CN115808314A - 发动机失火检测方法、装置、设备、发动机和作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机技术领域，提供一种发动机失火检测方法、装置、设备、发动机和作业机械，失火检测方法包括：对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样；检测当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定发动机的第一粗暴度，基于当前气缸之前经历的第一气缸的运行时长与当前气缸之后经历的第二气缸的运行时长的差值，确定发动机的第二粗暴度，基于第一粗暴度和第二粗暴度的差值，确定发动机的最终粗暴度；基于发动机的最终粗暴度和粗暴度阈值的比较结果，确定当前气缸是否失火。本发明解决了发动机失火检测方法的误判率高的问题，可大大降低发动机失火检测的误判率，从而提升发动机失火检测的准确性。

Description

发动机失火检测方法、装置、设备、发动机和作业机械

技术领域

本发明涉发动机技术领域，尤其涉及一种发动机失火检测方法、装置、设备、发动机和作业机械。

背景技术

发动机失火是指由于点火系统、燃料供给系统等出现异常导致气缸内混合气不能燃烧或燃烧不充分的现象。发动机失火可能会导致发动机抖动、排放超标甚至催化器损坏。

由于发动机失火会造成失火气缸无法正常做功，使得发动机缺少一次应有的加速过程，造成转速波动较大，因此，可以通过曲轴位置传感器分析转速波动的非规律性来诊断是否发生失火故障，相关技术中结合凸轮轴位置传感器便可判断出失火到底发生在哪个气缸。

这种发动机失火检测方法简单易行，被多数车型广泛采用，但其对发动机失火的判断条件比较苛刻，当发动机处于加减速时，由于此时发动机的各气缸的转速都在较大幅度变化，所以该传统的发动机失火检测方法容易把发动机的正常工作误判为失火，导致发动机失火检测的误判率高。

发明内容

本发明提供一种发动机失火检测方法、装置、设备、发动机和作业机械，用以解决相关技术中发动机失火检测的误判率高的问题，实现了发动机失火的准确检测。

本发明提供一种发动机失火检测方法，包括：

对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样；

对每个气缸执行失火检测步骤；所述失火检测步骤包括：

基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，以及，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，所述第一气缸和所述第二气缸为两个相邻的工作循环中的同一气缸；

基于所述第一粗暴度和所述第二粗暴度的差值，确定所述发动机的最终粗暴度；

基于所述发动机的最终粗暴度和粗暴度阈值的比较结果，确定所述当前气缸是否失火。

根据本发明提供的一种发动机失火检测方法，所述基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，以及，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，包括：

将所述当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，作为所述发动机的第一粗暴度；

将所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值除以气缸的数量，得到所述发动机的第二粗暴度。

根据本发明提供的一种发动机失火检测方法，所述基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，以及，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，包括：

将所述当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值乘以所述气缸的数量，得到所述发动机的第一粗暴度；

将所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，作为所述发动机的第二粗暴度。

根据本发明提供的一种发动机失火检测方法，所述第一气缸与所述当前气缸之间所经历的气缸的数量等于所述第二气缸与所述当前气缸之间所经历的气缸的数量。

根据本发明提供的一种发动机失火检测方法，所述曲轴转角窗口的起点为所述气缸压缩上止点后的M度曲轴转角，M的取值大于0。

根据本发明提供的一种发动机失火检测方法，所述对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样，包括：

在所述发动机满足失火检测条件时，对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样；

所述方法还包括：

在所述当前气缸的第一工作循环中，基于所述气缸对应的转速、负荷和水温确定所述粗暴度阈值；

在所述当前气缸的第二工作循环中，对所述当前气缸执行所述失火检测步骤，所述第一工作循环和所述第二工作循环是相邻的两个工作循环。

根据本发明提供的一种发动机失火检测方法，还包括：

在一个统计周期内，统计确定的各所述气缸失火的次数；

基于统计结果与所述统计周期内总做功冲程数，确定失火率。

本发明还提供一种发动机失火检测装置，包括：

采样模块，用于对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样；

检测模块，用于对每个气缸执行失火检测步骤；所述失火检测步骤包括：

基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，以及，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，所述第一气缸和所述第二气缸为两个相邻的工作循环中的同一气缸；

基于所述第一粗暴度和所述第二粗暴度的差值，确定所述发动机的最终粗暴度；

基于所述发动机的最终粗暴度和粗暴度阈值的比较结果，确定所述当前气缸是否失火。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种发动机失火检测方法的步骤。

本发明还提供一种发动机，用于执行如上述任一种发动机失火检测方法，或者包括如上述任一种发动机失火检测装置，或者包括如上述任一种电子设备。

本发明还提供一种作业机械，用于执行如上述任一种发动机失火检测方法，或者包括如上述任一种发动机失火检测装置，或者包括如上述任一种电子设备，或者包括上述任一种发动机。

本发明实施例提供的发动机失火检测方法，通过对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样，并对每个气缸执行失火检测步骤，在进行失火检测时，可以基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，然后基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，该第二粗暴度可以反映发动机加减速运行的角加速度对发动机粗暴度的作用，基于所述第一粗暴度和所述第二粗暴度的差值，确定所述发动机的最终粗暴度，如此，可以消除第一粗暴度中发动机加减速运行作用的部分，基于该发动机的最终粗暴度和粗暴度阈值的比较结果，确定当前气缸是否失火，可以减少发动机加减速运行对发动机失火检测的影响，大大降低发动机失火检测的误判率，提升发动机失火检测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，

图1是本发明提供的发动机失火检测方法的流程示意图之一；

图2是本发明提供的曲轴转角窗口的示意图；

图3是本发明提供的采样序列示意图；

图4是本发明提供的气缸失火示意图；

图5是本发明提供的发动机失火检测方法的流程示意图之二；

图6是本发明提供的发动机失火检测方法的流程示意图之三；

图7是本发明提供的发动机运行时的带有失火点的粗暴度示意图；

图8是本发明提供的发动机失火检测装置的结构示意图；

图9是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

相关技术中的一种发动机失火检测方法中采用曲轴转速波动法，该方法根据气缸数，对整个工作循环按照曲轴角度进行均匀分段，每段曲轴持续角度(例如4缸机为180度，6缸机为120度)对应一个气缸的做功表现，因为做功是均匀分布的，分段时间也和气缸一一对应。当发动机正常工作时，因为各气缸的做功基本一致，每个分段时间基本接近，此时角加速度基本为0；当某气缸发生失火时，则该气缸因为做功能力降低，速度下降，分段时间变长，此时失火段的角加速度会出现较为明显的负值，据此可以识别到失火事件及失火气缸。

但是上述轴转速波动法只适合在发动机角加速度基本为零(发动机匀速)状态时进行失火检测，一旦发动机开始加减速，发动机中每个气缸的分段时间都会变化，这种情况下很容易把发动机的正常工作误判为失火，存在发动机失火检测误判率高的问题。

为此，本发明提供一种发动机失火检测方法，提升发动机失火检测的准确性。下面结合图1至图7描述本发明的发动机失火检测方法。

如图1所示，本发明实施例提供了一种发动机失火检测方法，可以由发动机失火检测装置执行，该方法包括如下步骤：

步骤110：对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样。

实际应用中，一种发动机的工作循环包括：进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，基于此，一个工作循环中，发动机的曲轴旋转两圈即720°，活塞上下运动四次，经过上下止点各四次。

发动机的曲轴旋转一圈为360度，一般是以活塞运动到上止点为0度。

本实施例中，选取同一段曲轴转角作为发动机的每个气缸的曲轴转角窗口，每个气缸的曲轴转角窗口包括该气缸的做功冲程。曲轴转角窗口包括的做功冲程可以为所述做功冲程的大部分，也可以为所述做功冲程的整个过程。可以理解的是，可以根据实际需求设置曲轴转角窗口。

示例性的，所述曲轴转角窗口的起点为所述气缸压缩上止点(Top Dead Center，TDC)后的M度曲轴转角，M的取值大于0。曲轴转角窗口的持续角度为720/气缸的缸数。发动机可以包括4个气缸，即为4缸发动机，也可以包括6个气缸，即为6缸发动机，等等。

M的取值可以根据发动机的实际情况设置，示例性的，M的取值为42度曲轴转角。以4缸发动机为例，如图2所示，气缸的曲轴转角窗口的起点为TDC后42度曲轴转角，终点为该缸压缩上止点后222度曲轴转角，曲轴转角窗口的持续角度为180度。

因为发动机气缸燃烧做功对转速角加速度的影响在压缩上止点后M度曲轴转角才开始体现，基于此，选取的曲轴转角窗口更加符合发动机实际运行时的做功情况，通过选取出最能体现发动机曲轴角加速度起作用的做功过程对应的曲轴转角窗口，利于准确检测发动机失火。

实施中，对曲轴转角窗口内的各气缸在每次工作循环中的所占用的时间，即运行时长，进行采样记录，记为T_SEG。

对曲轴转角窗口内的各气缸在每次工作循环中的运行时长按照气缸做功顺序进行采样形成采样序列。

如图3所示，以4缸发动机为例，对发动机中的4个气缸分别进行编号，气缸编号可以设定为A缸，B缸，C缸和D缸，每个气缸对应相同的一段曲轴转角窗口，分别编号为0，1，2，3，参见图3所示的分段编号，那么采样序列中所有气缸的做功顺序为：……A缸-B缸-C缸-D缸-A缸……。对曲轴转角窗口内的各气缸在每次工作循环中的所占用的时间，即运行时长进行采样记录，得到采样序列，该采样序列中的第n个采样点所采样的气缸的运行时长为T_SEGn，例如，第n个采样点所采样的气缸为A缸，那么，A缸对应的采样点为n-4，n，n+4等多个采样点。相应地B缸对应的采样点为n-3，n+1，n+5等多个采样点，诸如此类，C缸和D缸也有各自对应的多个采样点。

步骤120：对每个气缸执行失火检测步骤；所述失火检测步骤包括：

基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，以及，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，所述第一气缸和所述第二气缸为两个相邻的工作循环中的同一气缸。

基于所述第一粗暴度和所述第二粗暴度的差值，确定所述发动机的最终粗暴度。

基于所述发动机的最终粗暴度和粗暴度阈值的比较结果，确定所述当前气缸是否失火。

其中，当前气缸为当前需要进行失火检测的气缸，当前气缸的上一气缸是工作循环中按照做功顺序在当前气缸进行做功之前需要完成做功的与当前气缸相邻的上一个气缸。

具体地，在对检测的当前气缸在曲轴转角窗口内的运行时长进行采样后，以及对当前气缸的上一个气缸在曲轴转角窗口内的运行时长进行采样后，可以基于当前气缸在工作循环中的上一气缸在曲轴转角窗口内的运行时长与当前气缸在曲轴转角窗口内的运行时长的差值，确定出发动机的第一粗暴度，这直接反映了发动机的实际运行的情况，在实际运行过程中，可能包含正常运行时的加减速的情况，也可能包含发动机失火时导致的减速的情况，还可能包含正常运行时匀速运行的情况，基于此，发动机的第一粗暴度是各种情况综合作用后的结果，这里称为发动机粗暴度的静态部分。

需要说明的是，当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值可以是当前气缸在工作循环中的上一气缸的运行时长减去当前气缸的运行时长，也可以是当前气缸的运行时长减去当前气缸在工作循环中的上一气缸的运行时长。

当发动机匀速运行时，各气缸的做功基本一致，当前气缸在工作循环中的上一气缸和当前气缸在同样的曲轴转角窗口内的运行时长的差值基本为0，即发动机粗暴度的静态部分的数值基本为零，若此时发动机中的某个气缸失火，该气缸会出现明显减速的情况，据此可以准确地检测出来具体的失火气缸，如图4所示，4缸发动机中的B缸失火时，B缸在曲轴转角窗口内的运行时长明显变长。但是，当发动机加减速运行时，发动机具有角加速度，发动机中的所有气缸的速度相应地发生较大变化，发动机粗暴度的静态部分的数值相应地也因发动机加减速运行的角加速度而发生较大的变化，此时，气缸速度和发动机粗暴度的静态部分都发生较大变化，导致发动机失火检测的误判率明显变高。在实现本发明的过程中，发明人发现可以先消除发动机加减速运行的角加速度对发动机粗暴度的作用，剩余部分则为发动机匀速运行对发动机粗暴度的作用，基于此，若发动机中的某个气缸失火，出现明显减速的情况，就可以准确地检测出来。

本实施例中，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，所述第一气缸和所述第二气缸为两个相邻的工作循环中的同一气缸。同一气缸从一个工作循环到相邻的下一个工作循环刚好经历一个周期，在此过程中，如果发动机加减速运行，可以通过该同一气缸的运行时长的变化反映出来，对于检测的当前气缸来说，由于当前气缸也经历了该过程，当前气缸对应的加减速情况也可以通过该同一气缸的运行时长的变化反映出来，因此，可以通过该同一气缸的运行时长的差值，确定发动机的第二粗暴度，该第二粗暴度即发动机加减速运行的角加速度对发动机粗暴度的作用，也称为发动机粗暴度的动态部分。

基于此，本实施例中，引入发动机粗暴度的动态部分，用于对发动机粗暴度的静态部分进行修正，即基于所述第一粗暴度和所述第二粗暴度的差值，确定所述发动机的最终粗暴度，如此，利用发动机粗暴度的静态部分和动态部分的差值，确定出当前气缸对应的发动机的最终粗暴度，该最终粗暴度是消除了发动机加减速运行的作用后的粗暴度，基于该发动机的最终粗暴度和粗暴度阈值的比较结果，确定当前气缸是否失火，可以大大降低发动机失火检测的误判率。

其中，所述第一粗暴度和所述第二粗暴度的差值可以是第一粗暴度减去第二粗暴度，也可以是第二粗暴度减去第一粗暴度。

其中，第一气缸和第二气缸可以是当前气缸以外的其它气缸，示例性的，第一气缸和第二气缸的设置条件可以是所述第一气缸与所述当前气缸之间所经历的气缸的数量等于所述第二气缸与所述当前气缸之间所经历的气缸的数量，如此，当前气缸位于第一气缸和第二气缸中间，第一气缸到当前气缸之间为工作循环的半个周期，当前气缸到第二气缸之间为工作循环的半个周期，第一气缸和第二气缸为同一气缸，因此，该第一气缸和第二气缸是当前气缸的对称气缸。如此，当前气缸位于第一气缸和第二气缸的中间，更能反映第一气缸和第二气缸之间的工作循环的加减速的变化情况，利于准确确定第二粗暴度。

仍以4缸发动机为例，参见图3，若当前气缸为A缸，按照工作循环中的做功顺序，若第一气缸与所述当前气缸之间所经历的气缸的数量等于所述第二气缸与所述当前气缸之间所经历的气缸的数量，那么,当前气缸A缸之前经历的第一气缸是C缸，当前气缸A缸之后经历的第二气缸就是和第一气缸所在工作循环的下一个工作循环中的C缸，第一气缸和第二气缸之间恰好是一个工作循环。

确定发动机的最终粗暴度后，将发动机的最终粗暴度与粗暴度阈值进行比较，基于发动机的最终粗暴度与粗暴度阈值的比较结果，就可以确定当前气缸是否失火。具体的，可以直接将发动机的最终粗暴度与相应的粗暴度阈值进行比较，也可以将发动机的最终粗暴度的绝对值与相应的粗暴度阈值绝对值进行比较。

下面以4缸发动机为例进行举例说明，仍参见图3，基于发动机失火检测方法，检测A缸至D缸中的每个气缸是否失火，若检测的当前缸为A缸，按照做功顺序，D缸就是当前气缸A缸在工作循环中的上一气缸，C缸为上述第一气缸和第二气缸。基于D缸和A缸在曲轴转角窗口内的运行时长的差值，确定第一粗暴度，即发动机粗暴度的静态部分，记为Sta_ER,基于A缸之前经历的C缸在曲轴转角窗口内的运行时长和基于A缸之后经历的C缸在曲轴转角窗口内的运行时长的差值，确定第二粗暴度，即发动机粗暴度的动态部分，记为Dyn_ER。那么，检测的当前气缸A缸在采样点n处发动机的第一粗暴度为Sta_ERn，Sta_ERn是基于D缸在采样点n-1处的运行时长和A缸在采样点n处的运行时长的差值确定的，检测的当前气缸A缸在采样点n处的发动机的第二粗暴度为Dyn_ERn,Dyn_ERn是基于C缸在采样点n-2处的运行时长和C缸在采样点n+2处的运行时长的差值确定的。

本发明实施例提供的发动机失火检测方法，通过对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样，并对每个气缸执行失火检测步骤，在进行失火检测时，可以基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，然后基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，该第二粗暴度可以反映发动机加减速运行的角加速度对发动机粗暴度的作用，基于所述第一粗暴度和所述第二粗暴度的差值，确定所述发动机的最终粗暴度，如此，可以消除第一粗暴度中发动机加减速运行作用的部分，基于该发动机的最终粗暴度和粗暴度阈值的比较结果，确定当前气缸是否失火，可以减少发动机加减速运行对发动机失火检测的影响，大大降低发动机失火检测的误判率，提升发动机失火检测的准确性。

上述步骤120中第一粗暴度和第二粗暴度的具体实现方式有多种，以下列举其中几种。

在一种可能的实现方式中，步骤120可以包括，如图5所示，包括：

步骤510，将所述当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，作为所述发动机的第一粗暴度；

步骤520，将所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值除以气缸的数量，得到所述发动机的第二粗暴度。

需要进行说明的是，步骤502中的所述气缸的数量指的是需要进行发动机失火检测的发动机中包含的气缸总数量，例如，对于4缸发动机来讲，气缸的数量是4，对于6缸发动机来讲气缸的数量是6，对于其他的适合本发明实施例提供的发动机失火检测方法的发动机都在本发明的保护范围内，此处不再一一赘述。

实施中，可以直接将所述当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，作为所述发动机的第一粗暴度。每个气缸对应一个做功过程，由于当前气缸在工作循环中的上一气缸到当前气缸只经历一个气缸，只经历了一个工作循环的一个气缸的做功过程，而第一气缸到第二气缸则经历了一个工作循环，即经历了一个工作循环中的所有气缸的做功过程，基于此，可以将所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值除以气缸的数量，得到平均运行时长，将该平均运行时长作为发动机的第二粗暴度，进而修正发动机的第一粗暴度，如此，得到的发动机的最终粗暴度更加准确，示例性的，可以将发动机的第一粗暴度减去发动机的第二粗暴度，得到发动机的最终粗暴度。

参见图3，气缸的数量为4，检测的当前气缸A缸在采样点n处，其运行时长为T_SEGn，A缸在工作循环中的上一气缸D缸的运行时长为T_SEGn-1，A缸处于采样点n处时的第一粗暴度为Sta_ERn＝T_SEGn-1-T_SEGn。第一气缸和第二气缸为C缸，第一气缸处于采样点n-2处，第二气缸处于采样点n+2处，第一气缸处于采样点n-2处的运行时长为T_SEGn-2，第二气缸处于采样点n+2处的运行时长为T_SEGn+2，A缸处于采样点n处时的第二粗暴度Dyn_ERn＝(T_SEGn-2-T_SEGn+2)/4。发动机的最终粗暴度ERn＝Sta_ERn-Dyn_ERn。

本实施例中，直接将所述当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，作为所述发动机的第一粗暴度，并将所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值除以气缸的数量，得到所述发动机的第二粗暴度，基于第一粗暴度和第二粗暴度的差值，确定出最终粗暴度更加接近于0，不管发动机实际运行是处于匀速运行、加速运行还是减速运行，由于最终粗暴度基本为0，相当于总是在发动机匀速运行时对发动机进行失火检测，对于因发动机失火带来的减速更加敏感，这样可以进一步地提升发动机加减速运行时对发动机失火检测的准确性。

在另一种可能的实现方式中，如图6所示，步骤120可以包括，

步骤610，将所述当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值乘以所述气缸的数量，得到所述发动机的第一粗暴度；

步骤620，将所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，作为所述发动机的第二粗暴度。

实施中，可以直接将所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，作为所述发动机的第二粗暴度。每个气缸对应一个做功过程，由于当前气缸在工作循环中的上一气缸到当前气缸只经历一个气缸，只经历了一个工作循环的一个气缸的做功过程，而第一气缸到第二气缸则经历了一个工作循环，即经历了一个工作循环中的所有气缸的做功过程，基于此，可以将所述当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值乘以所述气缸的数量，得到所述发动机的第一粗暴度，得到总运行时长，将该总运行时长作为发动机的第一粗暴度，进而基于第二粗暴度修正发动机的第一粗暴度，如此，得到的发动机的最终粗暴度更加准确，示例性的，可以将发动机的第一粗暴度减去发动机的第二粗暴度，得到发动机的最终粗暴度。

参见图3，气缸的数量为4，检测的当前气缸A缸在采样点n处，其运行时长为T_SEGn，A缸在工作循环中的上一气缸D缸的运行时长为T_SEGn-1，A缸处于采样点n处时的第一粗暴度为Sta_ERn＝4*(T_SEGn-1-T_SEGn)。第一气缸和第二气缸为C缸，第一气缸处于采样点n-2处，第二气缸处于采样点n+2处，第一气缸处于采样点n-2处的运行时长为T_SEGn-2，第二气缸处于采样点n+2处的运行时长为T_SEGn+2，A缸处于采样点n处时的第二粗暴度Dyn_ERn＝T_SEGn-2-T_SEGn+2。发动机的最终粗暴度ERn＝Sta_ERn-Dyn_ERn。

本实施例中，直接将所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，作为所述发动机的第二粗暴度，并将所述当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值乘以所述气缸的数量，得到所述发动机的第一粗暴度，基于第一粗暴度和第二粗暴度的差值，确定出的最终粗暴度更加准确，这样可以进一步地提升发动机加减速运行时对发动机失火检测的准确性。

在示例性实施例中，所述对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样，包括在所述发动机满足失火检测条件时，对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样；所述方法还包括：在所述当前气缸的第一工作循环中，基于所述气缸对应的转速、负荷和水温确定所述粗暴度阈值；在所述当前气缸的第二工作循环中，对所述当前气缸执行所述失火检测步骤，所述第一工作循环和所述第二工作循环是相邻的两个工作循环。

实施中，可以在发动机满足失火检测条件的情况下，开启发动机失火检测，此时，可以开始对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样。所述失火检测条件可以包括：

1)起动后预设时长(例如5秒)；

2)零负荷以上；

3)最低发动机转速以上(例如热机怠速转速-150rpm)；

4)节气门变化率低于标定值；

5)非坏路；

6)非曲轴振动工况。

实际应用中，发动机匀速运行的情况下，可以进行发动机失火检测，在发动机加减速运行的情况下，如果加减速极大，其它影响发动机粗暴度的因素的影响可能会增大，此时不宜进行发动机失火检测。节气门变化率可以作为判断发动机加速和减速的信号，在节气门变化率低于预先设置的标定值的情况下，认为发动机的加速或者减速的信号较小，可以进行发动机失火检测，此时虽然存在发动机加减速，但是，由于本方案提供的发动机失火检测中消除了发动机加减速的影响，因此，可以降低发动机失火检测的误判率，在这种情况下，节气门变化率对应的标定值可以设置的较大一些，与相关技术相比，放宽了发动机失火检测的条件。

具体地，在所述当前气缸的第一工作循环中，基于所述气缸对应的转速、负荷和水温确定所述粗暴度阈值时，可以基于预先设置的转速、负荷和阈值基本值的对应关系，确定与气缸的转速和负荷对应的阈值基本值，基于预先设置的水温与水温修正系数的对应关系，确定水温对应的水温修正系数，基于确定的阈值基本值与水温修正系数的乘积，确定粗暴度阈值。示例性的，thd_er＝fac_tco_thd_er×thd_er_bas，其中，thd_er为粗暴度阈值，fac_tco_thd_er为水温修正系数，thd_er_bas为阈值基本值。举例来说，在转速为1500rpm，相对负荷为30％时,确定thd_er_bas＝-35；在水温0℃时，确定fac_tco_thd_er＝1.05；则此工况点(转速1500rpm,相对负荷30％，水温0℃)的粗暴度阈值为thd_er＝1.05×(-35)＝-36.75。

仍参见图3，在采样点n处，A缸处于当前的工作循环也即第一工作循环中，对检测的当前气缸A缸保存该气缸对应的转速、负荷、水温等并计算粗暴度阈值。在采样点n+4处，A缸处于第一工作循环的相邻的下一个工作循环，也即第二工作循环，计算发动机的最终粗暴度值ERn＝Sta_ERn-Dyn_ERn，比较发动机粗暴度和粗暴度阈值的大小，来判断A缸是否失火，当ERn<thd_er时，A缸失火，此时，ERn为负值。

本实施例中，通过两个相邻的工作循环对当前气缸进行失火检测，在所述当前气缸的第一工作循环中，先基于所述气缸对应的转速、负荷和水温确定所述粗暴度阈值，该粗暴度阈值与当前气缸的运行情况动态匹配，基于此，在所述当前气缸的第二工作循环中，对所述当前气缸执行所述失火检测步骤，检测结果更加准确。

在示例性实施例中，在一个统计周期内，统计确定的各所述气缸失火的次数；基于统计结果与所述统计周期内总做功冲程数，确定失火率。

其中的失火率可以是单缸失火率，相应的，在统计周期内，每检测到一次气缸失火，则进行一次计数，得到每个气缸的失火次数，针对每个气缸，基于气缸的失火次数与统计周期内总做功冲程数，确定气缸的单缸失火率。每个工作循环包括多个做功冲程，例如4缸发动机，可以包括4个做功冲程。

失火率也可以是总失火率，相应的，在统计周期内，将所有气缸的失火次数之和，作为失火总次数，基于失火总次数与统计周期内总做功冲程数，确定总失火率。

实施中，可以通过失火计数器记录失火次数，每检测到一次失火，失火计数器累加1。

当总失火率超过导致排放超标的失火率阈值或导致催化器损坏的失火率阈值时，报出相应故障并采取保护措施。

举例来说，设置发动机转动1000转为一个统计周期，对于4缸发动机，统计周期内总做功冲程数为2000，对于6缸机，统计周期内总做功冲程数为3000，每检测到一次失火，失火计数器累加1，在一个统计周期结束时，计算该统计周期内的总失火率，总失火率＝失火计数器值/周期内总做功冲程数,其中的失火计数器值即失火总次数。

实施中，可以实际模拟一定的失火率(比如3％)，使其排放刚好超过车载自诊断系统(On-Board Diagnostics，OBD)限值，则设置该失火率为导致排放超标的失火率阈值。

在额定功率点，可以实际模拟一定的失火率(比如8％)，使发动机排温升高到刚好达到催化器保护温度，则设置该失火率为导致催化器损坏的失火率阈值。

当检测到的总失火率大于导致排放超标的失火率阈值时，报出导致排放超标的失火故障，例如可以点亮故障灯。

当检测到的失火率大于导致催化器损坏的失火率阈值时，报出导致催化器损坏的失火故障，例如可以点亮故障灯，对于多点喷射的汽油机，则关闭燃油闭环，失火的气缸断油；对于单点喷射的气体机，则采用稀燃模式(例如目标空燃比为1.3)。

本实施例中，通过气缸失火次数的检测和统计，确定失火率，可以使得用户了解发动机的使用情况，便于及时采取相应的处理措施。

下面以一个具体应用场景举例说明本实施例的发动机失火检测方法。若发动机匀速时转速为1500rpm，在运行过程中，可能存在加减速的情况，也可能存在失火的情况，如图7所示，在该场景下，采样序列中存在两个失火点(图中以两个圆圈示意)，对此，在进行发动机失火检测的过程中，假设需要检测的当前气缸在第n个采样点，可以得到第一粗暴度Sta_ERn＝T_SEGn-1-T_SEGn，第二粗暴度Dyn_ERn＝(T_SEGn-2-T_SEGn+2)/4，以及最终粗暴度ERn＝Sta_ERn-Dyn_ERn，将ERn与相应的粗暴度阈值进行比较，基于比较结果确定气缸是否失火。下面以图中两个失火点举例说明。

图7中的采样序列中的第9个采样点为第一个失火点，第9个采样点处于发动机匀速运行时，在第9个采样点处，当前检测气缸的转速相较于相邻的两个采样点处的转速明显下降，其第一粗暴度为Sta_ER9＝T_SEG8-T_SEG9，第二粗暴度为Dyn_ER9＝(T_SEGn7-T_SEG11)/4，最终粗暴度为ER9＝Sta_ER9-Dyn_ER9。此时，该将ER9与相应的粗暴度阈值进行比较，基于比较结果可以确定出气缸失火。

图7中的采样序列中的第29个采样点为第二个失火点，第29个采样点处于发动机减速运行时，在第29个采样点处，当前检测气缸的转速相较于前一个采样点处的气缸的转速明显下降过快，其第一粗暴度为Sta_ER29＝T_SEG28-T_SEG29，第二粗暴度为Dyn_ER29＝(T_SEGn27-T_SEG31)/4，最终粗暴度为ER29＝Sta_ER29-Dyn_ER29。此时，该将ER29与相应的粗暴度阈值进行比较，基于比较结果可以确定出气缸失火。如此，可以准确地检测出发动机失火。

下面对本发明提供的发动机失火检测装置进行描述，下文描述的发动机失火检测装置与上文描述的发动机失火检测方法可相互对应参照。

本发明实施例还提供了一种发动机失火检测装置，如图8所示，包括采样模块和检测模块。

其中采样模块，用于对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样。

检测模块，用于对每个气缸执行失火检测步骤；所述失火检测步骤包括：基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，以及，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，所述第一气缸和所述第二气缸为两个相邻的工作循环中的同一气缸；基于所述第一粗暴度和所述第二粗暴度的差值，确定所述发动机的最终粗暴度；基于所述发动机的最终粗暴度和粗暴度阈值的比较结果，确定所述当前气缸是否失火。

在示例性实施例中，所述检测模块，具体用于：

将所述当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，作为所述发动机的第一粗暴度；

将所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值除以气缸的数量，得到所述发动机的第二粗暴度。

在示例性实施例中，所述检测模块，具体用于：

将所述当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值乘以所述气缸的数量，得到所述发动机的第一粗暴度；

将所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，作为所述发动机的第二粗暴度。

在示例性实施例中，确定所述第一气缸与所述当前气缸之间所经历的气缸的数量等于所述第二气缸与所述当前气缸之间所经历的气缸的数量。

在示例性实施例中，曲轴转角窗口的起点为所述气缸压缩上止点后的M度曲轴转角，M的取值大于0。

在示例性实施例中，所述采样模块，具体用于：

在所述发动机满足失火检测条件时，对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样；

检测模块还用于：

在所述当前气缸的第一工作循环中，基于所述气缸对应的转速、负荷和水温确定所述粗暴度阈值；

在所述当前气缸的第二工作循环中，对所述当前气缸执行所述失火检测步骤，所述第一工作循环和所述第二工作循环是相邻的两个工作循环。

在示例性实施例中，所述检测模块，具体用于：

在一个统计周期内，统计确定的各所述气缸失火的次数；

基于统计结果与所述统计周期内总做功冲程数，确定失火率。

图9示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)910、通信接口(Communications Interface)920、存储器(memory)930和通信总线940，其中，处理器910，通信接口920，存储器930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器930中的逻辑指令，以执行上述各实施例所提供的发动机失火检测方法，该方法包括：对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样；

对每个气缸执行失火检测步骤；所述失火检测步骤包括：

基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，以及，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，所述第一气缸和所述第二气缸为两个相邻的工作循环中的同一气缸；

基于所述第一粗暴度和所述第二粗暴度的差值，确定所述发动机的最终粗暴度；

基于所述发动机的最终粗暴度和粗暴度阈值的比较结果，确定所述当前气缸是否失火。

此外，上述的存储器930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各实施例所提供的发动机失火检测方法，该方法包括：

对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样；

对每个气缸执行失火检测步骤；所述失火检测步骤包括：

基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，以及，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，所述第一气缸和所述第二气缸为两个相邻的工作循环中的同一气缸；

基于所述第一粗暴度和所述第二粗暴度的差值，确定所述发动机的最终粗暴度；

基于所述发动机的最终粗暴度和粗暴度阈值的比较结果，确定所述当前气缸是否失火。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的发动机失火检测方法，该方法包括：

对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样；

对每个气缸执行失火检测步骤；所述失火检测步骤包括：

基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，以及，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，所述第一气缸和所述第二气缸为两个相邻的工作循环中的同一气缸；

基于所述第一粗暴度和所述第二粗暴度的差值，确定所述发动机的最终粗暴度；

基于所述发动机的最终粗暴度和粗暴度阈值的比较结果，确定所述当前气缸是否失火。

本发明实施例还提供了一种发动机，用于执行上述各实施例提供的发动机失火检测方法，或者包括上述各实施例提供的发动机失火检测装置，或者包括上述各实施例提供的电子设备，或者包括上述各实施例提供的非暂态计算机可读存储介质，或者包括上述各实施例提供的计算机程序产品。

本发明实施例还提供了一种作业机械，用于执行上述各实施例提供的发动机失火检测方法，或者包括上述各实施例提供的发动机失火检测装置，或者包括上述各实施例提供的电子设备，或者包括上述各实施例提供的非暂态计算机可读存储介质，或者包括上述各实施例提供的计算机程序产品，或者包括上述各实施例提供的发动机。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种发动机失火检测方法，其特征在于，包括：

对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样；

对每个气缸执行失火检测步骤；所述失火检测步骤包括：

基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，以及，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，所述第一气缸和所述第二气缸为两个相邻的工作循环中的同一气缸；

基于所述第一粗暴度和所述第二粗暴度的差值，确定所述发动机的最终粗暴度；

基于所述发动机的最终粗暴度和粗暴度阈值的比较结果，确定所述当前气缸是否失火。

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，所述基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，以及，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，包括：

将所述当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，作为所述发动机的第一粗暴度；

将所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值除以气缸的数量，得到所述发动机的第二粗暴度。

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，所述基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，以及，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，包括：

将所述当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值乘以所述气缸的数量，得到所述发动机的第一粗暴度；

将所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，作为所述发动机的第二粗暴度。

4.根据权利要求1至3任一项所述的发动机失火检测方法，其特征在于，所述第一气缸与所述当前气缸之间所经历的气缸的数量等于所述第二气缸与所述当前气缸之间所经历的气缸的数量。

5.根据权利要求1至3任一项所述的发动机失火检测方法，其特征在于，所述曲轴转角窗口的起点为所述气缸压缩上止点后的M度曲轴转角，M的取值大于0。

6.根据权利要求1至3任一项所述的发动机失火检测方法，其特征在于，所述对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样，包括：

在所述发动机满足失火检测条件时，对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样；

所述方法还包括：

在所述当前气缸的第一工作循环中，基于所述气缸对应的转速、负荷和水温确定所述粗暴度阈值；

在所述当前气缸的第二工作循环中，对所述当前气缸执行所述失火检测步骤，所述第一工作循环和所述第二工作循环是相邻的两个工作循环。

7.根据权利要求1至3任一项所述的发动机失火检测方法，其特征在于，还包括：

在一个统计周期内，统计确定的各所述气缸失火的次数；

基于统计结果与所述统计周期内总做功冲程数，确定失火率。

8.一种发动机失火检测装置，其特征在于，包括：

采样模块，用于对发动机的各气缸在选取的曲轴转角窗口内的运行时长进行采样；

检测模块，用于对每个气缸执行失火检测步骤；所述失火检测步骤包括：

基于检测的当前气缸在工作循环中的上一气缸与当前气缸的运行时长的差值，确定所述发动机的第一粗暴度，以及，基于所述当前气缸之前经历的第一气缸的所述运行时长与所述当前气缸之后经历的第二气缸的所述运行时长的差值，确定所述发动机的第二粗暴度，所述第一气缸和所述第二气缸为两个相邻的工作循环中的同一气缸；

基于所述第一粗暴度和所述第二粗暴度的差值，确定所述发动机的最终粗暴度；

基于所述发动机的最终粗暴度和粗暴度阈值的比较结果，确定所述当前气缸是否失火。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述发动机失火检测方法。

10.一种发动机，其特征在于，用于执行如权利要求1至7任一项所述发动机失火检测方法，或者包括如权利要求8所述发动机失火检测装置，或者包括如权利要求9所述电子设备。

11.一种作业机械，其特征在于，用于执行如权利要求1至7任一项所述发动机失火检测方法，或者包括如权利要求8所述发动机失火检测装置，或者包括如权利要求9所述电子设备，或者包括如权利要求10所述发动机。

Images