燃烧分析仪手册

燃烧分析仪手册燃烧分析仪手册 1 1模拟输入模拟输入 CA Plugin CA Plugin 设置设置 1 1 模拟输入配置模拟输入配置 模拟输入部分的设置屏幕指示所有 DAQP 放大器 缸压高压力传感器用于燃烧室内压力测试通常是基于电荷类型传感器 请讲其连接到 燃烧分析仪 DAQP Charge B 放大器 BNC 接头上 还需使用点火线圈传感器时 测量点火时间 这个传感器是基于电流信号 需要外部使用 分流电阻接头 该接头 将 BNC 接头正接入 2 针 BNC 接头负接入 7 针 且需在 2 针和 7 针之间接入一个电阻 如下图 且电压较大 DAQP V 模块是适当的为这种类型的传感器 典型的被安装 DAQP 通道设置界面 如下图 连接通道在使用栏被使用激活 并且在命名栏中进行重命名输入 活跃的实时信号可 以在 PHYSICAL VALUES 栏中观察到实时值显示 此刻可以立即进入通道设置界面 可以对输 入范围选择进行合理选择 在通道设置中对各放大器设置 用户可以定义和扩展 通道设置分为 4 步 如下图由第 一步到第四步说明进行通道设置 第一步 放大器量程设置 第二步 通道名称和单位设置 第三步 传感器灵敏度设 置 两点法 公式法 第四步 显示输入值 物理量 和对应实际值 工程量 输入范围可以从预定义列表选择 或手工输入 抗混叠过滤器应该设置为抗混叠过滤器应该设置为 100 khz 和贝塞尔模型 和贝塞尔模型 高压力传感器暴露在热冲击环境下 这可能会导致信号漂移 但 AC 耦合方式将减少这种 漂移 避免信号超过他们的输入范围 高通滤波器的频率与输入范围相关联 在从 100pC 到 2000pC 时为 0 07Hz 超过 2000pC 约 0 005 Hz 高通滤波器参数 连接传感器后后可以将耦合设置到 DC 模式 并点击 Reset Reset 将消除连接及长时间 运行放大器内把引起和产生的内部静电 将信号只调回到 0 点火线圈传感器设置 仍遵循上述的四步方法 量程只需满足要求即可 可以无需设 置灵敏度参数 因为 此传感器主要关注的是 点火时间 而非电流大小 1 2 CA Plugin 设置设置 模拟输入设置后 我们必须选择燃烧分析插件设置 并添加计算模板 计算模板分为 5 部分 发动机参数设置部分 所有发动机参数和测量应用通道 角度传 感器部分 定义转角传感器类型 以及上止点 TDC 定义 热力学计算参数设置部分 爆震 检测设置部分和输出计算结果设置部分 1 2 11 2 1发动机参数设置部分发动机参数设置部分 被测发动机引擎几何参数 缸径 行程和连杆长度 缸压通道 注入二次加注通道选 择加注开始 加注结束 SOI EOI 信号的定义 还点火失调 点火次序 和参考气缸将 设置 发动机的基本参数类型定义发动机的基本参数类型定义 四冲程和两冲程 标准或定制 可以选择体积计算 如果定义了标准体积 体积计算是根据标准完成卷 CA Manual 1 4 文档中公式部分 如果选择自定义的体积 可以输入一个用户定义的体积计算 燃料类型定义燃料类型定义了引擎的燃料类型 根据该设置软件提供多方指数用于热力学计算 建议值 建议值必须手动输入到多方指数栏中 如是特殊燃料 可以无视燃料类型选 择 仅需在多方指数栏中输入自定义值即可 开始燃烧点 SOC 和结束燃烧点 EOC 提供的结果 定义缸内整体热释放值达到 95 为 结束燃烧点 在柴油和汽油燃料类型时都是有效的 定义缸内整体热释放值达到 5 时 为汽油类型开始燃烧点 缸内整体热释放值跨越 0 时 为柴油类型开始燃烧点 由于注 入柴油集成热释放负第一 压缩比定义了容积排量和燃烧室容积的关系 更多细节请参见 CA Manual 1 4 文 档中公式部分 汽缸数定义汽缸数定义的选择几个气缸进行测量 随着汽缸数不同下方汽缸模板将自动扩展 模拟压力通道可以选择 引擎几何参数被添加 模板会自动计算体积最小和最大 引擎模板参数 可用于存储引擎气缸数和点火失调 节省时间为未来的 CA 设置创建 一个模板 添加一个新的模板首先 重命名根据引擎 然后进入发动机参数 最后保存它创建模 板 在汽缸模板模拟设置缸压通道 也在本节中定义的参考缸 参考汽缸使用活塞表 示 可以应用于任何气缸 只需点击目标缸 如 Cyl 2 它将成为参考缸 点火失调相关 参考参数 也会随参考缸不同随之角度发生变化 额外的通道额外的通道可以应用于指定的缸 这些通道可在 CA Scope 图中 并与相应的气缸 缸压一同显示 这可能是非常有用的信号 其都基于角度坐标 例如 点火信号也可以应用于额外的通道 它可以用 CA Scope 图 并与相应的气缸 缸压一同显示 看到后面 显示设置 1 2 21 2 2角度传感器部分角度传感器部分 角度传感器设置采样类型定义为时间域或角域 内部或外部时钟 也可以使用各种 CDM 传感器 角域采样 CDM 传感器时钟是 CA 中使用模拟量到数字量转换 所以每个来自 CDM 传感器脉冲的时钟都是是 CA 中使用模拟量到数字量转换 换句话说 一个模拟 值都会对应在脉冲时刻上的一个恒定的角度记录结果 采样率不是常数 因为发动机转 速变化 因此采样率随之变化 相比 时间域测量记录的压力信号和角度信号来自 CDM 传感器固定采样率如 200kHz 这样的优点是 所有时间域相关功能不受由于转速变化而产生的采样率变化 并 将保持不变 当然 CA 仍然在角域中计算 所有 CA 数据将被重新计算到角度域中 唯一的缺点是重新计算基于时间信号成角域信号需要很高的计算能力 时间域或角域设置也会在 CA Noise 设置测量中产生影响 相比角域 时间域的 CA Noise 设置比较简单 1 2 2 1角域模式角域模式 使用 60 2 角度传感器时使用该种模式 CDM 传感器与缺齿 60 2 传感器 可以连接到 CACPU 中的 CA 或 CDM A 的输入接口 如果 60 2 信号是模拟信号 它必须连接到 CA 的输入接口 CA 输入可以处理最高电压 60 v 和有 2 个触发水平 相比 CDM A 只能处理 TTL 0 5 v 输入 一些信号内部有调理 能力的传感器可以提供的 TTL 信号输出 在 CA CPU 属性中触发电平和信号沿方向和滤波器可以被定义 触发电平只适用于 CA 输入连接器 在一个模拟信号预期中 可以将触发电平设置 默认值 0 4 v 如果设置 一个滤波器 必须定义一个高或低信号持续时间 这才是有效的 在严酷的电气环境中峰 值可能干扰信号 这可以用滤波器来过滤输入信号 信号沿方向定义了输入信号的方向 并根据输入传感器可以设置信号和零脉冲信号方向 对于 60 2 信号 下降沿的边缘必 须设置 检测正确的缺齿 下图给出一个示例为什么上升沿不会工作 在缺齿信号上 上升沿是未定义的 下 降沿才是被定义的 1 2 2 2时间域模式时间域模式 使用 CDM 360 传感器 可以采用此种模式 时间域角度传感器设置与角域是相似的 唯一的区别是必须在模拟通道设置中定 义的采样率 在选择最大角度分辨率时软件可以显示现采样率的发动机最高测量转速 如不满足 在模拟通道设置中更改定义的采样率 CDM 360 传感器设置 将连接到栏选择 CDMA 和 TRG 方式 可能的角度传感器在角域和时间域的设置基本信息如表所示 1 2 2 3上止点设置上止点设置 上止点检测用于将参考汽缸最大压力漂移修正到 0 度 角度传感器 0 度在安装时 几乎不可能匹配参考汽缸最大压力 所以基于参考缸的上止点 TDC 检测可以实现匹配 0 度的角度传感器对应汽缸最大压力 参考汽缸最大压力角度与传感器零度之间的偏移角偏移量 可以在 Trigger offset 栏中手动输入 也可以测量后生成 上图片显示了转角传感器 未进行上止点检测 角度传感器与参考汽缸最大压力 有偏差 那么现在可以进入手动输入或自动测量 Trigger offset 值 自动测量 开始 后 完成规定循环周期后 CA 将自动在 Trigger offset 中写入偏置值 此时最大压力将会与 实际真正活塞的上止点 TDC 一致 由于随着缸内温度变化上止点 TDC 会再次发生 这就是为什么在测量过程中需要一直进行热力学损耗角修正的原因 1 2 31 2 3计算 零点修正计算 零点修正 在计算部分可以选择和设置缸压信号的梯度 平均有效压力 MEP 统计值和零 点修正参数 并且缸压信号的 p v 图 压力曲线 梯度也可在设置界面展示 右侧显示 的计算部分主要参数 以便用户在设置过程中快速检查 缸压计算 额外通道计算选择 整体总平均计算 从第一次循环开始到采集终止结束进行算数平均 零点修正 热力学修正热力学修正 通过这种方法 两个点内 默认 100 65 度 的压力曲线 缸内 容积和压力将被测量 得到的容积和压力的差值 系统导入到基于多方指数的 热力学模型中 并计算进气压力 上止点因温度关系产生的压力曲线漂移将被 抵消 为每一个气缸提供了零校正偏移结果输出结果 从已知值修正从已知值修正 使用这种方法的手动如入压力曲线特定角的压力值 Correct 指定位置相关上止点 TDC 应当予修正 从测量值修正从测量值修正 使用绝对压力传感器测量发动机的进气管绝对压力 从 模板中可以定义进气压力应该测量角度与上止点 TDC 角度一致 我们可以定 义一个位置入口压力是稳定的 上止点附近 Correct at 指定位置相关上 止点 TDC 应当予修正 1 2 41 2 4热力学计算参数设置部分热力学计算参数设置部分 在热力学部分 设置缸内温度计算 放热计算和梯度计算 随着曲柄旋转 温度 放热率 综合热释放 开始点火点 SOC 终止点火点 EOC 燃油量也 都会被计算 梯度也同时被计算 温度计算温度计算 气体质量是必需的 这可以是手动输入或计算 如果使用计 算 进气温度 进气压力 有效容积效率必须进入 0 9 90 如果选择测量 进气压力将从零点修正高压力曲线中得到 放热计算放热计算 计算必须定义的开始和结束角度位置 典型的范围从 30 度 到 90 度 早期注入角必须设置小于 65 度 放热计算中 SOC EOC 和燃油量 以及放热 I5 I10 I50 I90 and Ixx 用户自定义值 都将被计算 瞬时热释放 TQ 和整体热释放 TI 不同 两个输出格式是可用户自行选择 的 热力学通道 基于 360 度到 360 度 基于一个循环 2 转 输出一个值 梯度 对每个气缸缸压基于角度进行微分计算 设置计算起始角度 和终止角度 及步进长度 上面的例子展示了一些噪音对缸压信号 造成的梯度结果产生误差 选择 合适范围会排除这方面推导的结果 输出结果 1 2 51 2 5爆震检测设置部分爆震检测设置部分 爆震产生于汽油和天然气发动机的燃料不受控制的燃烧 在正常燃烧过 程中 燃气混合物由火花塞点燃并燃烧 当引擎出现爆震 燃烧开始于另一侧 的燃烧室产生的高压瞬变 而非燃气混合物由火花塞点燃并燃烧 将使发动 机机械压力和温度过载 这可能严重损害发动机内部 尤其是活塞部分 爆震 检测算法则通过曲线与数值表示给用户 压力信号输入到一个爆震滤波器 进行分离信号 可以直观的对高频 成分通过在最高气缸压力部分进一步分析 爆震的频率通常是 5 kHz 12 kHz 这个例子显示了一个标准内部燃烧压力曲线 高通 HP 滤波器 红色 截止频率是提取高频成分 相比于上图曲线 我们可以看到压力曲线压力 蓝色 在压力下降过程中 的波动是很大的 可以达到非常高的压力大于 100Bar 所以有时很难观察到 它的顶部燃烧压力曲线 如果我们只提取上面的高频成分大于 5000 赫兹对于 我们分析爆震要容易得多 高通压力信号 红色线 表示现在最大的压力曲线 周围的压力波动 KnockFactor KF INT Reference INT Knock KF 及为爆震的记权结果 通过上图 KHP 值为利用爆震高通滤波器提取的高频信号 KF 即为上面 公式提供的爆震记权结果 当两者最大峰值重合匹配是 即可认定此时发动 机出现爆震 爆震设置 Low pass filter TAPS xdeg 4 10 度 angle resolution 0 1 6 度 High pass filter 5000 Hz Noise threshold 0 1 0 5 bar Reference Knock signal window width 爆震显示 CA Scope recorder window 1 3 CA Noise 燃烧噪声燃烧噪声 1 3 11 3 1基于时间域设置基于时间域设置 Weighted raw 记权值 可用于声级计的计算中 Overall value 基于测试开始到结束的一个整体计算值 只有一个值 Interval value 基于设定时常的计算值 每达到计算时常输出一个值 输出显示 1 3 21 3 2基于角域设置基于角域设置 FFT filter 加载模版 加载 B0 CNT1 Frequ 通道 转化 dB 值 结果 1 4 结果输出结果输出 1 4 11 4 1OutputOutput 设置设置 界面选择 根据需要选择是否使用通道值 使用后在 Measure 中的通道列表中找到 结果列表 单缸实时值 单缸循环平均值 角度值结果 角度值平均结果 1 4 21 4 2显示界面显示界面 在 Measure 界面中显示前面设置通道值 CA 模版 CA Scope P V 图 SOC EOC 参数同时显示