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CN104564483A - 一种检测火花塞点火式发动机早燃的检测装置和检测方法 - Google Patents

一种检测火花塞点火式发动机早燃的检测装置和检测方法 Download PDF

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CN104564483A CN201510000736.3A CN201510000736A CN104564483A CN 104564483 A CN104564483 A CN 104564483A CN 201510000736 A CN201510000736 A CN 201510000736A CN 104564483 A CN104564483 A CN 104564483A
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李理光
童孙禹
吴志军
邓俊
胡宗杰
邱君诚
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Tongji University
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Tongji University
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明属于内燃机技术领域，涉及离子电流检测早燃装置以及有效抑制早燃的控制装置及方法。一种检测火花塞点火式发动机早燃的检测装置，包括集成于火花塞点火线圈的离子电流检测系统，并将检测到的早燃信号传送到早燃记录器和早燃抑制执行器。将离子电流检测系统检测从点火蓄能信号后，至点火时刻前，是否出现较高早燃离子电流信号，若出现早燃离子电流信号并且大于阈值，则可判定当前循环出现早燃；若未出现早燃离子电流信号，则判定为正常燃烧。与现有技术相比，本发明应用离子电流技术可在火花塞点火之前准确检测到早燃现象，并通过切断点火信号，向缸内喷油及打开排气门，实现抑制早燃，避免发动机产生剧烈爆震，并保护发动机。

Description

一种检测火花塞点火式发动机早燃的检测装置和检测方法
技术领域
本发明属于内燃机技术领域，涉及离子电流检测早燃装置以及有效抑制早燃的控制装置及方法。
背景技术
近年来对于高增压小排量汽油机的发展集中在爆震控制方面，通过优化冷却循环，点火时刻，喷油策略应用连续气门可变技术及紧凑的燃烧室设计和更高的进气压力等，使发动机平均有效制动压力(BMEP)有望达到2.5MPa。然而，随着发动机负荷不断提高，在低速大负荷出现了一种偶发、不可控的早燃现象。早燃具有偶发性，不连续性，使发动机厂商很难有效的检测及控制，并且早燃容易产生极高的燃烧压力最高可超过20Mpa，产生很大的冲击震动和噪声，对发动机造成损害，目前还未找到有效的抑制早燃的手段。为了避免发动机产生早燃，首先得及时发现早燃，并引入有效的抑制操作，阻止产生较高的燃烧压力。
目前有通过计算离子电流积分值判断早燃的方法，但是由于需要计算离子电流积分值，判断积分区域，当完成判断时发动机已经错过了抑制早燃的最佳时机。
因此，需要发现一种成本低廉，并且可以在早燃初始发生时，最早识别早燃并引入早燃抑制系统的方法。
在已有研究中，丰田自动车株式会社在中华人民共和国国家知识产权局CN1683911A“内燃机的爆震判定装置及爆震判定方法”通过比较爆震判定用相关系数与预先设定的爆震判定阈值，并根据该比较结果来修正在每一次燃烧的爆震判定中使用的爆震判定阈值，提高爆震判定的精度和可靠性，但是其不能应用于增压发动机的早燃检测。马自达汽车株式会社在中华人民共和国国家知识产权局CNIO2207037 专利“火花点火式发动机的控制方法及控制装置”中应用空燃比富油化抑制早燃，但是由于并没有采用离子电流检测，准确性较差，上海汽车集团，在专利号103850852A “用于检测发动机早燃的系统及方法”通过检测发动机气缸内的离子电流信号，计算和标定早燃离子电流判断阈值， 并计算离子电流积分信号， 以及基于所述离子电流积分信号判断当前燃烧循环是否发生早燃，以便能够基于判断结果调整和优化下一燃烧。但该方法由于是采用计算离子电流积分值的方式，判断速度较慢，只能在该循环发生早燃后才能实现判断，不能实现在点火之前，在早燃发生初期就实现判断发动机是否发生早燃。
发明内容
本发明在信号识别速度，及算法简化程度上更优化。为了有效并且最早识别早燃，本发明公开旨在提供一种检测火花塞点火式发动机早燃的检测装置，其中引入早燃抑制系统。同时，本发明还提供一种检测火花塞点火式发动机早燃的的检测方法，可以在早燃发生开始时刻（上止点前20°CA左右）检测并识别发生早燃的气缸，通过切断点火信号，向缸内喷油及打开排气门，实现抑制早燃，避免发动机产生剧烈爆震，并保护发动机，防止发动机产出过高燃烧压力。
为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种检测火花塞点火式发动机早燃的检测装置，包括：集成于火花塞点火线圈的离子电流检测系统，并将检测到的早燃信号传送到早燃记录器和早燃抑制执行器。
一种检测火花塞点火式发动机早燃的的检测方法，将早燃离子电流检测系统集成在点火线圈内，通过判断从点火蓄能信号（例如命名为a）后，至点火时刻（例如命名为b）前，是否出现较高早燃离子电流信号(ion)可以最早的识别到早燃，由于ECU已知当然工况下点火时刻（即b），正常燃烧循环时，在a,b区间（即，从点火蓄能信号至点火时刻的区间内）离子电流微弱，当发生早燃时，a,b区间内会产生幅值较高的早燃离子电流，故该早燃离子电流检测法能够先于点火信号之前检测到早燃。给予发动机较宽广的曲轴转角事实早燃抑制控制。当识别到早燃信号后，将信号转化为true or false信号或者0,1信号并传输至早燃记录器，记录当时工况及ECU控制策略，同时早燃信号将传输至早燃抑制执行器，切断点火信号，打开喷油器向缸内喷油，并且打开排气门，使发动机避免产生较高燃烧压力。
具体的检测方法可以如：
第一步，通过判断从点火蓄能信号后，至点火时刻前，是否出现较高早燃离子电流信号。
第二步，判断当前循环是否发生早燃：将离子电流检测系统检测从点火蓄能信号后，至点火时刻前，是否出现较高早燃离子电流信号，若出现早燃离子电流信号并且大于阈值，则可判定当前循环出现早燃，若未出现早燃离子电流信号，则判定为正常燃烧。
第三步，当识别到早燃信号后，将早燃离子电流信号转化为true or false信号或者0,1信号并传输至早燃记录器。
第四步，早燃记录器记录发生早燃的次数并且与发动机控制单元（ECU）实现通讯，在所述的发动机控制单元记录当时工况发动机控制单元的控制策略，同时早燃离子电流信号将传输至早燃抑制执行器。比如，在ECU中定义早燃判断信号（0,1信号或者true,false信号），当早燃判断信号为1或者true时表示发生早燃工况。
第五步，早燃抑制执行器切断点火信号，喷油器往缸内喷油，并且打开排气门，使发动机避免产生较高燃烧压力。
在上述的第五步中，切断点火信号、喷油器往缸内喷油、打开排气门可以一项或多项同时采用，并不限于采取措施的顺序。
同时，本发明针对ECU需要说明的是，ECU为现有技术，每个厂家ECU里面接口定义都不同，在本发明中只需要现有产品的ECU开放一个空余的接口即可。
与现有技术相比，本发明应用离子电流技术可在火花塞点火之前准确检测到早燃现象，并通过切断点火信号，向缸内喷油及打开排气门，实现抑制早燃，避免发动机产生剧烈爆震，并保护发动机。
附图说明
图1为本发明检测装置结构示意图；
图2为正常燃烧循环离子电流值；
图3为早燃燃烧循环离子电流值。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
本发明公开的技术主要为：将离子电流检测系统检测从点火蓄能信号后（a），至点火时刻前(b)是否出现较高早燃离子电流信号(ion)，若出现早燃离子电流信号（ion）并且大于阈值，如图3则可判定当前循环出现早燃，若未出现早燃离子电流信号如图2，则判定为正常燃烧。如图1中所示，一种检测火花塞点火式发动机早燃的检测装置，包括集成于火花塞点火线圈的离子电流检测系统，并将检测到的早燃信号传送到早燃记录器和早燃抑制执行器。当离子电流检测系统检测到早燃离子电流信号(ion)并大于阈值，判定早燃后，检测系统将信号转为true or false信号或者0,1信号并传输至早燃记录器。记录器可以记录发生早燃的次数并且与发动机控制单元（ECU）实现通讯，记录发生早燃的工况（如转速、负荷）以及ECU当时的控制策略。并同时早燃信号将传输至早燃抑制执行器。早燃抑制执行器包含点火控制器及排气门控制器，当早燃抑制执行器收到早燃信号时，切断点火信号，打开喷油器向缸内喷油，并且打开排气门，减少缸内工质，降低缸压。
具体地，一种检测火花塞点火式发动机早燃的的检测方法，具体的检测步骤可以如：
第一步，通过判断从点火蓄能信号后，至点火时刻前，是否出现较高早燃离子电流信号。将早燃离子电流检测系统集成在点火线圈内，通过判断从点火蓄能信号（如图2和图3中的a）后，至点火时刻（如图2和图3中的b）前，是否出现较高早燃离子电流信号(ion)可以最早的识别到早燃，由于ECU已知当然工况下点火时刻（即b），正常燃烧循环时如图2，在a,b区间（即，从点火蓄能信号至点火时刻的区间内）离子电流微弱，当发生早燃时如图3，a,b区间内会产生幅值较高的早燃离子电流，判定当前循环发生早燃。
第二步，判断当前循环是否发生早燃：如图3所示，若出现早燃离子电流信号并且大于阈值，则可判定当前循环出现早燃；若未出现早燃离子电流信号（如图2所示），则判定为正常燃烧。
第三步，当识别到早燃信号后，将早燃离子电流信号转化为true or false信号或者0,1信号并传输至早燃记录器，如图1所示。
第四步，如图1早燃记录器记录发生早燃的次数并且与发动机控制单元(ECU实现通讯，在ECU中定义早燃判断信号（即第三步中指出的0,1信号或者true,false信号），当早燃判断信号为1或者true时表示发生早燃工况。
第五步，如图1中，早燃抑制执行器切断点火信号，喷油器往缸内喷油，并且打开排气门，使发动机避免产生较高燃烧压力。
在上述的第五步中，切断点火信号、喷油器往缸内喷油、打开排气门可以一项或多项同时采用，并不限于采取措施的顺序。
该系统能够ECU点火时刻之前，识别早燃，给发动机创造较宽提前控制时间，并通过记录早燃标志信号，以及引入早燃抑制执行器，切断点火信号，打开排气门，在活塞到达上止点前减小缸内燃烧压力，避免发动机由于早燃而损坏。

Claims (3)

1. 一种检测火花塞点火式发动机早燃的检测装置，包括：
集成于火花塞点火线圈的离子电流检测系统，并将检测到的早燃信号传送到早燃记录器和早燃抑制执行器。
2. 一种检测火花塞点火式发动机早燃的的检测方法，包括：
第一步，通过判断从点火蓄能信号后，至点火时刻前，是否出现较高早燃离子电流信号；
第二步，判断当前循环是否发生早燃：将离子电流检测系统检测从点火蓄能信号后，至点火时刻前，是否出现较高早燃离子电流信号，若出现早燃离子电流信号并且大于阈值，则可判定当前循环出现早燃，若未出现早燃离子电流信号，则判定为正常燃烧；
第三步，当识别到早燃信号后，将早燃离子电流信号转化为true or false信号或者0,1信号并传输至早燃记录器；
第四步，早燃记录器记录发生早燃的次数并且与发动机控制单元实现通讯，在所述的发动机控制单元记录当时工况发动机控制单元的控制策略，同时早燃离子电流信号将传输至早燃抑制执行器；
第五步，早燃抑制执行器切断点火信号，喷油器往缸内喷油，并且打开排气门，使发动机避免产生较高燃烧压力。
3. 根据权利要求2所述的一种检测火花塞点火式发动机早燃的检测方法，其特征在于，第五步中的切断点火信号、喷油器往缸内喷油、打开排气门可以一项或多项同时采用，并不限于采取措施的顺序。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108343524A (zh) * 2017-10-12 2018-07-31 同济大学 一种汽油机早燃现象循环内控制系统及其控制方法
CN108533413A (zh) * 2017-03-01 2018-09-14 联合汽车电子有限公司 一种发动机早燃检测优化方法及系统
CN109060363A (zh) * 2018-08-29 2018-12-21 陕西航空电气有限责任公司 一种实时检测航空发动机加力燃烧室火焰场离子电流以进行试验的方法
US10208691B2 (en) 2017-01-03 2019-02-19 Fev Gmbh System and process for predicting and preventing pre-ignition
CN110300886A (zh) * 2017-02-14 2019-10-01 标致雪铁龙汽车股份有限公司 用于确定发动机油导致车辆发动机早燃的倾向的方法
CN110501100A (zh) * 2019-09-23 2019-11-26 重庆长安汽车股份有限公司 一种基于点火放电电离信号的发动机转矩检测方法
CN112160842A (zh) * 2020-09-16 2021-01-01 同济大学 一种基于离子电流的发动机早燃和积碳的检测与区分方法
CN118549734A (zh) * 2024-06-04 2024-08-27 深圳丰汇汽车电子有限公司 一种基于数据分析的汽车火花塞老化检测预警系统

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101798965A (zh) * 2010-02-26 2010-08-11 华北水利水电学院 氢燃料发动机异常燃烧的控制方法和装置
CN102207037A (zh) * 2010-03-31 2011-10-05 马自达汽车株式会社 火花点火式发动机的控制方法及控制装置
US20110246049A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 Mazda Motor Corporation Abnormal combustion detection method for spark-ignition engine, and spark-ignition engine
CN102322337A (zh) * 2011-08-02 2012-01-18 华北水利水电学院 氢燃料内燃机回火预防与异常燃烧抑制方法
CN102562410A (zh) * 2010-12-03 2012-07-11 福特环球技术公司 用于早期点火控制的方法和系统
CN102748142A (zh) * 2011-04-19 2012-10-24 马自达汽车株式会社 火花点火式发动机的控制方法及火花点火式发动机
CN103603730A (zh) * 2013-11-18 2014-02-26 同济大学 基于离子电流的火花点火式发动机早燃检测控制装置
CN103608572A (zh) * 2011-07-11 2014-02-26 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN103850852A (zh) * 2012-12-03 2014-06-11 上海汽车集团股份有限公司 用于检测发动机早燃的系统及方法
CN104093960A (zh) * 2012-02-06 2014-10-08 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN104254682A (zh) * 2012-04-26 2014-12-31 日立汽车系统株式会社 发动机控制装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101798965A (zh) * 2010-02-26 2010-08-11 华北水利水电学院 氢燃料发动机异常燃烧的控制方法和装置
CN102207037A (zh) * 2010-03-31 2011-10-05 马自达汽车株式会社 火花点火式发动机的控制方法及控制装置
US20110246049A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 Mazda Motor Corporation Abnormal combustion detection method for spark-ignition engine, and spark-ignition engine
CN102562410A (zh) * 2010-12-03 2012-07-11 福特环球技术公司 用于早期点火控制的方法和系统
CN102748142A (zh) * 2011-04-19 2012-10-24 马自达汽车株式会社 火花点火式发动机的控制方法及火花点火式发动机
CN103608572A (zh) * 2011-07-11 2014-02-26 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN102322337A (zh) * 2011-08-02 2012-01-18 华北水利水电学院 氢燃料内燃机回火预防与异常燃烧抑制方法
CN104093960A (zh) * 2012-02-06 2014-10-08 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN104254682A (zh) * 2012-04-26 2014-12-31 日立汽车系统株式会社 发动机控制装置
CN103850852A (zh) * 2012-12-03 2014-06-11 上海汽车集团股份有限公司 用于检测发动机早燃的系统及方法
CN103603730A (zh) * 2013-11-18 2014-02-26 同济大学 基于离子电流的火花点火式发动机早燃检测控制装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10208691B2 (en) 2017-01-03 2019-02-19 Fev Gmbh System and process for predicting and preventing pre-ignition
CN110300886A (zh) * 2017-02-14 2019-10-01 标致雪铁龙汽车股份有限公司 用于确定发动机油导致车辆发动机早燃的倾向的方法
CN108533413A (zh) * 2017-03-01 2018-09-14 联合汽车电子有限公司 一种发动机早燃检测优化方法及系统
CN108343524A (zh) * 2017-10-12 2018-07-31 同济大学 一种汽油机早燃现象循环内控制系统及其控制方法
CN109060363A (zh) * 2018-08-29 2018-12-21 陕西航空电气有限责任公司 一种实时检测航空发动机加力燃烧室火焰场离子电流以进行试验的方法
CN109060363B (zh) * 2018-08-29 2020-02-07 陕西航空电气有限责任公司 实时检测加力燃烧室火焰场离子电流以进行试验的方法
CN110501100A (zh) * 2019-09-23 2019-11-26 重庆长安汽车股份有限公司 一种基于点火放电电离信号的发动机转矩检测方法
CN112160842A (zh) * 2020-09-16 2021-01-01 同济大学 一种基于离子电流的发动机早燃和积碳的检测与区分方法
CN112160842B (zh) * 2020-09-16 2021-12-31 同济大学 一种基于离子电流的发动机早燃和积碳的检测与区分方法
CN118549734A (zh) * 2024-06-04 2024-08-27 深圳丰汇汽车电子有限公司 一种基于数据分析的汽车火花塞老化检测预警系统

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