混合动力汽车发动机失火诊断系统及方法
技术领域
本发明属于汽车车载诊断技术领域，具体涉及一种混合动力汽车发动机失火诊断系统及方法。
技术背景
随着汽车行业油耗法规的日益严苛，乘用车的CAFC值(企业平均油耗)2020年将降至5.0升/百公里，2025年将进一步降至4升/百公里。传统的燃油车在现有技术条件下无法应对如此严格的要求，而混合动力汽车结合了纯汽油车和电动车各自的优点，渐渐成为当前整车厂应对法规的主流方案。
传统燃油车主要通过监测曲轴角速度变化的方法进行失火诊断，其原理主要是通过发电机平稳运转和失火时曲轴角速度变化量的不同表现来区分判断。典型的P1+P3混合动力构型，由于发动机运行时存在串联发电和并联直驱两种截然不同的传动方式，并且在串联发电工况，ISG电机(集成启动/发电一体电机)对发动机的干预作用明显比并联直驱工况大，这就导致了在使用传统依据曲轴角速度变化进行开发时，在相同的转速和负荷区间，串联发电传动模式由于曲轴角速度变化的明显削弱，其失火表现要弱于并联直驱传动模式，用传统燃油车一个阈值进行判断无法同时覆盖串联和并联工况，于是需要新增诊断逻辑对不同传动状态进行区分以完成准确的失火判断。
同时，由于坏路(rough road)工况对传统车失火诊断有影响，通常EMS会识别并屏蔽坏路工况的诊断。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种混合动力汽车发动机失火诊断系统及方法，本发明针对现有传统单一失火诊断阈值在混合动力汽车上的适用性问题，在基本诊断原理不变的前提下，通过EMS与VCU(整车控制单元)进行CAN通讯交互的方式，识别离合器状态并判断车辆驱动模式，分别赋予不同的诊断阈值，使不同传动状态下失火诊断分别独立进行，从而解决了相同转速负荷率下一个失火阈值无法同时覆盖判断的问题。同时新增串联发电传动模式下屏蔽坏路识别，扩大了诊断范围，减小了烧毁催化器的售后风险。
为实现此目的，本发明所设计的一种混合动力汽车发动机失火诊断系统，它包括整车控制器(VCU，Vehicle Control Unit)和发动机管理系统(EMS，Engine ManagementSystem)，整车控制器用于将离合器工作状态发送到CAN网络上，发动机管理系统用于根据离合器工作状态和发动机转速判断传动模式；
当传动模式是串联发电传动模式时，发动机管理系统使用预设的阈值表进行发动机失火诊断，同时屏蔽混合动力汽车的坏路识别功能，在混合动力汽车处于坏路工况时仍进行发动机失火诊断；
当传动模式是并联直驱传动模式时，发动机管理系统使用预设的修正表进行发动机失火诊断，发动机管理系统根据当前的发动机转速和发动机负荷率区间查询阈值表得到对应的阈值表失火表现值阈值，并将阈值表失火表现值阈值乘以修正表对应发动机转速和负荷率区间的失火表现值阈值修正系数，得到并联直驱传动模式失火表现值阈值，并根据所述并联直驱传动模式失火表现值阈值判断发动机失火情况，同时进行混合动力汽车的坏路识别，混合动力汽车处于坏路工况不进行失火诊断。
传统车只有一种直驱传动模式，所以在所有的转速负荷率区间下，失火表现值基本都是一致的，所以传统车只需要一张阈值表
而本发明所述的P1+P3混合动力构型由于有串联(电气传动)和并联(机械传动)两种发动机传动模式，实测发现相同的转速和负荷率的失火工况，两种模式下依据传统车失火诊断逻辑计算的失火表现值相差较大，仅用一张阈值表无法同时满足串联和并联的失火判断。
本发明的优点在于：
1、本发明无需新加硬件，完全以原有混合动力结构为基础，完成失火诊断，节省了其他实行方式可能新加的硬件成本；
2、本发明无需变更失火诊断逻辑，其基本原理与传统汽油机无差别，其中串联模式下诊断方法与传统车完全一样，并联模式加入阈值修正系数后也与传统车无异。仅需要新增传动模式判断和阈值修正逻辑，节省了控制策略开发成本。
3、本发明新增的串联模式下屏蔽坏路识别逻辑，扩大了失火诊断的使能工况范围，减小了烧毁催化器的售后风险。
附图说明
图1本发明的结构框图；
图2本发明混合动力汽车失火诊断逻辑流程图；
图3是本发明适用的典型P1+P3混合动力构型结构图；
其中，1—整车控制器、2—发动机管理系统、3—CAN网络、4—离合器、5—ISG电机、6—发动机、7—Motor电机。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示的混合动力汽车发动机失火诊断系统，它包括整车控制器1和发动机管理系统2，整车控制器1用于将离合器工作状态发送到CAN网络3上，发动机管理系统2用于根据离合器工作状态和发动机转速(从CAN网络3获取)判断传动模式，离合器工作状态包括离合器断开和离合器接合；
当传动模式是串联发电传动模式时，发动机管理系统2使用预设的阈值表进行发动机失火诊断，同时屏蔽混合动力汽车的坏路识别功能，在混合动力汽车处于坏路工况时仍进行发动机失火诊断；
当传动模式是并联直驱传动模式时，发动机管理系统2使用预设的修正表进行发动机失火诊断，发动机管理系统2根据当前的发动机转速和发动机负荷率区间查询(线性插值)阈值表得到对应的阈值表失火表现值(反应曲轴加速度的一个时间计算值)阈值，并将阈值表失火表现值阈值乘以修正表对应发动机转速和负荷率区间的失火表现值阈值修正系数，得到并联直驱传动模式失火表现值阈值(比如当前发动机转速1900r/min负荷率13％，处于转速1800～2000r/min负荷率10％～15％区域，假如阈值表这个区域内线性插值阈值为10000ms，修正表这个区域线性插值系数为2，这个区域内并联模式的失火表现值阈值为10000*2＝20000ms)，并根据所述并联直驱传动模式失火表现值阈值判断发动机失火情况，同时进行混合动力汽车的坏路识别，混合动力汽车处于坏路工况不进行失火诊断。
本发明的混合动力汽车发动机失火诊断系统适用于典型P1+P3混合动力构型，如图3所示，ISG电机5与发动机6直连用于启动、发电和助力；发动机6与Motor电机7共同输出动力，发动机6后布置离合器4，用于切换传动状态。纯电状态下，发动机6与ISG电机5均不工作，动力电池提供电能供给Motor电机7驱动车辆；串联状态下，离合器4脱开，发动机6不参与驱动车辆，仅负责驱动ISG电机5发电，供给Motor电机7驱动车辆，多余的发电存储进动力电池；并联状态下，离合器4接合，发动机6直接用于驱动车辆。
P1+P3结构混合动力汽车由于串联发电工况发动机不参与传动系统驱动，路面颠簸、振动等因素对失火诊断的影响较小，相比传统燃油车可在串联模式下不识别坏路，扩大失火诊断的监测范围，降低用户车辆烧毁催化器的风险。
上述技术方案中，在串联模式中扫点标定阈值表，然后扫点并联模式找到相同转速和负荷率区间串联模式和并联模式失火表现的系数关系，标定修正表对应转速和负荷率区间的修正系数。
上述技术方案中，当传动模式是串联发电传动模式时，发动机管理系统2使用阈值表进行发动机失火诊断，正常状态燃烧平稳失火表现值小于失火表现值阈值，当发生失火时由于燃烧稳定性下降失火表现值大于失火表现值阈值，失火失效计数器进行计数，失火失效计数器计数累计到预设数量进行失火故障报警。
上述技术方案中，所述阈值表为一个关于发动机转速和发动机负荷率的三维表，这个三维表的x轴为发动机转速，y轴为发动机负荷率，z轴为失火表现值阈值，当失火模块计算的当前失火表现值大于当前发动机转速和负荷率区间对应的失火表现值阈值时，失火失效计数器进行计数；
所述修正表为一个关于发动机转速和发动机负荷率的三维表，修正表的x轴、y轴与阈值表相同，在相同的发动机转速和负荷率区间内阈值表的发动机失火表现值阈值*修正表对应的该发动机转速和负荷率区间内的修正系数即为并联模式的失火表现值阈值。
上述技术方案中，使用修正表在阈值表基础上修正后得到对应的新阈值表，其相比单独新增一张并联模式专用阈值表的优点在于：由于相同转速和负荷率下串并联模式的失火表现有一定的系数关系范围，使用修正系数的方法相比新增阈值表的方法能有效降低阈值标定的工作量，节省开发时间。
上述技术方案中，当传动模式是纯电传动模式时，发动机管理系统2不进行失火诊断。
上述技术方案中，所述阈值表中进入失火诊断的发动机转速范围为1000～6000r/min，进入失火诊断的负荷率范围为0～100％，失火转毂上进行不同转速和负荷率下的稳态失火工况扫点，即可标定失火阈值。
上述技术方案中，所述修正表中进入失火诊断的转速范围为1000～6000r/min，进入失火诊断的负荷率范围为0～100％，修正系数范围在1.4～2之间(如串联模式下某转速负荷率时失火表现值为10000ms，失火表现值阈值标定为6000ms；并联模式下而同样的转速负荷率时失火表现值为20000ms，那么对应的理论失火表现值阈值应该是12000ms，则修正系数为12000/6000＝2)；此种混动系统发动机正常工作转速范围大概在1100～5000r/min，相当于全区域诊断；
上述技术方案中，所述离合器工作状态为离合器断开，且发动机转速大于0，则传动模式判断为串联发电传动模式；
上述技术方案中，所述离合器工作状态为离合器结合，则传动模式判断为并联直驱传动模式。
上述技术方案中，所述离合器工作状态为离合器断开，且发动机转速小于0，则传动模式判断为纯电传动模式。
一种混合动力汽车发动机失火诊断方法，它包括如下步骤：
步骤1：整车控制器1将离合器工作状态发送到CAN网络3上；
步骤2：发动机管理系统2通过CAN网络接收离合器工作状态，执行步骤3；
步骤3：发动机管理系统2判断离合器状态是否为离合器断开，若是，则执行步骤4，若否，则执行步骤7；
步骤4：发动机管理系统2判断发动机转速是否大于0，若是，则执行步骤5，若否，则执行步骤9；
步骤5：发动机管理系统2判断此时传动状态为串联发电传动模式，执行步骤6；
步骤6：当传动模式是串联发电传动模式时，发动机管理系统2使用预设的阈值表进行发动机失火诊断，同时屏蔽混合动力汽车的坏路识别功能，在混合动力汽车处于坏路工况时仍进行发动机失火诊断；
步骤7：发动机管理系统2判断此时传动状态为并联直驱传动模式，执行步骤8；
步骤8：当传动模式是并联直驱传动模式时，发动机管理系统2使用预设的修正表进行发动机失火诊断，发动机管理系统2根据当前的发动机转速和发动机负荷率区间查询阈值表得到对应的阈值表失火表现值阈值，并将阈值表失火表现值阈值乘以修正表对应发动机转速和负荷率区间的失火表现值阈值修正系数，得到并联直驱传动模式失火表现值阈值，并根据所述并联直驱传动模式失火表现值阈值判断发动机失火情况，同时进行混合动力汽车的坏路识别，混合动力汽车处于坏路工况不进行失火诊断；
步骤9：发动机管理系统2判断此时传动模式为纯电传动模式，执行步骤10；
步骤10：发动机管理系统2不进行失火诊断。
本发明在相同转速和负荷率下串联与并联失火表现值虽然差别很大，但不是绝对孤立，有一定的倍数范围，这样用系数表进行修正相比再增加一个并联的新阈值表可以有效减小工作量。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
