CN106768613A - 发动机爆震的测量装置 - Google Patents

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何健
阮军武
李松松
尹光跃
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines

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Abstract

本发明公开了一种发动机爆震的测量装置，包括：缸压传感器，其用来安装在钻有缸压传感器安装孔的发动机上，缸压传感器用来感应燃烧室内的气缸压力；电荷放大器，其用来将缸压传感器感应得到的电荷信号转换成为电压信号；数据采集卡，其用来采集电荷放大器输出的电压信号；以及爆震判定器，其用来通过处理数据采集卡采集得到的缸内压力信号得到爆震峰值PK，爆震判定器用来对爆震峰值PK与预设定的爆震阀值TPK相比较，当爆震峰值PK大于爆震阀值TPK则判定为爆震，当爆震峰值PK小于爆震阀值TPK则判定为不爆震。该测量装置只需安装缸内压力传感器，无需安装曲轴位置传感器，减少发动机研发过程的试验成本，提高试验效率。

Description

发动机爆震的测量装置
技术领域
本发明涉及点燃式发动机爆震测量领域，特别涉及一种发动机爆震的测量装置。
背景技术
随着排放法规日益严格，为了保护环境，要求汽油取消加铅，同时，随着石油能源日益枯竭引发燃油价格的提升。为了改善点燃式发动机燃油的经济性和提高发动机的动力性，发动机往往采用提高压缩比和增大点火提前角来达到目的。而这也增大了发动机发生爆震的倾向，轻微的爆震有利于改善发动机的性能，强烈的爆震则会损坏发动机。因此，在发动机研发时，控制好爆震的限值至关重要。发动机发生爆震时，在缸内压力最高点之后接着有高频压力振动，爆震越强烈，这个压力振动的振幅就越大。目前测量爆震常用的方法是基于曲轴转角测取缸内压力，根据曲轴转角确定爆震窗口，高通滤波处理后得到压力振动的幅值，再根据得到的振动幅值来判定爆震的强度。
但是，以上测量爆震的方法需要同时安装缸压传感器和曲轴位置传感器，曲轴位置传感器安装同轴度要求很高，并且需要与曲轴连接的工装才能安装上发动机，在实际工程应用中，安装曲轴位置传感器，存在耗时多，安装困难，增加试验成本，无法在整车上安装等问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发动机爆震的测量装置，只需安装缸内压力传感器，无需安装曲轴位置传感器，减少发动机研发过程的试验成本，提高试验效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种发动机爆震的测量装置，包括：缸压传感器，其用来安装在钻有缸压传感器安装孔的发动机上，缸压传感器用来感应燃烧室内的气缸压力；电荷放大器，其用来将缸压传感器感应得到的电荷信号转换成为电压信号；数据采集卡，其用来采集电荷放大器输出的电压信号；以及爆震判定器，其用来通过处理数据采集卡采集得到的缸内压力信号得到爆震峰值PK，爆震判定器用来对爆震峰值PK与预设定的爆震阀值TPK相比较，当爆震峰值PK大于爆震阀值TPK则判定为爆震，当爆震峰值PK小于爆震阀值TPK则判定为不爆震。
优选地，爆震判定器根据数据采集卡采集得到的缸内压力信号绘制缸内压力曲线，爆震判定器通过该缸内压力曲线获取缸内压力曲线的最大值Pmax对应的时间t0、在t0前80％Pmax对应的时间t1和在t0后40％Pmax对应的时间t2，t2－t1时间段内的缸内压力曲线为发动机爆震的爆震窗口，爆震判定器对爆震窗口内的缸压曲线进行高通滤波处理后取绝对值，爆震峰值PK为绝对值中的最大值。
优选地，爆震判定器根据爆震发生的次数与测量的次数计算出爆震频率，爆震判定器将爆震频率为0时判定为不爆震，爆震判定器将爆震频率大于0小于等于10％时判定为轻微爆震，爆震判定器将爆震频率大于10％小于等于30％时判定为中度爆震，爆震判定器将爆震频率大于30％时判定为强烈爆震。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过设计缸压传感器、电荷放大器、数据采集卡以及爆震判定器，基于时域进行爆震测量，无需安装曲轴位置传感器，在发动机研发过程中具有降低试验成本，提高试验效率的优势。
附图说明
图1是根据本发明的发动机爆震的测量装置的原理示意图；
图2是根据本发明的发动机爆震的测量装置中获取爆震窗口的压力曲线图；
图3是根据本发明的发动机爆震的测量装置中的缸内压力曲线图、高通滤波处理后的压力曲线图和对高通滤波处理后的压力曲线取绝对值后的压力曲线图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1至图3所示，根据本发明具体实施方式的发动机爆震的测量装置，包括缸压传感器1、电荷放大器2、数据采集卡3以及爆震判定器4，其中缸压传感器1用来安装在钻有缸压传感器安装孔的发动机上，缸压传感器1用来感应燃烧室内的气缸压力，电荷放大器2用来将缸压传感器1感应得到的电荷信号转换成为电压信号，数据采集卡3用来采集电荷放大器2输出的电压信号，爆震判定器4用来通过处理数据采集卡3采集得到的缸内压力信号得到爆震峰值PK，爆震判定器4用来对爆震峰值PK与预设定的爆震阀值TPK相比较，当爆震峰值PK大于爆震阀值TPK则判定为爆震，当爆震峰值PK小于爆震阀值TPK则判定为不爆震。
作为一种优选实施例，爆震判定器4根据数据采集卡3采集得到的缸内压力信号绘制缸内压力曲线31(参加图3)，爆震判定器4通过该缸内压力曲线获取缸内压力曲线的最大值Pmax对应的时间t0、在t0前80％Pmax对应的时间t1和在t0后40％Pmax对应的时间t2，t2－t1时间段内的缸内压力曲线为发动机爆震的爆震窗口(参加图2)，爆震判定器4对爆震窗口内的缸压曲线进行高通滤波处理后取绝对值(参加图3，对缸内压力曲线31高通滤波处理后的压力曲线32，对压力曲线32取绝对值后的压力曲线33)，爆震峰值PK为绝对值中的最大值。
作为一种优选实施例，爆震判定器4根据爆震发生的次数与测量的次数计算出爆震频率，爆震判定器4将爆震频率为0时判定为不爆震，爆震判定器4将爆震频率大于0小于等于10％时判定为轻微爆震，爆震判定器4将爆震频率大于10％小于等于30％时判定为中度爆震，爆震判定器4将爆震频率大于30％时判定为强烈爆震。
上述方案中，发动机爆震的测量装置基于时域的缸内压力信号，根据缸内压力的最高点确定爆震窗口，通过爆震判定器对爆震窗口内的压力曲线进行数据处理，再由爆震判定器判断爆震的强度。与现有常用的方法相比，本实施例的发动机爆震的测量，只需安装缸内压力传感器，无需安装曲轴位置传感器，减少发动机研发过程的试验成本，提高试验效率。
综上，本实施例的发动机爆震的测量装置，通过设计缸压传感器、电荷放大器、数据采集卡以及爆震判定器，基于时域进行爆震测量，无需安装曲轴位置传感器，在发动机研发过程中具有降低试验成本，提高试验效率的优势。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (3)

1.一种发动机爆震的测量装置，其特征在于，包括：
缸压传感器，其用来安装在钻有缸压传感器安装孔的发动机上，所述缸压传感器用来感应燃烧室内的气缸压力；
电荷放大器，其用来将所述缸压传感器感应得到的电荷信号转换成为电压信号；
数据采集卡，其用来采集所述电荷放大器输出的电压信号；以及
爆震判定器，其用来通过处理所述数据采集卡采集得到的缸内压力信号得到爆震峰值PK，所述爆震判定器用来对所述爆震峰值PK与预设定的爆震阀值TPK相比较，当所述爆震峰值PK大于所述爆震阀值TPK则判定为爆震，当所述爆震峰值PK小于所述爆震阀值TPK则判定为不爆震。
2.根据权利要求1所述的发动机爆震的测量装置，其特征在于，所述爆震判定器根据所述数据采集卡采集得到的缸内压力信号绘制缸内压力曲线，所述爆震判定器通过该缸内压力曲线获取缸内压力曲线的最大值Pmax对应的时间t0、在t0前80％Pmax对应的时间t1和在t0后40％Pmax对应的时间t2，t2－t1时间段内的缸内压力曲线为发动机爆震的爆震窗口，所述爆震判定器对所述爆震窗口内的缸压曲线进行高通滤波处理后取绝对值，所述爆震峰值PK为所述绝对值中的最大值。
3.根据权利要求2所述的发动机爆震的测量装置，其特征在于，所述爆震判定器根据爆震发生的次数与测量的次数计算出爆震频率，所述爆震判定器将所述爆震频率为0时判定为不爆震，所述爆震判定器将所述爆震频率大于0小于等于10％时判定为轻微爆震，所述爆震判定器将所述爆震频率大于10％小于等于30％时判定为中度爆震，所述爆震判定器将所述爆震频率大于30％时判定为强烈爆震。
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