第4期（总第237期） 2018年8月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
汽油机爆震在线检测系统设计与试验
张志谋”，郑圣彬”，陶文辉”，杨涛”，陈京瑞”，石磊
(1上海交通大学动力机械与工程教育部重点试验室，上海200240；
2中国船舶重工集团公司第七一一研究所，上海201108）
No 4(Serial No 237)
Aug2018
摘要：在嵌入式工控机的控制下，应用NI数据采集卡及LabVIEW软件，完成了对非共振型压电式爆震传感器和光电式转速传感器输出信号的采集及处理，实现了基于机体振动检测的汽油机爆震在线检测。完成了检测系统的软件设计，通过信号采集模块、处理模块、爆震判别模块和数据保存模块，实现了基于LabVIEW的爆震识别。对某3缸汽油机进行爆发试验，通过分析振动信号，确定了爆震特征频率范围和爆震阀值，并研究了值的影响固素。最后进行发动机爆震状况在线检测，试验结果表明本检测系统对发动机爆震的识别是有效的。
关键词：汽油机；爆震；在线检测
DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2018 04 002
中图分类号：TK41122
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2018)04-0006-05
由于振动噪声小、升功率高和结构紧漆等优点，
汽油机在汽车工业领域的地位十分重要，伯其经济性的改善和功率的提升，均受到爆震这个关键因素的制约。经研究发现：当发生轻微爆震时，燃烧过程更接近定容燃烧，发动机的功率和热效率均有所提高2]。而强烈的爆震会引起一系列的间题，如发动机过热、零件应力增加、输出功率降低及排放水平恶化等[3-。因此如何将发动机控制在轻微爆震，同时避免强烈爆震是发动机应用领域一大技术挑战
在进行汽油机台架试验时，通常采用检测缸内压力的方法来进行发动机的爆震检测，但其传感器价格昂贵，尤其是用于多缸汽油机时，爆震检测的成本大大增加。因此设计了汽油机爆震在线检测系统，该检测系统通过比较发动机机体的振动信号积分电压与爆震值，对发动机爆震状况进行在线判别，并计算出爆震发生频率，进而评价发动机的爆震
强度，为进一步研究爆震的控制奠定基础， 1爆震检测
爆震也称为“敲缸”，一般认为是缸内末端混合气在火焰前锋面到达之前的快速自燃现象5-6」。发生爆震时，燃烧室内火焰前锋变得极不规则，火焰传播速率急剧增大；对外表现为机体产生强烈振动并
收稿日期：2017-12-23；修回日期：2018-03-19 基金项目：国家自然科学基金（51576129）
发出金属敲击声汀。 1.1检测方法
目前，国内外爆震检测应用比较成熟的方法可
以分为缸内气体压力检测、机体振动检测、离子电流检测和爆震声音检测这4种检测方法，其中前两种方法最为实用81。
基于缸内压力的爆震检测是在缸内安装压力传感器，可以直接提取爆震信号，信噪比高，爆震识别也更为准确：旧其传感器价格高品，安装复杂目使用寿命短，极大地限制了该检测方法的广泛使用。基于机体振动的爆震检测方法是在机体外部安装爆震传感器，应用的传感器价格较低，安装简单且操作方便，但容易受到非爆震燃烧引起的振动的影响，信噪
比不如前者，爆震的识别精度较低。 12爆震在线检测系统工作原理
汽油机爆震在线检测系统电爆震传感器、转速传感器、数据采集卡和工控机组成，系统结构示意见
图1。
费
转建传感器爆震传感器
数据采妞
工控机
集卡
图1爆震在线检测系统结构示意
作者简介：张志谋（1994一），男，硕士，主要研究方向为内燃机增压技术；maxshd@sjtueducn，
通讯作者：石磊（1977一），男，副研究员，博士，主要研究方向为内燃机增压技术;shi_le@sjtueduen