CN109441653B - 一种发动机配气机构故障检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种发动机配气机构故障检测方法及装置，其中，所述发动机配气机构故障检测方法，通过在凸轮轴从动件上添加应变片，通过检测应变片的受力，得到凸轮轴从动件的受力随发动机曲轴转角变化的第一关系曲线，将第一关系曲线与预先确定的目标关系曲线进行比较，从而判断配气机构是否故障。也即本申请中将正常的目标关系曲线与待检测的发动机的第一关系曲线之间作对比，从而得到配气机构是否故障的结果，若存在故障，则被检测出，用于报警提醒用户配气机构出现异常，需要调整。

Description

一种发动机配气机构故障检测方法及装置

技术领域

本发明涉及发动机故障检测技术领域，尤其涉及一种发动机配气机构故障检测方法及装置。

背景技术

凸轮轴是发动机配气机构的重要元件，起到定时开启和关闭各缸进气门和排气门的作用。配气机构通过配气定时的作用直接影响到发动机整机性能。凸轮轴的扭转刚度将影响配气机构的动力特性，迄今为止，对凸轮机构的各种研究均假定凸轮以恒定的角速度ω作为运动输入，然而实际情况是，因其在不同场合下角速度ω的变化还很大，以致不能维持上述假定。

配气定时主要取决于配气凸轮轴的运动特性，除了凸轮型线的影响，配气凸轮轴的扭转振动也是重要的影响因子。请参见图1-图4为凸轮轴扭转振动图线，其中，图1为等加速等减速运动图线；图2为余弦加速度运动图线；图3为正弦加速度运动图线；图4为五次多项式运动图线；其中，θ₀为输入端转角，θ₀＝ωt；φ为施加扭矩二端的相对转角。

从图中可以看出，大振幅是输入扭矩及凸轮轴从动件对凸轮轴的联合作用而引起的，而小振幅是由机构本身的力学特性及对应的凸轮轴从动件位移运动规律所产生。由于输入轴的扭转振动，导致凸轮的转速不恒定，又由于各不同的运动规律导致不同自振频率。

而凸轮轴一旦磨损，或者其相关件的磨损，则会改变气体载荷力，也会改变凸轮轴自身型线特性。但是现有技术中并没有能够检测发动机配气机构磨损或故障的诊断方法，为实际操作中配气机构故障进行提醒。

因此，如何提供一种检测发动机配气机构故障的方法是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种发动机配气机构故障检测方法及装置，以解决现有技术中无法检测发动机配气机构故障的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种发动机配气机构故障检测方法，所述发动机配气机构包括凸轮轴、凸轮轴从动件、位于所述凸轮轴从动件上的应变片；所述发动机配气机构故障检测方法包括：

获取所述凸轮轴从动件受力随所述发动机曲轴转角变化的第一关系曲线；

将所述第一关系曲线与预先确定的凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线进行比较，判断所述配气机构是否故障；

其中，所述目标关系曲线与所述第一关系曲线对应的发动机转速相同。

优选地，所述将所述第一关系曲线与预先确定的凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线进行比较，判断所述配气机构是否故障，具体包括：

选取预设曲轴转角范围，作为待比较曲轴转角范围；

在所述待比较曲轴转角范围内，比较所述第一关系曲线和所述目标关系曲线，获取所述第一关系曲线相对于所述目标关系曲线的偏差；

若所述偏差位于预设偏差阈值范围内，则判断所述配气机构正常；

若所述偏差大于所述预设偏差阈值，则判断所述配气机构故障；

步进曲轴转角范围，作为新的待比较曲轴转角范围，并返回所述在所述待比较曲轴转角范围内，比对所述第一关系曲线和所述目标关系曲线，获取所述第一关系曲线相对于所述目标关系曲线的偏差的步骤；

直至遍历所述曲轴转角的所有范围。

优选地，当所述配气机构是存在故障时，还包括：

确定故障类型，并输出所述故障类型；

其中，所述故障类型包括所述凸轮轴磨损和气门间隙异常。

优选地，所述获取所述凸轮轴从动件受力随所述发动机曲轴转角变化的第一关系曲线，具体包括：

获取所述应变片的应变信号；

获取所述发动机的转速信号；

将所述应变信号转换为所述凸轮轴从动件的受力信息，将所述转速信号转换为发动机的曲轴转角信息；

将所述凸轮轴从动件的受力信息作为纵轴，所述发动机曲轴转角信息作为横轴，制作得到所述第一关系曲线。

优选地，所述预先确定的凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线的确定方法具体包括：

对具有标准凸轮轴和气门间隙的目标发动机进行检测，所述目标发动机包括目标凸轮轴、目标凸轮轴从动件、位于所述目标凸轮轴从动件上的目标应变片；

判断所述目标发动机所在车辆是否处于倒拖工况；

若是，则采集所述目标发动机的多个目标转速信号；

采集每个所述目标转速信号对应的所述目标发动机中所述目标应变片的目标应变信号；

将所述目标应变信号转换为所述目标凸轮轴从动件的受力信息，将所述目标转速信号转换为目标发动机的曲轴转角信息；

通过自学习方式确定所述多个目标转速信号下对应的多条凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线。

本发明还提供一种发动机配气机构故障检测装置，用于实现上面任意一项所述的发动机配气机构故障检测方法，所述发动机配气机构包括凸轮轴、凸轮轴从动件、位于所述凸轮轴从动件上的应变片；

所述发动机配气机构故障检测装置包括：

第一关系曲线获取模块，用于获取所述凸轮轴从动件受力随所述发动机曲轴转角变化的第一关系曲线；

第一判断模块，用于将所述第一关系曲线与预先确定的凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线进行比较，判断所述配气机构是否故障；

其中，所述目标关系曲线与所述第一关系曲线对应的发动机转速相同。

优选地，所述第一判断模块包括：

选取模块，用于选取预设曲轴转角范围，作为待比较曲轴转角范围；

比较模块，用于比较所述第一关系曲线和所述目标关系曲线，获取所述第一关系曲线相对于所述目标关系曲线的偏差；

判断子模块，用于判断在所述待比较曲轴转角范围内，所述配气机构是否故障；

步进模块，用于步进曲轴转角范围，作为新的待比较曲轴转角范围。

优选地，还包括：

故障类型确定模块，用于在所述配气机构故障的情况下，确定故障类型；

输出模块，用于将所述故障类型输出。

优选地，所述第一关系曲线获取模块包括：

应变信号获取模块，用于获取所述应变片的应变信号；

转速信号获取模块，用于获取所述发动机的转速信号；

第一转换模块，用于将所述应变信号转换为所述凸轮轴从动件的受力信息，将所述转速信号转换为发动机的曲轴转角信息；

第一关系曲线制作模块，用于将所述凸轮轴从动件的受力信息作为纵轴，所述发动机曲轴转角信息作为横轴，制作得到所述第一关系曲线。

优选地，还包括目标关系曲线确定模块，用于对具有标准凸轮轴和气门间隙的目标发动机进行检测，预先确定凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线；所述目标发动机包括目标凸轮轴、目标凸轮轴从动件、位于所述目标凸轮轴从动件上的目标应变片；

所述目标关系曲线确定模块包括：

第二判断模块，用于判断目标发动机所在车辆是否处于倒拖工况；

第一采集模块，用于在所述目标发动机所在车辆处于倒拖工况时，采集所述目标发动机的多个目标转速信号；

第二采集模块，用于采集每个所述目标转速信号对应的所述目标发动机中所述目标应变片的目标应变信号；

第二转换模块，用于将所述目标应变信号转换为所述目标凸轮轴从动件的受力信息，将所述目标转速信号转换为目标发动机的曲轴转角信息；

目标关系曲线确定模块，用于通过自学习方式确定目标关系曲线，所述目标关系曲线为所述多个目标转速信号下对应的多条凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的曲线。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的发动机配气机构故障检测方法，通过在凸轮轴从动件上添加应变片，通过检测应变片的受力，得到凸轮轴从动件的受力随发动机曲轴转角变化的第一关系曲线，将第一关系曲线与预先确定的目标关系曲线进行比较，从而判断配气机构是否故障。也即本申请中将正常的目标关系曲线与待检测的发动机的第一关系曲线之间作对比，从而得到配气机构是否故障的结果，若存在故障，则被检测出，用于报警提醒用户配气机构出现异常，需要调整。

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为凸轮轴等加速等减速运动图线；

图2为凸轮轴余弦加速度运动图线；

图3为凸轮轴正弦加速度运动图线；

图4为凸轮轴五次多项式运动图线；

图5为本发明实施例提供的一种发动机配气机构故障检测方法流程示意图；

图6为本发明实施例提供的第一关系曲线生成流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线的确定方法流程示意图；

图8为本发明实施例提供的一种目标关系曲线示意图；

图9本发明实施例提供的一种第一关系曲线和目标关系曲线比较示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种第一关系曲线和目标关系曲线比较示意图；

图11为本发明实施例提供的一种判断所述配气机构是否故障流程示意图；

图12为本发明实施例提供的一种发动机配气机构故障检测装置示意图；

图13为本发明实施例提供的一种第一关系曲线获取模块结构示意图；

图14为本发明实施例提供的一种第一判断模块结构示意图；

图15为本发明实施例提供的一种目标关系曲线确定模块结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有技术中配气机构可能出现异常，但并没有一种能够检测配气机构故障或异常的检测方法来提醒用户需要调整配气机构。

基于此，发明人通过研究发现，发动机运转时，因为各转速下各曲轴转角对应的曲率半径不一样，相对应的配气机构的惯性力也不一样。

凸轮轴从动件的受力是静态气门弹簧力、配气机构的惯性力和气体载荷所造成的动态振荡力。

当发动机所处车辆处于倒拖工况时，进气凸轮轴从动件受到的气体载荷较小，而且静态气门弹簧力的变化，对凸轮轴从动件的受力影响较小，因此凸轮轴的受力大小主要受配气机构惯性力决定，而配气机构惯性力与凸轮轴加速度直接相关。凸轮轴一旦确定，其加速度就直接确定，不同相位就有不同的凸轮加速度，对应不同的凸轮轴从动件受力。因此，可以通过测试各个缸中凸轮轴从动件受力大小及受力对应相位的差异，便可直接判断凸轮轴状态是否正常。

而发动机转速与发动机曲轴转角有相应的转换关系，具体转换关系本实施例中以四冲程发动机为例进行说明，对于四冲程发动机，曲轴旋转两周对应角度720度，假设此时发动机转速为1500r/min，则发动机转两圈对应的时间与曲轴转角转动720度对应的时间是相同的，而曲轴转角与凸轮轴相位相关，因此通过检测凸轮轴从动件受力随曲轴转角变化的曲线，将其与标准的正常的凸轮轴从动件受力随曲轴转角变化的曲线进行比较，通过研究两个曲线的偏差，即可得到配气机构是否故障的结论。

基于此，本发明提供一种发动机配气机构故障检测方法，其特征在于，所述发动机配气机构包括凸轮轴、凸轮轴从动件、位于所述凸轮轴从动件上的应变片；所述发动机配气机构故障检测方法包括：

获取所述凸轮轴从动件受力随所述发动机曲轴转角变化的第一关系曲线；

将所述第一关系曲线与预先确定的凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线进行比较，判断所述配气机构是否故障；

其中，所述目标关系曲线与所述第一关系曲线对应的发动机转速相同。

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。

发明人发现，目前尚无对凸轮轴异常磨损及气门座圈异常磨损导致的故障进行提前识别，提前提醒客户进行气门间隙调整及相关件更换的方案。

基于此，本发明提供一种发动机配气机构故障检测方法，所述发动机配气机构包括凸轮轴、凸轮轴从动件、位于所述凸轮轴从动件上的应变片；

具体地，请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种发动机配气机构故障检测方法流程示意图；所述发动机配气机构故障检测方法包括：

S1：获取所述凸轮轴从动件受力随所述发动机曲轴转角变化的第一关系曲线；

本实施例中需要根据应变片的应变信号以及发动机的转速得到第一关系曲线，可以参见图6所示流程图，具体包括：

S11：获取所述应变片的应变信号；

应变片的应变信号，可以通过应变检测得到，并将检测到的应变信号通过信号线引出机体，接入一信号处理器，进行信号处理。

S12：获取所述发动机的转速信号；

同样的，检测得到发动机转速信号，发送到信号处理器中进行信号处理。

S13：将所述应变信号转换为所述凸轮轴从动件的受力信息，将所述转速信号转换为发动机的曲轴转角信息；利用信号处理器进行转换。

S14：将所述凸轮轴从动件的受力信息作为纵轴，所述发动机曲轴转角信息作为横轴，制作得到所述第一关系曲线。

S2：将所述第一关系曲线与预先确定的凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线进行比较，判断所述配气机构是否故障；

其中，所述目标关系曲线与所述第一关系曲线对应的发动机转速相同。

需要说明的是，不同转速下得到的凸轮轴从动件受力随所述发动机曲轴转角变化的关系曲线不同，为了方便将第一关系曲线与目标关系曲线进行匹配比较，本实施例中预先确定的目标关系曲线包括多个转速下的目标关系曲线，当检测到一个第一关系曲线后，从多个目标关系曲线中找到相同转速对应的目标关系曲线，从而将第一关系曲线与相同转速下对应的目标关系曲线进行比较。因此，本实施例中所述目标关系曲线与所述第一关系曲线对应的发动机转速相同。

因此，预先确定的凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线的确定方法，请参见图7，具体包括：

S201：对具有标准凸轮轴和气门间隙的目标发动机进行检测，所述目标发动机包括目标凸轮轴、目标凸轮轴从动件、位于所述目标凸轮轴从动件上的目标应变片；

本实施例中对状态正常的发动机进行测试，得到各个缸的应变峰值信号及对应相位。这里状态正常的发动机，即为凸轮轴并未磨损，气门间隙也正常的发动机。

S202：判断所述目标发动机所在车辆是否处于倒拖工况；

所述倒拖工况，车辆气体载荷对凸轮轴从动件的受力影响较小，因此，目标关系曲线在倒拖工况下进行测量得到。所述倒拖工况也即发动机不喷油但是存在转速的情况。

若是，则S203：采集所述目标发动机的多个目标转速信号；

由于不同转速下，凸轮轴从动件的受力情况不同，因此，本实施例中获取多个目标转速信号，在多个目标转速信号下，均得到对应的凸轮轴从动件的受力随曲轴转角的变化曲线。而且，需要说明的是，转速越多，且越密，越容易匹配后续实际测量的曲线，避免转速不相同，曲线相差较多，需要临时确定目标关系曲线的问题。

S204：采集每个所述目标转速信号对应的所述目标发动机中所述目标应变片的目标应变信号；

S205：将所述目标应变信号转换为所述目标凸轮轴从动件的受力信息，将所述目标转速信号转换为目标发动机的曲轴转角信息；

S206：通过自学习方式确定所述多个目标转速信号下对应的多条凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线。

按照不同缸的发火顺序和相位滞后角度X，得出各个缸理论的应变信号滞后相位角度X。在其他实施例中，由于正常状态发动机也存在凸轮轴扭转，所以各缸信号差异并不是严格理论上的相位滞后角度X，还可以增加凸轮轴扭转情况的差异，本实施例中对此忽略不计，设定各缸凸轮轴相位滞后角度分别为X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆......，其中，下角标代表不同的缸。

正常状态下稳定工况多次(例如10次)测量，信号处理器通过自学习的方式，得到各缸十次测量的实际值为X₁’、X₂’、X₃’、X₄’、X₅’、X₆’......作为目标关系曲线的相关参数。其中，应变信号滞后相位角度X包含了由转速信号提供的相位信息，以及应变信号提供的凸轮轴从动件受力信息。

其中，所述自学习方式具体为采用加权计算的方式：学习十次，第一次的加权系数为0.1，第二次的加权系数为0.2，第三次的加权系数为0.3，……，第十次的加权系数为1，X₁’＝(Y₁*0.1+Y₂*0.2+Y₃*0.3+……+Y₁₀*1.0)/(0.1+0.2+0.3+……1.0)，其中，对应第一个缸的每次测量的结果为Y₁，Y₂，Y₃，……Y₁₀，依次类推，得到多个缸的目标关系曲线，请参见图8所示，图8为本发明实施例提供的一种目标关系曲线示意图。

请参见图9和图10，图9为本发明实施例提供的一种第一关系曲线和目标关系曲线比较示意图，图10为本发明实施例提供的另一种第一关系曲线和目标关系曲线比较示意图；其中，图9和图10中，实线均代表目标关系曲线，虚线均代表实际测量得到的第一关系曲线；横轴为发动机曲轴转角；纵轴为凸轮轴从动件受力大小。从图9中可以看出，凸轮轴基圆受力增大，可以判定出是气门间隙消失或者减小造成的，同时由于气门间隙消失或减小，造成凸轮轴从动件受力第一个峰值提前，而第二个峰值延后，从图9中也可以看出。从图10可以看出来，整个曲线仅部分出现偏移量，在整个曲轴转角对比完后，可以判断出，凸轮轴出现磨损的位置。

本实施例中，将所述第一关系曲线与预先确定的凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线进行比较，判断所述配气机构是否故障，请参见图11，具体包括：

S21：选取预设曲轴转角范围，作为待比较曲轴转角范围；

请参见图9和图10，选取一曲轴转角范围，如10°范围或者20°范围，也即在横轴上选取以10°或20°为一段，作为待比较曲轴转角范围。

S22：在所述待比较曲轴转角范围内，比较所述第一关系曲线和所述目标关系曲线，获取所述第一关系曲线相对于所述目标关系曲线的偏差；

如图9或图10中的某一段曲轴转角为例，对比该范围内第一关系曲线与目标关系曲线的大小和相位值(也即曲轴转角)，并提前预设一个偏差阈值范围。

S23：判断所述偏差是否位于预设偏差阈值范围内；

若所述偏差位于预设偏差阈值范围内，则判断所述配气机构正常；也即，偏差是可接受的误差范围内的，认为为配气机构正常。

若所述偏差大于所述预设偏差阈值，则判断所述配气机构故障；也即，偏差较大，已经超过可接受的误差范围，则认为是配气机构存在故障。

S24：步进曲轴转角范围，作为新的待比较曲轴转角范围，并返回所述在所述待比较曲轴转角范围内，比对所述第一关系曲线和所述目标关系曲线，获取所述第一关系曲线相对于所述目标关系曲线的偏差的步骤；

直至遍历所述曲轴转角的所有范围。

当其中一段比对完成后，步进一定曲轴转角范围，再进行比较，直到所有的曲轴转角范围都比较完，也即从曲轴转角0°-720°均比较一下，将整个第一关系曲线与目标关系曲线比较完。本实施例中，气门一个升程对应凸轮轴转两圈，也即曲轴转角为720°，在其他实施例中，若存在气门升程对应凸轮轴转动其他圈数，则曲轴转角的范围为其他值，本实施例中对此不作限定。

根据比较结果，可以得知配气机构是否存在故障。

在本发明实施例中，配气机构故障的情况通常包括两种：

第一，凸轮轴出现磨损，一旦凸轮轴出现磨损，其凸轮轴的型线发生改变，凸轮轴加速度发生变化，对应配气系统惯性力发生变化，对应的相位和峰值大小都会发生改变。

通过比较凸轮轴从动件受力的峰值和峰值对应的相位变化就可以得到凸轮轴是否磨损的判断，磨损越大，对应的从动件峰值和相位差异就越大。也即，从曲轴转角范围大约360°到720°的比较，可以得到凸轮轴是否出现磨损，需要说明的是，本实施例中以图8-图10中所示的曲线为例进行说明的，在本发明的其他实施例中，凸轮轴从动件受力随曲轴转角的变化关系曲线也可能是别的曲线，如峰值位置发生偏移，则对应凸轮轴磨损的位置可能不是360°-720°，本实施例中对此不作限定。

第二，座圈磨损，导致冷态气门间隙变小，发动机做功热态情况下，气门间隙消失，此时，原本不受力的凸轮轴基圆部分就会有异常载荷，通过判断凸轮轴基圆的受力变化，即可判断气门间隙是否应该调整。凸轮轴基圆受力变化也即图9或图10中，0°-270°左右区域中的曲线变化，若在该曲轴转角范围内，凸轮轴从动件受力变大，则代表座圈磨损，出现气门间隙消失或变小的故障，当然，如上所述，凸轮轴基圆对应的曲轴转角也可能是其他范围值，并不限定为本实施例中所述的0°-270°左右区域。

因此，在所述配气机构是存在故障时，还包括：

确定故障类型，并输出所述故障类型；

其中，所述故障类型包括所述凸轮轴磨损和气门间隙异常。

具体地，确定故障类型可以包括：

若在所述曲轴转角的第一预设曲轴转角范围(本实施例中为0°-270°)内，所述第一关系曲线上的所述凸轮轴从动件受力相对于所述目标关系曲线上的所述凸轮轴从动件受力较大，则所述故障类型为气门间隙异常；

若在所述曲轴转角的第二预设曲轴转角范围(本实施例中为360°-720°)内，所述第一关系曲线上的所述凸轮轴从动件受力相对于所述目标关系曲线上的所述凸轮轴从动件受力增大或减小，且所述第一关系曲线上的凸轮轴从动件受力峰值对应的相位相对于所述目标关系曲线上的凸轮轴从动件受力峰值发生偏移，则所述故障类型为凸轮轴磨损。

当确定存在故障或者确定出故障类型后，可以将信号发送出去，给车辆的ECU(电子控制单元)进行报警。或者信号处理器自身还包括报警模块，用于报警，提醒用户对配气机构进行调整。

故障类型具体确定方法，参见上述说明，若判断结果为凸轮轴出现磨损，则发送给ECU，进行报警，报凸轮轴磨损故障；

若判断结果为气门间隙故障，则发送给ECU，进行报警，报调节气门间隙故障。

本发明提供的发动机配气机构故障检测方法，通过在凸轮轴从动件上添加应变片，通过检测应变片的受力，得到凸轮轴从动件的受力随发动机曲轴转角变化的第一关系曲线，将第一关系曲线与预先确定的目标关系曲线进行比较，从而判断配气机构是否故障。也即本申请中将正常的目标关系曲线与待检测的发动机的第一关系曲线之间作对比，从而得到配气机构是否故障的结果，若存在故障，则被检测出，用于报警提醒用户配气机构出现异常，需要调整。

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种发动机配气机构故障检测装置，用于实现上面实施例中所述的发动机配气机构故障检测方法，所述发动机配气机构包括凸轮轴、凸轮轴从动件、位于所述凸轮轴从动件上的应变片；

请参见图12，所述发动机配气机构故障检测装置包括：

第一关系曲线获取模块3，用于获取所述凸轮轴从动件受力随所述发动机曲轴转角变化的第一关系曲线；

第一判断模块4，用于将所述第一关系曲线与预先确定的凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线进行比较，判断所述配气机构是否故障；其中，所述目标关系曲线与所述第一关系曲线对应的发动机转速相同。

其中，请参见图13，所述第一关系曲线获取模块3具体包括：应变信号获取模块31，用于获取所述应变片的应变信号；转速信号获取模块32，用于获取所述发动机的转速信号；第一转换模块33，用于将所述应变信号转换为所述凸轮轴从动件的受力信息，将所述转速信号转换为发动机的曲轴转角信息；第一关系曲线制作模块34，用于将所述凸轮轴从动件的受力信息作为纵轴，所述发动机曲轴转角信息作为横轴，制作得到所述第一关系曲线。

本实施例中，请参见图14，所述第一判断模块4包括：选取模块41，用于选取预设曲轴转角范围，作为待比较曲轴转角范围；比较模块42，用于比较所述第一关系曲线和所述目标关系曲线，获取所述第一关系曲线相对于所述目标关系曲线的偏差；判断子模块43，用于判断在所述待比较曲轴转角范围内，所述配气机构是否故障；步进模块44，用于步进曲轴转角范围，作为新的待比较曲轴转角范围。

本实施例中，后续还可以包括：故障类型确定模块，用于在所述配气机构故障的情况下，确定故障类型；输出模块，用于将所述故障类型输出。

本实施例中，还包括目标关系曲线确定模块，用于对具有标准凸轮轴和气门间隙的目标发动机进行检测，预先确定凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线；所述目标发动机包括目标凸轮轴、目标凸轮轴从动件、位于所述目标凸轮轴从动件上的目标应变片；

请参见图15，所述目标关系曲线确定模块包括：

第二判断模块51，用于判断目标发动机所在车辆是否处于倒拖工况；

第一采集模块52，用于在所述目标发动机所在车辆处于倒拖工况时，采集所述目标发动机的多个目标转速信号；

第二采集模块53，用于采集每个所述目标转速信号对应的所述目标发动机中所述目标应变片的目标应变信号；

第二转换模块54，用于将所述目标应变信号转换为所述目标凸轮轴从动件的受力信息，将所述目标转速信号转换为目标发动机的曲轴转角信息；

目标关系曲线确定模块55，用于通过自学习方式确定目标关系曲线，所述目标关系曲线为所述多个目标转速信号下对应的多条凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的曲线。

本实施例中所述发动机配气机构故障检测装置可以是包括采集卡、处理分析程序的信号处理器，最终输出故障检测结果信号给ECU，然后ECU进行报警处理，提醒用户需要进行调整配气机构。信号处理器本身还可以包括报警模块，这样，信号处理器直接进行报警。

本发明的发明点在于，发动机凸轮轴磨损时，其型线发生变化，对应的凸轮轴加速度及惯性力也随着发生变化，惯性力出现峰值的大小及对应的相位就发生变化，通过这种变化的识别和判断，就得出凸轮轴磨损情况，可以通过ECU控制，发出声音报警，提醒用户进行发动机配气结构的维修。若是气门座圈等磨损，导致气门间隙消失，凸轮轴基圆部门开始受力，通过此部分相位对应的推杆力受力变化情况可以识别气门座圈磨损故障，发出报警，提醒用户进行气门间隙调整。

本发明方案通过检测发动机各缸凸轮从动件受力情况，通过信号处理器的自学习，确定各缸的滞后的相位。根据凸轮轴磨损后的从动件受力及相位变化情况，进行对比分析即可得出配气系统是否存在故障，报凸轮轴磨损故障，提醒用户进行维修。并且可以检测出气门间隙变小消失后的从动件受力差异，发出报警，提醒用户进行气门间隙调整。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，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)

1.一种发动机配气机构故障检测方法，其特征在于，所述发动机配气机构包括凸轮轴、凸轮轴从动件、位于所述凸轮轴从动件上的应变片；所述发动机配气机构故障检测方法包括：

获取所述凸轮轴从动件受力随所述发动机曲轴转角变化的第一关系曲线；

将所述第一关系曲线与预先确定的凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线进行比较，判断所述配气机构是否故障；

其中，所述目标关系曲线与所述第一关系曲线对应的发动机转速相同。

2.根据权利要求1所述的发动机配气机构故障检测方法，其特征在于，所述将所述第一关系曲线与预先确定的凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线进行比较，判断所述配气机构是否故障，具体包括：

选取预设曲轴转角范围，作为待比较曲轴转角范围；

在所述待比较曲轴转角范围内，比较所述第一关系曲线和所述目标关系曲线，获取所述第一关系曲线相对于所述目标关系曲线的偏差；

若所述偏差位于预设偏差阈值范围内，则判断所述配气机构正常；

若所述偏差大于所述预设偏差阈值，则判断所述配气机构故障；

步进曲轴转角范围，作为新的待比较曲轴转角范围，并以所述新的待比较曲轴转角范围，重新执行如下步骤：在所述待比较曲轴转角范围内，比对所述第一关系曲线和所述目标关系曲线，获取所述第一关系曲线相对于所述目标关系曲线的偏差；

直至遍历所述曲轴转角的所有范围。

3.根据权利要求1所述的发动机配气机构故障检测方法，其特征在于，当所述配气机构是存在故障时，还包括：

确定故障类型，并输出所述故障类型；

其中，所述故障类型包括所述凸轮轴磨损和气门间隙异常。

4.根据权利要求1所述的发动机配气机构故障检测方法，其特征在于，所述获取所述凸轮轴从动件受力随所述发动机曲轴转角变化的第一关系曲线，具体包括：

获取所述应变片的应变信号；

获取所述发动机的转速信号；

将所述应变信号转换为所述凸轮轴从动件的受力信息，将所述转速信号转换为发动机的曲轴转角信息；

将所述凸轮轴从动件的受力信息作为纵轴，所述发动机曲轴转角信息作为横轴，制作得到所述第一关系曲线。

5.根据权利要求1所述的发动机配气机构故障检测方法，其特征在于，所述预先确定的凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线的确定方法具体包括：

对具有标准凸轮轴和气门间隙的目标发动机进行检测，所述目标发动机包括目标凸轮轴、目标凸轮轴从动件、位于所述目标凸轮轴从动件上的目标应变片；

判断所述目标发动机所在车辆是否处于倒拖工况；

若是，则采集所述目标发动机的多个目标转速信号；

采集每个所述目标转速信号对应的所述目标发动机中所述目标应变片的目标应变信号；

将所述目标应变信号转换为所述目标凸轮轴从动件的受力信息，将所述目标转速信号转换为目标发动机的曲轴转角信息；

通过自学习方式确定所述多个目标转速信号下对应的多条凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线。

6.一种发动机配气机构故障检测装置，其特征在于，用于实现权利要求1-5任意一项所述的发动机配气机构故障检测方法，所述发动机配气机构包括凸轮轴、凸轮轴从动件、位于所述凸轮轴从动件上的应变片；

所述发动机配气机构故障检测装置包括：

第一关系曲线获取模块，用于获取所述凸轮轴从动件受力随所述发动机曲轴转角变化的第一关系曲线；

第一判断模块，用于将所述第一关系曲线与预先确定的凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线进行比较，判断所述配气机构是否故障；

其中，所述目标关系曲线与所述第一关系曲线对应的发动机转速相同。

7.根据权利要求6所述的发动机配气机构故障检测装置，其特征在于，所述第一判断模块包括：

选取模块，用于选取预设曲轴转角范围，作为待比较曲轴转角范围；

比较模块，用于比较所述第一关系曲线和所述目标关系曲线，获取所述第一关系曲线相对于所述目标关系曲线的偏差；

判断子模块，用于判断在所述待比较曲轴转角范围内，所述配气机构是否故障；

步进模块，用于步进曲轴转角范围，作为新的待比较曲轴转角范围。

8.根据权利要求6所述的发动机配气机构故障检测装置，其特征在于，还包括：

故障类型确定模块，用于在所述配气机构故障的情况下，确定故障类型；

输出模块，用于将所述故障类型输出。

9.根据权利要求6所述的发动机配气机构故障检测装置，其特征在于，所述第一关系曲线获取模块包括：

应变信号获取模块，用于获取所述应变片的应变信号；

转速信号获取模块，用于获取所述发动机的转速信号；

第一转换模块，用于将所述应变信号转换为所述凸轮轴从动件的受力信息，将所述转速信号转换为发动机的曲轴转角信息；

第一关系曲线制作模块，用于将所述凸轮轴从动件的受力信息作为纵轴，所述发动机曲轴转角信息作为横轴，制作得到所述第一关系曲线。

10.根据权利要求6所述的发动机配气机构故障检测装置，其特征在于，还包括目标关系曲线确定模块，用于对具有标准凸轮轴和气门间隙的目标发动机进行检测，预先确定凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的目标关系曲线；所述目标发动机包括目标凸轮轴、目标凸轮轴从动件、位于所述目标凸轮轴从动件上的目标应变片；

所述目标关系曲线确定模块包括：

第二判断模块，用于判断目标发动机所在车辆是否处于倒拖工况；

第一采集模块，用于在所述目标发动机所在车辆处于倒拖工况时，采集所述目标发动机的多个目标转速信号；

第二采集模块，用于采集每个所述目标转速信号对应的所述目标发动机中所述目标应变片的目标应变信号；

第二转换模块，用于将所述目标应变信号转换为所述目标凸轮轴从动件的受力信息，将所述目标转速信号转换为目标发动机的曲轴转角信息；

目标关系曲线确定模块，用于通过自学习方式确定目标关系曲线，所述目标关系曲线为所述多个目标转速信号下对应的多条凸轮轴从动件受力随发动机曲轴转角变化的曲线。

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