一种火花点火式发动机超级爆震监测系统及抑制方法
专利汇可以提供一种火花点火式发动机超级爆震监测系统及抑制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种火花点火式 发动机 超级 爆震 监测系统及抑制方法，其 信号 处理模 块 与超级爆震 检测区域 选取模块的输入端相连，爆震检测区域选取模块和 信号处理 模块的输出端与背景振动评估模块和判定 阈值 修正模块的输入端相连，背景振动评估模块和判定阈值修正模块的输出端与爆震计算判定模块的输入端相连。爆震计算判定模块用以将爆震功率信号输出到爆震判定模块对爆震强度进行判定，判定阈值修正模块用以预判超级爆震的发动机运行参数阈值。能根据发动机各项运行参数，通过对发动机超级爆震强度的判断，针对超级爆震采取相应措施进行抑制，有效减少超级爆震的发生，延长发动机的使用寿命，提高 汽车 的经济性、可靠性及安全性。，下面是一种火花点火式发动机超级爆震监测系统及抑制方法专利的具体信息内容。
1.一种火花点火式发动机超级爆震监测系统，其特征在于：包括爆震检测区域选取模块、信号处理模块、爆震计算判定模块、判定阈值修正模块以及背景振动评估模块；信号处理模块与超级爆震检测区域选取模块的输入端相连，爆震检测区域选取模块和信号处理模块的输出端与背景振动评估模块和判定阈值修正模块的输入端相连，背景振动评估模块和判定阈值修正模块的输出端与爆震计算判定模块的输入端相连；爆震检测区域选取模块根据点火提前角位置及点火提前角前后区域确定爆震检测区域，爆震计算判定模块用以将爆震功率信号输出到爆震判定模块对爆震强度进行判定，判定阈值修正模块用以预判超级爆震的发动机运行参数阈值，背景振动评估模块用以估算背景振动值；通过获取缸体振动信号，并根据爆震强度，判定发动机在规定的运行区间内是否发生超级爆震，并输出控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种火花点火式发动机超级爆震监测系统，其特征在于：所述信号处理模块包括转速传感器与发动机转速信号处理器、凸轮轴位置传感器与凸轮轴位置信号处理器、曲轴位置传感器与曲轴位置信号处理器、火花点火时刻传感器与火花点火时刻信号处理器、发动机负荷传感器与发动机负荷信号处理器；发动机转速信号处理器、凸轮轴位置信号处理器、曲轴位置信号处理器、火花点火时刻信号处理器以及发动机负荷信号处理器的输入端分别与布置在发动机上的转速传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、火花点火时刻传感器以及发动机负荷传感器的输出端相连，发动机转速信号处理器、凸轮轴位置信号处理器、曲轴位置信号处理器、火花点火时刻信号处理器以及发动机负荷信号处理器的输出端与微控制器相连；信号处理模块输出发动机转速信号、凸轮轴位置信号、火花点火时刻信号以及发动机负荷信号。
3.根据权利要求1或2所述的一种火花点火式发动机超级爆震监测系统，其特征在于：
所述爆震检测区域选取模块包括爆震时刻分析单元、曲轴位置信号分析单元、点火提前角设定单元、点火提前角区域选取单元和爆震监测区域选取单元；爆震时刻分析单元、曲轴位置信号分析单元、点火提前角设定单元的输入端与信号处理模块的输出端相连，点火提前角区域选取单元的输入端与点火提前角设定单元的输出端相连，爆震时刻分析单元、曲轴位置信号分析单元、点火提前角设定单元的输出端与点火提前角区域选取单元的输入端相连，进而确定爆震监测区域控制信号；爆震时刻分析单元、曲轴位置信号分析单元、点火提前角设定单元根据信号处理模块输出的信号即发动机转速信号处理器输出的发动机转速信号、凸轮轴位置信号处理器输出的凸轮轴位置信号、曲轴位置信号处理器输出的曲轴位置信号、火花点火时刻信号处理器输出的火花点火时刻信号以及发动机负荷信号处理器输出的发动机负荷信号进行分析，分别得到爆震发生时刻，曲轴位置信息和点火提前角区域的设定，根据点火提前角位置及点火提前角前后区域确定爆震检测区域。
4.根据权利要求3所述的一种火花点火式发动机超级爆震监测系统，其特征在于：所述背景振动评估模块包括快速傅里叶变换(FFT)单元、功率转换单元、高频带通滤波器、低频带通滤波器、背景振动强度计算单元和爆震强度计算单元；爆震信号处理器的输出端分别与爆震检测区域选取模块和爆震判定阀值修正模块的输入端相连；爆震检测区域选取模块分别与发生爆震时的快速傅里叶变换(FFT)单元、功率转变单元的输入端以及未发生爆震时的快速傅里叶变换(FFT)单元、功率转变单元的输入端相连；发生爆震情况下的快速傅里叶变换(FFT)单元、功率转变单元的输出端与高频带通滤波器的输入端相连；未发生爆震时的快速傅里叶变换(FFT)单元、功率转变单元的输出端与低频带通滤波器的输入端相接；高频带通滤波器的输出端与微控制器上的爆震强度计算单元的输入端相接，低频带通滤波器的输出端与微控制器上的背景振动强度计算单元的输入端相接；背景振动强度计算单元的输出端与爆震强度计算单元的输入端相接；根据爆震检测区域选取模块输出的爆震监测区域信号，微控制器获得爆震监测区域的范围，确定爆震与未爆震的时间窗口，将截取到的振动信号输入到快速傅里叶变换(FFT)单元、功率转换单元、高频带通滤波器和低频带通滤波器，将低频振动信号输入背景振动强度计算单元，将高频振动信号和获得的低频信号强度输入微控制上的器爆震强度计算单元，从而获得除去背景振动的爆震强度信号。
5.根据权利要求4所述的一种火花点火式发动机超级爆震监测系统，其特征在于：所述爆震计算判定模块包括爆震功率信号积分单元、爆震功率信号最大值选取单元与爆震功率信号比较单元；背景振动评估模块的输出端分别与爆震功率信号积分单元和爆震功率信号最大值选取单元的输入端相接，爆震功率信号积分单元、爆震功率信号最大值选取单元的输出端分别与各自的爆震功率信号比较单元的输入端相接；将背景振动评估模块获得的除去背景振动的爆震强度信号分别输入爆震功率信号积分单元、爆震功率信号最大值选取单元，获得爆震功率信号积分值与爆震功率信号最大值，再通过各自的爆震功率信号比较单元，将爆震功率信号积分值与爆震功率信号最大值与基线值和阈值的比较来确定是否发生爆震；爆震传感器将爆震信号输入微控制器，微控制器中包含爆震强度计算部和爆震判定部；爆震强度计算部利用快速傅里叶变换模块(FFT)、功率转变模快、高频带通滤波器、低频带通滤波器将爆震频率信号转变成爆震信号的功率值，将爆震功率信号输出到爆震判定部；爆震判定部基于爆震信号功率的爆震算法对爆震强度进行判定；爆震信号经过快速傅里叶变换模块(FFT)得到振动频率信号，再利用功率转化模块，根据功率谱密度得到爆震信号的功率随频率的变化情况，利用参数化功率谱估计算法准确估计爆震特征频率；将爆震信号通过频带过滤器，按照频率段不同，分出背景振动信号与爆震信号，微控制器计算得到除去背景振动的爆震信号，随后得到每个工作循环的爆震信号的功率峰值即爆震峰值和爆震信号的功率积分值即爆震能量；将爆震峰值与预定义的不同转速下的阈值进行比较；如果某工作循环下爆震峰值除以预定义的比值系数大于基线值，同时爆震能量除以预定义的比值系数大于基线值，此外爆震峰值必须超过相应转速下的绝对阈值，则此循环判定为爆震。
6.根据权利要求5所述的一种火花点火式发动机超级爆震监测系统，其特征在于：所述爆震判定阈值修正模块包括爆震强度最大值选取单元、爆震强度累计单元、爆震传感器和爆震判定阈值修正系数确定单元；爆震强度最大值选取单元的输出端与爆震判定阈值修正系数确定单元第一输入端相接；爆震强度累计单元的输出端与爆震判定阈值修正系数确定单元第二输入端相接；爆震传感器的输出端经过信号处理单元与爆震判定阈值修正系数确定单元第三输入端相接；微控制器通过爆震强度最大值选取单元和爆震强度累计单元分别获得爆震强度最大值与爆震强度累计值，通过利用爆震传感器、发动机转速传感器获取的信息获得爆震强度衰减率及容许时间，爆震判定阈值修正系数确定单元利用这些信息来确定阈值修正系数，对爆震判定阈值进行修正；预判超级爆震的发动机运行参数阈值，可以采用根据经验设定阈值，还可以采用由微控制器对发生超级爆震时发动机运行参数数据进行统计，将发生超级爆震频率最高的发动机运行参数设为阈值；爆震判定阈值修正模块在发动机转速大时，判定期间间隔变短，上一爆震缸的振动残存至下一气缸的判定期间，使下一气缸的振动强度超过判定阈值；这种情况下，存在尽管下一气缸中未发生爆震，但误判定为发生爆震的可能性；因此，应及时校正下一气缸在判定处理中使用的判定阈值；微控制器综合分析发动机振动强度波形、振动强度峰值、振动强度衰减率以及上一爆震缸振动强度峰值至下一气缸爆震判定开始所需时间即容许时间，得到随发动机运行状态变化而适应改变的爆震判定阈值修正系数；实时对发动机爆震判定阈值进行校正，更准确地进行下一缸爆震判定处理。
7.根据权利要求6所述的一种火花点火式发动机超级爆震监测系统，其特征在于：所述微控制器的输出端分别与爆震气缸确定单元、喷油控制单元、扭矩控制单元和点火控制单元的输入端连接，爆震气缸确定单元的输出端与微控制器的输入端连接；爆震信号经过所述爆震计算判定模块处理后，微控制器输出爆震控制信号进入爆震气缸确定单元、喷油控制单元、扭矩控制单元和点火控制单元；爆震气缸确定单元利用凸轮轴位置传感器与曲轴位置传感器，获取凸轮轴位置信息与曲轴位置信息，确定发动机的相位，结合爆震判定部输出对爆震的判定信号，对发动机发生爆震的气缸进行判断；喷油控制单元根据微控制器发出的控制信号，控制喷油器喷油量的多少，改变混合气的浓度，减少爆震的发生；扭矩控制单元通过减少发动机输出的扭矩，减小燃烧缸内的温度、压力增高率和增高速率，减少末端混合气发生自燃，抑制爆震的发生；点火控制单元通过调节点火正时，防止混合气过早的燃烧，降低末端混合气自燃的可能性，抑制爆震的发生。
8.一种火花点火式发动机超级爆震抑制方法，其特征在于：包括如下步骤；
一、布置于发动机上的爆震传感器、转速传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、火花点火时刻传感器以及发动机负荷传感器获取发动机的运行状态信号分别输入到发动机转速信号处理器、凸轮轴位置信号处理器、曲轴位置信号处理器、火花点火时刻信号处理器以及发动机负荷信号处理器后，信号处理模块将发动机运行状态参数输入微控制器；
二、经爆震判定部的计算判定后，将其判定结果输入到爆震信号处理器，经过爆震信号处理器的处理后得到爆震强度大小，并将爆震信号输入微到控制器中；
三、微控制器根据输入的发动机运行状态参数与发动机爆震信号，通过爆震气缸确定单元利用凸轮轴位置传感器与曲轴位置传感器，检测凸轮轴位置与曲轴位置，获取发动机的相位，对发生爆震的气缸进行判断；同时微控制器对发生爆震的气缸输出爆震控制信号，对爆震进行抑制操作；
四、微控制器根据设定爆震次数临界值，对爆震强度进行分级划分，定义为轻微爆震、中等爆震和剧烈爆震，并对爆震采用不同的措施进行分级调节；
五、选取剧烈爆震的强度指标，并把爆震强度与指标进行对比，经爆震判定后如果所述超级爆震次数特别多，大于最高设定次数，定义为气缸产生剧烈爆震，则微控制器输出断油控制信号给浓度控制单元，降低混合器浓度以降低气缸内最高燃烧压力与温度，进而降低爆震的剧烈强度；
六、选取中等爆震强度指标，并把爆震强度与指标进行对比，经爆震判定后如果超级爆震次数中等，位于第一设定次数和第二设定次数之间，定义为中度爆震，则微控制器输出扭矩控制信号给扭矩控制单元，减小输出负荷，降低发动机输出的扭矩进而降低爆震的强度；
七、选取轻微爆震强度指标，并把爆震强度与轻微爆震强度指标进行对比，经爆震判定后如果超级爆震次数较少，小于第三设定次数，定义为轻微爆震，则微控制器输出点火控制信号给点火控制单元，推迟点火正时使下一循环以后的循环的点火正时相对于当前值延迟以降低发动机爆震的强度；
八、选取不爆震时的强度指标，并把爆震强度与设定的指标进行对比，经爆震判定后如果小于第四次设定的值，则定义为发动机不发生爆震；同时为了尽可能发挥发动机的功效，在不产生爆震的判定持续预定期间的情况下，使发动机下一循环以后的循环的点火正时相对于当前值提前；根据这样的点火正时的控制，在可容许的等级内，容许爆震的产生并且尽量使点火正时提前，由此能够有效地发挥内燃机的燃料经济性能及输出性能。
一种火花点火式发动机超级爆震监测系统及抑制方法
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具体实施方式
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