CN112523863B - 一种基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法 - Google Patents

一种基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法，解决现有发动机数据监控方法精度不高，且无法查看近期数据的问题。该基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法包括以下步骤：步骤一、建立工作循环监测表；步骤二、记录发动机运行时间和各运行区域的运行时间；步骤三、钥匙信号关闭、发动机转速等于0时，将各张表的总时间和各个区域的运行时间记录在相应的存储器中。本发明方法将发动机分为多个运行区域，同时采用一张工作循环监测长表和两张工作循环监测短表循环记录发动机历史区域时间，从而提高了发动机短期和长期历史数据准确性，同时对发动机经济性、动力性和排放性能的二次开发提供数据支持。

Description

一种基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法
技术领域
本发明属于电控发动机动力诊断领域，具体涉及一种基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法。
背景技术
车辆行驶过程中，因发动机使用工况复杂，发动机在出现机械故障(例如：拉缸、轴瓦损坏等)时，无法精确获取发动机前期运行历史数据，为故障分析和定位带来一定难度，从而增加了维修成本。同时，在发动机开发过程中，开发人员无法获取发动机综合工作区域空间准确的历史数据，难以确定发动机最佳工作区域，对提高发动机综合工况经济性、动力性和排放性等带来一定难度。传统的发动机数据监控通常将发动机分几个工况区域，对特定的工况区间进行数据记录，这种数据监控方法精度不高，同时无法查看近期数据，不利于发动机维修和提高发动机性能。
发明内容
本发明的目的是解决现有发动机数据监控方法精度不高，且无法查看近期数据的问题，提供一种基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法。本发明方法将发动机分为多个运行区域，同时采用一张工作循环监测长表和两张工作循环监测短表循环记录发动机历史区域时间，从而提高了发动机短期和长期历史数据准确性，同时对发动机经济性、动力性和排放性能的二次开发提供数据支持。
为实现以上发明目的，本发明的技术方案是：
一种基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法，包括以下步骤：
步骤一、建立工作循环监测表；
建立一张工作循环监测长表和两张工作循环监测短表，工作循环监测长表的记录时间为T1，且T1大于发动机使用寿命周期，在发动机使用寿命周期内，不能复位或清除；工作循环监测短表的记录时间为T2，在发动机使用寿命周期内，能够复位和清除；
根据发动机转速和输出扭矩将工作循环监测长表和工作循环监测短表划分为N个运行区域，N个运行区域通过以下过程建立：将Y轴以发动机最大扭矩的0、10％、30％、50％、70％、90％为分界点划分为7段，将X轴以7个转速点划分为8段；
步骤二、记录发动机运行时间和各运行区域的运行时间；
当钥匙信号有效，发动机转速大于0时，按照发动机时间记录最小分辨率，在工作循环监测长表和其中一个工作循环监测短表中分别记录发动机运行总时间和各个运行区域的运行时间，当该工作循环监测短表中的数据满后，另一个工作循环监测短表记录数据；当两个工作循环监测短表都满后，前一个工作循环监测短表将被清除，随后，两个工作循环监测短表以“乒乓球”的方式记录数据；
步骤三、钥匙信号关闭、发动机转速等于0时，将各张表的总时间和各个区域的运行时间记录在相应的存储器中。
进一步地，步骤一中，7个转速点分别为0，X[0]＝N0-50，X[1]＝N0+50，X[2]＝N1，X[3]＝(N1+N2)/2，X[4]＝N2，X[5]＝N3，X[6]＝N4；其中，N0等于低怠速转速，N1等于峰值扭矩转速，N2等于额定功率转速，N3等于高怠速断点转速，N4等于超速转速。
进一步地，步骤一中，当发动机转速在X[0]～X[6]之间，发动机最大扭矩为发动机外特性扭矩；当发动机转速小于X[0]，发动机最大扭矩恒为X[0]下的外特性扭矩；当发动机转速大于X[6]，发动机最大扭矩恒为X[6]下的外特性扭矩。
进一步地，步骤一中，运行区域的区域号计算公式如下：
Region＝(6-y)*8+x
其中，x∈[1,8]代表X轴从原点左边起被转速点划分的区域数，y∈[1,6]代表Y轴从原点起向上被输出扭矩点划分的区域数；扭矩小于0且转速小于x[6]运行区域的区域号为49，扭矩小于0且转速大于x[6]运行区域的区域号为50。
进一步地，还包括步骤四、通过标定工具读取各运行区域的运行时间，并以百分比显示各个运行区域所占各表总时间比例。
进一步地，步骤一中，工作循环监测长表的记录时间T1为100000小时，工作循环监测短表的记录时间T2为8小时～1000小时。
进一步地，步骤一中，每个运行区域存储连续的4个字节。
进一步地，步骤二中，发动机时间记录最小分辨率为1秒，在每个区域工作时间由以下公式计算：
Ttotal＝1stB*(166)+2ndB*(164)+3rdB*(162)+4thB
其中，1stB、2ndB、3rdB和4thB代表存储空间第1个字节、第2个字节，3个字节、4个字节。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下技术效果：
本发明方法将发动机分为多个运行区域，同时采用一张工作循环监测长表和两张工作循环监测短表循环记录发动机历史区域时间，可以精确记录发动机短期历史和长期历史数据，从而可以精确的分析发动机工作特点和运行性能。同时，该方法通过两张工作循环监测短表相互交替记录发动机在各个区域的运行时间，保证短期数据不会丢失。此外，根据本发明方法获取的短期历史和长期历史数据，可以针对性开发发动机各个区域的性能，进一步提高发动机的经济性、动力性和排放性。
附图说明
图1为本发明方法获取的多个发动机工作运行区域示意图；
图2为本发明方法实施例中发动机外特性曲线示意图；
图3为本发明方法实施例中发动机实测第一个工作循环监测短表工作区域百分比示意图；
图4为本发明方法实施例中发动机实测第二个工作循环监测短表工作区域百分比示意图；
图5为本发明方法实施例中发动机实测工作循环监测长表工作区域百分比示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方法对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法，有效地记录了发动机在各个工况运行区域的运行时间，提高发动机短期历史和长期历史数据准确性，提高发动机的维修性能，同时提高发动机二次开发的经济性、动力性和排放性能。
本发明提供的基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法包括如下步骤：
步骤一、建立工作循环监测表；
根据发动机转速和输出扭矩建立一张工作循环监测长表和两张工作循环监测短表，工作循环监测长表的记录时间为T1，且T1大于发动机使用寿命周期，在发动机使用寿命周期内，不能复位或清除；工作循环监测短表的记录时间为T2，在发动机使用寿命周期内，可以复位和清除；
工作循环监测长表和工作循环监测短表的建立方法相同，每张表定义了N个运行区域，其中，X轴为发动机转速，Y轴为发动机输出扭矩；X轴转速点分别为0，X[0]＝N0-50，X[1]＝N0+50，X[2]＝N1，X[3]＝(N1+N2)/2，X[4]＝N2，X[5]＝N3，X[6]＝N4；其中，N0等于低怠速转速，N1等于峰值扭矩转速、N2等于额定功率转速，N3等于高怠速断点转速，N4等于超速转速；
Y轴被划为7个区域，分别为当前转速下最大转速下的0、10％、30％、50％、70％、90％和100％；当发动机转速在X[0]]～X[6]]之间，发动机最大扭矩为发动机外特性扭矩，当发动机转速小于X[0]，发动机最大扭矩恒为X[0]下的外特性扭矩，当发动机转速大于X[6]，发动机最大扭矩恒为X[6]下的外特性扭矩；此时，运行区域表网格N为50，长表记录时间T1为100000小时，短表最长允许记录时间T2为8小时～1000小时；
工作循环监测长表和工作循环监测短表中，根据X轴发动机转速和Y轴输出扭矩形成交叉点形成48个网格运行区域，每个区域号计算公式如下：
Region＝(6-y)*8+x
其中；x∈[1,8]代表X轴从原点从左边起被转速点划分的区域数，y∈[1,6]代表Y轴从原点起向上被扭矩百分比划分的区域数；扭矩小于0且转速小于x[6]运行区域的区域号为49，扭矩小于0且转速大于x[6]运行区域的区域号为50；
步骤二、记录发动机运行时间和各运行区域的运行时间；
当发动机转速大于0且钥匙信号有效，开始记录工作循环监测长表和工作循环监测短表的发动机运行总时间和各个运行区域的运行时间，即根据当前发动机转速和输出扭矩确定所在的运行区域网格，记录对应运行区域的运行时间。在长表数据记录过程中，如果长表运行总时间达到100000小时，则停止记录；
在两张工作循环监测短表数据记录过程中，数据先记录在第一个工作循环监测短表中，记录运行总时间和各个运行区域的运行时间，当第一个工作循环监测短表运行总时间达到T2后，停止记录，开始记录第二张工作循环监测短表运行总时间和各个运行区域的运行时间，两张表都满后，清除第一张工作循环监测短表数据，随后，两张工作循环监测短表以“乒乓球”的方式记录数据；
每张表按照网格区域顺序分配存储空间，工作循环监测表由50个区域组成，每个运行区域占4个字节，即每张共分配表共200Byte工作区间；发动机时间记录最小分辨率为1秒，在每个区域工作时间由以下公式计算：
Ttotal＝1stB*(166)+2ndB*(164)+3rdB*(162)+4thB
其中：1stB、2ndB、3rdB和4thB代表存储空间第1个字节、第2个字节、3个字节、4个字节；
步骤三、钥匙信号关闭，发动机转速等于0后，将各张表的总时间和各个区域的运行时间记录在相应的存储器中；
步骤四、通过标定工具读取各运行区域表时间，并以百分比显示各个区域所占各表总时间比例。
下面结合该发动机循环监控方法在某高压共轨柴油发动机电子控制器项目中的实际应用，具体讲解这种算法的实施方式及使用效果。
针对某型电控柴油机，缸数为6缸，排量为6.7L，额定功率为300马力，低怠速为850r/min，峰值扭矩转速为1200r/min，峰值扭矩为850N.m，额定功率点转速为2500r/min，高怠速断点转速等于2730，超转转速等于3200r/min。第一张工作循环监测短表和第二张工作循环监测短表记录总时间为500小时，工作循环监测长表记录时间为100000小时，采用上述方法根据发动机运行工况对方发动机各个运行区域下时间进行记录。工作步骤如下：
步骤一、建立工作循环监测表；
计算X轴转速点X[0]＝800r/min,X[1]＝900r/min,X[2]＝1200,X[3]＝1850r/min,X[4]＝2500r/min,X[5]＝2780r/min，X[5]＝3200r/min；
如图2所示，根据发动机外特性曲线查询二维差值表，获取外特性曲线，同时获得800r/min和27802800r/min下的扭矩分别是500N和400N，将发动机运行区域根据转速和扭矩划为50个运行区域；
如图1所示，根据X轴发动机转速和Y轴输出扭矩形成交叉点形成48个网格运行区域；其定义运行区域序号见公式(1)所示：
Region＝6-y*8+x (1)
其中；x∈[1,8]代表X轴从原点从左边起被转速点划分的区域数，y∈[1,6]代表Y轴从原点起向上被扭矩百分比划分的区域数；扭矩小于0且转速小于X[6]x[6]定义为区域49，扭矩小于0且转速大于X[6]x[6]定义为区域50；
如图2所示，分别对工作循环监测短表和工作循环监测长表分配工作区间，每个网格运行区域4个字节，即每张表共200字节，如表1所示，发动机在每个区域工作时间由以下公式计算：
Ttotal＝1stB*(166)+2ndB*(164)+3rdB*(162)+4thB (2)
其中：1stB、2ndB、3rdB和4thB代表存储空间第1个字节，第2个字节，3个字节，4个字节。
步骤二、记录发动机运行时间和各运行区域的运行时间；
开始记录时间和数据，当发动机转速大于0且钥匙信号有效，开始记录长表运行总时间和短表运行总时间，同时根据当前发动机转速和输出扭矩所在的运行区域网格，记录对应区域运行时间；
步骤三、钥匙信号关闭，发动机转速等于0后，将各张表的总时间和各个区域的运行时间记录在相应的存储器中；
步骤四、通过台架控制发动机运转，将发动机运行在不同工作网格区域段时间，并通过标定工具读取内部存储器的值，通过标定工具将各运行区域网格时间转换成总时间的百分比显示出来。图3、图4和图5分别显示第一个工作循环监测短表、第二个工作循环监测短表和工作循环监测长表各个运行区域运行时间与总时间占比。
表1数据存储格式
Figure BDA0002784607920000071

Claims (4)

1.一种基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、建立工作循环监测表；
建立一张工作循环监测长表和两张工作循环监测短表，工作循环监测长表的记录时间为T1，且T1大于发动机使用寿命周期，在发动机使用寿命周期内，不能复位或清除；工作循环监测短表的记录时间为T2，在发动机使用寿命周期内，能够复位和清除；
根据发动机转速和输出扭矩将工作循环监测长表和工作循环监测短表划分为N个运行区域，N个运行区域通过以下过程建立：将Y轴以发动机最大扭矩的0、10％、30％、50％、70％、90％为分界点划分为7段，将X轴以7个转速点划分为8段，7个转速点分别为0，X[0]＝N0-50，X[1]＝N0+50，X[2]＝N1，X[3]＝(N1+N2)/2，X[4]＝N2，X[5]＝N3，X[6]＝N4；其中，N0等于低怠速转速，N1等于峰值扭矩转速，N2等于额定功率转速，N3等于高怠速断点转速，N4等于超速转速；
当发动机转速在X[0]～X[6]之间，发动机最大扭矩为发动机外特性扭矩；当发动机转速小于X[0]，发动机最大扭矩恒为X[0]下的外特性扭矩；当发动机转速大于X[6]，发动机最大扭矩恒为X[6]下的外特性扭矩；
运行区域的区域号计算公式如下：
Region＝(6-y)*8+x
其中，x∈[1，8]代表X轴从原点左边起被转速点划分的区域数，y∈[1，6]代表Y轴从原点起向上被输出扭矩点划分的区域数；扭矩小于0且转速小于x[6]运行区域的区域号为49，扭矩小于0且转速大于x[6]运行区域的区域号为50；
步骤二、记录发动机运行时间和各运行区域的运行时间；
当钥匙信号有效，发动机转速大于0时，按照发动机时间记录最小分辨率，在工作循环监测长表和其中一个工作循环监测短表中分别记录发动机运行总时间和各个运行区域的运行时间，当该工作循环监测短表中的数据满后，另一个工作循环监测短表记录数据；当两个工作循环监测短表都满后，前一个工作循环监测短表将被清除，随后，两个工作循环监测短表以“乒乓球”的方式记录数据；
步骤三、钥匙信号关闭、发动机转速等于0时，将各张表的总时间和各个区域的运行时间记录在相应的存储器中；
步骤四、通过标定工具读取各运行区域的运行时间，并以百分比显示各个运行区域所占各表总时间比例。
2.根据权利要求1所述的基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法，其特征在于：步骤一中，工作循环监测长表的记录时间T1为100000小时，工作循环监测短表的记录时间T2为8小时～1000小时。
3.根据权利要求2所述的基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法，其特征在于：步骤一中，每个运行区域存储连续的4个字节。
4.根据权利要求3所述的基于长短表相结合的电控发动机循环监测方法，其特征在于：步骤二中，发动机时间记录最小分辨率为1秒，在每个区域工作时间由以下公式计算：
Ttotal＝1stB*(166)+2ndB*(164)+3rdB*(162)+4thB
其中，1stB、2ndB、3rdB和4thB代表存储空间第1个字节、第2个字节，3个字节、4个字节。
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