本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)測(cè)試方法，尤其是涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)變工況下控制參數(shù)的在線檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

汽車節(jié)能減排是世界上各相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)家與工程師們堅(jiān)持不懈研究的課題。車用發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車的動(dòng)力源，同時(shí)也是排放污染的源頭。改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能、提高燃油經(jīng)濟(jì)性、制污染物生成是汽車節(jié)能減排最為直接有效的技術(shù)路線。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)各大企業(yè)主要是采用逆向開發(fā)的方式進(jìn)行先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)，即以一臺(tái)或多臺(tái)先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)作為標(biāo)桿樣機(jī)，參考樣機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)及控制參數(shù)，進(jìn)行新款發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)。為了獲取標(biāo)桿樣機(jī)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，需要對(duì)先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行臺(tái)架性能對(duì)標(biāo)試驗(yàn)及整車瞬態(tài)性能試驗(yàn)。各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前期的概念設(shè)計(jì)，中期的性能優(yōu)化以及后期的整機(jī)標(biāo)定都起到重要的參考及指導(dǎo)作用。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)性能。

測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的難點(diǎn)1：發(fā)動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)可以通過(guò)INCA等發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定軟件直接讀取，但是在進(jìn)行標(biāo)桿樣機(jī)的性能試驗(yàn)時(shí)，其生產(chǎn)商不會(huì)為試驗(yàn)方提供INCA或其它設(shè)備讀取及測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)。目前，相關(guān)研究人員已經(jīng)可以運(yùn)用示波器通過(guò)同時(shí)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)及一個(gè)控制信號(hào)(如：點(diǎn)火信號(hào))，分析出發(fā)動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)(如：點(diǎn)火時(shí)刻)，但此方法僅局限于人工讀取穩(wěn)態(tài)工況下一個(gè)或數(shù)個(gè)循環(huán)的控制參數(shù)，且不能實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，更不能實(shí)現(xiàn)多通道連續(xù)采集，效率低下，不能運(yùn)用于試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集及在線檢測(cè)過(guò)程。

發(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)工況下的性能研究工作已經(jīng)開展得較為全面；而在整車運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)基本處于瞬變工況，僅通過(guò)研究發(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)工況下的性能，對(duì)于提升發(fā)動(dòng)機(jī)在整車運(yùn)行狀態(tài)下的性能具有一定的局限性，目前，提升發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬變工況下的性能是一個(gè)重要的發(fā)展方向。為了研究發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)在瞬變工況下對(duì)整機(jī)性能的影響，需要精確測(cè)量出發(fā)動(dòng)機(jī)在每個(gè)工作循環(huán)下的各項(xiàng)參數(shù)。

測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的難點(diǎn)2：傳統(tǒng)的標(biāo)定軟件，如INCA，INCA只能基于時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)，不能基于曲軸轉(zhuǎn)角或循環(huán)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)采集頻率有限，不能達(dá)到測(cè)量每個(gè)工作循環(huán)的量級(jí)，若無(wú)法獲取發(fā)動(dòng)機(jī)在每個(gè)工作循環(huán)下的控制參數(shù)，則難以優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬變工況下的控制參數(shù)，亦難以研究發(fā)動(dòng)機(jī)在每個(gè)工作循環(huán)下的性能特性，進(jìn)而難以進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬變性能。

因此需要通過(guò)其它方法獲取標(biāo)桿樣機(jī)的控制參數(shù)，既滿足發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)工況下的控制參數(shù)測(cè)量，也滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬變工況下的控制參數(shù)測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是通過(guò)專用發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，測(cè)量基于曲軸轉(zhuǎn)角的發(fā)動(dòng)機(jī)控制信號(hào)，如點(diǎn)火信號(hào)、噴油信號(hào)、進(jìn)氣凸輪相位信號(hào)、排氣凸輪相位信號(hào)等，根據(jù)所測(cè)信號(hào)實(shí)時(shí)求解出對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)，如：點(diǎn)火時(shí)刻、噴油時(shí)刻、噴油持續(xù)期、進(jìn)氣VVT、排氣VVT等，并根據(jù)需求是現(xiàn)實(shí)控制參數(shù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。

本發(fā)明提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)變工況下控制參數(shù)的在線檢測(cè)裝置，包括：發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、計(jì)算機(jī)、進(jìn)氣凸輪相位傳感器、排氣凸輪相位傳感器、電荷放大器、火花塞式缸壓傳感器、點(diǎn)火線圈；第一電流互感器、第二電流互感器、轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于：

在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速輸出信號(hào)線上并聯(lián)一組屏蔽線束，將轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)檢測(cè)設(shè)備中；

將一缸的點(diǎn)火線圈其中一根線束剪斷，在斷口出新增一段第一線束，該第一線束在第一電流互感器上穿心纏繞5圈，然后將該第一線束與點(diǎn)火線圈的斷口線束連接，使點(diǎn)火線圈形成原機(jī)完整的回路，再將第一電流互感器的輸出電壓信號(hào)通過(guò)屏蔽線束輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備中；

將一缸噴油器的其中一根線束剪斷，在斷口出新增一段第二線束，該第二線束需在第二電流互感器上穿心纏繞圈左右，然后將第二線束與噴油器的斷口線束連接，使噴油器線束形成完整的回路，保證噴油能夠正常進(jìn)行，將第二電流互感器的輸出電壓信號(hào)通過(guò)屏蔽線束輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備中；

在進(jìn)氣凸輪相位傳感器的信號(hào)輸出線束上并聯(lián)一組屏蔽線，通過(guò)屏蔽線將其相位信號(hào)輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備中；

在排氣凸輪相位傳感器的信號(hào)輸出線束上并聯(lián)一組屏蔽線，通過(guò)屏蔽線將其相位信號(hào)輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備中；

將火花塞式缸壓傳感器輸出的電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)電荷放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并通過(guò)屏蔽線輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行采集；

發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備與計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線連接；

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)檢測(cè)軟件，在每讀取到一個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)時(shí)就記錄一次信號(hào)數(shù)據(jù)，信號(hào)數(shù)據(jù)包括：記錄點(diǎn)火信號(hào)數(shù)據(jù)、噴油信號(hào)數(shù)據(jù)、進(jìn)氣凸輪相位信號(hào)數(shù)據(jù)、排氣凸輪相位信號(hào)數(shù)據(jù)；

檢測(cè)軟件同時(shí)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)求解得到發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)為點(diǎn)火時(shí)刻、噴油時(shí)刻、噴油持續(xù)期、進(jìn)氣凸輪相位及排氣凸輪相位。

本發(fā)明還提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)變工況下控制參數(shù)采集設(shè)備的在線檢測(cè)方法，具體包括以下步驟：

步驟1、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)變工況下控制參數(shù)采集設(shè)備及檢測(cè)軟件，并在檢測(cè)軟件中輸入發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)及傳感器的參數(shù)；

步驟2、在進(jìn)行正式試驗(yàn)之前，需調(diào)整上止點(diǎn)，并將上止點(diǎn)信息儲(chǔ)存在檢測(cè)軟件中，避免發(fā)動(dòng)機(jī)重啟后丟失上止點(diǎn)；

步驟3、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，使其在目標(biāo)變工況下運(yùn)行；通過(guò)檢測(cè)軟件記錄基于曲軸轉(zhuǎn)角的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包含點(diǎn)火信號(hào)、噴油信號(hào)、進(jìn)氣凸輪相位信號(hào)、排氣凸輪相位信號(hào)數(shù)據(jù)。

采用本發(fā)明的技術(shù)方案所帶來(lái)的技術(shù)效果是：

1)直接通過(guò)原始控制信號(hào)求解發(fā)動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)，無(wú)需INCA或標(biāo)定公司的幫助就可得到關(guān)鍵控制參數(shù)，且測(cè)量精度較高；

2)可以精確測(cè)量出發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬變工況下每個(gè)循環(huán)的控制參數(shù)，將發(fā)動(dòng)機(jī)性能研究精準(zhǔn)到每個(gè)循環(huán)；

3)提供了一種通用的發(fā)動(dòng)機(jī)變工況下控制參數(shù)的在線檢測(cè)方法，適用于同類型的所有發(fā)動(dòng)機(jī)；

5)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)控制參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量；

4)應(yīng)用更加廣泛，更加利于推廣使用。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將描述如本發(fā)明的優(yōu)選但非限制性的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)在參考附圖閱讀如下詳細(xì)描述時(shí)將變得顯而易見，其中：

圖1本發(fā)明在線檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2點(diǎn)火信號(hào)曲線；

圖3噴油信號(hào)曲線；

圖4進(jìn)氣凸輪相位信號(hào)曲線；

圖5排氣凸輪相位信號(hào)曲線；

圖6點(diǎn)火時(shí)刻的比較曲線；

圖7噴油持續(xù)期的比較曲線；

圖8進(jìn)氣凸輪相位的比較曲線；

1為發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備；2為計(jì)算機(jī)；3為進(jìn)氣凸輪相位傳感器；4為排氣凸輪相位傳感器；5為電荷放大器；6為火花塞式缸壓傳感器；7為點(diǎn)火線圈；8、9為電流互感器；10為噴油器；11為發(fā)動(dòng)機(jī)；12為轉(zhuǎn)速傳感器；13為發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖1-8對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明提供過(guò)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)變工況下控制參數(shù)的在線檢測(cè)裝置，包括：發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備1、計(jì)算機(jī)2、進(jìn)氣凸輪相位傳感器3、排氣凸輪相位傳感器4、電荷放大器5、火花塞式缸壓傳感器6、點(diǎn)火線圈7；第一電流互感器8、第二電流互感器9、轉(zhuǎn)速傳感器12。

在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器12的轉(zhuǎn)速輸出信號(hào)線上并聯(lián)一組屏蔽線束，將轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)檢測(cè)設(shè)備1中，發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備1，該實(shí)施例中具體為采用燃燒分析儀，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速信號(hào)劃分為360°CA，即產(chǎn)生360個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)，其中包含1個(gè)觸發(fā)信號(hào)。曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)通常為脈沖信號(hào)，360個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)對(duì)應(yīng)360個(gè)脈沖，觸發(fā)信號(hào)對(duì)應(yīng)的脈沖幅值高于其他脈沖。

將一缸的點(diǎn)火線圈7其中一根線束剪斷，在斷口出新增一段普通線束，該延長(zhǎng)線束需在第一電流互感器8上穿心纏繞5圈左右，然后將該延長(zhǎng)線束與點(diǎn)火線圈7的斷口線束連接，使點(diǎn)火線圈7形成原機(jī)完整的回路，保證點(diǎn)火能夠正常進(jìn)行，再將第一電流互感器8的輸出電壓信號(hào)通過(guò)屏蔽線束輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備1中；點(diǎn)火線圈7的延長(zhǎng)線束可視為第一電流互感器8的初級(jí)線圈，穿心匝數(shù)為5圈左右，電流互感器8的輸出信號(hào)端視為次級(jí)線圈，其變流比為200/5；由于發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備1僅限于采集電壓信號(hào)，故其采集的是第一電流互感器8的輸出電壓(即電動(dòng)勢(shì))，而不是電流；點(diǎn)火線圈7的電壓較高、電流較大，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備直接測(cè)量電壓會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過(guò)載而損壞，運(yùn)用電流互感器將其大電流轉(zhuǎn)換為低電動(dòng)勢(shì)(即電壓)后輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備1，可有效保護(hù)該設(shè)備；

將一缸噴油器10的其中一根線束剪斷，在斷口出新增一段普通線束，該延長(zhǎng)線束需在第二電流互感器9上穿心纏繞5圈左右，然后將該延長(zhǎng)線束與噴油器10的斷口線束連接，使噴油器線束形成完整的回路，保證噴油能夠正常進(jìn)行，將第二電流互感器9的輸出電壓信號(hào)通過(guò)屏蔽線束輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備1中；噴油器10的電壓較高，需參照點(diǎn)火信號(hào)的連接方法，將其通過(guò)電流互感器轉(zhuǎn)換為低壓信號(hào)后輸入到采集設(shè)備1中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；第二電流互感器9與第一電流互感器8完全相同。

將進(jìn)、排氣凸輪相位信號(hào)分別通過(guò)屏蔽線輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備1進(jìn)行采集，該進(jìn)、排氣凸輪相位信號(hào)的電壓一般不超過(guò)5V，電流也很小，可直接將信號(hào)輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備1進(jìn)行采集；將缸壓傳感器輸出的電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)電荷放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并通過(guò)屏蔽線輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備1進(jìn)行采集。

在進(jìn)氣凸輪相位傳感器3的信號(hào)輸出線束上并聯(lián)一組屏蔽線，通過(guò)此屏蔽線將其相位信號(hào)輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備1中；

在排氣凸輪相位傳感器4的信號(hào)輸出線束上并聯(lián)一組屏蔽線，通過(guò)此屏蔽線將其相位信號(hào)輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備1中；將進(jìn)、排氣凸輪相位兩個(gè)信號(hào)的電壓一般不超過(guò)5V，電流也較小，可直接將其輸入到采集設(shè)備1進(jìn)行采集；

將火花塞式缸壓傳感器6輸出的電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)電荷放大器7轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并通過(guò)屏蔽線輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備1進(jìn)行采集；發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備1與計(jì)算機(jī)2通過(guò)數(shù)據(jù)線連接，發(fā)動(dòng)機(jī)上的各個(gè)傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU連接。

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)檢測(cè)軟件，在每讀取到一個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)時(shí)就記錄一次數(shù)據(jù)，主要記錄點(diǎn)火信號(hào)數(shù)據(jù)、噴油信號(hào)數(shù)據(jù)、進(jìn)氣凸輪相位信號(hào)數(shù)據(jù)、排氣凸輪相位信號(hào)數(shù)據(jù)。

檢測(cè)軟件同時(shí)根據(jù)記錄的信號(hào)數(shù)據(jù)求解得到發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)為點(diǎn)火時(shí)刻、噴油時(shí)刻、噴油持續(xù)期、進(jìn)氣凸輪相位及排氣凸輪相位。

該實(shí)施例還公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)變工況下控制參數(shù)的在線檢測(cè)裝置，其具體包括以下步驟：

步驟1、啟動(dòng)采集設(shè)備及檢測(cè)軟件，并在檢測(cè)軟件中輸入發(fā)動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)及傳感器的參數(shù)。

在該實(shí)施例中，選取了一臺(tái)增壓直噴汽油機(jī)作為樣機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)見表1；所用的發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備為AVL燃燒分析儀，其型號(hào)為INDISET ADVANCED PLUS 641，通道數(shù)為16；所用的火花塞式缸壓傳感器為AVL缸壓傳感器，其型號(hào)為ZI31，量程為150bar，放大系數(shù)為11.64pC/bar；電荷放大器為AVL電荷放大器，其型號(hào)為2P2E；檢測(cè)軟件是與AVL燃燒分析儀配套的軟件Indicom，并將此軟件安裝在檢測(cè)所用的電腦上；電流互感器的變流比為200/5；其他傳感器及部件，如進(jìn)氣凸輪相位傳感器、排氣凸輪相位傳感器、點(diǎn)火線圈、噴油器、轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元等，均為發(fā)動(dòng)機(jī)原機(jī)傳感器或部件。

表1：發(fā)動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)

步驟2、在進(jìn)行正式試驗(yàn)之前，需調(diào)整上止點(diǎn)，并將上止點(diǎn)信息儲(chǔ)存在檢測(cè)軟件中，避免發(fā)動(dòng)機(jī)重啟后丟失上止點(diǎn)，而導(dǎo)致重新調(diào)整上止點(diǎn)。

該步驟中，調(diào)整上止點(diǎn)的方法包括以下分步驟：

(1)對(duì)于臺(tái)架試驗(yàn)，倒拖發(fā)動(dòng)機(jī)至2000r/min，判定觸發(fā)信號(hào)位置與缸內(nèi)最高壓縮壓力位置的關(guān)系，并計(jì)算出相差的曲軸轉(zhuǎn)角，然后通過(guò)平移缸壓曲線，將最大壓縮壓力對(duì)應(yīng)的位置調(diào)整到-0.7°CA，即上止點(diǎn)前0.7°CA。

(2)對(duì)于整車試驗(yàn)，由于不能倒拖發(fā)動(dòng)機(jī)，可將發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，空檔下加大油門使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到4000r/min左右后迅速完全松開油門，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在回復(fù)到怠速的過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)斷油的現(xiàn)象；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?000r/min左右回復(fù)到怠速的過(guò)程中記錄各個(gè)數(shù)據(jù)，在記錄的數(shù)據(jù)中找到發(fā)動(dòng)機(jī)在2000r/min左右，且斷油的工作循環(huán)，根據(jù)此循環(huán)的數(shù)據(jù)判定最大缸內(nèi)壓力位置與觸發(fā)信號(hào)位置的關(guān)系，再通過(guò)平移缸壓曲線，將最大壓縮壓力對(duì)應(yīng)的位置調(diào)整到-0.7°CA，即上止點(diǎn)前0.7°CA。

步驟3、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，使其在目標(biāo)變工況下運(yùn)行；通過(guò)檢測(cè)軟件記錄基于曲軸轉(zhuǎn)角的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包含點(diǎn)火信號(hào)、噴油信號(hào)、進(jìn)氣凸輪相位信號(hào)、排氣凸輪相位信號(hào)數(shù)據(jù)。

在該實(shí)施例中，圖2所示為點(diǎn)火信號(hào)的曲線，橫坐標(biāo)為曲軸轉(zhuǎn)角(單位為°CA)，縱坐標(biāo)為點(diǎn)火信號(hào)(單位為V)，該數(shù)據(jù)取自發(fā)動(dòng)機(jī)的某一個(gè)工作循環(huán)，即-360至360°CA，圖中僅顯示了-180至120°CA范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，其他未顯示范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)均為0。圖2中，紅色虛線處對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火信號(hào)下降沿表示開始點(diǎn)火，即紅色虛線對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為點(diǎn)火時(shí)刻

圖3所示為噴油信號(hào)的曲線，橫坐標(biāo)為曲軸轉(zhuǎn)角(單位為°CA)，縱坐標(biāo)為噴油信號(hào)(單位為V)，該數(shù)據(jù)取自發(fā)動(dòng)機(jī)的某一個(gè)工作循環(huán)，即-360至360°CA，圖中僅顯示了-360至-120°CA范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，其他未顯示范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)均為0。圖3中，左測(cè)紅色虛線處對(duì)應(yīng)的噴油信號(hào)上降沿表示開始噴油，右側(cè)紅色虛線處對(duì)應(yīng)的噴油信號(hào)下降沿表示結(jié)束噴油，即左側(cè)紅色虛線對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為噴油始點(diǎn)右側(cè)紅色虛線對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為噴油終點(diǎn)兩條紅色虛線間的夾角為曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)的噴油持續(xù)期

圖4所示為進(jìn)氣凸輪相位信號(hào)的曲線，橫坐標(biāo)為曲軸轉(zhuǎn)角(單位為°CA)，縱坐標(biāo)為噴油信號(hào)(單位為V)，該數(shù)據(jù)取自發(fā)動(dòng)機(jī)的某一個(gè)工作循環(huán)，即-360至360°CA。圖4中，紅色虛線處對(duì)應(yīng)的氣凸輪相位信號(hào)上降沿作為進(jìn)氣凸輪相位特征點(diǎn)

圖5所示為排氣凸輪相位信號(hào)的曲線，橫坐標(biāo)為曲軸轉(zhuǎn)角(單位為°CA)，縱坐標(biāo)為噴油信號(hào)(單位為V)，該數(shù)據(jù)取自發(fā)動(dòng)機(jī)的某一個(gè)工作循環(huán)，即-360至360°CA。圖5中，紅色虛線處對(duì)應(yīng)的氣凸輪相位信號(hào)上降沿作為排氣凸輪相位特征點(diǎn)。

以上步驟所測(cè)得的點(diǎn)火信號(hào)、噴油信號(hào)、進(jìn)氣凸輪相位信號(hào)、排氣凸輪相位信號(hào)數(shù)據(jù)是基于曲軸轉(zhuǎn)角的數(shù)據(jù)，并不能直觀的表現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制數(shù)據(jù)，還需進(jìn)一步求解得到發(fā)動(dòng)機(jī)在每個(gè)工作循環(huán)下的控制參數(shù)，如點(diǎn)火時(shí)刻，噴油時(shí)刻、噴油持續(xù)期、進(jìn)氣正時(shí)、排氣正時(shí)等。因此需要根據(jù)基于曲軸轉(zhuǎn)角的點(diǎn)火信號(hào)、噴油信號(hào)、進(jìn)氣凸輪相位信號(hào)、排氣凸輪相位信號(hào)數(shù)據(jù)的特征，求解得到發(fā)動(dòng)機(jī)基于循環(huán)的控制參數(shù)，即點(diǎn)火時(shí)刻，噴油時(shí)刻、噴油持續(xù)期、進(jìn)氣正時(shí)、排氣正時(shí)等。

為了求解基于循環(huán)的控制參數(shù)，并驗(yàn)證本發(fā)明的檢測(cè)精度，選取了某合作企業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)，試驗(yàn)工況為發(fā)動(dòng)機(jī)的17個(gè)典型工況。運(yùn)用本方法測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的主要控制參數(shù)，每個(gè)工況下采集200個(gè)工作循環(huán)，并將每個(gè)循環(huán)控制參數(shù)取平均值，同時(shí)采用該企業(yè)的INCA軟件直接從ECU中讀取相同的控制參數(shù)，將其與本發(fā)明檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

1、點(diǎn)火時(shí)刻的求解與精度驗(yàn)證

如圖2所示為點(diǎn)火信號(hào)曲線，取點(diǎn)火信號(hào)下降沿對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角作為點(diǎn)火時(shí)刻

定義V_n為某一曲軸轉(zhuǎn)角下點(diǎn)火信號(hào)的實(shí)測(cè)電壓值，V_n+1為下一個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火信號(hào)實(shí)測(cè)電壓值，點(diǎn)火信號(hào)的幅值為V_{n_max}，當(dāng)(V_n-V_n+1)>(0.5*V_{n_max})，且V_n+1<0時(shí)，V_n對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角即為發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前運(yùn)行工況下的點(diǎn)火時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)刻通常都在曲軸轉(zhuǎn)角[-60°CA，20°CA]內(nèi)，將點(diǎn)火時(shí)刻的求解范圍設(shè)定為該區(qū)間內(nèi)，可有效提高求解速度。

圖6將17個(gè)典型工況下的點(diǎn)火參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比，由圖6可知，本發(fā)明中求解得到的點(diǎn)火時(shí)刻與INCA讀取的ECU中的點(diǎn)火時(shí)刻數(shù)據(jù)基本吻合，誤差為±1°CA，精度較高。

2、噴油數(shù)據(jù)的求解

圖3所示為發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油信號(hào)曲線，左側(cè)紅色虛線對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為噴油始點(diǎn)右側(cè)紅色虛線對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為噴油終點(diǎn)兩條紅色虛線間的夾角為曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)的噴油持續(xù)期再根據(jù)轉(zhuǎn)速將其轉(zhuǎn)換為以時(shí)間計(jì)的噴油持續(xù)期

定義V_m為某一曲軸轉(zhuǎn)角下噴油信號(hào)的實(shí)測(cè)電壓值，V_m+1為下一個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的噴油信號(hào)實(shí)測(cè)電壓值，噴油信號(hào)的幅值為V_{m_max}。當(dāng)(V_m-V_m+1)<(0.5*V_{m_max})，且V_m+1>0時(shí)，V_m對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角即為發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前運(yùn)行工況下的噴油始點(diǎn)當(dāng)(V_m-V_m+1)>(0.5*V_{m_max})，且V_m+1<0時(shí)，V_m對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角即為發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前運(yùn)行工況下的噴油終點(diǎn)則為

其中，n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為r/min；為時(shí)間計(jì)的噴油持續(xù)期期，單位為ms。

參考點(diǎn)火信號(hào)的驗(yàn)證方法，以時(shí)間計(jì)的噴油持續(xù)期的對(duì)比結(jié)果如圖7所示，由圖7可知，本發(fā)明中求解得到的噴油持續(xù)期與INCA讀取的ECU中的噴油持續(xù)期基本吻合，誤差為±0.1ms，精度較高。

3、進(jìn)、排氣凸輪信號(hào)的求解

進(jìn)氣相位傳感器信號(hào)如圖4所示。

定義V_i為某一曲軸轉(zhuǎn)角下進(jìn)氣凸輪相位信號(hào)的實(shí)測(cè)電壓值，V_i+1為下一個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣凸輪相位信號(hào)實(shí)測(cè)電壓值，進(jìn)氣凸輪相位信號(hào)的幅值為V_{i_max}。

進(jìn)氣凸輪相位信號(hào)會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化而相對(duì)上止點(diǎn)左右平移，由圖4可知，第4個(gè)脈沖信號(hào)與其它脈沖信號(hào)的間隔較遠(yuǎn)，較其它脈沖信號(hào)而言，第4個(gè)信號(hào)的上升沿(或下降沿)最適合作為進(jìn)氣凸輪相位特征點(diǎn)，再用以計(jì)算進(jìn)氣正時(shí)。故需將求解范圍設(shè)定在曲軸轉(zhuǎn)角[-180°CA，-60°CA]內(nèi)，避免篩選出非目標(biāo)上升沿。

在曲軸轉(zhuǎn)角[-180°CA，-60°CA]內(nèi)，當(dāng)(V_i-V_i+1)<(0.5*V_{i_max})，且V_i+1>0時(shí)，V_i對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角即為發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前運(yùn)行工況下的進(jìn)氣凸輪相位特征點(diǎn)

定義發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速運(yùn)行工況下的進(jìn)氣凸輪相位特征點(diǎn)為

排氣相位傳感器信號(hào)如圖5所示。

定義V_e為某一曲軸轉(zhuǎn)角下排氣凸輪相位信號(hào)的實(shí)測(cè)電壓值，V_e+1為下一個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的排氣凸輪相位信號(hào)實(shí)測(cè)電壓值，排氣凸輪相位信號(hào)的幅值為V_{e_max}。

排氣凸輪相位信號(hào)也會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化而相對(duì)上止點(diǎn)左右平移，由圖5可知，各個(gè)脈沖信號(hào)與其它脈沖信號(hào)的間隔基本相同，任意一個(gè)信號(hào)的上升沿(或下降沿)都適合作為排氣凸輪相位特征點(diǎn)，再用以計(jì)算排氣正時(shí)。在此，將求解范圍設(shè)定在曲軸轉(zhuǎn)角[0°CA，100°CA]內(nèi)。

在曲軸轉(zhuǎn)角[0°CA，100°CA]內(nèi)，當(dāng)(V_e-V_e+1)<(0.5*V_{e_max})，且V_e+1>0時(shí)，V_e對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角即為發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前運(yùn)行工況下的排氣凸輪相位特征點(diǎn)

定義發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速運(yùn)行工況下的排氣凸輪相位特征點(diǎn)為

對(duì)于其他發(fā)動(dòng)機(jī)，可參照此方法，首先選擇合適的篩選范圍，然后篩選出此范圍內(nèi)的上升沿(或下降沿)作為進(jìn)、排氣相位特征點(diǎn)通常，發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速時(shí)氣門重疊角為0，進(jìn)氣門不提前開啟，排氣門也不推遲關(guān)閉，隨著轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的變化，進(jìn)氣門會(huì)提前開，排氣門會(huì)推遲關(guān)，因而可將怠速工況下的進(jìn)、排氣相位特征點(diǎn)作為參考點(diǎn)，即分別對(duì)應(yīng)于0°CA的進(jìn)氣正時(shí)和0°CA的排氣正時(shí)。因而，發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下的進(jìn)氣正時(shí)和排氣正時(shí)如下所示為

參考點(diǎn)火參數(shù)的對(duì)比方法，將進(jìn)氣相位特征點(diǎn)通過(guò)固定的公式轉(zhuǎn)換為進(jìn)氣正時(shí)，對(duì)比結(jié)果如圖8。由圖8可知，本發(fā)明中求解得到的進(jìn)氣正時(shí)與INCA讀取的ECU中的進(jìn)氣正時(shí)數(shù)據(jù)基本吻合，誤差為±1°CA，精度較高。排氣正時(shí)也可采用相同的驗(yàn)證方式，在此不做贅述。

通過(guò)以上精度驗(yàn)證，分析得到為運(yùn)用本方法測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)主要控制參數(shù)具有較高的精度。