用于预点火控制的方法和系统的制作方法
【专利说明】用于预点火控制的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年12月5日提交的标题为“METHOD AND SYSTEM FORPRE-1GNIT1N CONTROL”的美国临时专利申请号61/912，370的优先权，其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。
技术领域
[0003]本说明书总体涉及用于响应于异常燃烧而控制车辆发动机的方法和系统。
【背景技术】
[0004]在某些工况下，具有高压缩比或被升压以增加比输出的发动机可能会有低速异常燃烧事件(诸如由于预点火)的倾向。由于预点火而引起的早期异常燃烧会造成非常高的缸内压力，并且会导致与燃烧爆震类似但具有更大强度的燃烧压力波。这类异常燃烧事件会导致快速的发动机退化。因此，已经开发出用于基于发动机工况早期检测并缓解异常燃烧事件的策略。
[0005]Hashizume在US5，632，247中示出了一种示例方案。其中，通过附接至汽缸体的爆震传感器来检测由于预点火和/或爆震而引起的异常汽缸燃烧。具体地，基于均具有不同阈值的两个不同正时窗口中的爆震传感器读数的估计值，确定预点火事件并与爆震进行区分。
[0006]然而，发明人在此已经认识到这种方案的潜在问题。在一个示例中，在适当的缓解措施能够被执行之前，该方法需要大量信号处理来区分由于预点火而引起的异常燃烧与由于爆震而引起的异常燃烧。因此，这会给燃烧事件的检测与区分增添复杂性。作为另一示例，该方法使用明显不同的不交叠窗口。然而，爆震窗口中可能存在可以更好识别预点火并且反之亦然的区域。取决于传感器的位置，该方案的敏感性也会发生变化。总体来说，增加了系统复杂性和成本，而不一定改善汽缸中的爆震或预点火检测的性能。因此，发动机预点火的确定以及(与爆震)的区分的降低的准确性会导致快速的发动机退化。此外，爆震与预点火之间的区别可能是不准确的，并且会导致针对每种类型的事件采取的不正确措施，从而导致退化的性能。
【发明内容】
[0007]在一个示例中，可以通过一种用于检测并解决异常燃烧的方法来解决上述一些问题。该方法包含:响应于在给定汽缸燃烧事件的第一窗口内发生的爆震传感器输出强度，根据该输出强度使汽缸富集(enrich)。该方法还包含，响应于在该燃烧事件的第二窗口内发生的爆震传感器输出强度高于阈值，延迟火花点火正时，其中第一窗口与第二窗口部分重叠。以此方式，可以更好地解决由于爆震和/或预点火而引起的异常燃烧。
[0008]作为一个不例，一种发动机系统可以包括布置在汽缸体中、汽缸体处或沿着汽缸体布置或耦接至发动机汽缸的一个或多个爆震传感器。在第一和第二曲轴转角正时窗口中的一个或多个中产生的爆震传感器输出可以被用来解决异常燃烧，诸如由于爆震和/或预点火而引起的那些异常燃烧。第一和第二窗口可以部分交叠，其中第一窗口在第二窗口开始之前开始，第一窗口在第二窗口结束之前结束。可以根据发动机工况(诸如发动机转速与负荷)由指定的曲轴转角来限定窗口。对于给定的汽缸燃烧事件，第一曲轴转角正时窗口可以在汽缸火花点火事件之前(诸如在15度ATC处)开始，并且在汽缸的膨胀冲程中(诸如在40度ATC处)结束，而第二曲轴转角正时窗口可以在汽缸火花点火事件之后开始并且在第一窗口结束之后的膨胀冲程中结束。在第一和第二窗口中产生的传感器输出可以被处理(被带通滤波、被修正以及被积分)，以确定各自的输出强度。基于第一窗口中的输出强度，可以确定第一组异常燃烧缓解措施(例如，预点火缓解措施)。例如，可以使汽缸富集，其中根据输出强度来确定将要应用的富集量(丰度(degree)、富集的发动机循环的次数、将要被富集的发动机汽缸的数量等)。作为发动机转速和爆震强度的函数被存储在控制器的存储器中的查询表可以被用来确定富集。此外，当富集循环的次数超过阈值时，可以应用一定量的发动机负荷限制。另外，可以基于所应用的富集来调整(例如，提前)火花正时，以恢复由于比RBT更浓地运转而引起的扭矩损失。基于第二窗口中的输出强度高于阈值，可以确定不同的一组异常燃烧缓解措施(例如，爆震缓解措施)。例如，可以延迟火花点火正时，其中当第二窗口中的输出强度超过阈值时增加所应用的火花延迟量。因此，随着第一和/或第二窗口中的爆震传感器的输出强度增加，可以执行成比例地更高的且更猛烈的缓解措施。
[0009]发明人在此已经进一步认识到异常燃烧缓解措施(诸如解决爆震的那些措施和解决预点火的那些措施)之间的协作关系。具体地，当(与增加的爆震强度成比例地)增加汽缸富集时，因而产生的汽缸充气冷却降低了汽缸中的进一步异常燃烧事件(诸如由于爆震而引起的那些事件)的可能性，同时还增加了火花正时提前的容限。因此，当基于第一窗口中的输出而确定的汽缸富集增加(例如，超过阈值水平)时，可以减小响应于第二窗口中的输出而应用的火花延迟量。
[0010]以此方式，可以解决异常汽缸燃烧，同时降低爆震传感器输出处理的复杂性。例如，可以在不需要区分信号的情况下缓解由于异常燃烧事件(诸如爆震和预点火中的一个或多个)而引起的异常燃烧。此外，减少了对多个爆震传感器、多个爆震感测窗口或多个阈值的需要。通过基于所限定的窗口中的爆震传感器的输出强度来调整响应于异常燃烧事件所应用的缓解措施的猛烈性，能够在不需要爆震与预点火区分的情况下解决由于爆震和预点火中的每一个而引起的异常燃烧。通过使用部分交叠的窗口，能够改善异常燃烧检测的准确性。通过随着第一更早窗口中的爆震传感器输出强度增加而增加应用于发动机的富集和负荷限制，能够预先制止异常燃烧引起的进一步超级爆震事件。通过基于与第一窗口部分交叠的第二更迟窗口中的爆震传感器强度调整所应用的火花正时延迟量，能够解决爆震。通过使用相同爆震传感器来解决不同种类的异常汽缸燃烧事件，可以实现部件减少的益处。
[0011]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围由随附于【具体实施方式】的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0012]图1示出了局部发动机视图。
[0013]图2示出了用于基于在两个部分交叠的窗口中产生的爆震传感器信号而在图1的发动机中执行异常燃烧缓解措施的高级流程图。
[0014]图3示出了图2的程序的方框图。
[0015]图4示出了图3的程序的替代实施例。
[0016]图5-7不出了描述基于在第一窗口中产生的爆震传感器信号的输出强度的发动机负荷限制和火花正时的调整的方框图。
[0017]图8示出了根据本公开可以被发动机控制器用来确定火花正时延迟、汽缸富集和负荷限制的示例查询表。
[0018]图9示出了根据本公开的示例异常燃烧缓解操作。
【具体实施方式】
[0019]以下描述涉及用于缓解发动机中(诸如图1的发动机系统中)的异常燃烧引起的超级爆震事件的系统和方法。发动机控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图2-4的程序)，以便基于在两个部分交叠的曲轴转角正时窗口中产生的爆震传感器信号的输出强度执行一个或多个缓解调整。控制器可以不基于在限定的窗口之外产生的爆震传感器信号而执行任何调整。基于在两个窗口中的第一更早窗口中产生的爆震传感器信号的输出强度，控制器可以调整所应用的汽缸富集量。如参照图5-7进一步详述，基于所确定的富集，控制器可以进一步确定将要应用的发动机负荷限制量以及将要应用的火花正时调整量。基于在两个窗口中的第二更迟窗口中产生的爆震传感器信号的输出强度，控制器可以另外调整所应用的火花延迟或提前量。控制器可以利用一个或多个查询表(诸如图8的查询表)来确定将要应用的缓解措施的猛烈性，同时还更新表示异常燃烧频率的比率递增器。在图9处描述了示例缓解操作。
[0020]图1描述了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可以接收来自包括控制器12的控制参数和经由输入装置132来自车辆操作者130的输入。在这个示例中，输入装置132包括加速器踏板和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的汽缸(在本文中也被称为“燃烧室”)14可以包括燃烧室壁136，活塞138被设置在其中。活塞138可以被耦接至曲轴140，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统耦接至客车的至少一个驱动轮。此外，起动器马达可以经由飞轮耦接至曲轴140，以实现发动机10的起动操作。
[0021]汽缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。除了汽缸14外，进气通道146还可以与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或多个进气通道可以包括增压装置，例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了被配置为具有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括布置在进气通道142与144之间的压缩机174以及沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以至少部分地由排气涡轮176通过轴180提供动力，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中，例如在发动机10装备有机械增压器的示例中，排气涡轮176可以被选择性地省略，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。可以沿发动机的进气通道提供包括节流板164的节气门20，以便改变提供给发动机汽缸的进气流速和/或进气压力。例如，如图1中所示，节气门20可以被设置在压缩机174的下游，或者可替代地，可以被设置在压缩机174的上游。
[0022]除了汽缸14外，排气通道148还可以接收来自发动机10的其他汽缸的排气。氧传感器128被显示为耦接至排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以在用于提供排气空燃比指示的各种合适的传感器中选择，诸如线性氧传感器或UEGO (通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO (如所描述的)、HEGO (加热型EGO)、NOx, HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
[0023]可以通过位于排气道148中的一个或多个温度传感器(未示出)来估计排气温度。可替代地，可以基于发动机工况诸如为转速、负荷、空燃比(AFR)、花火延迟等来推断排气温度。另外，可以通过一个或多个排气传感器128来计算排气温度。应认识到，可替代地，可以通过在本文中所列出的温度估计方法的任意组合来估计排气温度。
[0024]发动机10的每个汽缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸14被显示为包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸的上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
[0025]进气门150可以由控制器12通过凸轮驱动系统151的凸轮驱动来控制。类似地，排气门156可以由控制器12通过凸轮驱动系统153控制。凸轮驱动系统151和153均可以包括一个或多个凸轮，并且可以使用可由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时