一种点火系统故障诊断方法、装置、发动机及存储介质与流程

1.本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种点火系统故障诊断方法、装置、发动机及存储介质。


背景技术：

2.现代汽车发动机点火系统通过电子控制单元(ecu，electronic control unit)采集安装在发动机和车辆上不同部位的传感器信号，根据发动机的运行工况，选择适合的点火能量在最佳的时刻进行发动机点火。点火工作原理为：通过ecu中的微控制单元输出控制信号，开通驱动级开关，使得电池对点火线圈充电，充电完毕，关闭驱动级开关从而实现点火。但是当点火电路过流时可能会损坏内驱点火的驱动级开关而导致点火功能失效，从而导致整个ecu报废，影响行车的安全性。因此，及时诊断发动机的点火故障是尤其重要。
3.对此，申请号为cn201811556104.5的前期专利中提供了一种点火线圈故障诊断系统及方法，通过采集初级线圈电压与阈值比较以判断初级线圈是否故障，通过采集次级线圈电压与阈值比较以判断次级线圈是否故障。但是点火线圈的点火周期特别短暂，为毫秒级别，在其短暂的周期内，次级线圈的电压只放电的那一瞬间能够达到峰值，要准确采集到初级线圈电压和次级线圈电压较需要将采集周期进一步缩短，应用较为困难。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：提供一种点火系统故障诊断方法、装置、发动机及存储介质，以解决现有技术中通过采集初级线圈电压和次级线圈电压来判断点火线圈是否故障，但由于点火周期特别短暂，准确采集到初级线圈电压和次级线圈电压较为困难的问题。
5.一方面，本发明提供一种点火系统故障诊断方法，点火系统包括初级线圈点火系统、次级线圈点火系统、以及多个火花塞，多个所述火花塞用于一一对应地设置于发动机的各个气缸，该点火系统故障诊断方法包括：
6.获取在当前的点火周期中各个所述火花塞的放电时长，并基于各个所述火花塞的放电时长确定各个所述火花塞的平均放电时长；计算目标火花塞的放电时长ta和平均放电时长的差值，所述目标火花塞为多个所述火花塞中的一个；
7.获取前一点火周期中所述目标火花塞的放电时长tb；
8.基于ta、tb以及当前点火周期和前一点火周期的时间差确定所述目标火花塞的放电时长变化率；
9.基于ta、所述差值、和所述放电时长变化率诊断所述点火系统是否故障。
10.作为点火系统故障诊断方法的优选技术方案，基于ta、所述差值、和所述放电时长变化率诊断所述点火系统是否故障包括：
11.比较ta与第一设定阈值的大小；
12.比较所述差值与第二设定阈值的大小；
13.比较所述放电时长变化率与第三设定阈值的大小；
14.若ta小于所述第一设定阈值、所述差值大于所述第二设定阈值、且所述放电时长变化率小于所述第三设定阈值，则判定所述点火系统故障。
15.作为点火系统故障诊断方法的优选技术方案，若ta不小于所述第一设定阈值、所述差值不大于所述第二设定阈值、或者所述放电时长变化率不小于所述第三设定阈值，则判定所述点火系统无故障。
16.作为点火系统故障诊断方法的优选技术方案，点火系统故障诊断方法还包括位于判定所述点火系统故障之后的：
17.获取在当前的点火周期中为使所述目标火花塞放电而通过初级线圈点火系统为初级线圈进行充电的充电时长；
18.比较所述充电时长和第四设定阈值的大小；
19.若所述充电时长大于所述第四设定阈值；
20.则判定所述初级线圈点火系统开路故障。
21.作为点火系统故障诊断方法的优选技术方案，若所述充电时长不大于所述第四设定阈值；
22.则判定所述次级线圈点火系统开路故障。
23.作为点火系统故障诊断方法的优选技术方案，当判定所述初级线圈点火系统开路故障后，发出第一提示信息；当判定所述次级线圈点火系统开路故障后，发出第二提示信息。
24.作为点火系统故障诊断方法的优选技术方案，基于ta、tb以及当前点火周期和前一点火周期的时间差确定所述目标火花塞的放电时长变化率的公式为：
25.目标火花塞的放电时长变化率＝|t
a-tb|/当前点火周期和前一点火周期的时间差。
26.另一方面，本发明还提供一种点火系统故障诊断装置，点火系统包括初级线圈点火系统、次级线圈点火系统、以及多个火花塞，多个所述火花塞用于一一对应地设置于发动机的各个气缸，该点火系统故障诊断装置包括：
27.第一获取模块，用于获取在当前的点火周期中各个所述火花塞的放电时长；
28.平均放电时长确定模块，用于基于当前的点火周期中的各个所述火花塞的放电时长确定各个所述火花塞的平均放电时长；
29.差值计算模块，用于计算目标火花塞的放电时长ta和平均放电时长的差值；
30.第二获取模块，用于获取前一点火周期中所述目标火花塞的放电时长tb；
31.放电时长变化率确定模块，用于基于ta、tb以及当前点火周期和前一点火周期的时间差确定所述目标火花塞的放电时长变化率；
32.诊断模块，用于基于ta、所述差值、和所述放电时长变化率诊断所述点火系统是否故障。
33.再一方面，本发明还提供一种发动机，包括点火系统和多个气缸，所述点火系统包括初级线圈点火系统、次级线圈点火系统、以及多个火花塞，多个所述火花塞用于一一对应地设置于发动机的各个气缸，所述发动机还包括：
34.控制器；
35.存储器，用于存储一个或多个程序；
36.当所述一个或多个程序被所述控制器执行时，使得所述控制器实现如任一上述方案中所述的点火系统故障诊断方法。
37.再一方面，本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被控制器执行时实现如任一上述方案中所述的点火系统故障诊断方法。
38.本发明的有益效果为：
39.本发明提供一种点火系统故障诊断方法、装置、发动机及存储介质，该点火系统故障诊断方法通过获取在当前的点火周期中各个火花塞的放电时长，并基于各个火花塞的放电时长确定各个火花塞的平均放电时长；计算目标火花塞的放电时长ta和平均放电时长的差值；然后获取前一点火周期中目标火花塞的放电时长tb，并基于ta、tb以及当前点火周期和前一点火周期的时间差确定目标火花塞的放电时长变化率；最终基于ta、差值、和放电时长变化率诊断点火系统是否故障。该点火系统故障诊断方法通过检测各个火花塞的放电时长，并以各个火花塞的放电时长为基础进一步得到可用于评估点火系统是否故障的目标火花塞的放电时长ta、差值和放电时长变化率，相比现有技术，无需对初级线圈的电压以及次级线圈的电压进行检测，方法简单，可靠性高，且能够保证诊断精度。
附图说明
40.图1为本发明实施例一中点火系统故障诊断方法的流程图一；
41.图2为本发明实施例二中点火系统故障诊断方法的流程图二；
42.图3为本发明实施例三中点火系统故障诊断装置的结构示意图；
43.图4为本发明实施例四中发动机的结构示意图。
44.图中：
45.300、第一获取模块；310、平均放电时长确定模块；320、差值计算模块；330、第二获取模块；340、放电时长变化率确定模块；350、诊断模块；
46.410、初级线圈点火系统；411、次级线圈点火系统；412、火花塞；420、气缸；430、控制器；440、存储器。
具体实施方式
47.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
50.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
51.实施例一
52.现有技术中通过采集初级线圈电压与阈值比较以判断初级线圈是否故障，通过采集次级线圈电压与阈值比较以判断次级线圈是否故障。但是点火线圈的点火周期特别短暂，准确采集到初级线圈电压和次级线圈电压较为困难。
53.对此，本实施例提供一种点火系统故障诊断方法以解决上述问题。该点火系统故障诊断方法可适用于对点火系统是否发生故障进行诊断，点火系统包括初级线圈点火系统、次级线圈点火系统、以及多个火花塞，多个火花塞用于一一对应地设置于发动机的各个气缸。在每个火花塞点火时，通过初级线圈点火系统控制初级线圈先充电后放电，然后通过次级线圈点火系统控制次级线圈给火花塞供电，以进行缸内点火。该点火系统故障诊断方法可以由点火系统故障诊断装置来执行，该点火系统故障诊断装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，并集成在发动机中。
54.具体的，如图1所示，图1为本发明实施例一中点火系统故障诊断方法的流程图一，该点火系统故障诊断方法包括如下步骤：
55.s100：获取在当前的点火周期中各个火花塞的放电时长，并基于各个火花塞的放电时长确定各个火花塞的平均放电时长；计算目标火花塞的放电时长ta和平均放电时长的差值，目标火花塞为多个火花塞中的一个。
56.在每个点火周期中，依据点火顺序发动机的各个气缸中的火花塞依次点火，可通过计时装置依次记录各个火花塞的放电时长。具体地，当采集一个火花塞的放电时长时，可通过计时装置检测该火花塞的电流持续时间来确定。其中，各个火花塞的放电时长中包含有目标火花塞的放电时长ta。
57.s110：获取前一点火周期中目标火花塞的放电时长tb。
58.s120：基于ta、tb以及当前点火周期和前一点火周期的时间差确定目标火花塞的放电时长变化率。
59.具体地，s120中，基于ta、tb以及当前点火周期和前一点火周期的时间差确定目标火花塞的放电时长变化率的公式为：
60.目标火花塞的放电时长变化率＝|t
a-tb|/当前点火周期和前一点火周期的时间差。
61.s130：基于ta、差值、和放电时长变化率诊断点火系统是否故障。
62.其中，对于目标火花塞而言，当前点火周期中目标火花塞的放电时长ta、差值和放电时长变化率可反映该目标火花塞在当前的点火周期中是否在正常工作。通过该目标火花塞是否正常工作可反映点火系统是否故障。
63.可以理解的是，为了保证评估精度，可以将多个火花塞按照发动机各缸的点火顺序依次作为目标火花塞并执行上述步骤s100-s130，如此可对点火系统的是否故障做出最全面的评估。
64.本实施例提供的点火系统故障诊断方法，通过获取在当前的点火周期中各个火花塞的放电时长，并基于各个火花塞的放电时长确定各个火花塞的平均放电时长；计算目标火花塞的放电时长ta和平均放电时长的差值；然后获取前一点火周期中目标火花塞的放电时长tb，并基于ta、tb以及当前点火周期和前一点火周期的时间差确定目标火花塞的放电时长变化率；最终基于ta、差值、和放电时长变化率诊断点火系统是否故障。该点火系统故障诊断方法通过检测各个火花塞的放电时长，并以各个火花塞的放电时长为基础进一步得到可用于评估点火系统是否故障的目标火花塞的放电时长ta、差值和放电时长变化率，相比现有技术，无需对初级线圈的电压以及次级线圈的电压进行检测，方法简单，可靠性高，且能够保证诊断精度。
65.实施例二
66.本实施例提供一种点火系统故障诊断方法，该点火系统故障诊断方法在上述实施例一的基础上进一步具体化。
67.如图2所示，图2为本发明实施例二中点火系统故障诊断方法的流程图二，该点火系统故障诊断方法包括如下步骤：
68.s200：获取在当前的点火周期中各个火花塞的放电时长，并基于各个火花塞的放电时长确定各个火花塞的平均放电时长；计算目标火花塞的放电时长ta和平均放电时长的差值，目标火花塞为多个火花塞中的一个。
69.s210：获取前一点火周期中目标火花塞的放电时长tb。
70.s220：基于ta、tb以及当前点火周期和前一点火周期的时间差确定目标火花塞的放电时长变化率。
71.s230：基于ta、差值、和放电时长变化率诊断点火系统是否故障。
72.其中，s230包括以下步骤：
73.s231：比较ta与第一设定阈值的大小、比较差值与第二设定阈值的大小、并比较放电时长变化率与第三设定阈值的大小。
74.若ta小于第一设定阈值、差值大于第二设定阈值、且放电时长变化率小于第三设定阈值，则执行s232；若ta不小于第一设定阈值、差值不大于第二设定阈值、或者放电时长变化率不小于第三设定阈值，则执行s233。
75.s232：判定点火系统故障。
76.s233：判定点火系统无故障。
77.其中，第一设定阈值、第二设定阈值和第三设定阈值可根据发动机的具体型号按实际需求进行设置。当ta小于第一设定阈值、差值大于第二设定阈值、且放电时长变化率小于第三设定阈值时，表明当前的目标火花塞已经异常工作，此时点火系统必然存在故障。当ta不小于第一设定阈值、差值不大于第二设定阈值、以及放电时长变化率不小于第三设定阈值中的一个或多个发生时，可能为其他外在原因导致的。比如，当火花塞的间隙过大时，将会导致ta不小于第一设定阈值。
78.具体而言，当点火系统没有故障时，目标火花塞的放电时长tb也会存在些许波动，
但是波动不大，连续多个点火周期对目标火花塞的放电时长tb进行采集并制作目标火花塞的放电时长与时间的第一图表为多个离散的点。但是点火系统故障时，比如当次级线圈点火系统完全开路时，目标火花塞的放电时长tb在不同的点火周期内不会存在波动，连续多个点火周期对目标火花塞的放电时长tb进行采集并制作目标火花塞的放电时长与时间的第二图表为多个呈一条水平直线的点。当次级线圈点火系统不完全开路时，目标火花塞的放电时长tb在不同的点火周期内也不会存在波动，连续多个点火周期对目标火花塞的放电时长tb进行采集并制作目标火花塞的放电时长与时间的第三图表同样为多个呈一条水平直线的点。其中，次级线圈点火系统完全开路在第二图表中的每个点的值比次级线圈点火系统不完全开路在第三图表中的每个点的值要小，并且两个图表中相邻两个点的放电时长变化率为0，次级线圈点火系统不完全开路在第三图表中的每个点的值比点火系统没有故障时在第一图表中的每个点的值要小，并且第一图表中相邻两个点的变化率非0，并且有正值也有负值。从而，可将第一设定阈值设置为大于次级线圈点火系统不完全开路时目标火花塞的放电时长并且小于点火系统没有故障时目标火花塞的放电时长。如此可通过ta小于第一设定阈值判断可能是次级线圈点火系统完全开路以及不完全开路时的异常导致的，同时还可通过将第三设定阈值其设置为一个大于0的值，通过放电时长变化率小于第三设定阈值进一步对异常情况进行确认，避免因其他外在因素的影响导致检测不准确。
79.如果燃油成分发生变化以及进入发动机内的空气成分发生变化，都会对火花塞的放电时长造成影响，进而会导致不同的点火周期内各个缸中的火花塞的放电时长整体性的波动，但波动幅度较低，这可认定为正常情况。可通过差值与第二设定阈值的大小对此进行判断，如果差值大于第二设定阈值表明点火周期内各个缸中的火花塞的放电时长的平均值波动较大，不会是上述原因导致的，可能是点火系统故障导致的。通过对上述三个参数同时评估，可以有效排除其他外在因素对评估点火系统是否故障造成的干扰。
80.点火系统故障诊断方法还包括位于步骤s232之后的以下步骤：
81.s240：获取在当前的点火周期中为使目标火花塞放电而通过初级线圈点火系统为初级线圈进行充电的充电时长。
82.s250：比较充电时长和第四设定阈值的大小。
83.若充电时长大于第四设定阈值，则执行s260；若充电时长不大于第四设定阈值，则执行s280。
84.s260：判定初级线圈点火系统开路故障。
85.s270：发出第一提示信息。
86.s280：判定次级线圈点火系统开路故障。
87.s290：发出第二提示信息。
88.当充电时长大于第四设定阈值时，表明初级线圈充电异常，进而可以判定初级线圈点火系统出现开路故障。比如，可能是由于初级线圈点火系统因开路故障导致初级线圈充电过程中始终未能达到设定电压值而出现持续充电的现象，这就会导致充电时长超过第四设定阈值。
89.当充电时长大于第四设定阈值时，表明此时初级线圈充电没有异常，进而可以判定初级线圈点火系统未出现开路故障，那么点火系统故障只能来源于次级线圈点火系统开路故障。
90.第一提示信息和第二提示信息可以为声、光、语音或文字报警，可提醒驾驶员及时对发动机进行限扭操作，避免出现事故。
91.本实施例提供的点火系统故障诊断方法，在上述实施例的基础上，通过比较ta与第一设定阈值的大小、比较差值与第二设定阈值的大小、并比较放电时长变化率与第三设定阈值的大小，仅当ta小于第一设定阈值、差值大于第二设定阈值、且放电时长变化率小于第三设定阈值时判定点火系统发生故障。继而通过取在当前的点火周期中为使目标火花塞放电而通过初级线圈点火系统为初级线圈进行充电的充电时长，并比较充电时长和第四设定阈值的大小，若充电时长大于第四设定阈值，则判定初级线圈点火系统开路故障；若充电时长不大于第四设定阈值，则判定次级线圈点火系统开路故障。如此可明确判定导致点火系统故障的是由初级线圈点火系统开路故障还是次级线圈点火系统开路故障所导致的。
92.实施例三
93.本实施例提供一种点火系统故障诊断装置，该点火系统故障诊断装置可以执行上述实施例所述的点火系统故障诊断方法。
94.具体的，如图3所示，图3为本发明实施例三中点火系统故障诊断装置的结构示意图，该点火系统故障诊断装置包括第一获取模块300、平均放电时长确定模块310、差值计算模块320、第二获取模块330、放电时长变化率确定模块340以及诊断模块350。其中，第一获取模块300用于获取在当前的点火周期中各个火花塞的放电时长；平均放电时长确定模块310用于基于当前的点火周期中的各个火花塞的放电时长确定各个火花塞的平均放电时长；差值计算模块320用于计算目标火花塞的放电时长ta和平均放电时长的差值；第二获取模块330用于获取前一点火周期中目标火花塞的放电时长tb；放电时长变化率确定模块340用于基于ta、tb以及当前点火周期和前一点火周期的时间差确定目标火花塞的放电时长变化率；诊断模块350用于基于ta、差值、和放电时长变化率诊断点火系统是否故障。
95.可选地，诊断模块350包括：
96.第一比较单元，用于比较ta与第一设定阈值的大小；用于比较差值与第二设定阈值的大小；且用于比较放电时长变化率与第三设定阈值的大小；
97.第一判定单元，用于当ta小于第一设定阈值、差值大于第二设定阈值、且放电时长变化率小于第三设定阈值时判定点火系统故障，
98.第二判定单元，用于当ta不小于第一设定阈值、差值不大于第二设定阈值、或者放电时长变化率不小于第三设定阈值时判定点火系统无故障。
99.可选地，该点火系统故障诊断装置还包括：
100.第三获取单元，用于获取在当前的点火周期中为使目标火花塞放电而通过初级线圈点火系统为初级线圈进行充电的充电时长；
101.第二比较单元，用于比较充电时长和第四设定阈值的大小；
102.初级线圈点火系统开路故障判定单元，用于当充电时长大于第四设定阈值时判定初级线圈点火系统开路故障。
103.次级线圈点火系统开路故障判定单元，用于当充电时长不大于第四设定阈值时判定次级线圈点火系统开路故障。
104.本实施例提供的点火系统故障诊断装置，通过第一获取模块300获取在当前的点火周期中各个火花塞的放电时长；通过平均放电时长确定模块310基于当前的点火周期中
的各个火花塞的放电时长确定各个火花塞的平均放电时长；通过差值计算模块320计算目标火花塞的放电时长ta和平均放电时长的差值；通过第二获取模块330获取前一点火周期中目标火花塞的放电时长tb；通过放电时长变化率确定模块340基于ta、tb以及当前点火周期和前一点火周期的时间差确定目标火花塞的放电时长变化率；通过诊断模块350基于ta、差值、和放电时长变化率诊断点火系统是否故障。可通过检测各个火花塞的放电时长，并以各个火花塞的放电时长为基础进一步得到可用于评估点火系统是否故障的目标火花塞的放电时长ta、差值和放电时长变化率，相比现有技术，无需对初级线圈的电压以及次级线圈的电压进行检测，方法简单，可靠性高，且能够保证诊断精度。
105.实施例四
106.本实施例提供一种发动机，如图4所示，图4为本发明实施例四中发动机的结构示意图，该发动机包括点火系统和多个气缸420，点火系统包括初级线圈点火系统410、次级线圈点火系统411、以及多个火花塞412，多个火花塞412用于一一对应地设置于发动机的各个气缸420。该发动机还包括控制器430和存储器440。其中，初级线圈点火系统410、次级线圈点火系统411、火花塞412、气缸420、控制器430和存储器440可通过总线连接。
107.存储器440作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的点火系统故障诊断方法对应的程序指令/模块。控制器430通过运行存储在存储器440中的软件程序、指令以及模块，从而执行车辆的各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例的点火系统故障诊断方法。
108.存储器440主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器440可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器440可进一步包括相对于控制器430远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至车辆。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
109.本发明实施例四提供的车辆与上述实施例提供的点火系统故障诊断方法属于同一发明构思，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述实施例，并且本实施例具备执行点火系统故障诊断方法相同的有益效果。
110.实施例五
111.本实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被控制器执行时实现如本发明上述实施例所述的点火系统故障诊断方法。
112.当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的点火系统故障诊断方法中的操作，还可以执行本发明实施例所提供的点火系统故障诊断方法中的相关操作，且具备相应的功能和有益效果。
113.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。