专利名称：发动机爆震控制装置及发动机爆震控制方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机爆震控制装置及发动机爆震控制方法。
背景技术：
为了提高发动机的效率，在对发动机的气缸进行点火时往往要有一个点火提前 角，但这样经常会产生爆震现象，从而使发动机不稳定，并给汽车带来一系列的损害。
目前的汽车上都装有普通的压电式爆震传感器，该爆震传感器一般都装在发动机 一排气缸的中间位置(发动机机体上)，但是发动机不同气缸距离传感器的位置并不相等， 所以在相同爆震情况下不同气缸出现爆震信号不一致，对于判断发动机的强度不利。另外， 爆震传感器装在发动机机体上，受汽车前舱内的振动及噪声影响较大，容易出现干扰信号， 影响爆震控制。
发明内容
针对现有的发动机爆震控制装置及发动机爆震控制方法中存在的对爆震判断不 准确的缺点，本发明提出了一种能够精确地判断发动机的每个气缸的不同状态，并据此来 控制发动机爆震的发动机爆震控制装置及发动机爆震控制方法。 本发明提供的发动机爆震控制装置包括发动机控制模块，其中，该发动机爆震控 制装置包括发动机控制模块和曲轴位置感测模块，所述曲轴位置感测模块与所述发动机控 制模块相连接，用于感测发动机曲轴的位置并将感测到的曲轴位置信号发送给所述发动机 控制模块，所述发动机控制模块用于根据接收到的所述曲轴位置信号来判断发动机转速和 曲轴位置，其中，该发动机爆震控制装置还包括压力感测模块，所述压力感测模块与发动机 控制模块相连接，用于分别感测每个气缸的压力并将感测到的每个气缸的压力信号发送给 所述发动机控制模块，所述发动机控制模块根据得到的所述发动机转速和曲轴位置并结合 所述每个气缸的压力信号得到每个气缸的点火位置，并根据得到的每个气缸的点火位置来 分别控制对每个气缸的点火。 本发明提供的发动机爆震控制方法包括下列步骤a)感测每个气缸的压力；b) 感测发动机曲轴的位置；c)根据所感测到的曲轴位置来判断发动机转速，并根据发动机转 速、曲轴位置结合所述每个气缸的压力信号得到每个气缸的点火位置；以及d)根据得到的 每个气缸的点火位置来分别控制对每个气缸的点火。 本发明提供的发动机爆震控制装置和方法，能够对发动机的每个气缸的气压状态 进行感测，根据感测结果对每个气缸进行单独的设置，从而能够针对每个气缸的不同状况 分别进行单独处理，更好的控制爆震现象。采用本发明提供的发动机爆震控制装置和方法 能够对发动机是否出现爆震现象进行精确判断，从而能够在稳定工作的前提下尽可能的提 高发动机的工作效率。另外，根据本发明的优选实施方式，采用本发明提供的发动机爆震控 制装置和方法还能够计算发动机的输出扭矩并提供输出扭矩的数据，从而对发动机的工作 状况做出更完整的判断，为汽车的牵引力分配提供依据。
图1示出了本发明提供的发动机爆震控制装置的一种实施方式的结构图；
图2示出了本发明提供的发动机爆震控制方法的一种实施方式的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明提供的发动机爆震控制装置及发动机爆震控制方法做进
一步的详细描述。 图1示出了本发明提供的发动机爆震控制装置的结构图。如图1所示，本发明提 供的发动机爆震控制装置包括发动机控制模块50、压力感测模块40和曲轴位置感测模块 60，所述压力感测模块40与多个气缸10和发动机控制模块50相连接，用于感测气缸10的 压力并将气缸压力信号发送给所述发动机控制模块50，所述曲轴位置感测模块60与所述 发动机控制模块50相连接，用于感测曲轴的位置并将曲轴位置信号发送给所述发动机控 制模块50，所述发动机控制模块50根据接收到的所述曲轴位置信号来判断发动机转速和 曲轴位置，并结合所述气缸压力信号来制定每个气缸10的点火位置控制策略，从而控制发 动机在临界爆震点工作，其中所述点火位置是指点火时刻所对应的活塞位置，并且该点火 位置还对应于点火时刻的曲轴位置。 在本发明的一种实施方式中，所述压力感测模块40包括多个气缸压力传感器20 和气缸压力传感器信号处理器30，所述多个气缸压力传感器20中的每一者与每个气缸10 一一对应相连接，并与所述气缸压力传感器信号处理器30相连接，用于感测多个气缸10的 压力，并将感测信号发送到所述气缸压力传感器信号处理器30，所述气缸压力传感器信号 处理器30还与所述发动机控制模块50相连接，用于接收所述多个气缸压力传感器20的感 测信号，并将信号进行A/D转换后，发送到所述发动机控制模块50。 在本发明的一种实施方式中，所述多个气缸压力传感器20和气缸压力传感器信 号处理器30之间通过信号屏蔽线连接。这样可以使气压信号不易受到外界的干扰。
在本发明的一种实施方式中，所述多个气缸压力传感器20的每一个都是火花塞 式气缸压力传感器。 所述气缸压力传感器信号处理器30可以为A/D转换器。 在本发明的一种实施方式中，所述曲轴位置感测模块60优选为转角编码器，该转 角编码器感测曲轴的转角编码信息，并从中获得曲轴位置信号。具体来讲，根据本发明的一 种实施方式，该转角编码器能将曲轴位置精确到O. l度，根据如此高精度的曲轴位置可以 精确的计算点火位置，发动机控制模块50还可判断发动机转速，这样便不再需要现有技术 中的曲轴传感器。 具体来讲，根据本发明的一种实施方式，转角编码器通过测量发动机转动一定角 度(比如转动一周)对应的脉冲数可以测量发动机的转速，并可通过将转角编码器产生的 转角编码信息与发动机控制模块50中预先设置的转角编码信息进行比较或通过利用转角 编码器对活塞运动的特定位置(比如气缸的最大压縮位置)进行标定，可以获得曲轴位置。
发动机控制模块50综合发动机转速、曲轴位置以及气缸压力，可以得到点火位 置。在一种实施方式中，可以根据每个气缸的气缸压力确定待点火的气缸，并根据曲轴位置得到所述待点火的气缸的最大压縮位置，根据点火提前时间以及发动机转速确定所述待点火的气缸的点火提前角度，根据所述点火提前角度和所述待点火的气缸的最大压縮位置来得到所述点火位置。其中所述点火提前时间的设定对于本领域技术人员是公知的，并且在根据气缸压力判断气缸发生异常时(即有发生爆震的可能)所述点火提前时间也根据测得的气缸压力相应的縮短，以及在根据气缸压力判断气缸的效率可进一步提高时，所述点火提前时间也根据测得的气缸压力相应的增加，其中判断的过程以及对所述点火提前时间的设定是由发动机控制模块50完成的。另外，该点火提前角度以及点火位置是不断被修正的，发动机控制模块50根据气缸在上一个冲程循环中的数据(发动机转速和点火提前时间等)进行计算得到的新的点火提前角度和点火位置，并应用于随后的冲程循环中。
另外，发动机控制模块50还可以根据气缸压力传感器20提供的发动机气缸压力信号，判断发动机处于哪个冲程。再结合曲轴位置信号就能判断各个气缸的顺序，这样便不再需要现有技术中的凸轮轴传感器。具体来讲，在本发明的一种实施方式中，在不同的冲程阶段，当气缸中的活塞处于相同位置时(比如气缸的最大压縮位置)，气缸压力特性是不同的，可以通过将获得的气缸压力信号与在发动机控制模块50中预先设置的气缸压力参数进行比较，判断发动机处于哪个冲程，再结合转角编码器的转角编码信息便可判断各个气缸的顺序了，其中所述预先设置的气缸压力参数可以为对所述气缸进行实验测定时得到的不同冲程中对应于不同位置的气压值。 而且，在本发明的一种实施方式中，所述发动机控制模块50根据从压力感测模块获得的每个气缸的压力信号计算发动机在做功冲程内所做的功，将所计算出的功与发动机控制模块预先设置的完全燃烧情况下的功值进行比较以判断气缸内气体是否完全燃烧，从而可以判断发动机老化程度，其中所述预先设置的完全燃烧情况下的功值可以为对所述气缸进行实验测定时得到的，如果比较的差值超过发动机控制模块预先设置的范围，该预先设置的范围可以是对所述气缸进行实验测定时得到的，则认为气缸内气体不完全燃烧，可以通过点亮故障灯通知用户，这一点传统方式无法做到。 传统汽车的扭矩控制是基于台架标定结果的，与车上实际情况差别较大，特别是发动机运行较长的时间后，误差会更加变大。本发明提供的发动机爆震控制装置中的发动机控制模块50还用于根据接收到的所述曲轴位置信号和所述每个气缸的压力信号来计算发动机输出扭矩，从而为汽车牵引力分配提供依据。具体来讲，根据一种实施方式，首先根据各个气缸的压力信号确定处于做功冲程的气缸，通过转角编码器可以知道在曲轴转动x度时处于做功冲程的气缸的活塞在该气缸中移动的距离d米，再结合活塞移动过程中的各个位置时测得的气缸压力P (单位为牛/米2)，可获得曲轴的扭矩M(单位为牛 米)的公式为
「 ，、， P-S-d-W M =-
X 其中，S为活塞在气缸压力作用方向的横截面积，单位为米2，W为预先测定的或根
据经验给出的整个曲轴结构的功损耗，单位为焦耳。 图2示出了本发明提供的发动机爆震控制方法的流程图。 本发明提出的发动机爆震控制方法包括下列步骤a)感测每个气缸的压力；b)感测发动机曲轴的位置；c)根据所感测到的曲轴位置来判断发动机转速，并根据发动机转速、曲轴位置结合所述每个气缸的压力信号得到每个气缸的点火位置；以及d)根据得到的每个气缸的点火位置来分别控制对每个气缸的点火。 在本发明的一种实施方式中，该方法还包括e)根据接收到的所述曲轴位置信号
和所述气缸压力信号来计算发动机输出扭矩。 具体来讲，如图2所示，可描述本发明的流程如下 在步骤S10，从所述多个气缸10获得气缸压力信息。具体来讲，步骤S10包括感测多个气缸10的压力；对感测信号进行A/D转换。 在步骤S20，从曲轴输出端80获得曲轴位置信息。具体来讲，在本发明的一种实施方式中，步骤S20包括获得曲轴的转角编码信息；对获得的转角编码信息进行A/D转换，得到曲轴的位置信息。 在步骤S30，根据所述曲轴位置信号来判断发动机转速和曲轴位置，并结合所述气缸压力信号来判断每个气缸10的运行状况，为每个气缸10制定各自的点火位置，控制发动机在临界爆震点工作。根据本发明的上述的实施方式，根据气缸压力信号，能够判断发动机处于哪个冲程，再结合曲轴位置信号就能够判断各个气缸10的顺序。 在步骤S40，根据所述气缸压力信号和曲轴位置信号来计算发动机输出扭矩。根据本发明的上述的实施方式，首先根据各个气缸的压力信号确定处于做功冲程的气缸，再根据该气缸的气缸压力和曲轴位置信号来计算发动机输出扭矩。
权利要求
一种发动机爆震控制装置，该发动机爆震控制装置包括发动机控制模块(50)和曲轴位置感测模块(60)，所述曲轴位置感测模块(60)与所述发动机控制模块(50)相连接，用于感测发动机曲轴的位置并将感测到的曲轴位置信号发送给所述发动机控制模块(50)，所述发动机控制模块(50)用于根据接收到的所述曲轴位置信号来判断发动机转速和曲轴位置，其特征在于，该发动机爆震控制装置还包括压力感测模块(40)，所述压力感测模块(40)与所述发动机控制模块(50)相连接，用于分别感测每个气缸(10)的压力并将感测到的每个气缸的压力信号发送给所述发动机控制模块(50)，所述发动机控制模块(50)根据得到的所述发动机转速和曲轴位置并结合所述每个气缸的压力信号得到每个气缸的点火位置，并根据得到的每个气缸的点火位置分别控制对每个气缸的点火。
2. 根据权利要求l所述的发动机爆震控制装置，其中所述发动机控制模块(50)还用于根据接收到的所述曲轴位置信号和每个气缸的压力信号计算发动机输出扭矩。
3. 根据权利要求l所述的发动机爆震控制装置，其中所述发动机控制模块(50)根据每个气缸的压力确定待点火的气缸，并根据曲轴位置得到所述待点火的气缸的最大压縮位置，根据点火提前时间以及发动机转速确定所述待点火的气缸的点火提前角度，根据所述点火提前角度和所述待点火的气缸的最大压縮位置来得到所述点火位置。
4. 根据权利要求l所述的发动机爆震控制装置，其中所述压力感测模块(40)包括气缸压力传感器信号处理器(30)和多个气缸压力传感器(20)，所述多个气缸压力传感器(20)与所述气缸压力传感器信号处理器(30)相连接，用于感测多个气缸(10)的压力，并将感测到的多个气缸的压力信号发送到所述气缸压力传感器信号处理器(30)，所述气缸压力传感器信号处理器(30)还与所述发动机控制模块(50)相连接，用于接收所述多个气缸压力传感器(20)的感测信号，并将该感测信号进行A/D转换后发送到所述发动机控制模块(50)。
5. 根据权利要求4所述的发动机爆震控制装置，其中所述气缸压力传感器(20)是火花塞式气缸压力传感器，安装于每个汽缸的汽缸壁上。
6. 根据权利要求l所述的发动机爆震控制装置，其中所述曲轴位置感测模块(60)为转角编码器，该转角编码器感测曲轴的转角编码信息，并从中获得曲轴位置信号。
7. 根据权利要求1-6中任意一项所述的发动机爆震控制装置，其中该装置还包括与发动机控制模块(50)连接的故障灯，所述发动机控制模块(50)根据从压力感测模块(40)获得的每个气缸的压力信号计算发动机在做功冲程内所做的功，将所计算出的功与发动机控制模块(50)中预先设置的完全燃烧情况下的功值进行比较以判断气缸内气体是否完全燃烧，如果比较的差值不超过发动机控制模块(50)预先设置的范围，则认为气体完全燃烧，如果比较的差值超过发动机控制模块(50)预先设置的范围则认为气缸内气体不完全燃烧，并点亮所述故障灯。
8. —种发动机爆震控制方法，其中，该方法包括a) 感测每个气缸的压力；b) 感测发动机曲轴的位置；c) 根据所感测到的曲轴位置判断发动机转速，并根据发动机转速、曲轴位置，结合所述每个气缸的压力得到每个气缸的点火位置；以及d) 根据得到的每个气缸的点火位置分别控制对每个气缸的点火。
9. 根据权利要求8所述的发动机爆震控制方法，该方法还包括e)根据所感测到的曲轴位置和所述每个气缸的压力来计算发动机输出扭矩。
全文摘要
本发明提供了一种发动机爆震控制装置及发动机爆震控制方法，所述发动机爆震控制装置感测气缸的压力和曲轴的位置，并将气缸压力信号和曲轴位置信号发送给发动机控制模块，所述发动机控制模块用于根据接收到的所述曲轴位置信号来判断发动机转速和曲轴位置，并根据得到的所述发动机转速和曲轴位置并结合所述每个气缸的压力信号得到每个气缸的点火位置，并根据得到的每个气缸的点火位置分别控制对每个气缸的点火。本发明提供的发动机爆震控制装置和发动机爆震控制方法，能够对发动机的每个气缸的气压状态进行感测，根据感测结果对每个气缸进行单独的设置，从而能够针对每个气缸的不同状况分别进行单独处理，更好的控制爆震现象。
文档编号F02P5/152GK101776032SQ20091000079
公开日2010年7月14日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者何鹏, 苏伟, 蒋荣勋, 郑焱, 顾运 申请人:比亚迪股份有限公司