一種高壓共軌噴油壓力控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及高壓共軌噴油壓力控制，尤其設(shè)及一種通過(guò)調(diào)節(jié)低壓燃油系統(tǒng)供油量 來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓共軌噴油壓力控制的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電控高壓共軌系統(tǒng)W其噴油壓力高，噴油壓力可獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，可 實(shí)現(xiàn)柔性噴油的精確控制而成為柴油車節(jié)能減排的主流技術(shù)。高壓共軌系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)高壓 油軌中進(jìn)油流速來(lái)實(shí)施油軌壓力及噴油壓力的控制，執(zhí)行器是流量控制閥W及電控單元。 輸油累負(fù)責(zé)向高壓回路傳輸油量W維持設(shè)定的噴油壓力及噴油量等，輸油累的驅(qū)動(dòng)模式有 機(jī)械驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種，工程中普偏使用的是前者。電磁計(jì)量閥負(fù)責(zé)將共軌系統(tǒng)需求的 流量提供給高壓油累，其安裝位置位于輸油累的后端。
[0003] 出于通用設(shè)計(jì)的考慮，一款高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)可匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)性能跨度大， 其輸油累的累油能力并不是按照發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際需求進(jìn)行匹配：噴油量+共軌系統(tǒng)液壓控制 流量+輸油累冷卻、潤(rùn)滑流量。當(dāng)輸油累傳輸油量大于共軌系統(tǒng)需求時(shí)，富余油量通過(guò)回油 閥后回到輸油累進(jìn)油渠道反復(fù)累送。運(yùn)種輸油累后油量調(diào)節(jié)的方式造成多余油量被反復(fù)累 送，工作溫度增加，累油系統(tǒng)效率低，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不必要負(fù)載增加。國(guó)內(nèi)也有使用電動(dòng)輸油 累的系統(tǒng)，運(yùn)些系統(tǒng)中對(duì)電動(dòng)累輸油量不做調(diào)節(jié)，和機(jī)械輸油累一樣在累后進(jìn)行被動(dòng)油量 調(diào)節(jié)。運(yùn)造成在發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷時(shí)供油量與高負(fù)荷供油量相當(dāng)，回油量更高，累油效率甚至比 機(jī)械輸油累系統(tǒng)低。
[0004] 傳統(tǒng)的電控高壓共軌系統(tǒng)軌壓控制燃油回路如附圖1所示，機(jī)械輸油累的供油量 不止覆蓋共軌系統(tǒng)的需求油量，還負(fù)責(zé)輸油累的潤(rùn)滑冷卻油量。因機(jī)械輸油累的供油能力 主要受驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速影響，不能按照系統(tǒng)需求進(jìn)行流量調(diào)整，造成機(jī)械累油的無(wú)用功，運(yùn)在發(fā)動(dòng) 機(jī)高轉(zhuǎn)速，低負(fù)荷運(yùn)行區(qū)域表現(xiàn)得尤為明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是：提供一種通過(guò)調(diào)節(jié)低壓燃油系統(tǒng)供油量來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓共軌噴油壓力 控制的方法和系統(tǒng)，W實(shí)現(xiàn)共軌系統(tǒng)噴油壓力精確調(diào)節(jié)，提高高壓共軌系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟(jì)性， 降低C〇2排放。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種高壓共軌噴油壓力控制方法，W直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)輸油累為執(zhí)行元件，通過(guò)調(diào) 節(jié)低壓輸出油量進(jìn)行高壓共軌噴油壓力調(diào)節(jié)，通過(guò)采集發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)計(jì)算噴油壓力設(shè)定 值及電動(dòng)輸油累的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)值，PWM信號(hào)占空比的控制邏輯隨發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況模 式的切換發(fā)生變化；發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況模式包括W下7類：起動(dòng)工況、在檔滑行工況、怠速 起停工況、發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作工況、排放后處理再生工況，診斷模式工況和發(fā)動(dòng)機(jī)超速工況； 在不同的工況下，共軌噴油壓力的設(shè)定值不同，控制模式包括開(kāi)環(huán)前饋控制、前饋控制與閉 環(huán)反饋控制共同進(jìn)行的組合控制模式，前饋控制負(fù)責(zé)在瞬態(tài)工況時(shí)快速調(diào)節(jié)輸油累的供油 流量，閉環(huán)反饋控制負(fù)責(zé)在小幅度的擾動(dòng)工況下共軌噴油壓力對(duì)設(shè)定噴油壓力的實(shí)時(shí)跟隨 性，具體的： 1.1)開(kāi)環(huán)前饋控制方法包括： 電控單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷信號(hào)查3維表得到前饋控制流量Rail_dvolPreCtl，所 述3維表需經(jīng)過(guò)專業(yè)標(biāo)定流程生成； 1. 2)前饋控制+閉環(huán)反饋控制方法包括： a.電控單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷信號(hào)查軌壓前饋控制3維表得到前饋控制流量 Rail_dvolPreCtl； b. 電控單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷信號(hào)查噴油壓力設(shè)定3維表得到目標(biāo)控制軌壓 RaiLpSe巧OintBas,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度，大氣壓力信號(hào)對(duì)目標(biāo)壓力進(jìn)行修正，再進(jìn)過(guò)數(shù) 據(jù)合理性檢查合格后得到目標(biāo)控制軌壓Rail_pSe巧Oint; C.閉環(huán)控制器使用PID控制器，PID控制器的輸入?yún)?shù)軌壓偏差值rail_pGov，具體含 義是目標(biāo)軌壓Rail_pSe巧Oint與共軌壓力傳感器采集的實(shí)時(shí)壓力RailCD_p^ak的差值； d.PID控制器的參數(shù)參考Ziegler-Nichols整定法進(jìn)行并寫入存儲(chǔ)器中；控制器 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷查PID控制器各個(gè)控制環(huán)節(jié)的2維表得到該工況下的控制參數(shù) 化，Ki,Kd,通過(guò)離散數(shù)學(xué)公式：
進(jìn)行控制器的需求流量實(shí)時(shí)更新； 1. 3)電控單元控制流量的計(jì)算方法包括： 電控單元控制流量為開(kāi)環(huán)前饋控制流量Psp_dvolPreCtl或開(kāi)環(huán)前饋控制流量Psp_ dvolPreCtl與PID控制流量Psp_dvolCtl之和，控制單元結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況模式進(jìn)行控 制模式的選擇；控制單元根據(jù)控制流量及油溫傳感器信號(hào)查找電動(dòng)輸油累工作特性的3維 表Psp_iPsp化Vf low_Map得到電動(dòng)輸油累的等效工作電流Psp_iDes ;PWM調(diào)節(jié)模型自動(dòng)將 電流值轉(zhuǎn)換成PWM占空比控制信號(hào)述過(guò)最大允許PWM占空比值Psp_dcycMax_aP最小允 許PWM占空比值行占空比范圍限制。
[0007] 優(yōu)選的，在正常工作狀態(tài)下，當(dāng)高壓油軌壓力與設(shè)定值偏差過(guò)大或其絕對(duì)值超過(guò) 上限，電控單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)及負(fù)荷信號(hào)進(jìn)行軌壓的故障控制模式，限制發(fā)動(dòng)機(jī)的 動(dòng)力輸出，危急情況下停止噴油器噴油。
[0008] 優(yōu)選的，所述電控單元通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖寬度占空比改變執(zhí)行元件的工作電壓，實(shí)現(xiàn) 對(duì)低壓燃油系統(tǒng)的輸油量。
[0009] -種采用上述所述控制方法的高壓共軌噴油壓力的控制系統(tǒng)，包括，共軌壓力傳 感器、電控單元、功率驅(qū)動(dòng)模塊、電動(dòng)輸油累、兩個(gè)CAN通訊模塊W及兩個(gè)串行接口電路，其 中， 共軌壓力傳感器，采集共軌內(nèi)的壓力信號(hào)并通過(guò)第一CAN通訊模塊發(fā)送到電控單元； 第一CAN通訊模塊負(fù)責(zé)進(jìn)行微處理器與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元間信息傳輸，傳輸信息包括發(fā) 動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，故障模式、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷信號(hào)，共軌壓力傳感信號(hào)；第二CAN通訊 模塊用于電控單元數(shù)據(jù)標(biāo)定； 電控單元，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行實(shí)際工況和共軌壓力傳感信號(hào)通過(guò)功率驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行電動(dòng) 輸油累流量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)； 功率驅(qū)動(dòng)模塊，負(fù)責(zé)PWM的脈寬調(diào)制及驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，其輸出與電動(dòng)輸油累的功率輸 入端相連； 所述電動(dòng)輸油累由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)低壓輸出油量進(jìn)行高壓共軌噴油壓力調(diào) -H- T; 兩個(gè)串行接口電路，均與電控單元連接，第一串行接口電路通用串口電路，用于通用 串口監(jiān)控，第二串行接口電路為針對(duì)KWP2000通信協(xié)議的電路，用于故障診斷通信。
[0010] 優(yōu)選的，所述功率驅(qū)動(dòng)模塊采用半橋式功率驅(qū)動(dòng)模塊。
[0011] 優(yōu)選的，所述電動(dòng)輸油累的直流電機(jī)連接有電流控制器，防止溫度變化和電磁線 圈繞組電感的存在導(dǎo)致實(shí)際工作電流變化。
[0012] 優(yōu)選的，所述電動(dòng)輸油累的直流電機(jī)還連接有PWM驅(qū)動(dòng)工作頻率調(diào)節(jié)器，防止工 作時(shí)電能消耗過(guò)大導(dǎo)致電控單元饋電。
[001引本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是： 本發(fā)明控制電動(dòng)輸油累的供油量進(jìn)行共軌噴射壓力調(diào)節(jié)，避免發(fā)動(dòng)機(jī)不必要的負(fù)載， 提高發(fā)動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率，契合汽車執(zhí)行器的智能化、集成化、模塊化的發(fā)展趨勢(shì)。運(yùn)改 變了傳統(tǒng)的共軌噴油壓力控制、標(biāo)定模式，降低了對(duì)高壓共軌噴油系統(tǒng)供應(yīng)商的技術(shù)依賴， 有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)及柴油車制造商的自主設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)能力。在整體設(shè)計(jì)上，依據(jù)國(guó)家電磁 兼容性實(shí)驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)。系統(tǒng)與標(biāo)定軟件之間采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可方便地實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線顯示、標(biāo)定修改。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：1、低壓燃油系統(tǒng)對(duì)共軌噴 射壓力控制的影響在傳統(tǒng)的軌壓控制模式中很難體現(xiàn)出來(lái)，本發(fā)明克服了運(yùn)方面的不足； 2、通過(guò)電動(dòng)輸油累供油量，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性也有一定改善；3、不再需要高壓燃油噴 射中電磁計(jì)量單元W及回油閥，整個(gè)輸油系統(tǒng)的部件減少，有助于降低開(kāi)發(fā)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述： 圖1為現(xiàn)有的電控高壓共軌噴油壓力控制燃油回路示意圖； 圖2為本發(fā)明是所述電控高壓共軌噴油壓力控制燃油回路示意圖； 圖3為本發(fā)明是所述高壓共軌噴油壓力控制系統(tǒng)的硬件連接圖； 圖4為本發(fā)明是所述共軌壓力控制邏輯框圖； 圖5為本發(fā)明是所述噴油壓力設(shè)定值邏輯圖； 圖6為本發(fā)明是所述PID閉環(huán)噴油壓力控制邏輯圖； 圖7為本發(fā)明是所述電動(dòng)輸油累PWM脈寬控制調(diào)節(jié)框圖； 圖8為本發(fā)明是所述輸油累功率驅(qū)動(dòng)模塊； 圖9為本發(fā)明是所述電動(dòng)輸油累自清潔邏輯控制圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] W下將結(jié)合附圖所示的【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但運(yùn)些實(shí)施方式并 不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)運(yùn)些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上 的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0017] 如圖2所示，為本發(fā)明所述的電控高壓共軌噴油壓力控制燃油回路示意圖，輸油 累的供油量恰等于共軌系統(tǒng)的需求流量。本發(fā)明控制電動(dòng)輸油累的供油量進(jìn)行共軌噴射 壓力調(diào)節(jié)，避免發(fā)動(dòng)機(jī)不必要的負(fù)載，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率，契合汽車執(zhí)行器的智能 化、集成化、模塊化的發(fā)展趨勢(shì)。運(yùn)改變了傳統(tǒng)的共軌噴油壓力控制、標(biāo)定模式，降低了對(duì)高 壓共軌噴油系統(tǒng)供應(yīng)商的技術(shù)依賴，有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)及柴油車制造商的自主設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā) 能力。
[0018] 本發(fā)明公開(kāi)了一種新的電控高壓共軌噴油壓力控制方法與系統(tǒng)。電控高壓共軌 噴油壓力控制系統(tǒng)核屯、機(jī)電部件連接、通訊方式如附圖3所示，W直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)輸 油累為執(zhí)行元件，W共軌壓力傳感器為控制環(huán)節(jié)的傳感部件；控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行實(shí) 際工況進(jìn)行電動(dòng)輸油累流量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，從而保證噴油壓力達(dá)到設(shè)定目標(biāo)，為柴油的噴射、霧 化、燃燒打好基礎(chǔ)。
[0019] 本發(fā)明開(kāi)發(fā)了工況運(yùn)行狀態(tài)機(jī)，細(xì)化發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況同時(shí)定義了各工況的切換 路徑。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況除了正常駕駛工況，還包括：起動(dòng)工況、在檔滑行工況、怠速起 停工況、排放后處理再生工況、診斷模式工況、發(fā)動(dòng)機(jī)超速工況等。在發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火鑰匙斷電， 但ECU供電繼電器保持吸合的情況在行業(yè)內(nèi)通稱為afterrun。不同工況模式下共軌噴油壓 力的設(shè)定值及控制邏輯不同。
[0020] 共軌噴油壓力設(shè)定的邏輯框圖如附圖4所示，首先需要進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的工況識(shí)別， 據(jù)此確定噴油壓力目標(biāo)值的設(shè)定。比如診斷實(shí)驗(yàn)需進(jìn)行高壓測(cè)試，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷小但噴射壓 力大；在檔滑行模式中軌壓設(shè)定值為非連續(xù)的跳躍值，W有限的工作點(diǎn)覆蓋噴油壓力變動(dòng) 的