一种高压共轨喷油压力控制方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及高压共轨喷油压力控制，尤其设及一种通过调节低压燃油系统供油量 来实现高压共轨喷油压力控制的方法和系统。
【背景技术】
[0002] 电控高压共轨系统W其喷油压力高，喷油压力可独立于发动机转速进行调节，可 实现柔性喷油的精确控制而成为柴油车节能减排的主流技术。高压共轨系统通过调节高压 油轨中进油流速来实施油轨压力及喷油压力的控制，执行器是流量控制阀W及电控单元。 输油累负责向高压回路传输油量W维持设定的喷油压力及喷油量等，输油累的驱动模式有 机械驱动和电机驱动两种，工程中普偏使用的是前者。电磁计量阀负责将共轨系统需求的 流量提供给高压油累，其安装位置位于输油累的后端。
[0003] 出于通用设计的考虑，一款高压共轨燃油喷射系统可匹配的发动机性能跨度大， 其输油累的累油能力并不是按照发动机的实际需求进行匹配：喷油量+共轨系统液压控制 流量+输油累冷却、润滑流量。当输油累传输油量大于共轨系统需求时，富余油量通过回油 阀后回到输油累进油渠道反复累送。运种输油累后油量调节的方式造成多余油量被反复累 送，工作溫度增加，累油系统效率低，柴油发动机不必要负载增加。国内也有使用电动输油 累的系统，运些系统中对电动累输油量不做调节，和机械输油累一样在累后进行被动油量 调节。运造成在发动机低负荷时供油量与高负荷供油量相当，回油量更高，累油效率甚至比 机械输油累系统低。
[0004] 传统的电控高压共轨系统轨压控制燃油回路如附图1所示，机械输油累的供油量 不止覆盖共轨系统的需求油量，还负责输油累的润滑冷却油量。因机械输油累的供油能力 主要受驱动转速影响，不能按照系统需求进行流量调整，造成机械累油的无用功，运在发动 机高转速，低负荷运行区域表现得尤为明显。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是：提供一种通过调节低压燃油系统供油量来实现高压共轨喷油压力 控制的方法和系统，W实现共轨系统喷油压力精确调节，提高高压共轨系统的燃油经济性， 降低C〇2排放。
[0006] 本发明的技术方案是： 一种高压共轨喷油压力控制方法，W直流电机驱动的电动输油累为执行元件，通过调 节低压输出油量进行高压共轨喷油压力调节，通过采集发动机运行参数计算喷油压力设定 值及电动输油累的目标驱动PWM信号值，PWM信号占空比的控制逻辑随发动机运行工况模 式的切换发生变化；发动机的运行工况模式包括W下7类：起动工况、在档滑行工况、怠速 起停工况、发动机正常工作工况、排放后处理再生工况，诊断模式工况和发动机超速工况； 在不同的工况下，共轨喷油压力的设定值不同，控制模式包括开环前馈控制、前馈控制与闭 环反馈控制共同进行的组合控制模式，前馈控制负责在瞬态工况时快速调节输油累的供油 流量，闭环反馈控制负责在小幅度的扰动工况下共轨喷油压力对设定喷油压力的实时跟随 性，具体的： 1.1)开环前馈控制方法包括： 电控单元根据发动机转速、负荷信号查3维表得到前馈控制流量Rail_dvolPreCtl，所 述3维表需经过专业标定流程生成； 1. 2)前馈控制+闭环反馈控制方法包括： a.电控单元根据发动机转速、负荷信号查轨压前馈控制3维表得到前馈控制流量 Rail_dvolPreCtl； b. 电控单元根据发动机转速、负荷信号查喷油压力设定3维表得到目标控制轨压 RaiLpSe巧OintBas,根据发动机工作溫度，大气压力信号对目标压力进行修正，再进过数 据合理性检查合格后得到目标控制轨压Rail_pSe巧Oint; C.闭环控制器使用PID控制器，PID控制器的输入参数轨压偏差值rail_pGov，具体含 义是目标轨压Rail_pSe巧Oint与共轨压力传感器采集的实时压力RailCD_p^ak的差值； d.PID控制器的参数参考Ziegler-Nichols整定法进行并写入存储器中；控制器 根据发动机转速、负荷查PID控制器各个控制环节的2维表得到该工况下的控制参数 化，Ki,Kd,通过离散数学公式：
进行控制器的需求流量实时更新； 1. 3)电控单元控制流量的计算方法包括： 电控单元控制流量为开环前馈控制流量Psp_dvolPreCtl或开环前馈控制流量Psp_ dvolPreCtl与PID控制流量Psp_dvolCtl之和，控制单元结合发动机运行工况模式进行控 制模式的选择；控制单元根据控制流量及油溫传感器信号查找电动输油累工作特性的3维 表Psp_iPsp化Vf low_Map得到电动输油累的等效工作电流Psp_iDes ;PWM调节模型自动将 电流值转换成PWM占空比控制信号述过最大允许PWM占空比值Psp_dcycMax_aP最小允 许PWM占空比值行占空比范围限制。
[0007] 优选的，在正常工作状态下，当高压油轨压力与设定值偏差过大或其绝对值超过 上限，电控单元根据发动机转速信号及负荷信号进行轨压的故障控制模式，限制发动机的 动力输出，危急情况下停止喷油器喷油。
[0008] 优选的，所述电控单元通过调节脉冲宽度占空比改变执行元件的工作电压，实现 对低压燃油系统的输油量。
[0009] -种采用上述所述控制方法的高压共轨喷油压力的控制系统，包括，共轨压力传 感器、电控单元、功率驱动模块、电动输油累、两个CAN通讯模块W及两个串行接口电路，其 中， 共轨压力传感器，采集共轨内的压力信号并通过第一CAN通讯模块发送到电控单元； 第一CAN通讯模块负责进行微处理器与发动机控制单元间信息传输，传输信息包括发 动机运行工况，故障模式、发动机转速、发动机负荷信号，共轨压力传感信号；第二CAN通讯 模块用于电控单元数据标定； 电控单元，根据发动机运行实际工况和共轨压力传感信号通过功率驱动模块进行电动 输油累流量实时调节； 功率驱动模块，负责PWM的脉宽调制及驱动信号输出，其输出与电动输油累的功率输 入端相连； 所述电动输油累由直流电机驱动，通过调节低压输出油量进行高压共轨喷油压力调 -H- T; 两个串行接口电路，均与电控单元连接，第一串行接口电路通用串口电路，用于通用 串口监控，第二串行接口电路为针对KWP2000通信协议的电路，用于故障诊断通信。
[0010] 优选的，所述功率驱动模块采用半桥式功率驱动模块。
[0011] 优选的，所述电动输油累的直流电机连接有电流控制器，防止溫度变化和电磁线 圈绕组电感的存在导致实际工作电流变化。
[0012] 优选的，所述电动输油累的直流电机还连接有PWM驱动工作频率调节器，防止工 作时电能消耗过大导致电控单元馈电。
[001引本发明的优点是： 本发明控制电动输油累的供油量进行共轨喷射压力调节，避免发动机不必要的负载， 提高发动机的能量转换效率，契合汽车执行器的智能化、集成化、模块化的发展趋势。运改 变了传统的共轨喷油压力控制、标定模式，降低了对高压共轨喷油系统供应商的技术依赖， 有助于提高发动机及柴油车制造商的自主设计、开发能力。在整体设计上，依据国家电磁 兼容性实验规范进行电磁兼容设计。系统与标定软件之间采用国际标准协议，可方便地实 现数据的在线显示、标定修改。
[0014] 本发明与现有技术相比，具有W下优点和有益效果：1、低压燃油系统对共轨喷 射压力控制的影响在传统的轨压控制模式中很难体现出来，本发明克服了运方面的不足； 2、通过电动输油累供油量，对发动机的燃油经济性也有一定改善；3、不再需要高压燃油喷 射中电磁计量单元W及回油阀，整个输油系统的部件减少，有助于降低开发成本。
【附图说明】
[0015] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述： 图1为现有的电控高压共轨喷油压力控制燃油回路示意图； 图2为本发明是所述电控高压共轨喷油压力控制燃油回路示意图； 图3为本发明是所述高压共轨喷油压力控制系统的硬件连接图； 图4为本发明是所述共轨压力控制逻辑框图； 图5为本发明是所述喷油压力设定值逻辑图； 图6为本发明是所述PID闭环喷油压力控制逻辑图； 图7为本发明是所述电动输油累PWM脉宽控制调节框图； 图8为本发明是所述输油累功率驱动模块； 图9为本发明是所述电动输油累自清洁逻辑控制图。
【具体实施方式】
[0016] W下将结合附图所示的【具体实施方式】对本发明进行详细描述。但运些实施方式并 不限制本发明，本领域的普通技术人员根据运些实施方式所做出的结构、方法、或功能上 的变换均包含在本发明的保护范围内。
[0017] 如图2所示，为本发明所述的电控高压共轨喷油压力控制燃油回路示意图，输油 累的供油量恰等于共轨系统的需求流量。本发明控制电动输油累的供油量进行共轨喷射 压力调节，避免发动机不必要的负载，提高发动机的能量转换效率，契合汽车执行器的智能 化、集成化、模块化的发展趋势。运改变了传统的共轨喷油压力控制、标定模式，降低了对高 压共轨喷油系统供应商的技术依赖，有助于提高发动机及柴油车制造商的自主设计、开发 能力。
[0018] 本发明公开了一种新的电控高压共轨喷油压力控制方法与系统。电控高压共轨 喷油压力控制系统核屯、机电部件连接、通讯方式如附图3所示，W直流电机驱动的电动输 油累为执行元件，W共轨压力传感器为控制环节的传感部件；控制单元根据发动机运行实 际工况进行电动输油累流量实时调节，从而保证喷油压力达到设定目标，为柴油的喷射、雾 化、燃烧打好基础。
[0019] 本发明开发了工况运行状态机，细化发动机的运行工况同时定义了各工况的切换 路径。柴油发动机的运行工况除了正常驾驶工况，还包括：起动工况、在档滑行工况、怠速起 停工况、排放后处理再生工况、诊断模式工况、发动机超速工况等。在发动机点火钥匙断电， 但ECU供电继电器保持吸合的情况在行业内通称为afterrun。不同工况模式下共轨喷油压 力的设定值及控制逻辑不同。
[0020] 共轨喷油压力设定的逻辑框图如附图4所示，首先需要进行发动机的工况识别， 据此确定喷油压力目标值的设定。比如诊断实验需进行高压测试，发动机负荷小但喷射压 力大；在档滑行模式中轨压设定值为非连续的跳跃值，W有限的工作点覆盖喷油压力变动 的