CN112253322A - 基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法 - Google Patents

基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法，其特征在于：当油轨压力传感器故障时，关闭高压油泵，退出油轨压力闭环控制程序，控制当前油轨压力降低至故障期目标油轨压力，控制喷油过程在进气冲程内完成，降低发动机输出扭矩。本发明通过上述控制过程使发动机处于跛行模式，在限制发动机的性能同时又保证了发动机的正常运转。

Description

基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法
技术领域
本发明涉及发动机控制技术领域，具体地指一种基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法。
背景技术
车辆在行驶过程中抛锚熄火可能会导致严重安全风险，也容易引起客户抱怨，甚至会出现客户极端维权并要求退车的情况，影响公司汽车品牌形象。对于高压直喷发动机，油轨压力传感器是其中关键部件之一，当油轨压力传感器出现故障时如果不进行合适的控制会引起车辆无法启动或者行驶过程中熄火的情况。
现有技术是当油轨压力传感器出现故障时，关闭油轨压力闭环控制，降低扭矩的方法，此方法存在无法启动或者启动后发动机抖动可能会熄火的情况。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种。
为实现上述目的，本发明提供一种基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法，其特征在于：当油轨压力传感器故障时，关闭高压油泵并退出油轨压力闭环控制程序，预估故障期过渡油轨压力并确定故障期喷油量，控制喷油过程在进气冲程内完成，并降低发动机输出扭矩。
进一步地，关闭高压油泵的方法包括，控制高压油泵的流量控制阀低边为高电平；退出油轨压力闭环控制程序的方法包括，控制流量控制阀的目标占空比为0。
进一步地，预估故障期过渡油轨压力的方法包括，使故障期过渡油轨压力从发生故障时刻的未故障目标油轨压力逐步降低至故障期目标油轨压力。
进一步地，预估故障期过渡油轨压力的方法包括，根据发生故障时刻的未故障目标油轨压力以及故障期目标油轨压力进行低通滤波处理，得到故障期过渡油轨压力。
进一步地，所述未故障目标油轨压力的确定方法包括，在油轨压力传感器未故障时，根据发动机转速和负荷标定得到。
进一步地，所述故障期目标油轨压力的确定方法包括，在油轨压力传感器未故障后，根据发动机转速和负荷标定得到。
进一步地，所述故障期过渡油轨压力PBkup(n)为
PBkup(n)＝(PrailsensBkup-PBkup(n-1))*(1-K)+PBkup(n-1)*K
其中，PrailsensBkup为故障期目标油轨压力；PBkup(n-1)为上一计算周期的故障期过渡油轨压力，其初始值为故障时刻的未故障目标油轨压力；k为滤波系数，其根据发动机转速标定得到。
进一步地，故障后的发动机输出扭矩的确定方法包括，根据发动机转速标定得到。
进一步地，控制喷油过程在进气冲程内完成的方法包括，调节喷油起始角并增大喷油脉宽最大限值。
进一步地，所述喷油起始角的确定方法包括，在保证喷油过程在进气冲程内完成的条件下，保持喷油加浓系数不变，不断增大喷油起始角，当空燃比取最小值时对应的喷油起始角即为所得。
本发明的有益效果是：当油轨压力传感器出现故障时，通过退出油轨压力闭环控制程序、降低目标油轨压力、控制喷油过程在进气冲程内完成以及降低发动机输出扭矩等过程使发动机处于跛行模式，在限制发动机的性能同时又保证了发动机的正常运转。
具体实施方式
下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
一种基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法，高压油泵的流量控制阀有高边和低边两个信号接口，当ECU未检测到油轨压力传感器发生故障时，ECU控制流量控制阀低边为低电平，高压油泵使能，并进入油轨压力闭环控制程序中，通过控制流量控制阀目标占空比使实际油轨压力等于未故障目标油轨压力，未故障目标油轨压力是指油轨压力传感器未发生故障时的目标油轨压力。
在油轨压力闭环控制程序中，首先确定流量控制阀前馈控制占空比进行前馈控制，流量控制阀前馈控制占空比Ffeedback为
Ffeedback＝(f1(Neng,Ptarget)+Pinjdrop/Pelasticity*Vrailvol/Vpumpvol
其中，f1(Neng,Rrho)为不同发动机转速和目标油轨压力下体积变化偏差，该值通过发动机转速和未故障目标油轨压力标定得到，详见表1；Pinjdrop为下个泵油循环的喷油轨压力力；Pelasticity为常温常压下的燃油弹性压力，本实施例中为955Pa；Vrailvol为油轨体积，本实施例中为68.03ml；Vpumpvol为高压油泵最大喷油体积，本实施例中为0.21979ml。
表1体积变化偏差标定表
Figure BDA0002732789590000031
然后根据未故障目标油轨压力与实际油轨压力的差值以及流量控制阀前馈控制占空比进行PI控制，使实际油轨压力等于未故障目标油轨压力，PI控制时的当前流量控制阀目标占空比Fdsrd(n)为
Fdsrd(n)＝Ffeedback(n)+(Ptarget(n)-Pact(n))*Kp(n)+(Ptarget(n-1)-Pact(n))*Ki(n)
其中，Ffeedback(n)为当前流量控制阀前馈控制占空比；Ptarget(n)为当前未故障目标油轨压力；Ptarget(n-1)为上一次计算周期的未故障目标油轨压力，Pact(n)为当前实际油轨压力，Kp(n)为当前P项，Ki(n)为当前I项。
P项Kp(n)是根据目标油轨压力与实际油轨压力差值得到，计算公式如下：
Kp(n)＝(Ptarget(n)-Pact(n))*f2(Neng)*f3(Ptarget(n),Tfuel)
其中，f2(Neng)为基于发动机转速的P分表，详见表2；f3(Ptarget(n),Tfuel)为基于实际油轨压力及油温的P分表，详见表3。
表2基于发动机转速的P分表
发动机转速rpm 200 400 600 750 4000 5000 6000
f<sub>2</sub>(N<sub>eng</sub>)％/MPa 2 1.5 1 1 0.88 0.75 0.5
表3基于实际油轨压力及油温的P分表
Figure BDA0002732789590000041
I项Ki(n)是根据目标油轨压力的变化率得到，计算公式如下：
Ki(n)＝(Ptarget(n)-Ptarget(n-1))*f4(Neng)*f5(Ptarget(n),Tfuel)
其中，f4(Neng)为基于发动机转速的I分表，详见表4；f5(Ptarget(n),Tfuel)为基于实际油轨压力及油温的I分表，详见表5。
表4基于发动机转速的I分表
发动机转速rpm 200 400 600 750 4000 5000 6000
f<sub>4</sub>(N<sub>eng</sub>)％/MPa 1 1 1 1 0.7 0.53 0.35
表5基于实际油轨压力及油温的I分表
Figure BDA0002732789590000051
未故障目标油轨压力根据发动机转速和负荷标定得到，详见表6。
表6未故障目标油轨压力的标定表
Figure BDA0002732789590000052
当油轨压力传感器故障时，首先控制高压油泵的流量控制阀低边为高电平，关闭高压油泵；控制流量控制阀的目标占空比为0，从而退出油轨压力闭环控制程序。然后同时通过以下三种措施来保证车辆在故障条件下安全运行且不熄火，使发动机处于跛行模式，在限制发动机的性能同时又保证了发动机的正常运转。
第一种措施：预估故障期过渡油轨压力并确定故障期喷油量。故障发生后，当前油轨压力会从故障时刻的未故障目标油轨压力自动逐步降低至故障期目标油轨压力，故障期目标油轨压力是指在高压油轨压力传感器发生故障时，油箱中的电动燃油泵输出的油轨压力，预估当前油轨压力的方法为，根据发生故障时刻的未故障目标油轨压力以及故障期目标油轨压力进行低通滤波处理，得到故障期过渡油轨压力PBkup(n)，故障期过渡油轨压力PBkup(n)逐渐过渡到故障期目标油轨压力，根据当前故障期过渡油轨压力后，就可以确定故障期的喷油量。
本实施例中，故障期过渡油轨压力PBkup(n)为
PBkup(n)＝(PrailsensBkup-PBkup(n-1))*(1-K)+PBkup(n-1)*K
其中，PrailsensBkup为故障期目标油轨压力，其根据发动机转速和负荷标定得到，详见表7；PBkup(n-1)为上一计算周期的故障期过渡油轨压力，其初始值为发生故障时的未故障目标油轨压力；k为滤波系数，其根据发动机转速标定得到，详见表8。
表7故障期目标油轨压力的标定表
Figure BDA0002732789590000061
表8滤波系数的标定表
发动机转速rpm 600 1000 1500 2000 2500 3000
滤波系数k 0.84 0.44 0.2 0.08 0.02 0.02
第二种措施：增大喷油起始角并增大喷油脉宽最大限值，使喷油过程在进气冲程内完成。当油轨压力降低后，喷油脉宽增大，同时在压缩冲程缸内压力较大，燃油可能存在无法进入气缸的情况，因此在油轨压力传感器故障时需要重新设置喷油起始角和喷油脉宽最大限值。当ECU检测到油轨压力传感器故障后，采用单次喷射，调整喷油起始角使得喷油尽可能在压缩冲程前完成，减小最迟喷油结束角，增大最大允许喷射角度范围，因此喷油脉宽最大限值增大。
本实施例中，喷油起始角的确定方法包括，在保证喷油过程在进气冲程内完成的条件下，保持喷油加浓系数不变，不断增大喷油起始角，当空燃比取最小值时对应的喷油起始角即为所得。本实施例中喷油起始角设置为上止点前520deg，最迟喷油结束角设置为上止点前180deg，最大允许喷射角度范围设置为上止点前340deg。
第三种措施：降低发动机输出扭矩。由于在低油轨压力下，即使调整了喷油起始角以及喷油脉宽最大限值，加速的过程所需的喷油脉宽的结束时刻仍可能会超过压缩冲程，故需对发动机输出扭矩进行限制，发动机输出扭矩根据发动机转速标定得到，详见表9。
表9发动机输出扭矩标定表
发动机转速rpm 600 1000 1500 2000 2500 3000
扭矩Nm 100 100 100 100 100 100
限制发动机扭矩会限制需求进气量，从而限制节气门开度或者增压器执行器开度，进而限制喷油量的大小。限扭情况下的节气门开度以及喷油量计算可通过现有技术得到。

Claims (10)

1.一种基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法，其特征在于：当油轨压力传感器故障时，关闭高压油泵并退出油轨压力闭环控制程序，预估故障期过渡油轨压力并确定故障期喷油量，控制喷油过程在进气冲程内完成，并降低发动机输出扭矩。
2.根据权利要求1所述的基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法，其特征在于：关闭高压油泵的方法包括，控制高压油泵的流量控制阀低边为高电平；退出油轨压力闭环控制程序的方法包括，控制流量控制阀的目标占空比为0。
3.根据权利要求1所述的基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法，其特征在于：预估故障期过渡油轨压力的方法包括，使故障期过渡油轨压力从发生故障时刻的未故障目标油轨压力逐步降低至故障期目标油轨压力。
4.根据权利要求3所述的基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法，其特征在于：预估故障期过渡油轨压力的方法包括，根据发生故障时刻的未故障目标油轨压力以及故障期目标油轨压力进行低通滤波处理，得到故障期过渡油轨压力。
5.根据权利要求4所述的基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法，其特征在于：所述未故障目标油轨压力的确定方法包括，在油轨压力传感器未故障时，根据发动机转速和负荷标定得到。
6.根据权利要求4所述的基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法，其特征在于：所述故障期目标油轨压力的确定方法包括，在油轨压力传感器未故障后，根据发动机转速和负荷标定得到。
7.根据权利要求4所述的基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法，其特征在于：所述故障期过渡油轨压力PBkup(n)为
PBkup(n)＝(PrailsensBkup-PBkup(n-1))*(1-K)+PBkup(n-1)*K
其中，PrailsensBkup为故障期目标油轨压力；PBkup(n-1)为上一计算周期的故障期过渡油轨压力，其初始值为故障时刻的未故障目标油轨压力；k为滤波系数，其根据发动机转速标定得到。
8.根据权利要求1所述的基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法，其特征在于：故障后的发动机输出扭矩的确定方法包括，根据发动机转速标定得到。
9.根据权利要求1所述的基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法，其特征在于：控制喷油过程在进气冲程内完成的方法包括，调节喷油起始角并增大喷油脉宽最大限值。
10.根据权利要求9所述的基于油轨压力传感器故障的发动机控制方法，其特征在于：所述喷油起始角的确定方法包括，在保证喷油过程在进气冲程内完成的条件下，保持喷油加浓系数不变，不断增大喷油起始角，当空燃比取最小值时对应的喷油起始角即为所得。
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