CN103134637A - 判断发动机爆震的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于判断发动机爆震的方法，其特征在于，包括以下步骤，获取缸压信号，基于所述缸压信号生成第一参考值和第二参考值，将第一参考值与预置的第一参考值的上限值进行比较，将第二参考值与预置的第二参考值的上限值进行比较，当第一参考值和第二参考值至少一个超过其对应的上限值时，判断发动机发生爆震。

Description

判断发动机爆震的方法和装置

技术领域

本发明涉及发动机的电子控制系统，尤其涉及判断发动机爆震的方法和装置。

背景技术

发动机气缸内的混合气如果在火焰传播到达前发生自燃，发动机会产生爆震现象。发动机的爆震会对发动机造成较大损害，因此需要对在发动机的控制过程中对爆震进行识别和避免。

传统的发动机管理系统中，通常采用安装在发动机缸体上的爆震传感器来判别爆震。爆震传感器感测气缸体在爆震的特定频率范围内的振动并且将振动转换为电信号输出。从爆震传感器输出的原始信号通过带通滤波、积分等信号处理被转换成爆震强度。当爆震强度大于爆震标准水平时，判定爆震发生。然而，由于爆震传感器是采用测量缸体的振动加速度来间接判断发动机气缸内的燃烧状态，并且气缸体不仅仅由于爆震而振动，也会由于驱动内燃机的喷射器、阀和其他部件而振动，所以在瞬态过程中，爆震传感器容易误判发动机的爆震。

另外，在利用爆震传感器判断发动机爆震时，对爆震的标定需要很大的工作量。这是因为爆震传感器的信号包含各种成分，需要通过带通滤波得到发动机燃烧产生的频率信号，然而在发动机的各个工况下这种带通频率设置不同，因而需要标定得到。同时，还需要标定得到在各个状态下爆震能量积分值和实际缸压变化的关系，来设定在各个工况下是否发生爆震的极限值。

因此，本发明的一个目的在于使用缸压传感器判断爆震的方法和装置提高爆震判断的可靠性和稳定性。

本发明的另一个目的在于使用缸压传感器判断爆震的方法和装置，减少爆震标定的工作量，降低发动机管理系统成本。

发明内容

根据本发明的一个目的，公开了一种用于判断发动机爆震的方法，其特征在于，包括以下步骤，

获取缸压信号，

基于所述缸压信号生成第一参考值和第二参考值，

将第一参考值与预置的第一参考值的上限值进行比较，

将第二参考值与预置的第二参考值的上限值进行比较，

当第一参考值和第二参考值至少一个超过其对应的上限值时，判断发动机发生爆震。

优选地，通过对所述缸压信号进行高通滤波，然后对滤波后的缸压信号取最大幅值KP，作为第一参考值，

通过对滤波后的缸压信号的幅值进行积分，得到幅值积分KR，作为第二参考值。

根据本发明的另一个目的，公开了一种用于判断发动机爆震的方法，其特征在于，包括以下步骤，

获取缸压信号，

基于所述缸压信号生成参考值

将参考值与预置的参考值的上限值进行比较，

当参考值超过其对应的上限值时，判断发动机发生爆震。

优选地，所述参考值是通过对所述缸压信号进行高通滤波，然后对滤波后的缸压信号取最大幅值KP，或者，通过对滤波后的缸压信号的幅值进行积分，得到的幅值积分KR。

附图说明

在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，本领域技术人员将会更清楚地了解本发明的各个方面。本领域技术人员应当理解的是：这些附图仅仅用于配合具体实施方式说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。其中，

图1是根据本发明的实施例的缸压信号处理示意图

图2是根据本发明的实施例判断发动机爆震的方法的步骤示意图；

图3是根据本发明的实施例判断发动机爆震的装置示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图详细描述本发明的具体内容。为了更加清楚地阐述本发明的实施方式，在本文中将避免了与本发明的要点无直接关联的属于本领域公知的其他通用的电子器件的描述。

本发明提出了使用缸压传感器判断爆震的方法，该方法根据缸压传感器在一个循环周期内采集的缸内压力变化曲线，进行高通滤波，判断滤波后缸压信号最大幅值和/或积分值是否超过限值，并根据判断结果来判定发动机是否发生爆震。

图1是根据本发明的实施例缸压信号处理示意图。如图1的上面部分所示，发动机气缸内的混合气在正常燃烧时，缸压信号在点燃后急速升高，然后在做功行程中逐渐降低。在发生爆震的情况下，缸压的上升速率将急速升高或者在缸压信号峰值往后一段的曲轴角度内将产生较大毛刺和震荡。在本发明中，采用对缸压信号进行高通滤波，将正常燃烧产生的缸压信号作为低频信号过滤，如图1的下面部分所示。然后，对滤波信号取最大幅值KP，再对滤波信号进行幅值的积分得到幅值积分KR，以及根据最大幅值KP和幅值积分KR来判断是否发生爆震。在此，本领域的技术人员可以理解的是，高通滤波的滤波常数由发动机的转速决定。

图2是根据本发明的实施例判断发动机爆震的方法的步骤示意图。

如图2所示，在步骤201中，获取缸压信号。在该步骤中，可以通过安装在发动机气缸上的缸压传感器获取缸压信号。

在步骤202中，产生参考值。该参考值基于所述缸压信号生成。在一个实施例中通过对所述缸压信号进行高通滤波，然后对滤波后的缸压信号取最大幅值KP，作为参考值。

在步骤203中，将参考值与上限值进行比较。具体来说，将该参考值与该参考值相应的上限值进行比较。例如，在参考值为最大幅值KP的情况下，那么上述的上限值为该最大幅值KP的上限值。这里，该上限值可以是在发动机的各个运转工况下，通过标定得到的在发动机不发生爆震时的缸压滤波信号的最大幅值KP的上限值，例如，在各个工况下，根据发动机的振动和活塞设计强度要求，确定发动机可以承受的KP的上限值。本领域的技术人员可以理解的是，可以针对不同发动机，根据发动机机体和活塞设计的强度要求以及发动机运转时声音和实测的缸压上升率，综合考虑确定KP的上限值，以保证发动机的机械可靠性和功率稳定输出。本领域的技术人员还可以认识到的是，还可以通过其它方法确定KP的上限值。预置的上限值可以被存储在发动机电子控制单元ECU中。

当参考值超过上限值时，在步骤204中判断发生爆震。

当参考值未超过上限值时，在步骤205中判断未发生爆震。

再次参考图2，在本发明的另一个实施例中采用了不同的参考值和上限值。在该实施例中，参考值是通过对所述缸压信号进行高通滤波，然后通过对滤波后的缸压信号的幅值进行积分，得到的幅值积分KR。具体地，幅值积分KR可以通过以下公式获得：

$\mathrm{KR}=\underset{t1}{\overset{t2}{\mathrm{\Σ}}}u\left(t\right)*\mathrm{dt}$

其中，t1，t2是在发动机的压缩止点，即发动机活塞在压缩行程结束时所处的位置。前后设置的时间点，u(t)为滤波后信号。同时，可以通过如前文所述的方法标定幅值积分KR的上限值以及其它方法确定幅值积分KR的上限值。在步骤203中，将幅值积分KR与幅值积分KR的上限值进行比较。当幅值积分KR超过幅值积分KR的上限值时，在步骤204中判断发生爆震。当幅值积分KR未超过幅值积分KR的上限值时，在步骤205中判断未发生爆震。

在本发明的另一个实施例中，可以同时采用两个参考值及其上限值来判断是否发生爆震。在该实施例中，同时采用KP和KR分别与预先存储的KP上限值和KR上限值进行比较，如果两个有其中一个量超过其对应的上限值，都判断发动机发生爆震。这种方法可以进一步提高发动机爆震判断的可靠性和稳定性。

图3是根据本发明的实施例判断发动机爆震的装置示意图。

如图3所示，判断发动机爆震的装置包括第一装置、第二装置和第三装置。其中，第一装置用于获取缸压信号。该第一装置可以是安装在发动机气缸上的缸压传感器。

第二装置电耦合到第一装置，用于从第一装置接收缸压信号，然后对该信号进行处理产生参考值。其中，该第二装置可以包括高通滤波部件对接收的缸压信号进行高通滤波，以及计算部件，用于对滤波后的缸压信号取最大幅值KP，作为参考值。本领域的技术人员还可以认识到的是，还可以通过对第二装置进行另外的配置来实现高通滤波和取最大幅值KP。可替代地，参考值可以是通过对所述缸压信号进行高通滤波，然后通过对滤波后的缸压信号的幅值进行积分，得到幅值积分KR。其中，该第二装置可以包括高通滤波部件对接收的缸压信号进行高通滤波，以及计算部件，用于对滤波后的缸压信号的幅值进行积分，得到幅值积分KR。

第三装置电耦合到第二装置，并且从第二装置接收生成的参考值。第三装置被配置成将接收的参考值与预置的上限值进行比较，上限值可以预先被存储在第三装置中用于比较。如上述参照图2所述的，上限值的设置可以根据在发动机的各个运转工况下，通过标定得到的在发动机不发生爆震时的缸压滤波信号的最大幅值KP的上限值。同时，可以通过如上所述的方法标定幅值积分KR的上限值以及其它方法确定幅值积分KR的上限值。当参考值大于其对应的上限值时，第三装置判断发动机发生爆震。在一个实施例中，该第三装置可以是发动机电子控制装置ECU。

如先前参照图2所述的，第三装置也可以被配置成同时采用两个参考值及其上限值来判断是否发生爆震。在该实施例中，同时采用KP和KR分别与存储的上限值进行比较，如果KP和KR有其中一个超过其对应的上限，都判定发动机发生爆震。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种用于判断发动机爆震的方法，其特征在于，包括以下步骤，

获取缸压信号，

基于所述缸压信号生成第一参考值和第二参考值，

将第一参考值与预置的第一参考值的上限值进行比较，

将第二参考值与预置的第二参考值的上限值进行比较，

当第一参考值和第二参考值至少一个超过其对应的上限值时，判断发动机发生爆震。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

通过对所述缸压信号进行高通滤波，然后对滤波后的缸压信号取最大幅值KP，作为第一参考值，

通过对滤波后的缸压信号的幅值进行积分，得到幅值积分KR，作为第二参考值。

3.一种用于判断发动机爆震的方法，其特征在于，包括以下步骤，

获取缸压信号，

基于所述缸压信号生成参考值

将参考值与预置的参考值的上限值进行比较，

当参考值超过其对应的上限值时，判断发动机发生爆震。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述参考值是通过对所述缸压信号进行高通滤波，然后对滤波后的缸压信号取最大幅值KP，或者，通过对滤波后的缸压信号的幅值进行积分，得到的幅值积分KR。

5.一种判断发动机爆震的装置，其特征在于，包括，

第一装置，用于获取缸压信号，

第二装置，用于基于所述缸压信号生成第一参考值和第二参考值，

第三装置，用于将第一参考值与预置的第一参考值的上限值进行比较，以及

将第二参考值与预置的第二参考值的上限值进行比较，

当第一参考值和第二参考值至少一个超过其对应的上限值时，所述第三装置判断发动机发生爆震。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述第二装置通过对所述缸压信号进行高通滤波，然后对滤波后的缸压信号取最大幅值KP，作为第一参考值，以及

通过对滤波后的缸压信号的幅值进行积分，得到幅值积分KR，作为第二参考值。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述第一装置是缸压传感器，

所述第三装置是ECU。

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