[发明专利]一种均质压燃发动机燃烧相位的检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机燃烧相位的检测装置及其检测方法，特别是关于一种均 质压燃发动机燃烧相位的检测装置及其检测方法。

背景技术

均质压燃是一种结合了汽油机和柴油机优势的新型燃烧方式，具有大幅提高汽 油机燃油经济性，同时降低NOx排放95％以上的优势。但均质压燃发动机在产业化 过程中仍然面临着着火控制困难的问题。这是由于均质压燃没有直接的着火触发装 置，着火和燃烧都要受到化学动力学控制，因此在实际的产业化过程中需要对发动 机进行单缸独立闭环控制，才能保证均质压燃的高效和稳定。而单缸独立闭环控制 的关键在于反馈的缸内燃烧相位状况。目前，国际上发布的均质压燃产业化技术方 案均采用了缸内压力传感器，利用缸内压力传感器直接测量缸内压力作为缸内燃烧 相位状况的反馈信息，来有效实现闭环控制。然而，使用缸内压力传感器时需要在 发动机缸盖或缸体上设置单独的通道，对发动机的结构进行一定的改造后方可使 用。而且，缸内压力传感器的价格昂贵，使用寿命短，耐久性差，对多缸发动机需 要每缸都分别安装缸内压力传感器，成本过高，不适合量产。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种成本低，适合量产，并能够将燃烧相 位准确检测出来的均质压燃发动机燃烧相位的检测装置及其检测方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种均质压燃发动机燃烧相位的 检测装置，其特征在于，它包括：一转速传感器，其采集发动机的飞轮的转速信号；

一凸轮轴位置传感器，其采集发动机的凸轮轴相位；一加速度传感器，其采集 发动机的振动信号；一电荷放大器，其将采集到的发动机振动信号由电荷信号转换 为电压信号；一数据采集设备，其对输入的所述发动机的飞轮转速信号、凸轮轴相 位和振动信号进行模数转换；一上位机，其根据经模数转换后的所述发动机的飞轮 转速信号、凸轮轴相位和振动信号的数字信号，标定出所述发动机的燃烧分析窗口 和燃烧特征频率带；一燃烧分析控制单元，其根据所述燃烧分析窗口来采集所述发 动机的振动信号，再滤波得到所述燃烧特征频率带段内的发动机振动信号，之后计 算出发动机的燃烧相位。

所述上位机包括：一上止点标定模块，其中预设有上止点偏差，用于将所述发 动机的转速信号、凸轮轴的相位和预设上止点偏差结合，标定出所述发动机的燃烧 分析窗口；一燃烧频率标定模块，其中预设有燃烧特征截止频率，用于将所述预设 燃烧特征截止频率和发动机振动信号结合，确定发动机的燃烧特征频率带。

所述燃烧分析控制单元内预设有：一通讯模块，其将所述数据采集设备输送的 信号输出给所述上位机，并接收所述上位机中上止点标定模块反馈的发动机的燃烧 分析窗口，再按照所述发动机的燃烧分析窗口采集发动机振动信号；一带通滤波模 块，其接收所述上位机中燃烧频率标定模块输出的燃烧特征频率带，并对输入的所 述发动机振动信号进行滤波处理，得到所述发动机燃烧特征频率带段内的发动机振 动信号；一时频分析模块，其对所述发动机燃烧特征频率带段内的发动机振动信号 进行时频分析，得到某一曲轴转角下的振动能量函数；一能量函数拟合模块，其对 某一曲轴转角下的振动能量函数进行拟合，得到所述发动机的燃烧相位。

所述通讯模块采用TCP/IP协议，与所述数据采集设备通讯。

所述转速传感器采用磁感应式58齿曲轴位置传感器，所述凸轮轴位置传感器 采用霍尔式凸轮轴位置传感器，所述加速度传感器采用压电式加速度传感器和爆震 传感器之一。

所述转速传感器采用磁感应式58齿曲轴位置传感器，所述凸轮轴位置传感器 采用霍尔式凸轮轴位置传感器，所述加速度传感器采用压电式加速度传感器和爆震 传感器之一。