CN114576004A - 发动机燃烧的诊断方法、诊断装置和发动机 - Google Patents

Abstract

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种发动机燃烧的诊断方法、诊断装置和发动机。发动机燃烧的诊断方法包括获取排气压力的谷值P_min和起始点值P_start；根据谷值P_min和起始点值P_start得到ΔP₂，其中ΔP₂＝P_min‑P_start；根据ΔP₂＜ΔP_2限值，确定发动机失火，其中ΔP_2限值为判定失火的排气压力偏差限值。通过获取排气压力的谷值P_min和起始点值P_start，计算得到ΔP₂，并根据ΔP₂＜ΔP_2限值，确定发动机失火，能够快速诊断发动机燃烧的状态，对于转动惯量较小的小排量发动机和转动惯量较大的重型发动机均可适用，通用性强，且能够精准识别失火，保护三元催化器，确保整个失火监测的准确性。

Description

发动机燃烧的诊断方法、诊断装置和发动机

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燃烧的诊断方法、诊断装置和发动机。

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。

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，该曲轴角加速度变化诊断失火的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，该曲轴角加速度变化诊断失火的方法难以诊断其是否失火，通用性较差。因此，需要能够找到一种通用性强的发动机燃烧的诊断方法，能够精准识别失火及燃烧未完全的情况，保护三元催化器，防止发动机出现燃料未燃或者燃烧不完全导致后燃烧烧蚀三元催化器的问题。

发明内容

本发明的目的是至少解决现有技术中无法准确识别转动惯量较大的发动机燃烧的失火的问题。该目的是通过以下方式实现的：

本发明的第一方面提出了一种发动机燃烧的诊断方法，包括以下步骤：

获取排气压力的谷值P_min和起始点值P_start；

根据所述谷值P_min和所述起始点值P_start得到ΔP₂，其中ΔP₂＝P_min-P_start；

根据ΔP₂＜ΔP_2限值，确定所述发动机失火，其中ΔP_2限值为判定失火的排气压力偏差限值。

根据本发明的发动机燃烧的诊断方法，通过获取排气压力的谷值P_min和起始点值P_start，计算得到ΔP₂，并根据ΔP₂＜ΔP_2限值，确定所述发动机失火，能够快速诊断发动机燃烧的状态，对于转动惯量较小的小排量发动机和转动惯量较大的重型发动机均可适用，通用性强，且能够精准识别失火，保护三元催化器，确保整个失火监测的准确性。

另外，根据本发明实施方式的发动机燃烧的诊断方法，还可以具有如下的技术特征：

在本发明的一些实施方式中，发动机燃烧的诊断方法还包括：

获取排气压力的峰值P_max；

根据所述峰值P_max和所述起始点值P_start得到ΔP₁，其中ΔP₁＝P_max-P_start；

根据ΔP₂≥ΔP_2限值且ΔP₁＜ΔP_1限值，确定所述发动机燃烧差，其中ΔP_1限值为判定燃烧差的排气压力偏差限值。

在本发明的一些实施方式中，发动机燃烧的诊断方法还包括获取所述排气压力的波形图。

在本发明的一些实施方式中，基于所述排气压力的波形图获取排气压力的谷值P_min，所述峰值P_max和所述起始点值P_start。

在本发明的一些实施方式中，所述谷值P_min，所述峰值P_max和所述起始点值P_start为所述发动机的一个气缸在一个完整的排气冲程中的参数。

本发明的另一方面还提出了一种发动机燃烧的诊断装置，所述发动机燃烧的诊断装置用于执行上面所述的发动机燃烧的诊断方法，包括：

获取模块，用于获取排气压力的谷值P_min和起始点值P_start；

计算模块，用于所述谷值P_min和所述起始点值P_start得到ΔP₂，其中ΔP₂＝P_min-P_start；以及

控制模块，所述控制模块包括第一判断模块，所述第一判断模块用于根据ΔP₂＜ΔP_2限值，确定所述发动机失火，其中ΔP_2限值为判定失火的排气压力偏差限值。

根据本发明的发动机燃烧的诊断装置，通过获取模块获取排气压力的谷值P_min和起始点值P_start，通过计算模块计算得到ΔP₂，控制模块中的第一判断模块根据ΔP₂＜ΔP_2限值，确定所述发动机失火，能够快速诊断发动机燃烧的状态，对于转动惯量较小的小排量发动机和转动惯量较大的重型发动机均可适用，通用性强，且能够精准识别失火，保护三元催化器，确保整个失火监测的准确性。

另外，根据本发明实施方式的发动机燃烧的诊断装置，还可以具有如下的技术特征：

在本发明的一些实施方式中，所述获取模块还用于获取排气压力的峰值P_max。

在本发明的一些实施方式中，所述计算模块还用于根据所述峰值P_max和所述起始点值P_start得到ΔP₁，其中ΔP₁＝P_max-P_start。

在本发明的一些实施方式中，所述控制模块还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于根据ΔP₂≥ΔP_2限值且ΔP₁≤ΔP_1限值，确定所述发动机燃烧差，其中ΔP_1限值为判定燃烧差的排气压力偏差限值。

本发明的另一方面还提出了一种发动机，所述发动机包括存储器和上面所述的发动机燃烧的诊断装置，所述存储器内存储有实施上述任一实施方式所述的发动机燃烧的诊断方法。

本发明实施方式的发动机与本发明实施方式发动机燃烧的诊断装置具有相同的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其它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。其中：

图1为本发明中发动机燃烧的诊断方法的控制流程图；

图2为本发明中排气压力的波形图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明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发明，并且能够将本发明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。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、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、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“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，以下讨论的第一元件、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另一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相应地进行解释。

为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：

MAP：二维数组，输入X、Y，获得对应输出Z。

燃烧差：也称燃烧不完全或者燃烧未完全，是指发动机在失火和正常燃烧之间的一种状态。

如图1和图2所示，本发明实施方式的第一方面，提供了一种发动机燃烧的诊断方法，包括以下步骤：

获取排气压力的谷值P_min和起始点值P_start；更具体地，获取监测窗口内的排气压力的谷值P_min和起始点值P_start，也就是失火监测窗口内的排气压力，这里的谷值P_min也就是监测窗口内排气压力最小值。

根据谷值P_min和起始点值P_start得到ΔP₂，其中ΔP₂＝P_min-P_start；

根据ΔP₂＜ΔP_2限值，确定发动机失火，其中ΔP_2限值为判定失火的排气压力偏差限值。

上面的三个步骤，可按照先后顺序进行操作。

根据本发明的发动机燃烧的诊断方法，通过获取排气压力的谷值P_min和起始点值P_start，计算得到ΔP₂，并根据ΔP₂＜ΔP_2限值，确定所述发动机失火，能够快速诊断发动机燃烧的状态，对于转动惯量较小的小排量发动机和转动惯量较大的重型发动机均可适用，通用性强，且能够精准识别失火，保护三元催化器，确保整个失火监测的准确性。

具体地，ΔP_2限值为一个横坐标为转速，纵坐标为进气压力的MAP，ΔP_2限值受发动机转速和发动机负荷影响较小，整个MAP值偏差相对较小。

本实施方式中，发动机燃烧的诊断方法还包括：

获取排气压力的峰值P_max；更具体地，获取监测窗口内的排气压力的峰值P_max，也就是失火监测窗口内的排气压力，这里的峰值P_max也就是监测窗口内排气压力最大值。

根据峰值P_max和起始点值P_start得到ΔP₁，其中ΔP₁＝P_max-P_start；

根据ΔP₂≥ΔP_2限值且ΔP₁＜ΔP_1限值，确定发动机燃烧差，其中ΔP_1限值为判定燃烧差的排气压力偏差限值。

ΔP_1限值为一个横坐标为转速，纵坐标为进气压力的MAP，ΔP_1限值受发动机转速和发动机负荷影响较大，整个MAP值偏差相对较大。其中，燃烧差为发动机处于正常燃烧和失火之间的一个状态，在现有技术中通常是对发动机失火进行识别，并没有如何对燃烧差这一状态的识别和判断标准，本发明中通过限定ΔP₂≥ΔP_2限值且ΔP₁＜ΔP_1限值以确定发动机燃烧差，能够对发动机燃烧状态进行更加精准的诊断。

在一些可选实施例中，获取排气压力的波形图，基于排气压力的波形图获取排气压力的谷值P_min，峰值P_max和起始点值P_start。发动机的一个工作循环包括进气、压缩、做功和排气四个过程，一个工作循环发动机内的曲轴转动720°，上述每个过程曲轴分别转动180°，这里的发动机可以为汽油发动机、天然气发动机或者甲醇发动机等。

发动机燃烧的诊断方法还包括：根据ΔP₁≥ΔP_1限值，确定发动机正常燃烧。发动机燃烧的状态包括三个，即失火、燃烧差和正常燃烧三种，通过ΔP₁≥ΔP_1限值时确定发动机正常燃烧，可实现采用排气压力波形图对发动机燃烧状态的识别。这里的排气压力波形图是通过压力传感器测量压力，并将压力传感器与示波器通信连接，通过在示波器显示排气压力的图。

谷值P_min，峰值P_max和起始点值P_start为发动机的一个气缸在一个完整的排气冲程中的参数。发动机具有多个气缸，现有技术中发动机通常具有四个或者六个气缸，下面以具有六个气缸的发动机来进行具体阐述。

发动机设置有六个气缸，共设有两个压力传感器，其中，一个压力传感器用于监测一缸、三缸和二缸的排气压力，另外一个压力传感器用于监测五缸、六缸和四缸的排气压力，点火的顺序为1-5-3-6-2-4，其中，1代表一缸，2代表二缸，3代表三缸，4代表四缸，5代表五缸，6代表六缸。

继续参见图2，在图中t1时间段内为一缸排气的波形图，在t1时间段内，P_max为230kPa，P_min＝P_start，P_min和P_start为150kPa,通过计算可以知道ΔP₁＝P_max-P_start＝230kPa-150kPa＝80kPa，通过MAP表可以知道ΔP_1限值为30kPa，ΔP₁大于ΔP_1限值,可判定一缸t1时间段内处于正常燃烧状态。

在图中t2时间段内为一缸排气对应的波形图，在t2时间段内，从波形图上看出P_max＝P_start＝160kPa,P_min＝130kPa,通过计算可以知道，ΔP₁＝P_max-P_start＝160kPa-160kPa＝0kPa，ΔP₂＝P_min-P_start＝130kPa-160kPa＝-30kPa,此时的ΔP_2限值为-5kPa，根据ΔP₂＜ΔP_2限值，确定发动机失火。

在图中t3时间段内为二缸排气对应的波形图，在t3时间段内，从波形图上可以看出，P_min＝P_start＝165kPa，P_max＝175kPa，ΔP₁＝P_max-P_start＝175kPa-160kPa＝15kPa，ΔP₂＝P_min-P_start＝165kPa-165kPa＝0kPa，此时的ΔP_2限值为-5kPa，ΔP_1限值为30kPa，根据ΔP₂≥ΔP_2限值且ΔP₁＜ΔP_1限值，确定发动机燃烧差。

在一些可选实施例中，在确定发动机的缸内存在燃烧差这一情况之后，发动机燃烧的诊断方法还包括：发出预警提示信息，其中，预警提示信息用于指示发动机的缸内存在燃烧差的情况，通过发出预警提示信息，可明确地获知诊断的结果，方便对发动机的内部进行调整。

此外，该发动机燃烧的诊断方法，不受路况影响，现有技术中使用的依靠发动机转速信号变化识别的方式，受颠簸路况影响较大。

本发明的实施方式还提供了一种发动机燃烧的诊断装置，发动机燃烧的诊断装置用于执行上面所提到的发动机燃烧的诊断方法，包括：

获取模块，用于获取排气压力的谷值P_min和起始点值P_start；

计算模块，用于谷值P_min和起始点值P_start得到ΔP₂，其中ΔP₂＝P_min-P_start；以及

控制模块，控制模块包括第一判断模块，第一判断模块用于根据ΔP₂＜ΔP_2限值，确定发动机失火，其中ΔP_2限值为判定失火的排气压力偏差限值。

根据本发明的发动机燃烧的诊断装置，通过获取模块获取排气压力的谷值P_min和起始点值P_start，通过计算模块计算得到ΔP₂，控制模块中的第一判断模块根据ΔP₂＜ΔP_2限值，确定所述发动机失火，能够快速诊断发动机燃烧的状态，对于转动惯量较小的小排量发动机和转动惯量较大的重型发动机均可适用，通用性强，且能够精准识别失火，保护三元催化器，确保整个失火监测的准确性。

在一些可选实施例中，获取模块还用于获取排气压力的峰值P_max。在获取这些数据时，峰值P_max、谷值P_min和起始点值P_start可同时获得。

在一些可选实施例中，计算模块还用于根据峰值P_max和起始点值P_start得到ΔP₁，其中ΔP₁＝P_max-P_start。

在一些可选实施例中，控制模块还包括第二判断模块，第二判断模块用于根据ΔP₂≥ΔP_2限值且ΔP₁≤ΔP_1限值，确定发动机燃烧差，其中ΔP_1限值为判定燃烧差的排气压力偏差限值。

在一些可选实施例中，发动机燃烧的诊断装置还包括警示模块，警示模块用于发出预警提示信息。

发动机燃烧的诊断装置，可使用发动机燃烧的诊断方法中的相关内容，这里不再进行赘述。

本发明的实施方式还提出了一种发动机，发动机包括存储器和上面所提到的发动机燃烧的诊断装置，存储器内存储有上面所提到的发动机燃烧的诊断方法。发动机还包括两个压力传感器，其中一个压力传感器用于监测一缸、三缸和二缸的排气压力，另外一个压力传感器用于监测五缸、六缸和四缸的排气压力，采用双流道排气管，通过两个压力传感器测量六个气缸的排气压力。对于另外一个压力传感器的波形图，可参照本发明中提到的内容进行发动机燃烧的诊断，这里不再进行赘述。

以上所述，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 (10)

1.一种发动机燃烧的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取排气压力的谷值P_min和起始点值P_start；

根据所述谷值P_min和所述起始点值P_start得到ΔP₂，其中ΔP₂＝P_min-P_start；

根据ΔP₂＜ΔP_2限值，确定所述发动机失火，其中ΔP_2限值为判定失火的排气压力偏差限值。

2.根据权利要求1所述的发动机燃烧的诊断方法，其特征在于，还包括：

获取排气压力的峰值P_max；

根据所述峰值P_max和所述起始点值P_start得到ΔP₁，其中ΔP₁＝P_max-P_start；

根据ΔP₂≥ΔP_2限值且ΔP₁＜ΔP_1限值，确定所述发动机燃烧差，其中ΔP_1限值为判定燃烧差的排气压力偏差限值。

3.根据权利要求2所述的发动机燃烧的诊断方法，其特征在于，还包括获取所述排气压力的波形图。

4.根据权利要求3所述的发动机燃烧的诊断方法，其特征在于，基于所述排气压力的波形图获取排气压力的所述谷值P_min，所述峰值P_max和所述起始点值P_start。

5.根据权利要求2所述的发动机燃烧的诊断方法，其特征在于，所述谷值P_min，所述峰值P_max和所述起始点值P_start为所述发动机的一个气缸在一个完整的排气冲程中的参数。

6.一种发动机燃烧的诊断装置，其特征在于，所述发动机燃烧的诊断装置用于执行权利要求1至5中任一项所述的发动机燃烧的诊断方法，包括：

获取模块，用于获取排气压力的谷值P_min和起始点值P_start；

计算模块，用于所述谷值P_min和所述起始点值P_start得到ΔP₂，其中ΔP₂＝P_min-P_start；以及

控制模块，所述控制模块包括第一判断模块，所述第一判断模块用于根据ΔP₂＜ΔP_2限值，确定所述发动机失火，其中ΔP_2限值为判定失火的排气压力偏差限值。

7.根据权利要求6所述的发动机燃烧的诊断装置，其特征在于，

所述获取模块还用于获取排气压力的峰值P_max。

8.根据权利要求7所述的发动机燃烧的诊断装置，其特征在于，所述计算模块还用于根据所述峰值P_max和所述起始点值P_start得到ΔP₁，其中ΔP₁＝P_max-P_start。

9.根据权利要求8所述的发动机燃烧的诊断装置，其特征在于，所述控制模块还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于根据ΔP₂≥ΔP_2限值且ΔP₁≤ΔP_1限值，确定所述发动机燃烧差，其中ΔP_1限值为判定燃烧差的排气压力偏差限值。

10.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括存储器和权利要求6至9中任一项所述的发动机燃烧的诊断装置，所述存储器内存储有权利要求1至5中任一项所述的发动机燃烧的诊断方法。

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