發(fā)布時間：2020-08-28 06:17

【摘要】：本文主要實現(xiàn)了缸壓信號在線采集過程中的自適應濾波以及內(nèi)燃機缸壓在線采集和燃燒實時分析系統(tǒng)的開發(fā)。為了獲得真實有效的內(nèi)燃機缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù),本文針對測量缸壓數(shù)據(jù)過程中通道效應產(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)合的方式實現(xiàn)了采集缸內(nèi)壓力的實時濾波,該方法能有效去除雜波干擾,最大限度地保留缸內(nèi)真實壓力數(shù)據(jù)的燃燒始點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算的精度。此外,不同內(nèi)燃機工況下,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識別與查找,有效避免了一般數(shù)字濾波方式中截止頻率設置難的問題。本文采用數(shù)據(jù)采集卡、缸壓傳感器、角標傳感器和LabVIEW軟件搭建了燃燒分析測試平臺。在該測量平臺中,以角標傳感器的方波脈沖信號作為外部采集時鐘觸發(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。該采集平臺利用純壓縮線法中的壓縮中線實現(xiàn)了動態(tài)上止點的標定與修正;并應用在線自適應濾波方法實現(xiàn)缸壓數(shù)據(jù)的平滑處理;同時基于示功圖計算得到內(nèi)燃機的最大壓力升高率、燃燒放熱率、CA50、爆發(fā)壓力及其對應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/消費者運算模式來提高數(shù)據(jù)的共享能力,實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時運算的同時快速儲存結(jié)果。最后通過分析測試平臺中各個子程序模塊的運算時間占比情況,得出系統(tǒng)的實時性能與缸壓數(shù)據(jù)的平均化處理循環(huán)數(shù)密切相關(guān)。當循環(huán)為n時能滿足內(nèi)燃機最高轉(zhuǎn)速為n?1900r/min下的實時計算,能符合大多數(shù)柴油機燃燒分析的需求。通過上述兩部分工作,本文能獲得更加準確的缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù),并以在線測量和實時分析的模式實時地還原內(nèi)燃機缸內(nèi)實際燃燒狀態(tài),同時該燃燒分析系統(tǒng)可以實時地反映發(fā)動機的循環(huán)波動等瞬態(tài)特征。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK421.2
【圖文】：

2 缸壓信號在線自適應濾波的實現(xiàn)目前對于內(nèi)燃機缸內(nèi)燃燒性質(zhì)的試驗研究方法包括以示功圖為基礎的放熱規(guī)律計和以可視化為基礎的定容燃燒彈和光學發(fā)動機，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)。本文的實時在線分析系統(tǒng)采用以示功圖為基礎的熱規(guī)律計算方法，它的實時性能及時反映出燃燒狀況，以此來研究噴油規(guī)律等對內(nèi)機缸內(nèi)燃燒性質(zhì)的影響。放熱率的計算對缸壓信號光順程度要求很高，對測量過程中的干擾特別敏感，誤會在放熱率結(jié)果曲線中放大幾十倍，如圖 2-1 所示。曲線（b）會出現(xiàn)劇烈的波動，試驗者無法分析內(nèi)燃機此時的燃料燃燒的規(guī)律與特點。因此,去除示功圖中的雜波干對提高缸壓數(shù)據(jù)的準確性尤為重要，從而進一步準確分析內(nèi)燃機燃燒過程。

中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文的共振頻率的大小的計算一般由 Draper 方程（2-1）進行估算 = , m,n 是振型常量，B 是缸徑。用的單缸機缸徑 B=123mm，T 假設為 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。在實際安裝缸壓傳感器時受到安裝條件的保護，會在傳感器與燃燒室之間留有一段連接通道。在實際的燒不是均勻的，壓力波不是穩(wěn)定的，同時壓力波在測壓通道內(nèi)段出現(xiàn)鋸齒狀的波動情況。如圖 2-2 所示為缸壓傳感器的安裝

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 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所用的單缸機在安裝壓力傳感器時通道截面積為2mm，通道長度約為1率 f 約為 7KHz。對實測示功圖進行合理的濾波處理，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內(nèi)燃機示功圖進行干擾源的分析，探究適圖的合適濾波方法。對缸壓數(shù)據(jù)進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】

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本文編號：2807227