基于压缩压力变化率分离的爆震信号检出的方法与流程

本发明涉及一种发动机工作状态信号检测方法，特别是涉及一种利用发动机法评定汽油辛烷值的方法，应用于辛烷值发动机的爆震信号检测技术领域。

背景技术：

发动机法辛烷值测定机是根据汽油在汽缸内燃烧时的爆震强度来评定汽油辛烷值的。现有技术中，辛烷值发动机的爆震强度一般是通过直接提取缸内压力变化率信号的峰值来得到的。这种方法简捷、易于实现，但是存在以下问题：

(1)由于该方法不能判断出发动机是否发生爆震，不管是否发生了爆震，一律简单地用缸内压力变化率峰值作为爆震强度指数；

(2)发动机的振动、进排气门的开闭、火花塞的点火等因素容易干扰压力变化率峰值的检测，产生错误信号；

(3)现有方法检出的爆震指数不可避免地受到压缩压力曲线的影响，产生爆震指数测试误差，特别是在采用压缩比法评定辛烷值时，这一误差对辛烷值的评定结果影响明显。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种基于压缩压力变化率分离的爆震信号检出的方法，能够判断出发动机的工作状态，准确有效地提取爆震信号，从而提高检出爆震信号的准确度。

为达到上述目的，本发明的构思如下：

鉴于爆震传感器输出的压力变化率信号是由混合气体的压缩压力变化率信号与燃烧压力变化率信号叠加而成的，而爆震信号蕴含在燃烧压力变化率信号中，因此可以从爆震传感器输出信号中剔除压缩压力信号分离出燃烧压力变化率信号，再分析燃烧压力变化率曲线，提取出较为精确的爆震指数。

根据上述构思，本发明采用如下技术方案：

一种基于压缩压力变化率分离的爆震信号检出的方法，利用压磁传感器检测汽油机缸内压力变化率信号，然后将压磁传感器输出的汽油机缸内压力变化率信号分解成混合气体的压缩压力变化率信号和燃烧压力变化率信号，再根据分解得到的燃烧压力变化率信号绘制燃烧压力变化率曲线，然后对燃烧压力变化率曲线进行观察，进一步提取出爆震信号。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述压缩压力变化率曲线获得方法为：首先通过热力学公式推导出压缩压力变化率曲线模型，然后根据点火之前的压力变化率信号的数据，求得压缩压力变化率曲线模型的相关参数的值，拟合出具体压缩压力变化率曲线。作为进一步优选的技术方案，通过热力学公式推导出压缩压力变化率曲线模型为其中θ为曲轴相位，n₁、n₂为曲线的参数，然后根据点火之前的压力变化率信号的数据，求得曲线参数n₁、n₂的值，从而拟合出压缩压力变化率曲线。

作为本发明的另一种优选的技术方案，所述压缩压力变化率曲线获得方法为：首先通过实验进行测试，主要在不同发动机工作温度下和在不同发动机压缩比情况下，获得各种工况下的一系列压缩压力变化率曲线，得到压缩压力变化率曲线集；然后根据发动机实际的工作温度和压缩比，来选取相对应的压缩压力变化率曲线。作为进一步优选的技术方案，在不同发动机工作温度下的发动机工作温度包括汽油机缸的进气温度和汽油机缸的缸体温度。作为进一步优选的技术方案，在不同发动机工作温度下，在不同发动机压缩比情况下，并且在不同发动机的进气压力条件下，获得各种工况下的一系列压缩压力变化率曲线，得到压缩压力变化率曲线集。作为进一步优选的技术方案，根据发动机空转时，测得的压缩压力变化率曲线，压缩压力变化率曲线进行进一步修正，得到压缩模型。

作为上述方案的进一步优选的技术方案，在经过曲线分解得到的燃烧压力变化率曲线中，根据燃烧压力变化率曲线上的燃烧峰的相位和大小，判断出发动机的工作状况为不燃烧、正常燃烧或爆震状况，当确定燃烧压力变化率曲线上存在爆震信号后，再将处于爆震状态的燃烧压力变化率信号的燃烧峰高或峰面积作为爆震信号的数据值。

作为上述方案的进一步优选的技术方案，在对燃烧压力变化率曲线进行观察时，判断燃烧压力变化率曲线上的燃烧峰是否位于零点相位附近，即判断燃烧压力变化率曲线上的燃烧峰是否位于曲轴到达上止点的曲轴相位附近，从而得出发动机的工作状况。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明能够判断出发动机的工作状态，剔除压缩压力的影响因素，提高爆震强度指数的评定精度；

2.本发明分离的爆震信号检出的方法实施过程简单易行，获得爆震强度指数直观清晰。

附图说明

图1为本发明实施例一分离的爆震信号检出的方法的原理流程图。

图2为本发明实施例一的压力变化率分离的曲线关系图。

图3为本发明实施例一的燃烧压力变化率曲线图。

图4为本发明实施例二分离的爆震信号检出的方法的原理流程图。

具体实施方式

本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1～3，一种基于压缩压力变化率分离的爆震信号检出的方法，利用压磁传感器检测汽油机缸内压力变化率信号，然后将压磁传感器输出的汽油机缸内压力变化率信号分解成混合气体的压缩压力变化率信号和燃烧压力变化率信号，再根据分解得到的燃烧压力变化率信号绘制燃烧压力变化率曲线，然后对燃烧压力变化率曲线进行观察，进一步提取出爆震信号。

在本实施例中，参见图1和图2，所述压缩压力变化率曲线获得方法为：首先通过热力学公式推导出压缩压力变化率曲线模型，压缩压力变化率曲线模型为其中θ为曲轴相位，n₁、n₂为曲线的参数，然后根据点火之前的压力变化率信号的数据，求得压缩压力变化率曲线模型的曲线参数n₁、n₂的值，从而拟合出具体的压缩压力变化率曲线。如图2的曲线b所示为圧缩圧力变化率曲线。在图2中，曲线a为压力变化率曲线，曲线c为燃烧压力变化率曲线。图2为压力变化率分离的曲线关系图，横坐标为曲轴相位，纵坐标为电压。

在本实施例中，参见图1和图3，在经过曲线分解得到的燃烧压力变化率曲线中，在对燃烧压力变化率曲线进行观察时，根据燃烧压力变化率曲线上的燃烧峰的相位和大小，判断出发动机的工作状况为不燃烧、正常燃烧或爆震状况，判断燃烧压力变化率曲线上的燃烧峰是否位于零点相位附近，即判断燃烧压力变化率曲线上的燃烧峰是否位于曲轴到达上止点的曲轴相位附近，当确定燃烧压力变化率曲线上存在爆震信号后，再将处于爆震状态的燃烧压力变化率信号的燃烧峰高Kn1或峰面积Kn2作为爆震信号的数据值。图3为燃烧压力变化率曲线图，横坐标为曲轴相位，纵坐标为电压。

鉴于爆震传感器输出的压力变化率信号是由混合气体的压缩压力变化率信号与燃烧压力变化率信号叠加而成的，而爆震信号蕴含在燃烧压力变化率信号中，本实施例是将爆震传感器输出的汽油机缸内压力变化率信号分解成混合气体的压缩压力变化率信号和燃烧压力变化率信号，然后根据分解得到的燃烧压力变化率信号，进一步提取出较为精确的爆震信号。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，参见图4，所述压缩压力变化率曲线获得方法为：首先通过实验进行测试，在不同发动机工作温度下，在不同发动机压缩比情况下，并且在不同发动机的进气压力条件下，获得各种工况下的一系列压缩压力变化率曲线，得到压缩压力变化率曲线集；然后根据发动机实际的工作温度和压缩比，来选取相对应的压缩压力变化率曲线。

在本实施例中，参见图4，在不同发动机工作温度下的发动机工作温度包括汽油机缸的进气温度和汽油机缸的缸体温度。

本实施例首先通过实验方法建立考虑发动机缸的压缩比、进气压力、进气温度、缸体温度的各种工况因素的压缩压力变化率模型；然后根据发动机实际的工况，选取相对应的压缩压力变化率曲线。本实施例能够判断出发动机的工作状态，准确有效地提取爆震信号。

实施例三：

本实施例与实施例二基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，根据发动机空转时，即在对发动机不供油时，测得的压缩压力变化率曲线，压缩压力变化率曲线进行进一步修正，得到压缩模型，使压缩压力变化率曲线集更加精确，使压缩压力变化率曲线集成为更加具有现实价值的曲线家族，构成精准的压缩模型。本实施例能够判断出发动机的工作状态，更加准确有效地提取爆震信号。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明基于压缩压力变化率分离的爆震信号检出的方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。