CN103278332B - 发动机起动过程对气缸失火的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机起动过程对气缸失火的检测方法，包括脉冲波数据采集、瞬态转速精确计算、转速曲线绘制、失火情况判断等步骤。本发明的方法控制简单精确，所使用的设备简单，成本低廉。本发明适用于各种车辆的发动机进行失火检测。

Description

发动机起动过程对气缸失火的检测方法

技术领域

本发明涉及汽车检测领域，具体涉及一种发动机起动过程对气缸失火的检测方法。

背景技术

车辆发动机在前期的开发试验中，由于发动机零部件的不匹配或者参数标定不合理，而导致失火现象的发生。为了避免上述情况的发生，保证发动机的性能，在开发试验过程中需要准确地判断并识别失火信息，并采取相应的措施进行改善，以优化发动机的性能。目前，在发动机的开发试验中，最常用的检测方法为：通过采集设备采集发动机气缸内的压力信号，然后根据采集的压力信号分析气缸内压力变化，根据压力变化的情况确定气缸失火信息。

上述的检测方法存在以下的缺陷：需要配备压力传感器及其配套设备对气缸内的压力信号进行采集，而上述设备的成本极高，价格昂贵。而发动机在启动时，燃烧极不稳定，令失火、积碳以及淹缸概率急剧增加，非常容易损坏压力传感器，更换压力传感器会增加成本。

此外，现有技术中还存在其他的一些检测方法，例如：曲轴上设置曲轴转角传感器，通过曲轴转角传感器检测曲轴的转角信息，然后对曲轴转角传感器的信息进行计算得到曲轴的转速信息，进而可以分析每个气缸的转速变化，但上述的检测手段同样只能对发动机稳态工况下的转速变化，对于发动机起动过程的瞬态变化还是不能够进行有效检测。

发明内容

为了解决现有技术所存在的上述不足，本发明提供了一种发动机起动过程对气缸失火的检测方法，检测发动机曲轴转动一周的角度信号，然后每间隔相同角度对曲轴进行一次转速计算，最后将计算的所有转速绘制成曲线图，通过观察曲线图可以直观判断发动机起动过程中气缸起火的情况，并及时做出相应的措施。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种发动机起动过程对气缸失火的检测方法，包括以下步骤：

（一）脉冲波数据采集：通过设置的脉冲波产生机构，每隔角度β发出一次脉冲波信号，同时通过脉冲波采集机构对脉冲波产生机构产生的所有脉冲波进行采集；

（二）瞬态转速计算：主控单元接收步骤（一）中脉冲波采集机构采集的信息，然后以间隔角度α为计算范围，对发动机的瞬态转速值采用式（2）进行连续计算：

n_{i ­}=αf/6(T_{(i+ （2α-1）)}-T_i) ……………………………………………式（2）

式（2）中n_i为_­发动机脉冲波产生机构产生第i个脉冲波时的转速值，f为脉冲波采集机构的采样频率，T_i为第i个脉冲波上升沿所处的采样点的点数；

（三）转速曲线绘制：主控单元以曲轴转角为横坐标，以发动转速为纵坐标，对步骤（二）中计算的发动机瞬态转速值进行标定，并绘制成曲线；

（四）失火情况判断：工作人员根据步骤（三）绘制的曲线图判断失火气缸的情况。

作为本发明的一种限定： 所述步骤（一）中β=0.5°，脉冲波采集机构每采集的一个脉冲波中至少包含5个采样点，用于设定采样频率。

作为对本发明的另一种限定：所述步骤（二）的计算公式中α取值不大于3°，f的取值不小于70000HZ。

作为进一步限定：所述步骤（二）的计算公式中α=3°，f=70000HZ。

作为本发明的第三种限定：所述步骤（四）中对发动机失火情况的判断为：参照绘制的曲线，当后一转速波谷值（或波峰值）明显低于前一转速波谷值（或波峰值）时，或者该转速波谷值（或波峰值）在前后波谷值（或波峰值）中不协调出现时，则证明所处气缸发生失火情况。

作为对脉冲波产生机构及脉冲波采集机构的限定：所述脉冲波产生机构为设于发动机上的编码器；脉冲波采集机构为采集卡；主控单元为设有编码器脉冲波信号处理软件和绘图软件的PC机。

由于采用了以上的技术方案，本发明可以达到如下的技术效果：

（1）本发明通过脉冲波产生机构可以等角度间隔采集曲轴的角度位移，并发出脉冲信号，脉冲波采集机构对上述的脉冲波产生机构产生的脉冲波进行采集后传送给主控单元，主控单元可以计算出曲轴连续的转速值，并绘制成曲线，根据曲线工作人员就能够直观的观测到气缸失火情况，以及失火位置，能够准确判断发动机起动过程中的失火循环和失火气缸；

（2）采用编码器和采集卡等设备进行信息采集，结构简单，成本低，无需昂贵的压力传感器及其配套设备，且设备的损坏率极低；

（3）本发明使用的编码器等常规设备安装方便，数据的分析方法简单，从而令本发明安装使用时省时省力。

综上所述，本发明的方法控制简单精确，所使用的设备简单，成本低廉。本发明适用于各种车辆的发动机进行失火检测。

附图说明

图1是本发明实施例的控制流程图；

图2是本发明实施例对于某一发动机检测的曲线图。

具体实施方式

实施例 一种发动机起动过程对气缸失火的检测方法

本实施例提供的一种发动机起动过程对气缸失火的检测方法，如图1所示，包括一下步骤：

（一）脉冲波数据采集

通过设置的脉冲波产生机构，每隔角度β发出一次脉冲波信号，同时通过脉冲波采集机构对脉冲波产生机构产生的所有脉冲波进行采集。

本实施例中β=0.5°，即曲轴每转过0.5°，脉冲波产生机构发出一次脉冲波，而为了保证脉冲波采集机构采集到的脉冲波的波形符合要求，脉冲采集机构每采集的一个脉冲波中至少包含5个采样点，且本实施例中采用编码器作为脉冲波产生装置，采用采集卡作为脉冲波采集机构，在设置时，编码器可以固设于发动机的曲轴前端或后端，只要保证编码器可以对曲轴转动时进行角位移的采集即可。

（二）瞬态转速精确计算

主控单元接收步骤（一）中脉冲波采集机构采集的信息，然后以间隔角度α为计算范围，对发动机的瞬态转速值进行连续计算。该步骤中采用PC机作为主控单元，所述主控单元的信号输入端连接步骤（一）中的采集卡的信号输出端，因此，主控单元可以实时接收到采集卡采集到的脉冲波信号，并通过现有的计算程序以角度α为计算范围，连续计算发动机的瞬态转速值n_i，即在0°与α之间的角度计算n₀，在1°与（α+1°）之间的角度中计算n₁……，一直计算到n_i，i的取值根据所采集的脉冲波的个数进行确定。

本实施例进行计算时，以“转速=角度/时间”为原理，具体为：

n_i=α/（360/60）× [（T_{(i+ （2α-1）)}-T_i）/f]…………………………………式（1）

式（1）中：n_i为_­发动机编码器发出的第i个脉冲波时发动机的转速值，f为采样卡的采样频率，T_i为第i个脉冲波上升沿所处采样点的点数，则T_{(i+(2 α-1))} 为第i+2α个脉冲波上升沿所处采样点的点数，T_{(i+(2 α-1))}-T_i）即为之间的点数差值，而采集卡的频率为f，即采集卡1s可以采集到f个点，采集两个相邻点之间的时间为1/f，因此，第i个脉冲波与i+(2α-1)个脉冲波之间间隔的时间为（T_{(i+(2 α-1))}-T_i）/f，且第i个脉冲波与i+(2α-1)个脉冲波之间间隔的角度为α，然后将转速1r/min转换成360°/60s，因此得到上述的公式（1），将公式（1）进行化简得到：

n_{i ­}=αf/6(T_{(i+(2 α-1))}-T_i) ………………………………………………式（2）

因此，步骤（二）最终根据式（2）得到连续的曲轴瞬态转速值。为了保证计算的精确度，本实施例中的α≤3°，而为了保证能够采集到完整脉冲波形，即一个脉冲波里包含至少5个采样点，本实施例中f≥70000HZ。

（三）转速曲线绘制

主控单元以曲轴转角为横坐标，以发动转速为纵坐标，对步骤（二）中计算的发动机瞬态转速值n_i进行标定，并绘制成曲线。

由于主控单元内存储有相应的编码器脉冲波信号处理软件和曲线绘图软件（为现有的曲线绘图软件），因此主控单元会将计算得到的n_i在以曲轴转角为横坐标，以发动转速为纵坐标的坐标系中进行标定，并连接绘制成曲线，得到最终的曲线值。

图2所示为α=3°、f=70000HZ时绘制的四缸发动机气缸的起动过程瞬态转速曲线。该曲线中按照发动机的各缸工作顺序排列为一、三、四、二缸的顺序，其中初始状态时活塞停止，第一缸活塞可以停在第一缸上止点与下至点之间任意位置，本实施例设定活塞停在上止点与下至点中间位置为初始状态，此时相对应的曲轴停在水平位置，因此第一缸活塞从此位置压缩至上止点时，曲轴只旋转90°，而以后各缸活塞压缩行程均可从下止点压缩至上止点，所以曲轴旋转180°，一个循环后第一缸压缩行程也是半周，即180°。因此，最后标定一缸的位置为横坐标的0°至90°，二缸的位置为90°以后至270°，三缸的位置为270°以后至450°，四缸的位置为450°以后至630°，630°以后又重新循环为一缸。

（四）失火情况判断

工作人员根据步骤（三）绘制的曲线图判断失火气缸的情况。该步骤中对失火情况的判断为：参照绘制的曲线，当后一转速波谷值（或波峰值）明显低于前一转速波谷值（或波峰值）时，或者该转速波谷值（或波峰值）在前后波谷值（或波峰值）中不协调出现时，则证明所处气缸发生失火情况。

图2中，可以明显观测出有两处波形明显不协调出现，根据横坐标的度数可知一缸为失火气缸。

本实施例采用的计算方法简单，却可以对曲轴的转速进行精确的计算，然后通过绘制的曲线可以直观的观测到是否出现失火气缸，以及失火气缸的位置，提醒工作人员及时采取处理措施。

Claims (4)

1.一种发动机起动过程对气缸失火的检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：

（一）脉冲波数据采集

通过设置的脉冲波产生机构，每隔角度β发出一次脉冲波信号，同时通过脉冲波采集机构对脉冲波产生机构产生的所有脉冲波进行采集，所述β为0.5°，脉冲波采集机构每采集的一个脉冲波中至少包含5个采样点，用于设定采样频率；

（二）瞬态转速精确计算：

主控单元接收步骤（一）中脉冲波采集机构采集的信息，然后以间隔角度α为计算范围，对发动机的瞬态转速值采用式（2）进行连续计算：

n_i­=αf/6(T_{(i+ （ 2 α -1 ） )}-T_i) …………………………………式（2）

式（2）中n_i为_­发动机脉冲波产生机构产生第i个脉冲波时的转速值，f为脉冲波采集机构的采样频率，T_i为第i个脉冲波上升沿所处的采样点的点数，所述式（2）中α=3°，f=70000HZ；

（三）转速曲线绘制

主控单元以曲轴转角为横坐标，以发动转速为纵坐标，对步骤（二）中计算的发动机瞬态转速值进行标定，并绘制成曲线；

（四）失火情况判断

工作人员根据步骤（三）绘制的曲线图判断失火气缸的情况。

2.根据权利要求1中所述的发动机起动过程对气缸失火的检测方法，其特征在于所述步骤（四）中对发动机失火情况的判断为：

参照绘制的曲线，当①后一转速波谷值明显低于前一转速波谷值时，或者该转速波谷值在前后波谷值中不协调出现时，则证明所处气缸发生失火情况；②后一转速波峰值明显低于前一转速波峰值时，或者该转速波峰值在前后波峰值中不协调出现时，则证明所处气缸发生失火情况。

3.根据权利要求1所述的发动机起动过程对气缸失火的检测方法，其特征在于：所述脉冲波产生机构为设于发动机上的编码器；脉冲波采集机构为采集卡；主控单元为设有编码器脉冲波信号处理软件和绘图软件的PC机。

4.根据权利要求2所述的发动机起动过程对气缸失火的检测方法，其特征在于：所述脉冲波产生机构为设于发动机上的编码器；脉冲波采集机构为采集卡；主控单元为设有编码器脉冲波信号处理软件和绘图软件的PC机。