專(zhuān)利名稱(chēng)：直噴汽油機(jī)共軌燃油系統(tǒng)的軌壓控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種屬于發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù)領(lǐng)域的控制方法，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種直噴汽油機(jī)共軌燃油系統(tǒng)的軌壓控制方法。
背景技術(shù)：
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元ECU (Electronic Control Unit)是發(fā)動(dòng)機(jī)能夠正常工作的核心部件之一，當(dāng)今各種節(jié)能減排技術(shù)的引入，使得電控單元的功能更加強(qiáng)大，從而大大增加了 ECU開(kāi)發(fā)難度，主要有以下問(wèn)題
1.各種復(fù)雜電控元件的引入，增加了系統(tǒng)中各部件的耦合程度，依據(jù)以往的標(biāo)定方法使得ECU的開(kāi)發(fā)工作量大大增加，例如廢氣再循環(huán)EGR(Exhaust Gas Recirculation)、 可變氣門(mén)正時(shí) VVT (Variable Valve Timing)、汽油紅內(nèi)直噴 GDI (Gasoline Direct Injection)等技術(shù)；
2. ECU常規(guī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程需要大量的經(jīng)驗(yàn)及標(biāo)定試驗(yàn)，工作量大，人為主觀(guān)因素影響比較大，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)；
3.標(biāo)定出來(lái)的控制算法對(duì)于參數(shù)不確定性等因素表現(xiàn)出來(lái)的抗擾能力有所差異。
本發(fā)明主要針對(duì)于常規(guī)的以標(biāo)定試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)為主導(dǎo)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，以基于模型的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元開(kāi)發(fā)過(guò)程為思路，在建立缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)共軌燃油系統(tǒng)非線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用控制理論設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的非線(xiàn)性軌壓控制算法，從而可以減少ECU開(kāi)發(fā)過(guò)程中過(guò)多的標(biāo)定過(guò)程，而且依據(jù)理論性分析，可以增強(qiáng)軌壓控制算法的魯棒性，對(duì)于系統(tǒng)外部擾動(dòng)有較好的抑制作用。
同樣為了解決發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶開(kāi)發(fā)過(guò)程中所遇到的困難，現(xiàn)在有一些針對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)軌壓控制問(wèn)題成型的開(kāi)發(fā)方案
中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN102062007，
公開(kāi)日為2011年5月18日，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?201010601766. 7，專(zhuān)利名稱(chēng)為“發(fā)動(dòng)機(jī)的軌壓控制方法及軌壓預(yù)控制方法和系統(tǒng)”。專(zhuān)利申請(qǐng)中描述了柴油機(jī)共軌壓力的一種控制方法。該方法中首先將目標(biāo)軌壓分為若干等級(jí)，并由各等級(jí)范圍的上下限確定出對(duì)應(yīng)的電流基準(zhǔn)值，由此可以根據(jù)目標(biāo)軌壓所在的范圍而確定出當(dāng)前的電流基準(zhǔn)值，并用此電流對(duì)共軌壓力進(jìn)行預(yù)控制，再用轉(zhuǎn)速與噴油量對(duì)共軌壓力控制信號(hào)進(jìn)行修正。該方法能夠較好地對(duì)控制效果進(jìn)行改善，但是開(kāi)發(fā)的前提也同樣需要大量的試驗(yàn)標(biāo)定數(shù)據(jù)。
中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN101968018A，
公開(kāi)日為2011年2月9日，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?201010252161. 1，專(zhuān)利申請(qǐng)名稱(chēng)為“柴油機(jī)噴油器檢測(cè)臺(tái)共軌系統(tǒng)及其系統(tǒng)內(nèi)軌壓的控制方法”。專(zhuān)利申請(qǐng)中采用了(ProportionaHntegral-Derivative，即比例積分微分)PID做為反饋控制算法，并對(duì)算法中的微分項(xiàng)進(jìn)行模糊化處理，使得所涉及的算法能夠適應(yīng)不同階段的調(diào)節(jié)要求。雖然該方法在原有PID控制算法的基礎(chǔ)上引入模糊控制思想，在一定程度上提高了系統(tǒng)的魯棒性，但該方法并沒(méi)有較為詳細(xì)地考慮共軌燃油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)， 這樣增大了控制算法參數(shù)的調(diào)節(jié)難度。
傳統(tǒng)的控制算法多數(shù)是不基于模型的，電子控制單元ECU的開(kāi)發(fā)過(guò)程多依賴(lài)于大量的經(jīng)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)，而對(duì)于共軌燃油系統(tǒng)這樣的高非線(xiàn)性系統(tǒng)，較為合適的非線(xiàn)性控制算法會(huì)更好地克服非線(xiàn)性所帶來(lái)的波動(dòng)。
在對(duì)此方法的研究和實(shí)踐過(guò)程中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)對(duì)直噴汽油機(jī)共軌燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，以流體力學(xué)方程為基礎(chǔ)，搭建共軌燃油系統(tǒng)非線(xiàn)性模型，其模型特點(diǎn)較為適合用反饋線(xiàn)性化方法推導(dǎo)控制算法，由此提供了二階非線(xiàn)性反饋軌壓控制方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了一種直噴汽油機(jī)共軌燃油系統(tǒng)的軌壓控制方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的所述的直噴汽油機(jī)共軌燃油系統(tǒng)的軌壓控制方法的步驟如下
1.建立直噴汽油機(jī)共軌燃油系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
(1)建立高壓泵數(shù)學(xué)模型Γ Kfdh丨2 Pt -Pv ,、
=--pr)·cpr- Apr · J \Pp~Pr\ -go)
其中Pp.高壓泵腔內(nèi)壓強(qiáng)，單位，Pa ;Kf.燃油的體積彈性模量，單位，Pa ； θ .凸輪轉(zhuǎn)角，單位，rad;Vp(e).高壓泵體積，單位，m3; Ap.高壓泵柱塞截面積，單位，m2 ； ω 凸輪轉(zhuǎn)速，單位，r/min;hp.柱塞升程，單位，m ;Pt.低壓電動(dòng)燃油泵出口油壓，單位，Pa ;Atp.高壓泵入油口截面積，單位，m2 ;ctp.流量系數(shù)；U.壓力控制閥的開(kāi)關(guān)控制量，為0或1，表示壓力控制閥打開(kāi)及關(guān)閉狀態(tài)；sgnO.表示燃油流向的符號(hào)函數(shù)；P.燃油的密度，單位，kg/m3; Pr.共軌內(nèi)燃油壓力，單位，Pa5Altt.共軌端入油口截面積，單位，m2;(V.流量系數(shù)；Qtl.柱塞和柱塞腔間間隙漏油量，單位，m3/s。
(2)建立共軌數(shù)學(xué)模型
A = ^-(sgn(巧-Pr)-Cpr- Apr.-sgn(凡-Pl)·cn . An . j^EH) (14)
其中乂.共軌體積，單位，m3 ;Pi.噴油器內(nèi)燃油壓力，單位，Pa ；Ari.噴油器入油口截面積，單位，m2;C&噴油器入口端流量系數(shù)。
(3)建立噴油器數(shù)學(xué)模型
A=^f OgnOr _ P'k ). cnk . Αλ . ΕΕΞΚΙ _ Sgn(/ ft - Pcylk )-ETk- clk . Ajk .( 18 )VlkV ρV ρ
其中下腳標(biāo)中的k表示噴油器的序號(hào)，k取1、2、3或4;pik.第k個(gè)噴油器內(nèi)燃油壓力，單位，第k個(gè)噴油器入油口截面積，單位，Hi2Aik.第k個(gè)噴油器入口端流量系數(shù)；p。ylk.第k個(gè)氣缸內(nèi)壓力，單位，I^;Vik.第k個(gè)噴油器內(nèi)腔體積，單位，m3;Aik.第k]
噴油器噴孔截面積，單位，Hl2；Cik·第k個(gè)噴油器噴孔處流量系數(shù)；ETk.第k個(gè)噴油脈寬，當(dāng)噴油器噴油時(shí)其值為1，其它情況為0。
2.簡(jiǎn)化共軌燃油系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
權(quán)利要求
1. 一種直噴汽油機(jī)共軌燃油系統(tǒng)的軌壓控制方法，其特征在于，所述的直噴汽油機(jī)共軌燃油系統(tǒng)的軌壓控制方法的步驟如下1)建立直噴汽油機(jī)共軌燃油系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(1)建立高壓泵數(shù)學(xué)模型
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了直噴汽油機(jī)共軌燃油系統(tǒng)的軌壓控制方法，步驟1.建立直噴汽油機(jī)共軌燃油系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1)建立高壓泵數(shù)學(xué)模型；2)建立共軌數(shù)學(xué)模型；3)建立噴油器數(shù)學(xué)模型。2.簡(jiǎn)化共軌燃油系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。3.基于共軌燃油系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)控制算法并整理控制算法形式。4.軌壓傳感器濾波及信號(hào)傳輸延時(shí)處理通過(guò)單片機(jī)的AD通道采集軌壓信號(hào)并采用濾波算法去除個(gè)別誤差點(diǎn)及信號(hào)干擾；設(shè)計(jì)軌壓傳感器(7)信號(hào)測(cè)取試驗(yàn)。5.測(cè)取壓力控制閥特性將控制算法的輸出轉(zhuǎn)換為壓力控制閥動(dòng)作時(shí)刻測(cè)取壓力控制閥(5)特性，得到壓力控制閥(5)開(kāi)關(guān)動(dòng)作延時(shí)與車(chē)載電瓶電壓的關(guān)系；建立壓力控制閥(5)開(kāi)啟角度與高壓泵(3)進(jìn)流量的關(guān)系。
文檔編號(hào)F02D41/38GK102562336SQ20121002266
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者欣白宇, 胡云峰, 陳虹 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)