CN102980778A - 一种检测柴油发动机失火的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种判断柴油发动机失火的方法及设备，采集一个工作循环中每个缸对应的曲轴齿的瞬时转速n；由每个缸对应的所述曲轴齿的瞬时转速n计算每个缸的平均角速度

由所述每个缸的平均角速度

计算缸间角加速度α；

为当前缸平均角速度；

为上一缸平均角速度；Δt为两缸的曲轴齿对应的时间总和；判断所述缸间角加速度α是否小于预定失火阈值；如果是，则判断当前缸失火；反之判断没有失火。由于缸间角加速度是对每个工作循环中的曲轴齿均进行瞬时转速的采集得到的，因此，这样可以提高失火判定的精确度。另外，由于缸间角加速度是当前缸与上一缸做差得到的，因此，缸间角加速度可以有效抵抗个别缸的信号干扰。从而提高每个缸是否失火的判断精度。

Description

一种检测柴油发动机失火的方法和设备

技术领域

本发明涉及柴油机控制技术领域，特别涉及一种检测柴油发动机失火的方法和设备。

背景技术

现有技术中，对于电控发动机，由于驱动针脚开路，或者喷油器堵塞，或者电磁阀损坏等原因将有可能导致发动机出现失火。当发动机失火时，发动机的工作振动大、功率受限，对曲轴的冲击较大，如果能够较快判定哪个缸失火，及时维修或者更换将意义重大。

目前，判定哪个缸失火是通过检测瞬时转速进行峰值提取或者对每个循环进行积分处理来比较各个缸的差值。

如图1所示，是现有技术中对6缸发动机断1缸和5缸后的整车采集的瞬时转速数据对应的波形图。

从图1中可以看出，5缸的峰值和3缸的峰值几乎相当，并且积分值也相当。这样利用现有技术中的方法将产生误判。不能够准确判定是哪个缸失火了。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种检测柴油发动机失火的方法和设备，能够准确判定哪个缸失火了，进而及时进行更换或者维修。

本发明实施例提供一种判断柴油发动机失火的方法，包括：

采集一个工作循环中每个缸对应的曲轴齿的瞬时转速n；

由每个缸对应的所述曲轴齿的瞬时转速n计算每个缸的平均角速度

由所述每个缸的平均角速度

计算缸间角加速度α；

为当前缸平均角速度；

为上一缸平均角速度；Δt为两缸的曲轴齿对应的时间总和；

判断所述缸间角加速度α是否小于预定失火阈值；如果是，则判断当前缸失火；反之判断没有失火。

优选地，所述由每个缸对应的所述曲轴齿的瞬时转速n计算每个缸的平均角速度

具体为：

将所述曲轴齿的瞬时转速n转换为角速度

对每个缸的所有的角速度取平均值，得出每个缸的平均角速度。

优选地，所述对每个缸的所有角速度取平均值，得出每个缸的平均角速度，具体为：

去掉每个缸的角速度中的最大值和最小值，将剩余的角速度取平均值得到每个缸的平均角速度。

优选地，所述判断所述缸间角加速度α是否小于预定失火阈值；如果是，则判断当前缸失火；反之判断没有失火；具体为：

判断所述缸间角加速度小于预定失火阈值时，当前缸对应的计数器加P；反之当前缸对应的计数器减Q；所述P和Q分别为预先设定的整数；每个缸对应设置一个计数器；

判断当前缸对应的计数器为零时，则计数器不再减Q，判定当前缸没有失火；判断当前缸对应的计数器达到计数失火阈值时，则判定当前缸失火。

本发明实施例还提供一种判断柴油发动机失火的设备，包括：采集单元、平均角速度计算单元、缸间角加速度计算单元和判断单元；

所述采集单元，用于采集一个工作循环中每个缸对应的曲轴齿的瞬时转速n；

所述平均角速度计算单元，用于由每个缸对应的所述曲轴齿的瞬时转速n计算每个缸的平均角速度

所述缸间角加速度计算单元，用于由所述每个缸的平均角速度

计算缸间角加速度α；

为当前缸平均角速度；

为上一缸平均角速度；Δt为两缸的曲轴齿对应的时间总和；

所述判断单元，用于判断所述缸间角加速度α是否小于预定失火阈值；如果是，则判断当前缸失火；反之判断没有失火。

优选地，所述平均角速度计算单元，包括：角速度转换子单元和平均值计算子单元；

所述角速度转换子单元，用于将所述曲轴齿的瞬时转速n转换为角速度 $\mathrm{\ω}=\frac{2\mathrm{\πn}}{60};$

所述平均值计算子单元，用于对每个缸的所有的角速度取平均值，得出每个缸的平均角速度。

优选地，所述平均值计算子单元，用于对每个缸的所有的角速度取平均值，得出每个缸的平均角速度，具体为：用于去掉每个缸的角速度中的最大值和最小值，将剩余的角速度取平均值得到每个缸的平均角速度。

优选地，所述判断单元包括：判断子单元、计数子单元和判定子单元；

所述判断子单元，用于判断所述缸间角加速度α小于预定失火阈值时，当前缸对应的计数子单元加P；反之当前缸对应的计数子单元减Q；所述P和Q分别为预先设定的整数；

所述计数子单元，每个缸对应设置一个计数子单元；

所述判定子单元，用于判断当前缸对应的计数子单元为零时，则计数子单元不再减Q，则判定当前缸没有失火；判断当前缸对应的计数子单元达到计数失火阈值时，则判定当前缸失火。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例提供的判断柴油发动机失火的方法及设备，采集曲轴齿的瞬时转速，利用瞬时转速计算缸间角加速度，利用缸间角加速度与预定失火阈值进行比较来判定当前缸是否失火。由于缸间角加速度是对每个工作循环中的曲轴齿均进行瞬时转速的采集得到的，因此，这样可以提高失火判定的精确度。另外，由于缸间角加速度是当前缸与上一缸做差得到的，因此，缸间角加速度可以有效抵抗个别缸的信号干扰。从而提高每个缸是否失火的判断精度。

附图说明

图1是现有技术中对6缸发动机断1缸和5缸后的整车采集的瞬时转速数据对应的波形图；

图2是本发明提供的判断柴油发动机失火的方法实施例一流程图；

图3是本发明提供的判断柴油发动机失火的方法实施例二流程图；

图4是本发明提供的判断柴油发动机失火的设备实施例一示意图；

图5是本发明提供的平均角速度计算单元示意图；

图6是本发明提供的判断单元的示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更好地理解和实施本发明提供的技术方案，下面介绍本领域的几个专业术语。

失火：喷油器没有喷油或喷油基本没有燃烧的一种现象。

缸间加速度：计算缸间角加速度=（当前缸平均角速度-上一缸平均角速度）/两缸对应齿的时间总和；

例如：对于一圈60个齿的曲轴，喷3次；则，平均角速度：提取当前缸对应20个齿的瞬时转速，乘以2π除以60得到对应20个齿的瞬时角速度再取平均值；

注：对于第1缸的上一缸平均角速度用本循环最后一个缸平均角速度来计算。例如，对于第1缸，则第1缸的上一缸为第6缸。

工作循环：对六缸机而言，一个工作循环为曲轴转两圈，共计6次喷射。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

参见图2，该图为本发明提供的判断柴油发动机失火的方法实施例一流程图。

本发明实施例提供的判断柴油发动机失火的方法，包括以下步骤：

S201：采集一个工作循环中每个缸对应的曲轴齿的瞬时转速n；

需要说明的是，此处的瞬时转速n的单位为：转每分，即r/min；

对于六缸柴油发动机而言，一个工作循环为曲轴转两圈，共计六次喷射。这样对于一圈曲轴齿为60个，则曲轴转两圈对应120个曲轴齿，则相应地每个缸对应20个曲轴齿。所以一个工作循环中每个缸采集20个曲轴齿对应的瞬时转速n。

S202：由每个缸对应的所述曲轴齿的瞬时转速n计算每个缸的平均角速度

S203：由所述每个缸的平均角速度

计算缸间角加速度α；

为当前缸平均角速度；

为上一缸平均角速度；Δt为两缸的曲轴齿对应的时间总和；

例如，对于六缸的柴油发动机，第1缸的上一缸为第6缸，第2缸的上一缸为第1缸，第3缸的上一缸为第2缸，第4缸的上一缸为第3缸，第5缸的上一缸为第4缸，第6缸的上一缸为第5缸。

Δt为两缸的曲轴齿走过的时间总和；对于六缸发动机，一圈60个曲轴齿，则一个工作循环中，每个缸对应20个曲轴齿。则Δt为两个缸，即40个曲轴齿走过的时间总和。

和

为角速度，单位为弧度每秒，即rad/s。

α的单位为rad/s²。

S204：判断所述缸间角加速度α是否小于预定失火阈值；如果是，则判断当前缸失火；反之判断没有失火。

需要说明的是，所述预定失火阈值为预先设定的一个阈值。

本发明实施例提供的判断柴油发动机失火的方法，采集曲轴齿的瞬时转速，利用瞬时转速计算缸间角加速度，利用缸间角加速度与预定失火阈值进行比较来判定当前缸是否失火。由于缸间角加速度是对每个工作循环中的曲轴齿均进行瞬时转速的采集得到的，因此，这样可以提高失火判定的精确度。另外，由于缸间角加速度是当前缸与上一缸做差得到的，因此，缸间角加速度可以有效抵抗个别缸的信号干扰。从而提高每个缸是否失火的判断精度。

参见图3，该图为本发明提供的判断柴油发动机失火的方法实施例二流程图。

本实施例中的S301与方法实施例一中的S201相同，在此不再赘述。

本实施例中对方法实施例一中的所述S202进行具体介绍，包括：

S302：将所述曲轴齿的瞬时转速n转换为角速度

S303：对每个缸的所有的角速度取平均值，得出每个缸的平均角速度。

需要说明的是，为了提高计算准确度，本发明实施例中对所述平均角速度采用了剔除滤波算法。下面具体说明。

所述对每个缸的所有角速度取平均值，得出每个缸的平均角速度，具体为：

去掉每个缸的角速度中的最大值和最小值，将剩余的角速度取平均值得到每个缸的平均角速度。

例如，本发明以上举例中的六缸发动机，一个工作循环中每个缸对应20个曲轴齿。

则每个缸的平均角速度为：提取当前缸对应的20个曲轴齿的瞬时转速n，由瞬时转速n计算对应的角速度为：删除20个角速度中的最大值和最小值，将剩余的18个曲轴齿的角速度取平均值，得到当前缸的平均角速度。

本实施例中的S304与方法实施例一中的S203相同，在此不再赘述。

下面介绍具体如何利用所述缸间角加速度α判断当前缸是否失火。

S305：判断所述缸间角加速度小于预定失火阈值时，当前缸对应的计数器加P；反之当前缸对应的计数器减Q；所述P和Q分别为预先设定的整数；每个缸对应设置一个计数器；

S306：判断当前缸对应的计数器为零时，则计数器不再减Q，判定当前缸没有失火；判断当前缸对应的计数器达到计数失火阈值时，则判定当前缸失火。

本发明实施例中设置S305-S306是为了使判断失火比较难，判断没有失火比较容易。

为了使本领域技术人员更好地理解S305-S306，下面结合实例详细说明一下。

以图1中的六缸机断1缸和5缸的整车采集的瞬时转速数据为例，共计采集1个工作循环共计120个点，计算6个缸对应的缸间角加速度分别为-10.1366rad/s²、7.8803rad/s²、3.4316rad/s²、12.3424rad/s²、-21.7734rad/s²、8.2557rad/s²。

如果预定失火阈值设为-5rad/s2，由于1缸和5缸的缸间角加速度小于预定失火阈值，因此判定1缸和5缸为准失火状态，此处判定1缸和5缸为准失火状态与实际中的断1缸和5缸相符合。但是实际中，为了更准确地判定哪个缸失火，本实施例中设置了进一步限定的条件，即对每个缸设置了计数器。

如果P取整数1，Q取整数5，则此时1缸和5缸对应的计数器均加1，如果下次没故障则1缸和5缸对应的计数器均减5。

需要说明的是，计数器连续累加或者相减，如果结果为0则不再相减，则判定1缸和5缸没失火，如果计数器达到计数失火阈值（例如为1000），则判定1缸和5缸失火。

基于上述判断柴油发动机失火的方法，本发明还提供了一种判断柴油发动机失火的设备，下面结合具体实施例来详细说明其组成部分。

参见图4，该图为本发明提供的判断柴油发动机失火的设备实施例一示意图。

本实施例提供的判断柴油发动机失火的设备，包括：采集单元400、平均角速度计算单元500、缸间角加速度计算单元600和判断单元700；

所述采集单元400，用于采集一个工作循环中每个缸对应的曲轴齿的瞬时转速n；

需要说明的是，此处的瞬时转速n的单位为：转每分，即r/min；

对于六缸柴油发动机而言，一个工作循环为曲轴转两圈，共计六次喷射。这样对于一圈曲轴齿为60个，则曲轴转两圈对应120个曲轴齿，则相应地每个缸对应20个曲轴齿。所以一个工作循环中每个缸采集20个曲轴齿对应的瞬时转速n。

所述平均角速度计算单元500，用于由每个缸对应的所述曲轴齿的瞬时转速n计算每个缸的平均角速度

所述缸间角加速度计算单元600，用于由所述每个缸的平均角速度

计算缸间角加速度α；

为当前缸平均角速度；

为上一缸平均角速度；Δt为两缸的曲轴齿对应的时间总和；

为当前缸平均角速度；

为上一缸平均角速度；Δt为两缸的曲轴齿对应的时间总和；

例如，对于六缸的柴油发动机，第1缸的上一缸为第6缸，第2缸的上一缸为第1缸，第3缸的上一缸为第2缸，第4缸的上一缸为第3缸，第5缸的上一缸为第4缸，第6缸的上一缸为第5缸。

Δt为两缸的曲轴齿走过的时间总和；对于六缸发动机，一圈60个曲轴齿，则一个工作循环中，每个缸对应20个曲轴齿。则Δt为两个缸，即40个曲轴齿走过的时间总和。

和

为角速度，单位为弧度每秒，即rad/s。

α的单位为rad/s²。

所述判断单元700，用于判断所述缸间角加速度α是否小于预定失火阈值；如果是，则判断当前缸失火；反之判断没有失火。

需要说明的是，所述预定失火阈值为预先设定的一个阈值。

本发明实施例提供的判断柴油发动机失火的设备，采集曲轴齿的瞬时转速，利用瞬时转速计算缸间角加速度，利用缸间角加速度与预定失火阈值进行比较来判定当前缸是否失火。由于缸间角加速度是对每个工作循环中的曲轴齿均进行瞬时转速的采集得到的，因此，这样可以提高失火判定的精确度。另外，由于缸间角加速度是当前缸与上一缸做差得到的，因此，缸间角加速度可以有效抵抗个别缸的信号干扰。从而提高每个缸是否失火的判断精度。

参见图5，该图为本发明提供的平均角速度计算单元示意图。

所述平均角速度计算单元500，包括：角速度转换子单元501和平均值计算子单元502；

所述角速度转换子单元501，用于将所述曲轴齿的瞬时转速n转换为角速度 $\mathrm{\ω}=\frac{2\mathrm{\πn}}{60};$

所述平均值计算子单元502，用于对每个缸的所有的角速度取平均值，得出每个缸的平均角速度。

需要说明的是，为了提高计算准确度，本发明实施例中对所述平均角速度采用了剔除滤波算法。下面具体说明。

所述对每个缸的所有角速度取平均值，得出每个缸的平均角速度，具体为：

去掉每个缸的角速度中的最大值和最小值，将剩余的角速度取平均值得到每个缸的平均角速度。

例如，本发明以上举例中的六缸发动机，一个工作循环中每个缸对应20个曲轴齿。

则每个缸的平均角速度为：提取当前缸对应的20个曲轴齿的瞬时转速n，由瞬时转速n计算对应的角速度为：

删除20个角速度中的最大值和最小值，将剩余的18个曲轴齿的角速度取平均值，得到当前缸的平均角速度。

参见图6，该图为本发明提供的判断单元的示意图。

本实施例提供的判断单元700包括：判断子单元701、计数子单元702和判定子单元703；

所述判断子单元701，用于判断所述缸间角加速度小于预定失火阈值时，当前缸对应的计数子单元加P；反之当前缸对应的计数子单元减Q；所述P和Q分别为预先设定的整数；

所述计数子单元702，每个缸对应设置一个计数子单元；

所述判定子单元703，用于判断当前缸对应的计数子单元为零时，则计数子单元不再减Q，则判定当前缸没有失火；判断当前缸对应的计数子单元达到计数失火阈值时，则判定当前缸失火。

本实施例是为了使判断失火比较难，判断没有失火比较容易。

为了使本领域技术人员更好地理解该技术，下面结合实例详细说明一下。

以图1中的六缸机断1缸和5缸的整车采集的瞬时转速数据为例，共计采集1个工作循环共计120个点，计算6个缸对应的缸间角加速度分别为-10.1366rad/s²、7.8803rad/s²、3.4316rad/s²、12.3424rad/s²、-21.7734rad/s²、8.2557rad/s²。

如果预定失火阈值设为-5rad/s2，由于1缸和5缸的缸间角加速度小于预定失火阈值，因此判定1缸和5缸为准失火状态，此处判定1缸和5缸为准失火状态与实际中的断1缸和5缸相符合。但是实际中，为了更准确地判定哪个缸失火，本实施例中设置了进一步限定的条件，即对每个缸设置了计数器。

如果P取整数1，Q取整数5，则此时1缸和5缸对应的计数器均加1，如果下次没故障则1缸和5缸对应的计数器均减5。

需要说明的是，计数器连续累加或者相减，如果结果为0则不再相减，则判定1缸和5缸没失火，如果计数器达到计数失火阈值（例如为1000），则判定1缸和5缸失火。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种判断柴油发动机失火的方法，其特征在于，包括：

采集一个工作循环中每个缸对应的曲轴齿的瞬时转速n；

由每个缸对应的所述曲轴齿的瞬时转速n计算每个缸的平均角速度

由所述每个缸的平均角速度

计算缸间角加速度α；

为当前缸平均角速度；为上一缸平均角速度；Δt为两缸的曲轴齿对应的时间总和；

判断所述缸间角加速度α是否小于预定失火阈值；如果是，则判断当前缸失火；反之判断没有失火。

2.根据权利要求1所述的判断柴油发动机失火的方法，其特征在于，所述由每个缸对应的所述曲轴齿的瞬时转速n计算每个缸的平均角速度度

具体为：

将所述曲轴齿的瞬时转速n转换为角速度

对每个缸的所有的角速度取平均值，得出每个缸的平均角速度。

3.根据权利要求2所述的判断柴油发动机失火的方法，其特征在于，所述对每个缸的所有角速度取平均值，得出每个缸的平均角速度，具体为：

去掉每个缸的角速度中的最大值和最小值，将剩余的角速度取平均值得到每个缸的平均角速度。

4.根据权利要求1所述的判断柴油发动机失火的方法，其特征在于，所述判断所述缸间角加速度α是否小于预定失火阈值；如果是，则判断当前缸失火；反之判断没有失火；具体为：

判断所述缸间角加速度小于预定失火阈值时，当前缸对应的计数器加P；反之当前缸对应的计数器减Q；所述P和Q分别为预先设定的整数；每个缸对应设置一个计数器；

判断当前缸对应的计数器为零时，则计数器不再减Q，判定当前缸没有失火；判断当前缸对应的计数器达到计数失火阈值时，则判定当前缸失火。

5.一种判断柴油发动机失火的设备，其特征在于，包括：采集单元、平均角速度计算单元、缸间角加速度计算单元和判断单元；

所述采集单元，用于采集一个工作循环中每个缸对应的曲轴齿的瞬时转速n；

所述平均角速度计算单元，用于由每个缸对应的所述曲轴齿的瞬时转速n计算每个缸的平均角速度

所述缸间角加速度计算单元，用于由所述每个缸的平均角速度

计算缸间角加速度α；

为当前缸平均角速度；为上一缸平均角速度；Δt为两缸的曲轴齿对应的时间总和；

所述判断单元，用于判断所述缸间角加速度α是否小于预定失火阈值；如果是，则判断当前缸失火；反之判断没有失火。

6.根据权利要求5所述的判断柴油发动机失火的设备，其特征在于，所述平均角速度计算单元，包括：角速度转换子单元和平均值计算子单元；

所述角速度转换子单元，用于将所述曲轴齿的瞬时转速n转换为角速度 $\mathrm{\ω}=\frac{2\mathrm{\πn}}{60};$

所述平均值计算子单元，用于对每个缸的所有的角速度取平均值，得出每个缸的平均角速度。

7.根据权利要求6所述的判断柴油发动机失火的设备，其特征在于，所述平均值计算子单元，用于对每个缸的所有的角速度取平均值，得出每个缸的平均角速度，具体为：用于去掉每个缸的角速度中的最大值和最小值，将剩余的角速度取平均值得到每个缸的平均角速度。

8.根据权利要求5所述的判断柴油发动机失火的设备，其特征在于，所述判断单元包括：判断子单元、计数子单元和判定子单元；

所述判断子单元，用于判断所述缸间角加速度α小于预定失火阈值时，当前缸对应的计数子单元加P；反之当前缸对应的计数子单元减Q；所述P和Q分别为预先设定的整数；

所述计数子单元，每个缸对应设置一个计数子单元；

所述判定子单元，用于判断当前缸对应的计数子单元为零时，则计数子单元不再减Q，则判定当前缸没有失火；判断当前缸对应的计数子单元达到计数失火阈值时，则判定当前缸失火。

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