CN103161594A - 柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制系统及方法，属于柴油机油量控制的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制系统，包括供油阀及用于驱动控制所述供油阀工作状态的电子控制单元；所述电子控制单元与用于检测柴油机状态及环境状态的传感器模组连接，所述传感器模组包括曲轴位置传感器、油门踏板传感器、大气压力传感器、冷却液温度传感器及燃油温度传感器；所述电子控制单元内预存储有外特性循环喷油量曲线，所述外特性循环喷油量曲线包括起动阶段外特性循环喷油量曲线及运行阶段外特性循环喷油量曲线。本发明结构简单紧凑，油量控制精度高，适用性好，安全可靠。

Description

柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种油量管理控制系统及方法，尤其是一种柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制系统及方法，属于柴油机油量控制的技术领域。

背景技术

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。近年来随着柴油机新技术的发展，电控技术对于柴油机的动力性、经济性、操控性、振动和噪声、配套部件的协调、与所驱动设备（车辆）的一体化融合等传统技术指标的改进和新技术项目的发展都有重要和深远的意义。

在现有的柴油机电控技术中，基于扭矩管理的柴油机控制算法主要考虑减轻与外部系统扭矩的匹配难度，采用扭矩作为柴油机电控单元与整车变速箱电控单元、整车电控单元等各控制节点的接口，有利于形成整车网络。但是在整车系统不存在多个电控单元之间需要扭矩切换计算的情况下，采用基于扭矩管理的柴油机控制算法会增加开发复杂度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制系统及方法，其结构简单紧凑，油量控制精度高，适用性好，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制系统，包括供油阀及用于驱动控制所述供油阀工作状态的电子控制单元；所述电子控制单元与用于检测柴油机状态及环境状态的传感器模组连接，所述传感器模组包括曲轴位置传感器、油门踏板传感器、大气压力传感器、冷却液温度传感器及燃油温度传感器；所述电子控制单元内预存储有外特性循环喷油量曲线，所述外特性循环喷油量曲线包括起动阶段外特性循环喷油量曲线及运行阶段外特性循环喷油量曲线；

在柴油机初始起动阶段，电子控制单元根据冷却液温度传感器检测的冷却液温度值对起动阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标起动外特性循环喷油量曲线；电子控制单元通过曲轴位置传感器检测的曲轴位置信号得到柴油机起动阶段转速，电子控制单元根据所述柴油机起动阶段转速与目标起动外特性循环喷油量曲线得到目标起动循环喷油量，且电子控制单元根据柴油机起动阶段转速得到起动阶段目标轨压值，电子控制单元根据目标起动循环喷油量及起动阶段目标轨压值得到并向供油阀输出的第一脉冲驱动信号，以使得供油阀在所述第一脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标起动循环喷油量；

在柴油机运行阶段，电子控制单元根据大气压力传感器检测的大气压力值及燃油温度传感器检测的燃油温度值对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标运行外特性循环喷油量曲线；电子控制单元根据曲轴位置传感器检测的曲轴位置信号得到柴油机运行阶段转速，电子控制单元根据所述柴油机运行阶段转速及油门踏板传感器检测的油门踏板开度信号与目标运行外特性循环喷油量曲线得到目标运行循环喷油量，电子控制单元根据柴油机运行阶段转速及目标运行循环喷油量得到运行阶段目标轨压值，且电子控制单元根据目标运行循环喷油量及运行阶段目标轨压值得到并向供油阀输出的第二脉冲信号，以使得供油阀在所述第二脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标运行外特性循环喷油量。

在柴油机怠速阶段，电子控制单元根据大气压力传感器检测的大气压力值及燃油温度传感器检测的燃油温度值对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标怠速外特性循环喷油量曲线；电子控制单元根据曲轴位置传感器检测的曲轴位置信号得到柴油机怠速阶段转速，电子控制单元将柴油机怠速阶段转速与电子控制单元内预设的目标怠速转速进行比较，并根据所述柴油机怠速阶段转速与目标怠速转速的比较结果自动调节怠速阶段油门踏板开度，电子控制单元根据所述柴油机怠速阶段转速及柴油机怠速阶段油门踏板开度与目标怠速外特性循环喷油量曲线得到目标怠速循环喷油量，电子控制单元根据柴油机怠速阶段转速及目标怠速循环喷油量得到怠速阶段目标轨压值；

电子控制单元根据目标怠速循环喷油量及怠速阶段目标轨压值得到并向供油阀输出的第三脉冲信号；以将柴油机怠速阶段转速维持在目标怠速转速。

在柴油机运行阶段，在得到目标运行循环喷油量后，电子控制单元对所述目标运行循环喷油量进行平滑处理，以使得柴油机中缸体喷油的平滑过渡。

所述电子控制单元对目标运行外特性循环喷油量进行平滑处理的过程为：

$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{\mathrm{StpSum}}=(Q_{\mathrm{Bas}}-Q_{\mathrm{DesLst}})\×K_p-(N_{\mathrm{Act}}-N_{\mathrm{Lst}})\×K_i;\\ Q_{\mathrm{Stp}}=Q_{\mathrm{StpSum}}/3;\\ Q_{\mathrm{Des}}=Q_{\mathrm{DesLst}}+Q_{\mathrm{Stp}}\end{array}\right.;$

其中，Q_StpSum为喷油量滤波总步长，Q_Bas为目标运行循环喷油量，Q_DesLst为前一次平滑后目标运行循环喷油量，K_p为油量项系数，N_Act为柴油机运行阶段转速，N_Lst为前一次柴油机运行阶段转速，K_i为转速项系数，Q_Stp为喷油量滤波单次步长，Q_Des为平滑后目标运行循环喷油量。

在柴油机停机阶段，电子控制单元使得供油阀输出的循环喷油量为零。

一种柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制方法，所述油量管理控制方法包括如下步骤：

a、柴油机起动，电子控制单元根据冷却液温度传感器检测的冷却液温度值对电子控制单元内的起动阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标起动外特性循环喷油量曲线；

b、电子控制单元通过曲轴位置传感器检测的曲轴位置信号得到柴油机起动阶段转速，电子控制单元根据所述柴油机起动阶段转速与目标起动外特性循环喷油量曲线得到目标起动循环喷油量，且电子控制单元根据柴油机起动阶段转速得到起动阶段目标轨压值，电子控制单元根据目标起动循环喷油量及起动阶段目标轨压值得到并向供油阀输出第一脉冲驱动信号，以使得供油阀在所述第一脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标起动循环喷油量；

c、柴油机进入运行阶段后，电子控制单元根据大气压力传感器检测的大气压力值及燃油温度传感器检测的燃油温度值对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标运行外特性循环喷油量曲线；

d、电子控制单元根据曲轴位置传感器检测的曲轴位置信号得到柴油机运行阶段转速，电子控制单元根据所述柴油机运行阶段转速及油门踏板传感器检测的油门踏板开度信号与目标运行外特性循环喷油量曲线得到目标运行循环喷油量，电子控制单元根据柴油机运行阶段转速及目标运行循环喷油量得到运行阶段目标轨压值，且电子控制单元根据目标运行循环喷油量及运行阶段目标轨压值得到并向供油阀输出第二脉冲信号，以使得供油阀在所述第二脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标运行循环喷油量。

所述步骤d中，在柴油机运行阶段，在得到目标运行循环喷油量后，电子控制单元对所述目标运行循环喷油量进行平滑处理，以使得柴油机中缸体喷油的平滑过渡；

所述电子控制单元对目标运行循环喷油量进行平滑处理的过程为：

$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{\mathrm{StpSum}}=(Q_{\mathrm{Bas}}-Q_{\mathrm{DesLst}})\×K_p-(N_{\mathrm{Act}}-N_{\mathrm{Lst}})\×K_i;\\ Q_{\mathrm{Stp}}=Q_{\mathrm{StpSum}}/3;\\ Q_{\mathrm{Des}}=Q_{\mathrm{DesLst}}+Q_{\mathrm{Stp}}\end{array}\right.;$

其中，Q_StpSum为喷油量滤波总步长，Q_Bas为目标运行循环喷油量，Q_DesLst为前一次平滑后目标运行循环喷油量，K_p为油量项系数，N_Act为柴油机运行阶段转速，N_Lst为前一次柴油机运行阶段转速，K_i为转速项系数，Q_Stp为喷油量滤波单次步长，Q_Des为平滑后目标运行循环喷油量。

所述步骤a中，电子控制单元对起动阶段外特性循环喷油量曲线进行修正的方法为：

$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{C\ln \mathrm{tCor}}=Q_{\mathrm{Capbas}}\×K_{C\ln t}\×(T_{C\ln \mathrm{tStd}}-T_{C\ln \mathrm{tAct}});\\ Q_{\mathrm{CapFlCor}}=Q_{\mathrm{Capbas}}+Q_{C\ln \mathrm{tCor}};\end{array}\right.$

其中，Q_ClntCor为冷却液温度对外特性油量的修正量，Q_Capbas为起动阶段外特性循环喷油量曲线上相应的外特性循环喷油量，K_Clnt为冷却液温度修正系数，T_ClntStd为标准冷却液温度，T_ClntAct为实测冷却液温度，Q_CapFlCor为目标起动外特性循环喷油量曲线上相应的外特性循环喷油量。

所述步骤c中，电子控制单元对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正的方法包括如下步骤：

c1、若P_AirAct≥P_AirStd,Q_APCor=0；

c2、若P_AirLo<P_AirAct<P_AirStd，则Q_APCor=Q_Capbas×K_AP×(P_AirAct-P_AirSrd)；

c3、若P_AirAct≤P_AirLo,Q_APCor=Q_Capbas×K_AP×(P_AirLo-P_AirStd)；

c4、若T_FLAct≥T_FLHi,Q_FLCor=Q_Capbas×K_FL×(T_FLHi-T_FLStd)；

c5、若T_FLLo<T_FLAct<T_FLHi,Q_FLCor=Q_Capbas×K_FL×(T_FLAct-T_FLStd)；

c6、若T_FLAct≤T_FLLo，Q_FLCor=Q_capbas×K_FL×(T_FLLo-T_FLStd)；

c7、Q_CapFLCor=Q_Capbas+Q_APCor+Q_FLCor；

其中，P_AirAct为实测大气压力，P_AirStd为标准大气压力，P_AirLo为大气压力下限，T_FLAct为实测燃油温度，T_FLLo为燃油温度下限，T_FLHi为燃油温度上限，T_FLStd为标准燃油温度，Q_APCor为大气压力对运行阶段外特性循环喷油量的修正量，Q_FLCor为燃油温度对运行阶段外特性循环喷油量的修正量，Q_Capbas为运行阶段外特性循环喷油量曲线上相应的外特性循环喷油量值，K_AP为大气压力修正系数，K_FL为燃油温度修正系数，Q_CapFLCor为目标运行外特性循环喷油量曲线上相应的外特性循环喷油量。

所述步骤d中，电子控制单元根据曲轴位置传感器检测的曲轴位置信号得到柴油机运行阶段转速，电子控制单元根据所述柴油机运行阶段转速及油门踏板传感器检测的油门踏板开度信号与目标运行外特性循环喷油量曲线得到目标运行循环喷油量的方法为：

N₁=N_a+R_ped×(N_b-N_a)；

N₂=N_amax+R_ped×(N_bmax-N_amax)；

若N_Act≤N₁,Q_bas=Q_Act;

若N₁<N_Act<N₂,Q_bas=Q₁×(N₂-N_Act)/(N₂-N₁)；

若N_Act≥N₂,Q_bas=0；

其中，N_a、N_b、N_amax、N_bmax为标定常量，R_ped为油门踏板开度，N_Act柴油机运行阶段转速，Q₁为根据N₁查运行阶段外特性循环喷油量曲线得到的外特性循环喷油量值，Q_Act为根据N_Act查运行阶段外特性循环喷油量曲线得到的外特性循环喷油量值，Q_bas为目标运行循环喷油量。

本发明的优点：在电子控制单元内预先存储外特性循环喷油量曲线，所述外特性循环喷油量曲线包括起动阶段外特性循环喷油量曲线及运行阶段外特性循环喷油量曲线；通过冷却液温度传感器检测的冷却液温度对起动阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标起动外特性循环喷油量曲线；通过大气压力传感器检测的大气压力值及燃油温度传感器检测的燃油温度值对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标运行外特性循环喷油量曲线；电子控制单元根据修正后得到目标起动外特性循环喷油量曲线及目标运行外特性循环喷油量曲线来获取相应的目标循环喷油量，电子控制单元根据目标轨压值及对应的目标循环喷油量生成脉冲驱动信号，以驱动供油阀，实现需要的循环喷油量，实现对柴油机的转速和扭矩的调节，结构简单紧凑，油量控制精度高，适用性好，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明油量管理控制的流程图。

图3为本发明电子控制单元对外特性循环喷油量进行修正的示意图。

图4为本发明目标油量计算状态切换控制示意图。

图5为本发明目标循环喷油量计算示意图。

图6为本发明在柴油机怠速运行阶段进行怠速闭环控制的示意图。

附图标记说明：1-冷却液温度对起动工况外特性油量修正模块、2-大气压力对运行工况外特性油量修正模块、3-燃油温度对运行工况外特性油量修正模块、4-修正前外特性油量模块、5-第一加法器、6-修正后外特性油量模块、7-柴油机、8-传感器模组、9-电子控制单元、10-供油阀、11-曲轴位置传感器、12-油门踏板传感器、13-大气压力传感器、14-冷却液温度传感器、15-燃油温度传感器、16-第二加法器、17-第三加法器及18-乘法器。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：为了能够对柴油机的喷油量控制来实现对柴油机的转速和扭矩的控制，本发明包括供油阀10及用于驱动控制所述供油阀10工作状态的电子控制单元9；所述电子控制单元9与用于检测柴油机状态及环境状态的传感器模组8连接，所述传感器模组8包括曲轴位置传感器11、油门踏板传感器12、大气压力传感器13、冷却液温度传感器14及燃油温度传感器15；所述电子控制单元9内预存储有外特性循环喷油量曲线，所述外特性循环喷油量曲线包括起动阶段外特性循环喷油量曲线及运行阶段外特性循环喷油量曲线；

在柴油机初始起动阶段，电子控制单元9根据冷却液温度传感器14检测的冷却液温度值对起动阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标起动外特性循环喷油量曲线；电子控制单元9通过曲轴位置传感器11检测的曲轴位置信号得到柴油机起动阶段转速，电子控制单元9根据所述柴油机起动阶段转速与目标起动外特性循环喷油量曲线得到目标起动循环喷油量，且电子控制单元9根据柴油机起动阶段转速得到起动阶段目标轨压值，电子控制单元9根据目标起动循环喷油量及起动阶段目标轨压值得到并向供油阀10输出的第一脉冲驱动信号，以使得供油阀10在所述第一脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标起动循环喷油量；

在柴油机运行阶段，电子控制单元9根据大气压力传感器13检测的大气压力值及燃油温度传感器15检测的燃油温度值对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标运行外特性循环喷油量曲线；电子控制单元9根据曲轴位置传感器11检测的曲轴位置信号得到柴油机运行阶段转速，电子控制单元9根据所述柴油机运行阶段转速及油门踏板传感器12检测的油门踏板开度信号与目标运行外特性循环喷油量曲线得到目标运行循环喷油量，电子控制单元9根据柴油机运行阶段转速得到运行阶段目标轨压值，且电子控制单元9根据目标运行循环喷油量及运行阶段目标轨压值得到并向供油阀10输出的第二脉冲信号，以使得供油阀10在所述第二脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标运行循环喷油量。

具体地，所述外特性循环喷油量曲线包括起动阶段外特性循环喷油量曲线及运行阶段外特性循环喷油量曲线；由于燃油温度对燃油密度有影响，在低温及高原环境对柴油机的起动和运行也有要求，因此需要根据冷却液温度、大气压力、燃油温度对外特性油量曲线作修正。

循环喷油量指的是柴油机单缸每循环喷油量，就是柴油机中一个汽缸在每个工作循环内的喷油量。循环喷油量为指代喷出的油的多少，会直接影响共轨系统的共轨压力值，因此，轨压控制需要读取循环喷油量来进行轨压的稳定控制，以实现对柴油机转速和扭矩的控制。电子控制单元9直接通过驱动脉宽控制供油阀10的工作时间，来达到喷出所需的循环喷油量，电子控制单元9内通过驱动脉宽控制供油阀10的工作时间来得到需要的循环喷油量的关系通过若干实验数据获得，具有确定的对应关系。外特性循环喷油量指各转速下的最大循环喷油量，电子控制单元9实时计算目标循环喷油量，调节驱动脉宽控制供油阀10喷出适当的油，从而对转速和扭矩进行调节。

如图4所示，柴油机7的运行阶段可以分为停机工况、起动工况、运行工况及怠速工况；其中，停机工况是指柴油机7的转速小于等于50r/min时的工况，起动工况是指柴油机7转速大于50r/min且小于等于400r/min时的工况，运行工况是指柴油机7的转速大于400r/min时的工况，怠速工况属于特殊的运行工况，是油门踏板全松情况下，柴油机7克服摩擦力空档运行的阶段。

如图3所示：电子控制单元9包括微处理器，电子控制单元9内预先存储有外特性循环喷油量曲线，所述外特性循环喷油量曲线包括起动阶段外特性循环喷油量曲线及运行阶段外特性循环喷油量曲线；其中，电子控制单元9内预先存储的外特性循环喷油量曲线可以通过大量实验数据获得，如图5所示。电子控制单元9为了能够通过对油量控制来精确控制柴油机7的转速和扭矩，需要对柴油机7的不同阶段进行不同的修正，以满足实际的工况。电子控制单元9内包括冷却液温度对起动工况外特性油量修正模块1、大气压力对运行工况外特性油量修正模块2、燃油温度对运行工况外特性油量修正模块3、修正前外特性油量模块4及第一加法器5；其中，冷却液温度对起动工况外特性油量修正模块1根据冷却液温度传感器14检测的冷却液温度对起动阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，即将起动阶段外特性循环喷油量曲线与第一修正量通过第一加法器5进行累加，得到目标起动外特性循环喷油量曲线；第一修正量与冷却液温度值相关。

大气压力对运行工况外特性油量修正模块2根据大气压力传感器13检测的大气压力值；同时，燃油温度对运行工况外特性油量修正模块3根据燃油温度传感器15检测的燃油温度值同时对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，即将运行阶段外特性循环喷油量曲线与上述得到的第二修正量通过第一加法器5进行累加，得到目标运行外特性循环喷油量曲线，第二修正量与上述检测的大气压力值及燃油温度值相关。上述得到的目标起动外特性循环喷油量曲线与目标运行外特性循环喷油量曲线同时存储在修正后外特性油量模块6内，以供后续的参考及查找。

在电子控制单元9内在不同工况下，能够实时得到对应的目标起动外特性循环喷油量曲线及目标运行外特性循环喷油量曲线。在柴油机7的起动阶段，电子控制单元9通过曲轴位置传感器11检测的曲轴位置信号得到柴油机起动阶段转速，电子控制单元9根据所述柴油机起动阶段转速与目标起动外特性循环喷油量曲线得到目标起动循环喷油量，即根据图5中的关系，查找得到与柴油机起动阶段转速对应的目标起动外特性循环喷油量曲线上的目标起动循环喷油量。电子控制单元9根据柴油机启动阶段转速得到起动阶段目标轨压值，为柴油机共轨系统控制中的已知技术手段，此处不再赘述，电子控制单元9根据目标起动循环喷油量及起动阶段目标轨压值得到并向供油阀10输出的第一脉冲驱动信号，以使得供油阀10在所述第一脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标起动循环喷油量。

在柴油机7的运行阶段，电子控制单元9根据曲轴位置传感器11检测的曲轴位置信号得到柴油机运行阶段转速，电子控制单元9根据所述柴油机运行阶段转速及油门踏板传感器12检测的油门踏板开度信号与目标运行外特性循环喷油量曲线得到目标运行循环喷油量，即电子控制单元9在运行阶段，同时根据柴油机运行阶段转速和油门踏板开度信号同时确定与目标运行外特性循环喷油量曲线的关系，以此来查找对应的目标运行循环喷油量。电子控制单元9根据柴油机运行阶段转速及目标运行循环喷油量得到运行阶段目标轨压值，且电子控制单元9根据目标运行循环喷油量及运行阶段目标轨压值得到并向供油阀10输出的第二脉冲信号，以使得供油阀10在所述第二脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标运行循环喷油量。

在柴油机的停机阶段，电子控制单元9使得供油阀10输出的循环喷油量为零。柴油机的怠速阶段为运行阶段的特殊阶段，在柴油机怠速阶段，电子控制单元9根据大气压力传感器13检测的大气压力值及燃油温度传感器15检测的燃油温度值对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标怠速外特性循环喷油量曲线；电子控制单元9根据曲轴位置传感器11检测的曲轴位置信号得到柴油机怠速阶段转速，电子控制单元9将柴油机怠速阶段转速与电子控制单元9内预设的目标怠速转速进行比较，并根据所述柴油机怠速阶段转速与目标怠速转速的比较结果自动调节怠速阶段油门踏板开度，电子控制单元9根据所述柴油机怠速阶段转速及柴油机怠速阶段油门踏板开度与目标怠速外特性循环喷油量曲线得到目标怠速循环喷油量，电子控制单元9根据柴油机怠速阶段转速及目标怠速循环喷油量得到怠速阶段目标轨压值；

电子控制单元9根据目标怠速循环喷油量及怠速阶段目标轨压值得到并向供油阀10输出的第三脉冲信号，以将柴油机怠速阶段转速维持在目标怠速转速。

如图6所示：本发明实施例中，为了使得柴油机7在怠速阶段运行的平稳性，且使得怠速阶段的速度维持在目标怠速，对怠速油门踏板进行闭合控制。在电子控制单元9内预先设置有目标怠速，电子控制单元9通过曲轴位置传感器11获取柴油机7怠速阶段的实时转速，并将所述实时转速与目标怠速通过第二加法器16进行累加，进行负反馈，再通过第三加法器17进行累加，所述第三加法器17的输出通过乘法器18与怠速闭环积分因子K_i乘积得到怠速闭环踏板输出，电子控制单元9根据所述怠速闭环踏板输出自动调节油门踏板的开度，来调节柴油机7在怠速阶段的转速，以将柴油机怠速阶段的转速维持在目标怠速附近；即通过对目标怠速循环喷油量和油门踏板开度的调节来实现对怠速阶段油量的管理和控制。

在柴油机运行阶段，在得到目标运行循环喷油量后，电子控制单元9对所述目标运行循环喷油量进行平滑处理，以使得柴油机中缸体喷油的平滑过渡。

所述电子控制单元9对目标运行循环喷油量进行平滑处理的过程为：

$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{\mathrm{StpSum}}=(Q_{\mathrm{Bas}}-Q_{\mathrm{DesLst}})\&times;K_p-(N_{\mathrm{Act}}-N_{\mathrm{Lst}})\&times;K_i;\\ Q_{\mathrm{Stp}}=Q_{\mathrm{StpSum}}/3;\\ Q_{\mathrm{Des}}=Q_{\mathrm{DesLst}}+Q_{\mathrm{Stp}}\end{array}\right.;$

其中，Q_StpSum为喷油量滤波总步长，Q_Bas为目标运行循环喷油量，Q_DesLst为前一次平滑后目标运行循环喷油量，K_p为油量项系数，N_Act为柴油机运行阶段转速，N_Lst为前一次柴油机运行阶段转速，K_i为转速项系数，Q_Stp为喷油量滤波单次步长，Q_Des为平滑后目标运行循环喷油量。

如图1和图2所示：所述油量管理控制方法包括如下步骤：

a、柴油机起动，电子控制单元9根据冷却液温度传感器12检测的冷却液温度值对电子控制单元9内的起动阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标起动外特性循环喷油量曲线；

电子控制单元9对起动阶段外特性循环喷油量曲线进行修正的方法为：

$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{C\ln \mathrm{tCor}}=Q_{\mathrm{Capbas}}\&times;K_{C\ln t}\&times;(T_{C\ln \mathrm{tStd}}-T_{C\ln \mathrm{tAct}});\\ Q_{\mathrm{CapFlCor}}=Q_{\mathrm{Capbas}}+Q_{C\ln \mathrm{tCor}};\end{array}\right.$

其中，Q_ClntCor为冷却液温度对油量的修正量，Q_Capbas为起动阶段外特性循环喷油量曲线上相应的循环喷油量，K_Clnt为冷却液温度修正系数，T_ClntStd为标准冷却液温度，T_ClntAct为实测冷却液温度，Q_CapFlCor为目标起动外特性循环喷油量曲线上相应的循环喷油量。

b、电子控制单元9通过曲轴位置传感器11检测的曲轴位置信号得到柴油机起动阶段转速，电子控制单元9根据所述柴油机起动阶段转速与目标起动外特性循环喷油量曲线得到目标起动循环喷油量，且电子控制单元9根据柴油机起动阶段转速得到起动阶段目标轨压值，电子控制单元9根据目标起动循环喷油量及起动阶段目标轨压值得到并向供油阀10输出第一脉冲驱动信号，以使得供油阀10在所述第一脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标起动循环喷油量；

电子控制单元9在起动阶段的油量管理和控制与前述过程一致，此处不再赘述；

c、柴油机进入运行阶段后，电子控制单元9根据大气压力传感器13检测的大气压力值及燃油温度传感器15检测的燃油温度值对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标运行外特性循环喷油量曲线；

电子控制单元9对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正的方法包括如下步骤：

c1、若P_AirAct≥P_AirStd,Q_APCor=0；

c2、若P_AirLo<P_AirAct<P_AirStd，则Q_APCor=Q_Capbas×K_AP×(P_AirAct-P_AirSrd)；

c3、若P_AirAct≤P_AirLo,Q_APCor=Q_Capbas×K_AP×(P_AirLo-P_AirStd)；

c4、若T_FLAct≥T_FLHi,Q_FLCor=Q_Capbas×K_FL×(T_FLHi-T_FLStd)；

c5、若T_FLLo<T_FLAct<T_FLHi,Q_FLCor=Q_Capbas×K_FL×(T_FLAct-T_FLStd)；

c6、若T_FLAct≤T_FLLo,Q_FLCor=Q_capbas×K_FL×(T_FLLo-T_FLStd)；

c7、Q_CapFLCor=Q_Capbas+Q_APCor+Q_FLCor；

其中，P_AirAct为实测大气压力，P_AirStd为标准大气压力，P_AirLo为大气压力下限，T_FLAct为实测燃油温度，T_FLLo为燃油温度下限，T_FLHi为燃油温度上限，T_FLStd为标准燃油温度，Q_APCor为大气压力对运行阶段循环喷油量的修正量，Q_FLCor为燃油温度对运行阶段外特性循环喷油量的修正量，Q_Capbas为运行阶段外特性循环喷油量曲线上相应的循环喷油量值，K_AP为大气压力修正系数，K_FL为燃油温度修正系数，Q_CapFLCor为目标运行外特性循环喷油量曲线上相应的循环喷油量。

d、电子控制单元9根据曲轴位置传感器11检测的曲轴位置信号得到柴油机运行阶段转速，电子控制单元9根据所述柴油机运行阶段转速及油门踏板传感器12检测的油门踏板开度信号与目标运行外特性循环喷油量曲线得到目标运行循环喷油量，电子控制单元9根据柴油机运行阶段转速及目标运行循环喷油量得到运行阶段目标轨压值，且电子控制单元9根据目标运行外特性循环喷油量及运行阶段目标轨压值得到并向供油阀10输出第二脉冲信号，以使得供油阀10在所述第二脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标运行循环喷油量。

电子控制单元9根据曲轴位置传感器11检测的曲轴位置信号得到柴油机运行阶段转速，电子控制单元9根据所述柴油机运行阶段转速及油门踏板传感器12检测的油门踏板开度信号与目标运行外特性循环喷油量曲线得到目标运行循环喷油量的方法为：

N₁=N_a+R_ped×(N_b-N_a)；

N₂=N_amax+R_ped×(N_bmax-N_amax)；

若N_Act≤N₁,Q_bas=Q_Act；

若N₁<N_Act<N₂,Q_bas=Q₁×(N₂-N_Act)/(N₂-N₁)；

若N_Act≤N₁，Q_bas由N_Act查找运行阶段外特性循环喷油量曲线得到；

若N_Act≥N₂,Q_bas=0；

其中，N_a、N_b、N_amax、N_bmax为标定常量，R_ped为油门踏板开度，N_Act柴油机运行阶段转速，Q₁为根据N₁查运行阶段外特性循环喷油量曲线得到的循环喷油量值，Q_Act为根据N_Act查运行阶段外特性循环喷油量曲线得到的外特性循环喷油量值，Q_bas为目标运行循环喷油量。N_a为油门踏板全松下目标循环喷油量最大时对应的柴油机转速，N_amax为油门踏板全松下目标循环喷油量为0时对应的柴油机转速，N_b为油门踏板最大目标循环喷油量最大时对应的柴油机转速，N_bmax为油门踏板最大目标循环喷油量最小时对应的柴油机转速。N_a、N_b、N_amax、N_bmax的设定决定了柴油机的动力性、驾驶性。

电子控制单元9照柴油机每缸喷油量进行油量步长的改变，从而保证各缸喷油的平滑过渡，满足工况突变情况下柴油机工作的平顺性，具体的滤波平滑过程如前所述。本发明实施时，柴油机起动阶段喷油量较大，起动成功后转速上升，喷油量需要迅速下降至怠速油量，油量项系数应该设置大一点，否则会引起柴油机转速超调。柴油机正常运行时，当工况发生变化，喷油量需要平滑过渡，油量项系数应适当调小，因此设置两套油量项系数K_p1和K_p2，进入运行工况2秒以内，使用较大的油量项系数K_p1，2秒以后使用较小的油量项系数K_p2。两套油量项系数K_p1和K_p2为在电子控制单元9内预先设置。

本发明在电子控制单元9内预先存储外特性循环喷油量曲线，所述外特性循环喷油量曲线包括起动阶段外特性循环喷油量曲线及运行阶段外特性循环喷油量曲线；通过冷却液温度传感器14检测的冷却液温度对起动阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标起动外特性循环喷油量曲线；通过大气压力传感器13检测的大气压力值及燃油温度传感器15检测的燃油温度值对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标运行外特性循环喷油量曲线；电子控制单元9根据修正后得到目标起动外特性循环喷油量曲线及目标运行外特性循环喷油量曲线来获取相应的目标循环喷油量，电子控制单元9根据目标轨压值及对应的目标循环喷油量生成脉冲驱动信号，以驱动供油阀10，实现需要的循环喷油量，实现对柴油机的转速和扭矩的调节，结构简单紧凑，油量控制精度高，适用性好，安全可靠。

Claims (10)

1.一种柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制系统，包括供油阀（10）及用于驱动控制所述供油阀（10）工作状态的电子控制单元（9）；其特征是：所述电子控制单元（9）与用于检测柴油机状态及环境状态的传感器模组（8）连接，所述传感器模组（8）包括曲轴位置传感器（11）、油门踏板传感器（12）、大气压力传感器（13）、冷却液温度传感器（14）及燃油温度传感器（15）；所述电子控制单元（9）内预存储有外特性循环喷油量曲线，所述外特性循环喷油量曲线包括起动阶段外特性循环喷油量曲线及运行阶段外特性循环喷油量曲线；

在柴油机初始起动阶段，电子控制单元（9）根据冷却液温度传感器（14）检测的冷却液温度值对起动阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标起动外特性循环喷油量曲线；电子控制单元（9）通过曲轴位置传感器（11）检测的曲轴位置信号得到柴油机起动阶段转速，电子控制单元（9）根据所述柴油机起动阶段转速与目标起动外特性循环喷油量曲线得到目标起动循环喷油量，且电子控制单元（9）根据柴油机起动阶段转速得到起动阶段目标轨压值，电子控制单元（9）根据目标起动循环喷油量及起动阶段目标轨压值得到并向供油阀（10）输出的第一脉冲驱动信号，以使得供油阀（10）在所述第一脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标起动循环喷油量；

在柴油机运行阶段，电子控制单元（9）根据大气压力传感器（13）检测的大气压力值及燃油温度传感器（15）检测的燃油温度值对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标运行外特性循环喷油量曲线；电子控制单元（9）根据曲轴位置传感器（11）检测的曲轴位置信号得到柴油机运行阶段转速，电子控制单元（9）根据所述柴油机运行阶段转速及油门踏板传感器（12）检测的油门踏板开度信号与目标运行外特性循环喷油量曲线得到目标运行循环喷油量，电子控制单元（9）根据柴油机运行阶段转速及目标运行循环喷油量得到运行阶段目标轨压值，且电子控制单元（9）根据目标运行外特性循环喷油量及运行阶段目标轨压值得到并向供油阀（10）输出的第二脉冲信号，以使得供油阀（10）在所述第二脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标运行循环喷油量。

2.根据权利要求1所述的柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制系统，其特征是：在柴油机怠速阶段，电子控制单元（9）根据大气压力传感器（13）检测的大气压力值及燃油温度传感器（15）检测的燃油温度值对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标怠速外特性循环喷油量曲线；电子控制单元（9）根据曲轴位置传感器（11）检测的曲轴位置信号得到柴油机怠速阶段转速，电子控制单元（9）将柴油机怠速阶段转速与电子控制单元（9）内预设的目标怠速转速进行比较，并根据所述柴油机怠速阶段转速与目标怠速转速的比较结果自动调节怠速阶段油门踏板开度，电子控制单元（9）根据所述柴油机怠速阶段转速及柴油机怠速阶段油门踏板开度与目标怠速外特性循环喷油量曲线得到目标怠速循环喷油量，电子控制单元（9）根据柴油机怠速阶段转速及目标怠速循环喷油量得到怠速阶段目标轨压值；

电子控制单元（9）根据目标怠速循环喷油量及怠速阶段目标轨压值得到并向供油阀（10）输出的第三脉冲信号，以将柴油机怠速阶段转速维持在目标怠速转速。

3.根据权利要求1所述的柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制系统，其特征是：在柴油机运行阶段，在得到目标运行循环喷油量后，电子控制单元（9）对所述目标运行循环喷油量进行平滑处理，以使得柴油机中缸体喷油的平滑过渡。

4.根据权利要求3所述的柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制系统，其特征是：所述电子控制单元（9）对目标运行循环喷油量进行平滑处理的过程为：

$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{\mathrm{StpSum}}=(Q_{\mathrm{Bas}}-Q_{\mathrm{DesLst}})\&times;K_p-(N_{\mathrm{Act}}-N_{\mathrm{Lst}})\&times;K_i;\\ Q_{\mathrm{Stp}}=Q_{\mathrm{StpSum}}/3;\\ Q_{\mathrm{Des}}=Q_{\mathrm{DesLst}}+Q_{\mathrm{Stp}}\end{array}\right.;$

其中，Q_StpSum为喷油量滤波总步长，Q_Bas为目标运行循环喷油量，Q_DesLst为前一次平滑后目标运行循环喷油量，K_p为油量项系数，N_Act为柴油机运行阶段转速，N_Lst为前一次柴油机运行阶段转速，K_i为转速项系数，Q_Stp为喷油量滤波单次步长，Q_Des为平滑后目标运行循环喷油量。

5.根据权利要求1所述的柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制系统，其特征是：在柴油机停机阶段，电子控制单元（9）使得供油阀（10）输出的循环喷油量为零。

6.一种柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制方法，其特征是，所述油量管理控制方法包括如下步骤：

（a）、柴油机起动，电子控制单元（9）根据冷却液温度传感器（12）检测的冷却液温度值对电子控制单元（9）内的起动阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标起动外特性循环喷油量曲线；

（b）、电子控制单元（9）通过曲轴位置传感器（11）检测的曲轴位置信号得到柴油机起动阶段转速，电子控制单元（9）根据所述柴油机起动阶段转速与目标起动外特性循环喷油量曲线得到目标起动循环喷油量，且电子控制单元（9）根据柴油机起动阶段转速得到起动阶段目标轨压值，电子控制单元（9）根据目标起动循环喷油量及起动阶段目标轨压值得到并向供油阀（10）输出第一脉冲驱动信号，以使得供油阀（10）在所述第一脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标起动循环喷油量；

（c）、柴油机进入运行阶段后，电子控制单元（9）根据大气压力传感器（13）检测的大气压力值及燃油温度传感器（15）检测的燃油温度值对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正，得到目标运行外特性循环喷油量曲线；

（d）、电子控制单元（9）根据曲轴位置传感器（11）检测的曲轴位置信号得到柴油机运行阶段转速，电子控制单元（9）根据所述柴油机运行阶段转速及油门踏板传感器（12）检测的油门踏板开度信号与目标运行外特性循环喷油量曲线得到目标运行循环喷油量，电子控制单元（9）根据柴油机运行阶段转速及目标运行循环喷油量得到运行阶段目标轨压值，且电子控制单元（9）根据目标运行循环喷油量及运行阶段目标轨压值得到并向供油阀（10）输出第二脉冲信号，以使得供油阀（10）在所述第二脉冲驱动信号驱动下得到所需的目标运行循环喷油量。

7.根据权利要求6所述的柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制方法，其特征是，所述步骤（d）中，在柴油机运行阶段，在得到目标运行循环喷油量后，电子控制单元（9）对所述目标运行循环喷油量进行平滑处理，以使得柴油机中缸体喷油的平滑过渡；

所述电子控制单元（9）对目标运行循环喷油量进行平滑处理的过程为：

$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{\mathrm{StpSum}}=(Q_{\mathrm{Bas}}-Q_{\mathrm{DesLst}})\&times;K_p-(N_{\mathrm{Act}}-N_{\mathrm{Lst}})\&times;K_i;\\ Q_{\mathrm{Stp}}=Q_{\mathrm{StpSum}}/3;\\ Q_{\mathrm{Des}}=Q_{\mathrm{DesLst}}+Q_{\mathrm{Stp}}\end{array}\right.;$

其中，Q_StpSum为喷油量滤波总步长，Q_Bas为目标运行循环喷油量，Q_DesLst为前一次平滑后目标运行循环喷油量，K_p为油量项系数，N_Act为柴油机运行阶段转速，N_Lst为前一次柴油机运行阶段转速，K_i为转速项系数，Q_Stp为喷油量滤波单次步长，Q_Des为平滑后目标运行循环喷油量。

8.根据权利要求6所述的柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制方法，其特征是，所述步骤（a）中，电子控制单元（9）对起动阶段外特性循环喷油量曲线进行修正的方法为：

$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{C\ln \mathrm{tCor}}=Q_{\mathrm{Capbas}}\&times;K_{C\ln t}\&times;(T_{C\ln \mathrm{tStd}}-T_{C\ln \mathrm{tAct}});\\ Q_{\mathrm{CapFlCor}}=Q_{\mathrm{Capbas}}+Q_{C\ln \mathrm{tCor}};\end{array}\right.$

其中，Q_ClntCor为冷却液温度对外特性油量的修正量，Q_Capbas为起动阶段外特性循环喷油量曲线上相应的循环喷油量，K_Clnt为冷却液温度修正系数，T_ClntStd为标准冷却液温度，T_ClntAct为实测冷却液温度，Q_CapFlCor为目标起动外特性循环喷油量曲线上相应的循环喷油量。

9.根据权利要求6所述的柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制方法，其特征是，所述步骤（c）中，电子控制单元（9）对运行阶段外特性循环喷油量曲线进行修正的方法包括如下步骤：

（c1）、若P_AirAct≥P_AirStd,Q_APCor=0；

（c2）、若P_AirLo<P_AirAct<P_AirStd，则Q_APCor=Q_Capbas×K_AP×(P_AirAct-P_AorSrd)；

（c3）、若P_AirAct≤P_AirLo,Q_APCor=Q_Capbas×K_AP×(P_AirLo-P_AirStd)；

（c4）、若T_FLAct≥≥T_FLHi,Q_FLCor=Q_Capbas×K_FL×(T_FLHi-T_FLSd)；

（c5）、若T_FLLo<T_FLAct<T_FLHi,Q_FLCor=Q_Capbas×K_FL×(T_FLAct-T_FLStd)；

（c6）、若T_FLAct≤T_FLLo,Q_FLCor＝Q_capbas×K_FL×(T_FLLo-T_FLStd)；

（c7）、Q_CapFLCor=Q_Capbas+Q_APCor+Q_FLCor；

其中，P_AirAct为实测大气压力，P_AirStd为标准大气压力，P_AirLo为大气压力下限，T_FLAct为实测燃油温度，T_FLLo为燃油温度下限，T_FLHi为燃油温度上限，T_FLStd为标准燃油温度，Q_APCor为大气压力对运行阶段外特性循环喷油量的修正量，Q_FLCor为燃油温度对运行阶段外特性循环喷油量的修正量，Q_Capbas为运行阶段外特性循环喷油量曲线上相应的循环喷油量值，K_AP为大气压力修正系数，K_FL为燃油温度修正系数，Q_CapFLCor为目标运行外特性循环喷油量曲线上相应的循环喷油量。

10.根据权利要求6所述的柴油机电控蓄压分配式共轨系统的油量管理控制方法，其特征是，所述步骤（d）中，电子控制单元（9）根据曲轴位置传感器（11）检测的曲轴位置信号得到柴油机运行阶段转速，电子控制单元（9）根据所述柴油机运行阶段转速及油门踏板传感器（12）检测的油门踏板开度信号与目标运行外特性循环喷油量曲线得到目标运行循环喷油量的方法为：

N₁=N_a+R_ped×(N_b-N_a)；

N₂＝N_amax+R_ped×(N_bmax-N_amax)；

若N_Act≤N₁,Q_bas=Q_Act；

若N₁<N_Act<N₂,Q_bas=Q₁×(N₂-N_Act)/(N₂-N₁)；

若N_Act≥N₂,Q_bas=0；

其中，N_a、N_b、N_amax、N_bmax为标定常量，R_ped为油门踏板开度，N_Act柴油机运行阶段转速，Q₁为根据N₁查运行阶段外特性循环喷油量曲线得到的循环喷油量值，Q_Act为根据N_Act查运行阶段外特性循环喷油量曲线得到的外特性循环喷油量值，Q_bas为目标运行循环喷油量。

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