一种监控系统及监控方法与流程

1.本技术涉及发动机技术领域，尤其涉及一种监控系统及监控方法。


背景技术：

2.发动机失火是指发动机某一个或多个气缸没有做功或者做功不足，也就是通常所说的发动机缺缸，并且伴有发动机抖动，动力不足使不上劲，汽车加速无力，油耗无故增高，同时燃烧不充分的混合气随发动机尾气排到后处理催化器中，很容易导致后处理催化器的劣化甚至损坏，发动机排放超标，所以，需要准确识别发动机的失火情况。
3.现有技术中监控发动机失火时，通过在发动机汽缸上安装曲轴传感器及凸轮轴转速传感器，通过传感器对发动机的曲轴和凸轮轴进行监控，当曲轴和凸轮轴的转速与正常转速不一致时，判断发动机为失火状态。
4.但是，发动机转速变化情况与路况关联较大，在颠簸路况下发动机转速变化剧烈，会导致误报的情况，存在诊断误差大的问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种监控系统及监控方法，使得失火监控不受路况的影响，提高发动机失火监控的准确性。
6.本技术第一方面提供了一种监控系统，包括
7.汽缸、冷却器、脉冲信号采集器；汽缸上设置有进料孔及排气孔，所述进料孔与所述排气孔通过循环管连接，所述循环管用于将所述排气孔排出的废气运输至所述进料孔；所述冷却器设置在所述循环管上，所述冷却器用于将所述废气进行冷却；所述脉冲信号采集器设置在所述循环管上，所述脉冲信号采集器用于采集所述循环管中的脉冲信号，并发送至ecu控制器。
8.可选的，所述循环管上还设置有egr阀，所述egr阀位于所述脉冲信号采集器与所述进料孔之间，所述egr阀用于控制所述循环管中的废气流量。
9.可选的，所述冷却器与所述循环管之间采用可拆卸的方式密封连接。
10.可选的，所述进料孔上连接有油气混合组件，所述油气混合组件与所述循环管连接，所述油气混合组件用于向所述汽缸提供油气混合物。
11.可选的，所述油气混合组件上设置有进气管，所述进气管用于输送空气，所述进气管上设置有节气阀，所述节气阀用于控制所述进气管的空气流量。
12.可选的，所述汽缸中设置有火花塞及点火线圈，所述火花塞与所述点火线圈配合将所述汽缸中的油气混合物点燃。
13.可选的，所述点火线圈为开磁式点火线圈、闭磁式点火线圈或离子流点火线圈。
14.本技术第二方面提供了一种监控方法，包括：
15.通过脉冲信号采集器采集循环管中的脉冲信号；
16.获取发动机的相位信号；
17.对所述脉冲信号及所述相位信号进行频谱分析，得到实时频谱数据；
18.获取所述发动机的运行信息，并根据所述运行信息确定标准频谱数据；
19.判断所述实时频谱数据与所述标准频谱数据是否匹配，若不匹配，则确定所述发动机处于失火状态，并控制所述发动机进入保护模式。
20.可选的，所述获取当前时刻所述发动机的运行信息包括：
21.获取当前时刻所述发动机的实时转速及实时扭矩。
22.可选的，在所述控制所述发动机进入保护模式之后，所述监控方法还包括：
23.根据所述脉冲信号及所述循环管的容积确定所述发动机中正在失火的目标汽缸，累加所述目标汽缸的失火次数，并通过所述失火次数计算所述目标汽缸的失火率。
24.从以上技术方案可以看出，本技术具有以下效果：
25.将循环管连接在汽缸的进料孔及排气孔上，循环管将排气孔上的废气重新流向进料孔上，循环管上设置有冷却器，冷却器用于冷却废气，在冷却器与进料孔之间的循环管上设置有脉冲信号采集器，脉冲信号采集器用于采集循环管中的脉冲信号，并将该脉冲信号发送给ecu控制器，从而监控汽缸的失火情况，由于循环管中的废气只受汽缸内燃烧的影响，所以检测结果不受路况的影响，提高了对发动机失火监控的准确性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本技术中一种监控系统的示意图；
28.图2为本技术中一种监控方法的示意图；
29.图3为本技术中ecu控制器的一个示意图。
具体实施方式
30.本技术提供了一种监控系统及监控方法，用于减少路况对失火监控的影响，提高对发动机失火监控的准确性。
31.请参阅图1，本技术提供的一种监控系统包括：
32.汽缸1、冷却器2、脉冲信号采集器3；汽缸1上设置有进料孔及排气孔，进料孔与排气孔通过循环管4连接，循环管4用于将排气孔排出的废气运输至进料孔；冷却器2设置在循环管4上，冷却器2用于将废气进行冷却；脉冲信号采集器3设置在循环管4上，脉冲信号采集器3用于采集循环管4中的脉冲信号，并发送至ecu控制器6。
33.汽缸1工作时，进料孔中输入油气混合物，汽缸1内部点火，使得油气混合物进行燃烧，燃烧产生高温废气，高温废气从排气孔排出，在本技术中，排气孔与循环管4连接，高温废气流入循环管4中，高温废气经过冷却器2降温，然后脉冲信号采集器3采集冷却后的废气在循环管4中产生的脉冲信号，并将该采集得到的脉冲信号传输至ecu控制器6，ecu控制器6对脉冲信号进行分析，判断汽缸1是否发生失火，从而实现监控汽缸1的失火情况。
34.本技术中，汽缸1的数量可以是1个，也可以是多个，实际的，汽缸1中的油气混合物正常燃烧时，产生的废气在循环管4中是有规律的，所以此时，脉冲采集器3采集到的脉冲信
号也是存在规律的，若存在油气混合物不完全燃烧的目标汽缸，那么脉冲信号采集器3采集的脉冲信号则会打破规律，由此，便能监控汽缸1，判断汽缸1是否发生失火情况。
35.可以理解的是，脉冲信号采集器3可以是高速压力传感器，也可以是气体流速传感器，在本技术中，不对脉冲信号采集器3进行具体限定，以实际可实现的为准。
36.当脉冲信号采集器3为高速压力传感器时，ecu控制器2获取的是循环管4中的废气压力，发动机运行时，汽缸1中进行油气混合物的燃烧，燃烧后产生废气，废气流入循环管4中，当发动机失火时，会导致例如无法点燃、燃烧不充分等的情况，此时循环管4中的废气压力则会对应发生改变。
37.本实施例中，通过在循环管4上设置脉冲信号采集器3，脉冲信号采集器3采集循环管4中的脉冲信号，然后ecu控制器5对该脉冲信号进行分析，实现对汽缸失火监控的作用，实时监控汽缸1的失火情况，循环管4中流动的是废气，废气的产生与路况不相关，所以，通过循环管4中的脉冲信号监控汽缸1的失火情况，能够减少路况对失火监控的影响，从而提高对发动机失火监控的准确性。
38.可选的，循环管4上还设置有egr阀5，egr阀5位于脉冲信号采集器3与进料孔之间，egr阀5用于控制循环管4中废气的流量。egr阀5控制循环管4中废气的流量，将部分废气重新输送到汽缸1中进行燃烧，egr阀与循环管4配合的作用在于抑制废气中的氮氧化物产生。本技术中，egr阀5为物理式阀或者电磁阀，具体使用的egr阀根据实际需求使用，此处不进行限定。
39.可选的，冷却器2与循环管4之间采用可拆卸的方式密封连接，可拆卸的意思是，冷却器2与循环管4可以相互拆卸，在实际使用时，将冷却器2的两端分别连接循环管4，若冷却器2发生需要维修更换时，将冷却器2从循环管4中拆解，并进行维修或更换。密封连接的意思是，冷却器2与循环管4的连接处为密封、不存在缝隙的，实际的，可以在连接处设置密封圈，通过密封圈形成冷却器2与循环管4的密封连接。
40.可选的，汽缸1的进料孔上连接有油气混合组件，油气混合组件与循环管4连接，油气混合组件用于向汽缸1提供油气混合物。油气混合组件与进料孔连接，循环管4连接在油气混合组件上，所以，循环管4中的废气会先到达油气混合组件中与空气、燃油进行混合，形成油气混合物后，再通过进料孔进入汽缸1中进行燃烧；油气混合组件中与燃油系统、空气系统连接，空气系统向油气混合组件中输送空气，燃油系统向油气混合组件中输送燃油，油气混合组件用于将空气与燃油进行混合，并将混合得到的油气混合物输送到汽缸1中。
41.可选的，油气混合组件上设置有进气管，进气管用于输送空气，进气管上设置有节气阀7，节气阀7用于控制进气管的空气流量。实际的，进气管与空气系统连接，空气系统提供的空气通过进气管进入油气混合组件；节气管上设置有节气阀7，节气阀7能够控制进气管中的空气流量，能够调整油气混合物中的空气比例，进而将油气混合物中的燃油和空气的比例调节到合适的比例，能够为汽缸充分燃烧油气混合物提供便利。
42.可选的，汽缸1中设置有火花塞8及点火线圈，火花塞8与点火线圈配合将汽缸1中的油气混合物点燃。汽缸1中的油气混合物进行燃烧，需要进行点火，实际的，使用火花塞8与点火线圈配合将汽缸1中的油气混合物进行点燃。
43.可选的，点火线圈为开磁式点火线圈、闭磁式点火线圈或离子流点火线圈。实际的，本技术不对点火线圈的类型进行限定，以实际可实现的为准。
44.请继续参阅图2，图2为本技术提供中一种监控方法的示意图，该监控方法包括：
45.101、ecu控制器通过脉冲信号采集器采集循环管中的脉冲信号。
46.ecu控制器为车载控制器，ecu控制器与脉冲信号采集器电连接，脉冲信号采集器安装在循环管中，脉冲信号采集器获取循环管中的脉冲信号，并将该脉冲信号传输至ecu控制器中，此时ecu控制器获取到脉冲信号。
47.可以理解的是，脉冲信号采集器可以是压力传感器、速度传感器等，对应的，得到的脉冲信号可以是循环管中的废气压力数据、循环管中废气流速数据等，具体以实际应用为准，此处不进行限定。
48.102、ecu控制器获取发动机的相位信号。
49.相位信号也可以称为配气相位，在本实施例中，发动机中装载有相位传感器，ecu控制器通过相位传感器获取发动机的相位信号，相位传感器是凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器的统称，相位传感器可以分为磁电式和霍尔式。
50.103、ecu控制器对脉冲信号及相位信号进行频谱分析，得到实时频谱数据。
51.在ecu控制器获取到脉冲信号以及发动机的相位信号后，ecu控制器对着这两个信号进行频谱分析，得到实时频谱数据。实时频谱数据表示发动机在运行中产生的实时废气数据以及实时相位数据的结合。
52.ecu控制器将脉冲信号与相位信号的频谱图进行结合，形成实时的频谱数据，实时频谱数据以波形图的形式显示。
53.104、ecu控制器获取发动机的运行信息，并根据运行信息确定标准频谱数据。
54.发动机正常运行时，发动机会产生标准频谱数据，本技术中，ecu控制器确定发动机在当前时刻正常运行时的标准频谱数据。发动机正常运行可以表示发动机中汽缸不发生失火情况时的运行。本技术中，通过发动机的转速及扭矩确定标准频谱数据，确定过程详细描述如下：
55.可选的，ecu控制器获取发动机的实时转速及实时扭矩，实时转速及实时扭矩表示实时频谱数据对应时刻的转速及扭矩，发动机在每个转速及扭矩中，都对应存在一个标准频谱数据，在ecu控制器获取到发动机的实时转速及实时扭矩后，ecu控制器则根据该实时转速及实时扭矩查询对应的标准频谱数据。
56.105、ecu控制器判断实时频谱数据与标准频谱数据是否匹配，若不匹配，则确定发动机处于失火状态，并控制发动机进入保护模式。
57.ecu控制器在获取到实时频谱数据及标准频谱数据后，将二者进行比对，比对二者是否匹配；标准频谱数据表示发动机在实时转速及实时扭矩下应该产生的频谱数据，而实时频谱数据则表示通过实时脉冲信号得到的频谱数据，若实时频谱数据与标准频谱数据匹配，则表示发动机未发生异常，未发生失火情况；若不匹配，则说明实时转速与实时扭矩产生的标准脉冲信号与实时获取的脉冲信号不一致，则表示发动机中的汽缸发生失火情况，所以才会导致实时废气数据发生偏差，实时频谱数据与标准频谱数据不匹配。例如：实时转速及实时扭矩均为1时，应该产生的标准脉冲信号为2，而脉冲信号采集器获取的脉冲信号为3，那么实时脉冲信号与标准脉冲信号不一致，表示发动机的汽缸存在失火情况。
58.ecu控制器在确定发动机已经发生失火后，控制发动机进入保护模式，保护模式用来保护发动机，防止发动机在汽缸失火后持续高负荷工作造成损坏，从而防止车辆发生损
坏。保护模式可以是变速箱限档、发动机性能减弱等。另外，在控制发动机进入保护模式的同时，ecu控制器还会控制车辆中的报警器报警，以达到提示驾驶员的作用。
59.本实施例中，ecu控制器通过脉冲信号及相位信号得到发动机的实时频谱数据，然后ecu控制器又根据发动机的实时转速及实时扭矩确定发动机的标准频谱数据，接着ecu控制器通过比对实时频谱数据及标准频谱数据的匹配情况，若不匹配，则表示发动机处于失火，并控制发动机进入保护模式，这样，监控发动机失火情况仅与发动机循环管中的脉冲信号有关，使得监测数据不受路况的影响，能够提高失火监控的准确性；另外，不需要通过离子流点火线圈进行失火监控，减少了使用离子流点火线圈的成本。
60.可选的，在本技术中，还包括有以下步骤：
61.ecu控制器根据脉冲信号及循环管的容积确定发动机中正在失火的目标汽缸，累加目标汽缸的失火次数，并通过失火次数计算目标汽缸的失火率。
62.发动机中可以是单个汽缸，也可以是多个汽缸，在多个汽缸中,ecu控制器判断得出发动机正在失火时，ecu控制器会进一步判断是发动机中哪一个汽缸发生失火，此时，ecu控制器则根据脉冲信号及循环管中的容积确定正在失火的目标汽缸，详细的，当脉冲信号为废气压力时，ecu控制器通过废气压力值与循环管容积计算废气流速，通过废气流速从而确定出正在失火的目标汽缸。
63.当ecu控制器确定发生失火的目标汽缸后，ecu控制器累计该目标汽缸的失火次数，并根据该失火次数进行失火率的计算，通过该失火率可以了解目标汽缸的情况。当失火率达到预设值时，维修人员对目标汽缸继续维修或者更换。
64.请继续参阅图3，图3为本技术中ecu控制器的一个示意图，该ecu控制器包括：
65.采集单元201，用于通过脉冲信号采集器采集循环管中的脉冲信号；
66.获取单元202，用于获取发动机的相位信号；
67.分析单元203，用于对所述脉冲信号及所述相位信号进行频谱分析，得到实时频谱数据；
68.第一处理单元204，用于获取所述发动机的运行信息，并根据所述运行信息确定标准频谱数据；
69.判断单元205，用于判断所述实时频谱数据与所述标准频谱数据是否匹配，若不匹配，则确定所述发动机处于失火状态，并控制所述发动机进入保护模式。
70.第二处理单元206，用于根据所述脉冲信号及所述循环管的容积确定所述发动机中正在失火的目标汽缸，累加所述目标汽缸的失火次数，并通过所述失火次数计算所述目标汽缸的失火率；
71.本技术中，第一处理单元204包括：
72.获取模块2041，用于获取当前时刻所述发动机的实时转速及实时扭矩。
73.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
74.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或
讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
75.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
76.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
77.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。