[发明专利]一种根据喷油器入口压力信号的频谱特征对喷油过程关键时间特征识别的方法

说明书

一种根据喷油器入口压力信号的频谱特征对喷油过程关键时间特征识别的方法，本发明在喷油器入口处加装压力传感器用于获取喷油器入口处压力信号；同时在喷油器上加装针阀位移传感器用于获取针阀实时位置信息；利用短时傅里叶变换对喷油器入口处压力信号进行时频分析并获取喷油器入口处压力信号的平均瞬时频率，通过对压力信号平均瞬时频率的分析，实现对喷油过程关键时间特征识别；本发明可应用于各类喷油器入口处压力信号的处理，具有良好的普适性。

技术领域

本发明属于柴油机技术领域，涉及喷油器入口压力信号，具体地，涉及一种根据喷油器入口压力信号的频谱特征对喷油过程关键时间特征识别的方法。

背景技术

随着排放法规的日益严苛，现代柴油机对排放、噪声、燃油消耗率等都提出了更高的要求，研究人员也从不同的方面对柴油机性能展开了研究，如缸内熄燃、爆震、放热率曲线重构等。

现阶段多数研究人员对压力信号展开分析并利用压力信号对燃烧过程进行判别。目前为了对喷油过程关键时间点进行识别，主要是直接分析喷油器入口处压力波动情况；也有研究人员对喷油器入口压力进行频谱分析，获取压力波的最大功率密度所对应的频率，进而对喷油器的喷油能力进行判别。

对喷油器入口压力波动及针阀升程进行对比分析，可以根据针阀升程曲线对压力波动进行分析，但是无法实现对关键特征参数的识别。

发明内容

根据以上情况，为了对喷油器入口处压力信号进行分析进而实现对喷油程关键时间特征的识别，提出一种根据喷油器入口压力信号的频谱特征对喷油过程关键时间特征识别的方法，对喷油器入口处压力信号进行处理后，可以精准的判别出喷油过程的关键时间特征参数。

本发明是通过以下方法实现的：

一种根据喷油器入口压力信号的频谱特征对喷油过程关键时间特征识别的方法，所述方法包括以下步骤

步骤1：在喷油器5入口处加装一个压力传感器6，用于获取获取喷油器入口处压力信号；同时在喷油器5上加装一个针阀升程传感器7，用于获取针阀实时位置信息；

步骤2：利用压力传感器6获取喷油器5入口的压力信号，得到压力信号的时域分布；

步骤3：对压力传感器6的压力信号进行短时傅里叶变换，得到所述压力信号的频谱图；

步骤4：获取喷油器5入口处的平均瞬时频率，计算出压力信号的平均瞬时频率；

步骤5：通过针阀位移传感器和压力信号的平均瞬时频率，识别针阀达到最大开度的时刻和针阀开始关闭的时刻，实现对喷油关键时间特征的识别。

进一步地，在步骤2中，喷油器5入口的压力波动受高压油管管长、管径的影响，但喷油压力不会导致喷油器5入口的压力波动发生变化，仅是数值上的改变。

进一步地，在步骤3中，喷油器5入口处压力信号主要分布在10kHz以下且集中分布在0.5kHz至5kH。

进一步地，在步骤4中，窗口函数h(t)的表示如下：

式中T是窗口函数的宽度，即从初始时刻到结束时刻的时间长度，h₀(t)为t时刻的窗口函数初始值，h₀(τ)为τ时刻的窗口函数初始值；

计算局部加窗口信号在时间τ附近的傅里叶变换F_x，将压力信号x(t)乘以一个新窗口函数h(t-τ)，在接下来的时间里窗口信号平移如下:

其中，f为频率，h^*是h的共轭；

将F_x的平方定义为光谱图S_x，因此S_x是一个非负分布：