強度(例如，單個無單位的值)。在一個示例中，振動強度模塊206使用快速傅里葉變換來生成來自EBV傳感器194的輸入的頻譜密度。振動強度模塊206可以在包括TDC在內(nèi)的預定范圍的曲軸旋轉期間(例如，從TDC到TDC之后的70度)基于接收自EBV傳感器194的輸入為每個氣缸生成頻譜密度。振動強度模塊206可以基于來自CKP傳感器180的輸入來確定曲軸位置何時對應于預定范圍的曲軸旋轉。
[0056]振動強度模塊206可以在整個發(fā)動機循環(huán)內(nèi)為發(fā)動機102中的每個氣缸合計頻譜密度，以生成用于發(fā)動機循環(huán)的單個頻譜密度。例如，頻譜密度可以包括具有預定寬度(例如，390赫茲)的頻率區(qū)，并且振動強度模塊206可以加和來自頻譜密度的相應頻率區(qū)的強度值。對于頻譜密度的每個頻率區(qū)來說，頻率區(qū)的最大值或頻率區(qū)的平均值可以被選擇并加和到其它頻譜密度的相應頻率區(qū)的最大值或平均值。
[0057]振動強度模塊206可以基于用于發(fā)動機循環(huán)的頻譜密度的最大值或平均值，來確定發(fā)動機循環(huán)的振動強度。例如,振動強度模塊206可以通過確定來自頻譜密度中的每個頻率區(qū)的強度值的最大值或平均值，來確定發(fā)動機循環(huán)的振動強度。振動強度模塊206輸出每個發(fā)動機循環(huán)的振動強度。
[0058]SPI檢測模塊208基于振動強度來檢測隨機提前點火。當振動強度連續(xù)滿足預定模式達預定次數(shù)(例如，2次)時，SPI檢測模塊208可以檢測到隨機提前點火。當一個發(fā)動機循環(huán)的振動強度小于第一閾值(例如，5)而下一發(fā)動機循環(huán)的振動強度大于第二閾值(例如，15)時,振動強度可以滿足預定模式。第二閾值大于第一閾值。小于第一閾值的振動強度對應于正常燃燒的強度。大于第二閾值的振動強度對應于發(fā)動機爆震的強度。
[0059]當單個發(fā)動機循環(huán)的振動強度大于第三閾值(例如，30)時，SPI檢測模塊208可以檢測到隨機提前點火。第三閾值大于第二閾值。大于第三閾值的振動強度對應于為發(fā)動機爆震強度的三到五倍的強度。SPI檢測模塊208可以使用例如查詢表基于發(fā)動機速度和發(fā)動機載荷來確定第一、第二和第三閾值。SPI檢測模塊208可以在發(fā)動機速度和發(fā)動機載荷增大時增大第一、第二和第三閾值，來防止錯誤檢測隨機提前點火。SPI檢測模塊208輸出指示是否檢測到隨機提前點火的信號。
[0060]火花控制模塊210向火花致動器模塊126發(fā)送信號，來控制發(fā)動機102的火花正時。增壓控制模塊212向增壓致動器模塊164發(fā)送信號，來控制發(fā)動機102中的增壓。當檢測到隨機提前點火時，增壓控制模塊212可以降低發(fā)動機102中的增壓。降低發(fā)動機102中的增壓可以防止將來發(fā)生隨機提前點火?；鸹刂颇K210可以在發(fā)動機102中的增壓被降低時提前發(fā)動機102的火花正時，來確保發(fā)動機102的扭矩輸出滿足駕駛員扭矩請求。
[0061]參考圖3，一種用于檢測發(fā)動機中的隨機提前點火的方法開始于302處。在304處，所述方法確定第一發(fā)動機循環(huán)的第一振動強度。當在發(fā)動機的每個活動氣缸中生成了火花時，發(fā)動機完成發(fā)動機循環(huán)。因此，對于四沖程發(fā)動機來說，發(fā)動機循環(huán)對應于720度的曲軸旋轉。發(fā)動機循環(huán)的振動強度可以是單個無單位的值，其指示發(fā)動機循環(huán)期間的發(fā)動機振動的強度。
[0062]所述方法基于接收自振動傳感器比如爆震傳感器的輸入，來確定發(fā)動機循環(huán)的振動強度。在一個示例中，所述方法使用快速傅里葉變換來生成來自振動傳感器的輸入的頻譜密度。所述方法可以在包括TDC在內(nèi)的預定范圍的曲軸旋轉期間(例如，從TDC到TDC之后的70度)，基于接收自振動傳感器的輸入，為發(fā)動機的每個氣缸生成頻譜密度。所述方法可以基于來自曲軸位置傳感器的輸入來確定曲軸位置何時對應于預定范圍的曲軸旋轉。
[0063]所述方法可以在整個發(fā)動機循環(huán)內(nèi)為發(fā)動機中的每個氣缸合計頻譜密度，以生成用于發(fā)動機循環(huán)的單個頻譜密度。例如，頻譜密度可以包括具有預定寬度(例如，390赫茲)的頻率區(qū)，并且所述方法可以加和來自頻譜密度的相應頻率區(qū)的強度值。對于頻譜密度的每個頻率區(qū)來說，頻率區(qū)的最大值或頻率區(qū)的平均值可以被選擇并加和到其它頻譜密度的相應頻率區(qū)的最大值或平均值。
[0064]所述方法可以基于用于發(fā)動機循環(huán)的頻譜密度的最大值或平均值，來確定發(fā)動機循環(huán)的振動強度。例如，所述方法可以通過確定來自頻譜密度中的每個頻率區(qū)的強度值的最大值或平均值，來確定發(fā)動機循環(huán)的振動強度。
[0065]在306處,所述方法確定第一發(fā)動機循環(huán)的第一振動強度是否大于第一閾值(例如，5)。如果第一發(fā)動機循環(huán)的第一振動強度大于第一閾值，則所述方法在308處繼續(xù)。否貝U，所述方法在310處繼續(xù)。
[0066]在308處，所述方法確定第二發(fā)動機循環(huán)的第二振動強度。第二發(fā)動機循環(huán)是緊接著第一發(fā)動機循環(huán)的發(fā)動機循環(huán)。換言之，第一發(fā)動機循環(huán)和第二發(fā)動機循環(huán)是連續(xù)的發(fā)動機循環(huán)。在310處，所述方法重置模式計數(shù)。模式計數(shù)(pattern count)表示振動強度滿足預定模式的次數(shù)。
[0067]在312處，所述方法確定第二發(fā)動機循環(huán)的第二振動強度是否大于第二閾值(例如，15)。第二閾值大于第一閾值。如果第二發(fā)動機循環(huán)的振動強度大于第二閾值，則所述方法在314處繼續(xù)。否則，所述方法在310處繼續(xù)。
[0068]在314處，所述方法遞增模式計數(shù)(例如，將模式計數(shù)增加I)。在316處，所述方法確定模式計數(shù)是否大于或等于預定數(shù)值(例如，2)。如果模式計數(shù)大于或等于預定數(shù)值，則方法在318處繼續(xù)。否則，所述方法在320處繼續(xù)。
[0069]在318處，所述方法檢測隨機提前點火。所述方法可以在檢測到隨機提前點火時降低發(fā)動機中的增壓，來防止將來發(fā)生隨機提前點火。所述方法可以在發(fā)動機中的增壓被降低時提前發(fā)動機的火花正時，來確保發(fā)動機的扭矩輸出滿足駕駛員扭矩請求。
[0070]在320處，所述方法確定振動強度(例如，第一或第二振動強度)是否大于第三閾值(例如，30)。第三閾值大于第二閾值。所述方法可以使用例如查詢表基于發(fā)動機速度和發(fā)動機載荷來確定第一、第二和第三閾值。所述方法可以在發(fā)動機速度和發(fā)動機載荷增大時增大第一、第二和第三閾值，來防止錯誤檢測隨機提前點火。如果振動強度大于第三閾值，所述方法在318處繼續(xù)。否則，所述方法在304處繼續(xù)。
[0071]參考圖4,相對于表不時間的X軸404和表不振動強度的Y軸406畫出振動強度信號402。振動強度信號402的每個水平部段對應于一個發(fā)動機循環(huán)。根據(jù)本公開的系統(tǒng)和方法基于振動強度信號402來檢測發(fā)動機中的隨機提前點火。
[0072]當振動強度信號402連續(xù)地滿足預定模式達預定次數(shù)(例如，2次)時，可以檢測到隨機提前點火。當振動強度信號402小于用于一個發(fā)動機循環(huán)的第一閾值408 (例如,5)且大于用于下一發(fā)動機循環(huán)的第二閾值410(例如，30)時，可以滿足預定模式。小于第一閾值408的振動強度對應于正常燃燒的振動強度。大于第二閾值410且小于第三閾值412的振動強度對應于發(fā)動機爆震的振動強度。
[0073]例如，振動強度信號402小于用于發(fā)動機循環(huán)414的第一閾值408,并大于用于發(fā)動機循環(huán)416的第二閾值410。因此，在418處，所述系統(tǒng)和方法將模式計數(shù)從零增加到一。類似地，振動強度信號402小于用于發(fā)動機循環(huán)420的第一閾值408,并大于用于發(fā)動機循環(huán)422的第二閾值410。因此，在424處，模式計數(shù)被增加到二，并且所述系統(tǒng)和方法可以生成指示隨機提前點火(SPI)被檢測到的信號。用于發(fā)動機循環(huán)426、428、430和432的振動強度信號402持續(xù)滿足預定模式。因此，模式計數(shù)在處434被增加到三，在436處被增加到四，并且所述系統(tǒng)和方法可以持續(xù)生成SPI檢測信號。
[0074]在436之后，振動強度信號420停止?jié)M足預定模式。振動強度信號402小于滿足預定模式的用于發(fā)動機循環(huán)438的第一閾值408。然而，振動強度信號402小于不滿足預定模式的用于發(fā)動機循環(huán)440的第二閾值410。因此，在442處，模式計數(shù)可以被重置，并且所述系統(tǒng)和方法可以停止生成SPI檢測信號。
[0075]用于發(fā)動機循環(huán)444、446、448和450的振動強度信號402不滿足預定模式。然而，振動強度信號402大于用于發(fā)動機循環(huán)450的第三閾值412。因此,在452處,所述系統(tǒng)和方法可以生成SPI檢測信號，并繼續(xù)生成SPI檢測信號直到振動強度信號402小于第三閾值 412。
[0076]前面的描述在本質上僅僅是示例性的并且決不旨在限制本公開、其應用或用途。本公開的廣義教導可以以各種形式實施。因此，雖然本公開包括特定示例，但是本公開的真正范圍不應局限于此，因為在研究附圖、說明書和下面的權利要求書的基礎上，其它修改將是顯而易見的。如本文中所使用的，短語A、B和C中的至少一個應當被解釋為意指使用非排他性邏輯“或”的邏輯(A或B或C)。應該明白的是:在不改變本公開的原理的情況下，可以以不同的順序(或同時)執(zhí)行方法內(nèi)的一個或多個步驟。[0077]在本申請中，包括下面的定義在內(nèi)，術語模塊(module)可以替換為術語電路(circuit)。術語模塊可以指以下各項、是以下各項的一部分、或包括以下各項:專用集成電路(ASIC);數(shù)字、模擬或混合模擬/數(shù)字分立電路；數(shù)字、模擬或混合模擬/數(shù)字集成電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA);執(zhí)行代碼的處理器(共享、專用或組)；存儲由處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共享、專用或組)；提供所描述功能的其它適當?shù)挠布考?；或以上中的部分或全部的組合，比如在片上系統(tǒng)(system-on-chip)中。
[0078]如上面所使用的，術語“代碼”可以包括軟件、固件和/或微代碼，并可以指程序、例程、函數(shù)、類和/或對象。術語共享處理器包含執(zhí)行來自多個模塊的一部分或全部代碼的單個處理器。術語處理器組包含執(zhí)行來自一個或多個模塊的一部分或全部代碼的與附加處理器組合的處理器。術語共享存儲器包含存儲來自多個模塊的一部分或全部代碼的單個存儲器。術語存儲器組包含存儲來自一個或多個模塊的一部分或全部代碼的與附加存儲器組合的存儲器。術語存儲器可以是術語計算機可讀介質的子組。術語計算機可讀介質不包含通過介質傳播的臨時性電信號和電磁信號，因此可以被視為有形的和非臨時性的。非臨時性有形計算機可讀介質的非限制性示例包括非易失性存儲器、易失性存儲器、磁存儲器和光存儲器。
[0079]在本申請中描述的設備和方法可以通過由一個或多個處理器執(zhí)行的一個或多個計算機程序來被部分地或完全地實施。計算機程序包括被存儲在至少一個非臨時性有形計算機可讀介質上的處理器可執(zhí)行指令。計算機程序還可以包括和/或依賴于被存儲的數(shù)據(jù)。
【權利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 振動強度模塊，其確定第一發(fā)動機循環(huán)和第二發(fā)動機循環(huán)內(nèi)的發(fā)動機的振動強度，其中所述第一發(fā)動機循環(huán)和第二發(fā)動機循環(huán)各自對應于預定量的曲軸旋轉；和 隨機提前點火(SPI)檢測模塊，其在所述第一發(fā)動機循環(huán)的振動強度小于第一閾值并且所述第二發(fā)動機循環(huán)的振動強度大于第二閾值時，選擇性地檢測隨機提前點火。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中: 所述振動強度模塊確定第三發(fā)動機循環(huán)和第四發(fā)動機循環(huán)內(nèi)的發(fā)動機的振動強度，其中所述第三發(fā)動機循環(huán)和第四發(fā)動機循環(huán)各自對應于預定量的曲軸旋轉；并且 當所述第三發(fā)動機循環(huán)的振動強度小于第一閾值并且所述第四發(fā)動機循環(huán)的振動強度大于第二閾值時，所述SPI檢測模塊檢測到隨機提前點火。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第一發(fā)動機循環(huán)、第二發(fā)動機循環(huán)、第三發(fā)動機循環(huán)和第四發(fā)動機循環(huán)是連續(xù)的發(fā)動機循環(huán)。
4.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第二閾值大于所述第一閾值。
5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其中: 當所述振動強度大于第三閾值時，所述SPI檢測模塊檢測到隨機提前點火；并且 所述第三閾值大于所述第二閾值。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述SPI檢測模塊基于發(fā)動機速度和發(fā)動機爆震來確定所述第一閾值、第二閾值和第三閾值。
7.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述振動強度模塊基于接收自振動傳感器的輸入來確定振動強度。
8.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述振動強度模塊: 為發(fā)動機的每個氣缸生成頻譜密度； 加和發(fā)動機中的每個氣缸的頻譜密度，以得到用于發(fā)動機循環(huán)的頻譜密度；并且 基于用于發(fā)動機循環(huán)的頻譜密度來確定振動強度。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述振動強度模塊在預定范圍的曲軸旋轉期間基于振動傳感器輸入來為發(fā)動機的每個氣缸生成頻譜密度。
10.一種方法，包括: 確定第一發(fā)動機循環(huán)和第二發(fā)動機循環(huán)內(nèi)的發(fā)動機的振動強度，其中所述第一發(fā)動機循環(huán)和第二發(fā)動機循環(huán)各自對應于預定量的曲軸旋轉；以及 在所述第一發(fā)動機循環(huán)的振動強度小于第一閾值并且所述第二發(fā)動機循環(huán)的振動強度大于第二閾值時，選擇性地檢測隨機提前點火。
【文檔編號】F02P17/00GK104005898SQ201410063686
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權日:2013年2月25日
【發(fā)明者】J.M.圭德特, K.M.盧錢斯基, C.M.索頓, W.B.哈馬馬 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司