[发明专利]一种发动机失火探测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及发动机失火探测领域，特别涉及一种通过检测辐射达到失火检测的发动机失火探测方法及装置。

背景技术

目前，发动机失火检测，通常采用离子电流检测法、发动机转速波动检测法、发动机排放污染物检测、发动机气缸压力检测法。离子电流法增加系统电路成本和软件成本，其检测本身受发动机积碳影响严重，误判几率较高；发动机转速波动法，仅仅在低速范围工作，高速无法正常工作；发动机排放污染物检测，实时性差，需要昂贵的传感器；发动机汽缸压力检测实时性好，但是汽缸压力传感器自身十分昂贵，并且世界仅有一两家能够制造，寿命有限，安装环境要求极其苛刻。

公开号为CN101078379和公开号CN101907520A的中国专利都是通过压力进行检测，从而通过压力与失火的关系达到探测目的。公开号为CN101881233A的中国是计算出各缸在两起始曲轴角度之间的波峰/波谷段的平均转速和各缸波峰/波谷段的转速和，之后再计算出判断失火转速限值，最后依次对各缸的失火状态进行判断。公开号为CN102418643A的中国专利是通过检测点火线圈的离子电流来达到失火检测的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种发动机失火探测方法及装置，通过检测到发动机内的热辐射，以此来达到探测是否失火的目的，成本低廉，系统软硬件简单，可靠性和实时性极佳。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种发动机失火探测方法，包括以下步骤：

步骤1：采用石英透镜将发动机气缸内的高温热红外辐射进行聚焦，捕捉到发动机内部燃烧的红外信号；

步骤2：通过光纤将聚焦后的辐射传导到外部红外检测光电转换电路中；

步骤3：通过微控制器的ADC转换，将模拟电信号转换为数字信号；

步骤4：对光电转换电路转换后的电信号进行检测，判定发动机是否失火，即：

微控制器接收来自光电转换电路的输出电压信号；

结合发动机转速信息，对红外信号进行滤波；

根据发动机转速和发动机负荷信息，计算红外信号的有效阈值；

判断滤波红外信号是否超过阈值，若发生失火，则记录对应的发动机气缸和红外信号量，增加失火计数值，计算对应缸失火率；

其中，有效的红外信号阈值是f(N,rl)的对应函数，N为发动机转速、rl为发动机负荷；根据发动机转速和发动机负荷作为主因素的二维图，有效地识别不同特性发动机的燃烧红外特征。

一种发动机失火探测装置，包括石英透镜、光纤、光电转换电路以及进行失火识别的微控制器，所述石英透镜固定在发动机的火花塞底部，所述光纤固定在火花塞外壁开通的导孔内，石英透镜聚焦的辐射能传导到光纤，所述光纤末端连接到光电转换电路，所述光电转换电路连接到微控制器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：成本低廉，系统软硬件简单，可靠性和实时性极佳，布置灵活，不需要发动机特殊改造，可以安装于特制火花塞，也可安装在特制喷嘴上，通过燃烧的红外光谱，直接就可判断是否正常燃烧。

附图说明

图1是本发明的探测原理图。

图2是本发明装置的结构示意图。

图3是本发明发动机失火检测结构框图。

图4是本发明发动机失火检测流程示意图。

图5是正常燃烧时，发动机气缸内部燃烧温度。

图6是失火时，发动机气缸内部燃烧温度。

图中：1-石英透镜；2-光纤；3-安装孔；4-高温混合气。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1描述本发明的失火检测原理，当高温混合气在发动机汽缸内燃烧，这时形成的高温热红外辐射能在发动机汽缸内检测到。通过石英透镜的聚焦，利用光线将红外辐射传导到外部的红外检测光电转换电路中，进行识别，从而为发动机控制提供失火信息。

图2描述本发明的失火在点燃式发动机火花塞上的安装方式，通过在火花塞外壁，开一个能容纳下光纤的导孔。在火花塞底部，安装一个微小石英透镜，将光纤进行聚焦，同时，隔离高温高压燃气，起到保护光纤，防止漏气。

本发明装置包括光纤失火检测传感器(石英透镜1和光纤2)、光电转换电路、微控制器，如图3所示。本装置通过光纤失火检测传感器捕捉到发动机内部燃烧的红外信号，通过光电转换电路，将红外信号转换为模拟电信号，通过微控制器ADC转换，将模拟电信号转换为数字信号，与原始的燃烧红外信号对应，通过软件处理，进行失火识别。