CN115929465A - 用于诊断发动机气缸的方法和系统 - Google Patents
用于诊断发动机气缸的方法和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115929465A CN115929465A CN202210922662.9A CN202210922662A CN115929465A CN 115929465 A CN115929465 A CN 115929465A CN 202210922662 A CN202210922662 A CN 202210922662A CN 115929465 A CN115929465 A CN 115929465A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cylinder
- engine
- cylinders
- load
- threshold
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 91
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 70
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 46
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 46
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000003094 perturbing effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 92
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 24
- 239000003570 air Substances 0.000 description 20
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 4
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000010863 targeted diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/008—Controlling each cylinder individually
- F02D41/0087—Selective cylinder activation, i.e. partial cylinder operation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
- F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/09—Testing internal-combustion engines by monitoring pressure in fluid ducts, e.g. in lubrication or cooling parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/024—Fluid pressure of lubricating oil or working fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0404—Throttle position
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0406—Intake manifold pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
- F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
- F02D41/2425—Particular ways of programming the data
- F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
- F02D41/2438—Active learning methods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Transportation (AREA)
Abstract
提供用于诊断发动机中的气缸的系统和方法。在一个示例中，该方法可以包括选择发动机的用于进行扰动的气缸，并在保持发动机的马力输出的同时，对所述气缸进行扰动。响应于气缸的扰动引起曲轴箱压力差大于或等于阈值差，可以指示所述气缸的退化情况。在一个示例中，扰动可包括切断到所述气缸的燃料供给。在一个示例中，发动机负载可以在发动机的多个气缸中的剩余气缸的每个剩余气缸之间重新分配，以保持发动机的马力输出。
Description
技术领域
本文公开的主题的实施例涉及用于诊断发动机中的气缸的方法和系统。
背景技术
发动机部件在运行过程中可能会退化。退化的发动机部件可以通过发动机服务(例如，通过诊断测试)进行检测。给定诊断测试的性能可能受到其特异性、可靠性、易于实施性和/或其他因素的影响。在一个示例中，可以通过泄漏测试来检测退化的发动机部件，其中通过将压缩空气引入发动机的一个或多个气缸并测量泄漏百分比来测试发动机的一个或多个气缸的保留空气的能力。泄漏超过阈值可以表明存在一个或多个退化的部件(包括但不限于进气门和/或排气阀、活塞环、缸盖垫圈、气缸盖、松动的紧固件和/或发动机缸体)，并且可能需要进一步检查以准确诊断和修复一个或多个泄漏路径、可能导致误诊和/或忽略一个或多个泄漏路径。可能希望有一些方法和系统来诊断退化的气缸，这些方法和系统的功能与目前可用的诊断测试不同。
发明内容
在一个实施例中，用于诊断发动机中的气缸的方法可以包括：选择发动机的用于进行扰动(perturbation)的第一气缸，并在保持发动机马力输出的同时，对第一气缸进行扰动；以及响应于第一气缸的扰动引起第一曲轴箱压力差大于或等于第一阈值差，指示第一气缸的第一退化情况。
附图说明
图1示出了根据本公开实施例的车辆的示意图，该车辆包括具有曲轴箱和多个气缸的发动机；
图2示出了根据本公开实施例的诊断发动机中一个或多个气缸的方法的流程图；
图3示出了根据本公开实施例的基于一个或多个气缸扰动后的曲轴箱压力差来诊断发动机中一个或多个气缸的方法的流程图；
图4示出了用于诊断发动机中一个或多个气缸的示例预定操作的时序图；
图5示出了在示例性诊断操作期间发动机曲轴箱压力的曲线图。
具体实施方式
本公开的实施例在以下描述中公开，并且可能涉及用于诊断内燃机系统中一个或多个退化气缸的系统和方法。这样的发动机系统可以置于车辆系统中。合适的发动机系统可以包括具有曲轴箱的发动机，其中曲轴箱用于保持多个气缸。本公开的方面可以减少与诊断一个或多个退化气缸相关的错误和维修引起的延迟(service-induced delay)。
在发动机系统失去动力的示例中，可以推断出气缸泄漏。研究气缸泄漏的一种方法是进行泄漏测试。在泄漏测试的一个示例中，发动机的单个气缸被隔离测试，而且气缸中的活塞保持在压缩行程的顶部并且相应的曲轴固定不动。气缸被供给压缩空气，且压力表读取阈值持续时间(例如，20分钟)下的压力损失。可以对发动机系统的每个气缸重复泄漏测试，并且可以将每个气缸产生的压力损失与阈值条件进行比较(例如，在20分钟内大于30％的压力损失表明异常)。该测试可以在发动机系统不运行时执行，使得附加的可观察的发动机操作参数可能会受到限制，并且该测试可能与长隔离时间相关联。一旦检测到压力损失超过阈值条件，可以执行其他诊断以识别一个或多个泄漏路径。在一个示例中，泄漏测试可能依赖于执行技术人员的专业知识，这些执行技术人员可以通过听诊器使用听觉提示、诸如冒泡或烟雾颜色的提示或其他指标来缩小诊断范围。在某些情况下，泄漏测试可能导致误诊和产生误分配服务。一种用于基于曲轴箱压力差诊断一个或多个退化气缸的方法可以减轻上述一些挑战。
基于曲轴箱压力差诊断气缸的技术效果是，可以以更高的特异性和准确性来表征异常的发动机性能。在一个实施例中，一种用于诊断一个或多个退化气缸的方法可以包括选择发动机的用于进行扰动的目标气缸，并在保持发动机马力输出的同时，对目标气缸进行扰动。在示例性实施例中，扰动可以包括调整(例如，切断(cut))给目标气缸的燃料供给。在目标气缸受到扰动的情况下，可以测量曲轴箱压力并将测量到的曲轴箱压力与测试前(pre-test)的曲轴箱压力进行比较，曲轴箱压力差大于阈值差(例如，测量到的曲轴箱压力与测试前曲轴箱压力偏差超过10％)，表明气缸退化。在一些示例中，可以执行该方法来识别和诊断单个退化的气缸。在其他示例中，可以执行该方法来识别和诊断多个退化的气缸。在可以诊断多个气缸的示例中，该方法可以包括如上所述的对每个气缸进行测试，并且如果任何气缸的曲轴箱压力差大于或等于阈值，则可以指示该气缸的缺陷。
切断给目标气缸的燃料供给后测量曲轴箱压力差可以隔离与目标气缸、目标气缸的活塞和/或目标气缸的活塞环相关的泄漏路径。在一个示例中，对于进气门或排气阀中的泄漏，曲轴箱压力差的大小和/或变化率可能与曲轴箱中的泄漏不同。在该方法的示例性实施例中，该方法可以包括将发动机的马力输出保持在中等负载范围内。通过在一个或多个发动机工况的定义范围内执行该方法，并在这些工况下保持发动机，可以系统地控制诊断过程的工况。
图1示出了由包括曲轴箱和多个气缸的发动机提供动力的车辆系统的实施例。具体地，图1示出了车辆系统100的实施例的框图。在示出的示例中，发动机104(例如，内燃机，诸如高速柴油发动机)耦合到车辆系统的车辆，车辆被描绘为轨道车辆106(例如，机车)。车辆可以通过多个车轮112在轨道102上运行。如所描绘的，车辆可以包括发动机。发动机可以包括曲轴箱108。曲轴箱是曲轴(未显示)的外壳。曲轴箱可以耦合到至少部分地容纳多个气缸101(如图1所示的代表性气缸)的气缸体(未示出)。在一个实施例中，多个气缸可以包括测试气缸，在图2-4中详细描述的诊断线程期间对该测试气缸的燃料供给进行调整。测试气缸可以是测量曲轴箱压力的目标气缸。在另一示例中，测试气缸可以是扰动气缸，扰动气缸与测量曲轴箱压力的目标气缸是分开的。所述多个气缸中的一个或多个气缸中的每个气缸可以按顺序选作测试气缸。因此，在示例性实施例中，可以按顺序调整向多个气缸中的每个气缸的燃料供给，以诊断每个气缸为退化或非退化。
曲轴箱可以包括压力传感器109，压力传感器109可以监测曲轴箱的内部压力，并且压力传感器109可以通信耦合到控制器110以向控制器110提供监测数据。在其他实施例中，可以有多个曲轴箱压力传感器。例如，对于单个目标气缸，可以有一个可拆卸的(例如，磁化、可拆卸的紧固、通过温和的粘合剂粘附、或可用手拆卸的其他方式)曲轴箱压力传感器，并且该曲轴箱压力传感器可以置于任何其他目标气缸上。在某些示例中，可以包括多个可拆卸曲轴箱压力传感器，以同时测量不同目标气缸处曲轴箱的内部压力。例如，多个传感器可以沿着曲轴旋转轴置于不同的位置，以减少曲轴箱压力中可能是由点火顺序等导致的某些振荡。在另一示例中，可以有永久固定的(例如，焊接的或以通过施加外力可拆卸的其他方式)曲轴箱压力传感器，该曲轴箱压力传感器安装在单个目标气缸上或每个气缸或每个气缸组上。每个气缸包括至少一个进气阀103、排气阀105和喷油器107。每个进气门、排气阀和喷油器可以包括致动器，该致动器可以通过来自发动机控制器的信号来致动。在一个实施例中，进气阀可以接合和脱离废气再循环系统(未示出)。在其他非限制性实施例中，发动机可以位于固定平台中。合适的固定平台可以包括发电厂应用。其他合适的车辆可包括船舶、采矿或工业设备、公路车辆和非公路车辆推进系统。
发动机可以从进气通道114接收用于燃烧的进气。进气通道可以包括空气过滤器160，该空气过滤器过滤从车辆外部接收到的空气。由发动机燃烧产生的废气可以被供应到排气通道116。废气可能流经排气通道，并从轨道车辆的排气烟囱中流出。排气通道可以包括废气传感器162，废气传感器162可以监测废气的温度和/或空燃比，并且废气传感器162可以耦合到控制器以向控制器提供监测数据。
发动机系统可以包括燃料系统164，该燃料系统164流体地耦合到多个气缸中的每一个气缸。控制器可以通信地耦合到燃料系统。所述燃料系统可以包括多个阀门166，多个阀门166分别控制多个气缸的燃料供应，多个阀门中的每个阀门在一组连续可变的位置上可调节。例如，给定的阀门可以呈现打开、部分打开和关闭位置。当阀门打开或部分打开时，燃料可以流过阀门。当阀门关闭时，燃料无法通过阀门。在一示例中，发动机可以是柴油发动机，其通过压缩点火燃烧空气和柴油燃料。在另一示例中，发动机可以是双燃料或多燃料发动机，其在对空气-气体燃料混合物进行压缩期间喷射柴油燃料时可以燃烧气态燃料和空气的混合物。在其他非限制性实施例中，发动机可以通过压缩点火(和/或火花点火)额外燃烧燃料，包括汽油、煤油、天然气、生物柴油或其他密度相似的石油馏出物。
合适的轨道车辆可以是柴油电力机车。合适的柴油电力机车可以包括干线运输机、重载货运运输车、客运铁路车辆、分流器、切换器等。所述柴油电力机车可以包括其他动力源，如混合动力(电池)、燃料电池、氢发动机等。虽然柴油被用作示例燃料，但也可以使用其他燃料。合适的其他燃料可包括汽油、煤油、乙醇、生物柴油、天然气和前述燃料的组合。如图1所示，发动机可以耦合到发电系统，发电系统包括交流发电机/发电机122和多个电动牵引电机124。例如，发动机可以是产生扭矩输出的柴油和/或天然气发动机，该扭矩输出可以被传递到交流发电机/发电机，交流发电机/发电机与发动机机械地耦合。在本文中的一个实施例中，发动机可以是使用柴油燃料和天然气运行的多燃料发动机。
交流发电机/发电机产生的电力可以存储并应用于随后传播到各种下游电气部件。例如，交流发电机/发电机可以与多个电动牵引电机电耦合，并且交流发电机/发电机可以向多个电动牵引电机提供电力。如所描述的，多个电动牵引电机中的每一个可以耦合到多个车轮中的一个车轮，以提供牵引力以推动轨道车辆。一个示例配置可以包括每个车轮组(例如，多个车轮的子集)一个电动牵引电机。如所描述的，六个电动牵引电机可以对应于轨道车辆的六对动力轮中的每一个。在另一示例中，交流发电机/发电机可以耦合到一个或多个电阻网格(resistive grid)126。电阻网格可以通过该网格产生的热量来消耗多余的发动机扭矩，其中该网格产生的热量是由交流发电机/发电机产生的电力产生的。额外地或可替换地，电阻网格可以在动态制动模式下使用，以消散牵引电机产生的电力。
在一些实施例中，车辆系统可以包括设置在进气通道和排气通道之间的涡轮增压器120。涡轮增压器可以增加吸入进气通道的环境空气的空气充气量，以在燃烧过程中提供更大的充气密度，从而提高功率输出和/或发动机运行效率。涡轮增压器可以包括至少一个压缩机(未示出)，所述至少一个压缩机可以至少部分地由至少一个对应的涡轮机(未示出)驱动。在一些实施例中，车辆系统可以包括在涡轮增压器的上游和/或下游的排气通道中耦合的后处理系统。在一个实施例中，后处理系统可包括柴油氧化催化剂(DOC)和/或柴油颗粒过滤器(DPF)。在其他实施例中，后处理系统可以额外地或可替换地包括一个或多个排放控制装置。这种排放控制装置可包括选择性催化还原(SCR)催化剂、三元催化剂、NOx捕集器、或各种其他装置或废气后处理系统。
如图1所示，车辆系统可以包括热管理系统150(例如，发动机冷却系统)。热管理系统可以使冷却液(例如，水、乙二醇等)循环通过发动机，以吸收发动机废热并将加热的冷却液分配到热交换器，例如散热器152(例如，散热器热交换器)。合适的冷却液可以是水。风扇154可以与散热器耦合，以在车辆缓慢移动或停止而发动机运行时保持气流通过散热器。在一些示例中，风扇的速度可以由控制器控制。由散热器冷却的冷却液可以进入油箱(未示出)。然后冷却液可以通过水或冷却液泵156泵送回发动机或车辆系统的另一部件。
控制器可以控制与车辆相关的各种部件。例如，车辆系统的各种部件可以通过通信信道或数据总线耦合到控制器。在一个示例中，控制器可以包括计算机控制系统。控制器可以附加地或可替换地包括持有非瞬态计算机可读存储介质(未示出)的存储器，该介质包括用于启用车载监测和轨道车辆运行控制的代码。在一些示例中，控制器可以包括多个控制器，每个控制器彼此通信，例如第一控制器用于控制发动机，而第二控制器用于控制轨道车辆的其他运行参数(例如牵引电机负载、鼓风机速度等)。第一控制器可以基于从第二控制器接收的输出来控制各种致动器，和/或第二控制器可以根据从第一控制器接收的输出来控制各种致动器。
控制器可以从多个传感器接收信息，并且可以向多个致动器发送控制信号。控制器在监督发动机和/或轨道车辆的控制和管理的同时，可以被配置成接收来自各种发动机传感器的信号，如本文进一步阐述的，以确定运行参数和运行工况，并相应地调整各种发动机致动器以控制发动机和/或轨道车辆的运行。例如，控制器可以从各种发动机传感器接收信号，包括但不限于曲轴箱压力、发动机转速、发动机负载、进气歧管气压、增压压力、排气压力、环境压力、环境温度、废气温度、废气空燃比、颗粒过滤器温度、颗粒过滤器背压、发动机冷却液压力等。额外的传感器，如冷却液温度传感器，可以位于冷却系统中。相应地，控制器可以通过向各种部件(例如多个电动牵引电机、交流发电机/发电机、喷油器、阀门、冷却液泵等)发送命令来控制发动机和/或轨道车辆。例如，控制器可以控制限制性元件(例如，诸如阀门)的操作，以允许或切断从燃料系统到发动机的给定气缸的燃料供给。由控制器控制的其他致动器可以耦合到轨道车辆中的各个位置。
现在转向图2，示出了一种用于诊断发动机中的一个或多个气缸的方法200。在示例性实施例中，方法200可以基于根据下面参照图3详细描述的方法300接收的一个或多个标志来诊断一个或多个气缸。用于执行此处参照图2和图3描述的方法的指令可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(例如上面参照图1描述的传感器)接收的信号来执行。按照下面描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调节发动机运行。这里描述的方法可以在发动机运行的情况下操作。
在步骤202中，该方法包括检测、测量和/或估计发动机的运行工况。发动机的运行工况可以包括以下中的一者或多者：发动机转速、发动机负载(例如，发动机的马力输出)、发动机温度、环境条件(例如，环境温度、压力、湿度等)、当前操作员的扭矩需求、歧管压力、曲轴箱压力、歧管气流、燃料温度等。发动机运行工况可以通过与控制器通信地耦合的一个或多个传感器(例如，曲轴箱压力传感器测量的曲轴箱压力)来测量，或者可以基于可用数据推断(例如，发动机温度可以根据由发动机冷却液温度传感器测量的发动机冷却液温度来估计)。
在步骤204处，该方法包括确定是否满足一个或多个气缸诊断条件。一个或多个气缸诊断条件可以存储在系统的控制器上，并且每个气缸诊断条件可以包括描述中等负载发动机运行工况的上限阈值和下限阈值(例如，节气门水平或“挡位”、发动机转速、马力输出、发动机气流、歧管压力等)。在一个实施例中，气缸诊断条件可以包括从发动机的分别对应于怠速、低、中、高负载马力输出(例如，分别为100、800、1200和1500HP)的多个怠速、低、中、高节气门水平(例如，挡位分别设置为0、1、3-5和6-8)中选择中等负载节气门水平(例如，挡位设置为3、4或5，其中挡位8是最高负载节气门水平)，以将马力输出限制为中等负载马力输出。在示例性实施例中，将马力输出限制为中等负载马力输出可以包括(主动地)将马力输出维持在上限和下限阈值马力之间(例如，1200-2400HP)。不同的阈值马力可以在其他实施例中选择。在一个实施例中，气缸诊断条件可包括歧管气压比环境压力大至少阈值量(例如，高于环境20％)或在上限和下限阈值量之间(例如，高于环境15-25％)。在一个实施例中，气缸诊断条件可以包括涡轮增压器被接合。在一个实施例中，气缸诊断条件可包括废气再循环模式被脱离。在一个实施例中，气缸诊断条件可包括排气温度大于阈值预热(warm-up)温度(例如，300℃)和/或发动机已经运行至少阈值预热持续时间(例如，3分钟)。在一个实施例中，气缸诊断条件可以包括控制器接收启动气缸诊断的请求(例如，来自技术人员或基于预定循环)。一个或多个气缸诊断条件可以包括一个或多个上述气缸诊断条件和/或此处未明确描述的其他参数或条件的任意组合。在该方法的一个实施例中，在保持中等负荷发动机运行工况的同时执行气缸诊断可以有助于确定气缸之间的区别，并且可以更准确地识别异常气缸。
响应于发动机系统在没有气缸诊断条件满足的情况下运行，该方法可以进入步骤206。在步骤206处，该方法包括生成指示，例如无法满足一个或多个气缸诊断条件的指示。在一个示例中，无法满足各种发动机参数的阈值可以产生不确定的结果，因此可能无法启动气缸诊断。在示例中，发动机系统可能无法产生足够的马力来满足一个或多个气缸诊断条件，因此一般的诊断策略可能更合适。在另一示例中，马力输出的大幅下降超过阈值马力输出可能表明系统级的异常，例如交流发电机或燃料喷射故障，其可以在指示中指定。在一些实施例中，可以在步骤206处不生成指示，并且没有指示可以(例如，由技术人员或车辆操作员)推断为无法满足一个或多个气缸诊断条件。因此，在图2中，步骤206以虚线表示，因为生成指示可以是可选的。额外地或可替换地，如果一个或多个气缸诊断条件不满足或随后生成指示，则该方法可以进入208，其中发动机可以在典型的发动机运行工况下运行。
返回到步骤204，响应于发动机系统在满足气缸诊断条件的情况下运行，该方法可以进入步骤210。在步骤210处，该方法包括按照下面参照图3详细描述的方法、基于曲轴箱压力执行气缸诊断测试。
在步骤212处，该方法包括确定是否接收到故障标志(fault flag)。如果在步骤212处接收到至少一个故障标志，则该方法可以继续执行步骤216。在216处，该方法包括生成表明至少一个气缸退化的指示，并且一个或多个发动机运行工况可以被改变以考虑至少一个退化的气缸(例如，在气缸之间减少或重新分配燃料供给、发动机负载、发动机转速等)。该方法可以继续到步骤218，其中发动机可以在一个或多个改变后的发动机运行工况下运行。在一个示例中，可以给出指令以基于接收的至少一个故障标志来使发动机在一个或多个改变后的发动机运行工况下运行，例如在减少或重新分配燃料供给、发动机转速和/或发动机负载的情况下运行以减轻进一步退化。
在一些实施例中，可以存在指示一个或多个退化气缸的单个阈值，使得产生超过阈值的差异的任何气缸测试都可以导致产生一个或多个改变的发动机运行工况。在其他实施例中，不同类型的故障标志可由控制器接收。故障标志和退化情况在下面更详细地参考图3描述。
作为一个示例，可以在步骤212处接收指示轻度退化情况或气缸特定退化情况(cylinder-specific degradation condition)的一个或多个第一故障标志。如果在步骤212处没有接收到第一故障标志，则该方法可以继续到步骤214以确定是否接收到第二故障标志。例如，在步骤214处可以接收指示严重退化情况或系统级退化情况(system-widedegradation condition)的一个或多个第二故障标志，其中严重退化情况的严重程度大于轻度退化情况。因此，如果接收到至少一个第二故障标志，则该方法可以继续执行步骤220，其中在步骤220，可以随着停止发动机运行的指令生成严重退化情况的指示。在一个示例中，停止发动机运行的指令可以包括关闭发动机和更换退化元件(例如，破裂的活塞环)的指令。从步骤220开始，该方法可以继续到步骤222，其中在步骤222，停止发动机运行。
返回到步骤214，如果没有接收到第二故障标志，则该方法继续到步骤206。在步骤206处，该方法包括生成无气缸或系统退化的指示。在其他实施例中，故障标志不基于严重程度或范围对退化情况进行分类，该方法可以从步骤212处确定没有接收到故障标志直接继续到206。因此，在图2中，步骤214、220和222以虚线表示，因为在没有故障标志之间的差异时，停止发动机运行以避免严重的或系统级退化情况可以不执行。在额外的或可替换的实施例中，可以在206处不生成指示，并且没有指示可以被(例如，技术人员或车辆操作员)推断为没有气缸或系统退化。因此，并且如上所述，在图2中，步骤206以虚线表示，因为生成指示可以是可选的。从206开始，该方法可以进入步骤208，其中在步骤208，发动机可以在典型的发动机运行工况下运行。
现在参考图3，示出了一种用于基于曲轴箱压力差诊断发动机的一个或多个气缸的方法300。在一个实施例中，该方法可以包括对测试气缸进行主动扰动(例如通过切断对测试气缸的燃料供给)，以及对发动机的多个剩余气缸中的至少一个气缸进行被动扰动(例如在保持中等负载发动机马力输出的同时通过在剩余气缸的一个或多个气缸之间重新分配发动机负载)。可以按照下面描述的方法测试发动机的每个气缸，或者可以测试发动机的气缸中的一个气缸或气缸子集。在一个实施例中，可以在测试的持续时间内监测一个或多个发动机运行工况。将发动机保持在中等负载运行工况可以有效和有针对性地诊断退化的气缸，并排除其他复杂或干扰的诊断可能性。在一个实施例中，图3的方法可以作为上述在图2中详细描述的方法的一部分来执行(例如，在210处)。
在步骤302处，该方法包括接收第一(例如，测试前的)曲轴箱压力。在一个实施例中，当发动机的多个气缸中的每一个都被供给燃料时，例如，在评估一个或多个气缸诊断条件时，可以对测试前的曲轴箱压力进行检测、测量、估计等，例如，通过曲轴箱压力传感器。测试前的曲轴箱压力的指示可以存储在控制器存储器中。在一些实施例中，发动机在典型运行期间可以不包括曲轴箱压力传感器，并且曲轴箱压力可由具有压力计的诊断技术人员监测。在一个实施例中，测试前的曲轴箱压力可以被循环地接收。例如，在气缸测试之间(例如，燃料切断)，发动机的所有气缸都可以被供给燃料，并且发动机运行至少阈值持续时间，例如，一分钟，在此期间可以测量曲轴箱压力并接收作为测试前的曲轴箱压力。在示例中，测试前的曲轴箱压力可以在1分钟内平均为-1.9英寸水柱(inAq)，例如，比大气或环境压力低1.9inAq。
在步骤304处，该方法包括选择测试气缸进行诊断。在一个实施例中，第一气缸可以是目标气缸，其中曲轴箱压力可以被监测。在另一实施例中，在满足某些示例中的一个或多个气缸诊断条件之前、或者在满足其他示例中的一个或多个气缸诊断条件时或之后，目标气缸的子集或一系列目标气缸可以被选择。在一个示例中，气缸测试排序可以在控制器处预设，例如，第一气缸可以是点火顺序的第一气缸。在另一实施例中，技术人员可以选择诊断的顺序。在一个实施例中，气缸测试排序可以是随机的(例如，在控制器处根据伪随机数生成器进行选择)。额外地或可替换地，基于例如气缸年龄之类的各种条件，第一气缸(或任何目标气缸)可以被预先标记(例如，在满足测试条件之前)为退化。在一个实施例中，响应于例如在保持马力输出的同时满足一个或多个气缸诊断条件，来选择每个目标气缸。
在步骤306处，该方法包括调整供给至第一气缸的燃料。在一个实施例中，调整可以包括切断供给至第一气缸的燃料。在另一个实施例中，调整可包括将供应到第一气缸的燃料减少，例如，减少50％。在一个示例性实施例中，可以立刻切断至单个气缸的燃料供给，但发动机的所有剩余气缸可以保持燃料供给，并且发动机负载在多个供给燃料的气缸之间重新分配以保持发动机的马力输出。在示例性12缸发动机中，可以切断至第一气缸的燃料供给，且负载可以在发动机的其余11个气缸之间重新分配，以保持发动机的中等负载马力输出。
在步骤308处，该方法包括接收第二(气缸测试)曲轴箱压力。在一个实施例中，伴随着切断到目标气缸的燃料供给，发动机可以运行长达阈值持续时间(例如，1分钟)，在此期间，气缸测试曲轴箱压力可以由控制器接收。在一个示例中，气缸测试曲轴箱压力可以大于测试前的曲轴箱压力，例如，在1分钟内平均为-2.0inAq。
在步骤310处，该方法包括测量第一曲轴箱压力差。第一曲轴箱压力差可以是针对第一气缸接收的第一和第二曲轴箱压力之间的差值。在一个实施例中，第一和第二曲轴箱压力中的每一个压力可以是负值，并且可以测量第一和第二曲轴箱压力之间的绝对差值。在示例中，第一曲轴箱压力差可以以百分比表示，例如，第二气缸测试曲轴箱压力可以与第一测试前的曲轴箱压力相差5％。
在步骤312处，该方法包括将第一曲轴箱压力差与阈值差进行比较。在该方法的一个实施例中，阈值差可以是单个阈值幅度(例如，比测试前高10％)。在附加或可替换的实施例中，阈值差可以是下限阈值界限，并且可以没有上限阈值界限。在其他实施例中，第一气缸的诊断可以通过将第一曲轴箱压力差与两个(例如，上限和下限)阈值差进行比较来确定，第一(下限)阈值差小于第二(上限)阈值差。例如，第一阈值差可以设置为大于或等于第一测试前的曲轴箱压力的10％，第二阈值差可以设置为大于或等于第一测试前的曲轴箱压力的20％。在一些实施例中，第一和第二阈值差可以指示第一气缸退化情况的严重程度或范围。例如，第一曲轴箱压力差大于或等于第一阈值差且小于第二阈值差可以表示第一气缸的第一轻度退化情况，而第一曲轴箱压力差大于第一阈值差且大于或等于第二阈值差可以表示第一气缸或发动机另一部件的第二更严重退化情况(或第二退化情况可以对应于系统级退化情况)。如果第一曲轴箱压力差小于阈值差(例如，小于10％)，则该方法可以继续到314，其中在步骤304，可以为第一气缸设置通过标志。在一个示例中，可以为气缸测试曲轴箱压力差为5％的气缸设置通过标志。
例如，在步骤312处，可以确定第一曲轴箱压力差是否大于第一阈值差，且如果是，该方法可以继续到步骤315。在315处，该方法包括确定第一曲轴箱压力差是否大于或等于第二阈值差。
在示例中，第一阈值差可以是10％，第二阈值差可以是20％，且第一曲轴箱压力差可以是11％。在这样的示例中，第一曲轴箱压力差可以大于第一阈值差且小于第二阈值差。因此，该方法可以继续到步骤317，其中在步骤317，可以为第一气缸设置指示第一退化情况的第一故障标志。
返回到步骤315，该方法包括确定气缸测试差值是否大于或等于第二阈值差。例如，第二阈值差可能是20％，气缸测试差值为21％。在这样的示例中，气缸测试差值大于第二阈值差。该方法继续到步骤316，其中在步骤316，为目标气缸设置第二故障标志。
在使用单个阈值差的其他实施例中，故障标志可以不基于严重程度或范围对退化情况进行分类，并且该方法可以直接从步骤312处确定第一曲轴箱压力差大于阈值差继续到步骤317。因此，在图3中，步骤315和316以虚线表示，因为在一些实施例中可以实现没有上限阈值差(例如，第二阈值差)。
在一示例中，阈值差和故障标志可以存储在控制器存储器中，故障标志包括退化气缸的位置/标识的指示。额外地或可替换地，可以在控制器存储器中包括多个阈值差(例如，在步骤312和315都包括在内的实施例中)。在这样的示例中，故障标志可以指示退化气缸的位置/标识和退化情况。在一个实施例中，第一退化情况的指示可以通过第一故障标志来指示(例如，气缸测试曲轴箱压力可以比测试前的曲轴箱压力大10％)。在一个实施例中，发动机的第二退化情况(其相对严重程度可以大于第一气缸的第一退化情况)可以通过第二故障标志来指示(例如，气缸测试曲轴箱压力可以比测试前的曲轴箱压力大20％)。在示例中，刮伤的活塞环可以产生指示第一故障标志的曲轴箱压力差，而开裂的活塞环可以产生指示第二故障标志的曲轴箱压力差。
在诊断第一气缸后，该方法可以继续到步骤318。在步骤318处，该方法包括确定第一气缸是否为该气缸诊断测试的最后一个气缸。如果第一汽缸不是气缸诊断测试的最后一个气缸，则该方法可以返回到步骤302并且气缸诊断测试可以继续对待测发动机的所有剩余气缸的每个第二气缸进行(例如，基于各个第二曲轴箱压力差来诊断每个第二气缸)。如果第一气缸是气缸诊断测试的最后一个气缸，则可以继续到步骤320以确定是否接收到任何故障标志。如果接收到至少一个故障标志，则该方法可以继续到步骤322，其中在步骤322，接收到一个或多个故障标志可以分别识别一个或多个退化的气缸，然后该方法可以返回至例如上述参考图2详细描述方法。如果在步骤320处没有接收到故障标志，则该方法可以返回至例如上述参考图2详细描述的方法。
现在参考图4，时间轴400被描绘为示出诊断发动机中的一个或多个气缸的示例预定操作，例如，基于图2-3的方法。水平轴(x轴)表示时间，而垂直标记t1到t8标识示例预定操作期间的参考时间。以下参数被绘制为气缸诊断条件，这些参数由发动机的控制器在示例预定操作期间读取：节气门水平或挡位(实线424)、发动机转速(实线426)、发动机气流(线428和430)、发动机负载或马力输出(实线432)、歧管气压(实线434)和曲轴箱压力(实线438)。标志指示参数针对第一气缸440和第二气缸442进行绘制。标志参数处于关闭状态直至曲轴箱压力测试发生。在曲轴箱压力测试之后，可以为气缸设置标志。如果未检测到大于阈值差的差值，则标志可以保持关闭状态。如果检测到大于第一阈值的压力差，则可以设置第一标志条件。如果检测到大于第二阈值的压力差，则可以设置第二标志条件。
在一个实施例中，本文中描述的气缸诊断测试可以在各个下限和上限阈值对内验证气缸诊断条件之后执行。例如，虚线402表示上限阈值挡位(例如，5)，虚线404表示下限阈值挡位(例如，3)，而实线424表示在控制器处接收的发动机节气门水平或挡位(例如，来自控制器的存储器或车辆操作员)。挡位编号是任意的，可以使用其他中等负载挡位或编号方案。虚线406表示发动机转速上限阈值[例如，每分钟800转(RPM)]，虚线408表示发动机转速下限阈值(例如，500RPM)，而实线426表示由曲轴旋转传感器在一实施例中指示的发动机转速。虚线410表示发动机气流上限阈值[例如，每分钟600立方英尺(CFM)]，而虚线412表示发动机气流下限阈值(例如，300CFM)。在一个实施例中，点划线428表示发动机气流到第一气缸组，而实线430表示发动机气流到第二气缸组，在一个实施例中，每个发动机气流由各个气流传感器指示。在一个示例中，气缸诊断条件可包括到第一和第二气缸组的进气气流保持基本相同(例如，彼此相差5％以内)。虚线414表示发动机负载上限阈值[例如，1265马力(HP)]，虚线416表示发动机负载下限阈值(例如，1215HP)，而实线432表示在一个实施例中通过气流传感器输出和燃料喷射读数估计的发动机负载。虚线418表示歧管气压上限阈值(例如，比环境高30％)，虚线420表示歧管气压下限阈值(例如，比环境高15％)，而实线434表示在一个实施例中基于歧管气压(MAP)传感器的输出估计的歧管气压。虚线422表示曲轴箱压力上限阈值(例如，-1.6inAq)，虚线436表示曲轴箱压力下限阈值(例如，-2.0inAq)，而实线438表示在一个实施例中通过曲轴箱压力传感器指示的曲轴箱压力。在一些实施例中，气缸诊断条件可以允许技术人员快速和容易地确定气缸之间的区别，以有效和准确地识别退化的气缸。
在t1之前，关闭电源时发动机转速为0。在t1时，当发动机通电时，发动机转速增加。同样在t1处，发动机负载增加，歧管气压增加，而曲轴箱压力降低。在气缸测试之前，第一气缸标志440和第二气缸标志442都关闭。
在t2处，启动气缸诊断测试(例如，由控制器或技术人员启动)。从t2到t3，发动机运行工况可以由发动机系统中的各种传感器检测、估计或测量，并被传送至控制器。在满足气缸诊断条件之前，气瓶诊断测试可能无法进行。
在t3处，挡位设置为3，并且发动机负载介于中等负载范围中的下限阈值和上限阈值之间(例如，1235HP)，表明发动机负载在执行诊断的期望范围内。此外，发动机转速介于发动机转速下限阈值和发动机转速上限阈值之间(例如，700RPM)，表明发动机转速在执行气缸诊断的期望范围内。在该示例中，第一和第二气缸组的进气气流基本相似(例如，在±5％以内)且介于发动机气流下限阈值和发动机气流上限阈值内(例如，500和550CFM)。在该示例中，歧管气压介于歧管气压上限阈值和歧管气压下限阈值之间(例如，比环境高+20％)，且曲轴箱压力介于曲轴箱压力上限阈值和曲轴箱压力下限阈值之间(例如，-1.8inAq)。在一个实施例中，发动机运行工况可以由技术人员监测，并且一旦达到期望工况，技术人员就可以启动发动机致动器(例如，在显示界面或机械致动器处，例如可按下按钮)以开始气缸诊断测试。在另一个实施例中，气缸诊断测试可以在气缸诊断条件得以满足时自动开始(例如，通过来自控制器的命令或一组命令)。
响应于气缸诊断条件被满足，在t4处，可以接收第一测试前曲轴箱压力。在一个示例中，第一测试前曲轴箱压力被测量第一阈值持续时间(例如，1分钟，例如在t4和t5之间)并且可以确定平均值(例如，-1.8inAq)。在测量第一测试前曲轴箱压力的同时，控制器和/或技术人员(例如，在显示界面)可以监测其他气缸诊断条件。在一个示例中，在第一测试前曲轴箱压力测量期间(从t4到t5)，所有监测的发动机参数都保持在上限和下限内，以便保持中等负载发动机工况。
在t5处，测试的第一气缸被主动扰动。在示例性实施例中，主动扰动包括调整(例如，切断)到第一气缸的燃料供给达测试持续时间(例如，小于1分钟)。同样在t5，在保持中等负载发动机马力的同时，发动机的剩余气缸通过在剩余气缸之间重新分配发动机负载而被被动扰动。接收第一气缸测试曲轴箱压力，例如，在被测量了第二阈值持续时间(例如，1分钟，例如在t5和t6之间)和被平均后。发动机负载和发动机转速略有增加(例如，分别达到1240HP和725RPM)，并且两个参数都保持在上限阈值和下限阈值内。第一气缸测试曲轴箱压力被发现与第一测试前曲轴箱压力基本相似(例如，在10％以内)(例如，气缸测试曲轴箱压力在一分钟内可以平均为-1.8inAq)。在该示例中，第一测试前和第一气缸测试曲轴箱压力之间的差小于第一阈值差(例如，小于10％)，并且为第一气缸设置通过标志。第一气缸标志440在t6处完成测试后保持关闭。
在t6处，停止对第一气缸的气缸诊断测试。发动机在燃料供给调整之间运行重置持续时间(例如，至少1分钟)。在某些示例中，重置持续时间可以大于测试持续时间。在一示例中，在燃料供给调整之间(例如，在重置持续时间期间)监测曲轴箱压力，并且控制器可以接收第二测试前曲轴箱压力(例如，在第一阈值持续时间内被测量)。在一个示例中，发动机参数在切断区之间的持续时间内保持在上限和下限内。
在t7，到第二气缸(不同于第一气缸)的燃料供给被切断达测试持续时间，且在保持中等负载发动机马力的同时，发动机负载在发动机的剩余气缸之间重新分配。第二气缸测试曲轴箱压力在第二阈值持续时间内被测量。发动机负载略有下降(例如，1235HP)，但保持在中等负载上限和下限阈值内。从t7到t8，发动机转速保持在发动机转速上限阈值和发动机转速下限阈值内(例如，525RPM)。歧管气压、发动机气流和挡位也保持在上限阈值和下限阈值内。发现第二气缸测试曲轴箱压力与第二测试前曲轴箱压力有显著差异(例如，第二气缸测试曲轴箱压力在一分钟内平均值可以为-2.2inAq)。在该示例中，第二测试前和第二气缸测试之间的压力差大于第一阈值差，但小于第二阈值差(例如，在10％和20％之间)。第二气缸故障标志442可以在t8处完成测试时设置为1，指示第二气缸的第一退化情况。
在t8处，停止对第二气缸的气缸诊断测试。在一些示例中，气缸诊断测试可以继续进行，直到所有期望气缸都被测试。在气缸诊断测试期间，可以继续为每个测试气缸设置通过或故障标志。示例时间线在测试了待测的期望气缸的最后一个气缸后结束。在气缸诊断测试之后，可以发出总结指示，指定结果和发动机运行工况和/或可以被改变的发动机运行工况。额外地或可替换地，退化情况可以被指示，例如，第一退化情况或第二更严重退化情况。在一个示例中，在第一退化情况下产生一个故障标志的两个气缸的气缸诊断测试，可以产生包括改变发动机运行工况以管理退化气缸的指令的指示(例如，挡位<6；发动机转速<800RPM)。在示例中，在第一退化情况下产生一个故障标志以及在第二退化情况下产生一个故障标志的两个气缸的气缸诊断测试，可以产生包括关闭发动机和维修一个或多个退化气缸的指令的指示。
在气缸诊断测试期间，可以监测发动机运行工况。在一个示例中，如果一个或多个发动机运行工况偏离了中等负载发动机工况，则总结指示可以表明气缸诊断测试的结果没有定论。例如，如果在到气缸的燃料供给切断期间观察到发动机负载的显著降低或增加(例如，在中等负载范围之外)，则可以建议进行额外的或可替换的诊断。
现在参考图5，示出了在示例性诊断操作期间发动机的曲轴箱压力的曲线500。在该示例中，绘制的发动机运行工况包括节气门水平或挡位502、总马力504、发动机转速506和曲轴箱压力508。如图所示，挡位设置为3，发动机转速为700RPM，总马力范围为1215至1305HP，以及曲轴箱压力范围为-1.4至2.3inAq。在到每个指定气缸的示例性燃料供应切断期间，持续时间和参数读数以灰色表示(例如，510)。在示例性燃料供给恢复期间，持续时间和参数读数为黑色(例如，512)。燃料供给被循环地切断和恢复，直到发动机的所有十二个气缸都经过单独测试。每个气缸的燃料供给切断期间曲轴箱压力508读数被用括号括起来。曲轴箱压力和其他运行工况在整个示例性诊断操作中受到监控。对于12缸发动机的11个气缸，切断到气缸的燃料供给不会导致曲轴箱压力的异常变化(例如，-1.9inAq气缸测试平均值；-1.9inAq测试前平均值)。切断到发动机的第九个气缸的燃料供给导致曲轴箱压力异常降低(如图中箭头514所示)，表明第九个气缸退化(例如，-2.2inAq气缸测试平均值)。在该图中，在第九个气缸的示例性诊断操作期间，其他监测的运行工况没有发生显著变化。
通过这种方式，一种基于曲轴箱压力差诊断退化气缸的方法可以减少维修引起的延迟和与诊断过程相关的错误(例如，误诊)。例如，通过将测试前的曲轴箱压力与切断到目标气缸的燃料供给期间的曲轴箱压力进行比较，位于曲轴箱内的部件(例如，活塞环、气缸等)可以被选择性地考虑，而位于曲轴箱外的部件(例如，排气阀、进气阀等)可以被排除在诊断考虑之外。在整个测试期间保持指定范围的发动机运行工况(例如，对于预热的中等负载发动机)可以更准确地评估其他发动机系统部件(例如，燃料喷射系统、涡轮增压器等)的健康，由此将这些部件排除在诊断考虑之外。此外，监测信息性运行工况，同时命令对指定范围的发动机运行工况进行主动保持，可以改善对系统级异常的检测，如果出现异常，则可以额外告知诊断。总体而言，可以降低维修体验的复杂性，维修体验更准确，并且可以降低由于诊断不精确和冗长维修时间而导致的成本。
如本文所用，以单数形式叙述的且前面加上单词“一”或“一个”的元素或步骤应理解为不排除所述元素或步骤的复数，除非明确说明这种排除。此外，对本公开的“一个实施例”或“一个示例”的引用并不排除存在还包含所叙述的特征的额外实施例。此外，除非明确相反地说明，否则实施例“包含”、“包括”或“具有”一个或多个元素(具有特定属性)可以包括不具有该属性的额外的此类元素。术语“包括”和“其中”用作各个术语“包含”和“其中”的通俗语言等同物。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并不用于对其对象施加数字要求或特定位置顺序。
这里公开的控制方法和线程可以作为可执行指令存储在非瞬态存储器中，并且可以由控制系统执行，该控制系统包括控制器与各种传感器、致动器和其他发动机硬件。这里描述的特定线程可以表示任意数量的处理策略中的一个或多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务处理、多线程处理等。因此，所示出的各种动作、操作和/或功能可以按所示出的顺序执行、并行执行、或在某些情况下省略。同样，处理的顺序不一定需要实现此处所描述的示例实施例的特征和优点，而是为了便于说明和描述而提供的。根据所使用的特定策略，可以重复执行一个或多个图示的动作、操作和/或功能。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示将编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非瞬态存储器中的代码，其中所描述的动作是通过执行系统中的指令来执行的，该系统包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件。
该书面说明使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使相关领域的普通技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。本公开的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域普通技术人员所遇到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的文字语言有实质区别的等效结构元素，则这些示例旨在落入权利要求的范围。
Claims (20)
1.一种用于发动机的方法，该方法包括：
选择所述发动机的用于进行扰动的第一气缸；以及
在保持所述发动机的马力输出的同时：
扰动所述第一气缸；和
响应于所述第一气缸的扰动引起第一曲轴箱压力差大于或等于第一阈值差，指示所述第一气缸的第一退化情况。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
对于所述发动机的多个剩余气缸中的每个第二气缸，所述多个剩余气缸包括所述发动机中除所述第一气缸之外的所有气缸：
选择所述发动机的用于进行扰动的所述第二气缸；以及
在继续保持所述发动机的马力输出的同时：
扰动所述第二气缸；和
响应于所述第二气缸的扰动引起第二曲轴箱压力差大于或等于所述第一阈值差，指示所述第二气缸的第二退化情况。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，扰动所述第一气缸包括：
通过切断到所述第一气缸的燃料供给来主动扰动所述第一气缸；以及
响应于所述第一气缸的主动扰动，通过在所述发动机的多个剩余气缸之间重新分配发动机负载以保持所述发动机的马力输出来被动扰动所述多个剩余气缸中的每个第二气缸，其中所述多个剩余气缸包括所述发动机中除所述第一气缸之外的所有气缸。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一气缸的所述第一退化情况仅指示进一步响应于所述第一曲轴箱压力差小于第二阈值差，所述第二阈值差大于所述第一阈值差值。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
进一步响应于所述第一气缸的扰动引起所述第一曲轴箱压力差大于或等于所述第一阈值差：
响应于所述第一曲轴箱压力差小于所述第二阈值差：
基于所述第一退化情况的指示改变一个或多个发动机运行工况；和
在一个或多个改变后的发动机运行工况下运行所述发动机；以及
响应于所述第一曲轴箱压力差大于或等于所述第二阈值差：
指示所述发动机的第二退化情况；和
响应于所述第二退化情况的指示，停止所述发动机的运行。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，保持所述发动机的马力输出包括：
从多个节气门水平选择所述发动机的中等负载节气门水平，所述多个节气门水平从怠速或低负载节气门水平到高负载节气门水平变化，所述中等负载节气门水平对应于所述发动机的中等负载马力输出，所述怠速或低负载节气门水平对应于所述发动机的小于所述中等负载马力输出的怠速或低负载马力输出，以及所述高负载节气门水平对应于所述发动机的大于所述中等负载马力输出的高负载马力输出；以及
在所述中等负载节气门水平下运行所述发动机以保持所述马力输出在马力输出范围内，所述马力输出范围包括所述中等负载马力输出。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述马力输出范围为中等负载马力输出的±3.4％以内的范围。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述中等负载马力输出处于1200-2400hp之间。
9.一种用于发动机的方法，所述发动机包括多个气缸，该方法包括：
对于所述多个气缸中的每个测试气缸：
在在发动机负载范围内保持所述发动机的运行并监测曲轴箱压力的同时，调节到所述多个气缸中的至少一个气缸的燃料供给以增加多个剩余气缸中每个气缸的负载，所述多个剩余气缸包括所述多个气缸中除燃料供给被调节的所述至少一个气缸之外的所有气缸；以及
响应于所述曲轴箱压力的增加大于或等于阈值幅度，指示所述测试气缸退化。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括响应于满足一个或多个气缸诊断条件，在所述发动机负载范围内启动所述发动机的运行，所述一个或多个气缸诊断条件包括以下一种或多种：
歧管气压比环境压力大至少第一阈值量，
涡轮增压器被接合，
从所述涡轮增压器到其中分布有所述多个气缸的多个气缸组之一的进气流分别位于从所述涡轮增压器到所述多个气缸组中的每个其它气缸组的多个进气流中的每一个进气流的第二阈值量内，
排气温度大于阈值预热温度，
所述发动机已经运行了至少阈值预热持续时间，以及
废气再循环模式被脱离。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述发动机负载范围不包括所述发动机的怠速运行期间的第一发动机负载和所述发动机的额定运行期间的第二发动机负载。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，调节到所述至少一个气缸的燃料供给包括切断到所述测试气缸的燃料供给不超过阈值持续时间。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：在切断到所述测试气缸的燃料供给后，保持到所述多个气缸中的每一个气缸的燃料供给超过所述阈值持续时间。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述阈值持续时间为1分钟。
15.一种车辆系统，包括：
多个气缸，包括测试气缸；
燃料系统，流体地耦合到所述多个气缸中的每个气缸；
曲轴箱，耦合到所述多个气缸中的每一个气缸；
压力传感器，耦合到所述曲轴箱；以及
控制器，通信地耦合到所述燃料系统和所述压力传感器中的每一者，所述控制器执行存储在非瞬态存储器中的指令，以在限制所述车辆系统的发动机负载的同时：
在调节到所述多个气缸中的所述测试气缸的燃料供给之前，从所述压力传感器接收第一输出，所述第一输出指示第一曲轴箱压力；
调节从所述燃料系统到所述测试气缸的燃料供给；
在调节从所述燃料系统到所述测试气缸的燃料供给后，从所述压力传感器接收第二输出，所述第二输出指示第二曲轴箱压力；
确定所述第一曲轴箱压力和所述第二曲轴箱压力之间的差值；和
响应于所述差值大于阈值差，指示所述多个气缸中的至少一个气缸退化。
16.根据权利要求15所述的车辆系统，其中，所述燃料系统包括多个阀门，所述多个阀门分别允许燃料进入所述多个气缸，
其中，所述控制器通信地耦合到所述多个阀门中的每个阀门，以及
其中，调节从所述燃料系统到所述测试气缸的燃料供给包括关闭所述多个阀门的、允许所述燃料进入所述测试气缸的阀门。
17.根据权利要求15所述的车辆系统，其中，所述第一曲轴箱压力和所述第二曲轴箱压力中的每个对应于至少部分曲轴箱的压力，所述曲轴箱容纳耦合到所述测试气缸的曲轴，以及
其中，指示所述多个气缸中的至少一个气缸退化包括指示所述测试气缸退化。
18.根据权利要求15所述的车辆系统，其中，所述多个气缸还包括不是所述测试气缸的目标气缸，
其中，所述第一曲轴箱压力和所述第二曲轴箱压力中的每个对应于至少部分曲轴箱的压力，所述曲轴箱容纳耦合到所述目标气缸的曲轴，以及
其中，指示所述多个气缸中的至少一个气缸退化包括指示所述目标气缸退化。
19.根据权利要求15所述的车辆系统，其中，所述指令还可执行以接收所述车辆系统的节气门水平，
其中，所述节气门水平既不是所述车辆系统的最低节气门水平，也不是所述车辆系统的最高节气门水平，以及
其中，所述发动机负载受所述节气门水平限制。
20.根据权利要求15所述的车辆系统，其中，所述车辆系统为轨道车辆。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US17/450,036 US11635037B1 (en) | 2021-10-05 | 2021-10-05 | Methods and systems for diagnosing engine cylinders |
| US17/450,036 | 2021-10-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115929465A true CN115929465A (zh) | 2023-04-07 |
Family
ID=85571024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210922662.9A Pending CN115929465A (zh) | 2021-10-05 | 2022-08-02 | 用于诊断发动机气缸的方法和系统 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11635037B1 (zh) |
| CN (1) | CN115929465A (zh) |
| AU (1) | AU2022209218A1 (zh) |
| DE (1) | DE102022119466A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023006247A (ja) * | 2021-06-30 | 2023-01-18 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | エンジン診断システム、エンジン診断方法、プログラム、データ中継装置およびデータ分析装置 |
Family Cites Families (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5101781A (en) * | 1991-02-28 | 1992-04-07 | Paxton Mitchell Company | Electronic engine protector |
| US5235954A (en) * | 1992-07-09 | 1993-08-17 | Anatoly Sverdlin | Integrated automated fuel system for internal combustion engines |
| US6026784A (en) * | 1998-03-30 | 2000-02-22 | Detroit Diesel Corporation | Method and system for engine control to provide driver reward of increased allowable speed |
| JPH08226354A (ja) * | 1995-02-20 | 1996-09-03 | Unisia Jecs Corp | 内燃機関の排気還流装置における診断装置 |
| US5792949A (en) * | 1996-08-28 | 1998-08-11 | General Motors Corporation | Crankcase ventilation system diagnostic |
| US6240772B1 (en) * | 1998-12-09 | 2001-06-05 | Detroit Diesel Corporation | System and method for detecting engine malfunction based on crankcase pressure |
| US6101442A (en) * | 1998-12-17 | 2000-08-08 | Cummins Engine Co. Inc. | System and method for detecting a valve-related fault condition for an internal combustion engine |
| US6564172B1 (en) * | 1999-10-28 | 2003-05-13 | General Electric Company | Method and apparatus for onboard locomotive fuel usage indicator |
| US6889133B2 (en) * | 2000-02-17 | 2005-05-03 | General Electric Company | System and process for detection of weak or non-functioning cylinders in engines |
| US6345594B1 (en) * | 2000-05-03 | 2002-02-12 | Edward J. Orschek | Method for correcting hot manifold condition in a turbocharged diesel engine |
| DE10025665C2 (de) * | 2000-05-24 | 2003-11-13 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
| US6434476B1 (en) * | 2000-10-04 | 2002-08-13 | Detroit Diesel Corporation | High voltage fault discrimination for EGR temperature sensor |
| US6725134B2 (en) * | 2002-03-28 | 2004-04-20 | General Electric Company | Control strategy for diesel engine auxiliary loads to reduce emissions during engine power level changes |
| US6712045B1 (en) * | 2002-08-08 | 2004-03-30 | Detroit Diesel Corporation | Engine control for a common rail fuel system using fuel spill determination |
| US7246006B2 (en) * | 2004-11-02 | 2007-07-17 | Vetronix Corporation | Method and systems for determining internal combustion engine cylinder condition |
| EP1922476B1 (en) * | 2005-07-18 | 2009-01-07 | Danfoss A/S | A method and a system for detection of an engine fault |
| US7869908B2 (en) * | 2006-01-20 | 2011-01-11 | General Electric Company | Method and system for data collection and analysis |
| US7878049B2 (en) * | 2008-08-28 | 2011-02-01 | Caterpillar Inc. | Method and system for indicating a fault associated with a non-combustion chamber of an engine |
| JP2011027073A (ja) * | 2009-07-29 | 2011-02-10 | Denso Corp | 内燃機関の異常診断装置 |
| JP4924733B2 (ja) * | 2010-03-12 | 2012-04-25 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の異常診断装置 |
| DE102010052644A1 (de) * | 2010-11-29 | 2012-05-31 | Audi Ag | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Steuerelement, Brennkraftmaschine |
| US8661876B2 (en) * | 2011-05-06 | 2014-03-04 | General Electric Company | Apparatus, system, and method for testing a turbocharger |
| US9447745B2 (en) * | 2011-09-15 | 2016-09-20 | General Electric Company | System and method for diagnosing an engine |
| US8984930B2 (en) | 2011-09-15 | 2015-03-24 | General Electric Company | System and method for diagnosing a reciprocating compressor |
| US8626372B2 (en) | 2011-09-15 | 2014-01-07 | General Electric Company | Systems and methods for diagnosing an engine |
| DE102013021295B3 (de) * | 2013-12-19 | 2015-05-28 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Verfahren und Steuereinrichtung zum Überwachen eines Kurbelgehäusedrucks |
| US9612174B2 (en) * | 2014-11-13 | 2017-04-04 | General Electric Corporation | Method and systems for exhaust gas recirculation valve diagnosis based on crankcase pressure |
| US10100770B2 (en) * | 2015-06-30 | 2018-10-16 | Ford Global Technologies, Llc | Systems and methods for on-board cylinder leakdown testing |
| US9631566B1 (en) * | 2015-10-27 | 2017-04-25 | Caterpillar Inc. | Pre-chamber fuel admission valve diagnostics |
| JP2017115584A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | 株式会社デンソー | 内燃機関の異常検出装置 |
| US9995206B2 (en) * | 2016-04-08 | 2018-06-12 | Southwest Research Institute | Intake air boost system for two-cycle engine having turbo-supercharger |
| DE102016009988A1 (de) | 2016-08-17 | 2017-09-14 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Verfahren zum Erkennen einer Zylinderanomalie |
| US10837376B2 (en) * | 2016-09-28 | 2020-11-17 | Transportation Ip Holdings, Llc | Systems for diagnosing a condition of an engine |
| US10774756B1 (en) * | 2019-05-30 | 2020-09-15 | Ford Global Technologies, Llc | System and method for diagnosing a positive crankcase ventilation valve |
| JP6725087B1 (ja) * | 2019-05-30 | 2020-07-15 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関のブローバイガス送出路異常検出装置 |
-
2021
- 2021-10-05 US US17/450,036 patent/US11635037B1/en active Active
-
2022
- 2022-07-26 AU AU2022209218A patent/AU2022209218A1/en active Pending
- 2022-08-02 CN CN202210922662.9A patent/CN115929465A/zh active Pending
- 2022-08-03 DE DE102022119466.3A patent/DE102022119466A1/de active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11635037B1 (en) | 2023-04-25 |
| AU2022209218A1 (en) | 2023-04-20 |
| US20230106806A1 (en) | 2023-04-06 |
| DE102022119466A1 (de) | 2023-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105402042B (zh) | 用于基于排气含量识别不充分燃烧的方法与系统 | |
| US9964057B2 (en) | Method and system for adjusting engine cylinder operation | |
| US8914221B2 (en) | Methods and systems for exhaust gas recirculation | |
| US10267249B2 (en) | Systems for an engine | |
| US10844813B2 (en) | Method and systems for exhaust gas control | |
| EP2993339B1 (en) | Method and systems for exhaust gas recirculation system diagnosis | |
| US9422896B2 (en) | Method and system for charge air system valve diagnosis | |
| US10202926B2 (en) | Methods and system for diagnosing an engine component based on an engine speed profile during an engine shutdown event | |
| KR20130040191A (ko) | 내연 기관의 액냉식 배기 매니폴드의 진단 방법 | |
| US11072355B2 (en) | System and methods for detecting surge in an engine system | |
| CN103154478B (zh) | 用于判断压缩机中的故障的系统和方法 | |
| EP1606503A1 (en) | On board diagnostics (obd) | |
| CN115929465A (zh) | 用于诊断发动机气缸的方法和系统 | |
| AU2022228114B2 (en) | Methods and systems for diagnosing engine cylinders | |
| US11674466B2 (en) | Methods and systems for fuel injector control | |
| CN115485469A (zh) | 使用发动机转速传感器进行失火检测的设备、方法、系统和技术 | |
| Wang et al. | Design of OBD function test on production vehicle (PVE) | |
| CN106762247B (zh) | 基于曲柄箱压力进行排气再循环阀诊断的方法和系统 | |
| CN116733601A (zh) | 用于电动涡轮增压器的方法和系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |