CN108692947A - 一种用于发动机失火检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发动机失火检测方法及装置，该方法包括：通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号；对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号；根据所述发动机的转速确定检测窗口值，并对所述检测窗口值内的所述转速波动信号进行傅里叶变换，得到各缸一次谐波相位；将各缸所述一次谐波相位作为特征信号进行失火判定。通过本发明实现了准确检测发动机失火发生率，并具体定位到失火缸，从而避免由于发动机失火导致发动机及其相关部件的损坏和排放恶化。

Description

一种用于发动机失火检测方法及装置

技术领域

本发明涉及发动机检测技术领域，特别是涉及一种用于发动机失火检测方法及装置。

背景技术

现有技术中，对于发动机失火检测是通过采集发动机转速，判断每个缸做功冲程阶段的转速加速度或相应缸之间的加速度作为失火的特征值，将特征值与阈值进行比较，来判断发动机相应缸是否存在失火。当某个缸发生失火时，失火缸处于做功冲程阶段，加速度与未发生失火的缸相比会减小，且失火缸对应的做功冲程阶段，平均转速也会较小，导致失火缸与未失火缸之间的加速度变大。因此，通过判断每个缸做功冲程阶段的加速度进行失火检测，对发动机转速和负荷要求高。发动机正常工作时，转速的波动表现为发动机角动量的变化，而在低负荷时，燃烧做功引起的角动量变化微弱，因此，失火发生时对应发动机转速变化不明显，很难区分是否发生失火；同时，随着转速的升高，发动机角动量随着转速呈二次方增加，在各个缸做功相同的情况下，角动量波动相对减小，而失火发生时转速加速度不明显。

在上述情况下，用每个缸做功冲程阶段的加速度进行失火检测，容易发生误判，不能准确检测失火，因此，需要在有限负荷和转速区间进行失火检测，即，通过判断相应缸之间的加速度进行失火诊断，会存在较大的几率不能正确判断失火缸。当未发生失火时，发动机各个缸工作一致性较高，缸与缸之间的加速度较小；当发生失火时，由于某个缸或某几个缸不工作，发动机整体的运转平衡被打破，导致发动机转速在一个工作循环波动，这时发动机相应缸之间的加速度会变大。在不同的转速和负荷下发动机发生失火时，转速波动情况不一致，失火缸对应做功冲程的发动机转速不一定会立刻下降，因此，导致无法正确判断出哪一缸失火。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于发动机失火检测方法及装置，以实现准确检测发动机失火发生率，并定位到具体的失火缸，从而避免由于发动机失火导致发动机及其相关部件的损坏和排放恶化。

为达到上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种用于发动机失火检测方法，包括：

通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号；

对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号；

根据所述发动机的转速确定检测窗口值，并对所述检测窗口值内的所述转速波动信号进行傅里叶变换，得到各缸一次谐波相位；

将各缸所述一次谐波相位作为特征信号进行失火判定。

进一步地，对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号的步骤，包括：

对所述发动机原始转速信号进行相应的修正，得到各缸燃烧做功引起的转速波动信号；

通过带通滤波对所述发动机燃烧做功引起的转速波动信号进行滤波，提取各缸与燃烧做功相应的转速波动信号。

进一步地，所述将各缸所述一次谐波相位作为特征信号进行失火判定的步骤，具体为：

将各缸所述一次谐波相位与未发生失火时的一次谐波相位进行对比，判定是否存在失火。

进一步地，将各缸所述一次谐波相位与未发生失火时的一次谐波相位进行对比，判定是否存在失火的步骤，包括：

判断各缸所述一次谐波相位与标准相位的比值是否小于第一阈值；

若是，则判定为失火，若否，则判定为未失火。

进一步地，将各缸所述一次谐波相位与未发生失火时的一次谐波相位进行对比，判定是否存在失火的步骤，包括：

将各缸所述一次谐波相位与第二阈值做比较，所述第二阈值为同样工况下未发生失火时的一次谐波相位；

若所述一次谐波相位小于所述第二相位，则判定为失火；

若所述一次谐波相位大于所述第二相位，则判定为未失火。

一种用于发动机失火检测装置，包括：

第一处理单元，用于通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号；

第二处理单元，用于对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号；

第三处理单元，用于根据所述发动机的转速确定检测窗口值，并对所述检测窗口值内的所述转速波动信号进行傅里叶变换，得到各缸一次谐波相位；

第四处理单元，用于将各缸所述一次谐波相位作为特征信号进行失火判定。

进一步地，所述第二处理单元包括：

修正单元，用于对所述发动机原始转速信号进行相应的修正，得到各缸燃烧做功引起的转速波动信号；

滤波单元，用于通过带通滤波对所述发动机燃烧做功引起的转速波动信号进行滤波，提取各缸与燃烧做功相应的转速波动信号。

进一步地，所述第四处理单元用于：

将各缸所述一次谐波相位与未发生失火时的一次谐波相位进行对比，判定是否存在失火。

进一步地，所述第四处理单元包括：

判断单元，用于判断各缸所述一次谐波相位与标准相位的比值是否小于第一阈值；

若是，则判定为失火，若否，则判定为未失火。

进一步地，所述第四处理单元包括：

比较单元，用于将各缸所述一次谐波相位与第二阈值做比较，所述第二阈值为同样工况下未发生失火时的一次谐波相位；

若所述一次谐波相位小于所述第二相位，则判定为失火；

若所述一次谐波相位大于所述第二相位，则判定为未失火。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种用于发动机失火检测方法及装置，该方法包括：通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号；对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号；根据所述发动机的转速确定检测窗口值，并对所述检测窗口值内的所述转速波动信号进行傅里叶变换，得到各缸一次谐波相位；将各缸所述一次谐波相位作为特征信号进行失火判定。本发明通过测量发动机倒拖时的转速信号，得到发动机本田自然运转情况下的转速特性，修正发动机原始转速信号得到做功引起的转速变化，避免高转速或低负荷下，做功信号不明显的情况；通过带通滤波，提取发动机各缸做功时转速波动信号，避免发动机游车的影响，利于准确判缸；不同转速下，做功燃烧速度相同，而持续角度不同，动态调整检测窗口，准确提取做功信号的波动，避免其他信号干扰，影响准确判缸；通过提取出来的做功信号进行傅里叶变换得到一次谐波相位，并作为特征信号进行失火判定，而不是通过转速差来判断，提高算法的抗干扰能力；各个缸通过与未失火时的特征信号进行比较，避免了各个缸一致性引起的误判。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种用于发动机失火检测方法流程图；

图2为本发明实施例提供的步骤S102的一种具体实现方式流程图；

图3为本发明实施例提供的相应缸发生失火前后的一次谐波相位变化示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种用于发动机失火检测方法流程图；

图5为本发明实施例提供的又一种用于发动机失火检测方法流程图；

图6为本发明实施例提供的一种用于发动机失火检测装置结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种用于发动机失火检测方法，该方法具体可以包括如下步骤：

S101、通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号。

本发明实施例中，通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号，以发动机原始转速信号为初始信号进行后续的修正及滤波。

需要说明的是，若不处理转速信号，也可以通过处理最原始的曲轴传感器每个检测齿的时间，经过后续的相同处理也能判断出失火，而发动机转速信号就是通过检测齿的时间来计算发动机实时转速的。

S102、对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号。

如图2所示，为本发明实施例提供的步骤S102的一种具体实现方式，具体的，对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号的步骤，具体可以包括：

S201、对所述发动机原始转速信号进行相应的修正，得到各缸燃烧做功引起的转速波动信号。

需要说明的是，可以利用倒拖时发动机转速信号对原始转速信号进行修正，得到各缸燃烧做功引起的转速波动信号。

S202、通过带通滤波对所述发动机燃烧做功引起的转速波动信号进行滤波，提取各缸与燃烧做功相应的转速波动信号。

需要说明的是，将通过修正后得到的各缸燃烧做功引起的转速波动信号进行滤波，通过带通滤波器，提取各缸与燃烧做功相应的转速波动信号。

S103、根据所述发动机的转速确定检测窗口值，并对所述检测窗口值内的所述转速波动信号进行傅里叶变换，得到各缸一次谐波相位。

本发明实施例中，由于转速的波动表现为发动机角动量的变化，因此，发动机的转速不同，则最终确定的检测窗口值也就不同，即最终得到的转速波动信号的数量不同。

S104、将各缸所述一次谐波相位作为特征信号进行失火判定。

本发明实施例中，所述将各缸所述一次谐波相位作为特征信号进行失火判定的步骤，具体可以为：

将各缸所述一次谐波相位与未发生失火时的一次谐波相位进行对比，判定是否存在失火。

具体的，如图3所示，为试验验证结果，在发生失火后，由于未进行做功，相应缸的一次谐波相位会大幅度下降。

需要说明的是，本发明通过提取出来的燃烧做功转速波动信号进行傅里叶变换，得到一次谐波相位，作为特征信号进行失火判定，而不是通过转速差来判断，提高算法的抗干扰能力。另外，各个缸通过与未失火时的特征信号进行比较，避免了各个缸一致性引起的误判。

如图4所示，为本发明实施例提供的另一种用于发动机失火检测方法，该方法具体可以包括如下步骤：

S401、通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号。

本发明实施例中，通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号，以发动机原始转速信号为初始信号进行后续的修正及滤波。

S402、对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号。

S403、根据所述发动机的转速确定检测窗口值，并对所述检测窗口值内的所述转速波动信号进行傅里叶变换，得到各缸一次谐波相位。

本发明实施例中，由于转速的波动表现为发动机角动量的变化，因此，发动机的转速不同，则最终确定的检测窗口值也就不同，即最终得到的转速波动信号的数量不同。

S404、判断各缸所述一次谐波相位与标准相位的比值是否小于第一阈值；

若是，则判定为失火，若否，则判定为未失火。

需要说明的是，本发明实施例中，标准相位是根据具体的发动机转速预先设定的，第一阈值是根据具体发动机转速以及波动信号进行设定的。

如图5所示，为本发明实施例提供的又一种用于发动机失火检测方法，该方法具体可以包括如下步骤：

S501、通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号。

本发明实施例中，通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号，以发动机原始转速信号为初始信号进行后续的修正及滤波。

S502、对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号。

S503、根据所述发动机的转速确定检测窗口值，并对所述检测窗口值内的所述转速波动信号进行傅里叶变换，得到各缸一次谐波相位。

本发明实施例中，由于转速的波动表现为发动机角动量的变化，因此，发动机的转速不同，则最终确定的检测窗口值也就不同，即最终得到的转速波动信号的数量不同。

S504、将各缸所述一次谐波相位与第二阈值做比较，所述第二阈值为同样工况下未发生失火时的一次谐波相位；

S505、若所述一次谐波相位小于所述第二阈值，则判定为失火；

S506、若所述一次谐波相位大于所述第二阈值，则判定为未失火。

需要说明的是，本发明实施例中，上述第二阈值是同样工况下未发生失火时的一次谐波相位，同样工况下是指对应的发动机转速以及运行状态相同。

综上，本发明实施例提供了一种用于发动机失火检测方法，该方法包括：通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号；对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号；根据所述发动机的转速确定检测窗口值，并对所述检测窗口值内的所述转速波动信号进行傅里叶变换，得到各缸一次谐波相位；将各缸所述一次谐波相位作为特征信号进行失火判定。本发明通过测量发动机倒拖时的转速信号，得到发动机本田自然运转情况下的转速特性，修正发动机原始转速信号得到做功引起的转速变化，避免高转速或低负荷下，做功信号不明显的情况；通过带通滤波，提取发动机各缸做功时转速波动信号，避免发动机游车的影响，利于准确判缸；不同转速下，做功燃烧速度相同，而持续角度不同，动态调整检测窗口，准确提取做功信号的波动，避免其他信号干扰，影响准确判缸；通过提取出来的做功信号进行傅里叶变换得到一次谐波相位，并作为特征信号进行失火判定，而不是通过转速差来判断，提高算法的抗干扰能力；各个缸通过与未失火时的特征信号进行比较，避免了各个缸一致性引起的误判。

上述本发明公开的实施例中详细描述了方法，对于本发明的方法可采用多种形式的装置实现，因此本发明还公开了一种装置，下面给出具体的实施例进行详细说明。

如图6所示，本发明实施例提供了一种用于发动机失火检测装置，该装置具体可以包括：第一处理单元601、第二处理单元602、第三处理单元603以及第四处理单元604，其中：

第一处理单元601，用于通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号；

第二处理单元602，用于对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号；

第三处理单元603，用于根据所述发动机的转速确定检测窗口值，并对所述检测窗口值内的所述转速波动信号进行傅里叶变换，得到各缸一次谐波相位；

第四处理单元604，用于将各缸所述一次谐波相位作为特征信号进行失火判定。

进一步地，所述第二处理单元602，可以包括：

修正单元6021，用于对所述发动机原始转速信号进行相应的修正，得到各缸燃烧做功引起的转速波动信号；

滤波单元6022，用于通过带通滤波对所述发动机燃烧做功引起的转速波动信号进行滤波，提取各缸与燃烧做功相应的转速波动信号。

进一步地，所述第三处理单元603，具体用于：

将各缸所述一次谐波相位与未发生失火时的一次谐波相位进行对比，判定是否存在失火。

进一步地，所述第三处理单元603包括：

判断单元，用于判断各缸所述一次谐波相位与标准相位的比值是否小于第一阈值；

若是，则判定为失火，若否，则判定为未失火。

进一步地，所述第三处理单元603包括：

比较单元，用于将各缸所述一次谐波相位与第二阈值做比较，所述第二阈值为同样工况下未发生失火时的一次谐波相位；

若所述一次谐波相位小于所述第二阈值，则判定为失火；

若所述一次谐波相位大于所述第二阈值，则判定为未失火。

本发明实施例提供了一种用于发动机失火检测装置，本发明通过测量发动机倒拖时的转速信号，得到发动机本田自然运转情况下的转速特性，修正发动机原始转速信号得到做功引起的转速变化，避免高转速或低负荷下，做功信号不明显的情况；通过带通滤波，提取发动机各缸做功时转速波动信号，避免发动机游车的影响，利于准确判缸；不同转速下，做功燃烧速度相同，而持续角度不同，动态调整检测窗口，准确提取做功信号的波动，避免其他信号干扰，影响准确判缸；通过提取出来的做功信号进行傅里叶变换得到一次谐波相位，并作为特征信号进行失火判定，而不是通过转速差来判断，提高算法的抗干扰能力；各个缸通过与未失火时的特征信号进行比较，避免了各个缸一致性引起的误判。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于发动机失火检测方法，其特征在于，包括：

通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号；

对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号；

根据所述发动机的转速确定检测窗口值，并对所述检测窗口值内的所述转速波动信号进行傅里叶变换，得到各缸一次谐波相位；

将各缸所述一次谐波相位作为特征信号进行失火判定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号的步骤，包括：

对所述发动机原始转速信号进行相应的修正，得到各缸燃烧做功引起的转速波动信号；

通过带通滤波对所述发动机燃烧做功引起的转速波动信号进行滤波，提取各缸与燃烧做功相应的转速波动信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将各缸所述一次谐波相位作为特征信号进行失火判定的步骤，具体为：

将各缸所述一次谐波相位与未发生失火时的一次谐波相位进行对比，判定是否存在失火。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将各缸所述一次谐波相位与未发生失火时的一次谐波相位进行对比，判定是否存在失火的步骤，包括：

判断各缸所述一次谐波相位与标准相位的比值是否小于第一阈值；

若是，则判定为失火，若否，则判定为未失火。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将各缸所述一次谐波相位与未发生失火时的一次谐波相位进行对比，判定是否存在失火的步骤，包括：

将各缸所述一次谐波相位与第二阈值做比较，所述第二阈值为同样工况下未发生失火时的一次谐波相位；

若所述一次谐波相位小于所述第二相位，则判定为失火；

若所述一次谐波相位大于所述第二相位，则判定为未失火。

6.一种用于发动机失火检测装置，其特征在于，包括：

第一处理单元，用于通过发动机的曲轴信号传感器实时采集发动机原始转速信号；

第二处理单元，用于对所述发动机原始转速信号进行相应的修正及滤波，得到各缸与燃烧做功相应的转速波动信号；

第三处理单元，用于根据所述发动机的转速确定检测窗口值，并对所述检测窗口值内的所述转速波动信号进行傅里叶变换，得到各缸一次谐波相位；

第四处理单元，用于将各缸所述一次谐波相位作为特征信号进行失火判定。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二处理单元包括：

修正单元，用于对所述发动机原始转速信号进行相应的修正，得到各缸燃烧做功引起的转速波动信号；

滤波单元，用于通过带通滤波对所述发动机燃烧做功引起的转速波动信号进行滤波，提取各缸与燃烧做功相应的转速波动信号。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第四处理单元用于：

将各缸所述一次谐波相位与未发生失火时的一次谐波相位进行对比，判定是否存在失火。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第四处理单元包括：

判断单元，用于判断各缸所述一次谐波相位与标准相位的比值是否小于第一阈值；

若是，则判定为失火，若否，则判定为未失火。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第四处理单元包括：

比较单元，用于将各缸所述一次谐波相位与第二阈值做比较，所述第二阈值为同样工况下未发生失火时的一次谐波相位；

若所述一次谐波相位小于所述第二相位，则判定为失火；

若所述一次谐波相位大于所述第二相位，则判定为未失火。