将发动机爆振与活塞敲击区分开的系统和方法
【专利摘要】一种将往复装置中的活塞敲击与发动机爆振区分开的方法包括：获得汽缸的基本频率，汽缸具有推力面和止推面；接收来自安装在汽缸上的第一爆振传感器的第一信号；以及通过评估基本频率和基本频率的一个或更多个谐波频率下的第一信号的第一组多个振幅是否超过活塞敲击阈值来识别活塞敲击。
【专利说明】
将发动机爆振与活塞敲击区分开的系统和方法
技术领域
[0001] 本文公开的主题设及爆振传感器，并且更具体地设及适用于感测燃机中的发动机 爆振和活塞敲击的爆振传感器。
【背景技术】
[0002] 燃机通常燃烧含碳燃料，诸如天然气、汽油、柴油等，且使用高溫和高压的气体的 对应膨胀来将力施加到发动机的某些构件(例如，设置在汽缸中的活塞)上，W使构件移动 一定距离。各个汽缸均可包括与含碳燃料的燃烧关联开启和闭合的一个或更多个阀。例如， 进气阀可将诸如空气的氧化剂引导到汽缸中，其然后与燃料混合且燃烧。燃烧流体(例如， 热气体)然后可被引导至经由排气阀流出汽缸。因此，含碳燃料转化成机械运动，其用于驱 动负载。例如，负载可为产生电功率的发电机。
[0003] 爆振传感器可用于监测多汽缸燃机。爆振传感器可安装到发动机汽缸外部，且用 于确定发动机是否按期望运行。有时，爆振传感器检测活塞敲击，且将活塞敲击误认为发动 机爆振。在此发生时，连接到爆振传感器上的发动机控制系统可试图进行调整W消除认为 发生的但实际上是活塞敲击的发动机爆振。运些调整可引起发动机爆振，或W其它方式使 发动机W非期望方式运转。因此，将期望具有一种将活塞敲击与发动机爆振区分开的方式。
【发明内容】
[0004] 下文归纳了在范围上等同于原来提出的发明的某些实施例。运些实施例不旨在限 制提出的权利要求的范围，相反运些实施例仅旨在提供本发明的可能形式的简要概述。实 际上，本发明可包含可类似于或不同于下文阐明的实施例的多种形式。
[0005] 在第一实施例中，一种将往复装置中的活塞敲击与发动机爆振区分开的方法包 括:获得汽缸的基本频率，汽缸具有推力面和止推面;接收来自安装在汽缸上的第一爆振传 感器的第一信号；W及通过评估基本频率和基本频率的一个或更多个谐波频率下的第一信 号的第一组多个振幅是否超过活塞敲击阔值来识别活塞敲击。
[0006] 在第二实施例中，一种系统包括构造成控制往复装置的控制器，其中控制系统包 括处理器，其配置成:获得汽缸的基本频率，汽缸包括推力面和止推面;接收来自设置在汽 缸上的第一爆振传感器的第一信号；W及通过评估基本频率和基本频率的一个或更多个谐 波频率下的第一信号的第一组多个振幅是否超过活塞敲击阔值来识别活塞敲击的存在。
[0007] 在第Ξ实施例中，一种包括可执行指令的非暂时性计算机可读介质，该指令在被 执行时促使处理器:获得汽缸的基本频率，汽缸具有推力面和止推面;接收来自设置在汽缸 的推力面上的第一爆振传感器的第一信号；W及通过评估基本频率和基本频率的一个或更 多个谐波频率下的第一信号的第一组多个振幅是否超过活塞敲击阔值来识别活塞敲击的 存在。
[000引本发明的第一技术方案提供了一种将往复装置中的发动机爆振与活塞敲击区分 开的方法，包括:获得汽缸的基本频率，汽缸包括推力面和止推面；W及从设置在汽缸上的 第一爆振传感器接收第一信号；识别活塞敲击的存在，包括评估基本频率和基本频率的一 个或更多个谐波频率下的第一信号的多个振幅是否超过活塞敲击阔值。
[0009] 本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，一个或更多个谐波频率为基本频率 的整数倍数。
[0010] 本发明的第Ξ技术方案是在第二技术方案中，一个或更多个谐波频率包括第一、 第二、第Ξ、第四、第五和第六谐波频率。
[0011] 本发明的第四技术方案是在第一技术方案中，还包括识别发动机爆振的存在，其 包括评估多个振幅是否随一个或更多个谐波频率增大而减小。
[0012] 本发明的第五技术方案是在第一技术方案中，第一爆振传感器设置在汽缸的推力 面上，且定向成垂直于汽缸内的活塞行程的轴线。
[0013] 本发明的第六技术方案是在第一技术方案中，还包括提供活塞敲击存在的使用者 易见的指示。
[0014] 本发明的第屯技术方案是在第四技术方案中，还包括识别如果发动机爆振在一个 频率下存在，则活塞敲击在该频率下不存在。
[0015] 本发明的第八技术方案是在第五技术方案中，还包括:从设置在汽缸的止推面上 的第二爆振传感器接收第二信号；W及从第一信号减去第二信号来导出活塞敲击信号。
[0016] 本发明的第九技术方案提供了一种系统，包括:配置成控制往复装置的控制器，其 中控制器包括处理器，其配置成：获得汽缸的基本频率，汽缸包括推力面和止推面;从设置 在汽缸上的第一爆振传感器接收第一信号；W及识别活塞敲击的存在，包括评估基本频率 和基本频率的一个或更多个谐波频率下的第一信号的多个振幅是否超过活塞敲击阔值。
[0017] 本发明的第十技术方案是在第九技术方案中，一个或更多个谐波频率包括第一、 第二、第Ξ、第四、第五和第六谐波频率。
[0018] 本发明的第十一技术方案是在第九技术方案中，还包括识别发动机爆振的存在， 其包括评估多个振幅是否随一个或更多个谐波频率增大而减小。
[0019] 本发明的第十二技术方案是在第九技术方案中，第一爆振传感器设置在汽缸的推 力面上，且定向成垂直于汽缸内的活塞行程的轴线。
[0020] 本发明的第十Ξ技术方案是在第十二技术方案中，处理器还配置成提供活塞敲击 存在的使用者易见的指示。
[0021] 本发明的第十四技术方案是在第十二技术方案中，处理器还配置成：从设置在汽 缸的止推面上的第二爆振传感器接收第二信号；W及从第一信号减去第二信号来导出活塞 敲击信号。
[0022] 本发明的第十五技术方案提供了一种包括可执行指令的非暂时性计算机可读介 质，该指令在被执行时促使处理器:获得汽缸的基本频率，汽缸包括推力面和止推面;从设 置在汽缸的推力面上的第一爆振传感器接收第一信号；W及识别活塞敲击的存在，包括评 估基本频率和基本频率的一个或更多个谐波频率下的第一信号的多个振幅是否超过活塞 献击阔值。
[0023] 本发明的第十六技术方案是在第十五技术方案中，第一爆振传感器定向成垂直于 汽缸内的活塞行程的轴线。
[0024] 本发明的第十屯技术方案是在第十五技术方案中，处理器还配置成：从设置在汽 缸的止推面上的第二爆振传感器接收第二信号；w及从第一信号减去第二信号来导出活塞 敲击信号。
[0025] 本发明的第十八技术方案是在第十五技术方案中，还包括识别发动机爆振的存 在，其包括评估多个振幅是否随一个或更多个谐波频率增大而减小。
[0026] 本发明的第十九技术方案是在第十五技术方案中，一个或更多个谐波频率为基本 频率的整倍数。
[0027] 本发明的第二十技术方案是在第十五技术方案中，处理器还配置成提供活塞敲击 存在的使用者易见的指示。
【附图说明】
[0028] 在参照附图阅读W下详细描述时，本发明的运些及其它特征、方面和优点将变得 更好理解，在附图中相似的标号表示附图各处相似的零件，在附图中： 图1为按照本公开内容的各方面的发动机驱动的发电系统的一部分的实施例的框图； 图2为按照本公开内容的各方面的活塞组件的实施例的侧部截面视图； 图3为按照本公开内容的各方面的示出活塞敲击的活塞的实施例的侧部截面视图； 图4为按照本公开内容的各方面的由爆振传感器获得的数据的采样谱图的实施例； 图5为示出按照本公开内容的各方面的用于使用单个爆振传感器将活塞敲击与发动机 爆振区分开的过程的实施例的流程图；W及 图6为示出按照本公开内容的各方面的用于使用两个爆振传感器将活塞敲击与发动机 爆振区分开的过程的实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0029] 下文将描述本发明的一个或更多个特定实施例。为了提供运些实施例的简要描 述，实际的实施方式的所有特征可能未在说明书中描述。应当认识到的是，在任何此类实际 实施方式的开发中，如任何工程或设计项目中那样，必须进行许多实施方式特有的决定来 实现开发者的特定目标，诸如符合系统相关和商业相关的约束，运可从一个实施方式到另 一个不同。此外，应当认识到的是，此开发工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开 内容的普通技术人员仍是进行设计、制作和制造的常规任务。
[0030] 当介绍本发明的各种实施例的元件时，词语"一个"、"一种"、"该"和"所述"旨在表 示存在一个或更多个元件。用语"包括"、"包含"和"具有"旨在为包含性的，且意思是可存在 除所列元件之外的附加元件。
[0031] 当使用爆振传感器来监测往复装置(例如，燃机)时，发动机控制单元巧CU)可基于 爆振传感器的测量结果进行调整，W便改善发动机如何运转。在燃烧期间活塞在汽缸内移 动的同时接触或推压汽缸的一侧时，发生活塞敲击。活塞敲击可为失配的活塞汽缸组合、磨 坏的活塞、汽缸、杆和/或销，润滑不足等的结果。不同于可通过调整发动机的操作参数来消 除的发动机爆振，活塞敲击常常归因于磨损零件和活塞与汽缸之间的配合。因此，ECU可能 不能通过调整发动机的操作参数来避免活塞敲击。由于活塞敲击可在发动机爆振的类似频 率下发生且具有类似振幅，故爆振传感器可检测到发动机敲击，且将其误认为发动机爆振。 ECU然后可对发动机的操作参数进行调整，W努力避免ECU认为是发动机爆振但实际上是活 塞敲击的现象。对发动机的操作参数的运些调整可引起发动机爆振，或在其它情况下引起 发动机W非期望方式运转。因此，将有益的是具有将活塞敲击与发动机爆振区分开的方式。
[0032] 转到附图，图1示出了发动机驱动的发电机系统10的一部分的实施例的框图。如下 文详细所述，系统10包括具有一个或更多个燃烧室14(例如，1，2，3, 4，5，6，7，8， 10，12，14，16，18, 20或更多个燃烧室14)的发动机12(例如，往复式内燃机）。尽管图1 示出了燃机12,但应当理解的是，可使用任何往复装置。空气供应源16构造成将加压氧化剂 18(诸如空气、氧、富氧空气、少氧空气或其任何组合)提供至各个燃烧室14。燃烧室14还构 造成接收来自燃料供应源22的燃料20(例如，液体和/或气态燃料），且燃料空气混合物在各 个燃烧室14内点燃且燃烧。热加压燃烧气体引起各个燃烧室14附近的活塞24在汽缸26内线 性移动，且将由气体施加的压力转换成旋转运动，其引起轴28旋转。此外，轴28可连接到负 载30上，负载30经由轴28的旋转供能。例如，负载30可为可经由诸如发电机的系统10的旋转 输出生成功率的任何适合的装置。此外，尽管W下论述提到了空气作为氧化剂18,但任何适 合的氧化剂都可结合公开实施例来使用。类似地，燃料20可为任何适合的气态燃料，例如， 诸如天然气、相关联的石油气、丙烷、生物气体、沼气、垃圾气体、煤矿气体。
[0033] 本文公开的系统10可适用于静止应用(例如，工业发电发动机)或移动应用(例如， 汽车或飞行器中）。发动机12可为二冲程发动机、Ξ冲程发动机、四冲程发动机、五冲程发动 机或六冲程发动机。发动机12还可包括任何数目的燃烧室14、活塞24和相关联的汽缸(例 如，1-24)。例如，在某些实施例中，系统10可包括具有在汽缸26中往复的4，6，8，10，16，24个 或更多活塞24的大规模工业往复式发动机。在一些此类情况中，汽缸和/或活塞24可具有大 约13.5-34厘米(cm)之间的直径。在一些实施例中，汽缸和/或活塞24可具有大约10-40cm、 15-25cm或大约15cm之间的直径。系统10可生成lOkW到10MW范围的功率。在一些实施例中， 发动机12可在小于大约1800转每分钟(RPM)下操作。在一些实施例中，发动机12可在小于大 约2000 RPM, 1900 RPM, 1700 RPM, 1600 RPM, 1500 RPM, 1400 RPM, 1300 RPM, 1200 RPM, 1000 RPM, 900 RPM或750 RPM下操作。在一些实施例中，发动机12可在大约750- 2000RPM、900-1800RPM或1000-1600RPM之间操作。在一些实施例中，发动机12可在大约 1800RPM、1500RPM、1200RPM、1000RPM或900RPM下操作。例如，示例性发动机12可包括 General Electric公司的Jenbacher发动机（例如，Jenbacher2型、3型、4型、6型或J920 FleXtra)或Wa址esha发动机（例如，Wa址esha VGF、VHP、APG、275(iL)。
[0034] 驱动的发电系统10可包括适用于检查发动机"爆振"和/或发动机12的其它运行特 征的一个或更多个爆振传感器32。爆振传感器32可为配置成感测由发动机12引起的振动 (诸如由爆燃、预先点火和/或轻度爆震引起的振动）的任何传感器。爆振传感器32示为通信 地联接到控制器(发动机控制单元化CU)34)上。在操作期间，来自爆振传感器32的信号传输 至ECU34，W确定爆振状态(例如，轻度爆震)或其它行为是否存在。ECU34然后可调整某些发 动机12参数W改善或避免非期望的状态。例如，ECU34可调整点火定时和/或调整升压来避 免爆振。如本文进一步所述，爆振传感器32还可检测超过爆振的其它振动，例如，活塞敲击。
[0035] 图2为具有设置在往复式发动机12的汽缸26(例如，发动机汽缸）内的活塞24的活 塞组件36的实施例的侧部截面视图。汽缸26具有限定圆柱形腔40(例如，开孔）的内环形壁 38。活塞24可由轴向轴线或方向42、径向轴线或方向44和周向轴线或方向46限定。活塞24包 括顶部48(例如，端环槽脊）。顶部48大体上在活塞24的往复运动期间阻止燃料20和空气18 或燃料空气混合物从燃烧室14散逸。
[0036] 如图所示，活塞24经由连杆52和销54附接到曲轴50上。曲轴50将活塞24的往复线 性运动转化成旋转运动。当活塞24移动时，如上文所述，曲轴50旋转来对负载30(图1中所 示)供能。如图所示，燃烧室14定位在活塞24的端环槽脊48附近。燃料喷射器56将燃料20提 供至燃烧室14,且进气阀58控制空气18输送至燃烧室14。排气阀60控制排气从发动机12的 排放。然而，应当理解的是，可使用用于将燃料20和空气18提供至燃烧室14和/或用于排放 排气的任何适合的元件和/或技术，且在一些实施例中，没有使用燃料喷射。在操作中，燃烧 室14中的燃料20与空气18的燃烧引起活塞24在汽缸26的腔40内沿轴向方向42W往复方式 (例如，来回)移动。
[0037] 在操作期间，当活塞24在汽缸26的最高点处时，其在称为上死点（TDC)的位置。当 活塞24处于汽缸26中的其最低点时，其处于称为下死点（BDC)的位置。当活塞24从顶部移动 到底部或从底部移动到顶部时，曲轴50旋转半圈。活塞24从顶部到底部或从底部到顶部的 各次移动称为冲程，且发动机12实施例可包括二冲程发动机、Ξ冲程发动机、四冲程发动 机、五冲程发动机、六冲程发动机或更多。
[0038] 在发动机12操作期间，通常发生包括进气过程、压缩过程、动力过程和排气过程的 程序。进气过程允许诸如燃料和空气的可燃混合物吸入汽缸26中，因此进气阀58开启且排 气阀60闭合。压缩过程将可燃混合物压缩到较小空间中，所W进气阀58和排气阀60两者都 关闭。动力过程点燃压缩的燃料空气混合物，其可包括通过火花塞系统的火花点火和/或通 过压缩加热的压燃。从燃烧所得的压力然后将活塞24推至抓C。排气过程通常使活塞24回到 TDC，同时保持排气阀60开启。因此，排气过程经由排气阀60排出用过的燃料空气混合物。将 注意的是，一个W上的进气阀58和排气阀60可用于每个汽缸26。
[0039] 发动机12还可包括曲轴传感器62、一个或更多个爆振传感器32, W及发动机控制 单元化CU)34,其包括处理器64和存储器66(例如，非暂时性计算机可读介质）。曲轴传感器 62感测曲轴50的位置和/或转速。因此，曲轴角或曲轴定时信息可被导出。即，当监测燃机 时，定时常常依据曲轴50角表示。例如，四冲程发动机12的整个循环可测量为720°循环。一 个或更多个爆振传感器32可为压电加速计、微机电系统(MEMS)传感器、霍尔效应传感器、磁 致伸缩传感器，和/或设计成感测振动、加速度、声音和/或移动的任何其它传感器。在其它 实施例中，传感器32可W不是传统意义上的爆振传感器，而是可感测振动、压力、加速度、偏 转或移动的任何传感器。
[0040] 由于发动机12的冲击性质，爆振传感器32可即使在安装在汽缸26的外部时也能够 检测特征。一个或更多个爆振传感器32可设置在发动机12上的许多不同位置处。例如，在图 2中，示出了两个爆振传感器32,在汽缸26的任一侧上各有一个。在其它实施例中，仅一个爆 振传感器32可用于汽缸26的一侧上。为了最佳检测活塞敲击，爆振传感器32可设置在汽缸 26的推力侧上，且定向成垂直于活塞行程。在其它实施例中，爆振传感器32可设置在汽缸26 的汽缸盖上。此外，在一些实施例中，单个爆振传感器32可例如由一个或更多个相邻汽缸26 共用。在其它实施例中，各个汽缸26均可包括汽缸26的一侧或两侧上的一个或更多个爆振 传感器32。曲轴传感器62和爆振传感器32示为与发动机控制单元化CU)34电子通信。ECU34 包括处理器64和存储器66。存储器66可储存可由处理器64执行的非暂时性代码或计算机指 令。ECU34监测和控制发动机12的操作，例如通过调整火花定时、阀58，60定时，调整燃料和 氧化剂(例如，空气）的输送等。
[0041] 发动机爆振是正常燃烧的包络外的燃料的过早燃烧。在一些情况中，ECU34可减少 或避免发动机爆振(在其发生时通过调整发动机的操作参数）。例如，ECU34可调整空气/燃 料混合、点火定时、升压等，W图减少或避免发动机爆振。
[0042] 图3为示出活塞敲击的活塞组件36的实施例的侧部截面视图。当活塞24与汽缸26 的内环形壁38之间存在过多空间时，发生活塞敲击。当发动机按期望操作（即，没有活塞敲 击)时，活塞在圆柱形腔40中W往复方式向上和向下直移，使得实际活塞轴线68与汽缸26的 轴向轴线42平行。然而，当活塞24与环形内壁38之间的空隙过大时，活塞24可相对于汽缸26 的侧部倾斜和摩擦，而将推力施加到汽缸26的一侧的内环形壁38上。来自燃烧的力向下推 压在活塞24上，但由于连杆52并未与汽缸的轴向轴线42共线，且由于活塞24与汽缸26之间 没有附加游隙，故活塞26倾斜到一侧，使得实际的活塞轴线68W角72偏离期望的活塞轴线 70。活塞24相对于其摩擦的汽缸26的一侧称为推力面74,而汽缸26的另一侧称为止推面76。 活塞24的此倾斜和随后的抵靠汽缸26的一侧的摩擦称为活塞敲击。
[0043] 如图3中所示，安装在汽缸26的推力面74上且定向成垂直于活塞24行程的爆振传 感器32可检测与发动机爆振类似的频率和振幅下的活塞敲击。结果，W此构造安装的爆振 传感器32和ECU34可检测活塞敲击，但将其误认为是发动机爆振。当ECU34将活塞敲击误认 为发动机爆振时，ECU34可试图调整发动机12的操作参数(即，点火定时、升压等），W避免发 动机爆振。此改变可在之前并未发生的位置引起发动机爆振，或W其它方式使发动机12如 何运转降级。为了避免运个，ECU34可配置成在发动机爆振与活塞敲击之间区分开，且具有 对各个的不同的反应。例如，ECU34可通过警告使用者发动机可能有一些部分错误来对检测 活塞敲击作出反应。另一方面，当ECU34检测到发动机爆振时，ECU34可试图通过调整发动机 的操作参数来避免发动机爆振。
[0044] 图4中示出了由设置在汽缸的一侧的爆振传感器32获得的数据80的采样谱图78的 实施例。谱图的水平轴线82为频率化化），而竖直轴线84代表振幅。由于活塞敲击由抵靠汽 缸26的一侧摩擦的活塞24引起，故摩擦激励汽缸26,引起其在其基本频率和该基本频率的 各种谐波下共振。
[0045] 燃机中的汽缸的基本频率可通过使用化aper方程或W实验方式找出。Draper方程 为如下：
其中fm,η为汽缸的共振频率，nm,η为无量纲模数，C0为相速度常数，T为燃烧混合物的溫 度，Β为汽缸孔直径，W及m，n为径向和周向模数。一旦确定，则汽缸26的基本频率可提供为 对ECU34的输入，或预先确定和储存在存储器66上，W由处理器64获得和/或处理。
[0046] 线86代表汽缸26的基本频率，在该特定实施例中为大约2783化。应当理解的是，运 仅为实例，且基本频率86将从汽缸26到汽缸变化。谐波发生在基本频率86的整倍数下。例 如，在该实施例中，第二谐波频率88发生在大约5566化下，或基本频率的两倍下。类似地，第 Ξ谐波频率90发生在大约8350化下，第四谐波频率92在大约11133Hz下，第五谐波频率94在 大约13916Hz下，第六谐波频率96在大约16699Hz下，W此类推。再次，运些值仅为实例，且是 本实施例的汽缸26特有的。基本频率86和各种谐波88，90，92，94和96将取决于汽缸26而变 化。存储器66可储存活塞敲击阔值，其可为原始振幅值、百分比增长或一些其它值的形式。 当频率下的振幅超过阔值时，确定活塞敲击存在。另一方面，发动机爆振可在整数或非整数 两者下发生。假定活塞敲击的振幅随谐波比上升而减小，且发动机爆振的振幅不减小，贝U ECU34可通过确定振幅是否随谐波数增加而减小来在基本频率的整倍数下将活塞敲击与发 动机爆振区分开。
[0047]图5为示出用于使用单个爆振传感器32将活塞敲击与发动机爆振区分开的过程98 的实施例的流程图。过程98可实施为储存在存储器66中且可由ECU34的处理器64执行的计 算机指令或可执行代码。在框100中，过程98获得(例如，从使用者或另一装置接收，访问存 储器66或一些其它方法)汽缸26的基本频率。
[004引在框102中，数据样本使用爆振传感器32采样。例如，一个或更多个爆振传感器32 收集数据，且然后将数据传输至ECU34。在本实施例中，单个爆振传感器32安装在汽缸26的 推力面74上，且定向成垂直于活塞24行程的方向。下文将描述使用单个汽缸26上的两个爆 振传感器32的实施例。
[0049] 在框104中，过程98识别汽缸26的基本频率86和汽缸26的基本频率86的谐波频率 下的活塞敲击。运可设及参照存储器66上储存的查找表，W及将频率的一个或更多个窗口 内的振幅与查找表相比较。框104还可设及确定振幅是否超过储存在存储器66中的活塞敲 击阔值。框104还可设及对信号应用一个或更多个滤波器。由过程98使用的滤波器可包括低 通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。汽缸26的谐波频率为汽缸26的基本频率86的倍数。 例如，第二谐波频率88为汽缸26的基本频率86的两倍。在框104中，过程98可分析或评估基 本频率86，W及第二谐波88、第Ξ谐波90、第四谐波92、第五谐波94、第六谐波96等。过程98 可分析或评估包围所述频率的频率范围。例如，过程98可分析或评估所述频率的±0.5%、± 1%、± 2%或± 5%的范围中的频率。框104可包括将振幅与储存在存储器66中的查找表或活塞 敲击阔值相比较。
[0050] 在决定106中，过程98将给定频率下的振幅与储存在存储器66中的一个或更多个 活塞敲击阔值或查找表相比较。如果过程9如角定活塞敲击存在(例如，振幅超过活塞敲击阔 值），则过程98移动到框108,且提示使用者活塞敲击发生。可许多不同方式来提示使用 者，包括专有误差代码，经由显示器、声音或音频通知，在显示器上，经由文字等。在一些实 施例中，ECU可转移至另一操作模式(例如，安全运行模式），其减小了引起过大破坏的活塞 敲击的可能性。使用者然后可确定是否关闭发动机12且进一步研究活塞敲击。
[0051] 图6为示出用于使用两个爆振传感器32将活塞敲击与发动机爆振区分开的过程 110的实施例。然而，应当理解的是，可使用两个W上的爆振传感器。过程110可实施为储存 在存储器66中且可由ECU34的处理器64执行的计算机指令或可执行代码。在框112中，过程 110获得(例如，从使用者或另一装置接收，访问存储器66或一些其它方法)汽缸26的基本频 率。
[0052] 在框114中，数据样本使用爆振传感器32获得。例如，爆振传感器32收集数据，且然 后将数据传输至ECU34。在本实施例中，两个爆振传感器32安装在单个汽缸26上。一个爆振 传感器32安装在汽缸26的推力面74上，且定向成垂直于活塞24行程的方向。由于其在汽缸 26上的放置，故该爆振传感器能够检测发动机爆振和活塞敲击两者。第二爆振传感器32置 于汽缸的止推面76上，且仅检测发动机爆振。
[0053] 在框116中，来自安装在汽缸26的止推面76上的爆振传感器32的信号从安装在汽 缸26的推力面74上的爆振传感器32的信号减去。由于推力面74上的爆振传感器32检测活塞 敲击，且安装在止推面76上的爆振传感器32不检测，则从另一个减去一个得到了活塞敲击 信号。然而，应当理解的是，可能需要一些信号预处理来"净化"和/或平滑化来自两个爆振 传感器32的信号，使得从另一个减去一个得到清晰的活塞敲击信号。
[0054] 在决定118中，如果不存在活塞敲击，则过程110回到框114,且采样更多数据。如果 活塞敲击存在，则过程110回到框120,且警告使用者发生了活塞敲击。使用者然后可决定是 否关闭发动机12且进一步研究活塞敲击。可许多不同方式来提示使用者，包括专有误 差代码，经由显示器、声音或音频通知，在显示器上，经由文字等。在一些实施例中，ECU可转 移至另一操作模式(例如，安全运行模式），其减小了引起过大破坏的活塞敲击的可能性。
[0055] 公开的实施例的技术效果包括用于将在往复装置中发动机爆振与活塞敲击区分 开的系统和方法，包括:获得汽缸的基本频率，汽缸具有推力面和止推面;从安装在汽缸上 的第一爆振传感器接收第一信号；W及通过评估基本频率和基本频率的一个或更多个谐波 频率下的第一信号的第一组多个振幅是否超过活塞敲击阔值来识别活塞敲击。此外，本公 开实施例的技术效果还可包括从设置在汽缸的止推面上的第二爆振传感器接收数据，W及 从第一爆振传感器的信号减去第二爆振传感器的信号来导出活塞敲击信号。
[0056] 本书面描述使用了实例来公开包括最佳模式的发明，且使本领域的任何技术人员 能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统，且执行任何并入的方法。本发明的专利 范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果运些其它实例具 有并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果运些其它实例包括与权利要求的书 面语言无实质差别的等同结构元件，则运些其它实例将在权利要求的范围内。
【主权项】
1. 一种将往复装置中的发动机爆振与活塞敲击区分开的方法，包括： 获得汽缸的基本频率，所述汽缸包括推力面和止推面；以及 从设置在汽缸上的第一爆振传感器接收第一信号； 识别活塞敲击的存在，包括评估所述基本频率和所述基本频率的一个或更多个谐波频 率下的所述第一信号的多个振幅是否超过活塞敲击阈值。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或更多个谐波频率为所述基本频 率的整数倍数。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述一个或更多个谐波频率包括第一、第 二、第三、第四、第五和第六谐波频率。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括识别发动机爆振的存在，其包括评 估所述多个振幅是否随所述一个或更多个谐波频率增大而减小。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一爆振传感器设置在所述汽缸的所 述推力面上，且定向成垂直于所述汽缸内的活塞行程的轴线。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括提供活塞敲击存在的使用者易见的 指示。7. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括识别如果发动机爆振在一个频率下 存在，则活塞敲击在所述频率下不存在。8. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括： 从设置在所述汽缸的所述止推面上的第二爆振传感器接收第二信号；以及 从所述第一信号减去所述第二信号来导出活塞敲击信号。9. 一种系统，包括： 配置成控制往复装置的控制器，其中所述控制器包括处理器，其配置成： 获得汽缸的基本频率，所述汽缸包括推力面和止推面； 从设置在所述汽缸上的第一爆振传感器接收第一信号；以及 识别活塞敲击的存在，包括评估所述基本频率和所述基本频率的一个或更多个谐波频 率下的所述第一信号的多个振幅是否超过活塞敲击阈值。10. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述一个或更多个谐波频率包括第一、第 二、第三、第四、第五和第六谐波频率。
【文档编号】F02D35/02GK105971730SQ201610138320
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】J.J.比祖布
【申请人】通用电气公司