具有曲軸振動(dòng)的失火檢測(cè)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本說(shuō)明通常涉及用于失火檢測(cè)的方法和系統(tǒng)以及響應(yīng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中失火檢測(cè)的 動(dòng)作。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可包括失火（misfire)檢測(cè)模塊，用于辨認(rèn)發(fā)生在基準(zhǔn)點(diǎn)火 正時(shí)（base ignition timing)外部的燃燒事件。作為示例，可通過(guò)檢測(cè)曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng) (crankshaft torsional vibration)中的波動(dòng)（fluctuation)來(lái)識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)失火。這些曲 軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)包括在大約平均曲軸速度的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)中的扭轉(zhuǎn)波動(dòng)。
[0003] 一個(gè)示例性解決方案示出在U. S. 5633456中。其中，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)被采樣用于每個(gè)預(yù) 期汽缸點(diǎn)火的預(yù)定角位移。然后失火信號(hào)通過(guò)在頻域中使用濾波器識(shí)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在一個(gè)示例中，以上所描述的問(wèn)題可通過(guò)以下方法來(lái)解決，該方法為：基于在第一 窗口上采樣的曲軸波動(dòng)產(chǎn)生第一汽缸失火指示；以及基于在第二窗口上采樣的曲軸波動(dòng)產(chǎn) 生不同的第二汽缸失火指示，第一窗口和第二窗口彼此重疊。
[0005] 例如，可通過(guò)連接至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲軸的曲軸位置傳感器來(lái)檢測(cè)曲軸振動(dòng)。控 制單元可在第一采樣窗口上對(duì)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行采樣并且然后在與第一采樣窗口重疊的第二 采樣窗口進(jìn)行采樣。發(fā)動(dòng)機(jī)可執(zhí)行在第一采樣窗口內(nèi)的第一燃燒事件以及在第二采樣窗口 內(nèi)的第二燃燒事件，其中第二燃燒事件緊隨在第一燃燒事件之后。然后控制單元可基于采 樣信號(hào)在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒操作期間來(lái)指示失火。
[0006] 通過(guò)這種方式，在包括中至低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和中至高發(fā)動(dòng)機(jī)速度的操作條件下，可 穩(wěn)定地識(shí)別失火。而且，失火檢測(cè)方法對(duì)傳感器的位置較不敏感。例如，通過(guò)使用重疊的采 樣窗口采樣曲軸波動(dòng)，在全發(fā)動(dòng)機(jī)階次下的信號(hào)內(nèi)容（signal content)可明顯地降低。也 就是說(shuō)，重疊采樣可選擇性地包括由于燃燒和燃燒失火的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，同時(shí)選擇性地降低由 于活塞和連接桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性所包括的振動(dòng)。
[0007] 應(yīng)當(dāng)理解，提供上面的綜述是為了以簡(jiǎn)化的形式引入將在下面的詳細(xì)說(shuō)明書(shū)中進(jìn) 一步描述的概念的集合。這并不意味著識(shí)別要求保護(hù)主題的關(guān)鍵或必要特征，其范圍由所 附權(quán)利要求來(lái)唯一地限定。另外，所要求保護(hù)的主題不限于解決上面提到的或在本公開(kāi)的 任何部分中提到的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1示出了包括曲軸的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的框圖。
[0009] 圖2示出了用于采樣曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)方案。
[0010] 圖3示出了用以基于曲軸波動(dòng)來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)失火且用以響應(yīng)于該檢測(cè)來(lái)調(diào)節(jié)發(fā) 動(dòng)機(jī)操作條件的示例性方法的流程圖。
[0011] 圖4示出了發(fā)動(dòng)機(jī)速度與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷之間的示例性關(guān)系。
[0012] 圖5A至圖f5D不出了曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的頻率分量。
[0013] 圖6A至圖6B示出了使用所披露的示例性方法的改良的失火檢測(cè)。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下說(shuō)明涉及用于基于曲軸波動(dòng)來(lái)檢測(cè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的失火并且響應(yīng)于該檢測(cè) 來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)操作的系統(tǒng)和方法。圖1示出了包括曲軸的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的框圖。在發(fā)動(dòng)機(jī)操 作期間的曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)可與曲軸角度同步地取樣。圖2示出了使用用于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的非重疊 和重疊采樣窗口的兩個(gè)采樣方案。圖3概述了基于在圖2中示出的采樣方案的示例性失火 檢測(cè)方法。圖4示出了發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷與發(fā)動(dòng)機(jī)速度之間的關(guān)系。圖5A至圖f5D示出了曲軸扭 轉(zhuǎn)振動(dòng)（torsional vibrations)的頻率分量（frequency components)。圖 6A 至圖 613不 出了使用所披露的示例性方法所獲得的改良的失火檢測(cè)。
[0015] 如本文中所描述的，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)由發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和由于活塞和連 接桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性負(fù)荷兩者來(lái)驅(qū)動(dòng)。在中至低（medium to low)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷且中至高 (moderate to high)發(fā)動(dòng)機(jī)速度期間，由于通常發(fā)動(dòng)機(jī)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)可強(qiáng)于由于燃 燒的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。該通常發(fā)動(dòng)機(jī)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)可由于曲軸彈性（考慮到曲軸系統(tǒng)包括當(dāng)曲軸的所 有部件相同振動(dòng)時(shí)的剛性主體扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模式以及當(dāng)曲軸的單獨(dú)部件不同振動(dòng)時(shí)的彈性模 式）被進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)傳感器被定位為進(jìn)一步遠(yuǎn)離曲軸的零偏移位置時(shí)，曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì) 彈性振動(dòng)模式更加敏感。例如，當(dāng)傳感器被定位在曲軸前部處時(shí)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)可強(qiáng)于接近飛 輪的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。
[0016] 曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的頻率分量包括僅基于燃燒的半發(fā)動(dòng)機(jī)階次（half engine order)，以及基于燃燒扭矩和慣性扭矩兩者的全發(fā)動(dòng)機(jī)階次（full engine order)。通過(guò)在 重疊的采樣窗口上（窗口持續(xù)期（window duration)大于鄰接壓縮的汽缸上止點(diǎn)之間的曲 軸度的總量）采樣曲軸波動(dòng)，因此在全發(fā)動(dòng)機(jī)階次下的信號(hào)可明顯地降低。例如，重疊的采 樣可選擇性地包括由于燃燒和燃燒失火的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，同時(shí)降低由于活塞和連接桿往復(fù)運(yùn)動(dòng) 慣性所包含的振動(dòng)。因此，尤其是在中至低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷并且中至高發(fā)動(dòng)機(jī)速度期間，發(fā)動(dòng)機(jī) 失火可被更加有效地識(shí)別。進(jìn)一步地，因?yàn)榫哂兄丿B窗口的采樣對(duì)通常曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振 動(dòng)不太敏感，因此可使用沿著曲軸/減振器/飛輪組件定位在任意位置處的曲軸定位傳感 器來(lái)操作。
[0017] 圖1是示出了示例性發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖，該發(fā)動(dòng)機(jī)可包括在機(jī)動(dòng)車(chē)輛的推進(jìn)系統(tǒng) 中。發(fā)動(dòng)機(jī)10示出為具有四個(gè)汽缸31，33,35以及37。然而，根據(jù)當(dāng)前的內(nèi)容還可使用其 他數(shù)量的汽缸。發(fā)動(dòng)機(jī)10可至少部分地由包括控制單元12的控制系統(tǒng)，以及由自車(chē)輛操 作者132的輸入經(jīng)由輸入裝置130來(lái)控制。在本示例中，輸入裝置130包括油門(mén)踏板以及 用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。
[0018] 發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)燃燒室（例如，汽缸）31，33, 35以及37可包括燃燒室壁，其具有 定位在其內(nèi)的活塞32。該活塞可通過(guò)連接桿34連接至曲軸40使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成 曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。連接至曲軸40的曲軸定位傳感器118可感測(cè)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)并且將轉(zhuǎn)動(dòng)信 號(hào)傳遞至控制單元12。曲軸定位傳感器118可為高數(shù)據(jù)速率的車(chē)輪曲軸定位傳感器。曲軸 40可經(jīng)由中間傳動(dòng)系統(tǒng)（未示出）連接至車(chē)輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。進(jìn)一步地，起動(dòng)電機(jī)可 經(jīng)由飛輪連接至曲軸40以能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)操作。
[0019] 燃燒室31，33, 35以及37可經(jīng)由進(jìn)氣通道42接收自進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣并且可經(jīng) 由排氣通道48排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣歧管46可經(jīng)由對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣閥和排氣閥 (未示出）與燃燒室31，33, 35以及37選擇性地連通。在一些實(shí)施例中，燃燒室31，33, 35 以及37可包括兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣閥和/或兩個(gè)或多個(gè)排氣閥。當(dāng)凸輪軸經(jīng)受轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 進(jìn)氣和/或排氣閥可經(jīng)由設(shè)置在凸輪軸162上的對(duì)應(yīng)的凸輪160來(lái)驅(qū)動(dòng)（例如，打開(kāi)或關(guān) 閉）。
[0020] 燃料噴射器50示出為直接連接至燃燒室31，33, 35以及37,用于與自控制單元12 所接收的信號(hào)FPW的脈沖寬度成比例地將燃料直接噴射在燃燒室內(nèi)。通過(guò)這種方式，燃料 噴射器50提供至燃燒室31，33, 35以及37中的已知的燃料直接噴射。燃料噴射器可例如 安裝在燃燒室的側(cè)面或者燃燒室的頂部中。燃料可通過(guò)包括燃料箱、燃料栗以及燃料軌的 燃料系統(tǒng)（未示出）輸送至燃料噴射器50。在一些實(shí)施例中，燃燒室31，33