CN111022232A - 一种柴油发动机用共轨燃油喷射系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种柴油发动机用共轨燃油喷射系统及其控制方法。该系统主要由一个控制器、两个高压油泵、两根共轨管、一个二位三通电磁阀、一个电控喷油器组成。控制器通过两套独立的共轨管燃油压力闭环控制系统，实现两个独立的压力可调的燃油压力源。控制器通过二位三通电磁阀，实现对单次喷油过程中喷油压力的控制。通过合理匹配二位三通电磁阀的通电始点和终点、电控喷油器的通电始点和终点，即可实现有利于发动机燃烧的连续柔性可变的喷油速率。

Description

一种柴油发动机用共轨燃油喷射系统及其控制方法
技术领域
本发明属于柴油机发动机燃油喷射系统技术领域。具体涉及一种柴油发动机用共轨燃油喷射系统及其控制方法。
背景技术
目前，为了应对日益严格的发动机排放法规，柴油发动机采用共轨燃油喷射系统是重要的解决方案。常规的共轨燃油喷射系统主要由输油泵、高压油泵、共轨管、电控喷油器、控制器、轨压传感器和线束组成。输油泵从油箱将燃油输送至高压油泵，由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨管内，控制器根据轨压传感器采集的燃油压力信号，对共轨管内的燃油压力进行闭环控制，控制器根据发动机标定好的MAP，驱动电控喷油器进行喷油。喷油正时由电控喷油器的通电始点决定，喷油压力由共轨管内的燃油压力决定，喷油持续期由电控喷油器的通电时长决定，单次喷油一般呈近似矩形的喷油规律。但这种近似矩形的喷油规律很难使柴油机应对日益严格的排放法规的要求。
发明内容
本发明的目的在于为柴油发动机供一种柴油发动机用共轨燃油喷射系统及其控制方法。可以在柴油发动机单次喷油的持续期内，实现喷油压力和喷油速率的多次改变。通过合理的控制，可以获得有利于柴油发动机燃烧的连续柔性可变的喷油速率。
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
一种柴油发动机用共轨燃油喷射系统，包括两个高压油泵、两个限压阀、两根共轨管和一个电控喷油器，两个限压阀各自通过管路将一个高压油泵的限压油口与燃油箱连接；两个高压油泵的燃油入口通过管路与燃油箱连接，两个高压油泵的燃油入口通过管路分别与一个共轨管的燃油入口连接，在两根共轨管上分别设置有一个轨压传感器；其特征在于，还包括一个二位三通电磁阀和一个控制器，两根共轨管的燃油出口通过管路与所述二位三通电磁阀上的两个燃油入口连接，所述二位三通电磁阀上的燃油入口通过管路与所述电控喷油器的燃油入口连接；所述控制器与所述两根共轨管上的轨压传感器信号连接，所述控制器与所述两个高压油泵、电控喷油器控制连接。
一种柴油发动机用共轨燃油喷射系统的控制方法，其通过合理匹配所述二位三通电磁阀的通电始点和终点、电控喷油器的通电始点和终点，即可实现有利于发动机燃烧的连续柔性可变的喷油速率。
在本发明的一个优选实施例中，在所述电控喷油器驱动电流的持续期t1至t2时间段，当所述二位三通电磁阀通电后，燃油喷射压力即由第一共轨管内的燃油压力P1改变为第二共轨管内的燃油压力P2，通过改变所述二位三通电磁阀的通电始点t3即可改变第一共轨管内的燃油压力P1与第二共轨管内的燃油压力P2的始点t5，通过改变所述二位三通电磁阀的通电终点t4即可改变第二共轨管内的燃油压力P2与第一共轨管内的燃油压力P1的始点t6；即实现了在柴油发动机单次喷油持续期内对喷油压力的改变。
在本发明的一个优选实施例中，在所述电控喷油器驱动电流的持续期t1至t2时间段，通过改变所述电控喷油器的通电始点t1即可改变喷油速率G1的始点；通过改变所述二位三通电磁阀2的通电始点t3即可改变喷油速率G2的始点t8；通过改变二位三通电磁阀2的断电始点t4即可改变喷油速率由G2向G1变化的始点t9；通过改变电控喷油器1驱动电流的断电始点t2即可改变喷油持续期的结束时刻t10，即实现了在柴油发动机单次喷油持续期内对喷油规律的改变。
在本发明的一个优选实施例中，当第二共轨管内的燃油压力值P2大于第一共轨管内的燃油压力值P1时，且所述二位三通电磁阀的断电始点t4略晚于电控喷油器1的断电始点t2时，即可实现有利于柴油发动机燃烧的靴型喷油规律。
在本发明的一个优选实施例中，当第二共轨管内的燃油压力值P2大于第一共轨管内的燃油压力值P150至100MPa时，且所述二位三通电磁阀的断电始点t4略晚于电控喷油器1的断电始点t2的150微秒时，即可实现有利于柴油发动机燃烧的靴型喷油规律。
本发明使用一个控制器、通过两套独立的PID闭环控制系统，实现两个独立的压力可调的高压燃油压力源。在此系统中设置有一个二位三通电磁阀，控制器通过这个二位三通电磁阀，即可实现对单次喷油过程中喷油压力的控制。
本发明的优点如下：
常规的共轨燃油喷射系统只能实现近似矩形的喷油规律，但这种近似矩形的喷油规律很难适用柴油机全工况对油耗和排放的要求。本发明提供的这种共轨燃油喷射系统，能提供更为灵活的喷油规律，通过合理的控制，可以实现更有利于柴油机燃烧的的靴型、梯形等多种喷油规律。
本系统的结构简单。只需在常规的共轨燃油喷射系统增加一个二位三通电磁阀、一根共轨管、一个高压油泵。即可实现本系统。
基于上述现状。本发明提供的这种共轨燃油喷射系统及其控制方法能实现更为灵活的喷油规律。通过合理的控制，可以实现更有利于柴油机燃烧的的靴型、梯形等多种喷油规律。为柴油发动机应对日益严格的排放法规提供一种新的解决方法。
附图说明
图1为本发明的柴油机用共轨燃油喷射系统的结构原理图。
图2和图3均为柴油发动机在单次喷油持续期内，电控喷油器驱动电流、二位三通电磁阀驱动电流、喷射压力和喷油速率随时间变化的曲线。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示，进一步阐述本发明。
参见图1，高压油泵Ⅰ8的燃油入口和高压油泵Ⅱ的燃油入口通过管路与燃油箱13连接，高压油泵Ⅰ8的限压油口和高压油泵Ⅱ的限压油口通过管路各自与限压阀Ⅰ11和限压阀Ⅱ12连接，限压阀Ⅰ11和限压阀Ⅱ12通过管路与燃油箱13连接。
燃油从燃油箱13经高压油泵Ⅰ8和高压油泵Ⅱ9分别进入共轨管Ⅰ6和共轨管Ⅱ7，轨压传感器Ⅰ4和轨压传感器Ⅱ5分别与共轨管Ⅰ6和共轨管Ⅱ7相连，控制器3通过线束10分别与高压油泵Ⅰ8、高压油泵Ⅱ9、轨压传感器Ⅰ4和轨压传感器Ⅱ5相连。控制器3通过轨压传感器Ⅰ4和轨压传感器Ⅱ5分别采集的共轨管Ⅰ6和共轨管Ⅱ7内的燃油压力，并根据柴油发动机标定的控制MAP，采用PID闭环控制的方式，分别控制高压油泵Ⅰ8和高压油泵Ⅱ9的泵油量，以实现对共轨管Ⅰ6和共轨管Ⅱ7内的燃油压力的精准控制。当系统运行出现故障，导致共轨管Ⅰ6和共轨管Ⅱ7内的燃油压力出现异常升高时，它们分别通过限压阀Ⅰ11和限压阀Ⅱ12进行泄油降压，维持柴油发动机的安全。
参见图1，共轨管Ⅰ6的燃油出口和共轨管Ⅱ7的燃油出口通过管路与二位三通电磁阀2的两个燃油出口连接，二位三通电磁阀2的燃油出口通过管理与电控喷油器1相连，控制器3通过线束10与二位三通电磁阀2和电控喷油器1相连。控制器3根据柴油发动机标定的控制MAP向二位三通电磁阀2和电控喷油器1输出驱动电流。二位三通电磁阀2在驱动电流作用下，实现燃油喷射压力的转换，电控喷油器1在驱动电流的作用下将燃油按照预定的喷油正时、喷油规律喷入柴油发动机气缸中。
本发明的共轨燃油喷射系统可以在柴油发动机单次喷油持续期内实现喷油压力和喷油速率的多次改变。经过合理的控制，可以得到多种形式的喷油规律。
参见图2，曲线1是电控喷油器1的驱动电流变化曲线，曲线2是二位三通电磁阀2的驱动电流变化曲线。曲线1和曲线2均由控制器3根据柴油发动机标定的控制MAP进行工作。曲线3是该系统的燃油喷射压力变化曲线，曲线4是该系统的喷油速率变化曲线。该系统经过合理的控制，可以实现以下功能：
①在电控喷油器1驱动电流的持续期(t1至t2时间段)，当二位三通电磁阀2通电后，燃油喷射压力即由压力P1(共轨管Ⅰ内的燃油压力)改变为喷射压力P2(共轨管Ⅱ内的燃油压力)。通过改变二位三通电磁阀2的通电始点t3即可改变喷射压力变化(由P1变为P2)的始点t5；通过改变二位三通电磁阀2的通电终点t4即可改变喷射压力变化(由P2变为P1)的始点t6。上述控制方法即实现了在柴油发动机单次喷油持续期内对喷油压力的改变。
②在电控喷油器1驱动电流的持续期(t1至t2时间段)。通过改变电控喷油器1的通电始点t1即可改变喷油速率G1的始点；通过改变二位三通电磁阀2的通电始点t3即可改变喷油速率G2的始点t8；通过改变二位三通电磁阀2的断电始点t4即可改变喷油速率由G2向G1变化的始点t9；通过改变电控喷油器1驱动电流的断电始点t2即可改变喷油持续期的结束时刻t10。上述控制方法即实现了在柴油发动机单次喷油持续期内对喷油规律的改变。
实施实例：
参见图3，当共轨管Ⅱ9内的燃油压力值P2大于共轨管Ⅰ8内的燃油压力值P1(P2比P1大约50至100MPa)，且二位三通电磁阀2的断电始点t4略晚于电控喷油器1的断电始点t2时(约晚150微秒)，即可实现有利于柴油发动机燃烧的靴型喷油规律(参见图3中曲线8)。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围有所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种柴油发动机用共轨燃油喷射系统，包括两个高压油泵、两个限压阀、两根共轨管和一个电控喷油器，两个限压阀各自通过管路将一个高压油泵的限压油口与燃油箱连接；两个高压油泵的燃油入口通过管路与燃油箱连接，两个高压油泵的燃油入口通过管路分别与一个共轨管的燃油入口连接，在两根共轨管上分别设置有一个轨压传感器；其特征在于，还包括一个二位三通电磁阀和一个控制器，两根共轨管的燃油出口通过管路与所述二位三通电磁阀上的两个燃油入口连接，所述二位三通电磁阀上的燃油入口通过管路与所述电控喷油器的燃油入口连接；所述控制器与所述两根共轨管上的轨压传感器信号连接，所述控制器与所述两个高压油泵、电控喷油器控制连接。
2.一种权利要求1所述的柴油发动机用共轨燃油喷射系统的控制方法，其特征在于，通过合理匹配所述二位三通电磁阀的通电始点和终点、电控喷油器的通电始点和终点，即可实现有利于发动机燃烧的连续柔性可变的喷油速率。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在所述电控喷油器驱动电流的持续期t1至t2时间段，当所述二位三通电磁阀通电后，燃油喷射压力即由第一共轨管内的燃油压力P1改变为第二共轨管内的燃油压力P2，通过改变所述二位三通电磁阀的通电始点t3即可改变第一共轨管内的燃油压力P1与第二共轨管内的燃油压力P2的始点t5，通过改变所述二位三通电磁阀的通电终点t4即可改变第二共轨管内的燃油压力P2与第一共轨管内的燃油压力P1的始点t6；即实现了在柴油发动机单次喷油持续期内对喷油压力的改变。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，当第二共轨管内的燃油压力值P2大于第一共轨管内的燃油压力值P1时，且所述二位三通电磁阀的断电始点t4略晚于电控喷油器1的断电始点t2时，即可实现有利于柴油发动机燃烧的靴型喷油规律。
5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，当第二共轨管内的燃油压力值P2大于第一共轨管内的燃油压力值P150至100MPa时，且所述二位三通电磁阀的断电始点t4略晚于电控喷油器1的断电始点t2的150微秒时，即可实现有利于柴油发动机燃烧的靴型喷油规律。
6.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在所述电控喷油器驱动电流的持续期t1至t2时间段，通过改变所述电控喷油器的通电始点t1即可改变喷油速率G1的始点；通过改变所述二位三通电磁阀2的通电始点t3即可改变喷油速率G2的始点t8；通过改变二位三通电磁阀2的断电始点t4即可改变喷油速率由G2向G1变化的始点t9；通过改变电控喷油器1驱动电流的断电始点t2即可改变喷油持续期的结束时刻t10，即实现了在柴油发动机单次喷油持续期内对喷油规律的改变。
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