CN106837580B - 共轨系统中燃油喷射量的精确控制方法 - Google Patents

共轨系统中燃油喷射量的精确控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种共轨系统中燃油喷射量的精确控制方法，其包括如下步骤：步骤S1、确定高压泵的实际建压结束点；步骤S2、确定实际建压起始点；步骤S3、根据喷油提前角、喷油脉宽、实际建压起始点、建压结束点，确定压油过程与喷油过程中的无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2；步骤S4、根据发动机工况、无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2，确定喷油脉宽的修正量，并根据所述喷油脉宽修正量对喷油脉宽进行修正，以得到最终喷油脉宽。本发明针对喷油过程轨内压力变化对喷油量的影响，对最终喷射脉宽进行修正，实现燃油喷射量的精确控制。

Description

共轨系统中燃油喷射量的精确控制方法
技术领域
本发明涉及一种方法，尤其是一种共轨系统中燃油喷射量的精确控制方法，属于电控高压共轨控制的技术领域。
背景技术
在电控高压共轨柴油机中，轨内压力的稳定性对喷油量的精度起到决定性作用。随着国家法规对排放水平的提高，轨压的稳定性控制显得越来越重要。
在电控高压共轨系统中，泵油控制和喷油控制是独立的，喷油量的控制是根据当前目标喷油量和当前轨压查表获取喷油器的喷油脉宽（即加电延迟时间），所以，喷油脉宽和喷油过程的实际轨压决定了实际喷油量的大小。轨压是通过控制高压泵的泵油量进行控制的。目前高压泵按结构分为直列泵和转子泵，直列泵的压油速率高，泵油能力强；转子泵结构紧凑，压油速率低，泵油能力相对弱一点。高压泵按控制阀分为计量阀式高压泵和开关阀式高压泵，计量阀式高压泵无需知道安装相位就可以建立轨压，开关阀式高压泵必须明确相位才能够建立轨压。不论哪种配置高压泵，都有吸油过程和压油过程，才能完成建压过程。
如图4所示，为一般高压泵工作示意图，其中，401为低压腔，402为建压腔，403为高压腔，404为压油柱塞，405为压油凸轮，所述压油凸轮405包含三个突起，表示工作一个循环，共完成三次压油。根据目标轨压和实际轨压不同，每次的压油量是不同的，就会出现喷油过程会处于不同的压油阶段，对喷油量产生不同的影响。
目前，排放法规还没有那么严格，喷油过程轨压变化对喷油量的影响可以不考虑，所以，大部分的做法是在固定角度采样轨压或在喷射前采样轨压，根据轨压和油量查QtoT表格获得喷油脉宽。所述获得喷油脉宽做法的局限性是：在任意安装相位的系统中，由于每台发动机的压油过程和喷油过程不完全一样，表现出压油过程对喷油过程的影响程度也不一样，同样的，同一台发动机不同喷油提前角也导致压油过程对喷油过程的影响程度不一样，这都导致相同的喷油脉宽和相同的喷射起始轨压，最终实际喷油量不一样。
公开号为CN103527338A的文件公开了一种喷油修正方法及系统，其采集电池电压的大小；根据采集的电池电压的大小确定加电补偿因子；利用所述加电补偿因子修正加电时间；根据修正后的加电时间控制喷油器的喷油时间通过检测电池电压来确定加电补偿因子，利用加电补偿因子来修正加电时间。这样可以弥补电机损坏造成的电磁阀驱动电流下降引起的喷油特性变化。
公开号为CN104747308A的文件公开了一种发动机喷油量修正控制系统，其公开了一种发动机喷油量修正控制系统，包括平顺度指标计算模块、平顺度控制激活模块、平顺度控制模块、缸平衡油量修正模块；平顺度指标计算模块用于根据曲轴位置信号、凸轮轴位置信号，计算输出发动机各缸的平顺度指标；平顺度控制激活模块，用于控制平顺度控制模块开始或结束工作；平顺度控制模块, 用于根据发动机各缸的平顺度指标及发动机转速、负荷输出发动机各缸的平顺度控制值到缸平衡油量修正模块；缸平衡油量修正模块，用于将发动机各缸的平顺度控制值量化成发动机各缸喷油器的喷油量修正信号；从而可以在发动机瞬态工况点对发动机平顺度进行有效控制，避免发动机动态过程加速不连续和抖动。
公开号为CN102359418A的文件公开了一种发动机燃油喷射控制方法，其公开了一种发动机燃油喷射控制方法，发动机转速在液压谐振转速区域内时，根据当前工况下的油压脉动幅值、喷油器当前喷射压力及喷油器名义公称压力，计算当前喷射压力下的喷射脉宽补偿系数，再将喷射脉宽补偿系数乘到当前常规喷油驱动脉宽上，对喷油驱动脉冲的脉宽进行修正，得到当前压力修正喷油驱动脉宽，电子控制装置控制发送经脉宽修正后的喷油驱动脉冲给各缸喷油器，使发动机转速在液压谐振转速区域内时，不同温度点下的混和气空燃比控制在一合理的区间，不会造成空燃比严重偏稀，而且不会增加供油管路的成本及安装复杂度。
以上三个公开文件都没有考虑压油过程轨压变化对喷油量的影响，都是假定喷射过程轨压是恒定的。公开号为CN102359418A的文件也仅仅是根据喷射前的当前轨压对喷油脉宽进行修正，而没有考虑压油过程对轨压的变化影响。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种共轨系统中燃油喷射量的精确控制方法，其针对喷油过程轨内压力变化对喷油量的影响，对最终喷射脉宽进行修正，实现燃油喷射量的精确控制。
按照本发明提供的技术方案，一种共轨系统中燃油喷射量精确控制方法，所述燃油喷射量精确控制方法包括如下步骤：
步骤S1、针对开关阀式高压泵或任意下安装相位的计量阀式高压泵，连续采样轨压，并根据所述采样轨压的变化过程，确定高压泵的实际建压结束点；
步骤S2、确定实际建压起始点；
步骤S3、根据喷油提前角、喷油脉宽、实际建压起始点、建压结束点，确定压油过程与喷油过程中的无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2；
步骤S4、根据发动机工况、无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2，确定喷油脉宽的修正量，并根据所述喷油脉宽修正量对喷油脉宽进行修正，以得到最终喷油脉宽。
所述步骤S1中，首先在每个飞轮齿采样轨压，根据轨压变化趋势初步判断建压过程和建压结束点E，然后在建压结束点E附近，再采用快速采样轨压模式，根据轨压变化趋势精确判断建压行程，确定建压结束点E1、E2…En。
所述建压结束点E附近为建压结束点E前、后各一个飞轮齿的位置，所述采用快速采样轨压模式为等时间间隔采样。
所述步骤S2中，确定实际建压起始点的过程为：
步骤S2-1、根据泵油量、高压泵的柱塞直径以及建压结束点，首先获得相对压油起始点P，P = AQ*VQ/(LQ*π*d)，其中，AQ为柱塞总的压油行程对应的飞轮角度，VQ为柱塞总的压油行程对应的容积，LQ为柱塞总的压油行程对应的柱塞升程，d为柱塞直径；
步骤S2-2、根据当前轨压PCnow和燃油温度查表获得压缩修正系数KQ，对相对压油起始点P进行修正，并将KQ*P换算得到各次实际建压起始点P1、P2…Pn。
步骤S4中，根据有建压过程的喷油时间T2以及当前转速，确定角度Angle；在得到角度Angle后，根据无建压过程的喷油时间T1、角度Angle和轨压查表获取修正系数k1、k2，利用修正系数k1、k2分别对无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2进行修正，以分别得到无建压过程的喷油修正量T1crr、建压过程的喷油修正量T2crr，则最终喷油脉宽Tcrr=T1+T1crr+T2+T2crr。
本发明的优点：针对开关阀式高压泵或任意安装相位的计量阀式高压泵，首先根据轨压变量过程，确定高压泵的实际建压结束点，然后根据泵油量和高压泵的机械参数，确定高压泵的实际建压起始点，根据发动机工况、以及喷油过程和建压过程的相对关系，得到喷油脉宽的修正量，根据喷油脉宽修正量进行修正，得到最终喷油脉宽，从而实现精确的燃油控制。
附图说明
图1为现有燃油系统的结构示意图。
图2为本发明实施例中具体控制逻辑的示意图。
图3为本发明的流程图。
图4为现有高压泵的工作示意图。
附图标记说明：1-邮箱、2-控制单元、3-出油管、4-燃油滤清器、5-输油泵、6-流量调节阀、7-高压泵、8-回油管、9-轨压传感器、10-高压轨管、11-压力调节阀、12-喷油器、401-低压腔、402-建压腔、403-高压腔、404-压油柱塞以及405-压油凸轮。
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3所示：为了实现燃油喷射量的精确控制，本发明燃油喷射量精确控制方法包括如下步骤：
步骤S1、针对开关阀式高压泵或任意下安装相位的计量阀式高压泵，连续采样轨压，并根据所述采样轨压的变化过程，确定高压泵的实际建压结束点；
本发明实施例中，首先在每个飞轮齿采样轨压，根据轨压变化趋势初步判断建压过程和建压结束点E，然后在建压结束点E附近，再采用快速采样轨压模式，根据轨压变化趋势精确判断建压行程，确定建压结束点E1、E2…En。
本发明实施例中，可以采用轨压传感器9在每个飞轮齿进行轨压采样，具体采样过程为本技术领域人员所熟知，在采样得到轨压后，能够根据轨压变化趋势判断建压过程以及建压结束点E，具体判断过程为本技术领域所熟知，此处不再赘述。具体实施时，所述建压结束点E附近为建压结束点E前、后各一个飞轮齿的位置，所述采用快速采样轨压模式为等时间间隔采样，具体时间间隔的大小可以根据需要进行选择确定，具体选择确定过程为本技术领域人员所熟知。建压结束点En中的n与柱塞个数以及每个柱塞的凸轮凸起个数有关，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
步骤S2、确定实际建压起始点；
本发明实施例中，确定实际建压起始点的过程为：
步骤S2-1、根据泵油量、高压泵的柱塞直径以及建压结束点，首先获得相对压油起始点P，P = AQ*VQ/(LQ*π*d)，其中，AQ为柱塞总的压油行程对应的飞轮角度，VQ为柱塞总的压油行程对应的容积，LQ为柱塞总的压油行程对应的柱塞升程，d为柱塞直径；
步骤S2-2、根据当前轨压PCnow和燃油温度查表获得压缩修正系数KQ，对相对压油起始点P进行修正，并将KQ*P换算得到各次实际建压起始点P1、P2…Pn。
本发明实施例中，对确定的开关阀式高压泵或任意下安装相位的计量阀式高压泵，泵油量、高压泵的柱塞直径等参数能唯一确定，获取压缩修正系数KQ的过程也为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
步骤S3、根据喷油提前角、喷油脉宽、实际建压起始点、建压结束点，确定压油过程与喷油过程中的无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2；
本发明实施例中，根据喷油提前角、喷油脉宽、实际建压起始点、建压结束点，确定压油过程与喷油过程中的无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2的具体过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
步骤S4、根据发动机工况、无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2，确定喷油脉宽的修正量，并根据所述喷油脉宽修正量对喷油脉宽进行修正，以得到最终喷油脉宽。
本发明实施例中，根据有建压过程的喷油时间T2以及当前转速，确定角度Angle；在得到角度Angle后，根据无建压过程的喷油时间T1、角度Angle和轨压查表获取修正系数k1、k2，利用修正系数k1、k2分别对无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2进行修正，以分别得到无建压过程的喷油修正量T1crr、建压过程的喷油修正量T2crr，则最终喷油脉宽Tcrr=T1+T1crr+T2+T2crr。
本发明实施例中，根据有建压过程的喷油时间T2以及当前转速确定角度Angle的过程、以及根据无建压过程的喷油时间T1、角度Angle和轨压查表获取修正系数k1、k2的具体过程，均为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
下面以进油计量阀式高压泵为例进行具体的说明，具体地，柱塞个数为2个，单个柱塞每循环压油3次，控制对象为6缸发动机。
图1为燃油系统结构图，其中，油箱1通过出油管3连接燃油滤清器4；燃油滤清器4通过输油管连接输油泵5；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；轨压传感器9用于检测高压轨管10内轨压；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，并且监测高压轨管10中的燃油压力。
设置在高压泵前端的流量调节阀6，通过该阀控制进入高压泵的燃油量，然后压入高压轨管10中；设置在高压端的轨压传感器9实时监控轨压。控制单元2根据不同工况控制流量调节阀6和喷油器12。
图2为具体控制逻辑关系图介绍。图中有两个柱塞，分别叫第一柱塞和第二柱塞。E1为第一柱塞的建压结束点，E2为第二柱塞的建压结束点；P1为第一柱塞的建压起始点，P2为第二柱塞的建压起始点；D为第一柱塞的整个压油行程，D1为第一柱塞的无效建压行程，D2为第一柱塞的有效建压行程；C为第二柱塞的整个压油行程，C1为第二柱塞的无效建压行程，C2为第二柱塞的有效建压行程；A1表示喷油起始点，A2表示喷油结束点；T表示喷油脉宽；T1表示无建压过程的喷油时间，T2表示有建压过程的喷油时间。
Type1、Type2、Type3、Type4分别为不同建压过程和喷油过程相对关系的4种示意结构。其中，Type1表示在喷油的整个过程都不处于建压行程，喷油量不受泵油过程影响；Type2表示喷油的后半部分处于建压行程，主要对有建压过程的喷油时间T2进行修正；Type3表示喷油的整个过程都处于建压行程，需要对整个喷油脉宽T进行修正；Type4表示喷油的前半部分处于建压行程，需要对无建压过程的喷油时间T1和有建压过程的喷油时间T2进行不同修正。
如图3为本发明的控制流程图，具体为：
步骤S1，针对任意安装相位的计量阀式高压泵，首先在每个飞轮齿采样轨压，根据轨压变化趋势初步判断建压过程和建压结束点E，然后在建压结束点E附近（前后各一个飞轮齿），再采用快速采样轨压模式（等间隔采样），根据轨压变化趋势精确判断建压行程，确定建压结束点E1、E2、E3、E4、E5、E6。
步骤S2，根据泵油量、高压泵的柱塞直径、建压结束点，首先获得相对压油起始点P，P = AQ*VQ/(LQ*π*d)，AQ为柱塞总的压油行程对应的飞轮角度，VQ为柱塞总的压油行程对应的容积，LQ为柱塞总的压油行程对应的柱塞升程，d为柱塞直径。然后，根据当前轨压PCnow和燃油温度查表获得压缩修正系数KQ，对相对压油起始点P进行修正，并将KQ*P换算出各次实际建压起始点P1、P2、P3、P4、P5、P6。
步骤S3，根据喷油提前角A1、喷油脉宽T、建压起始点、建压结束点，计算无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2。喷油过程与建压过程的实际相对关系主要有如下几种：无重叠，如Type1；部分重叠，且无建压过程的喷油时间T1在前，如Type2；全部重叠，如Type3；部分重叠，且无建压过程的喷油时间T1在后，如Type4。
步骤S4，根据发动机转速N、喷油量Qinj、泄漏量Qleak、喷射前轨压PCnow等发动机工况参数、以及喷油过程与建压过程的相对关系（如无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2），计算喷油脉宽的修正量，对最终喷射脉宽进行修正。根据转速N和有建压过程的喷油时间T2换算出角度Angle，分别根据无建压过程的喷油时间T1、角度Angle和轨压查表获取修正系数k1、k2，修正各自的脉宽修正量T1crr、T2crr。最后，获得最终喷油脉宽Tcrr =T1 + T1crr + T2+ T2crr。
本发明针对开关阀式高压泵或任意安装相位的计量阀式高压泵，首先根据轨压变量过程，确定高压泵的实际建压结束点，然后根据泵油量和高压泵的机械参数，确定高压泵的实际建压起始点，根据发动机工况、以及喷油过程和建压过程的相对关系，得到喷油脉宽的修正量，根据喷油脉宽修正量进行修正，得到最终喷油脉宽，从而实现精确的燃油控制。

Claims (5)

1.一种共轨系统中燃油喷射量精确控制方法，其特征是，所述燃油喷射量精确控制方法包括如下步骤：
步骤S1、针对开关阀式高压泵或任意下安装相位的计量阀式高压泵，连续采样轨压，并根据所述采样轨压的变化过程，确定高压泵的实际建压结束点；
步骤S2、确定实际建压起始点；
步骤S3、根据喷油提前角、喷油脉宽、实际建压起始点、建压结束点，确定压油过程与喷油过程中的无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2；
步骤S4、根据发动机工况、无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2，确定喷油脉宽的修正量，并根据所述喷油脉宽修正量对喷油脉宽进行修正，以得到最终喷油脉宽。
2.根据权利要求1所述的共轨系统中燃油喷射量精确控制方法，其特征是：所述步骤S1中，首先在每个飞轮齿采样轨压，根据轨压变化趋势初步判断建压过程和建压结束点E，然后在建压结束点E附近，再采用快速采样轨压模式，根据轨压变化趋势精确判断建压行程，确定建压结束点E1、E2…En。
3.根据权利要求2所述的共轨系统中燃油喷射量精确控制方法，其特征是：所述建压结束点E附近为建压结束点E前、后各一个飞轮齿的位置，所述采用快速采样轨压模式为等时间间隔采样。
4.根据权利要求1所述的共轨系统中燃油喷射量精确控制方法，其特征是，所述步骤S2中，确定实际建压起始点的过程为：
步骤S2-1、根据泵油量、高压泵的柱塞直径以及建压结束点，首先获得相对压油起始点P，P = AQ*VQ/(LQ*π*d)，其中，AQ为柱塞总的压油行程对应的飞轮角度，VQ为柱塞总的压油行程对应的容积，LQ为柱塞总的压油行程对应的柱塞升程，d为柱塞直径；
步骤S2-2、根据当前轨压PCnow和燃油温度查表获得压缩修正系数KQ，对相对压油起始点P进行修正，并将KQ*P换算得到各次实际建压起始点P1、P2…Pn。
5.根据权利要求1所述的共轨系统中燃油喷射量精确控制方法，其特征是，步骤S4中，根据有建压过程的喷油时间T2以及当前转速，确定角度Angle；在得到角度Angle后，根据无建压过程的喷油时间T1、角度Angle和轨压查表获取修正系数k1、k2，利用修正系数k1、k2分别对无建压过程的喷油时间T1、有建压过程的喷油时间T2进行修正，以分别得到无建压过程的喷油修正量T1crr、建压过程的喷油修正量T2crr，则最终喷油脉宽Tcrr=T1+T1crr+T2+T2crr。
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