CN106593668B - 轨压传感器故障模式下轨压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轨压传感器故障模式下轨压控制方法，本发明在轨压传感器线性漂移故障模式下，通过对传感器的校正，实现轨压的控制；在轨压传感器非线性漂移故障时，通过压力调节阀实现轨压的控制；应用本发明后，在出现轨压传感器故障时，仍然能够实现共轨压力全工况、大范围、高精度的调节，发动机的性能与故障前基本接近，提高了轨压传感器故障时系统的动力性、燃油经济性和排放性能。

Description

轨压传感器故障模式下轨压控制方法

技术领域

本发明涉及内燃机控制领域，尤其是一种电子限压阀共轨系统的轨压控制策略。

背景技术

柴油机电控共轨技术的快速发展，极大地改善了柴油机动力性和和排放。为了满足更加严格的排放法规，对高压共轨系统的轨压控制提出了更高的要求，特别是在轨压传感器和进油计量阀故障状态下的轨压控制。

目前常用机械式压力限制阀来实现故障模式轨压控制和超高压安全保护。其原理是根据共轨管最大允许的压力和供油泵的最大供油，来确定限压阀节流小孔直径、弹簧刚度等结构参数的值。

采用机械式压力限制阀在故障模式时共轨压力只能保持一个恒定值，工况变换时不能实现压力调节，发动机的动力性能、经济性能以及排放性能与正常状态相比都明显恶化，发动机仅能实现跛行。

专利（1）中国专利CN102016271A提出了一种用于确定共轨喷射系统中轨压的方法。在该方法中提出在轨压传感器出故障时，根据用于内燃机曲轴运动的角速度度量的测量参量，该测量参量通常具有基本上呈周期性的变化曲线，其中该变化曲线的幅值是作用于曲轴上的变换力矩的度量，该变换力矩首先通过气缸中的压缩与卸压引起。在没有进行燃料喷射的工况下，也就是在所有通过共轨系统得到供给的喷射阀门关闭的情况下，而且排除喷射阀门上可能存在开关泄漏的情况，轨压的变化会导致曲轴角速度随时间变化，以这个原理为基础可以确定共轨系统中的轨压。

该方案提出的基础是参照工况和当前工况作用在曲轴上的力矩除了轨压引起的不同外其他的要保持相同，这在发动机正常工作中很难满足，该方案也提出了优先运用在喷油器不喷油的工况下轨压的判定。因此，使用该方法很难满足在发动机全工况下轨压控制。

专利（2）中国专利CN102112722A提出了一种调节共轨喷射系统的蓄压器中的燃料压力的方法。该方案提出在轨压传感器出故障时，当前的喷射时间基于从发动机转速传感器的输出信号中推导出来的转速实际值与预先设定的转速额定值之间的比较，如果转速实际值偏离于预先设定的转速额定值，则控制单元改变喷射时间把转速调节到它的转速额定值，在喷射时间增加时，压力调节执行机构的通过量也会增大。在喷射时间变少的情况下，压力调节执行机构的通过量也会降低，从而使得轨压维持设定轨压。

该方案可以实现轨压传感器故障模式下，设定工况点的轨压控制。但工况点的所用条件都应该保证和设定工况点保持一致，不能实现故障模式下轨压灵活控制，且在控制过程中发动机会有一段时间工作在不适当的轨压下，造成排放和动力性能恶化。

发明内容

高压轨管内燃油压力的准确测量是共轨系统轨压控制的出发点，目前共轨系统大都采用传感器进行压力测量。本发明技术针对轨压传感器故障状况，提出了一种轨压传感器故障模式下轨压控制方法，是一种轨压传感器故障状况下共轨系统压力全工况、大范围、高精度调节的方法。本发明采用的技术方案是：

一种轨压传感器故障模式下轨压控制方法，在检测到轨压传感器故障后，首先区分轨压传感器故障类型；

(a)，如果轨压传感器故障为线性漂移故障，选择运行时或者停机过程中对轨压传感器的计算系数进行校正；然后利用校正后的轨压传感器监测轨压，流量调节阀和压力调节阀均闭环控制轨压；轨压传感器的计算系数是指轨压传感器的AD采样值与轨压的对应关系；

(b)，如果轨压传感器故障为非线性漂移故障，则通过压力调节阀实现轨压的控制。

进一步地，所述步骤(a)中，轨压传感器的运行时校正过程包括：

在运行过程中，如果满足运行时轨压传感器校正条件，则：

在一个设定校正点或当前轨压在设定校正点对应轨压邻近范围内时，流量调节阀开环，流量调节阀供油量为在前馈的基础上加上一个偏差补偿量ΔQS；轨压由压力调节阀开环控制，调节压力调节阀控制轨压值，使得实际轨压稳定在目标轨压，记录此时由压力调节阀设定的轨压值和对应的轨压传感器的AD采样值，并对轨压传感器的计算系数进行修正；

利用上述相同的方法对多个设定校正点进行轨压传感器计算系数的校正。

更进一步地，所述运行时轨压传感器校正条件，需满足下列条件：

发动机水温超过暖机完成温度；

满足发动机工作稳定的条件，即发动机转速、喷油量、轨压稳定在各自设定范围内；

发动机燃油系统无故障。

进一步地，所述步骤(a)中，轨压传感器的停机时校正过程包括：

在停机过程中，如果满足停机时轨压传感器校正条件，则：

关闭喷油器，逐级减小压力调节阀的电流至校正点对应电流，使得轨压下降，待轨压稳定后记录当前的轨压传感器的AD采样值以及当前由压力调节阀控制的轨压值，直至遍历全部校正点；使用记录的数据，对轨压传感器的计算系数进行修正。

更进一步地，所述停机时轨压传感器校正条件，需满足下列条件：

发动机水温超过暖机完成温度；

发动机停止运行过程中轨压高于预定值，保证能够实现逐级降低轨压。

进一步地，所述步骤(b)，如果轨压传感器故障为非线性漂移故障，则：

流量调节阀和压力调节阀采用开环控制，流量调节阀供油量在前馈的基础上加上一个偏差补偿量ΔQS，压力调节阀根据目标轨压查找相应预标定的轨压-电流表格获得驱动电流数值，从而控制轨压维持在目标轨压。

本发明的优点在于：本发明在轨压传感器线性漂移故障模式下，通过对传感器的校正，实现轨压的控制；在轨压传感器非线性漂移故障时，通过压力调节阀实现轨压的控制；应用本发明后，在出现轨压传感器故障时，仍然能够实现共轨压力全工况、大范围、高精度的调节，发动机的性能与故障前基本接近，提高了轨压传感器故障时系统的动力性、燃油经济性和排放性能。

附图说明

图1为实施本发明的燃油系统结构图。

图2为本发明的运行时轨压传感器校正条件判断流程图。

图3为本发明的轨压传感器运行时校正流程图。

图4为本发明的停机时轨压传感器校正条件判断流程图。

图5为本发明的轨压传感器停机时校正流程图。

图6为本发明的轨压传感器非线性漂移故障时轨压传感器的校正流程图。

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。

图1显示了实施本发明的燃油系统结构图。输油泵5从油箱1中输送燃油给高压泵7，流量调节阀6控制进入高压泵7的燃油流量，燃油经高压泵7加压后储存到高压轨管10中，喷油器12通过高压油管和高压轨管10连接。压力调节阀11通过释放高压燃油到回油管8中，降低高压轨管10中的压力，回油管8中的回油最终回到油箱1中。

此外，该系统还包括一个控制单元2，它控制流量调节阀6、压力调节阀11和喷油器12，并且通过轨压传感器9来监测高压轨管10中的燃油压力即轨压。压力调节阀11采用电子限压阀，有时也被成为压力控制阀。

通过流量调节阀（MCV）6可控制进入高压泵的燃油体积流量；通过压力调节阀（PCV）11可控制轨内压力超过设定值时使多余的燃油回流到油箱1，控制整个系统的控制单元2，在传感器故障模式下，通过控制这两个阀来完成轨压的持续稳定控制。

在检测到轨压传感器故障后，首先区分轨压传感器故障类型；

(a)，如果轨压传感器故障为线性漂移故障，选择运行时或者停机过程中对轨压传感器的计算系数进行校正；

在运行过程中，如果满足运行时轨压传感器校正条件，包括发动机水温到达阈值、转速稳定、喷油稳定等，则：在一个设定自学习点（即校正点）或当前轨压在设定自学习点对应轨压邻近范围内时，流量调节阀6开环，流量调节阀供油量为在前馈的基础上加上一个偏差补偿量ΔQS；轨压由压力调节阀11开环控制，调节压力调节阀11控制轨压值，使得实际轨压稳定在目标轨压，记录此时由压力调节阀11设定的轨压值和对应的轨压传感器的AD采样值，并对轨压传感器9的计算系数进行修正；轨压传感器的计算系数是指轨压传感器的AD采样值与轨压的对应关系；

利用上述相同的方法对多个自学习点进行轨压传感器计算系数的校正；

在停机过程中，如果满足停机时轨压传感器校正条件，包括发动机水温到达阈值、轨内压力高于阈值等，则：关闭喷油器12，逐级减小压力调节阀11的电流至校正点对应电流，使得轨压下降，待轨压稳定后记录当前的轨压传感器9的AD采样值以及当前由压力调节阀11控制的轨压值，直至遍历全部校正点；使用记录的数据，对轨压传感器9的计算系数进行修正；

然后利用校正后的轨压传感器监测轨压，流量调节阀6和压力调节阀11均闭环控制轨压。

图2显示了轨压传感器线性漂移故障时，轨压传感器9的运行时校正条件判断过程。判断发动机水温是否超过暖机完成温度，保证发动机已完成暖机；判断发动机转速、喷油量、轨压是否稳定，保证发动机稳态运行；判断发动机燃油系统是否无故障，保证燃油系统正常。任一条件不满足，则不进行传感器校正。所有条件满足后，判断轨压是否在自学习点对应轨压附近，达到要求后开始进入轨压传感器校正。

图3显示了轨压传感器运行时校正示意图。满足运行时轨压传感器校正条件后，流量调节阀（MCV）6开环，轨压由压力调节阀（PCV）11开环控制，流量调节阀（MCV）6供油量为在前馈（前馈是指发动机当前供油量）的基础上加上一个偏差补偿量ΔQS，调节压力调节阀（PCV）11控制轨压值，使得实际轨压稳定在目标轨压。当前压力调节阀（PCV）11控制驱动电流对应的压力为校正后的轨压，记录该轨压值以及此时对应的轨压传感器的AD采样值。

图4显示了轨压传感器线性漂移故障时，轨压传感器的停机时校正条件判断过程。判断发动机水温THW是否超过暖机完成温度，保证发动机已完成暖机；判断发动机停止运行过程中轨压高于预定值，保证能够实现逐级降低轨压。任一条件不满足则不进行校正。

图5显示了轨压传感器停机时校正示意图。满足停机时轨压传感器校正条件后，关闭喷油器12，逐级减小压力调节阀的电流至校正点对应电流，记录此时的压力以及轨压传感器对应的AD采样值，直至遍历全部校正点。使用记录的数据，对压力传感器计算系数进行修正，完成轨压传感器的校正。

(b)，如果轨压传感器故障为非线性漂移故障，则通过压力调节阀实现轨压的控制；

图6显示轨压传感器非线性漂移故障时，轨压传感器的校正过程。流量调节阀（MCV）6开环，轨压由压力调节阀（PCV）11开环控制，流量调节阀（MCV）供油量为在前馈的基础上加上一个偏差补偿量ΔQS，既能保证当前工况下所需的油量，又能尽量减少多余的供油产生的能耗。压力调节阀（PCV）11根据目标轨压，查找对应的轨压-电流表格，获取压力调节阀（PCV）电流控制参数，控制轨压维持在目标轨压。

Claims (4)

1.一种轨压传感器故障模式下轨压控制方法，其特征在于：

在检测到轨压传感器故障后，首先区分轨压传感器故障类型；

(a)，如果轨压传感器故障为线性漂移故障，选择运行时或者停机过程中对轨压传感器的计算系数进行校正；然后利用校正后的轨压传感器监测轨压，流量调节阀和压力调节阀均闭环控制轨压；轨压传感器的计算系数是指轨压传感器的AD采样值与轨压的对应关系；

(b)，如果轨压传感器故障为非线性漂移故障，则通过压力调节阀实现轨压的控制；

所述步骤(a)中，轨压传感器的运行时校正过程包括：

在运行过程中，如果满足运行时轨压传感器校正条件，则：

在一个设定校正点或当前轨压在设定校正点对应轨压邻近范围内时，流量调节阀开环，流量调节阀供油量为在前馈的基础上加上一个偏差补偿量ΔQS；轨压由压力调节阀开环控制，调节压力调节阀控制轨压值，使得实际轨压稳定在目标轨压，记录此时由压力调节阀设定的轨压值和对应的轨压传感器的AD采样值，并对轨压传感器的计算系数进行修正；

利用上述相同的方法对多个设定校正点进行轨压传感器计算系数的校正；

所述步骤(a)中，轨压传感器的停机时校正过程包括：

在停机过程中，如果满足停机时轨压传感器校正条件，则：

关闭喷油器，逐级减小压力调节阀的电流至校正点对应电流，使得轨压下降，待轨压稳定后记录当前的轨压传感器的AD采样值以及当前由压力调节阀控制的轨压值，直至遍历全部校正点；使用记录的数据，对轨压传感器的计算系数进行修正。

2.如权利要求1所述的轨压传感器故障模式下轨压控制方法，其特征在于：

所述运行时轨压传感器校正条件，需满足下列条件：

发动机水温超过暖机完成温度；

满足发动机工作稳定的条件，即发动机转速、喷油量、轨压稳定在各自设定范围内；

发动机燃油系统无故障。

3.如权利要求1所述的轨压传感器故障模式下轨压控制方法，其特征在于：

所述停机时轨压传感器校正条件，需满足下列条件：

发动机水温超过暖机完成温度；

发动机停止运行过程中轨压高于预定值，保证能够实现逐级降低轨压。

4.如权利要求1所述的轨压传感器故障模式下轨压控制方法，其特征在于：

所述步骤(b)，如果轨压传感器故障为非线性漂移故障，则：

流量调节阀和压力调节阀采用开环控制，流量调节阀供油量在前馈的基础上加上一个偏差补偿量ΔQS，压力调节阀根据目标轨压查找相应预标定的轨压-电流表格获得驱动电流数值，从而控制轨压维持在目标轨压。