基于振动信号的汽油机爆震边缘检测及诊断研究

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1、基于振动信号的汽油机爆震边缘检测及诊断研究摘要：本文从汽油发动机的爆震现象进行系统的阐述。介绍爆震的产生机理、测试与检测方法以及爆震的评价指标，并对发动机控制中具体的诊断实现和爆震控制策略进行了描述。关键词：发动机，爆震，判定ResearchbasedonvibratesignalofenginesknockbordertestanddiagnosisAbstract:Thispapersystematicallydescribestheknockphenomenon.Itintroducesmechanism,testmethodandsomejud

2、gingindexesofknock;italsospecifiesdiagnosismethodandcontrolstrategyofengineknock.Keywords:engine,knock,diagnosis引言：本文通过介绍相关汽车发动机爆震的机理及相关的检测与相关的研究，使爆震的测定的可控性与能源利用的最大化相结合。为爆震及发动机的性能的研究捉供理论和科学依据。通过对检测爆震器的爆震传感器的检测机理与检测方式的详细分析，通过对数据的分析实现对爆震所体现的爆震特性进行研究与发现。一、项目的研究背景及意义爆震是点燃式发动机特有的一种不正

3、常燃烧现彖，是发动机追求高动力性和经济性的最大障碍之一，它制约点燃式发动机提高压缩比、实现高增压等强化燃烧技术的实施。在火花点火式发动机和双燃料引燃式发动机中，爆震实时控制技术已成为电控发动机的主要控制组成。貝有爆震控制系统的现代发动机是把点火时刻尽量捉前，最大限度捉高发动机的动力性和经济性。爆震引起的主耍危害冇:一是噪音，二是振动。'振动很可能使发动机损坏，特别在大负荷条件下，这种可能性更大。但是，当汽油机工作在轻微爆震区吋，其燃烧速率很快，燃烧过程接近定容过程，汽油机的动力性和经济性反而得到改善。而要实现这一目的，首先必须能够检测出爆震是否存在；如

4、果存在爆震，还要判定出爆震的强度。在爆震测量和控制屮，不论哪种传感器，爆震控制界限一直是人们更为关心的关键问题。试验表明，轻微爆震将改善发动机的动力性和经济性，强化燃烧，但过分的爆震将使燃烧恶化，迅速损坏发动机。所以，爆震控制系统的口的就是使发动机能够工作在轻微爆震或称临界爆震状态下。然而，这样的控制区域和控制点一直是人们极为关注的技术问题。因此，研究临界爆震控制特性及其发动机性能和规律具冇重耍意义。这不仅仅为汽车的性能、成本、简单捉供科淫根据，还具体体现在控制爆震边界，提供发动机的动力性和经济性，减少不正常燃烧，改善排放污染。I二、本项目的国内外研究

5、现状华南理工大学、吉林大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、上海108研究所、中国矿业大学等学校与机构对汽车的发动机爆震进行实验研究与分析。应用爆震模式识别的方法进行研究。其主要内容包括模拟滤波、数字频谱特征分析。以及通过爆震的特征向量选取、递阶模式判别算法等具体方式判定波频。对于不同转速气缸点火提前角的调节与汽车发动机性能的影响报告中，以爆震控制系统在允许的范围内，追求最佳动力与经济性。研究表明，适宜的临界爆震控制对发动机性能影响是起重要的作用。除了前面的提取爆震特征的方法，有些突破常规，利用离散小波变换提取爆震特征的方法，即DWT运用压力信号和振动信

6、号表征爆震强度。在爆震信号收集方面，采用分形几何学的方式对故障诊断和信号分析方面有一定的应用。发动机为了能够更好的工作，采用多参数综合控制监控多种信号和工作状态。三、项目的主要研究内容爆震控制系统通过爆震传感器來检测爆震信号，并通过一定的判断算法，对爆震进行判识。如图1通过检测发动机工作时每个循环的爆震强度，并根据控制周期内的爆震指标修正下一个循环的点火捉前角来实现对爆震强度的控制。为了达到稳定性与响应速度的要求，系统中采用了开环与闭环相结合的控制过程。转速节气门开度（负荷）进气温度—►I基本点火提前角修正分析计算修正角度爆恋检測实际点火提前角7发动

7、机图1爆震控制系统关系图气缸压力点火时刻BCD'上止戊曲轴角度图2点火吋刻与气缸压力曲线的关系实际点火提前角二基木点火提前角+爆震修正点火提前角。基木点火提前角的确定：当发动机工况突然改变时，根据工况条件直接确定点火提前角，以达到快速响应的目的。如图2基本点火提前角主要来至于大量的实验而最佳确定•修正点火捉前角的确定：爆震的岀现具有随机性，故采用统计方法，通过爆震传感器检测信号，利用算法计算处理，确定爆震强度。2实施点火提前角的修正。无爆震，点火提前角适当增大；临界爆震或轻微爆震，达到控制效果，点火提前角可基本不变：轻度爆震，点火提询角建立下调趋势或微

8、下调：中度爆震，点火提前角应较大幅度下降，以便尽快脱离爆震：重度爆震，在止常工作条件卜：一般不