[发明专利]基于排气歧管压力的内燃发动机不点火检测

说明书

交叉引用相关申请

本专利申请要求于2013年1月14日提交的、名称为“基于排气歧管压力的内燃发动机不点火检测(EXHAUST MANIFOLD PRESSURE BASED MISFIRE DETECTION FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES)”且编号为13/741,112的非临时专利申请的优先权，该非临时专利申请通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及内燃发动机领域，并且更具体地涉及用于检测这样的内燃发动机中的发动机气缸在一些运行条件下不点火的系统和方法。

发明背景

发动机制造商已经开发了持续监控发动机运行特性的技术，以确定发动机运行何时出现异常或超出规定的误差范围。发动机制造商已经探寻到确定或预测异常运行何时可能发生的方法和方法，以试图满足增加的内燃发动机效率和改进的排放控制的需求。类似地，获得可以识别运行中的早期异常的方法可能有助于防止损坏和避免潜在地针对内燃发动机的昂贵的维修。

发动机气缸不点火(即，失火)就是这样一个事件的例子。发动机制造商力求检测不点火的发生，因为当不点火被检测到时，不点火可能是发动机运行潜在问题的早期指示。例如，气缸不点火可能是由于发动机气缸内的燃料-空气混合物未能点火(没有燃烧)或由于混合物过稀导致的燃料-空气混合物的不完全引燃(不完全燃烧)。在运行中，在这样的不点火发生的地方，受影响的发动机性能被削弱，排放可能增加，并且燃料经济性降低。类似地，如果始终不进行校正，不点火也可能导致发动机及其组件的损坏，例如，包括对催化转换器的损坏。

此外，发动机气缸不点火检测是车载诊断系统(例如，OBD II、重型ODB等)的要求。例如，OBD II是第二代的车载自诊断设备的要求，其提供监控发动机部件可能影响排放性能的能力，比如提供监控发动机不点火的能力。通常，OBD II系统也将存储关于所检测的发动机气缸不点火和气缸或部件故障等故障的重要信息。

例如，马尔科等人的编号为5,193,513的美国专利公开了一种不点火检测系统，用于采用排气压力传感器、用于感测发动机旋转位置的位置传感器和用于数字化从压力传感器接收的模拟信号的模拟-数字转换器的内燃发动机。数字化压力数据被使用受训练以识别单独不点火气缸的数据签名的数据分类器(即模式识别系统)进行比较。为了训练该分类器，发动机在一个服务托架中运行并且在人为有意引起的不点火和正常条件两种情况下收集发动机数据。然后该数据在训练操作中被提供给数据分类器。

Goto等人的编号为3,965,677的美国专利公开了一种检测发动机吸入压力且用于计算阈值水平的不点火检测装置，其中，如果排气压力超过该阈值水平，则确定气缸不点火。

Deguchi等人的编号为3,983,754的美国专利公开了一种用于检测多气缸内燃发动机中的不点火的装置，其中在排气歧管或排气口的分支提供压力响应设备且比较这些设备的输出以检测发动机气缸的不点火。

大冢等人的编号为4,567,755的美国专利公开了一种用于内燃发动机的引燃/不点火检测器，其中压力检测单元用于检测发动机中燃烧压力的变化，并且引燃/不点火检测单元用于确定发动机引燃/不点火的发生。

大岛等人的编号为3,924,457的美国专利公开了一种用于内燃发动机的不点火检测设备，其中废气导入管设置在邻近排气通路中的排气口，以将废气提供给设置在废气导入管的一端用于确定可以指示可能的发动机气缸不点火的压力波动的压力变换器。

在OBD II系统中，目前许多监控器使用曲轴转速的波动以便检测不点火。然而，人们普遍认识到，使用曲轴转速波动取决于动力系和车辆动态。这种依赖性，包括使用发动机转速，却由于跨各种应用程序的检测的可移植性不可用且输入的数据往往受到动力传动系统的负面影响而有限制。

一种现有技术上的新颖的发动机气缸不点火检测系统和改进在Tau受让给也是本发明的同一受让人康明斯发动机公司的编号为5,392,642的美国专利中公开。该专利公开了一种使用传感器来针对所有的发动机循环监控发动机气缸并提供检测到的每个气缸的输出平均值的发动机气缸不点火系统。此外，发动机转速和内燃发动机的燃料消耗率用于提供更有效的发动机气缸不点火检测系统。尽管如此，Tau的专利中公开的发明是针对用于在多气缸发动机的至少一个气缸中检测低功率的系统。