[發明專利]一種發動機失火探測方法及裝置

在審

• 申請號: 201710149089.1
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106969919A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 陳飛;曹毅成;熊慶;彭憶強
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: G01M15/11
• 分類號: G01M15/11
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司51200
• 代理人: 張輝

技術領域

本發明涉及發動機失火探測領域，特別涉及一種通過檢測輻射達到失火檢測的發動機失火探測方法及裝置。

背景技術

目前，發動機失火檢測，通常采用離子電流檢測法、發動機轉速波動檢測法、發動機排放污染物檢測、發動機氣缸壓力檢測法。離子電流法增加系統電路成本和軟件成本，其檢測本身受發動機積碳影響嚴重，誤判幾率較高；發動機轉速波動法，僅僅在低速范圍工作，高速無法正常工作；發動機排放污染物檢測，實時性差，需要昂貴的傳感器；發動機汽缸壓力檢測實時性好，但是汽缸壓力傳感器自身十分昂貴，并且世界僅有一兩家能夠制造，壽命有限，安裝環境要求極其苛刻。

公開號為CN101078379和公開號CN101907520A的中國專利都是通過壓力進行檢測，從而通過壓力與失火的關系達到探測目的。公開號為CN101881233A的中國是計算出各缸在兩起始曲軸角度之間的波峰/波谷段的平均轉速和各缸波峰/波谷段的轉速和，之后再計算出判斷失火轉速限值，最后依次對各缸的失火狀態進行判斷。公開號為CN102418643A的中國專利是通過檢測點火線圈的離子電流來達到失火檢測的目的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種發動機失火探測方法及裝置，通過檢測到發動機內的熱輻射，以此來達到探測是否失火的目的，成本低廉，系統軟硬件簡單，可靠性和實時性極佳。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種發動機失火探測方法，包括以下步驟：

步驟1：采用石英透鏡將發動機氣缸內的高溫熱紅外輻射進行聚焦，捕捉到發動機內部燃燒的紅外信號；

步驟2：通過光纖將聚焦后的輻射傳導到外部紅外檢測光電轉換電路中；

步驟3：通過微控制器的ADC轉換，將模擬電信號轉換為數字信號；

步驟4：對光電轉換電路轉換后的電信號進行檢測，判定發動機是否失火，即：

微控制器接收來自光電轉換電路的輸出電壓信號；

結合發動機轉速信息，對紅外信號進行濾波；

根據發動機轉速和發動機負荷信息，計算紅外信號的有效閾值；

判斷濾波紅外信號是否超過閾值，若發生失火，則記錄對應的發動機氣缸和紅外信號量，增加失火計數值，計算對應缸失火率；

其中，有效的紅外信號閾值是f(N,rl)的對應函數，N為發動機轉速、rl為發動機負荷；根據發動機轉速和發動機負荷作為主因素的二維圖，有效地識別不同特性發動機的燃燒紅外特征。

一種發動機失火探測裝置，包括石英透鏡、光纖、光電轉換電路以及進行失火識別的微控制器，所述石英透鏡固定在發動機的火花塞底部，所述光纖固定在火花塞外壁開通的導孔內，石英透鏡聚焦的輻射能傳導到光纖，所述光纖末端連接到光電轉換電路，所述光電轉換電路連接到微控制器。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：成本低廉，系統軟硬件簡單，可靠性和實時性極佳，布置靈活，不需要發動機特殊改造，可以安裝于特制火花塞，也可安裝在特制噴嘴上，通過燃燒的紅外光譜，直接就可判斷是否正常燃燒。

附圖說明

圖1是本發明的探測原理圖。

圖2是本發明裝置的結構示意圖。

圖3是本發明發動機失火檢測結構框圖。

圖4是本發明發動機失火檢測流程示意圖。

圖5是正常燃燒時，發動機氣缸內部燃燒溫度。

圖6是失火時，發動機氣缸內部燃燒溫度。

圖中：1-石英透鏡；2-光纖；3-安裝孔；4-高溫混合氣。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1描述本發明的失火檢測原理，當高溫混合氣在發動機汽缸內燃燒，這時形成的高溫熱紅外輻射能在發動機汽缸內檢測到。通過石英透鏡的聚焦，利用光線將紅外輻射傳導到外部的紅外檢測光電轉換電路中，進行識別，從而為發動機控制提供失火信息。

圖2描述本發明的失火在點燃式發動機火花塞上的安裝方式，通過在火花塞外壁，開一個能容納下光纖的導孔。在火花塞底部，安裝一個微小石英透鏡，將光纖進行聚焦，同時，隔離高溫高壓燃氣，起到保護光纖，防止漏氣。

本發明裝置包括光纖失火檢測傳感器(石英透鏡1和光纖2)、光電轉換電路、微控制器，如圖3所示。本裝置通過光纖失火檢測傳感器捕捉到發動機內部燃燒的紅外信號，通過光電轉換電路，將紅外信號轉換為模擬電信號，通過微控制器ADC轉換，將模擬電信號轉換為數字信號，與原始的燃燒紅外信號對應，通過軟件處理，進行失火識別。