CN113153522B - 发动机失火检测方法、检测装置及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种发动机失火检测方法、检测装置及发动机。所述发动机失火检测方法包括以下步骤：获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值；计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值；根据所述比值小于预设比值，判定所述目标气缸处于失火状态。根据本实施方式的发动机失火检测方法，首先获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值，再获取发动机内存储的排气脉冲特征值，根据实时排气脉冲特征值与存储排气脉冲特征值的比值小于预设比值，判定发动机处于失火状态。通过该失火检测方法不存在获取数据滞后的问题，具有较高的准确性。

Description

发动机失火检测方法、检测装置及发动机

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种发动机失火检测方法、检测装置及发动机。

背景技术

发动机失火危害极大，尤其是对于排放后处理系统。因此，对发动机失火进行实时的、精确的诊断非常重要。现有的发动机一般根据曲轴角加速度变化或者排气温度变化诊断失火故障。

根据曲轴角加速度变化诊断失火的方法，由于曲轴角加速度变化与曲轴及其后端相连的动力总成的转动惯量密切相关，转动惯量越大，曲轴角加速度变化小，因此，该方法适用于转动惯量较小的小排量发动机，对于转动惯量较大的重型发动机，由于角速度变化相对较小，该方法难以诊断其是否失火，同时，该方法仅用于对多缸气缸进行诊断，难以对单缸失火进行诊断。根据排气温度变化诊断失火的方法，排温传感器测量排气温度时，受限于热传导的速度，具有很大的滞后性，难以实时获取排气温度，通常在连续失火多次后，温度传感器才能感知到明显的温度变化，因此，该方法难以实时、精确的诊断失火故障。

发明内容

本发明的目的是至少解决现有的发动机失火诊断方法不够精确的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明第一方面提出了发动机失火检测方法，发动机失火检测方法包括以下步骤：

获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值；

计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值；

根据所述比值小于预设比值，判定所述目标气缸处于失火状态。

根据本实施方式的发动机失火检测方法，首先获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值，再获取发动机内存储的排气脉冲特征值，根据实时排气脉冲特征值与存储排气脉冲特征值的比值小于预设比值，判定发动机处于失火状态，根据实时排气脉冲特征值与存储排气脉冲特征值的比值大于等于预设比值，判定发动机处于非失火状态。通过该失火检测方法不存在获取数据滞后的问题，具有较高的准确性。

另外，根据本发明实施方式的发动机失火检测方法及系统，还可以具有如下的技术特征：

在本发明的一些实施方式中，所述获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值，具体包括以下步骤：

获取目标气缸的排气时间；

在所述目标气缸的排气时间范围内，获取所述目标气缸的压力值的变化曲线；

以所述目标气缸的排气时间对应的曲轴角度为积分区间对所述目标气缸的压力值进行积分，将积分得到的积分值作为所述目标气缸的所述实时排气脉冲特征值。

在本发明的一些实施方式中，所述计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值前，还包括以下步骤：

获取与所述目标气缸共用排气歧管的非目标气缸在上一循环是否失火的信息。

在本发明的一些实施方式中，所述计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值，具体包括以下步骤：

获取目标气缸在上一循环是否失火的信息，根据所述目标气缸在上一循环未发生失火，获取所述目标气缸在上一循环的存储排气脉冲特征值；

计算所述目标气缸的实时排气脉冲特征值与所述目标气缸在上一循环的存储排气脉冲特征值的第一比值。

在本发明的一些实施方式中，所述根据所述比值小于预设比值，判定所述目标气缸处于失火状态，具体包括以下步骤：

根据所述第一比值小于第一预设比值，判定所述目标气缸失火；

根据所述第一比值大于等于第一预设比值，判定所述目标气缸未失火并存储所述目标气缸的实时排气脉冲特征值作为所述目标气缸的存储排气脉冲特征值。

在本发明的一些实施方式中，所述计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值，具体包括以下步骤：

根据所述非目标气缸在上一循环发生未失火，获取所述非目标气缸在上一循环的存储排气脉冲特征值；

计算所述目标气缸的实时排气脉冲特征值与所述非目标气缸在上一循环的存储排气脉冲特征值的均值的第二比值。

在本发明的一些实施方式中，所述根据所述比值小于预设比值，判定所述目标气缸处于失火状态，具体包括以下步骤：

根据所述第二比值小于第二预设比值，判定所述目标气缸失火；

根据所述第二比值大于等于第二预设比值，判定所述目标气缸未失火并存储所述目标气缸的实时排气脉冲特征值作为所述目标气缸的存储排气脉冲特征值。

在本发明的一些实施方式中，所述获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值前，还包括以下步骤：

冷却发动机的排气。

本发明第二方面提供了一种发动机失火检测装置，所述发动机失火检测装置用于实施上述任一实施方式所述的发动机失火检测方法，所述发动机失火检测装置包括：

获取模块，所述获取模块用于获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值；

计算模块，所述计算模块用于计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值；

判断模块，所述判断模块用于根据所述比值小于预设比值，判定所述目标气缸处于失火状态。

根据本发明实施方式的发动机失火检测装置，首先通过获取模块获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值，计算模块根据实时排气脉冲特征值与存储的排气脉冲特征值做比值，最后判断模块根据比值小于预设比值，判定发动机处于失火状态。该失火检测装置在检测过程中不存在获取数据滞后的问题，具有较高的准确性。

本发明第三方面提出了一种发动机，所述发动机包括：

至少两个气缸；

排气管，所述排气管包括排气歧管和与所述排气歧管连通的检测管，所述至少两个气缸分别连通所述排气歧管，所述检测管上设有冷却器；

发动机失火检测装置，所述发动机失火检测装置为根据上述实施例所述的发动机失火检测装置，所述发动机失火检测装置还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述检测管远离所述排气歧管的一端，所述冷却器位于所述排气歧管与所述压力传感器之间，所述获取模块与所述压力传感器电连接。

本发明实施方式的柴油机与本发明实施方式发动机失火检测装置具有相同的技术效果，在次不再赘述。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施方式的发动机失火检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施方式的发动机结构示意图；

图3为本发明实施方式的发动机气缸的排气脉冲特征值积分示意图(1缸、2缸、3缸均未处于失火状态)；

图4为本发明实施方式的发动机气缸的排气歧管压力脉冲与曲轴转角关系图(1缸、2缸、3缸均未处于失火状态)；

图5为本发明实施方式的发动机气缸的排气歧管压力脉冲与曲轴转角关系图(1缸处于失火状态，2缸、3缸均未处于失火状态)。

附图中各标记表示如下：

100：发动机；

10：气缸；

20：排气管、21：排气歧管、22：检测管、221：冷却器；

30：发动机失火检测装置、301：压力传感器；

40：增压器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语目标、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与第二区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“目标”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的目标元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于第二元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符响应地进行解释。

如图1所示，本发明第一方面提出了发动机失火检测方法，发动机失火检测方法包括以下步骤：

S10：获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值；

S20：计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值；

S30：根据所述比值小于预设比值，判定所述目标气缸处于失火状态。

根据本实施方式的发动机失火检测方法，首先获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值，再获取发动机内存储的排气脉冲特征值，根据实时排气脉冲特征值与存储排气脉冲特征值的比值小于预设比值，判定发动机处于失火状态，根据实时排气脉冲特征值与存储排气脉冲特征值的比值大于等于预设比值，判定发动机处于非失火状态。通过该失火检测方法不存在获取数据滞后的问题，具有较高的准确性。

在本发明的一些实施方式中，所述获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值，具体包括以下步骤：

获取目标气缸的排气时间；

在所述目标气缸的排气时间范围内，获取所述目标气缸的压力值；

以所述目标气缸的排气时间对应的曲轴角度为单位对所述目标气缸的压力值进行积分以获得所述目标气缸的所述实时排气脉冲特征值。

在获取到目标气缸开始排气时，同步获取目标气缸的压力值，并且在目标气缸整个排气过程中，持续获取目标气缸的压力值，再以与排气时间对应的曲轴角度为单位对目标气缸的压力值进行积分，即压力值在曲轴角度范围内的与横坐标之间的面积即为实时排气脉冲特征值(如图3所示)。

在本发明的一些实施方式中，目标气缸的数量可以是一个，即可以对单一气缸进行失火判断，便于快速找到失火气缸，提高维修效率；目标气缸的数量也可以是多个，在一段时间内(如曲轴的转动720度范围内)对多个气缸的压力值进行一次积分，从而得到多个气缸排气脉冲特征值的总值，再与上一循环的存储的多个气缸的排气脉冲特征值的总值进行比较，从而得到多个气缸均为失火，以提高计算和判断时间，或者多个气缸中存在失火，此时需要对多个气缸逐一进行判断。

在本发明的一些实施方式中，所述计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值前，还包括以下步骤：

获取与所述目标气缸共用排气歧管的非目标气缸在上一循环是否发生失火的信息。

目标气缸与非目标气缸均共用排气歧管，若在上一循环中非目标气缸在上一循环发生失火且目标气缸未发生失火，则非目标气缸在上一循环中的排气脉冲特征值为非正常值，目标气缸在上一循环中的排气脉冲特征值为正常值，此时获取上一循环中目标气缸的存储排气脉冲特征值，若在上一循环中非目标气缸在上一循环发生失火且目标气缸发生失火，则获取目标气缸的历史存储排气脉冲特征值，将目标气缸的实时排气脉冲特征值与目标气缸的上一循环或历史的存储排气脉冲特征值的比值作为第一比值；

若在上一循环中非目标气缸未发生失火且目标气缸发生失火，则非目标气缸在上一循环中的排气脉冲特征值为正常值，目标气缸在上一循环中的排气脉冲特征值为非正常值，此时获取上一循环中非目标气缸的存储排气脉冲特征值，需要将多个非目标气缸的实时排气脉冲特征值的均值与目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值作为第二比值以保证结果的准确性。另外，如果上一循环中非目标气缸未发生失火且目标气缸也未发生失火，则可以获取上一循环中目标气缸的存储排气脉冲特征值，计算目标气缸的实时排气脉冲特征值与目标气缸的上一循环或历史的存储排气脉冲特征值的比值。

根据所述比值小于预设比值，判定所述目标气缸处于失火状态，具体步骤包括：

根据所述第一比值小于第一预设比值，判定所述目标气缸失火并控制预警；

根据所述第一比值大于等于第一预设比值，判定所述目标气缸未失火并存储所述目标气缸的实时排气脉冲特征值作为所述目标气缸的存储排气脉冲特征值。

根据所述第二比值小于第二预设比值，判定所述目标气缸失火并控制预警；

根据所述第二比值大于等于第二预设比值，判定所述目标气缸未失火并存储所述目标气缸的实时排气脉冲特征值作为所述目标气缸的存储排气脉冲特征值。

当第一比值大于等于第一预设比值或者第二比值大于等于第二预设比值时，说明目标气缸处于未失火状态，此时目标气缸的实时排气脉冲特征值可以作为这一循环的正常值存储在发动机中，以便于下一循环继续使用该数据。

需要说明的是，本申请实施方式中的第一预设比值与第二预设比值根据目标气缸是否失火而定，第一预设比值与第二预设比值分别通过多次试验测得的数据。由于不同型号的柴发动机其气缸的排量也不相同，其所对应的第一预设比值、第二预设比值也不相同，因此，本申请实施方式中并未对预设电压值的具体数值进行限定。

根据上述方法，可以准确无误的判断某一个气缸失火状态，根据某一气缸失火可以准确对其进行检查或维修，从而提高维修效率，保证发动机快速恢复运行。

在本发明的一些实施方式中，所述获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值前，还包括以下步骤：

冷却发动机的排气。

具体地，在测试发动机排出气体的压力前，对发动机的排气进行冷却。

由于发动机的排气温度在500℃以上，压力传感器的耐温度小于等于150℃，若通过压力传感器直接测量发动机的排气温度，则高温气体可能对压力传感器造成损坏或者影响其准确度。在测量发动机排气压力前，先将排气进行冷却能够避免高温排气对压力传感器造成损伤，保证压力数据的准确性及失火检测的可靠性。

本实施方式中涉及的上一循环与实时获取排气脉冲特征值的本次循环均处于同种工况，只有上一循环与本次循环处于同种工况时，各参数之间才具有可比性。

本发明第二方面提供了一种发动机失火检测装置，所述发动机失火检测装置用于实施上述任一实施方式所述的发动机失火检测方法，所述发动机失火检测装置包括：

获取模块，所述获取模块用于获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值；

计算模块，所述计算模块用于计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值；

判断模块，所述判断模块用于根据所述比值小于预设比值，判定所述目标气缸处于失火状态。

根据本发明实施方式的发动机失火检测装置，首先通过获取模块获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值，计算模块根据实时排气脉冲特征值与存储的排气脉冲特征值做比值，最后判断模块根据比值小于预设比值，判定发动机处于失火状态。该失火检测装置在检测过程中不存在获取数据滞后的问题，具有较高的准确性。

本发明第三方面提出了一种发动机100，所述发动机100包括：

至少两个气缸10；

排气管20，所述排气管20包括排气歧管21和与所述排气歧管21连通的检测管22，所述至少两个气缸10分别连通所述排气歧管21，所述检测管22上设有冷却器221；

发动机失火检测装置30，所述发动机失火检测装置30为根据上述实施例所述的发动机失火检测装置30，所述发动机失火检测装置30还包括压力传感器301，所述压力传感器301设置在所述检测管22远离所述排气歧管21的一端，所述冷却器221位于所述排气歧管21与所述压力传感器301之间，所述获取模块与所述压力传感器301电连接。

本发明实施方式以六缸为例进行说明。排气歧管21的数量为两个，每一排气歧管21上连通三个气缸10，其中，排气歧管21A连通1缸、2缸、3缸，排气歧管21B连通4缸、5缸、6缸，两个排气歧管21分别连通两个检测管22，两个检测管22均由排气歧管21向远离排气歧管21的方向延伸，每一检测管22上分别设有一个冷却器221，每一检测管22远离排气歧管21的一端设有压力传感器301。其中，冷却器221位于压力传感器301与排气歧管21之间，也就是冷却器221沿气体的流动方向设置在压力传感器301的前端，通过冷却器221对由排气歧管21进入检测管22的高温排气进行冷却，以降低排气的温度，避免高温排气对压力传感器301造成损伤，保证压力传感器301的精确度。

气缸10的数量至少为两个，以保证一个排气歧管21上连通两个气缸10，其中一个作为目标气缸，另外一个作为非目标气缸，同一排气管21上也可以连通三个、四个或者更多个气缸10，本发明的实施方式中气缸10的数量只要大于等于两个即可，具体个数可以根据发动机缸数而定，另外，对排气歧管21的数量的数量也不做具体限制，至少保证有一个排气歧管21。

另外，发动机还包括增压器40，增压器40连接排气歧管21远离气缸10的一端，增压器40有效利用高温排气，以提高发动机的进气压力。

发动机失火检测以1缸为目标气缸，1缸排气门打开时开始计算排气时间，按照顺序1缸-5缸-3缸-6缸-2缸-4缸的顺序，当5缸排气门打开时，结束计算排气时间，该排气时间可以根据曲轴转动角度来计算，以曲轴转角为刻度对1缸排气时间内压力传感器获取的压力值进行积分，从而得到1缸的排气脉冲特征值，如图3(其中横坐标为曲轴转角，纵坐标为排气歧管压力值)所示。若1缸未失火，则1缸对应的排气脉冲特征值如图4所示，若1缸失火，则1缸对应的排气脉冲特征值，如图5所示。由图4和图5对比可知，1缸发生失火与未发生失火两种情况下，1缸的排气脉冲特征值变化很大，所以，通过排气脉冲特征值的变化可以清晰的得到目标气缸是否发生失火。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种发动机失火检测方法，其特征在于，所述发动机失火检测方法包括以下步骤：

获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值；

计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值；

根据所述比值小于预设比值，判定所述目标气缸处于失火状态；

所述计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值前，还包括以下步骤：

获取与所述目标气缸共用排气歧管的非目标气缸在上一循环是否失火的信息；

所述计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值，具体包括以下步骤：

根据所述非目标气缸在上一循环发生未失火，获取所述非目标气缸在上一循环的存储排气脉冲特征值；

计算所述目标气缸的实时排气脉冲特征值与所述非目标气缸在上一循环的存储排气脉冲特征值的均值的第二比值；

所述根据所述比值小于预设比值，判定所述目标气缸处于失火状态，具体包括以下步骤：

根据所述第二比值小于第二预设比值，判定所述目标气缸失火；

根据所述第二比值大于等于第二预设比值，判定所述目标气缸未失火并存储所述目标气缸的实时排气脉冲特征值作为所述目标气缸的存储排气脉冲特征值。

2.根据权利要求1所述的发动机失火检测方法，其特征在于，所述获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值，具体包括以下步骤：

获取目标气缸的排气时间；

在所述目标气缸的排气时间范围内，获取所述目标气缸的压力值的变化曲线；

以所述目标气缸的排气时间对应的曲轴角度为积分区间对所述目标气缸的压力值进行积分，将积分得到的积分值作为所述目标气缸的所述实时排气脉冲特征值。

3.根据权利要求1所述的发动机失火检测方法，其特征在于，所述计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值，具体包括以下步骤：

获取目标气缸在上一循环是否失火的信息，根据所述目标气缸在上一循环未发生失火，获取所述目标气缸在上一循环的存储排气脉冲特征值；

计算所述目标气缸的实时排气脉冲特征值与所述目标气缸在上一循环的存储排气脉冲特征值的第一比值。

4.根据权利要求3所述的发动机失火检测方法，其特征在于，所述根据所述比值小于预设比值，判定所述目标气缸处于失火状态，具体包括以下步骤：

根据所述第一比值小于第一预设比值，判定所述目标气缸失火；

根据所述第一比值大于等于第一预设比值，判定所述目标气缸未失火并存储所述目标气缸的实时排气脉冲特征值作为所述目标气缸的存储排气脉冲特征值。

5.根据权利要求1所述的发动机失火检测方法，其特征在于，所述获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值前，还包括以下步骤：

冷却发动机的排气。

6.一种发动机失火检测装置，其特征在于，所述发动机失火检测装置用于实施根据权利要求1所述的发动机失火检测方法，所述发动机失火检测装置包括：

获取模块，所述获取模块用于获取发动机的目标气缸的实时排气脉冲特征值；

计算模块，所述计算模块用于计算所述实时排气脉冲特征值与所述目标气缸的存储排气脉冲特征值的比值；

判断模块，所述判断模块用于根据所述比值小于预设比值，判定所述目标气缸处于失火状态。

7.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括：

至少两个气缸；

排气管，所述排气管包括排气歧管和与所述排气歧管连通的检测管，所述至少两个气缸分别连通所述排气歧管，所述检测管上设有冷却器；

发动机失火检测装置，所述发动机失火检测装置为根据权利要求6所述的发动机失火检测装置，所述发动机失火检测装置还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述检测管远离所述排气歧管的一端，所述冷却器位于所述排气歧管与所述压力传感器之间，所述获取模块与所述压力传感器电连接。

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