[发明专利]气体燃料发动机火花塞故障检测

说明书

提供了一种用于检测发动机中的火花塞故障的系统。该系统可以包括联接到发动机并配置成测量发动机数据的一个或多个传感器装置、与传感器装置通信的控制器，以及输出装置。控制器可以配置成基于发动机数据来确定至少失火计数、次级变压器电压和排气口温度，基于失火计数、次级变压器电压和排气口温度中的一个或多个来确认故障状况，并响应于所述故障状况执行纠正动作。输出装置可以配置成生成对应于故障状况的通知。

技术领域

本发明总体涉及用于气体燃料发动机的点火系统，并且更具体地，涉及用于监视和检测火花塞故障的系统和方法。

发明背景

内燃机，或更具体地，气体燃料发动机，可用于为各种不同类型的机器供电，例如高速公路卡车或车辆、非高速公路机器、移动设备、发电机、航空航天应用、泵、诸如发电厂的固定设备等。通常，气体燃料发动机供应有空气和燃料的混合物，以特定的时间间隔使用火花塞和点火系统将其点燃以产生机械能，例如旋转输出扭矩，并最终用于驱动或操作相关机器。为提高发动机的效率和可靠性以及机器的总体生产率做出了不懈努力。定期监视火花塞的健康状况是帮助减少计划外停机并提高生产力的一种方式。

内燃机中的火花塞的寿命可能受到重复通过火花塞的间隙的电流的大小的影响。特别地，重复暴露于高电流可能使火花塞的金属尖端随着时间的推移而发生各种故障。例如，随着时间的推移，火花塞可能容易发生由尖端处的金属腐蚀或火花塞间隙附近的金属腐蚀、金属尖端的分层、尖端处的金属的自发分离等引起的故障。当未解决这种故障时，可能导致失火和其他不利影响，这可能会降低机器的整体效率或引起发动机损坏。因此，不仅能够跟踪火花塞的健康状况，而且有助于在发生故障时快速检测故障，从而最大程度地减少无效操作、计划外停机和不必要的损坏。

目前可用的一种用于检测火花塞故障的方法由美国专利6,559,647号公开(“Bidner”)。具体来说，Bidner公开了一种在指定的测试期间临时禁用发动机的每个汽缸中的一个火花塞的方法，以便确定是否发生失火。基于是否发生失火，Bidner能够确认每个火花塞的正常功能。虽然Bidner可能是有效的，但是让每个发动机的每个汽缸禁用每个火花塞可能相当繁冗，并且完成每个测试程序也可能相当耗时。此外，由于Bidner中的测试程序无法在飞行中或在正常的发动机或机器操作期间执行，所以在机器的整个使用寿命期间进行此类测试所花费的停机时间总量可能很大。

鉴于与常规火花塞监视技术相关的上述缺点，需要一种解决方案，其不仅有效地监视火花塞故障，而且还在不中断生产率并且不需要任何大量的停机时间的情况下被动地执行。此外，需要一种火花塞监视技术，其能够使用诸如来自发动机控制或管理单元的容易获得的数据和信息，并且使用该信息来确认火花塞的健康状况或任何现有的故障。本发明涉及解决上述一个或多个缺点和劣势。然而，应当理解，任何特定问题的解决方案不限于本发明或所附权利要求的范围，除了明确指示的范围之外。

发明内容

在本发明的一个方面，提供一种用于检测发动机中的火花塞故障的系统。该系统可以包括联接到发动机并配置成测量发动机数据的一个或多个传感器装置、与传感器装置通信的控制器和输出装置。控制器可以配置成基于发动机数据来确定至少失火计数、次级变压器电压和排气口温度，基于失火计数、次级变压器电压和排气口温度中的一个或多个来确认故障状况，并响应于故障状况来执行纠正动作。输出装置可以配置成生成对应于故障状况的通知。

在本发明的另一方面，提供了一种用于检测发动机中的火花塞故障的控制器。控制器可以包括传感器模块、计算模块、故障检测模块和纠正模块。传感器模块可以配置成从发动机的一个或多个传感器装置接收发动机数据。计算模块可以配置成基于发动机数据来确定至少失火计数、次级变压器电压和排气口温度。故障检测模块可以配置成基于失火计数、次级变压器电压和排气口温度中的一个或多个来确认故障状况。纠正模块可以配置成响应于故障状况执行纠正动作。