Способ выявления детонации в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 М 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

"-! рм, п и г!";н ",, 1 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4712414/06 (22) 30.06.89 (46) 23.07.91. Бюл, М 27 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) А.К,Гирявец, П.Г.Теремякин, С.Г.Наджаров, В.В.Кохно, В.В.Муравлев, B.Н.Тупикин, Н.М.Филимонова, Д.Н.Синичкин и Ю.С.Шмидт (53) 621.436.001.5 (088,8) (56) Патент США

М 4346516, кл.73 — 35, 1982, (54) СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ДЕТОНАЦИИ В

ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С

ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ (57) 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 заИзобретение 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.3 — характерные формы вибросигналов, иллюстрирующие формирование огибающих вибросигналов; на фиг.4— формирование эталонного сигнала.

5U 1665252 А1 ключается в том, что с помощью датчика регистрируют колебания. например, стенок камеры сгорания, по меньшей мере в одном частотном диапазоне, соответствующем частоте колебаний при детонации, осуществляют фильтрацию этих колебаний, формируют огибающую этого сигнала, а затем сравнивают ее с эталонным сигналом, определенном 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. о 0

Способ заключается в том, что при ра- (Л

< боте двигателя регистрируют колебания, ) например стенок камеры сгорания, осуще- у ствляют фильтрацию этих колебаний, по меньшей мере в одном частотном диапазоне, соответствующем частоте колебаний при детонации, формируют огибающую это- 1ф

ro 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

1665252 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 акселероетр для регистрации колебаний стенок камеры сгорания, подключенный по меньUjåÀ мере через один полосовой фильтр 2 к блоку 3 формирования огибающей, включающему в себя пиковый детектор и низкочастотный фильтр, датчик 4 положеггия коленчатого вала и ыикропроцессорныи с етно-аналитический блок, состоящий из аналого-цифрового преобразователя 5 (ЦП), арифметически-логического устройс гва 6 (АЛУ), постоянного запоминающего устройства 7 (ПЗУ), оперативного запоминающего устройства 8 (ОЗУ), таймера 9, а т кже входного 10 и выходного 11 интерейсов. Взаимосвязанная работа этих устройств осуществляется с помощью ! к эммутатора 12.

Способ осуществляют следующим образом, Возникающие при работе двигателя колебания стенок камеры сгорания регистрйруют датчиком 1 (кривая 13, фиг.3), Посредством полосового фильтра 2 осуществляют ф ильтрацию этого сигнала в одном из частотных диапазонов, наиболее характерных для детонационного сгорания. Затем с пои ощью блока 3 формирования огибающей в деляют огибающую этого сигнала (кривая 14, фиг.3). В момент возможного возникновения детонации, определяемый с помощью датчика 4 положения коленчатого в ла, из ПЗУ 7 микропроцессорного устройств 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 520 кГц воспринимаются датчиком 1, выделяются полосовым фильтром 2 и обрабатываются блоком 3, формирующим огибающую 15 сигнала. Из полученной при этом серии огибающих 16 с помощью математической обработки on ределяется среднеарифметическая функция огибаюЩей 17 (фиг,4). Преобразованная АЦП 5, она записывается в ПЗУ 7 и является эталонным сигналом, характеризующим

Еотн =

35 fFßdt (f F ò îtj

К K2 I

Если определенная таким образом ве40 личина Е» не превышает некоторого выбранного по критерию минимально допустимого отклонения формы значения Е«н, например 0,5, то цикл классифицируется как детонационный и выходное устройство мик45 ропроцессорного 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 диа, пазонах. В АЛУ каждая полученная огибающая сравнивается с соответствующей ей эталонной, Выходной управляющий сигнал о наличии детонации формируется лишь

20 среднестатистический процесс протекания колебаний, регистрируемых датчиком при детонации в данном частотном диапазоне (фиг,3).

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;

К=-j F(t)H(t) — коэффициент пропорциональности;

C= j F(t)dt — постоянная составляющая;

L — длина анализируемого участка, то относительное отклонение формы огибающей от эталонной кривой Ео н определяется из соотношения которое с учетом условий J Н (т) = О и

J(H(t)) dt= 1, после соответствующих прег образований принимает вид

1665252 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 вдвигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием, заключающийся в том, что при

5 работе двигателя с помощью датчика регистрируют колебания стенок камеры сгорания, осуществляют фильтрацию этих колебаний, по меньшей мере в одном частотном диапазоне, соответствующем часто10 те колебаний при детонации, формируют огибающую этого сигнала, а затем сравнивают ее с формой эталонного сигнала, предварительно определенного в том же частотном диапазоне, и на основе сравне15 ния делают вывод о наличии или отсутствии детонации в двигателе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения достоверности идентификации детонации, в качестве эталонного используют сигнал в виде огиба20 ющей, полученный путем осреднения серии огибающих сигналов датчика, определенных при работе двигателя на детонационном режиме, а сравнение сигналов осуществляют по подобию форм указанных огибающих.

1665252

1б65252

Составитель М. Горохов

Редактор Н. Тупица Техред М.Моргентал Корректор В, Гирняк

Заказ 2387 Тираж 362 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101