爆震標(biāo)定指導(dǎo)書

1、北京銳意泰克汽車電子有限公司爆震標(biāo)定指導(dǎo)書 制定：- 校對：_審核:_北京銳意泰克汽車電子有限公司年 月 日目 錄爆震標(biāo)定指導(dǎo)書11、目的22、標(biāo)定對象23、標(biāo)定過程1（其一，借助于燃燒分析儀）33.1 標(biāo)定步驟33.2 分析及標(biāo)定結(jié)果43、標(biāo)定過程1（其2，借助AD采集卡和爆震傳感器標(biāo)定）53.1 標(biāo)定過程53.2 數(shù)據(jù)分析及標(biāo)定結(jié)果63.3 頻率驗(yàn)證64、標(biāo)定過程2（使用兩種方法同）84.1 標(biāo)定爆震信號的增益84.2 標(biāo)定爆震閾值84.3 標(biāo)定點(diǎn)火延遲角94.4 標(biāo)定爆震控制的進(jìn)氣閾值104.5 爆震檢驗(yàn)115、附115.1 附1（使用燃燒分析儀的MATLAB程序）115.2 附2（81

2、01的工作“控制字”）125.3 附3（使用爆震傳感器時(shí)的MATLAB程序）131、 目的本手冊用于指導(dǎo)標(biāo)定工程師在臺(tái)架上進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震標(biāo)定。2、 標(biāo)定對象1、 不同轉(zhuǎn)速下的爆震中心頻率；2、 不同工況下發(fā)生爆震的曲軸轉(zhuǎn)角范圍（爆震窗口）3、 不同工況下判斷是否發(fā)生爆震的判斷閾值4、 不同工況下爆震開啟的負(fù)載閾值3、 標(biāo)定過程1（其一，借助于燃燒分析儀）在發(fā)動(dòng)機(jī)各缸內(nèi)裝缸壓傳感器，并連接到高速AD采集卡，經(jīng)終端采集軟件分析數(shù)據(jù)及判斷缸壓的變化判定是否有爆震發(fā)生，如圖1所示。具體信息可參考。圖1 終端軟件界面圖3.1 標(biāo)定步驟1、 暖機(jī)到正常工作溫度；2、 將發(fā)動(dòng)機(jī)控制在某一需要標(biāo)定的工況點(diǎn)穩(wěn)

3、定運(yùn)行；3、 分別調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角C_IGA_AS_x（x代表各缸）使得發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震，燃燒分析軟件“爆震顯示區(qū)”有尖三角出現(xiàn)；4、 記錄數(shù)據(jù)；5、 選取爆震典型的燃燒周期，導(dǎo)出缸壓數(shù)據(jù)（文本格式）并使用MATLAB軟件分析進(jìn)行FFT分析得到爆震中心頻率（程序見附1），參考8101的工作特性將“控制字”寫入SAM2000里表ID_FIL_FRQ_KNK_x；（見附2）6、 根據(jù)燃燒分析軟件判斷爆震的曲軸始末轉(zhuǎn)角（爆震窗口）；3.2 分析及標(biāo)定結(jié)果對導(dǎo)出的缸壓信號進(jìn)行FFT分析，結(jié)果如圖2所示，根據(jù)分析，爆震中心頻率為7.32KHz，該頻率對應(yīng)8101芯片的“控制字”42，標(biāo)定結(jié)果如圖3所示。圖2

4、 FFT分析結(jié)果 圖3 SAM2000標(biāo)定表格再根據(jù)采集的有爆震的缸壓信號確定爆震窗口，主要根據(jù)缸壓變化的范圍確定，如圖4所示，確定過程中需要注意，爆震發(fā)生的時(shí)間不太一樣，確定的爆震窗口要能夠涵蓋所有采集數(shù)據(jù)的爆震周期。圖4 爆震窗口的確定3、 標(biāo)定過程1（其2，借助AD采集卡和爆震傳感器標(biāo)定）燃燒分析儀較貴，在經(jīng)濟(jì)不允許的條件下采用高速AD采集卡和爆震傳感器采集爆震信號進(jìn)行分析。3.1 標(biāo)定過程1、 連接爆震采集裝置：爆震傳感器的兩個(gè)信號輸出腳分別連接數(shù)據(jù)采集器的同一個(gè)采集通道的信號輸入端以及信號屏蔽線。同時(shí)，信號采集器的外殼要求可靠接在實(shí)際地上（可以采用導(dǎo)線將采集器外殼與暖氣片等連通以接地

5、，目的去除50Hz載波的干擾，以便于分辨爆震信號），如圖5所示；2、 暖機(jī)到正常工作溫度；3、 將發(fā)動(dòng)機(jī)控制在某一需要標(biāo)定的工況點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行；4、 分別調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角C_IGA_AS_x（x代表各缸，下同）使得用耳朵能聽到發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生明顯爆震；5、 記錄有爆震的數(shù)據(jù)時(shí)間不小于5秒；6、 選取典型的含有爆震的信號周期，使用MATLAB軟件分析爆震頻率（程序見附3），參考8101的工作特性將“控制字”寫入SAM2000里表ID_FIL_FRQ_KNK_x；7、 待補(bǔ)（確定爆震窗口）圖5 爆震傳感器與信號采集器接線圖3.2 數(shù)據(jù)分析及標(biāo)定結(jié)果由于采用爆震傳感器采集的數(shù)據(jù)相當(dāng)龐大，并且由于高負(fù)荷時(shí)的機(jī)械振

6、動(dòng)造成的噪聲干擾相當(dāng)嚴(yán)重，因此此方法需要大量的時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析及篩選。由于使用的采集器軟件只能同時(shí)采集8 個(gè)通道的數(shù)據(jù)，實(shí)際上我們只需要一個(gè)通道的數(shù)據(jù)，首先要求進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，原采集軟件由于采集速度的要求，從軟件格式上有所限制，因此首先需要讀取原軟件的數(shù)據(jù)，截取后轉(zhuǎn)換為XLS格式，對轉(zhuǎn)換后的XLS格式的數(shù)據(jù)，刪除不需要的通道（該軟件生成的數(shù)據(jù)分為8 列，從頭至尾依次為第1 至第8 通道的數(shù)據(jù)，按照要求刪除不需要通道的數(shù)據(jù)），然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。典型爆震信號FFT分析的結(jié)果如圖6所示，去除機(jī)械振動(dòng)的噪聲后可以分析出爆震的中心頻率為7.58KHz，8101“控制字”為43。圖6 典型爆震的FF

7、T分析結(jié)果3.3 頻率驗(yàn)證由于噪聲的干擾及處理方法的不成熟，有時(shí)通過爆震傳感器得到的爆震頻率可能有所偏差，需要對計(jì)算的頻率進(jìn)行驗(yàn)證。具體做法是：控制發(fā)動(dòng)機(jī)在ID_FIL_FRQ_KNK_x表的各個(gè)斷點(diǎn)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，然后通過C_IGA_AS_x表分別提高每一個(gè)氣缸的點(diǎn)火提前角，直到能聽到明顯的爆震聲音為止。打開SAM2000的示波器，觀察此缸的knks_x值與nl_x值，如果這兩個(gè)變量的變化曲線如圖7 所示，則說明此頻率并不是此缸此轉(zhuǎn)速的爆震特征頻率，需要根據(jù)3.2 步的結(jié)果重新選擇爆震特征頻率值，然后重新填寫此缸的ID_FIL_FRQ_KNK_x表。完成調(diào)整以后，需要重復(fù)上述步驟，直到采集到的

8、此缸knks_x值與nl_x 值的變化曲線如圖8所示，才可以進(jìn)行下一步工作。圖7頻率不恰當(dāng)時(shí)knks與nl曲線圖8頻率恰當(dāng)時(shí)knks與nl曲線注意：只有在驗(yàn)證了各缸、所有斷點(diǎn)的爆震中心頻率后，才能進(jìn)行后續(xù)工作！4、 標(biāo)定過程2（使用兩種方法同）4.1 標(biāo)定爆震信號的增益標(biāo)定表IP_GAIN_KNK_x，如圖9所示，使得沒有發(fā)生爆震時(shí)的KNKS_x在1-2V范圍內(nèi)變化。注意，標(biāo)定前，先觀察該工況下發(fā)生爆震時(shí)的KNKS_x有多大，然后調(diào)節(jié)IP_GAIN_KNK_x使得未發(fā)生爆震時(shí)的KNKS_x是發(fā)生爆震時(shí)的KNKS_x的5070。圖9 標(biāo)定爆震增益4.2 標(biāo)定爆震閾值標(biāo)定表ID_FAC_THD_K

9、NK_x，確定某一工況下的爆震閾值，如圖10所示。在某一工況點(diǎn)下，調(diào)節(jié)表C_IGA_AS_x使得發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震，記錄下此時(shí)的KNKS_x，記為KNKS_REF，然后調(diào)節(jié)ID_FAC_THD_KNK_x，使得KNKS_x為KNKS_REF的40%70。圖10 標(biāo)定閾值影響系數(shù)4.3 標(biāo)定點(diǎn)火延遲角為使ECU判斷出爆震后對其進(jìn)行控制，需要標(biāo)定ID_IGA_DEC_KNK_i（i1，2）以控制爆震，圖11所示。標(biāo)定方法如下：在標(biāo)定完基本點(diǎn)火角的情況下，將發(fā)動(dòng)機(jī)固定在ID_IGA_DEC_KNK_i的斷點(diǎn)上，逐步增大點(diǎn)火角直至發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震，然后后推點(diǎn)火角至消除爆震，則后推的點(diǎn)火角就是表ID_IGA_

10、DEC_KNK_i的標(biāo)定數(shù)據(jù)。正常情況下，該表的標(biāo)定值與基本點(diǎn)火角的標(biāo)定以及標(biāo)定工程師的經(jīng)驗(yàn)相關(guān)，如果不是很熟悉，可以沿用西門子372的數(shù)據(jù)。圖11 標(biāo)定后推點(diǎn)火角4.4 標(biāo)定爆震控制的進(jìn)氣閾值為使得爆震控制能打開，需要標(biāo)定表IP_MAF_MIN_KNK，如圖12所示。標(biāo)定方法如下：控制水溫在斷點(diǎn)水溫（如果不能控制，則控制水溫為90度），發(fā)動(dòng)機(jī)在表的斷點(diǎn)轉(zhuǎn)速下以最小MAF運(yùn)轉(zhuǎn)，將點(diǎn)火角增加35度，如果有爆震，則該MAF就是標(biāo)定值，如果沒有爆震，先將點(diǎn)火角“復(fù)位”，再將MAF增加3050后，增大點(diǎn)火角35度，看是否爆震，如果有爆震，則該MAF就是需要的標(biāo)定值，否則重復(fù)以上步驟直到標(biāo)定結(jié)束。圖12

11、 爆震控制進(jìn)氣閾值4.5 爆震檢驗(yàn)標(biāo)定完爆震后需要進(jìn)行爆震檢驗(yàn)以確認(rèn)標(biāo)定的正確與否。方法如下：將所有爆震屏蔽全部打開，使發(fā)動(dòng)機(jī)在某一工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，逐步增加點(diǎn)火角使發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，同時(shí)使用SAM2000進(jìn)行監(jiān)測，如果LV_KNK=1，并且IGA_KNK_i有數(shù)，則爆震已經(jīng)可以控制，標(biāo)定結(jié)果合適，如圖13所示。圖13 爆震控制驗(yàn)證5、 附5.1 附1（使用燃燒分析儀的MATLAB程序）cleara=load(F:5000rpm300.txt);p=a(:,2);n=5000; %需要輸入轉(zhuǎn)速sample=28800*n/1800;N=5;Wn=2000 20000/sample;b,a=butter(N

12、,Wn);e_signal=filter(b,a,p);dft_signal=fft(e_signal);f=(0:length(dft_signal)-1)*sample)/length(dft_signal);ample=abs(dft_signal);figure(1)plot(ample)figure(2)plot(f(1:length(dft_signal)/2),ample(1:length(dft_signal)/2)grid onxlabel(爆震頻率)ylabel(爆震幅值)5.2 附2（8101的工作“控制字”）DECIMAL VALUE (D4D0)INTEGRATOR

13、TIME CONSTANT (SEC)BAND-PASS FREQUENCY (kHz)GAINDECIMAL VALUE (D4D0)BAND-PASS FREQUENCY (kHz)GAIN0401.222324.950.4211451.261.882335.120.42501.311.778345.290.3813551.351.684355.480.3644601.41.6365.680.3485651.451.523375.90.3336701.511.455386.120.327751.571.391396.370.3088801.631.333406.640.2969901.71

14、1.28416.940.286101001.781.231427.270.276111101.871.185437.630.267121201.961.143448.020.258131302.071.063458.460.25141402.181468.950.236151502.310.944479.50.222161602.460.8954810.120.211171802.540.854910.460.2182002.620.815010.830.19192202.710.7735111.220.182202402.810.7395211.650.174212602.920.70853

15、12.10.167222803.030.685412.60.16233003.150.6545513.140.154243203.280.635613.720.148253603.430.6075714.360.143264003.590.5865815.070.138274403.760.5675915.840.133284803.950.5486016.710.129295204.160.56117.670.125305604.390.4716218.760.118316004.660.4446319.980.1115.3 附3（使用爆震傳感器時(shí)的MATLAB程序）1、提取信號的程序cle

16、arclftt=load( D:my work爆震項(xiàng)目數(shù)據(jù)采集472自制系統(tǒng)213.xls);kk=tt(:,1);mv=mean(kk);bb=kk-mv;figure(1)plot(bb)grid oncc=bb(180000:181000); %這里是提取的包含明顯爆震信號的1000個(gè)點(diǎn)figure(2)plot(cc)grid on2、傅立葉變換程序clearclftt=load( D:my work爆震項(xiàng)目數(shù)據(jù)采集472自制系統(tǒng)213.txt);sample=100000;m n=size(tt);t=1:m;signal_t=t/sample;signal=tt;dft_signa

17、l=fft(signal);f=(0:length(dft_signal)-1)*sample)/length(dft_signal);ample=abs(dft_signal);figure(1)plot(f,ample)grid on%先進(jìn)行帶通濾波處理N=5;fs=sample;Wn=5000 30000/100000;b,a=butter(N,Wn);e_signal=filter(b,a,signal); %求解濾波后的傅立葉變換m2 n2=size(e_signal);t=1:m2;signal_t=t/sample;dft2_signal=fft(e_signal);f2=(0:length