CN112665862A - 一种发动机缸内燃烧情况的检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种发动机缸内燃烧情况的检测方法及装置,涉及汽车技术领域,该方法包括以下步骤:在预设时间段内,采集发动机的转速电压脉冲信号以及发动机工作情况时域信号;以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号;对发动机工作情况角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况。本申请通过发动机工作循环时序图结合噪声信号或振动信号,识别发动机各缸燃烧均匀性,在不对发动机进行破坏的前提下,对发动机进行检测,安全性较高,可重复利用,弥补了现有技术的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,具体涉及一种发动机缸内燃烧情况的检测及装置。
背景技术
现阶段,常见的发动机缸内燃烧不均的检测方法是在发动机缸盖上打爆压孔,通过测试缸体爆压来检测发动机各缸燃烧均匀性。
常用的检测方法需要在发动机每个缸体的缸盖上钻孔来安装压力传感器,测试缸体燃烧时产生的爆压,属于破坏性试验,不可循环利用,经济性差;同时对爆压孔的密封性要求较高,测试具有一定的危险性。
因此,为了满足现阶段的检测需求,降低危险性,提供一种新的发动机缸内燃烧情况的检测技术。
发明内容
本申请提供一种发动机缸内燃烧情况的检测方法及装置,通过发动机工作循环时序图结合噪声信号或振动信号,识别发动机各缸燃烧均匀性,在不对发动机进行破坏的前提下,对发动机进行检测,安全性较高,可重复利用,弥补了现有技术的缺陷。
第一方面,本申请提供了一种发动机缸内燃烧情况的检测方法,所述方法包括以下步骤:
在预设时间段内,采集发动机的转速电压脉冲信号以及发动机工作情况时域信号;
以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号;
对所述发动机工作情况角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况;其中,
所述发动机工作情况时域信号为缸体振动时域信号或发动机噪声时域信号。
具体的,所述将所述发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号中,具体包括以下步骤:
所述缸体振动时域信号转化为缸体振动角度域信号;
所述发动机噪声时域信号转化为发动机噪声角度域信号。
具体的,所述以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号中,具体包括以下步骤中的任意一个:
以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述缸体振动时域信号转化为缸体振动角度域信号;
以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述发动机噪声时域信号转化为发动机噪声角度域信号。
具体的,对所述发动机工作情况角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况,具体包括以下步骤:
对所述缸体振动角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况;
对所述发动机噪声角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况。
具体的,所述采集发动机的转速电压脉冲信号,具体包括以下步骤:
利用转速传感器监测发动机的飞轮或凸轮轴,获得转速电压脉冲信号。
具体的,所述采集发动机工作情况时域信号时,具体包括以下步骤中的任意一个:
在发动机缸体处采集所述缸体振动时域信号;
在所述发动机缸体的一米声压级处采集发动机噪声时域信号。
进一步的,在采集发动机的转速电压脉冲信号以及发动机工作情况时域信号之后,在以发动机工作循环时序图中上止点0度位置为参考之前,所述方法还包括以下步骤:
将所述发动机工作情况时域信号与所述发动机工作循环时序图进行对照,对发动机的上支点0度位置进行定位。
第二方面,本申请提供了一种发动机缸内燃烧情况的检测装置,所述装置包括:
信号采集模块,其用于在预设时间段内,采集发动机的转速电压脉冲信号以及发动机工作情况时域信号;
信号转化模块,其用于以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号;
燃烧判断模块,其用于对所述发动机工作情况角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况;其中,
所述发动机工作情况时域信号为缸体振动时域信号或发动机噪声时域信号。
进一步的,所述装置还包括定位模块,其用于将所述发动机工作情况时域信号与所述发动机工作循环时序图进行对照,对发动机的上支点0度位置进行定位。
具体的,所述信号转化模块,其用于所述缸体振动时域信号转化为缸体振动角度域信号,并以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述缸体振动时域信号转化为缸体振动角度域信号;
所述信号转化模块还用于所述发动机噪声时域信号转化为发动机噪声角度域信号,以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述发动机噪声时域信号转化为发动机噪声角度域信号。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括:
本申请通过发动机工作循环时序图结合噪声信号或振动信号,识别发动机各缸燃烧均匀性,在不对发动机进行破坏的前提下,对发动机进行检测,安全性较高,可重复利用,弥补了现有技术的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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申请的一些实施例,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为本申请实施例一提供的发动机缸内燃烧情况的检测方法的步骤流程图;
图2为本申请实施例一提供的发动机的止点识别示意图;
图3为本申请实施例一提供的发动机的发动机工作循环时序图;
图4为本申请实施例一提供的发动机缸内燃烧情况的检测方法的原理流程图;
图5为本申请实施例一提供的发动机的转速电压脉冲信号示意图;
图6为本申请实施例一提供的发动机噪声与工作循环关系的示意图;
图7为本申请实施例二提供的发动机缸内燃烧情况的检测装置的结构框图;
图中标记:
1、信号采集模块;2、信号转化模块;3、燃烧判断模块;4、定位模块。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种发动机缸内燃烧情况的检测方法及装置,通过发动机工作循环时序图结合噪声信号或振动信号,识别发动机各缸燃烧均匀性,在不对发动机进行破坏的前提下,对发动机进行检测,安全性较高,可重复利用,弥补了现有技术的缺陷。
为达到上述技术效果,本申请的总体思路如下:
一种发动机缸内燃烧情况的检测方法,该方法包括以下步骤:
S1、在预设时间段内,采集发动机的转速电压脉冲信号以及发动机工作情况时域信号;
S2、以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号;
S3、对发动机工作情况角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况;其中,
发动机工作情况时域信号为缸体振动时域信号或发动机噪声时域信号。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
实施例一
参见图1~6所示,本发明实施例提供一种发动机缸内燃烧情况的检测方法,该方法包括以下步骤:
S1、在预设时间段内,采集发动机的转速电压脉冲信号以及发动机工作情况时域信号;
S2、以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号;
S3、对发动机工作情况角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况;其中,
发动机工作情况时域信号为缸体振动时域信号或发动机噪声时域信号。
本申请实施例中,通过发动机工作循环时序图结合噪声信号或振动信号,识别发动机各缸燃烧均匀性,在不对发动机进行破坏的前提下,对发动机进行检测,安全性较高,可重复利用,弥补了现有技术的缺陷。
需要说明的是,在采集发动机工作情况时域信号时,可根据自身情况进行选定,选择检测缸体振动情况或者发动机噪声情况,即采集缸体振动时域信号或发动机噪声时域信号。
具体的,由于发动机工作情况时域信号为缸体振动时域信号或发动机噪声时域信号,故而,将发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号中,具体包括以下步骤:
缸体振动时域信号转化为缸体振动角度域信号;
发动机噪声时域信号转化为发动机噪声角度域信号。
具体的,由于发动机工作情况时域信号为缸体振动时域信号或发动机噪声时域信号,故而,以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号中,具体包括以下步骤中的任意一个:
以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将缸体振动时域信号转化为缸体振动角度域信号;
以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将发动机噪声时域信号转化为发动机噪声角度域信号。
同样,由于发动机工作情况时域信号为缸体振动时域信号或发动机噪声时域信号,故而,对发动机工作情况角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况,具体包括以下步骤:
对缸体振动角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况;
对发动机噪声角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况。
具体的,采集发动机的转速电压脉冲信号,具体包括以下步骤:
利用转速传感器监测发动机的飞轮或凸轮轴,获得转速电压脉冲信号。
同样,由于发动机工作情况时域信号为缸体振动时域信号或发动机噪声时域信号,故而,采集发动机工作情况时域信号时,具体包括以下步骤中的任意一个:
在发动机缸体处采集缸体振动时域信号;
在发动机缸体的一米声压级处采集发动机噪声时域信号。
进一步的,在采集发动机的转速电压脉冲信号以及发动机工作情况时域信号之后,在以发动机工作循环时序图中上止点0度位置为参考之前,方法还包括以下步骤:
将发动机工作情况时域信号与发动机工作循环时序图进行对照,对发动机的上支点0度位置进行定位。
在进行检测时,将发动机安装在半消声室台架上,在发动机飞轮和凸轮端自带的转速传感器处通过剥线的方式分别引出两根三芯屏蔽线,并通过专用转换接头连接振动噪声数采设备,用于采集飞轮和凸轮端转速电压脉冲信号,在发动机排气或进气侧处布置一个麦克风传感器,用于采集发动机稳态转速下的缸体振动时域信号和发动机噪声时域信号;
通过分析发动机飞轮和凸轮端的转速电压脉冲信号,结合发动机点火时序图,识别发动机上支点位置,再将采集的缸体振动时域信号或发动机噪声时域信号转换到发动机曲轴运动的7200角度域进行多循环分析,最后通过多循环结果下各缸燃烧对应角度区间的振动噪声值大小来评价发动机各缸燃烧均匀性。
在具体实施时,以发动机的旋转角度为基本变量的数学空间,在此空间中描述发动机振动噪声与曲轴旋转角度的关系,进一步确定振动噪声与发动机工作循环的关系。
发动机角度域试验仪器通常由数据采集分析系统、转速传感器、加速度传感器、及相应连接电缆等组成。
结合说明书附图进行说明,具体情况如下:
图2是某6缸发动机飞轮和凸轮上止点识别示意图,在发动机飞轮和凸轮上分别有一个测量转速的传感器,该传感器用于发动机运转过程中电控所需的转速信号采集,从示意图上可看出发动机运转到上止点0点位置时,飞轮和凸轮信号齿的对应关系;
图3是发动机飞轮和凸轮理论转速电压脉冲信号的示意图,即发动机工作循环时序图,该发动机工作循环点火顺序为1-5-3-6-2-4,在飞轮转速电压脉冲信号图上可分析出不同缸体工作时所对应的角度及位置,结合采集的振动噪声角度域信号,分析在不同缸体工作角度范围内产生的振动噪声信号差异性,识别异常燃烧的缸体,从而评价各缸燃烧均匀性。
在实际测试工作中,参考图4发动机角度域试验流程进行,安装转速、振动和噪声传感器,分别采集飞轮和凸轮端的转速电压脉冲信号、发动机缸体振动信号、发动机1米噪声信号,再根据发动机工作循环时序图2进行上支点0度定位,最后将振动噪声时域信号转换到角度域,进行角度域信号分析。其中转速电压脉冲信号采集时,在发动机飞轮和凸轮转速传感器处分别引出两根信号输出线;
采集飞轮和凸轮的转速电压脉冲信号,如图5所示,图中灰色线表示飞轮端的转速电压脉冲信号,黑色线表示凸轮端的转速电压脉冲信号,将这两个时域信号与图3发动机工作循环时序图对照,进行发动机上支点0度定位。
最后根据发动机振动噪声与工作循环关系确定各缸燃烧均匀性,如图6所示,横坐标代表两冲程发动机所有缸体完成一次点火循环曲轴旋转的角度,两个循环,一共720度,纵坐标代表循环次数,假定循环次数为100次;图中颜色代表噪声声压级值,颜色图表中位于上方的颜色对应的声压级大,下方的颜色对应的声压级小,从图中可看出,在441~511之间的声压级明显高于其他角度区间,该区间代表发动机2缸燃烧角度,说明发动机2缸燃烧异常,其它角度内各缸燃烧无明显区别,发动机总体燃烧均匀性一般。
本申请实施例的优势在于可直接利用发动机飞轮和凸轮轴的转速传感器,将两个传感器引出的信号直接接入数采前端获取转速电压脉冲信号,同时在发动机缸体及一米声压级处分别采集缸体振动时域信号和发动机噪声时域信号,以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将缸体振动时域信号转化为缸体振动角度域信号,发动机噪声时域信号转化为发动机噪声角度域信号,进行角度域分析,从角度域分析结果上识别在各缸工作角度内对应的振动噪声频谱,从各缸工作角度内的振动噪声频谱对比结果评价发动机各缸燃烧均匀性。
实施例二
参见图7所示,本发明实施例提供一种发动机缸内燃烧情况的检测装置,该装置包括:
信号采集模块1,其用于在预设时间段内,采集发动机的转速电压脉冲信号以及发动机工作情况时域信号;
信号转化模块2,其用于以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号;
燃烧判断模块3,其用于对发动机工作情况角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况;其中,
发动机工作情况时域信号为缸体振动时域信号或发动机噪声时域信号。
本申请实施例中,通过发动机工作循环时序图结合噪声信号或振动信号,识别发动机各缸燃烧均匀性,在不对发动机进行破坏的前提下,对发动机进行检测,安全性较高,可重复利用,弥补了现有技术的缺陷。
进一步的,该检测装置还包括定位模块4,其用于将发动机工作情况时域信号与发动机工作循环时序图进行对照,对发动机的上支点0度位置进行定位。
具体的,信号转化模块2,其用于缸体振动时域信号转化为缸体振动角度域信号,并以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将缸体振动时域信号转化为缸体振动角度域信号;
信号转化模块2还用于发动机噪声时域信号转化为发动机噪声角度域信号,以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将发动机噪声时域信号转化为发动机噪声角度域信号。
需要说明的是,在本申请中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种发动机缸内燃烧情况的检测方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
在预设时间段内,采集发动机的转速电压脉冲信号以及发动机工作情况时域信号;
以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号;
对所述发动机工作情况角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况;其中,
所述发动机工作情况时域信号为缸体振动时域信号或发动机噪声时域信号。
2.如权利要求1所述的发动机缸内燃烧情况的检测方法,其特征在于,所述将所述发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号中,具体包括以下步骤:
所述缸体振动时域信号转化为缸体振动角度域信号;
所述发动机噪声时域信号转化为发动机噪声角度域信号。
3.如权利要求2所述的发动机缸内燃烧情况的检测方法,其特征在于,所述以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号中,具体包括以下步骤中的任意一个:
以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述缸体振动时域信号转化为缸体振动角度域信号;
以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述发动机噪声时域信号转化为发动机噪声角度域信号。
4.如权利要求3所述的发动机缸内燃烧情况的检测方法,其特征在于,对所述发动机工作情况角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况,具体包括以下步骤:
对所述缸体振动角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况;
对所述发动机噪声角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况。
5.如权利要求1所述的发动机缸内燃烧情况的检测方法,其特征在于,所述采集发动机的转速电压脉冲信号,具体包括以下步骤:
利用转速传感器监测发动机的飞轮或凸轮轴,获得转速电压脉冲信号。
6.如权利要求1所述的发动机缸内燃烧情况的检测方法,其特征在于,所述采集发动机工作情况时域信号时,具体包括以下步骤中的任意一个:
在发动机缸体处采集所述缸体振动时域信号;
在所述发动机缸体的一米声压级处采集发动机噪声时域信号。
7.如权利要求1所述的发动机缸内燃烧情况的检测方法,其特征在于,在采集发动机的转速电压脉冲信号以及发动机工作情况时域信号之后,在以发动机工作循环时序图中上止点0度位置为参考之前,所述方法还包括以下步骤:
将所述发动机工作情况时域信号与所述发动机工作循环时序图进行对照,对发动机的上支点0度位置进行定位。
8.一种发动机缸内燃烧情况的检测装置,其特征在于,所述装置包括:
信号采集模块,其用于在预设时间段内,采集发动机的转速电压脉冲信号以及发动机工作情况时域信号;
信号转化模块,其用于以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述发动机工作情况时域信号转化为发动机工作情况角度域信号;
燃烧判断模块,其用于对所述发动机工作情况角度域信号进行角度域分析,获得发动机各汽缸工作角度内对应的频谱,判断发动机缸内燃烧情况;其中,
所述发动机工作情况时域信号为缸体振动时域信号或发动机噪声时域信号。
9.如权利要求8所述的发动机缸内燃烧情况的检测装置,其特征在于,所述装置还包括定位模块,其用于将所述发动机工作情况时域信号与所述发动机工作循环时序图进行对照,对发动机的上支点0度位置进行定位。
10.如权利要求8所述的发动机缸内燃烧情况的检测装置,其特征在于:
所述信号转化模块,其用于所述缸体振动时域信号转化为缸体振动角度域信号,并以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述缸体振动时域信号转化为缸体振动角度域信号;
所述信号转化模块还用于所述发动机噪声时域信号转化为发动机噪声角度域信号,以发动机工作循环时序图中上止点0点位置为参考,将所述发动机噪声时域信号转化为发动机噪声角度域信号。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210416 |