[发明专利]推断发动机气缸压力的系统和方法

说明书

一种系统和方法包括驱动器部件，被驱动部件，以及设置在驱动器部件和被驱动部件之间的挠性联接器，所述驱动器部件具有刚性安装在其上并配置成提供指示驱动器部件的旋转的第一信号的第一传感器，以及相对于驱动器部件刚性安装的第二传感器；其中第二传感器提供指示被驱动部件的旋转的第二信号，并且控制器设置成接收第一信号和第二信号。控制器配置并操作以计算第一信号和第二信号之间的差异，并且主要基于第一信号和第二信号之间的差异推断驱动器部件和被驱动部件之间的扭矩变化。

技术领域

本专利公开一般涉及内燃式发动机，更具体地，涉及测量或估计发动机操作参数的系统和方法。

背景技术

内燃式发动机的操作基于空气和燃料混合物在一个或多个发动机气缸内的受控燃烧。滞留在气缸内的膨胀气体及其产生的压力推动设置在缸膛中的活塞，这又提供转动发动机的曲轴所必需的功以产生动力。发动机气缸内的气体压力有时用于监测空气/燃料燃烧进度以更好地控制发动机操作。当提供用于操作发动机的燃料的化学性质未知或不一致时，该监测尤其有用。例如，如果天然气的化学成分变化，则在使用天然气作为燃料来操作发动机的环境中操作发电机(发电机组)的发动机可能会出现不可靠的操作。

为了确保正常发动机操作，过去提出了可以测量操作发动机中的气缸压力的装置的各种解决方案。一些解决方案建议使用与气缸气体直接接触的压力传感器，但是这样的解决方案使这些传感器暴露于极端的操作条件，并且通常不可靠或可靠实施成本高昂。也提出了间接气缸压力测量。例如，Rackmil等人的美国专利第7,623,955号讨论了一种通过监测曲轴旋转来推断发动机中的指示平均有效压力(IMEP)的方法。Rackmil中公开的方法包括获取用于确定气缸特定的发动机速度的至少一个曲轴时间戳；使用气缸特定的发动机速度计算从先前燃烧的(第j-1)气缸到当前燃烧的(第j)气缸的发动机动能增量变化；使发动机动能增量变化等于从先前燃烧的(第j-1)气缸到当前燃烧的(第j)气缸的能量平均气缸扭矩变化(IMEP)；对随时间的多个发动机动能增量变化求和以确定指示扭矩的瞬态分量的值；确定准稳态指示发动机扭矩的值；以及将指示扭矩的瞬态分量的值与准稳态指示发动机扭矩的值相加以获得指示平均有效压力。然而，Rackmil的方法虽然在估计气缸压力方面至少部分有效，但也可能容易受到不准确的影响并且取决于通常与载具或机器中的传动装置和其他旋转结构连接的曲轴的旋转，这会进一步在测量方法中带来不准确。

发明内容

本公开在一个方面描述了一种在驱动器和被驱动系统之间的驱动装置。所述驱动装置包括可旋转驱动器部件，所述可旋转驱动器部件具有与其相关联的第一传感器和第二传感器，所述第一传感器相对于所述可旋转驱动器部件刚性安装，并且配置成提供指示所述可旋转驱动器部件的旋转的第一信号。所述装置还包括可旋转被驱动部件以及设置在所述可旋转驱动器部件和所述可旋转被驱动部件之间的挠性联接器。所述第二传感器配置成提供指示所述可旋转被驱动部件的旋转的第二信号。控制器设置成接收所述第一信号和所述第二信号。所述控制器配置成计算所述第一信号和所述第二信号之间的差异，并且主要基于所述第一信号和所述第二信号之间的差异推断所述可旋转驱动器部件和所述可旋转被驱动部件之间的扭矩变化。

在另一方面，本公开描述了一种发电机组，其包括具有多个气缸的发动机，以及发电机。所述发动机的多个气缸中的每一个连接到飞轮并配置成在所述发动机的操作期间驱动飞轮。第一定时传感器与所述发动机相关联并提供指示所述飞轮的旋转的输入信号。挠性联接件具有与所述飞轮连接的输入侧和与发电机的输入轴连接的输出侧。所述发电机的输入轴包括音圈。第二定时传感器相对于所述发动机刚性连接，并且配置成提供指示所述音圈的旋转的输出信号。控制器与所述发动机相关联。所述控制器设置成接收所述输入信号和所述输出信号。所述控制器被编程为计算所述输入信号和所述输出信号之间的差异，并且基于所述差异推断所述多个气缸中的每一个中的气缸压力。