CN102562337A - 基于燃油体积的缸内直喷汽油机高压油泵控制器 - Google Patents

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李家玲
孙鹏远
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Abstract

本发明涉及一种基于燃油体积的缸内直喷汽油机高压油泵控制器，其特征在于：反馈控制器通过目标轨压值和实际轨压值的差值计算需求进油体积；前馈控制器通过燃油喷射量预估需要进油体积；预控制器通过发动机转速、发动机温度、轨压值估算需求进油体积；通过需求进油量计算得到总的需求进油体积，通过流量控制阀参数计算得到油泵控制信号的有效范围；通过油泵控制信号角度范围计算得到开始角度、结束角度和持续期，输出给燃油体积控制阀(VCV)达到轨压精确、实时控制。其控制精度高、标定流程简单。

Description

基于燃油体积的缸内直喷汽油机高压油泵控制器
技术领域
本发明涉及一种基于燃油体积的缸内直喷汽油机高压油泵控制器，适用于汽油缸内直喷发动机高压燃油系统压力精确、实时控制。 
背景技术
第三代汽油机高压油泵由外壳、压力调节器、低压油管、高压油管、滚柱挺杆、燃油体积控制阀（VCV）、高压单向阀和泄压阀构成，参见图1。该高压油泵由发动机驱动凸轮轴上的顶轮带动，完成吸油和压缩行程。在吸油行程，顶轮带动滚柱挺杆向下移动，燃油体积控制阀打开，低压油路的燃油进入高压油泵内部；在压缩行程，顶轮带动滚柱挺杆向上移动，此时控制燃油体积控制阀在一定角度范围内关闭，当油泵内部压力大于油轨内压力时，燃油通过高压单向阀进入油轨。 
发明内容
本发明的目的是提供一种基于燃油体积的缸内直喷汽油机高压油泵控制器，其是面向缸内直喷汽油机第三代高压油泵设计的，控制精度高、标定流程简单。 
本发明的技术方案是这样实现的：基于燃油体积的缸内直喷汽油机高压油泵控制器，由反馈控制器、前馈控制器、预控制器组成，其特征在于：反馈控制器通过目标轨压值和实际轨压值的差值计算需求进油体积；前馈控制器，通过燃油喷射量预估需要进油体积；预控制器，通过发动机转速、发动机温度、轨压值估算需求进油体积；通过需求进油量计算得到总的需求进油体积，通过流量控制阀参数计算得到油泵控制信号的有效范围；通过油泵控制信号角度范围计算得到开始角度、结束角度和持续期，输出给燃油体积控制阀(VCV)；开始角度是高压油泵控制信号开始的曲轴角度位置，该角度在控制需求的基础上，考虑了发动机转速和电池电压的修正；结束角度是高压油泵控制信号结束的曲轴角度位置，该角度在控制需求的基础上，考虑高压油泵的物理特性，提前结束控制信号，依靠泵内压力使电磁阀关闭，达到系统节能的目的。 
所述的反馈控制器，其特征在于基于目标轨压值与实际轨压值的差值计算需求进油体积，通过发动机转速和差值计算PI参数，具备防积分饱和和积分复位功能。 
所述的前馈控制器，其特征是基于燃油喷射量，通过油泵流量特性计算燃油密度，通过燃油喷射特性计算需要补充的燃油体积。 
所述的预控制器其特征是基于发动机转速、冷却温度和电池电压值估算当前工况发动机需求进油体积，对高压油泵控制控制量进行计算。 
所述的计算控制高压油泵控制信号的起始角度计算，其特征是可以通过电池电压和发动机转速进行修正。 
本发明的积极效果是将燃油体积通过滚柱挺杆柱塞的截面积和有效行程转换为高压油泵燃油体积控制阀控制信号的起始角度和结束角度，从而实现对缸内直喷汽油机高压油轨压力精确、实时地控制，该控制器在已知高压油泵技术参数的情况下标定流程简单，可移植性强。 
附图说明
图1为本发明的总体设计图。 
图2为本发明的反馈控制（PI控制器）原理框图。 
图3为本发明的前馈控制原理框图。 
图4为本发明的预控制原理框图。 
图5为本发明的控制信号角度范围计算。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：如图1所示，基于燃油体积的缸内直喷汽油机高压油泵控制器，由反馈控制器、前馈控制器、预控制器组成，其特征在于：反馈控制器通过目标轨压值和实际轨压值的差值计算需求进油体积；前馈控制器，通过燃油喷射量预估需要进油体积；预控制器，通过发动机转速、发动机温度、轨压值估算需求进油体积；通过需求进油量计算得到总的需求进油体积，通过流量控制阀参数计算得到油泵控制信号的有效范围；通过油泵控制信号角度范围计算得到开始角度、结束角度和持续期，输出给燃油体积控制阀(VCV)达到轨压精确、实时控制的目的；开始角度是高压油泵控制信号开始的曲轴角度位置，该角度在控制需求的基础上，考虑了发动机转速和电池电压的修正；结束角度是高压油泵控制信号结束的曲轴角度位置，该角度在控制需求的基础上，考虑高压油泵的物理特性，提前结束控制信号，依靠泵内压力使电磁阀关闭，达到系统节能的目的。 
如图2所示，所述的反馈控制器，其特征在于基于目标轨压值与实际轨压值的差值计算需求进油体积，通过发动机转速和差值计算PI参数，具备防积分饱和和积分复位功能。 
如图3所示，所述的前馈控制器，其特征是基于燃油喷射量，通过油泵流量特性计算燃油密度，通过燃油喷射特性计算需要补充的燃油体积。 
如图4所示，所述的预控制器其特征是基于发动机转速、冷却温度和电池电压值估算当前工况发动机需求进油体积，对高压油泵控制控制量进行计算。 
如图5所示，所述的计算控制高压油泵控制信号的起始角度计算，其特征是可以通过电池电压和发动机转速进行修正。 
实施例
检查低压油路工作是否正常，检查高压油泵安装是否正确，检查高压油泵与油轨之间的连接是否正常，检查控制器相关传感器、执行器连接和工作是否正常。 
如图1所示，是该高压油泵控制器的总体设计，其中包括图2中的反馈控制器，通过目标轨压值和实际轨压值的差值计算需求进油体积；图3中的前馈控制器，通过燃油喷射量预估需要进油体积；图4中的预控制器，通过发动机转速、发动机温度、轨压值估算需求进油体积；通过综合协调计算得到总的需求进油体积，通过高压油泵参数计算得到油泵控制信号的有效范围；通过图5所示的油泵控制信号角度范围计算得到开始角度、结束角度和持续期，输出给燃油体积控制阀(VCV)达到轨压精确、实时控制的目的。 

Claims (5)

1.基于燃油体积的缸内直喷汽油机高压油泵控制器，由反馈控制器、前馈控制器、与预控制器组成，其特征在于：反馈控制器通过目标轨压值和实际轨压值的差值计算需求进油体积；前馈控制器，通过燃油喷射量预估需要进油体积；预控制器，通过发动机转速、发动机温度、轨压值估算需求进油体积；通过需求进油量计算得到总的需求进油体积，通过流量控制阀参数计算得到油泵控制信号的有效范围；通过油泵控制信号角度范围计算得到开始角度、结束角度和持续期，输出给燃油体积控制阀(VCV)达到轨压精确、实时控制的目的；开始角度是高压油泵控制信号开始的曲轴角度位置，该角度在控制需求的基础上，考虑了发动机转速和电池电压的修正；结束角度是高压油泵控制信号结束的曲轴角度位置，该角度在控制需求的基础上，考虑高压油泵的物理特性，提前结束控制信号，依靠泵内压力使电磁阀关闭，达到系统节能的目的。
2.根据权利要求1中所述的基于燃油体积的缸内直喷汽油机高压油泵控制器，其特征在于所述的反馈控制器，其特征在于基于目标轨压值与实际轨压值的差值计算需求进油体积，通过发动机转速和差值计算PI参数，具备防积分饱和和积分复位功能。
3.根据权利要求1中所述的基于燃油体积的缸内直喷汽油机高压油泵控制器，其特征在于所述的前馈控制器，其特征是基于燃油喷射量，通过油泵流量特性计算燃油密度，通过燃油喷射特性计算需要补充的燃油体积。
4.根据权利要求1中所述的基于燃油体积的缸内直喷汽油机高压油泵控制器，其特征在于所述的预控制器其特征是基于发动机转速、冷却温度和电池电压值估算当前工况发动机需求进油体积，对高压油泵控制控制量进行计算。
5.根据权利要求1中所述的基于燃油体积的缸内直喷汽油机高压油泵控制器，其特征在于所述的计算控制高压油泵控制信号的起始角度计算，其特征是可以通过电池电压和发动机转速进行修正。
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