[发明专利]一种基于双通道离子电流的发动机燃烧诊断设备和方法

权利要求书

1.一种基于双通道离子电流的发动机燃烧诊断设备，包括火花塞和用于接收发动机工作状态信号的信号处理单元，其特征在于，所述诊断设备还包括依次连接的离子电流探针、离子电流检测单元、离子电流后处理单元和微控制单元，所述离子电流探针设在发动机燃烧室中，所述火花塞与离子电流检测单元连接，所述信号处理单元与微控制单元连接，

经过火花塞和离子电流探针的离子电流信号，依次通过离子电流检测单元的叠加处理和离子电流后处理单元的加工处理后，由微控制单元结合发动机工作状态信号进行燃烧诊断出发动机的燃烧状态；

所述信号处理单元的输入端与采集发动机工作状态信号的传感器连接，输出端与微控制单元连接，所述发动机工作状态信号包括：

曲轴位置信号，由转速-曲轴位置传感器检测；

凸轮轴相位信号，由凸轮轴相位传感器检测；

点火信号，由发动机电子控制单元施加的信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于双通道离子电流的发动机燃烧诊断设备，其特征在于，所述火花塞位于发动机燃烧室中央，所述离子电流探针设于发动机燃烧室一侧。

3.根据权利要求1所述的一种基于双通道离子电流的发动机燃烧诊断设备，其特征在于，所述离子电流检测单元包括高压硅堆、可调直流偏置电源和可调分压电阻，所述高压硅堆的阴极与火花塞的正极连接，阳极与离子电流探针的正极连接，所述火花塞的负极与离子电流探针的负极连接，所述离子电流探针的正极还与可调直流偏置电源的正极连接，所述可调直流偏置电源的负极通过可调分压电阻与离子电流探针的负极连接，所述离子电流探针的负极接地。

4.根据权利要求1所述的一种基于双通道离子电流的发动机燃烧诊断设备，其特征在于，所述离子电流后处理单元包括反转放大器和比较器电路，所述反转放大器的输入端与离子电流检测单元连接，输出端通过比较器电路与微控制单元连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于双通道离子电流的发动机燃烧诊断设备，其特征在于，所述诊断设备还包括用于根据燃烧诊断结果排除发动机燃烧故障的执行器，所述执行器的输入端与微控制单元的输出端连接。

6.一种如权利要求1所述的基于双通道离子电流的发动机燃烧诊断设备的诊断方法，其特征在于，该方法包括步骤：

A.信号预处理步骤：采集火花塞处和发动机燃烧室中另一位置处的离子电流信号，并将两个离子电流信号进行叠加处理得到叠加离子电流信号电压；

B.信号后处理步骤：将叠加离子电流信号电压转换成离子电流方波信号；

C.状态诊断步骤：根据离子电流方波信号，结合发动机工作状态信号进行燃烧状态诊断。

7.根据权利要求6所述的一种基于双通道离子电流的发动机燃烧诊断方法，其特征在于，所述步骤B具体包括子步骤：

B1.将步骤A得到的叠加离子电流信号电压进行相位反转为正的叠加离子电流信号电压；

B2.将步骤B1中得到的正的叠加离子电流信号电压整形为离子电流方波信号。

8.根据权利要求6所述的一种基于双通道离子电流的发动机燃烧诊断方法，其特征在于，所述燃烧状态诊断具体为：

C1.确定一个曲轴转角区间为(a.b)的观察窗口，进而判断观察窗口(a.b)内离子电流方波信号是否存在高电平，若为否，则诊断结果为完全失火，若为是，则执行步骤C2；

C2.判断是否T_dur＞y，若为是，则诊断结果为爆震，若为否，则执行步骤C3，其中，T_dur为离子电流方波信号高电平的持续时间，y为正常燃烧状态下T_dur的角度变化的最大值；

C3.判断是否T_dur∈(x,y)，若为是，则执行步骤C4，若为否则执行步骤C5，其中，x为正常燃烧状态下T_dur的角度变化的最小值；

C4.判断是否T₀∈(m,n)，若为是，则诊断结果为正常，若为否，则执行步骤C5，其中，T₀为离子电流方波信号高电平出现时的曲轴转角，(m,n)为发动机正常燃烧状态下T₀的曲轴转角变化区间；

C5.判断是否T₀＞n，若为是，则诊断结果为后燃，若为否，则执行步骤C6；

C6.判断是否T₀∈(d,m)，若为是，则诊断结果为爆震，若为否，则执行步骤C7，其中，d为发动机点火角；

C7.判断是否T₀＜d，若为是，则诊断结果为早燃。