汽油機(jī)爆震診斷與控制策略的研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著石油資源的日益緊缺以及由此引發(fā)的燃油價(jià)格大幅提高，越來(lái)越多的發(fā)動(dòng)機(jī)制造商開(kāi)始采用更高的壓縮比來(lái)達(dá)到提高燃油經(jīng)濟(jì)性的目的；同時(shí)，排放法規(guī)嚴(yán)格要求使用無(wú)鉛汽油。這都導(dǎo)致汽油機(jī)發(fā)生爆震的可能性增大。爆震是限制火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)功率提高和經(jīng)濟(jì)性改善的一個(gè)重要因素，汽油機(jī)絕對(duì)不允許在強(qiáng)烈爆震的情況下工作，但當(dāng)輕微爆震時(shí)，燃燒接近定容燃燒，汽油機(jī)的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性均有所提高?，F(xiàn)代汽油機(jī)大多都有爆震控制裝置，但控制的原理、方法和精度一直在不斷改

2、進(jìn)之中。研究爆震信號(hào)的特征提取方法，強(qiáng)度判定和診斷方法，并通過(guò)現(xiàn)代電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于爆震信號(hào)的實(shí)時(shí)、精確的點(diǎn)火閉環(huán)控制，使汽油機(jī)能夠始終在輕微爆震附近(爆震邊緣)工作，對(duì)進(jìn)一步提高汽油機(jī)的性能、節(jié)省能源、減少排放具有重要的意義。
　　在對(duì)汽油機(jī)進(jìn)行爆震檢測(cè)的基礎(chǔ)上，研究了短時(shí)傅立葉變換(STFT)、平滑偽Wigner-Ville分布(SPWD)和離散小波變換(DWT)用于汽油機(jī)爆震特征提取的可行性和效果。發(fā)現(xiàn)：STFT和SPWD兩

3、種方法只有在適當(dāng)濾掉信號(hào)的低頻成分的前提下，才能從汽油機(jī)氣缸壓力信號(hào)和缸蓋振動(dòng)信號(hào)中提取出爆震特征；并且STFT和SPWD方法計(jì)算量大，耗時(shí)長(zhǎng)；利用DWT方法可以直接從氣缸壓力信號(hào)和缸蓋振動(dòng)信號(hào)中有效地提取出輕微爆震特征，與前兩種方法相比，速度更快，具有明顯的優(yōu)越性；而且，在只安裝一只加速度傳感器的情況下，利用DWT方法能夠提取出4個(gè)氣缸的爆震邊緣特征。
　　本文對(duì)20個(gè)時(shí)域參數(shù)進(jìn)行了分析研究，找出了其中適合描述小波變換特征域信號(hào)

4、爆震特征的指標(biāo)。針對(duì)其它指標(biāo)存在的隨工況變化比較敏感的缺陷，提出了一種相對(duì)能量指標(biāo)，該指標(biāo)將小波子帶信號(hào)和原始振動(dòng)信號(hào)關(guān)聯(lián)起來(lái)，對(duì)工況變化具有較好的適應(yīng)性，適合用于爆震判定。提出了用多個(gè)特征值組合起來(lái)作為爆震判定指標(biāo)判定爆震的方法，以彌補(bǔ)原來(lái)單個(gè)指標(biāo)判定爆震方法存在的不足。
　　在爆震診斷方法的研究中，將模糊聚類分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法應(yīng)用到爆震診斷中，提出小波結(jié)合模糊C-均值聚類的爆震診斷方法和小波結(jié)合模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的爆震診斷方法，給出

5、了兩種方法的原理，并分別用具體算例進(jìn)行了檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這兩種方法都能夠完成對(duì)汽油機(jī)燃燒模式的區(qū)分，并能診斷出爆震邊緣燃燒。這兩種方法相比，小波結(jié)合模糊C-均值聚類的爆震診斷方法更適合于用硬件實(shí)現(xiàn)。
　　為改進(jìn)現(xiàn)有汽油機(jī)爆震控制策略在實(shí)時(shí)性方面存在的不足，本文提出一種開(kāi)環(huán)與閉環(huán)相結(jié)合，在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)完成從信號(hào)檢測(cè)到點(diǎn)火提前角調(diào)整的爆震控制策略。研究了用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點(diǎn)火MAP圖來(lái)確定基本點(diǎn)火提前角的方法，建立了小波結(jié)合模糊C-均值