CN110242431B - 一种根据喷嘴端压力波频谱特征在线识别喷油能力的方法 - Google Patents

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Abstract

一种根据喷嘴端压力波频谱特征在线识别喷油能力的方法属于柴油机领域。本发明在喷油器端加装一个压力传感器获得由喷油引起的基于时间的压力波，对该压力波进行快速傅里叶变换，获得最大功率密度以及该最大功率密度对应的频率。根据频谱分析中最大功率密度对应的频率值和标准柴油在该喷油器下产生的压力波进行快速傅里叶变换后获得的最大功率密度对应的频率值进行对比，判断其燃油密度是否和标准柴油密度有区别；当燃油密度与标准柴油密度相差在可接受的范围内时，再根据该最大功率密度和标准柴油在喷油器下产生的压力波进行快速傅里叶变换后获得的最大功率密度进行对比，来判断喷油器的喷油能力是否发生变化。本发明能精准识别喷油器的喷油能力。

Description

一种根据喷嘴端压力波频谱特征在线识别喷油能力的方法
技术领域
本发明涉及一种根据喷嘴端压力波频谱特征在线识别喷油能力的方法，属于柴油机技术领域。
背景技术
本发明方法的核心内容是根据喷嘴端压力波频谱特征在线识别喷油能力的方法，判断喷油器的喷油能力是否发生变动。这是因为喷油器连接供油和燃烧，喷油量直接决定了发动机输出扭矩，因此了解喷油量是否发生变动是非常关键的。
但是柴油机没有配置扭矩传感器或油量传感器，并且不是闭环控制。若是采用柴油机领域传统的查表法(即MAP控制，根据压力pressure和喷油器开启时间长度Time)来确定油量，即Qinject＝f(Pressure，Time)。但是喷油器由于积碳或者长时间伴随空化的流动，可导致实际运行时喷孔面积发生变化或者流量系数发生变化。导致喷油器的喷油能力发生变动，从而导致喷油器的喷油量改变，影响了柴油机的正常运行。
针对上述情况，本发明提出一种根据喷嘴端压力波频谱特征在线识别喷油能力的方法。
发明内容
本发明提出一种根据喷嘴端压力波频谱特征在线识别喷油能力的方法，能够独立于柴油机通过喷嘴端压力波频谱特征在线识别喷油器的喷油能力是否发生变动。
本发明的识别方法需要在喷油器前端加装一个压力传感器，其控制算法运行在一个控制单元。
首先通过压力传感器进行测量获得基于时间的压力波。由于该压力波动的频率与油管长度、燃油音速以及燃油压力有关，为完整获得该压力波动信息，本专利选择的压力传感器的采样频率为喷油引起的压力波频率的5倍以上，一般为2kHz的压力传感器采集喷油器入口端的压力。
之后对至少前三个完整周期的波形进行快速傅里叶变换，获得其对应的实际频谱图，得到该图中最大的功率密度以及该最大功率密度对应的频率。
根据频谱分析中最大功率密度对应的频率和标准柴油在该喷油器下产生的压力波进行快速傅里叶变换后获得的最大功率密度对应的频率进行对比，判断其燃油密度是否和标准柴油密度有区别。
当燃油密度与标准柴油密度相差在可接受的范围内时，再根据该最大功率密度和标准柴油在喷油器下产生的压力波进行快速傅里叶变换后获得的最大功率密度进行对比，判断喷油器的喷油能力是否发生变化。
发明具有以下特点：1、本发明方法可应用于各种柴油机，具有广泛的通用性。2、根据压力波频谱特征在线识别喷油量的方法可较为精准识别喷油器的喷油能力。3、本申请专利具有广泛的应用前景。
附图说明
图1燃油供给系统附图标记说明：
1-油箱
2-滤清器
3-低压油泵
4-高压油泵
5-轨压传感器
6-共轨管道
7-限压阀
8-喷油器入口压力传感器
9-喷油器
10-电控单元
11-各种其他传感器
图2是某次喷油引起的压力波形图；
图3是某次喷油后获得的功率密度图；
图4是喷油能力识别流程图；
具体实施方式
一种根据喷嘴端压力波频谱特征在线识别喷油能力的方法，是通过压力传感器及其运行算法的控制单元在高压共轨燃油系统上实现的，共轨燃油系统如图1所示。
由图1可知，在喷油器入口端加装压力传感器。本专利选择的压力传感器的采样频率为喷油引起的压力波频率的5倍以上，一般为2kHz的压力传感器采集喷油器入口端的压力。
采用标准的柴油在标准喷孔流量的喷油器等条件下进行试验，在喷油之后会引起一个近似正弦波式衰减的喷油特性，对至少前三个完整周期的压力波进行频谱分析，获得频谱图。
根据上述压力波形得到的频谱图，可以获得最大功率密度P0以及该最大功率密度对应的频率f0。P0和f0即为标准燃油在标准喷射系统下的基准值。
柴油机在实际工作时，使其运行在与上述标准状态相同的喷射压力以及喷射时间等条件下，通过压力传感器测量获得喷油后基于时间的压力波，同样对至少前三个完整周期的波形进行快速傅里叶变换，获得其对应的实际频谱图，得到该图中最大的功率密度P1，以及最大功率密度对应的频率f1。
首先根据获得的实际频谱图中最大功率密度对应的频率f1和标准柴油条件下频谱图中最大功率密度对应的频率f0进行对比，判断燃油密度是否为标准柴油密度。若二者相差不超过f0的5％，则认为燃油密度与标准柴油密度近似一致，可进行喷油能力是否发生变动的判定；若不相等，则认为燃油密度发生变化，不进入下面的识别计算。
通过上述判断，若燃油密度为标准的柴油密度，则根据频谱图中最大的功率密度判断其喷油能力是否发生变动。将实际频谱图中的最大功率密度P1与标准柴油下频谱图中的最大功率密度P0进行比较，判断喷油器的喷油能力是否发生变化。
若P0与P1相差不超过P0的5％，则认为喷油器的喷油能力未发生变动；若P1<P0,且偏差的绝对值大于P0的5％，则认为喷油器的喷油能力减弱；若P1>P0,且偏差的绝对值大于P0的5％，则认为喷油器的喷油能力增强。
应用实例：
图2为获得的实际燃油在进行喷油后引起的压力波，主波周期T＝0.0027s，频率f＝370Hz，对该完整的压力波进行快速傅里叶变换，可获得如图3所示的功率密度图，得到最大功率密度P1和该点对应的频率f1。

Claims (3)

1.一种根据喷嘴端压力波频谱特征在线识别喷油能力的方法，其特征在于：在喷油器入口端的高压油管上加装一个压力传感器，通过安装的压力传感器获取喷油器入口端基于时间的压力波，并对该压力波进行快速傅里叶变换，获得最大功率密度以及该最大功率密度对应的频率；
根据频谱分析中最大功率密度对应的频率和标准柴油在该喷油器下产生的压力波进行快速傅里叶变换后获得的最大功率密度对应的频率f0进行对比，若二者相差不超过f0的5％，接着根据该最大功率密度和标准柴油在喷油器下产生的压力波进行快速傅里叶变换后获得的最大功率密度进行对比，判断喷油器的喷油能力是否发生变化；
判断喷油器的喷油能力是否发生变化具体为：将实际频谱图中的最大功率密度P1与标准柴油下频谱图中的最大功率密度P0进行比较，判断喷油器的喷油能力是否发生变化；若P0与P1相差不超过P0的5％，则认为喷油器的喷油能力未发生变动；若P1<P0,且偏差的绝对值大于P0的5％，则认为喷油器的喷油能力减弱；若P1>P0,且偏差的绝对值大于P0的5％，则认为喷油器的喷油能力增强。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：压力传感器的采样频率为喷油引起的压力波频率的5倍以上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对至少前三个完整周期的压力波进行频谱分析，获得频谱图。
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