[发明专利]分析发动机曲轴转速信号的燃油系统诊断

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机的操作和控制，包括压燃式发动机。

背景技术

本部分中的声明仅仅提供与本发明相关的背景信息而不构成现有技术。

燃烧正时或相位对诊断燃烧过程中的问题是有用处的。对于在一组特定的参数下运行的正常燃烧过程，可预测燃烧相位在一小范围内。偏离这小范围内的燃烧循环表示在燃烧室内的工况超出了预期参数的范围。燃烧循环的分析可以多种方式进行。

评估燃烧相位的已知方法依赖于估算燃烧热、燃烧所做的功、或其它反应度量标准。这些方法检查原始数据并对燃烧数据内的趋势或累积数据点作出反应。然而，压燃式发动机和其它发动机控制方案在宽发动机工况下运行。有效及时的控制，包括燃油控制、燃油调节、充量点火正时控制、废气再循环（EGR）控制，对满足操作者对性能和燃油经济性的需求和符合排放要求来说是必要的。此外，存在许多可变性，包括与部件、系统、操作条件和燃油有关的可变性：例如喷油器、燃油管和燃油压力、环境压力和环境温度、十六烷值和酒精含量。燃烧中的可变性影响各个气缸的热释放和功输出，结果导致发动机的非最佳性能。基于实时的发动机性能的燃烧可变性的测量对诊断燃烧过程中的不稳定性是有价值的并为降低低效的或高排放运行的时间段提供有用的信息。

处理复杂的或有噪声的信号并使它们分解为有用信息的方法是已知的。这一类方法包括通过快速傅立叶变换（FFT）的谱分析。FFT将周期的或重复的信号分解为许多谐波信号的和，该谐波信号对把信号转化为其频谱的分量是有用的。一旦确定了信号的分量，可分析这些分量并可从信号中获取信息。

发动机性能的变化在曲轴转速方面可能是明显的。测量曲轴转速的多种方法是已知的。一种方法是使用在发动机的旋转输出轴附近的传感装置。在这种已知的例子中，输出轴可装备目标轮装置，以某种方式对该目标轮装置做记号以便能得到旋转输出轴角速度的精确读数。例如，一种已知的例子使用具有凸起指示器的金属轮与磁敏感传感器组合，故意留出轮的一个没有凸起指示器的记号部分，这样磁传感器的读数明确地测量旋转的凸起指示器的通道，其中数据流中的缺口表示该记号部分的通道。然而，用于测量旋转轴转速的许多方法是已知的。

一种能将包含与燃烧相关的信息的信号，如旋转输出轴的角速度读数，转换为实时地描述燃烧正时的分量的系统对控制灵敏的发动机控制方案和增加发动机效率、燃油经济性和排放控制是有用的。

发明内容

一种内燃机，包括曲轴和多个燃烧室。一种诊断内燃机内燃烧的方法，包括监测曲轴角速度并基于曲轴角速度生成燃烧室的燃烧相位值。基于预定的喷油曲柄角始点将燃烧相位值与预期的燃烧相位值比较，并基于该比较确定大于允许的燃烧相位差的燃烧相位差。

附图说明

现在将参考附图用例子的方式描述一个或多个实施例，其中：

图1为根据本发明的具体实施例配置的内燃机的剖视图；

图2为根据本发明的使用曲轴转速传感组件的动力系系统的示意图；

图3为根据本发明的曲轴转速传感组件、曲柄传感器和控制模块的示意图；

图4为根据本发明的可在多缸发动机内一系列燃烧循环期间观察到的示范性的曲轴转速的曲线图；

图5为根据本发明的示范性的燃烧相位标定曲线的曲线图，其中示出了SOI曲柄角、最终燃烧相位值、和评估测得燃烧相位值的示范性的方法；和

图6为根据本发明的示范性的燃烧相位标定曲线的曲线图，其中示出了SOI曲柄角、最终燃烧相位值、和评估测得SOI正时曲柄角的示范性的方法。

具体实施方式

现在参考附图，其中图示仅仅是为了说明某些具体实施例的目的而不是限制某些具体实施例的目的，图1是描述根据本发明实施例配置的内燃机10、控制模块5、和废气后处理系统15的示意图。示范性的发动机由多缸直喷压燃式内燃机组成，其具有连接到曲轴24并在气缸20内可移动的往复式活塞22，该活塞限定了可变容积燃烧室34。响应于操作转矩需求（T_{O_REQ}），曲轴24可操作地连接到车辆变速器和传动系以将牵引转矩传递到该变速器和传动系。发动机优选采用四冲程操作，其中每个发动机燃烧循环包括分成四个180度阶段（进气-压缩-做功-排气）的曲轴24的720度角的旋转，该四个阶段描述在发动机气缸20内活塞22的往复运动。多齿目标曲柄轮26连接到曲轴并随其转动。发动机包括监测发动机工作的传感装置和控制发动机工作的执行机构。传感装置和执行机构传递信号地或可操作地连接到控制模块5。