轰鸣的小跑SVM 25-10-01 08:00
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增程器失火,怎么判断呢?一般都会觉得理所应当的是“EMS”吧。
东风这份新专利(CN120720133A)里有个思路挺巧妙的,不用发动机自己的传感器,而是借电机的“眼睛”来盯着发动机干活。

先说说传统办法。
常规发动机上会有曲轴位置传感器,它的基本用途之一就是做失火诊断。
原理很简单:一个气缸燃烧做功时,会推动曲轴加速,曲轴转半圈的时间Δt会变短;如果这个气缸没点着火,少了一股推力,曲轴转速就会慢下来,Δt就会变长。于是只要监测Δt的变化,就能推断某缸是否失火。

但落到现实里,问题就来了。
曲轴并不是“干巴巴”的钢棍,它还挂着飞轮、连杆、皮带轮这些部件,整套系统有惯性也有弹性。
一旦某缸失火,曲轴扭矩突变,会引发机械振动,转速曲线就不是单向下滑,而是“先掉下去,再被惯性拉回去”,甚至出现反向波动。这样一来,Δt的表现就不稳定了:有时候明显变长(信号被放大),有时候反而被抵消,看起来和正常燃烧没区别(信号被削弱)。在高失火率工况下(比如接连几缸点不着),这些波动互相叠加,算法更容易糊涂,漏报、错报都有可能。

漏报意味着什么?燃油会直接冲进三元催化器,没烧完就开始“烧烤三元”,轻则排放超标,重则直接烧坏催化器。
这是法规和耐久的大忌。

东风的专利就是盯着这个痛点下手的。
思路上是这样的。
既然曲轴传感器精度有限,那就干脆不用它。
增程器的发电机本来就配备了旋转变压器(简称“旋变”),它是电机控制的核心传感器,精度高得多---四对极旋变的分辨率能到0.087°,而曲轴传感器常见的是60齿,分辨率约6°,差了一个数量级。更关键的是,发动机和发电机是刚性同轴连接的,电机的旋变信号完全可以映射到曲轴角度。于是问题转化为:用电机的眼睛来观察发动机,不仅仅是更准,还能省掉一颗传感器。

专利里的步骤分几环:
第一步,找到参照点。用凸轮轴的两宽两窄四齿信号,去识别特定的下降沿,这个下降沿和1缸压缩上止点之间有固定齿距关系,可以当成零点参照。
第二步,把旋变信号和曲轴角度对齐。相当于把电机的标尺和发动机的标尺重合,从此以后,旋变角度就等于曲轴角度。
第三步,测量做功冲程时长。每个气缸燃烧对应180°曲轴转角,比如1缸是0°-180°,3缸是180°-360°,依此类推。控制器用旋变信号计时,从起点到终点耗时多久,就得到“做功冲程时长”。
第四步,做对比。把目标气缸的时长和前后气缸的时长、甚至上一次的时长相比。如果差异超过阈值,就判定失火。这样不是单纯看Δt绝对值,而是看差值趋势,可以把机械振动带来的误差抵消掉。

这么做有几个工程上的价值:

降本:发动机上的曲轴位置传感器可以省掉,靠电机已有的旋变就够。对增程器来说,这是天然合理的,因为发动机只是个“发电”的充电宝。
提升精度:旋变分辨率比曲轴传感器高四倍,Δt测量更准,诊断自然更可靠。
抵抗干扰:通过“基准时长-差值-阈值”的逻辑来判断,不怕谐振干扰,避免了高失火率工况下的“假装正常”。
确保安全:失火被及时识别,就能触发保护措施,避免三元催化器因未燃油气后燃而损坏。

过去,发动机和电机是两套独立体系,各自配备传感器,互不打扰。而在增程架构下,它们绑定在一起,于是传感器资源可以互换。电机本来就需要极高精度的旋变信号控制,顺手“借”给发动机使用,相当于系统内部实现了一次资源共享。这样做的好处不仅是省钱,实际上也体现了一种新的架构思维。

实际上这就是趋势,未来的混动、增程、甚至电驱底盘系统,都会越来越多地出现“借眼睛”“借耳朵”的现象。比如底盘传感器帮助能量管理,或者电池管理信号反向用于电驱诊断---到了这里,也就不需要为每个子系统单独叠加硬件,而是用架构级的融合来提升整体精度和鲁棒性了。

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发布于 广东