CN107687388B - 用于防止发动机的回火的设备和使用该设备的方法 - Google Patents

用于防止发动机的回火的设备和使用该设备的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于防止发动机的回火的设备和使用该设备的方法，其中，通过用于防止发动机的回火的设备来防止发动机的回火的方法可以包括：监控发动机的运行信息；通过利用发动机的运行信息来确定是否发生回火；以及当根据确定结果确定发生回火时，控制点火正时以使点火正时延迟。

Description

用于防止发动机的回火的设备和使用该设备的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年8月5日提交的韩国专利申请第10-2016-0100056号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及用于防止发动机的回火的设备以及利用该设备的回火防止方法。
背景技术
作为用于解决环境问题的努力的一部分，车辆的低污染实现(其被认为是城市空气污染的主要元凶)已经成为所有车辆制造商及零部件企业的紧要课题。
由此，已经进行许多努力来开发利用替代能源以相比于汽油或柴油而显著地减少有害物质的排放的车辆。
作为其中的一部分，已经开展了利用压缩天然气(compressed natural gas，CNG)作为燃料的车辆等的普及，相比于汽油，所述利用压缩天然气作为燃料的车辆的燃烧效率较高，导致更少的大气污染并且更经济。
然而，在现有的CNG发动机中，可能会发生回火(back fire)现象，其中，未燃烧的燃料朝向进气管路流回，从而在进气管路中燃烧。
这种回火现象是由于漏电流、异常气门间隙和异常点火正时而产生的。另外，在回火现象的情形中，由于进气燃烧而产生异常压力，且因此，进气软管和节气门体阀会损坏。
公开于该本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种用于防止发动机的回火的设备以及利用该设备的回火防止方法，所述设备和方法能够通过监控发动机的运行状态来防止回火。
本发明的各个方面致力于提供一种通过用于防止发动机的回火的设备来防止发动机的回火的方法，其包括：监控发动机的运行信息；通过利用发动机的运行信息来确定回火是否发生；以及当根据确定结果确定回火发生时，控制点火正时以将点火正时延迟。
发动机的运行信息可以包括发动机的RPM(每分钟转数)、进气压力、进气温度、节气门的打开程度和节气门的控制电流值中的至少一个。
对回火是否发生的确定可以包括：比较进气压力与压力设定值，当进气压力大于预定最大压力值，或者进气压力小于预定最小压力值时，比较进气温度与温度设定值，并且当进气温度大于最大温度值并持续预定时间或更久时，确定回火发生。
对回火是否发生的确定可以包括：比较节气门的打开程度与参考打开程度，当节气门的打开程度大于参考打开程度时，比较节气门的控制电流值和参考值，并且当节气门的控制电流值大于参考值时，确定回火发生。
控制点火正时以将点火正时延迟可以包括：针对每个汽缸通过利用RPM来估计发生回火的汽缸，并且将被估计为发生回火的汽缸的点火正时延迟。
该方法可以进一步包括：确定回火发生比，并且当所确定的回火发生比等于或大于发生比设定值时，打开警示灯。
本发明的各个方面致力于提供一种用于防止发动机的回火的设备，其包括：监控设备，其监控压缩天然气(CNG)发动机的运行信息；以及控制设备，其通过利用CNG发动机的运行信息来确定回火是否发生，并且当根据确定结果确定回火发生时，控制点火正时以将点火正时延迟。
所述监控设备可以监控发动机的RPM、进气压力、进气温度、节气门的打开程度和节气门的控制电流值中的至少一个。
控制设备可以包括：回火确定设备，其将CNG发动机的运行信息与设定值进行比较，以确定回火是否发生，并且针对每个汽缸通过利用RPM来确定发生回火的汽缸；以及点火控制设备，其控制发生回火的汽缸的点火正时。
回火确定设备可以将进气压力与压力设定值进行比较，并且当进气压力大于预定最大压力值或者进气压力小于预定最小压力值时，回火确定设备可以确定回火发生。
回火确定设备可以将进气温度与温度设定值进行比较，并且当进气温度高于最大温度值并持续预定时间或更久时，回火确定设备可以确定回火发生。
当节气门的打开程度大于参考打开程度时，或者节气门的控制电流值大于参考值时，回火确定设备可以确定回火发生。
控制设备可以确定回火发生比，并且当所确定的回火发生比等于或大于发生比设定值时，控制设备可以打开警示灯。
根据本发明的示例性实施方案，通过利用发动机的运行变量来预计回火是否发生，并且延迟发生回火的汽缸的点火正时，从而防止发动机损坏，并且提供了改善燃料效率和驾驶性能的环境。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的用于防止CNG发动机的回火的设备的结构的图。
图2是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的用于防止CNG发动机的回火的过程的流程图。
图3是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的用于确定CNG发动机中是否发生回火的过程的流程图。
图4是示意性地示出根据本发明的另一示例性实施方案的用于确定CNG发动机中是否发生回火的过程的流程图。
应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其呈现了某种程度上经过简化的说明本发明的基本原理的各个特征。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在附图中，贯穿附图的数张图，相同的附图标记指代本发明的相同的或等同的部件。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的各个实施方案，其示例将在附图中示出并且在下文进行描述。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换形式、修改形式、等效形式以及其它实施方案。
在整个说明书中，除非进行明确地相反描述，术语“包括(comprise)”及变化形式例如“包括(comprises)”或“包含”应被理解为暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。
在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
在本说明书中使用的“车辆”、“汽车”、“车辆的”、“机动车”或其它类似术语包括汽车，例如包括移动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等以及包括与之类似的机动车辆，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。
另外，可以通过至少一个控制器来执行某些方法。术语“控制器”表示包括存储器和处理器的硬件设备，所述处理器配置为执行在算法结构中分析的一个或多个步骤。存储器配置为存储算法步骤，而处理器配置为特定地执行算法步骤，以便执行一个或多个下文所述的过程。
此外，本发明的控制逻辑可以通过非临时性且在计算机可读装置中计算机可读的介质实施，所述计算机可读装置包括可执行程序指令，所述可执行程序指令通过处理器、控制器或与之相似的设备执行。计算机可读装置的示例不限于此，而包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡以光学数据存储设备。计算机可读再生介质可以在分布于通过网络连接的计算机系统的同时而得到存储和执行，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)而以分布式的方式存储和执行。
下文中，将参考图1至图4对根据本发明的示例性实施方案的用于防止发动机的回火的设备和使用该设备的回火防止方法进行描述。
图1是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的用于防止CNG发动机的回火的设备的结构的图。在该情况中，仅示出了用于根据本发明的示例性实施方案的描述的用于防止回火的设备的示意性配置，并且用于防止回火的设备并不限于这种配置。
参考图1，根据本发明的示例性实施方案的用于防止CNG发动机的回火的设备100包括监控设备110和控制设备120。
监控设备110检测压缩天然气(CNG)发动机的运行信息，并且将检测到的运行信息提供至控制设备120。
监控设备110监控发动机的RPM 10、进气歧管的进气压力20、进气温度30、节气门的打开程度40以及节气门的控制电流值50中的至少一个。
控制设备120通过利用CNG发动机的运行信息来确定回火是否发生，并且当回火发生时，控制设备120控制气缸的点火正时以将点火正时延迟。
此外，控制设备120确定回火发生比，并且当确定的回火发生比等于或大于发生比设定值时，控制设备120控制警示灯打开。在此，回火发生比包括在CNG发动机中通过火花塞进行的火焰点火方式的点火情形的次数和回火发生情形的次数的比。
根据本发明的示例性实施方案，控制设备120包括回火确定设备122和点火控制设备124。
回火确定设备122将CNG发动机的运行信息与设定值进行比较，以确定回火是否发生，并且针对每个汽缸通过利用RPM来确定发生回火的汽缸。在此，发动机的运行信息包括发动机的RPM、进气压力、进气温度、节气门的打开程度和节气门的控制电流值中的至少一个。
例如，回火确定设备122将进气压力与压力设定值进行比较，并且当进气压力大于预定最大压力值或者进气压力小于预定最小压力值时，回火确定设备122确定回火发生。
此外，回火确定设备122将进气温度与设定值进行比较，并且当进气温度高于最大温度值并持续预定时间或更久时，回火确定设备122可以确定回火发生。
另外，即使当节气门的打开程度大于参考打开程度，或者节气门的控制电流值大于参考值时，回火确定设备122也可以确定回火发生。
点火控制设备124控制发生回火的汽缸的点火正时。例如，点火控制设备124可以将预计发生回火的汽缸的点火正时控制为延迟约2度。
出于此种目的，控制设备120可以实现为一个或多个微处理器，所述微处理器通过设定的程序运行，所述设定的程序可以被编程为执行根据本发明的示例性实施方案的用于防止回火的方法的各个步骤。
图2是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的用于防止CNG发动机的回火的过程的流程图。将利用与图1的配置相结合的相同的附图标记来对下文给出的流程图进行描述。
参考图2，根据本发明的示例性实施方案的用于防止CNG发动机的回火的设备100监控CNG发动机的运行信息(S102)。在此，发动机的运行信息包括发动机的RPM、进气压力、进气温度、节气门的打开程度和节气门的控制电流值中的至少一个。
另外，根据本发明的示例性实施方案的用于防止回火的设备100通过利用发动机的运行信息来确定回火是否发生，并且针对每个汽缸通过利用RPM来确定发生回火的汽缸(S104和S106)。
在该情况中，当在某个汽缸中，在上止点后(ADTC)为15°时的RPM和ATDC为75°时的RPM之间的差等于或大于设定值时，根据本发明的示例性实施方案的用于防止回火的设备100估计在在对应的汽缸中发生回火。另外，用于防止回火的设备100将该RPM差值与对应汽缸的下一燃烧周期中的RPM进行比较，以确定发生回火的汽缸。
此外，根据本发明的示例性实施方案的用于防止回火的设备100控制发生回火的汽缸的点火正以将之延迟(S108)。这是为了在由于出气门和进气门的重叠区段的错误而导致发生回火时，通过延迟点火正时来最小化重叠区段。
另外，无论何时当在发动机中发生回火时，用于防止回火的设备100可以控制对应汽缸的点火正时在不超过发动机的输出和排放的范围内延迟约2度。
此外，根据本发明的示例性实施方案的用于防止回火的设备100确定回火发生比，并且当所确定的回火发生率等于或大于发生率设定值时，控制设备120控制警示灯打开(S110和S112)。在此，回火发生比包括在CNG发动机中通过火花塞进行的火焰点火方式的点火情形的次数和回火发生情形的次数的比。
图3是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的用于确定CNG发动机中是否发生回火的过程的流程图。
参考图3，根据本发明的示例性实施方案的用于防止回火的设备100监控发动机的运行信息(S202)。
另外，根据本发明的示例性实施方案的用于防止回火的设备100将进气压力与预定压力设定值进行比较(S204)。
在该情况中，当进气压力大于预定最大压力并持续预定时间或更久时，或者进气压力小于预定最小压力并持续预定时间或更久时，将进气温度与温度设定值进行比较(S206)。
另外，当进气温度大于最大温度值时，根据本发明的示例性实施方案的用于防止回火的设备100确定回火发生(S208)。
图4是示意性地示出根据本发明的另一示例性实施方案的用于确定CNG发动机中是否发生回火的过程的流程图。
参考图4，根据本发明的示例性实施方案的用于防止回火的设备100监控发动机的运行信息(S302)。
另外，根据本发明的示例性实施方案的用于防止回火的设备100将节气门的打开程度与预定参考打开程度相比较(S304)。
另外，当节气门的打开程度大于参考打开程度时，根据本发明的示例性实施方案的用于防止回火的设备100将节气门的控制电流值与电流参考值进行比较(S306)。在此，节气门的打开程度、预定参考打开程度、控制电流值和电流参考值可以包括微分值，所述微分值为根据发动机的燃烧的对于预定的较短时间的瞬间变化。
当控制电流值大于电流参考值时，根据本发明的示例性实施方案的用于防止回火的设备100确定回火发生(S308)。
例如，当通过回火而发生强的进气燃烧时，节气门的打开程度沿节气门暂时打开所沿的方向运转。另外，其原因为，由于控制电流以相反方向施加至节气门以维持现在的打开程度，因此，电流以电流参考值或更大的值而被消耗。
此外，当通过回火而发生弱的进气燃烧时，由于进气中的混合气体完全消耗，所以施加了瞬时负压。在这种情况下，节气门以关闭的方向运转，且控制电流以大于所需的量消耗，以维持现在的打开程度。
如上所述，根据本发明的示例性实施方案的用于防止回火的设备通过利用发动机的运行变量来预计回火是否发生，并且延迟回火发生的汽缸的点火正时，以防止发动机损坏，并且提供改善燃料效率和驾驶性能的环境。
上文描述的本发明的示例性实施方案可以不通过所述装置和方法实现，而可以通过程序或者通过将程序记录在内的记录介质而实现，所述程序实现对应于本发明的示例性实施方案的配置的功能。记录介质甚至还可以通过用户终端以及服务器来执行。
为了便于解释以及在所附权利要求中进行精确限定，术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前面”、“后部”、“后面”、“向内地”、“向外地”、“内部的”、“外部的”、“向前”以及“向后”被用于参考附图中所显示的特征的位置来描述示例性实施方案的这些特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (9)

1.一种通过用于防止发动机的回火的设备来防止发动机的回火的方法，所述方法包括，
监控发动机的运行信息；
通过利用发动机的运行信息来确定回火是否发生；
当根据确定结果确定为回火发生时，控制点火正时以使点火正时延迟；
其中，对回火是否发生的确定包括：
比较进气压力和预定压力值，
当进气压力大于预定最大压力值，或者进气压力小于预定最小压力值时，比较进气温度和预定温度，
当进气温度大于最大温度值并持续预定时间或更久时，确定回火发生。
2.根据权利要求1所述的通过用于防止发动机的回火的设备来防止发动机的回火的方法，其中，发动机的运行信息包括发动机的RPM、进气压力、进气温度、节气门的打开程度和节气门的控制电流值中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的通过用于防止发动机的回火的设备来防止发动机的回火的方法，其中，对回火是否发生的确定包括：
比较节气门的打开程度与参考打开程度，
当节气门的打开程度大于预定打开程度时，比较节气门的控制电流值与预定值，
当节气门的控制电流值大于预定值时，确定回火发生。
4.根据权利要求1所述的通过用于防止发动机的回火的设备来防止发动机的回火的方法，其中，控制点火正时以将点火正时延迟包括：
针对每个汽缸通过利用RPM来估计发生回火的汽缸，
将被估计发生回火的汽缸的点火正时延迟。
5.根据权利要求4所述的通过用于防止发动机的回火的设备来防止发动机的回火的方法，进一步包括：
确定回火发生比，并且当所确定的回火发生比等于或大于发生比设定值时，打开警示灯；
其中，所述回火发生比是在压缩天然气发动机中通过火花塞进行的火焰点火方式的点火情形的次数和回火发生情形的次数的比。
6.一种用于防止发动机的回火的设备，所述设备包括：
监控设备，其监控压缩天然气发动机的运行信息；
控制设备，其通过利用压缩天然气发动机的运行信息来确定回火是否发生，并且当根据确定结果确定回火发生时，所述控制设备控制点火正时以将点火正时延迟；
所述控制设备包括：
回火确定设备，其将压缩天然气发动机的运行信息与设定值进行比较，以确定回火是否发生，并且针对每个汽缸通过利用RPM来确定发生回火的汽缸，
点火控制设备，其控制发生回火的汽缸的点火正时；
其中，回火确定设备配置为将进气压力与预定压力值进行比较，并且当进气压力大于预定最大压力值或者进气压力小于预定最小压力值时，回火确定设备配置为确定回火发生；
回火确定设备将进气温度与预定温度值进行比较，并且当进气温度高于最大温度值并持续预定时间或更久时，回火确定设备配置为确定回火发生。
7.根据权利要求6所述的用于防止发动机的回火的设备，其中，所述监控设备配置为监控发动机的RPM、进气压力、进气温度、节气门的打开程度和节气门的控制电流值中的至少一个。
8.根据权利要求6所述的用于防止发动机的回火的设备，其中，当节气门的打开程度大于参考打开程度时，或者节气门的控制电流值大于预定值时，回火确定设备配置为确定回火发生。
9.根据权利要求6所述的用于防止发动机的回火的设备，其中，控制设备配置为确定回火发生比，并且当所确定的回火发生比等于或大于发生比设定值时，控制设备使警示灯工作；
其中，所述回火发生比是在压缩天然气发动机中通过火花塞进行的火焰点火方式的点火情形的次数和回火发生情形的次数的比。
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