火花点燃式发动机燃烧过程的无线测量方法 技术领域 本发明涉及一种火花点燃式发动机燃烧过程的测量方法。
背景技术 发动机燃烧过程的测量在发动机的故障诊断和产品开发中占重要地位。为获知发动机内部的燃烧过程及其参量，需要在发动机汽缸体钻孔以安置传感器，既破坏了汽缸体的完整，测量过程又十分烦锁。寻找一种非破坏性且简便的发动机燃烧过程测量方法是发动机行业长期追寻的目标之一。最新的发动机燃烧过程非破坏性测量方法，是通过发动机的点火系测量燃烧过程产生的离子流以间接推论燃烧过程参量，需要在点火系附加特殊装置以测量离子流，测试仪器复杂，主要用于实验室研究。
发明内容 本发明的目的在于克服现有技术的不足而提出的一种火花点燃式发动机燃烧过程的测量方法。众所周知，火花点燃式发动机通过高压放电点燃燃料。点火过程的电磁现象及其燃烧过程产生的离子流遵循麦克斯韦方程：
▿×H=ϵ0∂E∂t---(1)]]>
▿×E=-μ0∂H∂t---(2)]]>
方程(1)和(2)表明所有燃烧过程产生的电磁现象可通过传导(近H场测量)或辐射(远E场测量)来测量。同时，燃烧过程所产生的强烈热扰动也产生随机热噪声：
Vjn(rms)=4kTRB---(3)]]>
Ijn(rms)=4kTB/R---(4)]]>
k＝1.38×10-23 J/K
本发明采用无线测量的方法捕获火花点燃式发动机燃烧过程产生的上述电磁信号，用数值处理方法获得信号的时间-频率信息。由于燃烧过程中汽缸内部参量(如电弧电压、电流和汽缸温度、压力等)会随时间变化而引起电磁波的频率和强度也随时间发生相应变化，从而可由电磁波地频率和强度随时间变化信息推知燃烧过程及其参量，适用于各种火花点燃式发动机故障诊断和产品开发研究。
本发明的目的可以采用以下步骤来实现：
A.用感应或者无线电接收的方法记录燃烧过程产生的电磁信号。
B.对所述电磁信号消噪处理并分解信号获得时间-频率信息。
C.用所述电磁信号的时间-频率信息反映燃烧过程及其参量。
同现有技术相比，本发明具有如下优点：内燃机本身不需要安装任何附属装置；无线测量方式使测量可在移动场所进行；造价低廉并可做成便携式，可广泛用于各种火花点燃式发动机故障诊断和产品开发研究。
【附图说明】
图1是本发明的原理框图。
图2是信号分析(2)运行结果。
具体实施方式 以下结合附图对本发明作进一步详细说明：
图1所示信号采集(1)可用导线靠近发动机的高压点火线以感应电磁信号，也可用无线天线接收电磁信号。电磁信号进而由数字示波器或其它波形记录装置记录。记录的波形数据由基于数据处理计算机的信号分析(2)功能模块处理。由于电磁信号测量在常规环境下进行，不可避免地夹杂大量的环境噪声。数据处理计算机首先对记录的波形数据作消噪处理，然后或用多分辩率分解(Multi-resolution Decomposition)算法将电磁信号分解成各种频率范围下的电磁波形，或用小波变换(Wavelet Transform)或短时傅立叶变换(Short Time Fourier Transform)变换获得时间-频率信息，并以此推论发动机的燃烧过程及其参量。
本发明的最简便实施例：信号采集(1)用软导线作感应导体(11)靠近发动机的高压点火线以感应电磁信号。感应的电磁信号被引入电磁波记录装置(12)数字示波器的输入端，由数字示波器测量波形并记录。信号分析(2)由基于WINDOWS2000操作系统的PC机，运行市售的MATLAB软件及其WAVELET工具箱来完成信号消噪处理(21)和多分辨率信号分解(22)。图2是MATLAB软件WAVELET工具箱的运行结果：上下图中的S信号分别表示消噪前后的信号波形，S被多分辨率信号解析分解为a1-a7及d1-d7的不同频率分量。S信号右边的二维图形cfs为S信号的时间-频率图形，即可由多分辨率信号分解获得，也可由小波变换或短时傅立叶变换获得。由于理论分析和实验对比已经证明了电磁信号的波形和频率分布与燃烧参量有对应关系，由此可由多分辨率信号分解或WAVELET分析产生的时间-频率图形(如图2中的cfs)或不同频率范围下的信号波形(如图2中的a1-a7及d1-d7)推知发动机燃烧过程及其参量(23)。