CN108240262B - 获取发动机的失火信号的方法及失火阀值的标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种获取发动机的失火信号的方法及失火阀值的标定方法，对于每一个失火模式，只需要获取该失火模式的任意一个工况下的失火比例系数，然后再根据该失火模式的该工况下的失火比例系数，即可获得该失火模式下的其他任意一个工况下的失火后的发动机转速，进而可以获得该失火模式下个其他任意一个工况下的失火信号。再根据各个失火模式的失火信号获得各个失火模式的失火阀值并验证，并将验证后的失火阀值作为各个失火模式的失火阀值。也就是说只要进行一个工况的失火测试，即可获得同一失火模式下的所有工况的失火信号。与传统的方法相比，既节约了转毂资源和人力资源，又避免了转毂高温大负荷失火试验带来的安全风险。

Description

获取发动机的失火信号的方法及失火阀值的标定方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其是一种获取发动机的失火信号的方法及失火阀值的标定方法。

背景技术

失火是指发动机因外部“油路”、“气路”、“火路”以及发动机本体等原因，导致气缸内不能正常燃烧的现象。当失火率(失火次数占总点火次数的百分比)达到某一限值，引起三元催化器损坏或使排放超过法规中的EOBD(European On-Board Diagnostics，车载诊断)限值时，故障指示灯(MIL灯)应能以闪烁或长亮的方式提醒驾驶员，以避免更严重的催化器损坏和排放恶化。

发动机的失火信号通常是根据失火前后的曲轴转速或分段时间等信号得到。对于发动机失火信号阀值的标定，通常是先选取若干工况点，在转毂上不同工况造不同模式的失火，得到这些工况下的失火信号，然后按照一定标定准则进行标定，最后再进行道路验证。因此，对于失火检测阀值的标定，关键在于得到各工况下不同失火模式的失火信号。

基于上述传统的失火检测标定方法，在转毂上测量不同工况下不同模式的失火信号，不但耗费较长的转毂时间，耗费较大的精力和财力，而且失火信号测试过程中催化器温度最高可达1000度以上，未燃的混合气在尾气排放时也会有一定泄露，导致转毂实验室会存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种获取发动机的失火信号的方法及失火阀值的标定方法，以解决当前资源耗费大且存在安全隐患的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种获取发动机的失火信号的方法及失火阀值的标定方法，其中，所述获取发动机的失火信号的方法用于获取一交通工具的发动机的各个工况下的失火信号，包括：

对于各种失火模式中的任意一个失火模式，当k/J为定值时，获取所述失火模式下的任意一工况下的失火比例系数；

根据所述失火比例系数以及所述失火模式的其他工况下失火前的发动机转速获取该其他工况下失火后的发动机转速；以及

根据所述其他工况下失火前的发动机转速和失火后的发动机转速获取所述其他工况下的失火信号；

其中，k为发动机扭矩与指示扭矩的比例系数，J为发动机及传动系统运动质量总的转动惯量，所述失火比例系数通过发动机的指示扭矩、当前测试的工况下失火前发动机的转速以及当前测试的工况下失火后发动机的转速获取。

优选的，在上述的获取发动机的失火信号的方法中，所述失火比例系数由以下公式获得：

其中，B表示失火比例系数，N_{0测试工况}表示当前测试的工况下失火前发动机的转速，N_{t测试工况}表示当前测试的工况下失火后发动机的转速，MIDMD＝100×midmd，midmd表示发动机的指示扭矩。

优选的，在上述的获取发动机的失火信号的方法中，所述失火比例系数由以下公式获得：

其中，B表示失火比例系数，N_{0测试工况}表示当前测试的工况下失火前发动机的转速，N_{t测试工况}表示当前测试的工况下失火后发动机的转速，MIDMD＝100×midmd，midmd表示发动机的指示扭矩。

优选的，在上述的获取发动机的失火信号的方法中，所述失火后的发动机转速由以下公式获得：

其中，B表示失火比例系数，N₀表示失火前的发动机转速，N_t表示失火后的发动机转速，MIDMD＝100×midmd，midmd表示发动机的指示扭矩。

优选的，在上述的获取发动机的失火信号的方法中，所述失火后的发动机转速由以下公式获得：

其中，B表示失火比例系数，N₀表示失火前的发动机转速，N_t表示失火后的发动机转速，MIDMD＝100×midmd，midmd表示发动机的指示扭矩。

优选的，在上述的获取发动机的失火信号的方法中，所述失火信号由以下公式获得：

其中，luts表示失火信号，ts₀表示失火前的分段时间，ts_t表示失火后的分段时间。

优选的，在上述的获取发动机的失火信号的方法中，所述失火前的分段时间由以下公式获得：

其中，ts₀表示失火前的分段时间，N₀表示失火前的发动机转速，Z表示所述发动机的缸数。

优选的，在上述的获取发动机的失火信号的方法中，所述失火后的分段时间由以下公式获得：

其中，ts_t表示失火后的分段时间，N_t表示失火后的发动机转速，Z表示所述发动机的缸数。

本发明还提供了一种发动机的失火阀值的标定方法，包括：

采用如权利要求1-6中任意一项所述的方法获取发动机各个失火模式的失火信号；

确定所述发动机各个失火模式的失火阀值。

优选的，在上述的发动机的失火阀值的标定方法中，还包括：

验证确定的各个失火模式的失火阀值，并将验证后的各个失火模式的失火阀值作为各个失火模式的失火阀值。

在本发明提供的获取发动机的失火信号的方法及失火阀值的标定方法中，对于每一个失火模式，只需要获取该失火模式的任意一个工况下的失火比例系数B，然后再根据该失火模式的该工况下的失火比例系数，即可获得该失火模式下的其他任意一个工况下的失火后的发动机转速，进而可以获得该失火模式下个其他任意一个工况下的失火信号。再根据各个失火模式的失火信号luts信号获得各个失火模式的失火阀值，然后再验证并调整各个失火模式的失火阀值，并将验证后的失火阀值作为各个失火模式的失火阀值。也就是说只要进行一个工况的失火测试，即可获得同一失火模式下的所有工况的失火信号。与传统的方法相比，既节约了转毂资源和人力资源，又避免了转毂高温大负荷失火试验带来的安全风险。

附图说明

图1为本发明实施例中获取发动机的失火信号的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明实施例提供了一种获取发动机的失火信号的方法，如图1所示，图1为本发明实施例中获取发动机的失火信号的方法的流程图。根据图1所示，该方法包括以下步骤：首先，对于各种失火模式中的任意一个失火模式，当k/J为定值时，获取该失火模式下的任意一个工况下的失火比例系数；然后根据所述失火比例系数以及所述失火模式的其他工况下失火前的发动机转速获取该其他工况下失火后的发动机转速；以及根据所述其他工况下失火前的发动机转速和失火后的发动机转速获取所述其他工况下的失火信号；其中，k为发动机扭矩与指示扭矩的比例系数，J为发动机及传动系统运动质量总的转动惯量，所述失火比例系数通过发动机的指示扭矩、当前测试的工况下失火前发动机的转速以及当前测试的工况下失火后发动机的转速获取。

具体的，步骤S1：对于各种失火模式中的任意一个失火模式，获取所述失火模式下的任意一工况下的失火比例系数。

失火比例系数由以下公式获得：

或者：

其中，B表示失火比例系数，N_{0测试工况}表示测试工况失火前发动机的转速，N_{t测试工况}表示测试工况失火后发动机的转速，MIDMD＝100×midmd，midmd表示发动机的指示扭矩。

具体的推导公式如下，假设发动机曲轴为一刚体，所述发动机发出的扭矩(即飞轮端的扭矩)为M，等效到飞轮端的阻力矩为W，所述发动机及传动系统运动质量总的转动惯量为J，曲轴的角速度为ω，则所述发动机正常运行时的动力学方程如下式：

当发动机正常运转且为稳态工况时，

则，

M＝W， (式4)

假设所述发动机发生单次失火，所述发动机发出的扭矩M＝0，则所述发动机发生失火时的动力学方程可写为以下(式5)，此时，(式5)中M是失火前发动机发出的扭矩：

由于曲轴的角速度ω与所述发动机的转速N的关系由下式描述：

根据上述(式6)和(式5)可以得到所述发动机失火时的动力学方程：

J×π×dN＝-30×M×dt， (式7)

假设失火前时刻t₀时发动机转速为N₀，失火后时刻为t₀+Δt，且失火后发动机转速为N_t，则可对失火时的动力学方程从t₀到t₀+Δt进行积分：

即：

J×π×(N₀-N_t)＝30×M×Δt， (式9)

从失火前到失火后运行的时间Δt(即为曲轴转动半圈所用的时间)约为

秒(用

秒代替Δt会更精确，这里为了计算简便，使用

秒)。将Δt代入式9可得：

即：

由于发动机发出的扭矩M与发动机指示扭矩midmd成正比，假设比例系数k，即：

M＝k×midmd， (式12)

将(式12)带入(式11)，可得：

为方便计算，将midmd乘以100，用MIDMD表示，即：

MIDMD＝100×midmd (式14)

将(式14)带入(式13)，可得：

将

定义为失火比例系数B。

式15是使用

代替Δt获得的公式，如果用来

代替Δt则获得的公式如下：

此时将

定义为失火比例系数B。

从广义上理解，失火比例系数B大于0时，代表发动机转速突然降低(例如失火)的过程。失火时B越大，说明同样的工况失火时转速下降越多，发动机阻力越大，失火信号越高。B小于0时，代表发动机转速突然升高(例如加速)的过程，加速时负值B越小，说明发动机加速能力越强。失火比例系数B与汽车传动系统总的转动惯量J有关，转动惯量J越大，失火比例系数B越小，它与发动机运行的工况关系不大，因此，对于同一失火模式，当发动机及传动系统运动质量总的转动惯量一定时，各工况的失火比例系数B应该一致。根据失火比例系数B，可以得到任意转速和负荷下失火后的转速。

因此，为了获取一个失火模式下的失火比例系数，需要对该失火模式下的一个工况进行测试，以获取该失火模式下的失火比例系数，即(式1)或(式2)。

步骤S2：所述失火比例系数以及所述失火模式的其他工况下失火前的发动机转速获取该其他工况下失火后的发动机转速。

由于在同一失火模式下，各工况的失火比例系数B一致，则可以根据一失火模式下一个工况下的失火比例系数B，而获得该失火模式下的其他各个工况下的失火后的发动机转速。

具体的，同时，由(式15)可知，所述失火后的发动机转速由以下公式获得：

其中，B表示失火比例系数，N0表示失火前的发动机转速，Nt表示失火后的发动机转速，MIDMD＝100×midmd，midmd表示发动机的指示扭矩。

由步骤S1中的推导过程可知，此时，失火后运行的时间Δt用

表示。而当失火后运行的时间Δt用

表示时，所述失火后的发动机转速由以下公式获得：

其中，B表示失火比例系数，N₀表示失火前的发动机转速，N_t表示失火后的发动机转速，MIDMD＝100×midmd，midmd表示发动机的指示扭矩。

步骤S3：根据所述其他工况下失火前的发动机转速和失火后的发动机转速获取所述其他工况下的失火信号。

在确定了一失火模式各个工况下的失火前后的发动机转速，即可获得该失火模式各个工况下的失火信号。

具体的，所述失火信号由以下公式获得：

其中，luts表示失火信号，ts₀表示失火前的分段时间，ts_t表示失火后的分段时间。

并且，进一步的，所述失火前的分段时间由以下公式获得：

其中，ts₀表示失火前的分段时间，N₀表示失火前的发动机转速，Z表示所述发动机的缸数。

所述失火后的分段时间由以下公式获得：

其中，ts_t表示失火后的分段时间，N_t表示失火后的发动机转速，Z表示所述发动机的缸数。

其中分段时间是指转过所述发动机的分段窗口所用的时间。发动机的分段窗口是指，发动机一个工作循环转过的曲轴角度与发动机缸数之比。由于发动机一个工作循环转过720度曲轴转角，当所述发动机的缸数为Z时，则所述发动机中每个缸的分段窗口为720/Z，Z的取值为大于等于1的正整数。

例如，当Z取值为4时，即所述发动机为4缸发动机时，该发动机的分段窗口为720/4＝180°。同时，4缸发动机的分段时间可以理解为曲轴转动半圈所用的时间。因此，4缸发动机的失火前的分段时间

失火后的分段时间

在上述的获取发动机的失火信号的方法的过程中，可以看出，对于每一个失火模式，只需要根据该失火模式的任意一个工况下失火前的发动机转速N_{0测试工况}以及失火后的发动机转速N_{t测试工况}，以及失火前的负荷MIDMD即可获得该失火模式下的该工况下的失火比例系数B，然后再根据该失火模式的该工况下的失火比例系数，即可获得该失火模式下的其他任意一个工况下的失火后的发动机转速，进而可以获得该失火模式下个其他任意一个工况下的失火信号。也就是说只要进行一个工况的失火测试，即可获得同一失火模式下的所有工况的失火信号。与传统的方法相比，既节约了转毂资源和人力资源，又避免了转毂高温大负荷失火试验带来的安全风险。

在获得失火信号之后，就可以对各个失火模式的失火阀值进行标定。因此，本发明实施例还提供了一种发动机的失火阀值的标定方法，包括以下步骤，在更加以上所述的获取发动机的失火信号的方法获得各个失火模式的失火信号luts信号之后，根据各个失火模式的失火信号luts信号获得各个失火模式的失火阀值，然后再验证并调整各个失火模式的失火阀值，并将验证后的失火阀值作为各个失火模式的失火阀值。

综上，在本发明实施例提供的获取发动机的失火信号的方法及失火阀值的标定方法中，对于每一个失火模式，只需要获取该失火模式的任意一个工况下的失火比例系数B，然后再根据该失火模式的该工况下的失火比例系数，即可获得该失火模式下的其他任意一个工况下的失火后的发动机转速，进而可以获得该失火模式下个其他任意一个工况下的失火信号。再根据各个失火模式的失火信号luts信号获得各个失火模式的失火阀值，然后再验证并调整各个失火模式的失火阀值，并将验证后的失火阀值作为各个失火模式的失火阀值。也就是说只要进行一个工况的失火测试，即可获得同一失火模式下的所有工况的失火信号。与传统的方法相比，既节约了转毂资源和人力资源，又避免了转毂高温大负荷失火试验带来的安全风险。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种获取发动机的失火信号的方法，用于获取一交通工具的发动机的各个工况下的失火信号，其特征在于，包括：

对于各种失火模式中的任意一个失火模式，当k/J为定值时，获取所述失火模式下的任意一工况下的失火比例系数；

根据所述失火比例系数以及所述失火模式的其他工况下失火前的发动机转速获取该其他工况下失火后的发动机转速；以及

根据所述其他工况下失火前的发动机转速和失火后的发动机转速获取所述其他工况下的失火信号；

其中，k为发动机扭矩与指示扭矩的比例系数，J为发动机及传动系统运动质量总的转动惯量，所述失火比例系数通过发动机的指示扭矩、当前测试的工况下失火前发动机的转速以及当前测试的工况下失火后发动机的转速获取。

2.如权利要求1所述的获取发动机的失火信号的方法，其特征在于，所述失火比例系数由以下公式获得：

其中，B表示失火比例系数，N_{0测试工况}表示当前测试的工况下失火前发动机的转速，N_{t测试工况}表示当前测试的工况下失火后发动机的转速，MIDMD＝100×midmd，midmd表示发动机的指示扭矩。

3.如权利要求1所述的获取发动机的失火信号的方法，其特征在于，所述失火比例系数由以下公式获得：

其中，B表示失火比例系数，N_{0测试工况}表示当前测试的工况下失火前发动机的转速，N_{t测试工况}表示当前测试的工况下失火后发动机的转速，MIDMD＝100×midmd，midmd表示发动机的指示扭矩。

4.如权利要求1所述的获取发动机的失火信号的方法，其特征在于，所述失火后的发动机转速由以下公式获得：

其中，B表示失火比例系数，N₀表示失火前的发动机转速，N_t表示失火后的发动机转速，MIDMD＝100×midmd，midmd表示发动机的指示扭矩。

5.如权利要求1所述的获取发动机的失火信号的方法，其特征在于，所述失火后的发动机转速由以下公式获得：

其中，B表示失火比例系数，N₀表示失火前的发动机转速，N_t表示失火后的发动机转速，MIDMD＝100×midmd，midmd表示发动机的指示扭矩。

6.如权利要求1所述的获取发动机的失火信号的方法，其特征在于，所述失火信号由以下公式获得：

其中，luts表示失火信号，ts₀表示失火前的分段时间，ts_t表示失火后的分段时间。

7.如权利要求6所述的获取发动机的失火信号的方法，其特征在于，所述失火前的分段时间由以下公式获得：

其中，ts₀表示失火前的分段时间，N₀表示失火前的发动机转速，Z表示所述发动机的缸数。

8.如权利要求6所述的获取发动机的失火信号的方法，其特征在于，所述失火后的分段时间由以下公式获得：

其中，ts_t表示失火后的分段时间，N_t表示失火后的发动机转速，Z表示所述发动机的缸数。

9.一种发动机的失火阀值的标定方法，其特征在于，包括：

采用如权利要求1-8中任意一项所述的方法获取发动机各个失火模式的失火信号；

确定所述发动机各个失火模式的失火阀值。

10.如权利要求9所述的发动机的失火阀值的标定方法，其特征在于，还包括：

验证确定的各个失火模式的失火阀值，并将验证后的各个失火模式的失火阀值作为各个失火模式的失火阀值。

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