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技术

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，本发明专利技术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；本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于柴油机
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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。本专利技术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Fx，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Fx的平方定义为光谱图Sx，因此Sx是一个非负分布：Sχ(τ,f)＝|Fχ(τ,f；h)|2则压力信号全局范围内的能量分布Ex为：计算出压力信号的光谱图作为加权函数，并根据以下公式计算出压力信号的平均瞬时频率为：其中，v为τ时刻的速率。进一步地，在步骤5中：在短脉宽条件下，通过针阀位移传感器7实际测试得出的针阀开启时刻、针阀最大开度所对应的时刻及针阀关闭时刻，得出压力平均瞬时频率所识别出的关键时间特征点；在长脉宽条件下，能对针阀达到最大开度的时刻、针阀达到最大开度的平台期以及针阀开始关闭的时刻进行识别。本专利技术有益效果1.本专利技术所提及的方法可用于各类喷油器入口处压力信号的处理分析，具有普适性；2.本专利技术所提及的时频分析方法，对喷油器入口处压力信号进行处理后即可对喷油过程关键时间特征进行精准识别；3.本专利技术相当于一个虚拟的针阀位移传感器，在缺少针阀传感器或无法加装该传感器时，也可以实现对针阀开启、关闭及针阀达到最大升程等时刻进行准确检测，具有一定的实际意义；4.本专利技术操作简单，使用者无需掌握本专利技术的原理即可实现最终目的，可操作性强。附图说明图1为本专利技术的燃油系统测试系统图，其中1为油箱、2为燃油滤清器、3为高压油泵、4为高压油轨、5为喷油器、6为压力传感器、7为针阀升程传感器；图2为本专利技术的喷油器入口处压力信号的频谱图；图3为本专利技术的燃油系统联合测试图，其中(a)为喷油器入口压力，(b)为针阀升程，(c)为喷油速率；图4为本专利技术的短脉宽喷油器入口压力信号平均瞬时频率图；图5为本专利技术的长脉宽喷油器入口压力信号平均瞬时频率图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。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：如图1所示，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，得到真实且理想的数据曲线，如图3所示；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，如图2所示；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。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。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，为该处压力信号的提取频率提供了一定的参考。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Fx，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Fx的平方定义为光谱图Sx，因此Sx是一个非负分布：Sχ(τ,f)＝|Fχ(τ,f；h)|2则压力信号全局范围内的能量分布Ex为：计算出压力信号的光谱图作为加权函数，并根据以下公式计算出压力信号的平均瞬时频率为：其中，v为τ时刻的速率。在步骤5中：在短脉宽条件下，通过针阀位移传感器7实际测试得出的针阀开启时刻、针阀最大开度所对应的时刻及针阀关闭时刻，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，其特征在于：所述方法包括以下步骤/n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；/n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；/n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；/n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；/n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。/n

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于：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。


2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，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。


3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，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。


4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：董全，徐宏宇，肖友洪，王迪，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23