[发明专利]一种柴油机进气量测量系统

说明书

本发明提供了一种柴油机进气量测量系统，包括测量所述柴油机的缸内压力信号的信号获取模块，和信号处理模块，所述信号获取模块与所述信号处理模块连接，所述信号处理模块执行下述步骤：步骤一，利用快速傅里叶变换带通滤波处理所述信号获取模块测量的所述柴油机的缸内压力信号，获得燃烧共振时域信号；步骤二，利用递归重排短时傅里叶变换处理所述燃烧共振时域信号，获得所述燃烧共振时域信号的时频谱；步骤三，从所述燃烧共振时域信号的所述时频谱中提取燃烧共振频率信息，进而推算出所述柴油机的进气质量。本发明可以广泛应用于柴油机进气量的测量领域。

技术领域

本发明涉及一种信号处理技术，特别是通过对柴油机缸内压力信号进行处理进而获取柴油机进气量的技术。

背景技术

柴油机进气量的测量在柴油机燃烧控制中占有非常重要的地位，对进气量的测量和调控能够实时优化柴油机的燃烧状态，从而降低排放并提高燃油的燃烧效率。然而进气量的直接测量受传感器误差影响较大，精确度无法保证，因此对进气量的间接测量引起了广泛的关注。通过对实测的缸压信号进行处理来估算进气量被视为是一种有效的方法。因为通过对实测的缸压信号进行处理，能够提取缸内燃烧共振信息。在所提取的燃烧共振信息中，缸内燃烧共振频率由于与缸内温度有关，所以结合热力学第一定律可以实现对柴油机缸内气体质量的估算。

上述对于柴油机缸内气体质量的获取方法，其中关键之处在于能够获取精确的燃烧共振频率。目前主要有两种方法来确定燃烧共振频率：贝叶斯统计模型和信号处理方法。但这两种方法均存在一定缺陷：贝叶斯模型的局限性在于若统计模型与共振信号不匹配，则模型计算不收敛，使得进气量的计算无法进行；信号处理方法主要是利用时频分析来获得共振频率，但是时频分析如短时傅里叶变换，其时频分辨率较低，导致得到的共振信息可能存在偏差。因此如何提供一种分辨率较高的燃烧共振频率计算方法，成为本领域研究人员需要考虑的问题。

发明内容

为了解决现有柴油机进气量测量技术存在的问题，更精确地获取柴油机进气量，本发明提供了一种柴油机进气量测量系统。

本发明的技术方案如下：

一种柴油机进气量测量系统，包括测量所述柴油机的缸内压力信号的信号获取模块，和信号处理模块，所述信号获取模块与所述信号处理模块连接，所述信号处理模块执行下述步骤：

步骤一，利用快速傅里叶变换带通滤波处理所述信号获取模块测量的所述柴油机的缸内压力信号，获得燃烧共振时域信号；

步骤二，利用递归重排短时傅里叶变换处理所述燃烧共振时域信号，获得所述燃烧共振时域信号的时频谱；

步骤三，从所述燃烧共振时域信号的所述时频谱中提取燃烧共振频率信息，进而推算出所述柴油机的进气质量。

所述步骤一包括如下子步骤：

所述缸内压力信号包括倒拖信号，燃烧信号和燃烧共振信号，对所述缸内压力信号f(t)进行傅里叶变换获得频谱，并将所述频谱转换成功率谱密度PSD(f)＝F(f)²/fs·N，其中F(f)为频谱，fs为采样频率，N为信号长度，在所述功率谱密度曲线中按照频率的递增识别前三个极小值点，分别设为F1，F2，F3。则所述倒拖信号，所述燃烧信号和所述燃烧共振信号对应的频带分别为[0,F1]，[F1,F2]，[F2,F3]；将所述燃烧共振信号对应的频段提取出来，并进行傅里叶反变换，获得所述燃烧共振时域信号c(t)。

所述步骤二所述递归重排短时傅里叶变换处理包括下列信号处理算法：