CN114556071A - 确定曲轴的加速度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种确定包括一个或多个气缸的内燃发动机相对于燃烧事件n的瞬时加速度的方法,所述方法包括:a)提供表示曲轴速度的信号,所述信号包括相对于每个连续燃烧事件的一系列最小值和最大值;b)基于以下项确定加速度:紧接在所述燃烧事件n之前的最小值的初始速度值Min(n),和紧随在所述燃烧事件之后的最大值的后续速度值Max(n),以及后续燃烧事件的最小值的速度Min(n+1)。

Description

确定曲轴的加速度的方法
技术领域
本发明涉及一种根据曲轴速度测量来确定曲轴加速度的改进方法。本发明特别但不排他地应用于准确地确定失火事件。
背景技术
在车辆中,作为车载诊断过程的一部分,检测内燃发动机的失火是法律要求。
检测失火事件的常见方式是分析来自曲轴角位置传感器的信号,该曲轴角位置传感器给出了曲轴速度的信号。实际上,曲轴角速度波动和/或连续的加速度测量/时间线可以用于识别适当的燃烧事件和失火事件。
在技术公开SAE 2015-01-0210中,解释了计算曲轴角加速度的方法。将计算的曲轴角加速度与基于映射的阈值进行比较或者与建模的加速度进行比较以计算失火检测度量。在这两种情况下,检测阈值取决于估计的每气缸充气量或取决于估计的转矩。由于建模误差、由于发动机偏差或由于特定的工作条件,使用估计的转矩来限定检测阈值可能导致缺乏检测性能,尤其是对于低转矩而言。
瞬时曲轴加速度原理已经被重新用于设计新的失火检测策略,该新的失火检测策略能够针对整个发动机工作范围(尤其是对于小排量的3缸汽油发动机)具有良好的检测性能。
该策略的总体行为良好,但在如下特定工作条件下观察到检测问题:在低发动机速度下的传动速度变化、在高发动机速度和低负载下的速度振荡。
本发明的目的是提供一种改进的方法。
发明内容
在一个方面,提供了一种确定包括一个或多个气缸的内燃发动机关于燃烧事件n的瞬时加速度的方法,所述方法包括:
a)提供表示曲轴速度的信号,所述信号包括关于每个连续燃烧事件的一系列最小值和最大值;
b)基于以下各项确定加速度:紧接在所述燃烧事件n之前的最小值的初始速度值Min(n),和紧随所述燃烧事件之后的最大值的后续速度值Max(n),以及后续燃烧事件的最小值的速度Min(n+1)。
在步骤b)中,燃烧事件n的瞬时加速度,即(Accn)加速度可以基于以下等式:
Accn=(Speed Max n-(a*Speed Min(n+1)+b*Speed Min n/(a+b))/tint
其中,Speed Min n是紧接在所述燃烧事件n之前的最小值时的初始速度Min(n),并且Speed Max n是紧随在所述燃烧事件之后的随后的最大值Max(n)时的速度,并且SpeedMin(n+1)是随后的燃烧事件的最小速度Min(n+1),并且
a和b是能够在发动机速度和发动机制动转矩的映射函数中被校准的因数;并且tint是最大值(Max(n))与之前的最小值(Min(n))之间的时间或者Min(n)与Max(n)之间的总体时间。
瞬时加速度可以是另外基于前一燃烧事件n-1的最小值的。
燃烧事件n的瞬时加速度,即(Accn)加速度可以基于以下等式:
Accn=(Speed Max n-(a*Speed Min(n+1)+b*Speed Min n+c*Speed Min(n-l)/(a+b+c))/tint
其中,Speed Min(n-1)是燃烧事件n之前的燃烧事件的最小速度,
a、b和c是能够在发动机速度和发动机制动转矩的映射函数中被校准的因数;并且,tint是最大值(Max(n))与之前的所述最小值(Min(n))之间的时间或者Min(n)与Max(n)之间的总体时间。
在另一方面中,提供了一种通过分析根据上述方法计算的加速度确定中的一个或多个来检测失火事件的方法。
附图说明
现在参照附图通过示例描述本发明,其中:
图1a和图1b分别示出了没有失火和有单个失火的V8发动机的发动机速度信号;
图2示出了3缸发动机的发动机速度信号;针对每个气缸计算的加速度的表示;
图3a示出了3缸发动机的瞬时发动机速度(根据曲轴信号确定的)关于曲轴位置的曲线图;
图3b示出了与图3a相同的曲线图,但是为了清楚起见具有附加的标记;
图4a和图4b分别示出了基于现有技术方法和根据本发明方法的检测的两个曲线图。
具体实施方式
图1a和图1b分别示出了没有失火和有单个失火的V8发动机的发动机速度信号;
图2示出了3缸发动机的发动机速度信号;针对每个气缸计算的加速度的表示。
现有技术
曲轴信号通常可以用于确定随燃烧所发生的关于每个气缸的瞬时加速度。通常,对于燃烧事件,确定(在点火/燃烧事件之前)局部最小值时的曲轴速度,并且燃烧事件之后立即确定局部最大值时的曲轴速度。根据两次测量和所述测量之间的时间来确定加速度。这捕获了燃料空气混合物的火花点火的效果。
图3a示出了3缸发动机的瞬时发动机速度(根据曲轴信号确定的)关于曲轴位置的曲线图。X轴是曲轴位置,每两个齿增加1,因此60=2发动机转数。一般而言,曲线曲轴位置随时间而增加。信号/曲线基本上是曲轴速度信号。该曲线图从低值(最小值)振荡到燃烧/点火事件之后的高值(最大值)。该曲线图示出了气缸#1#2和#3连续点火的3缸发动机。点1*、2*、3*分别示出了在气缸#1、#2、#3中的点火前的速度的最小值,并且点1、2、3分别示出了随着气缸#1、#2、#3中的点火/在气缸#1、#2、#3中的点火之后的速度的最大值。
图3b示出了与图3a相同的曲线图,但是为了清楚起见具有附加的标记。
该曲线图也可以看作是示出了关于连续燃烧事件/点火#1、#2、#3、#4、#5等的最小值和最大值,通常表示为#n,其中,n是单调递增的整数。因此,该曲线图示出了关于紧接在燃烧事件#1之前和之后的最小值和最大值的Min 1和Max 1;关于紧接在燃烧事件#2之前和之后的最小值和最大值的Min 2和Max 2等
因此,关于每个或特定的气缸/点火事件,该曲线图示出了在气缸点燃/点火之后,在每个燃烧事件处,速度从最小值变为最大值。
用于确定关于编号为#n的燃烧事件的加速度计算的标准公式是:
加速度=(speed Max(n)-speed Min(n))/tint
其中,speed Max(n)是燃烧事件n之后的速度最大值;这里,speed Min(n)是燃烧事件n之前的速度最小值;并且tint是最大值与前一最小值之间的时间。
换句话说,加速度被确定为根据时间的速度变化,速度变化是关于燃烧事件的速度最大值减去速度最小值。概括来说,该曲线图被标记为燃烧事件#1的最小值“Min1”和最大值(Max 1),燃烧事件#2的最小值“Min 2”最大值和“Max 2”;燃烧事件#3的最小值“Min3”和最大值“Max 3”;燃烧事件#4的最小值“Min 4”和最大值“Max 4”等。燃烧事件可被认为是包括相邻的连续燃烧事件的燃烧事件“n”(之前的事件n-1,和随后的燃烧事件n+1)。该公式可用于任何数量的气缸。
发明
根据本发明的示例,用于每个燃烧事件n的加速度计算的公式基于:紧接在燃烧事件n之前的初始速度(最小值)Min(n)和燃烧事件所导致的并且紧随燃烧事件之后的随后的最大值Max(n),以及随后的燃烧事件的最小速度Min(n+1)。
在一个较简单的实施方式中的一个示例中,用于确定加速度的公式是:
加速度=(Speed Max n-(a*Speed Min(n+1)+b*Speed Min n/(a+b))/tint(公式1)
其中,Speed Min n是紧接在燃烧事件n之前的最小值时的初始速度Min(n),并且Speed Max n是紧随在燃烧事件之后的随后的最大值Max(n)时的速度,并且Speed Min(n+1)是随后的燃烧事件的最小速度Min(n+1);
a、b是可以在发动机速度和发动机制动转矩的映射函数中被校准的因数;并且tint是Min(n)与Max(n)之间的总体时间;
tint是最大值于前一最小值之间的时间。
因此,该公式可被认为是基于初始速度来确定加速度,该初始速度是基于当前最小值和随后最小值的平均值的。
在改进的实施方式中,加速度可以是另外基于前一燃烧事件n-1的最小值的。因此在这种示例中,加速度可以基于以下公式:
加速度=(Speed Max n-(a*Speed Min(n+1)+b*Speed Min n+c*Speed Min(n-l)/(a+b+c))/tint(公式2)
a、b和c是可以在发动机速度和发动机制动转矩的映射函数中被校准的因数;并且tint是Min(n)与Max(n)之间的总体时间。
其中,Speed Min n是紧接在燃烧事件n之前的最小值时的初始速度Min(n),并且Speed Max n是紧随在燃烧事件之后的随后的最大值Max(n)时的速度,并且Speed Min(n+1)是随后的燃烧事件的最小速度Min(n+1),并且Speed Min(n-1)是在前一燃烧事件n-1之前的最小速度。
a、b和c是可以在发动机速度和发动机制动转矩的映射函数中被校准的因数;并且tint是Min(n)与Max(n)之间的总体时间。
因此,在该示例中,燃烧事件#4的加速度是
Speed Max4-(a*Speed Min5+b*Speed Min4+c*Speed Min3/(a+b+c))/tint
a、b和c是可以在发动机速度和发动机制动转矩的映射函数中被校准的因数。实际上,取决于发动机工作状况,需要不同的求平均因数来获得较好的检测性能。
因此,该公式可被认为是基于初始速度来确定加速度,该初始速度是基于当前最小值和前后两个最小值的平均值的,从而允许在瞬态条件(轴加速或减速不是由燃烧事件引起)的情况下提高加速结果的精度。
图4a和图4b分别示出了基于现有技术方法和根据本发明方法的检测的两个曲线图。
图4a示出了根据曲轴信号测得的速度的曲线图,示出了关于连续燃烧事件的连续的最小值和最大值。它示出了其中确定了圈出为40的真实失火的区域以及可以确定的由于降低的速度减导致的失火误检测41的区域。
图4a中由于传输速度变化在低发动机速度下的误检测的示例通过根据公式2对当前和接下来的两个最小速度值求平均来求解:这里a=0.5,b=0.5,c=0。图4b示出了与图4a相同的测量的曲轴速度的曲线图。附图标记42示出了利用公式2计算的平均速度,该公式2在用于关于失火的错误确定来确定加速度时具有阻尼效应。
在高发动机速度和低发动机负载下,取决于传输,已经观察到曲轴发动机速度的振荡,这妨碍了对失火事件的鲁棒检测。这些高频振荡(可能由双质量飞轮的使用而引起)在有或没有失火的情况下在加速度信号上产生大的噪声。
当计算前一、当前和下一“Speed Min”值的平均值时,发动机速度振荡的振幅减小,并且与仅使用当前“Speed Min”值的标准加速度计算相比,可以在低发动机负载下获得鲁棒的检测。
可以根据由上述方法确定的(瞬时)加速度的一个或更多个值来确定失火事件。本领域技术人员将理解各种方法,例如将瞬时加速度的值与阈值进行比较。优选地,将一个燃烧事件的瞬时加速度的值与之前和/或随后燃烧事件的一个或更多个值进行比较。可对之前和/或随后燃烧事件的一个或更多个值求平均,并进行比较。可以将该差值与阈值进行比较并且如果所述差值大于所述阈值则检测到失火。

Claims (5)

1.一种确定包括一个或更多个气缸的内燃发动机的曲轴关于燃烧事件n的加速度的方法,所述方法包括:
a)提供表示曲轴速度的信号,所述信号包括关于每个连续燃烧事件的一系列最小值和最大值;
b)基于以下项来确定所述加速度:紧接在所述燃烧事件n之前的最小值的初始速度值Min(n)、紧随在所述燃烧事件之后的最大值的后续速度值Max(n)以及后续燃烧事件的最小值的速度Min(n+1)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,在步骤b)中,燃烧事件n的所述加速度,即加速度(Accn)是基于以下等式的:
Accn=(Speed Max n-(a*Speed Min(n+1)+b*Speed Min n/(a+b))/tint
其中,Speed Min n是紧接在所述燃烧事件n之前的最小值时的所述初始速度Min(n),并且Speed Max n是紧随在所述燃烧事件之后的随后的最大值时的速度Max(n),并且SpeedMin(n+1)是随后的所述燃烧事件的所述最小速度Min(n+1),并且
a和b是能够在发动机速度和发动机制动转矩的映射函数中被校准的因数;并且tint是所述最大值(Max(n))与之前的所述最小值(Min(n))之间的时间或者Min(n)与Max(n)之间的总体时间。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述加速度是另外基于前一燃烧事件n-1的最小值的。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,燃烧事件n的所述加速度,即加速度(Accn)是基于以下公式的:
Accn=(Speed Max n-(a*Speed Min(n+1)+b*Speed Min n+c*Speed Min(n-l)/(a+b+c))/tint
其中,Speed Min(n-1)是燃烧事件n之前的燃烧事件的最小速度,
a、b和c是能够在发动机速度和发动机制动转矩的映射函数中被校准的因数;并且,tint是所述最大值(Max(n))与之前的所述最小值(Min(n))之间的时间或者Min(n)与Max(n)之间的总体时间。
5.一种通过分析根据权利要求1至4所述的方法计算的加速度确定中的一个或更多个来检测失火事件的方法。
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