CN101469644A - 一种发动机失火判断方法 - Google Patents

Abstract

一种发动机失火判断方法，该方法包括以下步骤：(a)针对发动机的多种转速和负荷的每一种转速和负荷，确定正常点火情况下相邻两次点火的间隔时间的置信区间；(b)检测发动机相邻两次点火的间隔时间、转速以及负荷；(c)将所检测的间隔时间与所述置信区间进行比较，该置信区间与所检测的发动机转速和负荷相对应，如果所述间隔时间位于所述置信区间内，则判断没有发生失火，否则判断发生失火。本发明提供的失火方法不需要使用到其他辅助检测装置，而且失火判断准确。

Description

一种发动机失火判断方法

技术领域

本发明涉及一种发动机失火判断方法。

背景技术

当发动机点火系统发生损坏时，吸入气缸内的混合气体不能被及时点燃，从而油气混合物没有正常燃烧便被直接排入发动机排气系统，这样可能会引发多种危害，例如，混合气体在尾管内燃烧会损坏排气系统；使三元催化系统快速老化，从而降低对有害气体的净化能力；导致污染排放物大幅增加。因此准确地判断发动机是否发生失火显得尤为重要，从而在发送机失火率过高时能够及时地通知用户对发动机进行检修。

现在通常采用的失火判断方法为曲轴转速检测法、离子电流检测法以及缸内压力检测法。

在所述曲轴转速检测法中，通过确定出正常点火情况下所述曲轴转速的参考阈值，然后使用转速传感器检测曲轴的转速并将所检测的转速与所述参考阈值进行比较，如果曲轴所检测的转速超过所述参考阈值，则判断发动机发生失火。此方法可以使用发动机上现有的曲轴转速传感器来测量曲轴转速，然而在曲轴转速较高时，曲轴的瞬时转速波动较大，从而可能导致失火判断不准确。

在所述离子电流法中，通过检测火花塞正负极之间的离子电流波形并将所检测的电流波形与正常点火时的离子电流波形进行比较，根据比较结果来判定发动机是否发生失火。此方法中需要使用特殊的火花塞，该火花塞中配备有用于检测离子电流的传感器。

在缸内压力检测法中，通过检测汽缸中的压力并将所检测压力与正常点火情况下的压力进行比较，根据比较结果来判定发动机是否发生失火。此方法中需要使用缸压传感器。

在上述三种方法中，所述曲轴转速检测法在转速较高时通常不能准确地判断是否发生失火，而所述离子电流检测法和缸内压力检测法虽然没有曲轴转速检测法的上述局限，然而该两种检测法需要使用到辅助检测设备，从而增加了失火检测成本。

发明内容

本发明针对现有的发动机失火判断方法需要使用辅助检测设备以及判断结果不够准确的缺点，提供了一种无需使用辅助设备且能够非常准确地检测失火的发动机失火判断方法。

本发明提供的发动机失火判断方法包括：(a)针对发动机的多种转速和负荷的每一种转速和负荷，确定正常点火情况下相邻两次点火的间隔时间的置信区间；(b)检测发动机相邻两次点火的间隔时间、转速以及负荷；(c)将所检测的间隔时间与所述置信区间进行比较，该置信区间与所检测的发动机转速和负荷相对应，如果所述间隔时间位于所述置信区间内，则判断没有发生失火，否则判断发生失火。

在采用本发明提供的方法进行失火判断时，所述发动机相邻两次点火的间隔时间的检测只需要在发动机控制器进行相应地程序设定即可实现，不需要使用其他辅助检测装置。而且相比于瞬时转速来说，间隔时间更加稳定，不会在较高转速的情况下存在较大波动，从而本发明的方法可以适用于各种转速的情况，提高了失火判断的准确性。

附图说明

图1为本发明的失火判断方法的流程图；

图2为采用本发明提供的失火判断方法进行失火率统计的流程图。

具体实施方式

下面参考附图详细描述本发明。

本发明提供了一种发动机失火判断方法，该方法包括以下步骤：(a)针对发动机的多种转速和负荷的每一种转速和负荷，确定正常点火情况下相邻两次点火的间隔时间的置信区间；(b)检测发动机相邻两次点火的间隔时间、转速以及负荷；(c)将所检测的间隔时间与所述置信区间进行比较，该置信区间与所检测的发动机转速和负荷相对应，如果所述间隔时间位于所述置信区间内，则判断没有发生失火，否则判断发生失火。

所述相邻两次点火的间隔时间是指发动机的曲轴每转过点火间隔角所需要的时间。对于缸数为i的发动机而言，所述点火间隔角为

因此，可以得出三缸发动机的点火间隔角为240°，而六缸发动机的点火间隔角为120°。该相邻两次点火的间隔时间可以通过在发动机点火控制器中执行应用程序来获得，该应用程序检测点火控制器发送点火信号，并在检测到点火信号时开始计时，直到检测下一个点火信号时计时结束，所计的时间即为相邻两次点火的间隔时间。

根据概率统计中的中心极限定理，当样本容量趋于无穷时，某些随机序列的极限分布为正态分布，因此所述步骤(a)中置信区间的确定可以通过以下步骤来实现，所述步骤(a)包括：针对发动机的多种转速和负荷中的每一种转速和负荷，对正常点火情况下相邻两次点火的间隔时间进行多次采样，获得多种转速和负荷中的每一种转速和负荷下间隔时间样本x₁，x₂，x₃…x_n；μ为间隔时间的正态总体均值，对μ的估计可以采用t分布估计，从而可以得出这样的等式： $T=\frac{\stackrel{\‾}{x}-\mathrm{\μ}}{\sqrt{S^2/n}},$ 其中，x为采样值x₁，x₂，x₃…x_n的平均值， $\stackrel{\‾}{x}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i/n,$ S²为采样值x₁，x₂，x₃…x_n的样本方差， $S^2=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2}{n-1}.$

所述T服从t(n-1)分布，因此，当置信度为(1-a)时，则有P{|T|<t_a/2(n-1)}＝1-α，从而根据上述等式计算出μ的一个置信度为(1-α)的置信区间为A-B，其中 $A=\stackrel{\&OverBar;}{x}-\frac{t_{\mathrm{\&alpha;}/2}(n-1)\&times;S}{\sqrt{n}},$ $B=\stackrel{\&OverBar;}{x}+\frac{t_{\mathrm{\&alpha;}/2}(n-1)\&times;S}{\sqrt{n}},$ 从而将间隔时间的一个置信度为1-α的置信区间确定为( )，其中，x为采样值x₁，x₂，x₃…x_n的平均值， $\stackrel{\&OverBar;}{x}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{x}_i/n,$ S为采样值x₁，x₂，x₃…x_n的样本标准差， $S=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(x_i-\stackrel{\&OverBar;}{x})}^2}{n-1}},$ t_a/2(n-1)为t(n-1)分布的水平为α的双侧分位数，其中，n为采样次数。所述t_a/2(n-1)的具体值可以通过查找t分布表得出。

所述置信度1-α和采样次数n可以根据具体需要来进行设定，例如置信度1-α的范围可以为92％-98％，而所述采样次数n的范围可以为1000-4000。

通过上述步骤(a)可以构建出表示转速、负荷以及置信区间三者关系的三维图表。

由于所述间隔时间样本为发动机正常点火情况下的样本，因此，在进行采样前还需要检查发动机的状态，以确保发动机能够正常点火。检查项目包括：(1)检查零部件的状态，确保其可以正常工作，该零部件包括水温传感器、进气温度压力传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴相位传感器、爆震传感器、氧传感器、机油压力传感器以及机油温度传感器等等，如果发动机包括EGR、VVT-i等机构，还应该保证该机构工作正常；(2)确认供油压力以及电瓶电压处于正常范围；(3)进气系统和排气系统应该尽量采用整车装配系统中的进气系统和排气系统。

为了保证所述置信区间的可靠性，优选情况下，所述方法还包括：(d)对所述

项进行放大f倍，该放大系数f为

与之中的较大一者，其中x_min和x_max分别表示间隔时间样本x₁，x₂，x₃…x_n中的样本极小值和样本极大值，S为采样值x₁，x₂，x₃…x_n的样本标准差。

为了验证所确定的置信区间是否能够准确地判断失火，所述方法还包括：(e)在步骤(d)之后，在发动机中制造失火，当所述置信区间不能正确地判定失火时，则以预定步长增大所述放大系数。该预定步长的范围可以为0.005-0.1。

所述在发动机中制造失火可以借助于失火发生装置来实现，但优选情况下，失火的制造可以通过使用失火程序对发动机的点火信号进行屏蔽来实现。所述失火程序可以对点火信号进行计数，并根据所设定失火率来判断是否需要制造失火，当需要制造失火时，则屏蔽点火信号。这样避免了使用失火发生装置，节约了成本。

图2为采用本发明提供的失火判断方法进行失火率统计的流程图。假设需要统计发动机进行3000次点火中失火的概率。开始时，点火计数d和失火计数s初始化为零；判断发动机是否工作在失火检测范围，该检测范围可以是发动机的转速为800-4500转/分钟、负荷为20-100千帕；如果发动机工作在所述检测范围，则在检测到发动机的点火信号时，d＝d+1；并进行失火判断，即判断相邻两次点火的间隔是否处于置信区间以内，如果处于置信区间以内，则返回到上述点火信号检测步骤，否则，s＝s+1并判断d是否等于3000，如果等于，则统计失火率s/d，否则返回到上述点火信号检测步骤。将使用本发明的判断方法得出的失火率与实际的失火率进行比较，如果两者之差不超过5％，则表明置信区间合格，即可以准确地判断失火，否则还需要使用上述步骤(e)对置信区间进行修正。所述实际的失火率可以为上述失火程序中设定的失火率。

在本发明的失火判断方法中，所述发动机相邻两次点火的间隔时间的检测只需要在发动机控制器进行相应地程序设定即可实现，不需要使用到其他辅助检测装置，从而节约了成本。而且根据采用统计计算的置信区间可以很准确地判断失火。此外，在对所述置信区间进行验证时，发动机中失火的制造是通过使用失火程序对发动机的点火信号进行屏蔽来实现，避免了失火发生装置的使用，从而进一步地节约了成本。

Claims (7)

1、一种发动机失火判断方法，该方法包括以下步骤：

(a)针对发动机的多种转速和负荷的每一种转速和负荷，确定正常点火情况下相邻两次点火的间隔时间的置信区间；

(b)检测发动机相邻两次点火的间隔时间、转速以及负荷；

(c)将所检测的间隔时间与所述置信区间进行比较，该置信区间与所检测的发动机转速和负荷相对应，如果所述间隔时间位于所述置信区间内，则判断没有发生失火，否则判断发生失火。

2、根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(a)包括以下步骤：

针对发动机的多种转速和负荷中的每一种转速和负荷，对正常点火情况下相邻两次点火的间隔时间进行多次采样，获得多种转速和负荷中的每一种转速和负荷下间隔时间样本x₁，x₂，x₃…x_n；

将每一种转速和负荷下，间隔时间的一个置信度为1-α的置信区间确定为A-B，其中， $A=\stackrel{\&OverBar;}{x}-\frac{t_{\mathrm{\&alpha;}/2}(n-1)\&times;S}{\sqrt{n}},$ $B=\stackrel{\&OverBar;}{x}+\frac{t_{\mathrm{\&alpha;}/2}(n-1)\&times;S}{\sqrt{n}},$

其中，x为采样值x₁，x₂，x₃…x_n的平均值， $\stackrel{\&OverBar;}{x}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{x}_i/n,$ S为采样值x₁，x₂，x₃…x_n的样本标准差， $S=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(x_i-\stackrel{\&OverBar;}{x})}^2}{n-1}},$ t_α/2(n-1)为t(n-1)分布的水平为α的双侧分位数，其中，n为采样次数。

3、根据权利要求2所述的方法，其中所述置信度1-α的范围为92％-98％，n的范围为1000-4000。

4、根据权利要求2所述的方法，其中所述方法还包括：

(d)对所述

项进行放大f倍，该放大系数f为

与

之中的较大一者，其中x_min和x_max分别为间隔时间样本x₁，x₂，x₃…x_n中的样本极小值和样本极大值，S为采样值x₁，x₂，x₃…x_n的样本标准差。

5、根据权利要求4所述的方法，其中所述方法还包括：

(e)在步骤(d)之后，在发动机中制造失火，从而验证所述置信区间，当所述置信区间不能正确地判定失火时，则以预定步长增大所述放大系数f。

6、根据权利要求5所述的方法，其中所述步骤(e)中的预定步长的范围为0.005-0.1。

7、根据权利要求5所述的方法，其中所述在发动机中制造失火通过屏蔽点火信号来实现。

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