专利名称：发动机失火故障发生方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机测试仪器，特别是一种使发动机产生失火故障的方法及装置。
背景技术：
随着排放法规愈加严格，OBD (车载自动诊断一On Board Diagnostics)系统是实施排放 标准的核心内容，发动机失火不但会导致排放超标而且失火率过高会损坏三效催化转化器， 因此，发动机失火诊断是OBD系统重要功能之一。失火发生器就是一种专用试验设备，主 要用于OBD失火诊断功能匹配开发试验和认证试验。目前使用的失火方法主要有软件失火 和外置失火发生器失火两种方式，软件失火需要在发动机控制单元中外加一个控制失火的 子系统，这样就增加了发动机控制单元的复杂性，而且其操作方便性和可移植性较差，见 申请号为200810047330.0，题目为"软件发生器"的中国发明专利申请；现有的外置失火 发生器大多是直接串接在发动机点火线路中，并且是针对发动机一种类型的点火线圈，将 正常的点火信号截止使发动机失火，见申请号为200710051384.X，题目为"电控汽油喷射 发动机失火故障发生方法及装置"的中国发明专利申请，这种方式对发动机线束改动大， 安装复杂；设备的输入输出线束多，失火模式简单，不能实现任意气缸组合失火，失火率 的控制不稳定。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种操作简单、可移植性好的发动机 失火故障发生方法。本发明还涉及使用该方法的装置。
本发明的技术方案如下
一种发动机失火故障发生方法，其特征在于，在各路点火信号所在信号通道上分别引 出各路点火信号，并监测需要产生失火故障的信号通道所引出的点火信号的波形，然后根 据监测的波形将该路点火信号通过接入负载的方式屏蔽掉，从而导致发动机产生失火故障。
在引出各路点火信号后，除监测各引出的点火信号的波形外，还进行引出的点火信号 类型的判别，然后根据判别出的不同点火信号类型和监测的波形将相应点火信号通过接入 相应负载的方式屏蔽掉，从而导致发动机产生失火故障。
还根据用户输入的参数得出失火逻辑，将需要发生失火的点火信号通过接入负载的方式屏蔽掉，从而导致发动机产生失火故障。
还将产生失火故障的状态信息通过显示屏显示。
一种发动机失火故障发生装置，其特征在于通过并列连接的方式连接于各路点火信 号所在信号通道上，包括点火信号输入接口模块、点火信号处理模块、控制器模块、失火 信号执行模块和电源模块，所述点火信号处理模块、控制器模块和失火信号执行模块分别 与电源模块相连，所述点火信号输入接口模块分别连接失火信号执行模块和点火信号处理 模块，所述点火信号处理模块将引出的点火信号转化为规则脉冲信号并传送至控制器模块， 所述控制器模块根据内部的失火逻辑以及点火信号处理模块传送的信号生成失火驱动信号 并将其传送至失火信号执行模块，所述失火信号执行模块将点火信号通过接入负载的方式 屏蔽掉。
还包括点火信号自动判别模块，所述点火信号自动判别模块分别与电源模块、点火信 号输入接口模块和控制器模块相连，用于自动判别点火信号类型，并将该类型的信息通过 控制器模块传送至点火信号处理模块。
还包括用户参数输入模块，所述用户参数输入模块分别与电源模块和控制器模块相连， 此时，所述控制器模块根据用户参数输入模块中用户输入的参数得出失火逻辑。
上述控制器模块和电源模块还连接信息显示模块，用于显示产生失火故障的状态信息。
上述用户输入模块中包括失火模式选择开关、点火线圈类型选择开关、点火系统类型 选择开关和失火使能开关，所述失火模式包括周期性失火模式、随机性失火模式和随机缸 定周期性失火模式；所述点火线圈类型包括智能点火线圈和非智能点火线圈；所述点火系 统类型包括分组点火系统和独立点火系统。
上述点火信号处理模块包括低通滤波电路和含容差的高低门限逻辑电路，上述点火信 号类型包括智能点火信号和非智能点火信号，上述点火信号自动判别模块包括参考电压和 采样保持电路，所述参考电压的电压值介于智能点火信号电压和非智能点火信号电压之间。
本发明的技术效果如下
本发明发动机失火故障发生方法，在各路点火信号所在信号通道上分别引出各路点火 信号，并监测需要产生失火故障的信号通道所引出的点火信号的波形，然后根据监测的波 形将该路点火信号通过接入负载的方式屏蔽掉，从而导致发动机产生失火故障，该方法由 于不是通过直接控制点火信号的停止来实现失火，因此无须改变发动机线束，也不必对发 动机控制系统增加子系统，操作简单、可移植性好，还可满足不同点火系统类型的发动机的失火要求。
进行引出的点火信号类型的判别，然后根据判别出的类型和监测的波形将相应点火信 号通过接入相应负载的方式屏蔽掉，从而导致发动机产生失火故障。这样，可通过两种失 火率输入方式实现发动机产生可变失火率的失火故障，可满足不同点火线圈及不同点火系
统类型的发动机的失火要求。
还根据用户输入的参数得出失火逻辑，将需要发生失火的点火信号通过接入负载的方 式屏蔽掉。这样，可设置发动机在任意指定缸产生失火故障，可实现多种模式下的发动机 失火，便于OBD系统的开发、标定和认证试验。
本发明发动机失火故障发生装置，通过并列连接的方式连接于各路点火信号所在通道 上，点火信号处理模块将引出的点火信号转化为规则脉冲信号并传送至控制器模块，控制 器模块根据内部的失火逻辑以及点火信号处理模块传送的信号生成失火驱动信号并将其传 送至失火信号执行模块，失火信号执行模块将点火信号通过接入负载的方式屏蔽掉。该发 动机失火故障发生装置不改变发动机自身特性、操作简单、可移植性好，可满足不同点火 系统类型的发动机的失火要求，适应市场的需求。
图1为本发明一种发动机失火故障发生方法优选实施例的流程图2为本发明发动机失火故障发生装置的实际应用连接示意图3为本发明一种发动机失火故障发生装置优选实施例的结构框图4为本发明发动机失火故障发生装置的失火信号执行模块的结构示意图5为本发明发动机失火故障发生装置的软件流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行说明。
图1为本发明一种发动机失火故障发生方法优选实施例的流程图。
一种发动机失火故障发生方法，在各路点火信号所在信号通道上分别引出各路点火信 号，即，在发动机bCU (电控单元)和点火线圈之间的各路信号线上分别引出各路点火信 号，然后进行点火信号类型的判别，即判断点火信号为智能点火信号或非智能点火信号； 并监测需要产生失火故障的信号通道所引出的点火信号的波形或监测各路点火信号的波 形，可以根据点火信号类型将点火信号进行处理，得到点火信号发出和结束时刻的信息，将点火信号进行滤波等处理转化为规则脉冲信号，输出给控制器，控制器得到点火信号脉 冲时刻信息；根据用户输入的参数得出失火逻辑，各参数主要包括发动机的缸数、不同 点火线圈、不同点火系统类型和不同失火模式；然后根据判别的类型和监测的波形将需要 发生失火的点火信号通过接入相应负载的方式屏蔽掉，从而导致发动机产生失火故障，并 将产生失火故障的状态信息通过显示屏显示。
该方法无须改变发动机线束、操作简单、可移植性好，能够实现发动机产生可变失火 率的失火故障，可满足不同点火线圈及不同点火系统类型的发动机的失火要求。
本发明还涉及使用该方法的装置。如图2所示，本发明发动机失火故障发生装置的实 际应用连接示意图，该装置通过并列连接的方式连接于各路点火信号所在信号通道上，即 并联连接于ECU和点火线圈之间。由于本发明针对发动机的两种点火线圈初级线圈驱动 电路集成在ECU中的点火线圈(非智能点火线圈)和初级线圈驱动电路集成在点火线圈中 的点火线圈(智能点火线圈)，采用在ECU和点火线圈连接的各路点火信号组成的点火信 号束中并联连接失火故障发生装置，使得本装置在OBD标定和认证试验中连线简单可靠， 可使发动机产生可变失火率的失火故障。
图3为本发明一种发动机失火故障发生装置优选实施例的结构框图，将该装置并列连 接于发动机ECU和点火线圈之间的信号线上，包括点火信号输入接口模块、点火信号自动 判别模块、点火信号处理模块、用户参数输入模块、控制器模块、失火信号执行模块、信 息显示模块和电源模块，所述点火信号自动判别模块、点火信号处理模块、用户参数输入 模块、控制器模块、失火信号执行模块和信息显示模块分别与电源模块相连，所述点火信 号输入接口模块分别连接失火信号执行模块、点火信号处理模块和点火信号自动判别模块， 所述点火信号自动判别模块判断点火信号类型，并将该类型的信息通过控制器模块传送至 点火信号处理模块，所述点火信号处理模块将点火信号转化为规则脉冲信号并传送至控制 器模块，所述控制器模块根据用户参数输入模块中用户输入的参数得出失火逻辑再生成失 火驱动信号并将其传送至失火信号执行模块，失火信号执行模块将点火信号通过接入相应 负载的方式屏蔽掉，所述控制器模块连接信息显示模块，信息显示模块用于显示产生失火 故障的状态信息。
点火信号从点火输入信号端口接入，信号接入后分成三路，第一路点火信号传给点火 信号自动判别模块，通过点火信号自动判别模块的整理，将点火信号类型的信息提供给控 制器模块；第二路输入信号通过点火信号处理模块，接收控制器发送过来的点火信号类型 的信息，并根据该信息将点火信号整理成0V 5V的规则脉冲信号，将规则的脉冲信号传给控制器模块；第三路就是与失火信号执行模块相连，控制器模块根据用户输入的参数， 计算出确切的失火逻辑，并且将失火驱动信号传给失火信号执行模块，并且将相关的提示 信息通过信息显示模块显示出来，电源模块为各个模块提供所需的电源。
具体地，点火信号自动判别模块能够自动识别点火信号的类型，即进行智能点火信号 和非智能点火信号的自动识别，将点火信号通过由滤波器组成的采样保持电路，并设定参 考电压，该参考电压的电压值介于智能点火信号电压和非智能点火信号电压之间，采样保 持电路处理后的点火信号和设定的参考电压均接入比较器组成的门限电路进行比较后输出 TTL逻辑电平，对于智能点火，采样保持电路的电压低于参考电压，则输出逻辑端口输出 逻辑低信息；对于非智能点火，采样保持电路的电压高于参考电压，则输出逻辑端口输出 逻辑高信息。点火信号自动判别模块将信号类型的逻辑信息提供给控制器模块。
控制器模块将该点火信号类型的逻辑信息传送至点火信号处理模块，点火信号处理模 块处理点火信号的波形，测算点火信号的参数，由于不同的类型的点火信号的带宽不同， 波形不同，智能点火信号为0 5V方波带弱干扰的波形，而非智能点火信号为0 12V带强 干扰的波形，点火信号处理模块设置低通滤波电路，点火信号处理模块中通过三极管选择 电路进行开关切换从而进入针对不同点火信号类型进行不同截止频率的低通滤波电路滤 波，从而消除电磁干扰和减少误操作，对于智能点火，滤波电路延时要求高，即，需要延 时时间短的滤波器，在点火开始信号(脉冲前沿)来时滤波；对于非智能点火，滤波电路 延时要求相对低，在点火开关断开(脉冲后沿)前滤波即可。点火信号经滤波电路滤波处 理后，进入包括容差的高低门限逻辑电路整理形成0V 5V的规则脉冲信号，该脉冲信号 输入控制器模块，控制器模块就能够识别到去掉干扰后的规则脉冲信号的前沿和后沿时刻， 即点火信号发出和结束时刻。
控制器模块根据用户参数输入模块中用户输入的参数得出失火逻辑并将其传送至失火 信号执行模块，控制器模块由控制器组成，该控制器包括12路输入信号中断源，且不同中 断口对应不同线圈。用户参数输入模块主要用来输入用户想要失火的模式以及相关的发动 机参数(发动机缸数，失火率/失火周期，失火模式选择开关，失火使能开关，线圈类型等 等)，失火逻辑为在控制器内部已有的运算逻辑，即不同点火系统类型(分组点火系统/ 独立点火系统)、不同点火线圈(智能线圈/非智能线圈)和不同失火模式(周期性失火/随 机性失火/随机缸定周期性失火)的运算逻辑。用户通过面板来选择他们所需要达到的效果， 而控制器根据这些选择，来切换到相应的逻辑执行。
控制器模块连接信息显示模块，从而将产生失火故障的状态信息通过信息显示模块显示出来，信息显示模块可以包括数码管和双色二极管，其中，数码管主要用来显示失火次 数和实际失火率，如果设置与系统冲突的话，还会提醒出错信息，双色二极管用于显示点 火和失火执行动作，如采用红色绿色发光二极管指示灯，在正常未失火的情况下，对应的 线圈的指示灯为绿色，失火执行时对应的线圈的指示灯为红色。
图4为本发明发动机失火故障发生装置的失火信号执行模块的结构示意图，失火信号 执行模块包括智能信号接入的负载、非智能信号接入的负载、负载选择开关电路模块和负 载接入开关电路模块，其中，点火信号输入接口模块发出的点火信号进入一并联支路，该 并联支路一支路为智能信号接入的负载和负载选择开关电路模块串联后的支路，另一支路 为非智能信号接入的负载的支路，两支路并联后再与负载接入开关电路模块串联接地。控 制器模块直接连接负载选择开关电路模块和负载接入开关电路模块。失火信号执行模块根 据控制器模块的控制逻辑将点火信号通过接入相应负载的方式屏蔽掉，从而导致发动机产 生失火故障，包括负载选择开关电路模块进行不同点火信号类型的选择，根据不同点火信 号类型加载不同的负载支路，其中，智能信号接入的负载将点火信号电压拉低至1V以下， 非智能信号接入的负载将点火信号电压拉低并限制在12V 40V之间，由于控制器模块已获 知点火信号的属性，根据需要就可以得出接入负载的时间特性并将其传至失火执行模块， 故失火信号执行模块可以通过负载接入开关电路模块控制负载并联的时间。
图5为本发明发动机失火故障发生装置的软件流程图。本软件采用信息池的初步模式， 将所有公用的信息放置到公用的一块内存区域(图中圆形区域)，包括如失火使能位、失火 模式位、失火时刻位等标志位，以及失火状态显示信息、点火缸数信息等信息向量，然后 各个模块根据自己处理结果修改相关的标志位和信息向量，读入自己所需要的信息，这样 每个模块可以单独调试，通过修改位信息的方式，可以屏蔽暂时不用的模块。在点火驱动 时间到来之后，控制器通过审查信息向量，就可以判断失火与否，然后驱动失火电路做相 应的动作。以达到用户需要的失火效果。例如上电初始化，将各个信息及信息向量初始化 成默认状态；总使能开关使能后，读入设置的参数，再将参数翻译成失火模式和失火率， 启动初始序列并设置合理性检査后进入信息池，能够将用户意图翻译成CPU可识别的执行 逻辑，用户输入的参数将直接影响信息池中的失火类型，线圈类型，点火类型，线圈使能 等信息，CPU根据这些信息来选择需要的控制逻辑；点火信号输入控制逻辑通过信息检查 和参数学习，根据失火使能位、失火模式和失火时刻执行相关的动作，产生点火信号属性 (包括起始和终止时刻、线圈序号等)，修改失火控制信息、失火显示信息等失火状态信息 并放置信息池；而信息显示模块通过更新显示信息、定期扫描显示数据，将这些信息变成十进制码显示在显示屏上。
本发明发动机失火故障发生装置总共有12路驱动信号接入口，是适应不同缸数(最多 为12缸)、不同点火系统类型(分组点火系统/独立点火系统)、不同点火线圈(智能线圈/ 非智能线圈)的发动机来实现单缸周期性失火、多缸周期性失火、全缸按点火顺序周期性 失火、随机性失火和随机缸定周期性失火的通用装置。
应当指出，以上所述具体实施方式
可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造， 但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已 进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或 者等同替换，总之， 一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵 盖在本发明创造专利的保护范围当中。
权利要求
1、一种发动机失火故障发生方法，其特征在于，在各路点火信号所在信号通道上分别引出各路点火信号，并监测需要产生失火故障的信号通道所引出的点火信号的波形，然后根据监测的波形将该路点火信号通过接入负载的方式屏蔽掉，从而导致发动机产生失火故障。
2、 根据权利要求1所述的发动机失火故障发生方法，其特征在于，在引出各路点火信号后，除监测各引出的点火信号的波形外，还进行引出的点火信号类型的判别，然后根据 判别出的不同点火信号类型和监测的波形将相应点火信号通过接入相应负载的方式屏蔽 掉，从而导致发动机产生失火故障。
3、 根据权利要求1或2所述的发动机失火故障发生方法，其特征在于，还根据用户输 入的参数得出失火逻辑，将需要发生失火的点火信号通过接入负载的方式屏蔽掉，从而导 致发动机产生失火故障。
4、 根据权利要求3所述的发动机失火故障发生方法，其特征在于，还将产生失火故障 的状态信息通过显示屏显示。
5、 一种发动机失火故障发生装置，其特征在于通过并列连接的方式连接于各路点火 信号所在信号通道上，包括点火信号输入接口模块、点火信号处理模块、控制器模块、失 火信号执行模块和电源模块，所述点火信号处理模块、控制器模块和失火信号执行模块分 别与电源模块相连，所述点火信号输入接口模块分别连接失火信号执行模块和点火信号处 理模块，所述点火信号处理模块将引出的点火信号转化为规则脉冲信号并传送至控制器模 块，所述控制器模块根据内部的失火逻辑以及点火信号处理模块传送的信号生成失火驱动 信号并将其传送至失火信号执行模块，所述失火信号执行模块将点火信号通过接入负载的 方式屏蔽掉。
6、 根据权利要求5所述的发动机失火故障发生装置，其特征在于，还包括点火信号自 动判别模块，所述点火信号自动判别模块分别与电源模块、点火信号输入接口模块和控制 器模块相连，用于自动判别点火信号类型，并将该类型的信息通过控制器模块传送至点火 信号处理模块。
7、 根据权利要求5或6所述的发动机失火故障发生装置，其特征在于，还包括用户参 数输入模块，所述用户参数输入模块分别与电源模块和控制器模块相连，此时，所述控制 器模块根据输入的参数得出失火逻辑。
8、 根据权利要求7所述的发动机失火故障发生装置，其特征在于，所述控制器模块和电源模块还连接信息显示模块，用于显示产生失火故障的状态信息。
9、 根据权利要求7所述的发动机失火故障发生装置，其特征在于，所述用户输入模块 包括失火模式选择开关、点火线圈类型选择开关、点火系统类型选择开关和失火使能开关， 所述失火模式包括周期性失火模式、随机性失火模式和随机缸定周期性失火模式；所述点 火线圈类型包括智能点火线圈和非智能点火线圈；所述点火系统类型包括分组点火系统和 独立点火系统。
10、 根据权利要求6所述的发动机失火故障发生装置，其特征在于，所述点火信号处 理模块包括低通滤波电路和含容差的高低门限逻辑电路，所述点火信号类型包括智能点火 信号和非智能点火信号，所述点火信号自动判别模块包括参考电压和采样保持电路，所述 参考电压的电压值介于智能点火信号电压和非智能点火信号电压之间。
全文摘要
本发明涉及一种发动机失火故障发生方法及装置，该方法在各路点火信号所在信号通道上分别引出各路点火信号，并监测需要产生失火故障的信号通道所引出的点火信号的波形，然后根据监测的波形将该路点火信号通过接入负载的方式屏蔽掉，从而导致发动机产生失火故障。该方法无须改变发动机线束，操作简单、可移植性好，还可满足不同点火系统类型的发动机的失火要求。
文档编号F02P17/00GK101413470SQ20081022749
公开日2009年4月22日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者哲 商, 曾庆臣, 超 王, 郑国勇 申请人:意昂神州(北京)科技有限公司