確定峰值點火壓力的位置的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種方法或系統(tǒng)來確定具有曲軸的發(fā)動機的汽缸的峰值點火壓力。該方法包括存取從汽缸的爆振傳感器接收到的爆振信號。該方法包括至少部分地基于爆振信號確定峰值點火壓力的位置。峰值點火壓力的位置與發(fā)動機的燃燒相關聯(lián)，且對應于曲軸的時間或曲柄角。該方法包括生成峰值點火壓力的位置的指示。
【專利說明】
確定峰值點火壓力的位置的方法和系統(tǒng)
技術領域
[0001]本文公開的主題大體上涉及爆振傳感器(knock sensor)，并且更具體地涉及記錄來自安裝到大型多汽缸往復裝置(例如，燃機、壓縮機等)上的爆振傳感器的信號。
【背景技術】
[0002]燃機典型地燃燒含碳燃料，諸如天然氣、汽油、柴油等，且使用高溫和高壓的氣體的對應膨脹來將力施加到發(fā)動機的某些構件(例如，設置在汽缸中的活塞)上，以使構件移動一定距離。各個汽缸均可包括與含碳燃料的燃燒關聯(lián)開啟和閉合的一個或更多個閥。例如，進氣閥可將諸如空氣的氧化劑引導到汽缸中，其然后與燃料混合且燃燒。燃燒流體(例如，熱氣體)然后可被引導至經由排氣閥流出汽缸。因此，含碳燃料轉化成機械運動，其用于驅動負載。例如，負載可為產生電功率的發(fā)電機。
[0003]為了優(yōu)化發(fā)動機的性能，將期望知道峰值點火壓力的位置。峰值點火壓力可由發(fā)動機設計者和控制專業(yè)人員使用來優(yōu)化各種發(fā)動機操作參數(shù)。因此，所需的是找到發(fā)動機中的峰值點火壓力的位置。

【發(fā)明內容】

[0004]下文歸納了在范圍上等同于原來提出的發(fā)明的某些實施例。這些實施例不旨在限制提出的權利要求的范圍，相反這些實施例僅旨在提供本發(fā)明的可能形式的簡要概述。實際上，本發(fā)明可包含可類似于或不同于下文闡明的實施例的多種形式。
[0005]在第一實施例中，一種配置成從具有曲軸的發(fā)動機的爆振傳感器接收爆振信號的發(fā)動機控制電子裝置包括可操作地聯(lián)接到存儲器上的處理器，其中處理器配置成存取從發(fā)動機的爆振傳感器接收到的爆振信號，至少部分地基于爆振信號確定峰值點火壓力的位置，其中峰值點火壓力的位置與發(fā)動機的燃燒相關聯(lián)，且對應于曲軸的時間或曲柄角，且生成峰值點火壓力的位置的指示。
[0006]在第二實施例中，一種用于電子裝置確定具有曲軸的發(fā)動機的汽缸的峰值點火壓力的方法包括存取從汽缸的爆振傳感器接收到的爆振信號、至少部分基于爆振信號確定峰值點火壓力的位置，其中峰值點火壓力的位置與發(fā)動機的燃燒相關聯(lián)，且對應于曲軸的時間或曲柄角，且生成峰值點火壓力的位置的指示。
[0007]在第三實施例中，一種包括指令的有形的非暫時性計算機可讀的介質配置成由處理器執(zhí)行，指令包括指令以存取從具有曲軸的發(fā)動機的汽缸的爆振傳感器接收到爆振信號，至少部分地基于爆振信號確定峰值點火壓力的位置，其中峰值點火壓力的位置與發(fā)動機的燃燒相關聯(lián)，且對應于曲軸的時間或曲柄角，且生成峰值點火壓力的位置的指示。
[0008]本發(fā)明的第一技術方案提供了一種電子裝置，其配置成從聯(lián)接至具有曲軸的往復裝置的爆振傳感器接收爆振信號，包括:操作地聯(lián)接至存儲器的處理器，其中處理器配置成:獲得從往復裝置的爆振傳感器接收到的爆振信號；至少部分地基于爆振信號確定峰值點火壓力的位置，其中峰值點火壓力的位置與發(fā)動機的燃燒相關聯(lián)，且對應于曲軸的時間或曲柄角；以及提供峰值點火壓力的位置的指示。
[0009]本發(fā)明的第二技術方案是在第一技術方案中，電子裝置包括發(fā)動機控制單元。
[0010]本發(fā)明的第三技術方案是在第一技術方案中，發(fā)動機包括內燃機。
[0011]本發(fā)明的第四技術方案是在第一技術方案中，處理器配置成通過對爆振信號濾波來確定峰值點火壓力的位置。
[0012]本發(fā)明的第五技術方案是在第四技術方案中，處理器配置成在對爆振信號濾波中使用濾波器組。
[0013]本發(fā)明的第六技術方案是在第五技術方案中，濾波器組包括低通濾波器、帶通濾波器或它們的任何組合。
[0014]本發(fā)明的第七技術方案是在第四技術方案中，處理器配置成調整對爆振信號濾波中的延遲，以確定峰值點火壓力的位置。
[0015]本發(fā)明的第八技術方案是在第一技術方案中，處理器配置成通過計算爆振信號的導數(shù)來確定峰值點火壓力的位置。
[0016]本發(fā)明的第九技術方案是在第九技術方案中，處理器配置成基于導數(shù)計算附加導數(shù)，以增大關于燃燒過程的信號，以及減小與燃燒過程無關的信號。
[0017]本發(fā)明的第十技術方案是在第十技術方案中，處理器配置成計算導數(shù)與附加導數(shù)之間的變化率，其中變化率用于確定最大振幅與峰值點火壓力是否相關聯(lián)。
[0018]本發(fā)明的第十一技術方案是在第八技術方案中，附加導數(shù)的導數(shù)峰值位置看作是峰值點火壓力的位置。
[0019]本發(fā)明的第十二技術方案提供了一種方法，包括:使用處理器，以獲得從聯(lián)接至具有曲軸的往復裝置的爆振傳感器接收到的爆振信號;至少部分地基于爆振信號確定峰值點火壓力的位置，其中峰值點火壓力的位置與發(fā)動機的燃燒相關聯(lián)，且對應于曲軸的時間或曲柄角；以及提供峰值點火壓力的位置的指示。
[0020]本發(fā)明的第十三技術方案是在第十二技術方案中，包括使用處理器以通過對爆振信號濾波、計算爆振信號的導數(shù)、計算爆振信號的積分或它們的任何組合來生成合成信號。
[0021]本發(fā)明的第十四技術方案是在第十二技術方案中，包括使用處理器來確定對應于汽缸的峰值點火壓力的位置的合成信號峰值位置。
[0022]本發(fā)明的第十五技術方案是在第十二技術方案中，包括通過計算爆振信號的平方或絕對值來計算正爆振信號，以及計算正爆振信號的一個或更多個積分。
[0023]本發(fā)明的第十六技術方案提供了對一個或更多個處理器可執(zhí)行的例行程序編碼的一個或更多個非暫時性計算機可讀的介質，其中一個或更多個例行程序在由處理器執(zhí)行時引起執(zhí)行包括以下待執(zhí)行的動作:獲得從聯(lián)接至具有曲軸的往復裝置的爆振傳感器接收到的爆振信號；至少部分地基于爆振信號確定峰值點火壓力的位置，其中峰值點火壓力的位置與發(fā)動機的燃燒相關聯(lián)，且對應于曲軸的時間或曲柄角；以及提供峰值點火壓力的位置的指示。
[0024]本發(fā)明的第十七技術方案是在第一技術方案中，指示識別曲軸的時間或曲柄角。
[0025]本發(fā)明的第十八技術方案是在第一技術方案中，峰值點火壓力對應于燃燒期間在汽缸中出現(xiàn)的最高壓力。
[0026]本發(fā)明的第十九技術方案是在第十六技術方案中，待執(zhí)行的動作包括通過對爆振信號濾波、計算爆振信號的一個或更多個導數(shù)、計算爆振信號的一個或更多個積分，或它們的任何組合基于爆振信號確定合成信號。
[0027]本發(fā)明的第二十技術方案是在第十九技術方案中，合成信號峰值位置對應于峰值點火壓力的位置。
【附圖說明】
[0028]在參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，在附圖中相似的標號貫穿附圖表示相似的零件，在附圖中:
圖1為按照本發(fā)明的各方面的帶有爆振傳感器和電子裝置的發(fā)動機驅動的發(fā)電系統(tǒng)的實施例的框圖；
圖2為按照本公開內容的各方面的活塞組件的實施例的側部截面視圖；
圖3為按照本公開內容的各方面的使用濾波途徑的一系列樣本圖，其中信號振幅相對于來自圖1的爆振傳感器的時間或曲柄角繪制；
圖4為按照本公開內容的各方面的使用導數(shù)途徑的一系列樣本圖，其中信號振幅相對于來自圖1的爆振傳感器的時間或曲柄角繪制；以及
圖5為按照本公開內容的各方面的由圖1的電子裝置的處理器執(zhí)行的過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]下文將描述本發(fā)明的一個或更多個特定實施例。為了提供這些實施例的簡要描述，實際的實施方式的所有特征可能未在說明書中描述。應當認識到的是，在任何此類實際實施方式的開發(fā)中，如任何工程或設計項目中那樣，必須進行許多實施方式特定的決定來實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，如符合系統(tǒng)相關和商業(yè)相關的約束，這可從一個實施方式到另一個不同。此外，應當認識到的是，此開發(fā)工作可能很復雜且耗時，但對于受益于本公開內容的普通技術人員仍是進行設計、制作和制造的常規(guī)任務。
[0030]當介紹本發(fā)明的各種實施例的元件時，詞語〃一〃、〃一個〃、〃該〃和〃所述〃旨在表示存在一個或更多個元件。用語"包括"、"包含"和"具有"旨在為包含性的，且意思是可存在除所列元件之外的附加元件。
[0031]本文所述的技術可結合多種往復裝置(諸如發(fā)動機(例如，內燃機)和壓縮機)使用。例如，本文所述的技術適用于火花點火和柴油(壓燃)發(fā)動機，以及混合雙燃料發(fā)動機和HCCI發(fā)動機。多種構件可連同發(fā)動機使用。例如，發(fā)動機可配備有汽缸內壓力換能器，其用于找出特定汽缸的峰值點火壓力的位置。然而，壓力換能器可能很昂貴，需要維護，且具有較短操作壽命。出于以上理由，所需的是一種更好、成本效益更合算、更耐用、低維護的方式來確定峰值點火壓力的位置。
[0032]轉到附圖，圖1示出了發(fā)動機驅動的發(fā)電機系統(tǒng)8的一部分的實施例的框圖。如下文詳述所述，系統(tǒng)8包括具有一個或更多個燃燒室12(例如，1，2，3，4，5，6，7，8，10，12，14，16，18，20或更多燃燒室12)的發(fā)動機10(例如，往復式內燃機)。盡管在圖1中系統(tǒng)8包括發(fā)動機，但本文所述的技術也可適用于其它類型的往復裝置?？諝夤?4構造成將加壓氧化劑16(諸如空氣、氧、富氧空氣、少氧空氣或其任何組合)提供至各個燃燒室12。燃燒室12還構造成接收來自燃料供應源19的燃料18 (例如，液體和/或氣態(tài)燃料)，且燃料空氣混合物在各個燃燒室12內點燃且燃燒。熱加壓燃燒氣體引起鄰近于各個燃燒室12的活塞20在汽缸26內線性移動，且將由氣體施加的壓力轉換成旋轉運動，其引起軸22旋轉。此外，軸22可聯(lián)接到負載24上，負載24經由軸22的旋轉供能。例如，負載24可為可經由系統(tǒng)10的旋轉輸出生成功率的任何適合的裝置，諸如發(fā)電機。此外，盡管以下論述提到了空氣作為氧化劑16，但任何適合的氧化劑都可結合公開實施例來使用。類似地，燃料18可為任何適合的氣態(tài)燃料，例如，天然氣、相關聯(lián)的石油氣、丙烷、生物氣體、沼氣、垃圾氣體、煤礦氣體。
[0033]本文公開的系統(tǒng)8可適用于靜止應用(例如，工業(yè)發(fā)電發(fā)動機)或移動應用(例如，汽車或飛行器中)。發(fā)動機10可為二沖程發(fā)動機、三沖程發(fā)動機、四沖程發(fā)動機、五沖程發(fā)動機或六沖程發(fā)動機。發(fā)動機10還可包括任何數(shù)目的燃燒室12、活塞20和相關聯(lián)的汽缸(例如，1-24) ο例如，在某些實施例中，系統(tǒng)8可包括具有在汽缸中往復的4,6,8,10,16,24或更多活塞20的大規(guī)模工業(yè)往復式發(fā)動機。在一些此類情況中，汽缸和/或活塞20可具有大約
13.5-34厘米(cm)之間的直徑。在一些實施例中，汽缸和/或活塞20可具有大約10-40cm、15-25cm或大約15cm之間的直徑。系統(tǒng)10可生成1kW到1MW范圍的功率。在一些實施例中，發(fā)動機10可在小于大約1800轉每分鐘(RPM)下操作。在一些實施例中，發(fā)動機10可在小于大約2000 RPM, 1900 RPM, 1700 RPM, 1600 RPM, 1500 RPM, 1400 RPM, 1300 RPM, 1200RPM, 1000 RPM, 900 RPM或750 RPM下操作。在一些實施例中，發(fā)動機10可在大約750-2000RPM、900-1800RPM或1000-1600RPM之間操作。在一些實施例中，發(fā)動機10可在大約1800RPM、1500RPM、1200RPM、1000RPM或900RPM下操作。例如，示例性發(fā)動機10可包括General Electrie公司的 Jenbacher發(fā)動機(例如，Jenbacher2型、3型、4型、6型或J920FleXtra)或Waukesha發(fā)動機(例如，Waukesha VGF、VHP、APG、275GL)。
[0034]驅動的發(fā)電系統(tǒng)8可包括適用于檢測發(fā)動機"爆振"的一個或更多個爆振傳感器23。爆振傳感器23可感測由發(fā)動機引起的振動，諸如由爆炸、預先點火和/或輕度爆震(pinging)引起的振動。爆振傳感器23示為通信地聯(lián)接到電子裝置25上，諸如發(fā)動機控制單元(ECU)、工作站等。在操作期間，來自爆振傳感器23的信號傳達至電子裝置25以確定爆振狀態(tài)(例如，輕度爆震)是否存在。電子裝置25然后調整某些發(fā)動機參數(shù)來改善或消除爆振狀態(tài)。例如，電子裝置25可調整點火定時和/或調整升壓來消除爆振。如本文進一步所述，爆振傳感器23可附加地導出某些振動，其應當進一步被分析和分類來檢測例如非期望的發(fā)動機狀態(tài)。
[0035]圖2為具有設置在往復式發(fā)動機10的汽缸26(例如，發(fā)動機汽缸)內的活塞20的活塞組件25的實施例的側部截面視圖。汽缸26具有限定圓柱形腔30(例如，開孔)的內環(huán)形壁28。活塞20可由軸向軸線或方向34、徑向軸線或方向36和周向軸線或方向38限定。活塞20包括頂部40(例如，端環(huán)槽脊(top land))。頂部40大體上阻擋燃料18和空氣16或燃料空氣混合物32在活塞20的往復運動期間逸出燃燒室12。
[0036]如圖所示，活塞20經由連桿56和銷58附接到曲軸54上。曲軸54將活塞24的往復線性運動轉化成旋轉運動。在活塞20移動時，如上文所述，曲軸54旋轉來對負載24(圖1中所示)供能。如圖所示，燃燒室12定位鄰近于活塞24的端環(huán)槽脊40。燃料噴射器60將燃料18提供至燃燒室12，且進氣閥62控制空氣16輸送至燃燒室12。排氣閥64控制排氣從發(fā)動機10排出。然而，應當理解的是，可使用用于將燃料18和空氣16提供至燃燒室12和/或用于排放排氣的任何適合的元件和/或技術，且在一些實施例中，沒有使用燃料噴射。在操作中，燃料18與空氣16在燃燒室12中燃燒引起活塞20以往復方式(例如，來回)沿軸向方向34在汽缸26的腔30內移動。
[0037]在操作期間，當活塞20處于汽缸26中的最高點時，其位于稱為上死點(TDC)的位置。當活塞20處于汽缸26中的其最低點時，其處于稱為下死點(BDC)的位置。當活塞20從頂部移動到底部或從底部移動到頂部時，曲軸54旋轉半圈?；钊?0從頂部到底部或從底部到頂部的每一次移動稱為沖程，且發(fā)動機10實施例可包括二沖程發(fā)動機、三沖程發(fā)動機、四沖程發(fā)動機、五沖程發(fā)動機、六沖程發(fā)動機或更多。
[0038]在發(fā)動機10操作期間，典型地發(fā)生包括進氣過程、壓縮過程、提供動力過程和排氣過程的程序。進氣過程允許可燃混合物(諸如燃料和空氣)吸入汽缸26中，因此進氣閥62開啟且排氣閥64閉合。壓縮過程將可燃混合物壓縮到較小空間中，所以進氣閥62和排氣閥64兩者都關閉。提供動力過程點燃壓縮的燃料空氣混合物，其可包括通過火花塞系統(tǒng)的火花點火和/或通過壓縮加熱的壓燃。從燃燒所得的壓力然后將活塞20推至BDC。排氣過程典型地使活塞20回到TDC，同時保持排氣閥64開啟。因此，排氣過程經由排氣閥64排出用過的燃料空氣混合物。將注意的是，一個以上的進氣閥62和排氣閥64可用于每個汽缸26。
[0039]繪出的發(fā)動機10還包括曲軸傳感器66、爆振傳感器23和電子裝置25，其包括處理器72和存儲器74。曲軸傳感器66感測曲軸54的位置和/或轉速。因此，曲軸角或曲軸定時信息可被導出。即，當監(jiān)測燃機時，定時常常依照曲軸54角表示。例如，四沖程發(fā)動機10的整個循環(huán)可測量為720°循環(huán)。爆振傳感器23可為壓電加速計、微機電系統(tǒng)(MEMS)傳感器、霍爾效應傳感器、和/或設計成感測振動、加速度、聲音和/或移動的任何其它傳感器。
[0040]由于發(fā)動機10的沖擊性質，爆振傳感器23可即使在安裝在汽缸26的外部時也能夠檢測訊號(signature)。然而，爆振傳感器23可設置在汽缸26中或周圍的各種位置處。此外，在一些實施例中，單個爆振傳感器23可例如由一個或更多個相鄰的汽缸26共用。在其它實施例中，各個汽缸26可包括一個或更多個爆振傳感器23。曲軸傳感器66和爆振傳感器23示為與電子裝置25電子通信。
[0041]電子裝置(例如，發(fā)動機控制單元或工作站)可包括處理器72或多個處理器、存儲器74和輸入/輸出(S卩，I/O)。處理器72可包括多個微處理器、一個或更多個〃通用〃微處理器、一個或更多個專用微處理器，和/或一個或更多個專用集成電路(ASICS)、芯片上系統(tǒng)(SoC)裝置，或一些其它處理器構造。例如，處理器58可包括一個或更多個簡化指令集(RISC)處理器或復雜指令集(CISC)處理器。處理器72可操作地聯(lián)接到存儲器74上，以執(zhí)行儲存在存儲器74中的指令來執(zhí)行當前公開的技術。這些指令可在儲存于有形的非暫時性計算機可讀介質(諸如存儲器74和/或其它儲存器)中的程序或代碼來編碼。實施例中的存儲器74包括計算機可讀介質，諸如但不限于硬盤驅動器、固態(tài)驅動器、磁盤、閃速驅動器、光盤、數(shù)字視頻盤、隨機存取存儲器(RAM和/或閃速RAM)，和/或允許處理器72儲存、檢索和/或執(zhí)行指令(例如，用于確定峰值點火壓力的位置的軟件或固件)和/或數(shù)據(jù)(例如，爆振傳感器信號)的任意適合的存儲裝置。另外，電子裝置25可監(jiān)測和控制發(fā)動機10的操作，例如，通過調整燃燒定時、閥62，64定時，調整燃料和氧化劑(例如，空氣)的輸送等。電子裝置25的處理器72可存取從爆振傳感器23接收到的爆振信號。如將認識到的那樣，處理器72可配置成確定峰值點火壓力的位置。
[0042]圖3為源于從爆振傳感器接收到的信號的信號振幅相對于時間繪制的一系列圖表。盡管示出了圖3和4的繪圖，但繪圖意在為示范性的，且電子裝置25的處理器72可簡單地處理如下文所述的數(shù)據(jù)，而不生成類似的繪圖。以下分析可由處理器72(例如，運行代碼)執(zhí)行，以用于處理器72確定峰值點火壓力的位置。圖3-5中所描述的步驟可儲存在電子裝置25的存儲器74中，且作為指令由處理器72執(zhí)行。圖3的各個繪圖具有沿X軸線84示出的時間(例如，以曲柄角，毫秒或秒)，且繪圖具有沿y軸線86的振幅(例如，從爆振傳感器23接收的振動信號的振幅)。第一繪圖80為示出汽缸26出現(xiàn)火花的時間的火花圖表?；鸹ㄔ诘谝焕L圖80中的點88處出現(xiàn)。第二繪圖90示出了來自壓力換能器的汽缸26中的壓力測量結果的信號。壓力換能器可用于確定汽缸26中的峰值點火壓力。如圖3中所示，壓力換能器接收信號，其示出了構成點92處的峰值點火壓力的壓力。如上文所述，期望的是知道峰值點火壓力點92的位置93以用于優(yōu)化發(fā)動機參數(shù)。然而，壓力換能器可能很昂貴且具有較短操作壽命。因此，所需的是一種更好的方式來確定峰值點火壓力的位置。在本公開內容的實施例中，爆振傳感器23連同處理器72使用來確定汽缸26的峰值點火壓力的位置93。
[0043]圖3的第三繪圖94示出了來自圖2的爆振傳感器23的未濾波信號96。信號可由電子裝置25接收。電子裝置25的處理器72然后可采樣或存取從爆振傳感器23接收到的信號(例如，未濾波信號96)。處理器72然后可確定峰值點火壓力的位置(以時間或曲柄角)。如下文所述，峰值點火壓力的位置可通過濾波或執(zhí)行導數(shù)或積分分析來確定。例如，處理器72可通過濾波爆振信號、計算爆振信號的導數(shù)、計算爆振信號的積分等來基于爆振信號確定合成信號。此外，如下文所述，處理器72可確定對應于汽缸的峰值點火壓力的位置的合成信號峰值位置。
[0044]電子裝置25的處理器72或其它硬件(例如，低通或帶通濾波電路)可對從爆振傳感器23接收到的信號濾波。例如，電子裝置25可使用濾波器組(例如，帶有一個或更多個低通和/或帶通濾波器)。在實施例中，電子裝置25可使用低于大約2kHz的信號。即，高于2kHz的頻率可衰減，而低于大約2kHz的頻率被允許通過。舉例來說，電子裝置25可經由處理器72或其它硬件通過將4極低通或帶通濾波器應用于爆振信號來對爆振信號濾波。第四繪圖98示出了基于第三繪圖94中的未濾波信號96的通過電子裝置25的處理器72或其它硬件生成的濾波信號100(例如，合成信號)。濾波信號100具有峰值振幅102，其對應于如由壓力換能器繪圖90示出的峰值點火壓力。因此，為了確定峰值點火壓力的位置，處理器72可從爆振傳感器23找出濾波信號100的峰值振幅102的位置103。位置103對應于如由繪圖90中的峰值點火壓力92的位置示出的汽缸26的峰值點火壓力的位置。此外，電子裝置25可調整對原始信號濾波中的延遲。當延遲可基于濾波器嵌入和/或預定時，延遲可為已知值。因此，確定峰值點火壓力的位置可包括調整濾波信號100來允許原始信號濾波中的延遲(例如，解決偏移)。此外和/或作為備選，電子裝置25可配置成通過使用導數(shù)或積分分析來確定峰值點火壓力的位置。
[0045]電子裝置25的處理器72可配置成取得來自爆振傳感器23的原始信號數(shù)據(jù)的一個或更多個導數(shù)。如上文所述，相對于圖4描述的過程可儲存在存儲器74中，且作為指令由處理器72執(zhí)行。圖4示出了使用導數(shù)途徑的振幅對時間的一系列繪圖。第一繪圖104示出了來自爆振傳感器23的原始信號數(shù)據(jù)106的另一個實例。原始信號可包括不與峰值點火壓力相關聯(lián)的振動信號，諸如振動信號108和110。此外，原始信號數(shù)據(jù)包括出現(xiàn)為來自燃燒的少量噪音111的內容。電子裝置25可經由處理器72計算原始信號數(shù)據(jù)106的導數(shù)。圖4的第二繪圖112示出了基于第一繪圖104的原始信號數(shù)據(jù)106計算的導數(shù)114。如第二繪圖112中所示，不與峰值點火壓力相關聯(lián)的振動信號108和110的導數(shù)114減小至導數(shù)信號116和118。此外，一階導數(shù)114將與原始信號數(shù)據(jù)106中的燃燒相關聯(lián)的少量噪音111加強為更顯著的信號120。第三繪圖124示出了由處理器72計算的原始信號數(shù)據(jù)106的三階導數(shù)126。類似于一階導數(shù)，振動信號108和110的三階導數(shù)信號128和130具有小于一階導數(shù)信號116和118的振幅。此夕卜，三階導數(shù)包括帶有來自燃燒過程的甚至更顯著的振幅的信號132。
[0046]處理器72可繼續(xù)計算爆振傳感器23數(shù)據(jù)的導數(shù)，直到導數(shù)之間的變化率減小到低于閾值比率。例如，第四繪圖134可為原始信號106的十七階導數(shù)(例如，合成信號136)。十七階導數(shù)與十六階導數(shù)之間的變化可減小，因為與燃燒無關的信號繼續(xù)減小振幅。此外，燃燒信號138的振幅飽和(S卩，不變化)。因此，當附加導數(shù)由處理器72計算時，燃燒信號138相比于其它信號加強，而導數(shù)之間的變化率減小。例如，十六階導數(shù)與十七階導數(shù)之間的變化率可小于一階導數(shù)與二階導數(shù)之間的變化率。一旦變化率減小到小于閾值比率(例如，繪圖134的十七階導數(shù))，則處理器72可通過找出峰值振幅的位置來確定汽缸26的峰值點火壓力的位置。例如，圖4示出了峰值點火壓力的位置144(例如，以毫秒或曲柄角)，其中燃燒信號138為最大值。
[0047]在另一個實施例中，電子裝置25(例如，電子控制單元)的處理器72可配置成通過執(zhí)行積分分析(即，基于原始傳感器數(shù)據(jù)計算一個或更多個積分)來確定發(fā)動機10的汽缸26的峰值點火壓力的位置。執(zhí)行積分分析的過程可儲存在存儲器74中，且作為指令由處理器72執(zhí)行。為了處理器72確定峰值點火壓力的位置，處理器72可從爆振傳感器23取得信號的平方或得到絕對值，以獲得正振幅。處理器72然后可進行計算來自爆振傳感器23的信號的一個或更多個積分。處理器72然后可通過找出積分信號的峰值的位置來確定峰值點火壓力的位置。處理器72可確定對應于峰值點火壓力的位置(以時間或曲柄角)的積分信號的峰值的位置。
[0048]圖5為由電子裝置25的處理器72(例如，運行代碼)執(zhí)行的過程150的流程圖。過程150可儲存在電子裝置25的存儲器74中，且作為指令由處理器72執(zhí)行。處理器72可通過從具有曲軸54的發(fā)動機10的汽缸26的爆振傳感器23接收信號來開始。處理器72可通過存取(框152)從爆振傳感器23接收到的爆振信號繼續(xù)，諸如圖3的未濾波信號96或圖4的原始信號數(shù)據(jù) 106。
[0049]處理器72然后可至少部分地基于爆振傳感器確定(框154)峰值點火壓力的位置。為了找到該位置，處理器72可通過對爆振信號濾波、計算爆振信號的一個或更多個導數(shù)、計算爆振信號的一個或更多個積分或其任何組合來基于爆振信號確定合成信號。對爆振信號濾波可通過使用濾波器組(例如，一個或更多個低通或帶通濾波器)來執(zhí)行。處理器72可使用濾波信號(例如，合成信號)的峰值振幅的位置，其對應于峰值點火壓力的位置。此外，處理器72可解決濾波時間的位置(以時間或曲柄角)的偏移。作為備選和/或此外，處理器72可計算爆振信號的一個或更多個導數(shù)(例如，合成信號)。處理器72可計算導數(shù)，直到變化率降低到低于一定閾值，或取得預定量的導數(shù)。一旦處理器72取得導數(shù)，則處理器72可使用導數(shù)的峰值振幅的位置，其對應于汽缸26中的峰值點火壓力的位置。作為備選和/或此外，處理器72可執(zhí)行積分分析。處理器72可計算爆振信號的平方或絕對值，以例如使信號為正的。處理器72可計算爆振信號的積分(例如，找出合成信號)。處理器72然后找出積分的峰值的位置，其對應于汽缸26中的峰值點火壓力的位置。處理器72然后可生成(框156)峰值點火壓力的位置的指示。例如，指示可為汽缸26中的峰值點火壓力的位置(例如，時間或曲柄角值)的值。
[0050]公開的實施例的技術效果涉及生成發(fā)動機的汽缸中的峰值點火壓力的位置的指示。更具體而言，電子裝置可通過使用來自爆振傳感器的爆振信號來生成汽缸中的峰值點火壓力的位置的指示。電子裝置從爆振傳感器接收爆振信號，爆振傳感器讀取來自發(fā)動機的汽缸的振動/噪音信號。電子裝置的處理器在燃燒期間通過使用來自爆振傳感器的爆振信號確定汽缸中的峰值點火壓力的位置(以時間或曲柄角)。處理器可通過使用低通或帶通濾波器來濾波爆振信號來確定合成信號。作為備選和/或此外，處理器可將爆振信號的導數(shù)或積分計算為合成信號。合成信號的峰值的位置可對應于峰值點火壓力的位置。處理器可生成峰值點火壓力的位置的指示，諸如與峰值點火壓力相關聯(lián)的時間或曲柄角的指示。然后，峰值點火壓力的位置可用于改善發(fā)動機操作參數(shù)。
[0051]本書面描述使用了實例來公開包括最佳模式的發(fā)明，且使本領域的任何技術人員能夠實踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，且執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明的專利范圍由權利要求限定，且可包括本領域的技術人員想到的其它實例。如果這些其它實例具有并非不同于權利要求的書面語言的結構元件，或如果這些其它實例包括與權利要求的書面語言無實質差別的等同結構元件，則這些其它實例將意圖在權利要求的范圍內。
【主權項】
1.一種電子裝置，其配置成從聯(lián)接至具有曲軸的往復裝置的爆振傳感器接收爆振信號，包括: 操作地聯(lián)接至存儲器的處理器，其中所述處理器配置成: 獲得從所述往復裝置的所述爆振傳感器接收到的所述爆振信號； 至少部分地基于所述爆振信號確定峰值點火壓力的位置，其中所述峰值點火壓力的位置與發(fā)動機的燃燒相關聯(lián)，且對應于所述曲軸的時間或曲柄角；以及 提供所述峰值點火壓力的位置的指示。2.根據(jù)權利要求1所述的電子裝置，其特征在于，所述電子裝置包括發(fā)動機控制單元。3.根據(jù)權利要求1所述的電子裝置，其特征在于，所述發(fā)動機包括內燃機。4.根據(jù)權利要求1所述的電子裝置，其特征在于，處理器配置成通過對所述爆振信號濾波來確定所述峰值點火壓力的位置。5.根據(jù)權利要求4所述的電子裝置，其特征在于，所述處理器配置成在對所述爆振信號濾波中使用濾波器組。6.根據(jù)權利要求5所述的電子裝置，其特征在于，所述濾波器組包括低通濾波器、帶通濾波器或它們的任何組合。7.根據(jù)權利要求4所述的電子裝置，其特征在于，所述處理器配置成調整對所述爆振信號濾波中的延遲，以確定所述峰值點火壓力的所述位置。8.根據(jù)權利要求1所述的電子裝置，其特征在于，所述處理器配置成通過計算所述爆振信號的導數(shù)來確定所述峰值點火壓力的位置。9.根據(jù)權利要求9所述的電子裝置，其特征在于，所述處理器配置成基于所述導數(shù)計算附加導數(shù)，以增大關于燃燒過程的信號，以及減小與所述燃燒過程無關的信號。10.根據(jù)權利要求10所述的電子裝置，其特征在于，所述處理器配置成計算所述導數(shù)與所述附加導數(shù)之間的變化率，其中所述變化率用于確定最大振幅與峰值點火壓力是否相關聯(lián)。
【文檔編號】F02P5/152GK105909448SQ201610092672
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月19日
【發(fā)明人】J.J.比祖布
【申請人】通用電氣公司