示，该气体发动机爆震测试系统包括气体发动机101，转速传感器102，角标仪103，数据采集处理系统104，燃烧分析仪105，振动噪声测试仪106，发动机电控系统107，声强探头108，加速度传感器109，缸内压力传感器110，点火模块111，天然气喷射模块112，天然气喷射阀113，电子节气门114，测功机115。
[0029]如图1所示，根据本发明的实施方式，气体机爆震测试系统包括:缸内压力采集装置、发动机机体振动加速度采集装置、发动机噪声信号采集装置，和信号处理分析系统。
[0030]该系统的工作过程为通过测功机115负荷的变化及电子节气门114的调整实现发动机工况点的改变。发动机电控系统107控制天然气喷射模块112改变天然气喷射阀113天然气喷射量，实现不同工况天然气浓度的调整，发动机电控系统107通过点火模块111控制发动机点火提前角的调整。调整发动机在某一工况稳定运行后，利用燃烧分析仪105采集通过缸内压力传感器110采集的气缸内的压力信号，同步利用角标仪103采集角标信号，根据角标的脉冲纪录缸内的压力信号。利用振动噪声测试仪106通过加速度传感器109和声强探头108同步采集发动机机体振动加速度及发动机噪声。信号采集完成后利用数据采集处理系统104对所采集的信号进行处理分析，建立燃烧噪声频谱特性及噪声强度与缸内爆震燃烧压力峰值及机体振动加速度数值大小的相关性，以燃烧噪声频谱特性及噪声强度作为确定以爆震燃烧压力峰值方式或机体振动加速度大小方式评价爆震强度阈值的标准。
[0031]本发明提供了利用该装置制定爆震强度评价准则的方法流程。下面将参考图2来进行详细描述。
[0032]步骤S201中，首先起动发动机，检查仪器，确定各采集仪器正常工作。
[0033]步骤S202中，调整发动机的转速和扭矩在某一固定工况点，并使发动机在这一工况点稳定运行5分钟以上。
[0034]步骤S203中，同步采集这一工况点的缸内压力信号、发动机机体振动加速度和发动机的噪声信号。
[0035]步骤S204中，然后调整发动机的点火提前角或混合气浓度，比如点火提前角从小到大调整，混合气浓度从稀到浓调整，采集这一工况点的一系列缸内压力信号、发动机机体振动加速度和发动机的噪声信号数据。
[0036]步骤S205中，确定下一个工况点，重复步骤S202-S304数据采集过程，直到完成试验所需工况点的采集。
[0037]步骤S206中，利用数据分析系统对缸内压力信号进行滤波提取每一循环缸内压力爆震燃烧压力的峰值，并统计峰值的大小和分布比例，同时对采集到发动机每一工作循环机体振动加速度的大小和分布比例进行统计，分析发动机噪声信号的频谱特性和噪声强度。
[0038]步骤S207中，工程技术人员利用燃烧噪声频谱特性及噪声强度确定爆震强度的判断规范。并建立各工况燃烧噪声频谱特性和噪声强度与缸内爆震燃烧压力峰值及机体振动加速度数值大小的对应关系，就决定了不同爆震燃烧压力数值及机体振动加速度数值大小与爆震强度的对应关系，这样就建立了爆震判断的规范。
[0039]步骤S208中，在发动机实验室台架试验或整车道路试验中可以用爆震燃烧压力数值或机体振动加速度数值作为独立判断爆震的依据。
[0040]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种气体发动机爆震测试系统，其特征是:包括缸内压力采集单元、发动机机体振动加速度采集单元、发动机噪声信号采集单元和信号处理分析系统，其中，所述缸内压力采集单元采集气体发动机不同工况的缸内压力信号，发动机机体振动加速度采集单元采集气体发动机的机体振动加速度信号，发动机噪声信号采集单元采集气体发动机的噪音信号，信号处理分析系统根据压力、振动加速度和噪音信号，提取缸内示功图的爆震燃烧压力峰值的数值、振动加速度大小、发动机燃烧噪声频谱特性，确定燃烧噪声频谱特性与噪声强度的相关性，和缸内爆震燃烧压力峰值及机体振动加速度数值大小的相关性。2.如权利要求1所述的一种气体发动机爆震测试系统，其特征是:所述缸内压力采集单元，包括缸内压力传感器、角标仪和燃烧分析仪，其中所述缸内压力传感器设置于气体发动机上，采集气缸内的压力信号，将其传输给燃烧分析仪，所述角标仪采集角标信号，根据角标的脉冲纪录缸内的压力信号。3.如权利要求1所述的一种气体发动机爆震测试系统，其特征是:所述发动机噪声信号采集单元，包括振动噪声测试仪、声强探头，所述声强探头检测发动机噪声，并传输给振动噪声测试仪。4.如权利要求1所述的一种气体发动机爆震测试系统，其特征是:所述发动机机体振动加速度采集单元，包括加速度传感器和转速传感器，所述加速度传感器采集发动机机体振动加速度，并传输给振动噪声测试仪，所述转速传感器测试发动机的转速，振动噪声测试仪和转速传感器均连接信号处理分析系统。5.如权利要求1所述的一种气体发动机爆震测试系统，其特征是:还包括工况调节机构，所述工况调节机构包括测功机、电子节气门、发动机电控系统和天然气喷射模块，所述发动机电控系统控制天然气喷射模块改变天然气喷射阀的天然气喷射量，实现不同工况天然气浓度的调整，发动机电控系统通过点火模块控制发动机点火提前角的调整，发动机电控系统通过测功机负荷的变化及电子节气门的调整实现发动机工况点的改变。6.—种基于如权利要求1-5中任一项所述的系统的工作方法，其特征是:包括以下步骤: (1)发动机稳定工作在某一工况点，同步采集这一工况点的缸内压力信号、发动机机体振动加速度和发动机的噪声信号； (2)逐步调整发动机的点火提前角或混合气浓度，采集这一工况点的一系列缸内压力信号、发动机机体振动加速度和发动机的噪声信号数据； (3)确定下一个工况点，重复步骤(1)-(2); (4)对缸内压力信号进行滤波提取每一循环缸内压力爆震燃烧压力的峰值，并统计峰值的大小和分布比例，同时对采集到发动机每一工作循环机体振动加速度的大小和分布比例进行统计，分析发动机噪声信号的频谱特性和噪声强度。7.如权利要求6所述的工作方法，其特征是:所述步骤(4)中，建立各工况燃烧噪声频谱特性和噪声强度与缸内爆震燃烧压力峰值及机体振动加速度数值大小的对应关系，确定不同爆震燃烧压力数值及机体振动加速度数值大小与爆震强度的对应关系，以此建立爆震判断的标准。8.如权利要求6所述的工作方法，其特征是:在发动机实验室台架试验或整车道路试验中用爆震燃烧压力数值或机体振动加速度数值作为独立判断爆震的依据。
【专利摘要】本发明公开了一种气体发动机爆震测试系统及方法，包括缸内压力采集单元、发动机机体振动加速度采集单元、发动机噪声信号采集单元和信号处理分析系统，其中，所述缸内压力采集单元采集气体发动机不同工况的缸内压力信号，发动机机体振动加速度采集单元采集气体发动机的机体振动加速度信号，发动机噪声信号采集单元采集气体发动机的噪音信号，信号处理分析系统根据压力、振动加速度和噪音信号，提取缸内示功图的爆震燃烧压力峰值的数值、振动加速度大小、发动机燃烧噪声频谱特性，确定燃烧噪声频谱特性与噪声强度的相关性，和缸内爆震燃烧压力峰值及机体振动加速度数值大小的相关性。
【IPC分类】G01L23/22
【公开号】CN105444947
【申请号】CN201510961406
【发明人】张强, 李娜, 李孟涵, 许自顺
【申请人】山东大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月18日