缸內工作過程測試數據的處理方法及裝置的製作方法

2023-05-15 01:21:11

專利名稱：缸內工作過程測試數據的處理方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及車輛技術，尤其涉及一種缸內工作過程測試數據的處理方法及裝置。
技術背景
缸內工作過程對柴油機的功率、指示效率、機械負荷和熱負荷、噪聲、振動、煙度、 排氣成分等性能有著決定性的影響，計算和分析缸內工作過程的相關數據是研究和改善燃 燒過程的一種簡便而又有效的手段。奧地利AVL公司的燃燒分析儀為目前缸內工作過程的 主力測試儀器。在柴油機工作的過程中，該儀器和計算機保持連接通訊的條件下，通過傳感 器採集柴油機缸內的缸壓、油壓、針閥升程及曲軸轉角等測試數據，採集儀將傳感器採集到 的測試數據送入計算機，計算機上安裝的^dicom軟體進行在線實時處理，並顯示各曲軸 轉角下的缸壓、油壓、針閥升程等圖形，為柴油機開發研究提供重要數據。
目前的燃燒分析儀，均以特定文件格式加密保存測試文件，例如AVL公司的燃燒 分析儀以.xpa文件格式加密保存測試文件。調用或查看測試文件中測試數據時，首先需將 安裝有專用軟體的計算機連接至燃燒分析儀，再通過該專用軟體打開該測試文件獲取其中 的測試數據。若在其它環境下直接調用加密的測試文件，由於數據經過加密而顯示為亂碼 以致測試文件無法使用。
燃燒分析儀的專用軟體只有與相應的燃燒分析儀保持通信狀態時才能進行測試 數據分析，一旦脫離燃燒分析儀，該專用軟體將無法使用。因此，在對測試數據分析過程中 需反覆進行連線，脫離燃燒分析儀後還不能對缸內測試數據進行離線處理。發明內容
本發明提供一種缸內工作過程測試數據的處理方法及裝置，在分析測試數據時不 需要通過專用軟體打開燃燒分析儀中測試文件，實現了離線分析處理缸內測試數據的目 的。
本發明提供一種缸內工作過程測試數據的處理方法，包括
獲取文本格式的測試數據；
根據所述文本格式的測試數據計算缸內工作參數。
本發明提供一種缸內工作過程測試數據的處理裝置，包括
獲取模塊，用於獲取文本格式的測試數據；
計算模塊，用於根據所述文本格式的測試數據計算缸內工作參數。
本發明的缸內工作過程測試數據的處理方法及裝置，預先將燃燒分析儀測量到的 測試數據保存為文本格式。由於測試數據以文本格式保存，在脫離燃燒分析儀器和其專用 軟體的情況下，具有分析測試數據功能的軟體，可直接調用或查看以文本格式保存的測試 數據。因此，不需要通過專用軟體打開燃燒分析儀採集到的測試數據，避免了每次分析時測 試數據的反覆連線，實現了離線處理缸內測試數據的目的，提高了應用效率。並且，由於在 脫離燃燒分析儀器和其專用軟體的情況下可直接調用或查看以文本格式保存的測試數據，因此可同時獲取到多次缸內工作循環過程中測量到的測試數據，還實現了對多次測量到的 測試數據進行綜合分析處理的目的，提高了分析結果的可靠性。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發 明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例一流程圖2為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例二流程圖3為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例三流程圖4為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例四流程圖5為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例五流程圖6為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例六流程圖7為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例七流程圖8為本發明缸內工作過程測試數據的處理裝置實施例一結構示意圖9為本發明缸內工作過程測試數據的處理裝置實施例二結構示意圖10為本發明缸內工作過程測試數據的處理裝置實施例三結構示意圖。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例一
圖1為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例一流程圖。如圖1 所示，本實施例包括
步驟11 ；提取文本格式的測試數據。
通過燃燒分析儀採集到柴油機缸內工作過程中的測試數據後，利用燃燒分析儀的 專用軟體打開燃燒分析儀中的測試文件即獲取燃燒分析儀採集到的測試數據，將其中的測 試數據轉換為文本格式並保存。以AVL公司的燃燒分析儀為例，將裝有^idicom軟體的計 算機和AVL燃燒分析儀連接通信，在hdicom軟體中打開.xpa測試文件。利用該軟體的新 建顯示窗口功能將缸內壓力、油管壓力和針閥升程等測試數據打開，分別以txt文件格式 導出並保存，避免^dicom軟體將測試數據一起集成打包加密，可脫離燃燒分析儀和專用 軟體使用，從而為離線條件下調用或查看測試數據創造了條件。
通過上述方法，預先將燃燒分析儀採集到的測試數據以文本格式保存。由於測試 數據以文本格式保存，在脫離燃燒分析儀器和其專用軟體的情況下，具有分析測試數據功 能的軟體，例如Matlab，可直接調用或查看以文本格式保存的測試數據。
步驟12 ；根據文本格式的測試數據計算缸內工作參數。
具有分析測試數據功能的軟體，將文本格式的測試數據導入到相應的處理模型 中，分別計算缸內工作參數，例如，缸內壓力(簡稱；缸壓)均值、缸內油管壓力(簡稱；油 壓)均值、針閥升程均值、曲軸轉角均值、平均有效壓力、PV曲線圖等。
本實施例直接提取到的是燃燒分析儀測量到的、以文本格式保存的測試數據，可 根據提取到的測試數據計算缸內工作參數，不需要通過專用軟體打開燃燒分析儀採集到的 測試數據，避免了每次分析時測試數據的反覆連線，實現了離線處理缸內測試數據的目的， 提高了應用效率。並且，由於在脫離燃燒分析儀器和其專用軟體的情況下可直接調用或查 看以文本格式保存的測試數據，因此可同時獲取到多次缸內工作循環過程中測量到的測試 數據，還實現了對多次測量到的測試數據進行綜合分析處理的目的，提高了分析結果的可 靠性。
實施例二
圖2為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例二流程圖。如圖2 所示，步驟12中缸壓均值的計算方法具體可為
步驟12A 根據文本格式的缸壓測試數據和均值濾波方法，計算缸內工作過程的 缸壓均值。
通過均值濾波方法對所述文本格式的缸壓測試數據進行處理後，得到缸壓均值。 缸壓測試數據的均值濾波公式為= 不(公式1)；其中，η為缸內工作循環數；&為第η ,=Iη次循環時的缸壓測試數據-J為取均值後的缸壓。
實施例三
圖3為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例三流程圖。如圖3 所示，步驟12中缸內工作參數-油壓均值的計算方法具體可為
步驟12Β 根據文本格式的油壓測試數據和均值濾波方法，計算缸內工作過程的 油壓均值。
通過均值濾波方法對所述文本格式的油壓測試數據進行處理後，得到油壓均值。 具體計算公式參見公式1。
實施例四
圖4為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例四流程圖。如圖4 所示，步驟12中針閥升程均值的計算方法具體可為
步驟12C 根據文本格式的針閥升程測試數據和均值濾波方法，計算缸內工作過 程的針閥升程均值。
通過均值濾波方法對所述文本格式的針閥升程測試數據進行處理後，得到針閥升 程均值。具體計算公式參見公式1。
實施例五
圖5為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例五流程圖。如圖5 所示，步驟12中曲軸轉角均值的計算方法具體可為
步驟12D 根據文本格式的曲軸轉角測試數據和均值濾波方法，計算缸內工作過 程的曲軸轉角均值。
通過均值濾波方法對所述文本格式的曲軸轉角測試數據進行處理後，得到曲軸轉角均值。具體計算公式參見公式1。
例如，在Matlab環境下設計處理模型將txt文件裡的曲軸轉角ca、缸壓pc、油壓 Pl和針閥升程nl數據分別放入四個數組中，計算N(缸內工作循環數)個循環下四個參數 的平均值。若需要顯示某段曲軸轉角的圖形，處理模型還可對四組數據進行相應的區間調 整並顯示。
實施例六
圖6為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例六流程圖。如圖6 所示，步驟12可包括
步驟12E 根據文本格式的缸壓測試數據和缸內容積，生成缸內工作過程的壓力 容積曲線圖。
壓力容積曲線圖(簡稱PV曲線圖)表示為相對於不同的活塞位置時氣缸內工質 壓力的變化。計算某時刻活塞位置對應的活塞頂和氣缸蓋之間的容積即缸內容積V，繪製瞬 時缸內容積ν與瞬時缸壓PC的曲線圖。
步驟12F 根據壓力容積曲線圖，計算缸內工作過程的平均有效壓力。
平均有效壓力IMEP可視為，當平均不變的壓力作用在活塞頂上時，使活塞運動一 個行程所做的功等於每個循環所做的有效功。平均有效壓力IMEP具體計算可為計算PV 曲線圖中缸壓曲線(pc)所圍的面積，用該面積除以行程。
本實施例在生成PV曲線圖時，直接從文本格式的測試數據中獲取到容積和缸壓， 不需要通過燃燒分析儀的專用軟體打開測試文件。實現了離線生成PV曲線圖的目的，提高 了應用效率。並且，由於在脫離燃燒分析儀器和其專用軟體的情況下可直接調用或查看以 文本格式保存的容積和缸壓，因此可同時獲取到多次缸內工作循環過程中測量到的容積和 缸壓，從而可根據多次採集到的容積和缸壓生成PV曲線圖。
實施例七
圖7為本發明提供的缸內工作過程測試數據的處理方法實施例七流程圖。在內燃 機氣缸壓力的測量中，為了保證氣缸壓力測量的準確性，往往需要將缸壓傳感器安裝在氣 缸蓋的底平面，而由於氣缸蓋設計的複雜性與緊湊性，在大多數情況下，尤其在內燃機現場 測試情況下，難以實現。因此，往往從實際條件出發，利用柴油機缸蓋上的示功閥位置進行 缸壓傳感器的安裝。這樣從氣缸燃燒室到傳感器測點就會形成較長的測量通道，產生通道 效應。通道越長，幹擾越明顯。表現在原始缸壓曲線上會帶有明顯的通道效應產生的壓力 波振蕩。本實施例通過離散傅立葉變化將信號能量或聲級在時域上的分布轉換為能量或聲 級在頻域上的分布，以從一個受各種幹擾形成的複雜合成信號中檢測出其主要組成的諧波 成分，確定疊加在信號上的通道振蕩的頻率，從而找出主要幹擾頻率。如圖7所示步驟12 可為
步驟12G 根據文本格式的缸壓測試數據和離散傅立葉變化方法，將缸內工作過 程壓力信號從時域上的分布轉換為在頻域上的分布，並計算氣體壓力譜。
具體為對文本格式的原始缸壓數據使用matlab中的離散傅立葉變換工具包進 行處理。之後，進行氣缸壓力頻譜計算，生成壓力信號的頻域圖。其中，氣缸壓力頻譜Lp (f) 定義為
權利要求
1.一種缸內工作過程測試數據的處理方法，其特徵在於，包括 提取文本格式的測試數據；根據所述文本格式的測試數據計算缸內工作參數。
2.根據權利要求1所述缸內工作過程測試數據的處理方法，其特徵在於，在獲取文本 格式的測試數據之前，還包括獲取燃燒分析儀採集到的測試數據；將所述測試數據轉換成文本格式的測試數據並保存。
3.根據權利要求1或2所述缸內工作過程測試數據的處理方法，其特徵在於，根據所述 文本格式的測試數據計算缸內工作參數，包括根據所述文本格式的缸壓測試數據和均值濾波方法，計算缸內工作過程的缸壓均值；或，根據所述文本格式的油壓測試數據和均值濾波方法，計算缸內工作過程的油壓均值；或，根據所述文本格式的針閥升程測試數據和均值濾波方法，計算缸內工作過程的針閥升 程均值；或，根據所述文本格式的曲軸轉角測試數據和均值濾波方法，計算缸內工作過程的曲軸轉 角均值；或，根據所述文本格式的缸壓測試數據和離散傅立葉變化方法，將缸內工作過程壓力信號 從時域上的分布轉換為在頻域上的分布，並計算氣體壓力譜；或，根據所述文本格式的缸壓測試數據和缸內容積，生成缸內工作過程的壓力容積曲線圖。
4.根據權利要求3所述缸內工作過程測試數據的處理方法，其特徵在於，在根據所 述文本格式的缸壓測試數據和缸內容積，生成缸內工作過程的壓力容積曲線圖之後，還包 括根據所述壓力容積曲線圖，計算缸內工作過程的平均有效壓力。
5.一種缸內工作過程測試數據的處理裝置，其特徵在於，包括 提取模塊，用於提取文本格式的測試數據；計算模塊，用於根據所述文本格式的測試數據計算缸內工作參數。
6.根據權利要求5所述缸內工作過程測試數據的處理裝置，其特徵在於，還包括 採集模塊，用於獲取燃燒分析儀採集到的測試數據；轉換保存模塊，用於將所述測試數據轉換成文本格式的測試數據並保存。
7.根據權利要求5或6所述缸內工作過程測試數據的處理裝置，其特徵在於，所述計算 模塊包括缸壓均值計算單元，用於根據所述文本格式的缸壓測試數據和均值濾波方法，計算缸 內工作過程的缸壓均值；油壓均值計算單元，用於根據所述文本格式的油壓測試數據和均值濾波方法，計算缸 內工作過程的油壓均值；針閥升程均值計算單元，用於根據所述文本格式的針閥升程測試數據和均值濾波方 法，計算缸內工作過程的針閥升程均值；曲軸轉角均值計算單元，用於根據所述文本格式的曲軸轉角測試數據和均值濾波方 法，計算缸內工作過程的曲軸轉角均值；通道效應分析計算單元，用於根據所述文本格式的缸壓測試數據和離散傅立葉變化 方法，將缸內工作過程壓力信號從時域上的分布轉換為在頻域上的分布，並計算氣體壓力 譜；PV曲線圖生成單元，用於根據所述文本格式的缸壓測試數據和缸內容積，生成缸內工 作過程的PV曲線圖。
8.根據權利要求7所述缸內工作過程測試數據的處理裝置，其特徵在於，所述計算模 塊還包括平均有效壓力計算單元，用於根據所述壓力容積曲線圖，計算缸內工作過程的平均有 效壓力。
全文摘要
本發明提供一種缸內工作過程測試數據的處理方法及裝置。該方法包括獲取文本格式的測試數據；根據所述文本格式的測試數據計算缸內工作參數。因此，本發明不需要通過專用軟體打開燃燒分析儀採集到的測試數據，避免了每次分析時測試數據的反覆連線，實現了離線處理缸內測試數據的目的，提高了應用效率。
文檔編號G06F19/00GK102043899SQ201010546680
公開日2011年5月4日 申請日期2010年11月12日 優先權日2010年11月12日
發明者肖樺 申請人:中國北車集團大連機車車輛有限公司