汽車發(fā)動機(jī)爆震量化方法研究

摘要：本文研究計(jì)出一種相對簡單易行的汽油機(jī)爆震模擬試驗(yàn)方法，有利于提高汽油機(jī)爆震的維修水平。利用底盤測功機(jī)和油門踏板保持機(jī)構(gòu)車輛的負(fù)荷與轉(zhuǎn)速恒定，粵過改變空燃比改變?nèi)紵隣顩r從而誘導(dǎo)爆震的出現(xiàn)，再通過解碼器與發(fā)動機(jī)控制單元進(jìn)行通訊采集和記錄原車傳感器器信號，并結(jié)合聲級計(jì)等維修企業(yè)常用的工具設(shè)備。確定在一定轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下，爆震出現(xiàn)時爆震傳感器闞位。由此些不解體車輛的前提下對在用車是否發(fā)生爆震進(jìn)行判定，更好的指導(dǎo)廣大汽車維修人員和車輛使用者判斷車輛是否發(fā)生了爆震以及爆震的程度，為是否需要進(jìn)一步維修提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：爆震 量化方法 發(fā)動機(jī)

中圖分類號：U464 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098x(2012)02(b)-0039-01

爆震是汽油機(jī)不正常燃燒現(xiàn)象之一，隨著車輛使用和磨損車輛可能會出現(xiàn)輕微或者嚴(yán)重的爆震，目前在實(shí)驗(yàn)室或研發(fā)領(lǐng)域，通常通過測燃燒室噪聲、氣缸壓力和機(jī)體振動等方法對爆震的出現(xiàn)進(jìn)行測量和評價(jià)，但以上方法對于在用車輛檢測起來難度較大；在車輛使用和維修中。主要借助維修人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，對于爆震沒有一個統(tǒng)一的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和簡單易行的方法來界定正常與否。本文研究并設(shè)計(jì)出一種相對簡單易行的汽油機(jī)爆震模擬試驗(yàn)方法，有利于提高汽油機(jī)爆震的維修水平。

1汽車發(fā)動機(jī)爆震概述

爆震是汽油機(jī)不正常燃燒現(xiàn)象之一，對于爆震的定義，Oppenheirn對爆震作了一個較全面的定義：“爆震(或敲缸)是一種不理想的燃燒方式，它是自發(fā)地和隨機(jī)地產(chǎn)生的。導(dǎo)致銳利的壓力脈沖，并伴隨有沖量和機(jī)體的震動和特征相同的噪聲?！陛p微爆震可以改善發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性，強(qiáng)化燃燒，但中等程度以上的爆震會使燃燒惡化，對發(fā)動機(jī)產(chǎn)生不良影響。

2汽車發(fā)動機(jī)爆震量化方法設(shè)計(jì)

2.1實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

(1)傳感器選用，本文設(shè)計(jì)了一套汽車發(fā)動機(jī)爆震檢測裝置，其中這套裝置是以爆震傳感器為核心，輔以電源，數(shù)據(jù)線等輔助裝置。本文采用的爆震傳感器為sI-EMENS VDO生產(chǎn)的共振型爆震傳感器，型號為s107583009Z，裝在Audi及大眾多種車型上，具有很強(qiáng)通用性，該傳感器的頻響范圍為3～25kHz，傳感器在7kHz的靈敏度35mV/g，阻抗R>1MΩ，工作溫度為40-150℃，端子數(shù)為3。本文發(fā)動機(jī)采用的方案為：通過寬頻共振型爆震傳感器檢測機(jī)體的振動來評價(jià)汽油機(jī)的爆震情況，利用解碼器讀取發(fā)動機(jī)控制單元的數(shù)據(jù)流中關(guān)于爆震強(qiáng)度傳感器反饋的數(shù)據(jù)并對比聲級計(jì)檢測聲音的結(jié)果及相關(guān)性分析，判斷爆震的出現(xiàn)。

(2)數(shù)據(jù)采集方式選擇，由于爆震信號僅在缸內(nèi)氣體燃燒期間發(fā)生，為了避免因?yàn)槠渌虻臋C(jī)械振動的干擾引起錯誤檢測，因此系統(tǒng)只在點(diǎn)火后的一段時間內(nèi)進(jìn)行爆震檢測。開窗時刻的選擇也是一個待解決的問題?，F(xiàn)在通常都取開始和結(jié)束于固定的曲軸角度，但是由于幅度最大的爆震信號每個循環(huán)各不相同，開窗時問取的太長包含了不必要的噪聲信號爆震處理時間也相對較長；取的太短又丟失了一些重要的信息。最新的研究成果是選擇可以移動的開窗函數(shù)，開窗的時間也是可變的。為確切的檢測和控制爆震信號，首先對爆震傳感器信號進(jìn)行濾波并將濾波后的信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后通過對爆震窗口(包括窗口起始時刻和窗口長度)的確定來對信號進(jìn)行積分，再利用爆震門檻值圖表查詢當(dāng)前閾值，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，計(jì)算均值，如高于門檻值則認(rèn)為發(fā)生爆震。

(3)結(jié)合爆震控制原理采集相關(guān)數(shù)據(jù)流，在我們使用解碼器對車輛電控系統(tǒng)進(jìn)行操作時，有一個標(biāo)準(zhǔn)功能稱為“數(shù)據(jù)流讀取”或“閱讀數(shù)據(jù)塊”，它的作用是用來顯示從控制單元中到的所有運(yùn)行參數(shù)，通常顯示為各個傳感器傳遞給控制單元的數(shù)值，有時也包括一些系統(tǒng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算后的結(jié)果。包括狀態(tài)量和模擬量：狀態(tài)式參數(shù)表示兩種狀態(tài)之一，如ON或OFF、開(OPEN)或關(guān)(CLOSE)、高(HI)或低(LO)、濃(RICH)或稀(LEAN)、YES或NO等等；模擬式參數(shù)值則反映出相應(yīng)器件工作時被測量的測量值，如電壓、壓力、溫度、速度等，儀器用相應(yīng)的計(jì)量單位顯示這些值。由上述分析可知車輛通過采集爆震傳感器的電壓值，并通過濾波、積分等一系列計(jì)算并結(jié)合曲軸位置傳感器，轉(zhuǎn)換為各缸的系統(tǒng)電壓值，從而與ECU內(nèi)的閥值進(jìn)行比較。爆震超限時通過推遲點(diǎn)火提前角以控制爆震的趨勢。因此可通過讀取該車數(shù)據(jù)流分析原車設(shè)計(jì)及標(biāo)定過程中采用的爆震控制策略。

2.2測試方法確定

2.2.1爆震評價(jià)指標(biāo)

測試系統(tǒng)根據(jù)什么來判斷發(fā)動機(jī)是否發(fā)生爆震，即爆震的閾值(或稱評價(jià)指標(biāo)、爆震基準(zhǔn))是爆震檢測、控制系統(tǒng)的一個十分重要的參數(shù)，一個合理的爆震評價(jià)指標(biāo)不僅能夠?qū)Ρ疬M(jìn)行準(zhǔn)確的評價(jià)，而且要求響應(yīng)性好，能迅速、及時地判斷爆震，同時電路簡單可靠也是十分必要的。由于共振型爆震傳感器的輸出信號是一個高頻的振動信號，汽油機(jī)有爆震時，信號的幅值大幅度增加，因此可以采用峰值電壓Vp作為爆震的評價(jià)指標(biāo)。我們通過VAG-COM采集到的數(shù)據(jù)流反映了經(jīng)過發(fā)動機(jī)控制單元經(jīng)過濾波、A/D轉(zhuǎn)換、窗口采樣、積分等一系列處理后，依據(jù)各缸的點(diǎn)火順序得到各缸的振動信號，此Vp信號是一定數(shù)量循環(huán)內(nèi)的平均值。當(dāng)Vp大于爆震判斷基準(zhǔn)Vc時，控制單元判斷汽油機(jī)發(fā)生爆震，當(dāng)Vp小于爆震判斷基準(zhǔn)Vc時認(rèn)為沒有發(fā)生爆震。

2.2.2判定方法分析

在ME系統(tǒng)中爆震的控制策略，簡單的說就是發(fā)動機(jī)控制單元采集爆震傳感器反饋的振動信號并對其進(jìn)行濾波積分等處理，再根據(jù)點(diǎn)火順序?qū)⒌玫降谋鹦盘柗峙涞礁鞲咨?，如果爆震傳感器信號?qiáng)度超過某一閾值，則通過推遲點(diǎn)火提前角來減少爆震的傾向；如果爆震強(qiáng)度減輕則逐步恢復(fù)點(diǎn)火提前角；如仍然有爆震傾向則進(jìn)一步推遲。

考慮在用車和維修行業(yè)的特點(diǎn)，并不關(guān)心偶爾發(fā)生的一兩次爆震。即偶爾的Vp大于Vc并不足以判斷車輛是否發(fā)生故障，因此需引入爆震平均強(qiáng)度來指示車輛是否發(fā)生爆震故障需要維修。爆震的強(qiáng)度通常用爆震率進(jìn)行評定，爆震率定義為發(fā)生爆震的循環(huán)數(shù)與實(shí)際的工作循環(huán)數(shù)之比。本文對爆震強(qiáng)度作如下定義：無爆震和有爆震。結(jié)合實(shí)際維修經(jīng)驗(yàn)，在無爆震時，系統(tǒng)可以檢測到偶發(fā)的Vp大干Vc的情況，但人耳無法聽到，系統(tǒng)也并不對點(diǎn)火提前角進(jìn)行調(diào)控；爆震時，維修技師已經(jīng)可以聽見清脆的爆震聲，系統(tǒng)已經(jīng)開始對點(diǎn)火提前角進(jìn)行調(diào)控。

由于現(xiàn)代電控車輛發(fā)動機(jī)ECU會根據(jù)各種因素的變化作出相應(yīng)并且通過推遲點(diǎn)火提前角在一定程度上可以有效地控制爆震，通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本文設(shè)計(jì)的檢測分析方法，可以很好的檢測到發(fā)動機(jī)爆震。測試效果滿足實(shí)際工作的研究。

參考文獻(xiàn)

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