CN114109636B - 一种改善发动机nvh性能的燃烧控制方法和发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善发动机NVH性能的燃烧控制方法和发动机，发动机的喷油器采用包括第一次主喷和第二次主喷的双主喷喷射策略，该方法包括：实时采集发动机工作过程中的噪声信号和曲轴转角变化信号，并根据所述曲轴转角变化信号确定发动机是否处于缸内做功循环；若发动机处于缸内做功循环且所述噪声信号中的噪声幅值大于噪声限值，根据预设标定数据更改双主喷喷射参数，实时监测缸内产生的燃烧噪声，并基于调节喷射参数动态反馈式调节燃烧噪声，改善了整机一致性，进而改善了发动机NVH性能。
Description
技术领域
本申请涉及汽车技术领域，更具体地，涉及一种改善发动机NVH性能的燃烧控制方法和发动机。
背景技术
汽车产生的噪声中，发动机噪声是其最主要的噪声源。发动机在工作过程中气缸内会经历剧烈的压力变化，冲击燃烧室壁面使发动机结构产生振动并传递到发动机表面，最后辐射到空气中产生较大的燃烧噪声。如何有效地降低发动机的燃烧噪声，对提升整机NVH（Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度）性能至关重要。
传统发动机采用单次喷射策略，为满足工况点的功率和排放需求，单次喷入满足输出需求的全部燃油，缸内燃料开始燃烧时，缸内燃料的预混合燃烧速率较高，燃烧始点靠前，导致缸内压力升高率较高。因而产生的振动和燃烧噪声也较大。此外，传统柴油发动机使用的喷射策略，同一工况点喷射参数不可调节，整机一致性较差。
如何进一步提升发动机NVH性能，是目前有待解决的技术问题。
发明内容
本发明公开了一种改善发动机NVH性能的燃烧控制方法，用以解决现有技术中发动机NVH性能较差的技术问题。发动机的喷油器采用包括第一次主喷和第二次主喷的双主喷喷射策略，所述方法包括：
实时采集发动机工作过程中的噪声信号和曲轴转角变化信号，并根据所述曲轴转角变化信号确定发动机是否处于缸内做功循环；
若发动机处于缸内做功循环且所述噪声信号中的噪声幅值大于噪声限值，根据预设标定数据更改双主喷喷射参数。
在本申请一些实施例中，所述预设标定数据是通过设置各双主喷喷射参数的单循环变化值后按照开发设计功率和排放需求在发动机试验台架上标定的。
在本申请一些实施例中，双主喷喷射参数包括喷射共轨压力、各次主喷的提前角、各次主喷的喷油量、各次主喷的开始时刻和各次主喷的结束时刻。
在本申请一些实施例中，所述方法还包括：
若发动机处于缸内做功循环且所述噪声幅值不大于所述噪声限值，保持当前双主喷喷射参数不变。
在本申请一些实施例中，所述噪声信号是基于麦克风采集的，所述曲轴转角变化信号是基于光电编码器采集的。
相应的，本发明还提出了一种发动机，包括活塞、气缸和喷油器，所述喷油器采用包括第一次主喷和第二次主喷的双主喷喷射策略，所述喷油器连接电子控制单元ECU，所述ECU用于：
实时采集发动机工作过程中的噪声信号和曲轴转角变化信号，并根据所述曲轴转角变化信号确定发动机是否处于缸内做功循环；
若发动机处于缸内做功循环且所述噪声信号中的噪声幅值大于噪声限值，根据预设标定数据更改双主喷喷射参数。
在本申请一些实施例中，所述预设标定数据是通过设置各双主喷喷射参数的单循环变化值后按照开发设计功率和排放需求在发动机试验台架上标定的。
在本申请一些实施例中，双主喷喷射参数包括喷射共轨压力、各次主喷的提前角、各次主喷的喷油量、各次主喷的开始时刻和各次主喷的结束时刻。
在本申请一些实施例中，所述ECU还用于：
若发动机处于缸内做功循环且所述噪声幅值不大于所述噪声限值，保持当前双主喷喷射参数不变。
在本申请一些实施例中，所述发动机还包括麦克风和光电编码器，所述噪声信号是所述ECU基于麦克风采集的，所述曲轴转角变化信号是所述ECU基于光电编码器采集的。
通过应用以上技术方案，发动机的喷油器采用包括第一次主喷和第二次主喷的双主喷喷射策略，实时采集发动机工作过程中的噪声信号和曲轴转角变化信号，并根据所述曲轴转角变化信号确定发动机是否处于缸内做功循环；若发动机处于缸内做功循环且所述噪声信号中的噪声幅值大于噪声限值，根据预设标定数据更改双主喷喷射参数，实时监测缸内产生的燃烧噪声，并基于调节喷射参数动态反馈式调节燃烧噪声，改善了整机一致性，进而改善了发动机NVH性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提出的一种改善发动机NVH性能的燃烧控制方法的流程示意图；
图2示出了本发明另一实施例提出的一种改善发动机NVH性能的燃烧控制方法的流程示意图；
图3示出了本发明实施例中发动机信号采集传递示意图；
图4示出了本发明实施例中双主喷喷射策略示意图；
图5示出了本发明实施例提出的一种发动机的结构示意图。
图3和图5中，100、发动机；110，喷油器；120、气缸；130、活塞；140、麦克风；150、光电编码器；200、ECU。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本实施例中，柴油机的燃烧系统包括喷油器、气缸和活塞，活塞、气缸和气缸盖等共同组成燃烧室，喷油器设置于气缸盖，燃料由喷油器通过两次主燃料喷射输送至气缸内，燃料在燃烧室内燃烧，活塞承受燃料作用力并通过活塞销和连杆把动力传给曲轴，以完成内燃机的工作过程。
内燃机在整个工作过程中，包括进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，曲轴带动活塞由上止点向下止点运动，进气门打开，燃料和空气的混合物被吸入气缸，当活塞到达下止点，进气冲程结束；在进气冲程结束后，活塞已经到达下止点，此时气缸内已充注燃料和空气的混合物；曲轴继续带动活塞由下止点向上止点运动，进气门和排气门均关闭，混合气被压缩，压力和温度升高，至活塞到达上止点，压缩冲程结束。活塞到达上止点前的某一刻，点火系统提供的高压电作用于火花塞，火花塞跳火，点燃气缸内的混合物，因为活塞的运行速度极快而迅速的越过上止点，同时混合物迅速燃烧膨胀做功，推动活塞下行，带动曲轴输出动力，到达下止点，做功冲程结束。做功冲程结束后，活塞到达下止点，曲轴带动活塞由下止点向上止点运动，此时排气门要打开，燃烧后的废气经排气门排出。排气结束，活塞处于上止点，开始下一个进气冲程。将完成进气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程称为一个工作循环，完成这一个工作循环曲轴转两圈。
本申请实施例提供一种改善发动机NVH性能的燃烧控制方法，发动机的喷油器采用包括第一次主喷和第二次主喷的双主喷喷射策略，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S101，实时采集发动机工作过程中的噪声信号和曲轴转角变化信号，并根据所述曲轴转角变化信号确定发动机是否处于缸内做功循环。
本实施例中，发动机工作过程中会产生噪声，曲轴转角也会发生变化，实时采集该噪声信号和曲轴转角变化信号，根据曲轴转角变化信号可确定发动机是否处于缸内做功循环。
为了可靠的采集噪声信号和曲柄转角变化信号，在本申请一些实施例中，所述噪声信号是基于麦克风采集的，所述曲轴转角变化信号是基于光电编码器采集的。
步骤S102，若发动机处于缸内做功循环且所述噪声信号中的噪声幅值大于噪声限值，根据预设标定数据更改双主喷喷射参数。
本实施例中，喷油器是基于设定好的双主喷喷射参数进行燃油喷射的，发动机处于缸内做功循环且所述噪声信号中的噪声幅值大于噪声限值，说明发动机的噪声较大，需要进行调整，根据预设标定数据更改双主喷喷射参数，以基于更改后双主喷喷射参数控制喷油器执行燃油喷射。
为了可靠的提升发动机的NVH性能，在本申请一些实施例中，所述预设标定数据是通过设置各双主喷喷射参数的单循环变化值后按照开发设计功率和排放需求在发动机试验台架上标定的。
本实施例中，设置各双主喷喷射参数的单循环变化值，然后按照开发设计功率和排放需求在发动机试验台架上标定出预设标定数据。
可选的，预设标定数据的形式为MAP图。
为了可靠的提升发动机的NVH性能，在本申请一些实施例中，双主喷喷射参数包括喷射共轨压力、各次主喷的提前角、各次主喷的喷油量、各次主喷的开始时刻和各次主喷的结束时刻。
为了保证发动机的可靠性，在本申请一些实施例中，所述方法还包括：
若发动机处于缸内做功循环且所述噪声幅值不大于所述噪声限值，保持当前双主喷喷射参数不变。
本实施例中，若发动机处于缸内做功循环且所述噪声幅值不大于所述噪声限值，说明发动机的噪声值处于合理范围，不需要进行调整，保持当前双主喷喷射参数不变。
可以理解的是，若发动机不处于缸内做功循环，保持当前双主喷喷射参数不变。
通过应用以上技术方案，发动机的喷油器采用包括第一次主喷和第二次主喷的双主喷喷射策略，实时采集发动机工作过程中的噪声信号和曲轴转角变化信号，并根据所述曲轴转角变化信号确定发动机是否处于缸内做功循环；若发动机处于缸内做功循环且所述噪声信号中的噪声幅值大于噪声限值，根据预设标定数据更改双主喷喷射参数，实时监测缸内产生的燃烧噪声，并基于调节喷射参数动态反馈式调节燃烧噪声，改善了整机一致性，进而改善了发动机NVH性能。
为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。
本发明提出了一种改善发动机NVH性能的燃烧控制方法，喷油器使用双主喷喷射策略，通过监测工作过程中的燃烧噪声信号实时调节喷射参数，降低缸内压力升高率，达到降低燃烧噪声的效果，也改善了整机一致性。
如图2所示，具体过程如下：
（1）首先通过在发动机工作过程中实时采集产生的噪声信号和曲轴转角变化信号，通过判断曲轴转角是否处于缸内做功循环中，进而判断产生的噪声信号是否为缸内剧烈燃烧产生振动而后传导出的燃烧噪声，如果发动机处于缸内做工循环，则确定产生的噪声是燃烧噪声，则可通过改变双主喷喷射参数进而控制噪声，进入下一判断逻辑；
（2）而后判断采集到的燃烧噪声幅值A是否超过噪声限值Amax。如果A≤Amax，则使用已设定的当前双主喷喷射参数不变，继续下一循环判断；如果A＞Amax，则按预设标定数据选取MAP图上的一点更改双主喷喷射参数（包括共轨压力、两次主喷提前角、喷油量、喷油规律等），改变双主喷喷射参数后即继续下一循环判断；
（3）如此，通过每一循环的不间断监测，如果判断产生过大的燃烧噪声即改变相应的喷油器双主喷喷射参数，最终保证发动机在各工况点以不超限的燃烧噪声工作。
上述过程中的噪声信号和曲轴转角变化信号可通过图3实现，使用距离发动机100一定距离的麦克风140采集噪声信号，返回给ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）200，并将其信号处理获得噪声幅值A；使用光电编码器150采集发动机100的曲轴转角变化信号并判断其是否处于做功冲程，其与噪声信号同步，判断是否需要改变喷油器110喷射参数进而改善缸内燃烧；使用ECU200给喷油器110传递电控信号，根据需求改变相应双主喷喷射参数。
预设标定数据通过在发动机试验台架上标定获得，标定时为各变化参数设置单循环变化值，按开发设计的功率和排放需求在发动机台架上进行标定。
双主喷喷射策略如图4示，可通过改变两次主喷的喷射时刻t11、t12、t21、t22以及两次主喷的喷油量m1、m2和喷射共轨压力来控制喷油时的策略，进而控制缸内燃烧，降低缸内压力升高率。
通过应用以上技术方案，将喷油器的一次喷射分为两次喷射，喷射参数可分别调节，通过分配两次喷射的喷油量和喷油提前角，并在满足功率和排放需求的前提下调节缸内燃料的预混合燃烧速度和燃烧始点，进而调节缸内的压力升高率，降低燃烧噪声；同时，可实时监测缸内产生的燃烧噪声，并基于调节喷射参数动态反馈式调节燃烧噪声，改善了整机一致性，进而改善了发动机NVH性能。
本申请实施例还提出了一种发动机，如图5所示，包括活塞130、气缸120和喷油器110，喷油器110采用包括第一次主喷和第二次主喷的双主喷喷射策略，喷油器110连接电子控制单元ECU200，ECU200用于：
实时采集发动机工作过程中的噪声信号和曲轴转角变化信号，并根据曲轴转角变化信号确定发动机是否处于缸内做功循环；
若发动机处于缸内做功循环且噪声信号中的噪声幅值大于噪声限值，根据预设标定数据更改双主喷喷射参数。
在本申请具体的应用场景中，预设标定数据是通过设置各双主喷喷射参数的单循环变化值后按照开发设计功率和排放需求在发动机试验台架上标定的。
在本申请具体的应用场景中，双主喷喷射参数包括喷射共轨压力、各次主喷的提前角、各次主喷的喷油量、各次主喷的开始时刻和各次主喷的结束时刻。
在本申请具体的应用场景中，ECU200还用于：
若发动机处于缸内做功循环且噪声幅值不大于噪声限值，保持当前双主喷喷射参数不变。
在本申请具体的应用场景中，发动机还包括麦克风和光电编码器，噪声信号是ECU200基于麦克风采集的，曲轴转角变化信号是ECU200基于光电编码器采集的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种改善发动机NVH性能的燃烧控制方法，其特征在于，发动机的喷油器采用包括第一次主喷和第二次主喷的双主喷喷射策略，所述方法包括：
实时采集发动机工作过程中的噪声信号和曲轴转角变化信号，并根据所述曲轴转角变化信号确定发动机是否处于缸内做功循环；
若发动机处于缸内做功循环且所述噪声信号中的噪声幅值大于噪声限值，根据预设标定数据更改双主喷喷射参数；
其中，所述曲轴转角变化信号是基于光电编码器采集的，所述预设标定数据是通过设置各双主喷喷射参数的单循环变化值后按照开发设计功率和排放需求在发动机试验台架上标定的；
根据所述曲轴转角变化信号确定发动机是否处于缸内做功循环之后包括：如是，则确定产生的噪声是燃烧噪声；
双主喷喷射参数包括喷射共轨压力、各次主喷的提前角、各次主喷的喷油量、各次主喷的开始时刻和各次主喷的结束时刻。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若发动机处于缸内做功循环且所述噪声幅值不大于所述噪声限值，保持当前双主喷喷射参数不变。
3.如权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述噪声信号是基于麦克风采集的。
4.一种发动机，其特征在于，包括活塞、气缸和喷油器，所述喷油器采用包括第一次主喷和第二次主喷的双主喷喷射策略，所述喷油器连接电子控制单元ECU，所述ECU用于：
实时采集发动机工作过程中的噪声信号和曲轴转角变化信号，并根据所述曲轴转角变化信号确定发动机是否处于缸内做功循环；
若发动机处于缸内做功循环且所述噪声信号中的噪声幅值大于噪声限值，根据预设标定数据更改双主喷喷射参数；
其中，所述发动机还包括光电编码器，所述曲轴转角变化信号是所述ECU基于光电编码器采集的，所述预设标定数据是通过设置各双主喷喷射参数的单循环变化值后按照开发设计功率和排放需求在发动机试验台架上标定的；
根据所述曲轴转角变化信号确定发动机是否处于缸内做功循环之后包括：如是，则确定产生的噪声是燃烧噪声；
双主喷喷射参数包括喷射共轨压力、各次主喷的提前角、各次主喷的喷油量、各次主喷的开始时刻和各次主喷的结束时刻。
5.如权利要求4所述的发动机，其特征在于，所述ECU还用于：
若发动机处于缸内做功循环且所述噪声幅值不大于所述噪声限值，保持当前双主喷喷射参数不变。
6.如权利要求4-5任一项所述的发动机，其特征在于，所述发动机还包括麦克风，所述噪声信号是所述ECU基于麦克风采集的。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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