CN101968018A - 柴油喷油器检测台共轨系统及其系统内轨压的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柴油喷油器检测台共轨系统及其系统内轨压的控制方法，该方法包括：步骤1、轨压控制单元控制电机运转和打开喷油器，逐步建立共轨轨压；步骤2、采用前端闭环控制的轨压控制方法，通过PID算法和轨压变化速率模糊控制算法对轨压进行调节控制，将轨压快速稳定到目标轨压值；步骤3、当共轨压力持续稳定在测试工况目标轨压值10秒后，打开喷油测试量杯收集规定次数的喷油量；步骤4、将实际喷油量和该工况的标准值进行比较，以确定喷油器是否堵塞或损坏、及同时控制轨压稳定。本发明采用PI算法和D项模糊控制综合算法的方法，适应不同阶段调节要求，对轨压稳定起到较好的效果，压力精度可达到±0.5MPa。

Description

柴油喷油器检测台共轨系统及其系统内轨压的控制方法

技术领域

本发明涉及柴油汽车发动机喷油器检测为汽车零部件功能检测和工业控制算法在汽车养护领域的应用，尤其涉及一种柴油喷油器检测台共轨系统及其系统内轨压的控制方法。

背景技术

随着人们生活质量的不断提高，对汽车的动力性、经济性、排放性、安全性、及舒适性等方面的要求越来越高。柴油机以其良好的经济性、动力性和可靠性而成为各类车辆的主要动力，柴油机的采用率越来越高。

柴油机燃油的好坏直接影响排放指标，而柴油汽车共轨喷油器长期使用后，可能造成油污堵塞，损坏，以及喷油器电路故障等情况，喷油器检测台用以检测喷油器喷油量是否达标，是否损坏，密封和雾化性能是否良好，同时控制高压柴油用以冲洗喷油器油污，检验喷油器电路是否正常。喷油器检测台的使用性能取决于其关键共轨部件轨压的控制精度，因此，开发高性能的检测台共轨系统及轨压的控制方法尤为有迫切。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种柴油喷油器检测台共轨系统，其用以检测喷油器的功能和性能，将共轨轨压控制在目标轨压的±0.5Mpa以内；

本发明的另一目的在于，提供一种柴油喷油器检测台共轨系统内轨压的控制方法，其采用PI算法和D项模糊控制综合算法的方法，适应不同阶段调节要求，对轨压稳定起到较好的效果，压力精度可达到±0.5MPA。

为实现上述目的，本发明提供一种柴油喷油器检测台共轨系统，包括：一油箱、电控高压油泵、与该电控高压油泵电性连接的电机、一共轨、喷油器、及分别与油箱、电控高压油泵、电机、共轨、喷油器相联系的轨压控制单元，该电控高压油泵与油箱之间连接有一回油管，共轨与电控高压油泵及喷油器之间均通过一高压油管相连通，电机带动电控高压油泵将燃油从油箱传入共轨，该共轨与电控高压油泵之间设有一油泵比例阀以控制进入共轨的油量，共轨上还设有一轨压传感器与轨压控制单元电性联系，喷油器一端通过油管分别与油箱及电控高压油泵连接。

所述油箱内设有一加热棒、温度传感器、及一液位传感器，该加热棒、温度传感器、及一液位传感器均通过轨压控制单元进行控制调节。

所述电控高压油泵上设有油泵输出口，一高压油管通过该油泵输出口将电控高压油泵与共轨相连通；该电控高压油泵与油箱之间的回油管上设有一滤清器。

所述共轨一端设有一共轨安全阀，共轨上设有共轨安全阀的一端通过一油管与从喷油器一端引出的油管相连通。

所述喷油器一侧还设有一喷油测试量杯。

所述轨压控制单元还电性连接一紧急制动阀，该紧急制动阀分别与轨压传感器、温度传感器、及液位传感器电性联系。

进一步地，本发明还提供一种柴油喷油器检测台共轨系统内轨压的控制方法，其包括如下步骤：

步骤1、轨压控制单元控制电机运转和打开喷油器，逐步建立共轨轨压；

步骤2、采用前端闭环控制的轨压控制方法，通过PID算法和轨压变化速率模糊控制算法对轨压进行调节控制，将轨压快速稳定到目标轨压值；

步骤3、当共轨压力持续稳定在测试工况目标轨压值10秒后，打开喷油测试量杯收集规定次数的喷油量；

步骤4、将实际喷油量和该工况的标准值进行比较，以确定喷油器是否堵塞或损坏、及同时控制轨压稳定。

所述步骤2中，共轨轨压控制包括三个阶段，其分别为轨压启动阶段、轨压上升阶段、及轨压维持阶段；轨压启动阶段为油泵比例阀从全关到轨压出现上升的调节过程，轨压上升阶段为轨压从开始上升到达目标轨压的调节过程，轨压维持阶段为轨压上升到目标轨压并维持目标轨压的调节过程。

所述在轨压启动阶段中，通过对模糊项进行计算，以调节油泵比例阀占空比，尽快达到启动轨压，减少测试等待时间；在轨压上升阶段中，对模糊项进行调节，调节轨压按设定速度匀速上升；在轨压维持阶段中，对PID算法中的I项进行调节，以调整轨压的精确，同时为压力安全增加轨压保护项调节。

所述步骤2中，在轨压控制过程中，采用PID算法和轨压变化速率模糊控制算法对电压PWM及电流大小进行调节，调节油泵比例阀，进而调节柴油机的共轨，从而调节喷油器压力，在该过程中，轨压传感器对柴油机共轨轨压进行采集，并将采集的轨压作为反馈值传送到轨压控制单元。

本发明的有益效果：本发明所提供的柴油喷油器检测台共轨系统及其系统内轨压的控制方法，其系统内轨压控制采用前端闭环控制，通过PI算法和D项模糊控制综合算法的方法，适应不同阶段调节要求，对轨压稳定起到较好的效果，压力精度可达到±0.5MPA。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

附图中，

图1为本发明的柴油喷油器检测台共轨系统结构示意图；

图2为本发明柴油喷油器检测台共轨系统内轨压的控制方法流程示意图；

图3为本发明柴油喷油器检测台共轨系统内轨压的控制方法原理图；

图4为轨压传感器对应的电压值与喷油器电流波形图；

图5为共轨轨压控制的三个阶段示意图；

图6为采用本发明控制方法的轨压控制效果图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

如图1所示，本发明提供一种柴油喷油器检测台共轨系统，其包括：一油箱1、电控高压油泵2、与该电控高压油泵2电性连接的电机3、一共轨4、喷油器5、及分别与油箱1、电控高压油泵2、电机3、共轨4、喷油器5相联系的轨压控制单元6，该电控高压油泵2与油箱1之间连接有一回油管11，共轨4与电控高压油泵2及喷油器5之间均通过一高压油管相连通，电机3带动电控高压油泵2将燃油从油箱1传入共轨4，该共轨4与电控高压油泵2之间设有一油泵比例阀22以控制进入共轨4的油量，共轨4上还设有一轨压传感器42与轨压控制单元6电性联系，喷油器5一端通过油管52分别与油箱1及电控高压油泵2连接。

其中，油箱1内设有一加热棒12、温度传感器14、及一液位传感器16，该加热棒12、温度传感器14、及一液位传感器16均通过轨压控制单元6进行控制调节。

电控高压油泵2上设有油泵输出口24，一高压油管26通过该油泵输出口24将电控高压油泵2与共轨4相连通；该电控高压油泵2与油箱1之间的回油管11上还设有一滤清器112，未进入共轨4的油量经过回油管11并通过滤清器112的过滤返回油箱1中。

在本发明中，所述共轨4一端设有一共轨安全阀44，共轨4上设有共轨安全阀44的一端通过一油管46与从喷油器5一端引出的油管52相连通。喷油器5一侧还设有一喷油测试量杯54。轨压控制单元6还电性连接一紧急制动阀62，该紧急制动阀62分别与轨压传感器42、温度传感器14、及液位传感器16电性连接。使用时，该轨压控制单元6与人机界面7相连接，对于共轨4而言，电机3带动电动高压油泵2将燃油压入共轨4，为共轨4燃油的输入端和轨压增压端，共轨4连接的高压油管48和喷油器5为共轨4燃油输出端和轨压卸压端。同时共轨4上的轨压传感器42为轨压反馈介质。对于同一个测试工况，轨压控制单元6控制喷油器5的喷油脉宽和时间间隔按固定频率等量输出，同时该轨压控制单元6根据轨压传感器42的反馈，控制电动高压油泵2输入到共轨4中的油泵比例阀22，控制油泵比例阀22开度，达到调节共轨轨压作用。当进入到共轨4中的平均油量和喷油器5喷出的油量达到动态平衡，轨压稳定在目标轨压，实现轨压控制。

进一步地，如图2所示，本发明还提供一种柴油喷油器检测台共轨系统内轨压的控制方法，其包括如下步骤：

步骤1、轨压控制单元控制电机运转和打开喷油器，逐步建立共轨轨压。

步骤2、采用前端闭环控制的轨压控制方法，通过PID算法和轨压变化速率模糊控制算法对轨压进行调节控制，将轨压快速稳定到目标轨压值。

步骤3、当共轨压力持续稳定在测试工况目标轨压值10秒后，打开喷油测试量杯收集规定次数的喷油量。

步骤4、将实际喷油量和该工况的标准值进行比较，以确定喷油器是否堵塞或损坏、及同时控制轨压稳定。

本发明的轨压控制采用前端闭环控制，测试工况的目标轨压为控制算法的输入，轨压传感器采集的轨压值为算法反馈值，输出油泵比例阀开度。在轨压控制过程中，采用PID算法和轨压变化速率模糊控制算法对电压PWM及电流大小进行调节，调节油泵比例阀，进而调节柴油机的共轨，从而调节喷油器压力，在该过程中，轨压传感器对柴油机共轨轨压进行采集，并将采集的轨压作为反馈值传送到轨压控制单元，其控制原理如图3所示。

当轨压调节至目标轨压附近时，轨压的波动主要由喷油器喷油引起，也受喷油器回油、油温等因素影响。轨压波动幅度由轨压和喷油脉宽决定，轨压越大喷油器打开和关闭瞬间压力波动越大，喷油脉宽越长，轨压波动也越大。如图4所示，其中位于图上方的曲线为轨压传感器对应的电压值，轨压越高电压越大，下方线段为喷油器电流波形，当喷油器打开瞬间，共轨压力在延迟0.5ms后急速下降，当喷油器关闭瞬间，延迟0.5ms后轨压又急速上升，之后做短时间震荡。控制算法对喷油后压力波动做调节，将轨压快速稳定到目标轨压值，备下一次喷油。

本发明中，喷油器的喷油量测试精度主要取决于共轨轨压的稳定精度，在喷油量测过程中，共轨轨压越稳定，对实际测量的喷油量平均值越精确，因此共轨轨压的控制对系统的性能起决定性作用。在本发明中，步骤2的共轨轨压控制包括三个阶段(如图5所示)，其分别为轨压启动阶段、轨压上升阶段、及轨压维持阶段；轨压启动阶段为油泵比例阀从全关到轨压出现上升的调节过程，轨压上升阶段为轨压从开始上升到达目标轨压的调节过程，轨压维持阶段为轨压上升到目标轨压并维持目标轨压的调节过程。其中，在所述在轨压启动阶段中，主要通过对模糊项进行计算，以调节油泵比例阀占空比，尽快达到启动轨压，减少测试等待时间；在轨压上升阶段中，主要对模糊项进行调节，调节轨压按设定速度匀速上升，将目标轨压分为多个阶段，根据实际测试情况对每个阶段的模糊表进行标定和调节；由于对轨压精度要求较高，在轨压维持阶段中，主要对PID算法中的I项进行调节，以在较小范围内调整轨压的精确，同时考虑压力安全增加轨压保护项调节。本发明采用的PID算法即PI算法和D项模糊控制综合算法，其可以适应不同阶段调节要求。P项控制压力的输出与输入误差信号成比例关系，I项消除稳态误差，提高轨压精度，模糊D项调节轨压变化速率，对轨压变化过快或过慢起调节作用，保护项主要用于最高工况下保证压力过高达到安全阀打开压力或过高损坏高压油管或连接器件。

如图6所示，通过测试和调试，对算法各项进行修正，本发明所采用的综合的轨压算法对轨压稳定起到较好的效果，压力精度可达到±0.5MPA。

综上所述，本发明所提供的柴油喷油器检测台共轨系统及其系统内轨压的控制方法，其系统内轨压控制采用前端闭环控制，通过PI算法和D项模糊控制综合算法的方法，适应不同阶段调节要求，对轨压稳定起到较好的效果，压力精度可达到±0.5MPA。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种柴油喷油器检测台共轨系统，其特征在于，包括一油箱、电控高压油泵、与该电控高压油泵电性连接的电机、一共轨、喷油器、及分别与油箱、电控高压油泵、电机、共轨、喷油器相联系的轨压控制单元，该电控高压油泵与油箱之间连接有一回油管，共轨与电控高压油泵及喷油器之间均通过一高压油管相连通，电机带动电控高压油泵将燃油从油箱传入共轨，该共轨与电控高压油泵之间设有一油泵比例阀以控制进入共轨的油量，共轨上还设有一轨压传感器与轨压控制单元电性联系，喷油器一端通过油管分别与油箱及电控高压油泵连接。

2.如权利要求1所述的柴油喷油器检测台共轨系统，其特征在于，所述油箱内设有一加热棒、温度传感器、及一液位传感器，该加热棒、温度传感器、及一液位传感器均通过轨压控制单元进行控制调节。

3.如权利要求1所述的柴油喷油器检测台共轨系统，其特征在于，所述电控高压油泵上设有油泵输出口，一高压油管通过该油泵输出口将电控高压油泵与共轨相连通；该电控高压油泵与油箱之间的回油管上设有一滤清器。

4.如权利要求1所述的柴油喷油器检测台共轨系统，其特征在于，所述共轨一端设有一共轨安全阀，共轨上设有共轨安全阀的一端通过一油管与从喷油器一端引出的油管相连通。

5.如权利要求1所述的柴油喷油器检测台共轨系统，其特征在于，所述喷油器一侧还设有一喷油测试量杯。

6.如权利要求1所述的柴油喷油器检测台共轨系统，其特征在于，所述轨压控制单元还电性连接一紧急制动阀，该紧急制动阀分别与轨压传感器、温度传感器、及液位传感器电性联系。

7.一种柴油喷油器检测台共轨系统内轨压的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、轨压控制单元控制电机运转和打开喷油器，逐步建立共轨轨压；

步骤2、采用前端闭环控制的轨压控制方法，通过PID算法和轨压变化速率模糊控制算法对轨压进行调节控制，将轨压快速稳定到目标轨压值；

步骤3、当共轨压力持续稳定在测试工况目标轨压值10秒后，打开喷油测试量杯收集规定次数的喷油量；

步骤4、将实际喷油量和该工况的标准值进行比较，以确定喷油器是否堵塞或损坏、及同时控制轨压稳定。

8.如权利要求7所述的柴油喷油器检测台共轨系统内轨压的控制方法，其特征在于，所述步骤2中，共轨轨压控制包括三个阶段，其分别为轨压启动阶段、轨压上升阶段、及轨压维持阶段；轨压启动阶段为油泵比例阀从全关到轨压出现上升的调节过程，轨压上升阶段为轨压从开始上升到达目标轨压的调节过程，轨压维持阶段为轨压上升到目标轨压并维持目标轨压的调节过程。

9.如权利要求8所述的柴油喷油器检测台共轨系统内轨压的控制方法，其特征在于，所述在轨压启动阶段中，通过对模糊项进行计算，以调节油泵比例阀占空比，尽快达到启动轨压，减少测试等待时间；在轨压上升阶段中，对模糊项进行调节，调节轨压按设定速度匀速上升；在轨压维持阶段中，对PID算法中的I项进行调节，以调整轨压的精确，同时为压力安全增加轨压保护项调节。

10.如权利要求7所述的柴油喷油器检测台共轨系统内轨压的控制方法，其特征在于，所述步骤2中，在轨压控制过程中，采用PID算法和轨压变化速率模糊控制算法对电压PWM及电流大小进行调节，调节油泵比例阀，进而调节柴油机的共轨，从而调节喷油器压力，在该过程中，轨压传感器对柴油机共轨轨压进行采集，并将采集的轨压作为反馈值传送到轨压控制单元。

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