CN106703991B - 一种发动机保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机保护装置及方法，用于抑制发动机爆震带来的影响，在不同工况下均能监控和抑制爆震，当爆震传感器检测到爆震发生时，改变活塞腔容积，减小燃烧室内部的压力和温度；同时设计滑块弹簧预紧力为最高爆压对应的滑块表面受力，在爆压超限时，克服弹簧预紧力，增大活塞腔容积，抑制爆压超限带来的危害。另外通过一定的诊断策略，在爆震或缸压超限达到一定程度后，对原因进行故障判断，进而进行故障存储，点亮状态指示灯，系统降级等措施，并及时提醒驾驶员进行发动机维修。

Description

一种发动机保护装置及方法

技术领域

本发明涉及发动机燃烧领域，特别涉及一种提高发动机可靠性的装置及方法。

背景技术

随着经济性要求的提高，发动机的压缩比需要相应提高，但随之爆震的风险加大。爆震是指发动机汽缸内某部分混合气在正常燃烧火焰前锋到达之前自燃造成的异常燃烧现象。现实应用中，下述情况可导致爆震：过多的积炭(过高的机油灰分)；机油消耗过大，发动机过浓燃烧；燃料浓于设定点超过5％；中冷器污染(过高进气温度)；增压不能控制或过高；点火定时不准；燃料品质差(低辛烷值)。可见，随着使用工况的变化，爆震发生的概率还是较高的。发生爆震后，发动机动力性、经济性将急剧恶化，发动机寿命大大减少，当发生强烈爆震时，活塞等发动机部件可能造成永久性损坏。为此，基于可靠性要求和经济性综合考虑，在不影响动力性(需要一定的轻微爆震保持性能)的前提下，抑制强烈爆震产生，降低强烈爆震所带来的可靠性损失是本领域技术人员需要克服和解决的一个技术难题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种发动机保护装置及方法，通过该装置及方法，可以抑制发动机爆震，提高发动机可靠性。

本发明的目的之一的保护装置是通过以下技术方案实现的：

一种发动机保护装置，所述装置设置在缸盖上，包括与燃烧室连通的压力通道，在压力通道内设置有滑块腔，滑块腔安装有滑块和滑块控制机构，

滑块控制机构包括：安装在滑块背面的弹簧；安装在弹簧后面的螺塞，螺塞拧在缸盖上；与滑块刚性连接的齿条；设置在外部的电机，齿条穿过螺塞与该电机相连，缸盖上还设有与压力通道连通的传感器通道，传感器通道一端连接有爆震传感器。

进一步，在电机不加电时，滑块在燃烧室内的压力作用下能够带动齿条自由移动。

进一步，滑块弹簧预紧力设计为发动机最高设计爆压所对应的滑块表面受力。

本发明的目的之二的利用上述保护装置的保护方法是通过以下技术方案实现的：

一种利用前述发动机保护装置的发动机保护方法，所述方法包括：

1)设定滑块弹簧预紧力，使其等于根据发动机最高设计爆压对应的滑块表面受力；

2)利用爆震传感器对爆震现象进行识别检测；

3)当确定发生爆震时，通过爆震的强弱程度计算抑制爆震影响所需的滑块位移，通过电机带动齿条执行所述位移；同时将点火提前角延后处理；

4)当缸内压力超过最高设计爆压时，滑块克服弹簧预紧力移动，进一步增大滑块腔容积，以降低燃烧室内的压力。

进一步，上述步骤4)后还包括：

5)设定爆震次数和/或爆震时长下限值和上限值，用故障诊断模块(DSM模块)对爆震重复检测，若爆震次数和/或爆震时长低于下限值，保持当前运行工况；若爆震次数和/或爆震时长高于下限值而低于上限值，故障诊断模块通知执行器调整点火提前角，并对燃烧混合气进行控制；若爆震次数和/或爆震时长高于上限值，需要对故障进行停车检查或维修。

本发明的优点在于：

1、实时监控爆震并进行实时调整燃烧室容积，抑制爆震产生，减小爆震影响。

2、抑制爆发压力超限，提高发动机可靠性。

3、结构简单，对缸盖结构改动小，控制方式容易实现，成本低，效果显著。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本发明实施方式的保护装置的结构示意图。

附图2示出了根据本发明实施方式的保护方法的控制流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，提出一种发动机保护装置，如图1所示，所述装置设置在缸盖10上，包括与燃烧室连通的压力通道1，在压力通道内设置有滑块腔4，滑块腔4安装有滑块和滑块控制机构，滑块控制机构包括：安装在滑块2背面的弹簧3；安装在弹簧3后面的螺塞7，螺塞7拧在缸盖10上；与滑块2刚性连接的齿条6；设置在外部的电机5，齿条6穿过螺塞7与该电机相连，缸盖10上还设有与压力通道1连通的传感器通道8，传感器通道8一端连接有爆震传感器9。在电机不加电时，滑块可以在燃烧室内的压力作用下能够带动齿条自由移动。滑块弹簧预紧力设计为发动机最高设计爆压所对应的滑块表面受力。

参考图2，利用上述保护装置的保护方法包括：

1)设定滑块弹簧预紧力，使其等于根据发动机最高设计爆压对应的滑块表面受力；

2)利用爆震传感器对爆震现象进行识别检测；

3)当确定发生爆震时，通过爆震的强弱程度计算抑制爆震影响所需的滑块位移，通过电机带动齿条执行所述位移；同时将点火提前角延后处理；

4)当缸内压力超过最高设计爆压时，滑块克服弹簧预紧力移动，进一步增大滑块腔容积，以降低燃烧室内的压力。

5)设定爆震次数和/或爆震时长下限值和上限值，用故障诊断模块(DSM模块)对爆震重复检测，若爆震次数和/或爆震时长低于下限值，保持当前运行工况；若爆震次数和/或爆震时长高于下限值而低于上限值，故障诊断模块通知执行器调整点火提前角，并对燃烧混合气进行控制；若爆震次数和/或爆震时长高于上限值，需要对故障进行停车检查或维修。

本发明开发的发动机保护装置及相应的方法利用滑块精密控制机构，用于抑制发动机爆震带来的影响，在不同工况下均能监控和抑制爆震，当爆震传感器检测到爆震发生时，根据爆震强度计算滑块位移，从而电机拖动齿条执行，滑块左移，增大滑块腔容积，减小燃烧室内部的压力和温度；同时由于滑块弹簧预紧力设计为发动机最高设计爆压所对应的滑块表面受力,当爆发压力超限时,克服弹簧预紧力使滑块腔容积进一步增大,降低燃烧室内的压力，抑制爆压超限带来的危害，并降低由此带来的风险。另外通过一定的诊断策略，在爆震或爆压超限达到一定程度后，对原因进行故障判断，进而进行故障存储，点亮状态指示灯，系统降级等措施，并及时提醒驾驶员进行发动机维修。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种发动机保护方法，其特征在于，所述发动机保护方法利用发动机保护装置进行，所述发动机保护装置设置在缸盖(10)上，包括与燃烧室连通的压力通道(1)，在压力通道内设置有滑块腔(4)，滑块腔(4)安装有滑块和滑块控制机构，

滑块控制机构包括：安装在滑块(2)背面的弹簧(3)；安装在弹簧(3)后面的螺塞(7)，螺塞(7)拧在缸盖(10)上；与滑块(2)刚性连接的齿条(6)；设置在外部的电机(5)，齿条(6)穿过螺塞(7)与该电机相连，

缸盖(10)上还设有与压力通道(1)连通的传感器通道(8)，传感器通道(8)一端连接有爆震传感器(9)；所述方法包括：

1)设定滑块弹簧预紧力，使其等于根据发动机最高设计爆压对应的滑块表面受力；

2)利用爆震传感器对爆震现象进行识别检测；

3)当确定发生爆震时，通过爆震的强弱程度计算抑制爆震影响所需的滑块位移，通过电机带动齿条执行所述位移；同时将点火提前角延后处理；

4)当缸内压力超过最高设计爆压时，滑块克服弹簧预紧力移动，进一步增大滑块腔容积，以降低燃烧室内的压力。

2.如权利要求1所述的发动机保护方法，其特征在于，上述步骤4)后还包括：

5)设定爆震次数和/或爆震时长下限值和上限值，用故障诊断模块对爆震重复检测，若爆震次数和/或爆震时长低于下限值，保持当前运行工况；若爆震次数和/或爆震时长高于下限值而低于上限值，故障诊断模块通知执行器调整点火提前角，并对燃烧混合气进行控制；若爆震次数和/或爆震时长高于上限值，需要对故障进行停车检查或维修。

3.如权利要求1或2所述的发动机保护方法，其特征在于，在电机不加电时，滑块(2)在燃烧室内的压力作用下能够带动齿条(6)自由移动。

4.如权利要求1或2所述的发动机保护方法，其特征在于，所述弹簧(3)的预紧力设计为发动机最高设计爆压所对应的滑块表面受力。

5.一种气缸盖，其特征在于，所述气缸盖至少采用根据权利要求1-4任意一项所述的发动机保护方法进行保护。