CN112081674B - 一种降低爆震误判频次的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低爆震误判频次的方法，包括以下步骤：在发动机上设置y轴和x轴加速度传感器，采集y轴和x轴方向振动信号Vy和Vx；对Vy和Vx底层预处理；预设爆震时间范围t1～t2，获取t1～t2内y轴和x轴方向振动信号Vyt和Vxt；设置中心频率f1,f2，预设爆震频率范围f1±nf1和f2±mf2，使爆震频率为f1±nf1内的Vyt，f2±mf2内的Vxt通过，获取f1±nf1内y轴方向振动信号Vyf以及f2±mf2内x轴方向振动信号Vxf，n∈(0，1)，m∈(0，1)；对Vyf和Vxf以f1和f2积分，得积分值Ky1、Ky2和Kx1、Kx2；对各积分值加权得爆震强度值Ky和Kx；设置爆震阈值A和B，若Ky超过A且Kx超过B，则判断发生爆震，否则判断未发生。本发明能降低爆震误判发生频次，实现对发动机爆震的判断。

Description

一种降低爆震误判频次的方法

技术领域

本发明属于汽车发动机控制技术领域，具体涉及一种降低爆震误判频次的方法。

背景技术

目前发动机爆震控制一般采用的是用单轴加速度传感器来采集发动机缸体某一方向上的爆震信号，信号经过处理后，通过一个预设的爆震中心频率和爆震窗口，对信号进行积分等处理后得到爆震强度值。

在现有技术中，如果爆震强度值超过爆震阈值，就会触发发动机控制，通过退点火角来消除爆震。爆震信号常常会受其它振动信号的干扰，干扰信号主要来自发动机运转过程中的运动件：包括气门正时机构、喷油器、曲柄连杆机构以及活塞等。每一个相关部件的设计、加工和装配都可能在爆震识别中带来干扰。非爆震引起的窗口附近的振动信号对爆震而言属于噪音，目前的处理方法是应尽量将其排除在窗口外，窗口设置不能排除的噪音，通过选择合适的频率滤波器将其衰减，如果干扰频率和爆震频率比较接近，无法通过频率滤波器过滤掉，如喷油器落座力产生的振动信号，则提高爆震阈值来减少爆震误判。但是，目前的这种技术方案，普遍存在的问题是发生爆震误判的频次较高，引发发动机频繁的退点火角，导致发动机的动力降低，油耗上升，排放恶化。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种控制方法，能够有效降低爆震误判的发生频次，通过新增的硬件和控制策略优化的结合，共同实现对发动机爆震的判断。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种降低爆震误判频次的方法，包括以下步骤：

在发动机缸体上分别设置一个y轴方向的单轴加速度传感器和一个x轴方向的单轴加速度传感器，分别采集得到缸体上的y轴方向振动信号Vy和x轴方向振动信号Vx；

对Vy和Vx分别进行底层预处理，所述底层预处理包括滤波、放大和整形；

设置时间阈值，预设爆震时间范围t1～t2，使经底层预处理后爆震时间发生在t1～t2内的Vy和Vx通过，获取t1～t2范围内的y轴方向振动信号Vyt和x轴方向振动信号Vxt；

设置中心频率f1,f2，预设爆震频率范围f1±nf1和f2±mf2，使爆震频率为f1±nf1内的Vyt，f2±mf2内的Vxt通过，获取f1±nf1范围内的y轴方向振动信号Vyf以及f2±mf2范围内的x轴方向振动信号Vxf，其中n∈(0，1)，m∈(0，1)，n和m无必然联系，n和m可以相等；

对同一方向不同爆震中心频率f1、f2处理后的Vyf和Vxf进行积分，分别得到积分值Ky1、Ky2和Kx1、Kx2；

根据爆震发生时计算得到的爆震强度积分值与没有爆震时的背景噪声积分值的比值，确定加权比例，对Ky1和Ky2按加权比例加权后得到爆震强度值Ky，对Kx1和Kx2按加权比例加权后得到爆震强度值Kx；

设置爆震阈值A和B，如果爆震强度值Ky超过爆震阈值A，并且爆震强度值Kx超过爆震阈值B，则判断发生爆震，否则判断没有发生爆震。

进一步地，本方法还包括以下步骤：

在发动机缸体上设置一个z轴方向的单轴加速度传感器，采集得到缸体上的z轴方向振动信号Vz；

对Vz进行底层预处理；

使经底层预处理后爆震时间发生在t1～t2内的Vz通过，获取t1～t2范围内的z轴方向振动信号Vzt；

设置中心频率f3，预设爆震频率范围f3±lf3，使爆震频率为f3±lf3内的Vzt通过，获取f3±lf3范围内的z轴方向振动信号Vzf,其中l∈(0，1)，同样l和m，n无必然联系；

对同一方向不同爆震中心频率f1、f2处理后的Vzf进行积分，得到积分值Kz1和Kz2；

对Kz1和Kz2按加权比例加权后得到爆震强度值Kz；

设置爆震阈值C，如果爆震强度值Ky超过爆震阈值A，爆震强度值Kx超过爆震阈值B，并且爆炸强度值Kz超过爆震阈值C，则判断发生爆震，否则判断没有发生爆震。

更进一步地，本方法中所述加权比例为2。

一种降低爆震误判频次的装置，包括传感器模块，预处理模块，滤波模块，计算模块和判断模块；其中，

所述传感器模块包括一个y轴方向的单轴加速度传感器和一个x轴方向的单轴加速度传感器，分别用于采集得到缸体上的y轴方向振动信号Vy和x轴方向振动信号Vx；

所述预处理模块，用于接收Vy和Vx并分别进行底层预处理，将经底层预处理后的Vy和Vx发送至滤波模块，所述底层预处理包括滤波、放大和整形；

所述滤波模块，用于设置时间阈值，预设爆震时间范围t1～t2，使经底层预处理后爆震时间发生在t1～t2内的Vy和Vx通过，获取t1～t2范围内的y轴方向振动信号Vyt和x轴方向振动信号Vxt；设置中心频率f1,f2，预设爆震频率范围f1±nf1和f2±mf2，使爆震频率为f1±nf1内的Vyt，f2±mf2内的Vxt通过，获取f1±nf1范围内的y轴方向振动信号Vyf以及f2±mf2范围内的x轴方向振动信号Vxf，其中n∈(0，1)，m∈(0，1)，n和m无必然联系，n和m可以相等；

所述计算模块，用于接收Vyf和Vxf，对同一方向不同爆震中心频率f1、f2处理后的Vyf和Vxf进行积分，分别得到积分值Ky1、Ky2和Kx1、Kx2；根据爆震发生时计算得到的爆震强度积分值与没有爆震时的背景噪声积分值的比值，确定加权比例，对Ky1和Ky2按加权比例加权后得到爆震强度值Ky，对Kx1和Kx2按加权比例加权后得到爆震强度值Kx，将Ky和Kx发送至判断模块；

所述判断模块，用于判断是否爆震，设置爆震阈值A和B，如果爆震强度值Ky超过爆震阈值A，并且爆震强度值Kx超过爆震阈值B，则判断发生爆震，否则判断没有发生爆震。

进一步地，所述传感器模块还包括z轴方向的单轴加速度传感器，用于采集得到缸体上的z轴方向振动信号Vz；

所述预处理模块，用于接收Vz并进行底层预处理，将经底层预处理后的Vz发送至滤波模块；

所述滤波模块，用于使经底层预处理后爆震时间发生在t1～t2内的Vz通过，获取t1～t2范围内的z轴方向振动信号Vzt；设置中心频率f3，预设爆震频率范围f3±lf3，使爆震频率为f3±lf3内的Vzt通过，获取f3±lf3范围内的z轴方向振动信号Vzf,其中l∈(0，1)，同样l和m，n无必然联系；

所述计算模块，用于接收Vzf，对同一方向不同爆震中心频率f1、f2处理后的Vzf进行积分，分别得到积分值Kz1和Kz2；对Kz1和Kz2按加权比例加权后得到爆震强度值Kz，将Kz发送至判断模块；

所述判断模块，用于判断是否爆震，设置爆震阈值C，如果爆震强度值Ky超过爆震阈值A，爆震强度值Kx超过爆震阈值B，并且爆炸强度值Kz超过爆震阈值C，则判断发生爆震，否则判断没有发生爆震。

更进一步地，本装置中所述加权比例为2。

一种计算机存储介质，其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行如上述降低爆震误判频次的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过增加其它方向上的加速度传感器，并且选取多个爆震中心频率来识别发动机的爆震，ECU同时对发动机缸体的几个方向、几个频率的振动信号进行分析、判断，所有条件都满足的情况下才判定为爆震，采用这样的爆震识别控制策略，可以大大降低爆震误判的频次，保证发动机性能的稳定输出。

附图说明

图1为本发明实施例的流程框图。

具体实施方式

下面对本发明实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明的技术方案为：一种降低爆震误判频次的方法，如图1所示，包括以下步骤：

在发动机缸体上分别设置一个y轴方向的单轴加速度传感器和一个x轴方向的单轴加速度传感器，分别采集得到缸体上的y轴方向振动信号Vy和x轴方向振动信号Vx；

对Vy和Vx分别进行底层预处理，所述底层预处理包括滤波、放大和整形；

设置时间阈值，预设爆震时间范围t1～t2，使经底层预处理后爆震时间发生在t1～t2内的Vy和Vx通过，获取t1～t2范围内的y轴方向振动信号Vyt和x轴方向振动信号Vxt；

设置中心频率f1,f2，预设爆震频率范围f1±nf1和f2±mf2，使爆震频率为f1±nf1内的Vyt，f2±mf2内的Vxt通过，获取f1±nf1范围内的y轴方向振动信号Vyf以及f2±mf2范围内的x轴方向振动信号Vxf，其中n∈(0，1)，m∈(0，1)，n和m无必然联系，n和m可以相等，在本实施例中，m和n均取20％，其中±20％只是示例，可能是±30％或其他值；

对同一方向不同爆震中心频率f1、f2处理后的Vyf和Vxf进行积分，分别得到积分值Ky1、Ky2和Kx1、Kx2；

根据爆震发生时计算得到的爆震强度积分值与没有爆震时的背景噪声积分值的比值(如比值等于2或比值大于2以上)，确定加权比例，对Ky1和Ky2按加权比例加权后得到爆震强度值Ky，对Kx1和Kx2按加权比例加权后得到爆震强度值Kx；

设置爆震阈值A和B，如果爆震强度值Ky超过爆震阈值A，并且爆震强度值Kx超过爆震阈值B，则判断发生爆震，否则判断没有发生爆震。

爆震标定是通过不同工况下没有发生爆震和发生爆震时振动信号的比较，从振动能量区别度大的区域选择爆震中心频率f1和f2，从爆震发生的时间统计来选择合适的爆震窗口t，确定爆震时间范围t1～t2，从发生爆震时的振动信号积分值和没有发生爆震时的背景噪声的信号积分值的比值来确定爆震阈值A和B，完成爆震控制参数的预设和标定。

进一步地，本方法还包括以下步骤：

在发动机缸体上设置一个z轴方向的单轴加速度传感器，采集得到缸体上的z轴方向振动信号Vz；

对Vz进行底层预处理；

使经底层预处理后爆震时间发生在t1～t2内的Vz通过，获取t1～t2范围内的z轴方向振动信号Vzt；

设置中心频率f3，预设爆震频率范围f3±lf3，使爆震频率为f3±lf3内的Vzt通过，获取f3±lf3范围内的z轴方向振动信号Vzf,其中l∈(0，1)，同样l和m，n无必然联系，本实施例中l也取20％，其中±20％只是示例，可能是±30％或其他值；

对同一方向不同爆震中心频率f1、f2处理后的Vzf进行积分，得到积分值Kz1和Kz2；

对Kz1和Kz2按加权比例加权后得到爆震强度值Kz；

设置爆震阈值C，如果爆震强度值Ky超过爆震阈值A，爆震强度值Kx超过爆震阈值B，并且爆炸强度值Kz超过爆震阈值C，则判断发生爆震，否则判断没有发生爆震。

一种降低爆震误判频次的装置，包括传感器模块，预处理模块，滤波模块，计算模块和判断模块；其中，

所述传感器模块包括一个y轴方向的单轴加速度传感器和一个x轴方向的单轴加速度传感器，分别用于采集得到缸体上的y轴方向振动信号Vy和x轴方向振动信号Vx；

所述预处理模块，用于接收Vy和Vx并分别进行底层预处理，将经底层预处理后的Vy和Vx发送至滤波模块，所述底层预处理包括滤波、放大和整形；

所述滤波模块，用于设置时间阈值，预设爆震时间范围t1～t2，使经底层预处理后爆震时间发生在t1～t2内的Vy和Vx通过，获取t1～t2范围内的y轴方向振动信号Vyt和x轴方向振动信号Vxt；设置中心频率f1,f2，预设爆震频率范围f1±nf1和f2±mf2，使爆震频率为f1±nf1内的Vyt，f2±mf2内的Vxt通过，获取f1±nf1范围内的y轴方向振动信号Vyf以及f2±mf2范围内的x轴方向振动信号Vxf，其中n∈(0，1)，m∈(0，1)，n和m无必然联系，n和m可以相等，在本实施例中，m和n均取20％，其中±20％只是示例，可能是±30％或其他值；

所述计算模块，用于接收Vyf和Vxf，对同一方向不同爆震中心频率f1、f2处理后的Vyf和Vxf进行积分，分别得到积分值Ky1、Ky2和Kx1、Kx2；根据爆震发生时计算得到的爆震强度积分值与没有爆震时的背景噪声积分值的比值(如比值等于2或比值大于2以上)，确定加权比例，对Ky1和Ky2按加权比例加权后得到爆震强度值Ky，对Kx1和Kx2按加权比例加权后得到爆震强度值Kx，将Ky和Kx发送至判断模块；

所述判断模块，用于判断是否爆震，设置爆震阈值A和B，如果爆震强度值Ky超过爆震阈值A，并且爆震强度值Kx超过爆震阈值B，则判断发生爆震，否则判断没有发生爆震。

爆震标定是通过不同工况下没有发生爆震和发生爆震时振动信号的比较，从振动能量区别度大的区域选择爆震中心频率f1和f2，从爆震发生的时间统计来选择合适的爆震窗口t，确定爆震时间范围t1～t2，从发生爆震时的振动信号积分值和没有发生爆震时的背景噪声的信号积分值的比值来确定爆震阈值A和B，完成爆震控制参数的预设和标定。

进一步地，本装置中所述传感器模块还包括z轴方向的单轴加速度传感器，用于采集得到缸体上的z轴方向振动信号Vz；

所述预处理模块，用于接收Vz并进行底层预处理，将经底层预处理后的Vz发送至滤波模块；

所述滤波模块，用于使经底层预处理后爆震时间发生在t1～t2内的Vz通过，获取t1～t2范围内的z轴方向振动信号Vzt；设置中心频率f3，预设爆震频率范围f3±lf3，使爆震频率为f3±lf3内的Vzt通过，获取f3±lf3范围内的z轴方向振动信号Vzf,其中l∈(0，1)，同样l和m，n无必然联系，本实施例中l也取20％，其中±20％只是示例，可能是±30％或其他值；

所述计算模块，用于接收Vzf，对同一方向不同爆震中心频率f1、f2处理后的Vzf进行积分，分别得到积分值Kz1和Kz2；对Kz1和Kz2按加权比例加权后得到爆震强度值Kz，将Kz发送至判断模块；

所述判断模块，用于判断是否爆震，设置爆震阈值C，如果爆震强度值Ky超过爆震阈值A，爆震强度值Kx超过爆震阈值B，并且爆炸强度值Kz超过爆震阈值C，则判断发生爆震，否则判断没有发生爆震。

一种计算机存储介质，其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行上述降低爆震误判频次的方法。

本发明通过增加其它方向上的加速度传感器，并且选取多个爆震中心频率来识别发动机的爆震，ECU同时对发动机缸体的几个方向、几个频率的振动信号进行分析、判断，所有条件都满足的情况下才判定为爆震，采用这样的爆震识别控制策略，可以大大降低爆震误判的频次，保证发动机性能的稳定输出。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围做出限定，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种降低爆震误判频次的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在发动机缸体上分别设置一个y轴方向的单轴加速度传感器和一个x轴方向的单轴加速度传感器，分别采集得到缸体上的y轴方向振动信号Vy和x轴方向振动信号Vx；

对Vy和Vx分别进行底层预处理，所述底层预处理包括滤波、放大和整形；

设置时间阈值，预设爆震时间范围t1～t2，使经底层预处理后爆震时间发生在t1～t2内的Vy和Vx通过，获取t1～t2范围内的y轴方向振动信号Vyt和x轴方向振动信号Vxt；

设置中心频率f1,f2，预设爆震频率范围f1±nf1和f2±mf2，使爆震频率为f1±nf1内的Vyt，f2±mf2内的Vxt通过，获取f1±nf1范围内的y轴方向振动信号Vyf以及f2±mf2范围内的x轴方向振动信号Vxf，其中n∈(0，1)，m∈(0，1)；

对同一方向不同爆震中心频率f1、f2处理后的Vyf和Vxf进行积分，分别得到积分值Ky1、Ky2和Kx1、Kx2；

根据爆震发生时计算得到的爆震强度积分值与没有爆震时的背景噪声积分值的比值，确定加权比例，对Ky1和Ky2按加权比例加权后得到爆震强度值Ky，对Kx1和Kx2按加权比例加权后得到爆震强度值Kx；

设置爆震阈值A和B，如果爆震强度值Ky超过爆震阈值A，并且爆震强度值Kx超过爆震阈值B，则判断发生爆震，否则判断没有发生爆震。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在发动机缸体上设置一个z轴方向的单轴加速度传感器，采集得到缸体上的z轴方向振动信号Vz；

对Vz进行底层预处理；

使经底层预处理后爆震时间发生在t1～t2内的Vz通过，获取t1～t2范围内的z轴方向振动信号Vzt；

设置中心频率f3，预设爆震频率范围f3±lf3，使爆震频率为f3±lf3内的Vzt通过，获取f3±lf3范围内的z轴方向振动信号Vzf,其中l∈(0，1)；

对同一方向不同爆震中心频率f1、f2处理后的Vzf进行积分，得到积分值Kz1和Kz2；

对Kz1和Kz2按加权比例加权后得到爆震强度值Kz；

设置爆震阈值C，如果爆震强度值Ky超过爆震阈值A，爆震强度值Kx超过爆震阈值B，并且爆炸强度值Kz超过爆震阈值C，则判断发生爆震，否则判断没有发生爆震。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述加权比例为2。

4.一种降低爆震误判频次的装置，其特征在于，包括传感器模块，预处理模块，滤波模块，计算模块和判断模块；其中，

所述传感器模块包括一个y轴方向的单轴加速度传感器和一个x轴方向的单轴加速度传感器，分别用于采集得到缸体上的y轴方向振动信号Vy和x轴方向振动信号Vx；

所述预处理模块，用于接收Vy和Vx并分别进行底层预处理，将经底层预处理后的Vy和Vx发送至滤波模块，所述底层预处理包括滤波、放大和整形；

所述滤波模块，用于设置时间阈值，预设爆震时间范围t1～t2，使经底层预处理后爆震时间发生在t1～t2内的Vy和Vx通过，获取t1～t2范围内的y轴方向振动信号Vyt和x轴方向振动信号Vxt；设置中心频率f1,f2，预设爆震频率范围f1±nf1和f2±mf2，使爆震频率为f1±nf1内的Vyt，f2±mf2内的Vxt通过，获取f1±nf1范围内的y轴方向振动信号Vyf以及f2±mf2范围内的x轴方向振动信号Vxf，其中n∈(0，1)，m∈(0，1)；

所述计算模块，用于接收Vyf和Vxf，对同一方向不同爆震中心频率f1、f2处理后的Vyf和Vxf进行积分，分别得到积分值Ky1、Ky2和Kx1、Kx2；根据爆震发生时计算得到的爆震强度积分值与没有爆震时的背景噪声积分值的比值，确定加权比例，对Ky1和Ky2按加权比例加权后得到爆震强度值Ky，对Kx1和Kx2按加权比例加权后得到爆震强度值Kx，将Ky和Kx发送至判断模块；

所述判断模块，用于判断是否爆震，设置爆震阈值A和B，如果爆震强度值Ky超过爆震阈值A，并且爆震强度值Kx超过爆震阈值B，则判断发生爆震，否则判断没有发生爆震。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述传感器模块还包括z轴方向的单轴加速度传感器，用于采集得到缸体上的z轴方向振动信号Vz；

所述预处理模块，用于接收Vz并进行底层预处理，将经底层预处理后的Vz发送至滤波模块；

所述滤波模块，用于使经底层预处理后爆震时间发生在t1～t2内的Vz通过，获取t1～t2范围内的z轴方向振动信号Vzt；设置中心频率f3，预设爆震频率范围f3±lf3，使爆震频率为f3±lf3内的Vzt通过，获取f3±lf3范围内的z轴方向振动信号Vzf,其中l∈(0，1)；

所述计算模块，用于接收Vzf，对同一方向不同爆震中心频率f1、f2处理后的Vzf进行积分，分别得到积分值Kz1和Kz2；对Kz1和Kz2按加权比例加权后得到爆震强度值Kz，将Kz发送至判断模块；

所述判断模块，用于判断是否爆震，设置爆震阈值C，如果爆震强度值Ky超过爆震阈值A，爆震强度值Kx超过爆震阈值B，并且爆炸强度值Kz超过爆震阈值C，则判断发生爆震，否则判断没有发生爆震。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述加权比例为2。

7.一种计算机存储介质，其特征在于，其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行如权利要求1或2所述的降低爆震误判频次的方法。

Images