CN112284741A - 一种用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统，包括：采集装置，用于采集发动机角域转速与位置信号和缸压信号；燃烧分析仪，用于通过对角域转速与位置信号和缸压信号判断相位角或缸压是否异常，异常则向发动机测试台架系统发出报警信号；发动机测试台架系统，根据从燃烧分析仪接收的报警信号，发送自动停机保护指令给发动机ECU；发动机ECU，执行发动机测试台架系统发出的指令，实现试验台架与发动机瞬态回怠速或停机。本发明系统可有效保护新开发发动机，判断发动机装配质量；提升发动机开发效率，保证发动机试验，降低发动机故障排查与故障分析时间，节约开发时间与开发成本。

Description

一种用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统
技术领域
本发明涉及发动机开发技术，尤其涉及一种用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统。
背景技术
目前随着汽车行业国六排放法规推行，各个汽车行业都在为发动机提升效率；ECU标定越来越智能化、电气化；针对目前试验室性能开发多，发动机试验样品少，价格昂贵；在试验开发中如果出现：早燃、燃烧异常、缺缸、配气相位错误、ECU标定软件不成熟等异常情况，直接导致发动机试验样品异常或拉缸，试验台架传动轴断裂等问题，影响开发进度及开发成本。
为确保发动机开发效率与成本，研发出一种用于发动机缸内燃烧测试及控制系统；制作一套轻巧、简洁、方便、测量精度高，误差小角标检测装置；实现发动机CDM与TRG信号检测、通过发动机角域与过零点来判断上止点及缸压状态；对发动机缸压、曲轴转角实时检测与分析；利用试验台架控制系统通过 CAN信息读取发动机A2L文件；燃烧分析仪读取缸压信号、发动机CDM、TRG信号，系统进行实时数据比对，当出现缸压传感器测量值Pmax：＞10bar，Pmax：＜90bar报警限值(不同发动机缸压Pmax值设定报警值不同)，试验台架控制系统MEI通过给INCA赋值CAN报文给发动机ECU发送停机指令；EUC收到停机指令后转速与油门自动置“零”，台架系统自动切断供油、点火；实现试验台架控制系统与发动机自动安全停机；为试验标定工程师提供很好测试手段；确保试验样品安全，试验台架安全，有效降低开发成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统，包括：
采集装置，用于采集发动机转速信号与位置信号和缸压信号；
燃烧分析仪，用于通过对发动机转速信号与位置信号和缸压信号判断相位角或缸压是否异常，异常则向发动机测试台架系统发出报警信号；
发动机测试台架系统，根据从燃烧分析仪接收的报警信号，发送自动停机保护指令给发动机ECU；
发动机ECU，执行发动机测试台架系统发出的指令，实现试验台架与发动机瞬态回怠速或停机。
按上述方案，所述采集装置为高精度曲轴转角与位置检测传感器和缸压传感器。
按上述方案，所述燃烧分析仪通过对发动机转速信号与位置信号判断相位角异常的方式如下：
根据发动机转速信号与位置信号波形采集，将发动机转速与位置转速方波信号进行比对，通过系统判断曲轴位置转角差值在2°左右(根据发动机机械设计结构而定，设计值为9°-12°)，从而直接判断发动机配气相位角度。
按上述方案，所述燃烧分析仪通过对缸压信号判断缸压异常的方式如下：
若任一缸压信号值的最大值处于报警限值范围外，判断缸压异常。
按上述方案，所述燃烧分析仪将触发报警信号通过CAN报文发送发动机测试台架系统。
按上述方案，所述自动停机保护指令是通过发动机测试台架MEI赋值油门与转速置“零”指令。
本发明产生的有益效果是：
1、有效保护新开发发动机：由于发动机本体装配问题，导致发动机配气相位错误、发动机启动困难、燃烧不充分、发动机功率与设计不符等问题；通过发动机燃烧分析CDM与TRG信号检测与自动控制系统采集波形，通过电荷放大器进行放大、采集与数据分析，将CDM与TRG方波信号进行比对，通过系统判断曲轴位置转角波形差值在2°左右(根据发动机机械设计结构而定)，从而直接判断发动机配气相位角度。指导试验专业人员及时调整配气相位角度；有效判断发动机装配质量；提升发动机开发效率，保证发动机试验，降低发动机故障排查与故障分析时间，节约开发时间与开发成本。
2、利用发动机燃烧分析采集与自动控制系统，将发动机角域/位置相位角差值进行实时采集与发动机四个缸压传感器缸压信号进行比对；当发动机出现 CDM/TRG信号有错误；缸压传感器采集缸压有异常；燃烧分析仪采集系统将触发报警信号通过CAN报文发送试验台架系统，试验台架解析CAN报警信息后通过台架MEI模块赋值给发动机EUC，发送油门/转速置“零”信息，试验台架与发动机瞬态执行停机指令；实现燃烧分析-试验台架-发动机自动控制；通过发动机燃烧分析采集与自动控制系统运用，确保发动机样件不会因为发动机装配异常、ECU标定数据不完善等问题，发动机配气相位错误、早燃、爆震、缺缸等问题，降低试验标定开发成本、提高开发效率，有效保证试验室安全。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统，包括：
采集装置，用于采集发动机角域与位置信号和缸压信号；
其中，发动机角域与位置信号：
通过高精度发动机转速传感器与位置检测传感器采集，高精度曲轴转角与位置检测传感器包括：位置转角编码器和曲轴扭减螺栓固定杆
设计CDM/TRG检测装置、支架、曲轴扭减螺栓连接装置，连接至发动机主轴位置，通过旋转发动机转速传感器发出频率方波信号，分析两个信号(CDM/TRG 角域过零点)高低脉冲频率，找出发动机转速与缸压相位是否正确，防止装配错齿等问题，确保发动机配气相位正常无误差。
缸压信号：
用4个缸压传感器安装在发动机四个缸，当发动机燃烧时，四个缸压传感器点火时会产生放电电荷信号，通过燃烧分析仪的电荷放大器将电荷量转换成电压量输入到数采系统，再由1394火线通讯方式将信号传入燃烧分析仪计算机，燃烧分析仪对发动机转速/位置转速，缸压信号进行实时采集；
燃烧分析仪，用于通过对角域转速与位置信号和缸压信号判断相位角或缸压信号是否异常，异常则向发动机测试台架系统发出报警信号；
编写燃烧分析仪DBC文件，设定四个缸压最大值报警值、设定角域CDM/TRG 转速超差值，燃烧分析仪通过CAN总线向发动机测试台架系统发送限值报警报文，将燃烧分析DBC文件导入试验台架CAN系统中，实现试验台架与燃烧分析数据实时通讯；
发动机测试台架系统，根据从燃烧分析仪接收的报警信号，通过MEI发送赋值油门与转速置“零”指令给发动机ECU；
发动机ECU，执行油门与转速置“零”，实现试验台架与发动机瞬态回怠速或停机；
试验台架通过MEI赋值CAN报文给发动机ECU控制降转速、降油门、断点火，实现系统停机指令；
发动机ECU将A2L文件导入试验台架系统，通过试验台架MEI模块转换，试验台架实时读取发动机A2L文件信息；通过试验台架数据库实时反馈与监控发动机各个系统工作状态，编写底层控制策略；当发动机测试台架系统收到CAN 报警报文后，通过台架MEI赋值给发动机ECU发送指令，EUC自动执行油门与转速置“零”，瞬态实现自动停机保护。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统，其特征在于，包括：
采集装置，用于采集发动机角域转速与位置信号和缸压信号；
燃烧分析仪，用于通过对角域转速与位置信号和缸压信号判断相位角或缸压是否异常，异常则向发动机测试台架系统发出报警信号；
发动机测试台架系统，根据从燃烧分析仪接收的报警信号，发送自动停机保护指令给发动机ECU；
发动机ECU，执行发动机测试台架系统发出的指令，实现试验台架与发动机瞬态回怠速或停机。
2.根据权利要求1所述的用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统，其特征在于，所述采集装置为高精度曲轴转角与位置检测传感器和缸压传感器。
3.根据权利要求1所述的用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统，其特征在于，所述燃烧分析仪通过对角域转速与位置信号判断相位角异常的方式如下：
根据发动机转速信号与位置信号波形进行比对，当发动机转速与位置信号波形差值在设定范围，则判断发动机装配配气相位错误。报警提示试验专业人员及时调整配气相位角度。
4.根据权利要求3所述的用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统，其特征在于，所述发动机转速与位置信号波形差值设定范围根据发动机机械设计结构而定。
5.根据权利要求3所述的用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统，其特征在于，所述发动机转速与位置信号波形差值设定范围为2°±0.5°。
6.根据权利要求1所述的用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统，其特征在于，所述燃烧分析仪通过对缸压信号判断缸压异常的方式如下：
若任一缸压信号值的最大值处于报警限值范围外，判断缸压异常。
7.根据权利要求1所述的用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统，其特征在于，所述燃烧分析仪将触发报警信号通过CAN报文发送发动机测试台架系统。
8.根据权利要求1所述的用于发动机燃烧分析采集与自动控制系统，其特征在于，所述自动停机保护指令是通过发动机测试台架MEI赋值油门与转速置“零”指令。
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