CN111566338B

CN111566338B - 用于协调发动机气缸中的爆震的系统和方法

Info

Publication number: CN111566338B
Application number: CN201980008163.5A
Authority: CN
Inventors: 谢明峰; O·A·哈尔希
Original assignee: Cummins Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2022-05-13
Anticipated expiration: 2039-01-11
Also published as: EP3737854A1; US20210079882A1; CN111566338A; EP3737854A4; US11047358B2; WO2019140182A1; EP3737854B1

Abstract

一种用于协调包括在发动机中的多个气缸中的爆震的系统，该系统包括多个爆震传感器和耦合至多个爆震传感器中的每个的控制器。所述控制器被配置为接收与多个爆震传感器中的每个爆震传感器相应的多个气缸爆震值，并接收平均爆震值。所述控制器根据所述平均爆震值和气缸爆震值来确定多个气缸中的每个气缸的气缸火花正时偏移值。所述控制器确定平均火花正时偏移值。所述控制器还通过从多个气缸中的每个气缸的火花正时值中减去平均火花正时偏移值，来确定多个气缸中的每个气缸的调整后的火花正时值。

Description

用于协调发动机气缸中的爆震的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年1月12日提交，标题为“用于协调发动机气缸中的爆震的系统和方法”，申请号为62/616,664的美国临时专利申请的优先权和权益，该临时申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及用于控制和协调多个发动机气缸中的爆震的控制系统。

背景技术

内燃(Internal combustion，IC)发动机包括一个或多个发动机气缸，其配置成接收燃料并点燃燃料，以产生机械动力。火花点火IC发动机使用点火源(例如，由与发动机气缸耦合的火花塞产生的电弧)来点燃装料(即，空气/燃料混合物)。当空气/燃料混合物(例如，与汽油、天然气、液态石油气、酒精、柴油或任何其他燃料或它们的混合物混合的空气)过早或意外发生燃烧时(例如，在四冲程发动机中，在压缩冲程期间或未在压缩冲程期间，发动机的活塞到达上止点之前)，IC发动机容易发生爆震。

各种研究表明，通过使气缸和气缸之间的燃烧变化最小化，可以显著提高天然气发动机的性能和鲁棒性。安装在每个气缸上的爆震传感器可为了解多气缸发动机的燃烧差异提供有价值的反馈。但是，爆震传感器的测量非常嘈杂。气缸的爆震与火花正时(ST)有很强的相关性。因此，必须精确控制火花点火正时以减少爆震。

发明内容

本文描述的实施例大体上涉及用于协调多个发动机气缸中的爆震的系统和方法，并且尤其涉及用于通过从多个发动机气缸中的每个的ST值中减去平均ST值来控制多个发动机气缸的ST的系统和方法，从而确定多个气缸中的每个气缸的调整后的ST值。

在一些实施例中，用于协调包括在发动机中的多个气缸中的爆震的系统包括多个爆震传感器。控制器耦合至多个爆震传感器中的每个。所述控制器配置成接收与多个爆震传感器相应的多个气缸爆震值。所述控制器还接收平均爆震值。所述控制器根据平均爆震值和气缸爆震值来确定多个气缸中的气缸ST偏移值。所述控制器确定平均ST偏移值。所述控制器还通过从多个气缸中的每个气缸的ST值中减去平均ST偏移值，来确定多个气缸中的每个气缸的调整后的ST值。

在一些实施例中，用于协调包括在发动机中的多个气缸中的爆震的控制系统包括平均电路，该平均电路被配置为：从多个爆震传感器接收多个气缸爆震值，多个爆震传感器中的每个为耦合至所述多个气缸中的相应气缸，并根据所述多个气缸爆震值确定平均爆震值；减法器电路，该减法器电路被配置为根据平均爆震值和气缸爆震值来确定多个气缸中的每个气缸的气缸ST偏移值；调整后的ST偏移确定控制器，该调整后的ST偏移确定控制器被配置为：确定平均ST偏移值，并且通过从多个气缸中的每个气缸的ST值中减去平均ST偏移值来确定多个气缸中的每个气缸调整后的火花正时值。

在一些实施例中，方法包括基于与发动机的相应多个气缸相关联的多个爆震值来确定平均爆震值，根据平均爆震值和气缸爆震值确定所述多个气缸中的每个气缸的气缸ST偏移值，并通过从多个气缸中的每个气缸的ST值中减去平均ST偏移值来确定多个气缸中的每个汽缸的调整后的ST值。

应当理解的是，前述概念和下述更详细讨论的附加概念的所有组合(假设这样的概念并不相互矛盾)被认为是本文公开的主题的一部分。尤其地，出现在本公开结尾的所要求保护的主题的所有组合均被认为是本文公开的主题的一部分。

附图说明

通过以下结合附图的描述和所附的权利要求，本公开的前述和其他特征将变得更加完全明显。应当理解的是，这些附图仅示出了根据本公开的几种实施方式，因此不应被认为是对其范围的限制，将通过使用附图以附加的特征和细节来描述本公开。

图1是根据一个实施例的用于协调包括在发动机中的多个气缸中的爆震的系统的示意图。

图2是根据一个实施例可以在图1的系统中使用的控制器的示意性框图。

图3是根据一个实施例可以在图1的系统中使用的控制系统的示意性框图。

图4是根据一个实施例用于协调包括在发动机中的多个气缸中的爆震的方法的示意性流程图。

参考附图贯穿以下整个详细描述。在附图中，除非上下文另外指出，否则相似的符号通常标识相似的部件。在具体实施方式、附图以及权利要求中描述的说明性实施方式并不意味着是限制性的。在不脱离本文呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。应当理解的是，如本文一般描述和附图所示，本公开的各方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合以及设计，所有这些都被明确地构想并成为本公开的一部分内容。

具体实施方式

本文描述的实施例大体上涉及用于协调多个发动机气缸中的爆震的系统和方法，并且尤其涉及用于通过从多个发动机气缸中的每个气缸的ST值减去平均ST值来控制多个发动机气缸的ST的系统和方法，从而确定多个气缸中的每个气缸的调整后的ST值。

在IC发动机中，空气-燃料混合物应在发动机活塞冲程的精确点点火。当在发动机燃烧循环(例如四冲程循环)的最佳时刻不再出现燃烧过程的峰值时发生爆震。冲击波会产生典型的金属“砰砰”声，气缸压力会急剧增加。发动机爆震的影响范围从无关紧要到完全破坏。爆震可能会减少发动机产生的功率、加速损失以及降低燃油里程。

各种研究表明，通过最大程度地减少气缸之间的燃烧变化，可以显著提高IC发动机(尤其是天然气发动机)的性能和耐用性。安装在每个气缸上的爆震传感器可为了解多缸发动机的燃烧差异提供有价值的反馈。但是，爆震传感器的测量非常嘈杂。气缸的爆震与火花正时密切相关。因此，必须精确控制火花点火正时以减少爆震。

尤其地，对于天然气发动机、火花正时与热效率具有很强的相关性。提前的包括在天然气发动机中的气缸的平均火花正时可以增加热效率。在传统系统中，单个气缸的爆震是在不考虑其他气缸的爆震的情况下被监测和控制的。这可能导致发动机的一个气缸达到爆震极限，但其他气缸表现不佳。协调所有气缸的爆震，以使每个气缸具有大约相同的爆震，可以改善发动机的性能。尤其是，将所有气缸的爆震控制到给定的目标可能会限制燃烧的变化，并可能对噪声因素(例如燃料质量或环境条件的变化)提供鲁棒性。

本文描述的系统和方法的各种实施例可以提供一种或多种益处，包括例如：(1)协调包括在发动机中所有气缸的爆震，以减少气缸之间的爆震不平衡；(2)防止任何气缸达到爆震极限，防止对发动机的不利影响；(3)提高发动机性能、效率以及鲁棒性。

图1是根据一个实施例用于协调包括在发动机10中的多个气缸20的爆震的系统100的示意图。所述系统100包括多个爆震传感器130和控制器170，并且在一些实施例中，包括多个火花点火组件140。所述控制器170被配置为在多个气缸20之间调节多个气缸20中的每个ST值，以协调其爆震值，并增强发动机10的效率和性能。

例如，爆震值指示在气缸20中发生爆震的可能性。所述爆震值可以被测量为电信号(例如，电流或电压)，其相应于在多个气缸20的一个气缸20中测得的振动量，该振动量与相应的气缸20中的爆震成比例。就这一点而言，超过某个阈值(例如，测得的电压大于电压阈值)的振动量可以相应于在相应的气缸20中发生的爆震。如本文所述，“协调爆震”意味着将多个气缸20中的每个的爆震值控制在彼此的预定量内。在一实施例中，预定量为+/-25％。在更特定的实施例中，预定量为+/-10％。当然，本领域技术人员将理解的是可以以预定量实现的值的范围，使得前述的两个所述实施例并不意味着是穷举的或限制性的。

所述发动机10包括IC发动机，该IC发动机可以包括柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机、生物燃料(例如，生物柴油)发动机或双燃料(例如，柴油和天然气)发动机。所述发动机10包括多个气缸20。多个气缸20中的每个气缸20配置成接收燃料并压缩燃料至预定比例(例如，经由包括在气缸20中的活塞)。虽然示出为包括四个气缸20，但是在其他实施例中，发动机10可以包括任意数量的气缸，例如2、4、6、8、10、12、14、16或更多数量的气缸。在其他布置中，本文中描述的概念也可以利用不包括气缸的各种IC发动机来实现，例如，Wankel旋转发动机。

多个火花点火组件140中的每个均可操作地耦合至多个气缸20中的相应气缸20。所述多个火花点火组件140可包括火花塞，该火花塞配置成提供点火源(例如，电火花)，以在控制器170确定的特定火花时间点燃在相应气缸20中压缩的燃料。

多个爆震传感器130中的每个均耦合至多个气缸20中的相应气缸20。在特定实施例中，所述爆震传感器130可以包括压电传感器，该压电传感器包括例如压电晶体和电阻器。所述压电晶体配置成当由于爆震引起的振动而发生位移时产生电压。多个爆震传感器130中的每个可被安装在相应的气缸20的发动机气缸盖、发动机缸体或发动机10的靠近其相应的气缸20的进气歧管上。

如前所述，当气缸20中的燃料预点火时，引起爆震。这会产生与爆震量相应的特有的振动，即预点火的爆炸力。较高的爆震相应于较强的点火或较大的点火，因此振动量较大。所述多个爆震传感器130被配置为测量振动并产生爆震传感器信号，例如电压或电流，其大小相应于振动量，即，相应的气缸20中的爆震值。

所述控制器170耦合至多个爆震传感器130中的每个。所述控制器170可以使用任何类型和任何数量的有线或无线耦合可操作地耦合至发动机10或包括发动机10的车辆的多个爆震传感器和/或其他部件。例如，有线耦合可以包括串行电缆、光纤电缆、CAT5电缆或任何其他形式的有线耦合。无线耦合可以包括因特网、Wi-Fi、蜂窝、无线电、蓝牙、ZigBee等。在一个实施例中，控制器局域网(CAN)总线提供信号、信息和/或数据的交换。CAN总线包括任意数量的有线连接和无线连接。

所述控制器170被配置为接收与多个气缸20中的每个气缸中的爆震相应的多个气缸爆震值。例如，多个爆震传感器130中的每个可以可操作地耦合至爆震传感器控制器或其他电路(例如，关于图3所描述的平均电路272)，耦合至控制器170并被配置为提供气缸爆震值。所述控制器170还接收平均爆震值(例如，从平均电路272)。

在其他实施例中，所述控制器170可以耦合至多个爆震传感器130中的每个，并且被配置为从中接收爆震传感器信号(例如，电流或电压)。所述控制器170可以配置成例如使用算法或查找表从爆震传感器信号确定爆震值，以便由此确定气缸爆震值。所述控制器170从气缸爆震值确定平均爆震值，该平均爆震值包括多个气缸爆震值的平均值。

在特定布置中，控制器170可包括具有长时间常数(例如，在10秒至30秒的范围内)的低通滤波器。所述控制器170被配置为根据平均爆震值和气缸爆震值来确定多个气缸20中的每个气缸20的气缸ST偏移值。所述气缸ST偏移值可包括例如平均爆震值与多个气缸20中的每个气缸的气缸爆震值之间的差值。所述控制器170还被配置为确定平均ST偏移值。例如，所述控制器170可以被配置为将多个气缸20中的每个气缸的ST偏移值相加以确定净ST偏移值。然后将净ST偏移值除以多个气缸20的数量，以确定平均ST偏移值。

所述控制器170被配置为通过从多个气缸20的每个气缸的ST值中减去平均ST偏移值，来确定多个气缸20的每个气缸的调整后的ST值。例如，所述ST值可以根据存储在控制器170或与发动机10相关联的发动机控制单元的存储器中的火花正时图或查找表来确定。多个气缸20中的每个气缸的ST值相应于在相应的气缸20中配置成提供火花的时间，例如，这可能是在最初组装或校准发动机10时确定的。从每个气缸的ST值中减去平均ST偏移值(即确定的调整后的ST值)会延迟(例如，如果平均气缸ST值为负)或提前(例如，如果平均ST值为正)，ST值即多个气缸20中的每个气缸20的火花点火的正时。在一些实施例中，所述控制器170还可耦合至多个火花点火组件140中的每个。在这样的实施例中，所述控制器170可以被配置为基于针对多个气缸20中的相应气缸20的调整后的ST值来激活多个火花点火组件140中的每个。

在各种实施例中，控制器170可以包括电子控制单元，该电子控制单元被配置为从多个爆震传感器130接收各种信号，确定每个气缸20的调整后的ST值，并且基于调整后的ST值，命令多个火花点火组件140在相应的气缸20中提供点火火花。图2是根据示例实施例的控制器170的示意框图。所述控制器170包括处理电路171(该处理电路171具有处理器172和存储器173)、爆震感测电路174以及通信接口190。所述控制器170还包括响应管理电路180，其具有调整后的ST值确定电路182和ST控制电路184。

所述处理器172可以包括微处理器、可编程逻辑控制器(PLC)芯片、ASIC芯片或任何其他合适的处理器。所述处理器172与存储器173通信连接，并且被配置为执行存储在存储器173中的指令、算法、命令或其他程序。所述存储器173可以包括本文讨论的任何存储器和/或存储组件。例如，存储器173可以包括处理器172的RAM和/或高速缓存存储器。所述存储器173还可包括在控制器170当地或远离控制器170的一个或多个存储设备(例如，硬盘驱动器、闪存驱动器、计算机可读介质等)。所述存储器173被配置为存储查找表(例如，ST查找表或图)、算法或指令。

在一种配置中，爆震感测电路174和响应管理电路180被体现为可由处理器(例如，处理器172)执行的机器或计算机可读介质(例如，存储在存储器173中)。如本文所述以及其他用途，机器可读介质(例如，存储器173)有助于执行某些操作以实现数据的接收和传输。例如，机器可读介质可以提供指令(例如，命令等)以例如获取数据。就这一点而言，机器可读介质可包括定义数据采集频率(或数据传输)的可编程逻辑。因此，计算机可读介质可包括可以以包括但不限于Java等的任何编程语言和任何常规过程编程语言(诸如“C”编程语言或类似编程语言)编写的代码。计算机可读程序代码可以在一个处理器或多个远程处理器上执行。在后一种情况下，远程处理器可以通过任何类型的网络(例如，CAN总线等)彼此耦合。

在另一种配置中，爆震感测电路174和响应管理电路180被体现为硬件单元，例如电子控制单元。这样，爆震感测电路174和响应管理电路180可以体现为一个或多个电路组件，包括但不限于处理电路、网络接口、外围设备、输入设备、输出设备，传感器等。在一些实施例中，爆震感测电路174和响应管理电路180可以采取一种或多种模拟电路、电子电路(例如，集成电路(IC)、分立电路、系统级芯片(SOCs)电路、微控制器等)、电信电路、混合电路以及任何其他类型的“电路”的形式。就这一点而言，爆震感测电路174和响应管理电路180可以包括用于实现或促进实现本文描述的操作的任何类型的组件。例如，本文描述的电路可以包括一个或多个晶体管、逻辑门(例如，NAND、AND、NOR、OR、XOR、NOT、XNOR等)、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二极管、布线等等)。

因此，所述爆震感测电路174和/或响应管理电路180还可以包括可编程硬件设备，例如可编程逻辑门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等。就这一点而言，爆震感测电路174和响应管理电路180可以包括一个或多个存储器设备，用于存储可由爆震感测电路174和响应管理电路180的处理器执行的指令。一个或多个存储器设备和处理器可以具有与下面关于存储器173和处理器172提供的相同的定义。

在所示的示例中，所述控制器170包括具有处理器172和存储器173的处理电路171。所述处理电路171可以被构造或配置为执行或实现本文中关于爆震感测电路174和响应管理电路180所描述的指令、命令和/或控制过程。因此，所描绘的配置表示前述的布置，其中爆震感测电路174和响应管理电路180被体现为机器或计算机可读介质。然而，如上所述，由于本公开考虑了诸如爆震感测电路174和响应管理电路180或爆震感测电路174和响应管理电路180的至少一个电路被配置为硬件单元的前述实施例之类的其他实施例，因此该说明并不意味着是限制性的。所有这些组合和变化都意图落入本公开的范围内。

所述处理器172可以被实现为一个或多个通用处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或多个可编程逻辑门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、一组处理组件或其他合适的电子处理组件。在一些实施例中，一个或多个处理器可以由多个电路(例如，爆震感测电路174和响应管理电路180)共享，多个电路可以包括或共享同一处理器，该处理器在一些示例实施例中可以执行所存储的指令，或通过不同的内存区域进行访问)。替代地或附加地，一个或多个处理器可以被构造为独立于一个或多个协处理器来执行或以其他方式执行某些操作。在其他示例实施例中，两个或更多个处理器可通过总线耦合以实现独立、并行、流水线式或多线程指令执行。所有这些变化均意图落入本公开的范围内。存储器173(例如，RAM、ROM、闪存、硬盘存储器等)可以存储用于促进本文描述的各种处理的数据和/或计算机代码。所述存储器173可以可通信地耦合至处理器172，以向处理器172提供计算机代码或指令以执行本文描述的至少一些处理。此外，所述存储器173可以是或包括有形的非瞬态易失性存储器或非易失性存储器。因此，所述存储器173可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件、或用于支持本文描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。

所述通信接口190可以包括用于与各种系统、设备或网络进行数据通信的有线接口或无线接口(例如，插孔、天线、发射器、接收器、收发器、有线终端等)的任何组合。例如，所述通信接口190可以包括以太网卡和端口，用于经由基于以太网的通信网络和/或用于与多个爆震传感器130以及可选地与多个火花点火组件140或其他控制器(例如，图2中所示的自适应控制器278)进行通信的Wi-Fi收发器发送和接收数据。所述通信接口190可以被构造为经由局域网或广域网(例如，互联网等)进行通信，并且可以使用各种通信协议(例如，IP、LON、蓝牙、ZigBee、无线电、蜂窝，近场通信等)。

所述爆震感测电路174被配置成从多个爆震传感器130接收多个爆震传感器信号、信息、数据或值(例如，电流或电压)，并确定与多个气缸20中的每个气缸中的爆震相应的气缸爆震值(例如，由每个气缸20中的相应爆震引起的振动量)。所述爆震传感器信号可以被实时接收，使得爆震感测电路174连续地或顺序地确定多个气缸20的每个中的爆震值。

所述响应管理电路180被配置成从或基于每个气缸20的爆震值来确定多个气缸20中的每个气缸的调整后的ST值，并基于每个气缸20的调整后的ST值，命令多个火花点火组件140点燃相应气缸20中的燃料，从而协调多个气缸20的每个气缸中的爆震。

进一步扩展，调整后的ST值确定电路182可以被配置为从与多个气缸20中的每个气缸相应的多个气缸爆震值中确定平均爆震值。所述调整后的ST值确定电路182可以被配置为确定包括多个气缸爆震值的平均值的平均爆震值，并且从平均爆震值和多个气缸爆震值确定每个气缸20的气缸ST偏移值。所述多个气缸20中的每个气缸的气缸ST偏移值可以包括平均爆震值和相应的气缸爆震值之间的差值。

所述调整后的ST值确定电路182还被配置为确定平均ST偏移值。例如，ST值确定电路182可以被配置为通过将多个气缸20中的每个气缸火花正时偏移值相加来确定净火花正时偏移值。将净火花正时偏移值除以多个气缸20的数量，以确定平均火花正时偏移值。此外，调整后的ST值确定电路182被配置为通过从每个气缸20的ST值中减去平均ST偏移值来确定每个气缸20的调整后的ST偏移值。ST控制电路184可以被配置成基于与多个气缸20中的各个气缸20相应的调整后的ST值，指示多个火花点火组件140中的每个，以引入火花或者以其他方式点燃每个气缸20中的燃料。

图3是控制系统270的示意图，该系统可用于确定调整后的ST值并协调发动机的发动机气缸中的爆震。所述控制系统270可以与发动机10或任何其他火花点火发动机一起使用。如图3所示，控制系统270包括平均电路272，其被配置为接收爆震传感器信号，该爆震传感器信号包括来自与发动机(例如，发动机10)的多个气缸(例如，气缸20)相应的多个爆震传感器(例如，爆震传感器130)的气缸爆震值。图3示出了平均电路272接收12个爆震传感器信号，该信号包括来自包括在发动机右列中的气缸的六个爆震传感器信号，以及包括在发动机左列中的六个爆震传感器信号。在其他实施例中，控制系统270可以与具有更多或更少气缸(如，2、4、6、8、10、12、14、16、18或更多气缸)的任何其他发动机一起使用。

所述平均电路272被配置为根据每个气缸爆震值确定平均爆震值(例如，爆震传感器信号的平均值)，如本文先前所述。所述平均电路272可以包括具有求和放大器的运算放大器(“op-amp”)或配置为从单个气缸爆震值确定平均爆震值的电路的任何其他组合(例如，运算放大器、电阻器、电容器等)。

所述控制系统270还包括耦合至平均电路272的减法器电路274。所述减法器电路274可以包括任何合适的减法电路，例如，二进制减法器电路、半减法器电路、全减法器电路等，或其组合。所述减法器电路274被配置为从平均电路272接收平均爆震值(例如，包括代表平均爆震值的电压或电流的数字信号)和每个气缸爆震值，并通过从每个气缸爆震值中减去平均爆震值来确定每个气缸的气缸ST偏移值。

调整后的ST偏移确定控制器276耦合至减法电路，并配置为从中接收与每个气缸相应的气缸ST偏移值。所述调整后的ST偏移确定控制器276可以包括例如调整后的ST值确定电路182，如本文先前关于图2所描述的，并且被配置为确定多个气缸中的每个气缸的调整后的ST值。例如，调整后的ST偏移确定控制器276可以被配置为将多个气缸ST偏移值相加以确定净ST偏移值。然后将净ST值除以气缸数(例如，在图3所示的实施例中为12个)，以便确定多个气缸中的每个气缸的调整后的ST偏移值。

所述调整后的ST偏移确定控制器276可以将每个气缸的调整后的ST值传送到中央控制器(例如，发动机控制单元)，例如，以存储在其存储器中。所述控制系统270还包括可操作地耦合至调整后的ST偏移确定控制器276的自适应控制器278。所述自适应控制器278可以包括，例如关于图2的控制器170描述的ST控制电路184，并且被配置为从调整后的ST偏移确定控制器276接收调整后的ST偏移值。所述自适应控制器278可以耦合至与发动机相关联的多个火花点火组件(例如，火花点火组件140)，并且根据其各自的调整后的ST值，可以生成被配置为使火花点火组件产生火花或以其他方式点燃在相应气缸中的燃料的火花点火信号。应当理解的是，所述控制系统270的一个或多个组件，例如平均电路272、减法器电路274、调整后的ST偏移确定控制器276和/或自适应控制器278可以被包括在控制器170中或与控制器170组合使用。

图4是用于协调包括在发动机(例如，发动机10)中的多个气缸(例如，多个气缸20)中的爆震的示例性方法300的示意性流程图。多个爆震传感器(例如，多个爆震传感器130)和多个火花点火组件(例如，火花点火组件140)可操作地耦合至多个气缸中的相应气缸。尽管关于发动机10、多个气缸20、多个爆震传感器130、多个火花点火组件140以及控制器170进行了描述，但是方法300的操作适用于包括多个气缸、多个爆震传感器、多个火花点火组件以及与之耦合的一个或多个控制器的任何发动机。这样，所述方法300的操作可以用包括多个气缸20、多个爆震传感器130、多个火花点火组件140以及控制器170的发动机10来实现，因此参照图1至图3进行描述。

在一些实施例中，爆震感测电路174在302处确定多个气缸20中的每个气缸20的气缸爆震值。例如，爆震感测电路174从多个爆震传感器130中的每个接收多个爆震传感器信号，并且基于这些信号、信息和/或数据来确定多个气缸20中的每个的气缸爆震值。在304处，调整后的ST值确定电路182从气缸爆震值确定平均爆震值。例如，调整后的ST值确定电路182可以包括被配置为确定平均爆震值的平均电路272。

在306处，调整后的ST值确定电路182确定气缸火花正时偏移值。例如，调整后的ST值确定电路182还可以包括减法器电路274，该减法器电路274被配置为从单个气缸爆震值中的每个减去平均爆震值，从而确定多个气缸20中的每个气缸的气缸火花正时偏移值。

在308处，调整后的ST值确定电路182确定平均ST偏移值。例如，该调整后的ST值确定电路182可以被配置为通过将多个气缸20的所有气缸ST偏移值相加来确定净ST偏移值。然后，调整后的ST值确定电路182可以被配置为将净ST偏移值除以多个气缸20的数量，从而确定平均ST偏移值。

在310处，调节后的ST值确定电路182确定多个气缸20中的每个气缸的调节后的ST偏移值。例如，调整后的ST值确定电路182可以被配置为从多个气缸20中的每个气缸的ST值(例如，存储在控制器170的存储器中的初始ST值)中减去平均ST偏移值，从而确定多个气缸20中的每个气缸的调整后的ST值。

在一些实施例中，在312处，ST控制电路184可以基于针对多个气缸20中的每个气缸的调整后的ST值来激活每个火花点火组件140。例如，ST控制电路184或自适应控制器278可以可操作地耦合至每个火花点火组件140，并且被配置为基于调整后的ST值来激活火花点火组件140。就这一点而言，“激活”包括管理或控制火花组件，以在确定的调整后的ST值提供火花，从而协调气缸20。因此，该激活可以包括控制提供给每个组件的电脉冲(例如，电压和电流)以控制何时提供火花以及提供火花的持续时间。因此，本公开的控制器170、控制系统270或任何其他控制器可以有效地控制和管理火花点火组件140(例如，火花塞、电热塞、点火器等)以实现或基本实现协调。

尽管已经在图1-3中描述了示例控制器，但是可以以其他类型的数字电子或计算机软件、固件或硬件，包括本说明书中公开的结构及其等效结构或其中一种或多种的组合，实现本说明书中所述的实施方式。

本说明书中描述的实施方式可以以数字电子形式或以计算机软件、固件或硬件，包括本说明书中公开的结构及其等同结构，或者以它们中的一个或多个的组合来实施。可以将本说明书中描述的实现方式实现为编码在一个或多个计算机存储介质上的一个或多个计算机程序(即，计算机程序指令的一个或多个电路)，以由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作。计算机存储介质包括非暂时性计算机可读介质，并且可以是或可以包括在计算机可读存储设备、计算机可读存储基板、随机或串行访问存储器阵列或设备，或它们的任一个或任多个的组合中。此外，尽管计算机存储介质不是传播信号，但是计算机存储介质可以是以人工生成的传播信号编码的计算机程序指令的源或目的地。所述计算机存储介质还可以是一个或多个单独的部件或介质(例如，多个CD、磁盘或其他存储设备)或包含在其中。因此，计算机存储介质为有形的和非暂时性的。

本说明书中描述的操作可以由数据处理设备对存储在一个或多个计算机可读存储设备上或从其他源接收到的数据执行。术语“数据处理设备”或“计算设备”涵盖用于处理数据的所有类型的设备、装置以及机器，例如，包括可编程处理器、计算机、片上系统或多个或上述各项的组合。该设备可以包括专用逻辑，例如，FPGA(可编程逻辑门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件之外，该装置还可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码(例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境的代码、虚拟机或其中一个或多个的组合)。所述装置和执行环境可以实现各种不同的计算模型基础设施，例如网络服务、分布式计算以及网格计算基础设施。

计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言(包括编译或解释语言、声明性或过程语言)编写，并且可以以任何形式(包括作为独立程序或作为适用于计算环境的电路、部件、子例程、对象或其他单元)进行部署。计算机程序可以但不必相应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)，专用于所讨论程序的单个文件中或多个协调文件(例如，存储一个或多个电路、子程序或部分代码的文件)。可以将计算机程序部署为在一台计算机上，位于一个站点的多台计算机上执行，或者分布在多个站点上并通过通信网络互相连接。

例如，适合于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是根据用于存储指令和数据的指令和一个或多个存储器装置执行动作的处理器。通常，计算机还将包括或可操作地耦合以从一个或多个用于存储数据的大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)接收数据或将数据传输到一个或多个大容量存储设备或这两者均发生。但是，计算机不必具有此类设备。适用于存储计算机程序指令和数据的设备包括所有形式的非易失性存储器、介质以及存储设备，例如包括半导体存储设备(例如，EPROM、EEPROM以及闪存设备)；磁盘(例如，内部硬盘或可移动磁盘)；磁光盘；以及CDROM和DVD-ROM磁盘。所述处理器和存储器可以补充或合并到专用逻辑中。

应当注意的是，本文用于描述各种实施例的术语“示例的”旨在表示这样的实施例是所示可能实施例的可能的示例、表示和/或说明(并且这样的术语不打算暗示这样的实施例必须是非凡的或最优的示例)。

如本文所用，术语“耦合”、“连接”等是指两个构件彼此直接或间接地耦合。这种耦合可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这样的耦合可以通过两个构件或者两个构件和任何附加的中间构部件彼此一体地形成为单个整体，或者通过两个构件或者两个构件和任何附加的中间构件相互附接来实现。

需要特别注意的是，各种示例实施例的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了一些实施例，但是审阅本公开的本领域技术人员将容易理解的是，许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状以及比例的变化等等。参数、安装布置、材料使用、颜色、定向等的使用范围内的数值)不实质脱离本文所述主题的新颖的教导和优点。另外，应理解的是，如本领域普通技术人员将理解的的是，来自本文公开的一个实施例的特征可以与本文公开的其他实施例的特征组合。在不背离本实施例的范围的情况下，还可以在各种示例性实施例的设计、操作条件以及布置中进行其他替换、修改、改变以及省略。

尽管本说明书包含许多特定的实施细节，但是这些不应被解释为对任何实施例或要求保护的范围的限制，而是对特定实施例的特定实施所特有的特征的描述。在单独实现的上下文中在本说明书中描述的某些特征也可以在单个实现中组合实现。相反，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实现中实现。此外，尽管上述的特征可以描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此声明，但是在某些情况下可以从组合中切除来自所要求保护的组合的一个或多个特征，所要求保护的组合可以针对子组合或组合的变型。

Claims

1.一种用于协调包括在发动机中的多个气缸中的爆震的系统，其特征在于，所述系统包括

多个爆震传感器；和

控制器，所述控制器耦合至所述多个爆震传感器中的每个，所述控制器配置为：

接收相应于多个爆震传感器中的每个的多个气缸爆震值，

接收平均爆震值，

根据所述平均爆震值和所述气缸爆震值，确定所述多个气缸中每个气缸的气缸火花正时偏移值；

确定平均火花正时偏移值，以及

通过从所述多个气缸中的每个气缸的火花正时值中减去所述平均火花正时偏移值，来确定所述多个气缸中的每个气缸的调整后的火花正时值。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平均爆震值包括所述多个气缸爆震值的平均值。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气缸火花正时偏移值包括所述平均爆震值与所述多个气缸中的每个气缸的所述气缸爆震值之间的差值。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器还被配置为：

通过将所述多个气缸中的每个气缸的所述气缸火花正时偏移值相加来确定净火花正时偏移值；以及

将所述净火花正时偏移值除以所述多个气缸的数量，以确定所述平均火花正时偏移值。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

多个火花点火组件，所述多个火花点火组件中的每个耦合至所述多个气缸中的相应气缸，

其中所述控制器耦合至所述多个火花点火组件，所述控制器还被配置为：

基于所述多个气缸中的每个气缸的调整后的火花正时值，启动所述多个火花点火组件中的每个。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器包括具有大的时间常数的低通滤波器，所述时间常数的范围为10秒至30秒。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括配置为确定所述平均爆震值的平均电路。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述平均电路包括运算放大器和求和放大器。

9.一种用于协调包括在发动机中的多个气缸中的爆震的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括

平均电路，所述平均电路被配置为：

从多个爆震传感器接收多个气缸爆震值，所述多个爆震传感器中的每个耦合至所述多个气缸中的相应气缸，以及

从所述多个气缸爆震值确定平均爆震值；

减法器电路，所述减法器电路被配置为根据所述平均爆震值和所述气缸爆震值来确定所述多个气缸中的每个气缸的气缸火花正时偏移值；

调整后的火花正时偏移确定控制器，所述调整后的火花正时偏移确定控制器被配置为：

确定平均火花正时偏移值，以及

10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述平均爆震值包括所述多个气缸爆震值的平均值。

11.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述气缸火花正时偏移值包括所述平均爆震值与所述多个气缸中的每个气缸的所述气缸爆震值之间的差值。

12.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述调整后的火花正时偏移确定控制器还被配置为：

13.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，还包括：自适应控制器，所述自适应控制器耦合至多个火花点火组件，每个所述火花点火组件耦合至所述多个气缸中的相应气缸，

其中，所述自适应控制器被配置为基于所述多个气缸中的每个气缸的调整后的火花正时值来激活所述多个火花点火组件中的每个。

14.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述平均电路包括运算放大器和求和放大器。

15.一种用于协调包括在发动机中的多个气缸中的爆震的方法，其特征在于，包括：

基于与发动机的相应多个气缸相关联的多个爆震值来确定平均爆震值，

根据所述平均爆震值和气缸爆震值，确定所述多个气缸中每个气缸的气缸火花正时偏移值，

确定平均火花正时偏移值，以及

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：从多个爆震传感器接收多个爆震值，所述多个爆震传感器中的每个耦合至所述多个气缸中的相应气缸。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述平均爆震值包括多个气缸爆震值的平均值。

18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述气缸火花正时偏移值包括所述平均爆震值与所述多个气缸中的每个气缸的所述气缸爆震值之间的差值。

19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：

20.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：

基于所述多个气缸中的每个气缸的调整后的火花正时值，激活耦合至所述多个气缸中的相应气缸的多个火花点火组件中的每个。