[发明专利]一种主动抑制发动机曲轴扭振的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体地，涉及一种主动抑制发动机曲轴扭振的方法和装置。

背景技术

扭振是发动机曲轴主要的疲劳破坏因素，而扭振的机理研究是发动机动力学研究的重要课题，对于曲轴扭振抑制和提高发动机工作可靠性、改善车辆的噪声振动和声振粗糙度性能具有重要意义。

扭振控制按照其控制方式来讲可以分为三类：被动控制、半主动控制和主动控制。

扭振被动控制通过改变曲轴轴系动力学固有特性，将扭振临界转速移出发动机工作转速范围，或者通过阻尼材料吸收激励能量。曲轴被动控制的方法很多，其中在曲轴自由端安装减振器是当今普遍使用的方法。其存在的根本问题是激励频率变化时减振器参数不能调节，只能依靠固定的设计参数使轴系在整个运行范围内的某一频率段限制系统的扭振振幅，而在其他频率处不能达到最佳的减振效果。

扭转振动半主动控制的基本原理是利用采集到曲轴扭转角位移信号，根据一定的控制算法输出控制信号给控制执行机构，通过调整曲轴系统的动力学参数(惯量、刚度、阻尼等)、吸收消耗扭转振动能量，实现对扭振的控制。常见的参数调节机构包括采用智能材料(记忆合金)、压电晶体、磁流体等的执行器，如磁粉离合器、干摩擦制动器、磁流体制动器等。

扭振主动控制主要是通过向轴系输入与扭振反相的激励实现对扭振的控制。各种控制方法是扭振主动控制的研究热点。

芬兰埃博学术大学的F.Ostman和H.T.Toivonen从控制的角度出发，认为目前的燃油供给系统及电子控制单元可以实现对循环喷油量的精确控制。通过检测和分析发动机的扭振信号，进而修正循环喷油量重新组织缸内燃烧过程，重构缸内燃气力矩，调整和减小扭振能量的输入来实现轴系扭振幅度的减小。但是该方法仅从修正循环喷油量的角度出发，而未涉及对喷油正时的因素。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中主动抑制发动机曲轴扭振的缺陷，提出一种主动抑制发动机曲轴扭振的方法和装置，通过采用本发明的方法和装置，能够以扭角观测器对发动机曲轴共振点的扭振进行监控，根据得到的扭振信息利用扭振信息解算模块解算出较佳的喷油矢量，通过调整柴油机各缸的循环喷油量和喷油正时实现对曲轴扭振的实时闭环控制，从而保证了曲轴平稳可靠的工作运行。

本发明的主要思想在于，通过检测曲轴的瞬时转速并利用瞬时转速计算出共振点的共振谐次的扭角，计算出优化的抑制该共振点较好的喷油矢量，包括喷油量和喷油提前角，喷油器以该喷油量和喷油提前角喷入气缸燃烧做功，从而实现了该共振点工况下作用在曲轴扭矩的闭环控制，最终达到降低轴系扭振的目标。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种主动抑制发动机曲轴扭振的方法。

根据本发明实施例的主动抑制发动机曲轴扭振的方法，包括步骤：

A.检测曲轴的瞬时转速，根据得到的曲轴的瞬时转速信号计算得到对应的方波信号；

B.根据得到的方波信号计算出曲轴的共振点的共振谐次扭角和对应转速；

C.根据曲轴的固有频率和振型以及曲轴的共振点的共振谐次扭角和对应转速，计算得到抑制所述共振点的喷油矢量；

D.根据得到的喷油矢量通过驱动电路向喷油器电磁阀输出控制信号控制喷油器。

优选地，所述步骤A还包括：

通过与曲轴直接相连转速传感器得到曲轴瞬时转速的原始信号；

对得到的曲轴瞬时转速的原始信号进行低通滤波，得到相应的正弦波信号；

通过信号调理电路将正弦波转换成相应的方波信号。

优选地，所述步骤B还包括：

通过以下公式计算曲轴的瞬时转速，

ω=2πz(t2-t1)]]>

其中，t₁、t₂为所述方波信号相邻两上升沿的时刻，z为信号齿盘的齿数；

通过以下公式计算曲轴的共振点的共振谐次扭角，