爆震标定指导书综述.docx
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爆震标定指导书综述
爆震标定指导书
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北京锐意泰克汽车电子有限公司
年月日
目录
爆震标定指导书1
1、目的2
2、标定对象2
3、标定过程1（其一，借助于燃烧分析仪）3
3.1标定步骤3
3.2分析及标定结果4
3、标定过程1（其2，借助AD采集卡和爆震传感器标定）5
3.1标定过程5
3.2数据分析及标定结果6
3.3频率验证6
4、标定过程2（使用两种方法同）8
4.1标定爆震信号的增益8
4.2标定爆震阈值8
4.3标定点火延迟角9
4.4标定爆震控制的进气阈值10
4.5爆震检验11
5、附11
5.1附1（使用燃烧分析仪的MATLAB程序）11
5.2附2（8101的工作“控制字”）12
5.3附3（使用爆震传感器时的MATLAB程序）13
1、目的
本手册用于指导标定工程师在台架上进行发动机的爆震标定。
2、标定对象
1、不同转速下的爆震中心频率；
2、不同工况下发生爆震的曲轴转角范围（爆震窗口）
3、不同工况下判断是否发生爆震的判断阈值
4、不同工况下爆震开启的负载阈值
3、标定过程1（其一，借助于燃烧分析仪）
在发动机各缸内装缸压传感器，并连接到高速AD采集卡，经终端采集软件分析数据及判断缸压的变化判定是否有爆震发生，如图1所示。
具体信息可参考。
图1终端软件界面图
3.1标定步骤
1、暖机到正常工作温度；
2、将发动机控制在某一需要标定的工况点稳定运行；
3、分别调节点火提前角C_IGA_AS_x（x代表各缸）使得发动机发生爆震，燃烧分析软件“爆震显示区”有尖三角出现；
4、记录数据；
5、选取爆震典型的燃烧周期，导出缸压数据（文本格式）并使用MATLAB软件分析进行FFT分析得到爆震中心频率（程序见附1），参考8101的工作特性将“控制字”写入SAM2000里表ID_FIL_FRQ_KNK_x；（见附2）
6、根据燃烧分析软件判断爆震的曲轴始末转角（爆震窗口）；
3.2分析及标定结果
对导出的缸压信号进行FFT分析，结果如图2所示，根据分析，爆震中心频率为7.32KHz，该频率对应8101芯片的“控制字”42，标定结果如图3所示。
图2FFT分析结果图3SAM2000标定表格
再根据采集的有爆震的缸压信号确定爆震窗口，主要根据缸压变化的范围确定，如图4所示，确定过程中需要注意，爆震发生的时间不太一样，确定的爆震窗口要能够涵盖所有采集数据的爆震周期。
图4爆震窗口的确定
3、标定过程1（其2，借助AD采集卡和爆震传感器标定）
燃烧分析仪较贵，在经济不允许的条件下采用高速AD采集卡和爆震传感器采集爆震信号进行分析。
3.1标定过程
1、连接爆震采集装置：
爆震传感器的两个信号输出脚分别连接数据采集器的同一个采集通道的信号输入端以及信号屏蔽线。
同时，信号采集器的外壳要求可靠接在实际地上（可以采用导线将采集器外壳与暖气片等连通以接地，目的去除50Hz载波的干扰，以便于分辨爆震信号），如图5所示；
2、暖机到正常工作温度；
3、将发动机控制在某一需要标定的工况点稳定运行；
4、分别调节点火提前角C_IGA_AS_x（x代表各缸，下同）使得用耳朵能听到发动机发生明显爆震；
5、记录有爆震的数据时间不小于5秒；
6、选取典型的含有爆震的信号周期，使用MATLAB软件分析爆震频率（程序见附3），参考8101的工作特性将“控制字”写入SAM2000里表ID_FIL_FRQ_KNK_x；
7、待补（确定爆震窗口）
图5爆震传感器与信号采集器接线图
3.2数据分析及标定结果
由于采用爆震传感器采集的数据相当庞大，并且由于高负荷时的机械振动造成的噪声干扰相当严重，因此此方法需要大量的时间进行数据处理、分析及筛选。
由于使用的采集器软件只能同时采集8个通道的数据，实际上我们只需要一个通道的数据，首先要求进行格式转换，原采集软件由于采集速度的要求，从软件格式上有所限制，因此首先需要读取原软件的数据，截取后转换为XLS格式，对转换后的XLS格式的数据，删除不需要的通道（该软件生成的数据分为8列，从头至尾依次为第1至第8通道的数据，按照要求删除不需要通道的数据），然后对数据进行分析。
典型爆震信号FFT分析的结果如图6所示，去除机械振动的噪声后可以分析出爆震的中心频率为7.58KHz，8101“控制字”为43。
图6典型爆震的FFT分析结果
3.3频率验证
由于噪声的干扰及处理方法的不成熟，有时通过爆震传感器得到的爆震频率可能有所偏差，需要对计算的频率进行验证。
具体做法是：
控制发动机在ID_FIL_FRQ_KNK_x表的各个断点转速稳定运转，然后通过C_IGA_AS_x表分别提高每一个气缸的点火提前角，直到能听到明显的爆震声音为止。
打开SAM2000的示波器，观察此缸的knks_x值与nl_x值，如果这两个变量的变化曲线如图7所示，则说明此频率并不是此缸此转速的爆震特征频率，需要根据3.2步的结果重新选择爆震特征频率值，然后重新填写此缸的ID_FIL_FRQ_KNK_x表。
完成调整以后，需要重复上述步骤，直到采集到的此缸knks_x值与nl_x值的变化曲线如图8所示，才可以进行下一步工作。
图7频率不恰当时knks与nl曲线
图8频率恰当时knks与nl曲线
＊＊注意：
只有在验证了各缸、所有断点的爆震中心频率后，才能进行后续工作！
！
！
4、标定过程2（使用两种方法同）
4.1标定爆震信号的增益
标定表IP_GAIN_KNK_x，如图9所示，使得没有发生爆震时的KNKS_x在1-2V范围内变化。
注意，标定前，先观察该工况下发生爆震时的KNKS_x有多大，然后调节IP_GAIN_KNK_x使得未发生爆震时的KNKS_x是发生爆震时的KNKS_x的50％～70％。
图9标定爆震增益
4.2标定爆震阈值
标定表ID_FAC_THD_KNK_x，确定某一工况下的爆震阈值，如图10所示。
在某一工况点下，调节表C_IGA_AS_x使得发动机发生爆震，记录下此时的KNKS_x，记为KNKS_REF，然后调节ID_FAC_THD_KNK_x，使得KNKS_x为KNKS_REF的40%～70％。
图10标定阈值影响系数
4.3标定点火延迟角
为使ECU判断出爆震后对其进行控制，需要标定ID_IGA_DEC_KNK_i（i＝1，2）以控制爆震，图11所示。
标定方法如下：
在标定完基本点火角的情况下，将发动机固定在ID_IGA_DEC_KNK_i的断点上，逐步增大点火角直至发动机发生爆震，然后后推点火角至消除爆震，则后推的点火角就是表ID_IGA_DEC_KNK_i的标定数据。
正常情况下，该表的标定值与基本点火角的标定以及标定工程师的经验相关，如果不是很熟悉，可以沿用西门子372的数据。
图11标定后推点火角
4.4标定爆震控制的进气阈值
为使得爆震控制能打开，需要标定表IP_MAF_MIN_KNK，如图12所示。
标定方法如下：
控制水温在断点水温（如果不能控制，则控制水温为90度），发动机在表的断点转速下以最小MAF运转，将点火角增加3～5度，如果有爆震，则该MAF就是标定值，如果没有爆震，先将点火角“复位”，再将MAF增加30～50后，增大点火角3～5度，看是否爆震，如果有爆震，则该MAF就是需要的标定值，否则重复以上步骤直到标定结束。
图12爆震控制进气阈值
4.5爆震检验
标定完爆震后需要进行爆震检验以确认标定的正确与否。
方法如下：
将所有爆震屏蔽全部打开，使发动机在某一工况下运转，逐步增加点火角使发动机爆震，同时使用SAM2000进行监测，如果LV_KNK=1，并且IGA_KNK_i有数，则爆震已经可以控制，标定结果合适，如图13所示。
图13爆震控制验证
5、附
5.1附1（使用燃烧分析仪的MATLAB程序）
clear
a=load（'F:
\5000rpm300.txt'）;
p=a（:
2）;
n=5000;%需要输入转速
sample=28800*n/1800;N=5;
Wn=[200020000]/sample;
[b,a]=butter（N,Wn）;
e_signal=filter（b,a,p）;
dft_signal=fft（e_signal）;
f=（（0:
length（dft_signal）-1）'*sample）/length（dft_signal）;
ample=abs（dft_signal）;
figure
（1）
plot（ample）
figure
（2）
plot（f（1:
length（dft_signal）/2）,ample（1:
length（dft_signal）/2））
gridon
xlabel（'爆震频率'）
ylabel（'爆震幅值'）
5.2附2（8101的工作“控制字”）
DECIMALVALUE（D4…D0）
INTEGRATORTIMECONSTANT（μSEC）
BAND-PASSFREQUENCY（kHz）
GAIN
DECIMALVALUE（D4…D0）
BAND-PASSFREQUENCY（kHz）
GAIN
0
40
1.22
2
32
4.95
0.421
1
45
1.26
1.882
33
5.12
0.4
2
50
1.31
1.778
34
5.29
0.381
3
55
1.35
1.684
35
5.48
0.364
4
60
1.4
1.6
36
5.68
0.348
5
65
1.45
1.523
37
5.9
0.333
6
70
1.51
1.455
38
6.12
0.32
7
75
1.57
1.391
39
6.37
0.308
8
80
1.63
1.333
40
6.64
0.296
9
90
1.71
1.28
41
6.94
0.286
10
100
1.78
1.231
42
7.27
0.276
11
110
1.87
1.185
43
7.63
0.267
12
120
1.96
1.143
44
8.02
0.258
13
130
2.07
1.063
45
8.46
0.25
14
140
2.18
1
46
8.95
0.236
15
150
2.31
0.944
47
9.5
0.222
16
160
2.46
0.895
48
10.12
0.211
17
180
2.54
0.85
49
10.46
0.2
18
200
2.62
0.81
50
10.83
0.19
19
220
2.71
0.773
51
11.22
0.182
20
240
2.81
0.739
52
11.65
0.174
21
260
2.92
0.708
53
12.1
0.167
22
280
3.03
0.68
54
12.6
0.16
23
300
3.15
0.654
55
13.14
0.154
24
320
3.28
0.63
56
13.72
0.148
25
360
3.43
0.607
57
14.36
0.143
26
400
3.59
0.586
58
15.07
0.138
27
440
3.76
0.567
59
15.84
0.133
28
480
3.95
0.548
60
16.71
0.129
29
520
4.16
0.5
61
17.67
0.125
30
560
4.39
0.471
62
18.76
0.118
31
600
4.66
0.444
63
19.98
0.111
5.3附3（使用爆震传感器时的MATLAB程序）
1、提取信号的程序
clear
clf
tt=load（'D:
\mywork\爆震项目\数据采集\472自制系统\213.xls'）;
kk=tt（:
1）;
mv=mean（kk）;
bb=kk-mv;
figure
（1）
plot（bb）
gridon
cc=bb（180000:
181000）;%这里是提取的包含明显爆震信号的1000个点
figure
（2）
plot（cc）
gridon
2、傅立叶变换程序
clear
clf
tt=load（'D:
\mywork\爆震项目\数据采集\472自制系统\213.txt'）;
sample=100000;
[mn]=size（tt）;
t=1:
m;
signal_t=t/sample;
signal=tt;
dft_signal=fft（signal）;
f=（（0:
length（dft_signal）-1）'*sample）/length（dft_signal）;
ample=abs（dft_signal）;
figure
（1）
plot（f,ample）
gridon
%先进行带通滤波处理
N=5;
fs=sample;
Wn=[500030000]/100000;
[b,a]=butter（N,Wn）;
e_signal=filter（b,a,signal）;
%求解滤波后的傅立叶变换
[m2n2]=size（e_signal）;
t=1:
m2;
signal_t=t/sample;
dft2_signal=fft（e_signal）;
f2=（（0:
length（dft2_signal）-1）'*sample）/length（dft2_signal）;
ample2=abs（dft2_signal）;
figure
（2）
plot（f2（1:
length（dft2_signal）/2）,ample2（1:
length（dft2_signal）/2））
grid
xlabel（'爆震频率'）
ylabel（'频率幅值'）
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