CN102116241A - 一种汽油机失火诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽油机失火诊断方法，其特征在于具体诊断步骤如下：曲轴时刻偏差采用如下公式进行计算：ΔT＝(T2-T1)-(T1-T0)其中：ΔT为曲轴时刻偏差， T2为当前点火时刻，T1为上一次点火时刻，T0依次类推。转速波动值进行判断，如果波动值过大，则要判断是坏路还是失火，如果是失火，则判断是单缸失火还是多缸失火，如果是单缸，则判断第几缸失火。所有的失火最后都需要统计分析，得到失火程度的评估报告，进而判断是排放相关的还是催化器损坏相关的，最后报告故障和测试完成，存储故障。

Description

一种汽油机失火诊断方法

技术领域：

本发明涉及一种汽油机失火诊断方法，属于汽车电子开发领域。

背景技术：

2008年7月1日开始实施第III阶段GB18352.3-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国III、IV阶段)》排放法规，和以前法规相比，本次主要变化是增加了车载诊断(OBD)系统要求，要求至少必须在线诊断失火、三元催化转化器、氧传感器以及所有和排放相关的传感器执行器。

发动机失火会产生大量的未燃的碳氢化合物废气，部分碳氢化合物在催化器中会和多余氧气反应而导致催化器温度过高损坏，因此失火除了会影响排放，还会损坏催化器。失火为排放法规强制要求检测的项目。

目前发动机失火监测方法主要有如下几种：缸内压力法、点火电压波形法、氧传感器法、离子检测法和曲轴转速波动法等；

缸内压力法根据失火时和正常燃烧时的汽缸压力有较大差异的特性来检测失火，优点是比较准确，但是由于压力传感器价格高、安装不方便、传感器寿命短等原因使得在实际产品中的运用受到限制；

点火电压波形法根据不同燃烧条件，火花塞放电电压波形有很大差异的特性检测失火，优点是安装方便、适应力强，但是由于火花塞电压波形除了与燃烧条件有关，还有可能受到火花塞间隙大小、火花塞绝缘性能的影响，因此检测精度不高；

氧传感器法一般用于三效催化转换器的汽车上，当混合气偏浓时氧传感器输出高电压，混合气偏稀时输出低电压，失火时混合气偏稀，氧传感器电压降到最低值附近，通过氧传感器法可以诊断失火故障，但是由于输出电压对空燃比变化非常敏感，所以这种方法不太可靠；

离子电流法通过外加一个偏置电压，利用火花塞点火时混合气燃烧生成的离子和自由电子在偏置电压下离子和自由电子发生平移形成电流，离子和电子浓度随燃烧过程变化而不断变化的特性检测失火，优点是不但可以检测失火，还可以检测爆震和配气相位以及提供空燃比信息，但是造价很高，实现起来还有一定困难。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种汽油机失火诊断方法，是一种基于统计方法的高可靠性的发动机失火诊断算法，属于曲轴转速信号波动法；定义失火率为曲轴每旋转1000转发生的失火次数百分比，当失火率过高超过允许范围(根据试验和经验标定)则报告故障，失火检测项目包含对缸失火检测(对缸失火次数分别超出规定的限值1000次(数值可标定))、邻缸失火检测(相邻两缸失火次数分别超出规定的限值50次(数值可以标定))、催化器损害失火判定(曲轴200转，所有缸累计总失火次数超出规定的催化器损坏阈值即50次)和排放损害失火判定(曲轴1000转，所有缸累计总失火次数过高会导致OBD排放超限阈值即50次)；本发明无需在原发动机电控系统中增加新硬件，可靠性高，适用范围广，能够满足OBD法规要求。

本发明的技术方案是这样实现的：一种汽油机失火诊断方法，由于失火发生时曲轴会因为失去动力而减速，因此通过监测曲轴速度的变化可用来对失火进行监测；检测曲轴半转周期持续时间，当持续时间过长超过规定范围，排除干扰影响后，说明此刻出现失火；其特征在于：诊断的具体步骤如下：

1)判断诊断允许条件

A、检查是否存在影响失火诊断的故障部件包括进气压力传感器、水温传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、电子节气门执行器、进气流量传感器、车速传感器等；B、发动机处于稳态工况；C、发动机运转条件满足要求(发动机转速、车速、冷却液温度、节气门位置、进气压力、大气压力、燃油位置、电瓶电压、发动机运转时间、诊断次数等条件在允许范围内，空调继电器开关、手动控制开关关闭)；D、当前工况处于允许失火诊断的区域之内(区域可以标定)；E、无坏路影响。

2)计算曲轴时刻偏差

可选择扭矩变化率模式或者加速变化率度模式(可事先标定)，曲轴时刻偏差采用如下公式进行计算：

ΔT＝(T2-T1)-(T1-T0)

其中：ΔT为曲轴时刻偏差，T2为当前点火时刻，T1为上一次点火时刻，TO依次类推。

3)记录发动机工作循环次数

通过计数器累加工作循环数，当失火诊断允许后，开始计数。以当前循环为起始循环，循环数为1，只要循环数达到标定配置值，则说明到达结束循环。

4)确定失火诊断限值

在不同模式下(加速度变化率模式和扭矩变化率模式)，选择不同限值表(可标定，是发动机转速和发动机负荷的函数，随着当前工况变化，当超出查表的范围则采用最接近点的数值进行插值)；以加速度模式为例，查出加速度限值表当前转速负荷工况下的失火诊断限值，寻找曲轴时刻偏差最大值及第二大值并保存，确定所侦测的物理缸位置。

扭矩模式和加速度模式类似，根据发动机转速和负荷查表，得到失火诊断限值，并确定所侦测的物理缸位置。

5)寻找曲轴时刻变化量最大值的位置

可采用不同方法，如果采用双次偏差方法，上一周期的偏差值也参与计算，即在本周期和上一周期中寻找最大值，否则只在本次周期寻找最大值。

6)判断是否发生失火

如果曲轴时刻偏差最大值超过阈值，则说明发生失火。

7)统计各缸的失火次数

发动机起始循环时要初始化失火次数，当检测到失火，累加最大值失火缸的失火次数，如果第二大值超过某个阈值，则计数第二大值失火缸的失火次数；扭矩模式和加速度模式下选择的阈值不同。

8)检测对缸失火状态，并更新各缸失火次数

根据发动机起始循环和结束循环的工况查表选取起始和结束时的对缸模式限值，选取最大值作为判定值，检测对缸失火次数是否超过这些阈值，如果超过，说明出现对缸失火。

9)计算总失火次数，确定各判定限值

将各单缸失火次数累加，根据发动机起始循环和结束循环的工况查表选取起始和结束时的催化器损害型限值，选取最大值作为判定值。

10)判断是否存在邻缸失火

处于结束循环时，总的失火次数超过催化器损害失火限值，判断相邻缸的失火次数是否同时超过约50次，如果超过，则说明出现了邻缸失火。

11)催化器损害失火判定

如果在曲轴旋转200转时间内总的失火次数超过催化器损害失火限值约50次，判定如果不是坏路情况，则说明发生了催化器损害的失火。

12)排放损害失火判定

如果在曲轴旋转1000转时间内总的失火次数超过排放损害失火限值约50次，判定如果不是坏路情况，则说明发生了排放损害类型失火。不同失火程度的失火次数定义为四个区，给失火程度分级，如果失火次数小于等于1级限值，就作为一级失火，级数越高，失火程度越高。

本发明基于曲轴转速波动值进行判断，如果波动值过大，还要判断该波动是由坏路引起的还是失火引起的；坏路的情况可由ABS或安装在车辆质心位置的加速度传感器判断出，如果并非坏路，则基本可以断定存在失火；此时要判断是单缸失火还是多缸失火，如果是单缸，则判断第几缸失火；所有的失火都需要统计分析，并得到失火程度的评估报告，进而判断是排放相关的还是催化器损坏相关的，最后报告和存储失火故障。

附图说明：

图1为本发明的失火检测流程图；

图2为本发明的系统未报失火故障的发动机的粗暴度信号图；

图3为本发明的系统检测出失火并报出故障的发动机的粗暴度信号图；

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：如图1所示，由于一个发动机循环，曲轴旋转两圈，因此根据曲轴只能判定1、4缸或2、3缸失火，图中4缸失火，因此曲轴只能判定1缸或4缸失火，如果加上凸轮轴，就可以准确地定位当前发生失火的是4缸。

一种汽油机失火诊断方法，由于失火发生时曲轴会因为失去动力而减速，因此通过监测曲轴速度的变化可用来对失火进行监测；检测曲轴半转周期持续时间，当持续时间过长超过规定范围，排除干扰影响后，说明此刻出现失火；其特征在于：诊断的具体步骤如下：

1、判断诊断允许条件

A、检查是否存在影响失火诊断的故障部件包括进气压力传感器、水温传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、电子节气门执行器、进气流量传感器、车速传感器等；B、发动机处于稳态工况；C、发动机运转条件满足要求(发动机转速、车速、冷却液温度、节气门位置、进气压力、大气压力、燃油位置、电瓶电压、发动机运转时间、诊断次数等条件在允许范围内，空调继电器开关、手动控制开关关闭)；D、当前工况处于允许失火诊断的区域之内(区域可以标定)；E、无坏路影响。

2、计算曲轴时刻偏差

可选择扭矩变化率模式或者加速变化率度模式(可事先标定)，曲轴时刻偏差采用如下公式进行计算：

ΔT＝(T2-T1)-(T1-T0)

其中：ΔT为曲轴时刻偏差，T2为当前点火时刻，T1为上一次点火时刻，TO依次类推。

3、记录发动机工作循环次数

通过计数器累加工作循环数，当失火诊断允许后，开始计数。以当前循环为起始循环，循环数为1，只要循环数达到标定配置值，则说明到达结束循环。

4、确定失火诊断限值

在不同模式下(加速度变化率模式和扭矩变化率模式)，选择不同限值表(是发动机转速和发动机负荷的函数，随着当前工况变化，当超出查表的范围则采用最接近点的数值进行插值)；以加速度模式为例，查出加速度限值表当前转速负荷工况下的失火诊断限值，寻找曲轴时刻偏差最大值及第二大值并保存，确定所侦测的物理缸位置。

扭矩模式和加速度模式类似，根据发动机转速和负荷查表，得到失火诊断限值，并确定所侦测的物理缸位置。

5、寻找曲轴时刻变化量最大值的位置

可采用不同方法，如果采用双次偏差方法，上一周期的偏差值也参与计算，即在本周期和上一周期中寻找最大值，否则只在本次周期寻找最大值。

6、判断是否发生失火

如果曲轴时刻偏差最大值超过阈值，则说明发生失火。

7、统计各缸的失火次数

发动机起始循环时要初始化失火次数，当检测到失火，累加最大值失火缸的失火次数，如果第二大值超过某个阈值，则计数第二大值失火缸的失火次数；扭矩模式和加速度模式下选择的阈值不同。

8、检测对缸失火状态，并更新各缸失火次数

根据发动机起始循环和结束循环的工况查表选取起始和结束时的对缸模式限值，选取最大值作为判定值，检测对缸失火次数是否超过这些阈值，如果超过，说明出现对缸失火。

9、计算总失火次数，确定各判定限值

将各单缸失火次数累加，根据发动机起始循环和结束循环的工况查表选取起始和结束时的催化器损害型限值，选取最大值作为判定值。

10、判断是否存在邻缸失火

处于结束循环时，总的失火次数超过催化器损害失火限值，判断相邻缸的失火次数是否同时超过约50次，如果超过，则说明出现了邻缸失火。

11、催化器损害失火判定

如果在曲轴旋转200转时间内总的失火次数超过催化器损害失火限值约50次，判定如果不是坏路情况，则说明发生了催化器损害的失火。

12、排放损害失火判定

如果在曲轴旋转1000转时间内总的失火次数超过排放损害失火限值约50次，判定如果不是坏路情况，则说明发生了排放损害类型失火。不同失火程度的失火次数定义为四个区，给失火程度分级，如果失火次数小于等于1级限值，就作为一级失火，级数越高，失火程度越高。

实施例1：

如图2所示，为3000转/分转速条件下，存在2％失火率的情况发动机转速波动信号。因为失火率导致的排放在OBD法规允许范围内，系统未报失火故障；

实施例2：

如图3所示，在转速3000转/分条件下，存在5％失火率的情况发动机转速波动信号。因为失火率导致的排放在OBD法规允许范围以外，系统检测出失火并报出故障。

Claims (1)

1.一种汽油机失火诊断方法，由于失火发生时曲轴会因为失去动力而减速，因此通过监测曲轴速度的变化可用来对失火进行监测；检测曲轴半转周期持续时间，当持续时间过长超过规定范围，排除干扰影响后，说明此刻出现失火；其特征在于：诊断的具体步骤如下：

(1)判断诊断允许条件

A、检查是否存在影响失火诊断的故障部件包括进气压力传感器、水温传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、电子节气门执行器、进气流量传感器、车速传感器等；B、发动机处于稳态工况；C、发动机运转条件满足要求(发动机转速、车速、冷却液温度、节气门位置、进气压力、大气压力、燃油位置、电瓶电压、发动机运转时间、诊断次数等条件在允许范围内，空调继电器开关、手动控制开关关闭)；D、当前工况处于允许失火诊断的区域之内(区域可以标定)；E、无坏路影响。

(2)计算曲轴时刻偏差

可选择扭矩变化率模式或者加速变化率度模式(可事先标定)，曲轴时刻偏差采用如下公式进行计算：

ΔT＝(T2-T1)-(T1-T0)

其中：ΔT为曲轴时刻偏差，T2为当前点火时该，T1为上一次点火时刻，TO依次类推。

(3)记录发动机工作循环次数

通过计数器累加工作循环数，当失火诊断允许后，开始计数。以当前循环为起始循环，循环数为1，只要循环数达到标定配置值，则说明到达结束循环。

(4)确定失火诊断限值

在不同模式下(加速度变化率模式和扭矩变化率模式)，选择不同限值表(可标定，是发动机转速和发动机负荷的函数，随着当前工况变化，当超出查表的范围则采用最接近点的数值进行插值)；以加速度模式为例，查出加速度限值表当前转速负荷工况下的失火诊断限值，寻找曲轴时刻偏差最大值及第二大值并保存，确定所侦测的物理缸位置。

扭矩模式和加速度模式类似，根据发动机转速和负荷查表，得到失火诊断限值，并确定所侦测的物理缸位置。

(5)寻找曲轴时刻变化量最大值的位置

可采用不同方法，如果采用双次偏差方法，上一周期的偏差值也参与计算，即在本周期和上一周期中寻找最大值，否则只在本次周期寻找最大值。

(6)判断是否发生失火

如果曲轴时刻偏差最大值超过阈值，则说明发生失火。

(7)统计各缸的失火次数

发动机起始循环时要初始化失火次数，当检测到失火，累加最大值失火缸的失火次数，如果第二大值超过某个阈值，则计数第二大值失火缸的失火次数；扭矩模式和加速度模式下选择的阈值不同。

(8)检测对缸失火状态，并更新各缸失火次数

根据发动机起始循环和结束循环的工况查表选取起始和结束时的对缸模式限值，选取最大值作为判定值，检测对缸失火次数是否超过这些阈值，如果超过，说明出现对缸失火。

(9)计算总失火次数，确定各判定限值

将各单缸失火次数累加，根据发动机起始循环和结束循环的工况查表选取起始和结束时的催化器损害型限值，选取最大值作为判定值。

(10)判断是否存在邻缸失火

处于结束循环时，总的失火次数超过催化器损害失火限值，判断相邻缸的失火次数是否同时超过约50次，如果超过，则说明出现了邻缸失火。

(11)催化器损害失火判定

如果在曲轴旋转200转时间内总的失火次数超过催化器损害失火限值约50次，判定如果不是坏路情况，则说明发生了催化器损害的失火。

(12)排放损害失火判定

如果在曲轴旋转1000转时间内总的失火次数超过排放损害失火限值约50次，判定如果不是坏路情况，则说明发生了排放损害类型失火。不同失火程度的失火次数定义为四个区，给失火程度分级，如果失火次数小于等于1级限值，就作为一级失火，级数越高，失火程度越高。

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