基于时频分析的汽油机爆震特征的提取

分析了短时傅立叶变换(STFT)、维格纳—瑞利分布(WVD)及小波变换(WT)等时频分析方法各自的特点。研究了利用三种方法分别从汽油机缸内压力信号和缸盖上的振动信号中提取爆震特征的可行性和有效性。提出了相应的提取爆震特征的方法。分析和应用结果表明，STFT和WVD直接提取爆震特征效果差，但能够有效地从滤波后的信号中提取爆震特征。离散小波变换(DWT)具有明显的优势，能够直接从压力信号和振动信号中有效地提取爆震特征。     

基于光纤测试的汽油机爆震预防和位置验证

为了验证快速燃烧技术抗爆措施在汽油机上的综合效果，以及获取燃烧系统进一步优化的方向，利用光纤测试技术和传统测试手段，通过统计分析，在增压直喷汽油机上进行爆震测试、爆震位置识别以及爆震强度与爆震位置相关性研究．结果表明：刻意提前点火角诱发爆震可获得发动机的抗爆潜力，通过外特性进/排气侧爆震特征分析和缸间爆震特征对比，发现在研发动机的爆震位置以进气侧为主．在爆震强度最高的循环和爆震峰值(KPPK)排名前5的循环中，进气侧发生高强度爆震的概率高达69.7%和64.5%，该结果与爆震仿真趋势预测结果相一致，此方法可预测爆震和验证爆震位置，为发动机性能的进一步升级提供方向．     

汽油机爆震信号测量与应用分析

结合发动机爆震控制,进行了爆震传感器幅频特性测量与发动机爆震信号的实时测量;对爆震信号进行了时域与频域分析;根据频谱分析结果 ,进行了爆震临界电平计算;同时对发动机发生爆震时的性能进行了分析,为爆震控制提供了依据,介绍了试验系统、试验方法、试验结果、数据处理方法以及所得结论。     

基于DWT的汽油机爆震特征提取及爆震强度的判定

研究了利用离散小波变换提取爆震特征的方法。利用离散小波变换不但能够有效地从汽油机缸内压力信号中提取爆震特征，而且能够有效地从缸盖上的结构振动信号中提取爆震特征。在此基础上，提出了一种基于离散小波变换的爆震强度表征方法，即利用信号经离散小波变换后在特征域上的频谱值大于参考信号在相应域上频谱值的数量作为爆震强度指标。应用和分析结果表明，对于压力信号和振动信号，这种方法均能有效地表征其爆震强度。     

时域缸压信号爆震识别及强度评价的动态窗口域方法

针对时基缸压信号的爆震检测,引入爆震能量相对标识参数ΔE_I表征高通爆震信号在爆震窗口和参考窗口内的累积积分能量之差.随机选取若干爆震事件和非爆震事件,计算各事件的ΔE_I和爆震因子K_F随窗口宽度的变化.计算结果表明:爆震事件的ΔE_I随窗口宽度的增加而逐渐增大,但当窗口宽度增加到一定程度时,ΔE_I会达到最大并基本保持恒定;据此现象进行爆震窗口域的动态判定,可准确识别爆震发生和合理评价不同工况下的爆震强度.分别采用西门子VDO角基算法和时基动态窗口域方法对表征各种爆震倾向的154FMI、156FMI和171FMI小型高速汽油机进行了爆震检测.测试结果表明:基于两种方法的爆震识别和强度评价具有良好的一致性.     

CA6102发动机爆震限制器的正确使用和维护

CA6102发动机装用的爆震限制器，可以有效抑制发动机爆震燃烧，提高发动机动力性、经济性和使用可靠性。但由于使用和维护方法不当，使之早期损坏的现象比较普遍。本文通过对爆震限制器常见故障现象、原因等方面的分析，论述其正确使用和维护方法。1爆震限制器常见故障现象及原因爆震限制器主要由爆震传感器和爆震控制器组成。爆震传感器安装在气缸盖上，用以检测气缸内的爆燃信号。爆震控制器是一种电子自动控制装置，一般安装在驾驶室有前围板上，有一八孔复合插座与本车点火系相连。造成爆震限制器损坏的原因及现象主要有：1．1原因a．…     

用光纤信号对火花点火发动机爆震燃烧的测试研究

利用光纤传感器火花点火发动机爆震燃烧进行探测研究，并与以往常规压力传感器的测量结果比较，探索光纤传感技术在燃烧及其爆震测控中的应用的可行性，研究结果表明，对于爆震始点的判断，光纤传感器获得明显的提前，得以实现爆震预测和临界爆震状态识别，而且灵敏度和准确度均较高。它不但实现爆震燃烧的探测，而且有利于实现其它多项燃烧特征及其多变性的测试。光纤传感器可成为电控技术中燃烧过程测控信号的重要手段。     

基于离散小波变换的HCCI爆震特性参数研究

在一台经改造的发动机上开展了不同进气温度下不同高辛烷值基础燃料(PRF)的均质压燃台架试验,利用离散小波变换方法从缸内压力中提取了爆震信号,定义了爆震强度(pKI),确定了爆震门槛值(pKIe)为0.2 MPa,当某个循环的pKI大于0.2 MPa时,定义为该循环发生爆震。对所研究的3种高辛烷值燃料,进气温度和辛烷值的变化对pKIe的值没有影响。对于轻微爆震的情况,利用提出的方法比使用最大压力升高率方法能更准确地判定爆震的出现,HCCI爆震燃烧存在着明显的边界,是一个突变过程。     

12V190大功率燃气发动机爆震测量研究

在一台12V190大功率燃气发动机上利用非共振式机体振动测量方法对爆震测量系统进行了试验研究。试验表明:选择合适的爆震传感器,合理设计系统采样频率,利用Blackman-Harris_窗对快速傅里叶变换(FFT)算法进行加权处理,能够有效改善爆震测量效果,提高特征频率、参照频率、爆震强度等爆震辨识过程的效率和准确性。同时,以爆震测量为基础的实时控制系统,将爆震划分为轻度、中度、重度三段区域,针对性地采用不同的控制策略,也能够较好地满足大功率燃气发动机爆震保护与控制需求。     

进气喷射不同辛烷值燃料的HCCI燃烧爆震试验分析

HCCI燃烧是化学动力学控制的均匀稀混合气的压缩自燃,大量的浓混合气同时着火燃烧导致燃烧速度过快而爆震。致力于能够描述或量化HCCI爆震程度方法的研究,进而建立HCCI爆震强度评价标准。不同辛烷值掺比燃料在不同工况的HCCI燃烧压力信号的频谱对比分析结果表明：不同辛烷值燃料的HCCI燃烧爆震具有相近的爆震特征频带,其能量集中的主要爆震特征频带位于4～12kHz;确定HCCI燃烧缸压信号在4～12kHz频带处带通滤波的峰值压力Pbps为HCCI爆震强度评价标准,当Pbps日大于0．15MPa,断定HCCI燃烧出现爆震。据此找出不同辛烷值的混合掺比燃料HCCI燃烧的安全运行范围。     

基于分形的汽油机爆震边缘检测

汽油机爆震边缘检测是汽油机点火闭环控制的前提,也是爆震检测的难点。提出了一种利用分形几何检测汽油机爆震边缘的方法。研究表明,分形维数在爆震边缘附近变化明显,可以作为爆震强度指标判别爆震边缘。利用分形维数不仅能够自缸压信号巾有效检测出爆震边缘,而且能够自振动信号中有效检测出爆震边缘。由于分形维数本身可以作为爆震强度指标,因此分形维数兼具爆震检测和爆震强度判别两种功能。     

汽油机爆震边缘检测的研究

汽油机爆震的难点是爆震边缘点检测,爆震边缘点是汽油机点火闭环控制的前提。研究了利用振动信号检测汽油机爆震边缘的方法。研究表明,利用离散小波变换能够有效地从振动信号中检测出爆震边缘特征,而且利用一只振动传感器即可以有效地检测出多缸汽油机各缸的爆震边缘。     

不同燃烧模式的爆震特性及爆震强度评价方法

基于一台配备了全可变气门机构的单缸四冲程发动机开展了不同燃烧模式的燃烧和压力震荡特性研究,包括均质充量压燃(homogeneous charge compression ignition,HCCI)、汽油压燃(gasoline compression ignition,GCI)、湍流射流点火(turbulent jet ignition,TJI)和火花点火(spark ignition,SI)。研究结果表明:不同燃烧模式具有不同的统计学特征,其中HCCI、GCI和TJI的爆震强度分布较为集中,不易出现偶发的高爆震强度的燃烧循环;SI爆震的分布较为离散,通常具有较高的最大值和99%分位数,高爆震强度燃烧循环的偶发性较强;而低速早燃工况则是具有极高的爆震强度最大值和很低的99%分位数。此外,对于爆震工况的评价方面,对传统的算数平均值法和爆震循环占有率法进行了改进,提出了加权平均值法和破坏性循环均值法两种改进的爆震评价方法。二者在HCCI、GCI、TJI和SI爆震判定的准确性和适应性上相比改进前有了很大的提升;但对于低速早燃工况,破坏性循环均值法无法准确识别出其破坏性,加权平均值法具有非常好的准确性。     

考虑外部冷却EGR的增压直喷汽油机爆震发生时刻预测模型

针对包含外部废气再循环(EGR)的汽油机爆震预测模型进行研究,通过一搭载外部冷却EGR系统的2.0,L增压直喷汽油机进行了高负荷工况下不同EGR率的爆震试验.在此基础上,评估了获得广泛应用的Douaud-Eyzat爆震模型在无EGR和有EGR工况下爆震发生时刻的预测性能,并利用遗传算法,基于Livengood-Wu积分公式提出了考虑外部EGR影响在内的新的爆震发生时刻预测模型.结果表明:Douaud-Eyzat模型在EGR率小于5%的工况下,具有较好的爆震预测性能,但随着EGR率的增加,模型计算的爆震起始点与试验值之间的误差也越来越大;提出的考虑EGR影响在内的爆震预测模型,不仅在无EGR工况下显示了较好的预测性能,而且在EGR率为2%~25%内均实现了较好的爆震预测性能.     

CEEMD在汽油机爆震特征诊断中的应用

为改善经验模态分解(EMD)的模态混叠问题与集合经验模态分解(EEMD)的白噪声不能被完全中和的问题,提出选择利用补充集合经验模态分解(CEEMD)进行爆震诊断的方法;利用CEEMD算法对实际爆震信号进行分解,并与滤波方法与小波变换方法计算结果进行对比,结果表明:CEEMD相对EEMD算法的白噪声残余更少,其重构信号更加准确,特征分量中的丢失的信息成分更少,对于爆震强度的判定将更加准确,CEEMD分解结果爆震峰值更加明显,可以准确识别出发动机多个气缸的爆震特征。提出一种基于样本熵的爆震特征参数,对爆震窗口选择依赖性小,计算验证结果显示与传统的Siemens VDO算法结果有较好的一致性。     

基于小波包分析提取汽油机爆震特征

研究了小波包变换提取爆震特征的方法,利用加速度传感器信号进行处理分析.由参数化功率谱密度估计,确定由爆震引起的共振频率,截取爆震能量集中区间较短的数据段,建立AR模型,然后利用Burg算法估计爆震的特征频率范围,确定小波包变换的分解级数,保留与爆震特征频率相对应的小波包变换子空间信息,合理取舍其它子带系数,使重构后的信号能有效地表征爆震特征.实测信号分析表明,在轻微爆震检测方面,该方法优于传统的滤波方法和基础小波分析方法.     

离子电流法爆震强度信号的评价分析

提供了一种无需使用传感器即可实现汽油发动机爆震测量的离子电流法。通过在火花塞电极两端加偏置电压的方法,在DA462－A型4缸汽油机的台架试验中,成功地检测出汽油机在不同爆震强度时的离子电汉信号,并根据离子电汉信号的特征选用了4种爆震强度评价指标,经分析计算表明各工况爆震强度的合理递进顺序,由此证明了火花塞离子电流爆震信号可以用于爆震强度的评价分析,作为汽油机爆震电控的反馈信号。     

基于振动信号和瞬时转速信号的HCCI燃烧相位CA10辨识

为了实现基于循环的HCCI燃烧闭环控制,提出了一种基于爆震传感器信号和瞬时转速信号的CA10(缸内燃料燃烧10%累积放热量时的曲轴转角θ10)辨识模型.在装有全可变气门系统的汽油HCCI发动机上,测取HCCI发动机各工况下爆震传感器信号和瞬时转速信号,用时频分析方法从爆震传感器信号及瞬时转速中提取表征振动信号相位信息的特征量和瞬时转速信号特征量,分析了它们和HCCI燃烧相位θ10之间关系,提出了一种计算简单,以爆震传感器和瞬时转速信号特征量为因变量的CA10辨识模型.分析表明,CA10辨识模型能比较准确地识别HCCI燃烧相位的θ10值,对于HCCI动态过程燃烧相位θ10的预测平均误差小于1.7,°CA.     

离子信号法在点燃式发动机中的应用研究

通过在发动机火花塞两端加直流电压后获得离子信号,该信号主要由点火、火焰初期和燃烧后期三部分组成,并分析了发动机处于正常燃烧、爆震以及失火三种状态下,燃烧后期离子信号的主要区别。用带通滤波法（K．I）和原始数据峰值法（Pmax）计算后表明,K．I〈0．05或Pmax〉10V时正常燃烧,K．I〉0．05时有爆震,Pmax〈10V时失火。故该方法是一种简单有效的燃烧测量法,可用于爆震的在线测量和失火的故障诊断。     

考虑多参数影响的增压发动机现象学爆震预测模型

针对发动机概念设计一维性能仿真优化阶段爆震约束问题,使用末端混合气自着火延迟期积分法,提出一个同时考虑温度、压力、废气再循环(EGR)率和空燃比影响的爆震预测模型。在一台带冷却EGR系统的增压汽油机上进行爆震试验,使用滤波法和图像处理方法提取爆震特征。采用绝热压缩求解每个爆震循环末端混合气温度,并探讨比热比的影响及比热比求解方法对末端混合气温度的影响。结合多岛遗传算法对爆震模型系数进行标定,并与经典模型就预测性能进行对比。结果表明,提高进气温度或加浓混合气都会减小混合气比热比,而引入冷却EGR则会增加混合气比热比。采用定比热比得出的末端混合气温度会大幅高于变比热比得出的末端混合气温度。Douaud模型预测误差随EGR率增加而增大,而考虑多参数影响的爆震模型预测性能较好。