一种考虑喷油提前角耦合作用的内燃机轴系扭振计算方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑喷油提前角耦合作用的内燃机轴系扭振计算方法，将内燃机轴系扭转振动模型与喷油提前角调控进行耦合，并用轴系瞬时扭转振动信号对每周期喷油提前角进行实时修正。本发明专利技术将轴系瞬时扭转振动信号作为耦合系统的反馈信号实现了闭环控制，能够得到喷油提前角和内燃机轴系扭振的动态平衡，实现轴系系统的平稳运转，并可以作为轴系扭转振动抑制的有效优化手段。制的有效优化手段。制的有效优化手段。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑喷油提前角耦合作用的内燃机轴系扭振计算方法


[0001]本专利技术涉及振动工程领域，具体涉及一种往复式内燃机轴系扭转振动与内燃机喷油提前角耦合的扭转振动计算方法。

技术介绍

[0002]关于动力装置轴系振动与内燃机喷油调控系统耦合问题，在实际的应用中已经开始引起广泛的重视，喷油提前角作为研究柴油机燃烧过程中不可缺失的一环，在燃烧研究领域均有比较成熟的研究，例如，张冰、戴建营、师春燕等人利用三维有限元软件在结合柴油机燃烧理论的基础上分析了柴油机在不同喷油提前角和转速下缸内压力随曲轴转角的变化(【1】张冰,戴建营,师春燕.喷油提前角对船舶柴油机缸内情况的影响[J].统计与管理，2013.02.070)；张永洋,李京等人通过采用AVL631燃烧分析仪和AVL I60排放测试系统对某型船用柴油机不同喷油提前角下的缸内燃烧压力进行采集分析，得出不同喷油提前角会对柴油机燃烧性能产生的一定的影响规律(【2】张永洋,李京.某型柴油机喷油提前角对缸内燃烧影响的研究[J].性能与排放,2015(6)：8
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10.)；哈尔滨工程大学的陆瑶，王银燕等人采用三维流体数值分析软件AVL FIRE建立了某型柴油机燃烧计算模型得出随着喷油提前角的增大，滞燃期延长，着火时刻形成的可燃混合气增多，缸内最高燃烧压力和最高温度也随之升高同时放热规律相对更加集中，燃烧初期的放热速率和压力升高比较高的结论(【3】陆瑶,王银燕.喷油提前角对柴油机燃烧特性的影响[J].柴油机设计与制造,2011(2)：4
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9)；上海交通大学的谭丕强等人同样采用试验和仿真软件联合试验的方式分析了喷油提前角对缸内燃烧情况以及排放的影响规律(【4】谭丕强,陆家祥，邓康耀，于建清，宋遵法，刘志华.喷油提前角对柴油机排放影响的研究[J].内燃机工程,2004(2)9
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11)。
[0003]在内燃机喷油提前角调控领域，在调节策略以及仿真手段方面也做了大量的研究，例如，韩小平等人研究了6160型柴油机喷油提前角动态调节装置，通过在不同工况下的喷油提前角的调整，使得柴油机燃油消耗达到最小，功率输出达到最大，同时，改变了柴油机的冷车启动高性能以及运行过程中的综合性能(【5】韩小平.6160型柴油机喷油提前角动态调节装置[J].装配调整,1999(01)27
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31)；北京交通大学的李晶晶基于神经网络模糊PID控制算法的结构及在高压共轨系统中的应用，利用Simulink软件建立了轨压仿真模型，实现了转速动态变化仿真，完成了喷油提前角控制策略的验证(【6】李晶晶.柴油机电控高压共轨燃油喷射系统控制策略及仿真研究[D],北京：北京交通大学，2011)；哈尔滨工程大学的李金华为研究柴油机高压共轨燃油喷射系统的控制策略利用Simulink、Stateflow软件，建立了控制器仿真模型，结果系统轨压控制稳定，喷油量及喷油定时控制精确，柴油机起动、怠速、负荷突变等工况控制满足要求(【7】李金华.柴油机高压共轨燃油喷射系统控制策略仿真研究[D],哈尔滨：哈尔滨工程大学，2011)。在采用Simulink振动计算领域，匡伟春，张柏清，张传才等人针对多自由度机械振动问题，以弹簧质量系统、轴上带有若干圆盘的扭转振动系统和梁上有集中质量的横向振动系统为例，详细介绍了Simulink上利用状态空间法的仿真方法(【8】匡伟春,张柏清,张传才.基于Simulink的多自由度机械振动系统仿真
[J]，煤矿机械,2007(12)54
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57)；刘少彦,张宗杰等人通过采用Simulink编写了响应的仿真程序，对系统压力特性、电磁特性进行模拟，并取得了较好的效果(【9】刘少彦,张宗杰,胡昆鹏,孙春鹏.基于Simulink的高压共轨柴油机喷油系统仿真计算[J],柴油机设计与制造，2003(1)：21
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24)；黄英，凌强等人，采用基于集中质量法，开展了喷油矢量对柴油机曲轴扭振的影响激励的仿真研究，结果表明，调整不同的喷油矢量可使轴系扭转振动减小，其方法可以作为扭转振动抑制的优化手段(【10】黄英，凌强.喷油矢量对柴油机曲轴影响的机理[J]，2012.01.013)；于姝文等人，通过建立柴油机轴系扭转振动与PID控制系统之间的耦合模型，分析了控制参数对轴系扭振的影响(【11】Shuwen Yu.Coupling analysis of torsional vibration and engine rotational speed control system of marine propulsion shafting,Internoise 2014,(2014)1
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8)；郭宜斌等人建立了一种柔性轴系系的扭转振动耦合仿真模型，解决了柴油机耦合振动的问题(【12】Yibin Guo.Diesel engine torsional vibration control coupling with speed control system,Mech.Syst.Signal Process.2007:1
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13)。
[0004]综上可知，在柴油机轴系扭转振动和喷油提前角两个领域研究都有较多的成果，但在其两者之间的耦合领域还没有相关的研究。而通过柴油机轴系扭转振动和喷油提前角的耦合分析，有利于实现柴油机轴系扭振的进一步控制，并寻找喷油提前角和轴系扭振之间的最佳平衡。

技术实现思路

[0005]因此，针对上述问题，本专利技术提出一种考虑喷油提前角耦合作用的内燃机轴系扭振计算方法，将内燃机轴系扭转振动模型与喷油提前角调控进行耦合，并用轴系瞬时扭转振动信号对每周期喷油提前角进行实时修正，使两者之间形成动态平衡，进而实现轴系系统的平稳运转。
[0006]本专利技术采用如下技术方案实现：
[0007]本专利技术提出一种考虑喷油提前角耦合作用的内燃机轴系扭振计算方法，包括如下步骤：
[0008]S1，建立内燃机扭转振动计算模型，并将所述内燃机扭转振动计算模型与内燃机喷油提前角调控进行耦合，得到考虑喷油提前角耦合影响的轴系扭转振动耦合系统模型；
[0009]S2，将耦合系统模型中内燃机轴系瞬时波动转速信号进行积分，得到轴系瞬时扭转振动信号，并将其反馈至所述轴系扭转振动耦合系统模型内；
[0010]S3，根据反馈的所述轴系瞬时扭转振动信号，对每周期喷油提前角进行实时修正，进而使引起轴系扭转振动的激励发生改变，轴系扭转振动随之实现实时变化，实现轴系扭转振动与喷油提前角之间的相互耦合。
[0011]其中，优选地，在步骤S2中，所述轴系瞬时波动转速信号从飞轮处取得。
[0012]其中，优选地，对内燃机轴系进行柔性化处理，将其简化为具有多个只有转动惯量而无弹性变形的集中惯量和多个只有弹性变形而无转动惯量的弹性轴段，共同构成多惯量扭振系统。
[0013]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的考虑喷油提前角耦合作用的内燃机轴系扭振计算方法，将喷油提前角的变化考虑在其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑喷油提前角耦合作用的内燃机轴系扭振计算方法，其特征在于：包括如下步骤：S1，建立内燃机扭转振动计算模型，并将所述内燃机扭转振动计算模型与内燃机喷油提前角调控进行耦合，得到考虑喷油提前角耦合影响的轴系扭转振动耦合系统模型；S2，将耦合系统模型中内燃机轴系瞬时波动转速信号进行积分，得到轴系瞬时扭转振动信号，并将其反馈至所述轴系扭转振动耦合系统模型内；S3，根据反馈的所述轴系瞬时扭转振动信号，对每周期喷油提前角进行实时修正，进而使引起轴系扭转振动的激励...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜晨醒，倪世威，曹海峰，赵国锋，陈宇璇，刘少峰，卢世逸，徐思萌，宋正凯，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：