CN103047066B

CN103047066B - 一种喷射间隔测试方法及系统

Info

Publication number: CN103047066B
Application number: CN201210532971.1A
Authority: CN
Inventors: 李云华; 谢凤; 李士振
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2032-12-11
Also published as: CN103047066A

Abstract

本发明实施例提供一种喷射间隔测试方法及系统，所述方法包括以下步骤：设定前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的预估时间间隔；重复执行测试节，并逐渐缩短预估时间间隔，期间统计各测试节中两次喷油油量的稳定指数；当所述稳定指数达到阈值则将使稳定指数达到阈值的预估时间间隔作为目标时间间隔；所述系统包括：时间设置模块，用于设定前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的预估时间间隔；并在重复执行测试节的过程中逐渐缩短预估时间间隔；模拟喷射模块，用于模拟柴油发动机的喷油过程；稳定指数模块，用于统计各测试节中两次喷油油量的稳定指数，当所述稳定指数达到阈值则停止测试，将使稳定指数达到阈值的预估时间间隔作为目标时间间隔。

Description

一种喷射间隔测试方法及系统

技术领域

本发明涉及柴油发动机技术领域，特别涉及一种喷射间隔测试方法及系统。

背景技术

随着电子装置与传统柴油发动机的结合，使得柴油发动机的性能和效率有了显著的提高。电子装置对于柴油发动机的改良一方面就表现在柴油机的喷油技术上，其使得柴油发动机传统的机械操纵式喷油发展成为电控操纵式喷油。电控操纵式喷油相比传统的机械操纵式而言，对于喷油的时间、油量或轨压等因素的控制都更加精确稳定，显著的提高了柴油机的燃烧效果。

共轨式电控燃油喷射技术是一项相对较先进的电控操纵式喷油技术，共轨式技术结合计算机控制技术、现代传感检测技术和先进的喷油结构与一身，不仅能提供较高的喷射压力，实现对于喷射压力和喷油量的精确控制，还能够轻易的实现多次喷射功能，大大的提高了柴油机的综合性能。

所谓多次喷射，就是在一个完整的喷射过程中进行多次的喷油，进而将一次喷射过程分为预喷、主喷和后喷。预喷即在主喷之前喷入少量的柴油到燃烧室，燃烧后可使主喷时的缸内温度升高，从而缩短主喷的点火延迟期和降低缸内压力上升速度，使燃烧更为高效而柔和，降低燃烧噪音、烃类物质和一氧化碳排放，改善柴油机的冷起动性能。主喷主要用于产生扭矩，其喷油量大小取决于发动机的性能要求。后喷可分为早后喷和迟后喷。早后喷非常靠近主喷，可燃烧并能产生扭矩，主要用于燃掉燃烧室中残余的碳烟微粒；迟后喷则相对远离主喷，喷出的燃油不燃烧，但会被排气余热蒸发，主要用于为柴油机氧化催化器提供烃类物质。

任何两次喷射动作之间的时间间隔长短（包括同一个喷射过程中的主喷与预喷和后喷之间的时间间隔，以及上一喷射过程的后喷与下一喷射过程的预喷之间的时间间隔）均对多次喷射的燃烧效果起到非常明显的影响。一般来说，让两次喷射在时间上尽可能的接近，使得两次喷油的轨迹曲线几乎没有间隔的叠加，是最为理想的情况。但如果两次喷射之间间隔过小，使得前次喷射未结束后次喷射已经开始，那么前后两次喷射会叠加成为一次喷射，这样产生的喷油量远远大于单次喷射的油量的总和，反而无法达到预期的效果。而且由于喷油过程中还存在电气延迟与液力延迟等影响因素，导致了控制喷油的电信号的时间间隔并不等同于实际喷油的时间间隔。所以如果要找到多次喷油过程中最为理想的时间间隔，必须经过一个较复杂的测试过程。

现阶段对于喷油时间间隔的测试和调整，均是通过修改柴油发动机内电子控制单元（Electronic Control Unit，简称ECU）的程序而实现的。但是以往的喷油时间间隔测试，仅仅是通过评测调整之后柴油发动机的性能变化，以性能为依据采用能使发动机性能相对更好的喷油时间间隔。但这种时间间隔测试的方法中，不能够通过理论的计算得到直观的数据呈现，仅仅是间接的以发动机的性能作为参照，精确度较低；而且该测试过程在柴油发动机的实际运行环境下中进行，成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种喷油间隔测试方法与系统，所述方法实现了通过定量计算测试多次喷油最理想的时间间隔。

为实现上述目的，本发明有以下技术方案：

一种喷射间隔测试方法，所述方法中定义包含一次前次喷油与一次后次喷油的测试过程为一个测试节，所述方法包括以下步骤：

设定前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的预估时间间隔；

重复执行测试节，并在重复执行测试节的过程中逐渐缩短预估时间间隔，期间统计各测试节中两次喷油油量的稳定指数；

当所述稳定指数达到阈值则停止测试，将使稳定指数达到阈值的预估时间间隔作为目标时间间隔。

所述方法还包括：

根据发动机运行的实际工况，获取前次喷油与后次喷油的喷射数据，通过所述喷射数据计算出前次喷油与后次喷油的持续时间；

则所述设定前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的预估时间间隔具体为，根据前次喷油与后次喷油的持续时间及预估时间间隔；设定前次喷油与后次喷油的起始时刻，并保留前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的预估时间间隔。

所述方法还包括：

将循环的多次喷射过程中，任意两次相邻的喷射作为测试节，测试其目标时间间隔；将每种目标时间间隔制成顺次循环的指令信号存入柴油发动机的电子控制单元中。

所述喷射数据包括：喷油量与轨压。

所述两次喷油油量的稳定指数具体为：各测试节中两次喷油油量的标准差。

一种喷射间隔测试系统，所述系统中定义包含一次前次喷油与一次后次喷油的测试过程为一个测试节，所述系统包括：

时间设置模块，用于设定前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的预估时间间隔；并在重复执行测试节的过程中逐渐缩短预估时间间隔；

模拟喷射模块，用于模拟柴油发动机的喷油过程，重复执行测试节；

稳定指数模块，用于在重复执行测试节并逐渐缩短预估时间间隔的过程中，统计各测试节中两次喷油油量的稳定指数，当所述稳定指数达到阈值则停止测试，将使稳定指数达到阈值的预估时间间隔作为目标时间间隔。

所述系统还包括：

数据处理模块，根据发动机运行的实际工况，获取前次喷油与后次喷油的喷射数据，通过所述喷射数据计算出前次喷油与后次喷油的持续时间；

则所述时间设置模块具体用于，根据前次喷油与后次喷油的持续时间及预估时间间隔；设定前次喷油与后次喷油的起始时刻，并保留前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的预估时间间隔。

所述系统还包括：

指令信号模块，用于将循环的多次喷射过程中，任意两次相邻的喷射作为测试节时得到的目标时间间隔；制成顺次循环的指令信号存入柴油发动机的电子控制单元中；

则所述模拟喷射模块还用于将循环的多次喷射过程中，任意两次相邻的喷射作为测试节并重复执行；

所述稳定指数模块还用于测试将循环的多次喷射过程中，任意两次相邻的喷射作为测试节时的目标时间间隔。

所述喷射数据包括：喷油量与轨压。

通过以上技术方案可知，本发明存在的有益效果是：能够通过理论计算得到直观的数据判断前次喷油对后次喷油的影响效果，直接针对前次喷油和后次喷油的具体情况进行测试，而得到理想的喷射间隔，不用间接的通过发动机的性能表现来估算喷射间隔；得到的目标时间间隔更加精确；并且还可以根据实际需求调整目标时间间隔的计算尺度，适应不同运行工况的需求；同时，本实施例中所述系统独立于发动机之外进行间隔测试，在测试过程中无需运行发动机，避免了发动机的损耗，从而降低了测试的成本；而且外置的模拟喷射模块实现了直接的观察喷射规律曲线。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述方法流程图；

图2为本发明另一实施例所述方法流程图；

图3为本发明实施例所述系统结构示意图；

图4为本发明另一实施例所述系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，为本发明所述喷射间隔测试方法的一个具体实施例。本实施例中所述方法并不依靠柴油发动机的实际运行而进行，而是在独立的测试系统上进行的；该测试中的喷油过程完全模拟柴油发动机。本实施例中定义包含一次前次喷油与一次后次喷油的测试过程为一个测试节，所述方法包括以下步骤：

步骤101、设定前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的预估时间间隔；

为测试得到前次喷油与后次喷油最理想的时间间隔，本实施例中将一个前次喷油与一个后次喷油定义为一个测试节，时间间隔的测试过程需围绕测试节来进行。无论前次喷油还是后次喷油，具体的喷射情况均完整的模拟柴油发动机运行的实际情况。前次喷油的相关因素对于后次喷油有着很明显的影响，找到前次喷油与后次喷油理想的时间间隔的目的也正是为了控制这些影响。

若前次喷油未结束即开始后次喷油，那么两次喷油会叠加成为一次喷射，这样产生的喷油量远远大于单次喷射的油量的总和，无法达到预期的效果；所以后次喷油的起始时刻要设在前次喷油结束时刻之后。前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的时间间隔正是本实施例中所需要测试求得的喷射间隔。

本步骤中为保守起见，先设置一个略大的时间间隔作为预估时间间隔，保证后次喷油的起始时刻在前次喷油的结束时刻之后一定距离以外，以确保测试节中两次喷射不重叠，不相互影响。

步骤102、重复执行测试节，并在重复执行测试节的过程中逐渐缩短预估时间间隔，期间统计各测试节中两次喷油油量的稳定指数；

由于所述预估时间间隔仅仅是一个粗略设置的时间间隔，为保守起见设置的预估时间间隔相比最理想的喷射间隔更长，所以接下来的测试过程也就是缩短预估时间间隔的长度使其尽可能达到理想状态的过程。

对于预估时间间隔的调整缩短是在多次重复测试节的过程当中逐步实现的。本步骤中重复的执行测试节，每个测试节中前次喷油与后次喷油的情况均保持一致，只是前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的预估时间间隔逐渐的缩短。在这一重复执行测试节的过程中，随时统计各测试节两次喷油的喷油量，并通过数学方法计算两次喷油的喷油量稳定指数；通过该稳定指数的变化情况监测两次喷油的喷油量的稳定程度。

在两次喷油完全没有重叠的情况下，前次喷油完全不影响后次喷油的喷油量，所以忽略误差后，后次喷油的喷油量应该始终不变，这一期间所述稳定指数应该是保持不变或变化量极小的。随着预估时间间隔的不断缩短，前次喷油与后次喷油将到达一个十分接近或产生微小的重叠的状态，此时两次喷油的轨迹曲线几乎是相接的。在此状态下前次喷油开始影响后次喷油的喷油量，所述稳定指数也开始发生明显的变化；此后随着预估时间间隔越短，前次喷油对后次喷油的喷油量影响越明显，稳定指数的变化强。

步骤103、当所述稳定指数达到阈值则停止测试，将使稳定指数达到阈值的预估时间间隔作为目标时间间隔。

一般而言，测试当中使稳定指数刚刚开始发生变化的某范围内的预估时间间隔，即使两次喷油非常接近的某范围内的预估时间间隔中，往往存在最理想的喷射间隔，但最为理想时间间隔长度究竟如何确定，在发动机不同的运行工况下下会存在区别，所以还需要人为的掌握，不能一概而论。

所以本实施例中，根据实际需求预先为稳定指数设置一个阈值，随着稳定指数的变化越来越强，最终在某一刻达到阈值，则认为此刻预估时间间隔达到本实施例中理想的长度，也就是说此时预估时间间隔为测试所求得的目标时间间隔。

可见，本实施例所述方法存在的有益效果是：本实施例中能够通过理论计算得到直观的数据判断前次喷油对后次喷油的影响效果，直接针对前次喷油和后次喷油的具体情况进行测试，而得到理想的喷射间隔，不再间接的通过发动机的性能表现来估算喷射间隔；得到的目标时间间隔更加精确；并且还可以根据实际需求调整目标时间间隔的计算尺度，适应不同运行工况的需求。

图1所示实施例为本发明所述方法的一个基础实施例，本发明中还可以在此基础上结合其他的优选方案，得到更加完整具体的以下实施例。

本实施例参见图2所示，为本发明所述方法的另一个具体实施例。本实施例中核心技术方案与图1所示实施例基本相同，并且依然定义包含一次前次喷油与一次后次喷油的测试过程为一个测试节。本实施例的详细描述如以下：

步骤201、根据发动机运行的实际工况，获取前次喷油与后次喷油的喷射数据，通过所述喷射数据计算出前次喷油与后次喷油的持续时间；

本实施例中，所述喷射数据具体为喷油量与轨压，喷油量与轨压的具体情况决定喷油持续的时间长度。一般而言，喷射数据以脉谱图的形式呈现，但不排除所述喷射数据会以其他的形式呈现。

步骤202、根据前次喷油与后次喷油的持续时间及预估时间间隔；设定前次喷油与后次喷油的起始时刻，并保留前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的预估时间间隔；

本实施例中，为方便说明，可以先设置一个虚拟的时间轴。并且为方便计算，将时间轴的原点（即0时刻）T₀设置为前次喷射的起始时刻。在步骤201中可以计算得到前后两次喷油的持续时间，则以t₁表示前次喷射的持续时间，t₂表示后次喷射的持续时间。也就可知，在时间轴上，从T₀时刻起前次喷油开始，经过t₁时间到达T₁时刻，此时前次喷油结束。在设置后次喷油起始时刻T₂的具体位置时，需要与T₁保留一定的间隔距离，也就是预留预估时间间隔△T。

若前次喷油未结束即开始后次喷油，那么两次喷油会叠加成为一次喷射，这样产生的喷油量远远大于单次喷射的油量的总和，无法达到预期的效果；所以T₂要设在T₁之后一定距离以外。T₁至T₂之间的时间间隔正是本实施例中所需要测试求得的喷射间隔。

本步骤中为保守起见，先设置一个略大的时间间隔作为预估时间间隔△T，保证T₂在T₁之后一定距离以外，以确保测试节中两次喷射不重叠，不相互影响。

步骤203、重复执行测试节，并在重复执行测试节的过程中逐渐缩短预估时间间隔，期间统计各测试节中两次喷油油量的标准差；

本实施例中，计算稳定指数的具体数学方法被限定为计算各测试节中后次喷油油量的标准差，在其他的测试环境之下，所述稳定指数的形式可以不局限于标准差。

步骤204、当所述标准差达到阈值则停止测试，将使标准差达到阈值的预估时间间隔作为目标时间间隔；

在两次喷油完全没有重叠的情况下，前次喷油完全不影响后次喷油的喷油量，此时后次喷油的喷油量的标准差趋近于0，随着前次喷油开始对后次喷油产生影响，并且影响越来越明显，所述的标准差也越来越大。本实施例中将标准差的阈值设置为0.4；也就是说认为当标准差增加到0.4的时候前次喷油与后次喷油的喷射间隔最为理想，其接近的程度使得发动机运行效果最佳。所以将使该标准差达到0.4的预估时间间隔△T确定为目标时间间隔△T₀。

步骤205、将循环的多次喷射过程中，任意两次相邻的喷射作为测试节，测试其目标时间间隔；将每种目标时间间隔制成顺次循环的指令信号存入柴油发动机的电子控制单元中。

通过前述对于多次喷射的描述可知，一个多次喷射过程中依次包括预喷、主喷与后喷；实际上，预喷还可能包括第一预喷、第二预喷；后喷还可能包括早后喷和迟后喷。本实施例中，仅以所述多次喷射包括一次预喷、一次主喷和一次后喷的情况为例进行说明。按照本实施例中所举例的情况，在发动机实际运行，多次喷射循环重复的过程中，所谓的测试节所有可能出现的情况仅有三种情况：预喷为前次喷射，主喷为后次喷射组成测试节；主喷为前次喷射，后喷为后次喷射组成测试节；上一多次喷射过程的后喷为前次喷射，下一喷射过程的预喷为后次喷射组成测试节。以上三种情况下，由于前次喷射均不相同，所以理想的喷射间隔时间也必然不同。

本实施例中分别取三种情况下的测试节执行步骤201-步骤205的测试过程，从而求出三种测试节对应的目标时间间隔。求得预喷与主喷的目标时间间隔为△T₀₁；主喷与后喷的目标时间间隔为△T₀₂；后喷与预喷的目标时间间隔为△T₀₃。再将三种目标时间间隔制成顺次循环的指令信号存入柴油发动机的电子控制单元（ECU）中。所述指令信号可以是MAP图；具体指令内容为0时刻发出控制喷射的电信号之后；经过△T₀₁时间发出控制喷射的电信号；经过△T₀₂时间发出控制喷射的电信号；经过△T₀₃时间发出控制喷射的电信号；并循环上述指令。ECU即按照以上的指令方式指令柴油发动机的喷射过程，即可以实现柴油发动机在多次喷射的任意两个喷射过程中均达到最理想的时间间隔。

本实施例存在的有益效果是：更加完整充分的公开了测试目标时间间隔的方法，并将目标时间间隔转换为目标电信号时间间隔，存入ECU中，实现了柴油发动机在多次喷射的任意两个喷射过程中均达到最理想的时间间隔。

参见图3所示，为本发明所述喷射间隔测试系统的具体实施例。实际上，本实施例中所述系统为对应图1所示实施例中所述测试方法而存在，所述系统中定义包含一次前次喷油与一次后次喷油的测试过程为一个测试节，所述系统包括：

本实施例中所述时间设置模块的作用在于设置并调控预估时间间隔△T。△T的设置于前述方法实施例中相同，即为保守起见，先设置一个略大的时间间隔作为预估时间间隔△T，保证T₂在T₁之后一定距离以外，以确保测试节中两次喷射不重叠，不相互影响。

在随后的测试过程中，时间设置模块为了测试的需要不断的调小△T的长度，知道测试终止。

本实施例中，模拟喷射模块是独立于柴油发动机本体的实体装置。其作用在于模拟发动机喷油部件，并且受到同样的电子操纵方式的控制，完全的保障其模拟的喷油情况与发动机内部的实际情况相一致。通过模拟喷射模块，测试所必须的喷油过程能够独立的在发动机之外模拟实现，也就不再需要在测试过程中实际运行发动机。而且模拟喷射模块可以外置运作，无需像发送机的喷油装置必须置于气缸中，所以喷油的轨迹曲线叠加情况也可以在测试中直接观察。

稳定指数模块实现通过数学方式监控两次喷油的喷油量的稳定程度，从而找到喷射间隔最理想的时长。其中喷油量的稳定程度与喷射间隔之间的关系在上述实施例中已经明确的，在此不作重复叙述。

可见，本实施例所述系统存在的有益效果是：本实施例中能够通过理论计算得到直观的数据判断前次喷油对后次喷油的影响效果，直接针对前次喷油和后次喷油的具体情况进行测试，而得到理想的喷射间隔，不再间接的通过发动机的性能表现来估算喷射间隔；得到的目标时间间隔更加精确；并且还可以根据实际需求调整目标时间间隔的计算尺度，适应不同运行环境的需求；同时，本实施例中所述系统独立于发动机之外进行间隔测试，在测试过程中无需运行发动机，避免了发动机的损耗，从而降低了测试的成本；而且外置的模拟喷射模块实现了直接的观察喷射规律曲线。

参见图4所示，在图3所示实施例的基础上，以下实施例还增加了另一部分技术方案。使得图4所示系统实施例实现与图2所示方法实施例相对应，具体的，本实施例所述系统除了图3所示实施例中的组成部分之外，还包括：

本实施例中，所述喷射数据包括：喷油量与轨压，喷油量与轨压的具体情况决定喷油持续的时间长度。一般而言，喷射数据以脉谱图的形式呈现。

本实施例中，所述两次喷油油量的稳定指数具体为：各测试节中两次喷油油量的标准差。

本实施例存在的有益效果是：更加完整充分的公开了测试目标时间间隔的系统，并将目标时间间隔转换为目标电信号时间间隔，存入ECU中，实现了柴油发动机在多次喷射的任意两个喷射过程中均达到最理想的时间间隔。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种喷射间隔测试方法，其特征在于，所述方法中定义包含一次前次喷油与一次后次喷油的测试过程为一个测试节，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

则所述设定前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的预估时间间隔具体为，根据前次喷油与后次喷油的持续时间及预估时间间隔，设定前次喷油与后次喷油的起始时刻，并保留前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的预估时间间隔。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述喷射数据包括：喷油量与轨压。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述两次喷油油量的稳定指数具体为：各测试节中两次喷油油量的标准差。

6.一种喷射间隔测试系统，其特征在于，所述系统中定义包含一次前次喷油与一次后次喷油的测试过程为一个测试节，所述系统包括：

7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述系统还包括：

则所述时间设置模块具体用于，根据前次喷油与后次喷油的持续时间及预估时间间隔，设定前次喷油与后次喷油的起始时刻，并保留前次喷油结束时刻至后次喷油起始时刻之间的预估时间间隔。

8.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述系统还包括：

9.根据权利要求7所述系统，其特征在于，所述喷射数据包括：喷油量与轨压。

10.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述两次喷油油量的稳定指数具体为：各测试节中两次喷油油量的标准差。