CN106194469A - 柴油发动机的燃烧噪声控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种柴油发动机的燃烧噪声控制方法，包括：使用驱动车辆所需的一个或多个控制变量设置振动峰值的目标值，基于目标值诊断发动机的燃烧噪声，以及检查燃烧噪声的诊断值是否高于预先输入至控制器的参考值。根据检查的结果执行燃烧。测量发动机的振动信号，并且根据测量的振动信号获得振动峰值。反馈控制步骤包括通过使用目标值和振动峰值执行算术运算来获得校正值。根据校正值控制引燃燃油量。

Description

柴油发动机的燃烧噪声控制方法
技术领域
本发明整体涉及柴油发动机的燃烧噪声控制方法，该控制方法防止异常燃烧噪声。
背景技术
通常，柴油车辆与汽油车辆相比排放更多尾气。并且，柴油车辆是有噪声的并且通常振动地更多。因此，柴油发动机配备有柴油微粒过滤器(DPF)以减少尾气，并且引入多引燃喷射(multi-pilot injection)以减少噪声和振动。此外，用于改善燃烧过程的各种器件被引入到柴油车辆中。
具体地，为了减少柴油车辆的燃烧噪声，近年来已改善车辆的硬件方面，诸如车辆的硬度、防护板(shielding)、和吸声材料。并且，就软件而言，根据发动机每分钟转数和负载确定诸如喷射压力、喷射时间、燃油量等的燃油喷射因素，并且根据环境变量校正这些燃油喷射因素(例如，环境温度、大气压力、和冷却液温度)。然后，根据燃油喷射因素执行燃油喷射。此外，为了减少燃烧噪声，通过增加引燃燃油喷射(pilot fuelinjection)的次数来降低燃烧压力上升速率。引燃喷射包括在主燃油喷射之前创造燃烧条件(增加燃烧室的温度以使燃油和空气很好地混合)，并且可减少点火延迟并且减少由于主燃油喷射所引起的燃油燃烧压力上升。
并且，在柴油发动机的情况下，可能出现炼焦(coking)。就是说，由于喷油量自适应喷油器的老化，燃油喷射孔变得被尾气阻塞。因此，响应于ECU的相同命令，喷射的燃油量实际小于之前喷射的燃油量并且因此出现异常燃烧噪声(发动机爆震噪声)。因此，在引燃燃油量小的情况下，需要用于增加引燃燃油量的技术。
前面所述的仅旨在帮助理解本发明的背景技术，并非旨在意味着本发明落入对本领域技术人员而言已知的相关技术的范围内。
发明内容
一种柴油发动机的燃烧噪声控制方法可包括：目标值设置步骤，使用驱动车辆所需的一个或多个控制变量作为输入设置振动峰值的目标值；诊断步骤，基于目标值诊断发动机的燃烧噪声并且生成所诊断的燃烧噪声的诊断值；比较步骤，检查所诊断的燃烧噪声的诊断值是否高于预先输入至控制器的参考值；燃烧步骤，基于比较步骤的结果执行燃烧过程；振动峰值获得步骤，测量发动机的振动信号并且基于所测量的振动信号获得振动峰值；以及反馈控制步骤，使用目标值和振动峰值通过算术运算获得校正值，并且根据校正值控制引燃燃油量。
在目标值设置步骤中，控制变量可包括从由燃油量、发动机每分钟转数、挡位(gear level)、空气温度、和冷却液温度所组成的组中选择的至少一种。
在某些实施方式中，如果所诊断的燃烧噪声的诊断值与预先输入至控制器的参考值相同或与预先输入至控制器的参考值相比更高，则该方法可进一步包括通过控制控制器中的与喷射相关的喷射变量来增加引燃燃油量。在这种情况下，燃烧步骤可在增加引燃燃油量之后执行。
在某些实施方式中，如果所诊断的燃烧噪声的诊断值低于预先输入至控制器的参考值，则可执行燃烧过程。
在某些实施方式中，在振动峰值获得步骤中，发动机的振动信号可通过安装在发动机的气缸体(cylinder block)上的加速度计(accelerometer)来测量。
在某些实施方式中，振动峰值获得步骤可包括确定所测量的振动信号中的相邻局部峰值之间的差异，并且将与相邻较低峰值具有最大差异的局部峰值设置为振动峰值。
在某些实施方式中，振动峰值获得步骤可进一步包括采集在用于确定异常燃烧噪声的频率范围内的振动信号，该频率范围与预先输入至控制器的标准对应。
在某些实施方式中，振动峰值获得步骤可进一步包括使用小波变换转换振动信号。
在某些实施方式中，重复执行反馈控制步骤，并且将校正值用作新的目标值。
附图说明
通过结合附图进行的以下详细描述，将更明确地理解本发明构思的以上和其他目标、特征和其他优点，其中：
图1是示出根据本发明构思的实施方式的柴油发动机的燃烧噪声控制方法的框图；
图2是示出在振动峰值获得步骤中通过转换振动信号来获得峰值的过程的视图；以及
图3是示出选择峰值的方法的视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明构思的示例性实施方式的柴油发动机的燃烧噪声控制方法。
图1是示出根据本发明构思的实施方式的柴油发动机的燃烧噪声控制方法的框图，并且图2是示出在振动峰值获得步骤中通过转换振动信号来获得峰值的过程(S700)的视图。图3是示出选择峰值的方法的视图。
根据本发明构思的实施方式的柴油发动机的燃烧噪声控制方法包括：目标值设置步骤(S100)，通过使用驱动车辆所需的控制变量作为输入来设置振动峰值的目标值；诊断步骤(S300)，根据从目标值设置步骤(S100)输入的目标值诊断发动机的燃烧噪声；比较步骤(S350)，检查燃烧噪声的诊断值是否高于预先输入至控制器的参考值；燃烧步骤(S500)，根据比较步骤(S350)的结果执行燃烧；振动峰值获得步骤(S700)，测量发动机的振动信号并根据所测量的振动信号获得振动峰值；以及反馈控制步骤(S900)，通过从目标值设置步骤(S100)输入的目标值与通过振动峰值获得步骤(S700)获得的振动峰值之间的算术运算获得校正值，并且根据校正值控制引燃燃油量。
本发明构思的实施方式涉及根据通过安装在发动机的气缸体上的加速度计测量的振动水平确定反常情况的诊断方法，根据发动机每分钟转数或负荷区(load area)测量在通过正常状态和异常状态的测试确定的频率范围内的振动水平。本发明构思的实施方式包括反馈控制系统，当燃烧噪声的诊断值高于输入至控制器的参考值时，反馈控制系统额外地喷射引燃燃油量并且随后执行燃烧过程。
图1是柴油发动机的燃烧噪声控制方法的框图，并且将参照附图详细描述本发明。
首先，控制器执行目标值设置步骤(S100)，控制器接收用于驱动车辆的一个或多个相应的控制变量作为输入，并且设置振动峰值的目标值。目标值设置步骤(S100)中设置的目标值具体是根据燃油量和发动机每分钟转数的目标值。并且，目标值设置步骤(S100)中输入的控制变量可包括燃油量、发动机每分钟转数、挡位、空气温度、冷却液温度等。因为在首先执行控制过程时没有反馈，所以目标值被输入至反馈系统。
在执行目标值设置步骤(S100)之后，执行诊断步骤(S300)，其根据目标值诊断发动机的燃烧噪声。比较步骤(S350)包括检查所诊断的燃烧噪声的诊断值是否高于预先输入至控制器的参考值。然后，基于比较步骤(S350)的结果执行燃烧步骤(S500)。在某些实施方式中，当燃烧噪声的诊断值高于参考值时，在执行燃烧步骤(S500)之前执行喷射量增加步骤(S200)，喷射量增加步骤(S200)通过控制控制器中的与喷射相关的喷射变量来增加引燃燃油量。在某些实施方式中，如果燃烧噪声的诊断值低于参考值，则在比较步骤(S350)之后立即执行燃烧步骤(S500)。
此后，执行振动峰值获得步骤(S700)，在该步骤(S700)中，测量发动机的振动信号并且基于测量的数据获得振动峰值。在某些实施方式中，在振动峰值获得步骤(S700)中，通过安装在发动机的气缸体上的加速度计测量发动机的振动信号，并且使用小波变换来转换振动信号。转换振动信号以获得峰值的过程在图2中示出。参照图2，使用小波变换(2)转换通过安装在发动机的气缸体上的加速度计测量的振动信号(1)，并且通过平均目标采样(3)来采集在用于确定异常燃烧噪声的频率范围(其与预先输入至控制器的标准对应)内的振动信号。因此，获得具有多个局部峰值的频率(4)。如图3所示，测量相邻的局部峰值之间的差异，并且与相邻较低峰值具有最大差异的局部峰值被确定为峰值(A)。
当在振动峰值获得步骤(S700)中获得峰值时，完成反馈控制系统的一个循环。每次执行循环时，反馈控制系统校正目标值。执行第一次反馈控制步骤(S900)，校正值通过使用从目标值设置步骤(S100)输入的目标值和通过振动峰值获得步骤(S700)获得的峰值通过算术运算来获得。在反馈控制步骤(S900)中，校正值被输入至系统以使用校正值控制引燃燃油量。然后在反馈控制步骤(S900)中获得的校正值被用作新的目标值，并且基于新的目标值重复诊断步骤(S350)、比较步骤(S350)、燃烧步骤(S500)、和振动峰值获得步骤(S700)。在振动峰值获得步骤(S700)中，使用新的目标值(即，校正值)获得新的峰值。然后，再执行一次反馈控制步骤(S900)以通过新的目标值(即，先前的校正值)和新的峰值之间的算术运算获得新的校正值。然后使用新的校正值重复过程。因此，重复执行反馈控制以连续校正目标值。
在某些实施方式中，当使用上述控制方法时，来自引燃燃油喷射的噪声水平是146.9dB。该噪声水平是当使用单个引燃喷射时获得的，并且当使用双引燃喷射时，噪声水平降低至144.8dB。然而，当不使用引燃燃油喷射时，噪声水平增加至154.0dB，即，噪声水平与当使用引燃燃油喷射时相比增加。
因此，在某些实施方式中，如上所述的柴油发动机的燃烧噪声控制方法可通过以下过程增加引燃燃油量：建立分析振动峰值的方法；引入异常燃烧噪声(发动机爆震噪声)的诊断标准；设置振动频率范围；以及设置反馈控制因素。因此，该方法的某些实施方式可防止当喷射的燃油量由于喷射器老化或者因为喷射器的燃油喷射孔被尾气阻塞而小于之前喷射的燃油量时出现的异常燃烧噪声。
在某些实施方式中，尽管诸如喷油器的老化、由于尾气导致的喷射孔的阻塞等的机械问题，引燃燃油喷射过程中喷射的燃油的量被维持在与当车辆出厂时喷射的量相似的水平上，借此该方法防止了当操作发动机时出现的异常燃烧噪声。并且，可以确保用于控制燃烧噪声的唯一技术。
虽然出于说明性的目的公开了本发明构思的示例性实施方式，然而，本领域中的技术人员将认识到，在不背离如在所附权利要求中所公开的本发明构思的范围和实质的前提下，可作出各种变形、添加以及替换。

Claims (10)

1.一种柴油发动机的燃烧噪声控制方法，包括以下步骤：
目标值设置步骤，使用驱动车辆所需的一个或多个控制变量作为输入来设置振动峰值的目标值；
诊断步骤，基于所述目标值诊断所述发动机的燃烧噪声并且生成所诊断的燃烧噪声的诊断值；
比较步骤，检查所诊断的燃烧噪声的所述诊断值是否高于预先输入至控制器的参考值；
燃烧步骤，根据所述比较步骤的结果执行燃烧过程；
振动峰值获得步骤，测量所述发动机的振动信号并且基于所测量的振动信号获得振动峰值；以及
反馈控制步骤，通过使用所述目标值和所述振动峰值执行算术运算来获得校正值，并且根据所述校正值控制引燃燃油量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述目标值设置步骤中，所述控制变量包括从由燃油量、发动机每分钟转数、挡位、空气温度、和冷却液温度所组成的组中选择的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制变量包括燃油量和发动机每分钟转数。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
如果所诊断的燃烧噪声的所述诊断值与预先输入至所述控制器的所述参考值相同或者与预先输入至所述控制器的所述参考值相比更高，则通过控制所述控制器中的与喷射相关的喷射变量来增加所述引燃燃油量，
其中，在增加所述引燃燃油量的步骤之后执行所述燃烧步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所诊断的燃烧噪声的所述诊断值低于预先输入至所述控制器的所述参考值，则执行所述燃烧过程。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述振动峰值获得步骤中，通过安装在所述发动机的气缸体上的加速度计来测量所述发动机的所述振动信号。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述振动峰值获得步骤中，所述振动峰值的获得包括确定在所测量的振动信号中相邻局部峰值之间的差异，并且将与相邻的较低峰值具有最大差异的局部峰值设置为所述振动峰值。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述振动峰值获得步骤中，所述振动峰值的获得包括采集在用于确定异常燃烧噪声的频率范围内的振动信号，所述频率范围与预先输入至所述控制器的标准对应。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述振动峰值获得步骤中，所述振动峰值的获得包括使用小波变换来转换所述振动信号。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
重复执行所述反馈控制步骤，其中，所述校正值被用作新的目标值。
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