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渦輪增壓GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的聲學(xué)信號(hào)處理與控制

汽油機(jī)小型化以及渦輪增壓和直噴技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)降低車輛整體燃油消耗和滿足日益嚴(yán)格的排放限制發(fā)揮了巨大的作用。對(duì)于新一代發(fā)動(dòng)機(jī)，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(gè)最關(guān)鍵因素。發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)聲音的直接測(cè)量，提出一個(gè)實(shí)時(shí)控制方法，而聲音的采集由一個(gè)新型低成本聲音傳感器實(shí)現(xiàn)，該測(cè)量手段同樣適用于車載應(yīng)用平臺(tái)?？梢酝ㄟ^直接測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲來獲得渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速。本文還開發(fā)了一個(gè)基于發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的爆震檢測(cè)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(jì)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(yàn)結(jié)果表明，該方法完全可以根據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)聲音的分析結(jié)果來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)控制器性能，將實(shí)時(shí)信號(hào)處理算法集成于ECU（車載電腦）軟件中，并在一臺(tái)小型渦輪增壓GDI（汽油直噴式）發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行測(cè)試。為了評(píng)估所述聲學(xué)信號(hào)處理算法的性能，并證明該方法的有效性，通過人為提高點(diǎn)火提前角來使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震，同時(shí)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(dòng)機(jī)的燃燒效率，同時(shí)降低爆震強(qiáng)度。

Nicolo Cavina.SAE 2015-01-1622.

編譯：苗志慧