CN114577483A - 发动机爆震识别及标定方法、***、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发动机爆震识别及标定方法、***、电子设备和存储介质。所述方法包括：获取发动机气缸的振动信息，并根据振动信息和预先构建好的爆震识别模型，获取爆震强度因子；其中，爆震识别模型包括爆震强度因子获取策略和爆震强度因子获取策略的标定参数；标定参数包括爆震阈值；然后判断爆震强度因子是否超过爆震阈值，若是，则发动机发生爆震。由此，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法在爆震识别时无需借助专用设备以及与专用设备配套的众多线束，能够显著节约成本；而且识别方法简单，易于实施。
Description
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机爆震识别及标定方法、***、电子设备和存储介质。
背景技术
以汽油机为例，当发动机正常工作时，混合气被火花塞点燃，火焰从火花塞处传播到整个燃烧室，最后到达缸壁，点燃所有混合气，缸压曲线较平滑。而当发动机工作在爆震工况时，随着缸内压力上升或温度升高，局部混合气在火花塞点火的火焰前锋面传播过来之前就已经开始燃烧，此时，缸内局部压力急剧上升，燃烧速度剧增，导致局部压力震荡，具体请参见图1，图1为现有技术的其中一具体示例的发动机缸压曲线示意图。这种非正常燃烧即爆震，爆震会导致缸壁、活塞等发动机部件的热负荷增加，容易诱发早燃、超级爆震，导致排放恶化、发动机可靠性降低，严重时缩短发动机的使用寿命甚至有直接损坏发动机的风险。缸内的压力震荡在低速噪音不大时，可以清晰地被用户听到，影响NVH性能。因此，爆震控制是EMS中不可或缺的部分。
现有技术中，经典的爆震识别策略，除了可优化常见的滤波频率、采样窗口、阈值之外，识别效果很大程度上依赖于发动机缸体及加强筋等的设计以及爆震传感器的位置选择，对发动机各组成部件的形状、尺寸及部件间的布局要求较高，增加研发及整车成本。尤其在低转速或者高转速，部分发动机或者部分气缸的爆震识别效果较差，存在爆震误判和漏判的情形。
而现有技术中比较主流的BOSCH汽油机爆震识别策略不仅需要借助专用设备ES1000、KID-SU或K-BOX，而且还需要配合较多的线束、爆震ETK背包等，涉及的设备较多，不仅成本高，而且标定复杂。
因此，如何提供一种低成本、易实施的发动机爆震识别及标定方法，以实现更加精准的爆震识别效果，日益成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种发动机爆震识别及标定方法、***、电子设备和存储介质，以在实现更加精准的爆震识别效果的同时，降低研发及整车成本。
为达到上述目的，本发明提供一种发动机爆震识别及标定方法，包括：
获取发动机气缸的振动信息，并根据所述振动信息和预先构建好的爆震识别模型，获取爆震强度因子；其中，所述爆震识别模型包括爆震强度因子获取策略和所述爆震强度因子获取策略的标定参数；所述标定参数包括爆震阈值；
判断所述爆震强度因子是否超过所述爆震阈值，若是，则所述发动机发生爆震。
可选地，所述根据所述振动信息和预先构建好的爆震识别模型，获取爆震强度因子，包括：
将获取到的所述振动信息转换为第一电信号；
根据所述发动机气缸与所述爆震传感器的分配对应关系，计算所述发动机每一气缸的第二电信号；
在每一燃烧循环，根据所述第二电信号和所述爆震识别模型，计算每一所述气缸的爆震强度因子。
可选地，所述标定参数还包括噪音变化系数和初始参考噪音；
所述爆震强度因子获取策略包括：根据积分值、参考噪音、发动机转速/车速和负荷，获取所述爆震强度因子；
其中，所述积分值的获取方法包括：对所述第二电信号进行积分，得到该气缸的振动信息对应的积分值；
所述参考噪音的获取方法包括：根据前一燃烧循环的参考噪音、当前燃烧循环的所述积分值以及所述噪音变化系数，计算得到参考噪音；其中，在获取第一个燃烧循环的参考噪音时，其前一燃烧循环的参考噪音为所述初始参考噪音。
可选地，所述标定参数还包括滤波标定参数和加窗窗口标定参数；
所述对所述第二电信号进行积分，得到该气缸的振动信息对应的积分值，包括：
对所述第二电信号进行放大处理，得到放大处理后的第二电信号；
对所述放大处理后的第二电信号进行A/D转换，得到数字信号；
根据所述滤波标定参数对所述数字信号进行滤波，得到滤波后的数字信号；
对所述滤波后的数字信号进行整流，得到整流后的数字信号；
根据所述加窗窗口标定参数对所述整流后的数字信号进行加窗处理，对窗口内的数字信号进行积分，得到所述积分值。
可选地，所述标定参数还包括噪音变化系数；
所述根据前一燃烧循环的参考噪音、当前燃烧循环的所述积分值以及所述噪音变化系数，计算得到参考噪音，包括：
若前一燃烧循环没有发生爆震，则通过下式(1)计算所述参考噪音；否则，则通过下式(2)计算所述参考噪音，所述式(1)和式(2)分别如下所示：
B[i,k+1]＝B[i,k]+(A[i,k+1]-B[i,k])/D (1)
B[i,k+1]＝B[i,k]+(A[i,k+1]/C-B[i,k])/D (2)
式中，i为所述发动机的气缸号，k为燃烧循环，C为所述爆震阈值，D为所述噪音变化系数，B为所述参考噪音，A为所述积分值。
可选地，所述标定参数还包括加法修正因子和乘法修正因子；其中，所述加法修正因子和所述乘法修正因子根据发动机转速/车速和负荷标定得到；
所述根据所述积分值、参考噪音、发动机转速/车速和负荷，获取所述爆震强度因子，包括通过下式计算所述爆震强度因子：
X＝(A/B-Offset)*Ncor (3)
式中，X为所述爆震强度因子，A为所述积分值，B为所述参考噪音，Offset、NCor分别为所述加法修正因子和所述乘法修正因子。
可选地，还包括在发动机台架标定时，确定所述爆震强度因子获取策略和标定所述爆震强度因子获取策略的标定参数，以构建得到所述爆震识别模型；其中，所述标定参数采用以下标定方法得到：
使用燃烧分析仪获取所述发动机的每一气缸的缸压信号，并对所述缸压信号进行滤波整流处理，得到KP_PK参数；其中，所述KP_PK参数为叠加在所述缸压信号曲线上的爆震震荡信号整流后的绝对值的最大值；
根据所述爆震强度因子获取策略和所述爆震识别模型的标定参数的初始值，计算得到标定爆震强度因子；
将所述标定爆震强度因子与所述滤波处理后的KP_PK参数进行趋势重构，标定所述述爆震强度因子获取策略的标定参数。
为实现上述目的，本发明还提供一种发动机爆震识别及标定***，所述发动机爆震识别及标定***包括：
爆震强度因子获取单元，被配置为获取发动机气缸的振动信息，并根据所述振动信息和预先构建好的爆震识别模型，获取爆震强度因子；其中，所述爆震识别模型包括爆震强度因子获取策略和所述爆震强度因子获取策略的标定参数；所述标定参数包括爆震阈值；
爆震识别单元，被配置为判断所述爆震强度因子是否超过所述爆震阈值，若是，则所述发动机发生爆震。
可选地，所述发动机爆震识别及标定***还包括爆震识别模型构建单元，所述爆震识别模型构建单元被配置为在发动机台架标定时，确定所述爆震强度因子获取策略和标定所述爆震强度因子获取策略的标定参数，以构建得到所述爆震识别模型；其中，所述标定参数采用以下标定方法得到：
使用燃烧分析仪获取所述发动机的每一气缸的缸压信号，并对所述缸压信号进行滤波整流处理，得到KP_PK参数；其中，所述KP_PK参数为叠加在所述缸压信号曲线上的爆震震荡信号整流后的绝对值的最大值；
根据所述爆震强度因子获取策略和所述爆震识别模型的标定参数的初始值，计算得到标定爆震强度因子；
将所述标定爆震强度因子与所述滤波处理后的KP_PK参数进行趋势重构，标定所述述爆震强度因子获取策略的标定参数。
为达到上述目的，本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上文所述的发动机爆震识别及标定方法。
为达到上述目的，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上文所述的发动机爆震识别及标定方法。
与现有技术相比，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法、***、电子设备和存储介质具有以下优点：
本发明提供的一种发动机爆震识别及标定方法，首先获取发动机气缸的振动信息，并根据所述振动信息和预先构建好的爆震识别模型，获取爆震强度因子；其中，所述爆震识别模型包括爆震强度因子获取策略和所述爆震强度因子获取策略的标定参数；所述标定参数包括爆震阈值；然后判断所述爆震强度因子是否超过所述爆震阈值，若是，则所述发动机发生爆震。由此，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，在爆震识别时无需借助专用设备ES1000、KID-SU+ES1000+爆震背包或K-BOX设备以及与上述专用设备配套的众多线束，能够显著节约成本；进一步地，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，只需将计算得到的爆震强度因子与爆震阈值对比，识别方法简单，易于实施。
进一步地，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，还包括在发动机台架标定时，确定所述爆震强度因子获取策略和标定所述爆震强度因子获取策略的标定参数，以构建得到所述爆震识别模型；其中，所述标定参数采用以下标定方法得到：首先使用燃烧分析仪获取所述发动机的每一气缸的缸压信号，并对所述缸压信号进行滤波整流处理，得到KP_PK参数；其中，所述KP_PK参数为叠加在所述缸压信号曲线上的爆震震荡信号整流后的绝对值的最大值；然后根据所述爆震强度因子获取策略和所述爆震识别模型的标定参数的初始值，计算得到标定爆震强度因子。最后将所述标定爆震强度因子与所述滤波处理后的KP_PK参数进行趋势重构，标定所述述爆震强度因子获取策略的标定参数。由此，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，在标定时，仅需利用发动机台架试验室现有的燃烧分析仪设备，不需要新增额外的标定设备，不仅能够显著降低研发成本，而且标定方法简单，能够显著缩短研发周期。
由于本发明提供的发动机爆震识别及标定***、电子设备和存储介质与本发明提供的发动机爆震识别及标定方法属于同一发明构思，因此，本发明提供的发动机爆震识别及标定***、电子设备和存储介质具有所述发动机爆震识别及标定方法的所有优点，在此，不再赘述。
附图说明
图1为现有技术的其中一具体示例的发动机缸压曲线示意图；
图2为本发明提供的发动机爆震识别及标定方法的爆震识别模型的策略原理示意图；
图3为本发明一实施方式提供的发动机爆震识别及标定方法的识别流程示意图；
图4为本发明一实施方式提供的发动机爆震识别及标定方法的积分值的获取流程示意图；
图5为本发明一实施方式提供的发动机爆震识别及标定方法的参考噪音的获取流程示意图；
图6为本发明一实施方式提供的发动机爆震识别及标定方法的标定流程示意图；
图7为应用本发明提供的发动机爆震识别及标定方法的参数标定时爆震云图的一具体示例图；
图8为应用本发明提供的发动机爆震识别及标定方法的爆震识别结果较好时每个燃烧循环得到的点云分布一具体示例图；
图9为本发明一实施方式提供的发动机爆震识别及标定***的结构框图；
图10为本发明一实施方式中的电子设备的方框结构示意图。
其中，附图标记如下：
100-爆震强度因子获取单元、200-爆震识别单元、300-爆震识别模型构建单元；
401-处理器、402-通信接口、403-存储器、404-通信总线；
1、2-竖线，3-横线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的发动机爆震识别及标定方法、***、电子设备和存储介质作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在与本发明所能产生的功效及所能达成的目的相同或近似的情况下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为了便于理解本发明，在具体介绍本发明提供的发动机爆震识别及标定方法、***、电子设备和存储介质之前，先对本发明的基本原理简要说明如下：基于现有技术中爆震识别存在的识别效率低或成本较高的问题，本发明的发明人创造性地提出了一种通过比对爆震强度因子和爆震阈值来识别发动机是否发生爆震的简便算法。具体地，请参见图2，其示意性地给出了本发明提供的发动机爆震识别及标定方法的爆震识别策略的原理示意图。从图2可以看出，本发明的基本原理为：根据获取的爆震强度因子X，判断其是否爆震阈值，若是，则识别为爆震；若否，则识别为非爆震。简言之，本发明的核心思想在于提供一种发动机爆震识别及标定方法、***、电子设备和存储介质，以在实现更加精准的爆震识别效果的同时，降低研发及整车成本。
为了实现该思想，本发明的发明人经过大量的调查研究和深入的实践，创造性地提出了通过预先构建好的爆震识别模型和预先标定好的爆震阈值，实时获取爆震强度因子；然后判断所述爆震强度因子是否超过所述爆震阈值，若是，则所述发动机发生爆震这一技术方案。下文将对本发明提出的发动机爆震识别及标定方法、***、电子设备和存储介质予以详细说明。
本发明的其中一个实施例提供了一种发动机爆震识别及标定方法，具体地，请参见图3，其示意性地给出了本实施方式提供的发动机爆震识别及标定方法的识别流程示意图。从图3可以看出，本实施例提供的发动机爆震识别及标定方法，包括以下步骤：
S1：获取发动机气缸的振动信息，并根据所述振动信息和预先构建好的爆震识别模型，获取爆震强度因子；其中，所述爆震识别模型包括爆震强度因子获取策略和所述爆震强度因子获取策略的标定参数；所述标定参数包括爆震阈值；
S2：判断所述爆震强度因子是否超过所述爆震阈值，若是，则所述发动机发生爆震。
如此配置，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，在爆震识别时无需借助专用设备ES1000、KID-SU+ES1000+爆震背包或K-BOX设备以及与上述专用设备配套的众多线束，能够显著节约成本；进一步地，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，只需将计算得到的爆震强度因子与爆震阈值对比，识别方法简单，易于实施。
具体实施本发明提供的发动机爆震识别及标定方法时，可以利用EMS***的爆震传感器(加速度传感器)获取所述振动信息，通常情况下爆震传感器安装在发动机的缸体上。具体地，爆震传感器是一个加速度传感器，可以检测物体的振动声波，如果发动机出现不正常的爆震燃烧或者早燃，振动声波由爆震传感器检测并转换成电信号输入到电控单元(比如ECU)；当电控单元计算得到的爆震强度因子大于爆震阈值(识别到爆震发生)时，可以采取相应的措施保护发动机。比如，当电控单元识别到爆震发生时，可以通过调整点火来避免连续爆震燃烧的发生、或采取断油、加浓混合气、限制节气门等措施保护发动机。
需要特别说明的是，由于发动机的组成结构及爆震传感器的型号、安装位置等的差异，不同类型的发动机的缸体爆震产生的振动到爆震传感器的传递函数可能会有差异，因此，为了提高发动机爆震识别的精准度，对于每一款发动机，所述爆震强度因子获取策略的标定参数应针对性地标定。
优选地，在其中一种示范性实施方式中，步骤S1中，所述根据所述振动信息和预先构建好的爆震识别模型，获取爆震强度因子，包括：
S101：将获取到的所述振动信息转换为第一电信号；
S102：根据所述发动机气缸与所述爆震传感器的分配对应关系，计算所述发动机每一气缸的第二电信号；
S103：在每一燃烧循环，根据所述第二电信号和所述爆震识别模型，计算每一所述气缸的爆震强度因子。
如此配置，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法具体到每一燃烧循环，所有关于爆震识别的变量都具体到每个气缸，并在每个燃烧循环中更新，由此，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，不仅识别方法简单易于实施，而且能够精确到每一个气缸，爆震识别更加精准。
通常情况下，出于成本考虑，现有技术中，对于多缸发动机通常仅安装一个爆震传感器。以4缸直列发动机上装一个爆震传感器为例，步骤S102中，所述根据所述发动机气缸与所述爆震传感器的分配对应关系，计算所述发动机每一气缸的第二电信号，在其中一种优选实施方式中，具体为：根据相应的点火顺序，在对应的检测窗口内监测发动机的燃烧，计算所述发动机每一气缸的第二电信号。
优选地，在其中一种示范性实施方式中，所述标定参数还包括噪音变化系数和初始参考噪音。更具体地，步骤S1中，所述爆震强度因子获取策略包括：根据积分值、参考噪音、发动机转速/车速和负荷，获取所述爆震强度因。
其中，所述积分值的获取方法包括步骤S11：对所述第二电信号进行积分，得到该气缸的振动信息对应的积分值。
所述参考噪音的获取方法包括步骤S12：根据前一燃烧循环的参考噪音、当前燃烧循环的所述积分值以及所述噪音变化系数，计算得到参考噪音；其中，在获取所述第一个燃烧循环的参考噪音时，其前一燃烧循环的参考噪音为所述初始参考噪音。
优选地，在其中一种示范性实施方式中，所述标定参数还包括滤波标定参数和加窗窗口标定参数。更具体地，请参见图4，其示意性地给出了本发明一实施方式提供的发动机爆震识别及标定方法的积分值的获取流程示意图。从图4可以看出，步骤S11中所述对所述第二电信号进行积分，得到该气缸的振动信息对应的积分值，包括：
S111：对所述第二电信号进行放大处理，得到放大处理后的第二电信号；
S112：对所述放大处理后的第二电信号进行A/D转换，得到数字信号；
S113：根据所述滤波标定参数对所述数字信号进行滤波，得到滤波后的数字信号；
S114：对所述滤波后的数字信号进行整流，得到整流后的数字信号；
S115：根据所述加窗窗口标定参数对所述整流后的数字信号进行加窗处理，对窗口内的数字信号进行积分，得到所述积分值。
如此配置，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，通过对第二电信号放大处理、A/D转换、滤波器滤波(可标定)、整流处理，以及加窗处理(窗口可标定)，能够显著提高所述第二电信号的信噪比，从而进一步提高爆震识别的精准度。
可选地，所述标定参数还包括噪音变化系数。更具体地，请参见图5，其示意性地给出了本发明一实施方式提供的发动机爆震识别及标定方法的参考噪音的获取流程示意图。从图5可以看出，步骤S12中，所述根据前一燃烧循环的参考噪音、当前燃烧循环的所述积分值以及所述噪音变化系数，计算得到参考噪音，包括：
若前一燃烧循环没有发生爆震，则通过下式(1)计算所述参考噪音；否则，则通过下式(2)计算所述参考噪音，所述式(1)和式(2)分别如下所示：
B[i,k+1]＝B[i,k]+(A[i,k+1]-B[i,k])/D (1)
B[i,k+1]＝B[i,k]+(A[i,k+1]/C-B[i,k])/D (2)
式中，i为所述发动机的气缸号，k为燃烧循环，C为所述爆震阈值，D为所述噪音变化系数，B为所述参考噪音，A为所述积分值。
如此配置，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，在正常燃烧和爆震时刻的参考噪音的计算方式不同，能够进一步提高信噪比，从而更进一步地提升爆震识别的精准度。
优选地，在其中一种示范性实施方式中，所述标定参数还包括加法修正因子和乘法修正因子；其中，所述加法修正因子和所述乘法修正因子根据发动机转速/车速和负荷标定得到。
更具体地，所述根据所述积分值、参考噪音、发动机转速/车速和负荷，获取所述爆震强度因子，包括通过下式计算所述爆震强度因子：
X＝(A/B-Offset)*Ncor(3)
式中，X为所述爆震强度因子，A为所述积分值，B为所述参考噪音，Offset、NCor分别为所述加法修正因子和所述乘法修正因子。
如此配置，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，爆震强度因子获取策略增加基于发动机转速/车速以及负荷的加法和乘法修正，可以重构云图走势，从而能够实现更加精准的爆震识别效果。
优选地，在其中一种示范性实施方式中，所述发动机爆震识别及标定方法还包括：
S0：在发动机台架标定时，确定所述爆震强度因子获取策略和标定所述爆震强度因子获取策略的标定参数，以构建得到所述爆震识别模型；具体地，请参见图6，其示意性地给出了本发明一实施方式提供的发动机爆震识别及标定方法的标定流程示意图。从图6可以看出，所述标定参数采用以下标定方法得到：
S01：使用燃烧分析仪获取所述发动机的每一气缸的缸压信号，并对所述缸压信号进行滤波整流处理，得到KP_PK参数；其中，所述KP_PK参数为叠加在所述缸压信号曲线上的爆震震荡信号整流后的绝对值的最大值；
S02：根据所述爆震强度因子获取策略和所述爆震识别模型的标定参数的初始值，计算得到标定爆震强度因子；
S03：将所述标定爆震强度因子与所述滤波处理后的KP_PK参数进行趋势重构，标定所述述爆震强度因子获取策略的标定参数。
由此可见，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，在标定时，仅需利用发动机台架试验室现有的燃烧分析仪设备，不需要新增额外的标定设备，不仅能够显著降低研发成本，而且标定方法简单，能够显著缩短研发周期。
需要特别说明的是，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，在标定所述述爆震强度因子获取策略的标定参数时，作为其中一种优选实施方式，可以将所述加法修正因子Offset和所述乘法修正Ncor做成曲线，仅基于发动机转速或车速；在又一实施方式中，也可以将所述加法修正因子Offset和所述乘法修正因子Ncor做成基于车速与挡位或发动机转速与挡位的MAP；在另一实施方式中，也可以将所述加法修正因子Offset和所述乘法修正因子Ncor做成基于发动机转速与扭矩、车速与扭矩或车速与充气效率的MAP，本发明对此不作任何限制，在实际应用中，所述加法修正因子和所述乘法修正因子应根据发动机及整车的实际情况标定。
如本领域技术人员所能理解地，随着汽油机开发技术的日益进步，燃烧分析仪被大量用于发动机台架标定，使得发动机爆震控制有了更多的监测手段。燃烧分析仪是分析内燃机缸内燃烧状况的仪器，它可以高速、准确地实时采集内燃机相关数据，比如计算缸内压力升高率、燃料燃烧放热率、缸内平均温度等，是提供内燃机燃烧研究的有效工具。由此，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，仅需利用发动机台架试验室现有的燃烧分析仪设备，不需要新增额外的标定设备。既可以保证发动机的爆震识别功能正常，又能够显著降低研发及整车成本，而且易于实施。
在应用本发明提供的发动机爆震识别及标定方法的其中一具体示例中，在构建爆震识别模型标定所述爆震强度因子获取策略的标定参数时，使用爆震强度因子获取策略获取的标定爆震强度因子，与燃烧分析仪计算得到的KP_PK参数进行趋势重构，可以标定所述标定参数主要包括所述滤波标定参数(滤波器选择)、所述加窗窗口标定参数(采样窗口的标定)、爆震阈值C、噪音变化系数D、加法修正因子Offset和乘法修正因子Ncor等。具体地，请参见图7，其示意性地给出了应用本发明提供的发动机爆震识别及标定方法的参数标定时爆震云图的一具体示例图。爆震识别情况的判定参照图4所示爆震云图进行说明。竖线1对应坐标为PK1＝发动机转速/2000，竖线2对应坐标为PK0＝0.12*PK1，横线3为爆震阈值C，由此分为5个区间，具体如下：
①定义为误判区，对应工况为实际KP_PK较小，而爆震强度因子X计算较大；
④定义为漏判区，对应工况为实际KP_PK较大，而爆震强度因子X计算较小。
由此可见，对于较好的爆震识别方法，每个燃烧循环得到的点云应该主要分布在区域②⑤以内，少部分在③。
具体地，请参见图8，图8为应用本发明提供的发动机爆震识别及标定方法的爆震识别结果较好时每个燃烧循环得到的点云分布一具体示例图。从图8可以看出，使用本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，爆震识别效果较好，点云数据(爆震强度因子)主要集中在②和⑤区，不存在漏判和误判的情况，爆震识别效果较好。
由此可见，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，通过加法修正因子Offset和乘法修正因子Ncor能够进一步对云图走势进行重构，以达到更加精准的爆震识别效果。
本发明的另一实施例还提供了一种发动机爆震识别及标定***，具体地，请参见图9，其示意性地给出了本实施例提供的发动机爆震识别及标定***的结构框图。从图9可以看出，本实例提供的发动机爆震识别及标定***包括：爆震强度因子获取单元100和爆震识别单元200。
具体地，所述爆震强度因子获取单元100，被配置为获取发动机气缸的振动信息，并根据所述振动信息和预先构建好的爆震识别模型，获取爆震强度因子；其中，所述爆震识别模型包括爆震强度因子获取策略和所述爆震强度因子获取策略的标定参数；所述标定参数包括爆震阈值。所述爆震识别单元200，被配置为判断所述爆震强度因子是否超过所述爆震阈值，若是，则所述发动机发生爆震。
进一步地，所述发动机爆震识别及标定***还包括爆震识别模型构建单元300，所述爆震识别模型构建单元300被配置为在发动机台架标定时，确定所述爆震强度因子获取策略和标定所述爆震强度因子获取策略的标定参数，以构建得到所述爆震识别模型。
具体地，所述标定参数采用以下标定方法得到：
使用燃烧分析仪获取所述发动机的每一气缸的缸压信号，并对所述缸压信号进行滤波整流处理，得到KP_PK参数；其中，所述KP_PK参数为叠加在所述缸压信号曲线上的爆震震荡信号整流后的绝对值的最大值；
根据所述爆震强度因子获取策略和所述爆震识别模型的标定参数的初始值，计算得到标定爆震强度因子；
将所述标定爆震强度因子与所述滤波处理后的KP_PK参数进行趋势重构，标定所述述爆震强度因子获取策略的标定参数。
由于本发明提供的发动机爆震识别及标定***与上文所述的发动机爆震识别及标定方法属于同一发明构思，因此本文对发动机爆震识别及标定***的介绍较为简单，关于发动机爆震识别及标定***的详细内容及优点，可以参考上文中的发动机爆震识别及标定方法中的相关内容，故对此不再进行赘述。
基于同一发明构思，本发明的又一实施例还提供了一种电子设备，具体地，请参考图10，其示意性地给出了该实施例提供的电子设备的方框结构示意图。如图10所示，所述电子设备包括处理器401和存储器403，所述存储器403上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器401执行时，实现上文所述的发动机爆震识别及标定方法。由于本发明提供的电子设备与上文所述的发动机爆震识别及标定方法属于同一发明构思，因此其具有上文所述的发动机爆震识别及标定方法的所有优点，故对此不再进行赘述。
如图10所示，所述电子设备还包括通信接口402和通信总线404，其中所述处理器401、所述通信接口402、所述存储器403通过通信总线404完成相互间的通信。所述通信总线404可以是外设部件互连标准(PeripheralComponent Interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended IndustryStandard Architecture，EISA)总线等。该通信总线404可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。所述通信接口402用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
本发明中所称处理器401可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器401是所述电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分。
所述存储器403可用于存储所述计算机程序，所述处理器401通过运行或执行存储在所述存储器403内的计算机程序，以及调用存储在存储器403内的数据，实现所述电子设备的各种功能。
所述存储器403可以包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
基于同一发明构思，本发明的再一实施例还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可以实现上文所述的发动机爆震识别及标定方法。由于本发明提供的可读存储介质与上文所述的发动机爆震识别及标定方法属于同一发明构思，因此其具有上文所述的发动机爆震识别及标定方法的所有优点，故对此不再进行赘述。
本发明实施例提供的可读存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机硬盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其组合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机，或者可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法、***、电子设备和存储介质具有以下优点：
本发明提供的一种发动机爆震识别及标定方法、***、电子设备和存储介质，首先获取发动机气缸的振动信息，并根据所述振动信息和预先构建好的爆震识别模型，获取爆震强度因子；其中，所述爆震识别模型包括爆震强度因子获取策略和所述爆震强度因子获取策略的标定参数；所述标定参数包括爆震阈值；然后判断所述爆震强度因子是否超过所述爆震阈值，若是，则所述发动机发生爆震。由此，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，在爆震识别时无需借助专用设备ES1000、KID-SU+ES1000+爆震背包或K-BOX设备以及与上述专用设备配套的众多线束，能够显著节约成本；进一步地，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，只需将计算得到的爆震强度因子与爆震阈值对比，识别方法简单，易于实施。
进一步地，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，还包括在发动机台架标定时，确定所述爆震强度因子获取策略和标定所述爆震强度因子获取策略的标定参数，以构建得到所述爆震识别模型；其中，所述标定参数采用以下标定方法得到：首先使用燃烧分析仪获取所述发动机的每一气缸的缸压信号，并对所述缸压信号进行滤波整流处理，得到KP_PK参数；其中，所述KP_PK参数为叠加在所述缸压信号曲线上的爆震震荡信号整流后的绝对值的最大值；然后根据所述爆震强度因子获取策略和所述爆震识别模型的标定参数的初始值，计算得到标定爆震强度因子。最后将所述标定爆震强度因子与所述滤波处理后的KP_PK参数进行趋势重构，标定所述述爆震强度因子获取策略的标定参数。由此，本发明提供的发动机爆震识别及标定方法，在标定时，仅需利用发动机台架试验室现有的燃烧分析仪设备，不需要新增额外的标定设备，不仅能够显著降低研发成本，而且标定方法简单，能够显著缩短研发周期。
应当注意的是，在本文的实施方式中所揭露的装置和方法，也可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本文的多个实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用于执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本文各个实施方式中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
上述描述仅是对本发明较佳实施方式的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的保护范围。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若这些修改和变型属于本发明及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种发动机爆震识别及标定方法，其特征在于，包括：
获取发动机气缸的振动信息，并根据所述振动信息和预先构建好的爆震识别模型，获取爆震强度因子；其中，所述爆震识别模型包括爆震强度因子获取策略和所述爆震强度因子获取策略的标定参数；所述标定参数包括爆震阈值；
判断所述爆震强度因子是否超过所述爆震阈值，若是，则所述发动机发生爆震。
2.根据权利要求1所述的发动机爆震识别及标定方法，其特征在于，所述根据所述振动信息和预先构建好的爆震识别模型，获取爆震强度因子，包括：
将获取到的所述振动信息转换为第一电信号；
根据所述发动机气缸与所述爆震传感器的分配对应关系，计算所述发动机每一气缸的第二电信号；
在每一燃烧循环，根据所述第二电信号和所述爆震识别模型，计算每一所述气缸的爆震强度因子。
3.根据权利要求2所述的发动机爆震识别及标定方法，其特征在于，所述标定参数还包括噪音变化系数和初始参考噪音；
所述爆震强度因子获取策略包括：根据积分值、参考噪音、发动机转速/车速和负荷，获取所述爆震强度因子；
其中，所述积分值的获取方法包括：对所述第二电信号进行积分，得到该气缸的振动信息对应的积分值；
所述参考噪音的获取方法包括：根据前一燃烧循环的参考噪音、当前燃烧循环的所述积分值以及所述噪音变化系数，计算得到参考噪音；其中，在获取第一个燃烧循环的参考噪音时，其前一燃烧循环的参考噪音为所述初始参考噪音。
4.根据权利要求3所述的发动机爆震识别及标定方法，其特征在于，
所述标定参数还包括滤波标定参数和加窗窗口标定参数；
所述对所述第二电信号进行积分，得到该气缸的振动信息对应的积分值，包括：
对所述第二电信号进行放大处理，得到放大处理后的第二电信号；
对所述放大处理后的第二电信号进行A/D转换，得到数字信号；
根据所述滤波标定参数对所述数字信号进行滤波，得到滤波后的数字信号；
对所述滤波后的数字信号进行整流，得到整流后的数字信号；
根据所述加窗窗口标定参数对所述整流后的数字信号进行加窗处理，对窗口内的数字信号进行积分，得到所述积分值。
5.根据权利要求3所述的发动机爆震识别及标定方法，其特征在于，所述标定参数还包括噪音变化系数；
所述根据前一燃烧循环的参考噪音、当前燃烧循环的所述积分值以及所述噪音变化系数，计算得到参考噪音，包括：
若前一燃烧循环没有发生爆震，则通过下式(1)计算所述参考噪音；否则，则通过下式(2)计算所述参考噪音，所述式(1)和式(2)分别如下所示：
B[i,k+1]＝B[i,k]+(A[i,k+1]-B[i,k])/D (1)
B[i,k+1]＝B[i,k]+(A[i,k+1]/C-B[i,k])/D (2)
式中，i为所述发动机的气缸号，k为燃烧循环，C为所述爆震阈值，D为所述噪音变化系数，B为所述参考噪音，A为所述积分值。
6.根据权利要求3所述的发动机爆震识别及标定方法，其特征在于，所述标定参数还包括加法修正因子和乘法修正因子；其中，所述加法修正因子和所述乘法修正因子根据发动机转速/车速和负荷标定得到；
所述根据所述积分值、参考噪音、发动机转速/车速和负荷，获取所述爆震强度因子，包括通过下式计算所述爆震强度因子：
X＝(A/B-Offset)*Ncor (3)
式中，X为所述爆震强度因子，A为所述积分值，B为所述参考噪音，Offset、NCor分别为所述加法修正因子和所述乘法修正因子。
7.根据权利要求3所述的发动机爆震识别及标定方法，其特征在于，还包括在发动机台架标定时，确定所述爆震强度因子获取策略和标定所述爆震强度因子获取策略的标定参数，以构建得到所述爆震识别模型；其中，所述标定参数采用以下标定方法得到：
使用燃烧分析仪获取所述发动机的每一气缸的缸压信号，并对所述缸压信号进行滤波整流处理，得到KP_PK参数；其中，所述KP_PK参数为叠加在所述缸压信号曲线上的爆震震荡信号整流后的绝对值的最大值；
根据所述爆震强度因子获取策略和所述爆震识别模型的标定参数的初始值，计算得到标定爆震强度因子；
将所述标定爆震强度因子与所述滤波处理后的KP_PK参数进行趋势重构，标定所述述爆震强度因子获取策略的标定参数。
8.一种发动机爆震识别及标定***，其特征在于，包括：
爆震强度因子获取单元，被配置为获取发动机气缸的振动信息，并根据所述振动信息和预先构建好的爆震识别模型，获取爆震强度因子；其中，所述爆震识别模型包括爆震强度因子获取策略和所述爆震强度因子获取策略的标定参数；所述标定参数包括爆震阈值；
爆震识别单元，被配置为判断所述爆震强度因子是否超过所述爆震阈值，若是，则所述发动机发生爆震。
9.根据权利要求8所述的发动机爆震识别及标定***，其特征在于，还包括爆震识别模型构建单元，所述爆震识别模型构建单元被配置为在发动机台架标定时，确定所述爆震强度因子获取策略和标定所述爆震强度因子获取策略的标定参数，以构建得到所述爆震识别模型；其中，所述标定参数采用以下标定方法得到：
使用燃烧分析仪获取所述发动机的每一气缸的缸压信号，并对所述缸压信号进行滤波整流处理，得到KP_PK参数；其中，所述KP_PK参数为叠加在所述缸压信号曲线上的爆震震荡信号整流后的绝对值的最大值；
根据所述爆震强度因子获取策略和所述爆震识别模型的标定参数的初始值，计算得到标定爆震强度因子；
将所述标定爆震强度因子与所述滤波处理后的KP_PK参数进行趋势重构，标定所述述爆震强度因子获取策略的标定参数。
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现权利要求1至7中任一项所述的发动机爆震识别及标定方法。
11.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至7中任一项所述的发动机爆震识别及标定方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116044567A (zh) * | 2023-01-02 | 2023-05-02 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种发动机爆震检测方法 |
| CN116044567B (zh) * | 2023-01-02 | 2024-03-22 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种发动机爆震检测方法 |
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