CN116025467A - 用于诊断发动机气缸的方法和系统 - Google Patents

Abstract

公开提供了用于诊断发动机中的气缸的系统和方法。在一个实例中，所述方法可包括在接收来自耦合到发动机第一气缸的振动传感器的第一反馈时，在发动机运行期间对第一气缸进行扰动。响应于指示第一振级落差大于或等于第一阈值差的第一反馈，可以设置第一气缸的第一退化状态的第一指示，此后可根据是否设置了第一指示来运行发动机。

Description

用于诊断发动机气缸的方法和系统

技术领域

本文公开的主题的实施例涉及用于诊断发动机气缸的方法和系统。

背景技术

诸如轨道车辆之类的车辆包括动力源，如柴油内燃机。一个或多个退化的气缸可能会导致发动机的功率损耗。在一些实例中，气缸性能的退化可能是由其他退化部件(例如，燃料喷射器或燃料泵、动力组件和/或汽门机构)、内部水泄漏、油包水等造成的。用于评估气缸性能的一些诊断策略可包括在燃料供应的扰动期间一次诊断一个气缸的燃料喷射性能的pop测试，还可包括安装永久性的爆震传感器(例如，传感器存在于发动机的整个生命周期中)，该爆震传感器可在典型运行期间监测发动机的性能。诊断策略的性能可能受到其精确度、可靠性、实施的便捷性、成本和/或其他因素的影响。希望提出一种在功能上与目前可用的方法和系统不同的用于诊断退化气缸的方法和系统。上述问题在现有技术中不被承认。

发明内容

在一个实例中，用于发动机的方法可包括在从耦合至所述发动机第一气缸的振动传感器接收第一反馈时，在发动机运行期间扰动所述第一气缸；响应于指示第一振级落差大于或等于第一阈值差的所述第一反馈，设置所述第一气缸的第一退化状态的第一指示；以及此后基于是否设置了所述第一指示运行所述发动机。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1示出了根据本公开的一个实施例的一种设有发动机的车辆的示意图。

图2示出了根据本公开的一个实施例的一种用于诊断发动机中多个气缸中的一个或多个气缸的方法的流程图。

图3A和3B示出了根据本公开的一个实施例，用于基于扰动多个气缸中的一个气缸之前和之后的振级落差来诊断发动机中多个气缸中的一个或多个气缸的方法的流程图。

图4示出了根据本公开的一个实施例的一种用于基于一个或多个气缸组被扰动后气缸排之间的涡轮前排气温度落差来诊断发动机中一个或多个气缸组的方法的流程图。

图5示出了根据本公开的一个实施例的一种用于基于一个或多个气缸中每个气缸的速度扫描期间的振级落差来诊断发动机中一个或多个气缸的方法的流程图。

图6示出了根据本公开的一个实施例的一种在第一个示例性诊断操作期间，发动机的两个示例性气缸的振级的曲线图。

图7示出了根据本公开的一个实施例的一种在第二个示例性诊断操作期间，发动机的两个示例性气缸排的涡轮前排气温度的曲线图。

图8示出了根据本公开的一个实施例的一种在第三个示例性诊断操作期间，发动机的两个示例性气缸的振级的曲线图。

具体实施方式

本公开的实施例在下面的描述中公开，并且可涉及用于诊断内燃机系统中的一个或多个退化气缸的系统和方法。此类发动机系统可设置在车辆系统中。本公开的各方面可减少与诊断气缸相关的服务时间和维修成本。

在气缸状态可能导致发动机系统性能下降的实例中，存在有限的解决方案，用于以高效且划算的方式来诊断导致气缸状态的退化的或其他异常的气缸，特别是非严重退化的气缸。在多缸发动机中识别异常气缸的策略包括根据技术人员在逐缸过度添加燃料时听到或未听到可闻的爆震声来诊断单个气缸的燃料喷射性能的突击测试，和/或安装永久性的(如焊接或以其他方式永久粘贴或不可移动地集成)发动机系统传感器(如爆震传感器)，该传感器可在运行期间监测发动机的性能。然而，在一些实例中，突击测试可能会受到技术人员主观性的影响。此外，在一些实例中，尽管爆震传感器可以监测发动机的功率损耗，但校准可能会影响对造成退化状态的单个部件的识别。在诊断依赖于重大技术专业的实例中，可能会导致校准困难、缺乏精度、错误维修方向、延迟服务时间以及成本增加。基于气缸振动和/或涡轮前排气温度的差异来诊断气缸的方法和系统可以缓解上述一些挑战。

根据气缸振动和/或涡轮前排气温度的落差来诊断气缸的技术效果在于，以更高的准确性和灵敏度来表征发动机性能的异常。在一些实例中，对发动机功率损耗更早和更准确/更精确/更详细的诊断可能允许技术人员在更昂贵和劳动密集型的退化模式发展之前识别并处理退化的部件。在一个实施例中，可以选择一个或多个目标气缸进行一个或多个诊断测试。诊断测试可包括将振动传感器(如爆震传感器、加速度计、陀螺仪等)耦合(如安装在气缸盖上)至第一气缸，并在发动机运行期间对第一气缸进行扰动(如切断燃料)时用振动传感器监测振级。由扰动引起的第一气缸的振级落差可能指示第一退化状态。振动传感器可与第一气缸解耦(例如，拆装、分离、拆除等)，可对一个或多个目标气缸的每一剩余气缸重复进行诊断测试。在一个示例性实施例中，一个或多个退化的气缸可通过相对于剩余目标气缸的振级的异常振级来识别。在一个另外的或可替代的实施例中，可通过在发动机运行期间扰动(例如，削弱燃料供应)第二气缸时测量的第一气缸处的振级落差来指示一个或多个目标气缸的退化严重程度和/或退化置信度。

在另一个实施例中，振动传感器可耦合至第一气缸，并且发动机可设置为全油门。当发动机扫到额定转速时，可以接收第一振级。选择第二气缸进行测试，可以接收第二振级。可以将第一和第二气缸之间的振级落差与指示气缸状态的阈值差进行比较。在一个实例中，非异常气缸可以在一个范围内产生速度扫描振级，而异常气缸可以例如在另一范围内产生不同的速度扫描振级。

在另一个实施例中，诊断测试可包括选择具有一个以上气缸排的发动机系统的目标气缸组，削减对目标气缸组的燃料供应，并测量该系统每个气缸排的涡轮前排气温度。多个气缸排中每个气缸排的涡轮前排气温度之间的差值可以与指示气缸状态的涡轮前排气温度差值的阈值进行比较。

在一种示例性实施例中，在上述诊断程序中为目标气缸和/或气缸组获得的振动和/或温度测量值之间的差值可允许使用典型的服务环境的工具并在没有复杂校准的情况下识别相对于多个测试气缸的异常性能。

图1示出了由包括多个气缸的发动机提供动力的车辆系统的一个实施例。具体地，图1示出了车辆系统100的实施例的框图。在图1所示的实例中，发动机104(例如，内燃机，如高速柴油机)与车辆耦合，所述车辆被描述为轨道车辆106(例如，机车)。所述车辆可通过多个车轮112在轨道102上行驶。如所描述的，所述车辆可以包括发动机104。发动机可包括设置在第一气缸排168a和第二气缸排168b中的多个气缸101(图1中仅示出了一个有代表性的气缸)。在一个实施例中，多个气缸可包括目标气缸，在该目标气缸处可对燃料和其他扰动进行调整，并可读取振级或其他运行条件。在另一个实施例中，多个气缸可包括扰动气缸，在该扰动气缸处可对燃料和其他扰动进行调整，在调整期间，可以在另一个(例如，目标)气缸处监测一种或多种运行条件。每个气缸可包括至少一个进气阀103、排气阀105和燃料喷射器107。每个进气阀103、排气阀105和燃料喷射器107可包括执行器，该执行器可通过来自发动机控制器110的信号进行驱动。在其他非限制性实施例中，发动机可位于固定平台上。合适的固定平台可包括发电厂应用。其他合适的车辆可包括海洋船舶、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114可包括空气过滤器160，该空气过滤器可以过滤来自车辆外部的空气。在一个实施例中，多个气缸可以设置在第一气缸排和第二气缸排至少一者中(未示出)。在第一和第二气缸排中的每一个气缸排处的发动机燃烧产生的排气可分别供应至第一排气通道116a和第二排气通道116b。排气可通过第一和第二排气通道流向第三联合排气通道116，并从轨道车辆的排气管道中排出。第一和第二排气通道可分别包括第一排气传感器162a和第二排气传感器162b，该第一排气传感器和第二排气传感器可监测排气的温度和/或空燃比，并可与控制器耦合以向该控制器提供监测数据。

发动机系统可包括与多个气缸中的每个气缸流体耦合的燃料系统164。控制器可与燃料系统可通信地耦合。该燃料系统可包括分别控制多个气缸的燃料供应的多个阀门166，多个阀门中的每一阀门可在一组连续可变的位置中调整。例如，一个给定阀门可处于打开、部分打开和关闭位置。当阀门打开或部分打开时，燃料可以流经该阀门。当阀门关闭时，燃料不会流经该阀门。在一个实例中，发动机可以是通过压缩点火燃烧空气和柴油的柴油机。在另一个实例中，发动机可以是双燃料或多燃料发动机，该双燃料或多燃料发动机在压缩空气-气态燃料混合物期间，在注入柴油后，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)额外燃烧包括汽油、煤油、天然气、生物柴油或其他密度相似的石油蒸馏物的燃料。

合适的轨道车辆可以是内燃电力机车。合适的内燃电力机车可包括干线运输车、重型货物运输车、客运轨道车辆、调车机、转辙机等。内燃电力机车可包括其他动力源，如混合动力(电池)、燃料电池、氢气发动机等。虽然柴油被用作示例性燃料，但也可使用其他燃料。其他合适的燃料可包括汽油、煤油、乙醇、生物柴油、天然气和上述燃料的组合。如图1所述，发动机可耦合至发电系统，该发电系统包括交流发电机/发电机122和多个牵引电动机124。例如，发动机可以是产生扭矩输出的柴油机和/或天然气发动机，所产生的扭矩输出可以传递至交流发电机/发电机，交流发电机/发电机机械耦合至发动机。在本公开的实施例中，发动机可以是使用柴油和天然气运行的多燃料发动机。

交流发电机/发电机产生的电能可被储存并用于随后传输到各种下游电气元件。作为一个实例，交流发电机/发电机可电力耦合至多个牵引电动机，以及，交流发电机/发电机可向多个牵引电动机提供电能。如所描述的，多个牵引电动机中的每一个均可耦合至多个车轮中的其中一个车轮，以提供牵引力来推动轨道车辆。一种示例性配置可包括每个轮组(例如，多个车轮的子集)耦合有一个牵引电动机。如本文所描述的，六个牵引电动机可对应于轨道车辆的六对动力轮中的每一对。在另一个实例中，交流发电机/发电机可以耦合至一个或多个电阻网格126。该电阻网格可以通过网格从交流发电机/发电机产生的电能中产生的热量来耗散多余的发动机扭矩。另外或者可替代地，电阻网格可以在动态制动模式下使用，以耗散由牵引电动机产生的电能。

在一些实施例中，车辆系统可以包括设置在进气通道114和排气通道116之间的涡轮增压器120。该涡轮增压器可以增加吸入进气通道的环境空气的充注量，以便在燃烧期间提供更大的充注密度，从而提高功率输出和/或发动机运行效率。该涡轮增压器可能包括至少一个压缩机(未示出)，该压缩机可能至少部分地由至少一个相应的涡轮(未示出)驱动。在一些实施例中，车辆系统可以包括耦合在涡轮增压器的上游和/或下游的排气通道中的后处理系统。在一个实施例中，后处理系统可包括柴油氧化催化剂(DOC)和/或柴油微粒过滤器(DPF)。在其他实施例中，后处理系统可以另外或者可替代地包括一个或多个排放控制设备。这种排放控制设备可包括选择性催化还原(SCR)催化剂、三元催化器、氮氧化物捕集器，或其他各种设备或排气后处理系统。

如图1所描述的，车辆系统可包括热管理系统150(例如，发动机冷却系统)。该冷却系统可通过发动机循环冷却液(例如水、乙二醇等)，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可以耦合至散热器，以便在车辆缓慢移动或在发动机运行而车辆停止时保持通过散热器的气流。在一些实例中，风扇的速度可由控制器控制。经由散热器冷却的冷却液可进入水箱(未示出)。然后，冷却液可由水或冷却液泵156泵回发动机或车辆系统的另一部件。

控制器可以控制与车辆有关的各种部件。作为实例，车辆系统的各种部件可以通过通信通道或数据总线耦合至控制器。在一个实例中，控制器可包括计算机控制系统。该控制器另外或者可替代地包括存储器，该存储器持有非临时性计算机可读存储介质(未示出)，该非临时性计算机可读存储介质包括用于实现轨道车辆运行的车载监测和控制的代码。在一些实例中，控制器可包括一个以上的控制器，每个控制器之间相互通信，例如，第一控制器控制发动机，第二控制器控制轨道车辆的其他运行参数(如牵引电动机负荷、鼓风机速度等)。第一控制器可根据从第二控制器接收的输出控制各种执行器，和/或第二控制器可根据从第一控制器接收的输出控制各种执行器。

控制器可从多个传感器接收信息，并可向多个执行器发送控制信号。控制器在监督控制和管理发动机和/或轨道车辆的同时，可被配置为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条件，并相应地调整各种发动机执行器以控制发动机和/或轨道车辆的运行。例如，控制器可以接收来自各种发动机传感器的信号，包括但不限于发动机转速、发动机负荷、进气歧管空气压力、增压压力、排气压力、环境压力、环境温度、排气温度、排气空燃比、微粒过滤器温度、微粒过滤器背压、发动机冷却液压力等。

在一个示例性实施例中，控制器可以接收来自诸如爆震传感器、加速度计或陀螺仪之类的振动传感器109的信号，该振动传感器可从外部安装或以其他方式耦合至气缸。例如，可设有用于单个目标气缸的振动传感器，该振动传感器可拆卸地安装在气缸盖的外部(例如，磁化，通过一个或多个机械紧固件连接，通过温和的粘合剂粘附，或以其他方式用手拆卸)，以便将该振动传感器放置在任何其他目标气缸上。在一个实例中，振动传感器可以使用粘附剂与气缸盖耦合，该粘附剂位于较低和较高的阈值粘附性范围内，例如，通过180°剥离粘附测试测量的3.0-9.0N/cm。在一个示例性实施例中，振动传感器的安装可以被配置成在从气缸盖上拆下振动传感器时能保持振动传感器和目标气缸的结构完整性。例如，拆除振动传感器可保持其功能，并且不损害气缸和/或传感器的部件的组成、装配或整体结构(例如，结构强度、耐久性等)。因此，在一个实例中，振动传感器不得焊接到气缸盖或发动机的任何其他部件上。在某些实例中，可以包括多个可拆卸的振动传感器，用于同时测量不同目标气缸的振级。在其他实施例中，可以在单个目标气缸或每个气缸或每个气缸排上安装永久固定的(例如，焊接或通过施加过度的力以其他方式拆除)振动传感器。在一些实例中，振动传感器可以与控制器进行短暂通信，例如，仅在诊断测试持续期间进行通信。

尽管本文所述方法的某些实施例可能包括使用一个或多个永久耦合的振动传感器，但使用瞬时耦合的传感器可能有优势。一个优点可能包括最大限度地减少振动传感器部件磨损引起的退化，例如，由热、油脂或灰尘引起的退化，因此能最大限度地减少与更换退化的传感器有关的成本。另一个优点可能包括降低发动机部件的制造成本，例如，通过避免制造带有永久安装的振动传感器的气缸。此外，对气缸和发动机部件的物理访问可能不会被一个或多个永久安装的振动传感器阻挡或以其他方式复杂化，这可能是发动机维修期间的一个优势。

诸如冷却液温度传感器之类的其他传感器可以放置在冷却系统中。相应地，控制器可以通过向多个牵引电动机、交流发电机/发电机、燃料喷射器、阀门、冷却液泵等各种部件发送指令来控制发动机和/或轨道车辆。例如，控制器可以控制限制性元件(如阀门)的运行，以将来自燃料系统的燃料输送至发动机的一个给定气缸或切断从燃料系统至发动机的一个给定气缸的燃料供应。由控制器控制的其他执行器可与轨道车辆中的各个位置相耦合。

现在参考图2，图2示出了用于诊断发动机中一个或多个气缸的方法200的流程图。在一个示例性实施例中，该方法200可以基于从下文参照图3A-5详细描述的方法中接收到的标记来诊断一个或多个气缸，并且可以由控制器基于存储在控制器的存储器中的指令并结合从发动机系统的传感器接收到的信号来执行，其中，该传感器为例如上文参照图1描述的传感器。控制器可以根据下面描述的方法，利用发动机系统的发动机执行器来调整发动机的运行。此处描述的方法可以在发动机运转时进行操作。

图2的方法可在步骤202开始，在步骤202中，可检测、测量和/或估计发动机的运行条件。发动机运行条件可包括发动机转速、发动机负荷、发动机温度、周围环境条件(例如，周围环境温度、压力、湿度等)、当前操作人员扭矩需求、排气温度(例如，涡轮前和/或涡轮后)、歧管压力、曲轴箱压力、歧管气流、燃料温度、振级等中的一个或多个。发动机运行条件可由一个或多个与控制器通信耦合的传感器测量得到(例如，涡轮前排气温度可由设置在涡轮上游排气通道中的排气温度传感器测量得到)，或可根据现有数据推断(例如，发动机温度可由发动机冷却液温度传感器测量的发动机冷却液温度估计得到)。

所述方法可继续进行到步骤204，在步骤204中，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，并且可以各自包括描述发动机运行条件(例如，油门水平或“档位”、发动机转速、发动机负荷、发动机气流、歧管压力、振级等)的上限阈值和下限阈值。在一个示例性实施例中，气缸诊断条件可以包括将发动机保持在与中档或高档发动机功率输出相对应的稳定状态，例如，基于发动机测试的稳定状态的发动机负荷和转速的50-60％或更高。在另一个实施例中，气缸诊断条件可包括发动机启动并稳定在怠速状态，例如，基于发动机测试，怠速状态的发动机负荷和转速低于稳定状态的发动机负荷和转速的10％。在一个示例性实施例中，气缸诊断条件可包括设置高负荷油门水平，例如，高负荷油门水平包括发动机负荷大于或等于发动机额定负荷的50％。在一些实例中，增加发动机功率会增加振动，由此，在控制器处收到的各种振动信号的强度可能与发动机功率有关。在一些实例中，本文所述的发动机以较高功率运行的方法可通过避免低功率发动机条件下常见的较少的校准/平衡动态来实现更大范围的信号变化的检测。在另一个实施例中，气缸诊断条件可包括控制器接收发起气缸诊断的请求(例如，来自技术人员或基于预定周期)。一种或多种气缸诊断条件可包括前面一种或多种气缸诊断条件的任何组合和/或本文未明确描述的其他参数或条件。

响应于发动机在没有满足气缸诊断条件的情况下运行，所述方法可以继续执行步骤206，在步骤206中，控制器可以生成指示，例如无法满足一种或多种气缸诊断条件的指示。在一个实例中，无法满足各种发动机参数的阈值可能产生不确定的结果，因此可能不发起气缸诊断。在一个实例中，发动机可能未产生足够的马力来满足一种或多种气缸诊断条件，因此，一般的诊断策略可能更合适。在另一个实例中，马力输出在阈值马力输出之外的大幅下降可能表明整个系统的异常，例如交流发电机故障，这可以在指示中指明。在一些实施例中，在步骤206可以不生成指示，并且可以将不存在指示推断(例如，由技术人员或车辆操作人员)为无法满足一种或多种气缸诊断条件。因此，在图2中，步骤206以虚线表示，因为生成指示可能是可选的。另外或者可替代地，如果不满足一种或多种气缸诊断条件，或在生成指示后，所述方法可继续进行到步骤208，在步骤208中，发动机可在典型的发动机运行条件下运行。

返回到步骤204，如果满足一种或多种气缸诊断条件，所述方法可继续进行到步骤210，在步骤210中，基于振级和/或涡轮前排气温度的一个或多个气缸诊断测试可以参考图3A-5按照下文详细描述的方法进行。

在执行一个或多个气缸诊断测试之后，所述方法可以继续进行到步骤212，在步骤212中，确定是否接收到至少一个故障标记。如果在步骤212中接收到至少一个故障标记，则所述方法可继续进行到步骤214，在步骤214中，可生成至少一个气缸退化的指示，并且可改变一种或多种发动机运行条件，以解释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、发动机负荷、发动机转速等)。在一些实例中，所述指示可包括退化部件的标识，例如活塞环、燃料喷射器等。在其他实例中，所述指示可包括退化的严重程度或置信度。所述方法可继续进行到步骤216，在步骤216中，在一种或多种改变的发动机运行条件下运行发动机。在一个实例中，基于接收到的至少一个故障标志，可以给出指令以在一种或多种改变的发动机运行条件下运行发动机，例如以减少的或重新分配的燃料、发动机转速和/或发动机负荷来缓解进一步的退化。

返回到步骤212，如果未接收到故障标记，所述方法可以继续进行到步骤206，在步骤206中，可以生成气缸或系统未退化的指示。在其他实施例中，在步骤206中可以不生成指示，并且可以例如由技术人员或车辆操作员将不存在指示推断为不存在汽缸或系统退化。因此，如上所述，在图2中，步骤206以虚线表示，因为生成指示可能是可选的。从步骤206开始，所述方法可继续进行到步骤208，在步骤208中发动机可在典型的发动机运行条件下运行。

现在参考图3A，图3A中示出了在诊断操作期间基于监测到的振级落差来诊断发动机中一个或多个气缸的方法300。在一个实施例中，所述方法可包括选择一个或多个目标气缸，振动传感器单独耦合至该目标气缸。在发动机运行期间，该一个或多个目标气缸可被主动扰动，例如，调整该目标气缸的燃料。同时，发动机的多个剩余气缸可被被动扰动，例如，通过在多个剩余气缸中重新分配发动机负荷。在扰动期间，可以获得目标气缸的振动反馈，例如，至少在一个阈值持续时间内进行测量得到目标气缸的振动反馈。扰动期间的振级落差可与指示一个或多个气缸状态的一个或多个阈值振级落差进行比较。图3B描述了可替代的或另外的方法350，在一个实施例中，该方法可以指示目标气缸的退化状态的严重性和/或置信度。发动机的每个气缸都可以按照下面描述的方法进行诊断，或者也可以对发动机的一个气缸或一个气缸子集进行诊断。在一个实例中，在下面描述的方法中使用的一个或多个振动传感器在振动传感器的初始制造之后可能不会进行校准。在一些实例中，发动机运行功率的增加可能会导致振级落差信号的增加。在一些实例中，上述一种或多种诊断条件，例如，在中负荷至高负荷范围内的发动机功率，可能促使具有足够强信号的振动，以防止更复杂的传感器校准和/或更高灵敏度的传感器设计。在一个实施例中，图3A的方法可以部分或全部替代上文图2详细描述的方法中的步骤210。

所述方法可以从步骤302开始，在步骤302中，将振动传感器安装到发动机气缸的缸盖上。在一个实施例中，可以有多个振动传感器，例如，发动机的每个气缸或每个目标气缸都设有一个振动传感器。另外，如下所述，可以有较少的振动传感器，例如，当依次对每个目标气缸进行诊断时，一个传感器可以连续耦合和解耦。因此，在图3A中，步骤302用虚线表示，因为某些实施例可以包括仅在确定接受诊断测试的目标气缸上安装一个振动传感器(例如，在步骤304中选择目标气缸后)。在一个实施例中，将振动传感器安装到气缸盖上可包括将振动传感器设置成在发动机运行期间该振动传感器与气缸盖保持固定或其他直接的物理接触。在一个实施例中，在安装振动传感器之前，气缸盖的表面不得以任何方式进行改变，例如，结构上或成分上的改变。在另一个实施例中，在安装振动传感器之前，气缸盖的表面可以不以任何方式进行准备，例如，清洁、去除油脂和/或油等。在一个实例中，振动传感器可以直接或间接耦合至气缸。在一个实例中，直接耦合可以包括通过磁化、光胶等方式将振动传感器可拆卸地安装到气缸(例如，气缸盖)上。在一个实例中，间接耦合可包括将振动传感器可拆卸地安装到与气缸相邻的发动机部件上。在另一个实例中，振动传感器可以在制造时永久或半永久地(例如，可拆卸，但旨在在整个典型发动机操作过程中保持耦合)通过例如螺栓连接或焊接与气缸盖耦合。

所述方法可以继续到步骤304，在步骤304中，可以选择目标气缸进行诊断。在不包括步骤302的实施例中，所述方法可从步骤304开始。在一个实施例中，目标气缸可以是能够监测振级的第一气缸。在另一个实施例中，在一些实例中可以在满足一种或多种气缸诊断条件(例如上文在图2的步骤204中详细描述的一种或多种气缸诊断条件)之前，或在其他实例中在满足一种或多种气缸诊断条件时或之后，选择目标气缸的子集或目标气缸的序列。在一个实例中，气缸测试顺序可以在控制器中预设，例如，第一个气缸可以是点火顺序的第一个气缸。在另一个实施例中，可以由技术人员选择诊断顺序，例如，按照先前诊断测试的结果。在一个实施例中，气缸测试顺序可以是随机的(例如，在控制器中根据伪随机数发生器选择)。另外或者可替代地，在满足测试条件之前，第一个气缸(或任何目标气缸)可以被预先标记，例如，根据各种条件(如气缸的年限)进行诊断。在一个实施例中，每个目标气缸可以响应于满足的一种或多种气缸诊断条件来选择。

在不包括步骤302的实施例中，所述方法可继续进行到步骤306，在步骤306中，振动传感器可以安装到在步骤304中选择的目标气缸的气缸盖上。如上所述，振动传感器可以暂时性地耦合到气缸盖上。在包括步骤302的实例中，可以排除步骤306。因此，在图3A中，步骤306以虚线表示，因为将振动传感器依次安装到每个目标气缸的气缸盖上或从每个目标气缸的气缸盖取下振动传感器是可选的。

所述方法可继续进行到步骤308，在步骤308中，可以从安装在目标气缸的气缸盖上的振动传感器接收第一振级。该第一振级可存储在控制器的存储器中。在一种示例性实施例中，在目标气缸加注燃料并且发动机运行了大于或等于第一阈值持续时间的第一持续时间例如1.5至3分钟内，可以测量并接收第一振级。在一个实例中，第一振级可以是监测持续时间内的平均振级、平均峰值振级或其他合适的振级指标。在所述方法的一个实施例中，诊断测试的运行条件可以包括在振动监测的持续时间内将发动机以高于阈值的稳定状态运行(见方法200)。作为一个实例，运行条件可以包括在发动机的额定负荷、功率和转速下进行诊断测试。在另一个实例中，运行条件可包括在给定异常气缸的情况下，以发动机可以安全运行的最高负荷、功率和转速执行诊断测试，例如，以发动机在档位为6和接近80％的额定转速下执行诊断测试。

所述方法可继续进行到步骤310，在步骤310中，可以对目标气缸的燃料供应进行调整。在一个实施例中，所述调整可包括削减对目标气缸的燃料供应。在该方法中对目标气缸的另外的或可替代的扰动可以包括减少50％的燃料供应。在一个实例中，输送到其余气缸的燃料量可以增加，以保持扭矩。

所述方法可继续进行到步骤312，在步骤312中，可以从安装在目标气缸的气缸盖上的振动传感器接收第二振级。所述第二振级可存储在控制器的存储器中。在一个示例性实施例中，在削减目标气缸的燃料供应并且发动机运行了至少一个第二阈值持续时间(例如1.5至3分钟)之后，可以测量并接收第二振级。

所述方法可继续进行到步骤314，在步骤314中，在第一和第二振级之间确定第一振级落差，例如，第一反馈。在一个实例中，第一振级落差可以被测量为第一和第二振级之间的幅度变化百分比，例如，5％，或振动传感器输出值的绝对值或信号幅值。

所述方法可继续进行到步骤316，在步骤316中，第一振级落差可与第一阈值差进行比较。在一个实例中，第一振级落差的变化小于第一阈值差(例如，小于10％)，所述方法可继续进行到步骤318，在步骤318中，将目标气缸设置为合格标记。在一个实例中，当第一振级落差为5％时，可以将目标气缸设置为合格标记。在第一振级落差变化超过第一阈值差的实例中，例如，第一振级落差为11％，所述方法可以继续进行到步骤320，在步骤320中，可以将目标气缸设置为故障标记。

如果将目标气缸设置为故障标记，则所述方法可以继续进行到步骤322，在步骤322中，所述方法可包括确定是否需要进行故障严重性测试。故障严重性测试可包括额外的振级测量，以支持气缸状态的置信度和/或确定气缸状态的严重程度。如果需要进行故障严重性测试，所述方法可继续进行到步骤324，在步骤324中，对目标气缸进行故障严重性测试。下面将参照图3B详细描述故障严重性测试的一个实施例。

从步骤318或步骤322，在步骤326中，所述方法还可包括确定目标气缸是否是最后一个待测气缸。在一个实施例中，可根据发动机中的气缸数量和目标气缸的位置(例如，在物理空间中)来确定最后一个气缸。在另一个实施例中，可根据存储在控制器的存储器中的气缸诊断顺序来确定最后一个气缸。在又一个实施例中，由技术人员确定目标气缸是否是最后一个气缸。

如果确定目标气缸是最后一个待测气缸，则所述方法可以继续进行到步骤330，在步骤330中，一个或多个振动传感器以拆除或其他方式与一个或多个气缸分别解耦。在图3A中，步骤330用虚线表示，因为从一个或多个气缸的气缸盖上拆下一个或多个振动传感器可能是可选的(例如，在某些实施例中，一个或多个振动传感器可能是永久安装的)。在一个示例性实施例中，图3A的方法可以返回到图2的方法。

返回到步骤326，如果确定目标气缸不是最后一个待测气缸，则所述方法可以继续进行到步骤328，在步骤328中，如果诊断测试使用单个短暂安装的振动传感器，则所述振动传感器可以以拆除或以其他方式与目标气缸解耦。如果排除步骤328(例如，如果使用多个振动传感器)，则所述方法可返回到步骤304，并且可继续对待测发动机的所有剩余气缸中的每个目标气缸进行诊断测试(例如，根据各自的振级落差诊断每个目标气缸)。因此，在图3A中，步骤328以虚线表示，因为当振动传感器被安装在每个待测目标气缸上时，从目标气缸的气缸盖上拆除振动传感器可能是可选的。

在一个示例性实施例中，振动传感器可以耦合到第一气缸，并且在第一气缸的诊断测试之后，振动传感器可以与第一气缸解耦。此后，对于发动机的多个剩余气缸中的至少一个第二气缸而言，振动传感器可以耦合到第二气缸，并且可以对第二气缸执行如上所述的诊断测试。在一个实施例中，在接收来自第二气缸的诊断测试的第二反馈(例如，在切断第二气缸的燃料供应之前和之后的振动传感器的输出)时，可以将第二振级落差与第一阈值差进行比较。如果第二振级落差大于或等于第一阈值差，则可为第二气缸设置第二退化状态的第二指示(例如，可设置为故障标记)。然后振动传感器可以与第二气缸解耦。作为实例，第一目标气缸在诊断测试期间可产生5％的第一振级落差变化，第二目标气缸在诊断测试期间可产生11％的第二振级变化，以及第三目标气缸在诊断测试期间可产生5％的振级变化。在此类实例中，可以为第二气缸生成异常性能的指示，并且可以为第一气缸和第三气缸生成预期性能的指示(或者可以不为第一气缸和第三气缸生成指示)。以这种方式，可以通过发动机的多个气缸之间气缸振级的相对离散差异来确定异常气缸性能，而不是例如通过与气缸振级的校准标准或连续曲线相比较来确定异常气缸性能。发动机可以根据接收到的指示操作，和/或振动传感器可以按顺序与更多气缸耦合/解耦，以进行进一步的诊断。所述示例性实施例的优点在于可使用单个振动传感器来执行此处所述的诊断。然而，其他实施例可包括使用多个和/或永久耦合的振动传感器。

现在参照图3B，图3B中示出了一种用于在诊断操作期间基于所监测的振级落差来诊断发动机中退化气缸的故障严重程度的方法350。在一个实施例中，所述方法可以是图3A所示方法的子程序。因此，在一个实施例中，图3B中的方法可以部分或全部替代上面图2中详细描述的方法中的步骤210。在一个实施例中，在接收到振级落差大于或等于第一阈值振级落差的指示(例如，指示第一退化状态)之后，可以执行子程序作为对目标气缸的故障严重程度测试。另外或者可替代地，在一些实例中，可以独立于本文所述的其他方法和/或在其他诊断测试(例如突击测试)之后选择所述方法。所述故障严重程度测试可在第二扰动气缸扰动之前、期间和之后监测(第一)目标气缸处的振级。所确定的目标气缸的振级落差可与第二阈值振级落差进行比较，并用于指示第一退化状态的严重程度和/或第一退化状态的置信度。

所述方法可在步骤352开始，在步骤352中，可选择扰动气缸。在一个实例中，扰动气缸可以是发动机的除了目标气缸之外的多个气缸中的任何一个。在另一个实施例中，可以在满足一种或多种气缸诊断条件之前、之时或之后选择气缸子集或气缸序列进行扰动，其中，一种或多种气缸诊断条件为上文图2的步骤204中详细描述的条件。在一个实例中，气缸扰动顺序可以在控制器中预设。在另一个实施例中，可以由技术人员选择诊断顺序，例如，按照先前诊断测试的结果。在一个实施例中，气缸扰动顺序可以是随机的(例如，在控制器中根据伪随机数发生器选择)。此外或可替代地，例如，在满足测试条件之前，扰动气缸可以被预先标记为非退化气缸，以便根据各种条件(例如之前诊断的结果)进行比较。在一个实施例中，每个扰动气缸可以响应于满足一种或多种气缸诊断条件被选择。

所述方法可继续进行到步骤354，在步骤354中，可以从安装在目标气缸的气缸盖上的振动传感器接收第三振级。在一个示例性实施例中，目标气缸可以是如图3A的方法中所述的设置了故障标记并需要进行故障严重程度测试的气缸。第一振级可以存储在控制器的存储器中。

继续进行到步骤356，所述方法可包括调整对扰动气缸的燃料供应。在一个实例中，所述调整可包括削减或以其他方式减少(例如，部分减少，例如减少50％)对扰动气缸的燃料供应，同时向包括目标气缸的其余气缸提供相同数量的燃料。

所述方法可继续进行到步骤358，在步骤358中，可以从安装在目标气缸的气缸盖上的振动传感器中接收第四振级。在一个实例中，在削减扰动气缸的燃料供应以及在发动机运行至少一个阈值持续时间(例如1.5至3分钟)后，可以测量并接收目标气缸的第四振级。第四振级可以存储在控制器的存储器中。

所述方法可继续进行到步骤360，在步骤360中，确定第三和第四振级之间的第二振级落差，例如，第二反馈。在一个实例中，可以将第三和第四振级之间的幅值的百分比变化测量为第二振级落差，例如，第三和第四振级之间的幅值的百分比变化可以为4％，或绝对值或信号幅值。

所述方法可以继续进行到步骤362，在步骤362中，第二振级落差可与第二阈值差比较，例如，第二阈值差与图3A描述的方法中的第一阈值差不同。在一个示例性实施例中，第二阈值差可以小于图3A描述的方法中的第一阈值差。如果第二振级落差小于第二阈值差(例如，小于5％)，则所述方法可继续进行到步骤366，在步骤366中，可以细化目标气缸的故障标记以指示中度退化和/或对退化确定的中置信度，例如在图3A描述的方法中。在一个实例中，通过结合4％的第二振级落差为目标气缸设置故障标记，以生成细化的故障标记，所述细化的故障标记指示中度退化状态和/或对退化状态确定的中置信度。如果第二振级落差大于第二阈值差(例如，大于或等于5％)，则所述方法可继续进行到步骤364，在步骤364中，可细化目标气缸的故障标记以指示高度严重退化和/或退化确定中的高置信度，例如在图3A描述的方法中。在一个实例中，通过结合6％的第二振级落差为目标汽缸设置故障标记，以生成细化的故障标记，所述细化的故障标记指示高度严重退化状态和/或退化状态确定的高置信度。

在一个实例中，在发动机稳定运行的情况下，每次可以切断一个气缸的燃料供应。当任何一个气缸按顺序或模式被切断时，弱气缸的振动就会跳跃。当切断对弱气缸的燃料供应时，振级会降低。在一个实例中，当健康气缸的燃料供应被切断时，振级略有变化。通过这种方式，可以识别出弱气缸。

在一个示例性实施例中，图3B中的方法可能返回到图3A和/或图2中的方法。

现在参考图4，图4示出了在诊断操作期间基于监测到的涡轮前排气温度差异诊断一个或多个气缸的方法400。在一个实施例中，所述方法可包括选择目标气缸组。可以调整目标气缸组的燃料，例如，削减目标气缸组的燃料供应。在发动机运行时，可以接收发动机每个气缸排的涡轮前排气温度，例如，包括目标气缸组的第一气缸排和第二气缸排。可以接收第一和第二气缸排的涡轮前排气温度之间的差异，并将所述差异与指示气缸状态的阈值温度差进行比较。发动机的一个或多个气缸组可以按照下面描述的方法进行诊断。在一个实施例中，发动机的每一个气缸都可以包括在诊断中(例如，通过诊断多个独立或重合的气缸组)。或者，可以对发动机的一个气缸子集进行诊断。在所述方法的一个实施例中，至少第一和第二涡轮前排气温度传感器可分别安装在与第一和第二气缸排耦合的第一和第二排气通道上。在一个实施例中，例如，在制造时，将涡轮前排气温度传感器可以永久地固定在排气通道上。在另一个实施例中，涡轮前排气温度传感器可以临时固定，例如，在维修现场。在一个另外的或可替代的实施例中，在图4的示例性诊断测试期间，可以为第一(目标)气缸排和第二气缸排中的每个气缸排获得振级测量值(例如，通过振动传感器)。在一个实施例中，图4中的方法可以部分或全部替换上述图2详细描述的方法中的步骤210。

所述方法可以步骤402开始，在步骤402中，选择目标气缸组。在一个实施例中，目标气缸组或目标气缸组的序列可以在满足一种或多种气缸诊断条件(例如上文在图2的步骤204中详细描述的一种或多种气缸诊断条件)之前、之时或之后选择。在一个实例中，目标气缸组的排序可在控制器处预设，例如，根据可以有效地确定退化气缸的程序。在另一个实施例中，可以由技术人员选择诊断顺序，例如，根据先前诊断测试的结果。另外或者可替代地，例如，在满足测试条件之前，(第一)目标气缸组(或任何目标气缸组)可以预先标记，以根据各种条件如发动机性能数据进行诊断。在一个示例性实施例中，双排发动机的第一气缸排的前两个气缸可以被选为目标气缸组。

所述方法可继续进行到步骤404，在步骤404中，可以调整目标气缸组的燃料供应。在一个实施例中，所述调整可包括削减目标气缸组的燃料供应。在另一个实施例中，所述调整可包括减少燃料，例如，减少50％。在一个示例性实施例中，削减对目标气缸组的燃料供应，并且发动机可以在至少一个阈值持续时间内运行。阈值持续时间可根据气缸数目和发动机的配置而改变。在一个实例中，4分钟的阈值持续时间可能适用于12缸的发动机。在一个实例中，该持续时间可以与图3A-3B中描述的示例性方法的持续时间不同和/或不重合。图3A-3B和图4中描述的诊断方法可以在不同的时间间隔和不同的阈值持续时间内执行。

所述方法可继续进行到步骤406，在步骤406中接收每个气缸排的涡轮前排气温度。在一种示例性实施例中，可以分别从安装在第一和第二排气通道上的第一和第二排气温度传感器接收对应于第一气缸排(包括目标气缸组)的第一涡轮前排气温度和对应于第二气缸排的第二涡轮前排气温度。在一个实例中，第一和第二涡轮前排气温度分别为570℃和600℃。第一和第二涡轮前排气温度可以存储在控制器的存储器中。

所述方法可继续进行到步骤408，在步骤408中，可以确定第一和第二涡轮前排气温度之间的涡轮前排气温度差。在一个实例中，将第一和第二涡轮前排气温度之间的百分比变化量值可以被测量为涡轮前排气温差，例如10％，或绝对值或信号幅值，例如60℃。

所述方法可继续进行到步骤410，在步骤410中，可将涡轮前排气温度差与阈值差进行比较。如果涡轮前排气温度差小于阈值差(例如，小于60℃或小于10％)，所述方法可继续进行到步骤412，在步骤412中，将目标气缸组设置为合格标记。在一个实例中，当阈值差为5％时，可以将目标气缸组设置为合格标记。在一个实例中，涡轮前排气温度差大于阈值差，例如，涡轮前排气温度差为11％，所述方法可继续进行到步骤414，在步骤414中，将目标气缸组设置为故障标记。

从步骤412或步骤414开始，在步骤416中，所述方法可包括确定目标气缸组是否是待测的最后一个气缸组。在一个实施例中，可以基于发动机中的气缸数目和目标气缸组的位置(例如，在物理空间中)来确定最后一个气缸组。在另一个实施例中，可以根据存储在控制器的存储器中的气缸组诊断顺序来确定最后一个气缸组。在另一个实施例中，可以由技术人员来确定目标气缸组是否是最后一个气缸组。在一个实例中，在步骤416中确定目标气缸组是最后一个气缸组，所述方法可继续进行到步骤418，在步骤418中，所述方法可包括确定是否收到一个或多个故障标记。在一个实例中，每个故障标记可以在控制器的存储器中存储，包括退化气缸的气缸组的位置。

在收到一个或多个故障标记的实例中，所述方法可继续进行到步骤420，在步骤420中确定一个或多个退化的气缸。在一个示例性实施例中，可以根据对应于收到的合格标记和故障标记的气缸组是否重合以及重合的程度来确定一个或多个退化的气缸。例如，如果包括气缸1和2的气缸组和包括气缸4和5的气缸组收到合格标记，而包括气缸2和3的气缸组和包括气缸3和4的气缸组收到故障标记，控制器可以确定气缸3是退化的气缸。在一种示例性实施例中，例如，在识别出一个或多个退化的气缸之后，或者从步骤418中没有收到故障标记，所述方法可以返回到上文图2详细描述的方法。

返回到步骤416，在一个实例中，所述方法包括确定目标气缸组不是最后一个气缸组，所述方法可返回到步骤402，并且可以对待测发动机的所有剩余气缸组中的每个目标气缸组继续进行诊断测试(例如，根据各自的涡轮前排气温度差来诊断每个目标气缸组)。

现在参考图5，图5示出了一种用于在诊断操作期间基于监测到的振级落差来诊断发动机中的一个或多个气缸的方法500。在一个实施例中，所述方法可包括选择至少第一(例如，目标)气缸和第二(例如，非目标)气缸，如前所述，振动传感器单独耦合例如安装在该第一气缸和第二气缸的气缸盖上。发动机可以在怠速状态下运行，并设置为最高油门水平，在从怠速扫到额定转速的过程中，可以接收到第一气缸的第一振级和第二气缸的第二振级。在转速扫描期间，第一和第二振级的差异可以与指示气缸状态的阈值振级落差进行比较。多气缸发动机的每个气缸都可以按照下面描述的方法进行诊断，或者也可以对发动机的一个气缸子集进行诊断。在所述方法的一个实施例中，一种或多种气缸诊断条件可以包括启动发动机并将发动机稳定在怠速状态。在一个实施例中，图5的方法可以部分或全部替代上文图2详细描述的方法中的步骤210。

所述方法可以从步骤502开始，在步骤502中，振动传感器安装在发动机各气缸的气缸盖上。在一个实施例中，可以存在多个振动传感器，例如，发动机的每个气缸或每个目标气缸均设有一个振动传感器。另外，下面将讨论，可以存在较少的振动传感器，例如，存在两个传感器，当依次对每个目标气缸和非目标气缸进行诊断时，该两个传感器可以依次耦合和解耦。因此，在图5中，步骤502用虚线表示，因为某些实施例可包括在确定进行诊断测试的目标气缸和非目标气缸上只安装两个振动传感器(例如，在步骤504选择目标气缸和非目标气缸之后)。在一个实施例中，将振动传感器安装到气缸盖上可包括将振动传感器设置成在发动机运行期间该振动传感器与气缸盖保持固定或以其他方式直接物理接触。在一个实施例中，在安装振动传感器之前，气缸盖的表面不得以任何方式进行改变，例如，结构上或成分上的改变。在另一个实施例中，在安装振动传感器之前，气缸盖的表面可以不以任何方式进行准备，例如，清洁、去除油脂和/或油等。在一个实例中，振动传感器可以直接或间接耦合至气缸。在一个实例中，直接耦合可以包括通过磁化、光胶等方式将振动传感器可拆卸地安装到气缸(例如，气缸盖)上。在一个实例中，间接耦合可包括将振动传感器可拆卸地安装到与气缸相邻的发动机部件上。在另一个实例中，振动传感器可以在制造时永久或半永久地(例如，可拆卸，但旨在在整个典型发动机操作过程中保持耦合)通过例如螺栓连接或焊接与气缸盖耦合。

所述方法可继续进行到步骤504，在步骤504中，选择目标气缸和非目标气缸进行诊断。在不包括步骤502的实施例中，所述方法可从步骤504开始。在一个实施例中，目标气缸可以是第一气缸，非目标气缸可以是第二气缸，其中第一气缸和第二气缸能够监测各自的振级。在另一个实施例中，在满足一种或多种气缸诊断条件(例如上文在图2的步骤204中详细描述的一种或多种气缸诊断条件)之前、之时或之后，可以选择目标气缸的子集和非目标气缸的子集，或者目标和非目标气缸对的序列。在一个实例中，气缸测试顺序可以在控制器中预设，例如，第一个气缸可以是点火顺序的第一气缸。在另一个实施例中，可以由技术人员选择诊断顺序，例如，按照先前诊断测试的结果。在一个实施例中，气缸测试顺序可以是随机的(例如，在控制器中根据伪随机数发生器选择)。另外或者可替代地，例如，在满足测试条件之前，第一气缸(或任何目标气缸)可以根据各种条件如气缸的年限被预先标记以进行诊断，而第二气缸(或任何非目标气缸)可以根据各种条件如气缸的年限被预先标记为非退化的气缸，以用于比较目的。在一个实施例中，每个目标气缸和每个非目标气缸可以响应于一种或多种满足的气缸诊断条件进行选择。

在不包括步骤502的实施例中，所述方法可继续进行到步骤506，在步骤506中，振动传感器可以安装到在步骤504中选择的目标气缸和非目标气缸的缸盖上。如上所述，振动传感器可拆卸地耦合到气缸盖上。在一个包括步骤502的实例中，可以排除步骤506。因此，在图5中，步骤506以虚线表示，因为将振动传感器依次安装到每个目标气缸和非目标气缸对的气缸盖上/从每个目标气缸和非目标气缸对的气缸盖上拆下可能是可选的。

所述方法可继续进行到步骤508，在步骤508中，发动机转速可以从怠速或另一个相对较低的发动机转速递增到额定发动机转速，例如，全油门水平或最大档位，以便发动机扫过从(当前)发动机转速到额定发动机转速的所有发动机转速。在一个实例中，发动机内部压力增加的速度可以反映在振动传感器的数值中。在一个实例中，测试的持续时间可能取决于发动机的配置以及发动机从怠速达到满负荷的速度。

所述方法可继续进行到步骤510，在步骤510中，可以从安装在目标气缸的气缸盖上的振动传感器接收第一振级，并从安装在非目标气缸的气缸盖上的振动传感器接收第二振级。在一个实例中，获得并保存振动传感器在扫描过程中的输出以形成振动曲线，例如，一系列随时间变化的测量值。第一和第二振动曲线可以存储在控制器的存储器中。在一个实例中，振动传感器安装在发动机的所有气缸盖上，在一次速度扫描中可以接收所有气缸的振动读数。

所述方法可继续进行到步骤514，在步骤514中，可以在第一振级和第二振级之间确定振级落差。在一个实例中，振级落差可以是在扫描期间在第一振级和第二振级之间确定的振动曲线之间的差。在一个实例中，可以比较振动曲线的峰值振动。在另一个实例中，可以比较振动曲线的增加速率。在一个实例中，可以将目标气缸和非目标气缸之间的幅度变化百分比测量为振级落差，例如5％，或绝对值或信号幅值。

所述方法可继续进行到步骤516，在步骤516中，振级落差可以与阈值差进行比较。在一个实例中，所述阈值差可以与上述图3A和3B的示例性方法中描述的其他阈值振级落差不同。如果振级落差小于阈值差，例如，小于10％，则所述方法可继续进行到步骤518，在步骤518中，将目标气缸设置为合格标记。在一个实例中，当振级落差为5％时，可以将目标气缸设置为合格标记。在一个实例中，如果振级落差超过阈值差，例如，振级落差为11％，所述方法可继续进行到步骤520，在步骤520中，将目标气缸设置为故障标记。

在执行完步骤518或步骤520之后，在步骤522中，所述方法可包括确定目标气缸是否是最后一个待测气缸。在一个实施例中，可以根据发动机中的气缸数量和目标气缸的位置(例如，在物理空间中)来确定最后一个气缸。在另一个实施例中，可以根据存储在控制器的存储器中的气缸诊断顺序来确定最后一个气缸。在又一个实施例中，由技术人员确定目标气缸是否是最后一个气缸。

在目标气缸是最后一个待测气缸的实例中，所述方法可继续进行到步骤524，在步骤524中，振动传感器以拆除或其他方式分别与气缸解耦。在图5中，步骤524以虚线表示，因为将振动传感器从气缸的气缸盖上拆除可能是可选的(例如，在某些实施例中，一个或多个振动传感器可能是永久安装的)。在一个示例性实施例中，图5的方法可以返回到图2的方法。

返回到步骤522，在确定目标气缸不是最后一个待测气缸的实例中，所述方法可继续进行到步骤526，在步骤526中，振动传感器可以以拆除或以其他方式与目标气缸和非目标气缸解耦。如果步骤526被排除(例如，如果使用多个永久性安装的振动传感器)，所述方法可返回到步骤504，并且可继续对待测发动机的所有剩余气缸的每个目标气缸进行诊断测试(例如，根据各自的振级落差诊断每个目标气缸)。因此，在图5中，步骤526以虚线表示，因为当振动传感器被安装在每个待测目标气缸和非目标气缸对上时，从目标气缸和非目标气缸的气缸盖上拆除振动传感器可能是可选的。

现在参考图6，图6示出了在示例性诊断操作期间(例如图3A和3B的诊断操作期间)发动机的两个示例性气缸的振级的曲线图600。在这个实例中，x轴表征时间，y轴表征分别由安装在各个气缸盖上的爆震传感器测量的振级。如图所示的，分别示出了表征第一和第二气缸的振级的线条601和线条602。在这个实例中，第一气缸是一个健康气缸，并且通过模拟在603处出现退化。第二气缸是一个用于比较的健康气缸。具体来说，在603处，第一气缸的燃料被削减一半(50％)，并且爆震传感器响应示出了相应的振级的增加(在具有非人工退化的气缸的发动机设置中，振级已经是异常的高)。在604处，第一气缸的燃料被完全削减，并且605处的爆震传感器响应显示出5-10％的显著平均偏移。在这个实例中，完全切断第一气缸的燃料使振动恢复到非异常的水平。这样，弱气缸可能表现出平均振级的增加(例如，相对于健康气缸)，而当弱气缸燃料被削减时，弱气缸的振级就会发生明显的变化。

在本实例中继续(例如，在持续时间之后)描述了分别表征第一和第二气缸的振级的线条661和662。第一气缸是通过在663处的模拟使其变得脆弱的气缸。第二气缸是健康的气缸。在664处，第二气缸的燃料供应被完全切断，在665处的爆震传感器响应示出了第一气缸的振级保持相对稳定，表征第二气缸是健康的。当没有异常情况时，振级没有偏移或偏移很小。可能有一个轻微的趋势，但在燃料供应切断时没有平均偏移。

现在参考图7，图7示出在示例性诊断操作期间(例如图4的诊断操作期间)发动机的两个示例性气缸排的涡轮前排气温度的曲线图700。在这个实例中，x轴表征时间，y轴表征分别由安装在多缸发动机第一和第二气缸排的排气通道上的排气温度传感器测量的涡轮前排气温度。如图所示，分别示出了表征第一和第二气缸排的涡轮前排气温度的线条701和线条702。在703之前，第一和第二气缸排的涡轮前排气温度没有明显差异。在703处，将第一气缸排中的第一气缸的燃料减半(50％)，以模拟至少有一个弱气缸的气缸排。在704处，完全切断第一气缸排的第一气缸的燃料供应。在705处，排气温度传感器响应示出了第一和第二气缸排之间的涡轮前排气温度差小于阈值差，例如，小于80℃，表征弱气缸的燃料被削减。

在本实例中继续(例如，在持续时间之后)描述了分别表征第一和第二气缸排的涡轮前排气温度的线条751和线条752。在这个实例中，第一和第二气缸排最初包括所有健康气缸。在753之前，第一和第二气缸排的涡轮前排气温度没有明显差别。在753处，将第一气缸排的第一气缸的燃料减半(50％)，以模拟至少有一个弱气缸的气缸排。在754处，将第二气缸排的第二气缸的燃料供应被完全切断，例如，第二气缸为健康气缸。在755处，排气温度传感器响应示出了第一和第二气缸排之间的涡轮前排气温度差大于阈值差，例如，大于80℃，指示健康气缸的燃料被削减。这样，当切断弱气缸的燃料供应时，涡轮速度的降低幅度小于在切断健康气缸的燃料供应时涡轮速度的降低幅度。在需要识别多个弱气缸的实例中，一种方法可以包括以各种组合切断2、3或4个气缸。

现在参考图8，图8中示出了在一个例如图5所示的示例性诊断操作期间发动机的两个示例性气缸的振级的曲线图800。在这个实例中，x轴表征时间，y轴表征由分别安装在多缸发动机的第一和第二气缸的单个气缸盖上的爆震传感器测量的振级。如图所示，分别示出了表征第一气缸802和第二气缸804的振动曲线的线条。在这个实例中，第一气缸是退化的，第二气缸是健康的。在虚线806之前，发动机转动并稳定在怠速状态。在虚线806处，发动机被增加到全油门，例如，档位增加到“8”。从虚线806处，发动机扫过所有速度以达到指定的油门水平的额定转速。在虚线808处，第一气缸和第二气缸的振动曲线之间的显著差异变得很明显，表征第一气缸的异常状态。

这样，基于气缸振级和/或涡轮前排气温度的差异来诊断气缸的方法可以减少服务引起的延误以及与诊断程序有关的错误(例如，误诊)。以本文所述方式诊断气缸的至少一些优点可能包括：测试可由技术人员在标准服务环境中进行(例如，几乎不需要专门的设备或有限的培训)，不需要复杂的校准，并且检测可能足够敏感，甚至可以检测到非严重退化的气缸。尽管本文所述方法的一些实施例可以使用永久性安装的振动和/或排气温度传感器，其他实施例可以使用一个或多个瞬时安装的传感器，这些传感器可能不太容易退化，例如，由于常规发动机操作的极端情况，因此可能需要较低的更换频率。此外，在发动机运行或维修期间，瞬时安装的传感器不太可能阻碍对气缸和/或其他发动机部件的物理接触。在一些实例中，随着发动机功率的增加，异常振级可能会增加，而与噪声、振动和粗糙度有关的问题可能会减少，这样，通过本文所述的示例性方法确定的诊断条件可能会提高诊断测试的灵敏度。在一些实例中，在发动机以较高功率运行的情况下执行本文所述的方法，可以通过避免低功率发动机状态下常见的较少的校准/平衡动态来实现对更大范围的信号变化的检测。此外，在一些实例中，在发动机以较高负荷运行时执行诊断测试，可以排除由于较高功率发动机状态下常见的整体振级增加而导致的传感器的校准较为复杂。因此，服务体验的复杂性可能会降低，这可能会更早、更好地诊断出发动机的功率损耗，并允许技术人员在更昂贵、更耗费人力的退化模式发展之前识别并解决与退化部件相关的问题。

本公开还提供了对发动机的方法的支持，所述方法包括：在接收来自耦合到发动机第一气缸的振动传感器的第一反馈时，在发动机运行期间扰动所述第一气缸，响应于指示第一振级落差大于或等于第一阈值差的第一反馈，设置第一气缸的第一退化状态的第一指示，以及此后根据是否设置了第一指示来运行发动机。在所述方法的第一个实例中，所述方法进一步包括：对于发动机的多个剩余气缸中的每一第二气缸，所述多个剩余气缸包括发动机中除第一气缸以外的所有气缸：在振动传感器与发动机的第二气缸耦合的情况下，在接收来自振动传感器的第二反馈时，在发动机运行期间扰动第二气缸，并响应于指示第二振级落差大于或等于第一阈值差的第二反馈，设置第二气缸的第二退化状态的第二指示。在所述方法的第二个实例中，可选地包括第一个实例，所述方法进一步包括：进一步响应于指示第一振级落差大于或等于第一阈值差的第一反馈：在接收来自与第一气缸耦合的振动传感器的第二反馈时，在发动机运行期间扰动发动机的第二气缸，所述第二气缸与第一气缸不同，以及响应于指示第二振级落差大于或等于第二阈值差的第二反馈，细化第一指示以指示第一气缸的第二退化状态，其中第二退化状态对应于比第一退化状态更大的第一气缸的退化置信度和/或更严重的第一气缸的退化程度。在所述方法的第三个实例中，可选地包括第一个实例和第二个实例中的一个或两个，振动传感器与第一气缸的气缸盖耦合。在所述方法的第四个实例中，可选地包括第一至第三实例中的一个或多个或每个实例，气缸盖的表面未进行改变、清洁或进行其他准备以安装所述振动传感器。在所述方法的第五个实例中，可选地包括第一至第四个实例中的一个或多个或每个实例，振动传感器在与第一气缸耦合时不进行校准。在所述方法的第六个实例中，可选地包括第一至第五个实例中的一个或多个或每个实例，扰动第一气缸包括：通过切断第一气缸的燃料供应来主动扰动第一气缸，以及响应于第一气缸的主动扰动，通过在多个剩余气缸中重新分配发动机负荷来被动扰动发动机的多个剩余气缸中的每个第二气缸，其中多个剩余气缸包括发动机中除第一气缸外的所有气缸。在所述方法的第七个实例中，可选地包括第一至第六个实例中的一个或多个或每个实例，基于是否设置了第一指示而操作发动机包括：响应于设置的第一指示：基于第一指示改变一种或多种发动机运行条件，以及用所述一种或多种被改变的发动机运行条件运行发动机。

本公开还为一种用于包括多个气缸的发动机的方法提供支持，所述方法包括：对于多个气缸中的每一目标气缸：将第一振动传感器安装到目标气缸上，同时通过第一振动传感器监测目标气缸的第一振级，响应于第一振级变化大于或等于第一阈值幅度，在小于阈值持续时间的第一持续时间内调整多个气缸中的目标气缸的燃料供应，接收目标气缸退化的第一指示，以及在对目标气缸的燃料供应调整之后将第一振动传感器从目标气缸上拆除。在所述方法的第一个实例中，所述方法进一步包括：在调整目标气缸的燃料供应期间保持一种或多种发动机的运行条件，所述一种或多种发动机运行条件包括以下一个或多个：发动机负荷和发动机转速。在所述方法的第二个实例中，可选地包括第一个实例，保持一种或多种发动机运行条件包括设置一个高负荷油门水平，所述高负荷油门水平包括发动机负荷保持在大于或等于最大额定发动机负荷的50％。在所述方法的第三个实例中，可选地包括第一个和第二个实例中的一个或两个实例，调整目标气缸的燃料供应包括切断目标气缸的燃料供应。在所述方法的第四个实例中，可选地包括第一至第三实例中的一个或多个或每个实例，所述方法进一步包括：在调整目标气缸的燃料供应之后将多个气缸中的每一气缸的燃料供应时间大于阈值持续时间。在所述方法的第五个实例中，可选地包括第一至第四个实例中的一个或多个或每个实例，阈值持续时间为3分钟。在所述方法的第六个实例中，可选地包括第一至第五个实例中的一个或多个或每个实例，多个气缸分布在第一和第二气缸排中，并且其中所述方法进一步包括：对于多个气缸的每一目标气缸组：在监测第一和第二气缸排中的每个气缸排的涡轮前排气温度的时，在不与第一持续时间重合的第二持续时间内调整目标气缸组的燃料供应，并且响应于第一气缸排的涡轮前排气温度偏离第二气缸排的涡轮前排气温度的幅度大于或等于第二阈值幅度，接收目标气缸组中至少一个气缸退化的第二指示，并进一步响应于第一振级变化大于或等于第一阈值幅度，根据是否接收到第二指示或目标气缸是否包括在接收到第二指示的目标气缸组中，确定目标气缸退化的置信度。在所述方法的第七个实例中，可选地包括第一至第六个实例中的一个或多个或每个实例，所述方法进一步包括：在通过安装在非目标气缸上的第二振动传感器监测非目标气缸的第二振级时，所述非目标气缸与目标气缸不同，响应于第一振级偏离第二振级的幅度大于或等于第二阈值幅度，将发动机转速递增至额定发动机转速，接收目标气缸退化的第二指示，并进一步响应于第一振级变化的幅度大于或等于第一阈值幅度，根据是否收到第二指示来确定目标气缸退化的置信度。

本公开还提供了对车辆系统的支持，包括：包括多个气缸的发动机，所述多个气缸包括目标气缸，与所述多个气缸中的每个气缸流体耦合的燃料系统，从外部安装到目标气缸的气缸盖上的振动传感器，所述振动传感器被配置为在从气缸盖上拆下振动传感器时保持每个振动传感器和目标气缸的结构完整性，以及与燃料系统和振动传感器中的每一个可通信耦合的控制器，所述控制器执行存储在非临时存储器中的指令以在调整目标气缸的燃料供应之前接收来自振动传感器的第一输出，所述第一输出指示第一振级，调整从燃料系统到目标气缸的燃料供应，在调整从燃料系统到目标气缸的燃料供应之后，接收来自振动传感器的第二输出，所述第二输出指示第二振级，确定第一振级和第二振级之间的差值，并且响应于所述产值大于阈值差，指示目标气缸的退化，此后运行发动机而不接收振动传感器的进一步输出。在所述系统的第一个实例中，燃料系统包括分别向多个气缸输入燃料的多个阀门，其中控制器与多个阀门中的每个阀门可通信地耦合，并且其中调整从燃料系统到目标气缸的燃料供应包括关闭多个阀门中允许燃料到目标气缸的一个阀门。在所述系统的第二个实例中，可选地包括第一个实例，振动传感器通过磁化、粘合剂或一个或多个机械紧固件从外部安装到目标气缸的气缸盖上。在所述系统的第三个实例中，可选地包括第一实例和第二实例中的一个或两个实例，车辆系统是轨道车辆。

在另一种表述中，用于发动机的方法包括：

在向所述发动机的第一气缸和第二气缸供应燃料时，接收来自与所述发动机的所述第一气缸耦合的振动传感器的第一输出；

在削减第一气缸的燃料供应并向第二气缸供应燃料时，接收来自所述振动传感器的第二输出；

在切断第二气缸的燃料供应并向第一气缸供应燃料时，接收来自所述振动传感器的第三输出；

响应于第一输出和第二输出之间的第一差值大于或等于第一阈值差，以及第一输出和第三输出之间的第二差值大于或等于第二阈值差，设置第一气缸的第一退化状态的第一指示；以及

此后

根据是否设置了第一指示，运行发动机。

如本文所使用的，以单数形式表述并以词语“一个”或“一种”进行描述的元素或步骤应理解为不排除所述元素或步骤的复数形式，除非明确指出这种排除。此外，对本公开的“一个实施例”或“一个实例”的引用不排除也包含所述特征的另外实施例的存在。此外，除非另有明确说明，否则“包含”、“包括”或“具有”一个或多个具有特定属性的元素的实施例可包括不具有所述属性的其他此类元素。术语“包括”和“其中”用作相应术语“包含”和“在其中”的通俗等价表达。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标签使用，并不旨在对其对象施加数字要求或特定位置顺序。

本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中，并可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件结合的控制器的控制系统来执行。本文描述的具体程序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、多线程等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按照所示的顺序进行，也可以并行进行，或者在某些情况下省略。同样，处理顺序对于实现本文描述的示例性实施例的特征和优点不是必需的，而是为了便于说明和描述而提供。根据所使用的特定策略，可以重复执行图示的行动、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形化地表示要编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码，其中所描述的动作是通过在系统中执行指令来实施的，所述系统包括与电子控制器结合的各种发动机硬件组件。

本书面描述使用实例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实施本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所合并的方法。本公开的可专利范围由权利要求限定，并可包括本领域技术人员所想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求字面语言无差异的结构元件，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质性差别的同等结构元件，则这些示例落入权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于发动机的方法，所述方法包括：

在接收来自耦合到所述发动机的第一气缸的振动传感器的第一反馈时，在发动机运行期间扰动所述第一气缸；

响应于指示第一振级落差大于或等于第一阈值差的所述第一反馈，设置所述第一气缸的第一退化状态的第一指示；以及

此后

根据是否设置了所述第一指示运行所述发动机。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：针对所述发动机的多个剩余气缸中的每一第二气缸，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：

在所述振动传感器耦合至所述发动机的所述第二气缸的情况下，在接收来自所述振动传感器的第二反馈时，在发动机运行期间扰动所述第二气缸；以及

响应于指示第二振级落差大于或等于所述第一阈值差的所述第二反馈，设置所述第二气缸的第二退化状态的第二指示。

3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

进一步响应于指示第一振级落差大于或等于所述第一阈值差的所述第一反馈：

在接收来自耦合至所述第一气缸的所述振动传感器的第二反馈时，在发动机运行期间扰动所述发动机的第二气缸，所述第二气缸与所述第一气缸不同；以及

响应于指示第二振级落差大于或等于第二阈值差的所述第二反馈，细化所述第一指示以指示所述第一气缸的第二退化状态，其中，所述第二退化状态表征第一气缸退化的置信度和/或严重程度大于所述第一退化状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述振动传感器耦合至所述第一气缸的气缸盖。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述气缸盖的表面未进行改变、清洁或进行其他准备以安装所述振动传感器。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在耦合至所述第一气缸时，所述振动传感器未进行校准。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，扰动所述第一气缸包括：

通过切断所述第一气缸的燃料供应来主动扰动所述第一气缸；以及

响应于所述第一气缸的所述主动扰动，通过在多个剩余气缸中重新分配发动机负荷，被动扰动所述发动机多个剩余气缸中的每一第二气缸，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。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，根据是否设置了所述第一指示运行所述发动机包括，响应于设置的所述第一指示：

根据所述第一指示改变一种或多种发动机运行条件；以及

用所述一种或多种改变后的发动机运行条件运行所述发动机。

9.一种用于包括多个气缸的发动机的方法，所述方法包括：

对于所述多个气缸中的每一目标气缸：

将第一振动传感器安装至目标气缸；

在通过第一振动传感器监测目标气缸的第一振级时，在小于阈值持续时间的第一持续时间内调整所述多个气缸中的所述目标气缸的燃料供应；

响应于所述第一振级变化大于或等于第一阈值幅度，接收所述目标气缸退化的第一指示；以及

在调整所述目标气缸的燃料供应之后，将所述第一振动传感器从所述目标气缸上拆除。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括在调整所述目标气缸的燃料供应期间中保持一种或多种发动机运行条件，所述一种或多种发动机运行条件包括以下一项或多项：

发动机负荷和发动机转速。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，保持一种或多种发动机运行条件包括设置高负荷油门水平，所述高负荷油门水平包括所述发动机负荷保持在大于或等于最大额定发动机负荷的50％。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，调整所述目标气缸的燃料供应包括切断所述目标气缸的燃料供应。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括：在调整所述目标气缸的燃料供应之后，将多个气缸中的每一气缸的燃料供应的时间保持为大于所述阈值持续时间。

14.根据权利要求9所述的方法，其中所述阈值持续时间为3分钟。

15.根据权利要求9所述的方法，其中所述多个气缸分布在第一和第二气缸排中，以及

其中，所述方法还包括：

对于所述多个气缸中的每一目标气缸组：

在监测第一和第二气缸排中每一气缸排的涡轮前排气温度时，在与所述第一持续时间不重合的第二持续时间内调整目标气缸组的燃料供应；以及

响应于所述第一气缸排的所述涡轮前排气温度偏离所述第二气缸排的所述涡轮前排气温度的幅度大于或等于第二阈值幅度，接收所述目标气缸组中至少一个气缸退化的第二指示；以及

进一步响应于第一振级的变化大于或等于所述第一阈值幅度，根据是否接收到所述第二指示或所述目标气缸是否包括在接收到所述第二指示的所述目标气缸组中，确定所述目标气缸退化的置信度。

16.根据权利要求9所述的方法，还包括：

在通过安装至非目标气缸的第二振动传感器监测所述非目标气缸的第二振级时，将发动机转速提高至额定发动机转速，其中，所述非目标气缸与所述目标气缸不同；

响应于所述第一振级偏离所述第二振级的幅度大于或等于第二阈值幅度，接收所述目标气缸退化的第二指示；以及

进一步响应于所述第一振级的变化大于或等所述于第一阈值幅度，根据是否接收到所述第二指示，确定所述目标气缸退化的置信度。

17.一种车辆系统，包括：

发动机，所述发动机包括多个气缸，所述多个气缸包括目标气缸；

燃料系统，所述燃料系统与所述多个气缸中的每一气缸流体耦合；

振动传感器，所述振动传感器从外部安装至所述目标气缸的气缸盖，并且配置为在从所述气缸盖上拆除所述振动传感器时保持所述振动传感器和所述目标气缸中的每一个的结构完整性；以及

控制器，所述控制器与所述燃料系统和所述振动传感器中的每一个可通信地耦合，且所述控制器执行存储在非临时性存储器中的指令，从而：

在调整所述目标气缸的燃料供应之前接收来自所述振动传感器的第一输出，所述第一输出指示第一振级；

调整从所述燃料系统至所述目标气缸的燃料供应；

在调整从所述燃料系统至所述目标气缸的燃料供应之后，接收来自所述振动传感器的第二输出，所述第二输出指示第二振级；

确定所述第一振级和所述第二振级之间的差值；以及

响应于所述差值大于阈值差值，指示所述目标气缸的退化；此后

在未接收来自所述振动传感器的进一步输出的情况下运行所述发动机。

18.根据权利要求17所述的车辆系统，其中所述燃料系统包括分别向多个气缸输入燃料的多个阀门，

其中，所述控制器与所述多个阀门中的每一阀门可通信地耦合，以及

其中，调整从所述燃料系统至所述目标气缸的燃料供应包括关闭所述多个阀门中的向所述目标气缸输送燃料的阀门。

19.根据权利要求17所述的车辆系统，其中所述振动传感器通过磁化、粘合剂或一个或多个机械紧固件从外部安装在所述目标气缸的所述气缸盖上。

20.根据权利要求17所述的车辆系统，其中所述车辆系统是轨道车辆。

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