專利名稱：一種均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測裝置及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機燃燒相位的檢測裝置及其檢測方法，特別是關(guān)于一種均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測裝置及其檢測方法。
背景技術(shù)：
均質(zhì)壓燃是一種結(jié)合了汽油機和柴油機優(yōu)勢的新型燃燒方式，具有大幅提高汽油 機燃油經(jīng)濟性，同時降低NOx排放95%以上的優(yōu)勢。但均質(zhì)壓燃發(fā)動機在產(chǎn)業(yè)化過程中仍 然面臨著著火控制困難的問題。這是由于均質(zhì)壓燃沒有直接的著火觸發(fā)裝置，著火和燃燒 都要受到化學(xué)動力學(xué)控制，因此在實際的產(chǎn)業(yè)化過程中需要對發(fā)動機進行單缸獨立閉環(huán)控 制，才能保證均質(zhì)壓燃的高效和穩(wěn)定。而單缸獨立閉環(huán)控制的關(guān)鍵在于反饋的缸內(nèi)燃燒相 位狀況。目前，國際上發(fā)布的均質(zhì)壓燃產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方案均采用了缸內(nèi)壓力傳感器，利用缸內(nèi) 壓力傳感器直接測量缸內(nèi)壓力作為缸內(nèi)燃燒相位狀況的反饋信息，來有效實現(xiàn)閉環(huán)控制。 然而，使用缸內(nèi)壓力傳感器時需要在發(fā)動機缸蓋或缸體上設(shè)置單獨的通道，對發(fā)動機的結(jié) 構(gòu)進行一定的改造后方可使用。而且，缸內(nèi)壓力傳感器的價格昂貴，使用壽命短，耐久性差， 對多缸發(fā)動機需要每缸都分別安裝缸內(nèi)壓力傳感器，成本過高，不適合量產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種成本低，適合量產(chǎn)，并能夠?qū)⑷紵辔粶?zhǔn) 確檢測出來的均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測裝置及其檢測方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢 測裝置，其特征在于，它包括一轉(zhuǎn)速傳感器，其采集發(fā)動機的飛輪的轉(zhuǎn)速信號；一凸輪軸位置傳感器，其采集發(fā)動機的凸輪軸相位；一加速度傳感器，其采集發(fā)動 機的振動信號；一電荷放大器，其將采集到的發(fā)動機振動信號由電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號； 一數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其對輸入的所述發(fā)動機的飛輪轉(zhuǎn)速信號、凸輪軸相位和振動信號進行模 數(shù)轉(zhuǎn)換；一上位機，其根據(jù)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的所述發(fā)動機的飛輪轉(zhuǎn)速信號、凸輪軸相位和振動 信號的數(shù)字信號，標(biāo)定出所述發(fā)動機的燃燒分析窗口和燃燒特征頻率帶；一燃燒分析控制 單元，其根據(jù)所述燃燒分析窗口來采集所述發(fā)動機的振動信號，再濾波得到所述燃燒特征 頻率帶段內(nèi)的發(fā)動機振動信號，之后計算出發(fā)動機的燃燒相位。所述上位機包括一上止點標(biāo)定模塊，其中預(yù)設(shè)有上止點偏差，用于將所述發(fā)動機 的轉(zhuǎn)速信號、凸輪軸的相位和預(yù)設(shè)上止點偏差結(jié)合，標(biāo)定出所述發(fā)動機的燃燒分析窗口 ；一 燃燒頻率標(biāo)定模塊，其中預(yù)設(shè)有燃燒特征截止頻率，用于將所述預(yù)設(shè)燃燒特征截止頻率和 發(fā)動機振動信號結(jié)合，確定發(fā)動機的燃燒特征頻率帶。所述燃燒分析控制單元內(nèi)預(yù)設(shè)有一通訊模塊，其將所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備輸送的信 號輸出給所述上位機，并接收所述上位機中上止點標(biāo)定模塊反饋的發(fā)動機的燃燒分析窗 口，再按照所述發(fā)動機的燃燒分析窗口采集發(fā)動機振動信號；一帶通濾波模塊，其接收所述 上位機中燃燒頻率標(biāo)定模塊輸出的燃燒特征頻率帶，并對輸入的所述發(fā)動機振動信號進行濾波處理，得到所述發(fā)動機燃燒特征頻率帶段內(nèi)的發(fā)動機振動信號；一時頻分析模塊，其對 所述發(fā)動機燃燒特征頻率帶段內(nèi)的發(fā)動機振動信號進行時頻分析，得到某一曲軸轉(zhuǎn)角下的 振動能量函數(shù)；一能量函數(shù)擬合模塊，其對某一曲軸轉(zhuǎn)角下的振動能量函數(shù)進行擬合，得到 所述發(fā)動機的燃燒相位。所述通訊模塊采用TCP/IP協(xié)議，與所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備通訊。所述轉(zhuǎn)速傳感器采用磁感應(yīng)式58齒曲軸位置傳感器，所述凸輪軸位置傳感器采 用霍爾式凸輪軸位置傳感器，所述加速度傳感器采用壓電式加速度傳感器和爆震傳感器之
ο所述轉(zhuǎn)速傳感器采用磁感應(yīng)式58齒曲軸位置傳感器，所述凸輪軸位置傳感器采 用霍爾式凸輪軸位置傳感器，所述加速度傳感器采用壓電式加速度傳感器和爆震傳感器之
ο一種均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測方法，它包括以下步驟1)利用所述均質(zhì)壓 燃發(fā)動機燃燒相位的檢測裝置中轉(zhuǎn)速傳感器和凸輪軸位置傳感器采集發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號 和凸輪軸位置信號，以及上位機中預(yù)設(shè)的發(fā)動機的上止點偏差，由上位機在燃燒分析控制 單元中標(biāo)定出發(fā)動機的上止點的位置，得到發(fā)動機燃燒分析窗口 ；同時利用上位機中預(yù)設(shè) 的發(fā)動機的燃燒特征截止頻率，以及加速度傳感器采集到的振動信息，得到發(fā)動機的燃燒 特征頻率帶；2)數(shù)據(jù)采集依據(jù)步驟1)中標(biāo)定出的發(fā)動機燃燒分析窗口，由燃燒分析控制 單元的通訊模塊采集發(fā)動機燃燒分析窗口內(nèi)的發(fā)動機的振動信號并輸入帶通濾波模塊；3) 濾波依據(jù)步驟1)中標(biāo)定出的燃燒特征頻率帶，帶通濾波模塊對步驟2)中采集到的發(fā)動機 振動信號進行濾波處理，得到發(fā)動機的燃燒特征頻率帶段內(nèi)的振動信號，并將經(jīng)過濾波后 的振動信號輸送入時頻分析模塊；4)時頻分析時頻分析模塊對步驟3)得到的燃燒特征頻 率帶段內(nèi)振動信號進行分析，計算出任意曲軸轉(zhuǎn)角對應(yīng)的振動能量和頻率，積分燃燒特征 頻段內(nèi)的幅值，得到振動能量函數(shù)并輸入能量函數(shù)擬合模塊；5)燃燒相位提取能量函數(shù) 擬合模塊對步驟4)得出的振動能量函數(shù)進行擬合，檢測出燃燒相位信息，完成一次燃燒相 位檢測，返回步驟2)，進入下一次燃燒相位檢測。所述步驟4)中的時頻分析方法為Wigner-Ville時頻分析方法。所述步驟5)中的能量函數(shù)擬合采用單韋伯函數(shù)對振動能量函數(shù)進行擬合。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、由于本發(fā)明設(shè)置的轉(zhuǎn)速傳感器采集的發(fā)動機飛輪的轉(zhuǎn)速信號，凸輪軸位置傳感器采集的所述發(fā)動機的凸輪軸相位，力口 速度傳感器采集發(fā)動機的振動信號，均依次通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備、燃燒分析控制單元采集設(shè) 備輸送給上位機，再由上位機標(biāo)定出輸送給燃燒分析控制單元的發(fā)動機的燃燒分析窗口和 燃燒特征頻率帶，之后燃燒分析控制單元根據(jù)燃燒分析窗口來采集發(fā)動機的振動信號，再 濾波得到燃燒特征頻率帶段內(nèi)的發(fā)動機振動信號，最后根據(jù)燃燒特征頻率帶段內(nèi)的發(fā)動機 振動信號，計算出發(fā)動機的燃燒相位，而無需對發(fā)動機進行改造，便于在現(xiàn)有發(fā)動機基礎(chǔ)上 進行推廣。2、由于本發(fā)明的上位機內(nèi)預(yù)設(shè)有標(biāo)定發(fā)動機的燃燒分析窗口用的上止點標(biāo)定模 塊，還預(yù)設(shè)有標(biāo)定發(fā)動機的燃燒特征頻率帶的燃燒頻率標(biāo)定模塊，而且上止點標(biāo)定模塊和 燃燒頻率標(biāo)定模塊可以根據(jù)發(fā)動機特征進行參數(shù)設(shè)定，適用范圍廣。3、由于本發(fā)明的通訊 模塊為TCP/IP協(xié)議，可以實現(xiàn)在線標(biāo)定。4、由于本發(fā)明的轉(zhuǎn)速傳感器采用磁感應(yīng)式58齒曲 軸位置傳感器，凸輪軸位置傳感器采用霍爾式凸輪軸位置傳感器，加速度傳感器采用壓電式加速度傳感器和爆震傳感器之一，因此設(shè)備成本低。5、由于本發(fā)明采用了 Wigner-Ville 時頻分析方法對發(fā)動機的振動信息進行時頻分析，該分析方法對發(fā)動機振動信號進行處理 時，具有較高的時域和頻域分辨率，有利于燃燒相位的準(zhǔn)確獲得。6、由于本發(fā)明采用了單韋 伯函數(shù)對能量函數(shù)進行擬合，單韋伯函數(shù)的形態(tài)是汽油機放熱率曲線，可以更為直接方便 地提取出燃燒相位信息。本發(fā)明成本低，適合量產(chǎn)，并能夠?qū)⑷紵辔粶?zhǔn)確檢測出來，可以 廣泛應(yīng)用在內(nèi)燃機燃燒領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明裝置的方框2是本發(fā)明裝置中上位機和燃燒分析控制單元的連接方框3是本發(fā)明方法的流程示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖1所示，本發(fā)明裝置包括一轉(zhuǎn)速傳感器1、一凸輪軸位置傳感器2、一加速度傳 感器3、一電荷放大器4、一數(shù)據(jù)采集設(shè)備5、一上位機6和一燃燒分析控制單元7。轉(zhuǎn)速傳 感器1和凸輪軸位置傳感器2分別采集發(fā)動機8上飛輪轉(zhuǎn)速信號、凸輪軸的相位信號，輸送 給數(shù)據(jù)采集設(shè)備5 ；同時加速度傳感器3采集發(fā)動機8上的振動信號，該振動信號為電荷信 號，輸送給電荷放大器4 ；電荷放大器4將加速度傳感器采集的轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸送給數(shù) 據(jù)采集設(shè)備5。數(shù)據(jù)采集設(shè)備5將輸入的各信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過燃燒分析控制單元7輸 送給上位機6。上位機6標(biāo)定出輸送給燃燒分析控制單元7的發(fā)動機燃燒分析窗口和燃燒 特征頻率帶。燃燒分析控制單元7根據(jù)燃燒分析窗口來采集發(fā)動機8的振動信號，再濾波 得到燃燒特征頻率帶段內(nèi)的發(fā)動機8的振動信號，之后計算出發(fā)動機8的燃燒相位。本實 施例中，發(fā)動機8以四缸均質(zhì)壓燃發(fā)動機為例。本發(fā)明的轉(zhuǎn)速傳感器1設(shè)置在發(fā)動機8的飛輪上，采集飛輪的轉(zhuǎn)速信號，本實施例 中的轉(zhuǎn)速傳感器1采用磁感應(yīng)式58齒曲軸位置傳感器。凸輪軸位置傳感器2設(shè)置在發(fā)動 機8的凸輪軸信號輪側(cè)，采集凸輪軸的相位信號，本實施例中的凸輪軸位置傳感器2采用霍 爾式凸輪軸位置傳感器。加速度傳感器3設(shè)置在發(fā)動機8的缸體或缸蓋上，采集發(fā)動機8 的振動信號，本實施例中的加速度傳感器3采用壓電式加速度傳感器或者爆震傳感器。電 荷放大器4具有將電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號的功能。數(shù)據(jù)采集設(shè)備5為一數(shù)據(jù)采集卡，具 有模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能，數(shù)據(jù)采集設(shè)備5采用16位MCU(Micro Controller Unit) (MSP430)的 數(shù)據(jù)采集卡制成。如圖1、圖2所示，上位機6內(nèi)預(yù)設(shè)有上止點標(biāo)定模塊61和燃燒頻率標(biāo)定模塊62， 上止點標(biāo)定模塊61預(yù)設(shè)有發(fā)動機8的上止點偏差，燃燒頻率標(biāo)定模塊62預(yù)設(shè)有發(fā)動機8 的燃燒特征截止頻率。通過上止點偏差可以標(biāo)定出發(fā)動機8的上止點位置，通過燃燒特征 截止頻率可以標(biāo)定出燃燒特征頻率帶。不同的發(fā)動機8具有不同的上止點偏差和燃燒特征 截止頻率，本實施例中預(yù)設(shè)的上止點偏差和燃燒特征截止頻率與四缸均質(zhì)壓燃發(fā)動機相對 應(yīng)。燃燒分析控制單元7接收數(shù)據(jù)采集設(shè)備5輸入的各種數(shù)字信號，并將發(fā)動機8的轉(zhuǎn)速 信號和凸輪軸的相位輸送給上止點標(biāo)定模塊61，同時將發(fā)動機8的振動信號輸送給燃燒頻率標(biāo)定模塊62。上止點標(biāo)定模塊61利用發(fā)動機8的轉(zhuǎn)速信號和凸輪軸的相位，并結(jié)合設(shè)定 的上止點偏差，標(biāo)定出發(fā)動機8的上止點，由此確定出發(fā)動機8的燃燒分析窗口。該燃燒分 析窗口根據(jù)不同的燃燒模式進行預(yù)設(shè)，對于本發(fā)明的均質(zhì)壓燃的燃燒方式，燃燒持續(xù)期在 20度曲軸轉(zhuǎn)角以內(nèi)，因此，選取上止點前10度到上止點后20度曲軸轉(zhuǎn)角范圍作為發(fā)動機8 的燃燒分析窗口。燃燒頻率標(biāo)定模塊62結(jié)合燃燒特征截止頻率和發(fā)動機的振動信號，確定 發(fā)動機8的燃燒特征頻率帶。對于四缸均質(zhì)壓燃發(fā)動機，燃燒振動頻率在3000HZ以內(nèi)。本發(fā)明的燃燒分析控制單元7采用一 Motorola 32位單片機M68300制成，其內(nèi)預(yù) 設(shè)有通訊模塊71、帶通濾波模塊72、時頻分析模塊73和能量函數(shù)擬合模塊74。通訊模塊 71采用TCP/IP協(xié)議與數(shù)據(jù)采集設(shè)備5通訊，由此便于上位機6的在線標(biāo)定。通訊模塊71 將數(shù)據(jù)采集設(shè)備5輸送的信號輸出給上位機6，并接收到上位機6反饋的發(fā)動機8的燃燒分 析窗口，并按照燃燒分析窗口采集輸送給帶通濾波模塊72的發(fā)動機振動信號。帶通濾波模 塊72也接收上位機6中燃燒頻率標(biāo)定模塊62輸出的燃燒特征頻率帶，并對輸入的發(fā)動機 振動信號進行濾波處理，得到發(fā)動機8的燃燒特征頻率帶段內(nèi)的振動信號，并輸送給時頻 分析模塊73。時頻分析模塊73利用Wigner-Ville時頻分析方法對濾波后的振動信號進行 時頻分析，得到某一曲軸轉(zhuǎn)角對應(yīng)的頻率分布，將各頻率段內(nèi)的幅值進行積分可以得到某 一曲軸轉(zhuǎn)角下的振動能量函數(shù)。能量函數(shù)擬合模塊74利用單韋伯函數(shù)對能量函數(shù)進行擬 合，得到燃燒始點、中點、持續(xù)期等各燃燒相位信息。時頻分析模塊73根據(jù)得到的振動信號計算出發(fā)動機任意曲軸轉(zhuǎn)角對應(yīng)的振動能 量和頻率的計算公式為本領(lǐng)域的公知技術(shù)，本實施例所采用的公式為<formula>formula see original document page 7</formula>式中，x(t)是濾波后的燃燒特征頻率帶段內(nèi)的振動信號，Wx (t，f)是x(t)信號在 時刻t、頻率f上的能量分布密度，τ為計算的時間步長，χ*為信號χ的共軛復(fù)數(shù)形式。本發(fā)明的燃燒分析控制單元7通過CAN總線與發(fā)動機控制單元9進行信息交互， 發(fā)動機控制單元9根據(jù)燃燒分析控制單元7計算出的燃燒相位信息，來反饋控制發(fā)動機8 的噴油策略(比如調(diào)整預(yù)噴油量和主噴油量的比例)，進一步調(diào)整發(fā)動機8的燃燒相位， 形成燃燒相位的閉環(huán)控制。實驗證明，采用本發(fā)明的裝置和方法檢測的燃燒始點誤差在1度曲軸轉(zhuǎn)角以內(nèi)， 具有較好的可靠性。如圖3所示，利用上述裝置檢測均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的方法包括以下步驟1)標(biāo)定燃燒分析控制單元利用檢測裝置中的轉(zhuǎn)速傳感器和凸輪軸位置傳感器 采集發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號和凸輪軸位置信號，以及上位機6中預(yù)設(shè)的發(fā)動機8的上止點偏差， 由上位機6在燃燒分析控制單元7中標(biāo)定出發(fā)動機8的上止點的位置，得到發(fā)動機燃燒分 析窗口 ；同時利用上位機6中預(yù)設(shè)的發(fā)動機8的燃燒特征截止頻率，以及加速度傳感器采集 到的振動信息，得到發(fā)動機的燃燒特征頻率帶。2)數(shù)據(jù)采集依據(jù)步驟1)中標(biāo)定出的發(fā)動機燃燒分析窗口，由燃燒分析控制單元 7的通訊模塊71采集發(fā)動機燃燒分析窗口內(nèi)的發(fā)動機的振動信號并輸入帶通濾波模塊72。3)濾波依據(jù)步驟1)中標(biāo)定出的燃燒特征頻率帶，帶通濾波模塊72對步驟2)中 采集到的發(fā)動機振動信號進行濾波處理，得到發(fā)動機的燃燒特征頻率帶段內(nèi)的振動信號，并將經(jīng)過濾波后的振動信號輸送入時頻分析模塊73。4)時頻分析時頻分析模塊73利用Wigner-Ville時頻分析方法對步驟3)得到的燃燒特征頻率帶段內(nèi)振動信號進行分析，計算出任意曲軸轉(zhuǎn)角對應(yīng)的振動能量和頻率， 積分燃燒特征頻段內(nèi)的幅值，得到某一曲軸轉(zhuǎn)角下的振動能量函數(shù)并輸入能量函數(shù)擬合模 塊74。5)燃燒相位提取能量函數(shù)擬合模塊74利用單韋伯函數(shù)對能量函數(shù)對步驟4)得 出的振動能量函數(shù)進行擬合，提取出燃燒始點、中點、持續(xù)期等各燃燒相位信息，完成一次 燃燒相位檢測，之后再返回步驟2)，進入下一次燃燒相位檢測過程。
權(quán)利要求
一種均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測裝置，其特征在于，它包括一轉(zhuǎn)速傳感器，其采集發(fā)動機的飛輪的轉(zhuǎn)速信號；一凸輪軸位置傳感器，其采集發(fā)動機的凸輪軸相位；一加速度傳感器，其采集發(fā)動機的振動信號；一電荷放大器，其將采集到的發(fā)動機振動信號由電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；一數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其對輸入的所述發(fā)動機的飛輪轉(zhuǎn)速信號、凸輪軸相位和振動信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；一上位機，其根據(jù)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的所述發(fā)動機的飛輪轉(zhuǎn)速信號、凸輪軸相位和振動信號的數(shù)字信號，以標(biāo)定出所述發(fā)動機的燃燒分析窗口和燃燒特征頻率帶；一燃燒分析控制單元，其根據(jù)所述燃燒分析窗口來采集所述發(fā)動機的振動信號，再濾波得到所述燃燒特征頻率帶段內(nèi)的發(fā)動機振動信號，之后計算出發(fā)動機的燃燒相位。
2.如權(quán)利要求1所述的一種均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測裝置，其特征在于所述 上位機包括一上止點標(biāo)定模塊，其中預(yù)設(shè)有上止點偏差，用于將所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號、凸輪軸的 相位和預(yù)設(shè)上止點偏差結(jié)合，標(biāo)定出所述發(fā)動機的燃燒分析窗口 ；一燃燒頻率標(biāo)定模塊，其中預(yù)設(shè)有燃燒特征截止頻率，用于將所述預(yù)設(shè)燃燒特征截止 頻率和發(fā)動機振動信號結(jié)合，以確定發(fā)動機的燃燒特征頻率帶。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測裝置，其特征在于 所述燃燒分析控制單元內(nèi)預(yù)設(shè)有一通訊模塊，其將所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備輸送的信號輸出給所述上位機，并接收所述上位 機中上止點標(biāo)定模塊反饋的發(fā)動機的燃燒分析窗口，再按照所述發(fā)動機的燃燒分析窗口采 集發(fā)動機振動信號；一帶通濾波模塊，其接收所述上位機中燃燒頻率標(biāo)定模塊輸出的燃燒特征頻率帶，并 對輸入的所述發(fā)動機振動信號進行濾波處理，得到所述發(fā)動機燃燒特征頻率帶段內(nèi)的發(fā)動 機振動信號；一時頻分析模塊，其對所述發(fā)動機燃燒特征頻率帶段內(nèi)的發(fā)動機振動信號進行時頻分 析，得到某一曲軸轉(zhuǎn)角下的振動能量函數(shù)；一能量函數(shù)擬合模塊，其對某一曲軸轉(zhuǎn)角下的振動能量函數(shù)進行擬合，得到所述發(fā)動 機的燃燒相位。
4.如權(quán)利要求3所述的一種均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測裝置，其特征在于所述 通訊模塊采用TCP/IP協(xié)議與所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備通訊。
5.如權(quán)利要求1或2或4所述的一種均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測裝置，其特征在 于所述轉(zhuǎn)速傳感器采用磁感應(yīng)式58齒曲軸位置傳感器，所述凸輪軸位置傳感器采用霍爾 式凸輪軸位置傳感器，所述加速度傳感器采用壓電式加速度傳感器和爆震傳感器之一。
6.如權(quán)利要求3所述的一種均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測裝置，其特征在于所述 轉(zhuǎn)速傳感器采用磁感應(yīng)式58齒曲軸位置傳感器，所述凸輪軸位置傳感器采用霍爾式凸輪 軸位置傳感器，所述加速度傳感器采用壓電式加速度傳感器和爆震傳感器之一。
7.一種使用如權(quán)利要求1 6中任一項所述裝置的均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測方 法，它包括以下步驟1)利用所述均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測裝置中轉(zhuǎn)速傳感器和凸輪軸位置傳感器 采集發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號和凸輪軸位置信號，以及上位機中預(yù)設(shè)的發(fā)動機的上止點偏差，由 上位機在燃燒分析控制單元中標(biāo)定出發(fā)動機的上止點的位置，得到發(fā)動機燃燒分析窗口 ； 同時利用上位機中預(yù)設(shè)的發(fā)動機的燃燒特征截止頻率，以及加速度傳感器采集到的振動信 息，得到發(fā)動機的燃燒特征頻率帶；2)數(shù)據(jù)采集依據(jù)步驟1)中標(biāo)定出的發(fā)動機燃燒分析窗口，由燃燒分析控制單元的通 訊模塊采集發(fā)動機燃燒分析窗口內(nèi)的發(fā)動機的振動信號并輸入帶通濾波模塊；3)濾波依據(jù)步驟1)中標(biāo)定出的燃燒特征頻率帶，帶通濾波模塊對步驟2)中采集到 的發(fā)動機振動信號進行濾波處理，得到發(fā)動機的燃燒特征頻率帶段內(nèi)的振動信號，并將經(jīng) 過濾波后的振動信號輸送入時頻分析模塊；4)時頻分析時頻分析模塊對步驟3)得到的燃燒特征頻率帶段內(nèi)振動信號進行分析， 計算出任意曲軸轉(zhuǎn)角對應(yīng)的振動能量和頻率，積分燃燒特征頻段內(nèi)的幅值，得到振動能量 函數(shù)并輸入能量函數(shù)擬合模塊；5)燃燒相位提取能量函數(shù)擬合模塊對步驟4)得出的振動能量函數(shù)進行擬合，檢測出 燃燒相位信息，完成一次燃燒相位檢測，返回步驟2)，進入下一次燃燒相位檢測。
8.如權(quán)利要求7所述的一種均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測方法，其特征在于所述 步驟4)中的時頻分析方法為Wigner-Ville時頻分析方法。
9.如權(quán)利要求7所述的一種均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測方法，其特征在于所述 步驟5)中的能量函數(shù)擬合采用單韋伯函數(shù)對振動能量函數(shù)進行擬合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種均質(zhì)壓燃發(fā)動機燃燒相位的檢測裝置及其檢測方法，它包括一轉(zhuǎn)速傳感器，其采集發(fā)動機的飛輪的轉(zhuǎn)速信號；一凸輪軸位置傳感器，其采集發(fā)動機的凸輪軸相位；一加速度傳感器，其采集發(fā)動機的振動信號；一電荷放大器，其將采集到的發(fā)動機振動信號由電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；一數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其對輸入的發(fā)動機的飛輪轉(zhuǎn)速信號、凸輪軸相位和振動信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；一上位機，其根據(jù)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的發(fā)動機的飛輪轉(zhuǎn)速信號、凸輪軸相位和振動信號的數(shù)字信號，標(biāo)定出發(fā)動機的燃燒分析窗口和燃燒特征頻率帶；一燃燒分析控制單元，其根據(jù)燃燒分析窗口來采集發(fā)動機的振動信號，再濾波得到燃燒特征頻率帶段內(nèi)的發(fā)動機振動信號，之后計算出發(fā)動機的燃燒相位。本發(fā)明成本低，適合量產(chǎn)，并能夠?qū)⑷紵辔粶?zhǔn)確檢測出來，可以廣泛應(yīng)用在內(nèi)燃機燃燒領(lǐng)域。
文檔編號F02B1/14GK101806240SQ20101012629
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者王建昕, 王志, 陽冬波 申請人:清華大學(xué)