CN103867348B - 用于控制共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的系统装置 - Google Patents

用于控制共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的系统装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于控制共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的系统装置。装置的方案是:由发动机、涡轮增压器、中冷器、单向阀以及进气混合器依次连接构成发动机二次增压动力循环系统。发动机排气支管接至EGR冷却器,冷却器的气侧出口接至发动机进气混合器。高压储气罐空气经高压电磁阀接入发动机进气混合器。在控制方法方面提出四个方案:获取油门踏板加速信号;由状态参数估算EGR真空阀开度;由当时进气状态估算增压度;以及调节EGR阀,控制空比信号。在发动机瞬态加速过程中通过控制进气与喷油过程,在不降低发动机瞬态提高发动机功率的前提下,降低压升率,提升发动机气缸壁面温度,有效降低了发动机瞬态提速燃烧所产生的噪声。

Description

用于控制共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的系统装置
技术领域
[0001]本发明属于发动机燃烧技术,主要涉及一种控制发动机瞬态燃烧产生噪声的系统装置及方法。
背景技术
[0002]柴油机喷油技术经历了机械和电控两种操纵喷油的技术之后,共轨发动机目前已应用于柴油机喷油的控制。众所周知,柴油机在运行加速时所发出的噪声明显增大,这主要由于瞬态工况下的燃烧室壁面温度低于稳态工况,致使滞燃期变长、压升率及高频压力振荡增大所致。
[0003]研究发现,增压“恒转速增转矩”瞬态工况的壁面温度明显高于“恒转矩增转速”工况,因此燃烧噪声的控制效果较好。柴油机引入废气再燃烧(EGR)技术后,使得进气温度提高,滞燃期缩短。同时废气中比热容较高的物质(如CO2等)会吸收燃烧产生的热量,因此可以降低预混合燃烧初期的压升率和高频压力波动,抑制燃烧的粗暴性。在结构设置上如何使得共轨发动机瞬态工况燃烧噪声得到有效控制,就是本发明所要解决的问题。
发明内容
[0004]本发明的目的是,提出了一种用于控制共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的系统及方法装置。
[0005]为实现其目的,本发明的所采取的技术方案分为系统装置和控制方法两部分。系统装置的技术方案是:目前带有涡轮增压结构的发动机循环系统主要由发动机、涡轮增压器以及中冷器等组成。在此基础上本发明的技术方案提出:由发动机、涡轮增压器、中冷器、单向阀以及进气混合器依次连接构成发动机二次增压动力循环系统。发动机排气支管接至EGR冷却器,EGR冷却器的气侧出口接至发动机进气混合器,高压储气罐空气经高压电磁阀接入发动机进气混合器。
[0006]用于控制共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的系统装置,其控制系统主要包括传感器、控制器以及执行器三部分。传感器部分主要包括:发动机转速,油门位置,油门加速率,EGR升程状态、EGR真空阀开度,高压气体补充状态等,感知用于控制发动机瞬态工况燃烧噪声的各种信号。控制器就是通过写入ECU控制单元的程序,根据各种信号进行判断和计算,得出正确的控制参数。而执行器主要指EGR阀、高压电磁阀的开量。
[0007] 利用E⑶控制单元对高压电磁阀、EGR阀、真空调节阀、水温传感器、油门传感器以及转速传感器的输入输出信号进行调控,通过对发动机废气与新鲜空气的进气比例以及压力进行调节,使发动机提速瞬间的气体状态满足高温条件,提高壁面温度,降低压力升高率,来降低燃烧噪声的目的。
[0008]在控制共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的方法方面,提出了以下四个技术方案:
[0009] (I)获取油门踏板加速信号;(2)由状态参数估算EGR真空阀开度;(3)由当时进气状态估算增压度;(4)调节EGR阀,控制空比信号。
[0010]具体是:E⑶控制单元通过油门传感器获取瞬态油门踏板加速信号。(通过写入ECU控制单元的程序)根据油门踏板加速信号ECU控制单元判断出需要提升的转速和负荷量,通过计算得到并修正需要增加的喷油量以及进气量。通过EGR阀控制真空调节阀的开度,调节控制废气量与空气量的进气比例。如果进气过程中存在增压滞后,进气无法满足所需油量大小,通过ECU控制单元计算后,打开高压储气罐的高压电磁阀引入高压空气作为进气过程的补充。然后对ECU控制单元计算出所需废气量和增压气体量的修正电压值,除以24得到占空比信号,实现降低发动机提速过程的压升率,降低燃烧噪声的目的。
[0011]本发明的特点及有益效果是,在发动机瞬态工作过程中通过综合控制进气与喷油过程,在不降低发动机瞬态提高发动机功率的前提下,降低压力升高率,通过提升发动机气缸壁面温度,有效降低了发动机瞬态提速时所产生的噪声。
附图说明
[0012]图1是本发明系统的原理及部件连接结构图。
[0013]图2是EGR阀的供气特性的示例性示意图。
具体实施方式
[0014]以下结合附图并通过实施例对本发明的技术原理及结构更详细的说明。需要说明的是实施例仅用于示例性说明,并非用于限制本发明的保护范围。
[0015]用于控制共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的系统装置及方法。系统装置包括:发动机、祸轮增压器、中冷器、单向阀、EGR冷却器、高压储气罐、高压电磁阀、进气混合器、EGR阀、真空调节阀、E⑶控制单元、水温传感器、油门传感器以及转速传感器等。其部件连接结构是:由发动机1、涡轮增压器2、中冷器3、单向阀4以及进气混合器5依次连接构成发动机二次增压动力循环系统。发动机排气支管接至EGR冷却器6,EGR冷却器的气侧出口接至发动机进气混合器,高压储气罐7空气经高压电磁阀8接入发动机进气混合器。EGR冷却器出口依次串接EGR阀9和真空调节阀10。E⑶控制单元11对高压电磁阀、EGR阀、真空调节阀、水温传感器
12、油门传感器13以及转速传感器14的输入输出信号进行调控。
[0016]用于控制共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的方法,其控制方法包括以下步骤:
[0017] (I)获取油门踏板加速信号
[0018] ECU控制单元通过油门传感器获取瞬态油门踏板加速信号,由加速踏板加速率可以判断出需要提升的转速和负荷的大小。
[0019] (2)由状态参数估算EGR真空阀开度
[0020](通过写入ECU控制单元的程序)根据油门踏板加速信号ECU控制单元判断出需要提升的转速和负荷量,通过计算得到并修正需要增加的喷油量以及进气量。通过EGR阀控制真空调节阀的开度,调节控制废气量与空气量的进气比例。
[0021] (3)由当时进气状态估算增压度
[0022]如果进气过程中存在增压滞后,进气无法满足所需油量大小,通过ECU控制单元计算后,打开高压储气罐的高压电磁阀引入高压空气作为进气过程的补充。即EGR系统增加进入进气中的废气量,进气状态仍无法满足发动即对于进气地需求时,将进一步启动高压储气装置。通过两种进气调节,使发动机内气体状态满足高温条件,提高了壁面温度,降低压力升高率。
[0023] (4)调节EGR阀,控制空比信号
[0024]对ECU控制单元计算出所需废气量和增压气体量的修正电压值,除以24(伏特)得到占空比信号,以此实现降低发动机提速过程的压升率,降低燃烧噪声的目的。
[0025] EGR和ECU分别是废气再循环技术和整车电气控制单元的英文缩写,也是发动机汽车领域技术人员熟知的专业技术用语。
[0026]发动机的高温排气分为二部分,一部分直接排出(或进行其它热利用);另一部分进入涡轮增压器进行增压后自身热利用。发动机瞬间加速过程所需压力的大小通过ECU进行计算,在涡轮增压的基础上,高压储气罐用来对发动机进气进行二次增压,高压储气罐的空气来自空气压缩机。进气混合器用于废气与新鲜空气以及氧气进行混合。
[0027]发动机运行或瞬间工况工作参数可以包括以下中的一项或多项:发动机转速、油门位置、油门加速率以及EGR系统参数。EGR系统参数包括:EGR阀、EGR真空阀开度、EGR内废气量、废气冷却后温度,EGR冷却器中气体流量以及冷却介质温度等。基于瞬间增速EGR真空阀门当时的开度,ECU要接收EGR真空阀的预定电流值,根据当时电阻值与预定电流值,计算将要施加到EGR系统的修正电压值。
[0028]利用EGR系统参数的电阻修正值调整将要施加于EGR真空阀的占空比信号,从而使得通过EGR阀的电流与预定电流保持一致,提高对EGR真空阀的控制精度,由此实现对共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的高精度控制。
[0029]图2显示出了 EGR阀的供油特性。从图2可见,通过EGR阀的电流越大,表示所需气量越小,此时EGR真空阀的开度则应相应地减小;通过EGR阀的电流越小,表示所需气量越大,此时EGR真空阀的开度则应相应地增大。
[0030] EGR冷却器用于对废气进行冷却,冷却强度由进气状态传感器的工作参数通过ECU计算得到。所述工作参数可以例如是EGR真空阀开度,EGR内废气温度,冷却后废气温度,EGR冷却器中气体流量,冷却介质温度等。
[0031]作为与实施例的对比:目前由发动机、涡轮增压器、中冷器等组成的普通涡轮增压式发动机动力循环系统,直接通过控制进气和喷油来实现加速过程。但该过程瞬态工况燃烧噪声非常大,除了增加一部分多余的油耗外,严重影响了驾驶员以及乘坐人员的舒适性。为此,以本发明所设计的ECU计算加油量为基础,通过空气量转换关系,得到废气量与空气量的比例,从而控制EGR真空阀。将废气引入到进气中,或者引入高压空气作为进气补充,从而降低工作过程的压升率,降低燃烧噪声。本发明不但解决了瞬态工况燃烧噪声的控制问题,还可以显著降低成本,有效提高系统可靠性。
[0032]本发明提出的用于控制共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的设备,可以在共轨系统中实现,也可以在可以控制EGR阀的硬件部件中实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现;软件部分可以存储在存储器中,由适当的指令执行系统,例如微处理器、个人计算机或大型机来执行。

Claims (2)

1.用于控制共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的系统装置,包括:发动机、涡轮增压器、中冷器、单向阀、EGR冷却器、高压储气罐、高压电磁阀、进气混合器、EGR阀、真空调节阀、ECU控制单元、水温传感器、油门传感器以及转速传感器,由发动机、涡轮增压器、中冷器组成涡轮增压式发动机动力循环,其特征是:由发动机(I)、涡轮增压器(2)、中冷器(3)、单向阀(4)以及进气混合器(5)依次连接构成发动机二次增压动力循环系统,发动机排气支管接至EGR7令却器(6),EGR冷却器的气侧出口接至发动机进气混合器,高压储气罐(7)空气经高压电磁阀(8)接入发动机进气混合器; 所述EGR冷却器出口依次串接EGR阀(9)和真空调节阀(10); E⑶控制单元(I I)对所述高压电磁阀(8)、EGR阀(9)、真空调节阀(10)、水温传感器(12)、油门传感器(13)以及转速传感器(14)的输入输出信号进行调控。
2.一种用于控制共轨发动机瞬态工况燃烧噪声的方法,其特征是:所述控制方法包括以下步骤: (1)获取油门踏板加速信号 ECU控制单元通过油门传感器获取瞬态油门踏板加速信号; (2)由状态参数估算EGR真空阀开度 根据油门踏板加速信号ECU控制单元判断出需要提升的转速和负荷量,通过计算得到并修正需要增加的喷油量以及进气量,通过EGR阀控制真空调节阀的开度,调节控制废气量与空气量的进气比例; (3)由当时进气状态估算增压度 如果进气过程中存在增压滞后,进气无法满足所需油量大小,通过ECU控制单元计算后,打开高压储气罐的高压电磁阀引入高压空气作为进气过程的补充; (4)调节EGR阀,控制空比信号 对ECU控制单元计算出所需废气量和增压气体量的修正电压值,除以24得到占空比信号,实现降低发动机提速过程的压升率,降低燃烧噪声的目的。
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