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渦輪增壓GDI發(fā)動機的聲學信號處理與控制

汽油機小型化以及渦輪增壓和直噴技術(shù)的應用，對降低車輛整體燃油消耗和滿足日益嚴格的排放限制發(fā)揮了巨大的作用。對于新一代發(fā)動機，爆震和渦輪增壓的控制是影響最高燃燒效率和駕駛舒適性的兩個最關(guān)鍵因素。發(fā)動機發(fā)出的聲音包含有與其工作狀態(tài)相關(guān)的諸多信息，如渦輪增壓器哨聲和敲缸聲都是較為明顯的聲音。本文通過對發(fā)動機聲音的直接測量，提出一個實時控制方法，而聲音的采集由一個新型低成本聲音傳感器實現(xiàn)，該測量手段同樣適用于車載應用平臺?？梢酝ㄟ^直接測量發(fā)動機噪聲來獲得渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速。本文還開發(fā)了一個基于發(fā)動機噪聲的爆震檢測新方法，該方法同樣可以用于確定基于音頻的爆震指數(shù)，計算結(jié)果依據(jù)MAPO（最大壓力振幅）和SDBP（分段帶通組合）的線性相關(guān)性得出。試驗結(jié)果表明，該方法完全可以根據(jù)對發(fā)動機聲音的分析結(jié)果來控制發(fā)動機的運行。為了提高發(fā)動機控制器性能，將實時信號處理算法集成于ECU（車載電腦）軟件中，并在一臺小型渦輪增壓GDI（汽油直噴式）發(fā)動機上進行測試。為了評估所述聲學信號處理算法的性能，并證明該方法的有效性，通過人為提高點火提前角來使發(fā)動機發(fā)生爆震，同時將渦輪增壓器控制在較寬的高速工作狀態(tài)下。研究結(jié)果表明，上述爆震控制策略能夠大大提高發(fā)動機的燃燒效率，同時降低爆震強度。

Nicolo Cavina.SAE 2015-01-1622.

編譯：苗志慧