发动机系统和方法技术领域
本发明整体涉及内燃机，并且具体地涉及用于诊断气缸内燃烧质
量的系统和方法。
背景技术
内燃机具有许多可影响发动机可靠且有效运行的元件。发动机运
行和性能尤其可受到这些与发动机燃烧气缸相关联的元件条件的影
响，所述元件诸如进气阀门和排气阀门、活塞环、气缸垫等等。由于
多种原因可发生失效，例如热循环、疲劳等等。当这些元件失效时或
者它们的性能由于不完全失效而受损时，对于发动机的操作者来说可
能不会立即知晓这些失效的影响。但是，这些失效可引起发动机功率
下降、发动机燃烧气缸有效密封损失，机油消耗增加、燃料经济性下
降和其他作用。
即使不考虑与元件相关的条件，发动机气缸内燃烧可能还受到多
个环境因素的影响，例如周围环境温度、大气压强、燃料质量、发动
机中心温度和其他因素。除了发动机元件条件以外或者替代发动机元
件条件，这些环境因素可能产生发动机燃烧有关的问题，包括失火、
燃料/空气混合物的爆震，和/或早燃。除了不利地影响发动机燃料消
耗、噪声、粗糙(roughness)、排放和功率输出，不正常的燃烧也可导
致发动机元件过早失效，发动机起动问题等等。
不正常发动机燃烧的检测和诊断是耗时的工作，因为其通常要求
以诊断或者维护模式运行发动机，同时将仪器附加到发动机上以检测
异常。而且，对于用户来说，燃料不正常燃烧是极细微的、可能检测
不到。过去，曾做过多种尝试以在正常发动机运行期间通过使用加速
度计或其他来进行二次测量、例如发动机中扭矩或功率输出的波动、
发动机中进气或排气压强的波动等等来诊断这种发动机工况，结果有
好有坏。
在标题为“MethodforDetectionofAbnormalCombustionfor
InternalCombustionEngines”的美国专利文件No.8677975中可见一
种先前提出的用于检测并诊断不正常发动机燃烧的建议方案。在该参
考文件中描述的用于检测不正常燃烧的方法包括将气缸压强发展建
模为曲轴旋转的函数来估计气缸压强、测量气缸压强、并且将测量的
气缸压强与估计的气缸压强进行比较以确定气缸中早燃的幅度，所述
幅度被用于控制早燃。早燃是一种不正常燃烧，可在发动机低转速或
者高负荷的情况下出现。尽管该方法在检测早燃中至少部分有效，但
其并不解决其他种类的不正常燃烧或者其并不在整个发动机运行范
围有效。
发明内容
在一方面，本发明说明了一种内燃机。该内燃机具有：气缸；活
塞，其往复运动地设置在形成于缸体的缸孔中；曲轴，其连接到活塞，
使得活塞的往复运动产生曲轴的旋转运动；一个或多个活塞环密封
件，其连接到活塞并且设置在活塞与缸孔之间以密封且可滑动地接合
缸孔；气缸盖，其设置成阻挡缸孔的开口端；限定在活塞与气缸盖之
间的缸孔内的燃烧室；进气阀门，其设置成选择性打开，使得燃烧室
与进气歧管流体连接；和排气阀门，其设置成选择性打开，使得燃烧
室与排气收集器流体连接。
在一个实施例中，内燃机还包括：压强传感器，其设置用于直接
感测燃烧室内的气缸压强并且提供表示气缸压强的压强信号。发动机
正时传感器，其设置成感测发动机的旋转元件的角度并且提供表示活
塞在缸孔内位置的发动机正时信号。内燃机还包括电子控制器，其被
编程用于：接收来自压强传感器的压强信号；接收来自发动机正时传
感器的发动机正时信号；并且分析压强信号和发动机正时信号以确定
失火信号、峰值压强信号、压强升高率、实际点火信号、和燃烧中心
信号中的至少一个。电子控制器还被编程用于在失火信号、峰值压强
信号、压强升高率、实际点火信号、和燃烧中心信号中的至少一个表
示当前在气缸中存在不正常燃烧时激活故障标记。
在另一方面，本发明描述了一种用于诊断内燃机气缸内的不正常
燃烧的方法。该方法包括：监测压强信号，其表示内燃机燃烧室中的
流体压强；并且还监测发动机正时信号，所述发动机正时信号表示内
燃机输出轴的旋转并且还表示活塞在气缸内的位置。在电子控制器中
接收来自压强传感器的压强信号，并且电子控制器中还接收来自发动
机正时传感器的发动机正时信号。在正常发动机运行期间使用电子控
制器分析压强信号和发动机正时信号以实时确定失火信号、峰值压强
信号、压强升高率、实际点火信号和燃烧中心信号中的至少一个。当
失火信号、峰值压强信号、压强升高率、实际点火信号和燃烧中心信
号中的至少一个表示气缸中存在不正常燃烧时，电子控制器激活故障
标记。
附图说明
图1示出根据本发明的内燃机的框图图示。
图2为根据本发明的发动机燃烧气缸体的详细放大截面视图。
图3为定性图形，示出根据本发明的燃烧气缸内的压强迹线。
图4示出根据本发明的不正常燃烧检测系统的框图。
图5示出根据本发明的用于诊断发动机中不正常燃烧的方法的流
程图。
具体实施方式
本发明涉及内燃机并且尤其涉及在动机实地运行时，无论所述发
动机运行在陆地或海洋应用中的运动或静止应用中，对发动机中不正
常燃烧的连续实时诊断。用于诊断燃烧质量的系统和方法可应用于任
意类型的发动机并且并不局限于本文描述的实施例。相应地，本发明
利用示例性压燃式发动机或者柴油发动机用于说明目的，但是所说明
的诊断系统和方法基础的一般构思可应用于火花点燃式汽油发动机、
天然气发动机、压燃式发动机、以两种或多种燃料运行的发动机等等。
例如，本文所公开的原理可应用于燃气发动机，其包括火花塞和类似
于柴油机上的燃料喷射器正时信号的相关联的火花正时信号。可与如
本发明中所描述的柴油机喷射器正时信号相同的方式使用火花正时
信号。而且，这些原理可应用于其他发动机变型，例如：包括预燃室
的发动机，所述预燃室点燃一小部分燃料并且然后将燃烧着的混合物
喷入更大的发动机气缸中；或者燃气发动机，其在进气歧管和/或进气
道中预混合燃气和空气，等等。
图1中示出具有在缸体104内形成的燃烧气缸102的发动机100
的框图。如图所示，发动机包括多个燃烧气缸，例如燃烧气缸102。
在图2中以横截面示出发动机100(图1)的燃烧气缸102的详细放
大视图。为了简单起见，在图1和图2的两个图示中，相同或相似的
元件和特征标有相同的附图标记。
发动机100包括与每个燃烧气缸102流体连通的进气歧管106和
排气收集器108。在所示出的实施例中，进气歧管106经由进气流道
110与每个燃烧气缸102流体连通，当进气阀门112中的相应一个打
开时，进气流道110能够与每个燃烧气缸102流体连接。类似的，排
气收集器108能够经由排气流道114通过排气阀门116与每个燃烧气
缸102连接。如在图2中所示，进气流道110和排气流道114至少部
分形成在气缸盖118中，但是可使用若干其他已知发动机结构中的任
意一种。
每个燃烧气缸102包括能够在缸孔202内往复运动的活塞200。
缸孔202在活塞200和缸盖118之间的部分限定燃烧室204，其在空
气/燃料混合物发生燃烧时被大致密封。通常经由进气流道110将用于
空气/燃料混合物的空气提供到燃烧室204，空气/燃料混合物还可包
括其他流体例如排气、和/或气体燃料。燃料从喷射器230提供至燃烧
室，在所示的实施例中喷射器230能够将燃料直接喷入燃烧室。在不
同的发动机或者替代实施例中，喷射器或其他燃料输送阀可位于发动
机的其他地方，使得燃料和空气在被供至燃烧室204之前预混合。
当在燃烧室204中时，随着活塞200移动减少燃烧室204的容积，
空气/燃料混合物被压缩直至燃烧发生。随着燃烧，在燃烧室204中残
留的排气通过每个排气阀门116被排出到排气收集器108中。活塞200
的往复运动转换成曲轴120(图1)的旋转运动。曲轴120通常通过
连杆208(图2)被连接到活塞200，曲轴120包括可由曲轴位置传感
器124(图1)在运行期间检测的标记或其他特征122。来自曲轴位置
传感器124的信息或信号被提供至电子控制器126。曲轴120的角度
信息可与活塞200在气缸内的位置直接相关。燃烧室204中空气/燃料
燃烧混合物的密封内容物的质量、多种环境因素、以及燃料质量、燃
料成分(尤其对于燃气发动机)和燃料系统的燃料输送准确性，在其
他因素中，已知可影响发动机运行效率和质量，尤其是压燃点火正时
和发动机运行期间燃料在燃烧室204中的燃烧持续时间和强度。
在所示出的实施例中，多个发动机元件有助于运行期间为燃烧室
204提供各种密封功能。如在图2中显示，气缸垫210能够沿着缸体
104与缸盖118之间的界面密封地定位，使得沿着界面的流体泄漏最
小化。活塞200包括沿其外周的多个活塞环槽212(示出两个)。每
个活塞环槽212包括活塞环密封件214，其径向地、可滑动地、并且
大致地密封接合缸孔202的内壁。尽管相对活塞环密封件214所抵靠
滑动的缸孔202可直接形成于缸体104中，但在图2中示出的发动机
100包括气缸套216，在气缸套216内限定孔202。
进气阀门112和排气阀门116是提升式阀门(poppet-style)，其形
成阀座，在进气阀门112和排气阀门116关闭时，阀座分别流体阻断
来自燃烧室204的进气流道110和排气流道114。相应地，每个进气
阀门112和排气阀门116形成提升部分(poppetportion)218，其能够与
形成于缸盖118中的相应阀座密封接合。每个进气阀门112或每个排
气阀门116包括连接到提升部分218的杆部分220(stemportion)。
杆部分220包括带有阀门摇臂(valvebridge)222(部分示出)的球
头销和球头座连接(ballandsocketconnection)布置。阀门摇臂222的
摇摆运动引起进气阀门112和排气阀门116的开闭，如已知的那样。
布置在引导部226和保持部228之间的弹簧224朝关闭位置偏压每个
进气阀门112或每个排气阀门116。尽管本文示出用于每个进气阀门
112和排气阀门116的结构、安装和致动的一种构造，但可使用其他
任何合适的构造，例如选择性可变激活。
在所示出的实施例中，燃料喷射器206包括喷嘴尖头232，其设
置成与燃烧室204流体连通并且能够在运行期间选择性地喷射一定量
的燃料进入燃烧室204中。通过喷嘴尖头232喷射的燃料与燃烧室204
中存在的空气、空气与排气的混合物、和/或空气与气体燃料的混合物
混合，以形成燃烧前以已知的方式压缩的可燃混合气。来自喷射器230
的燃料喷射可通过从电子控制器126经由喷射器通讯管线234到喷射
器的合适的喷射信号来实现。
在图2中示出的特定示例性实施例中，发动机100是柴油发动机。
相应地，当在某一工况下、例如冷启动条件下运行或启动发动机时，
预热塞236可被设置成与燃烧室204流体接触以对燃烧室204中的空
气/燃料混合物加温并且从而帮助可燃混合物的初始燃烧。更具体地，
预热塞236，其是电加热器，可提供热能给燃烧室204中的空气/燃料
混合物，从而降低混合物的闪点或起燃温度以帮助在发动机运行中起
辅助作用，尤其是在冷启动发动机运行工况下。预热塞236如所示出
的与致动器238相连接，致动器238响应经由预热塞通讯线路240提
供的来自电子控制器126的信号以激活装置。
在所示实施例中，采用与燃烧室204直接接触的预热塞236和其
位置来提供表示燃烧室204内流体压强的输入。以该方式，预热塞236
可滑动地但是密封地连接至缸盖118并且传递力至压强传感器242，
在所示出的实施例中压强传感器242连接在预热塞236外侧上。替代
地，可预见的是，压强传感器242可直接连接用于感测气缸压强而无
需干涉结构，例如本文示出的预热塞。在一个实施例中，压强传感器
242可使用压阻元件和应变计的组合，它们一起提供表示气缸压强的
信号。另外压强传感器242还可以通过任何合适且已知的方法来构造，
例如那些包括压电元件、光学装置、应变装置等等的方法。替代地，
压强传感器242可连接成与燃烧室204直接流体连通。
不论用于安装压强传感器242所使用的类型和定位，经由压强信
号通讯线路244提供直接表示燃烧室204中流体的实时压强的信号到
电子控制器126。某些传感器构造，例如那些使用压电元件的传感器，
还可被配置成提供表示传感器经受的振动的信号，例如在运行期间当
进气阀门或排气阀门关闭时。
电子控制器126可以是单个控制器或者可包括不止一个设置成控
制机器的多种功能和/或特征的控制器。例如，用于控制车辆、机器或
静态设备的整体运行和功能的主控制器可与用来控制发动机100的发
动机控制器配合实施。在该实施例中，术语“控制器”表示包括可与
发动机100相联并且可配合控制多种功能和运行的一个、两个或更多
个控制器。虽然仅出于说明目的，如图4概念性地示出的控制器的功
能包括多个分立功能，但所述控制器的功能可以硬件和/或软件来实施
而不考虑所示的分立功能。相应地，相对于图1的框图中的发动机元
件描述控制器的多个接口。这样的接口不用于限制连接的元件类型和
数量。
图3中示出样本气缸压强迹线300。以实线示出的样本气缸压强
迹线300是发动机气缸内的压强302关于曲轴角度303的图。在四冲
程发动机中，例如发动机100(图1)，完整的气缸循环跨越两个完
整的曲轴旋转，这在图3中以曲轴的720度旋转表示。在这两圈旋转
中，示出的四个冲程包括进气冲程304、压缩冲程306、燃烧冲程308
和排气冲程310。压缩冲程306取决于进气阀门和/或排气阀门开闭的
正时可跨越少于180度的曲轴旋转，压缩冲程308通常涉及关闭燃烧
室并且运动活塞更加深入到缸孔中以压缩在此的流体，如之前所说明
的。在样本气缸压强迹线300中，通过区段312示出由于流体因气缸
压缩而产生的压强上升，其开始于压缩起始点311并且增加至表示靠
近上止点(TDC)位置的压强、所述上止点位置即活塞在气缸内的最
深位移。由于流体在发动机气缸内的机械压缩，该压强增加。
在靠近或者在TDC位置处发生或者执行流体在气缸内的点火，
并且在样本气缸压强迹线300上以点火点314表示。随着点火点314，
通过区段316表示燃烧室内实质的压强增加，区段316从点火点314
延伸达到峰值气缸压强318。该压强增加是由于燃烧材料在发动机气
缸内的迅速膨胀。尽管燃烧材料在气缸内膨胀，但活塞也被向下推动，
执行燃烧冲程308使得气缸压强在区段320上开始下降，其也可延伸
至排气冲程310。通过运行期间的气缸压强迹线，不正常燃烧工况的
存在将会显而易见。例如，失火可能不会产生由于区段316上的燃烧
所产生的压强升高。类似的，有时所称的爆震或敲缸，可能在压强迹
线上产生粗糙部分，其表示在燃烧室内存在压力波。迟后点火也可能
产生移位的迹线等等。
根据本发明，通过监测在发动机运行期间并且尤其是燃烧期间的
气缸压强，可推断或者估计出发动机和燃烧过程的各种运行参数，这
又可产生发动机运行模式的改变以提高运行效率并且帮助诊断或者
预测发动机失效或者低效。在以下所描述的实施例中，可在发动机实
际运行中实时执行这种诊断或预测，与过去实施的需要停止发动机维
护而进行的诊断测试相比，具有显著的进步。通过实时测量、监测和
/或分析缸内压强，本发明描述的系统和方法可提供第一手燃烧信息。
在发动机运行期间，对于每个气缸和从每个气缸的至少一个或多
个软件循环的压强测量中，可直接观察或者计算出参数、例如峰值气
缸压强、缸内最大压强升高、爆震幅度和/或频率，燃烧起始时的曲轴
角度、燃烧中心时的曲轴角度和其他参数。使用控制软件，可处理这
样的信息从而将多个燃烧参数的测量值或观察值与理论值、期望值或
指定值相比较。有时当测量或观察的参数值以多于预定的诊断阈值差
不同于相应的理论值、期望值或指令值时，系统可报告并且记录燃烧
问题，当发动机进行定期保养时，这可用于将发动机退出运行和/或解
决存在于发动机上的任何问题。当检测到不正常燃烧工况时，发动机
控制软件可缓解发动机运行时的任何不正常的工况而不需要要求停
止发动机运行。例如，在一个实施例中，如果观察到早燃，其包括检
测到点火早于指令的燃料喷射正时或者火花正时，可根据所观察到的
早燃时段来调整发动机运行以改变燃料喷射正时或火花正时，以视图
纠正工况而不打扰操作者使用发动机。
除了燃烧室内运行流体的压强，在某些发动机中使用的压强传感
器也可用于检测个与各个燃烧室相关联的多个阀门的开闭事件，例如
进气阀门和排气阀门。在一个实施例中，因为每个阀门在关闭弹簧或
者关闭致动器的作用力下与各自的阀座接触，由进气阀门或排气阀门
的关闭产生的振动可通过气缸压强传感器例如压电式传感作为振动
来检测。在图3中以振动313示出可由压强传感器感测的示例性的波
动或振动。在一个可以预想到的实施例中，除了多个发动机燃烧参数
之外可监测曲轴角度方面的振动313的频率、振幅和时刻，以确定进
气阀门和排气阀门开闭的正时，这尤其在具有用于所有气缸一起或者
于每个单独气缸的可变阀门正时控制的发动机中是特别有用的。通过
以足够的分辨率监测气缸压强信号，在一个实施例中，阀门闭合的频
率和振幅可用于计算阀门关闭力，其表示阀门间隙和阀门运行的其他
机械方面。这些参数也可与预定阈值进行比较来确定可变阀门开闭系
统是否适当地运行。
在图4中示出用于发动机控制400的框图，发动机400能够监测
发动机燃烧、诊断不正常燃烧工况并且缓和这种工况。发动机控制400
能够在运行期间接收多个输入并提供多个输出，并且可在如图1中示
出的电子控制器126中运行。与本发明相关，讨论某些输入和输出，
但是可使用在这些讨论以外的额外的和/或不同的输入和输出。在所示
出的实施例中，在发动机正常运行期间从发动机气缸内直接并且实时
测量表示气缸压强的气缸压强信号402给发动机控制400。如之前所
讨论的，例如，对于发动机100(图1)，可存在不止一个燃烧气缸
102。尽管在图1中示出单个的气缸压强信号402，但可以预想到，如
本文一般描述的，当发动机包括具有监测压强的仪器的不止一个气缸
时，可存在不止一个输入。
发动机控制400还可接收表示发动机曲轴实时旋转方向或旋转角
度的发动机正时信号404。实际上发动机正时信号404可由与发动机
曲轴、凸轮轴、飞轮、其他旋转发动机元件相联的传感器来提供，或
者由表示与发动机相联的一个或多个这些或其他旋转元件的旋转的
多个信号的组合来提供。在所示出的实施例中，发动机正时信号404，
其可以曲轴或凸轮轴旋转的角度来表达，与气缸压强信号402为时序
一致关系，从而同时向发动机控制400提供压强和角度并且表示所监
测的气缸中当前的工况。在所示出的实施例中，在发动机运行中，发
动机正时信号404可由与发动机曲轴相联的曲轴位置传感器124(图
1)实时提供，或者由与其他旋转的发动机元件例如凸轮轴类似地连
接的其他传感器实时提供，其可提供表示发动机曲轴或者其导出物的
角度位置的信号。应该注意的是，当发动机正在减速没有燃料被提供
至发动机气缸时，或者根据一个实施例，当减速期间或者发动机制动
运行期间选择性地切断至气缸的燃料时，不论发动机是否正在运行产
生功率或者发动机是否被发动，例如通过使用起动马达，仍可操作发
动机正时信号404。也提供点火正时信号406，其表示至少指令的或
者实际的燃料喷射、火花点火或者其他发动机点火参数的正时。
在发动机控制400的多个子模块中提供并且处理气缸压强信号
402、发动机正时信号404和点火正时信号406以实时确定多个燃烧
特性或属性。在所示出的实施例中，讨论了燃烧方面的发动机运行的
多个确定，但是应该意识到，取决于所考虑的特定发动机或者发动机
应用，可包括额外的或者较少的参数。在所示出的实施例中，提供气
缸压强信号402给爆震测定器408。爆震测定器408如所示包括比较
功能，其比较压强信号与包括气缸下增压阈值压强和气缸上增压阈值
压强的压强带。爆震测定器还可包括变换、模型函数或者可确定燃烧
室内压强波动的振幅和/或频率的其他算法，并且比较那些参数与相应
阈值。当气缸压强信号402表示气缸被增压时，即，当已达到下增压
阈值压强、但是还有达到表示燃料/空气混合物在气缸中燃烧的压强值
时，爆震测定器408可确定存在失火和/或爆震并且提供失火信号409。
发动机控制400还包括峰值压强测定器410。峰值压强测定器410
可以是比较器，其将通过监测气缸压强信号402表示的在气缸中达到
的最大气缸压强与大于在爆震测定器408中使用的上增压阈值压强的
峰值气缸压强阈值进行比较。当气缸压强信号402表示峰值气缸压强
在可接收的峰值压强带之外时，例如在10％的期王峰值气缸压强之
内，则峰值压强测定器410可提供峰值压强信号411，其表示可能正
发生产生过高或过低峰值气缸压强的不正常燃烧。
与发动机正时信号404一起，还将气缸压强信号402提供至压强
升高测定器412。有时可监测在气缸内的压强升高来推断提供给气缸
的燃料的燃烧率。在所示出的实施例中，可运行压强升高测定器412
来计算参数，所述参数涉及气缸压强信号402的升高关于通过发动机
正时信号404表示的曲轴转角的导数，其形式为其中P表示
气缸压强而α表示曲轴转角。可使用任何合适的算法计算该导数，包
括压强差与发动机曲轴角度之间的比例的差值计算。压强升高测定器
412因此确定压强升高信号，其中测定器提供该信号作为压强升高信
号413。
发动机控制400还包括燃烧起始测定器414，其接收至少气缸压
强信号402和发动机正时信号404。燃烧起始测定器414连续比较气
缸压强与当前发动机正时以确定气缸压强的陡升，其表示气缸内燃烧
起始或者燃料点火。当检测到点火时，燃烧起始测定器414选择对应
于检测到的点火的曲轴转角并且提供实际的点火信号。在某些相关的
确定中，发动机控制400还包括燃烧中心测定器416，其基于气缸压
强信号402、发动机正时信号404、和点火正时信号406，其是可选的，
该燃烧中心测定器确定发动机中在某一燃烧范围或者持续期间内的
燃烧中间角度，并且提供燃烧中心指示信号417。除了多个本文讨论
的燃烧参数，也可使用其他燃烧参数。例如，控制器可确定点火平均
有效压强(IMEP)、燃料燃烧的最大热释放率和其他参数。
对于以上所讨论的提供的所有确定和信号，发动机控制400接收
当前发动机转速418和发动机负荷420的信息，发动机负荷420可以
是指令的或实际的负荷。可选地将多个信号、即失火信号409、峰值
压强信号411、压强升高信号413、实际点火信号415和燃烧中心指
示信号417提供给复用器422或者替代地对它们进行单独分析。在求
和点428中比较每个这些信号424与对应的期望参数426。尽管求和
点428在此示出为减法器，但是可使用用于比较参数的任何已知方法。
例如，求和点428可包括加法函数、其他数学函数、滤波、去除抖动、
平均等等。本文示例性示出的实施例中，表格430包括对于给定发动
机转速418和发动机负荷420的信号424中每个测量的或监测的参数
的发动机的期望参数的列表值，表格430提供对应于每个信号的特定
期望值从而可在求和点428处计算一系列差值432。
在比较器436中将差值集合432中的每个与相应的阈值限值434
进行比较，以确定是否存在故障438。通常示出为包括“大于”符号
的比较器436可包括任何其他数学比较函数，并且可替代地包括用于
推断或确定是否存在故障438的其他类型的逻辑和数学函数和/或它
们的组合。提供故障438给解复用器440以得到可能存在的具体故障。
具体故障可包括：对应失火信号409的失火、对应于峰值压强信号411
的气缸压强损失444、对应于压强升高信号413的不正常燃烧率446、
对应于实际点火信号415的早燃448和对应于燃烧中心指示信号417
的提早燃烧或迟后燃烧故障450。提供所有这些故障至或门452，从
而至少一个故障的存在将会激活故障标记454。故障标记454可用于
警示机器操作者存在故障，例如通过点亮灯或信息警示操作者存在故
障，和/或可附加地用于通过将发动机运行改变成可行的程度处理故障
工况来自动缓解故障。例如，基于实际点火信号415提供的早燃448
表示早燃指示，其可引起针对预定数量的发动机循环并且在预定的正
时角度实施的预定点火延迟，例如喷射延迟。如果始终存在早燃，或
者早燃得到改善，则可维持该点火正时或者进一步调整直至达到最大
延迟。
工业实用性
本发明可应用于任何类型的内燃机并且用于任何应用。在所示的
实施例中，示出所描述的发动机具有与每个发动机气缸相联的压强传
感器。在替代实施例中，取决于被诊断和/或处理的不正常燃烧的类型，
可在一个或者至少少于所有发动机气缸中使用压强传感器。例如，对
于多个缸具有相同性能的发动机，如果引起不正常燃烧的因素不适用
于所监测气缸中存在的发动机硬件，则可在代表性的发动机气缸中安
装单个压强传感器以监测所有发动机气缸。替代地，可在相同的发动
机气缸中使用不止一个压强传感器。
本文描述的系统和方法可用于多种实时的并且在发动机正常运
行期间执行的发动机诊断测试。图5中示出诊断多种发动机不正常运
行工况的方法的流程图。在开始时，方法包括在502处正常使用期间
运行发动机。当发动机运行时，获得并且监测包括由发动机的合适的
传感器或者多个控制器提供的信号的各种运行参数，包括在504处监
测发动机压强、发动机正时和所需要的或指令的点火正时。在506处，
在发动机运行期间，并且针对其参数也可被监测的某一特定的发动机
转速和负荷的组合，使用至少与发动机相联的电子控制器分析多个信
号以确定多个燃烧参数。
在所示出的实施例中，在508处，控制器基于压强信号确定气缸
内燃料爆震的发生。在510处，控制器还基于压强信号确定峰值气缸
压强。在512处，控制器还基于压强信号并且也基于发动机正时信号
确定压强升高率。在514处，控制器还基于气缸压强和发动机正时信
号确定燃烧开始，并且还在516处基于气缸压强和发动机及点火正时
信号确定燃烧中心。应该意识到，也可基于特定需求和每个发动机应
用的运行参数确定基于这些或者额外的发动机运行信号的更少或者
更多的这些发动机参数。
如所确定的多个燃烧参数，在518处，在正常发动机运行期间实
时并且连续地，比较每个参数与对于发动机特定转速和负荷运行点所
期望的或需要的相应燃烧参数。在一个实施例中，计算每个参数与针
对该参数的相应期望或需要值的差值或偏差，其被列表用于发动机的
发动机转速和负荷运行点。520处，将差值与对于该参数所考虑的阈
值进行比较，并且当差值超过差值阈值时，在522处提供故障信号。
故障信号可用于通知机器操作者存在故障并且，额外地或替代地，在
524处引起将要采取的故障缓解过程。当不存在故障时，该过程在发
动机运行期间继续。在一个实施例中，可在于522处提供故障信号之
前在524处进行缓解过程。
在一个可选的实施例中，取决于所诊断的工况类型，在发动机定
期保养或维修时，控制器可允许发动机以降低的功率输出模式运行，
使得可避免进一步损坏发动机元件。缓解措施额外的例子包括：在双
重燃料发动机中禁用燃气或者柴油、改变柴油喷射器和/或火花塞正时
角度、改变燃气和/或柴油喷射量等等。在另一可选的实施例中，在发
动机运行期间可进行打断式测试，切断对一个或多个气缸的燃料供
给。在这样的实施例中，对于其他气缸继续正常提供燃料，而同时发
动无燃料循环的特定气缸。以该方式，可监测不同工况下的发动机压
强(motoringpressure)。作为对该实施例的改进，可以多于一个的特
定运行工况运行发动机，例如，服务测试，使得在故障排查或者维修
的环境中在不同运行工况下检查气缸运行。
可以意识到，上述描述提供了所公开的系统和技术的实例。但是，
可以预想到在细节上不同于上述实例的本发明的其他实施方式。对本
发明或者其实例的所有引用旨在引用就该点进行讨论的特定实例，不
对本发明的范围构成更一般的限制。关于某些特征的所有区别性和贬
抑性语言仅表示这些特征不是优选的，并不从本发明的范围中完全排
除它们，除非另有说明。
本文描述的数值范围仅用于作为单独地引用落入该范围内的每
个单独数值的简略方法，除非本文另有说明，并且每个单独的数值并
入说明书中，就像它在本文中被单独描述一样。本文描述的所有方法
可以任何合适的顺序执行，除非本文另有说明或者与上下文明显矛
盾。