CN109779775A - 一种发动机可变喷油压力控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机可变喷油压力控制方法，其提供一喷油压力控制模块；所述喷油压力控制模块获取发动机的当前工况，并根据发动机的当前工况获取目标喷油压力；所述喷油压力控制模块根据所述目标喷油压力在预定时间内的变动状态，运行对应的目标压力控制策略，使实际喷油压力动态跟随所述目标喷油压力，如此一来，可实现喷油压力的连续、精确控制。优选的，还提供一喷油脉宽修正模块，用于变喷油压力下对目标喷油脉宽进行修正，从而使目标喷油脉宽的各修正因子随实际喷油压力的变化而变化，以此精确控制空燃比，降低污染物的排放。

Description

一种发动机可变喷油压力控制方法

技术领域

本发明涉及汽车发动机控制领域，尤其涉及一种发动机可变喷油压力控制方法。

背景技术

传统进气道喷射汽油发动机PFI(Port Fuel Injection)的系统喷油压力是依调压阀而限定且各工况均保持不变。油泵会持续将燃油输送到油轨来维持喷油器基本的喷射压力，这种单一的供油喷油模式无法实现喷油压力随工况的实时变化。

国五排放法规针对PFI发动机仅有气态污染物限制，且新欧洲驾驶循环(NEDC)相对平稳，传统的恒压喷射模式并不会影响到PFI发动机满足国五排放法规的要求。然而，2020年以后国六排放法规开始全面施行，相较于之前的国五排放法规，未来即将施行的国六法规存在几个突出的特点：①无论是PFI 发动机还是缸内直喷(GDI)发动机均增加了对颗粒物质量(PM)和颗粒物数量(颗粒物数量)的要求，这种变化提升了对PFI发动机系统控制和性能的要求，增加了系统开发的难度；②排放测试循环不再采用较平缓的NEDC循环，变更为更加动态的全球轻型车统一驾驶循环WLTC(Worldwide harmonized Light vehiclesTest Cycle)，并且在此基础上还增加了实车道路排放测试RDE(Real Driving Emission)测试和限值要求，以上试验环境的变化将无疑进一步增加了气态及颗粒物排放物的控制难度。除此以外，PFI发动机相对于GDI发动机的特点，在排放系统控制手段方面更为简单且单一一些。因此，以上所分析的这些内外部因素无疑使得即将来临的国六排放法规要求对于传统PFI发动机而言仍是一个巨大的挑战。

在这样的环境和背景下，改变PFI发动机原有单一稳定的恒压喷油控制策略，针对不同工况下的实际排放表现对喷油压力进行可变且实时的调节和控制，采用灵活的压力控制策略来兼顾优化不同动态工况下的排放污染物以达到控制各种排放物的目的，满足日益严苛的国六排放法规要求。通过一系列的研究表明：可变喷油压力控制策略对于PFI发动机而言是有效解决排放问题、满足国六法规最主要的系统控制策略之一。

但是，当前PFI发动机针对连续可变油压控制尚没有现存的、完善的系统控制策略。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种发动机可变喷油压力控制方法，能够实现目标喷油压力与实际喷油压力紧密跟随以及可变喷油压力下目标喷油脉宽的精确计算等。

根据本发明的一个方面，提供了一种发动机可变喷油压力控制方法，该方法提供一喷油压力控制模块；

所述喷油压力控制模块获取发动机的当前工况，并根据发动机的当前工况获取目标喷油压力；

所述喷油压力控制模块根据所述目标喷油压力在预定时间内的变动状态，运行对应的目标压力控制策略，使实际喷油压力动态跟随所述目标喷油压力。

进一步的，所述目标压力控制策略包括目标压力开环控制策略、目标压力闭环控制策略、目标压力闭环延迟控制策略、最大占空比控制策略和目标压力动态跟随控制策略。

进一步的，当发动机的当前工况为冷起动时，所述喷油压力控制模块运行目标压力开环控制策略、目标压力闭环控制策略以及最大占空比控制策略中的一种；

当发动机的当前工况为冷起动向冷起动后转变时，所述喷油压力控制模块首先运行目标压力开环控制策略，并根据目标压力闭环延迟控制策略，以在发动机结束冷起动的一段时间后，由目标压力开环控制策略切换至目标压力闭环控制策略；

当发动机的当前工况为冷起动后，所述喷油压力控制模块在目标喷油压力发生变化时，运行目标压力动态跟随控制策略，并同时还运行目标压力开环控制策略或目标压力闭环控制策略。

进一步的，在结束冷起动的一段时间后，所述喷油压力控制模块根据预设条件，判断是否切换至目标压力闭环控制策略，所述预设条件包括：

压力闭环控制总开关被开启；

目标喷油压力的变化梯度在预定的范围内；以及，

发动机处于冷起动后；

当满足所有的预设条件时，所述喷油压力控制模块即运行目标压力闭环控制策略，否则仍然运行目标压力开环控制策略。

进一步的，所述喷油压力控制模块在获取一第一标志位的置位信号时，确定允许运行目标压力闭环控制策略，且当满足所有的所述预设条件时，所述第一标志位获得置位信号。

进一步的，所述喷油压力控制模块根据所述目标喷油压力在预定时间内的变化梯度，判断所述目标喷油压力的变动状态；

当所述目标喷油压力在预定时间内的变化梯度大于最大限值或小于最小限值时，则判断所述目标喷油压力处于一突变状态；

当所述目标喷油压力在预定时间内的变化梯度在最小限值和最大限值之间且不为零时，则判断所述目标喷油压力处于一相对稳定状态；

当所述目标喷油压力在预定时间内的变化梯度为零时，则判断所述目标喷油压力处于一完全稳定状态。

进一步的，当发动机的当前工况为冷起动后，所述喷油压力控制模块运行目标压力控制策略的方式包括：

所述喷油压力控制模块在所述目标喷油压力处于所述相对稳定状态时，运行目标压力动态跟随控制策略和目标压力闭环控制策略；

所述喷油压力控制模块在所述目标喷油压力处于所述完全稳定状态时，运行目标压力闭环环控制策略；

所述喷油压力控制模块在所述目标喷油压力处于所述突变状态时，运行于目标压力开环控制策略和目标压力动态跟随控制策略。

进一步的，当所述喷油压力控制模块运行目标压力动态跟随控制策略和目标压力开环控制策略时，至少根据目标油压动态变化补偿占空比以及预占空比，控制油泵的运转，使实际喷油压力调整到目标喷油压力；

当所述喷油压力控制模块运行目标压力动态跟随控制策略和目标压力闭环控制策略时，至少根据目标油压动态变化补偿占空比、预占空比以及闭环控制占空比，控制油泵的运转，使实际喷油压力调整到目标喷油压力；

当所述喷油压力控制模块仅运行目标压力闭环控制策略时，根据预占空比以及闭环控制占空比，控制油泵的运转，使实际喷油压力调整到目标喷油压力。

进一步的，所述喷油压力控制模块还根据燃油流量动态变化补偿占空比和/ 或燃油温度变化补偿占空比，控制油泵的运转。

进一步的，当轨压传感器发生故障时，所述喷油压力控制模块运行最大占空比控制策略，以最大占空比控制油泵运转，使实际喷油压力达到油泵调压阀所限定的最大压力。

进一步的，所述目标压力闭环控制策略的运行步骤包括：

所述喷油压力控制模块获取发动机的实际喷油压力，并根据发动机的实际喷油压力和目标喷油压力，计算闭环控制油压补偿量；

所述喷油压力控制模块根据闭环控制油压补偿量，获得闭环控制占空比。

进一步的，所述闭环控制占空比的获取步骤包括：

所述喷油压力控制模块获取发动机的实际喷油压力，并计算实际喷油压力与目标喷油压力的偏差的绝对值；

所述喷油压力控制模块根据偏差的绝对值，通过PI控制算法获得闭环控制油压补偿量；

所述喷油压力控制模块根据闭环控制油压补偿量，获得闭环控制占空比。

进一步的，所述闭环控制油压补偿量包括第一油压补偿量和第二油压补偿量，所述第一油压补偿量根据偏差的绝对值以比例放大的方式获得，所述第二油压补偿量根据偏差的绝对值以积分方法的方式获得。

进一步的，所述喷油压力控制模块在获得一第二标志位的置位信号时，确定计算所述第二油压补偿量，所述第二标志位获得置位信号的条件包括：

目标压力闭环控制策略被触发；

实际喷油压力与目标喷油压力的偏差的绝对值在预定范围内；

油泵控制的占空比小于或等于油泵的最大占空比；以及，

发动机处于非断油状态。

进一步的，所述闭环控制占空比为：

D2＝k×Δp

其中：D2为闭环控制占空比；k为喷油压力与占空比的转换系数；Δp为闭环控制油压补偿量。

进一步的，所述目标压力动态跟随控制策略的运行步骤包括：所述喷油压力控制模块根据目标喷油压力的变化梯度与目标油压动态补偿占空比之间的对应关系，获得当前的目标油压动态变化补偿占空比。

进一步的，还提供一喷油脉宽控制模块，所述喷油脉宽控制模块获取喷油器的目标喷油量，并根据目标喷油量和实际喷油压力，获得喷油器的目标喷油脉宽，所述目标喷油脉宽为：

W＝Q×h

其中，Q为目标喷油量，W为目标喷油脉宽，h为喷油量与喷油脉宽的转化系数。

进一步的，喷油量与喷油脉宽的转化系数为：

其中，P_c为参考喷油压力，P_q为实际喷油压力，P_in为进气歧管的实际压力，VH为发动机排量，Q_stat为参考喷油压力下喷油器的实测静态流量。

进一步的，还提供一喷油脉宽修正模块，用于对目标喷油脉宽进行修正，修正后的目标喷油脉宽为：

W’＝W+ΔW

其中：W’为修正后的目标喷油脉宽；W为修正前的目标喷油脉宽；ΔW为喷油脉宽的修正量。

进一步的，喷油脉宽的修正量等于喷油器的针阀延迟时间；所述喷油脉宽修正模块根据喷油器的喷油压力、工作电压与针阀延迟时间之间的对应关系，获得喷油器的针阀延迟时间。

与现有技术相比，在本发明提供的发动机可变喷油压力控制方法中，由喷油压力控制模块根据发动机的工况以及目标喷油压力在预定时间内的变动状态，运行对应的目标压力控制策略，控制油泵的运转，使实际喷油压力动态跟随目标喷油压力，以此令喷油压力在任何状态下都能够得到连续、精准的控制，从而有助于进气道喷射汽油机满足国六及以后的排放法规要求。

在一个优选的实施例中，本发明还通过喷油脉宽修正模块修正变喷油压力下的目标喷油脉宽，从而使目标喷油脉宽的各修正因子随实际喷油压力的变化而变化，达到精确控制空燃比，降低污染物排放的目的。

在另一个优选的实施例中，本发明在发动机由冷起动向冷起动后转变的过程中，通过运行目标压力闭环延迟控制策略，使发动机在结束冷起动后的一段时间内，喷油压力控制模块才在满足预设条件时运行目标压力闭环控制策略，这样可使冷起动时的实际喷油压力能够平稳过渡到冷起动后的目标喷油压力，从而防止冷起动后实际喷油压力跌坑的问题，进而确保发动机运行的可靠性。

在另一个优选的实施例中，本发明在发动机进入冷起动后，喷油压力控制模块根据目标喷油压力在预定时间内的变化状态(变化梯度)，运行对应的目标压力控制策略，尤其在目标喷油压力的变化梯度大于最大限值或小于最小限值时，退出目标压力闭环控制策略而改运行目标压力开环控制策略，这样可以防止目标喷油压力发生突变而引起的超调问题。特别的，当目标喷油压力的变化梯度不为零时，喷油压力控制模块还同时运行目标压力动态跟随控制策略，对目标喷油压力进行动态补偿，使实际喷油压力能迅速响应并紧密贴合目标喷油压力，从而更为精准的控制喷油压力，减排效果更好。

附图说明

图1是本发明一实施例中目标喷油压力处于相对稳定状态时的喷油压力控制模块的运行策略；

图2是本发明一实施例中目标喷油压力处于完全稳定状态时的喷油压力控制模块的运行策略；

图3是本发明一实施例中目标喷油压力处于突变状态时的喷油压力控制模块的运行策略；

图4是本发明一实施例中的目标压力闭环控制策略的运行原理图；

图5是本发明一实施例中的喷油器针阀延迟时间随喷油压力和工作电压变化的关系图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应认为只是局限在所述的实施例。

本发明中，提供一种发动机可变喷油压力控制方法，并提供一喷油压力控制模块；

所述喷油压力控制模块获取发动机的当前工况，并根据发动机的当前工况获取目标喷油压力；

所述喷油压力控制模块根据所述目标喷油压力的变动状态，运行对应的目标压力控制策略，使实际喷油压力动态跟随所述目标喷油压力。

本发明中，通过使实际喷油压力动态跟随目标喷油压力，以使实际喷油压力随目标喷油压力的变化而变化，一方面可以解决发动机由冷起动切换至冷起动后的过程中实际喷油压力发生跌坑的问题，从而使冷起动过程中的实际喷油压力能够平稳过渡到冷起动后的目标喷油压力，确保发动机运行的可靠性，另一方面，在发动机进入冷起动后，一旦监测到目标喷油压力发生变化，则实际喷油压力也能迅速响应并紧密跟随目标喷油压力，从而实现可变喷油压力的精确控制，提升减排效果。这里，所谓“动态跟随”、“紧密跟随”指的是，实际喷油压力与目标喷油压力的偏差为零或者在较小的范围内。

一般的，发动机(主要是PFI汽油机)的工况分为冷起动和冷起动后，在这些工况下，喷油压力控制模块运行于对应的目标压力控制策略，对实际喷油压力进行可变且实时的调节和控制。本发明实施例中，发动机的工况具体可通过如下方式判断：所述喷油压力控制模块通过判断发动机的转速是否小于发动机起动阶段转速阀值，若是，则判断发动机处于冷起动，若否，则判断发动机处于冷起动后。详细来说，起动电机拖动发动机运转时，发动机喷油燃烧，发动机转速开始上冲，当发动机转速超过冷起动阶段转速阀值时，则认为冷起动结束，并进入稳定的冷起动后。并且，应知晓的是，这里的转速阀值可根据发动机起动水温设置。另外，发动机进入冷起动后，随着发动机转速与负荷的变化，目标喷油压力也随会随之变化，因此，需要随时调整油泵的转速和压力。

进一步，本发明实施例中，目标压力控制策略主要包括目标压力闭环控制策略、目标压力开环控制策略、目标压力动态跟随控制策略、最大占空比控制策略和目标压力闭环延迟控制策略。实际应用时，所述喷油压力控制模块根据目标喷油压力在预定时间内的变动状态，运用不同的控制策略，使实际喷油压力紧密跟随目标喷油压力。

具体来说，当目标喷油压力恒定时，即目标喷油压力在预定时间内始终保持不变，所述喷油压力控制模块既可运行目标压力闭环控制策略，也可运行目标压力开环控制策略，还可运行于最大占空比控制策略。较佳地，当发动机处于冷起动时，所述喷油压力控制模块运行最大占空比控制策略，或运行目标压力开环控制策略，或者是轨压传感器发生故障时，也可采用最大占空比控制策略。这里，由于冷起动的时间短，通常在1s以内，因此该过程中，目标喷油压力通常设为恒定值，因此，当发动机处于冷起动的工作阶段时，所述喷油压力控制模块可以运行于最大占空比控制策略，通过最大占空比来控制低压油泵的运转，以低压油泵调压阀所规定的系统最大压力进行喷油，使实际喷油压力稳定在调压阀所规定的最大压力值。例如调压阀的最大压力值为6bar，则冷起动时的实际喷油压力也为6bar。

进一步，当目标喷油压力发生变化时，所述喷油压力控制模块在运行于目标压力动态跟随控制策略时，还运行于目标压力开环控制策略或目标压力闭环控制策略。本发明实施例中，当目标喷油压力变化时，分为三种情况：突变、相对稳定和完全稳定。具体的，所述喷油压力控制模块根据目标喷油压力在预定时间内的变化梯度，判断目标喷油压力的变动状态。

更具体的，当目标喷油压力在预定时间内的变化梯度大于最大限值或小于最小限值时，则判断为目标喷油压力发生突变(即突变状态)；当目标喷油压力在预定时间内的变化梯度在最大限值和最小限值之间且不为零时，便判断为目标喷油压力平稳变动(即相对稳定状态)；当目标喷油压力在预定时间内的变化梯度为零时，则判断为目标喷油压力为恒定(即完全稳定状态)。此处，目标喷油压力的变化梯度可以是大于零为正，也可以是小于零为负，因此，最小限值一般设为负数，最大限值设为正数。

实际中，发动机在冷起动向冷起动后转变时，目标喷油压力会发生突变，另外，在发动机进入冷起动后，目标喷油压力也可能发生突变。本发明实施例中，当发动机由冷起动向冷起动后转变时，所述喷油压力控制模块首先运行目标压力开环控制策略，并同时运行于目标压力闭环延迟控制策略，通过目标压力闭环延迟控制策略延迟一定时间后，所述喷油压力控制模块才退出目标压力开环控制策略而切换至目标压力闭环控制策略，这样可以使冷起动时的实际喷油压力平稳过渡至冷起动后的目标喷油压力，使实际喷油压力不会发生跌坑现象，从而保证发动机运行的可靠性。因此，当发动机进入冷起动后，在运行目标压力闭环控制策略之前，可设置一个时间延迟，使发动机进入冷起动后且在该时间延迟范围内，仍然运行于目标压力开环控制策略(即未有实际喷油压力的补偿反馈)。

具体来说，当目标喷油压力发生突变时，若闭环控制立刻介入，则实际喷油压力会产生严重超调，为了保证起动可靠性，现有技术中，冷起动过程往往采用最大压力喷射，那么，当冷起动后的目标喷油压力远低于冷起动时的实际喷油压力时，造成目标喷油压力与当前实际喷油压力相差太大，导致油压闭环控制超调，引起冷起动后实际油压的跌坑问题。为此，本发明引入了目标压力闭环延迟控制策略，通过该策略实现闭环延迟控制，能够解决目标喷油压力突变时存在的实际油压跌坑的问题，从而使实际喷油压力无论在何种情况下能够得到精确控制。

本发明实施例中，所述喷油压力控制模块主要根据发动机冷起动后，目标喷油压力的变动状态来运行对应的目标压力控制策略，使实际喷油压力动态跟随目标喷油压力。一旦目标喷油压力发生变化，所述喷油压力控制模块便运行目标压力动态跟随控制策略，且根据目标喷油压力的变化幅度，还同时运行目标压力开环控制策略或目标压力闭环控制策略。

详细来说，当发动机处于冷起动后，在一种实施例中，所述喷油压力控制模块在所述目标喷油压力处于所述相对稳定状态时，运行目标压力动态跟随控制策略和目标压力闭环控制策略，在另一种实施例中，所述喷油压力控制模块在所述目标喷油压力处于所述完全稳定状态时，运行目标压力闭环控制策略，在其他实施例中，所述喷油压力控制模块在所述目标喷油压力处于所述突变状态时，运行于目标压力开环控制策略和目标压力动态跟随控制策略。这里，当目标喷油压力发生突变时，则退出目标压力闭环控制策略，而改运行目标压力开环控制策略，在实现目标油压动态补偿的同时，可以避免实际油压超调的问题，保证发动机工作的可靠性。

进一步，当发动机结束冷起动，且在延迟一定时间后，所述喷油压力控制模块较佳地根据预设条件，判断是否运行目标压力闭环控制策略。所述喷油压力控制模块在满足所有的预设条件时，即进入目标压力闭环控制，若不满足，则继续运行目标压力开环控制。这里，本发明通过设置运行目标压力闭环控制策略的条件，来解决目标喷油压力突出时，PI部分补偿过度导致实际压力超调的问题。这里的PI部分是指比例积分。

本实施例中，所述喷油压力控制模块运行目标压力闭环控制策略的预设条件包括：

(1)压力闭环控制总开关被开启；可以是人工开启或关闭；压力闭环控制总开关的设置，不仅便于使用者自行选择是否开启闭环控制，且还可用于EMS 开发测试；

(2)目标喷油压力的变化梯度在预定的范围内；显然，该设定限制了目标压力闭环控制策略主要应用于目标喷油压力为相对稳定状态时的情况，但目标喷油压力的变化梯度的范围可自行标定，不作特别的限定；

(3)发动机处于冷起动后。

当同时满足上述3个条件时，所述喷油压力控制模块即被允许进入目标压力闭环控制策略，否则运行于目标压力开环控制策略。

进一步，所述喷油压力控制模块在获取第一标志位b_pCL的置位信号时，确定允许运行目标压力闭环控制策略，且当满足所有的所述预设条件时，所述第一标志位获得置位信号。

进一步，本发明在调整实际喷油压力时，采用占空比控制控制油泵的运转，实现对油泵工作状况的精准、连续控制。但是，在控制油泵时，可通过油泵控制器控制油泵，也可通过发动机控制器直接控制油泵，具体不作限制。因此，当运行的目标压力控制策略的不同时，所对应的油泵控制的占空比信号也不同。此处的占空比被称为电控脉宽调制技术，是指电路被接通的时间占整个电路工作周期的百分比。

其中，当目标喷油压力模块运行最大占空比控制策略时，以最大占空比控制油泵运转，使实际喷油压力达到油泵调压阀所限定的最大压力值，即以低压油泵调压阀所规定的系统最大压力进行喷油。

此外，当喷油压力控制模块运行目标压力动态跟随控制策略和目标压力开环控制策略时，如目标喷油压力处于突变状态，此时，根据目标油压动态变化补偿占空比以及预占空比，控制油泵的运转，使实际喷油压力调整到目标喷油压力，较佳地，还根据燃油流量动态变化补偿占空比以及燃油温度变化补偿占空比中的至少一个，控制油泵的运转，即油泵控制的占空比的最佳值为：

D＝D1+D3+D4+D5 (1)

其中：D为油泵控制的占空比；D1为预占空比；D3为目标油压动态变化补偿占空比；D4为燃油量动态变化补偿占空比；D5为燃油温度变化补偿占空比。

另外，当所述喷油压力控制模块运行目标压力动态跟随控制策略和目标压力闭环控制策略时，如目标喷油压力处于相对稳定状态，此时根据目标油压动态变化补偿占空比、预占空比以及闭环控制占空比，控制油泵的运转，使实际喷油压力调整到目标喷油压力，较佳地，还根据燃油流量动态变化补偿占空比以及燃油温度变化补偿占空比中的至少一个，控制油泵的运转，即油泵控制的占空比的最佳值为：

D＝D1+D2+D3+D4+D5 (2)

其中：D2为闭环控制占空比。

再则，当所述喷油压力控制模块仅运行目标压力闭环控制策略时，如目标喷油压力处于完全稳定状态，根据预占空比以及闭环控制占空比，控制油泵的运转，使实际喷油压力调整到目标喷油压力，较佳地，还根据燃油流量动态变化补偿占空比以及燃油温度变化补偿占空比中的至少一个，控制油泵的运转，即油泵控制的占空比的最佳值为：

D＝D1+D2+D4+D5 (3)

需说明的是，考虑到冷起动时目标喷油压力恒定，因此并没有引入目标油压动态变化补偿占空比，但冷起动过程的燃油流量是变化的，因此，为了控制的精准，还引入了燃油量动态变化补偿占空比，同时考虑到车辆所处的环境温度不同，燃油温度也会有所不同，因此还引入了燃油温度变化补偿占空比。

在本发明实施例中，预占空比D1、目标油压动态变化补偿占空比D3以及燃油量动态变化补偿占空比D4、燃油温度变化补偿占空比D5均事先标定并存储在内部存储器中，喷油压力控制模块通过访问内部存储器，可以获取对应的占空比。

针对目标油压动态变化补偿占空比D3的标定来说，在一个示范性方法中：一方面获取多个目标喷油压力在预定时间内的变化梯度，另一方面获取多个在这些变化梯度下的目标油压动态变化补偿占空比D3，之后，获取目标油压动态变化补偿占空比D3与目标喷油压力的变化梯度所对应的映射关系或函数关系，并将该映射关系或函数关系存储在存储器中。实际应用时，目标喷油压力控制模块通过获取目标喷油压力的变化梯度，根据存储的映射关系或函数关系即可获得D3。

针对预占空比D1的标定来说，在一个非限制性的示范方法中：在目标喷油压力一定的情况下，通过调整发动机转速和负荷来获取标定的目标燃油流量，在目标燃油流量和目标喷油压力均一定时，根据实际喷油压力调整预占空比D1，并将使实际喷油压力调整到目标喷油压力的预占空比作为标定的预占空比，之后，建立喷油压力、燃油流量与预占空比之间的映射关系或函数关系，该映射关系或函数关系同样存储在内部存储器中。实际应用时，通过获取目标喷油压力和实际燃油流量，并根据映射关系或函数关系即可获得预占空比D1。因此，预占空比D1是随着燃油量和目标喷油压力而变化的，根据不同的燃油量和目标喷油压力，可设置不同的预占空比，供喷油压力控制模块调取，对油泵进行控制。

针对燃油量动态变化补偿占空比D4的标定而言，一个非限制性的示范方法为：获取若干实际燃油量的变化梯度，以及在这些变化梯度下的燃油量动态变化补偿占空比D4，之后，建立实际燃油量的变化梯度与燃油量动态变化补偿占空比D4之间的映射关系或函数关系，该映射关系或函数关系同样预先存储于内部存储器中。进而，通过获取实际燃油量的变化梯度，便可根据该映射关系或函数关系得到对应的D4。

针对燃油温度变化补偿占空比D5来说，若目标喷油压力为6bar，燃油流量为20kg/h，且油温20℃时，油泵控制的占空比为50％，此时闭环反馈回的实际喷油压力也为6bar。但是，当车辆处于极端温度时，油温可能是零下20℃，由于热胀冷缩，若仍然按照50％的占空比控制油泵，此时反馈回的实际喷油压力可能小于目标喷油压力，如5.8bar。为此，在油泵控制的占空比中还增设了燃油温度变化补偿占空比D5，具体的，可在内部存储器中预先保存一标定曲线，其横坐标为燃油温度，纵坐标为燃油温度所对应的油温补偿占空比D5，该补偿量可以为加法补偿，也可以为乘法因子修正，具体补偿数值根据实际情况进行设定，且燃油温度可通过温度传感器监测，或由内置的油温模型计算获取。

进一步，结合图1至图3，对本发明提出的油泵控制的策略作更进一步的说明。

如图1所示，本发明实施例提供一种油泵控制策略，其采用目标压力闭环控制和目标压力动态跟随控制，因此，该油泵控制策略包括目标压力闭环控制部分和目标压力动态跟随控制部分。

其中的目标压力闭环控制部分的运行步骤包括：

步骤S11：所述喷油压力控制模块获取当前的实际喷油压力，并根据当前的实际喷油压力和当前的目标喷油压力，计算当前的闭环控制油压补偿量；这里，可通过压力传感器获取实际喷油压力；

步骤S12：所述喷油压力控制模块根据当前的闭环控制油压补偿量，获得当前的闭环控制占空比D2。

步骤S13：所述喷油压力控制模块根据当前的预占空比D1、当前的闭环控制占空比D2、当前的目标油压动态变化补偿占空比D3、当前的燃油量动态变化补偿占空比D4以及当前的燃油温度变化补偿占空比D5，控制油泵运转，使当前的实际喷油压力调整到当前的目标喷油压力值。

显然，图1所示的油泵控制策略适用于目标喷油压力处于相对稳定状态时的情况。

那么，当目标喷油压力处于完全稳定状态时，提供另一种油泵控制策略，具体如图2所示，其运行步骤包括：

步骤S21：所述喷油压力控制模块获取当前的实际喷油压力，并根据当前的实际喷油压力和当前的目标喷油压力，计算当前的闭环控制油压补偿量；

步骤S22：所述喷油压力控制模块根据当前的闭环控制油压补偿量，获得当前的闭环控制占空比；

步骤S23：所述喷油压力控制模块根据当前的预占空比D1、当前的闭环控制占空比D2、当前的燃油量动态变化补偿占空比D4以及当前的燃油温度变化补偿占空比D5，控制油泵运转，使当前的实际喷油压力调整到当前的目标喷油压力。

另外，当目标喷油压力产生突变时，所述喷油压力控制模块可退出目标压力闭环控制策略，而运行于目标压力开环控制策略以及目标压力动态跟随控制策略。通常情况下，当目标喷油压力由相对稳定状态或完全稳定状态切换至突变状态时，喷油压力控制模块退出闭环控制而进入开环控制，从而避免油压超调问题。本实施例中，可通过监控目标喷油压力的变化梯度来判断是否进入突变状态，即当目标喷油压力的变化梯度大于最大限值或小于最小限值时，则判断为目标喷油压力产生突变，此时可退出闭环控制。

如图3所示，当目标喷油压力处于突变状态时，提供一种油泵控制策略，其运行步骤包括：

步骤S31：所述喷油压力控制模块退出目标压力闭环控制策略，而改为运行目标压力开环控制策略和目标压力动态跟随控制策略；

步骤S32：所述喷油压力控制模块根据当前的预占空比D1、当前的目标油压动态变化补偿占空比D3、当前的燃油量动态变化补偿占空比D4以及当前的燃油温度变化补偿占空比D5，控制油泵运转，使当前的实际喷油压力调整到当前的目标喷油压力。

上述需要补充说明的是，各个目标喷油压力状态下的预占空比D1一般是不同的，因为D1是随着燃油量和目标喷油压力的变化而变化的。

接下去，针对目标压力闭环控制策略的运行方式作进一步的说明。

图4是本发明实施例中的目标压力闭环控制的原理图，如图4所示，本发明提供一种喷油压力控制模块10，当其运行于目标压力闭环控制策略时，可根据输入的目标喷油压力Pset和实际喷油压力Prel，获得闭环控制油压补偿量Δp，并根据闭环控制油压补偿量Δp，调整当前的实际喷油压力Prel，使当前的实际喷油压力Prel调整到当前的目标喷油压力Pset。

更为具体来说，目标压力闭环控制策略的运行步骤包括：

步骤S41：所述喷油压力控制模块10获取当前的实际喷油压力值，并计算当前的实际喷油压力值与当前的目标喷油压力值的偏差的绝对值；

步骤S42：根据前述偏差的绝对值，所述喷油压力控制模块10可通过PI控制算法获得闭环控制油压补偿量；

步骤S43：根据闭环控制油压补偿量，所述喷油压力控制模块10获得闭环控制占空比。

其中，所述闭环控制油压补偿量可包括第一油压补偿量和第二油压补偿量，具体的，闭环控制油压补偿量为：

Δp＝Δp1+Δp2 (4)

式(4)中：Δp为闭环控制油压补偿量；Δp1为第一油压补偿量；Δp2为第二油压补偿量。

所述第一油压补偿量为：

Δp1＝e(t)×Kp (5)

所述第二油压补偿量为：

Δp2＝e(t)×Ki (6)

式(5)和式(6)中：Kp为比例放大系数；Ki为积分放大系数；e(t)为目标喷油压力值与实际喷油压力值的偏差的绝对值，并定义为：

e(t)＝|Pset-Prel| (7)

式(7)中，Pset为目标喷油压力值，Prel为实际喷油压力值。

本实施例中，Kp和Ki可依据实际情况自行设定，另外，若冷起动运行闭环控制，则Kp和Ki可单独设定。

此外，闭环控制占空比定义为：

D2＝k×Δp (8)

式(8)中，k为喷油压力与占空比的转换系数，亦可根据喷油压力与占空比的变化关系来标定得到。

进一步，所述第二油压补偿量在本实施例中为可选的，其在某些情况下，可不作计算，例如冷起动切换至冷起动后的过程可不作计算，以避免实际喷油压力被超调。更进一步，提供一种油压补偿判断模块，其用于控制喷油压力控制模块10是否进行第二油压补偿量的计算。具体来说，所述油压补偿判断模块根据第二标志位b_iEnable的置位情况来控制喷油压力控制模块10。

当满足以下4个条件时，所述油压补偿判断模块输出第二标志位的置位信号给所述喷油压力控制模块，以使喷油压力控制模块10根据该置位信号，计算所述第二油压补偿量。所述第二标志位获得置位信号，需同时满足以下4个条件：

1、前述第一标志位被置位；

2、实际喷油压力与目标喷油压力的偏差的绝对值小于或等于最大限值；

3、油泵控制的占空比在油泵控制器以及油泵所能承受的占空比范围内；

4、发动机处于非断油状态。

具体来说，在目标喷油压力处于突变状态时，实际喷油压力与目标喷油压力的偏差的绝对值有可能超出最大限值，因此，可不计算第二油压补偿量，否则容易引起油压的超调。而且，如前所述，基于目标喷油压力的状态不同，油泵控制的占空比是可以通过相应的控制策略来计算获得的，因此，当获得的占空比超过油泵控制的最大占空比时，所述第二油压补偿量将被忽略不计，且占空比将被重新计算。

另外，所述第一标志位用于标识目标压力控制策略的触发状态，若第一标志位获得置位信号，则判断目标压力闭环控制策略已被开启或允许开启，反之，若第一标志位未获得置位信号，则判断目标压力闭环控制策略未被运行。

进而，上述实施例描述了通过运行相应的目标压力控制策略，并根据对应的占空比控制油泵的运转，从而使实际喷油压力动态跟随目标喷油压力。

再进一步，发明人考虑到，现有技术中，发动机均是单一的恒定压力喷油脉宽控制策略，因此，喷油量与喷油脉宽转换系数以及喷油器针阀延迟时间均不受实际喷油压力变化的控制，致使喷油压力改变时，实际喷油脉宽计算不准确，实际喷油量或多或少，使得空燃比难以控制，导致排放恶化甚至引起发动机抖动以及异常熄火等问题。故而，为了解决这一技术问题，本发明将根据实际喷油压力来实时调整喷油器的喷油脉宽，使当前的喷油脉宽随着实际喷油压力的变化而变化。

因此，本发明中，还提供一喷油脉宽控制模块，用于根据目标喷油量和实际喷油压力，获得喷油器的目标喷油脉宽，以使喷油器根据目标喷油脉宽喷油。可将目标喷油脉宽反馈至发动机控制器，由发动机控制器根据目标喷油脉宽直接调整喷油器的喷油脉宽。

本发明实施例中，目标喷油脉宽的计算为：

W＝Q×h (9)

式(9)中：Q为目标喷油量，W为目标喷油脉宽，h为喷油量与喷油脉宽的转化系数。

本发明实施例中，喷油量与喷油脉宽的转化系数的计算公式为：

式(10)中：P_c为参考喷油压力，P_q为实际喷油压力，P_in为进气歧管的实际压力，VH为发动机排量，Q_stat为参考喷油压力下喷油器的实测静态流量。

由式(9)至(10)可知，若已知目标喷油量、喷油量与喷油脉宽的转化系数，则便可得到目标喷油脉宽，进而使当前的喷油脉宽调整到目标喷油脉宽即可。

进一步，还提供一喷油脉宽修正模块，用于对目标喷油脉宽实时修正，以使喷油器根据修正后的目标喷油脉宽喷油。修正后的目标喷油脉宽的计算公式为：

W’＝W+ΔW (11)

式(12)中，W’为修正后的目标喷油脉宽；W为修正前的目标喷油脉宽；ΔW为喷油脉宽的修正量，等于下述的针阀延迟时间t_delay。

本实施例中，所述喷油脉宽修正模块根据在不同的喷油压力与工作电压下的喷油器针阀延迟时间的实测值，来获得喷油压力、工作电压以及喷油器针阀延迟时间的映射关系。

例如，当喷油器的工作电压一定时，所述喷油器的针阀延迟时间为：

t_delay＝f(p) (13)

式(13)中：t_delay为针阀延迟时间，p为喷油压力，f(●)为喷油压力与针阀延迟时间之间存在的函数关系，该函数关系通常为非线性函数，如二次函数，具体的函数关系本领域技术人员根据试验数据可自行获得。

更为具体而言，喷油器的针阀延迟时间可根据不同喷油压力与工作电压下喷油器的实测值所限定，形成一个输入量为喷油压力与工作电压，且输出量为针阀延迟时间的三维图形，根据该三维图形对目标喷油脉宽进行实时修正，达到变压力下目标喷油脉宽精确控制的目的。

图5是本发明实施例中的喷油器的针阀延迟时间随喷油压力和工作电压变化的关系图，图5中的横坐标为喷油压力，单位为bar；纵坐标为针阀延迟时间，单位为ms，其中自上而下，喷油压力为6V、7V、8V、10V、12V、14V、16V。

如图5所示：当喷油器的工作电压低时(如工作电压6V)，针阀延迟时间随喷油压力的增大而增大，且变化幅度较为明显；

当喷油器的工作电压高时(如工作电压16V)，针阀延迟时间随喷油压力的增大呈递增趋势，但变化幅度随着工作电压的身高而逐渐降低。

如此一来，可根据针阀延迟时间对目标喷油脉宽进行修正，从而使得喷油脉宽可以得到精确控制，能够随着实际喷油压力的改变做出相应的调整。

在上述实施例中，当目标喷油压力处于完全稳定状态时，不限于运行在目标压力闭环控制策略，也可运行在目标压力开环控制策略。此外，轨压传感器可用于检测实际喷油压力并反馈至喷油压力控制模块。

综上所述，本发明结合发动机的工况以及目标喷油压力在预定时间内的变动状态，通过喷油压力控制模块运行对应的目标压力控制策略，并以占空比的形式控制油泵的运转，使得实际喷油压力在调整过程中动态跟随目标喷油压力，以此连续、精准的控制喷油压力，这样有助于进气道喷射汽油机满足国六及以后的排放法规要求。

较优的，本发明通过喷油脉宽修正模块对变喷油压力下的目标喷油脉宽进行修正，从而使目标喷油脉宽的各修正因子随实际喷油压力的变化而变化，达到精确控制空燃比，降低污染物排放的目的。

另外，在发动机由冷起动向冷起动后转变的过程中，通过设置时间延迟，使发动机在结束冷起动后的一段时间内，在满足预设条件时运行目标压力闭环控制策略，这样可使冷起动时的实际喷油压力能够平稳过渡到冷起动后的目标喷油压力，从而防止起动后实际喷油压力跌坑的问题。此外，在发动机进入冷起动后，喷油压力控制模块根据目标喷油压力的变化梯度，运行对应的目标压力控制策略，尤其在目标喷油压力的变化梯度大于最大限值或小于最小限值时，退出目标压力闭环控制策略而改运行目标压力开环控制策略，这样可以防止目标喷油压力发生突变而引起的超调问题。并且，当目标喷油压力的变化梯度不为零时，喷油压力控制模块还同时运行目标压力动态跟随控制策略，对目标喷油压力进行动态补偿，使实际喷油压力能迅速响应并紧密贴合目标喷油压力，从而更为精准的控制喷油压力，减排效果更好。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，提供一喷油压力控制模块，

所述喷油压力控制模块获取发动机的当前工况，并根据发动机的当前工况获取目标喷油压力；

所述喷油压力控制模块根据所述目标喷油压力在预定时间内的变动状态，运行对应的目标压力控制策略，使实际喷油压力动态跟随所述目标喷油压力。

2.根据权利要求1所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，所述目标压力控制策略包括目标压力开环控制策略、目标压力闭环控制策略、目标压力闭环延迟控制策略、最大占空比控制策略和目标压力动态跟随控制策略。

3.根据权利要求2所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，

当发动机的当前工况为冷起动时，所述喷油压力控制模块运行目标压力开环控制策略、目标压力闭环控制策略以及最大占空比控制策略中的一种；

当发动机的当前工况为冷起动向冷起动后转变时，所述喷油压力控制模块首先运行目标压力开环控制策略，并根据目标压力闭环延迟控制策略，以在发动机结束冷起动的一段时间后，由目标压力开环控制策略切换至目标压力闭环控制策略；

当发动机的当前工况为冷起动后，所述喷油压力控制模块在目标喷油压力发生变化时，运行目标压力动态跟随控制策略，并同时还运行目标压力开环控制策略或目标压力闭环控制策略。

4.根据权利要求3所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，在结束冷起动的一段时间后，所述喷油压力控制模块根据预设条件，判断是否切换至目标压力闭环控制策略，所述预设条件包括：

压力闭环控制总开关被开启；

目标喷油压力的变化梯度在预定的范围内；以及，

发动机处于冷起动后；

当满足所有的预设条件时，所述喷油压力控制模块即运行目标压力闭环控制策略，否则仍然运行目标压力开环控制策略。

5.根据权利要求4所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，所述喷油压力控制模块在获取一第一标志位的置位信号时，确定允许运行目标压力闭环控制策略，且当满足所有的所述预设条件时，所述第一标志位获得置位信号。

6.根据权利要求3所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，所述喷油压力控制模块根据所述目标喷油压力在预定时间内的变化梯度，判断所述目标喷油压力的变动状态；

当所述目标喷油压力在预定时间内的变化梯度大于最大限值或小于最小限值时，则判断所述目标喷油压力处于一突变状态；

当所述目标喷油压力在预定时间内的变化梯度在最小限值和最大限值之间且不为零时，则判断所述目标喷油压力处于一相对稳定状态；

当所述目标喷油压力在预定时间内的变化梯度为零时，则判断所述目标喷油压力处于一完全稳定状态。

7.根据权利要求6所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，当发动机的当前工况为冷起动后，所述喷油压力控制模块运行目标压力控制策略的方式包括：

所述喷油压力控制模块在所述目标喷油压力处于所述相对稳定状态时，运行目标压力动态跟随控制策略和目标压力闭环控制策略；

所述喷油压力控制模块在所述目标喷油压力处于所述完全稳定状态时，运行目标压力闭环控制策略；

所述喷油压力控制模块在所述目标喷油压力处于所述突变状态时，运行于目标压力开环控制策略和目标压力动态跟随控制策略。

8.根据权利要求7所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，当所述喷油压力控制模块运行目标压力动态跟随控制策略和目标压力开环控制策略时，根据目标油压动态变化补偿占空比以及预占空比，控制油泵的运转，使实际喷油压力调整到目标喷油压力；

当所述喷油压力控制模块运行目标压力动态跟随控制策略和目标压力闭环控制策略时，根据目标油压动态变化补偿占空比、预占空比以及闭环控制占空比，控制油泵的运转，使实际喷油压力调整到目标喷油压力；

当所述喷油压力控制模块仅运行目标压力闭环控制策略时，根据预占空比以及闭环控制占空比，控制油泵的运转，使实际喷油压力调整到目标喷油压力。

9.根据权利要求8所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，所述喷油压力控制模块还根据燃油流量动态变化补偿占空比和/或燃油温度变化补偿占空比，控制油泵的运转。

10.根据权利要求2所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，当轨压传感器发生故障时，所述喷油压力控制模块运行最大占空比控制策略，以最大占空比控制油泵运转，使实际喷油压力达到油泵调压阀所限定的最大压力。

11.根据权利要求2所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，所述目标压力闭环控制策略的运行步骤包括：

所述喷油压力控制模块获取发动机的实际喷油压力，并根据发动机的实际喷油压力和目标喷油压力，计算闭环控制油压补偿量；

所述喷油压力控制模块根据闭环控制油压补偿量，获得闭环控制占空比。

12.根据权利要求11所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，所述闭环控制占空比的获取步骤包括：

所述喷油压力控制模块获取发动机的实际喷油压力，并计算实际喷油压力与目标喷油压力的偏差的绝对值；

所述喷油压力控制模块根据偏差的绝对值，通过PI控制算法获得闭环控制油压补偿量；

所述喷油压力控制模块根据闭环控制油压补偿量，获得闭环控制占空比。

13.根据权利要求12所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，所述闭环控制油压补偿量包括第一油压补偿量和第二油压补偿量，所述第一油压补偿量根据偏差的绝对值以比例放大的方式获得，所述第二油压补偿量根据偏差的绝对值以积分方法的方式获得。

14.根据权利要求13所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，所述喷油压力控制模块在获得一第二标志位的置位信号时，确定计算所述第二油压补偿量，所述第二标志位获得置位信号的条件包括：

目标压力闭环控制策略被触发；

实际喷油压力与目标喷油压力的偏差的绝对值在预定范围内；

油泵控制的占空比小于或等于油泵的最大占空比；以及，

发动机处于非断油状态。

15.根据权利要求13所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，所述闭环控制占空比为：

D2＝k×Δp

其中：D2为闭环控制占空比；k为喷油压力与占空比的转换系数；Δp为闭环控制油压补偿量。

16.根据权利要求2所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，所述目标压力动态跟随控制策略的运行步骤包括：所述喷油压力控制模块根据目标喷油压力的变化梯度与目标油压动态补偿占空比之间的对应关系，获得当前的目标油压动态变化补偿占空比。

17.根据权利要求1所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，还提供一喷油脉宽控制模块，所述喷油脉宽控制模块获取喷油器的目标喷油量，并根据目标喷油量和实际喷油压力，获得喷油器的目标喷油脉宽，所述目标喷油脉宽为：

W＝Q×h

其中，Q为目标喷油量，W为目标喷油脉宽，h为喷油量与喷油脉宽的转化系数。

18.根据权利要求17所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，喷油量与喷油脉宽的转化系数为：

其中，P_c为参考喷油压力，P_q为实际喷油压力，P_in为进气歧管的实际压力，VH为发动机排量，Q_stat为参考喷油压力下喷油器的实测静态流量。

19.根据权利要求17所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，还提供一喷油脉宽修正模块，用于对目标喷油脉宽进行修正，修正后的目标喷油脉宽为：

W’＝W+ΔW

其中，W’为修正后的目标喷油脉宽；W为修正前的目标喷油脉宽；ΔW为喷油脉宽的修正量。

20.根据权利要求19所述的发动机可变喷油压力控制方法，其特征在于，喷油脉宽的修正量等于喷油器的针阀延迟时间；所述喷油脉宽修正模块根据喷油器的喷油压力、工作电压与针阀延迟时间之间的对应关系，获得喷油器的针阀延迟时间。