CN101000020A - 内燃机失火检测方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明属于内燃机检测技术，特别是涉及内燃机失火检测方法及***。其目的在于克服现有上述各种检测方法的相应缺点，既可以准确地检测失火，又不需要额外的传感器。检测方法按一下步骤进行：a)采集宽带氧传感器的信号作为检测的信号，获得用于失火判断的诊断数据；b)将上述得到的失火诊断的诊断数据与此阈值进行比较，若前者大于等于后者时，既表明发生了一次失火；c)然后以一定的算法计算失火频率，当该失火频率大于预定值时，便向驾驶员输出报警信号。检测***包括用于采集检测信号的宽带氧传感器、计算发动机一个冲程所对应曲轴角范围内信号差的最大值Δm_max的子程序、失火频率累加值的更新控制子程序、失火判断控制子程序。

Description

内燃机失火检测方法及***

技术领域：

本发明属于内燃机检测技术，特别是涉及内燃机失火检测方法及***。

背景技术：

用于失火检测的方法主要分为三类：一类是用转速波动信号进行检测，该方法适应的工况范围小、受路面不平度影响大，需要额外的重力加速度传感器；第二类是用缸压传感器检测，该方法准确度高，但需要有缸压传感器，成本高；第三类是用排气管中的压力波动检测，该方法也需要额外的压力传感器，增加了成本。

目前，在汽车的故障诊断***中应用较多的失火检测的方法是采用发动机曲轴转速的波动检测失火。而这种方法在高速时，由于飞轮的转动惯量大，当发生失火时，转速的波动小，因而减小了可检测的工况范围。另外，当路面不平时，在不发生失火的情况下，转速也有较大的波动，这给失火检测造成了很大的困难，为了克服这一缺点，就需要额外的重力加速度传感器感知路面情况，避免误判，而这又增加了汽车的成本。其他的儿种检测方法也同样需要额外的传感器，成本高。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有上述各种检测方法的相应缺点，提供一种既可以准确地检测失火，又不需要额外的传感器内燃机失火检测方法及***

本发明的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下：

一种内燃机失火检测方法按一下步骤进行：

a)采集经滤波处理后的宽带氧传感器的信号作为检测的信号，每隔一定的曲轴转角对宽带氧传感器进行一次采样，将该采样值减去上次的采样值，相当于对宽带氧传感器的信号进行了差分运算，获得用于失火判断的诊断数据；

b)根据此时采集到的发动机的转速和负荷信号，在失火诊断阈值表中查对应于该工况的失火判断的阈值，将上述得到的失火诊断的诊断数据与此阈值进行比较，若前者大于等于后者时，既表明发生了一次失火。

c)然后以一定的算法计算失火频率，当该失火频率大于预定值时，便向驾驶员输出报警信号。

本专利的目的是提供一种适用工况范围大、检测准确、使用汽车现有传感器、不增加成本的失火的检测方法。为此，本发明采用了汽车上已经使用的宽带氧传感器的信号作为检测的信号，每隔一定的曲轴转角对宽带氧传感器进行一次采样，将该采样值减去上次的采样值，相当于对宽带氧传感器的信号进行了差分运算，并在一次点火所对应的曲轴转角内对该差值却最大值，便得到用于失火判断的诊断数据。需要强调的是，在采集宽带氧传感器的信号前，需要对宽带氧传感器的信号进行滤波处理，从而滤除空燃比闭环反馈引起的信号的波动(频率大约在0.5Hz到5Hz之间)和高频的电噪声(kHz级)，因为，根据转速的不同失火造成的宽带氧传感器的信号波动的频率范围是7Hz到50Hz。同时，根据此时采集到的发动机的转速和负荷信号在失火诊断阈值表(该表是经过大量的实验标定优化得到的，并存储在汽车的ECU的控制程序中)中查对应于该工况的失火判断的阈值，然后将上述得到的失火诊断的诊断数据与此阈值进行比较，当前者大于等于后者时，既表明发生了一次失火。然后以一定的算法计算失火频率，当该失火频率大于预定值时，便向驾驶员输出报警信号。

本发明的用于内燃机失火检测方法的检测***，包括用于采集检测信号的宽带氧传感器、计算发动机一个冲程所对应曲轴角范围内信号差的最大值Δm_max的子程序、失火频率累加值的更新控制子程序、失火判断控制子程序；宽带氧传感器安装在靠近发动机的位置；在计算发动机一个冲程所对应曲轴角范围内信号差的最大值Δm_max的子程序中，宽带氧传感器信号的采集采用外部触发采集的方式，即从发动机的转速传感器可以每圈得到与发动机飞轮齿数相同个数的脉冲，每进入一个脉冲，便触发该子程序运行一次；失火频率累加值的更新控制子程序在每次点火时调用一次，计算Z₁次点火中的失火频率，Z₁值可根据具体的发动机具体设定；失火判断控制子程序每Z₂次点火调用一次，以判断是否向驾驶者输出警报信号。

所说的计算发动机一一个冲程所对应曲轴角范围内信号差的最大值Δm_max的子程序包括以下步骤：

在步骤S1中，启动模数转换采集宽带氧传感器的信号m₁；

在步骤S2中，计算本次的信号值m₁与上一次的信号值m₀的差值Δm₁，即相当于对信号相对于固定的曲轴转角做差分处理；

在步骤S3中，比较本次计算的信号差值Δm₁与自点火开始到本次采样期间内计算出的最大信号差值Δm_max，Δm_max在点火时清零，若前者大于等于后者，进入步骤S4，对最大信号差值进行更新，若前者小于后者则不更新，Δm_max在下一次点火时清零。

所说的失火频率累加值的更新控制子程序包括以下步骤：

在步骤S5中，将点火计数器加1；

在步骤S6、S7中，读取内燃机的负荷和转速，判断工况，当不在预定的范围内时，子程序返回，当在预定的范围内时，进入下一步；

在步骤S8中，根据工况查表计算失火诊断阈值T；

在步骤S9中，读取上一曲轴转角范围内的宽带氧传感器信号的最大变化值Δm_max，作为诊断数据；

在步骤S10中，比较诊断数据与失火诊断阈值的大小，当小于阈值时，子程序返回，当大于阈值时，失火计数器加1；

在步骤S12中，判断点火计数器是否达到Z₁次，小于时，子程序返回，等于时，计算失火频率，计算失火频率累加值，然后把计数器、累加器Δm_max清零。

所说的失火判断控制子程序包括以下步骤：

在步骤S16中，当失火频率累加值大于等于预先设定的判断阈值时，进入步骤S17：便向驾驶者发出警报信号，步骤S18：清零失火频率累加值，否则子程序返回。

本发明的有益效果是：提出了一种用于失火诊断的新方法及***，该方法和***克服了其他失火诊断方法的诸多缺点，如诊断适应的工况范围小、需要附加的传感器、成本高等，实现产品化速度快，效果好，具有很广阔的市场潜力和实际应用价值。且可为我国在汽车故障诊断方面增加一项自主的知识产权。

附图说明：

图1是宽带氧传感器的安装位置示意图。

图2是计算发动机一个冲程所对应曲轴角范围内信号差的最大值Δm_max的流程图。

图3是该犬火检测方法中的失火频率累加值的更新控制的流程图。

图4是失火判断控制的流程图。

具体实时方式：

下面结附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容。

该失火检测的方法是通过宽带氧传感器检测从发动机气缸中排出的废气中的氧浓度的变化情况，从而判断是否有失火现象的发生。当发动机发生失火时，进入缸内的可燃混合气没有燃烧便在排气冲程中排入排气管中，因此可燃混合气中的氧没有被消耗，使得排气管中的氧浓度迅速增加，宽带氧传感器的输出信号急剧上升，便可表明失火的发生。废气从发动机气缸排出，经过排气歧管进入排气道，需要一定的时间，因此，为了更快地检测出失火现象，应将宽带氧传感器安装在尽量靠近发动机的位置。图1是以4缸汽油机为例，宽带氧传感器的安装在排气歧管的汇集点处示的意图。

图2是计算发动机一个冲程所对应曲轴角范围内信号差的最大值Δm_max的流程图。对应于四缸机，相应的曲轴角范围是180度，即发动机连续两次点火之间的夹角。对于宽带氧传感器信号的采集，为了精确地捕捉到信号的突变，就需要对信号进行快速采集。本专利中对宽带氧传感器信号的采集采用外部触发采集的方式。发动机飞轮上有(60-2)各齿，从发动机的转速传感器可以每圈得到58个脉冲，每进入一个脉冲，便触发该子程序运行一次。

在步骤S1中，启动模数转换采集宽带氧传感器的信号m₁。

在步骤S2中，计算本次的信号值m₁与上一次的信号值m₀的差值Δm₁。即相当于对信号相对于固定的曲轴转角做差分处理。

在步骤S3中，比较本次计算的信号差值Δm₁与自点火开始到本次采样期间内计算出的最大信号差值Δm_max(Δm_max在点火时清零)，如果前者大于等于后者，则说明信号有更大的变化，于是进入步骤S4，对最大信号差值进行更新，等到下次点火时，便可得到两次点火期间的180度曲轴转角内信号差的最大值。如果前者小于后者则不更新。这样做便可避免因宽带氧传感器信号的异常波动而引起的误判。

图3是该失火检测方法中的失火频率累加值的更新控制的流程图。

该子程序在每次点火时调用一次，计算Z₁(该值可根据具体的发动机具体设定，此处预设为500)次点火中的失火频率。

在步骤S5中，将点火计数器加1。

在步骤S6、S7中，读取内燃机的负荷和转速，判断工况。当不在预定的范围内时，子程序返回。当在预定的范围内时，进入下一步。

在步骤S8中，根据工况查表计算失火诊断阈值T。

在步骤S9中，读取上一180度曲轴转角范围内的宽带氧传感器信号的最大变化值Δm_max，作为诊断数据。

在步骤S10中，比较诊断数据与失火诊断阈值的大小，当小于阈值时，子程序返回，当大于阈值时，失火计数器加1。

在步骤S12中，判断点火计数器是否达到Z₁次，小于时，子程序返回；

S13：等于时，计算失火频率；S14：计算失火频率累加值；S15：对一些计数器、累加器Δm_max清零。

图4是失火判断控制的流程图。

该子程序每Z₂(该值可根据具体的发动机具体设定，此处预设为2500)次点火调用一次，以判断是否向驾驶者输出警报信号。当失火频率累加值大于等于预先设定的判断阈值时，便向驾驶者发出警报信号，并清零失火频率累加值。否则子程序返回。

发动机的失火频率每Z₁次点火可获得一次，本子程序是每Z₂次点火调用一次。因此，该子程序中所用到的失火频率累加值是通过将连续n(n＝Z₂/Z₁)个Z₁次点火的失火频率相加得到的。

Claims (5)

1、一种内燃机失火检测方法，其特征在于按一下步骤进行：

a)采集经滤波处理后的宽带氧传感器的信号作为检测的信号，每隔一定的曲轴转角对宽带氧传感器进行一次采样，将该采样值减去上次的采样值，相当于对宽带氧传感器的信号进行了差分运算，获得用于失火判断的诊断数据；

b)根据此时采集到的发动机的转速和负荷信号，在失火诊断阈值表中查对应于该工况的失火判断的阈值，将上述得到的失火诊断的诊断数据与此阈值进行比较，若前者大于等于后者时，既表明发生了一次失火。

c)然后以一定的算法计算失火频率，当该失火频率大于预定值时，便向驾驶员输出报警信号。

2、一种用于内燃机失火检测方法的检测***，其特征在于包括用于采集检测信号的宽带氧传感器、计算发动机一个冲程所对应曲轴角范围内信号差的最大值Δm_max的子程序、失火频率累加值的更新控制子程序、失火判断控制子程序；宽带氧传感器安装在靠近发动机的位置；在计算发动机一个冲程所对应曲轴角范围内信号差的最大值Δm_max的子程序中，宽带氧传感器信号的采集采用外部触发采集的方式，即从发动机的转速传感器可以每圈得到与发动机飞轮齿数相同个数的脉冲，每进入一个脉冲，便触发该子程序运行一次；失火频率累加值的更新控制子程序在每次点火时调用一次，计算Z₁次点火中的失火频率，Z₁值可根据具体的发动机具体设定；失火判断控制子程序每Z₂次点火调用一次，以判断是否向驾驶者输出警报信号，Z₂值可根据具体的发动机具体设定。

3、根据权利要求1所述的内燃机失火检测***，其特征在于所说的计算发动机一个冲程所对应曲轴角范围内信号差的最大值Δm_max的子程序包括以下步骤：

在步骤S1中，启动模数转换采集宽带氧传感器的信号m₁；

在步骤S2中，计算本次的信号值m₁与上一次的信号值m₀的差值Δm₁，即相当于对信号相对于固定的曲轴转角做差分处理；

在步骤S3中，比较本次计算的信号差值Δm₁与自点火开始到本次采样期间内计算出的最大信号差值Δm_max，Δm_max在点火时清零，若前者大于等于后者，进入步骤S4，对最大信号差值进行更新，若前者小于后者则不更新，Δm_max在下一次点火时清零。

4、根据权利要求1所述的内燃机失火检测***，其特征在于所说的失火频率累加值的更新控制子程序包括以下步骤：

在步骤S5中，将点火计数器加1；

在步骤S6、S7中，读取内燃机的负荷和转速，判断工况，当不在预定的范围内时，子程序返回，当在预定的范围内时，进入下一步；

在步骤S8中，根据工况查表计算失火诊断阈值T；

在步骤S9中，读取上一曲轴转角范围内的宽带氧传感器信号的最大变化值Δm_max，作为诊断数据；

在步骤S10中，比较诊断数据与失火诊断阈值的大小，当小于阈值时，子程序返回，当大于阈值时，失火计数器加1；

在步骤S12中，判断点火计数器是否达到Z₁次，小于时，子程序返回，等于时，计算失火频率，计算失火频率累加值，然后把计数器、累加器、Δm_max清零。

5、根据权利要求1所述的内燃机失火检测***，其特征在于所说的失火判断控制子程序包括以下步骤：

在步骤S16中，当失火频率累加值大于等于预先设定的判断阈值时，进入步骤S17：便向驾驶者发出警报信号，步骤S18：清零失火频率累加值，否则子程序返回。

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