利用曲轴转速波动间接诊断内燃机燃烧状态

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传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）

２０１０年第２９卷第１０期

利用曲轴转速波动间接诊断内燃机燃烧状态术

李玉华１，张力１，康健１，黄永生２，黄新华１

（１．重庆大学机械工程学院，重庆４０００３０；２．装甲兵技术学院，吉林长春１３０１１７）

摘要：瞬时转速一缸压模型的建立验证了瞬时转速波动间接诊断燃烧状态的可行性，在此基础上定义了４种燃烧状态特征参数，并提出了一种多燃烧状态特征参数综合的方法。实验数据分析表明：这４种燃烧状态特征参数分别能单独诊断内燃机燃烧状态，且综合燃烧状态特征参数比单个燃烧状态特征参数诊断正确率更高。

关键词：内燃机；燃烧状态；特征参数；失火诊断中图分类号：ＴＫ４６４

文献标识码：Ａ

文章编号：１０００－９７８７（２０１０）１０－００５２－０３

Ｄｉａｇｎｏｓｅ

ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ

ｓｔａｔｅｏｆＩＣｅｎｇｉｎｅｂｙｃｒａｎｋｓｈａｆｔ

ｓｐｅｅｄｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ术

ＬＩＹｕ—ｈｕａｌ，ＺＨＡＮＧＬｉｌ，ＫＡＮＧＪｉａｎｌ，ＨＵＡＮＧＹｏｎｇ．ｓｈｅｎ９２。ＨＵＡＮＧＸｉｎ．ｈｕａｌ

（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ

ｏｆ

Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３０，Ｃｈｉｎａ；

２．ＡｒｍｏｒＴｅｃｈｎｉｑｕｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３０１１７，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｕｓｉｎｇｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｓｐｅｅｄｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｔｏ

ｄｉａｇｎｏｓｅＩＣｅｎｇｉｎｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ

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０引言

证明通过瞬时转速可求得缸压，则瞬时转速诊断缸内燃烧循环波动、失火和不完全燃烧对内燃机的经济性、动力状态的可行性即得到证明。下面运用内燃机动力学和运动性以及排放性能有重大的影响。因此，准确、方便地诊断内学的理论对单缸机建立瞬时转速与缸压之间关系式。

燃机的燃烧状态对提高其性能具有重要的意义。

首先，设，为整个轴系旋转运动部分的有效集中转动评价循环波动的指标主要有最高燃烧压力、平均指示惯量，包括自由端、飞轮、负载机构和盐柄连杆机构旋转运有效压力、压力升高率等的波动ｕＪ。失火诊断方法主要有动部分的转动惯量；Ｒ为曲柄半径；０ｃ为曲柄夹角；甜为曲波形分析法和扭矩估计法心ｏｊ。通常，基于曲轴转速波动轴转速；ｓ为活塞面积；Ⅱ为活塞加速度；Ａ为连杆比；ｍ，为的失火诊断法是根据同一循环不同缸间的波动来判断的，活塞连杆组等效往复惯性质量。

由运动学知活塞加速度

此方法无法判断单缸机的失火情况，且无法反映循环波动情况。本文对根据不同循环间波动来诊断内燃机燃烧状态口＝Ｒｗ宰些（ｃｏｓ理＋Ａｃｏｓ２“）．

（１）

ＣｌＯｔ

的方法进行了研究。

由动力学知单位活塞面积作用力

由于缸压传感器的安装不方便且价格昂贵，因此，本文研究通过曲轴转速波动来间接诊断内燃机缸内燃烧状态的印ｇ—Ｔ‘

．

（２）ＬｚＪ

方法。

曲柄销处切向力Ｐ，

１瞬日重转速一缸压模型的建立

１

由于缸压是反映缸内燃烧状态的直接指标，因此，只要

Ｐｒ－ｐ（ｓｉｎａ＋÷Ａｓｉｎ

２ａ）．（３）

收稿日期：２０１０－０１－２５

＋基金项目：重庆市自然科学基金资助项目（２００７ＢＡ６０２６）；重庆市科技攻关计划资助项目（２００７ＡＡ６００６６）

第１０期

李玉华，等：利用曲轴转速波动间接诊断内燃机燃烧状态

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由式（１）一式（３）得

旷（ｓｉｎａ＋扣ｓｉｎ２州旷学差（ｃｏｓ

ｏ！＋

Ａｃｏｓ

２理）１．（４）

曲轴输出扭矩

Ｍ＝ｐＴＲ—ｌ∞．

（５）

Ｐ，２Ｉ＝点峙ｈ等－－２ｍ芦“ｏ（ＣＯＳＯ！＋

将式（４）代入式（５）得随曲柄角变化的缸压Ｐ。

Ｍ＋肠半

，，

ｇ

２—Ｔ————————一十—了Ｌ

十

（÷Ａｓｉｎ２ａ＋ｓｉｎｄ）Ｒ

。”“

Ａｃｏｓ

２ａ）．（６）

由于，，Ａ，Ｒ，ｓ，ｍ，为常量，∞为转速信号，则式（６）为缸压与∞和曲轴输出扭矩Ｍ的关系。

当内燃机在怠速状态时，曲轴输出扭矩Ｍ等于零，此时转速∞能完全反映缸压的变化情况；当发动机在恒定工况运行时，不同循环的Ｍ为常数，此时转速∞也能较完全地反映缸压的变化情况；当发动机在过渡工况运行时，肘为变数，此时缸压的变化情况不仅与转速∞有关，还与肘有关。上面分析也是各种通过曲轴波动法在过渡工况诊断失火不准确的原因。本文只讨论怠速工况、稳态工况和接近稳态工况的情况，并且发动机主要运行在这３种工况，因此，通过曲轴瞬时转速诊断缸内燃烧状态是可行的。２曲轴转速信号的预处理

有效地去除噪声等外界干扰得到高清晰的曲轴转速和角加速度，是睦轴转速波动法进行失火诊断的关键。通常滤波等常用的信号预处理方法很难得到清晰的曲轴角加速度波形，尤其在高速情况下。对雎轴转速信号进行零均值和曲线拟合处理具有非常好的效果。

由于曲轴转速在平均转速附近很小的范围内波动且平均转速与转速波动相比大的多，因此，为了更好地观察曲轴转速波动情况，对曲轴信号进行零均值处理显然是必要的。由于噪声的存在，通过对低通滤波后的瞬时转速信号求导，得到光滑的角加速度曲线非常困难，对瞬时转速信号进行曲线拟合能有效地解决此问题。图１与 …… 此处隐藏：8101字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……