[发明专利]基于振动信号的柴油机喷油时刻动态优化方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于振动信号监测的柴油机喷油时刻动态优化方法，获取柴油机气缸的实测振动加速度信号，计算振动速度信号曲线；如果振动速度信号曲线中的振动速度峰值超过粗暴工作阈值，则按照步长推迟喷油时刻，直到振动速度峰值低于设定阈值，即可停止调整；其中，所述粗暴工作阈值的确定方式为：柴油机粗暴工作的最大压升率限值与振动速度峰值限值的比值，与柴油机工作过程中产生的最大压升率与振动速度峰值的比值相同；预先根据最大压升率、振动速度峰值的实验数据和已知的最大压升率限值计算振动速度峰值限值，即所述粗暴工作阈值。使用本发明能够降低柴油机工作粗暴程度，使其工作平稳，延长其工作寿命。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种基于振动信号监测的柴油机喷油时刻动态优化方法和装置。

背景技术

发动机是将热能转换为机械能的动力机械，其中，柴油机由于其结构相对简单，低速扭矩大，动力性强，燃油经济性好，被广泛应用于轨道交通领域及重型装甲车辆领域。

目前，为了提升柴油机性能，常采用增压方式，提高发动机进气压力，增大进气充量，以达到增大输出功率的目的。在轨道交通领域，柴油机是铁路内燃机车的动力来源,通常包括大功率中速柴油机以及中等功率高速柴油机，是机车平稳前行的关键保障，伴随着货运和客运体量的不断增大，对柴油机性能的要求逐渐提升，要使柴油机具有更大的牵引力和承载力，增压技术不可或缺。在重型装甲车辆领域，为了实现轻量化、大功率、高性能的动力目标，高强化柴油机应运而生，相比于普通车用柴油机，高强化柴油机拥有更高的功率密度，最高升功率可达92kW/L，常用作军用坦克的动力装置，其高功率密度也是主要通过增压实现。

随着增压技术的使用，柴油机输出功率增大，动力性增强，但与此同时，缸内工质密度越来越高，爆压也明显升高，开始出现粗暴工作的情况，这也意味着缸内热负荷和机械负荷都不断增大，缸盖、活塞等受热零部件需要承受缸内高温高压气体的冲击，其可靠性、工作精度及工作寿命都会受到严重影响，这一点在高强化柴油机中体现的更为明显。此外，由于发动机老化、燃料特性变化等不可抗因素，发动机出厂设置的最佳工作相位也会出现偏差。因此，为了控制柴油机增压后功率增大带来的负面影响，有效控制爆压，需要对不同工况下柴油机工作粗暴程度进行监测分析，并作出相应的调整以抑制发动机粗暴燃烧。

最大压力升高率是衡量柴油机粗暴燃烧程度的重要指标，当其最大值超过一定限值，将会导致柴油机工作粗暴，运转平稳性降低，工作寿命缩短。压力升高率是指发动机气缸内压力升高的速率，将内燃机的气缸压力随着曲轴转角的变化绘制成曲线，取横坐标曲轴转角的微分其对应的压力变化值dp，计算得到的就是压力升高率。

因此计算压力升高率首先需要获取缸压曲线。缸压曲线的获取往往需要安装缸内压力传感器，然而，在实际应用中的发动机上安装压力传感器并不现实，有以下几个原因：

(1)缸压传感器本身价格较高，使用成本高，不适合普遍推广应用；

(2)缸压传感器需要安装在缸内。安装缸压传感器会破坏发动机气缸缸盖的结构，其可靠性和使用寿命显著降低，在实际应用中存在安全隐患。

基于以上原因，使用缸压传感器直接测量缸压曲线，再利用缸压曲线计算准确的压力升高率曲线以识别柴油机工作粗暴程度的方式在实际应用中很难实现，无法推广使用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于振动信号监测的柴油机喷油时刻动态优化方法，能够降低柴油机工作粗暴程度，使其工作平稳，延长其工作寿命。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

一种基于振动信号监测的柴油机喷油时刻动态优化方法，包括以下步骤：

获取柴油机气缸的实测振动加速度信号，计算振动速度信号曲线；

如果振动速度信号曲线中的振动速度峰值超过粗暴工作阈值，则按照步长推迟喷油时刻，直到振动速度峰值低于设定阈值，即可停止调整；