Изобретение относится к измерительной технике, в частности к испытаниям двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и служит для выявления детонации в ДВС с искровым замыканием.
Цель изобретения - повышение достоверности идентификации детонации ДВС.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства, позволяющего реализовать предлагаемый способ; на фиг.2 - алгоритм работы устройства; на фиг.З - характерные формы вибросигналов, иллюстрирующие формирование огибающих вибросигналов; на фиг.4 - формирование эталонного сигнала.
Способ заключается в том что при работе двигателя регистрируют колебания, например стенок камеры сгорания, осуществляют фильтрацию этих колебаний, по меньшей мере в одном частотном диапазоне, соответствующем частоте колебаний при детонации, формируют огибающую этого сигнала а затем сравнивают ее с формой эталонного сигнала, предварительно определенного в том же частотном диапазоне путем осреднения серии огибающих сигналов датчика, полученных при работе двигателя на детонационном режиме Сравнение сигналов осуществляют по подобию форм
О
о ел ю ел
ю
указанных огибающих и на основе сравнения делают вывод о наличии или отсутствии детонации в двигателе.
Способ может быть реализован устройством, содержащим датчик 1 детонации, Например пьезоэлектрический акселеро- для регистрации колебаний стенок камеры сгорания, подключенный по меньшей мере через один полосовой фильтр 2 к блоку 3 формирования огибающей, включающему в себя пиковый детектор и низкочастотный фильтр, датчик 4 положения коленчатого вала и микропроцессорный счетно-аналитический блок, состоящий из аналого-цифрового преобразователя 5 (АЦП), арифметически-логического устройства б (АЛУ), постоянного запоминающего уртройства 7 (ПЗУ), оперативного запоминающего устройства 8 (ОЗУ), таймера 9, а тЬкже входного 10 и выходного 11 интерфейсов. Взаимосвязанная работа этих устройств осуществляется с помощью коммутатора 12.
Способ осуществляют следующим об- р азом.
Возникающие при работе двигателя колебания стенок камеры сгорания регистрируют датчиком 1 (кривая 13, фиг.З). Посредством полосового фильтра 2 осуществляют фильтрацию этого сигнала в одном из час- диапазонов, наиболее характерных для детонационного сгорания Затем с по- блока 3 формирования огибающей выделяют огибающую этого сигнала (кривая 14, фиг.З). В момент возможного возникновения детонации, определяемый с помощью датчика 4 положения коленчатого вЬла, из ПЗУ 7 микропроцессорного устройства считывается эталонный сигнал, соответствующий усредненному значению процесса изменения величины колебаний характеризующий форму огибающей при наличии детонации.
Данный эталонный сигнал предварительно получают следующим образом. Двигатель, работающий на заведомо детонационном режиме, исследуется описанным выше способом: возникающие при детонации в камере сгорания ДВС затухающие колебания давления газа в частотном диапазоне 5- 20 кГц воспринимаются датчиком 1, выделяются полосовым фильтром 2 и обрабатываются блоком 3, формирующим огибающую 15 сигнала. Из полученной при этом серии огибающих 16с помощью математической обработки определяется среднеарифметическая функция огибающей 17 (фиг.4). Преобразованная АЦП 5, она записывается в ПЗУ 7 и является эта- лонным сигналом, характеризующим
среднестатистический процесс протекания колебаний, регистрируемых датчиком при детонации в данном частотном диапазоне (фиг.З).
Идентификация детонационных циклов
производится путем сравнения формы огибающей сигнала, полученного с датчика, с эталонной формой огибающей, хранящейся в ПЗУ Это сравнение осуществляет АЛУ 6,
которое определяет параметры, характеризующие степень подобия формы сравниваемых кривых и интенсивность протекания процесса детонации. Так, если
F(t) - уровень огибающей обработанного сигнала датчика;
H(t) - эталонный сигнал, хранящийся в ПЗУ;
F(t)H(t) - коэффициент пропорциональности;
F(t)dt - постоянная составляющая;
L - длина анализируемого участка, то относительное отклонение формы огибающей от эталонной кривой Е0тн определяется из соотношения
30
dt
которое с учетом условий / Н ft) О и
Q
J H(t)J dt 1, после соответствующих преобразований принимает вид
vmt)2dt
к1
K2L
1
Если определенная таким образом величина Еотн не превышает некоторого выбранного по критерию минимально допустимого отклонения формы значения Е0тн, например 0,5, то цикл классифицируется как детонационный и выходное устройство микропроцессорного блока выдает сигнал о наличии детонации, который может быть использовано для корректировки управления углом опережения зажигания
Надежность идентификации детонации можно повысить, если анализировать сигнал датчика детонации на нескольких частотных диапазонах, характерных для детонационного сгорания. Для этого система оборудуется дополнительно полосовыми фильтрами и устройствами выделения огибающей сигнала в этих частотных диапазонах. В АЛУ каждая полученная огибающая сравнивается с соответствующей ей эталонной. Выходной управляющий сигнал о наличии детонации формируется лишь
при положительном решении о наличии детонации во всех измерительных каналах одновременно.
Таким образом, согласно предлагаемому способу, решение о наличии детонации принимается на основании сравнения формы огибающей сигнала с эталонной формой, характерной для наличия детонации, которая наиболее полно характеризуется не амплитудой отдельных составляющих, воспринимаемых датчиком колебаний, а формой огибающей процесса изменения этих колебаний. Сигналы, воспринятые датчиком от различных источников фонового шума недетонационного характера, даже при равных амплитудных значениях с эталонным сигналом, вследствие отличия формы огибающей не будут идентифицированы как детонационные. Улучшенная помехозащищенность способствует повышению чувствительности и, следовательно, повышает достоверность идентификации детонации.
Формула изобретения Способ выявления детонации в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием, заключающийся в том, что при
работе двигателя с помощью датчика регистрируют колебания стенок камеры сгорания, осуществляют фильтрацию этих колебаний, по меньшей мере в одном частотном диапазоне, соответствующем частоте колебаний при детонации, формируют огибающую этого сигнала, а затем сравнивают ее с формой эталонного сигнала, пред- варительно определенного в том же частотном диапазоне, и на основе сравнения делают вывод о наличии или отсутствии детонации в двигателе, отличающий- с я тем, что, с целью повышения достоверности идентификации детонации, в качестве эталонного используют сигнал в виде огибающей, полученный путем осреднения серии огибающих сигналов датчика, определенных при работе двигателя на детонационном режиме, а сравнение сигналов осуществляют по подобию форм указанных огибающих.
Изобретение относится к измерительной технике и служит для обнаружения детонации в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием. Целью изобретения является повышение достоверности идентификации детонации в ДВС. Способ определения детонации в ДВС заключается в том, что с помощью датчика регистрируют колебания, например, стенок камеры сгорания по меньшей мере в одном частном диапазоне, соответствующем частоте колебаний при детонации, осуществляют фильтрацию этих колебаний, формируют огибающую этого сигнала, а затем сравнивают ее с эталонным сигналом, определенным в том же частотном диапазоне, и на основе оценки подобия формы сравниваемых кривых делают вывод о наличии или отсутствии детонации в двигателе. В качестве эталонного используют сигнал в виде огибающей, полученный путем осреднения серии огибающих сигналов датчика, определенных при работе двигателя на детонационном режиме. Поскольку детонация в камере сгорания двигателя, воспринимаемая датчиком колебаний, наиболее полно характеризуется формой огибающей процесса изменения колебаний, а не амплитудой отдельных составляющих, предлагаемый способ обеспечивает повышение достоверности идентификации детонации. 4 ил.
J
72
Запуск таймера
№о Иет тмера
Да
ВВод уробня сигнала с АЦП
I
Ввод из ПЗУ уровня эта- лонной огибающей
Ъне$
фидающеи).Вгп s
Да .
Расчет коэффициент, nodtfi Фиг.1
Фиг.3
| Патент США N54346516, кл.73-35, 1982. |
