CN112628453A - 电磁阀故障诊断方法、装置及燃气发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁阀故障诊断方法方法、装置及燃气发动机，该电磁阀为并联结构电磁阀，所述电磁阀的驱动针脚连接电磁阀控制模块，该方法包括：在所述电磁阀开启过程中，监测所述电磁阀的电流斜率和所述电磁阀的驱动针脚上的电压；基于所述电磁阀的电流斜率和/或所述驱动针脚上的电压，确定所述电磁阀存在的故障。上述方法通过对电磁阀负载电流变化斜率的异常检测，准确识别并联结构电磁阀单支开路故障，弥补了驱动芯片本身无法检测该故障的缺陷。

Description

电磁阀故障诊断方法、装置及燃气发动机

技术领域

本发明涉及机电控制技术领域，特别是涉及电磁阀故障诊断方法、装置及燃气发动机。

背景技术

在天燃气发动机中，电磁阀是整个系统的核心部件之一，电磁阀性能的好坏将直接影响发动机性能。因此，在电磁阀驱动过程中必须实时检测其性能，一旦功能异常，应及时进行相应故障处理及保护，以防止故障进一步蔓延。电磁阀在工作过程中，因为碰撞、振动等原因造成电磁阀线束连接不好或线圈本身的断裂，导致驱动回路发生断路。

普通开路故障检测，需要电路上驱动针脚的两边或其中一边完全断开，驱动芯片针脚电压变为默认电压值，通过识别这个电压值来诊断开路故障。然而，当通过一组驱动针脚驱动并联结构的电磁阀，遇到单支电磁阀开路，另一支连接正常时，由于驱动针脚两边连接状态都未完全断开，采用检测驱动芯片针脚电压的方式无法识别这种故障，电磁阀的整体控制效果也会产生较大偏差。

发明内容

基于此，有必要针对并联结构电磁阀出现单支开路故障时，准确检测并联结构电磁阀单支开路故障的电磁阀故障诊断方法、装置及燃气发动机。

一种电磁阀故障诊断方法，所述电磁阀为并联结构电磁阀，所述电磁阀的驱动针脚连接电磁阀控制模块，所述方法包括：

在所述电磁阀开启过程中，监测所述电磁阀的电流斜率和所述电磁阀的驱动针脚上的电压；

基于所述电磁阀的电流斜率和/或所述驱动针脚上的电压，确定所述电磁阀存在的故障。

在其中一个实施例中，所述基于所述电磁阀的电流斜率和/或所述驱动针脚上的电压，确定所述电磁阀存在的故障，包括：

判断所述电磁阀的电流斜率是否存在异常，如果存在异常，则确定所述电磁阀有至少一个并联支路有开路故障，且至少一个并联支路没有发生开路故障；

判断所述电磁阀的所述驱动针脚上的电压是否是预设电压，如果是，则所述电磁阀的所有支路都有开路故障。

在其中一个实施例中，所述电磁阀的驱动方式为目标电流调制型，所述判断所述电磁阀的电流斜率是否存在异常，包括：

在所述电磁阀开启过程中，采集所述电磁阀的电流达到目标电流所需的开启时间；

基于所述目标电流和所述开启时间，计算所述电磁阀的第一电流斜率；

将所述第一电流斜率和第一预设的电流斜率进行比较，确定所述第一电流斜率是否异常，其中，所述第一预设电流斜率是所述电磁阀在没有故障状态下，所述电磁阀在开启过程中的电流斜率。

在其中一个实施例中，所述电磁阀的驱动方式为固定驱动参数型，所述判断所述电磁阀的电流斜率是否存在异常，包括：

在所述电磁阀开启过程中，对所述电磁阀驱动预设时间后，并采集所述电磁阀的驱动电流；

基于所述驱动电流和所述预设时间，计算所述电磁阀的第二电流斜率；

将所述第二电流斜率和第二预设的电流斜率进行比较，确定所述第二电流斜率是否异常。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：根据所述电磁阀的故障判断结果，调整所述电磁阀的控制参数。

在其中一个实施例中，根据所述电磁阀的故障判断结果，调整所述电磁阀的控制参数，包括：

根据所述电磁阀的故障判断结果，调整所述电磁阀的最大喷气量和所述电磁阀达到最大喷气量的驱动时间。

在其中一个实施例中，所述电磁阀包括两路并联支路，且两路并联支路的电路结构相同。

一种电磁阀故障诊断装置，其特征在于，包括：

电磁阀，所述电磁阀为并联结构电磁阀，所述电磁阀的驱动针脚连接电磁阀控制模块；

故障判断单元，用于在所述电磁阀开启过程中，监测所述电磁阀的电流斜率和所述电磁阀的驱动针脚上的电压；基于所述电磁阀的电流斜率和/或所述驱动针脚上的电压，确定所述电磁阀存在的故障。

在其中一个实施例中，所述故障判断单元包括：电流、电压监测模块和异常判断模块；

所述电流、电压检测模块，用于在所述电磁阀开启过程中，监测所述电磁阀的电流斜率和所述电磁阀的驱动针脚上的电压；

所述异常判断模块，用于判断所述电磁阀的电流斜率是否存在异常，如果存在异常，则确定所述电磁阀有至少一个并联支路有开路故障，且至少一个并联支路没有发生开路故障；以及用于判断所述电磁阀的所述驱动针脚上的电压是否是预设电压，如果是，则所述电磁阀的所有支路都有开路故障。

一种燃气发动机，包括包括多个电磁阀，所述电磁阀为上述的电磁阀故障诊断装置的电磁阀。

上述电磁阀故障诊断方法、装置及燃气发动机，通过在所述电磁阀开启过程中，监测所述电磁阀的电流斜率和所述电磁阀的驱动针脚上的电压，并基于所述电磁阀的电流斜率和/或所述驱动针脚上的电压，确定所述电磁阀存在的故障。并联结构电磁阀出现单支开路故障时，电控单元两个驱动针脚之间负载的等效内阻和电感发生变化，与正常连接相比，达到目标电流的驱动时间不同，或相同驱动时间下达到的最大电流值有较大差异，通过对负载电流变化斜率的异常检测可以准确识别单支开路故障。从而，准确检测并联结构电磁阀单支开路故障，及时修正控制参数。

附图说明

图1为一个实施例中电磁阀故障诊断方法的流程图；

图2为另一个实施例中电磁阀故障诊断方法的流程图；

图3为一个实施例中电磁阀故障诊断方法的并联结构电磁阀负载等效电路图；

图4为一个实施例中电磁阀故障诊断方法的并联结构电磁阀单支开路负载等效电路图；

图5a为并联结构电磁阀正常连接的电流斜率图；

图5b为并联结构电磁阀单支开路的电流斜率图；

图6为一个实施例中电磁阀故障诊断装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

如图1至2所示，在一个实施例中，提出了一种电磁阀故障诊断方法，电磁阀为并联结构电磁阀，电磁阀的驱动针脚电磁阀控制模块，方法包括：

步骤101、在电磁阀开启过程中，监测电磁阀的电流斜率和电磁阀的驱动针脚上的电压；

其中，并联结构：元件或器件之间首首相连，同时尾尾亦相连的一种连接方式，其特点是并联结构的端电压是同一个电压，并联结构的总电流是所有支路电流之和。

可以理解的是，发动机有多个电磁阀，发动机工作状态下，电磁阀重复开启、关闭的过程，这里的电磁阀开启过程指的是电磁阀从关闭状态到开启到预定状态的过程。

步骤102、基于电磁阀的电流斜率和/或驱动针脚上的电压，确定电磁阀存在的故障。

在一些实施例中，上述步骤102包括：判断电磁阀的电流斜率是否存在异常，如果存在异常，则确定电磁阀有至少一个并联支路有开路故障，且至少一个并联支路没有发生开路故障；判断电磁阀的驱动针脚上的电压是否是预设电压，如果是，则电磁阀的所有支路都有开路故障。

可以理解的是，当电磁阀处于开路状态(所有支路都开路)时，电磁阀的驱动针脚的两边或其中一边完全断开，驱动芯片针脚电压变为默认电压值，通过识别这个电压值来诊断开路故障。当并联结构电磁阀出现单支开路故障时，电控单元两个驱动针脚之间负载的等效内阻和电感发生变化，通过对执行器电流变化斜率的异常检测可以准确识别单支开路故障，并及时修正控制参数，保证了控制结果的准确性。

具体而言，并联结构电磁阀负载等效电路如图3所示，等效电阻Ra＝R/2，等效电感La＝L/2。并联结构电磁阀出现单支开路时负载等效电路如图4所示，等效电阻Rb＝R，等效电感Lb＝L。当并联结构电磁阀发生单支开路故障时，负载等效电路中的电阻和电感均变大。相同型号电磁阀并联，发生单支开路时的电阻和电感正好变为原来的2倍。负载两端的驱动电压没有改变，负载本身电阻和电感发生的变化，通过负载电流的斜率会发生变化，和正常连接相比，负载达到目标电流的驱动时间不同，或者相同驱动参数下达到的最大电流值有较大差异。通过检测电磁阀开启过程电流斜率的变化可以准确识别并联结构电磁阀单支开路故障。

在一些实施例中，上述电磁阀是应用于燃气发动机的电磁阀，上述电磁阀控制模块可以是燃气发动机的ECU。

在一些实施例中，上述电磁阀的驱动方式为目标电流调制型，判断电磁阀的电流斜率是否存在异常，包括：

在电磁阀开启过程中，采集电磁阀的电流达到目标电流所需的开启时间；

基于目标电流和开启时间，计算电磁阀的第一电流斜率；

将第一电流斜率和第一预设的电流斜率进行比较，确定第一电流斜率是否异常。

其中，第一预设电流斜率是电磁阀在没有故障状态下，电磁阀在开启过程中的电流斜率。

在本实施例中，对于目标电流调制型，电磁阀开启电流值相同，采集电磁阀开启阶段时间和实际开启电流，计算负载电流上升斜率。比较负载电流上升斜率和正常连接时负载电流上升斜率，可以识别出该类型并联结构电磁阀单支开路故障。

进一步地，如图5a和5b所示，为某天燃气发动机并联结构电磁阀开启阶段电流波形。可以看出：

当并联结构电磁阀正常连接时，电磁阀负载开启阶段达到目标电流8.96A，所需时间为216us，负载电流上升斜率为41.48A/ms。

当并联结构电磁阀单支开路时，电磁阀负载开启阶段达到目标电流8.96A，所需时间为452us，负载电流上升斜率为19.82A/ms。

并联结构电磁阀单支开路和正常连接相比，负载电流在开启阶段斜率变化明显，可以准确识别该故障。

在一些实施例中，上述电磁阀的驱动方式为固定驱动参数型，判断电磁阀的电流斜率是否存在异常，包括：

在电磁阀开启过程中，对电磁阀驱动预设时间后，并采集电磁阀的驱动电流；

基于驱动电流和预设时间，计算电磁阀的第二电流斜率；

将第二电流斜率和第二预设的电流斜率进行比较，确定第二电流斜率是否异常。

其中，第二预设电流斜率是电磁阀在没有故障状态下，电磁阀在开启过程中的电流斜率。

在本实施例中，对于固定驱动参数型，电磁阀驱动参数相同，由于故障时负载等效电阻和电感发生变化，驱动电流会发生较大改变，通过比较驱动平均电流值和正常状态的驱动平均电流值，可以识别出该类型并联结构电磁阀单支开路故障。

在一些实施例中，该电磁阀故障诊断方法，还包括：根据电磁阀的故障判断结果，调整电磁阀的控制参数。

其中，根据电磁阀的故障判断结果，调整电磁阀的控制参数，包括：根据电磁阀的故障判断结果，调整电磁阀的最大喷气量和电磁阀达到最大喷气量的驱动时间。

一般情况下，发动机有多个电磁阀，如果一个电磁阀的所有支路都处于开路状态，则该电磁阀的喷气任务将由其他电磁阀承担，如果一个电磁阀的部分支路处于开路状态，那么则根据发动机的工况，将该电磁阀的喷气参数进行调整，例如，延长电磁阀开启的开启时间，增大电磁阀的最大喷气量。

在一些实施例中，电磁阀包括两路并联支路，且两路并联支路的电路结构相同。

本申请通过对电磁阀负载电流变化斜率的异常检测，准确识别并联结构电磁阀单支开路故障，弥补了驱动芯片本身无法检测该故障的缺陷。同时可以及时修正控制参数，使得控制结果更准确。当并联结构电磁阀出现单支开路故障时，电控单元两个驱动针脚之间负载的等效内阻和电感发生变化，与正常连接相比，达到目标电流的驱动时间不同，或相同驱动时间下达到的最大电流值有较大差异，通过对执行器电流变化斜率的异常检测可以准确识别单支开路故障。

在一个实施例中，提出了一种电磁阀故障诊断装置，包括：

电磁阀，电磁阀为并联结构电磁阀，电磁阀的驱动针脚电磁阀控制模块；

故障判断单元，用于在电磁阀开启过程中，监测电磁阀的电流斜率和电磁阀的驱动针脚上的电压；基于电磁阀的电流斜率和/或驱动针脚上的电压，确定电磁阀存在的故障。

进一步地，故障判断单元包括：电流、电压监测模块和异常判断模块；电流、电压检测模块，用于在电磁阀开启过程中，监测电磁阀的电流斜率和电磁阀的驱动针脚上的电压；异常判断模块，用于判断电磁阀的电流斜率是否存在异常，如果存在异常，则确定电磁阀有至少一个并联支路有开路故障，且至少一个并联支路没有发生开路故障；以及用于判断电磁阀的驱动针脚上的电压是否是预设电压，如果是，则电磁阀的所有支路都有开路故障。

可以理解的是，异常判断模块就是ECU(Engine Control Unit，ECU)发动机控制单元，通过ECU实现电磁阀故障的诊断。

本申请电磁阀故障诊断装置，当并联结构电磁阀出现单支开路故障时，电控单元两个驱动针脚之间负载的等效内阻和电感发生变化，与正常连接相比，达到目标电流的驱动时间不同，或相同驱动时间下达到的最大电流值有较大差异，通过对执行器电流变化斜率的异常检测可以准确识别单支开路故障。

在一个实施例中，提出了一种燃气发动机，包括多个电磁阀，电磁阀为上述的电磁阀故障诊断装置的电磁阀。

本申请燃气发动机，具有上述电磁阀故障诊断装置的所有优点。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，前述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)等非易失性存储介质，或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电磁阀故障诊断方法，其特征在于，所述电磁阀为并联结构电磁阀，所述电磁阀的驱动针脚连接电磁阀控制模块，所述方法包括：

在所述电磁阀开启过程中，监测所述电磁阀的电流斜率和所述电磁阀的驱动针脚上的电压；

基于所述电磁阀的电流斜率和/或所述驱动针脚上的电压，确定所述电磁阀存在的故障。

2.根据权利要求1所述的电磁阀故障诊断方法，其特征在于，所述基于所述电磁阀的电流斜率和/或所述驱动针脚上的电压，确定所述电磁阀存在的故障，包括：

判断所述电磁阀的电流斜率是否存在异常，如果存在异常，则确定所述电磁阀有至少一个并联支路有开路故障，且至少一个并联支路没有发生开路故障；

判断所述电磁阀的所述驱动针脚上的电压是否是预设电压，如果是，则所述电磁阀的所有支路都有开路故障。

3.根据权利要求2所述的电磁阀故障诊断方法，其特征在于，所述电磁阀的驱动方式为目标电流调制型，所述判断所述电磁阀的电流斜率是否存在异常，包括：

在所述电磁阀开启过程中，采集所述电磁阀的电流达到目标电流所需的开启时间；

基于所述目标电流和所述开启时间，计算所述电磁阀的第一电流斜率；

将所述第一电流斜率和第一预设的电流斜率进行比较，确定所述第一电流斜率是否异常，其中，所述第一预设电流斜率是所述电磁阀在没有故障状态下，所述电磁阀在开启过程中的电流斜率。

4.根据权利要求2所述的电磁阀故障诊断方法，其特征在于，所述电磁阀的驱动方式为固定驱动参数型，所述判断所述电磁阀的电流斜率是否存在异常，包括：

在所述电磁阀开启过程中，对所述电磁阀驱动预设时间后，并采集所述电磁阀的驱动电流；

基于所述驱动电流和所述预设时间，计算所述电磁阀的第二电流斜率；

将所述第二电流斜率和第二预设的电流斜率进行比较，确定所述第二电流斜率是否异常。

5.根据权利要求1所述的电磁阀故障诊断方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述电磁阀的故障判断结果，调整所述电磁阀的控制参数。

6.根据权利要求5所述的电磁阀故障诊断方法，其特征在于，根据所述电磁阀的故障判断结果，调整所述电磁阀的控制参数，包括：

根据所述电磁阀的故障判断结果，调整所述电磁阀的最大喷气量和所述电磁阀达到最大喷气量的驱动时间。

7.根据权利要求1所述的电磁阀故障诊断方法，其特征在于，所述电磁阀包括两路并联支路，且两路并联支路的电路结构相同。

8.一种电磁阀故障诊断装置，其特征在于，包括：

电磁阀，所述电磁阀为并联结构电磁阀，所述电磁阀的驱动针脚连接电磁阀控制模块；

故障判断单元，用于在所述电磁阀开启过程中，监测所述电磁阀的电流斜率和所述电磁阀的驱动针脚上的电压；基于所述电磁阀的电流斜率和/或所述驱动针脚上的电压，确定所述电磁阀存在的故障。

9.根据权利要求8所述的电磁阀故障诊断方法，其特征在于，所述故障判断单元包括：电流、电压监测模块和异常判断模块；

所述电流、电压检测模块，用于在所述电磁阀开启过程中，监测所述电磁阀的电流斜率和所述电磁阀的驱动针脚上的电压；

所述异常判断模块，用于判断所述电磁阀的电流斜率是否存在异常，如果存在异常，则确定所述电磁阀有至少一个并联支路有开路故障，且至少一个并联支路没有发生开路故障；以及用于判断所述电磁阀的所述驱动针脚上的电压是否是预设电压，如果是，则所述电磁阀的所有支路都有开路故障。

10.一种燃气发动机，其特征在于，包括多个电磁阀，所述电磁阀为权利要求8或9所述的电磁阀故障诊断装置的电磁阀。

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