CN102043899A

CN102043899A - 缸内工作过程测试数据的处理方法及装置

Info

Publication number: CN102043899A
Application number: CN2010105466809A
Authority: CN
Inventors: 肖桦
Original assignee: CNR Dalian Locomotive and Rolling Stock Co Ltd
Current assignee: CRRC Dalian Co Ltd
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2011-05-04

Abstract

本发明提供一种缸内工作过程测试数据的处理方法及装置。该方法包括：获取文本格式的测试数据；根据所述文本格式的测试数据计算缸内工作参数。因此，本发明不需要通过专用软件打开燃烧分析仪采集到的测试数据，避免了每次分析时测试数据的反复连线，实现了离线处理缸内测试数据的目的，提高了应用效率。

Description

缸内工作过程测试数据的处理方法及装置

技术领域

本发明涉及车辆技术，尤其涉及一种缸内工作过程测试数据的处理方法及装置。

背景技术

缸内工作过程对柴油机的功率、指示效率、机械负荷和热负荷、噪声、振动、烟度、排气成分等性能有着决定性的影响，计算和分析缸内工作过程的相关数据是研究和改善燃烧过程的一种简便而又有效的手段。奥地利AVL公司的燃烧分析仪为目前缸内工作过程的主力测试仪器。在柴油机工作的过程中，该仪器和计算机保持连接通讯的条件下，通过传感器采集柴油机缸内的缸压、油压、针阀升程及曲轴转角等测试数据，采集仪将传感器采集到的测试数据送入计算机，计算机上安装的Indicom软件进行在线实时处理，并显示各曲轴转角下的缸压、油压、针阀升程等图形，为柴油机开发研究提供重要数据。

目前的燃烧分析仪，均以特定文件格式加密保存测试文件，例如AVL公司的燃烧分析仪以.xpa文件格式加密保存测试文件。调用或查看测试文件中测试数据时，首先需将安装有专用软件的计算机连接至燃烧分析仪，再通过该专用软件打开该测试文件获取其中的测试数据。若在其它环境下直接调用加密的测试文件，由于数据经过加密而显示为乱码以致测试文件无法使用。

燃烧分析仪的专用软件只有与相应的燃烧分析仪保持通信状态时才能进行测试数据分析，一旦脱离燃烧分析仪，该专用软件将无法使用。因此，在对测试数据分析过程中需反复进行连线，脱离燃烧分析仪后还不能对缸内测试数据进行离线处理。

发明内容

本发明提供一种缸内工作过程测试数据的处理方法及装置，在分析测试数据时不需要通过专用软件打开燃烧分析仪中测试文件，实现了离线分析处理缸内测试数据的目的。

本发明提供一种缸内工作过程测试数据的处理方法，包括：

获取文本格式的测试数据；

根据所述文本格式的测试数据计算缸内工作参数。

本发明提供一种缸内工作过程测试数据的处理装置，包括：

获取模块，用于获取文本格式的测试数据；

计算模块，用于根据所述文本格式的测试数据计算缸内工作参数。

本发明的缸内工作过程测试数据的处理方法及装置，预先将燃烧分析仪测量到的测试数据保存为文本格式。由于测试数据以文本格式保存，在脱离燃烧分析仪器和其专用软件的情况下，具有分析测试数据功能的软件，可直接调用或查看以文本格式保存的测试数据。因此，不需要通过专用软件打开燃烧分析仪采集到的测试数据，避免了每次分析时测试数据的反复连线，实现了离线处理缸内测试数据的目的，提高了应用效率。并且，由于在脱离燃烧分析仪器和其专用软件的情况下可直接调用或查看以文本格式保存的测试数据，因此可同时获取到多次缸内工作循环过程中测量到的测试数据，还实现了对多次测量到的测试数据进行综合分析处理的目的，提高了分析结果的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例一流程图；

图2为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例二流程图；

图3为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例三流程图；

图4为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例四流程图；

图5为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例五流程图；

图6为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例六流程图；

图7为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例七流程图；

图8为本发明缸内工作过程测试数据的处理装置实施例一结构示意图；

图9为本发明缸内工作过程测试数据的处理装置实施例二结构示意图；

图10为本发明缸内工作过程测试数据的处理装置实施例三结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例一流程图。如图1所示，本实施例包括：

步骤11；提取文本格式的测试数据。

通过燃烧分析仪采集到柴油机缸内工作过程中的测试数据后，利用燃烧分析仪的专用软件打开燃烧分析仪中的测试文件即获取燃烧分析仪采集到的测试数据，将其中的测试数据转换为文本格式并保存。以AVL公司的燃烧分析仪为例，将装有Indicom软件的计算机和AVL燃烧分析仪连接通信，在Indicom软件中打开.xpa测试文件。利用该软件的新建显示窗口功能将缸内压力、油管压力和针阀升程等测试数据打开，分别以txt文件格式导出并保存，避免Indicom软件将测试数据一起集成打包加密，可脱离燃烧分析仪和专用软件使用，从而为离线条件下调用或查看测试数据创造了条件。

通过上述方法，预先将燃烧分析仪采集到的测试数据以文本格式保存。由于测试数据以文本格式保存，在脱离燃烧分析仪器和其专用软件的情况下，具有分析测试数据功能的软件，例如Matlab，可直接调用或查看以文本格式保存的测试数据。

步骤12；根据文本格式的测试数据计算缸内工作参数。

具有分析测试数据功能的软件，将文本格式的测试数据导入到相应的处理模型中，分别计算缸内工作参数，例如，缸内压力(简称；缸压)均值、缸内油管压力(简称；油压)均值、针阀升程均值、曲轴转角均值、平均有效压力、PV曲线图等。

本实施例直接提取到的是燃烧分析仪测量到的、以文本格式保存的测试数据，可根据提取到的测试数据计算缸内工作参数，不需要通过专用软件打开燃烧分析仪采集到的测试数据，避免了每次分析时测试数据的反复连线，实现了离线处理缸内测试数据的目的，提高了应用效率。并且，由于在脱离燃烧分析仪器和其专用软件的情况下可直接调用或查看以文本格式保存的测试数据，因此可同时获取到多次缸内工作循环过程中测量到的测试数据，还实现了对多次测量到的测试数据进行综合分析处理的目的，提高了分析结果的可靠性。

实施例二

图2为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例二流程图。如图2所示，步骤12中缸压均值的计算方法具体可为：

步骤12A：根据文本格式的缸压测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的缸压均值。

通过均值滤波方法对所述文本格式的缸压测试数据进行处理后，得到缸压均值。缸压测试数据的均值滤波公式为：

(公式1)；其中，n为缸内工作循环数；X_i为第n次循环时的缸压测试数据；Y为取均值后的缸压。

实施例三

图3为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例三流程图。如图3所示，步骤12中缸内工作参数-油压均值的计算方法具体可为：

步骤12B：根据文本格式的油压测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的油压均值。

通过均值滤波方法对所述文本格式的油压测试数据进行处理后，得到油压均值。具体计算公式参见公式1。

实施例四

图4为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例四流程图。如图4所示，步骤12中针阀升程均值的计算方法具体可为：

步骤12C：根据文本格式的针阀升程测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的针阀升程均值。

通过均值滤波方法对所述文本格式的针阀升程测试数据进行处理后，得到针阀升程均值。具体计算公式参见公式1。

实施例五

图5为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例五流程图。如图5所示，步骤12中曲轴转角均值的计算方法具体可为：

步骤12D：根据文本格式的曲轴转角测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的曲轴转角均值。

通过均值滤波方法对所述文本格式的曲轴转角测试数据进行处理后，得到曲轴转角均值。具体计算公式参见公式1。

例如，在Matlab环境下设计处理模型：将txt文件里的曲轴转角ca、缸压pc、油压pl和针阀升程nl数据分别放入四个数组中，计算N(缸内工作循环数)个循环下四个参数的平均值。若需要显示某段曲轴转角的图形，处理模型还可对四组数据进行相应的区间调整并显示。

实施例六

图6为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例六流程图。如图6所示，步骤12可包括：

步骤12E：根据文本格式的缸压测试数据和缸内容积，生成缸内工作过程的压力容积曲线图。

压力容积曲线图(简称PV曲线图)表示为相对于不同的活塞位置时气缸内工质压力的变化。计算某时刻活塞位置对应的活塞顶和气缸盖之间的容积即缸内容积v，绘制瞬时缸内容积v与瞬时缸压pc的曲线图。

步骤12F：根据压力容积曲线图，计算缸内工作过程的平均有效压力。

平均有效压力IMEP可视为，当平均不变的压力作用在活塞顶上时，使活塞运动一个行程所做的功等于每个循环所做的有效功。平均有效压力IMEP具体计算可为：计算PV曲线图中缸压曲线(pc)所围的面积，用该面积除以行程。

本实施例在生成PV曲线图时，直接从文本格式的测试数据中获取到容积和缸压，不需要通过燃烧分析仪的专用软件打开测试文件。实现了离线生成PV曲线图的目的，提高了应用效率。并且，由于在脱离燃烧分析仪器和其专用软件的情况下可直接调用或查看以文本格式保存的容积和缸压，因此可同时获取到多次缸内工作循环过程中测量到的容积和缸压，从而可根据多次采集到的容积和缸压生成PV曲线图。

实施例七

图7为本发明提供的缸内工作过程测试数据的处理方法实施例七流程图。在内燃机气缸压力的测量中，为了保证气缸压力测量的准确性，往往需要将缸压传感器安装在气缸盖的底平面，而由于气缸盖设计的复杂性与紧凑性，在大多数情况下，尤其在内燃机现场测试情况下，难以实现。因此，往往从实际条件出发，利用柴油机缸盖上的示功阀位置进行缸压传感器的安装。这样从气缸燃烧室到传感器测点就会形成较长的测量通道，产生通道效应。通道越长，干扰越明显。表现在原始缸压曲线上会带有明显的通道效应产生的压力波振荡。本实施例通过离散傅立叶变化将信号能量或声级在时域上的分布转换为能量或声级在频域上的分布，以从一个受各种干扰形成的复杂合成信号中检测出其主要组成的谐波成分，确定叠加在信号上的通道振荡的频率，从而找出主要干扰频率。如图7所示步骤12可为：

步骤12G：根据文本格式的缸压测试数据和离散傅立叶变化方法，将缸内工作过程压力信号从时域上的分布转换为在频域上的分布，并计算气体压力谱。

具体为：对文本格式的原始缸压数据使用matlab中的离散傅里叶变换工具包进行处理。之后，进行气缸压力频谱计算，生成压力信号的频域图。其中，气缸压力频谱L_p(f)定义为：

(公式2)；其中，G_p(f)为压力信号的自功率谱；P_o为参考压力，P_o＝20μPa。

在压力信号的频域图中，获得对应的频率-声级曲线后，为找出主要干扰频率奠定了基础。依次确定该曲线的第一峰值、第二峰值和第三峰值，第一峰值对应的频率即为气缸压力的主频，相当于由转速决定的发动机工作循环的频率；而第二峰值和第三峰值对应的频率可视为通道效应的干扰频率。从而实现了离线分析通道效应的目的。

本实施例对缸内工作过程的缸内压力测试中产生的通道效应分析时，直接从文本格式的测试数据中获取到缸压测试数据，不需要通过燃烧分析仪的专用软件打开测试文件。采用离线方式对缸压测试数据进行离散傅立叶变换，将信号在时域上的分布转换为能量或声级在频域上的分布，确定叠加在信号上的通道振荡的干扰频率，实现了离线分析通道效应的目的。

装置实施例一

图8为本发明缸内工作过程测试数据的处理装置实施例一结构示意图。如图8所示，本实施例包括：提取模块81和计算模块82。

提取模块81，用于获取文本格式的测试数据。

计算模块82，用于根据提取模块81提取到的文本格式的测试数据计算缸内工作参数。

本实施例各模块的具体工作机理参见图1对应实施例中描述，在此不再赘述。

装置实施例二

图9为本发明缸内工作过程测试数据的处理装置实施例二结构示意图。如图9所示，在图8对应实施例的基础上，还包括：采集模块83和转换保存模块84。

采集模块83，用于获取燃烧分析仪采集到的测试数据；

转换保存模块84，用于将采集模块83采集到的测试数据转换成文本格式的测试数据并保存。

本实施例将燃烧分析仪测量到的测试数据保存为文本格式。由于测试数据以文本格式保存，在脱离燃烧分析仪器和其专用软件的情况下，具有分析测试数据功能的软件，可直接调用或查看以文本格式保存的测试数据。

装置实施例三

图10为本发明缸内工作过程测试数据的处理装置实施例三结构示意图。如图10所示，计算模块82包括：缸压均值计算单元821、油压均值计算单元822、针阀升程均值计算单元823、曲轴转角均值计算单元824、通道效应分析单元825和PV曲线图生成单元826以及平均有效压力计算单元827。

缸压均值计算单元821，用于根据提取模块81提取到的文本格式的缸压测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的缸压均值。

油压均值计算单元822，用于根据提取模块81提取到的文本格式的油压测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的油压均值。

针阀升程均值计算单元823，用于根据提取模块81提取到的文本格式的针阀升程测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的针阀升程均值。

曲轴转角均值计算单元824，用于根据提取模块81提取到的文本格式的曲轴转角测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的曲轴转角均值。

通道效应分析单元825，用于根据提取模块81提取到的文本格式的缸压测试数据和离散傅立叶变化方法，将缸内工作过程压力信号从时域上的分布转换为在频域上的分布，并计算气体压力谱。

PV曲线图生成单元826，用于根据提取模块81提取到的文本格式的缸压测试数据和缸内容积，生成缸内工作过程的PV曲线图。

平均有效压力计算单元827，用于根据PV曲线图生成单元826生成的压力容积曲线图，计算缸内工作过程的平均有效压力。

本实施例各模块的具体工作机理分别参见图2至图7对应实施例中描述，在此不再赘述。

本实施例可通过上述计算单元，直接计算缸内工作参数，为后续研究分析提供了基础。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种缸内工作过程测试数据的处理方法，其特征在于，包括：

提取文本格式的测试数据；

根据所述文本格式的测试数据计算缸内工作参数。

2.根据权利要求1所述缸内工作过程测试数据的处理方法，其特征在于，在获取文本格式的测试数据之前，还包括：

获取燃烧分析仪采集到的测试数据；

将所述测试数据转换成文本格式的测试数据并保存。

3.根据权利要求1或2所述缸内工作过程测试数据的处理方法，其特征在于，根据所述文本格式的测试数据计算缸内工作参数，包括：

根据所述文本格式的缸压测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的缸压均值；或，

根据所述文本格式的油压测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的油压均值；或，

根据所述文本格式的针阀升程测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的针阀升程均值；或，

根据所述文本格式的曲轴转角测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的曲轴转角均值；或，

根据所述文本格式的缸压测试数据和离散傅立叶变化方法，将缸内工作过程压力信号从时域上的分布转换为在频域上的分布，并计算气体压力谱；或，

根据所述文本格式的缸压测试数据和缸内容积，生成缸内工作过程的压力容积曲线图。

4.根据权利要求3所述缸内工作过程测试数据的处理方法，其特征在于，在根据所述文本格式的缸压测试数据和缸内容积，生成缸内工作过程的压力容积曲线图之后，还包括：

根据所述压力容积曲线图，计算缸内工作过程的平均有效压力。

5.一种缸内工作过程测试数据的处理装置，其特征在于，包括：

提取模块，用于提取文本格式的测试数据；

6.根据权利要求5所述缸内工作过程测试数据的处理装置，其特征在于，还包括：

采集模块，用于获取燃烧分析仪采集到的测试数据；

转换保存模块，用于将所述测试数据转换成文本格式的测试数据并保存。

7.根据权利要求5或6所述缸内工作过程测试数据的处理装置，其特征在于，所述计算模块包括：

缸压均值计算单元，用于根据所述文本格式的缸压测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的缸压均值；

油压均值计算单元，用于根据所述文本格式的油压测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的油压均值；

针阀升程均值计算单元，用于根据所述文本格式的针阀升程测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的针阀升程均值；

曲轴转角均值计算单元，用于根据所述文本格式的曲轴转角测试数据和均值滤波方法，计算缸内工作过程的曲轴转角均值；

通道效应分析计算单元，用于根据所述文本格式的缸压测试数据和离散傅立叶变化方法，将缸内工作过程压力信号从时域上的分布转换为在频域上的分布，并计算气体压力谱；

PV曲线图生成单元，用于根据所述文本格式的缸压测试数据和缸内容积，生成缸内工作过程的PV曲线图。

8.根据权利要求7所述缸内工作过程测试数据的处理装置，其特征在于，所述计算模块还包括：

平均有效压力计算单元，用于根据所述压力容积曲线图，计算缸内工作过程的平均有效压力。