一种凸轮轴故障检测方法及装置论文和设计-宋兴鑫

全文摘要

本申请实施例公开了一种凸轮轴故障检测方法及装置，具体为，当发动机启动时，首先控制器获取曲轴的相位和凸轮轴的相位，并在曲轴的相位和凸轮轴的相位同步时，控制喷油。如果喷油后，发动机未达到预设加速度值或者启动次数达到上限，则获取缺齿信息，该缺齿信息可以用于指示气缸压缩上止点。再根据缺齿信息确定目标气缸压缩上止点，以在目标压缩上止点进行喷油。如果发动机在预设时间内未达到预设加速度值或者启动次数达到上限，表明仍未启动成功，则确定目标气缸对应的配对气缸。在下一喷油时刻，按照执行顺序控制配对气缸的下一气缸喷油。如果发动机满足第二预设条件时，即发动机启动成功，则确定凸轮轴安装相位出现180°偏差。

主设计要求

1.一种凸轮轴故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：当根据曲轴相位和凸轮轴相位控制喷油，发动机满足第一预设条件时，获取缺齿信息；所述缺齿信息用于指示气缸压缩上止点；根据所述缺齿信息确定目标气缸压缩上止点，并在所述目标气缸压缩上止点进行喷油；如果所述发动机满足第一预设条件，则确定目标气缸对应的配对气缸；所述第一预设条件为所述发动机在预设时间内加速度未达到预设加速度或所述发动机在预设时间内的启动次数达到预设次数；在下一喷油时刻，按照执行顺序控制所述配对气缸的下一气缸喷油；当所述发动机满足第二预设条件时，则确定所述凸轮轴安装相位出现偏差；所述第二预设条件为所述发动机在预设时间内的加速度达到预设加速度且所述发动机的转速稳定。

设计方案

1.一种凸轮轴故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

当根据曲轴相位和凸轮轴相位控制喷油，发动机满足第一预设条件时，获取缺齿信息；所述缺齿信息用于指示气缸压缩上止点；

根据所述缺齿信息确定目标气缸压缩上止点，并在所述目标气缸压缩上止点进行喷油；

如果所述发动机满足第一预设条件，则确定目标气缸对应的配对气缸；所述第一预设条件为所述发动机在预设时间内加速度未达到预设加速度或所述发动机在预设时间内的启动次数达到预设次数；

在下一喷油时刻，按照执行顺序控制所述配对气缸的下一气缸喷油；

当所述发动机满足第二预设条件时，则确定所述凸轮轴安装相位出现偏差；所述第二预设条件为所述发动机在预设时间内的加速度达到预设加速度且所述发动机的转速稳定。

2.一种凸轮轴故障检测装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于当根据曲轴相位和凸轮轴相位控制喷油，发动机满足第一预设条件时，获取缺齿信息；所述缺齿信息用于指示气缸压缩上止点；

第一确定单元，用于根据所述缺齿信息确定目标气缸压缩上止点，并在所述目标气缸压缩上止点进行喷油；

第二确定单元，用于如果所述发动机满足第一预设条件，则确定目标气缸对应的配对气缸；所述第一预设条件为所述发动机在预设时间内加速度未达到预设加速度或所述发动机在预设时间内的启动次数达到预设次数；

控制单元，用于在下一喷油时刻，按照执行顺序控制所述配对气缸的下一气缸喷油；

第三确定单元，用于当所述发动机满足第二预设条件时，则确定所述凸轮轴安装相位出现偏差；所述第二预设条件为所述发动机在预设时间内的加速度达到预设加速度且所述发动机的转速稳定。

3.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行权利要求1所述的凸轮轴故障检测方法。

设计说明书

技术领域

本申请涉及发动机技术领域，具体涉及一种凸轮轴故障检测方法及装置。

背景技术

柴油发动机作为经济性能较好的发动机，其工作原理为采用压缩空气的办法来提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃点，此时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时点火燃烧，从而释放能量。能量转换必须经过进气，把新鲜空气引入气缸；然后将进入气缸的新鲜空气压缩，压缩接近终点时将柴油高压喷入气缸内形成可燃混合气并引燃；可燃混合气着火燃烧，膨胀推动活塞下行实现对外作功；最后排出燃烧后的废气。即进气、压缩、作功、排气四个过程。把这四个过程叫做发动机的一个工作循环，工作循环不断地重复，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。而完成一个工作循环，凸轮轴转一圈、曲轴转两圈，如图1所示。

在实际应用中，控制器根据曲轴和凸轮轴的相位关系判断同步状态，进而确定喷油时刻，即在压缩上止点进行喷油。然而，当凸轮轴安装相位偏差180°时，控制器仍能判断同步，但会在排气上止点喷油，导致柴油无法压燃，发动机无法启动。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种凸轮轴故障检测方法及装置，以实现更为合理快速地检测凸轮轴故障。

为解决上述问题，本申请实施例提供的技术方案如下：

在本申请实施例第一方面，提供了一种凸轮轴故障检测方法，所述方法包括：当根据曲轴相位和凸轮轴相位控制喷油，所述发动机满足第一预设条件时，获取缺齿信息；所述缺齿信息用于指示气缸压缩上止点；

根据所述缺齿信息确定目标气缸压缩上止点，并在所述目标气缸压缩上止点进行喷油；

如果所述发动机满足第一预设条件，则确定目标气缸对应的配对气缸；

在下一喷油时刻，按照执行顺序控制所述配对气缸的下一气缸喷油；

当所述发动机满足第二预设条件时，则确定所述凸轮轴安装相位出现偏差。

在一种可能的实现方式中，所述发动机满足第一预设条件为所述发动机在预设时间内加速度未达到预设加速度。

在一种可能的实现方式中，所述发动机满足第一预设条件为所述发动机在预设时间内的启动次数达到预设次数。

在一种可能的实现方式中，当所述发动机满足第二预设条件时，则确定所述凸轮轴安装相位出现偏差，包括：

当所述发动机在预设时间内的加速度达到预设加速度且所述发动机的转速稳定，则确定所述凸轮轴安装相位出现偏差。

在本申请实施例第二方面，提供了一种凸轮轴故障检测装置，所述装置包括：

获取单元，用于当根据曲轴相位和凸轮轴相位控制喷油，所述发动机满足第一预设条件时，获取缺齿信息；所述缺齿信息用于指示气缸压缩上止点；

第一确定单元，用于根据所述缺齿信息确定目标气缸压缩上止点，并在所述目标气缸压缩上止点进行喷油；

第二确定单元，用于如果所述发动机满足第一预设条件，则确定目标气缸对应的配对气缸；

控制单元，用于在下一喷油时刻，按照执行顺序控制所述配对气缸的下一气缸喷油；

第三确定单元，用于当所述发动机满足第二预设条件时，则确定所述凸轮轴安装相位出现偏差。

在一种可能的实现方式中，所述发动机满足第一预设条件为所述发动机在预设时间内加速度未达到预设加速度。

在一种可能的实现方式中，所述发动机满足第一预设条件为所述发动机在预设时间内的启动次数达到预设次数。

在一种可能的实现方式中，所述第三确定单元，具体用于当所述发动机在预设时间内的加速度达到预设加速度且所述发动机的转速稳定，则确定所述凸轮轴安装相位出现偏差。

在本申请实施例第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行第一方面所述的凸轮轴故障检测方法。

在本申请实施例第四方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行第一方面所述的凸轮轴故障检测方法。

由此可见，本申请实施例具有如下有益效果：

本申请实施例当发动机启动时，首先控制器获取曲轴的相位和凸轮轴的相位，并在曲轴的相位和凸轮轴的相位同步时，控制喷油。如果喷油后，发动机在预设时间内未达到预设加速度值或者启动次数达到上限，则获取缺齿信息，该缺齿信息可以用于指示气缸压缩上止点。再根据缺齿信息确定目标气缸压缩上止点，以在目标压缩上止点进行喷油。如果发动机在预设时间内未达到预设加速度值和\/或启动次数达到上限，表明仍未启动成功，则确定目标气缸对应的配对气缸。在下一喷油时刻，按照执行顺序控制配对气缸的下一气缸喷油。如果发动机满足第二预设条件时，即发动机启动成功，则确定凸轮轴安装相位出现180°偏差。即通过软件检测方式检测凸轮轴故障，无需手动机械检验，提高工作效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种发动机结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种凸轮轴故障检测方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的曲轴、凸轮轴相位图；

图4为本申请实施例提供的缺齿信息示意图；

图5为四缸发动机示意图；

图6为四缸发动机工作顺序示意图；

图7为六缸发动机工作顺序示意图；

图8为本申请实施例提供的一种凸轮轴故障检测装置结构图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。

为便于理解本申请，下面将先对发动机的工作原理进行说明。以四冲程发动机运转为例，此类发动机是按进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环反复的。

进气行程——由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。进气过程开始时，活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，空气经空气滤清器通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。

压缩行程——曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，空气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室。

作功行程——包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点位置时，柴油和空气在气缸内形成可燃混合气并着火燃烧，放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束。

排气行程——燃料在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动。

发明人经过研究发现，由于曲轴转两圈、凸轮轴转一圈完成一次工作过程。也就是，凸轮轴转180°相位、曲轴转360°相位时，气缸达到压缩上止点，此时控制器控制喷油器在压缩上止点喷油，点燃燃料做功。然而，当实际安装凸轮轴时，如果凸轮轴安装相位偏差180°时，控制器在根据凸轮轴相位控制喷油器喷油时，错误地在排气上止点点喷油，使得发动机启动失败。

传统检测凸轮轴安装相位偏差需要有一定机械经验的技术人员进行机械判断，导致检验方法不灵活，工作效率较低。

基于此，本申请提供了一种凸轮轴故障检测方法，基于软件方式进行检测，具体为，在发动机启动时，控制器获取曲轴的相位和凸轮轴的相位，并在曲轴的相位和凸轮轴的相位同步时，控制喷油器喷油。如果喷油后，发动机在预设时间内未达到预设加速度值或者启动次数达到上限，则获取缺齿信息，该缺齿信息可以用于指示气缸压缩上止点。再根据缺齿信息确定目标气缸压缩上止点，以在目标压缩上止点进行喷油。如果发动机在预设时间内未达到预设加速度值和\/或启动次数达到上限，表明仍未启动成功，则确定目标气缸对应的配对气缸。在下一喷油时刻，按照执行顺序控制配对气缸的下一气缸喷油。如果发动机启动成功，则确定凸轮轴安装相位出现180°偏差。即通过软件检测方式检测凸轮轴故障，无需手动机械检验，提高工作效率。

为便于理解本申请提供的凸轮轴故障检测方法，下面将结合附图对该检测方法进行说明。

参见图2，该图为本申请实施例提供的一种凸轮轴故障检测方法的流程图，如图2所示，该方法可以包括：

S201：当根据曲轴相位和凸轮轴相位控制喷油，发动机满足第一预设条件时，获取缺齿信息。

本实施例中，控制器通过曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器分别获取曲轴的相位，即转角，以及凸轮轴的转角，以便根据曲轴的转角和凸轮轴的转角确定喷油时刻。在具体实现时，控制器通过曲轴位置传感器可以获取发动机的哪个缸处于上止点；通过凸轮轴位置传感器，可以获知哪个缸活塞是在压缩冲程，从而可以确定压缩上止点。当控制器确定曲轴的相位与凸轮轴的相位同步时，即确定出某个缸可能位于压缩上止点，则控制喷油器喷油。

为便于理解，参见图3所示六缸发动机曲轴、凸轮轴相位图。其中，TDC1为1缸的喷油压缩上止点，TDC2为2缸的喷油压缩上止点，TDC4为4缸的喷油压缩上止点，TDC5为5缸的喷油压缩上止点，TDC6未示出。如果凸轮轴安装相位未偏差180°，则凸轮轴同步齿与曲轴的第8号齿同步，同步齿前为2缸的喷油压缩上止点TDC2。如果凸轮轴安装相位偏差180°，则凸轮轴同步齿与曲轴的第68号齿同步，即曲轴转动1圈（曲轴的一个齿对应的角度为6°，共转动60个齿，共360°）。此时，同步齿前为5缸的压缩上止点TDC5。由于发动机控制器此时仍控制2缸发动机喷油器，当5缸处于压缩上止点时，此时2缸处于排气上止点，导致在2缸的排气上止点喷油，发动机启动失败。

当发动机在预设时间内满足第一预设条件，表明发动机未启动成功，则获取预先存储的缺齿信息，该缺齿信息可以指示气缸压缩上止点。

在具体实现时，检测系统可以预先存储缺齿的位置信息以及气缸压缩上止点之间的对应关系，例如，将缺齿后的预设数个齿对应的点确定为某气缸的压缩上止点，当获取缺齿信息后，根据缺齿信息确定目标压缩上止点。

可以理解的是，当控制在某个气缸喷油器内喷油后，燃料开始燃烧，释放能量，发动机开始工作。如果发动机在预设时间内满足第一预设条件，表明发动机未启动成功，表明凸轮轴可能出现故障。

在一种可能的实现方式，所述发动机满足第一预设条件可以为发动机在预设时间内加速度未达到预设加速度。即，当控制器第一次根据曲轴相位和凸轮轴的相位共同控制喷油器喷油时，如果发动机在预设时间内加速度未达到预设加速度时，发动机未启动成功，表明喷油时刻确定错误。

在一种可能的实现方式，发动机满足第一预设条件可以为发动机在预设时间内的启动次数达到预设次数。即，当控制器第一次根据曲轴相位和凸轮轴的相位共同控制喷油器喷油时，如果发动机在启动数次后未启动成功，则可以认为喷油时刻确定错误。

S202：根据缺齿信息确定目标气缸压缩上止点，在该目标气缸压缩上止点进行喷油。

S203：如果发动机满足第一预设条件，确定目标气缸对应的配对气缸。

本实施例中，当获取缺齿信息后，根据缺齿信息确定目标气缸压缩上止点，以在目标压缩上止点进行喷油。如果发动机仍未启动成功，则确定目标气缸对应的配对气缸。如图4所示，检测系统中可以预先存储缺齿的位置信息，假设缺齿后的第15号齿对应4号气缸压缩上止点（TDC4），则在4号气缸的压缩上止点进行喷油。

为便于理解配对气缸，参见图5，以四缸发动机曲轴、凸轮轴进行说明。如图6所示，四个气缸的工作顺序为1-3-4-2，即先第一缸处于作功冲程，其他缸分别处于其他三个冲程；再由第三缸处于作功冲程，其他缸分别处于其他三个冲程；接着由第四缸处于作功冲程，其他缸分别处于其他三个冲程；最后由第二缸处于作功冲程，其他缸分别处于其他三个冲程，具体如图6所示。如果凸轮轴安装相位正常，曲轴转角为180°时，第三缸活塞处于压缩上止点，控制第三缸喷油器喷油。当凸轮轴的安装相位出现180°相位差时，控制器错误地认为第二缸活塞位于压缩上止点，而实际上第二缸的活塞位于排气上止点，导致喷油器在排气上止点喷油。其中，第一缸与第四缸配对、第二缸与第三缸配对。

再如图7所示的六缸发动机，其中，1缸与6缸对应，2缸与5缸对应，3缸与4缸对应。若凸轮轴不存在180°相位差，当曲轴相位为240°时，第6缸处于压缩上止点，喷油器喷油，发动机启动成功。当凸轮轴存在180°相位差时，曲轴多转一圈（360°）相位为600°，此时判断出第6缸处于压缩上止点，而实际上第6缸处于排气上止点，此时控制喷油器喷油，发动机启动不成功。

S204：在下一喷油时刻，按照执行顺序控制喷对气缸的下一气缸喷油。

本实施例中，当在目标气缸压缩点进行喷油，但发动机未启动成功时，表明预先存储的气缸压缩上止点与实际气缸的工作情况不符，则可以认为此时目标气缸实际处于排气上止点。通过上述说明可知，如果当前时刻目标气缸处于排气上止点，则其对应的配对气缸应处于压缩上止点，则在下一喷油时刻，按照执行顺序，配对气缸的下一气缸应位于压缩上止点。则在下一喷油时刻，控制下一气缸的喷油器喷油。

例如，图7所示，如果目标气缸为第4缸，但此时第4缸处于排气上止点，喷油导致发动机启动失败。第4缸对应的配对气缸为第3缸，在当前时刻第3缸为压缩上止点，但由于凸轮轴相位偏差，导致在第4缸喷油。按照执行顺序1-5-3-6-2-4，下一喷油时刻，第6缸应处于压缩上止点，则在第6缸喷油。

S205：当发动机满足第二预设条件时，则确定凸轮轴安装相位出现偏差。

本实施例中，当在下一喷油时刻，控制配对气缸的下一气缸喷油器喷油后，如果发动机满足第二预设条件时，表明发动机启动成功，则确定凸轮轴安装相位出现偏差。

在一种可能的实现方式中，当发动机满足第二预设条件时，则确定凸轮轴安装相位出现偏差，包括：当发动机在预设时间内的加速度达到预设加速度且发动机的转速稳定，则确定凸轮轴安装相位出现偏差。也就是，当控制器根据单曲轴方式控制喷油器喷油且使得发动机启动成功，则表明凸轮轴出现安装相位故障。

通过上述描述可知，本申请实施例当发动机启动时，首先控制器获取曲轴的相位和凸轮轴的相位，并在曲轴的相位和凸轮轴的相位同步时，控制某缸的喷油器喷油。如果喷油后，发动机在预设时间内未达到预设加速度值或者启动次数达到上限，则获取缺齿信息，该缺齿信息可以用于指示气缸压缩上止点。再根据缺齿信息确定目标气缸压缩上止点，以在目标压缩上止点进行喷油。如果发动机在预设时间内未达到预设加速度值和\/或启动次数达到上限，表明仍未启动成功，则确定目标气缸对应的配对气缸。在下一喷油时刻，按照执行顺序控制配对气缸的下一气缸喷油。如果发动机启动成功，则确定凸轮轴安装相位出现180°偏差。即通过软件检测方式检测凸轮轴故障，无需手动机械检验，提高工作效率。

基于上述方法实施例，本申请实施例提供了一种凸轮轴故障检测装置，下面将结合附图对该装置进行说明。

参见图8，该图为本申请实施例提供的一种凸轮轴故障检测装置结构图，如图8所示，该装置可以包括：

获取单元801，用于当根据曲轴相位和凸轮轴相位控制喷油，所述发动机满足第一预设条件时，获取缺齿信息；所述缺齿信息用于指示气缸压缩上止点；

第一确定单元802，用于根据所述缺齿信息确定目标气缸压缩上止点，并在所述目标气缸压缩上止点进行喷油；

第二确定单元803，用于如果所述发动机满足第一预设条件，则确定目标气缸对应的配对气缸；

控制单元804，用于在下一喷油时刻，按照执行顺序控制所述配对气缸的下一气缸喷油；

第三确定单元805，用于当所述发动机满足第二预设条件时，则确定所述凸轮轴安装相位出现偏差。

在一种可能的实现方式中，所述发动机满足第一预设条件为所述发动机在预设时间内加速度未达到预设加速度。

在一种可能的实现方式中，所述发动机满足第一预设条件为所述发动机在预设时间内的启动次数达到预设次数。

需要说明的是，本实施例中各个单元的实现可以参见上述方法实施例，本实施例在此不再赘述。

另外，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行所述的凸轮轴故障检测方法。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行所述的凸轮轴故障检测方法。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

应当理解，在本申请中，“至少一个（项）”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和\/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和\/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“\/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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