CN114370349A - 一种柴油机远后喷控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种柴油机远后喷控制方法及系统，包括计算远后总喷油量、远后喷分裂次数和远后喷分裂喷射启喷间隔；本发明中远后喷总油量由基础油量与修正油量求和得到，修正油量包括根据DPF再生目标温度计算得到的远后喷修正油量一、根据远后喷分裂次数的变化计算得到的远后喷修正油量二，考虑了分裂次数变动造成的喷油量波动，实现远后喷油量的精确控制；本发明通过三种方式得到远后喷分裂次数，取三者中的最小分裂次数作为最终远后喷分裂次数，防止远后喷与下一缸预喷射发生干涉，对喷油器的损坏。
Description
技术领域
本发明属于柴油机多次喷射控制技术领域，具体涉及一种柴油机远后喷控制方法及系统。
背景技术
随着排放法规的日趋严格与人们对良好生活环境需求的提升，颗粒物捕集器(DPF)已成为降低柴油机颗粒物排放的主要技术手段。目前国内外普遍采用缸内远后喷技术，以实现DPF再生的温度控制，即通过缸内远后喷直接供给DPF再生所需的燃油，这部分燃油并不参与缸内燃烧，而是在DOC(氧化型催化转化器)中被氧化，以提高DPF温度，激发或促进DPF再生过程。这种技术的优势是无需单独设置再生碳氢喷嘴，但同时也带来了问题。缸内远后喷时刻，活塞已经下行、缸壁大量暴露，此时喷射燃油会造成机油稀释，久而久之影响柴油机润滑效果。针对上述问题，国内外技术专家提出利用多次喷射技术，将远后喷总脉宽均匀分裂为几个小喷射脉宽，以缩短远后喷射贯穿距离、提高雾化效果，进而减缓远后喷对机油的稀释作用；但多次喷射会大大延长远后喷射所占用曲轴转角，在多缸机与单数缸机中，远后喷射脉宽容易与下一缸预喷脉宽发生干涉，引发喷油器驱动电流变形，甚至造成喷油器无法开启。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种柴油机远后喷控制方法及系统。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种柴油机远后喷控制方法，具体为：
由远后喷基础油量和修正油量求和，得到远后喷总油量，并换算为远后喷总脉宽；所述修正油量包括根据DPF再生目标温度计算得到的远后喷修正油量一、根据远后喷分裂次数的变化计算得到的远后喷修正油量二；
根据远后喷启喷角度与预喷启喷角度，计算远后喷理论最大可用时间，由所述远后喷理论最大可用时间与远后喷总脉宽，得到远后喷分裂次数；
远后喷总脉宽除以远后喷分裂次数，得到远后喷分裂喷射脉宽，所述远后喷分裂喷射脉宽加上远后分裂喷射间隔，得到远后喷分裂喷射启喷间隔。
进一步地，所述远后喷修正油量二由以下方式获取：当前远后分裂次数减去上一次远后喷分裂次数，得到分裂次数差值，分裂次数差值乘以分裂补偿系数，得到远后喷修正油量二。
进一步地，所述远后喷理论最大可用时间的获取过程为：
由远后喷启喷角度和预喷启喷角度，计算得到远后喷理论最大可用曲轴转角：
DurPhi＝Phipol-Phipil-b
其中：Durphi为远后喷理论最大可用曲轴转角，Phipol为远后喷启喷角度，Phipil为预喷启喷角度，b为柴油机气缸着火间隔角度；
根据远后喷理论最大可用曲轴转角与柴油机转速，计算远后喷理论最大可用时间：
其中：Durt为远后喷理论最大可用时间，n为柴油机转速，K是单位转换系数，d为远后喷与预喷最小间隔时间。
进一步地，所述远后喷分裂次数分别通过以下方式得到：通过最小喷射间隔计算分裂次数、通过最小喷射油量计算分裂次数、以远后喷最大支持喷射次数作为分裂次数，将三种方式得到的远后喷分裂次数最小值作为最终远后喷分裂次数。
更进一步地，所述通过最小喷射间隔计算分裂次数，具体为：远后喷理论最大可用时间减去远后喷总脉宽，再除以最小喷射间隔并向下圆整。
更进一步地，所述通过最小喷射油量计算喷射次数，具体为：远后喷总脉宽除以最小喷射脉宽并向下圆整。
进一步地，所述远后喷分裂喷射间隔是根据柴油机转速与共轨轨压查表计算得到的，并对所述远后喷分裂喷射间隔进行上下限制校验，具体为：远后喷理论最大可用时间与远后喷总脉宽取小，对远后喷总脉宽进行校验，然后远后喷理论最大可用时间减去远后喷总脉宽，再除以分裂次数，得到远后喷分裂喷射最大间隔，并以远后喷分裂喷射最大间隔为上限、以最小喷射间隔为下限，对远后喷分裂喷射间隔进行校验。
一种柴油机远后喷控制系统，包括ECU、轨压传感器、转速传感器、DPF压差传感器、DPF下游温度传感器和DPF上游温度传感器，轨压传感器安装在共轨管道上，转速传感器安装在柴油机本体的飞轮上，DPF压差传感器、DPF下游温度传感器和DPF上游温度传感器安装在后处理装置载体上；所述轨压传感器、转速传感器、DPF压差传感器、DPF下游温度传感器和DPF上游温度传感器采集的数据均传输给ECU，ECU根据采集的数据，实现柴油机远后喷控制。
本发明的有益效果为：
(1)本发明根据远后喷启喷角度与预喷启喷角度，计算远后喷理论最大可用时间，通过三种方式得到远后喷分裂次数，取三者中的最小分裂次数作为最终远后喷分裂次数，防止远喷与下一缸预喷射发生干涉，对喷油器的损坏；
(2)本发明中远后喷总油量由基础油量与修正油量求和得到，修正油量包括根据DPF再生目标温度计算得到的远后喷修正油量一、根据远后喷分裂次数的变化计算得到的远后喷修正油量二，考虑了分裂次数变动造成的喷油量波动，实现远后喷油量的精确控制；
(3)本发明可以完全兼容当前柴油机ECU对喷油器的驱动逻辑，且在满足喷射限制的条件下，尽可能地提高远后喷分裂次数以最大限度的缓解机油稀释问题。
附图说明
图1为柴油机各喷射脉宽与各喷射间隔区间示意图；
图2为本发明所述柴油机远后喷控制方法流程图；
图3为本发明所述远后总喷油量计算逻辑图；
图4为本发明所述远后喷分裂次数计算逻辑图；
图5为本发明所述远后喷分裂喷射启喷间隔计算逻辑图；
图6为本发明所述远后喷控制系统结构图；
图中：1-ECU、2-柴油机本体、3-后处理装置载体、4-喷油器、5-轨压传感器、6-转速传感器、7-DPF压差传感器、8-DPF下游温度传感器、9-DPF上游温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，柴油机各喷射脉宽与各喷射间隔区间示意图。其中0°CA为气缸压缩上止点；180°CA为气缸做功行程下止点，同时也是下一着火缸压缩上止点；从0°CA轴到180°CA轴为气缸做功行程。柴油多次喷射过程包含预喷、主喷、后喷、远后喷，实线a处为远后喷启喷角度，实线a到虚线f的时间表示远后喷理论最大可用时间，实线a到实线b为远后喷分裂喷射脉宽，实线a到实线c为远后喷分裂喷射启喷间隔，实线d到实线e为远后喷喷射间隔。
如图2所示，本发明一种柴油机远后喷控制方法，具体包括如下步骤：
步骤(1)，根据标定MAP图计算远后喷基础油量，再根据DPF再生目标温度与远后喷分裂次数的变化计算远后喷修正油量，基础油量与修正油量求和，计算出远后喷总油量，并根据当前共轨轨压换算为远后喷总脉宽。
根据标定MAP图计算远后喷基础油量，具体为：如图3所示，将柴油机转速与柴油机主喷油量输入到二维MAP图中，经过线性插值计算出远后喷基础油量；
根据DPF再生目标温度计算远后喷修正油量一，具体为：如图3所示，DPF压差输入到一维MAP图中，得到DPF再生目标温度；由传感器采集DPF上游温度与DPF下游温度计算DPF载体温度，计算公式为：
其中TDPF为DPF载体温度，单位为℃；T5为DPF上游温度，单位为℃；T6为DPF下游温度，单位为℃。
DPF再生目标温度减去DPF载体温度，得到温度差值，根据温度差值计算远后喷修正油量一，具体计算公式为：
其中Q1为修正油量一，单位为mg/hub；KP为比例系数；KI为积分系数；
为第i次采样计算得到的温度差值，单位为℃。
根据远后喷分裂次数的变化计算远后喷修正油量二，具体为：如图3所示，利用当前远后分裂次数减去上一次远后喷分裂次数，得到分裂次数差值，分裂次数差值乘以分裂补偿系数(根据柴油机的喷油器特性和发动机的工作特性进行标定得到)，得到远后喷修正油量二；当分裂次数增加时，分裂次数差值为正，修正油量二为正，当分裂次数减少时，分裂次数差值为负，修正油量二为负。
修正油量一加上修正油量二得到总修正油量，再经过范围限制校验，得到最终修正油量。
根据当前共轨轨压换算为远后喷总脉宽，具体为：如图3所示，远后喷总油量除以燃油密度，得到远后喷总油量体积，将远后喷总油量体积与柴油机共轨轨压输入到根据喷油器流量特性绘制的MAP图中，计算得到远后喷总脉宽。
步骤(2)，根据远后喷启喷角度与预喷启喷角度，计算远后喷理论最大可用时间，通过三种方式得到远后喷分裂次数，最小分裂次数作为最终远后喷分裂次数；三种方式分别是：通过最小喷射间隔计算分裂次数、通过最小喷射油量计算分裂次数、以远后喷最大支持喷射次数作为分裂次数。
根据远后喷启喷角度与预喷启喷角度计算远后喷理论最大可用时间，具体为：如图4所示，首先根据柴油机转速与主喷油量分别查MAP表，计算远后喷启喷角度和预喷启喷角度，再计算出远后喷理论最大可用曲轴转角，具体计算公式为：
DurPhi＝Phipol-Phipil-b
其中Durphi为远后喷理论最大可用曲轴转角，单位为°CA；Phipol为远后喷启喷角度，单位为°CA；Phipil为预喷启喷角度，单位为°CA；b为柴油机气缸着火间隔角度，四缸柴油机为180°CA。
根据远后喷理论最大可用曲轴转角与柴油机转速计算远后喷理论最大可用时间，具体计算公式为：
其中Durt为远后喷理论最大可用时间，单位为us，n为柴油机转速，单位为r/min，K＝0.000006是单位转换系数；d为远后喷与预喷最小间隔时间，为了隔离远后喷与预喷而设置。
通过最小喷射间隔计算分裂次数，具体为：如图4所示，远后喷理论最大可用时间减去远后喷总脉宽，再除以最小喷射间隔并向下圆整，得到由最小喷射间隔计算得到的远后喷分裂次数。其思路是按照喷油器可实现的最小喷射间隔，将最小喷射间隔最大程度的插入远后喷总脉宽以最大程度的实现喷射分裂。
通过最小喷射油量计算喷射次数，具体为：如图4所示，远后喷总脉宽除以最小喷射脉宽并向下圆整，得到由最小喷射脉宽计算得到的远后喷分裂次数。其思路是按照最小喷射脉宽最大程度的分裂总脉宽。
如图4所示，当远后喷理论最大可用时间减去远后喷总脉宽后得到的间隔时间小于最小喷射间隔时，远后喷不发生分裂，即分裂次数为1。
步骤(3)，根据柴油机转速与共轨轨压查表计算远后喷分裂喷射间隔，并对其进行上下限制校验；由远后喷总脉宽除以远后喷分裂次数计算远后喷分裂喷射脉宽，远后喷分裂喷射脉宽加上远后分裂喷射间隔，得到远后喷分裂喷射启喷间隔。
根据柴油机转速与共轨轨压查表计算远后喷分裂喷射间隔，并对其进行上下限制校验，具体为：如图5所示，首先远后喷理论最大可用时间与远后喷总脉宽取小对远后喷总脉宽进行校验，然后远后喷理论最大可用时间减去远后喷总脉宽，再除以分裂次数计算出远后喷分裂喷射最大间隔，并以此为上限，再以最小喷射间隔为下限，对根据查表计算得到的远后喷分裂喷射间隔进行校验。远后喷分裂喷射间隔加远后喷分裂喷射脉宽得到远后喷分裂喷射启喷间隔。
如图6为本发明控制系统结构图，包括：ECU1、柴油机本体2、后处理装置载体3、喷油器4、轨压传感器5、转速传感器6、DPF压差传感器7、DPF下游温度传感器8和DPF上游温度传感器9，喷油器4安装在柴油机本体2上，多个喷油器4均与共轨管道连通，共轨管道上安装轨压传感器5；转速传感器6安装在柴油机本体2的飞轮上；柴油机本体2排气管上设有后处理装置载体3，后处理装置载体3上安装有DPF压差传感器7、DPF下游温度传感器8和DPF上游温度传感器9，轨压传感器5、转速传感器6、DPF压差传感器7、DPF下游温度传感器8和DPF上游温度传感器9采集的数据均传输给ECU1，ECU1根据采集的数据，实现柴油机远后喷控制。
此外柴油机主喷油量反应柴油机负荷情况，由ECU1根据柴油机外部需求扭矩计算得到。最小喷射间隔、最小喷射油量、远后喷最大支持喷射次数是根据喷油器特性在ECU1内部进行设定。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种柴油机远后喷控制方法，其特征在于：
由远后喷基础油量和修正油量求和，得到远后喷总油量，并换算为远后喷总脉宽；所述修正油量包括根据DPF再生目标温度计算得到的远后喷修正油量一、根据远后喷分裂次数的变化计算得到的远后喷修正油量二；
根据远后喷启喷角度与预喷启喷角度，计算远后喷理论最大可用时间，由所述远后喷理论最大可用时间与远后喷总脉宽，得到远后喷分裂次数；
远后喷总脉宽除以远后喷分裂次数，得到远后喷分裂喷射脉宽，所述远后喷分裂喷射脉宽加上远后分裂喷射间隔，得到远后喷分裂喷射启喷间隔。
2.根据权利要求1所述的柴油机远后喷控制方法，其特征在于，所述远后喷修正油量二由以下方式获取：当前远后分裂次数减去上一次远后喷分裂次数，得到分裂次数差值，分裂次数差值乘以分裂补偿系数，得到远后喷修正油量二。
3.根据权利要求1所述的柴油机远后喷控制方法，其特征在于，所述远后喷理论最大可用时间的获取过程为：
由远后喷启喷角度和预喷启喷角度，计算得到远后喷理论最大可用曲轴转角：
DurPhi＝Phipol-Phipil-b
其中：Durphi为远后喷理论最大可用曲轴转角，Phipol为远后喷启喷角度，Phipil为预喷启喷角度，b为柴油机气缸着火间隔角度；
根据远后喷理论最大可用曲轴转角与柴油机转速，计算远后喷理论最大可用时间：
其中：Durt为远后喷理论最大可用时间，n为柴油机转速，K是单位转换系数，d为远后喷与预喷最小间隔时间。
4.根据权利要求1所述的柴油机远后喷控制方法，其特征在于，所述远后喷分裂次数分别通过以下方式得到：通过最小喷射间隔计算分裂次数、通过最小喷射油量计算分裂次数、以远后喷最大支持喷射次数作为分裂次数，将三种方式得到的远后喷分裂次数最小值作为最终远后喷分裂次数。
5.根据权利要求4所述的柴油机远后喷控制方法，其特征在于，所述通过最小喷射间隔计算分裂次数，具体为：远后喷理论最大可用时间减去远后喷总脉宽，再除以最小喷射间隔并向下圆整。
6.根据权利要求4所述的柴油机远后喷控制方法，其特征在于，所述通过最小喷射油量计算喷射次数，具体为：远后喷总脉宽除以最小喷射脉宽并向下圆整。
7.根据权利要求1所述的柴油机远后喷控制方法，其特征在于，所述远后喷分裂喷射间隔是根据柴油机转速与共轨轨压查表计算得到的，并对所述远后喷分裂喷射间隔进行上下限制校验，具体为：远后喷理论最大可用时间与远后喷总脉宽取小，对远后喷总脉宽进行校验，然后远后喷理论最大可用时间减去远后喷总脉宽，再除以分裂次数，得到远后喷分裂喷射最大间隔，并以远后喷分裂喷射最大间隔为上限、以最小喷射间隔为下限，对远后喷分裂喷射间隔进行校验。
8.一种实现权利要求1-7任一项所述的柴油机远后喷控制方法的控制系统，其特征在于，包括ECU(1)、轨压传感器(5)、转速传感器(6)、DPF压差传感器(7)、DPF下游温度传感器(8)和DPF上游温度传感器(9)，轨压传感器(5)安装在共轨管道上，转速传感器(6)安装在柴油机本体(2)的飞轮上，DPF压差传感器(7)、DPF下游温度传感器(8)和DPF上游温度传感器(9)安装在后处理装置载体(3)上；所述轨压传感器(5)、转速传感器(6)、DPF压差传感器(7)、DPF下游温度传感器(8)和DPF上游温度传感器(9)采集的数据均传输给ECU(1)，ECU(1)根据采集的数据，实现柴油机远后喷控制。
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