CN110529278A - 发动机的失火检测方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发动机的失火检测方法、装置和系统，该方法包括：获取步骤，获取所述发动机中的曲轴传感器检测到的第一数据以及所述发动机中的爆震传感器检测到的当前数据；通过时间计算步骤，根据所述第一数据，计算所述发动机中的多个气缸各自的通过时间；失火判断参数计算步骤，根据所述通过时间，计算所述多个气缸中的当前气缸与其他气缸的动能差，并将最大的动能差作为失火判断参数；滤波参数计算步骤，根据所述当前数据以及历史滤波数据，计算当前滤波数据；失火判断步骤，当所述失火判断参数大于等于第一阈值且所述当前滤波数据小于第二阈值时，判断所述当前气缸失火。

Description

发动机的失火检测方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及发动机的失火检测方法、装置和系统。
背景技术
在线失火诊断对发动机运行的安全性、尾气排放均有重大影响。失火检测不精确会导致汽油机失火时不能及时发现，有害气体的排放增加。因此实现精确的发动机气缸失火检测对降低尾气排放，减少空气污染具有很重要的意义。
通常情况下可以通过发动机气缸压力传感器或者曲轴传感器，实现失火故障的判定。气缸压力传感器虽然检测精度高，但由于其成本高寿命短，所以一般量产发动机会采用曲轴传感器来实现失火检测。
在中国专利CN200610093868中，公开了一种基于曲轴传感器的失火检测方法。基于发动机各气缸在燃烧冲程中，根据曲轴传感器的数据计算每个气缸的通过时间，通过比较正常燃烧气缸和失火气缸之间的时间差是否大于阈值来实现失火现象的检测。
通常情况下，发动机运行中某个气缸出现了失火现象时，这种检测方法是可以取得很好的效果的。但是如果发动机其中两个或者三个气缸连续出现失火时，由于两个失火气缸之间的时间差可能小于阈值而无法检测到失火。另外由于通过颠簸路面时气缸时间差也较为剧烈，连续气缸失火现象也可能被误认为是颠簸路面，而无法检测到失火。这些都会恶化汽车的尾气排放。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种发动机的失火检测方法，该方法包括：
获取步骤，获取所述发动机中的曲轴传感器检测到的第一数据以及所述发动机中的爆震传感器检测到的当前数据；
通过时间计算步骤，根据所述第一数据，计算所述发动机中的多个气缸各自的通过时间；
失火判断参数计算步骤，根据所述通过时间，计算所述多个气缸中的当前气缸与其他气缸的动能差，并将最大的动能差作为失火判断参数；
滤波参数计算步骤，根据所述当前数据以及历史滤波数据，计算当前滤波数据；
失火判断步骤，当所述失火判断参数大于等于第一阈值且所述当前滤波数据小于第二阈值时，判断所述当前气缸失火。
其中，所述通过时间是气缸在燃烧冲程时通过预定角度所需的时间。
其中，所述失火判断参数计算步骤包括：
动能差计算步骤，根据公式(1)计算所述当前气缸与所述其他气缸各自的动能差，
其中，Ei表示所述当前气缸i的动能，Ej表示所述其他气缸中的气缸j的动能，J表示所述当前气缸i和所述气缸j的转动惯量，L表示所述当前气缸i和所述气缸j通过的所述预定角度，Ti表示所述当前气缸i的通过时间，Tj表示所述气缸j的通过时间；
确定步骤，根据所述动能差计算步骤计算的所述当前气缸与所述其他气缸各自的动能差，将最大的动能差确定作为所述失火判断参数。
其中，在所述滤波参数计算步骤中，根据公式(2)计算所述当前滤波数据，
Y(t)＝wy(t)+(1-w)Y(t-1) 公式(2)
其中，Y(t)表示在时间t的所述当前滤波数据，y(t)表示所述爆震传感器在时间t测量到的所述当前数据，w是滤波器权重，Y(t-1)表示所述历史滤波数据，是在时间t-1的滤波数据。
其中，在所述失火判断步骤中，当所述失火判断参数大于等于所述第一阈值且所述当前滤波数据大于等于所述第二阈值时，判断当前是颠簸路面。
本发明还提供一种发动机的失火检测装置，该装置包括：
获取单元，获取所述发动机中的曲轴传感器检测到的第一数据以及所述发动机中的爆震传感器检测到的当前数据；
通过时间计算单元，根据所述第一数据，计算所述发动机中的多个气缸各自的通过时间；
失火判断参数计算单元，根据所述通过时间，计算所述多个气缸中的当前气缸与其他气缸的动能差，并将最大的动能差作为失火判断参数；
滤波参数计算单元，根据所述当前数据以及历史滤波数据，计算当前滤波数据；
失火判断单元，当所述失火判断参数大于等于第一阈值且所述当前滤波数据小于第二阈值时，判断所述当前气缸失火。
进一步，本发明还提供一种发动机的失火检测系统，该系统包括：曲轴传感器、爆震传感器、多个气缸以及如上所述的发动机的失火检测装置。
通过本发明，可以避免对比的两个气缸同时失火导致难以判断的情况。另外，本发明可以准确地判断出当前是失火还是颠簸路面，从而避免出现误判。
附图说明
图1是根据本发明实施例的发动机的失火检测系统的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的发动机的失火检测装置的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的发动机的失火检测方法的流程图；
图4是根据本发明实施例的发动机的失火检测装置中的失火判断参数计算单元的结构示意图；
图5是根据本发明实施例的发动机的失火检测方法的失火判断参数计算步骤的流程图；
图6是根据本发明实施例的发动机的失火检测方法的效果说明图；
图7是根据本发明实施例的发动机的失火检测方法的另一个效果说明图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施例进行详细说明。
图1是根据本发明实施例的发动机的失火检测系统10的结构示意图。如图1所示，该失火检测系统10包括多个气缸1a-1d、爆震传感器5、曲轴传感器4、活塞2、曲轴3、以及发动机的失火检测装置6。下文中，在对每个气缸分别进行描述时，会在数字编号1之后加相应的字母，例如1a、1b、1c或1d，而其他情况下，则只用编号1进行表示。
通过进入气缸1内的气体燃烧，带动活塞2作循环往复运动。与气缸1、活塞2相连接的曲轴3配置有曲轴传感器4，基于曲轴传感器4检测到的信号可以得到活塞2运动的位置、速度和发动机的转速等等。气缸1(例如，气缸1a)上配置有可以检测敲缸现象的爆震传感器5。该爆震传感器为加速度型的传感器，其原始信号为气缸1机体的振动信号。如图1所示，失火检测装置6例如可以由发动机控制单元ECU(Electronic Control Unit)来实现，其通过CAN总线7与曲轴传感器4、爆震传感器5以及各执行机构相连。本例中，曲轴传感器4例如是霍尔式位置传感器，但也可以是其他类型的传感器。
图2是根据本发明实施例的发动机的失火检测装置6的结构示意图。如图2所示，失火检测装置6包括获取单元61、通过时间计算单元62、失火判断参数计算单元63、滤波参数计算单元64和失火判断单元65。
图3是根据本发明实施例的发动机的失火检测方法的流程图。下面结合图2和图3对本发明的实施例进行详细说明。
如图3所示，在步骤S31，失火检测装置6中的获取单元61获取发动机中的曲轴传感器4检测到的第一数据以及发动机中的爆震传感器5检测到的当前数据。其中，失火检测装置6中的获取单元61经由图1所示的CAN总线7获取上述第一数据以及上述当前数据。
曲轴传感器4检测到的第一数据和现有技术中的一样，这里不再详述。爆震传感器5检测到的当前数据是指爆震传感器5在时间t测量到的数据，和现有技术中的一样，这里也不再详述。
在步骤S32，通过时间计算单元62根据第一数据，计算发动机中的多个气缸1各自的通过时间。其中，通过时间是每个气缸1在燃烧冲程时通过预定角度L所需的时间。
在步骤S33，失火判断参数计算单元63根据上述通过时间，计算多个气缸1中的当前气缸与其他气缸的动能差，并将最大的动能差作为失火判断参数。
图4是根据本发明实施例的发动机的失火检测装置6中的失火判断参数计算单元63的结构示意图。如图4所示，失火判断参数计算单元63还包括动能差计算单元631和确定单元632。
图5是根据本发明实施例的发动机的失火检测方法的失火判断参数计算步骤的流程图。在步骤S331，动能差计算单元631根据公式(1)计算当前气缸与其他气缸各自的动能差，
其中，Ei表示当前气缸i的动能，Ej表示其他气缸中的气缸j的动能，J表示当前气缸i和气缸j的转动惯量，L表示当前气缸i和气缸j通过的预定角度，Ti表示当前气缸i的通过时间，Tj表示气缸j的通过时间。
例如，当前气缸i是图1中的气缸1a，其他气缸中的气缸j是图1中的气缸1b，那么可以根据上述公式(1)计算气缸1a与气缸1b的动能差Dab。同样，可以根据上述公式(1)计算出气缸1a与气缸1c、1d各自的动能差Dac、Dad。
接着，在步骤S332，确定单元632根据动能差计算单元631计算出的当前气缸与其他气缸各自的动能差Eab、Eac、Ead，将最大的动能差确定作为失火判断参数。本例中，例如当前气缸1a与气缸1c的动能差Eac的值最大，那么将Eac确定作为失火判断参数。
返回图3，在步骤S34，滤波参数计算单元64根据当前数据以及历史滤波数据，计算当前滤波数据。
具体的，滤波参数计算单元64根据公式(2)计算当前滤波数据，
Y(t)＝wy(t)+(1-w)Y(t-1) 公式(2)
其中，Y(t)表示在时间t的当前滤波数据，y(t)表示爆震传感器5在时间t检测到的当前数据，w是滤波器权重，Y(t-1)表示历史滤波数据，是在时间t-1的滤波数据，历史滤波数Y(t-1)存储在图未视的存储器中。
接着，在步骤S35，当失火判断参数Eac大于等于第一阈值且当前滤波数据Y(t)小于第二阈值时，失火判断单元65判断当前气缸1a失火。当失火判断参数Eac大于等于第一阈值且当前滤波数据Y(t)大于等于第二阈值时，失火判断单元65判断当前是颠簸路面。这里，第一阈值和第二阈值是根据实验数据预先确定的阈值。
图6是根据本发明实施例的发动机的失火检测方法的效果说明图。如图6所示，本发明可以准确地检测出在时间1.27、1.29、1.31的失火。
图7是根据本发明实施例的发动机的失火检测方法的另一个效果说明图。其中，多个实心方块表示上述第一阈值，多个实心菱形块表示在不同时间的失火判断参数。如图7所示，在虚线圆圈70中，时间1.40的失火判断参数71b、时间1.42的失火判断参数71a、时间1.43的失火判断参数71c都是大于第一阈值，另外，对应时间的当前滤波数据Y(1.40)、Y(1.42)、Y(1.43)也都小于第二阈值。因此，本发明可以准确地检测出在时间1.40、1.42、1.43的失火。
本发明中，通过计算当前气缸1a与其他气缸1b、1c、1d各自的动能差，并将最大的动能差作为失火判断参数来进行失火判断，可以避免对比的两个气缸同时失火导致难以判断的情况。
另外，由于传统的颠簸路面的判断也是基于曲轴传感器4通过计算气缸之间的时间差来实现的，因此连续三缸失火的情况发生时，失火判断参数E会触发颠簸路面判断逻辑，从而可能导致误判为颠簸路面，而未能正确地判断为失火。本发明中，利用量产发动机上的爆震传感器5检测的当前数据y(t)以及上述历史滤波数据Y(t-1)，根据上述公式(2)计算出的当前滤波数据Y(t)、以及失火判断参数E，可以准确地判断出当前是否是颠簸路面，从而避免出现误判。
虽然经过对本发明结合具体实施例进行描述，对于本领域的技术技术人员而言，根据上文的叙述后作出的许多替代、修改与变化将是显而易见。因此，当这样的替代、修改和变化落入附后的权利要求的精神和范围之内时，应该被包括在本发明中。

Claims (11)

1.一种发动机的失火检测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取步骤，获取所述发动机中的曲轴传感器检测到的第一数据以及所述发动机中的爆震传感器检测到的当前数据；
通过时间计算步骤，根据所述第一数据，计算所述发动机中的多个气缸各自的通过时间；
失火判断参数计算步骤，根据所述通过时间，计算所述多个气缸中的当前气缸与其他气缸的动能差，并将最大的动能差作为失火判断参数；
滤波参数计算步骤，根据所述当前数据以及历史滤波数据，计算当前滤波数据；
失火判断步骤，当所述失火判断参数大于等于第一阈值且所述当前滤波数据小于第二阈值时，判断所述当前气缸失火。
2.如权利要求1所述的失火检测方法，其特征在于，所述通过时间是气缸在燃烧冲程时通过预定角度所需的时间。
3.如权利要求2所述的失火检测方法，其特征在于，所述失火判断参数计算步骤包括：
动能差计算步骤，根据公式(1)计算所述当前气缸与所述其他气缸各自的动能差，
其中，Ei表示所述当前气缸i的动能，Ej表示所述其他气缸中的气缸j的动能，J表示所述当前气缸i和所述气缸j的转动惯量，L表示所述当前气缸i和所述气缸j通过的所述预定角度，Ti表示所述当前气缸i的通过时间，Tj表示所述气缸j的通过时间；
确定步骤，根据所述动能差计算步骤计算的所述当前气缸与所述其他气缸各自的动能差，将最大的动能差确定作为所述失火判断参数。
4.如权利要求3所述的失火检测方法，其特征在于，在所述滤波参数计算步骤中，根据公式(2)计算所述当前滤波数据，
Y(t)＝wy(t)+(1-w)Y(t-1) 公式(2)
其中，Y(t)表示在时间t的所述当前滤波数据，y(t)表示所述爆震传感器在时间t测量到的所述当前数据，w是滤波器权重，Y(t-1)表示所述历史滤波数据，是在时间t-1的滤波数据。
5.如权利要求1-4中任一项所述的失火检测方法，其特征在于，在所述失火判断步骤中，当所述失火判断参数大于等于所述第一阈值且所述当前滤波数据大于等于所述第二阈值时，判断当前是颠簸路面。
6.一种发动机的失火检测装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，获取所述发动机中的曲轴传感器检测到的第一数据以及所述发动机中的爆震传感器检测到的当前数据；
通过时间计算单元，根据所述第一数据，计算所述发动机中的多个气缸各自的通过时间；
失火判断参数计算单元，根据所述通过时间，计算所述多个气缸中的当前气缸与其他气缸的动能差，并将最大的动能差作为失火判断参数；
滤波参数计算单元，根据所述当前数据以及历史滤波数据，计算当前滤波数据；
失火判断单元，当所述失火判断参数大于等于第一阈值且所述当前滤波数据小于第二阈值时，判断所述当前气缸失火。
7.如权利要求6所述的失火检测装置，其特征在于，所述通过时间是气缸在燃烧冲程时通过预定角度所需的时间。
8.如权利要求7所述的失火检测装置，其特征在于，所述失火判断参数计算单元包括：
动能差计算单元，根据公式(1)计算所述当前气缸与所述其他气缸各自的动能差，
其中，Ei表示所述当前气缸i的动能，Ej表示所述其他气缸中的气缸j的动能，J表示所述当前气缸i和所述气缸j的转动惯量，L表示所述当前气缸i和所述气缸j通过的所述预定角度，Ti表示所述当前气缸i的通过时间，Tj表示所述气缸j的通过时间；
确定单元，根据所述动能差计算单元计算出的所述当前气缸与所述其他气缸各自的动能差，将最大的动能差确定作为所述失火判断参数。
9.如权利要求8所述的失火检测装置，其特征在于，在所述滤波参数计算单元中，根据公式(2)计算所述当前滤波数据，
Y(t)＝wy(t)+(1-w)Y(t-1) 公式(2)
其中，Y(t)表示在时间t的所述当前滤波数据，y(t)表示所述爆震传感器在时间t检测到的所述当前数据，w是滤波器权重，Y(t-1)表示所述历史滤波数据，是在时间t-1的滤波数据。
10.如权利要求6-9中任一项所述的失火检测装置，其特征在于，当所述失火判断参数大于等于所述第一阈值且所述当前滤波数据大于等于所述第二阈值时，所述失火判断单元判断当前是颠簸路面。
11.一种发动机的失火检测系统，其特征在于，所述系统包括：曲轴传感器、爆震传感器、多个气缸以及如权利要求6-10中任一项所述的发动机的失火检测装置。
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