CN107237699B - 一种大功率多点电喷气体发动机失火检测方法及检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大功率多点电喷气体发动机失火检测方法及检测装置，该方法包括以下步骤：1)通过在飞轮末端设置的曲轴信号盘配合曲轴位置传感器获取曲轴位置信号；2)通过设置在凸轮轴上的凸轮轴信号盘配合凸轮位置传感器获取凸轮轴位置信号；3)根据曲轴位置信号和凸轮轴位置信号获取发动机的相位，并依次确定发动机各缸的压缩上止点，并且通过曲轴位置传感器逐缸采集发动机每缸压缩上止点后做工转角段的总齿脉冲脉宽量Varsum；4)通过总齿脉冲脉宽量Varsum判定发动机是否失火。与现有技术相比，本发明具有设计合理、结构简单、计算量少、判断准确等优点。

Description

一种大功率多点电喷气体发动机失火检测方法及检测装置
技术领域
本发明涉及汽车发动机故障诊断领域，尤其是涉及一种大功率多点电喷气体发动机失火检测方法及检测装置。
背景技术
发动机失火故障不仅会使有害气体的排放量大大增加，并且持续失火会导致催化剂温度大幅升高，从而严重的热老化对催化剂造成损害。所以准确的失火检测和及时的故障处理对于减少发动机的有害排放、提高发动机的寿命具有实际的应用价值。
目前对发动机失火诊断的方法主要分为三类:1)转矩估计法，这种方法是通过建立发动机的线性或非线性动力学模型，根据瞬时转速计算出瞬时转矩或缸内的气体压力来进行故障判断；2)波形加统计分析法，即对瞬时转速波形进行傅里叶变换和相关分析法等，然后用阈值或贝叶斯决策来识别故障；3)瞬态参数计算法，直接使用发动机各缸的瞬态转速或加速度与正常情况下的值相比较来判别故障的方法。第一种方法对故障判断的准确性高，但需要了解发动机的结构参数,而且算法较复杂，难以满足实时性，多用于离线的后处理诊断。目前发动机失火检测主要采用第三种方法，直接使用发动机各缸的瞬态转速或加速度与正常情况下的值相比较来判别故障的方法，但是计算瞬时加速度计算量较大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种设计合理、结构简单、计算量少、判断准确的大功率多点电喷气体发动机失火检测方法及检测装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种大功率多点电喷气体发动机失火检测方法，包括以下步骤：
1)通过在飞轮末端设置的曲轴信号盘配合曲轴位置传感器获取曲轴位置信号；
2)通过设置在凸轮轴上的凸轮轴信号盘配合凸轮位置传感器获取凸轮轴位置信号；
3)根据曲轴位置信号和凸轮轴位置信号获取发动机的相位，并依次确定发动机各缸的压缩上止点，并且通过曲轴位置传感器逐缸采集发动机每缸压缩上止点后做工转角段的总齿脉冲脉宽量Varsum；
4)通过总齿脉冲脉宽量Varsum判定发动机是否失火。
所述的步骤3)中，曲轴位置传感器获取发动机每缸压缩上止点后12度到60度共8个齿的总齿脉冲脉宽量Varsum。
所述的步骤3)中，曲轴位置传感器按发动机的发火顺序获取每缸压缩上止点后的总齿脉冲脉宽量。
所述的步骤4)中，具体包括以下步骤：
若发动机该缸对应的总齿脉冲脉宽量总齿脉冲脉宽量是递增的，则判定发动机在做减速运动，该缸存在失火故障，若发动机该缸对应的总齿脉冲脉宽量总齿脉冲脉宽量是递减的，则判定发动机在做加速运动，该缸处于正常工作状态。
所述的曲轴位置传感器通过确定齿间时间与凸轮位置传感器共同确定发动机的相位。
一种检测装置，该装置包括中央处理单元、设置在飞轮末端曲轴信号盘以及对应的曲轴位置传感器、设置在凸轮轴上的凸轮轴信号盘以及对应的凸轮位置传感器，所述的中央处理单元分别通过线束与曲轴位置传感器和凸轮位置传感器连接。
所述的中央处理单元主芯片采用英飞凌XC2785系列单片机。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明装置设计合理，结构简单紧凑，失火检测精确高，检测过程直观准确。
二、采用发动机每缸压缩上止点后12度到60度共8个齿的总齿脉冲脉宽量Varsum的正负来判定发动机是否处于加速状态，代替了直接计算瞬时角加速度只计算齿间的脉冲宽度，所以计算量和计算步骤大大减少
三、利用曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器采集发动机运动状态的实时信号，作为监测、分析对象，信号处理过程简单，受到路面状况不佳等外界因素干扰影响较小，不会出现误判。
附图说明
图1为本发明的失火检测装置的结构示意图
图2为本发明的方法流程图。
图中标记说明：
1、中央处理单元，2、凸轮轴信号盘，3、凸轮轴，4、曲轴，5、曲轴信号盘，6、曲轴位置传感器，7、凸轮轴位置传感器，8、线束。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
本发明提供一种能够精确地对发动机进行失火诊断，信号处理过程简单，计算量小，易处理，不易受到干扰，不会出现误判的发动机失火检测方法，本发明的另一目的是提供一种结构简单紧凑，制造成本低，不易受到干扰，失火检测精确高，检测过程直观，准确的发动机失火检测装置。
本发动机失火检测方法，利用安装在飞轮端曲轴信号盘上的曲轴位置传感器和安装在凸轮轴信号盘上的凸轮位置传感器进行信号相位的确定，然后通过曲轴位置传感器逐缸采集各缸压缩上止点后12度到60度之间的8个齿的时间，将采集到的信号送给中央处理单元ECU处理，通过ECU内部的失火诊断算法来判定，为了减少计算量，此发明没有直接采用角加速度的方法来判断，而是采用能够间接反应加速度正负的总脉冲脉宽量Varsum，间接的来进行失火诊断，实际运用的时候可以只检查其总脉冲脉宽量Varsum是否递增，如果这些齿总脉冲脉宽量Varsum是递增的，则说明在做减速运动，说明发动机存在失火故障；否则在做加速运动，此时判定气体发动机此缸处于正常工作状态。
本发明利用曲轴位置传感器和凸轮位置传感器进行发动机信号相位的确定，然后通过曲轴位置传感器逐缸采集各缸压缩上止点后12度到60度齿的脉冲宽度，作为分析对象，获取丰富的发动机运行信息，从而可对发动机的运行参数进行检测，实现对发动机运行状态的实时监控。由于是实时采集发动机的脉冲宽度信号增减量作为分析对象，因此受到震动、路面状况不佳等因素的影响较小。
曲轴位置传感器安装在发动机飞轮末端曲轴信号盘上和凸轮位置传感器安装在凸轮轴的凸轮信号盘上，这样能够获得稳定可靠的发动机脉冲实时信号。
得到一个发动机工作周期中各缸压缩行程后一定角度的总脉冲脉宽量Varsum，此时6缸气体发动机就有6组总脉冲脉宽量值Varsum[i]。
利用设置在发动机上的曲轴位置传感器和凸轮位置传感器采集发动机中各缸的压缩行程的信号，将压缩行程后12度到20度8个齿的脉冲信号发送给电控单元进行处理，来判定总脉冲脉宽量Varsum是否递增或递减。
曲轴位置传感器和凸轮位置传感器来确定发动机的相位，进而确定各缸压缩上止点具体位置。通过采集到的各缸压缩上止点信号就能够准确地获取各缸压缩上止点后12度到60度的脉冲宽度信号。
发动机失火检测方法是在下述装置中实现的:发动机失火检测装置，其特征在于，包括设置在发动机飞轮末端的齿盘上用于采集脉宽实时信号的曲轴位置传感器和凸轮位置传感器，这两个传感器与内中央处理单元相连接，且该中央处理单元能将够确定每缸的压缩上止点，通过采集到的各缸压缩上止点信号就能够准确地获知各缸压缩上止点后12度到60度的总的脉冲宽度信号。通过判定总脉冲脉宽量Varsum递增与递减，由中央处理单元产生发动机失火判定信号，当此缸总脉冲脉宽量Varsum递减时判定发动机此缸失火，没有实现膨胀做功；当总脉冲脉宽量Varsum递增时判定发动机处于正常工作状态。
曲轴位置传感器和凸轮位置传感器，该工作状态传感器与中央处理单元ECU相连接，判定发动机的相位并且实时的采集脉冲脉宽信号。
曲轴位置传感器安装在发动机飞轮末端曲轴信号盘上和凸轮位置传感器安装在凸轮轴的凸轮信号盘上，两者用于共同确定各缸压缩上止点的位置。
曲轴位置传感器和凸轮位置传感器均与中央处理单元相连接。
如图2所示，本发动机失火检测方法利用设置在飞轮末端曲轴信号盘的曲轴位置传感器6和凸轮轴3上的凸轮位置传感器7采集发动机信号。确定各缸压缩上止点的准确位置，进而就能够精确的找到各缸压缩上止点后12度到60度的8个齿的脉冲信号，将采集到的曲轴和凸轮轴实时信号输入至中央处理单元1中，并由中央处理单元1通过失火诊断算法处理，对压缩上止点后12度到60度的8个齿总脉冲脉宽值Varsum进行计算，当总脉冲脉宽信号Varsum递减时判定发动机失火。当其递增时判定气体发动机处于正常工作状态。尽管这里对于失火检测的基础策略是依据角加速度的计算来完成的，但实际需要的只是对于加速度的符号做判断，而总脉冲脉宽信号Varsum又能够间接的反应角加速度的正负，因此采用较实用、较简便的方法，能够大大地减少计算量。
如图1所示，发动机失火检测方法是在失火检测装置中实现的:发动机失火检测装置包括设置在飞轮末端曲轴信号盘5上用于采集曲轴信号的曲轴位置传感器6和安装在凸轮轴3上用于采集凸轮信号的凸轮位置传感器7，两者都通过线束8与中央处理单元1相连接，中央处理单元1采集曲轴和凸轮轴信号，然后通过中央处理单元1对各缸的状态进行诊断。通过判定总脉冲脉宽量Varsum的递增与递减，由中央处理单元1产生发动机失火判定信号，当总脉冲脉宽量Varsum递减时判定发动机失火，没有实现膨胀做功；当总脉冲脉宽量Varsum递增时判定气体发动机此缸处于正常工作状态。
尽管本发明较多地使用了发动机曲轴信号盘、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、中央处理单元、等术语，但也有可能使用其它的术语。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (5)

1.一种大功率多点电喷气体发动机失火检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过在飞轮末端设置的曲轴信号盘(5)配合曲轴位置传感器(6)获取曲轴位置信号；
2)通过设置在凸轮轴(3)上的凸轮轴信号盘(2)配合凸轮位置传感器(7)获取凸轮轴位置信号；
3)根据曲轴位置信号和凸轮轴位置信号获取发动机的相位，并依次确定发动机各缸的压缩上止点，并且通过曲轴位置传感器(6)逐缸采集发动机每缸压缩上止点后做工转角段的总齿脉冲脉宽量Varsum，曲轴位置传感器(6)获取发动机每缸压缩上止点后12度到60度共8个齿的总齿脉冲脉宽量Varsum；
4)通过总齿脉冲脉宽量Varsum判定发动机是否失火，具体包括以下步骤：
若发动机该缸对应的总齿脉冲脉宽量总齿脉冲脉宽量是递增的，则判定发动机在做减速运动，该缸存在失火故障，若发动机该缸对应的总齿脉冲脉宽量总齿脉冲脉宽量是递减的，则判定发动机在做加速运动，该缸处于正常工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种大功率多点电喷气体发动机失火检测方法，其特征在于，所述的步骤3)中，曲轴位置传感器(6)按发动机的发火顺序获取每缸压缩上止点后的总齿脉冲脉宽量。
3.根据权利要求1所述的一种大功率多点电喷气体发动机失火检测方法，其特征在于，所述的曲轴位置传感器(6)通过确定齿间时间与凸轮位置传感器(7)共同确定发动机的相位。
4.一种实现如权利要求1-3任一项所述的大功率多点电喷气体发动机失火检测方法的检测装置，其特征在于，该装置包括中央处理单元(1)、设置在飞轮末端曲轴信号盘(5)以及对应的曲轴位置传感器(6)、设置在凸轮轴(3)上的凸轮轴信号盘(2)以及对应的凸轮位置传感器(7)，所述的中央处理单元(1)分别通过线束(8)与曲轴位置传感器(6)和凸轮位置传感器(7)连接。
5.根据权利要求4所述的一种检测装置，其特征在于，所述的中央处理单元(1)主芯片采用英飞凌XC2785系列单片机。
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