用于分析发动机中的积碳的系统和方法_4

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式识别。
[0100]用来识别压力波形的哪个部分被包含在不同波形片段1106中的指定时间段可以基于发动机的操作参数。例如,指定的时间段可以足够短,以使与一个点火事件908相关联的波形片段1106不延伸进另一个紧随点火事件908之后的波形片段。
[0101]每个波形片段1106可以代表气缸14的燃烧周期(如四冲程燃烧周期)。几个波形片段1106可以被识别为同一个气缸14。对于一个η气缸发动机(其中N表不发动机中的气缸14的数量),间隔N个的波形片段1106可以对应于同一气缸14。如上所述,控制模块35可以从用户输入确定η的值。作为一个示例,在具有四个气缸14的发动机中,第一,第五,第九,等的波形片段1106可以表不一个气缸14的进气或排气的压力,第二,第六,第十等波形片段1106可以表示在相同发动机中另一个气缸14的进气或排气的压力,波形片段1106可以表不从同一个发动机中的另一气缸14,第三,第七,第^ 等波形片段1106可以表示从同一个发动机中的另一气缸14的进气或排气的压力,,第四,第八,第十二等波形片段1106可以表不从同一个发动机中的另一气缸14的进气或排气的压力。
[0102]控制模块35可以确定压力波形1100中的波形片段1106的子集为与气缸14的不同子集相关联。例如,在6缸发动机中,第一,第七,第十三等波形片段1106可以被包含在波形片段1106上的与一个气缸14相关联的第一子集中,第二,第八,第十四等波形片段1106可以被包含在波形片段1106上的与另一气缸14相关联的不同的第二子集中,依此类推。波形片段1106的不同子集可以是不同的、不重叠的子集,这样没有在两个不同子集中的波形片段1106是与不同气缸14相关联的。
[0103]波形片段1106被标识的顺序可以不直接对应于发动机中的气缸的数量。例如,上面提到的发动机中的四个气缸14可以与指定的数字相关联(如用其识别),比如气缸#1,气缸#2,气缸#3,气缸#4。第一,第五,第九,等从压力波形1100中标识出来的波形片段1106可以不一定对应于由气缸#1产生的进气或排气压力。相反,这些波形片段1106可以对应于由另一气缸产生的压力。
[0104]在一个实施例中,一旦为发动机中的不同气缸14识别出一个或多个波形片段1106,控制模块35可以分别检查与每个气缸14相关联的波形片段1106,以识别周期性的变化。“分别检查”意味着对于特定的气缸14,控制模块35可以分析与该气缸14对应的波形片段1106,而不用检查或分析与一个或多个其它气缸14相关联的波形片段1106。控制模块35可以通过仅分析与这些气缸14中的每一个相关联的波形片段1102来分别检查发动机中的气缸14。
[0105]图41是可能被识别为气缸14的波形片段1200的示例。波形片段1200可以表示单个的波形片段1106。可替换地,波形片段1200可以代表单个气缸14的多个波形片段1106(例如,多个波形片段1106的平均值,中间值,或其他测量值)。图中示出的波形片段1200沿着代表时间的水平轴线1202和代表所测量的进气或排气压力的纵轴1204。
[0106]控制模块35可以检查波形片段1200,以确定一个或多个代表波形部分1200的压力指数。这些压力指数可以与同一气缸14的其他波形片段1200比较,以识别同一气缸14在气缸14的多个运行周期(例如,多个燃烧周期)期间进气或排气压力上的变化。本文所描述的压力指数仅仅是作为一些示例提供,并且不旨在限制本发明主题的所有实施例。也可使用其它方式测量或量化在一个或多个气缸14的多个燃烧周期间进气和/或排气压力之间的差异。
[0107]可以由控制模块35确定的一个压力指数是上压力指数1206。上压力指数1206可以代表波形部分1200上的大于波形片段1200的一个或多个其它压力的压力。作为一个示例,上压力指数1206可以是波形片段1200的最大测量压力。作为另一示例,上压力指数1206可以是不同于波形片段1200上的最大压力的测量压力。上压力指数1206在本文中可被称为“最大值”。
[0108]另一个可以由控制模块35确定的压力指数是波形或轨迹长度指数1208。此指数在本文中可以被称为波形长度,LCjP /或总长度。轨迹长度1208可以代表波形的实际长度,如沿波形的路径的长度。作为一个示例,波形的轨迹长度可以是从位置1210到波形的波峰1224以及从波峰1224至位置1212延伸的距离。轨迹长度可以通过计数形成波形的点来确定(比如代表不同时间的压力的数据点)。这些点用直线外推以补全波形。如果在设定的时间间隔内对这些点计数,就可以得知波形长度(例如,轨迹长度(在图41中示为
1208))ο
[0109]另一个可以由控制模块35确定的压力指数是方向变化指数。这个指数也可以被称为方向变化,总体方向变化,和/或DC。方向变化是在给定的时间段内波形中出现的向上改变和向下改变1214的次数。每次波形出现从上移到下移的改变,就是一个计数,并且每次波形出现从下移到上移的改变,这是一个计数。每个方向变化是一个计数,并且这些计数在从一个点火事件到下一个点火事件的时间段内汇总。在一个实施例中,被计数的变化1214是波形1200的波峰1224之后发生的变化。在图示的示例中,标识了七个改变1214 (例如,改变1214A-G)。因此,波形片段1200的方向变化指数可以是七或另一基于八的数。
[0110]另一个可以由控制模块35确定的压力指数为下压力指数1216。该指数在本文中也可以被称为“最小值”。下压力指数1216可以代表波形片段1200上的小于波形片段1200的一个或多个其它压力的压力。作为一个示例,下压力指数1216可以是波形片段1200的最低测量压力(例如,最小压力)。作为另一示例,下压力指数1216可以是不同于波形片段1200上的最低压力的测量压力。
[0111]另一个可以由控制模块35确定的压力指数是隆起压力指数1218。该指数也可以被称为80/20隆起,80/20隆起百分比,和/或“隆起% ”。隆起压力指数1218表示波形片段1200中的上部或最大压力,其跟随上压力指数1206之后被测量,且发生在上压力指数1206的指定范围1220之内。指定范围1220可以是基于上压力指数1206的。例如,指定范围1220可以从较低压力1222(例如,上压力指数1206的20%或另一百分比或量)到上部压力1224(例如,上压力指数1206的80%或另一百分比或量)的延伸。在另一示例中,较低压力1222可能会出现在上和下压力指数1206,1216之间的差异的指定百分比处(例如,这种差异的20%或另一百分比),且上部压力1224可能会出现在上压力指数和下压力指数1206,116之间的差异的另一指定百分比之处(例如,这种差异的80%或另一百分比)。
[0112]控制模块35可以检查与同一气缸14相关联的波形片段1200的一个或多个上述压力指数,以识别气缸14的进气或排气压力随时间的周期性变化。这些变化可以指示发动机13内的积碳。在一个方面,控制模块35可以将各个波形片段1200的压力指数彼此比较,以识别周期性的压力变化。在另一个方面,控制模块35可以确定代表几个压力指数的平均值,中间值,或其它测量值,并将单个波形片段1200的压力指数与平均值,中间值,或其他测量值比较,以识别周期性的压力变化。
[0113]作为一个示例,控制模块35可以比较与同一气缸14相关联的两个或多个波形片段1200的上压力指数1206,以识别上压力指数1206之间的差异。如果波形片段1200的上压力指数1206之间的差异超过指定阈值(例如,阈值是操作员选择的,硬件固定的,或者基于发动机的品牌,型号和/或类型的),则控制模块35可以确定该气缸14的周期性压力变化指示出积碳达到不可接受的量。
[0114]作为一个示例,控制模块35可以比较与同一气缸14相关联的两个或多个波形片段1200的下压力指数1216,以识别下压力指数1216之间的差异。如果波形片段1200的下压力指数1216之间的差异超过指定阈值(例如,阈值是操作员选择的,硬件固定的,或者基于发动机的品牌,型号和/或类型的),则控制模块35可以确定该气缸14的周期性压力变化指示出积碳达到不可接受的量。下压力指数之间的差异可以被称为最小底部差或者最小底部百分比差。
[0115]作为另一示例,控制模块35可以比较与同一气缸14相关联的波形片段1200的长度指数1208。当存在感应湍流时,长度指数1208可以在波形片段1200之间变化,这可以指示积碳已经达到了不可接受的水平。因此,如果控制模块35确定长度指数1208变化超出一阈值量,那么控制模块35就确定该气缸14的周期性压力变化指示出了不可接受的积碳量。
[0116]作为另一示例,控制模块35可以比较与同一气缸14相关联的波形片段1200的方向变化。当存在感应湍流时,方向变化的次数可以在波形片段1200之间变化,这可以指示积碳已经达到了不可接受的水平。因此,如果控制模块35确定在两个或多个波形片段1200之间的方向变化的次数变化超出一阈值量,那么控制模块35就确定该气缸14的周期性压力变化指示出了不可接受的积碳量。
[0117]作为另一示例,控制模块35可以检查一个或多个波形片段1200的隆起压力指数1216。在一个方面,如果波形片段1200的隆起压力指数1216超出一非零阈值,则控制模块35可以确定该气缸14与不可接受的发动机13内积碳水平或量相关联。另外地或可替代的,如果与同一气缸14相关联的两个或多个波形片段1200的隆起压力指数1216之间的差异超出一非零阈值,则控制模块35可以确定该气缸14与不可接受的发动机13内积碳水平或量相关联。
[0118]作为另一示例,控制模块35可以比较与同一气缸14相关联的波形片段1200的长度指数1208(其可以被称为LC)和方向变化指数(其可以被为DC)。在一个方面,控制模块35为与同一气缸14相关联的两个或多个波形片段1200中的每个用方向变化次数来划分长度指数1208,以获得这些波形片段1200的衍生指示(例如,LC/DC)。
[0119]可以为多个波形片段1200计算出此衍生指示,而且可以确定该多个衍生指示的平均值、中间值,或者其它测量值。另外的或替代地,可以计算该多个衍生指示的方差(例如,标准偏差)。可以确定这些方差中的几个的平均值,中间值,或其它测量值。波形片段1200中的相对短的长度指数1208和/或相对大的方向变化次数可以指示与气缸14的进气和排气相关联的湍流。因此,更小的衍生指示可以代表与气缸14相关联的增加的积碳。
[0120]在一个方面,衍生指示是对于同一气缸计算多次后再平均。基于衍生指示的方差也是对于该气缸计算的。然后对LC/DC的这个方差进行平均,再将平均LC/DC乘以LC/DC的平均方差。
[0121]控制模块35可以使用上述的一个或多个指数,上述的使用该指数执行的计算,或者波形片段1200的该指数的其他分析,以导出气缸14的刻度指示(从中可以获得该指数)和/或发动机13的刻度指示。例如,上述的一个或多个指数,指数之间的差,指数中的方差,等等,都可以被转换成较低值和较高值之间的刻度指示,例如值0(或I)和10之间的。较低值可以表示发动机13可能具有显著的湍流量,因此应进行清洁。较高值可以表示发动机14不太可能有显著的湍流量,因此可以不必进行清洁。可选地,较低值可以表示发动机13不太可能有积碳,较高值可以表示发动机13很可能有积碳。
[0122]图42示出了可呈现给系统11的操作员的测试结果刻度盘1400的示例。该刻度盘可以类似于或相同于图15中所示的标度表。刻度盘1400也可以被称为积碳刻度盘。亥Ij度盘1400可用于提供相对容易的解释系统11检测发动机13内的潜在积碳的结果的摘要。例如,刻度盘1400可在系统11的显示设备上被呈现给操作员。所示的刻度1400从值O到值10。色调范围可以随着刻度1400 —同被显示以代表不同的值。例如,较大值(例如,十至八)可以与绿色或不同深浅的绿色相关联,较大中间值(例如,八到六)可与黄色或不同深浅的黄色相关联,较小中间值(例如,六到四)可与橙色或不同深浅的橙色相关联,并且较小值(例如,四至零)可与红色或不同深浅的红色相关联。就像从上述压力指数确定的那样,与绿色相关的值可以表示发动机13具有相对低的积碳量。就像从上述压力指数确定的那样,与黄色相关的值可以表示发动机13具有更高的积碳量。就像从上述压力指数确定的那样,与橙色相关的值可以表示发动机13具有甚至更高的积碳量。就像从上述压力指数确定的那样,与红色相关的值可以表示发动机13具有显著的积碳量。虽然在与刻度盘1400相关的描述中描述了零至十的值以及不同颜色,但是可选地也可以使用其他值和/或颜色,和/或发动机13内的积碳量的其他视觉表示。
[0123]视觉指示器1402可以指向沿刻度盘1400的位置,以使用上述压力指数表示系统11识别出的积碳量。指示器1402的沿刻度盘1400的位置(和/或相应的数值)可以清楚地告知操作员发动机11内检测到了多少积碳。
[0124]操作员可以参照指示器1402在刻度盘1400上的位置来确定发动机13是否需要清洁,以减少或移除所识别的积碳。例如,操作员可以基于指示器1402的位置手动地确定是否推荐清洁发动机13。指示器1402和刻度盘1400也可以被呈现给具有发动机13的车辆的主人,以帮助主人确定是否清洁发动机13。可选地,系统11可以基于压力指数提供清洁或不清洁发动机13的建议。例如,如果指数器1402位于低于刻度盘1400上的一阈值处,系统11可以自动地推荐清洁发动机13。相反,如果指示器1402位于或高于刻度盘1400上的一阈值处,系统11可以不推荐清洁发动机13,但是可以建议返回到让发动机13在一设定时间段内再次进行测试,该时间段紧邻刻度盘1400上的数值。例如,相对于沿刻度盘1400的较大值而言,对于较小值,系统11可以建议迅速返回以让发送机13再次进行测试。
[0125]操作员可以基于指示器1402在刻度盘1400的位置为发动机13选择一个或多个清洁程序。例如,对于由系统11确定的有显著大量的积碳的发动机13,为了清除大量的积碳,操作员可以为发动机13推荐一个更深度的和/或更昂贵的清洁程序(和/或多个清洁程序)。对于由系统11确定的具有较少量积碳的发动机13,为了清除较少量积碳,操作员可以为发动机13选择不太深度的和/或不太昂贵的清洁程序(和/或少量清洁程序)。系统11可以可选地自动地基于指示器1402在刻度盘1400的值按照与上面的描述类似地推荐这些清洁程序中的一个或多个。
[0126]在一个实施例中,控制模块35按如下检查气缸14的压力指数。控制模块35为与气缸14相关联的多个波形片段1102,1200确定上压力指数和下压力指数。这些上压力指数取均值(或中间值可以被确定),并且这些下压力指数取均值(或中间值可以被确定)。可以随时间推移确定多个平均值(或中间值)。例如,可以为多个指定时间段中的每一个计算另一平均值(或中间值)。
[0127]将下压力指数进行比较,如果下压力指数的平均值(或中间值)变化超过一指定阈值,则系统11确定该发动机11的感应系统有积碳。下压力指数的平均值(或中间值)可以被标定到积碳刻度盘上。例如,下压力指数的平均
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