发动机燃烧不均匀检测系统以及检测方法技术方案

本发明专利技术具体涉及一种发动机燃烧不均匀检测系统以及检测方法，发动机燃烧不均匀检测系统，发动机燃烧不均匀检测系统包括：振动传感器，振动传感器设置于发动机的气缸体，用于检测气缸体的振动信号；管夹传感器，管夹传感器设置于发动机的高压油管，用于检测高压油管的高压油管脉冲信号；数据采集卡，数据采集卡分别与振动传感器和管夹传感器电连接；控制器，控制器与数据采集卡电连接，并根据数据采集卡采集到的振动信号和高压油管脉冲信号判断发动机是否燃烧不均匀。本发明专利技术提供的发动机燃烧不均匀检测系统，根据振动传感器以及管夹传感器检测到的信号，采用信号处理手段完成发动机各缸燃烧不均匀性的故障检测。各缸燃烧不均匀性的故障检测。各缸燃烧不均匀性的故障检测。

【技术实现步骤摘要】
发动机燃烧不均匀检测系统以及检测方法


[0001]本专利技术涉及发动机
，具体涉及一种发动机燃烧不均匀检测系统以及检测方法。

技术介绍

[0002]本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
[0003]发动机作为整车系统的动力部件，发动机各缸燃烧均匀是整车稳定运行的基础，尤其是柴油机在实际运行过程中受喷油器故障、性能标定等异常因素的影响导致汽缸内燃料未充分燃烧或未燃烧导致发动机出现燃烧不均匀或失火故障，进而导致柴油机排放超标、输出扭矩和输出动力的下降以及振动噪声恶化、异响等诸多问题。
[0004]因此，有必要对发动机的燃烧均匀性进行检测，各缸燃烧均匀具体体现为各缸缸压一致，缸压检测是最为准确的方法，但受限于缸压传感器成本高、可靠性差等因素不能普及。转速波动及扭振可以较好的诊断柴油机失火故障，但是，当某缸存在燃烧不充分时(未失火)，该缸缸压变化小，对转速波动影响小，通过转速信号进行燃烧不均匀性检测就会失效。
[0005]现有对发动机燃烧不均匀或失火故障的检测均存在有缺陷：
[0006]1)基于缸压信号的燃烧不均匀性检测属于侵入式的检测手段，该检测方式受限于缸压传感器成本高、可靠性差等因素仅限于实验室内使用，很难推广；
[0007]2)基于转速信号在发动机失火诊断(各缸缸压差距明显)方面的效果较好，但是，对于未失火状态下缸压不均匀性的检测(各缸缸压差异不明显)的效果较差，虽然可通过机器学习等方法提高检测精度，但机器学习方法完全依赖于所采集的试验数据，缺少特征机理的研究，合成的机器学习算法仅对试验数据负责，易受变转速、变工况、路面载荷波动的影响导致检测不稳定，同时需要外接三通转速传感器信号线易对ECU信号形成干扰；
[0008]3)现有基于振动信号的检测手段需要多个传感器采集相位信息及多缸振动信号进行检测，成本高且效率低。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供了一种发动机燃烧不均匀检测系统以及检测方法，目的是至少解决现有车辆对发动机燃烧不均匀检测比较复杂的技术问题，该目的是通过以下技术方案实现的：
[0010]本专利技术的第一方面提供了一种发动机燃烧不均匀检测系统，发动机燃烧不均匀检测系统包括：振动传感器，振动传感器设置于发动机的气缸体，用于检测气缸体的振动信号；管夹传感器，管夹传感器设置于发动机的高压油管，用于检测高压油管的高压油管脉冲信号；数据采集卡，数据采集卡分别与振动传感器和管夹传感器电连接；控制器，控制器与数据采集卡电连接的计算机可读存储介质，并根据数据采集卡采集到的振动信号和高压油管脉冲信号判断发动机是否燃烧不均匀。
[0011]本专利技术提供的发动机燃烧不均匀检测系统，根据振动传感器以及管夹传感器检测到的信号，采用信号处理手段完成发动机各缸燃烧不均匀性的故障检测。相较现有的诊断方法具有成本低、效率高、精度高的优点。解决了基于缸压信号的侵入式的检测手段成本高、可靠性差(传感器本身易出现故障)等问题的影响，解决了现有基于振动信号的检测手段成本高、效率低、精度差的问题。
[0012]进一步地，振动传感器设置于气缸体的上沿并位于发动机的多个气缸体之间的中间位置，振动传感器同时检测多个气缸体的振动信号。
[0013]本专利技术的第二方面提供了一种发动机燃烧不均匀检测方法，发动机燃烧不均匀检测方法根据本专利技术的第一方面的发动机燃烧不均匀检测系统来实施，发动机燃烧不均匀检测方法包括步骤：获取待检测工况下气缸体的振动信号X1以及高压油管脉冲信号X2；获取气缸体的多个冲程周期中的多个振动信号X1并生成信号X3，以及获取多个高压油管脉冲信号X2并生成信号X4；根据信号X4修正气缸体的喷油提前角后获取气缸体的上止点位置a；根据VMD算法处理信号X3得到信号X5，根据信号X5获取气缸体与上止点位置a对应的燃烧激励能量h；分析发动机的多个气缸体的多个燃烧激励能量h，根据多个燃烧激励能量h判断发动机的多个气缸体是否燃烧不均匀。
[0014]进一步地，根据VMD算法处理信号X3得到信号X5，根据信号X5获取气缸体与上止点位置a对应的燃烧激励能量h包括：获取发动机在试验工况的未燃烧状态下气缸体的机械激励能量a；获取发动机在待检测工况下气缸体的振动信号X3，并根据振动信号X3计算气缸体的激励能量A；计算激励能量A减去机械激励能量a，以获得气缸体在待检测工况下与上止点位置a对应的燃烧激励能量h。
[0015]进一步地，获取发动机在试验工况的未燃烧状态下气缸体的机械激励能量a具体包括：控制发动机在试验状态下稳定运行于倒拖工况；记录下不同转速、不同进气量下的发火相位信息以及气缸体的振动信号；根据发火相位信息以及气缸体的振动信号，计算气缸体在试验工况下与上止点位置a对应的机械激励能量a。
[0016]进一步地，记录下不同转速、不同进气量下的发火相位信息以及气缸体的振动信号具体包括：通过调整进气节流阀的开度的方式控制发动机的进气量，记录不同转速、不同进气流量下发火相位以及气缸体的振动信号。具体地，进气节流阀可以通过ECU信号控制阀门开度，以此调整发动机的进气量降低排放。
[0017]进一步地，根据VMD算法处理信号X3得到信号X5，根据信号X5获取气缸体与上止点位置a对应的燃烧激励能量h还包括：根据VMD算法分解振动信号X3进行VMD分解后获取各个IMF模态分离的时域信号ui；根据多个高压油管脉冲信号X2生成的信号X4确认发火相位信息；根据各个IMF模态分量以及发火相位信息生成燃烧激励能量h。
[0018]进一步地，根据VMD算法分解振动信号X3进行VMD分解后获取各个IMF模态分离的时域信号ui还包括：计算各个IMF模态分量的自功率谱，并获取各个IMF模态分量的中心频率Fi；查询各个中心频率Fi是否含有发动机点火频率，若不含发动机点火频率则重新调整VMD算法参数，直到获取含有发动机点火频率的各个IMF模态分量。
[0019]进一步地，根据多个燃烧激励能量h判断发动机的多个气缸体是否燃烧不均匀具体包括：比较相邻两个气缸体的两个燃烧激励能量h；根据两个燃烧激励能量h的差值大于预设差值，则判定发动机的相邻两个气缸体燃烧不均匀。
[0020]进一步地，根据两个燃烧激励能量h的差值大于预设差值，则判定发动机的相邻两个气缸体燃烧不均匀后还包括：根据相邻两个气缸体燃烧不均匀，且前气缸体的燃烧激励能量h大于后气缸体的燃烧激励能量h，则判定前气缸体的缸压增加且后气缸体的缸压减小；根据相邻两个气缸体燃烧不均匀，且前气缸体的燃烧激励能量h小于后气缸体的燃烧激励能量h，则判定前气缸体的缸压减小且后气缸体的缸压增加。
附图说明
[0021]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0022]图1为本专利技术一个实施例的发动机燃烧不均匀检测系统的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发动机燃烧不均匀检测系统，其特征在于，所述发动机燃烧不均匀检测系统包括：振动传感器，所述振动传感器设置于发动机的气缸体，用于检测所述气缸体的振动信号；管夹传感器，所述管夹传感器设置于所述发动机的高压油管，用于检测所述高压油管的高压油管脉冲信号；数据采集卡，所述数据采集卡分别与所述振动传感器和所述管夹传感器电连接；控制器，所述控制器具有与所述数据采集卡电连接的计算机可读存储介质，并根据所述数据采集卡采集到的所述振动信号和所述高压油管脉冲信号判断所述发动机是否燃烧不均匀。2.根据权利要求1所述的发动机燃烧不均匀检测系统，其特征在于，所述振动传感器设置于所述气缸体的上沿并位于所述发动机的多个气缸体之间的中间位置，所述振动传感器同时检测所述多个气缸体的振动信号。3.一种发动机燃烧不均匀检测方法，其特征在于，所述发动机燃烧不均匀检测方法根据权利要求1或2所述的发动机燃烧不均匀检测系统来实施，所述发动机燃烧不均匀检测方法包括步骤：获取待检测工况下气缸体的振动信号X1以及高压油管脉冲信号X2；获取所述气缸体的多个冲程周期中的多个所述振动信号X1并生成信号X3，以及获取多个所述高压油管脉冲信号X2并生成信号X4；根据所述信号X4修正所述气缸体的喷油提前角后获取所述气缸体的上止点位置a；根据VMD算法处理信号X3得到信号X5，根据所述信号X5获取所述气缸体与所述上止点位置a对应的燃烧激励能量h；分析发动机的多个气缸体的多个所述燃烧激励能量h，根据多个所述燃烧激励能量h判断所述发动机的所述多个气缸体是否燃烧不均匀。4.根据权利要求3所述的发动机燃烧不均匀检测方法，其特征在于，所述根据VMD算法处理信号X3得到信号X5，根据所述信号X5获取所述气缸体与所述上止点位置a对应的燃烧激励能量h包括：获取所述发动机在试验工况的未燃烧状态下所述气缸体的机械激励能量a；获取所述发动机在待检测工况下所述气缸体的所述振动信号X3，并根据所述振动信号X3计算所述气缸体的激励能量A；计算所述激励能量A减去所述机械激励能量a，以获得所述气缸体在待检测工况下与所述上止点位置a对应的所述燃烧激励能量h。5.根据权利要求3所述的发动机燃烧不均匀检测方法，其特征在于，所述获取所述发动机在试验工况的未燃烧状态下所述气缸体的机械激励能量a具体包括：控制所述发动机在试验状态下稳定运行于倒拖工况；记录下不同转速、...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙荣健，范玉川，张晓雨，曹虎，王建金，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：