汽油機(jī)爆震診斷與控制策略的研究.pdf

1、近年來，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，越來越多的發(fā)動機(jī)制造商開始采用更高的壓縮比來達(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)的動力性與經(jīng)濟(jì)性均有所提高。現(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。研究爆震信號的特征提取方法，強(qiáng)度判定和診斷方法，并通過現(xiàn)代電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于爆震信號的實(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。
　　在對汽油機(jī)進(jìn)行爆震檢測的基礎(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)濾掉信號的低頻成分的前提下，才能從汽油機(jī)氣缸壓力信號和缸蓋振動信號中提取出爆震特征；并且STFT和SPWD方法計(jì)算量大，耗時(shí)長；利用DWT方法可以直接從氣缸壓力信號和缸蓋振動信號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

4、爆震特征的指標(biāo)。針對其它指標(biāo)存在的隨工況變化比較敏感的缺陷，提出了一種相對能量指標(biāo)，該指標(biāo)將小波子帶信號和原始振動信號關(guān)聯(lián)起來，對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)特征值組合起來作為爆震判定指標(biāo)判定爆震的方法，以彌補(bǔ)原來單個(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)完成從信號檢測到點(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