CN111912622B - 基于循环升速度的柴油机起动性能检测系统 - Google Patents

基于循环升速度的柴油机起动性能检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于循环升速度的柴油机起动性能检测系统，涉及柴油机起动性能检测技术领域，包括转速采集单元，用于实时采集柴油机起动齿圈转速并将转速信号输出给信号除噪单元；信号除噪单元，用于将接收到的转速信号进行降噪处理并将降噪处理后的转速信号输出给起动性能检测单元；起动性能检测单元，用于根据接收到的降噪处理后的转速信号进行计算，获得着火后的两个工作循环720°CA的循环升速度，根据两个工作循环720°CA的循环升速度获得柴油机起动性能。本发明更加适用于作为不同车辆起动过程的研究参数，适用范围更广，检测结果更加准确可靠。

Description

基于循环升速度的柴油机起动性能检测系统
技术领域
本发明涉及柴油机起动性能检测技术领域，具体涉及一种基于循环升速度的柴油机起动性能检测系统。
背景技术
柴油机能否顺利起动的一个非常关键的因素是缸内的温度能否达到气缸最低着火温度。因此，缸内温度变化的影响因素成为起动初期阶段的重要研究对象。
同一环境温度下，随着转速的增加，压缩终点的缸内温度逐渐增加。其主要原因是当转速增加时，每循环部分气体还来不及从活塞环接口间隙漏出，即漏气量减少。同时，每循环换热时间减少，热量损失随之减少，从而使得压缩终点的温度升高。而且，不同低温环境下柴油机的起动转速也会随着环境温度的变化产生变化。所以，有必要将柴油机最低着火转速作为研究柴油机起动性能的一项重要指标。
由于以各缸进行研究时，起动转速数据变化较大，不利于和其他车辆进行对比分析，所以亟需提出一种适用范围广、检测结果更加准确可靠的柴油机起动性能检测系统。
发明内容
因此，本发明实施例要解决的技术问题在于克服现有技术中的由于以各缸进行研究时，起动转速数据变化较大，不利于和其他车辆进行对比分析的缺陷。
为此，本发明实施例的一种基于循环升速度的柴油机起动性能检测系统，包括：
转速采集单元，用于实时采集柴油机起动齿圈转速并将转速信号输出给信号除噪单元；
信号除噪单元，用于将接收到的转速信号进行降噪处理并将降噪处理后的转速信号输出给起动性能检测单元；
起动性能检测单元，用于根据接收到的降噪处理后的转速信号进行计算，获得着火后的两个工作循环720°CA的循环升速度，所述循环升速度为柴油机工作一个工作循环720°CA时终点和始点之间的速度差，根据两个工作循环720°CA的循环升速度获得柴油机起动性能。
优选地，所述起动性能检测单元包括：
第一参量获取单元，用于获取倒拖稳定阶段的最大转速nd1和最大最小转速的差值nd2；
第二参量获取单元，用于获取起动过程着火时转速上升阶段转速差的绝对值Δn2；
判断单元，用于判断转速差的绝对值Δn2是否大于最大最小转速的差值nd2或者转速n是否大于最大转速nd1；
循环升速度获取单元，用于当转速差的绝对值Δn2大于最大最小转速的差值nd2或者转速n大于最大转速nd1时，分别获取着火后的两个工作循环720°CA的循环升速度，所述循环升速度为柴油机工作一个工作循环720°CA时终点和始点之间的速度差；
起动性能获得单元，用于根据两个工作循环720°CA的循环升速度获得柴油机起动性能。
优选地，所述起动性能获得单元包括：
第一起动性能获得子单元，用于根据两个工作循环720°CA的循环升速度的平均值获得柴油机起动性能。
优选地，所述第一起动性能获得子单元包括：
第二起动性能获得子单元，用于根据两个工作循环720°CA的循环升速度的平均值，当所述平均值越大，获得起动过程加速性越好、起动时间越短的检测结果。
本发明实施例的技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供的基于循环升速度的柴油机起动性能检测系统，通过依据着火后的两个工作循环获得循环升速度，不仅简化了数据检测和处理的工作，而且更加适用于作为不同车辆起动过程的研究参数，适用范围更广，检测结果更加准确可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中基于循环升速度的柴油机起动性能检测系统的一个具体示例的原理框图；
图2为本发明实施例中倒拖过程转速图；
图3为本发明实施例中起动过程着火时的转速曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
在本发明的描述中，需要说明的是，本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其他组合的存在或增加。术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性过程，然而可以理解的是，该示例性过程还可以由一个或多个模块来执行。另外，可以理解的是，术语控制器/控制单元指的是包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置成存储模块，处理器被专门配置成执行上述存储模块中存储的过程，从而执行一个或多个过程。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
本实施例提供一种基于循环升速度的柴油机起动性能检测系统，如图1所示，包括：
转速采集单元1，用于实时采集柴油机起动齿圈转速并将转速信号输出给信号除噪单元；
信号除噪单元2，用于将接收到的转速信号进行降噪处理并将降噪处理后的转速信号输出给起动性能检测单元；
起动性能检测单元3，用于根据接收到的降噪处理后的转速信号进行计算，获得着火后的两个工作循环720°CA的循环升速度，所述循环升速度为柴油机工作一个工作循环720°CA时终点和始点之间的速度差，根据两个工作循环720°CA的循环升速度获得柴油机起动性能。
优选地，所述起动性能检测单元包括：
第一参量获取单元，用于获取倒拖稳定阶段的最大转速nd1和最大最小转速的差值nd2；
第二参量获取单元，用于获取起动过程着火时转速上升阶段转速差的绝对值Δn2；
判断单元，用于判断转速差的绝对值Δn2是否大于最大最小转速的差值nd2或者转速n是否大于最大转速nd1；
循环升速度获取单元，用于当转速差的绝对值Δn2大于最大最小转速的差值nd2或者转速n大于最大转速nd1时，分别获取着火后的两个工作循环720°CA的循环升速度，所述循环升速度为柴油机工作一个工作循环720°CA时终点和始点之间的速度差；
起动性能获得单元，用于根据两个工作循环720°CA的循环升速度获得柴油机起动性能。
优选地，所述起动性能获得单元包括：
第一起动性能获得子单元，用于根据两个工作循环720°CA的循环升速度的平均值获得柴油机起动性能。
优选地，所述第一起动性能获得子单元包括：
第二起动性能获得子单元，用于根据两个工作循环720°CA的循环升速度的平均值，当所述平均值越大，获得起动过程加速性越好、起动时间越短的检测结果。
下面采用一个具体实例进行说明。
如图2所示，倒拖过程的转速变化主要分为三段，起动电机工作后，曲轴转速开始增加，随着转速增加，起动扭矩减小，曲轴转速达到稳定状态。当电机停止工作后，转速下降。由于气缸在压缩阶段做负功，在膨胀阶段做正功，曲轴转速在整个过程中是波动的。
例如图2中所示，AB段为倒拖转速升速阶段，BC段为倒拖转速稳定阶段，CD段为起动电机停止工作阶段。倒拖稳定阶段的最大转速为nd1，倒拖稳定阶段最大最小转速的差值为nd2。
如图3所示，针对某个缸的一个研究区间，图中示出了起动过程着火时的转速曲线。例如下降阶段AB段，上升阶段BC段。将转速下降阶段转速差的绝对值定义为Δn1，将转速上升阶段转速差的绝对值定义为Δn2，Δn1＝|nB-nA|，Δn2＝|nC-nB|，其中，nA、nB、nC为图中点A、B、C的转速。
以最低着火转速作为表征柴油机起动性能的一个参数。最低着火转速定义：在柴油机起动过程中，当满足以下任一条件时，即认定在其所属缸研究区间的最小转速为最低着火转速。条件1：某一个缸的Δn2满足Δn2＞nd2时；条件2：n＞nd1时。
在柴油机起动过程的加速阶段，每个工作循环内的转速是在不断变化的，每个工作循环有一个主要为压缩过程的减速过程和一个主要为膨胀过程的加速过程。针对一个缸，综合考虑它的减速过程和加速过程的每个研究区间中减速过程转速下降值Δn1越小，加速过程转速上升值Δn2越大，则意味着该工作循环内缸内燃烧所做负功绝对值越小，正功越大，燃烧放出的能量将更多地转换为柴油机动能，起动过程加速性越好，起动时间越短。由于以各缸升速度(Δn＝Δn2-Δn1)作为研究参数时，数据变化大，不利于和其它车辆进行对比分析，又因为柴油机起动时在着火后经历2个工作循环转速达到1000r/min附近，说明前两个工作循环的做功质量和转速变化对整个起动过程的影响极为重要，所以提出循环升速度作为不同车辆起动过程的研究参数，且以着火后的前两个工作循环作为重点研究。循环升速度定义为柴油机工作一个工作循环720°CA(曲轴转两转)时，终点和始点的速度差。
优选地，由传感器直接测得的转速为近似正弦波信号，每个正弦波对应齿圈上的一个轮齿。因此按照以下公式计算获得瞬时转速：
Figure BDA0002585537770000071
其中，Z为齿圈的齿数，t为齿圈每个齿转过所需的时间，K为一个正弦波内的采样点数，fs为采样频率。
优选地，为了获得高精度的瞬时转速波形，去除误差和干扰对转速信号的影响，对已获得的转速波形进行小波变换。选定Daubechis6(D6)为正交小波基，得到它的小波系数d1、d2、d3和尺度系数c3，其中c3能够很好的反映各缸的转速波动。再对尺度系数c3进行重构，实现转速波形的恢复。选取阈值函数和阈值，去除信号的细节部分的噪声分量。阈值函数为：
Figure BDA0002585537770000081
其中，ε为适应因子，ε大于1，s1、s2、s3为调节因子，η1为常数，n为采样点数，λ为小波分解尺度。其计算简便，容易实现，且具有精度高的优点。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种基于循环升速度的柴油机起动性能检测系统，其特征在于，包括：
转速采集单元，用于实时采集柴油机起动齿圈转速并将转速信号输出给信号除噪单元；
信号除噪单元，用于将接收到的转速信号进行降噪处理并将降噪处理后的转速信号输出给起动性能检测单元；
起动性能检测单元，用于根据接收到的降噪处理后的转速信号进行计算，获得着火后的两个工作循环720°CA的循环升速度，所述循环升速度为柴油机工作一个工作循环720°CA时终点和始点之间的速度差，根据两个工作循环720°CA的循环升速度获得柴油机起动性能；
所述起动性能检测单元包括：
第一参量获取单元，用于获取倒拖稳定阶段的最大转速nd1和最大最小转速的差值nd2；
第二参量获取单元，用于获取起动过程着火时转速上升阶段转速差的绝对值Δn2；
判断单元，用于判断转速差的绝对值Δn2是否大于最大最小转速的差值nd2或者转速n是否大于最大转速nd1；
循环升速度获取单元，用于当转速差的绝对值Δn2大于最大最小转速的差值nd2或者转速n大于最大转速nd1时，分别获取着火后的两个工作循环720°CA的循环升速度；
起动性能获得单元，用于根据两个工作循环720°CA的循环升速度获得柴油机起动性能；
所述起动性能获得单元包括：
第一起动性能获得子单元，用于根据两个工作循环720°CA的循环升速度的平均值获得柴油机起动性能；
所述第一起动性能获得子单元包括：
第二起动性能获得子单元，用于根据两个工作循环720°CA的循环升速度的平均值，当所述平均值越大，获得起动过程加速性越好、起动时间越短的检测结果。
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