【摘要】：本文主要實(shí)現(xiàn)了缸壓信號(hào)在線采集過程中的自適應(yīng)濾波以及內(nèi)燃機(jī)缸壓在線采集和燃燒實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)的開發(fā)。為了獲得真實(shí)有效的內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù),本文針對(duì)測量缸壓數(shù)據(jù)過程中通道效應(yīng)產(chǎn)生的頻率干擾,基于示功圖頻譜分析,采用FFT、線性插值法和IDFT等濾波方法相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了采集缸內(nèi)壓力的實(shí)時(shí)濾波,該方法能有效去除雜波干擾,最大限度地保留缸內(nèi)真實(shí)壓力數(shù)據(jù)的燃燒始點(diǎn)相位和最大壓力升高率等燃燒特征,有利于提高燃燒放熱率計(jì)算的精度。此外,不同內(nèi)燃機(jī)工況下,干擾頻率不同,本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)共振峰頻率范圍的在線自適應(yīng)識(shí)別與查找,有效避免了一般數(shù)字濾波方式中截止頻率設(shè)置難的問題。本文采用數(shù)據(jù)采集卡、缸壓傳感器、角標(biāo)傳感器和LabVIEW軟件搭建了燃燒分析測試平臺(tái)。在該測量平臺(tái)中,以角標(biāo)傳感器的方波脈沖信號(hào)作為外部采集時(shí)鐘觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡,以0.1°相位角為單位在線采集缸壓信號(hào)。該采集平臺(tái)利用純壓縮線法中的壓縮中線實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)上止點(diǎn)的標(biāo)定與修正;并應(yīng)用在線自適應(yīng)濾波方法實(shí)現(xiàn)缸壓數(shù)據(jù)的平滑處理;同時(shí)基于示功圖計(jì)算得到內(nèi)燃機(jī)的最大壓力升高率、燃燒放熱率、CA50、爆發(fā)壓力及其對(duì)應(yīng)的相位等重要燃燒參數(shù);利用程序算法中同步性良好的生產(chǎn)者/消費(fèi)者運(yùn)算模式來提高數(shù)據(jù)的共享能力,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)算的同時(shí)快速儲(chǔ)存結(jié)果。最后通過分析測試平臺(tái)中各個(gè)子程序模塊的運(yùn)算時(shí)間占比情況,得出系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能與缸壓數(shù)據(jù)的平均化處理循環(huán)數(shù)密切相關(guān)。當(dāng)循環(huán)為n時(shí)能滿足內(nèi)燃機(jī)最高轉(zhuǎn)速為n?1900r/min下的實(shí)時(shí)計(jì)算,能符合大多數(shù)柴油機(jī)燃燒分析的需求。通過上述兩部分工作,本文能獲得更加準(zhǔn)確的缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù),并以在線測量和實(shí)時(shí)分析的模式實(shí)時(shí)地還原內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)實(shí)際燃燒狀態(tài),同時(shí)該燃燒分析系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)地反映發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)波動(dòng)等瞬態(tài)特征。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK421.2
【圖文】：

2 缸壓信號(hào)在線自適應(yīng)濾波的實(shí)現(xiàn)目前對(duì)于內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)燃燒性質(zhì)的試驗(yàn)研究方法包括以示功圖為基礎(chǔ)的放熱規(guī)律計(jì)和以可視化為基礎(chǔ)的定容燃燒彈和光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)，從放熱規(guī)律曲線中或者圖像處理的果來的到與燃燒過程有關(guān)的數(shù)據(jù)。本文的實(shí)時(shí)在線分析系統(tǒng)采用以示功圖為基礎(chǔ)的熱規(guī)律計(jì)算方法，它的實(shí)時(shí)性能及時(shí)反映出燃燒狀況，以此來研究噴油規(guī)律等對(duì)內(nèi)機(jī)缸內(nèi)燃燒性質(zhì)的影響。放熱率的計(jì)算對(duì)缸壓信號(hào)光順程度要求很高，對(duì)測量過程中的干擾特別敏感，誤會(huì)在放熱率結(jié)果曲線中放大幾十倍，如圖 2-1 所示。曲線（b）會(huì)出現(xiàn)劇烈的波動(dòng)，試驗(yàn)者無法分析內(nèi)燃機(jī)此時(shí)的燃料燃燒的規(guī)律與特點(diǎn)。因此,去除示功圖中的雜波干對(duì)提高缸壓數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性尤為重要，從而進(jìn)一步準(zhǔn)確分析內(nèi)燃機(jī)燃燒過程。

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文的共振頻率的大小的計(jì)算一般由 Draper 方程（2-1）進(jìn)行估算 = , m,n 是振型常量，B 是缸徑。用的單缸機(jī)缸徑 B=123mm，T 假設(shè)為 2000K，算得 C=880.28m入公式可得一階共振頻率約為 3.815kHz。壓通道的通道效應(yīng)。在實(shí)際安裝缸壓傳感器時(shí)受到安裝條件的保護(hù)，會(huì)在傳感器與燃燒室之間留有一段連接通道。在實(shí)際的燒不是均勻的，壓力波不是穩(wěn)定的，同時(shí)壓力波在測壓通道內(nèi)段出現(xiàn)鋸齒狀的波動(dòng)情況。如圖 2-2 所示為缸壓傳感器的安裝

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文中 a 為缸中氣體聲速；S 為通道截面積；L 是通道長度；V 是傳感器下方空試驗(yàn)所用的單缸機(jī)在安裝壓力傳感器時(shí)通道截面積為2mm，通道長度約為1率 f 約為 7KHz。對(duì)實(shí)測示功圖進(jìn)行合理的濾波處理，明確其干擾源是解決問題的關(guān)鍵。本章 LabVIEW 中數(shù)字濾波理論等手段對(duì)內(nèi)燃機(jī)示功圖進(jìn)行干擾源的分析，探究適圖的合適濾波方法。對(duì)缸壓數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析得到干擾源的頻率范圍，具體 2-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2807227