來源：汽車動力總成之家公衆号（ID：PT-NVH），原文整理自内燃機學報。

目前，缸内燃燒檢測方法主要有缸内壓力法、瞬時轉速法、噪聲法及振動法。振動法利用直接安裝于缸蓋表面的振動傳感器獲取振動信号，分析振動信号中包含的缸内燃燒狀态及零部件運行狀态的相關信息，可實現發動機故障診斷，檢測簡便，有望實現發動機燃燒狀态的不解體檢測。

實測的發動機振動信号往往是多種信号共同作用的結果。振動信号産生過程中，主要由燃燒激勵與非燃燒激勵（如曲柄連杆機構慣性力、氣門落座沖擊力、活塞換向撞擊力、活塞側壓力及曲軸主軸承負荷等機械力）作用。而原振動信号在傳遞過程中，會與環境及背景噪聲耦合疊加。這給振動法評價缸内燃燒狀态帶來很大困難。

發動機表面振動信号的分析及特征參數的提取，是實現振動法評價缸内燃燒狀态的關鍵。山東大學的程勇團隊以195柴油機為研究對象，詳細的分析了燃燒激勵的振動響應信号、非燃燒激勵對燃燒激勵振動信号的影響、以及實測振動信号特點及支架的影響。并由單缸機推廣到多缸機，驗證了振動信号識别燃燒特征點出現時刻的普适性。

燃燒激勵的振動響應信号

剛性約束條件下，燃燒激勵單獨作用時，燃燒激勵振動響應具有明顯的分段特征。峰值壓力前，振動位移和缸内壓力為近似線性關系，缸蓋表面振動位移能較真實的反映缸内壓力的變化。峰值壓力後，系統振動響應完全取決于系統特性及激勵頻譜。

非燃燒激勵對燃燒激勵振動信号的影響

燃燒激勵、活塞側壓力及曲軸主軸頸負荷等激勵的振動位移主要集中在2000Hz以下的頻帶内，振動速度及振動加速度主要分布在2000Hz以下及以4500Hz和7500Hz為中心的頻帶範圍内；活塞側壓力和曲軸主軸頸負荷激勵振動響應信号的幅值比燃燒激勵振動響應信号的幅值小兩個數量級，對燃燒激勵振動響應信号實測結果的分析影響很小。

活塞換向撞擊激勵振動位移、振動速度及振動加速度信号同時含有低頻和高頻信息，其中，振動位移信号幅值比燃燒激勵振動位移小兩個數量級，振動速度信号幅值比燃燒激勵振動速度信号幅值小一個數量級，對燃燒激勵的振動位移和振動速度信号實測結果的影響也較小；但振動加速度幅值和燃燒激勵振動加速度信号的幅值在同一數量級上，對燃燒激勵振動加速度信号實測結果的影響不可忽視，由于其主要集中在2000Hz以上的頻帶内，可通過濾波等方法削弱或去除其影響。

實測振動信号特點及支架的影響

對試驗用195柴油機而言，布置于缸蓋或機體上的不同測點都可反映出缸内燃燒狀态的相關信息，但不同測點振動響應信号的幅值有較大差異。其中，布置于缸蓋或缸蓋罩上沿活塞運動方向的測點是反映缸内燃燒狀态的最佳測點。

發動機約束支架的剛性假設是引起實測振動位移、振動速度和理論計算結果産生差異的原因。缸蓋表面振動位移是燃燒激勵受迫振動及系統自由振動的綜合反映，某些工況下，燃燒激勵振動位移被系統自由振動淹沒，振動位移信号無法反映缸内燃燒狀态信息，利用實測振動位移信号評價缸内燃燒狀态是不可行的。燃燒時段實測振動速度信号也是系統自由振動及燃燒激勵受迫振動的綜合反映，可用于缸内燃燒狀态特征參數的評價。

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