CN106053088B - 用于车辆发动机的失火诊断的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于车辆发动机的失火诊断的系统和方法。一种用于失火诊断的系统包括：角速度传感器，其获得发动机的角速度；以及加速度传感器，其获得伴随着车辆的垂直振动的加速度。诊断单元是被配置为将加速度与加速度阈值进行比较，以确定车辆是否行驶在起伏路上，并且诊断是否发生失火。阈值设置单元被配置为在车辆行驶在起伏路上而没有强制失火的第一测试环境中以及在车辆在强制失火发生的状态下行驶在起伏路上的第二测试环境中获得失火诊断结果。该阈值设置单元还被配置为计算失火误诊率并且更新加速度阈值。

Description

用于车辆发动机的失火诊断的系统和方法

技术领域

本发明涉及用于失火(misfire)诊断的系统和方法，更具体地，涉及一种用于发动机的失火诊断的系统和方法。

背景技术

发动机的不完全燃烧，即，在发动机气缸中发生异常燃烧的失火，意味着注入到气缸中的燃料不能在设定的时间段内完全燃烧并且排放至排气系统。当发生失火时，没有完全燃烧的燃料被排放至排气系统，同时引起一些严重问题，包括损坏催化剂设备或者发动机输出劣化，并且排放有害气体。

因此，失火诊断是车载诊断(OBD)的关键。OBD系统在整个操作区域中检测与排气和蒸发气体有关的系统。

通常，通过测量曲轴的角速度的变化实现失火诊断。当车辆所行驶的道路具有崎岖不平的路面时，曲轴的角速度将由于从车辆的车轮传输来的振动而改变。当仅通过曲轴的角速度的改变执行失火诊断时，有可能在即使没有发生失火时也误诊出发生失火。

在该背景部分中公开的上述信息仅仅是为了增强对本发明的背景的理解，因此它可能包含不构成对本领域技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明致力于提供用于失火诊断的系统和方法，其能够通过防止失火误诊从而提高可靠性。

根据本发明概念的示例性实施例，一种失火诊断系统包括获得发动机的角速度的角速度传感器。加速度传感器获得伴随着车辆的垂直振动的加速度。诊断单元被配置为将加速度与加速度阈值进行比较，以确定车辆是否行驶在起伏路上，并且基于车辆是否行驶在起伏路上以及角速度的变化，诊断在发动机中是否发生失火。阈值设置单元被配置为在第一测试环境和第二测试环境中从诊断单元获得失火诊断结果，第一测试环境是车辆行驶在起伏路上而没有强制失火的测试环境，第二测试环境是车辆在发动机的至少一个气缸中发生强制失火的状态下行驶在起伏路上的测试环境。该阈值设置单元还被配置为根据在第一和第二测试环境中发生强制失火时的失火诊断结果来计算失火误诊率，并且更新加速度阈值，使得失火误诊率具有比目标值小的值。

根据本发明概念的另一示例性实施例，一种用于在失火诊断系统中进行失火诊断的方法包括，在第一测试环境中获得第一行驶数据，第一行驶数据包括发动机的第一角速度和伴随着车辆的垂直振动的第一加速度，第一测试环境是车辆行驶在起伏路上而没有强制失火的测试环境。在第二测试环境中获得第二行驶数据，第二行驶数据包括第二角速度和第二加速度，第二测试环境是车辆在发动机的至少一个气缸中发生强制失火的状态下行驶在起伏路上的测试环境。将第一加速度和第二加速度中的每一个与加速度阈值进行比较，以确定车辆是否行驶在起伏路上。基于角速度的变化以及车辆是否行驶在起伏路上来诊断是否发生发动机的失火。当在第一测试环境和第二测试环境中发生强制失火时，根据发动机的失火诊断结果，计算第一失火误诊率。更新加速度阈值，使得第一失火误诊率具有比目标值小的值。

根据本发明概念的示例性实施例，当车辆行驶在起伏路上时，防止了失火误诊，从而防止不必要的发动机的转矩限制，并且提高发动机的耐久性。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明概念的示例性实施例的失火诊断系统的结构图。

图2是示意性地示出根据本发明概念的示例性实施例的用于设置失火诊断系统的加速度阈值的方法的流程图。

图3是示意性地示出根据本发明概念的示例性实施例的用于失火诊断系统的失火诊断方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图更全面地描述本公开，在附图中示出了本发明概念的示例性实施例。如本领域技术人员将理解的，可以以各种不同的方式修改所描述的实施例，而均不背离本公开的精神或范围。

因此，附图和说明书在本质上都将被认为是说明性的而不是限制性的。贯穿说明书，相同的附图标记指代相同的元件。

贯穿说明书和下述权利要求，当描述一个元件“连接”至另一个元件时，所述元件可以是“直接连接”至另一个元件或者是通过第三元件“电连接”至另一个元件。此外，除非明确相反地描述，否则词语“包括”以及其变形例如“包含”或“含有”将理解成暗示包括所叙述的元件，但是不排除任何其他元件。

图1是示意性示出根据本发明概念的示例性实施例的用于失火诊断的系统的结构图。

根据图1，根据本发明概念的示例性实施例的失火诊断系统可以包括：角速度传感器11、加速度传感器12、诊断单元13、阈值设置单元14等。

为了上述目的，阈值设置单元14可以用至少一个通过预定程序操作的处理器来实现，并且预定程序可以被编程为执行根据本发明概念的示例性实施例的失火诊断方法的每个步骤。

旋转角速度传感器11检测发动机5的角速度(发动机5的每分钟转速(RPM))。角速度传感器11可以包括检测曲轴的曲轴位置传感器(CPS)。根据其操作类型，CPS传感器可以包括光学传感器、磁场传感器、孔型传感器等。由角速度传感器11检测到的角速度可以通过控制器局域网络(CAN)通信传输至诊断单元13。

加速度传感器12被安装在车辆上，以检测伴随着车辆的垂直振动的加速度。由加速度传感器12检测到的加速度通过CAN通信输出至诊断单元13。

诊断单元13基于由旋转角速度传感器11获得的角速度的变化来诊断发动机5的失火。即，当通过角速度传感器11获得的发动机5的角速度的变化具有大于阈值的值时，诊断单元13可以诊断出发生了失火。

诊断单元13可以基于从加速度传感器12获得的加速度来诊断车辆是否行驶在起伏路(rough road)上。当通过加速度传感器12获得的加速度等于或者大于加速度阈值时，诊断单元13可以确定出车辆行驶在起伏路上。这里，用于确定车辆是否行驶在起伏路上的加速度阈值可以通过下文将要描述的阈值设置单元14预先获得。

诊断单元13可以基于车辆是否行驶在起伏路上来维持或停止失火诊断。即，当车辆行驶在起伏路上时，诊断单元13停止失火诊断。当车辆没有行驶在起伏路上时，诊断单元13使用发动机5的角速度执行失火诊断。

诊断单元13可以被提供作为车辆的电子控制单元(ECU)的构成部件。

阈值设置单元14设置用于确定车辆是否行驶在起伏路上的加速度阈值。

阈值设置单元14在以下测试环境中从诊断单元13获得失火诊断结果：行驶在起伏路上而没有强制失火的第一测试环境；以及在至少一个气缸发生强制失火的状态下行驶在起伏路上的第二测试环境。

阈值设置单元14通过将从诊断单元13获得的失火诊断结果与在每个测试环境中是否发生强制失火进行比较，以此计算诊断单元13的失火误诊率。此外，更新加速度阈值，直到诊断单元13的失火误诊率具有比目标值小的值。当失火误诊率具有比目标值小的值时，该加速度阈值被设置为用于确定车辆是否行驶在起伏路上的加速度阈值。

这里，每当更新加速度阈值时，诊断单元13使用在每个测试环境中获得的行驶数据(角速度和加速度)执行失火诊断，并且将失火诊断结果传输至阈值设置单元14。

在下文中，将参考图2描述根据本发明概念的示例性实施例的设置失火诊断系统的加速度阈值的方法。

图2是示意性示出根据本发明概念的示例性实施例的设置失火诊断系统的加速度阈值的方法的流程图。

参考图2，根据本发明概念的示例性实施例的失火诊断系统设置加速度阈值的初始值，其为用于确定起伏路的参考(S100)。这里，加速度阈值的初始值可以从应用到安装有根据本发明的失火诊断系统的车辆模型的加速度阈值的统计值获得。

接下来，根据本发明的失火诊断系统在第一测试环境中从角速度传感器11和加速度传感器12收集车辆的行驶数据(角速度和加速度)，第一测试环境是车辆行驶在起伏路上而没有发动机5的强制失火的测试环境(S101)。

此外，该系统在车辆在第二测试环境中通过角速度传感器11和加速度传感器12收集车辆的行驶数据(角速度和加速度)，第二测试环境是车辆在发动机5的至少一个气缸发生强制失火的状态下行驶在起伏路上的测试环境(S102)。

在步骤S102中，该系统可以在各种强制失火测试环境中收集行驶数据，例如车辆在发动机5中的一个气缸持续且强制失火的状态下行驶在起伏路上，以及车辆在发动机5的气缸随机且部分强制失火的状态下行驶在起伏路上。

接下来，根据本发明的的失火诊断系统使用通过步骤S101和步骤S102从诊断单元13获得的第一和第二行驶数据执行失火诊断，并且获得失火诊断结果(S103)。在步骤S103中，根据本发明的失火诊断方法可以通过与下文将描述的图3的失火诊断方法相同的方法执行。

根据本发明的失火诊断系统通过当针对每个测试环境中获得的行驶数据的失火诊断完成时，检查在每个测试环境中是否发生实际失火，并且将失火诊断结果与每个测试环境中的实际失火结果进行比较，从而获得失火误诊率(S104)。

在步骤S104中，在失火诊断系统中，在获得行驶数据时的第二测试环境中发生强制失火，但是当诊断单元13诊断出未产生失火时，诊断单元13确定发生了失火误诊。此外，在获得行驶数据时的第二测试环境中没有产生强制失火，但是当诊断单元13诊断出发生失火时，诊断单元13确定发生了失火误诊。阈值设置单元14计算诊断单元13的失火误诊次数，并且基于失火误诊次数与诊断单元13的全部失火诊断次数的比率来计算失火误诊率。

失火诊断系统计算失火误诊率以将失火误诊率与目标值进行比较(S105)。这里，目标值代表目标失火误诊率，并且可以在车辆出厂时预先设置。

当失火误诊率等于或者大于目标值时，根据本发明的失火诊断系统更新加速度阈值(S106)，并且基于更新后的加速度阈值重新执行步骤S103到步骤S105。

当失火误诊率小于目标值时，失火诊断系统确认当前加速度阈值作为最终加速度阈值(S107)。

如上所述，当设置了加速度阈值时，失火诊断系统通过使用设置的加速度阈值来诊断车辆是否行驶在起伏路上，并且根据车辆是否行驶在起伏路上来诊断发动机的失火。

在下文中，将参考图3描述根据本发明概念的示例性实施例的失火诊断系统的失火诊断方法。

图3是示意性示出根据本发明概念的示例性实施例的失火诊断系统的失火诊断方法的流程图。

参考图3，根据本发明的失火诊断系统在车辆行驶的状态下从角速度传感器11和加速度传感器12获得车辆的行驶数据(S200)。这里，行驶数据包括发动机5的角速度和伴随着车辆的垂直振动的加速度。

接下来，根据本发明的失火诊断系统通过诊断单元13将从加速度传感器12获得的加速度与加速度阈值进行比较(S201)，并且根据比较结果来确定车辆是否行驶在起伏路上。

在步骤S201中，加速度阈值可以通过上文参考图2描述的加速度阈值设置方法进行设置。

在步骤S201中，当从加速度传感器12获得的加速度等于或大于加速度阈值时，根据本发明的失火诊断系统确定出车辆行驶在起伏路上。因此失火诊断系统通过省略失火诊断，防止了由于行驶在起伏路上而导致的失火误诊。

在步骤S201中，当从加速度传感器12获得的加速度小于加速度阈值时，根据本发明的失火诊断系统确定出车辆没有行驶在起伏路上。因此，根据本发明的失火诊断系统使用发动机5的角速度，通过诊断单元13执行失火诊断。即，根据本发明的失火诊断系统通过诊断单元13将发动机5的角速度的变化与允许值进行比较(S202)，并且根据比较结果来确定是否发生失火。

在步骤S202中，当发动机5的角速度的变化等于或大于允许值时，诊断单元13诊断出发生失火(S203)。

当发动机5的角速度的变化小于允许值时，诊断单元13诊断出没有产生失火(S204)。

如上所述，根据本发明概念的示例性实施例的失火诊断系统基于伴随着车辆的垂直振动的加速度来确定车辆是否行驶在起伏路上，并且当车辆行驶在起伏路上时，停止车辆的失火诊断。此外，代替统一地应用用于确定车辆是否行驶在起伏路上的加速度阈值，通过对每个车辆设置加速度阈值，可以减少失火误诊率。因此，可以防止由于失火误诊而引起的发动机的不必要的转矩限制，并且可以提高发动机的耐久性。此外，与现有的通过与防抱死制动系统(ABS)进行通信来确定失火误诊的方法不同，仅通过针对每个车辆设置加速度阈值的测试过程就可以最小化失火误诊，从而即使在没有防抱死制动系统(ABS)的车辆中也防止失火误诊。

根据本发明概念的示例性实施例的失火诊断方法可以使用软件执行。当使用软件执行失火诊断方法时，本发明的构成手段是执行必要操作的代码段。程序或者代码段可以被存储在处理器可读记录介质中，或者是通过连接至传输介质或通信网络中的载体的计算机数据信号进行传输。

计算机可读记录介质包括各种类型的存储有由计算机系统处理器可读的数据的记录设备。计算机可读记录介质的示例包括：ROM、RAM、CD-ROM、DVD-ROM、DVD-RAM、磁盘、软盘、硬盘、光学数据存储设备等。此外，计算机可读记录介质分布在通过网络连接的计算机系统中，并且计算机可读代码可以被存储于其中并且以分布式方式执行。

到目前为止所提到的附图以及所公开的本发明的具体实施方式在本发明中都是示例性的，并且它们用于描述本发明而不是用于限制在权利要求中公开的本发明的含义或范围。因此，本领域技术人员能够容易地选择并替换本文的附图和具体实施方式。此外，为了提高性能，本领域技术人员能够在不劣化性能和增加元件的情况下省略说明书中所描述的某些部件。此外，本领域技术人员能够根据处理环境或设备改变在说明书中描述的方法的步骤顺序。因此，本发明的范围不应当根据所描述的示例性实施例确定，而是应当根据所附权利要求和其等同体确定。

尽管结合目前被认为是实际的示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (13)

1.一种用于车辆发动机的失火诊断的系统，所述系统包括：

角速度传感器，其获得发动机的角速度；

加速度传感器，其获得伴随着车辆的垂直振动的加速度；

诊断单元，其被配置为将加速度与加速度阈值进行比较，以确定车辆是否行驶在起伏路上，并且还被配置为基于车辆是否行驶在起伏路上以及角速度的变化，诊断在发动机中是否发生失火；以及

阈值设置单元，其被配置为在第一测试环境和第二测试环境中从所述诊断单元获得失火诊断结果，所述第一测试环境是车辆行驶在起伏路上而没有强制失火的测试环境，所述第二测试环境是车辆在发动机的至少一个气缸中发生强制失火的状态下行驶在起伏路上的测试环境，所述阈值设置单元还被配置为根据在所述第一测试环境和所述第二测试环境中发生强制失火时的失火诊断结果来计算失火误诊率，并且还被配置为更新加速度阈值，使得所述失火误诊率具有比目标值小的值。

2.根据权利要求1所述的系统，其中当加速度等于或大于加速度阈值时，所述诊断单元确定出车辆行驶在起伏路上。

3.根据权利要求2所述的系统，其中当确定出车辆行驶在起伏路上时，所述诊断单元停止失火诊断。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述诊断单元通过将角速度的变化与允许值进行比较，诊断在发动机中是否发生失火。

5.根据权利要求4所述的系统，其中当角速度的变化大于允许值时，所述诊断单元诊断出在发动机中发生了失火。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述诊断单元包括车辆的电子控制单元(ECU)。

7.一种用于在失火诊断系统中对车辆发动机进行失火诊断的方法，所述方法包括以下步骤：

分别由角速度传感器和加速度传感器在第一测试环境中获得第一行驶数据，所述第一行驶数据包括发动机的第一角速度和伴随着车辆的垂直振动的第一加速度，所述第一测试环境是车辆行驶在起伏路上而没有强制失火的测试环境；

分别由所述角速度传感器和所述加速度传感器在第二测试环境中获得第二行驶数据，所述第二行驶数据包括第二角速度和第二加速度，所述第二测试环境是车辆在发动机的至少一个气缸中发生强制失火的状态下行驶在起伏路上的测试环境；

将所述第一加速度和所述第二加速度中的每一个与加速度阈值进行比较，以确定车辆是否行驶在起伏路上；

基于所述第一角速度和所述第二角速度中的每一个的变化并且当确定出车辆行驶在起伏路上时，诊断是否发生发动机的失火；

当在所述第一测试环境和所述第二测试环境中发生强制失火时，根据所述第一测试环境和所述第二测试环境中的发动机的失火诊断结果，计算第一失火误诊率；以及

更新所述加速度阈值，使得所述第一失火误诊率具有比目标值小的值。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在确定步骤中，当所述第一加速度和所述第二加速度中的每一个等于或大于所述加速度阈值时，确定出车辆行驶在起伏路上。

9.根据权利要求8所述的方法，其中诊断步骤包括：

当确定出车辆行驶在起伏路上时，停止失火诊断。

10.根据权利要求8所述的方法，其中诊断步骤包括：

通过将所述第一角速度和所述第二角速度中的每一个的变化与允许值进行比较，以诊断发动机中是否发生失火。

11.根据权利要求10所述的方法，其中诊断步骤包括：

当所述第一角速度和所述第二角速度中的每一个的变化大于所述允许值时，诊断出发动机中发生了失火。

12.根据权利要求7所述的方法，其中更新步骤包括：

当所述第一失火误诊率具有等于或大于所述目标值的值时，更新所述加速度阈值；

基于更新后的加速度阈值，确定车辆是否行驶在起伏路上；

当确定出车辆行驶在起伏路上时，基于角速度的变化重新诊断在发动机中是否发生失火；

当在所述第一测试环境和所述第二测试环境中发生强制失火时，根据通过重新诊断的步骤获得的失火诊断结果，计算第二失火误诊率；以及

更新所述加速度阈值，使得所述第二失火误诊率具有比所述目标值小的值。

13.根据权利要求7所述的方法，其中更新步骤包括：

当所述第一失火误诊率小于所述目标值时，确认所述加速度阈值为最终加速度阈值。