CN115506906A - 一种多级发动机失火诊断及控制方法 - Google Patents

一种多级发动机失火诊断及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明采用的技术方案是：一种多级发动机失火诊断及控制方法，包括以下步骤：获取整车的实时工况信息，根据整车的实时工况信息判断是否需要进行失火程度判断；如果判定不需要进行失火程度判断，则继续获取整车的实时工况信息；如果判定需要进行失火程度判断，则获取发动机的实时转速；根据发动机的实时转速计算得到发动机的实际燃烧粗糙度；通过比较实际燃烧粗糙度和目标燃烧粗糙度确定发动机的失火程度；根据发动机的失火程度采取对应的控制方法，实现对EGR阀开度的减小或者关闭。本发明有效保护发动机和后处理不受损坏，而且避免限扭来保证车辆的正常运行。

Description

一种多级发动机失火诊断及控制方法
技术领域
本发明属于汽车发动机技术领域，具体涉及一种多级发动机失火诊断及控制方法。
背景技术
为了满足国六排放法规，需要安装后处理器来进行尾气处理，发动机技术路线为当量比路线时，国六天然气后处理为TWC+ASC。
(1)TWC用以消除排气中的CO\CH4\NOX，
2CO+O2→2CO2
CH4+2O2→CO2+2H2O
2NO+O2→2NO2
CH4+H2O→CO+3H2(副反应)
CO+H2O→CO2+H2(副反应)
2NO+4CO+2H2O+H2→2NH3+4CO2(副反应)
2NO+5H2→2NH3+2H2O(副反应)
(2)ASC用于消除TWC反应中产生的副产物NH3。
4NH3+3O2→2N2+6H2O
(3)TWC中添加的储氧材料铈锆固溶体用来调节排气中的氧气含量。
2Ce2O3+O2→4CeO2
4CeO2→2Ce2O3+O2
发动机失火的原因：
发动机失火主要由空气系统异常引起和点火系统异常引起。其中空气系统异常主要表现为EGR流量测量偏差；EGR流量控制偏差；EGR阀卡滞。点火系统异常主要表现为火花塞故障、点火线圈故障和发动机本体的机械故障，如制动摇臂卡滞、气阀导致的缸压低等等。
发动机失火的危害：
发动机失火最大的危害是导致后处理失活。当发动机失火时，未燃烧甲烷进入后处理，在后处理内剧烈反应，瞬时急剧升温，超过催化剂正常运行温度，导致催化剂涂层烧毁，失去活性。甚至直接烧熔载体。
其次，发动机失火，燃烧不完全，导致发动机经济性变差。燃烧不稳定，发动机运行不稳定，导致发动机抖动。燃烧不稳定，引起发动机爆震，产生噪声。燃烧不完全，影响发动机性能，表现为加速无力。
现有的技术方案诊断出失火故障后，通过限扭来避免车辆运行在大扭矩工况，从而避免对发动机造成更大的危害。然后发动机失火的原因有很多，有时候失火的原因是空气系统出现问题。
现有技术只能减少失火的危害，而无法避免失火问题。虽然现有技术可以通过限扭避免失火导致发动机敲缸和爆震等问题，但由于未燃烧的燃料进入到后处理中，会在催化剂的作用下氧化升温，将后处理烧坏，因此需要更合适的控制方法来进行发动机失火控制。
现有技术的缺点是：
1)现有技术通过限扭来避免发动机失火对发动机造成更大的损坏，无法避免后处理的高温烧毁问题。
2)现有技术未对不同的失火原因采取针对性的控制措施，而是统一采用了限扭措施，提醒司机进站维修。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种多级发动机失火诊断及控制方法，针对发动机不同的失火原因采取不同的应对措施，有效保护发动机和后处理不受损坏，而且避免限扭来保证车辆的正常运行。
本发明采用的技术方案是：一种多级发动机失火诊断及控制方法，包括以下步骤：
获取整车的实时工况信息，根据整车的实时工况信息判断是否需要进行失火程度判断；如果判定不需要进行失火程度判断，则继续获取整车的实时工况信息；如果判定需要进行失火程度判断，则获取发动机的实时转速；
根据发动机的实时转速计算得到发动机的实际燃烧粗糙度；
通过比较实际燃烧粗糙度和目标燃烧粗糙度确定发动机的失火程度；
根据发动机的失火程度采取对应的控制方法，实现对EGR阀开度的减小或者关闭。
上述技术方案中，获取整车的实时工况信息包括：发动机实时转速、发送机实时扭矩、发动机实时排气流量、冷却水实时温度和排气实时温度。
上述技术方案中，根据整车的实时工况信息判断是否需要进行失火程度判断的过程包括：如果判定发动机实时转速大于转速设定值，且发动机实时扭矩大于扭矩设定值，且发动机实时排气流量大于流量设定值，且冷却水实时温度大于冷却水温度设定值，且排气实时温度大于排气温度设定值，则判定判定需要进行失火程度判断；如果以上任一个条件不满足，则判定不需要进行失火程度判断。
上述技术方案中，根据发动机的实时转速计算得到发动机的实际燃烧粗糙度的过程包括：获取发动机的实时曲轴角加速度；将实时曲轴角加速度与目标曲轴角加速度进行对比，并将两者的差值进行积分得到实际燃烧粗糙度。
上述技术方案中，获取发动机的实时曲轴角加速度的过程包括：通过安装于曲轴轴系齿轮旁的磁电式曲轴转速传感器，实时获取发动机的曲轴转速，根据发动机的实时曲轴转速计算得到转速发动机的曲轴角加速度。
上述技术方案中，所述目标曲轴角加速度的获取过程包括：获取发动机实时转速和发送机实时扭矩；通过发动机实时转速和发送机实时扭矩进行查表，得到目标曲轴角加速度。
上述技术方案中，所述目标燃烧粗糙度的包括第一设定燃烧粗糙度、第二设定燃烧粗糙度和第三设定燃烧粗糙度；其中第一设定燃烧粗糙度小于第二设定燃烧粗糙度，第二设定燃烧粗糙度小于第三设定燃烧粗糙度；
通过比较实际燃烧粗糙度和目标燃烧粗糙度确定发动机的失火程度的过程包括：
如果实际燃烧粗糙度大于第一设定燃烧粗糙度且小于等于第二设定燃烧粗糙度，且实际燃烧粗糙度大于第一设定燃烧粗糙度且小于等于第二设定燃烧粗糙度的状态已经持续超过第一设定时间，则判定发动机的失火程度为一级；
如果实际燃烧粗糙度大于第二设定燃烧粗糙度且小于等于第三设定燃烧粗糙度，且实际燃烧粗糙度大于第二设定燃烧粗糙度且小于第三设定燃烧粗糙度的状态已经持续超过第二设定时间，则判定发动机的失火程度为二级；
如果实际燃烧粗糙度大于第三设定燃烧粗糙度，且实际燃烧粗糙度大于第三设定燃烧粗糙度的状态已经持续超过第三设定时间，则判定发动机的失火程度为三级。
上述技术方案中，根据发动机的失火程度采取对应的控制方法的过程包括：如果判定发动机的失火程度为一级，则启用新的EGR阀开度控制map；新的EGR阀开度map的标志值是原始的EGR阀开度map的一半。通过减少EGR开度来减少废气进入气缸，进而来减少废气带入缸内的水蒸气，缓解火花塞因水分较多而导致的点火不成功，从而确保发动机可以正常点火成功。
上述技术方案中，根据发动机的失火程度采取对应的控制方法的过程包括：如果判定发动机的失火程度为二级，则关闭EGR阀。通过关闭EGR开度来避免废气进入气缸，进而缓解火花塞因水分较多而导致的点火不成功问题，从而使得火花塞正常点火，发动机正常运行。
上述技术方案中，根据发动机的失火程度采取对应的控制方法的过程包括：如果判定发动机的失火程度为三级，则关闭EGR阀且进行发动机限扭，降低发动机缸内的燃烧负荷，避免因为发动机燃烧爆震损坏发动机，同时通过限扭来提醒司机尽快进服务站维修。
本发明的有益效果是：本发明通过控制EGR阀开度，稳定天然气发动机的燃烧，避免天然气发动机发生爆震。针对使用EGR会导致废气中的水蒸气进入到发动机内，影响火花塞点火导致失火的问题，本发明设计了多级失火诊断和控制方法，可以针对EGR过大导致失火和其他原因导致失火，设计不同的控制方法。本发明通过减少或者关闭EGR来减轻发动机失火问题，从而可以让车辆继续行驶，随着发动机运行失火问题可以自恢复，进而正常工作。本发明根据发送机的实时工况数据，判断是否有必要诊断发动机失火程度，有效节约了计算成本，提高了系统运行的效率。本发明通过实际的曲轴角加速度与目标曲轴角加速度进行对比，并将两者的差值进行积分得到燃烧粗糙度，通过曲轴加速度有效获取发动机的燃烧特征。本发明通过转速和扭矩读取Map得到目标曲轴角加速度，充分考虑了发动机的实时工况，保证了目标值设定的有效性。本发明根据发动机的实际工况，设定了多级判定标准，并针对不同等级的失火问题提出了不同的控制方法，保证了控制方法的针对性，保证失火问题得到有效控制的同时，发动机还能最大限度地正常工作。若发动机无失火问题，则正常使用EGR阀，确保发动机的正常运行，获得最佳性能。若发动机发生一级失火问题，则减少EGR阀的开度，通过减少进入发动机缸内废气，减少缸内的水蒸气，缓解失火问题，可以发动机可以自恢复，从而继续正常使用。当然减少EGR会对发动机的性能有一点影响，但这个影响程度比限扭要低很多，而且经过一段时间后又可以正常使用了。若发动机发生二级失火问题，则关闭EGR的开度，通过减少进入发动机缸内废气，减少缸内的水蒸气，缓解失火问题，可以发动机可以自恢复，从而继续正常使用，即使关闭EGR会对发动机的性能有一点影响，但这个影响程度比限扭要低很多，而且经过一段时间后又可以正常使用了。若发动机发生三级失火问题，则关闭EGR的开度且进行发动机限扭，因为通过关闭EGR已经无法解决失火问题，则该问题是燃油系统或点火系统导致，需要提醒司机尽快进站维修。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明采用的技术方案是：一种多级发动机失火诊断及控制方法，包括以下步骤：
S1，获取整车的实时工况信息，根据整车的实时工况信息判断是否需要进行失火程度判断；如果判定不需要进行失火程度判断，则继续获取整车的实时工况信息；如果判定需要进行失火程度判断，则获取发动机的实时转速；
S2，根据发动机的实时转速计算得到发动机的实际燃烧粗糙度；
S3，通过比较实际燃烧粗糙度和目标燃烧粗糙度确定发动机的失火程度；
S4，根据发动机的失火程度采取对应的控制方法，实现对EGR阀开度的减小或者关闭。
具体地，获取整车的实时工况信息包括：发动机实时转速、发送机实时扭矩、发动机实时排气流量、冷却水实时温度和排气实时温度。
根据整车的实时工况信息判断是否需要进行失火程度判断的过程包括：如果判定发动机实时转速大于转速设定值Sp1，且发动机实时扭矩大于扭矩设定值Tor1，且发动机实时排气流量大于流量设定值Flow1，且冷却水实时温度大于冷却水温度设定值Cool1，且排气实时温度大于排气温度设定值T1，则判定判定需要进行失火程度判断；如果以上任一个条件不满足，则判定不需要进行失火程度判断。
本发明根据发送机的实时工况数据，判断是否有必要诊断发动机失火程度，有效节约了计算成本，提高了系统运行的效率。
具体地，根据发动机的实时转速计算得到发动机的实际燃烧粗糙度的过程包括：获取发动机的实时曲轴角加速度；将实时曲轴角加速度与目标曲轴角加速度进行对比，并将两者的差值进行积分得到实际燃烧粗糙度，通过针对曲轴加速度的计算有效获取发动机的燃烧特征。
采用下式计算得到发动机的实际燃烧粗糙度：
ER＝∫(ωrel-ωtar)dt
其中，ER表示发动机的实际燃烧粗糙度，ωrel表示发动机的实时曲轴角加速度；ωtar表示发动机的目标曲轴角加速度。
优选地，获取发动机的实时曲轴角加速度的过程包括：通过安装于曲轴轴系齿轮旁的磁电式曲轴转速传感器，实时获取发动机的曲轴转速，根据发动机的实时曲轴转速计算得到转速发动机的曲轴角加速度。
优选地，所述目标曲轴角加速度的获取过程包括：获取发动机实时转速和发送机实时扭矩；通过发动机实时转速和发送机实时扭矩进行查表，得到目标曲轴角加速度。查询的表格如下表所示：
Figure BDA0003872133730000071
所述查表方法采用二维线性插值的方法，比如转速为650rpm，扭矩百分数为30％，那插值结果就是137.5。
本发明通过转速和扭矩读取Map得到目标曲轴角加速度，充分考虑了发动机的实时工况，保证了目标值设定的有效性。
上述技术方案中，所述目标燃烧粗糙度的包括第一设定燃烧粗糙度E1、第二设定燃烧粗糙度E2和第三设定燃烧粗糙度E3；其中第一设定燃烧粗糙度E1小于第二设定燃烧粗糙度E2，第二设定燃烧粗糙度E2小于第三设定燃烧粗糙度E3。第一设定燃烧粗糙度E1、第二设定燃烧粗糙度E2和第三设定燃烧粗糙度E3的数值大小根据标定结果选定。
第三粗糙度示例如下表所示：
转速\扭矩百分数 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
700 65 65 65 80 110 140 170 185 190 210
900 54 60 80 110 130 160 190 210 230 250
1100 54 60 90 115 145 175 210 235 250 260
1300 54 60 90 115 145 175 210 235 250 260
1500 54 60 90 115 145 175 210 235 250 260
1700 54 60 90 115 145 175 210 235 250 260
1900 54 60 90 115 145 175 210 235 250 260
2100 54 60 90 115 145 175 210 235 250 260
第一设定燃烧粗糙度表示天然气燃烧不充分，发动机动力性会有所下降；
第二设定燃烧粗糙度表示天然气燃烧更不充分，发动机动力性和经济性会变差，而且发动机还会有轻微抖动；
第三设定燃烧粗糙度表示天然气在缸内燃烧非常不充分，发动机动力性和经济性会变差，而且发动机有抖动，甚至加速时排气管还有放炮的现象。
通过比较实际燃烧粗糙度和目标燃烧粗糙度确定发动机的失火程度的过程包括：
如果实际燃烧粗糙度ER大于第一设定燃烧粗糙度E1且小于等于第二设定燃烧粗糙度E2，且实际燃烧粗糙度ER大于第一设定燃烧粗糙度E1且小于等于第二设定燃烧粗糙度E2的状态已经持续超过第一设定时间Time1，则判定发动机的失火程度为一级；
如果实际燃烧粗糙度ER大于第二设定燃烧粗糙度E2且小于等于第三设定燃烧粗糙度E3，且实际燃烧粗糙度ER大于第二设定燃烧粗糙度E2且小于第三设定燃烧粗糙度E3的状态已经持续超过第二设定时间T2，则判定发动机的失火程度为二级；
如果实际燃烧粗糙度ER大于第三设定燃烧粗糙度E3，且实际燃烧粗糙度ER大于第三设定燃烧粗糙度E3的状态已经持续超过第三设定时间T3，则判定发动机的失火程度为三级。
其中三个设定时间的根据标定结果来确认，可以选择1s～10min中的一个数，而且第一设定时间、第二设定时间和第三设定时间之间没有相关性，可以自由选择。
本发明根据发动机的实际工况，设定了多级判定标准，并针对不同等级的失火问题提出了不同的控制方法，保证了控制方法的针对性，保证失火问题得到有效控制的同时，发动机还能最大限度地正常工作。
具体地，根据发动机的失火程度采取对应的控制方法的过程包括：
如果判定发动机1无失火问题，则正常使用EGR阀，确保发动机的正常运行，获得最佳性能。
如果判定发动机的失火程度为一级，则启用新的EGR阀开度控制map；新的EGR阀开度map的标志值是原始的EGR阀开度map的一半，从而减少EGR阀的开度。通过减少EGR开度来减少废气进入气缸，进而来减少废气带入缸内的水蒸气，缓解火花塞因水分较多而导致的点火不成功，从而确保发动机可以正常点火成功。缓解失火问题后，可以发动机可以自恢复，从而继续正常使用。即使减少EGR阀会对发动机的性能有一点影响，但这个影响程度比限扭要低很多，而且经过一段时间后发动机又可以正常使用了。
如果判定发动机的失火程度为二级，则关闭EGR阀。通过关闭EGR开度来避免废气进入气缸，进而缓解火花塞因水分较多而导致的点火不成功问题，从而使得火花塞正常点火，发动机正常运行。缓解失火问题后，可以发动机可以自恢复，从而继续正常使用。即使关闭EGR阀会对发动机的性能有一点影响，但这个影响程度比限扭要低很多，而且经过一段时间后发动机又可以正常使用了。
具体地，根据发动机的失火程度采取对应的控制方法的过程包括：如果判定发动机的失火程度为三级，则关闭EGR阀且进行发动机限扭，降低发动机缸内的燃烧负荷，避免因为发动机燃烧爆震损坏发动机，同时通过限扭来提醒司机尽快进服务站维修。由于通过关闭EGR已经无法解决失火问题，则该问题是燃油系统或点火系统导致，需要提醒司机尽快进站维修。
本发明还可以根据实际的情况将二级失火程度细致划分为多级，并将二级失火程度的多个分级分别设置相应设定燃烧粗糙度和设定时间，并设置相应的控制方法，通过减少EGR的程度不同实现对不同失火等级的控制，比如相比之前减少30％EGR，50％EGR，70％EGR和100％EGR等。
本发明还提供了一种多级发动机失火诊断及控制系统，包括实时工况分析模块、实际燃烧粗糙度计算模块、失火程度分析模块、控制方法生成模块；其中，
实时工况分析模块用于获取整车的实时工况信息，根据整车的实时工况信息判断是否需要进行失火程度判断；如果判定不需要进行失火程度判断，则继续获取整车的实时工况信息；如果判定需要进行失火程度判断，则获取发动机的实时转速；
实际燃烧粗糙度计算模块用于根据发动机的实时转速计算得到发动机的实际燃烧粗糙度；
失火程度分析模块用于通过比较实际燃烧粗糙度和目标燃烧粗糙度确定发动机的失火程度；
控制方法生成模块用于根据发动机的失火程度采取对应的控制方法，实现对EGR阀开度的减小或者关闭。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种多级发动机失火诊断及控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
获取整车的实时工况信息，根据整车的实时工况信息判断是否需要进行失火程度判断；如果判定不需要进行失火程度判断，则继续获取整车的实时工况信息；如果判定需要进行失火程度判断，则获取发动机的实时转速；
根据发动机的实时转速计算得到发动机的实际燃烧粗糙度；
通过比较实际燃烧粗糙度和目标燃烧粗糙度确定发动机的失火程度；
根据发动机的失火程度采取对应的控制方法，实现对EGR阀开度的减小或者关闭。
2.根据权利要求1所述的一种多级发动机失火诊断及控制方法，其特征在于：获取整车的实时工况信息包括：发动机实时转速、发送机实时扭矩、发动机实时排气流量、冷却水实时温度和排气实时温度。
3.根据权利要求2所述的一种多级发动机失火诊断及控制方法，其特征在于：根据整车的实时工况信息判断是否需要进行失火程度判断的过程包括：如果判定发动机实时转速大于转速设定值，且发动机实时扭矩大于扭矩设定值，且发动机实时排气流量大于流量设定值，且冷却水实时温度大于冷却水温度设定值，且排气实时温度大于排气温度设定值，则判定判定需要进行失火程度判断；如果以上任一个条件不满足，则判定不需要进行失火程度判断。
4.根据权利要求1所述的一种多级发动机失火诊断及控制方法，其特征在于：根据发动机的实时转速计算得到发动机的实际燃烧粗糙度的过程包括：获取发动机的实时曲轴角加速度；将实时曲轴角加速度与目标曲轴角加速度进行对比，并将两者的差值进行积分得到实际燃烧粗糙度。
5.根据权利要求4所述的一种多级发动机失火诊断及控制方法，其特征在于：获取发动机的实时曲轴角加速度的过程包括：通过安装于曲轴轴系齿轮旁的磁电式曲轴转速传感器，实时获取发动机的曲轴转速，根据发动机的实时曲轴转速计算得到转速发动机的曲轴角加速度。
6.根据权利要求5所述的一种多级发动机失火诊断及控制方法，其特征在于：所述目标曲轴角加速度的获取过程包括：获取发动机实时转速和发送机实时扭矩；通过发动机实时转速和发送机实时扭矩进行查表，得到目标曲轴角加速度。
7.根据权利要求1所述的一种多级发动机失火诊断及控制方法，其特征在于：所述目标燃烧粗糙度的包括第一设定燃烧粗糙度、第二设定燃烧粗糙度和第三设定燃烧粗糙度；其中第一设定燃烧粗糙度小于第二设定燃烧粗糙度，第二设定燃烧粗糙度小于第三设定燃烧粗糙度；
通过比较实际燃烧粗糙度和目标燃烧粗糙度确定发动机的失火程度的过程包括：
如果实际燃烧粗糙度大于第一设定燃烧粗糙度且小于等于第二设定燃烧粗糙度，且实际燃烧粗糙度大于第一设定燃烧粗糙度且小于等于第二设定燃烧粗糙度的状态已经持续超过第一设定时间，则判定发动机的失火程度为一级；
如果实际燃烧粗糙度大于第二设定燃烧粗糙度且小于等于第三设定燃烧粗糙度，且实际燃烧粗糙度大于第二设定燃烧粗糙度且小于第三设定燃烧粗糙度的状态已经持续超过第二设定时间，则判定发动机的失火程度为二级；
如果实际燃烧粗糙度大于第三设定燃烧粗糙度，且实际燃烧粗糙度大于第三设定燃烧粗糙度的状态已经持续超过第三设定时间，则判定发动机的失火程度为三级。
8.根据权利要求7所述的一种多级发动机失火诊断及控制方法，其特征在于：根据发动机的失火程度采取对应的控制方法的过程包括：如果判定发动机的失火程度为一级，则启用新的EGR阀开度控制map；新的EGR阀开度map的标志值是原始的EGR阀开度map的一半。
9.根据权利要求7所述的一种多级发动机失火诊断及控制方法，其特征在于：根据发动机的失火程度采取对应的控制方法的过程包括：如果判定发动机的失火程度为二级，则关闭EGR阀。
10.根据权利要求9所述的一种多级发动机失火诊断及控制方法，其特征在于：根据发动机的失火程度采取对应的控制方法的过程包括：如果判定发动机的失火程度为三级，则关闭EGR阀且进行发动机限扭。
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