CN109946084A - 一种手持式燃烧分析设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种手持式燃烧分析设备及其使用方法，设备包括：外部信号接口，用于接收来自传感器的发动机缸压信号、编码器信号和车载角标信号；参数输入部件，用于接收用户输入的发动机相关参数；处理器，处理器中运行有一条或多条程序指令，程序指令用于：根据缸压信号、编码器信号和车载角标信号，计算得到缸内压力值；或者，根据缸压信号和用户输入的发动机相关参数，计算得到零点修正值；或者，根据计算得到的缸内压力值进行压力分析和/或热力学分析；显示屏，用于显示处理器计算得到结果；电池，用于为外部信号接口、参数输入接口、处理器、显示屏供电。

Description

一种手持式燃烧分析设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种手持式燃烧分析设备及其使用方法。

背景技术

随着车用内燃机研究工作的进一步深入，当今的发动机生产和研究要求对发动机的性能进行改进。发动机工作过程的核心体现在燃烧过程，对发动机燃烧过程进行测试及分析，是提高发动机燃烧效率，降低发动机排放，改善发动机性能的基础。燃烧分析需要实时测量发动机汽缸内气压，并且对其进行热力学分析。

在现有技术中，通常采用的燃烧分析设备通过网线连接到计算机，在计算机端有专用的燃烧分析软件读取采集数据并进行数据分析与计算，将计算结果显示在计算机屏幕上，由于需要连接到计算机，使用较为不便。

发明内容

本发明提供一种手持式燃烧分析设备及其使用方法，用以克服现有技术中存在的至少一个问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种手持式燃烧分析设备，包括：外部信号接口，用于接收来自传感器的发动机缸压信号、编码器信号和车载角标信号；参数输入部件，用于接收用户输入的发动机相关参数；处理器，处理器中运行有一条或多条程序指令，程序指令用于：根据缸压信号、编码器信号和车载角标信号，计算得到缸内压力值；或者，根据缸压信号和用户输入的发动机相关参数，计算得到零点修正值；或者，根据计算得到的缸内压力值进行压力分析和/或热力学分析；显示屏，用于显示处理器计算得到结果；电池，用于为外部信号接口、参数输入接口、处理器、显示屏供电。

可选地，手持式燃烧分析设备还包括：存储器，用于存储从外部信号接口和参数输入接口接收到的数据。

可选地，外部信号接口包括：缸压信号接口，用于接收缸压信号；编码器信号接口，用于接收编码器信号；和车载角标信号接口，用于接收车载角标信号。

可选地，参数输入部件为按键。

可选地，显示屏为液晶屏；电池为内置锂电池。

可选地，根据缸压信号、编码器信号和车载角标信号，计算得到缸内压力值，包括：根据发动机的曲轴角度，获取缸内压力和发动机转速值，并对获取到的缸压数据进行滤波、零点修正，得到缸内压力值。

可选地，根据缸压信号和相关参数，计算得到零点修正值，包括：根据以下公式计算得到零点修正值Δp：(p1+Δp)v1＝(p2+Δp)v2；其中，p1和p2为来自传感器的两个缸内压力值；v1和v2为根据用户输入的相关参数计算得到的；相关参数包括：发动机缸径、冲程、连杆长度和压缩比。

可选地，压力分析包括平均有效压力计算；热力学分析包括放热率计算。

可选地，在燃烧角度范围内，采用0.1度角度精度进行计算；在非燃烧角度范围内，采用1度的角度精度进行计算。

根据本发明实施例的第二方面，还提供了一种手持式燃烧分析设备的使用方法，包括：连接缸压传感器、曲轴传感器或者角标仪；通过按键输入发动机缸径、冲程、连杆长度和压缩比参数；当检测到发动机转动时，进行数据采集与计算分析，并将计算结果数值或曲线显示在显示屏上。

本发明实施例的创新点包括：

1、能够与传感器和角标信号快速组成发动机测试与分析系统，且具有显示屏，可以在不连计算机的情况下监测实时计算机数据与曲线，通过按键还可以直接修改发动机参数和热力学计算参数，电池能够使分析仪可以方便的在没有电源的情况下进行燃烧分析，小巧轻便，便于携带和使用，这是本发明实施例的创新点之一。

2、具有离线分析功能，能够对保存的采集数据进行离线热力学分析，在离线过程中能够对数据进行各种处理，修改计算参数进行重新计算，是本发明实施例的创新点之一。

3、为了在不降低计算精度的情况下实现更高的计算效率，采用了变分辨率计算的方式，在燃烧角度范围，例如，-30度到120度的区间中采用0.1度角度精度进行计算，能够实现比较高的计算精度；在非燃烧角度范围，例如-360度到-30度、120度到360度的区间采用1度的角度精度进行计算，从而提高了计算速度，实现了计算结果的实时显示，是本发明实施例的创新点之一。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明一个实施例的手持式燃烧分析设备的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的手持式燃烧分析设备的使用方法流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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付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。

需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例公开了手持式燃烧分析设备(也可称为：分析仪)及其使用方法。以下分别进行详细说明。

图1为本发明一个实施例的手持式燃烧分析设备的结构示意图。根据本发明实施例的手持式燃烧分析设备10，包括：

外部信号接口101，用于接收来自传感器的发动机缸压信号、编码器信号和车载角标信号；参数输入部件102，用于接收用户输入的发动机相关参数；处理器103，处理器中运行有一条或多条程序指令，程序指令用于：根据缸压信号、编码器信号和车载角标信号，计算得到缸内压力值；或者，根据缸压信号和用户输入的发动机相关参数，计算得到零点修正值；或者，根据计算得到的缸内压力值进行压力分析和/或热力学分析；显示屏104，用于显示处理器计算得到结果；电池105，用于为外部信号接口、参数输入接口、处理器、显示屏供电。

在一种实施方式中，手持式燃烧分析设备还包括：存储器106，用于存储从外部信号接口和参数输入接口接收到的数据。

在一种实施方式中，外部信号接口包括：缸压信号接口，用于接收缸压信号；编码器信号接口，用于接收编码器信号；和车载角标信号接口，用于接收车载角标信号。通过与外部信号相连，组成一个完整的测试系统。

在一种实施方式中，参数输入部件为按键。该手持式的燃烧分析设备接口接收到发动机缸压信号之后，经过设备内部一系列的数据处理。也可以通过设备上相应的按键选择需要测试的参数，即可在分析仪上显示出相应的数据和曲线。此外，还可以通过按键修改所需的参数，重新进行数据计算。

在一种实施方式中，显示屏为液晶屏；电池为内置锂电池。内置锂电池能够使分析仪可以方便的在没有电源的情况下进行燃烧分析。

在一种实施方式中，根据缸压信号、编码器信号和车载角标信号，计算得到缸内压力值，包括：根据发动机的曲轴角度，获取缸内压力和发动机转速值，并对获取到的缸压数据进行滤波、零点修正，得到缸内压力值。

具体地，分析仪基于发动机曲轴角度采集发动机缸内压力和发动机转速数据，对采集到的缸压数据进行滤波、零点修正，从而得到实际的缸内压力值。

在一种实施方式中，根据缸压信号和相关参数，计算得到零点修正值，包括：根据以下公式计算得到零点修正值Δp：(p1+Δp)v1＝(p2+Δp)v2；其中，p1和p2为来自传感器的两个缸内压力值；v1和v2为根据用户输入的相关参数计算得到的；相关参数包括：发动机缸径、冲程、连杆长度和压缩比。

具体地，零点修正采用热力学修正方式。热力学修正根据发动机压缩过程为绝热过程，此过程中PVγ＝常数，选择两个参考角度可以得到(p1+Δp)v1＝(p2+Δp)v2，根据采集到的数据可以得到p1和p2，v1和v2可以根据发动机缸径、冲程、连杆长度和压缩比采用现有技术中的常规技术计算得到，因此可以计算出零点修正值Δp。

在一种实施方式中，压力分析包括平均有效压力计算；热力学分析包括放热率计算。

具体地，平均有效压力计算可以采用以下公式：

→

→

→

→IMEPL＝LP_IMEPL+UP_IMEPL

→IMEPN＝IMEPH+IMEPL

放热率计算可以采用以下公式：

γ——多变指数

h——传热系数

p——压力

V——容积

T——温度

A——缸壁面积

在一种实施方式中，在燃烧角度范围内，采用0.1度角度精度进行计算；在非燃烧角度范围内，采用1度的角度精度进行计算。

具体地，在相对低配置的手持设备上为了在不降低计算精度的情况下实现更高的计算效率，可以采用变分辨率计算的方式，在燃烧角度范围，例如，-30度到120度的区间中采用0.1度角度精度进行计算，能够实现比较高的计算精度；在非燃烧角度范围，例如，-360度到-30度、120度到360度的区间采用1度的角度精度进行计算，从而提高了计算速度，实现了计算结果的实时显示。

本发明实施例中的手持式燃烧分析设备能够与传感器和角标信号快速组成发动机测试与分析系统，且具有显示屏，可以在不连计算机的情况下监测实时计算机数据与曲线，通过按键还可以直接修改发动机参数和热力学计算参数，电池能够使分析仪可以方便的在没有电源的情况下进行燃烧分析，小巧轻便，便于携带和使用。

本发明实施例中的手持式燃烧分析设备具有离线分析功能，能够对保存的采集数据进行离线热力学分析，在离线过程中能够对数据进行各种处理，修改计算参数进行重新计算。

图2为本发明一个实施例的手持式燃烧分析设备的使用方法流程图。根据本发明实施例的手持式燃烧分析设备的使用方法，包括：

S201，连接缸压传感器、曲轴传感器或者角标仪；

S202，通过按键输入发动机缸径、冲程、连杆长度和压缩比参数；

S203，当检测到发动机转动时，进行数据采集与计算分析，并将计算结果数值或曲线显示在显示屏上。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

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实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种手持式燃烧分析设备，其特征在于，包括：

外部信号接口，用于接收来自传感器的发动机缸压信号、编码器信号和车载角标信号；

参数输入部件，用于接收用户输入的发动机相关参数；

处理器，所述处理器中运行有一条或多条程序指令，所述程序指令用于：根据所述缸压信号、编码器信号和车载角标信号，计算得到缸内压力值；或者，根据所述缸压信号和用户输入的发动机相关参数，计算得到零点修正值；或者，根据计算得到的缸内压力值进行压力分析和/或热力学分析；

显示屏，用于显示所述处理器计算得到结果；

电池，用于为所述外部信号接口、所述参数输入接口、所述处理器、所述显示屏供电。

2.根据权利要求1所述的手持式燃烧分析设备，其特征在于，还包括：

存储器，用于存储从所述外部信号接口和参数输入接口接收到的数据。

3.根据权利要求1所述的手持式燃烧分析设备，其特征在于，所述外部信号接口包括：

缸压信号接口，用于接收缸压信号；

编码器信号接口，用于接收编码器信号；和

车载角标信号接口，用于接收车载角标信号。

4.根据权利要求1所述的手持式燃烧分析设备，其特征在于，所述参数输入部件为按键。

5.根据权利要求1所述的手持式燃烧分析设备，其特征在于，所述显示屏为液晶屏；所述电池为内置锂电池。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的手持式燃烧分析设备，其特征在于，所述根据所述缸压信号、编码器信号和车载角标信号，计算得到缸内压力值，包括：

根据所述发动机的曲轴角度，获取缸内压力和发动机转速值，并对获取到的缸压数据进行滤波、零点修正，得到缸内压力值。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的手持式燃烧分析设备，其特征在于，所述根据所述缸压信号和相关参数，计算得到零点修正值，包括：

根据以下公式计算得到零点修正值Δp：(p1+Δp)v1＝(p2+Δp)v2；

其中，p1和p2为来自传感器的两个缸内压力值；v1和v2为根据用户输入的相关参数计算得到的；所述相关参数包括：发动机缸径、冲程、连杆长度和压缩比。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的手持式燃烧分析设备，其特征在于，所述压力分析包括平均有效压力计算；所述热力学分析包括放热率计算。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的手持式燃烧分析设备，其特征在于，在燃烧角度范围内，采用0.1度角度精度进行计算；在非燃烧角度范围内，采用1度的角度精度进行计算。

10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的手持式燃烧分析设备的使用方法，其特征在于，包括：

连接缸压传感器、曲轴传感器或者角标仪；

通过按键输入发动机缸径、冲程、连杆长度和压缩比参数；

当检测到发动机转动时，进行数据采集与计算分析，并将计算结果数值或曲线显示在显示屏上。