CN113933060B - 柴油发动机零位参考角的测量方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种柴油发动机零位参考角的测量方法及设备。所述方法包括：对柴油发动机缸盖打孔并匹配相应的密封螺纹，在缸盖打孔处安装缸压传感器，并将密封螺纹密封；将发动机曲轴转速传感器输出信号输入数据采集器，将缸压传感器与燃烧分析仪连接；将燃烧分析仪输出端接入数据采集器，设置柴油发动机零位参考角的测量参数，调整发动机标定以熄灭发动机一缸；测量得到灭缸后发动机稳定运转时的发动机转速信号和缸压，根据缸压得到柴油发动机零位参考角。本发明可以预估缸压提取实验的准确性，并且可以根据发动机零位参考角定位每个缸压对应的曲轴位置。
Description
技术领域
本发明实施例涉及柴油发动机技术领域，尤其涉及一种柴油发动机零位参考角的测量方法及设备。
背景技术
当前，很多企业采用缸压提取的方法从源头进行发动机激励模拟，但是在实际测量中如何快速的确认缸压提取值是否准确目前还是难题，特别是所提取的参考角相位是否为真实相位，以及从瞬态上如何判定每个缸压值对应的曲轴位置是否准确，目前并没有很好的方法。因此，开发一种柴油发动机零位参考角的测量方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种柴油发动机零位参考角的测量方法及设备。
第一方面，本发明的实施例提供了一种柴油发动机零位参考角的测量方法，包括：对柴油发动机缸盖打孔并匹配相应的密封螺纹，在缸盖打孔处安装缸压传感器，并将密封螺纹密封；将发动机曲轴转速传感器输出信号输入数据采集器，将缸压传感器与燃烧分析仪连接；将燃烧分析仪输出端接入数据采集器，设置柴油发动机零位参考角的测量参数，调整发动机标定以熄灭发动机一缸；测量得到灭缸后发动机稳定运转时的发动机转速信号和缸压，根据缸压得到柴油发动机零位参考角。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，所述对柴油发动机缸盖打孔，包括：对柴油发动机的首缸缸盖或尾缸缸盖打孔。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，所述将缸压传感器与燃烧分析仪连接，包括：确保缸压信号与转速信号的测试时间轴一致。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，所述设置柴油发动机零位参考角的测量参数，包括：设置测量信号类型、传感器灵敏度和测定量程范围。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，所述调整发动机标定以熄灭发动机一缸，包括：调整发动机标定，将发动机首缸熄灭。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，所述调整发动机标定以熄灭发动机一缸，包括：调整发动机标定，将发动机尾缸熄灭。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，所述根据缸压得到柴油发动机零位参考角，包括：
其中，θ为柴油发动机零位参考角；n为电压周期脉冲信号的数量；t2为最大缸压时刻；tn为第n个电压周期脉冲信号峰值所在的时刻；tn+1为第n+1个电压周期脉冲信号峰值所在的时刻。
第二方面，本发明的实施例提供了一种柴油发动机零位参考角的测量装置，包括：第一主模块，用于对柴油发动机缸盖打孔并匹配相应的密封螺纹，在缸盖打孔处安装缸压传感器，并将密封螺纹密封；第二主模块，用于将发动机曲轴转速传感器输出信号输入数据采集器，将缸压传感器与燃烧分析仪连接；第三主模块，用于将燃烧分析仪输出端接入数据采集器，设置柴油发动机零位参考角的测量参数，调整发动机标定以熄灭发动机一缸；第四主模块，用于测量得到灭缸后发动机稳定运转时的发动机转速信号和缸压，根据缸压得到柴油发动机零位参考角。
第三方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的柴油发动机零位参考角的测量方法。
第四方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的柴油发动机零位参考角的测量方法。
本发明实施例提供的柴油发动机零位参考角的测量方法及设备，通过在缸盖打孔处安装缸压传感器，将发动机曲轴转速传感器输出信号输入数据采集器，将缸压传感器与燃烧分析仪连接；将燃烧分析仪输出端接入数据采集器，设置柴油发动机零位参考角的测量参数，测量得到灭缸后发动机转速信号和缸压，根据缸压得到柴油发动机零位参考角，可以预估缸压提取实验的准确性，并且可以根据发动机零位参考角定位每个缸压对应的曲轴位置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的柴油发动机零位参考角的测量方法流程图；
图2为本发明实施例提供的柴油发动机零位参考角的测量装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的缸压与转速时间域关系示意图；
图5为本发明实施例提供的最大缸压与电压脉冲的时间域关系示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
发动机燃烧缸压是进行发动机载荷仿真的主要输入之一，真实的发动机工作燃烧缸压反映了发动机实际工作时的特性，经过转换可获得发动机的周期性及随机性工作载荷，可供有限元计算评估及优化。通过缸压传感器、燃烧分析仪、数据采集和显示系统，即可以测量发动机整车状态下的缸压值。通过曲轴转速传感器、数据采集和显示系统，即可以得出曲轴运转时的时域电压信号或者角度域信号。基于这种情况，本发明实施例提供了一种柴油发动机零位参考角的测量方法，参见图1，该方法包括：对柴油发动机缸盖打孔并匹配相应的密封螺纹，在缸盖打孔处安装缸压传感器，并将密封螺纹密封；将发动机曲轴转速传感器输出信号输入数据采集器，将缸压传感器与燃烧分析仪连接；将燃烧分析仪输出端接入数据采集器，设置柴油发动机零位参考角的测量参数，调整发动机标定以熄灭发动机一缸；测量得到灭缸后发动机稳定运转时的发动机转速信号和缸压，根据缸压得到柴油发动机零位参考角。
其中，发动机零位参考角是指发动机第一缸活塞处于上止点时，曲轴转速传感器轴线与活塞轴线在刚体前端面所在平面的投影夹角；转速齿盘是指发动机曲轴转速传感器对应的曲轴齿盘，通常是60减2个齿(即一周可以布置60个齿但是实际布置58齿，缺两个相连的齿用以定位曲轴位置)，每个完整齿(含齿顶和齿底)在曲轴齿盘上的角度为6度。熄灭发动机缸是指发动机某气缸不喷油，其他缸正常喷油，未喷油的气缸中活塞根据曲轴惯性上下移动。默认灭缸后在活塞处于上止点时该气缸内的气压最高。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，所述对柴油发动机缸盖打孔，包括：对柴油发动机的首缸缸盖或尾缸缸盖打孔。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，所述将缸压传感器与燃烧分析仪连接，包括：确保缸压信号与转速信号的测试时间轴一致。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，所述设置柴油发动机零位参考角的测量参数，包括：设置测量信号类型、传感器灵敏度和测定量程范围。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，所述调整发动机标定以熄灭发动机一缸，包括：调整发动机标定，将发动机首缸熄灭。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，所述调整发动机标定以熄灭发动机一缸，包括：调整发动机标定，将发动机尾缸熄灭。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，所述根据缸压得到柴油发动机零位参考角，包括：
其中，θ为柴油发动机零位参考角；n为电压周期脉冲信号的数量；t2为最大缸压时刻；tn为第n个电压周期脉冲信号峰值所在的时刻；tn+1为第n+1个电压周期脉冲信号峰值所在的时刻。
具体地，缸压与转速的时域信号如图4所示，上部信号线(折线)代表转速时域信号，下部信号线(曲线)代表缸压时域信号。在发动机稳态工况下，在同一时间轴上获取缸压传感器采集的气压周期信号和曲轴传感器采集的电压周期信号。选取其中曲轴缺齿时间信号(t1)到最大缸压时刻信号(t2)的试验数据片段令该集合为Ω。在集合Ω中整数个电压周期脉冲信号记录为数量n，在Ω集合中，第n个电压周期脉冲信号峰值所在的时刻记录为tn，如图5所示，该值可以在时间轴上读出，并且随着传感器精度增加，数值精度越高)，tn后第一个电压脉冲峰值记录为tn+1，从t1到tn时间段为tn-t1(单位为妙)，从tn到t2时间段为t2-tn。转换为角度数据，从t1到tn段曲轴所转过的角度为6n(单位度)，从tn到t2段曲轴所转过的角度为6(t2-tn)/(tn+1-tn)(单位度)，故发动机零位参考角数值如(1)式所示。通过本专利所述方法针对时域信号进行处理，可以得出曲轴将缸活塞推至上止点到曲轴转到转速齿盘缺口之间的角度差，即发动机零位参考角θ，将所测的发动机零位参考角θ与设计值进行比较，可以提前用来预估缸压提取实验的准确性。同时可以根据测试所得的发动机零位参考角在定位缸压提取试验中对应的每个缸压下的曲轴位置。
本发明实施例提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，通过在缸盖打孔处安装缸压传感器，将发动机曲轴转速传感器输出信号输入数据采集器，将缸压传感器与燃烧分析仪连接；将燃烧分析仪输出端接入数据采集器，设置柴油发动机零位参考角的测量参数，测量得到灭缸后发动机转速信号和缸压，根据缸压得到柴油发动机零位参考角，可以预估缸压提取实验的准确性，并且可以根据发动机零位参考角定位每个缸压对应的曲轴位置。本发明实施例提供的柴油发动机零位参考角的测量方法，可以提前用来预估缸压提取实验的准确性，并且可以根据测试所得的发动机零位参考角在定位缸压提取试验中对应的每个缸压下的曲轴位置。
本发明各个实施例的实现基础是通过具有处理器功能的设备进行程序化的处理实现的。因此在工程实际中，可以将本发明各个实施例的技术方案及其功能封装成各种模块。基于这种现实情况，在上述各实施例的基础上，本发明的实施例提供了一种柴油发动机零位参考角的测量装置，该装置用于执行上述方法实施例中的柴油发动机零位参考角的测量方法。参见图2，该装置包括：第一主模块，用于对柴油发动机缸盖打孔并匹配相应的密封螺纹，在缸盖打孔处安装缸压传感器，并将密封螺纹密封；第二主模块，用于将发动机曲轴转速传感器输出信号输入数据采集器，将缸压传感器与燃烧分析仪连接；第三主模块，用于将燃烧分析仪输出端接入数据采集器，设置柴油发动机零位参考角的测量参数，调整发动机标定以熄灭发动机一缸；第四主模块，用于测量得到灭缸后发动机稳定运转时的发动机转速信号和缸压，根据缸压得到柴油发动机零位参考角。
本发明实施例提供的柴油发动机零位参考角的测量装置，采用图2中的若干模块，通过在缸盖打孔处安装缸压传感器，将发动机曲轴转速传感器输出信号输入数据采集器，将缸压传感器与燃烧分析仪连接；将燃烧分析仪输出端接入数据采集器，设置柴油发动机零位参考角的测量参数，测量得到灭缸后发动机转速信号和缸压，根据缸压得到柴油发动机零位参考角，可以预估缸压提取实验的准确性，并且可以根据发动机零位参考角定位每个缸压对应的曲轴位置。
需要说明的是，本发明提供的装置实施例中的装置，除了可以用于实现上述方法实施例中的方法外，还可以用于实现本发明提供的其他方法实施例中的方法，区别仅仅在于设置相应的功能模块，其原理与本发明提供的上述装置实施例的原理基本相同，只要本领域技术人员在上述装置实施例的基础上，参考其他方法实施例中的具体技术方案，通过组合技术特征获得相应的技术手段，以及由这些技术手段构成的技术方案，在保证技术方案具备实用性的前提下，就可以对上述装置实施例中的装置进行改进，从而得到相应的装置类实施例，用于实现其他方法类实施例中的方法。例如：
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量装置，还包括：第一子模块，用于实现所述对柴油发动机缸盖打孔，包括：对柴油发动机的首缸缸盖或尾缸缸盖打孔。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量装置，还包括：第二子模块，用于实现所述将缸压传感器与燃烧分析仪连接，包括：确保缸压信号与转速信号的测试时间轴一致。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量装置，还包括：第三子模块，用于实现所述设置柴油发动机零位参考角的测量参数，包括：设置测量信号类型、传感器灵敏度和测定量程范围。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量装置，还包括：第四子模块，用于实现所述调整发动机标定以熄灭发动机一缸，包括：调整发动机标定，将发动机首缸熄灭。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量装置，还包括：第五子模块，用于实现所述调整发动机标定以熄灭发动机一缸，包括：调整发动机标定，将发动机尾缸熄灭。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的柴油发动机零位参考角的测量装置，还包括：第六子模块，用于实现所述根据缸压得到柴油发动机零位参考角，包括：
其中，θ为柴油发动机零位参考角；n为电压周期脉冲信号的数量；t2为最大缸压时刻；tn为第n个电压周期脉冲信号峰值所在的时刻；tn+1为第n+1个电压周期脉冲信号峰值所在的时刻。
本发明实施例的方法是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图3所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、至少一个存储器(memory)和通信总线，其中，至少一个处理器，通信接口，至少一个存储器通过通信总线完成相互间的通信。至少一个处理器可以调用至少一个存储器中的逻辑指令，以执行前述各个方法实施例提供的方法的全部或部分步骤。
此外，上述的至少一个存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个方法实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
在本专利中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，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它要素，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……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种柴油发动机零位参考角的测量方法，其特征在于，包括：对柴油发动机缸盖打孔并匹配相应的密封螺纹，在缸盖打孔处安装缸压传感器，并将密封螺纹密封；将发动机曲轴转速传感器输出信号输入数据采集器，将缸压传感器与燃烧分析仪连接；将燃烧分析仪输出端接入数据采集器，设置柴油发动机零位参考角的测量参数，调整发动机标定以熄灭发动机一缸；测量得到灭缸后发动机稳定运转时的发动机转速信号和缸压，根据缸压得到柴油发动机零位参考角；
所述根据缸压得到柴油发动机零位参考角，包括：
，
其中，为柴油发动机零位参考角；
当在发动机稳态工况下，在同一时间轴上获取缸压传感器采集的气压周期信号和曲轴传感器采集的电压周期信号，选取其中曲轴缺齿时间信号到最大缸压时刻信号/>的试验数据片段集合为/>；在集合/>中整数个电压周期脉冲信号记录为数量n，在/>集合中，第n个电压周期脉冲信号峰值所在的时刻记录为/>，/>后的第一个电压脉冲峰值时刻记录为，从/>到/>时间段为/>，单位为秒，从/>到/>时间段为/>，转换为角度数据；从到/>段曲轴所转过的角度为6n，单位为度；从/>到/>段曲轴所转过的角度为，单位为度。
2.根据权利要求1所述的柴油发动机零位参考角的测量方法，其特征在于，所述对柴油发动机缸盖打孔，包括：对柴油发动机的首缸缸盖或尾缸缸盖打孔。
3.根据权利要求2所述的柴油发动机零位参考角的测量方法，其特征在于，所述将缸压传感器与燃烧分析仪连接，包括：确保缸压信号与转速信号的测试时间轴一致。
4.根据权利要求3所述的柴油发动机零位参考角的测量方法，其特征在于，所述设置柴油发动机零位参考角的测量参数，包括：设置测量信号类型、传感器灵敏度和测定量程范围。
5.根据权利要求4所述的柴油发动机零位参考角的测量方法，其特征在于，所述调整发动机标定以熄灭发动机一缸，包括：调整发动机标定，将发动机首缸熄灭。
6.根据权利要求5所述的柴油发动机零位参考角的测量方法，其特征在于，所述调整发动机标定以熄灭发动机一缸，包括：调整发动机标定，将发动机尾缸熄灭。
7.如权利要求1所述的一种柴油发动机零位参考角测量方法的测量装置，其特征在于，包括：
第一主模块，用于对柴油发动机缸盖打孔并匹配相应的密封螺纹，在缸盖打孔处安装缸压传感器，并将密封螺纹密封；第二主模块，用于将发动机曲轴转速传感器输出信号输入数据采集器，将缸压传感器与燃烧分析仪连接；第三主模块，用于将燃烧分析仪输出端接入数据采集器，设置柴油发动机零位参考角的测量参数，调整发动机标定以熄灭发动机一缸；第四主模块，用于测量得到灭缸后发动机稳定运转时的发动机转速信号和缸压，根据缸压得到柴油发动机零位参考角。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器和通信接口；其中，
所述处理器、存储器和通信接口相互间进行通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行权利要求1至6任一项权利要求所述的方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行权利要求1至6中任一项权利要求所述的方法。
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