[发明专利]一种基于震动的早燃和爆震检测系统及其检测方法

说明书

本发明公开了一种基于震动的早燃和爆震检测系统及其检测方法，用于区分早燃和普通爆震，检测方法包括以下步骤：计算特定曲轴转角范围内的震动信号，对信号进行滤波并计算信号震荡的峰值和相位；将检测到的峰值与相位同预先标定好的爆震阈值、早燃阈值进行比较；若所测幅值大于早燃阈值则认为是早燃循环；若所测幅值处于爆震阈值和早燃阈值之间，则推迟点火时刻作进一步判断；若所测幅值小于爆震阈值，则认为是正常燃烧循环。本发明所公开的用于检测早燃和爆震的系统及方法成本低，无需增加额外的装置便可用于实际车辆。

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，具体的说，是内燃机早燃和爆震的检测系统及方法。

背景技术

近年来，由于环境和能源问题日益突出，世界各地陆续推出了日益严格的油耗法规，降低CO2的排放和降低燃油消耗率。因此，汽油机小型强化逐渐成为研究的热点，汽油机小型强化通常采用缸内直喷，并结合增压技术与高压缩比，较大幅度地改善了发动机的燃油经济性，同时也能保证较高的功率输出。

然而，随着功率密度的提高，一种在低速大负荷发生的破坏性极强的非正常燃烧现象——“超级爆震”成为了汽油机功率进一步提高的主要障碍。超级爆震发生通常呈现无规律性，发生时缸内峰值压力可达30MPa，对发动机的破坏性极大。清华大学王志等在研究中发现超级爆震是由早燃引起的，而早燃的发生并不一定导致超级爆震[1]。在本说明书中不严格区分早燃和超级爆震，都将其称为早燃。

由于早燃的发生具有很大的破坏力，因此早燃的检测对于小型强化汽油机而言具有十分重要的意义。目前商用车辆主要通过发动机震动传感器对爆震进行检测，本发明正是基于该震动传感器，提出既可检测普通爆震又可检测早燃的检测系统及方法。

参考文献：

[1].王志,龙岩与王建昕,增压汽油机中早燃和超级爆震的研究进展.汽车安全与节能学报,2015(1):第17-29页.

发明内容

为检测发动机早燃和爆震的发生，本发明提出一种基于震动的早燃和爆震检测系统及其检测方法，该检测系统成本较低且可实际应用于车辆中用于检测发动机的早燃和爆震，

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于震动的早燃和爆震检测系统，包括震动传感器和控制器，所述震动传感器安装于发动机上，用于检测发动机特定曲轴转角范围内的震动信号，并将检测到的震动信号传送到所述控制器中；所述控制器用于接收震动传感器发送的震动信号，计算并记录该燃烧循环震动信号的峰值大小及峰值所对应的相位，以通过该震动信号判断是否发生早燃和爆震。

所述震动信号传送至所述控制器前进行放大操作和滤波操作。

所述曲轴转角范围为-20°CA—40°CA。

一种基于震动的早燃和爆震检测系统的检测方法，包括以下步骤：

(1)获取特定曲轴转角范围内的震动信号，对震动信号进行放大和滤波后通过计算得到其震荡峰值A和峰值相位将震荡峰值A和峰值相位与相位同预先标定好的爆震阈值A_k、早燃阈值A_S和相位差阈值进行比较；

(2)将震荡峰值A与早燃阈值A_S进行比较，同时将峰值相位与正常燃烧峰值的相位之差同相位差阈值进行比较，若A>A_S或则该循环为早燃循环；

(3)若A_k<A<A_s且则该循环为爆震循环或早燃循环，推迟点火时刻，确认在接下来的n个循环中是否再次出现A>A_k，若未出现则此时为正常燃烧循环，若出现则是早燃循环；

(4)若A<A_k，则该循环为正常燃烧循环。