基于声学信号的发动机燃烧信息观测及ECU在线实现方法

摘要

本发明公开了一种基于声学信号的用于发动机ECU的燃烧信息观测及其在线实现方法，主要包括：获取学信号燃烧观测特征频段范围；建立基于声学信号的发动机燃烧状态判别模型；建立基于声学信号的发动机燃烧相位观测模型；在线实时动态处理发动机的声学信号，获得发动机当前的燃烧状态和燃烧相位。通过对声学信号燃烧观测特征频段的定义以及提取，提高原始声学信号的信噪比，在声学信号燃烧观测特征频段定义声学信号特征量，建立声信号特征量与缸内燃烧信息之间的数学模型，并基于软硬件资源并行处理的架构提出了基于声学信号的燃烧信息观测在线实现方法，为实际ECU对发动机燃烧信息的观测需求提出了一种实用化的解决方法。

主权项

一种基于声学信号的用于发动机ECU的燃烧信息观测方法，包括以下步骤：步骤1，获取声学信号燃烧观测特征频段范围；将位于发动机缸盖正上方的传声器采集到的发动机原始声学信号基于连续小波变换进行时频联合分析，在时频域定义20Hz至20kHz声学信号不同频段的相关性系数和信号强度系数；在全工况范围内根据各个频段声学信号与缸内燃烧事件的相关性，及位于燃烧事件窗口内各频段声学信号的能量强度，将相关性系数和信号强度系数同时出现峰值的频段记为声学信号燃烧观测特征频段范围；步骤2，基于声学信号判别当前发动机的燃烧状态在时频域研究所述声学信号燃烧观测特征频段在正常燃烧模式与失火及工作粗暴模式下的声学信号能量绝对值和能量分布的差异；在时域下，将原始声学信号滤波提取声学信号燃烧观测特征频段，根据上述差异定义声学信号燃烧观测特征频段的第一组声学信号特征量，所述第一组声学信号特征量用于反映在时域下声学信号能量绝对值和能量分布在正常燃烧模式与失火及正常燃烧模式与工作粗暴模式下的差异；以全工况范围内多个工况点的燃烧状态以及第一组声学信号特征量作为训练样本，并基于判别分析方法，求解判别系数，获得判别函数式，从而构建一发动机燃烧状态判别模型，所述发动机燃烧状态判别模型用以反映发动机正常燃烧、失火和工作粗暴状态；将上述第一组声学信号特征量作为该发动机燃烧状态判别模型的输入，经过该发动机燃烧状态判别模型运算后得到发动机当前的燃烧状态；步骤3，基于声学信号观测发动机燃烧始点以及最大压升率时刻当燃烧状态判别模型输出为正常燃烧状态后，在对声学信号进行时频联合分析以及产生机理分析的基础上，在时域针对声学信号燃烧观测特征频段定义反映燃烧始点、最大压升率时刻的第二组声学信号特征量，并与实际的燃烧始点、最大压升率时刻进行相关性分析；以全工况范围内多个工况点的实际的燃烧始点、最大压升率时刻以及相关性系数超过0.9的第二组声学信号特征量作为训练样本，并运用多项式回归建模的方法，求解多项式系数，从而构建一发动机燃烧相位观测模型，所述发动机燃烧相位观测模型反映发动机燃烧始点和最大压升率时刻；将上述相关性系数超过0.9的第二组声学信号特征量作为发动机燃烧相位观测模型的输入，经该发动机燃烧相位观测模型运算后得到发动机当前的燃烧相位。