CN107806388A - 用于爆震传感器合理性检查的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于爆震传感器合理性检查的方法和系统。提供了用于确定发动机爆震传感器劣化的方法和系统。在一个示例中，方法可包括在不存在发动机燃烧的情况下向致动器发送激励信号以产生振动，以及通过将爆震传感器输出与激励信号进行比较来确定发动机爆震传感器劣化。

Description

用于爆震传感器合理性检查的方法和系统
技术领域
本说明书整体涉及用于确定爆震传感器劣化并响应于该劣化来调整操作的方法和系统。
背景技术
发动机爆震由在燃烧室中的初始燃烧火花事件造成的在压缩端气体中的空气/燃料混合物的自发燃烧引起。爆震传感器可用于识别爆震条件，诸如由于燃烧室内部的碳堆积引起的爆震条件。爆震传感器可以是响应于接收到的声振动而输出电压的无源压电装置。高振幅爆震传感器输出可指示爆震事件。为确保发动机性能，可采用对爆震传感器的合理性检查。
解决爆震传感器合理性检查的尝试包括在发动机操作期间基于传感器输出来确定爆震传感器劣化。Hernandez等人在美国7222607B2中示出了一个示例方法。其中，计算每个爆震传感器的爆震能量，并且如果爆震能量低于用实验方法确定的阈值，则确定爆震传感器故障。
但是，本发明人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，在某些条件下，即使当爆震传感器正常工作时，爆震传感器输出的能量也可低于阈值。例如，在混合动力电动车辆(HEV)的车辆怠速停止模式或电动车辆(EV))模式期间，爆震传感器输出在几乎为零处可以是平的。在这些情况下，先前的方法可导致假阳性诊断。进一步地，基于爆震能量的合理性检查可以是耗时的，因为可靠的爆震能量计算可需要大量的爆震传感器输出采样点。
发明内容
在一个示例中，上述问题可通过用于发动机的方法来解决，该方法包括：在不存在发动机燃烧的情况下经由致动器产生振动；以及响应于产生的振动，基于爆震传感器输出指示爆震传感器劣化。以这种方式，可以可靠地确定发动机爆震传感器劣化。
作为一个示例，方法可包括在发动机燃烧期间记录发动机振动，并且通过将记录的发动机振动与脉冲信号相加来产生激励信号。当车辆仍然在操作中并且所有发动机汽缸中的燃烧事件都停止时，可用激励信号致动致动器以产生结构和/或声振动。振动可模拟发动机燃烧期间发动机爆震的声音或振动，并且触发爆震传感器(例如，其中爆震信号的处理输出可被电子控制系统识别为发动机爆震)。当没有发动机燃烧噪声时，可包括声振动的振动还可警告行人和/或车辆操作者车辆正在行驶。基于爆震传感器响应，可指示传感器劣化。例如，如果与激励脉冲信号对应的爆震传感器输出的振幅低于阈值，则可指示爆震传感器劣化。以这种方式，当发动机汽缸中没有发生燃烧事件时(例如，当发动机处于静止并且不执行燃烧循环时)，可以可靠地执行爆震传感器合理性检查。在该示例中，由于通过检查传感器是否响应于控制器产生的脉冲信号来确定爆震传感器劣化，所以合理性检查可在短时间内完成。在一个示例中，通过将声振动的振幅调整到与产生自发动机爆震的声音相同的水平的阈值内，可以可靠地确定爆震传感器劣化。进一步地，通过将激励信号的振幅与爆震传感器输出的振幅进行比较，可补偿爆震传感器的灵敏度的劣化。在示例中，用于产生声振动的致动器可与已经存在于HEV中的声学车辆警报系统(AVAS)集成。因此，可在对车辆系统几乎没有调整的情况下实现该方法。
应当理解，提供上面的发明内容是为以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。本发明并非旨在确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出示例发动机系统。
图2示出用于执行发动机爆震传感器合理性检查的示例方法。
图3示出在实现示例方法时各种发动机操作参数的时间线。
具体实施方式
以下描述涉及用于执行发动机系统(诸如图1所示的发动机系统)中的发动机爆震传感器的合理性检查的系统和方法。图2示出了检测爆震传感器劣化的示例方法。在发动机操作期间，在不存在发动机燃烧的情况下，激励致动器以产生振动。如果爆震传感器对振动不敏感，则可确定传感器劣化。图3示出实现示例方法时发动机操作参数的变化。
图1描绘了内燃机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数和经由输入装置132来自车辆操作者130的输入。在该示例中，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14(在本文中也称为燃烧室)可包括燃烧室壁136，其中活塞138定位在燃烧室壁136中。活塞138可耦接到曲轴140，使得活塞的往复运动转化成曲轴的旋转运动。曲轴140可经由变速器系统(未示出)耦接到载客车辆的至少一个驱动车轮。进一步地，起动马达可经由飞轮(未示出)耦接到曲轴140，从而启用发动机10的起动操作。
汽缸14能够经由一系列进气通道142、144和146接收进气。除汽缸14之外，进气通道146还能够与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一个或多个可包括升压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了配置有涡轮增压器的发动机10，涡轮增压器包括布置在进气通道142和进气通道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可经由轴180至少部分地由排气涡轮176提供动力，其中升压装置被配置为涡轮增压器。废气门(未示出)可耦接在涡轮增压器中的排气涡轮176两端。具体地，废气门可被包括在耦接在排气涡轮176的入口和出口之间的旁路通道中。通过调整废气门的位置，可控制由排气涡轮提供的升压的量。废气门可耦接到可从控制器12接收命令的机电致动器。然而，在其他示例中，诸如在发动机10设置有机械增压器的情况下，可任选地省略排气涡轮176，其中压缩机174可通过来自马达或发动机的机械输入提供动力。
沿发动机的进气通道可设置包括节流板164的节气门20(也称为进气节气门20)，用于改变提供到发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，如图1所示，节气门20可设置在压缩机174的下游，或者另选地可设置在压缩机174的上游。
除汽缸14之外，排气通道148还能够从发动机10的其他汽缸接收排气。所示排气传感器128耦接到排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可从用于提供排气空气/燃料比的指示的各种合适的传感器中选择，例如，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如所描绘)、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它们的组合。
可通过位于排气通道148中的一个或多个温度传感器(未示出)来估计排气温度。另选地，可基于诸如转速、负荷、空燃比(AFR)、火花延迟等的发动机工况来推断排气温度。进一步地，可通过一个或多个排气传感器128计算排气温度。应当理解，排气温度可另选地通过温度估计方法的任何组合来估计。
可使用排气再循环(EGR)系统(未示出)以将期望部分的排气从排气通道148导引到压缩机174上游的进气通道142。通过EGR阀可控制EGR流的量。另选地，通过控制排气门和进气门的正时，燃烧气体的一部分可作为内部EGR保留在燃烧室中。在另一替代形式中，来自排气涡轮上游的排气可被引导到压缩机的下游。
发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，所示汽缸14包括位于汽缸14的上部区域处的至少一个进气提升气门150和至少一个排气提升气门156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可包括位于汽缸的上部区域处的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。
进气门150可由控制器12经由凸轮致动系统151通过凸轮致动来控制。类似地，排气门156可由控制器12经由凸轮致动系统153来控制。凸轮致动系统151和153可各自包括一个或多个凸轮，并且可利用可由控制器12操作的凸轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个以改变气门操作。进气门150和排气门156的位置可分别由气门位置传感器155和157确定。在另选的实施例中，进气门和/或排气门可由电动气门致动控制。例如，汽缸14可另选地包括经由电动气门致动控制的进气门，以及经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在其他实施例中，可通过共用的气门致动器或致动系统，或可变气门正时致动器或致动系统控制进气门和排气门。
汽缸14能够具有压缩比，压缩比是活塞138在下死点时与在上死点时的容积比。常规地，压缩比在9：1到10：1的范围内。但是，在使用不同的燃料的一些示例中，压缩比可增加。例如，当使用较高辛烷值燃料或具有较高的汽化潜焓的燃料时，可发生这种情况。如果使用直接喷射，则由于其对发动机爆震的影响，压缩比也可增加。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于启动燃烧的火花塞192。在选择的操作模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统190能够经由火花塞91向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞192可被省略，诸如在发动机10可通过自点火或通过燃料的喷射启动燃烧的情况下，如同一些柴油发动机的情况一样。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制示例，所示汽缸14包括一个燃料喷射器166。所示燃料喷射器166直接地耦接到汽缸14，用于与经由通电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接地喷射到汽缸14中。以这种方式，燃料喷射器166将所谓的燃料的直接喷射(下文也称为“DI”)提供到燃烧汽缸14中。虽然图1将喷射器166示为侧喷射器，但喷射器166也可位于活塞的顶部，诸如靠近火花塞192的位置。由于一些醇基燃料的挥发性较低，所以此位置可改善在使用醇基燃料操作发动机时的混合和燃烧。另选地，喷射器可位于进气门的顶部或者靠近进气门，以改善混合。燃料可从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统8被递送到燃料喷射器166。另选地，燃料可在较低压力下通过单级燃料泵被递送，在该情况下，相比于使用高压燃料系统的情况，直接燃料喷射的正时在压缩冲程期间可更加受限。进一步地，虽然未示出，但燃料箱可具有向控制器12提供信号的压力传感器。应当理解，在另选的实施例中，燃料喷射器166可以是将燃料提供到汽缸14上游的进气道中的进气道喷射器。
还应当理解，虽然所描绘的实施例示出了通过经由单个直接喷射器喷射燃料操作发动机；但在另选的实施例中，可通过使用两个喷射器(例如，直接喷射器和进气道喷射器)并且改变来自每个喷射器的喷射的相对量来操作发动机。
燃料系统8中的燃料箱可容纳具有不同燃料质量(诸如不同燃料成分)的燃料。这些差异可包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的蒸发热、不同的燃料混合物和/或其组合等。
燃料可在汽缸的单个循环期间由喷射器递送到汽缸。进一步地，从喷射器递送的燃料的分布和/或相对量可随工况而变化。此外，对于单个燃烧事件，每个循环可执行所递送的燃料的多次喷射。可在压缩冲程、进气冲程或其任何适当的组合期间执行多次喷射。另外，在循环期间可喷射燃料以调整燃烧的空气与所喷射的燃料比(AFR)。例如，可喷射燃料以提供化学计量的AFR。可包括AFR传感器以提供汽缸内AFR的估计。在一个示例中，AFR传感器可以是排气传感器，诸如EGO传感器128。通过测量排气中残留氧气(对于贫混合物)或未燃烧的碳氢化合物(对于富混合物)的量，传感器可确定AFR。由此，AFR可被提供为Lambda(λ)值，即，作为给定混合物的实际AFR与化学计量比的比率。因此，1.0的λ指示化学计量混合物，比化学计量混合物富可具有小于1.0的λ值，并且比化学计量混合物贫可具有大于1的λ值。
发动机10可包括耦接到每个汽缸14的爆震传感器，用于识别异常汽缸燃烧事件，诸如与爆震、低速预点火(LSPI)和高速预点火(HSPI)相关的事件。在一个实施例中，一个或多个爆震传感器90可耦接到汽缸体15的所选位置。例如，爆震传感器可直接耦接到汽缸体15的外壁。在另一个实施例中，一个或多个爆震传感器90’可耦接到进气歧管144。例如，爆震传感器可直接耦接到进气歧管的壁，从而突出到进气歧管的内部。
发动机10可进一步包括声学车辆警报系统(AVAS)9。由于混合动力电动车辆非常安静，因此在车辆操作期间，AVAS系统9可致动致动器以产生振动用于警告行人和/或车辆操作者。作为示例，当车辆速度低于阈值并且车辆发动机停用时，AVAS系统可被激活并产生声学车辆警报。作为另一示例，当车辆在电动模式下以倒档移动时，AVAS系统可被激活。在一个示例中，用于产生振动的致动器可以是扬声器。在一个实施例中，致动器123可耦接到汽缸体15。致动器可直接耦接到汽缸体15的外壁。在另一个实施例中，致动器123’可耦接到进气歧管144。致动器可直接耦接到进气歧管的壁，从而突出到进气歧管的内部。以这种方式，从致动器产生的振动可在汽缸体内进行谐振。在另一个实施例中，致动器可定位在发动机的所有燃烧室的外面。在一个实施例中，爆震传感器90和致动器123均耦接到汽缸体。致动器可产生模拟其所耦接的汽缸的爆震声音的声振动，并且爆震传感器可检测其所耦接的汽缸的发动机爆震。在另一个实施例中，爆震传感器90’和致动器123’均耦接到进气歧管。爆震传感器可检测多缸发动机的任何汽缸中的发动机爆震。将爆震传感器和致动器定位成彼此靠近(两者均耦接到汽缸体或两者均耦接到进气歧管)可确保从致动器产生的声振动可到达爆震传感器。在另一个实施例中，爆震传感器可耦接到每个汽缸体，并且致动器可耦接到进气歧管。通过将致动器耦接到进气歧管，对于多缸发动机系统，仅需要一个致动器用于产生声振动来确定爆震传感器劣化。由致动器产生的声振动可模拟多缸发动机的任何汽缸中的发动机爆震。在另一个实施例中，爆震传感器可耦接到进气歧管，并且致动器可耦接到汽缸体中的每个。AVAS系统可进一步包括用于记录发动机振动的记录装置。在一个实施例中，记录装置可与致动器集成。通过将致动器耦接到汽缸体或进气歧管，可在汽缸体或进气歧管中产生并谐振发动机爆震声音。
如上所述，图1仅示出了多缸发动机的一个汽缸。由此，每个汽缸可类似地包括其自己组的进气门/排气门、(一个或多个)燃料喷射器、火花塞等。
控制器12被示为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、在该特定示例中被示为只读存储器芯片(ROM)110的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114，以及数据总线。控制器12可从耦接到发动机10的传感器接收各种信号，除先前讨论的那些信号外，还包括来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)，来自EGO传感器128的汽缸AFR，以及来自爆震传感器90的异常燃烧。通过控制器12可从信号PIP产生发动机转速信号，RPM。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。
存储介质只读存储器110能够用表示可由处理器106执行的指令的计算机可读数据进行编程，所述指令用于执行下面描述的方法以及预期但未具体列出的其他变型。因此，控制器12从图1的各种传感器接收信号，并且采用图1的各种致动器来基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令调整发动机操作。例如，调整所产生的声振动的振幅可包括调整致动器123。
图2示出了用于执行爆震传感器合理性检查的示例方法200。该方法产生振动以模拟发动机爆震声音。如果爆震传感器正常工作，则响应于振动，可检测高振幅爆震传感器输出。在一个实施例中，致动器可以是HEV的AVAS的一部分。
可由控制器12(诸如图1所示的控制器12)基于存储在控制器的存储器上的指令，并且结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1所述的传感器)接收的信号执行用于实行方法200和包括在本文的其余方法的指令。根据下述方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。
在步骤201处，当车辆在操作中时，可通过控制器确定发动机工况。控制器从发动机系统中的各种传感器获取测量值，并且估计工况，工况包括发动机负荷、发动机扭矩需求、发动机转速、发动机曲轴角度和发动机点火正时。
在步骤202处，方法200确定发动机燃烧事件是否停止。例如，如果在发动机汽缸的相应发动机循环内在任何发动机汽缸中均没有燃烧，则方法200可确定发动机燃烧停止。作为另一个示例，如果所有汽缸中的火花塞已被禁用，则方法200可确定发动机燃烧停止。作为另一个示例，如果发动机处于电动车辆模式下，方法200可确定发动机燃烧停止，其中车辆仅由电动马达产生的扭矩驱动。作为另一个示例，如果发动机停止(即，发动机转速为零)，则方法200可确定发动机燃烧停止。作为另一个示例，如果车辆处于怠速停止，则方法200可确定发动机燃烧停止。在不存在燃烧事件的情况下，方法200移动到步骤204，在步骤204处加载记录的发动机振动。例如，发动机振动可从非暂时性存储器加载。发动机振动可包括由于发动机燃烧引起的发动机噪声。发动机振动还可包括由行驶的车辆产生的噪声。如果发动机燃烧还未停止，则方法200移动到步骤203。
在步骤203处，方法200确定是否记录发动机振动。作为一个示例，如果在非暂时性存储器中没有存储记录的发动机振动，则可记录发动机振动。作为另一个示例，如果记录的发动机振动在一定时间段内还未被更新，则可记录所记录的发动机振动。
控制器还可确定当前发动机条件是否适于记录发动机振动。在一个实施例中，当没有发动机爆震时，控制器可记录发动机操作。作为一个示例，当火花延迟小并且不可能发生发动机爆震时，控制器可记录发动机振动。作为另一个示例，当发动机负荷低于阈值时，控制器可记录发动机振动。在另一个实施例中，控制器可在稳定的发动机操作期间记录发动机振动。例如，如果扭矩需求的变化在阈值内，则可确定稳定的发动机操作。在另一个实施例中，控制器可在低环境噪声期间记录发动机振动。例如，环境噪声可包括与车辆的操作无关的声音。在另一个实施例中，控制器可基于路况来记录发动机振动。例如，当车辆在铺面道路上行驶时，当车辆车轮与道路之间的摩擦产生的噪声低时，控制器可记录发动机振动。
如果方法200确定不记录发动机振动，则方法200移动到步骤205，在步骤205处继续监测发动机工况。否则，如果方法200确定记录发动机振动，则方法200移动到步骤206。
在步骤206处，可经由记录装置记录发动机振动。发动机振动可包括从发动机燃烧产生的声振动。发动机振动还可包括由于发动机操作而产生的声音，诸如发动机部件之间的摩擦。作为一个示例，记录装置可以是用于将声振动转换为电压信号的麦克风。作为另一个示例，记录装置可以是压电装置。在一个实施例中，记录装置可定位在发动机进气歧管中。在另一个实施例中，记录装置可耦接到发动机缸体。
在步骤207处，方法200确定是否需要执行爆震传感器合理性检查。作为示例，可在预定时间段之后执行爆震传感器合理性检查。作为另一个示例，如果从最近的合理性检查开始的持续时间大于阈值，则可执行爆震传感器合理性检查。如果确定不执行合理性检查，则方法200移动到步骤209。否则，方法200移动到步骤208。
在步骤208处，使用激励信号致动致动器(诸如图1中的致动器123或123’)以产生结构和/或声振动。在示例中，激励信号可以是脉冲或“ping”信号。在另一个示例中，激励信号可包括来自步骤206的记录的发动机振动。在一个实施例中，通过将脉冲信号添加到所记录的发动机振动信号，控制器12可产生激励信号，并且将激励信号发送到致动器。然后，致动器可将激励信号转换成振动。从脉冲信号产生的振动可模拟发动机燃烧期间的发动机爆震，而从记录的发动机振动产生的振动可在发动机操作期间再现振动。在一个示例中，振动可以是结构振动。在另一个示例中，致动器可以是扬声器，并且振动是声振动。在另一个示例中，致动器可另选地是压电装置。在一个实施例中，致动器是AVAS系统的一部分。在另一个实施例中，致动器可定位在进气歧管中。在另一个实施例中，致动器可耦接到发动机缸体。在另一个实施例中，致动器可与记录装置集成。
可通过控制器调整所产生的振动的振幅。在一个实施例中，所产生的振动的振幅可被调谐到与从发动机爆震产生的声音相同水平的阈值内。在一个实施例中，可基于记录装置的位置和致动器的位置调整所产生的振动的振幅。例如，所产生的振动的振幅可随着记录装置和致动器之间的距离增加而增加。在另一个实施例中，所产生的振动的振幅可基于爆震传感器的灵敏度。例如，振幅可随着爆震传感器灵敏度的降低而增加，使得所产生的振动可触发爆震传感器是否健康的响应。
如果方法200确定不执行爆震传感器合理性检查，则方法200移动到步骤209，其中仅使用记录的发动机振动激励致动器。
在步骤210处，方法200监测爆震传感器输出，并且基于爆震传感器输出确定爆震传感器劣化。在一个实施例中，如果爆震传感器输出的振幅低于阈值，则可确定爆震传感器劣化。阈值可例如随着所产生的声振动的振幅的减小而减小。在另一个实施例中，可在与阈值进行比较之前首先从爆震传感器输出去除再现的发动机振动。作为一个示例，通过使用高通滤波器过滤爆震传感器输出，可去除再现的发动机振动。作为另一个示例，通过从爆震传感器输出减去记录的发动机振动，可从爆震传感器输出去除再现的发动机振动。通过从爆震传感器输出去除再现的发动机振动，可增加由于脉冲激励引起的爆震输出的信噪比。如果未检测到爆震传感器劣化，则方法200移动到步骤211以清除与爆震传感器劣化有关的诊断代码。否则，如果确定爆震传感器劣化，则方法200移动到步骤212。
在步骤212处，可设定与爆震传感器劣化相关的诊断代码并将其保存在控制器中。进一步地，基于爆震传感器输出，可计算爆震传感器补偿因子，并且将其用于补偿爆震传感器输出。例如，爆震传感器补偿因子可与激励脉冲的振幅成比例，并且与响应于脉冲激励的爆震传感器输出的振幅的倒数成比例。爆震传感器补偿因子可反映爆震传感器的劣化程度。例如，增加的爆震传感器补偿因子指示爆震传感器的灵敏度降低。通过将爆震传感器输出与爆震传感器补偿因子相乘，可补偿爆震传感器输出。然后，可分析补偿的爆震传感器输出以检测发动机爆震。进一步地，响应于爆震传感器劣化，方法200可抑制火花延迟以避免发动机爆震。例如，方法200可识别劣化的爆震传感器所对应的汽缸，并且抑制所识别的汽缸的火花延迟。
图3示出在实现图2所示的方法时的发动机操作参数的时间线。x轴线指示时间，并且从左到右增加。自顶部的第一曲线示出扭矩需求310。扭矩需求如y轴线所指示的那样增加。自顶部的第二曲线示出代表性的发动机汽缸中的发动机燃烧事件。垂直条(诸如321和322)指示各个燃烧事件。自顶部的第三曲线示出发动机振动330。Y轴的方向指示增加的发动机振动。自顶部的第四曲线示出由记录装置记录的信号。所记录的信号340可以是电压信号。自顶部的第五曲线示出激励信号350。可发送激励信号以致动致动器用以产生声振动。激励信号可以是电压信号。自顶部的第六曲线示出爆震传感器输出360。爆震传感器输出可以是电压信号。
从T0到T1，发动机具有周期性的燃烧。扭矩需求310的变化是高的。因此，发动机振动的波动大。在该时间段期间，没有信号被记录，并且致动器未被致动。爆震传感器输出的振幅低，指示不存在发动机爆震。
从T1到T2，发动机燃烧继续。扭矩需求降低，并且在由阈值311和312确定的范围内。由于扭矩需求313的变化在阈值内，所以控制器确定发动机处于稳定的操作中。在稳定的发动机操作期间，与T0到T1相比，发动机振动330的波动减小。从T1开始，发动机振动已经被记录并保存在控制器的非暂时性存储器中。
在时间T2时，扭矩需求下降到零。例如在车辆怠速停止期间，扭矩需求可下降到零。作为另一个示例，当HEV处于EV模式下时，扭矩需求可下降到零。发动机燃烧从时间T2开始停止。注意，尽管自顶部的第二曲线示出了代表性的发动机汽缸，但是每个发动机汽缸中的燃烧从T2到T3均已经停止。从T2到T3的持续时间不小于发动机循环。激励信号是所记录的信号340的数学函数，并且脉冲(或“ping”)信号351被发送到致动器。例如，激励信号可以是按比例记录的发动机振动和脉冲信号相加。在图3中绘制了具有周期性高振幅脉冲的示例激励信号。另选地，激励信号可包括单个脉冲。响应于激励信号的每个脉冲，爆震传感器输出高振幅振荡。如果振荡的振幅高于阈值361，则控制器确定爆震传感器通过合理性检查。否则，指示爆震传感器劣化。
基于激励信号的振幅(Ain)和爆震传感器输出的振幅(Aout)，可确定补偿因子。例如，补偿因子可与Ain/Aout成比例。补偿因子可乘以爆震传感器输出，以补偿爆震传感器随着时间的灵敏度损失。
以这种方式，通过使用声脉冲激励爆震传感器，能够鲁棒且可靠地确定爆震传感器劣化。在不存在发动机燃烧的情况下执行爆震传感器合理性检查的技术效果是可直接且快速地确定爆震传感器劣化。使用耦接到进气歧管的致动器来激励爆震传感器的技术效果是所产生的声振动可模拟来自发动机系统的任何汽缸的爆震声音。使用耦接到汽缸体的致动器来激励爆震传感器的技术效果是所产生的声振动可模拟来自致动器耦接到其的汽缸的爆震声音。通过致动器播放记录的发动机振动的技术效果是当由于车辆操作引起的噪声低时可警告行人和车辆操作者。进一步地，可经由几乎没有系统修改的AVAS系统经济地执行爆震传感器合理性检查。
作为一个实施例，一种用于发动机的方法包括：在不存在发动机燃烧的情况下经由致动器产生振动；以及响应于所产生的振动，基于爆震传感器输出指示爆震传感器劣化。在该方法的第一示例中，其中如果爆震传感器输出的振幅低于阈值，则指示爆震传感器劣化，并且其中致动器定位在发动机的所有燃烧室之外。该方法的第二示例任选地包括第一示例，并且进一步包括，其中所产生的振动是声振动。该方法的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中致动器是声学车辆警报系统的一部分，并且响应于车辆速度小于阈值和发动机停用而产生声学车辆警报。该方法的第四示例任选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中爆震传感器耦接到进气歧管。该方法的第五示例任选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中爆震传感器耦接到发动机缸体。该方法的第六示例任选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个，并且进一步包括，响应于爆震传感器劣化的指示来抑制火花延迟。该方法的第七示例任选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中致动器耦接到发动机进气歧管。该方法的第八示例任选地包括第一示例至第七示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中致动器耦接到发动机缸体。该方法的第九示例任选地包括第一示例至第八示例中的一个或多个，并且进一步包括，在发动机燃烧期间记录发动机振动，并且产生包括所记录的发动机振动的振动。该方法的第十示例任选地包括第一示例至第九示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中在稳定的发动机操作期间记录发动机振动。
作为另一个实施例，一种用于发动机的方法包括：在发动机燃烧期间，记录发动机振动；在不存在发动机燃烧的情况下，使用激励信号对致动器进行电激励，其中激励信号包括所记录的发动机振动和脉冲信号；以及基于爆震传感器输出，指示爆震传感器劣化。在该方法的第一示例中，其进一步包括在扭矩需求的变化在阈值内时记录发动机振动。该方法的第二示例任选地包括第一示例，并且进一步包括通过将爆震传感器输出与激励信号进行比较来指示爆震传感器劣化。该方法的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且进一步包括响应于所记录的发动机振动，通过过滤爆震传感器输出以去除信号来指示爆震传感器劣化。该方法的第四示例任选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中声脉冲信号是周期信号。
作为另一个实施例，一种车辆系统包括：发动机；致动器，其耦接到发动机；爆震传感器，其耦接到发动机；控制器，其配置有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述指令用于：在不存在发动机燃烧的情况下，经由致动器产生声振动；以及基于爆震传感器的输出，指示爆震传感器的劣化。在该系统的第一示例中，其中在发动机关闭状态期间产生声振动。该系统的第二示例任选地包括第一示例，并且进一步包括，其中车辆系统是混合动力电动车辆，并且在电动车辆模式期间产生声振动。该系统的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中所产生的声振动包括脉冲，并且脉冲的振幅基于爆震传感器的灵敏度来调谐。
注意，包括在本文的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可由包括控制器的控制系统与各种传感器、致动器以及其他发动机硬件结合执行。本文描述的特定程序可表示任何数量的处理策略中的一种或多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。由此，示出的各种动作、操作和/或功能可以按示出的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略。同样地，处理的次序并非是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所必需要求的，而是为便于说明和描述而提供。根据所使用的特定策略，可重复执行示出的动作、操作和/或功能中的一种或多种。进一步地，所描述的动作、操作和/或功能可用图形表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件组件的系统中的指令来实施。
应该理解，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，并且这些特定实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变化是可能的。例如，以上技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他的发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置，以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求特别指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应被理解成包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出的新权利要求加以要求保护。此类权利要求，无论是更宽于、更窄于、等于或不同于原始的权利要求的范围，仍被视为包括在本公开的主题之内。

Claims (20)

1.一种用于发动机的方法，其包括：
在不存在发动机燃烧的情况下经由致动器产生振动；以及
响应于所述产生的振动，基于爆震传感器输出指示爆震传感器劣化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述爆震传感器输出的振幅低于阈值，则指示所述爆震传感器劣化，并且其中所述致动器定位在所述发动机的所有燃烧室之外。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述产生的振动是声振动。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述致动器是声学车辆警报系统的一部分，并且响应于车辆速度小于阈值且所述发动机停用，产生声学车辆警报。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述爆震传感器耦接到进气歧管。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述爆震传感器耦接到汽缸体。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括，响应于爆震传感器劣化的指示，抑制火花延迟。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述致动器耦接到发动机进气歧管。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述致动器耦接到发动机缸体。
10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括，在发动机燃烧期间记录发动机振动，并且产生包括所述记录的发动机振动的振动。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在稳定的发动机操作期间，记录所述发动机振动。
12.一种用于发动机的方法，其包括：
在发动机燃烧期间，记录发动机振动；
在不存在发动机燃烧的情况下，使用激励信号对致动器进行电激励，其中所述激励信号包括所述记录的发动机振动和脉冲信号；以及
基于爆震传感器输出，指示爆震传感器劣化。
13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括，在扭矩需求的变化在阈值内时记录所述发动机振动。
14.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括，通过将所述爆震传感器输出与所述激励信号进行比较，指示所述爆震传感器劣化。
15.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括，响应于所述记录的发动机振动，通过过滤所述爆震传感器输出以去除信号，指示所述爆震传感器劣化。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述声脉冲信号是周期信号。
17.一种车辆系统，其包括：
发动机；
致动器，其耦接到所述发动机；
爆震传感器，其耦接到所述发动机；
控制器，其配置有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令用于：
在不存在发动机燃烧的情况下，经由所述致动器产生声振动；
以及基于所述爆震传感器的输出，指示所述爆震传感器的劣化。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，在发动机关闭状态期间产生所述声振动。
19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述车辆系统是混合动力电动车辆，并且在电动车辆模式期间产生所述声振动。
20.根据权利要求17所述的系统，其中，所述产生的声振动包括脉冲，并且所述脉冲的所述振幅基于所述爆震传感器的灵敏度进行调谐。
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