CN105402043B - 单缸柴油机的燃油喷射的控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

单缸柴油机的燃油喷射的控制系统，包括：其中包括油门踏板位置传感器（12）和冷却水温传感器（17）的一组运行工况传感器（10），可接收来自运行工况传感器输入信号的输入信号接口（20），与输入信号接口相连接的控制单元（30），以及设置于单缸柴油机凸轮轴或启动轴（80）的转速传感器（14），该转速传感器藉由一个转速校正电路（40）与控制单元相连，转速传感器。该控制系统可以简单、快速地确定单缸柴油机的转速及运行冲程，进而实时、快速地确定单缸柴油机的燃油喷射量和喷射正时。

Description

单缸柴油机的燃油喷射的控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及柴油机燃油喷射的控制系统，特别是用于单缸柴油机的控制系统，及这种控制系统的控制方法。
背景技术
目前多缸柴油机的燃油喷射的控制系统中，通常同时在曲轴和凸轮轴上设置转速传感器，以检测柴油机转速并进行判缸。但在单缸机中，由于凸轮轴空间有限，则仅在曲轴上设置转速传感器。但仅以曲轴转速无法直接确定喷射正时，还需进行一系列的曲轴转速计算和比较，才能确柴油机的喷射正时，从而延长响应时间、降低控制精度。
发明内容
本发明旨在提供一种单缸柴油机的燃油喷射的控制系统，它可以简单、快速地确定单缸柴油机的转速及运行冲程，进而实时、快速地确定单缸柴油机的燃油喷射量和喷射正时。
本发明还提供一种单缸柴油机的燃油喷射的控制系统，它可以减少接收到的转速信号所受的干扰，并且可以适应柴油机较大的转速信号幅值变化范围。
本发明另提供一种单缸柴油机的燃油喷射的控制方法，它可以藉由简单的方法确定单缸柴油机的转速及运行冲程，进而实时、快速地确定单缸柴油机的燃油喷射量和喷射正时。
本发明又提供一种单缸柴油机的燃油喷射的控制方法，它可以减少接收到的转速信号所受的干扰，并且可以适应柴油机较大的转速信号幅值变化范围。
为此，本发明还提供了单缸柴油机的燃油喷射的控制系统，它包括：其中包括一个油门踏板位置传感器和一个冷却水温传感器的一组运行工况传感器，一个可接收来自运行工况传感器输入信号的输入信号接口，一个与该输入信号接口相连接的控制单元，以及一个转速传感器，该转速传感器藉由一个转速校正电路与控制单元相连接，转速传感器设置于单缸柴油机凸轮轴或起动轴上。
根据单缸柴油机的燃油喷射的控制系统的再一种示意性实施方式，其中转速校正电路包括：一个与转速传感器相连的滤波限幅电路，一个可预设至少一个参考电压的比较电压设置电路，和一个连接滤波限幅电路和比较电压设置电路的比较器，该比较器用于比较滤波限幅电路的输出值和比较电压设置电路的参考电压。
根据单缸柴油机的燃油喷射的控制系统的其他示意性实施方式，其中比较电压设置电路具有一个高速参考电压和一个低速参考电压；或者，与比较电压设置电路相连的比较器的输入端和比较器的输出端之间并联一个回差反馈电阻，或者，运行工况传感器还包括大气压力传感器和挡位传感器。
本发明还提供了上述单缸柴油机的燃油喷射的控制系统的控制方法，它包括如下步骤：控制单元藉由转速校正电路接收来自单缸柴油机的凸轮轴上或起动轴上的转速信号，根据转速信号判断单缸柴油机的转速并确定其上止点，藉由输入信号接口接收单缸柴油机的油门踏板位置信号，比较油门踏板位置与单缸柴油机预设的怠速油门位置，若油门踏板位置大于怠速油门位置，则至少根据油门踏板位置和转速信号确定燃油喷射，若油门踏板位置不大于怠速油门位置，则至少根据单缸柴油机的冷却水温确定燃油喷射量，控制单元至少根据转速、上止点和所述燃油喷射量，确定燃油喷射正时。
根据单缸柴油机的燃油喷射的控制方法的再一种示意性实施方式，其中转速信号在转速校正电路中经由滤波限幅电路处理后得到滤波限幅信号，滤波限幅信号与至少一个参考电压进行比较后得到脉冲信号，控制单元利用脉冲信号判断单缸柴油机的转速并确定其上止点。
根据单缸柴油机的燃油喷射的控制方法的其他示意性实施方式，其中参考电压包括一个高速参考电压和一个低速参考电压；或者，在油门踏板位置小于等于怠速油门位置时，燃油喷射量的确定还参考单缸柴油机工作的挡位；或者，在油门踏板位置大于怠速油门位置时，燃油喷射量的确定还参考单缸柴油机工作的大气压力和冷却水温。
采用本发明单缸柴油机的燃油喷射的控制系统和控制方法，可以仅依靠设置在凸轮轴或起动轴上的转速传感器，即可简单快速地确定单缸柴油机的转速及运行冲程，进而可以实时、快速地确定单缸柴油机的燃油喷射量和喷射正时。
另外，因单缸柴油机中凸轮轴或起动轴的空间有限，接收到的转速信号会受到干扰，采用本发明的控制系统和控制方法可以减少干扰信号对燃油喷射量和燃油喷射正时的影响，并且可以适应柴油机较大的转速信号幅值变化范围。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1是单缸柴油机的燃油喷射的控制系统的一种示意性实施方式。
图2用于说明单缸柴油机的燃油喷射的控制系统的转速校正电路的一种示意性实施方式。
图3是单缸柴油机的燃油喷射的控制方法的一种示意性实施方式。
图4是单缸柴油机的燃油喷射的控制方法的另一种示意性实施方式。
标号说明
10 运行工况传感器
12 油门踏板位置传感器
14 转速传感器
17 大气压力传感器
18 冷却水温传感器
19 挡位传感器
20 输入信号接口
30 控制单元
40 转速校正电路
42 滤波限幅电路
44 比较电压设置电路
46 比较器
80 凸轮轴或起动轴
R 回差反馈电阻
Sc 凸轮轴或起动轴的转速信号
Sf 滤波限幅信号
Sp 脉冲信号
Vt 参考电压。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，附图仅用于帮助理解本发明，不代表产品的实际结构和真实比例，在各图中相同的标号表示相同的部分。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
如图1所示，单缸柴油机的燃油喷射的控制系统包括：一组运行工况传感器10、一个输入信号接口20、一个控制单元30、一个转速传感器14、和一个转速校正电路40。
一组运行工况传感器10中包括一个油门踏板位置传感器12和冷却水温传感器17，在单缸柴油机的燃油喷射的控制系统的其他示意性实施方式中，运行工况传感器10中还可以包括大气压力传感器18和挡位传感器19等柴油机的控制系统中常见的传感器。输入信号接口20可接收来自运行工况传感器10的输入信号，其输出端与一个控制单元30相连接。
单缸柴油机的燃油喷射的控制系统还包括一个转速传感器14，该转速传感器14设置于单缸柴油机的凸轮轴或起动轴80上。本发明可以采用任何一种现有的转速传感器，故不再赘述。转速传感器14藉由一个转速校正电路40与控制单元30相连接。转速传感器14输出的凸轮轴或起动轴80的转速信号Sc输入至转速校正电路40，以将转速信号Sc校正为一组脉冲信号Sp，这组脉冲信号输入至控制单元30中，用以确定燃油喷射量和燃油的喷射正时。
由于转速传感器设置在凸轮轴或起动轴80上，检测出的转速可直接对应于柴油机的转速或上止点的位置，因此可以减化控制系统的运算程序，并实现实时控制。由于在柴油机中凸轮轴或起动轴80处的空间有限，因此设置的转速传感器输出的转速信号Sc可能受到外界干扰，影响控制的准确性，因此需要对由凸轮轴或起动轴80输出的转速信号Sc加以校正。
如图2所示，在单缸柴油机的燃油喷射的控制系统的再一种示意性实施方式中，转速校正电路包括一个滤波限幅电路42、一个比较电压设置电路44、和一个比较器46。滤波限幅电路42与安装在凸轮轴上的转速传感器14相连，它接收来自转速传感器14输出的凸轮轴或起动轴的转速信号Sc，并将转速信号Sc经滤波限幅电路42处理为滤波限幅信号Sf。比较电压设置电路44可以预设至少一个参考电压Vt。比较器46对滤波限幅信号Sf和参考电压Vt比较后输出一组脉冲信号Sp。滤波限幅电路42、比较电压设置电路44、和比较器46可采用任何一种已知结构，故其结构和工作原理在此不再赘述。
由于单缸柴油机高速运转时，干扰信号最大可以达到400mV，且频率与正常信号相差不多，仅设置一个参考电压可能无法很好去除干扰信号，因此，如图2所示，在单缸柴油机的燃油喷射的控制系统的一种示意性实施方式中，比较电压设置电路44的参考电压Vt可以根据转速信号Sc选择一个高速参考电压或一个低速参考电压，控制系统根据凸轮轴或起动轴的转速信号Sc选择不同的参考电压，以适应单缸柴油机高、低速转动时，凸轮轴或起动轴上信号变化相差较大的情况。
如图2所示，在单缸柴油机的燃油喷射的控制系统的一种示意性实施方式中，在比较电压设置电路44相连的比较器46的输入端和比较器46的输出端之间并联一个回差反馈电阻R，以避免由于比较器46输入端的寄生反馈所造成的比较器输出振荡，进一步保证脉冲信号Sp的准确性。
如图1所示，在单缸柴油机的燃油喷射的控制系统的一种示意性实施方式中，运行工况传感器还可以包括大气压力传感器18和挡位传感器19，利用这些传感器可以使控制单元30对燃油喷射正时的控制更加准确。
图3显示了单缸柴油机的燃油喷射的控制系统的一种控制方法，现结合图1和图3说明如下。
在步骤S10，转速校正电路40接收来自凸轮轴或起动轴80的转速信号Sc。
在步骤S20，控制单元30根据转速校正电路40输出的脉冲信号Sp判断单缸柴油机的转速及柴油机的上止点。对安装于凸轮轴或起动轴的转速传感器来说，其可以采用任何一种已知的判断方法，在此不再赘述。
在步骤S30，控制单元30比较藉由输入信号接口20接收单缸柴油机的油门踏板位置信号和单缸柴油机预设的怠速油门位置。若在步骤S30的判断结果是油门踏板位置大于怠速油门位置，则在步骤S32中，控制单元30根据油门踏板位置和转速信号确定燃油喷射量；若在步骤S30的判断结果是油门踏板位置不大于怠速油门位置，则在步骤S34中，控制单元30根据冷却水温传感器18的测出的冷却水温确定燃油喷射量。在步骤S36，控制单元30根据转速、上止点和燃油喷射量等依任何一种已知的方法确定燃油喷射正时。
由于在柴油机中凸轮轴或起动轴80处的空间有限，因此设置的转速传感器输出的转速信号Sc可能受到外界干扰，影响控制的准确性，因此需要对由凸轮轴或起动轴80输出的转速信号Sc加以校正，在图4所示的单缸柴油机的燃油喷射的控制方法的再一种示意性实施方式中，在步骤S10，转速校正电路40接收来自凸轮轴或起动轴80的转速信号Sc（参见图2），在步骤S12，转速信号Sc经滤波限幅电路42处理得到滤波限幅信号Sf。在步骤S16，滤波限幅信号Sf与参考电压Vt输入比较器46中进行比较，由比较器46输出一组脉冲信号Sp。在步骤S20，控制单元30根据脉冲信号Sp判断单缸柴油机转速并确定其上止点。经校正的转速信号可以更好地控制单缸柴油机的燃油喷射量和燃油喷射正时。
根据单缸柴油机的燃油喷射的控制方法的其他示意性实施方式，其中参考电压Vt包括一个高速参考电压和一个低速参考电压，以适应更大的柴油机转速变化范围。
在单缸柴油机的燃油喷射的控制方法的其他示意性实施方式中，当油门踏板位置大于怠速油门位置时，燃油喷射量的确定还参考单缸柴油机工作的大气压力和冷却水温。或者当油门踏板位置不大于怠速油门位置时，燃油喷射量的确定还参考单缸柴油机工作的挡位。
采用本发明单缸柴油机的燃油喷射的控制系统和控制方法，可以仅依靠设置在凸轮轴或起动轴上的转速传感器，即可简单快速地确定单缸柴油机的转速及运行冲程，进而可以实时、快速地确定单缸柴油机的燃油喷射量和喷射正时。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.单缸柴油机的燃油喷射的控制系统，包括：
一组运行工况传感器（10），其中包括一个油门踏板位置传感器（12）和一个冷却水温传感器（17）；
一个可接收来自运行工况传感器输入信号的输入信号接口（20）；
一个与该输入信号接口（20）相连接的控制单元（30）；
其特征在于：所述控制系统还包括一个转速传感器（14），该转速传感器（14）藉由一个转速校正电路（40）与所述控制单元（30）相连接，所述转速传感器设置于单缸柴油机凸轮轴或起动轴上，所述转速校正电路（40）包括：
一个与所述转速传感器（14）相连的滤波限幅电路（42），
一个可预设至少一个参考电压的比较电压设置电路（44），和
一个连接所述滤波限幅电路（42）和所述比较电压设置电路（44）的比较器（46），该比较器（46）用于比较所述滤波限幅电路（42）的输出值和所述比较电压设置电路（44）的参考电压。
2.如权利要求1所述的控制系统，其中所述参考电压具有一个高速参考电压和一个低速参考电压。
3.如权利要求1所述的控制系统，其中所述比较器（46）与所述比较电压设置电路（44）相连的输入端和所述比较器的输出端之间还并联一个回差反馈电阻（R）。
4.如权利要求1所述的控制系统，所述运行工况传感器还包括大气压力传感器（18）和挡位传感器（19）。
5.权利要求1所述的单缸柴油机的燃油喷射的控制系统的控制方法，其特征在于包括：
所述控制单元（30）藉由所述转速校正电路（40）接收来自单缸柴油机的凸轮轴上或起动轴上的转速信号；
所述控制单元（30）根据所述转速信号判断所述单缸柴油机的转速并确定其上止点；
所述控制单元（30）藉由输入信号接口（20）接收单缸柴油机的油门踏板位置信号；
所述控制单元（30）比较所述油门踏板位置与单缸柴油机预设的怠速油门位置；
若所述油门踏板位置大于所述怠速油门位置，则所述控制单元（30）至少根据所述油门踏板位置信号和所述转速信号确定燃油喷射量，若所述油门踏板位置不大于所述怠速油门位置，则所述控制单元（30）至少根据所述冷却水温传感器（18）的输出信号确定燃油喷射量；和
所述控制单元（30）至少根据所述转速、所述上止点和所述燃油喷射量，确定燃油喷射正时。
6.如权利要求5所述的控制方法，其中所述转速信号在所述转速校正电路中经由所述滤波限幅电路（42）处理后得到滤波限幅信号，所述滤波限幅信号与至少一个参考电压进行比较后得到脉冲信号，所述控制单元（30）利用所述脉冲信号判断所述单缸柴油机的转速并确定其上止点。
7.如权利要求6所述的控制方法，其中所述参考电压包括一个高速参考电压和一个低速参考电压。
8.如权利要求5所述的控制方法，其中所述油门踏板位置不大于所述怠速油门位置时，燃油喷射量的确定还参考所述单缸柴油机工作的挡位。
9.如权利要求5所述的控制方法，其中所述油门踏板位置大于所述怠速油门位置时，燃油喷射量的确定还参考所述单缸柴油机工作的大气压力和冷却水温。
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