CN113153553A - 电控喷油器喷油量线性特性优化方法 - Google Patents

电控喷油器喷油量线性特性优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明主要提供一种电控喷油器喷油量线性特性优化方法，通过构建不同电磁阀维持电流下的喷射脉宽与喷油量的复相关系数，优化调整电磁阀的维持电流大小，提高电控喷油器的喷射脉宽线性程度，解决由于涡流效应导致的电磁阀响应时间的不一致问题，该方法可以有效提高油量控制的线性程度。

Description

电控喷油器喷油量线性特性优化方法
技术领域
本发明涉及内燃机燃油喷射特性领域，尤其是一种电控喷油器喷油量线性特性的优化方法。
背景技术
在发动机燃油喷射系统中，电磁阀是其关键部件之一，其作用脉宽直接决定了喷射油量多少，影响着发动机燃油的喷射精度。电磁阀一般采用Peak&Hold的驱动形式(Peakand hold current shape generated by Tri core derivative TC1775[S].ApplicationNotes V2.1，2002.)，但是在驱动电流进入维持阶段时，由于涡流效应的影响，衔铁刚到达最大位移处的磁场状态和最终断电时刻的磁场状态会存在差异；此时驱动电流虽进入维持稳定状态，但系统电磁力却未稳定，该状态可能持续到电磁阀断电，进而使得在不同喷射脉宽下电磁阀的关闭响应时间不同，导致实际喷射脉宽呈现非线性，加大油量控制的非线性程度。因此，减小不同喷射脉宽下电磁阀响应时间的差异，则可以降低由于关闭响应时间不一致而导致实际喷射脉宽控制的非线性，由此提高电控喷油器油量的控制精度。
发明内容
本发明提供了一种电控喷油器喷油量线性特性优化方法，用于解决由于涡流效应导致的电磁阀响应时间不一致带来的油量控制线性特性下降的问题。
本发明的目的是这样实现的：一种电控喷油器喷油量线性特性优化方法，包括以下步骤：
(1)构建喷油量线性特性优化全工况平面，得到全工况平面内各工况点(Ii，tj)，其中Ii为电磁阀维持电流，tj为喷射脉宽；
(2)通过试验测试获得全工况平面内各工况点(Ii，tj)对应的喷油量qij，得到电磁阀维持电流为Ii时，系列喷射脉宽与喷油量的样本点(tj，qij)；
(3)计算不同电磁阀维持电流下喷射脉宽与喷油量的复相关系数；
(4)确定全工况平面内电磁阀维持电流所对应的最优解。
所述步骤(1)中喷射脉宽tj的取值范围为[tmin，tmax]，维持电流的取值范围为[I1，In]，对维持电流和喷射脉宽所对应的全工况平面进行等分，进而获得全工况平面内的各工况点(Ii，tj)。
所述步骤(3)中不同维持电流下喷射脉宽与喷油量的复相关系数的计算方法包括：
3.1对喷油器电磁阀维持电流为Ii时，系列喷射脉宽与喷油量的样本点(tj，qij)进行线性回归，得到喷油量与喷射脉宽的回归方程：
Figure BDA0002987869810000021
其中：
Figure BDA0002987869810000022
为电磁阀维持电流为Ii喷射脉宽为ti时喷油器喷油量的预测值，ai、bi为回归系数；
3.2计算不同维持电流下喷射脉宽与喷油量的复相关系数，其表达式为：
Figure BDA0002987869810000023
Figure BDA0002987869810000024
其中，R(Ii)为电磁阀维持电流为Ii时，喷射脉宽t与喷油量q的复相关系数，
Figure BDA0002987869810000025
为维持电流为Ii时不同喷射脉宽下的平均喷油量。
所述步骤(4)确定全工况平面内电磁阀维持电流所对应的最优解的数学模型为：
Figure BDA0002987869810000026
本发明的优势在于：通过构建不同电磁阀维持电流下的喷射脉宽与喷油量的复相关系数，优化调整电磁阀的维持电流大小，提高电控喷油器的喷射脉宽线性程度，解决由于涡流效应导致的电磁阀响应时间的不一致问题，该方法可以有效提高油量控制的线性程度。
附图说明
图1电控喷油器原理示意图。
图2电控喷油器电磁阀驱动电流控制示意图。
图3本发明流程图。
图中，1：电磁阀；2：出油量孔；3：进油口；4：进油量孔；5：控制阀杆；6：针阀；7：衔铁；8：出油口；9：控制室；10：复位弹簧；11：盛油槽。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
如图1所示，本发明中电控喷油器的原理示意图，包括电磁阀1、出油量孔2、进油口3、进油量孔4、控制阀杆5、针阀6、衔铁7、出油口8、控制室9、复位弹簧10、盛油槽11，当燃油从进油量口3进入喷油器后，一部分燃油经主油道进入盛油槽11，另一部分经燃油进油量孔4进入控制室9；当电磁阀1通电时，衔铁7移动打开喷油器中的出油量孔2，使得控制室9内的高压燃油从出油口8流出，进而使得控制室9内燃油压力迅速降低、控制阀杆5上升、针阀6抬起，喷油器喷油；当电磁阀1未通电时，衔铁7在复位弹簧10的作用下将出油量孔2闭合，而高压燃油经进油量孔4进入控制室9，使得控制室9内燃油压力上升，控制阀杆5下行，针阀6落座，喷油器停止喷油。因此，电磁阀1的开关时间长短决定了电控喷油器喷油量的多少。
如图2所示，本发明中喷油器电磁阀驱动电流控制示意图，喷油器喷油时刻处于ab段时，此时驱动电流处于吸合阶段，电磁阀1通电，驱动电流快速上升，使得电磁阀1获得较大的电磁力，保证衔铁7的快速启动。喷油器喷油时刻处于bc段，此时驱动电流处于维持阶段，由于电磁阀1气隙变小，磁阻降低，此时保持衔铁7处于吸合状态，维持电流Ii可以选取较小值，降低系统功耗；但是由于涡流效应，衔铁刚到达最大位移处的磁场状态和最终断电时刻的磁场状态会存在差异，所以此时驱动电流虽进入维持稳定状态，但系统作用于衔铁7的电磁力却未稳定，导致电磁阀1断电时作用于衔铁7的电磁力存在差异。喷油器喷油时刻处于cd段时，此时驱动电流处于释放阶段，电磁阀1断电，释放电流快速下降，但由于系统电磁力削减有一个过程，只有电磁力下降到一个临界点时，衔铁7才会开始在复位弹簧的影响下触动；由于电磁阀1断电时作用于衔铁7的电磁力存在差异，使得电磁力衰减的初始值不同，进而使得在不同喷射脉宽下电磁阀1的关闭响应时间不同，导致实际喷射脉宽呈现非线性。而维持电流Ii决定了电磁阀最终断电时刻的磁场状态，因此优化调整维持电流Ii的大小可以减小衔铁7刚到达最大位移处的磁场状态和最终断电时刻的磁场状态的差异，使电磁阀1进入维持阶段后电磁力尽快稳定，保证不同喷射脉宽下电磁阀1断电时的电磁力一致，提高电磁阀1关闭响应时间的一致性。
本发明一种电控喷油器喷油量线性特性优化方法，如图3所示，具体步骤为：
(1)构建喷油量线性特性优化全工况平面，得到全工况平面内各工况点(Ii，tj)，其中Ii为电磁阀维持电流，tj为喷射脉宽
根据喷油器的最大油量与最小油量，确定其所对应的最大喷射脉宽tmax和最小喷射脉宽tmin，由此可知喷射脉宽tj的取值范围为[tmin，tmax]，然后确定电磁阀的维持电流Ii的取值范围，维持电流的取值范围记作[I1，In]，并对维持电流和喷射脉宽所对应的全工况平面进行等分，进而获得全工况平面内的各工况点(Ii，tj)；
(2)通过试验测试获得全工况平面内各工况点(Ii，tj)对应的喷油量qij(即维持电流为Ii及喷射脉宽为tj时喷油器的喷油量)，得到电磁阀维持电流为Ii时，系列喷射脉宽与喷油量的样本点(tj，qij)
(3)计算不同电磁阀维持电流下喷射脉宽与喷油量的复相关系数
首先，对喷油器电磁阀维持电流为Ii时，系列喷射脉宽与喷油量的样本点(tj，qij)进行线性回归，得到喷油量与喷射脉宽的回归方程：
Figure BDA0002987869810000041
其中：
Figure BDA0002987869810000042
为电磁阀维持电流为Ii喷射脉宽为ti时喷油器喷油量的预测值，ai、bi为回归系数；
然后，计算不同维持电流下喷射脉宽与喷油量的复相关系数，其表达式为：
Figure BDA0002987869810000043
其中，R(Ii)为电磁阀维持电流为Ii时，喷射脉宽t与喷油量q的复相关系数，
Figure BDA0002987869810000044
为维持电流为Ii时不同喷射脉宽下的平均喷油量；
(4)确定全工况平面内电磁阀维持电流所对应的最优解
由上述步骤可以确定全工况平面内电磁阀维持电流所对应的最优解的数学模型为：
Figure BDA0002987869810000045
通过比较不同维持电流时的喷射脉宽t与喷油量q的复相关系数R(Ii)的大小，取最大值所对应的维持电流作为电磁阀优化控制的电流，保证衔铁刚到达最大位移处的磁场状态和最终断电时刻的磁场状态的差异最小，使电磁阀进入维持阶段后电磁力尽快稳定，使得不同喷射脉宽下电磁阀断电时的电磁力尽量一致，提高电磁阀关闭响应时间的一致性，进而提升电控喷油器喷油量的线性特性，提高油量控制的精度。
本发明电控喷油器喷油量线性特性优化方法，高效地解决由于涡流效应导致的电磁阀响应时间不一致带来的油量控制线性特性下降的问题，对喷油器驱动电流信号控制具有指导意义。
以上所述仅为本发明的部分具体实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电控喷油器喷油量线性特性优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)构建喷油量线性特性优化全工况平面，得到全工况平面内各工况点(Ii,tj)，其中Ii为电磁阀维持电流，tj为喷射脉宽；
(2)通过试验测试获得全工况平面内各工况点(Ii,tj)对应的喷油量qij，得到电磁阀维持电流为Ii时，系列喷射脉宽与喷油量的样本点(tj，qij)；
(3)计算不同电磁阀维持电流下喷射脉宽与喷油量的复相关系数；
(4)确定全工况平面内电磁阀维持电流所对应的最优解。
2.根据权利要求1所述的电控喷油器喷油量线性特性优化方法，其特征在于，所述步骤(1)中喷射脉宽tj的取值范围为[tmin,tmax]，维持电流的取值范围为[I1,In]，并对维持电流和喷射脉宽所对应的全工况平面进行等分，进而获得全工况平面内的各工况点(Ii,tj)。
3.根据权利要求1所述的电控喷油器喷油量线性特性优化方法，其特征在于，所述步骤(3)中不同维持电流下喷射脉宽与喷油量的复相关系数的计算方法包括：
3.1对喷油器电磁阀维持电流为Ii时，系列喷射脉宽与喷油量的样本点(tj，qij)进行线性回归，得到喷油量与喷射脉宽的回归方程：
Figure FDA0002987869800000011
其中：
Figure FDA0002987869800000012
为电磁阀维持电流为Ii喷射脉宽为ti时喷油器喷油量的预测值，ai、bi为回归系数；
3.2计算不同维持电流下喷射脉宽与喷油量的复相关系数，其表达式为：
Figure FDA0002987869800000013
Figure FDA0002987869800000014
其中，R(Ii)为电磁阀维持电流为Ii时，喷射脉宽t与喷油量q的复相关系数，
Figure FDA0002987869800000015
为维持电流为Ii时不同喷射脉宽下的平均喷油量。
4.根据权利要求1所述的电控喷油器喷油量线性特性优化方法，其特征在于，所述步骤(4)确定全工况平面内电磁阀维持电流所对应的最优解的数学模型为：
Figure FDA0002987869800000016
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