CN110542560B - 气门间隙故障的检测方法以及检测系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气门间隙故障的检测方法以及检测系统及汽车，本发明技术方案可以在整车运行过程中获取发动机推杆的受力持续相位，基于所述推杆受力持续相位计算发动机的气门间隙，可以基于所述气门间隙确定是否满足报警条件，以进行报警信息展示，可见，本发明所述技术方案可以在整车运行过程中通过检测发动机推杆的受力持续相位以实时检测气门间隙，如果气门间隙存在异常，可以及时进行报警提示。

Description

气门间隙故障的检测方法以及检测系统及汽车

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，更具体的说，涉及一种气门间隙故障的检测方法以及检测系统及汽车。

背景技术

发动机缸盖、气门、凸轮轴、摇臂等零部件安装在燃烧室的顶端，也就是温度最高之处，由于零件的热胀冷缩，一般要为气门等零件留有膨胀的空间，即为气门间隙。由于气门所在位置长期经受高温高压的气流冲击，以及活塞往复运动所带来的机械冲击，导致配气机构易于磨损，气门盘部和气门座圈磨损会使气门间隙变小，摇臂、推杆、挺柱、凸轮轴等部件的磨损会使气门间隙变大。其中，配气机构为按照发动机各个汽缸所进行的工作循环和点火次序的要求，控制开启和关闭各缸的进排气门，将新鲜充量吸入汽缸，并将燃烧后的废气从汽缸内排出的装置。为保证气门关闭严格，通常发动机在冷态装配时，在气门杆尾端与气门驱动零件之间留有适当的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量，这一间隙称为气门间隙。

气门间隙的大小对发动机各方面性能影响极大，间隙过小发动机在热态下由于气门杆膨胀可能会造成气门漏气导致功率下降；间隙过大传动零件之间以及气门与气门座之间容易产生冲撞同时使气门开启的持续时间减少，进气和排气不充分也会直接影响发动机的性能状态和排放状态。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种气门间隙故障的检测方法以及检测系统及汽车，方案如下：

一种气门间隙故障的检测方法，包括：

在整车运行过程中，获取发动机推杆的受力持续相位；

基于所述受力持续相位，计算所述发动机的气门间隙；

如果所述气门间隙满足报警条件，进行报警信息展示。

优选的，在上述检测方法中，获取所述受力持续相位的方法包括：

检测所述发动机的推杆受力以及曲轴转角；

基于所述推杆受力和所述曲轴转角确定所述受力持续相位。

优选的，在上述检测方法中，计算所述气门间隙的方法包括：

获取所述气门间隙与所述受力持续相位的对应关系；

基于所述对应关系以及所述受力持续相位，计算所述气门间隙。

优选的，在上述检测方法中，确定所述对应关系的方法包括：

在测试台架上，测试所述发动机在多个不同气门间隙下对应的推杆受力以及曲轴转角；

基于测试结果，获取每个所述气门间隙对应的受力持续相位；

基于多个所述气门间隙及其对应的受力持续相位，进行数据处理，获取所述对应关系。

优选的，在上述检测方法中，所述数据处理的方法包括：

基于多个所述气门间隙及其对应的受力持续相位，进行线性拟合，获取所述气门间隙与所述受力持续相位的关系曲线；

基于所述关系曲线，确定所述对应关系。

优选的，在上述检测方法中，判断是否满足报警条件的方法包括：

判断所述气门间隙是否超出安全限值；

如果是，判断所述气门间隙是否超出报警限值；

如果否，展示第一报警信息；

如果是，展示第二报警信息；

其中，所述第一报警信息和所述第二报警信息不相同。

本发明还提供了一种气门间隙故障的检测系统，包括：

报警装置以及ECU；

所述ECU用于在整车运行过程中，获取发动机推杆的受力持续相位，基于所述受力持续相位，计算所述发动机的气门间隙，判断所述气门间隙是否满足报警条件，基于判断结果，控制所述报警装置进行报警信息展示。

优选的，在上述检测系统中，还包括：

第一传感器，所述第一传感器用于采集所述发动机的推杆受力；

第二传感器，所述第二传感器用于采集所述发动机的曲轴转角；

其中，所述ECU用于基于所述推杆受力和所述曲轴转角确定所述受力持续相位。

优选的，在上述检测系统中，所述控制器控制所述报警装置进行报警信息展示的方法包括：

判断所述气门间隙是否超出安全限值；

如果是，判断所述气门间隙是否超出报警限值；

如果否，控制所述报警装置展示第一报警信息；

如果是，控制所述报警装置展示第二报警信息；

其中，所述第一报警信息和所述第二报警信息不相同。

本发明还提供了一种汽车，包括上述任一项所述的检测系统。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的气门间隙故障的检测方法以及检测系统及汽车中，可以在整车运行过程中获取发动机推杆的受力持续相位，基于所述推杆受力持续相位计算发动机的气门间隙，可以基于所述气门间隙确定是否满足报警条件，以进行报警信息展示，可见，本发明所述技术方案可以在整车运行过程中通过检测发动机推杆的受力持续相位以实时检测气门间隙，如果气门间隙存在异常，可以及时进行报警提示。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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气门间隙故障的检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种获取受力持续相位方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种计算气门间隙方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种确定气门间隙与受力持续相位的对应关系方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种气门间隙与推杆受力的曲线图；

图6为本发明实施例提供的一种用于获取气门间隙与受力持续相位之间对应关系的数据处理方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的一种判断方法的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的一种检测气门间隙异常检测方法的流程图；

图9为本发明实施例提供的一种气门间隙故障的检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种气门间隙故障的检测方法的流程示意图，所述检测方法包括：

步骤S11：在整车运行过程中，获取发动机推杆的受力持续相位。

步骤S12：基于所述受力持续相位，计算所述发动机的气门间隙。

步骤S13：如果所述气门间隙满足报警条件，进行报警信息展示。

发动机推杆的受力持续相位与气门间隙具有对应关系，在整车运行过程中，可以通过实施例检测发动机推杆的受力持续相位实时检测气门间隙，以便于判断气门间隙是否存在异常，可以在气门间隙存在异常时，及时进行报警提示。

本发明实施例所述检测方法中，获取所述受力持续相位的方法可以如图2所示，图2为本发明实施例提供的一种获取受力持续相位方法的流程示意图，该方法包括：

步骤S21：检测所述发动机的推杆受力以及曲轴转角。

步骤S22：基于所述推杆受力和所述曲轴转角确定所述受力持续相位。

发动机推杆的受力持续相位与推杆受力以及曲轴转角相关，通过检测推杆受力以及曲轴转角，基于检测数据可以计算受力持续相位。

本发明实施例所述检测方法中，计算所述气门间隙的方法可以如图3所示，图3为本发明实施例提供的一种计算气门间隙方法的流程图，该方法包括：

步骤S31：获取所述气门间隙与所述受力持续相位的对应关系。

步骤S32：基于所述对应关系以及所述受力持续相位，计算所述气门间隙。

如上述，发动机推杆的受力持续相位与气门间隙具有对应关系，在整车运行过程中，可以通过实施例检测发动机推杆的受力持续相位实时检测气门间隙。可以在整车组装之前通过测试台架进行数据采集以确定所述对应关系，确定所述对应关系的方法可以如图4所示。

参考图4，图4为本发明实施例提供的一种确定气门间隙与受力持续相位的对应关系方法的流程示意图，该方法包括：

步骤S41：在测试台架上，测试所述发动机在多个不同气门间隙下对应的推杆受力以及曲轴转角。

步骤S42：基于测试结果，获取每个所述气门间隙对应的受力持续相位。

步骤S43：基于多个所述气门间隙及其对应的受力持续相位，进行数据处理，获取所述对应关系。

发明人研究发现，发动机运转时，不同转速下的系统惯性力不同，推杆受力是气门弹簧力、配气机构的惯性力和气体载荷所组成的动态振荡力。不同气门间隙下气门开启持续相位有所不同，对应的推杆受力曲线形式也有所不同，可以通过推杆受力持续相位的变化来表征气门间隙的变化。

图4所示方式，在测试台架上完成所述对应关系的标定。在发动机的推杆上设置有第一传感器，所述第一传感器用于采集所述发动机的推杆受力；所述发动机还设置有第二传感器，所述第二传感器用于采集所述发动机的曲轴转角。在进行测试标定时，发动机怠速运行，控制一定的出水温度和机油温度，且保持稳定，通过调整不同气门间隙δ1、δ2、δ3、……、δn，n为大于1的正整数。通过高频数据采集设备测试获得各个气门间隙推杆受力持续相位ω1、ω2、ω3……，ωn。也就是说，可以确定任意气门间隙δi及其对应的受力持续相位ωi，i为不大于n的正整数。不同气门间隙下推杆受力曲线如图5所示。

参考图5，图5为本发明实施例提供的一种气门间隙与推杆受力的曲线图，图5中示出了三个不同气门间隙δ1、δ2、δ3下推杆受力的曲线图。图5中，横轴为曲轴转角，曲轴旋转720°为一个周期，纵轴为推杆受力，单位N。

获取多个不同的气门间隙及其对应的受力持续相位后，可以基于预设的数据处理方法，获取所述对应关系。

本发明实施例所述检测方法中，所述数据处理的方法可以如图6所示，图6为本发明实施例提供的一种用于获取气门间隙与受力持续相位之间对应关系的数据处理方法的流程图，该方法包括：

步骤S51：基于多个所述气门间隙及其对应的受力持续相位，进行线性拟合，获取所述气门间隙与所述受力持续相位的关系曲线；

步骤S52：基于所述关系曲线，确定所述对应关系。

本发明实施例所述检测方法中，判断是否满足报警条件的方法如图7所示，图7为本发明实施例提供的一种判断方法的流程示意图，该方法包括：

步骤S61：判断所述气门间隙是否超出安全限值。

步骤S62：如果是，判断所述气门间隙是否超出报警限值。

步骤S63：如果否，展示第一报警信息。

步骤S64：如果是，展示第二报警信息。

其中，所述第一报警信息和所述第二报警信息不相同。

安全限值和报警限值均为实数区间，且安全限制对应的实数区间属于报警限值对应的实数区间。如设定安全限制对应的实数区间为[b，c]，报警限值对应的实数区间为[a，d]，0≤a＜b＜c＜d。如果气门间隙属于[b，c]，表示其未超出安全限值，如果气门间隙不属于[b，c]，且属于[a，d]，表示其未超出报警限值，如果气门间隙不属于[a，d]，表示其超出报警限值。

显然本领域技术人员可以基于发动机的型号及其气门间隙工作标准条件设定所述安全限值以及所述报警限值，也就是说a、b、c、d的值可以基于发动机的型号及其气门间隙工作标准条件设定，本发明实施例对此不作具体限定。

可以通过ECU判断是否满足报警条件。当基于测试台架完成上述标定，进而确定所述对应关系后，可以获得所述对应关系形成的标定曲线，将该标定曲线刷新到ECU中，进而将该标定曲线标定到ECU数据中。这样整车组装后，整车起动后怠速运行，到达一定的工况后自动切入气门间隙检查功能，ECU可以通过推杆的受力持续相位反推获得气门间隙值，若达到预先设定的限值要求则通过展示报警信息展示气门间隙异常状态，以告知用户。

这样，可以在静态下准确标定气门间隙与推杆受力持续相位的关系，将标定曲线刷写到ECU的底层。实际运行时，通过检测推杆受力持续相位来反推气门间隙是否出现异常，及时发现问题并发出报警，避免重大故障的发生。

具体展示的报警信息可以根据需求设置，如报警信息可以根据气门间隙变化大小分为两个等级，如果超出安全限值，且未超出报警限值，则属于第一等级，表征气门间隙存在一般异常，如果超出所述报警限值，则属于第二等级，表征气门间隙存在严重异常，需要停车检查。

可以通过指示灯报警装置表征不同的报警信息。如采用指示灯报警装置进行报警信息展示，在所述气门间隙未超出安全限值内时，可以设定指示灯报警装置显示绿色，表示气门间隙符合安全标准，在超出安全限值且未超出报警限值时，指示灯报警装置显示黄色，表示气门间隙存在一般异常，在所述气门间隙超出所述报警限值时，指示灯报警装置显示红色，表示气门间隙存在严重异常，具体报警信息展示方式可以基于需求设定，如还可以通过声音或是图形等方式展示报警信息，本发明实施例对报警信息的展示方式不作具体限定。

参考图8，图8为本发明实施例提供的一种检测气门间隙异常检测方法的流程图，该检测方法主要包括两个环节。

第一个环节在整车组装前，用于确定标定曲线，并将标定曲线刷写入ECU，包括：

步骤S71：台架标定，如上述通过检测曲轴转角和推杆受力，确定关系曲线，进而确定对应关系。

步骤S72：基于上述对应关系，可以获得标定曲线。

步骤S73：将标定曲线刷写入ECU。

第二个环节是整车组装后，用于检测整车在运行过程中气门间隙异常的判断，包括：

步骤S81：整车启动后激活功能获得受力持续相位。

步骤S82：通过ECU判断气门间隙是否超出安全限值。如果是，进入步骤S83，如果否，结束。

步骤S83：通过ECU判断气门间隙是否超出报警限值。

步骤S84：如果否，展示第一报警信息。

步骤S85：如果是，展示第二报警信息。

目前对于工作状态下气门间隙实时监控缺少有效手段，往往不能提前发现气门间隙发生的异常变化，如果因为气门间隙变化导致的发动机性能劣化往往需要停车检查，进行气门间隙检查调整，甚至可能因为未能及时发现问题而引发更加严重的故障。本发明实施例所述检测方法可以对气门间隙进行实时检测，能够及时确定气门间隙异常变化，并进行及时进行报警，有效的对重大发动机问题进行提前防范。

基于上述实施例，本发明另一实施例还提供了一种气门间隙故障的检测系统，该检测系统如图9所示，图9为本发明实施例提供的一种气门间隙故障的检测系统的结构示意图，该检测系统包括：

报警装置11以及ECU12；

所述ECU12用于在整车运行过程中，获取发动机推杆的受力持续相位，基于所述受力持续相位，计算所述发动机的气门间隙，判断所述气门间隙是否满足报警条件，基于判断结果，控制所述报警装置11进行报警信息展示。

所示检测系统还包括：第一传感器13，所述第一传感器13用于采集所述发动机的推杆受力；所示第一传感器13可以为应变片；第二传感器14，所述第二传感器14用于采集所述发动机的曲轴转角；所述第二传感器14可以为曲轴位置传感器。

其中，第一传感器13和第二传感器14通过高频数据采集设备15与ECU12连接。所述ECU12用于基于所述推杆受力和所述曲轴转角确定所述受力持续相位。高频数据采集设备15可以为数据采集卡。

所述检测系统中，所述控制器控制所述报警装置进行报警信息展示的方法包括：判断所述气门间隙是否超出安全限值；如果是，判断所述气门间隙是否超出报警限值；如果否，控制所述报警装置展示第一报警信息；如果是，控制所述报警装置展示第二报警信息；其中，所述第一报警信息和所述第二报警信息不相同。

所述检测系统可以使得汽车通过实时推杆受力持续相位以实时检测气门间隙，进而及时判断气门间隙是否存在异常，并在存在异常时及时报警。

基于上述实施例，本发明另一实施例还提供了一种汽车，所述汽车包括上述实施例所述的检测系统。所述汽车加油上述检测系统，可以通过实时推杆受力持续相位以实时检测气门间隙，进而及时判断气门间隙是否存在异常，并在存在异常时及时报警。

本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，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部分互相参见即可。对于实施例公开的检测系统以及汽车而言，由于其与实施例公开的检测方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见检测方法对应部分说明即可。

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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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 (7)

1.一种气门间隙故障的检测方法，其特征在于，包括：

在整车运行过程中，获取发动机推杆的受力持续相位；

基于所述受力持续相位，计算所述发动机的气门间隙；

如果所述气门间隙满足报警条件，进行报警信息展示；

其中，获取所述受力持续相位的方法包括：

检测所述发动机的推杆受力以及曲轴转角；

基于所述推杆受力和所述曲轴转角确定所述受力持续相位；

计算所述气门间隙的方法包括：

获取所述气门间隙与所述受力持续相位的对应关系；

基于所述对应关系以及所述受力持续相位，计算所述气门间隙。

2.根据权利要求 1 所述的检测方法，其特征在于，确定所述对应关系的方法包括：

在测试台架上，测试所述发动机在多个不同气门间隙下对应的推杆受力以及曲轴转角；

基于测试结果，获取每个所述气门间隙对应的受力持续相位；

基于多个所述气门间隙及其对应的受力持续相位，进行数据处理，获取所述对应关系。

3.根据权利要求 2 所述的检测方法，其特征在于，所述数据处理的方法包括：

基于多个所述气门间隙及其对应的受力持续相位，进行线性拟合，获取所述气门间隙与所述受力持续相位的关系曲线；

基于所述关系曲线，确定所述对应关系。

4.根据权利要求 1 所述的检测方法，其特征在于，判断是否满足报警条件的方法包括：

判断所述气门间隙是否超出安全限值；

如果是，判断所述气门间隙是否超出报警限值；

如果否，展示第一报警信息；

如果是，展示第二报警信息；

其中，所述第一报警信息和所述第二报警信息不相同。

5.一种气门间隙故障的检测系统，其特征在于，包括：

报警装置以及 ECU；

所述 ECU 用于在整车运行过程中，获取发动机推杆的受力持续相位，基于所述受力持续相位，计算所述发动机的气门间隙，判断所述气门间隙是否满足报警条件，基于判断结果，控制所述报警装置进行报警信息展示；

计算所述气门间隙的方法包括：

获取所述气门间隙与所述受力持续相位的对应关系；

基于所述对应关系以及所述受力持续相位，计算所述气门间隙；

所述检测系统还包括：

第一传感器，所述第一传感器用于采集所述发动机的推杆受力；

第二传感器，所述第二传感器用于采集所述发动机的曲轴转角；

其中，所述 ECU 用于基于所述推杆受力和所述曲轴转角确定所述受力持续相位。

6.根据权利要求 5 所述的检测系统，其特征在于，所述控制器控制所述报警装置进行报警信息展示的方法包括：

判断所述气门间隙是否超出安全限值；

如果是，判断所述气门间隙是否超出报警限值；

如果否，控制所述报警装置展示第一报警信息；

如果是，控制所述报警装置展示第二报警信息；

其中，所述第一报警信息和所述第二报警信息不相同。

7.一种汽车，其特征在于，包括：如权利要求 5-6 所述的检测系统。

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