Analyse nichtstationärer Triebwerkssignale insbesondere solcher klopfender Betriebszustände:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| adam_text | Titel: Analyse nichtstationärer Triebwerkssignale insbesondere solcher klopfender Betriebszustände
Autor: König, Detlef
Jahr: 1996
SCHRITT- m fi^| BERICHTE Dipl.-Ing. Detlef König, Unterföhring Analyse nichtstationärer Triebwerkssignale insbesondere solcher klopfender Betriebszustände Reihe 12 : Verkehrstechnik/ Fahrzeugtechnik Nr. 290 VW VERLAG
Inhaltsverzeichnis V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Einführung in die Thematik........................... 1 1.2 Motorische Verbrennung und Klopfproblematik ................ 3 1.3 Verbrennungsanalyse............................... 5 1.3.1 Prüfstandsverfahren ........................... 5 1.3.2 Fahrzeugintegrierbare Verfahren..................... 7 1.4 Zielsetzung und Gliederung der Arbeit..................... 8 2 Modellierung der Triebwerkssignale 11 2.1 Grundlagen und Gültigkeitsbereich....................... 11 2.2 Zylinderdruck................................... 12 2.2.1 Drucksignalkomponenten......................... 12 2.2.2 Klopfsignalanteil............................. 14 2.2.3 Abtastung................................. 24 2.2.4 Überprüfung der Zyklostationaritätsannahme ............. 27 2.2.5 Ortsabhängigkeit des Zylinderdrucks.................. 28 2.2.6 Drehzahlskalierbarkeit.......................... 31 2.3 Körperschall.................................... 32 2.3.1 Körperschallkomponenten........................ 32 2.3.2 Schalleinkopplung und -Übertragung.................. 32 2.3.3 Kontinuierliches Signalmodell...................... 33 2.3.4 Problemangepaßte Modellspezialisierung................ 36 2.3.5 Diskretes Signalmodell.......................... 38 2.4 Zusammenfassung der wesentlichen Ergebnisse................. 39 3 Datenerfassung und -Vorverarbeitung 41 3.1 Triebwerke, Sensoren und Signalaufbereitung.................. 41 3.2 Datenerfassungsgeräte.............................. 44 3.2.1 Anforderungen und Systemkonzept................... 44 3.2.2 Prüfstandsgerät MOGA II........................ 46 3.2.3 Neuentwickeltes Gerät.......................... 50 3.3 Digitale Signalaufbereitung............................ 53 4 Wigner-Ville-Spektralanalyse 56 4.1 Zeit-Frequenz-Verfahren ............................ 56 4.1.1 Motivation................................. 56
VI Inhal ts erzeiclwis 4.1.2 Quadratische, verschiebungsinvariante Verteilungen.......... 5S 4.2 Zielsetzung und Verfahrensklärung ....................... 60 4.3 Das Wigner-Ville-Spektrum .......................... 4.3.1 Definition und Bezug zu anderen Zeit-Frequenz-Spektren ...... 62 4.3.2 Elementare Eigenschaften........................ ^ 4.3.3 Zeitdiskreter Ansatz........................... ^ 4.3.4 Momentanfrequenz............................ 4.3.5 Schätzer und stochastische Eigenschaften................ 0 4.4 Analyse von Triebwerkssignalen......................... ~~ 4.4.1 Verifikation des Signalmodells...................... ~- 4.4.2 Bestimmung des Resonanzfrequenzverlaufs............... ~S 4.4.3 Sensorpositionsvergleiche......................... 54 4.5 Effiziente Berechnungsverfahren......................... 93 4.6 Vergleichende Schlußbetrachtung........................ 96 5 Resonanzfrequenzmodulation 98 5.1 Problemstellung.................................. 98 5.2 Modellierung des Frequenzverlaufs........................ 99 5.3 Schätzung der Modellparameter......................... 100 5.3.1 Direkter Kleinste-Quadrate Ansatz................. . . 100 5.3.2 Iterativer Kleinste-Quadrate Ansatz .................. 101 5.4 Verifikation des Schätzverfahrens ........................ 103 5.5 Analyse von Triebwerkssignalen......................... 106 5.5.1 Drehzahlfeste Parameterschätzung ................... 106 5.5.2 Drehzahlübergreifende Parameterschätzung............... 108 6 ZyUnderdruckapproximation 115 6.1 Problemstellung.................................. 115 6.2 Theoretische Vorbetrachtungen......................... 116 6.2.1 Beschreibungsformen zyklostationärer Prozesse............. 116 6.2.2 Optimalfilter............................... 11 g 6.3 Ansätze zur Problemlösung ........................... 120 6.3.1 Triebwerksangepaßte Optimalfilter-Lösungen.............. 121 6.3.2 Alternative
Lösungsansätze ....................... 126 6.4 Experimentelle Ergebnisse............... 12 g 6.4.1 Prinzipielle Vorgehensweise und Fehlermaße.............. 128 6.4.2 Einkanalige Analysen......................... 129 6.4.3 Mehrkanalige Analysen.................. 133
Inhaltsverzeichnis VII 6.4.4 Vergleich von Sensorkombinationen................... 138 6.5 Anwendungsorientierte Aspekte................. 143 6.5.1 Drehzahlskalierbarkeit.......................... 144 6.5.2 Parameterreduktion............................ 146 6.6 Schlußbetrachtung ................................ 147 7 Zusammenfassung und Ausblick 149 Anhang 152 A Anhang 152 A.l Beweise zur Signalmodellierung......................... 152 A.l.l Zylinderdruck............................... 152 A.l.2 Körperschall................................ 155 A.1.3 Eigenschaften des Schätzers für die zweite Momentfunktion zyklosta- tionärer Prozesse............................. 156 A.2 Sensorpositionsvergleiche............................. 157 A.3 Iteratives KQ-Problem.............................. 165 Literatur 166
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