| 图 7 振动-缸压-上止点信号同步采样时域图
由振动信号计算得到的喷油提前角 与供油延迟角 的和作为供油提前角记为 ，即
=+（1）
 与之间的差 记为油管压力波形识别的供油提前角值和振动信号识别的供油提前角值之间的差值。
=-（2）
在空载状态不同转速 下，通过振动信号分析供油提前角的结果与压力传感器波形计算的供油提前角结果的对比如表1所示。
由表1可以看出随着转速的变化第一峰会持续靠近上止点，这与喷油提前角随转速的变化规律完全相同，且其角度与通过压力传感器波形计算出喷油角度也基本相符。和之间有1.8-3.8°CA的误差，由于表中计算的喷油延迟实际为串接压力传感器压力波峰传递到外卡压力传感器的时间，而外卡压力传感器的位置距离针阀锥面还有一段距离，可以认为该误差是由于该段管路的延迟引起的，在计算时将该段延迟计入即：
=++（3）
通过以上分析可以推断，双波峰的第一峰出现是由于高压油管内压力冲击引起的。
表 1 出油端油管压力信号及缸盖振动信号求得供油提前角比较
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/（r/min）
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797.4
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892.4
|
995.3
|
1091.8
|
1194.7
|
1292.9
|
1394.6
|
1497.0
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 /°CA（BTDC）
|
21.5
|
21.8
|
21.8
|
22.0
|
22.2
|
22.4
|
22.5
|
22.6
|
|
/°CA
|
5.7600
|
6.5772
|
7.4160
|
8.2764
|
9.1584
|
10.0620
|
10.9872
|
11.9340
|
|
 /s（BTDC）
|
0.0029
|
0.0024
|
0.0020
|
0.0017
|
0.0013
|
0.0011
|
0.0010
|
0.0008
|
|
/°CA（BTDC）
|
13.9200
|
12.9600
|
12.0000
|
11.2200
|
9.3600
|
8.5800
|
8.4000
|
7.2000
|
|
/°CA（BTDC）
|
19.6800
|
19.5372
|
19.4160
|
19.4964
|
18.5184
|
18.6420
|
19.3872
|
19.1340
|
|
°/CA
|
1.8200
|
2.26280
|
2.3840
|
2.5036
|
3.6816
|
3.7580
|
3.1128
|
3.4660
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/（r/min）
|
1593.5
|
1696.4
|
1793.0
|
1895.9
|
1992.8
|
2095.4
|
2191.9
|
2340.3
|
|
/°CA（BTDC）
|
22.6
|
22.8
|
23.0
|
23.1
|
23.2
|
23.2
|
23.2
|
23.2
|
|
/°CA
|
12.9024
|
13.8924
|
14.9040
|
15.9372
|
16.9920
|
18.0684
|
19.1664
|
20.7270
|
|
/s（BTDC）
|
0.0006
|
0.0005
|
0.0004
|
0.0003
|
0.0002
|
0.0001
|
0.0000
|
-0.00005
|
|
/°CA（BTDC）
|
5.7600
|
5.1000
|
4.3200
|
3.4200
|
2.4000
|
1.2600
|
0.0000
|
-0.7050
|
|
/°CA（BTDC）
|
18.6624
|
18.9924
|
19.2240
|
19.3572
|
19.3920
|
19.3284
|
19.1664
|
20.0220
|
|
°/CA
|
3.9376
|
3.8076
|
3.7760
|
3.7428
|
3.8080
|
3.8716
|
4.0336
|
3.1780
|
3双波峰在不同工况下的特点
双波峰在特定工况下才能被明显观测到，这是由于高压油管内的压力冲击其压力升高比基本不变，对该型柴油机第一峰的峰值的变化范围为14g到50g。而缸内燃烧爆发时其压力升高比会发生很大变化科技论文格式，其引起的爆发段第二峰的峰值范围从3g到310g。其双波峰在不同工况的特点由表2给出。
表2 不同工况下振动双波峰的特点
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工况
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缸盖振动特点
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双峰现象是否明显
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最低空转工况
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缸盖背景振动微弱为2g左右，爆发冲击非常微弱仅在3g左右，高压油管冲击则在14g左右，气门落座冲击也比较微弱，此时缸盖振动的冲击幅值主要是由高压油管冲击引起的。
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不明显。最低空转转速下爆发段信号非常微弱，第一峰大于第二峰，容易将第一峰错误地认为是爆发引起的。
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低速小负荷
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低速小负荷时，缸盖背景振动微弱在2g左右，气门落座冲击微弱。此时缸内爆发冲击较为明显，第二峰的幅值根据负荷不同可以略小于、等于或者略大于第一峰值。
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明显。低速小负荷时爆发冲击和供油冲击引起的振动幅值基本相当，且第一峰和第二峰之间时间间隔明显，容易观察到。
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高转速工况
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高转速工况下，背景振动变大，气门落座冲击非常强甚至明显大于本缸的爆发冲击，使得缸盖振动的时域冲击特征不明显，并且此时供油延迟较大，爆发延迟缩短。
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不容易观察到。高转速工况下缸盖背景振动大、气门落座冲击很强，且此时供油延迟大导致爆发延迟短使得第一峰和第二峰时间间隔变短，因此在时域信号中难以区分出第一峰和第二峰的峰值。
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中等负荷工况
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在中等负荷下，缸内油气混合充分，速燃期压力升高比大，工作粗暴，使得第二峰的幅值可以达到310g，而此时第一峰仅为25g左右。
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不明显。爆发引起的第二峰远大于第一峰，容易将第一峰忽略，但是第一峰在时域上还是比较容易辨认的。
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高负荷工况
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在高负荷工况下，柴油机缸盖的背景振动非常大，可以达到16g科技论文格式，而此时第一峰为20左右，由于高负荷时压缩终了缸内温度、压力高，使得爆发延迟非常短，且爆发速燃期引起的振动也比半载工况时大幅下降。
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不容易观察到论文格式模板。此时背景振动过大，且由于爆发延迟很短使得第一峰和第二峰重叠且难以从背景振动中辨认出来。
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4基于缸盖振动的供油提前角检测实例
柴油机缸盖振动中爆发段的第一峰包含了喷油的时间信息，第二波峰包含了爆发开始的时间信息，因此通过双波峰现象可以直接计算爆发延迟，与上止点信息共同计算可以获得喷油提前角、供油提前角。使用振动信号对缸压的计算中，通过分离供油冲击可以更准确地恢复缸内压力波形。
在台架试验中模拟了供油提前角过大的故障，位于泵端的油管压力传感器可以获得实际供油提前角，因此可以验证通过振动计算供油提前角的准确性。
对柴油机缸盖振动，由于中等负荷下爆发激励太强，高负荷下背景振动过强，而高转速时气门落座冲击变强使得缸盖各冲击激励在时间上不够清晰，因此选用最低空转转速进行供油提前角的检测，对该型增压中冷发动机其最低空转转速为800r/min。
供油提前角的变化模拟调整过程为：拆开左1缸高压油管出油端接头，转动发动机曲轴，观察左1缸出油阀口，在上止点前24°CA时，出油阀口刚好溢油则认为供油提前角为24°CA，此时比正常的供油提前角19±3°CA提前5°CA左右。运转状态下出油阀端油管压力传感器测得压力波形显示，此时发动机实际供油提前角为25.2°CA（800r/min）。
柴油机上止点信号由安装在曲轴端联轴器上的霍尔传感器实现，霍尔传感器磁钢片为圆形，其圆点位置既为发动机上止点位置。柴油机缸盖振动及上止点信号同步采样，发动机维持最低空转转速，此时测得盖第一波峰距离上止点信号（方波中点）的时间间隔为0.0038s，对应的转速为794.9r/min，因此其喷油提前角为
  18.1100°CA
加上此转速下延迟及修正量则
=++=18.1100+5.7600+1.8200=25.6900°CA
这与由油管压力传感器测得的供油提前角25.2°CA非常接近。
5总结
（1）柴油机缸盖振动信号在爆发段会存在双波峰的现象科技论文格式，该现象是由高压燃油冲击-缸内速燃期冲击先后作用引起的，且随着工况的变化双波峰现象会发生变化。
（2）对于高压油管的燃油冲击，随转速增加其冲击幅值变化不大，燃油最高压力随扭矩增大会逐渐增大，但是其燃油压力升高比随扭矩的变化不是很明显。
（3）爆发速燃期的压力升高比，与喷油提前角，雾化质量及缸内压力、温度条件有关。由于增压柴油机随负荷增加其进气量也增加，在空载和满载的情况下缸内爆发压力升高比变化不大，半载工况下随转速增加着火延迟缩短压力升高比会下降。发动机从空载逐渐加载时，随着扭矩增大开始时供油量增加使得压力升高比增大，当油量继续增大时缸内着火延迟缩短压力升高比下降。爆发冲击幅值从最低空转时的到低速中载时幅值跨度非常大。
（4）由于供油冲击和缸内爆发冲击引起的波峰随工况变化会发生幅值上和时域上的相对变化，使得双峰现象只有在特定工况下才能被明显检测到，对于增压柴油机在低速低载时较容易观测到。
（5）双波峰现象可以用来检测柴油机供油提前角、喷油提前角，可以计算爆发延迟，通过对供油冲击的分离可以对缸内压力变化做出更为准确地判断。
参考文献：
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