一种发动机变工况下控制参数的在线检测装置和检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种发动机变工况下控制参数的在线检测装置，包括：发动机瞬态数据采集设备(1)、计算机(2)、进气凸轮相位传感器(3)、排气凸轮相位传感器(4)、电荷放大器(5)、火花塞式缸压传感器(6)、点火线圈(7)；第一电流互感器(8)、第二电流互感器(9)、转速传感器(12)；发动机在目标变工况下运行时，检测软件基于曲轴转角信号记录各个控制信号数据；检测软件求解器实测控制信号，得到发动机每个工作循环的控制参数。该检测装置和检测方法直接通过原始控制信号求解发动机的控制参数，无需INCA或标定公司的帮助就可得到关键控制参数，且测量精度较高。

【技术实现步骤摘要】
一种发动机变工况下控制参数的在线检测装置和检测方法
本专利技术涉及一种内燃机测试方法，尤其是涉及一种发动机变工况下控制参数的在线检测装置和检测方法。
技术介绍
汽车节能减排是世界上各相关领域科学家与工程师们坚持不懈研究的课题。车用发动机作为汽车的动力源，同时也是排放污染的源头。改善发动机性能、提高燃油经济性、制污染物生成是汽车节能减排最为直接有效的技术路线。当前国内各大企业主要是采用逆向开发的方式进行先进发动机的研发，即以一台或多台先进发动机作为标杆样机，参考样机的结构参数、性能参数及控制参数，进行新款发动机的研发。为了获取标杆样机的各项数据，需要对先进发动机进行台架性能对标试验及整车瞬态性能试验。各项试验数据对发动机前期的概念设计，中期的性能优化以及后期的整机标定都起到重要的参考及指导作用。其中，发动机的控制参数直接影响发动机的各项性能。测量发动机控制参数的难点1：发动机的控制参数可以通过INCA等发动机标定软件直接读取，但是在进行标杆样机的性能试验时，其生产商不会为试验方提供INCA或其它设备读取及测量发动机的控制参数。目前，相关研究人员已经可以运用示波器通过同时测量发动机转速信号及一个控制信号(如：点火信号)，分析出发动机的控制参数(如：点火时刻)，但此方法仅局限于人工读取稳态工况下一个或数个循环的控制参数，且不能实现在线检测，更不能实现多通道连续采集，效率低下，不能运用于试验数据采集及在线检测过程。发动机在稳态工况下的性能研究工作已经开展得较为全面；而在整车运行过程中，发动机基本处于瞬变工况，仅通过研究发动机在稳态工况下的性能，对于提升发动机在整车运行状态下的性能具有一定的局限性，目前，提升发动机在瞬变工况下的性能是一个重要的发展方向。为了研究发动机控制参数在瞬变工况下对整机性能的影响，需要精确测量出发动机在每个工作循环下的各项参数。测量发动机控制参数的难点2：传统的标定软件，如INCA，INCA只能基于时间进行数据采集数据，不能基于曲轴转角或循环进行采集数据，由于数据采集频率有限，不能达到测量每个工作循环的量级，若无法获取发动机在每个工作循环下的控制参数，则难以优化发动机在瞬变工况下的控制参数，亦难以研究发动机在每个工作循环下的性能特性，进而难以进一步提升发动机的瞬变性能。因此需要通过其它方法获取标杆样机的控制参数，既满足发动机稳态工况下的控制参数测量，也满足发动机在瞬变工况下的控制参数测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过专用发动机瞬态数据采集设备，测量基于曲轴转角的发动机控制信号，如点火信号、喷油信号、进气凸轮相位信号、排气凸轮相位信号等，根据所测信号实时求解出对应的控制参数，如：点火时刻、喷油时刻、喷油持续期、进气VVT、排气VVT等，并根据需求是现实控制参数的实时存储。本专利技术提供了一种发动机变工况下控制参数的在线检测装置，包括：发动机瞬态数据采集设备、计算机、进气凸轮相位传感器、排气凸轮相位传感器、电荷放大器、火花塞式缸压传感器、点火线圈；第一电流互感器、第二电流互感器、转速传感器，其特征在于：在发动机转速传感器的转速输出信号线上并联一组屏蔽线束，将转速信号输入到发动机瞬态数据检测设备中；将一缸的点火线圈其中一根线束剪断，在断口出新增一段第一线束，该第一线束在第一电流互感器上穿心缠绕5圈，然后将该第一线束与点火线圈的断口线束连接，使点火线圈形成原机完整的回路，再将第一电流互感器的输出电压信号通过屏蔽线束输入到发动机瞬态数据采集设备中；将一缸喷油器的其中一根线束剪断，在断口出新增一段第二线束，该第二线束需在第二电流互感器上穿心缠绕圈左右，然后将第二线束与喷油器的断口线束连接，使喷油器线束形成完整的回路，保证喷油能够正常进行，将第二电流互感器的输出电压信号通过屏蔽线束输入到发动机瞬态数据采集设备中；在进气凸轮相位传感器的信号输出线束上并联一组屏蔽线，通过屏蔽线将其相位信号输入到发动机瞬态数据采集设备中；在排气凸轮相位传感器的信号输出线束上并联一组屏蔽线，通过屏蔽线将其相位信号输入到发动机瞬态数据采集设备中；将火花塞式缸压传感器输出的电荷信号经过电荷放大器转换为电压信号，并通过屏蔽线输入到发动机瞬态数据采集设备进行采集；发动机瞬态数据采集设备与计算机通过数据线连接；发动机运行时，通过检测软件，在每读取到一个曲轴转角信号时就记录一次信号数据，信号数据包括：记录点火信号数据、喷油信号数据、进气凸轮相位信号数据、排气凸轮相位信号数据；检测软件同时根据记录数据求解得到发动机对应的控制参数为点火时刻、喷油时刻、喷油持续期、进气凸轮相位及排气凸轮相位。本专利技术还提供了一种发动机变工况下控制参数采集设备的在线检测方法，具体包括以下步骤：步骤1、启动发动机变工况下控制参数采集设备及检测软件，并在检测软件中输入发动机的参数及传感器的参数；步骤2、在进行正式试验之前，需调整上止点，并将上止点信息储存在检测软件中，避免发动机重启后丢失上止点；步骤3、启动发动机，调整发动机的工况，使其在目标变工况下运行；通过检测软件记录基于曲轴转角的试验数据，包含点火信号、喷油信号、进气凸轮相位信号、排气凸轮相位信号数据。采用本专利技术的技术方案所带来的技术效果是：1)直接通过原始控制信号求解发动机的控制参数，无需INCA或标定公司的帮助就可得到关键控制参数，且测量精度较高；2)可以精确测量出发动机在瞬变工况下每个循环的控制参数，将发动机性能研究精准到每个循环；3)提供了一种通用的发动机变工况下控制参数的在线检测方法，适用于同类型的所有发动机；5)实现了多个控制参数的实时测量；4)应用更加广泛，更加利于推广使用。附图说明现在将描述如本专利技术的优选但非限制性的实施例，本专利技术的这些和其他特征、方面和优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显而易见，其中：图1本专利技术在线检测装置结构原理图；图2点火信号曲线；图3喷油信号曲线；图4进气凸轮相位信号曲线；图5排气凸轮相位信号曲线；图6点火时刻的比较曲线；图7喷油持续期的比较曲线；图8进气凸轮相位的比较曲线；1为发动机瞬态数据采集设备；2为计算机；3为进气凸轮相位传感器；4为排气凸轮相位传感器；5为电荷放大器；6为火花塞式缸压传感器；7为点火线圈；8、9为电流互感器；10为喷油器；11为发动机；12为转速传感器；13为发动机控制单元。具体实施方式以下结合附图1-8对本专利技术的技术方案进行详细说明。如图1所示，本专利技术提供过了一种发动机变工况下控制参数的在线检测装置，包括：发动机瞬态数据采集设备1、计算机2、进气凸轮相位传感器3、排气凸轮相位传感器4、电荷放大器5、火花塞式缸压传感器6、点火线圈7；第一电流互感器8、第二电流互感器9、转速传感器12。在发动机转速传感器12的转速输出信号线上并联一组屏蔽线束，将转速信号输入到发动机瞬态数据检测设备1中，发动机瞬态数据采集设备1，该实施例中具体为采用燃烧分析仪，将发动机转动一转的转速信号划分为360°CA，即产生360个曲轴转角信号，其中包含1个触发信号。曲轴转角信号通常为脉冲信号，360个曲轴转角信号对应360个脉冲，触发信号对应的脉冲幅值高于其他脉冲。将一缸的点火线圈7其中一根线束剪断，在断口出新增一段普通线束，该延长线束需在第一电流互感器8上穿心缠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机变工况下控制参数的在线检测装置，包括：发动机瞬态数据采集设备(1)、计算机(2)、进气凸轮相位传感器(3)、排气凸轮相位传感器(4)、电荷放大器(5)、火花塞式缸压传感器(6)、点火线圈(7)；第一电流互感器(8)、第二电流互感器(9)、转速传感器(12)，其特征在于：在发动机转速传感器(12)的转速输出信号线上并联一组屏蔽线束，将转速信号输入到发动机瞬态数据检测设备(1)中；将一缸的点火线圈(70)其中一根线束剪断，在断口出新增一段第一线束，该第一线束在第一电流互感器(8)上穿心缠绕5圈，然后将该第一线束与点火线圈(7)的断口线束连接，使点火线圈(7)形成原机完整的回路，再将第一电流互感器(8)的输出电压信号通过屏蔽线束输入到发动机瞬态数据采集设备(1)中；将一缸喷油器(10)的其中一根线束剪断，在断口出新增一段第二线束，该第二线束需在第二电流互感器(9)上穿心缠绕(5)圈左右，然后将第二线束与喷油器(10)的断口线束连接，使喷油器线束形成完整的回路，保证喷油能够正常进行，将第二电流互感器(9)的输出电压信号通过屏蔽线束输入到发动机瞬态数据采集设备(1)中；在进气凸轮相位传感器(3)的信号输出线束上并联一组屏蔽线，通过屏蔽线将其相位信号输入到发动机瞬态数据采集设备(1)中；在排气凸轮相位传感器(4)的信号输出线束上并联一组屏蔽线，通过屏蔽线将其相位信号输入到发动机瞬态数据采集设备(1)中；将火花塞式缸压传感器(6)输出的电荷信号经过电荷放大器(1)转换为电压信号，并通过屏蔽线输入到发动机瞬态数据采集设备(1)进行采集；发动机瞬态数据采集设备(1)与计算机(2)通过数据线连接；发动机运行时，通过检测软件，在每读取到一个曲轴转角信号时就记录一次信号数据，信号数据包括：记录点火信号数据、喷油信号数据、进气凸轮相位信号数据、排气凸轮相位信号数据；检测软件同时根据记录数据求解得到发动机对应的控制参数为点火时刻、喷油时刻、喷油持续期、进气凸轮相位及排气凸轮相位。...

【技术特征摘要】
1.一种发动机变工况下控制参数的在线检测装置，包括：发动机瞬态数据采集设备(1)、计算机(2)、进气凸轮相位传感器(3)、排气凸轮相位传感器(4)、电荷放大器(5)、火花塞式缸压传感器(6)、点火线圈(7)；第一电流互感器(8)、第二电流互感器(9)、转速传感器(12)，其特征在于：在发动机转速传感器(12)的转速输出信号线上并联一组屏蔽线束，将转速信号输入到发动机瞬态数据检测设备(1)中；将一缸的点火线圈(70)其中一根线束剪断，在断口出新增一段第一线束，该第一线束在第一电流互感器(8)上穿心缠绕5圈，然后将该第一线束与点火线圈(7)的断口线束连接，使点火线圈(7)形成原机完整的回路，再将第一电流互感器(8)的输出电压信号通过屏蔽线束输入到发动机瞬态数据采集设备(1)中；将一缸喷油器(10)的其中一根线束剪断，在断口出新增一段第二线束，该第二线束需在第二电流互感器(9)上穿心缠绕(5)圈左右，然后将第二线束与喷油器(10)的断口线束连接，使喷油器线束形成完整的回路，保证喷油能够正常进行，将第二电流互感器(9)的输出电压信号通过屏蔽线束输入到发动机瞬态数据采集设备(1)中；在进气凸轮相位传感器(3)的信号输出线束上并联一组屏蔽线，通过屏蔽线将其相位信号输入到发动机瞬态数据采集设备(1)中；在排气凸轮相位传感器(4)的信号输出线束上并联一组屏蔽线，通过屏蔽线将其相位信号输入到发动机瞬态数据采集设备(1)中；将火花塞式缸压传感器(6)输出的电荷信号经过电荷放大器(1)转换为电压信号，并通过屏蔽线输入到发动机瞬态数据采集设备(1)进行采集；发动机瞬态数据采集设备(1)与计算机(2)通过数据线连接；发动机运行时，通过检测软件，在每读取到一个曲轴转角信号时就记录一次信号数据，信号数据包括：记录点火信号数据、喷油信号数据、进气凸轮相位信号数据、排气凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敬平，朱国辉，付建勤，刘琦，袁志鹏，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43