一種高壓共軌噴油壓力控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及高壓共軌噴油壓力控制，尤其設及一種通過調節(jié)低壓燃油系統(tǒng)供油量 來實現(xiàn)高壓共軌噴油壓力控制的方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 電控高壓共軌系統(tǒng)W其噴油壓力高，噴油壓力可獨立于發(fā)動機轉速進行調節(jié)，可 實現(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。高壓共軌系統(tǒng)通過調節(jié)高壓 油軌中進油流速來實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。 輸油累負責向高壓回路傳輸油量W維持設定的噴油壓力及噴油量等，輸油累的驅動模式有 機械驅動和電機驅動兩種，工程中普偏使用的是前者。電磁計量閥負責將共軌系統(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] 出于通用設計的考慮，一款高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)可匹配的發(fā)動機性能跨度大， 其輸油累的累油能力并不是按照發(fā)動機的實際需求進行匹配：噴油量+共軌系統(tǒng)液壓控制 流量+輸油累冷卻、潤滑流量。當輸油累傳輸油量大于共軌系統(tǒng)需求時，富余油量通過回油 閥后回到輸油累進油渠道反復累送。運種輸油累后油量調節(jié)的方式造成多余油量被反復累 送，工作溫度增加，累油系統(tǒng)效率低，柴油發(fā)動機不必要負載增加。國內(nèi)也有使用電動輸油 累的系統(tǒng)，運些系統(tǒng)中對電動累輸油量不做調節(jié)，和機械輸油累一樣在累后進行被動油量 調節(jié)。運造成在發(fā)動機低負荷時供油量與高負荷供油量相當，回油量更高，累油效率甚至比 機械輸油累系統(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，機械輸油累的供油量 不止覆蓋共軌系統(tǒng)的需求油量，還負責輸油累的潤滑冷卻油量。因機械輸油累的供油能力 主要受驅動轉速影響，不能按照系統(tǒng)需求進行流量調整，造成機械累油的無用功，運在發(fā)動 機高轉速，低負荷運行區(qū)域表現(xiàn)得尤為明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是：提供一種通過調節(jié)低壓燃油系統(tǒng)供油量來實現(xiàn)高壓共軌噴油壓力 控制的方法和系統(tǒng)，W實現(xiàn)共軌系統(tǒng)噴油壓力精確調節(jié)，提高高壓共軌系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟性， 降低C〇2排放。
[0006] 本發(fā)明的技術方案是： 一種高壓共軌噴油壓力控制方法，W直流電機驅動的電動輸油累為執(zhí)行元件，通過調 節(jié)低壓輸出油量進行高壓共軌噴油壓力調節(jié)，通過采集發(fā)動機運行參數(shù)計算噴油壓力設定 值及電動輸油累的目標驅動PWM信號值，PWM信號占空比的控制邏輯隨發(fā)動機運行工況模 式的切換發(fā)生變化；發(fā)動機的運行工況模式包括W下7類：起動工況、在檔滑行工況、怠速 起停工況、發(fā)動機正常工作工況、排放后處理再生工況，診斷模式工況和發(fā)動機超速工況； 在不同的工況下，共軌噴油壓力的設定值不同，控制模式包括開環(huán)前饋控制、前饋控制與閉 環(huán)反饋控制共同進行的組合控制模式，前饋控制負責在瞬態(tài)工況時快速調節(jié)輸油累的供油 流量，閉環(huán)反饋控制負責在小幅度的擾動工況下共軌噴油壓力對設定噴油壓力的實時跟隨 性，具體的： 1.1)開環(huán)前饋控制方法包括： 電控單元根據(jù)發(fā)動機轉速、負荷信號查3維表得到前饋控制流量Rail_dvolPreCtl，所 述3維表需經(jīng)過專業(yè)標定流程生成； 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)動機轉速、負荷信號查軌壓前饋控制3維表得到前饋控制流量 Rail_dvolPreCtl； b. 電控單元根據(jù)發(fā)動機轉速、負荷信號查噴油壓力設定3維表得到目標控制軌壓 RaiLpSe巧OintBas,根據(jù)發(fā)動機工作溫度，大氣壓力信號對目標壓力進行修正，再進過數(shù) 據(jù)合理性檢查合格后得到目標控制軌壓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 義是目標軌壓Rail_pSe巧Oint與共軌壓力傳感器采集的實時壓力RailCD_p^ak的差值； d.PID控制器的參數(shù)參考Ziegler-Nichols整定法進行并寫入存儲器中；控制器 根據(jù)發(fā)動機轉速、負荷查PID控制器各個控制環(huán)節(jié)的2維表得到該工況下的控制參數(shù) 化，Ki,Kd,通過離散數(shù)學公式：
進行控制器的需求流量實時更新； 1. 3)電控單元控制流量的計算方法包括： 電控單元控制流量為開環(huán)前饋控制流量Psp_dvolPreCtl或開環(huán)前饋控制流量Psp_ dvolPreCtl與PID控制流量Psp_dvolCtl之和，控制單元結合發(fā)動機運行工況模式進行控 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查找電動輸油累工作特性的3維 表Psp_iPsp化Vf low_Map得到電動輸油累的等效工作電流Psp_iDes ;PWM調節(jié)模型自動將 電流值轉換成PWM占空比控制信號述過最大允許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，當高壓油軌壓力與設定值偏差過大或其絕對值超過 上限，電控單元根據(jù)發(fā)動機轉速信號及負荷信號進行軌壓的故障控制模式，限制發(fā)動機的 動力輸出，危急情況下停止噴油器噴油。
[0008] 優(yōu)選的，所述電控單元通過調節(jié)脈沖寬度占空比改變執(zhí)行元件的工作電壓，實現(xiàn) 對低壓燃油系統(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、功率驅動模塊、電動輸油累、兩個CAN通訊模塊W及兩個串行接口電路，其 中， 共軌壓力傳感器，采集共軌內(nèi)的壓力信號并通過第一CAN通訊模塊發(fā)送到電控單元； 第一CAN通訊模塊負責進行微處理器與發(fā)動機控制單元間信息傳輸，傳輸信息包括發(fā) 動機運行工況，故障模式、發(fā)動機轉速、發(fā)動機負荷信號，共軌壓力傳感信號；第二CAN通訊 模塊用于電控單元數(shù)據(jù)標定； 電控單元，根據(jù)發(fā)動機運行實際工況和共軌壓力傳感信號通過功率驅動模塊進行電動 輸油累流量實時調節(jié)； 功率驅動模塊，負責PWM的脈寬調制及驅動信號輸出，其輸出與電動輸油累的功率輸 入端相連； 所述電動輸油累由直流電機驅動，通過調節(jié)低壓輸出油量進行高壓共軌噴油壓力調 -H- T; 兩個串行接口電路，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，所述功率驅動模塊采用半橋式功率驅動模塊。
[0011] 優(yōu)選的，所述電動輸油累的直流電機連接有電流控制器，防止溫度變化和電磁線 圈繞組電感的存在導致實際工作電流變化。
[0012] 優(yōu)選的，所述電動輸油累的直流電機還連接有PWM驅動工作頻率調節(jié)器，防止工 作時電能消耗過大導致電控單元饋電。
[001引本發(fā)明的優(yōu)點是： 本發(fā)明控制電動輸油累的供油量進行共軌噴射壓力調節(jié)，避免發(fā)動機不必要的負載， 提高發(fā)動機的能量轉換效率，契合汽車執(zhí)行器的智能化、集成化、模塊化的發(fā)展趨勢。運改 變了傳統(tǒng)的共軌噴油壓力控制、標定模式，降低了對高壓共軌噴油系統(tǒng)供應商的技術依賴， 有助于提高發(fā)動機及柴油車制造商的自主設計、開發(fā)能力。在整體設計上，依據(jù)國家電磁 兼容性實驗規(guī)范進行電磁兼容設計。系統(tǒng)與標定軟件之間采用國際標準協(xié)議，可方便地實 現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線顯示、標定修改。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有W下優(yōu)點和有益效果：1、低壓燃油系統(tǒng)對共軌噴 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，本發(fā)明克服了運方面的不足； 2、通過電動輸油累供油量，對發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性也有一定改善；3、不再需要高壓燃油噴 射中電磁計量單元W及回油閥，整個輸油系統(tǒng)的部件減少，有助于降低開發(fā)成本。
【附圖說明】
[0015] 下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述： 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)明是所述電動輸油累PWM脈寬控制調節(jié)框圖； 圖8為本發(fā)明是所述輸油累功率驅動模塊； 圖9為本發(fā)明是所述電動輸油累自清潔邏輯控制圖。
【具體實施方式】
[0016] W下將結合附圖所示的【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細描述。但運些實施方式并 不限制本發(fā)明，本領域的普通技術人員根據(jù)運些實施方式所做出的結構、方法、或功能上 的變換均包含在本發(fā)明的保護范圍內(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)明控制電動輸油累的供油量進行共軌噴射 壓力調節(jié)，避免發(fā)動機不必要的負載，提高發(fā)動機的能量轉換效率，契合汽車執(zhí)行器的智能 化、集成化、模塊化的發(fā)展趨勢。運改變了傳統(tǒng)的共軌噴油壓力控制、標定模式，降低了對高 壓共軌噴油系統(tǒng)供應商的技術依賴，有助于提高發(fā)動機及柴油車制造商的自主設計、開發(fā) 能力。
[0018] 本發(fā)明公開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、機電部件連接、通訊方式如附圖3所示，W直流電機驅動的電動輸 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)動機運行實 際工況進行電動輸油累流量實時調節(jié)，從而保證噴油壓力達到設定目標，為柴油的噴射、霧 化、燃燒打好基礎。
[0019] 本發(fā)明開發(fā)了工況運行狀態(tài)機，細化發(fā)動機的運行工況同時定義了各工況的切換 路徑。柴油發(fā)動機的運行工況除了正常駕駛工況，還包括：起動工況、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)動機超速工況等。在發(fā)動機點火鑰匙斷電， 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 力的設定值及控制邏輯不同。
[0020] 共軌噴油壓力設定的邏輯框圖如附圖4所示，首先需要進行發(fā)動機的工況識別， 據(jù)此確定噴油壓力目標值的設定。比如診斷實驗需進行高壓測試，發(fā)動機負荷小但噴射壓 力大；在檔滑行模式中軌壓設定值為非連續(xù)的跳躍值，W有限的工作點覆蓋噴油壓力變動 的