具有曲轴振动的失火检测制造技术

本发明专利技术提供了用于发动机失火检测的方法和系统。在一个示例中，该方法可包括使用第一和第二采样窗口采样曲轴波动，其中，第一和第二窗口彼此重叠；以及基于采样的信号来识别失火。该方法可进一步包括经由控制单元响应于失火指示调节发动机操作。

【技术实现步骤摘要】

本说明通常涉及用于失火检测的方法和系统以及响应内燃发动机中失火检测的动作。
技术介绍
发动机控制系统可包括失火(misfire)检测模块，用于辨认发生在基准点火正时(baseignitiontiming)外部的燃烧事件。作为示例，可通过检测曲轴扭转振动(crankshafttorsionalvibration)中的波动(fluctuation)来识别发动机失火。这些曲轴扭转振动包括在大约平均曲轴速度的曲轴转动中的扭转波动。一个示例性解决方案示出在U.S.5633456中。其中，曲轴转动被采样用于每个预期汽缸点火的预定角位移。然后失火信号通过在频域中使用滤波器识别。
技术实现思路
在一个示例中，以上所描述的问题可通过以下方法来解决，该方法为：基于在第一窗口上采样的曲轴波动产生第一汽缸失火指示；以及基于在第二窗口上采样的曲轴波动产生不同的第二汽缸失火指示，第一窗口和第二窗口彼此重叠。例如，可通过连接至内燃发动机中的曲轴的曲轴位置传感器来检测曲轴振动。控制单元可在第一采样窗口上对曲轴转动进行采样并且然后在与第一采样窗口重叠的第二采样窗口进行采样。发动机可执行在第一采样窗口内的第一燃烧事件以及在第二采样窗口内的第二燃烧事件，其中第二燃烧事件紧随在第一燃烧事件之后。然后控制单元可基于采样信号在发动机燃烧操作期间来指示失火。通过这种方式，在包括中至低发动机负荷和中至高发动机速度的操作>条件下，可稳定地识别失火。而且，失火检测方法对传感器的位置较不敏感。例如，通过使用重叠的采样窗口采样曲轴波动，在全发动机阶次下的信号内容(signalcontent)可明显地降低。也就是说，重叠采样可选择性地包括由于燃烧和燃烧失火的扭转振动，同时选择性地降低由于活塞和连接杆往复运动惯性所包括的振动。应当理解，提供上面的综述是为了以简化的形式引入将在下面的详细说明书中进一步描述的概念的集合。这并不意味着识别要求保护主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求来唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上面提到的或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出了包括曲轴的涡轮增压发动机的框图。图2示出了用于采样曲轴转动的两个方案。图3示出了用以基于曲轴波动来检测发动机失火且用以响应于该检测来调节发动机操作条件的示例性方法的流程图。图4示出了发动机速度与发动机负荷之间的示例性关系。图5A至图5D示出了曲轴扭转振动的频率分量。图6A至图6B示出了使用所披露的示例性方法的改良的失火检测。具体实施方式以下说明涉及用于基于曲轴波动来检测内燃发动机中的失火并且响应于该检测来调节发动机操作的系统和方法。图1示出了包括曲轴的内燃发动机的框图。在发动机操作期间的曲轴的转动可与曲轴角度同步地取样。图2示出了使用用于四缸发动机的非重叠和重叠采样窗口的两个采样方案。图3概述了基于在图2中示出的采样方案的示例性失火检测方法。图4示出了发动机负荷与发动机速度之间的关系。图5A至图5D示出了曲轴扭转振动(torsionalvibrations)的频率分量(frequencycomponents)。图6A至图6B示出了使用所披露的示例性方法所获得的改良的失火检测。如本文中所描述的，发动机曲轴的曲轴扭转振动由发动机燃烧和由于活塞和连接杆往复运动的惯性负荷两者来驱动。在中至低(mediumtolow)发动机负荷且中至高(moderatetohigh)发动机速度期间，由于通常发动机扭转振动的扭转振动可强于由于燃烧的扭转振动。该通常发动机扭转振动可由于曲轴弹性(考虑到曲轴系统包括当曲轴的所有部件相同振动时的刚性主体扭转振动模式以及当曲轴的单独部件不同振动时的弹性模式)被进一步扩大。当传感器被定位为进一步远离曲轴的零偏移位置时，曲轴扭转振动对弹性振动模式更加敏感。例如，当传感器被定位在曲轴前部处时的扭转振动可强于接近飞轮的扭转振动。曲轴扭转振动的频率分量包括仅基于燃烧的半发动机阶次(halfengineorder)，以及基于燃烧扭矩和惯性扭矩两者的全发动机阶次(fullengineorder)。通过在重叠的采样窗口上(窗口持续期(windowduration)大于邻接压缩的汽缸上止点之间的曲轴度的总量)采样曲轴波动，因此在全发动机阶次下的信号可明显地降低。例如，重叠的采样可选择性地包括由于燃烧和燃烧失火的扭转振动，同时降低由于活塞和连接杆往复运动惯性所包含的振动。因此，尤其是在中至低发动机负荷并且中至高发动机速度期间，发动机失火可被更加有效地识别。进一步地，因为具有重叠窗口的采样对通常曲轴系统的扭转振动不太敏感，因此可使用沿着曲轴/减振器/飞轮组件定位在任意位置处的曲轴定位传感器来操作。图1是示出了示例性发动机10的示意图，该发动机可包括在机动车辆的推进系统中。发动机10示出为具有四个汽缸31，33，35以及37。然而，根据当前的内容还可使用其他数量的汽缸。发动机10可至少部分地由包括控制单元12的控制系统，以及由自车辆操作者132的输入经由输入装置130来控制。在本示例中，输入装置130包括油门踏板以及用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(例如，汽缸)31，33，35以及37可包括燃烧室壁，其具有定位在其内的活塞32。该活塞可通过连接杆34连接至曲轴40使得活塞的往复运动转换成曲轴的转动运动。连接至曲轴40的曲轴定位传感器118可感测曲轴的转动并且将转动信号传递至控制单元12。曲轴定位传感器118可为高数据速率的车轮曲轴定位传感器。曲轴40可经由中间传动系统(未示出)连接至车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动电机可经由飞轮连接至曲轴40以能够实现发动机10的起动操作。燃烧室31，33，35以及37可经由进气通道42接收自进气歧管44的进气并且可经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管46可经由对应的进气阀和排气阀(未示出)与燃烧室31，33，35以及37选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室31，33，35以及37可包括两个或多个进气阀和/或两个或多个排气阀。当凸轮轴经受转动运动时，进气和/或排气阀可经由设置在凸轮轴162上的对应的凸轮160来驱动(例如，打开或关闭)。燃料喷射器50示出为直接连接至燃烧室31，33，35以及37，用于与自控制单元12所接收的信号FPW的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机方法，包括：基于在第一窗口上采样的曲轴波动产生第一汽缸失火指示；以及基于在第二窗口上采样的曲轴波动产生不同的第二汽缸失火指示，所述第一窗口和所述第二窗口彼此重叠。

【技术特征摘要】
2014.11.20 US 14/549,2521.一种发动机方法，包括：基于在第一窗口上采样的曲轴波动产生第
一汽缸失火指示；以及基于在第二窗口上采样的曲轴波动产生不同的第二
汽缸失火指示，所述第一窗口和所述第二窗口彼此重叠。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述第一汽缸中执行
燃烧，随后在所述第二汽缸中执行燃烧，其中所述失火指示在发动机燃烧
操作期间产生。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一窗口以所述第一窗口
和所述第二窗口中之一的持续期的大约三分之一重叠所述第二窗口。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一窗口和所述第二窗口
的曲轴角度持续期大约相等，并且其中在所述第一窗口和所述第二窗口之
间曲轴角度重叠的总量大约为相等的持续期的三分之一。
5.根据权利要求2所述的方法，在所述第二汽缸中的燃烧紧随在所述
第一汽缸中的燃烧之后，在所述第一汽缸和所述第二汽缸之间没有任何其
他汽缸开始燃烧。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，汽缸失火指示显示至车辆的操
作者，所述指示在车辆操作期间由所述车辆的控制单元产生，其中所述曲
轴波动与曲轴角度同步地采样。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一窗口大于紧邻的压缩
的汽缸上止点之间的曲轴度的总量，而小于两个非邻近的压缩的汽缸上止
点之间的曲轴度的总量。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述两个非邻近的汽缸上止点
仅由一个另外的汽缸上止点间隔开，所述方法进一步包括，经由控制单元，
响应于所述失火指示调节发动机操作。
9.一种发动机方法，包括：
在第一采样窗口上采样信号；
在第二采样窗口上采样所述信号，其中，所述第二采样窗口与所述第
一采样窗口重叠；以及
基于所述采样信号产生指示失火的信号。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：在所述第一采样窗口
内执行第一汽缸中的燃烧，随后在所述第二采样窗口内执行第二汽缸中的
燃烧，其中所述失火指示在发动机燃烧操作期间产生。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一窗口以所述第一窗
口和所述第二窗口中之一的持续期的大约三分之一重叠所述第二窗口。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一窗口和所述第二窗
口的曲轴角度持续期大约相等，并且其中在所述第一窗...

【专利技术属性】
技术研发人员：米哈伊尔·埃雅科夫，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US