[发明专利]一种内燃机燃烧过程表征参数测试方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机燃烧过程表征参数测试方法及装置。

背景技术

内燃机缸内燃烧压力及压力升高率等燃烧过程表征参数蕴含了缸内燃烧过程的丰富信息，这些信息能够为内燃机的研发及性能改进提供重要的参考依据。燃烧过程表征参数测试装置一般由测试装置、处理及显示装置等部分组成。测试装置用于测试压力信号，而处理及显示装置则用于对测试的信号进行处理及显示。

目前缸内压力测试系统主要包含两类：一类是手持式压力测试仪，一般都采用指针式压力表头，通过管路连接至发动机的喷油器或火花塞安装位置，用于测试发动机的压缩压力，这类设备仅能够测试最大压缩压力，无法得到整个过程的压力曲线，且仅能够在纯压缩的过程进行测试，无法得到燃烧时的压力曲线，目前仅用于对发动机气缸的密封性能进行测试；另一类是内燃机燃烧分析仪，以计算机为平台，基于高速数据采集系统开发，通过压力传感器测试燃烧压力曲线，并进行相关的分析，此类设备价格昂贵，一般都在十万元以上，另外，由于设备体积大、携带不便，在某些现场实验的场合无法应用。

根据上述对目前两种常见的压力测试装置的分析可知，手持式压力测试仪结构简单、价格低廉，但功能有限，目前一般是用于对发动机的压缩压力进行测试，反映气缸的密封性能，无法满足燃烧过程压力测试的需要；内燃机燃烧分析仪功能满足要求，但由于价格昂贵、携带不便等特点，多用于实验室等固定场合试验中，无法大量的推广应用。综上可知，目前缺少一种介于上述两种内燃机压力测试装置之间的测试方法及装置，这种测试方法及装置既具有便于携带、价格低廉的特点，又能够满足燃烧过程测试分析的需要。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种内燃机燃烧过程表征参数测试方法及装置，本装置具备两种工作模式：1)简易采样模式：该模式下仅需要安装缸压传感器即可，通过缸压信号可以得到缸压曲线及压力升高率曲线，据此可以得到压力峰值及压力升高率峰值，此外，根据缸压信号还可以得到发动机转速；2)复杂采样模式：该模式下除了安装缸压传感器外，还需角标信号和同步信号提供角度信息，因此该模式不仅可以得到压力峰值及压力升高率峰值，还能够得到两参数出现的相位及与曲轴转角相关的压力曲线和压力升高率曲线。装置使用时，根据实验的需求选择相应的模式即可。提出的装置不仅可以输入220V交流电，还可以利用发动机启动用蓄电池提供电源，尤其适用于现场测试的场合。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种内燃机燃烧过程表征参数测试装置，包括传感器单元、信号处理单元及显示终端，其中，传感器单元用于获取内燃机的缸内压力和角标信号与同步信号，并输入至信号处理单元，信号处理单元包括信号处理电路、单片机及外围电路，信号处理电路的模拟信号处理电路接收缸内压力，将其传输给单片机的模数转换引脚，信号处理电路的脉冲处理电路接收角标信号和同步信号，将其传输给单片机，单片机计算得到表征燃烧过程的参数值，通过显示终端进行显示。

所述传感器单元，包括缸压传感器和角标器，其中，缸压传感器安装在发动机缸盖上，通过测压通道连接至发动机的燃烧室，角标器通过弹性联轴器连接至发动机的曲轴。

所述缸压传感器测试的缸内压力为模拟信号，角标器输出两种脉冲信号：角标信号和同步信号，其中角标信号每当曲轴旋转一圈时输出多个脉冲信号，同步信号每当曲轴旋转一圈时只输出一个脉冲信号，该信号用于反映上止点的位置。

所述角标器输出的角标及同步信号经过整形电路处理成标准的TTL电平信号，送入单片机的输入捕捉功能引脚中。

所述信号处理单元，包括信号处理电路、单片机、通讯电路、存储电路和实时时钟电路，其中，信号处理电路连接单片机，实时时钟电路和存储电路连接单片机，单片机通过通讯电路连接显示终端。

所述显示终端包括工作模式选择模块、通道标定模块、找上止点模块、信号测试模块、数据显示模块及测试结果存储模块，其中：

所述工作模式选择模块，用于选择测试装置的当前模式；

所述通道标定模块，用于控制信号处理单元进入标定状态，在每个标定点采集缸内压力传感器的信号，对传感器及测试通道进行整体标定；

所述找上止点模块，用于在每次重新安装角标器后，确定同步信号与发动机压缩上止点间的角度间隔，保证峰值压力出现时刻及最大压力升高率出现时刻角度参数的准确性；

所述信号测试模块，用于控制信号处理单元按照选择的工作模式采集缸内压力信号；