CN114458512A - 基于燃气发动机失火诊断的控制方法、系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于燃气发动机失火诊断的控制方法、系统及车辆，所述方法包括：建立基于转速N、负荷L的载体模型温度基础脉谱M_cat；建立催化转化器的载体温度修正模块M_α；通过基础脉谱M_cat及修正模块M_α，得到在正常状态下修正后的催化转化器载体模型温度T_cat；测定燃气发动机实际运行时的催化转化器的催化转化器载体实测温度T_act；计算催化转化器载体实测温度T_act与对应的转速N和负荷L在正常状态下的修正后的载体模型温度T_cat的温度差值△T；判定模块判断温度差值△T是否超过临界温度差值△H0。本发明采用催化转化器载体实测温度进行燃气发动机失火诊断和进行控制，保证燃气发动机及催化转化器在正常的范围内工作。

Description

基于燃气发动机失火诊断的控制方法、系统及车辆

技术领域

本发明涉及燃气发动机技术领域，具体涉及一种基于燃气发动机失火诊断的控制方法、系统及车辆。

背景技术

燃气发动机在运转过程中，由于某一缸的混合气体过稀或过浓、点火线圈、火花塞故障等都会造成其失火。燃气发动机失火产生的高温将导致催化转化器快速失效甚至烧毁，从而造成不必要的损失。

当前对于燃气发动机的失火诊断主要是基于发动机转速信号的变化进行检测。根据燃气发动机各缸的发火顺序，当某一缸的信号粗糙度达到相应的限值时，失火计数器开始计数。当燃气发动机在一定转速负荷范围内的失火率(失火次数与总点火次数的比值)超过规定的限值时，燃气发动机会报出相关失火故障及进行必要的动作。

基于上述现有的燃气发动机的失火诊断及控制策略，现有的发动机控制主要会存在以下几个方面的问题：

一个方面，由于基于检测到的发动机转速信号进行失火诊断，因此，在出现信号干扰、道路不平、发动机振动较大及其他影响发动机转速信号的因素时，容易发生误报。

另一方面，受限于标定条件及标定工程师的个人经验，失火检测阈值的鲁棒性难以保证，易发生误报或漏报。

再一方面，只有当燃气发动机在一定转速负荷范围内的失火率达到一定的限值时，才执行相关动作(如点亮故障指示灯、限扭等)，未有分级诊断及前期预警功能，容易造成催化转化器严重故障，造成不可逆的损失。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于燃气发动机失火诊断的控制方法、系统及车辆，能够降低燃气发动机失火的误报概率。

为实现上述目的，一方面，本发明所设计的基于燃气发动机失火诊断的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1)，测定燃气发动机在正常状态下全运行区间内基于转速N、负荷L的催化转化器的载体温度T₀，建立基于转速N、负荷L的载体模型温度基础脉谱M_cat；

步骤S2)，基于燃气发动机的实际空燃比λ、点火角Z及实际EGR率R，建立催化转化器的载体温度修正模块M_α；

步骤S3)，通过基础脉谱M_cat及修正模块M_α，对催化转化器载体温度T₀进行修正，得到在正常状态下修正后的催化转化器载体模型温度T_cat；

步骤S4)，测定燃气发动机实际运行时的催化转化器的催化转化器载体实测温度T_act；

步骤S5)，计算催化转化器载体实测温度T_act与对应的转速N和负荷L在正常状态下的修正后的载体模型温度T_cat的温度差值△T；

步骤S6)，判定模块判断温度差值△T是否超过临界温度差值△H0；

步骤S7)，若温度差值△T在不超过临界温度差值△H0，判定燃气发动机及催化转化器的工作状态正常；

步骤S8)，若温度差值△T超过临界温度差值△H0，则根据温度差值△T及累计持续时间S来对燃气发动机及催化转化器的工作状态进行分级预警。

在其中一实施例中，所述步骤S8)进一步包括以下步骤：

步骤S8.1)，当温度差值△T大于或等于临界温度差值△H0且小于第一等级温度差值△H1时开始计算累计持续时间S，当累计持续时间S达到第一等级持续时长S1时，预警分级判定模块将分级预警等级定义为第一等级L1；

步骤S8.2)，当温度差值△T大于或等于第一等级温度差值△H1且小于第二等级温度差值△H2时开始计算累计持续时间S，当累计持续时间S达到第二等级持续时长S2时预警分级判定模块将分级预警等级定义为第二等级L2；

步骤S8.3)，当温度差值△T大于或等于第二等级温度差值△H2时开始计算累计持续时间S，当累计持续时间S达到第三等级持续时长S3时，预警分级判定模块将分级预警等级定义为第三等级L3。

在其中一实施例中，在所述步骤S8.1)中，工作状态指示灯指示有潜在失火风险，且不对燃气发动机执行动作；在所述步骤S8.2)中，工作状态指示灯指示有普通失火故障，控制燃气发动机进入普通限扭跛行模式；在所述步骤S8.3)中，工作状态指示灯指示有严重失火故障，控制燃气发动机进入严重限扭限速模式。

在其中一实施例中，在普通限扭跛行模式下，限制燃气发动机的扭矩限制为最大扭矩的75％；在严重限扭限速模式下，限制燃气发动机的扭矩为最大扭矩的50％，且限制车辆的车速不高于预设限制时速。

在其中一实施例中，在所述步骤S1)中，燃气发动机的空燃比λ、点火角Z及EGR率R均按性能标定时最优的扫点结果进行控制，在正常状态下燃气发动机全运行区间内，进行各个工况的催化转化器载体温度测试得到不同转速N、不同负荷L下的催化转化器载体温度T₀。

在其中一实施例中，在所述步骤S2)中，载体温度修正模块M_α中的修正系数α由α＝eta(λ)×eta(Z)×eta(R)、eta(λ)＝M₀/M_λ、eta(Z)＝M₀/M_Z以及eta(R)＝M₀/M_R计算得到，其中，eta(λ)、eta(Z)及eta(R)分别为根据实际空燃比λ、点火角Z及实际EGR率R而得到的修正系数，M₀表示空燃比λ、点火角Z及EGR率R均按性能标定时的最优结果控制时发动机的扭矩，M_λ、M_Z、M_R分别表示实际空燃比λ、点火角Z及EGR率R控制时的发动机扭矩。

在其中一实施例中，在所述步骤S3)中，在不同的发动机转速N及负荷L范围内，通过基础脉谱M_cat及修正模块M_α，按照T_cat＝T₀×α计算得到在正常状态下催化转化器的修正后的催化转化器载体模型温度T_cat。

在其中一实施例中，在所述步骤S6)中，临界温度差值△H0根据如下步骤得到：

步骤S6.1)，根据实际的工程标定经验确定修正后的催化转化器载体模型温度T_cat的标定精度；

步骤S6.2)，根据催化转化器载体温度传感器的测试精度确定催化转化器载体实测温度T_act的测量偏差；

步骤S6.3)，综合正常情况下催化转化器载体模型温度T_cat与催化转化器载体实测温度T_act的偏差值，得到临界温度差值△H0；

其中，临界温度差值△H0的取值在±30℃范围内。

为实现上述目的，另一方面，本发明所设计的基于燃气发动机失火诊断的控制系统，包括催化转化器载体温度传感器、载体温度对比分析模块、预警分级判定模块及失火措施执行模块，所述催化转化器载体温度传感器、所述载体温度对比分析模块、所述预警分级判定模块及失火措施执行模块顺次信号连接，所述催化转化器载体温度传感器设置在催化转化器载体处，所述失火措施执行模块信号连接至燃气发动机；

所述催化转化器载体温度传感器用于实时检测催化转化器载体的温度，得到催化转化器载体实测温度T_act；

所述载体温度对比分析模块用于接收所述催化转化器载体温度传感器发来的催化转化器载体实测温度T_act，并将催化转化器载体实测温度T_act与在正常状态下在同样的转速N及负荷L下修正后的载体模型温度T_cat进行对比分析，按照△T＝T_act-T_cat计算温度差值△T；

所述预警分级判定模块用于根据接收到的温度差值△T对燃气发动机的状态进行判定和分级预警；

其中，所述预警分级判定模块的判定方法如下：

根据当前温度差值△T小于临界温度差值△H0，则判定燃气发动机处于正常工作状态；

根据当前温度差值△T大于或等于临界温度差值△H0，但累计持续时间S小于预设的第一等级持续时长S1，则不判定燃气发动机出现失火故障；根据当前温度差值△T大于或等于临界温度差值△H0且小于第一等级温度差值△H1，若累计持续时间S大于等于预设的第一等级持续时长S1，则判定燃气发动机存在潜在失火风险；

根据当前温度差值△T大于或等于第一等级温度差值△H1且不大于第二等级温度差值△H2，但累计持续时间S小于预设的第二等级持续时长S2，则不判定燃气发动机出现普通失火故障；根据当前温度差值△T大于或等于第一等级温度差值△H1且不大于第二等级温度差值△H2，若累计持续时间S大于等于预设的第二等级持续时长S2，则判定燃气发动机出现普通失火故障；

根据当前温度差值△T大于或等于第二等级温度差值△H2，但累计持续时间S小于预设的第三等级持续时长S3，则不判定燃气发动机出现严重失火故障；根据当前温度差值△T大于或等于第二等级温度差值△H2，若累计持续时间S大于等于预设的第三等级持续时长S3，则判定燃气发动机出现严重失火故障。

为实现上述目的，再一方面，本发明所设计的车辆，包括根据前文所述的基于燃气发动机失火诊断的控制系统。。

本发明的有益效果是：本发明的基于燃气发动机失火诊断的控制方法、基于燃气发动机失火诊断的控制系统及车辆，采用催化转化器载体实测温度进行燃气发动机失火诊断，通过基于燃气发动机失火诊断进行控制，从而保证燃气发动机在运行过程中更好地进行失火诊断、分级预警及失火分级控制等动作，进而保证燃气发动机及催化转化器在正常的范围内工作。

附图说明

现在将参考附图在下文中具体描述本发明的具体实施例。需要理解的是，各附图不一定按比例绘制，并且附图只用于说明本公开的示例性实施例，而不应该认为是对本发明公开范围的限制。在附图中：

图1为本发明实施例的基于燃气发动机失火诊断的控制方法的燃气发动机失火诊断控制策略示意图；

图2为本发明实施例的基于燃气发动机失火诊断的控制方法的分级预警控制策略示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。

应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。

此外，在构成部件时，尽管没有其明确的描述，但可以理解必然包括一定的误差区域。在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在...上方”、“在...下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。

采用燃气发动机的尾气中含有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NO_x)等有害气体，尾气处理系统中的催化转换器可将尾气排出的CO、HC和NO_x等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害气体。当高温的汽车尾气通过催化转换器时，催化转换器中的附在载体上的催化剂将增强CO、HC和NO_x三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中，CO在高温下氧化成为无色、无毒的CO₂气体；HC化合物在高温下氧化成水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)；NO_x还原成氮气(N₂)和氧气(O₂)。如此，使得发动机的排气得到净化。催化转化器中安装在连接至发动机排气口的排气系统内，通常包括壳体、减震层、绝热层、载体和催化剂涂层这几部分。其中，载体一般有金属和陶瓷两种材质的，载体呈蜂窝状，用于承载催化剂涂层并使发动机尾气从载体中通过在催化剂涂层的催化作用下发生。

当燃气发动机发生失火故障时，未燃烧的可燃混合气会随着排气进入催化转化器，随着进一步反应，会造成催化转化器载体温度超高，失火时催化转化器载体温度的变化往往比排气温度的变化更明显。基于此，根据检测催化转化器中的载体温度可对燃气发动机的失火状况进行诊断，再据此进行控制能够非常直接准确地诊断燃气发动机失火。

基于以上理论，本发明提供一种基于燃气发动机失火诊断的控制方法、基于燃气发动机失火诊断的控制系统及车辆，通过基于燃气发动机失火诊断进行控制，从而保证燃气发动机在运行过程中更好地进行失火诊断、分级预警及失火分级控制等动作，进而保证燃气发动机及催化转化器在正常的范围内工作。

请结合参阅图1和图2，本发明的基于燃气发动机失火诊断的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1)，测定燃气发动机在正常状态下全运行区间内基于转速N、负荷L的催化转化器的载体温度T₀，建立基于转速N、负荷L的载体模型温度基础脉谱M_cat。

基础脉谱M_cat的横坐标为转速N，纵坐标为负荷L，基础脉谱M_cat的脉谱值代表正常状态下发动机对应工况的催化转化器的载体温度T₀。

正常状态下燃气发动机全运行区间内的催化转化器的载体温度T₀，通过燃气发动机试验室的实测数据得到。在进行燃气发动机试验室实测时，燃气发动机的空燃比λ、点火角Z及EGR率R均按性能标定时最优的扫点结果进行控制，在正常状态下燃气发动机全运行区间内，进行各个工况的催化转化器载体温度测试得到不同转速N、不同负荷L下的催化转化器载体温度T₀。

步骤S2)，基于燃气发动机的实际空燃比λ、点火角Z及实际EGR率R，建立催化转化器的载体温度修正模块M_α。

载体温度修正模块M_α中，修正系数α由以下公式得到：

α＝eta(λ)×eta(Z)×eta(R) (1)

式(1)中，eta(λ)、eta(Z)及eta(R)分别为根据实际空燃比λ、点火角Z及实际EGR率R而得到的修正系数。

修正系数eta(λ)、eta(Z)及eta(R)分别按照如下公式进行计算得到：

eta(λ)＝M₀/M_λ (2)

eta(Z)＝M₀/M_Z (3)

eta(R)＝M₀/M_R (4)

式(2)、式(3)及式(4)中，M₀表示空燃比λ、点火角Z及EGR率R均按性能标定时的最优结果控制时发动机的扭矩，M_λ、M_Z、M_R分别表示实际空燃比λ、点火角Z及EGR率R控制时的发动机扭矩。

步骤S3)，通过基础脉谱M_cat及修正模块M_α，对催化转化器载体温度T₀进行修正，得到在正常状态下修正后的催化转化器载体模型温度T_cat。

在不同的发动机转速N及负荷L范围内，通过基础脉谱M_cat及修正模块M_α，得到在正常状态下催化转化器的修正后的催化转化器载体模型温度T_cat，具体参考公式(5)：

T_cat＝T₀×α (5)

步骤S4)，测定燃气发动机实际运行时的催化转化器的催化转化器载体实测温度T_act。

在燃气发动机运行过程中，实时通过催化转化器载体温度传感器获得催化转化器的催化转化器载体实测温度T_act。

步骤S5)，通过载体温度对比分析模块计算催化转化器载体实测温度T_act与对应的转速N和负荷L在正常状态下的修正后的载体模型温度T_cat的温度差值△T。

在同样的转速N及负荷L查得对应的在正常状态下催化转化器的修正后的载体模型温度T_cat后，按照公式(6)计算温度差值△T：

△T＝T_act-T_cat (6)

步骤S6)，通过预警分级判定模块判断温度差值△T是否超过临界温度差值△H0。

其中，临界温度差值△H0根据如下说明来进行设定：

步骤S6.1)，根据实际的工程标定经验，可以确定修正后的催化转化器载体模型温度T_cat的标定精度；

步骤S6.2)，根据催化转化器载体温度传感器的测试精度，可以确定催化转化器载体实测温度T_act的测量偏差；

步骤S6.3)，综合正常情况下催化转化器载体模型温度T_cat与催化转化器载体实测温度T_act的偏差值，得到临界温度差值△H0。

通常情况下，临界温度差值△H0的取值在±30℃范围较为合理。

步骤S7)，若温度差值△T在不超过临界温度差值△H0，判定燃气发动机及催化转化器的工作状态正常。

在判定燃气发动机及催化转化器的工作状态正常时，分级预警等级定义为零级L0。

此时，仪表板上催化转化器的工作状态指示灯为绿灯且常亮，不对燃气发动机执行干预动作。

步骤S8)，若温度差值△T超过临界温度差值△H0，则根据温度差值△T及累计持续时间S来对燃气发动机及催化转化器的工作状态进行分级预警。

为更加精确、细致地基于燃气发动机失火诊断进行分级预警，本发明的基于燃气发动机失火诊断的控制方法中，预警分级判定模块将分级预警等级分为三个等级进行预警，具体的分级方式及执行动作如下：

步骤S8.1)，当温度差值△T大于或等于临界温度差值△H0且小于第一等级温度差值△H1时，开始计算累计持续时间S。当累计持续时间S达到第一等级持续时长S1时，预警分级判定模块将分级预警等级定义为第一等级L1。

此时，工作状态指示灯显示为黄灯且常亮，定义为当前燃气发动机状态为提示驾驶员有潜在失火风险，失火措施执行模块不对燃气发动机执行动作。

步骤S8.2)，当温度差值△T大于或等于第一等级温度差值△H1且小于第二等级温度差值△H2时，开始计算累计持续时间S。当累计持续时间S达到第二等级持续时长S2时，预警分级判定模块将分级预警等级定义为第二等级L2。

此时，工作状态指示灯显示为红灯且有规律闪烁，提示驾驶员有普通失火故障，失火措施执行模块控制燃气发动机进入普通限扭跛行模式。

在普通限扭跛行模式下，限制燃气发动机的扭矩限制为最大扭矩的75％，整车动力性略有下降，提醒驾驶员及时检查处理。

步骤S8.3)，当温度差值△T大于或等于第二等级温度差值△H2时，开始计算累计持续时间S。当累计持续时间S达到第三等级持续时长S3时，预警分级判定模块将分级预警等级定义为第三等级L3。

此时，工作状态指示灯显示为红灯且常亮，提示驾驶员有严重失火故障，失火措施执行模块控制燃气发动机进入严重限扭限速模式。

在严重限扭限速模式下，限制燃气发动机的扭矩为最大扭矩的50％，且限制车辆的车速为50km/h，整车动力性明显下降，提醒驾驶员尽快处理。

请结合参阅图1和图2，本发明的实施例提供一种基于燃气发动机失火诊断的控制系统，包括催化转化器载体温度传感器、载体温度对比分析模块、预警分级判定模块及失火措施执行模块，其中，催化转化器载体温度传感器、载体温度对比分析模块、预警分级判定模块及失火措施执行模块顺次信号连接，催化转化器载体温度传感器设置在催化转化器载体处，失火措施执行模块信号连接至燃气发动机。

具体地，催化转化器载体温度传感器设置在催化转化器载体处，用于实时检测催化转化器载体的温度，从而得到催化转化器载体实测温度T_act。催化转化器载体温度传感器信号连接至载体温度对比分析模块，将检测得到催化转化器载体实测温度T_act发送至载体温度对比分析模块。

载体温度对比分析模块用于接收催化转化器载体温度传感器发来的催化转化器载体实测温度T_act，并将催化转化器载体实测温度T_act与在正常状态下在同样的转速N及负荷L下修正后的载体模型温度T_cat进行对比分析，按照△T＝T_act-T_cat计算温度差值△T。载体温度对比分析模块将计算得到的温度差值△T发送给预警分级判定模块。

预警分级判定模块用于根据接收到的温度差值△T对燃气发动机的状态进行判定和分级预警。预警分级判定模块的判定方法如下：

根据当前温度差值△T小于临界温度差值△H0，则判定燃气发动机处于正常工作状态。

根据当前温度差值△T大于或等于临界温度差值△H0，但累计持续时间S小于预设的第一等级持续时长S1，则不判定燃气发动机出现失火故障；根据当前温度差值△T大于或等于临界温度差值△H0且小于第一等级温度差值△H1，若累计持续时间S大于等于预设的第一等级持续时长S1，则判定燃气发动机存在潜在失火风险。

类似地，根据当前温度差值△T大于或等于第一等级温度差值△H1且不大于第二等级温度差值△H2，但累计持续时间S小于预设的第二等级持续时长S2，则不判定燃气发动机出现普通失火故障；根据当前温度差值△T大于或等于第一等级温度差值△H1且不大于第二等级温度差值△H2，若累计持续时间S大于等于预设的第二等级持续时长S2，则判定燃气发动机出现普通失火故障；

类似地，根据当前温度差值△T大于或等于第二等级温度差值△H2，但累计持续时间S小于预设的第三等级持续时长S3，则不判定燃气发动机出现严重失火故障；根据当前温度差值△T大于或等于第二等级温度差值△H2，若累计持续时间S大于等于预设的第三等级持续时长S3，则判定燃气发动机出现严重失火故障。

通过设定累计持续时间S，可以减少出现瞬时高温的误报现象，以及减少燃气发动机频繁响应失火故障的现象。具体到实际应用中，第一等级持续时长S1可以设定为10s或15s等。

需要指出的是，本发明的基于燃气发动机失火诊断的发动机控制方法及基于燃气发动机失火诊断的控制系统中不对第一等级温度差值△H1、第二等级温度差值△H2以及第一等级持续时长S1、第二等级持续时长S2、第三等级持续时长S3的具体数值进行限定，在不同的实施例中可根据不同的燃气发动机机型、尾气后处理系统的催化转化器载体的耐温设计需求等，可以进行预设调整。

失火措施执行模块用于根据预警分级判定模块发来的判定结果，选择性执行对燃气发动机的控制失火措施执行模块的失火措施如下：

当预警分级判定模块判定燃气发动机处于正常工作状态时，仪表板上催化转化器的工作状态指示灯为绿灯且常亮，失火措施执行模块不对燃气发动机执行干预动作。

当预警分级判定模块判定燃气发动机存在潜在失火风险时，仪表板上工作状态指示灯显示为黄灯且常亮，失火措施执行模块不对燃气发动机执行动作。

当预警分级判定模块判定燃气发动机出现普通失火故障时，仪表板工作状态指示灯显示为红灯且有规律闪烁，失火措施执行模块控制燃气发动机进入普通限扭跛行模式。在普通限扭跛行模式下，失火措施执行模块限制燃气发动机的扭矩限制为最大扭矩的75％，整车动力性略有下降，提醒驾驶员及时检查处理。

当预警分级判定模块判定燃气发动机出现严重失火故障时，仪表板工作状态指示灯显示为红灯且常亮，失火措施执行模块控制燃气发动机进入严重限扭限速模式。在严重限扭限速模式下，失火措施执行模块限制燃气发动机的扭矩为最大扭矩的50％，且限制车辆的车速为50km/h，整车动力性明显下降，提醒驾驶员尽快处理。

本发明还提供一种车辆，包括上述基于燃气发动机失火诊断的控制系统，采用上述基于燃气发动机失火诊断的控制方法对车辆上的燃气发动机进行控制。

与现有技术相比较，本发明的基于燃气发动机失火诊断的控制方法、基于燃气发动机失火诊断的控制系统及车辆至少具有以下优点，

(1)相较于排气系统的排气温度而言，燃气发动机发生失火时催化转化器载体的温度变化更明显，且产生的后果更加严重(甚至会烧毁尾气后处理系统)。此外，以国六排放标准的燃气发动机为例，其失火时对催化转化器的损害最严重，基于催化转化器载体温度来进行检测与诊断更准确、更实用。

(2)设计了基础脉谱及修正模块(载体温度模型)，可根据燃气发动机的实际运行状态(不同燃烧状态)，来确认具体的计算基准，适应性更好。

(3)根据不同的燃气发动机机型、尾气后处理系统的催化转化器载体的耐温设计需求，可以定义不同的分级预警的阈值，执行不同的动作。

综上所述，本发明提供一种基于燃气发动机失火诊断的控制方法、基于燃气发动机失火诊断的控制系统及车辆，采用催化转换器载体实测温度进行燃气发动机失火诊断，通过基于燃气发动机失火诊断进行控制，从而保证燃气发动机在运行过程中更好地进行失火诊断、分级预警及失火分级控制等动作，进而保证燃气发动机及催化转化器在正常的范围内工作。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。

用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。

本发明的各种实施方案的特征可以部分地或全部地彼此组合或者拼接，并且可以如本领域技术人员可以充分理解的以各种不同地构造来执行。本发明的实施方案可以彼此独立地执行，或者可以通过相互依赖的关系一起执行。

本发明的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)

1.一种基于燃气发动机失火诊断的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1)，测定燃气发动机在正常状态下全运行区间内基于转速N、负荷L的催化转化器的载体温度T₀，建立基于转速N、负荷L的载体模型温度基础脉谱M_cat；

步骤S2)，基于燃气发动机的实际空燃比λ、点火角Z及实际EGR率R，建立催化转化器的载体温度修正模块M_α；

步骤S3)，通过基础脉谱M_cat及修正模块M_α，对催化转化器载体温度T₀进行修正，得到在正常状态下修正后的催化转化器载体模型温度T_cat；

步骤S4)，测定燃气发动机实际运行时的催化转化器的催化转化器载体实测温度T_act；

步骤S5)，计算催化转化器载体实测温度T_act与对应的转速N和负荷L在正常状态下的修正后的载体模型温度T_cat的温度差值△T；

步骤S6)，判定模块判断温度差值△T是否超过临界温度差值△H0；

步骤S7)，若温度差值△T在不超过临界温度差值△H0，判定燃气发动机及催化转化器的工作状态正常；

步骤S8)，若温度差值△T超过临界温度差值△H0，则根据温度差值△T及累计持续时间S来对燃气发动机及催化转化器的工作状态进行分级预警。

2.根据权利要求1所述的基于燃气发动机失火诊断的控制方法，其特征在于，所述步骤S8)进一步包括以下步骤：

步骤S8.1)，当温度差值△T大于或等于临界温度差值△H0且小于第一等级温度差值△H1时开始计算累计持续时间S，当累计持续时间S达到第一等级持续时长S1时，预警分级判定模块将分级预警等级定义为第一等级L1；

步骤S8.2)，当温度差值△T大于或等于第一等级温度差值△H1且小于第二等级温度差值△H2时开始计算累计持续时间S，当累计持续时间S达到第二等级持续时长S2时预警分级判定模块将分级预警等级定义为第二等级L2；

步骤S8.3)，当温度差值△T大于或等于第二等级温度差值△H2时开始计算累计持续时间S，当累计持续时间S达到第三等级持续时长S3时，预警分级判定模块将分级预警等级定义为第三等级L3。

3.根据权利要求2所述的基于燃气发动机失火诊断的控制方法，其特征在于：在所述步骤S8.1)中，工作状态指示灯指示有潜在失火风险，且不对燃气发动机执行动作；在所述步骤S8.2)中，工作状态指示灯指示有普通失火故障，控制燃气发动机进入普通限扭跛行模式；在所述步骤S8.3)中，工作状态指示灯指示有严重失火故障，控制燃气发动机进入严重限扭限速模式。

4.根据权利要求3所述的基于燃气发动机失火诊断的控制方法，其特征在于：在普通限扭跛行模式下，限制燃气发动机的扭矩限制为最大扭矩的75％；在严重限扭限速模式下，限制燃气发动机的扭矩为最大扭矩的50％，且限制车辆的车速不高于预设限制时速。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于燃气发动机失火诊断的控制方法，其特征在于：在所述步骤S1)中，燃气发动机的空燃比λ、点火角Z及EGR率R均按性能标定时最优的扫点结果进行控制，在正常状态下燃气发动机全运行区间内，进行各个工况的催化转化器载体温度测试得到不同转速N、不同负荷L下的催化转化器载体温度T₀。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的基于燃气发动机失火诊断的控制方法，其特征在于：在所述步骤S2)中，载体温度修正模块M_α中的修正系数α由α＝eta(λ)×eta(Z)×eta(R)、eta(λ)＝M₀/M_λ、eta(Z)＝M₀/M_Z以及eta(R)＝M₀/M_R计算得到，其中，eta(λ)、eta(Z)及eta(R)分别为根据实际空燃比λ、点火角Z及实际EGR率R而得到的修正系数，M₀表示空燃比λ、点火角Z及EGR率R均按性能标定时的最优结果控制时发动机的扭矩，M_λ、M_Z、M_R分别表示实际空燃比λ、点火角Z及EGR率R控制时的发动机扭矩。

7.根据权利要求6所述的基于燃气发动机失火诊断的控制方法，其特征在于：在所述步骤S3)中，在不同的发动机转速N及负荷L范围内，通过基础脉谱M_cat及修正模块M_α，按照T_cat＝T₀×α计算得到在正常状态下催化转化器的修正后的催化转化器载体模型温度T_cat。

8.根据权利要求1所述的基于燃气发动机失火诊断的控制方法，其特征在于，在所述步骤S6)中，临界温度差值△H0根据如下步骤得到：

步骤S6.1)，根据实际的工程标定经验确定修正后的催化转化器载体模型温度T_cat的标定精度；

步骤S6.2)，根据催化转化器载体温度传感器的测试精度确定催化转化器载体实测温度T_act的测量偏差；

步骤S6.3)，综合正常情况下催化转化器载体模型温度T_cat与催化转化器载体实测温度T_act的偏差值，得到临界温度差值△H0；

其中，临界温度差值△H0的取值在±30℃范围内。

9.一种基于燃气发动机失火诊断的控制系统，其特征在于：包括催化转化器载体温度传感器、载体温度对比分析模块、预警分级判定模块及失火措施执行模块，所述催化转化器载体温度传感器、所述载体温度对比分析模块、所述预警分级判定模块及失火措施执行模块顺次信号连接，所述催化转化器载体温度传感器设置在催化转化器载体处，所述失火措施执行模块信号连接至燃气发动机；

所述催化转化器载体温度传感器用于实时检测催化转化器载体的温度，得到催化转化器载体实测温度T_act；

所述载体温度对比分析模块用于接收所述催化转化器载体温度传感器发来的催化转化器载体实测温度T_act，并将催化转化器载体实测温度T_act与在正常状态下在同样的转速N及负荷L下修正后的载体模型温度T_cat进行对比分析，按照△T＝T_act-T_cat计算温度差值△T；

所述预警分级判定模块用于根据接收到的温度差值△T对燃气发动机的状态进行判定和分级预警；

其中，所述预警分级判定模块的判定方法如下：

根据当前温度差值△T小于临界温度差值△H0，则判定燃气发动机处于正常工作状态；

根据当前温度差值△T大于或等于临界温度差值△H0，但累计持续时间S小于预设的第一等级持续时长S1，则不判定燃气发动机出现失火故障；根据当前温度差值△T大于或等于临界温度差值△H0且小于第一等级温度差值△H1，若累计持续时间S大于等于预设的第一等级持续时长S1，则判定燃气发动机存在潜在失火风险；

根据当前温度差值△T大于或等于第一等级温度差值△H1且不大于第二等级温度差值△H2，但累计持续时间S小于预设的第二等级持续时长S2，则不判定燃气发动机出现普通失火故障；根据当前温度差值△T大于或等于第一等级温度差值△H1且不大于第二等级温度差值△H2，若累计持续时间S大于等于预设的第二等级持续时长S2，则判定燃气发动机出现普通失火故障；

根据当前温度差值△T大于或等于第二等级温度差值△H2，但累计持续时间S小于预设的第三等级持续时长S3，则不判定燃气发动机出现严重失火故障；根据当前温度差值△T大于或等于第二等级温度差值△H2，若累计持续时间S大于等于预设的第三等级持续时长S3，则判定燃气发动机出现严重失火故障。

10.一种车辆，其特征在于：包括根据权利要求9中所述的基于燃气发动机失火诊断的控制系统。

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