CN113339152A - 一种高压共轨柴油机的轨压控制方法 - Google Patents

一种高压共轨柴油机的轨压控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高压共轨柴油机的轨压控制方法，包括如下内容：根据柴油机的不同工况，确定高压共轨柴油机轨压控制策略如下：若为发动机起动工况，采用开环的前馈控制，即控制连接高压泵的比例阀不通电，阀门完全打开；若为起动后的工况，采用闭环的轨压模糊自适应PID控制，即对比例阀通电，控制比例阀的开度，使轨压稳定在轨压目标值的一定误差范围内；具体为，根据运行工况、当前喷油量和发动机转速信息计算出轨压目标值；再将轨压目标值与当前轨压实际值和循环喷油量信息输入到轨压控制器进行对比，通过偏差信号对比例阀开度进行控制。本发明实现了在目标轨压突变时的响应性、跟随性，以及稳定工况下轨压的稳定性都有更好的效果。

Description

一种高压共轨柴油机的轨压控制方法
技术领域
本发明属于柴油机控制技术领域，尤其是涉及一种高压共轨柴油机的轨压控制方法。
背景技术
高压共轨电控***能够对柴油机共轨压力控制，对循环喷油量控制、喷油正时等实现精确控制，从而使柴油机的经济性、动力性等得到显著的改善。轨压控制是高压共轨***控制策略的核心部分，主要包括轨压响应性和轨压稳定性。
轨压响应性控制指柴油机在起动时能够迅速建立起高压，工况切换时轨压能够迅速跟随目标压力；轨压稳定性是指柴油机保持实际轨压稳定在目标值左右，即柴油机每次喷油、泵油时轨压波动尽可能小。现有技术中的问题是，在目标轨压突变时的响应性、跟随性，以及稳定工况下轨压的稳定性的效果均有待提高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种高压共轨柴油机的轨压控制方法，以实现更好的轨压控制效果。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高压共轨柴油机的轨压控制方法，包括如下内容：根据柴油机的不同工况，确定高压共轨柴油机轨压控制策略如下：
若为发动机起动工况，采用开环的前馈控制，即控制连接高压泵的比例阀不通电，阀门完全打开；
若为起动后的工况，采用闭环的轨压模糊自适应PID控制，即对比例阀通电，控制比例阀的开度，使轨压稳定在轨压目标值的一定误差范围内；具体为，根据运行工况、当前喷油量和发动机转速信息计算出轨压目标值；再将轨压目标值与当前轨压实际值和循环喷油量信息输入到轨压控制器进行对比，通过偏差信号对比例阀开度进行控制。
进一步的，所述轨压目标值的获取方法为：
获取轨压基本值与环境修正值之和，再将求和值与预设的目标轨压最大值进行比较，得到最终的轨压目标值；其中，轨压基本值是ECU根据发动机转速和当前喷油量查询脉谱图获取；环境修正值是根据燃油温度、大气压力、大气温度和冷却水温通过计算得到。
进一步的，所述前馈控制的轨压前馈控制油量包括共轨压力前馈控制基本值和***泄漏油量，轨压前馈控制油量由当前循环喷油量查询脉谱图得到，***泄漏油量由轨压目标值查询脉谱图获得。
进一步的，所述轨压模糊自适应PID控制为两输入和三输出结构，输入为轨压偏差E与轨压偏差变化率Ec，输出为PID控制器的3个控制参数Kp、Ki、Kd；输入量E和Ec的论域设为[0,8]，模糊化处理时，在误差最大的区域采用钟形隶属度函数，误差小的区域采用三角形隶属度函数；输出参数的解模糊处理采用加权平均法，如式1所示；
Figure BDA0003122736250000021
式中，X0为平均数；Xi(i＝1,2，…，n)为论域C中的元素；μM(Xi)为隶属度。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的方法在目标轨压突变时的响应性、跟随性，以及稳定工况下轨压的稳定性都有更好的效果。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的轨压控制流程图；
图2为本发明实施例的目标轨压最大值脉谱图示例；
图3为本发明实施例的目标轨压基本值脉谱图示例；
图4为本发明实施例的轨压前馈控制喷油量查询脉谱图示例；
图5为本发明实施例的泄漏油量查询脉谱图示例；
图6为本发明实施例的轨压模糊自适应PID控制逻辑图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供的一种高压共轨柴油机的轨压控制方法，包括如下内容：
根据柴油机的不同工况，确定高压共轨柴油机轨压控制策略：
发动机起动工况采用开环控制；
起动后的工况采用闭环控制。
具体的，在发动机起动初期，发动机转速低，共轨管内压力低，为了使发动机快速起动，采用开环控制策略。即控制连接高压泵的比例阀不通电，阀门完全打开，使共轨管内迅速充满高压油；
起动后的工况，即当轨压接近起动目标值时，改为闭环控制。此时对比例阀通电，控制比例阀的开度，使轨压稳定在目标值附近，提高控制***的精确性和稳定性。正常启动后，均采用闭环控制策略。
轨压闭环控制流程如图1所示，首先，根据运行工况、当前喷油量和发动机转速等信息计算出轨压目标值；然后，将轨压目标值与当前轨压实际值和循环喷油量等信息输入到轨压控制器进行对比，通过偏差信号对比例阀开度进行控制，最终实现对轨压的稳定性控制。
其中，轨压目标值的计算：
闭环轨压目标值包含轨压基本值和环境修正值，计算时，ECU根据发动机转速和当前喷油量查询脉谱图，得到轨压最大限制值和轨压基本值，再根据燃油温度、大气压力、大气温度和冷却水温等进行修正；将轨压基本值和环境修正值相加，再与预设的限值比较，得到轨压目标值。轨压目标值的最大值和轨压基本值脉谱图分别如图2、图3所示。
其中，前馈控制：
在发动机起动初期采用前馈策略，轨压前馈控制油量包括共轨压力前馈控制基本值和***泄漏油量。轨压前馈控制油量由当前循环喷油量查询脉谱图得到，如图4所示；泄漏油量(主要指喷油器泄漏)由轨压目标值查询脉谱图(如图5所示)，并考虑燃油温度修正所得。
其中，闭环控制：
轨压模糊自适应PID控制为两输入和三输出结构，输入为轨压偏差E与轨压偏差变化率Ec，输出为PID控制器的3个控制参数Kp、Ki、Kd。如图6所示。
输入量E和Ec的论域设为[0,8]，模糊化处理时，在误差最大的区域采用钟形隶属度函数，误差较小的区域采用三角形隶属度函数。输出参数的解模糊处理采用加权平均法，如式1所示。
Figure BDA0003122736250000051
式中，X0为平均数；Xi(i＝1,2，…，n)为论域C中的元素；μM(Xi)为隶属度。
本发明提出了一种高压共轨柴油机的轨压控制策略，通过控制高压泵将燃油输送到公共油管，通过公共油管中的压力保证定时定量的将燃油供给各喷油器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高压共轨柴油机的轨压控制方法，其特征在于，包括如下内容：
根据柴油机的不同工况，确定高压共轨柴油机轨压控制策略如下：
若为发动机起动工况，采用开环的前馈控制，即控制连接高压泵的比例阀不通电，阀门完全打开；
若为起动后的工况，采用闭环的轨压模糊自适应PID控制，即对比例阀通电，控制比例阀的开度，使轨压稳定在轨压目标值的一定误差范围内；具体为，根据运行工况、当前喷油量和发动机转速信息计算出轨压目标值；再将轨压目标值与当前轨压实际值和循环喷油量信息输入到轨压控制器进行对比，通过偏差信号对比例阀开度进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述轨压目标值的获取方法为：
获取轨压基本值与环境修正值之和，再将求和值与预设的目标轨压最大值进行比较，得到最终的轨压目标值；
其中，轨压基本值是ECU根据发动机转速和当前喷油量查询脉谱图获取；环境修正值是根据燃油温度、大气压力、大气温度和冷却水温通过计算得到。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述前馈控制的轨压前馈控制油量包括共轨压力前馈控制基本值和***泄漏油量，轨压前馈控制油量由当前循环喷油量查询脉谱图得到，***泄漏油量由轨压目标值查询脉谱图获得。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述轨压模糊自适应PID控制为两输入和三输出结构，输入为轨压偏差E与轨压偏差变化率Ec，输出为PID控制器的3个控制参数Kp、Ki、Kd；
输入量E和Ec的论域设为[0,8]，模糊化处理时，在误差最大的区域采用钟形隶属度函数，误差小的区域采用三角形隶属度函数；输出参数的解模糊处理采用加权平均法，如式1所示；
Figure FDA0003122736240000021
式中，X0为平均数；Xi(i＝1,2，…，n)为论域C中的元素；μM(Xi)为隶属度。
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