专利名称：直喷汽油机共轨燃油系统的轨压控制方法
技术领域：
本发明涉及一种属于发动机电子控制技术领域的控制方法，更具体地说，本发明涉及一种直喷汽油机共轨燃油系统的轨压控制方法。
背景技术：
汽车发动机电子控制单元ECU (Electronic Control Unit)是发动机能够正常工作的核心部件之一，当今各种节能减排技术的引入，使得电控单元的功能更加强大，从而大大增加了 ECU开发难度，主要有以下问题
1.各种复杂电控元件的引入，增加了系统中各部件的耦合程度，依据以往的标定方法使得ECU的开发工作量大大增加，例如废气再循环EGR(Exhaust Gas Recirculation)、 可变气门正时 VVT (Variable Valve Timing)、汽油紅内直喷 GDI (Gasoline Direct Injection)等技术；
2. ECU常规的开发过程需要大量的经验及标定试验，工作量大，人为主观因素影响比较大，系统开发周期较长；
3.标定出来的控制算法对于参数不确定性等因素表现出来的抗扰能力有所差异。
本发明主要针对于常规的以标定试验及经验为主导的开发过程，以基于模型的汽油发动机电控单元开发过程为思路，在建立缸内直喷发动机共轨燃油系统非线性数学模型的基础上，应用控制理论设计开发了相应的非线性轨压控制算法，从而可以减少ECU开发过程中过多的标定过程，而且依据理论性分析，可以增强轨压控制算法的鲁棒性，对于系统外部扰动有较好的抑制作用。
同样为了解决发动机E⑶开发过程中所遇到的困难，现在有一些针对于发动机轨压控制问题成型的开发方案
中国专利公开号CN102062007，
公开日为2011年5月18日，专利申请号为 201010601766. 7，专利名称为“发动机的轨压控制方法及轨压预控制方法和系统”。专利申请中描述了柴油机共轨压力的一种控制方法。该方法中首先将目标轨压分为若干等级，并由各等级范围的上下限确定出对应的电流基准值，由此可以根据目标轨压所在的范围而确定出当前的电流基准值，并用此电流对共轨压力进行预控制，再用转速与喷油量对共轨压力控制信号进行修正。该方法能够较好地对控制效果进行改善，但是开发的前提也同样需要大量的试验标定数据。
中国专利公开号CN101968018A，
公开日为2011年2月9日，专利申请号为 201010252161. 1，专利申请名称为“柴油机喷油器检测台共轨系统及其系统内轨压的控制方法”。专利申请中采用了(ProportionaHntegral-Derivative，即比例积分微分)PID做为反馈控制算法，并对算法中的微分项进行模糊化处理，使得所涉及的算法能够适应不同阶段的调节要求。虽然该方法在原有PID控制算法的基础上引入模糊控制思想，在一定程度上提高了系统的鲁棒性，但该方法并没有较为详细地考虑共轨燃油系统的结构及特点， 这样增大了控制算法参数的调节难度。
传统的控制算法多数是不基于模型的，电子控制单元ECU的开发过程多依赖于大量的经验及实验，而对于共轨燃油系统这样的高非线性系统，较为合适的非线性控制算法会更好地克服非线性所带来的波动。
在对此方法的研究和实践过程中，本发明的发明人发现经过对直喷汽油机共轨燃油系统结构特点分析，以流体力学方程为基础，搭建共轨燃油系统非线性模型，其模型特点较为适合用反馈线性化方法推导控制算法，由此提供了二阶非线性反馈轨压控制方法。发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种直喷汽油机共轨燃油系统的轨压控制方法。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的所述的直喷汽油机共轨燃油系统的轨压控制方法的步骤如下
1.建立直喷汽油机共轨燃油系统的数学模型
(1)建立高压泵数学模型Γ Kfdh丨2 Pt -Pv ,、
=--pr)·cpr- Apr · J \Pp~Pr\ -go)
其中Pp.高压泵腔内压强，单位，Pa ;Kf.燃油的体积弹性模量，单位，Pa ； θ .凸轮转角，单位，rad;Vp(e).高压泵体积，单位，m3; Ap.高压泵柱塞截面积，单位，m2 ； ω 凸轮转速，单位，r/min;hp.柱塞升程，单位，m ;Pt.低压电动燃油泵出口油压，单位，Pa ;Atp.高压泵入油口截面积，单位，m2 ;ctp.流量系数；U.压力控制阀的开关控制量，为0或1，表示压力控制阀打开及关闭状态；sgnO.表示燃油流向的符号函数；P.燃油的密度，单位，kg/m3; Pr.共轨内燃油压力，单位，Pa5Altt.共轨端入油口截面积，单位，m2;(V.流量系数；Qtl.柱塞和柱塞腔间间隙漏油量，单位，m3/s。
(2)建立共轨数学模型
A = ^-(sgn(巧-Pr)-Cpr- Apr.-sgn(凡-Pl)·cn . An . j^EH) (14)
其中乂.共轨体积，单位，m3 ;Pi.喷油器内燃油压力，单位，Pa ；Ari.喷油器入油口截面积，单位，m2;C&喷油器入口端流量系数。
(3)建立喷油器数学模型
A=^f OgnOr _ P'k ). cnk . Αλ . ΕΕΞΚΙ _ Sgn(/ ft - Pcylk )-ETk- clk . Ajk .( 18 )VlkV ρV ρ
其中下脚标中的k表示喷油器的序号，k取1、2、3或4;pik.第k个喷油器内燃油压力，单位，第k个喷油器入油口截面积，单位，Hi2Aik.第k个喷油器入口端流量系数；p。ylk.第k个气缸内压力，单位，I^;Vik.第k个喷油器内腔体积，单位，m3;Aik.第k]
喷油器喷孔截面积，单位，Hl2；Cik·第k个喷油器喷孔处流量系数；ETk.第k个喷油脉宽，当喷油器喷油时其值为1，其它情况为0。
2.简化共轨燃油系统的数学模型
权利要求
1. 一种直喷汽油机共轨燃油系统的轨压控制方法，其特征在于，所述的直喷汽油机共轨燃油系统的轨压控制方法的步骤如下1)建立直喷汽油机共轨燃油系统的数学模型(1)建立高压泵数学模型
全文摘要
本发明公开了直喷汽油机共轨燃油系统的轨压控制方法，步骤1.建立直喷汽油机共轨燃油系统的数学模型1)建立高压泵数学模型；2)建立共轨数学模型；3)建立喷油器数学模型。2.简化共轨燃油系统的数学模型。3.基于共轨燃油系统模型设计控制算法并整理控制算法形式。4.轨压传感器滤波及信号传输延时处理通过单片机的AD通道采集轨压信号并采用滤波算法去除个别误差点及信号干扰；设计轨压传感器(7)信号测取试验。5.测取压力控制阀特性将控制算法的输出转换为压力控制阀动作时刻测取压力控制阀(5)特性，得到压力控制阀(5)开关动作延时与车载电瓶电压的关系；建立压力控制阀(5)开启角度与高压泵(3)进流量的关系。
文档编号F02D41/38GK102562336SQ20121002266
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月1日 优先权日2012年2月1日
发明者欣白宇, 胡云峰, 陈虹 申请人:吉林大学