CN114790981B - 防止hpdi发动机供气***液压泵出现短行程的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，该防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法包括根据当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力，当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力，以及当前压缩行程和当前回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力，计算当前压缩行程后缓冲罐内的压力；判断当前压缩行程后缓冲罐内的压力是否大于设定缓冲罐最大承受压力，若当前压缩行程后缓冲罐内的压力大于设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程不开启；若当前压缩行程后缓冲罐内的压力小于等于设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程开启。能防止液压泵在处于压缩行程和回抽行程过程中便停止工作，能增加液压泵的寿命。

Description

防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法
技术领域
本发明涉及HPDI发动机技术领域，尤其涉及防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法。
背景技术
HPDI(High Pressure Direct Injection，高压直喷)发动机为大功率缸内高压直喷压燃式天然气发动机，该HPDI发动机使用天然气为主要燃料，同时保证了原柴油发动机的动力、扭矩和效率。HPDI发动机在工作过程中，缓冲罐提供发动机所需要的气体燃料，而缓冲罐内的气体燃料需要保持高压状态，随着发动机的运行，缓冲罐的燃料不断减少，当压力降低到一定程度，一般为降低至28MPa后，不能满足发动机对气体燃料的压力要求，此时需要通过液压泵的压缩行程和回抽行程将LNG气罐内的气体燃料不断打压到缓冲罐中，直到缓冲罐的压力达到设定缓冲罐最大承受压力为止，一般设定缓冲罐最大承受压力为32Mpa。目前，发动机供气***的控制方法为，当缓冲罐的实际压力达到32Mpa时，液压泵便停止工作。然而，通常情况下，当缓冲罐的实际压力达到32Mpa时，液压泵处于压缩行程和回抽行程过程中并未结束回抽行程，出现短行程，此时液压泵的液压油突然泄压，液压泵的活塞在缸内高压燃气的作用下快速结束回抽行程，活塞受力冲击较大，加剧磨损，会影响液压泵的寿命，而如果在缓冲罐的实际压力达到32Mpa后继续将气体燃料打压到缓冲罐直至回抽行程结束则会导致缓冲罐内的压力超过32Mpa，超过了缓冲罐承压限制，会有一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，以解决当缓冲罐的实际压力达到设定缓冲罐最大承受压力时，液压泵处于压缩行程和回抽行程过程中并未结束回抽行程，此时液压泵停止工作，会影响液压泵的寿命的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，包括：
确定当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0；
预估当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1；
预估当前压缩行程和当前回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2；
根据所述当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0，所述当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1，以及所述当前压缩行程和当前回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2，计算当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3；
在当前压缩行程开启前，判断所述当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3是否大于设定缓冲罐最大承受压力，若所述当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3大于所述设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程不开启；若所述当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3小于等于所述设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程开启。
作为上述防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法的一种优选方案，所述根据所述当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0，所述当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1，以及所述当前压缩行程和当前回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2，计算当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3包括：通过公式：P3＝P0+P1-P2，计算所述当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3。
作为上述防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法的一种优选方案，所述预估当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1包括：
确定上一个压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1’；
所述当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1等于上一个压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1’。
作为上述防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法的一种优选方案，所述确定上一个压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1’包括：
确定上一个压缩行程和上一个回抽行程中缓冲罐增加的压力ΔP；
确定上一个压缩行程和上一个回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2’；
所述上一个压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1’等于所述上一个压缩行程和上一个回抽行程中缓冲罐增加的压力ΔP加所述上一个压缩行程和上一个回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2’。
作为上述防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法的一种优选方案，所述确定上一个压缩行程和上一个回抽行程中缓冲罐增加的压力ΔP包括：
所述上一个压缩行程和上一个回抽行程中缓冲罐增加的压力ΔP等于当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0减去上一个压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0’。
作为上述防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法的一种优选方案，所述确定所述上一个压缩行程和上一个回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2’包括：
确定上一个压缩行程和上一个回抽行程的总燃料消耗量；
根据所述上一个压缩行程和上一个回抽行程的总燃料消耗量和理想气体状态方程，得到所述上一个压缩行程和上一个回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2’。
作为上述防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法的一种优选方案，所述确定上一个压缩行程和上一个回抽行程的总燃料消耗量包括：
确定上一个压缩行程和上一个回抽行程的总持续时间以及上一个压缩行程和上一个回抽行程的燃料消耗率；
所述上一个压缩行程和上一个回抽行程的总燃料消耗量等于所述上一个压缩行程和上一个回抽行程的总持续时间乘以所述上一个压缩行程和上一个回抽行程的燃料消耗率。
作为上述防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法的一种优选方案，所述预估当前压缩行程和当前回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2包括：
确定所述当前压缩行程和当前回抽行程的总燃料消耗量；
根据当前压缩行程和当前回抽行程的总燃料消耗量和理想气体状态方程，得到所述当前压缩行程和回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2。
作为上述防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法的一种优选方案，所述确定所述当前压缩行程和当前回抽行程的总燃料消耗量包括：
确定当前压缩行程和当前回抽行程的总持续时间以及当前压缩行程和当前回抽行程的燃料消耗率；
所述当前压缩行程和当前回抽行程的总燃料消耗量等于所述当前压缩行程和当前回抽行程的总持续时间乘以所述当前压缩行程和当前回抽行程的燃料消耗率。
作为上述防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法的一种优选方案，所述确定当前压缩行程和当前回抽行程的总持续时间以及当前压缩行程和当前回抽行程的燃料消耗率包括：
当前压缩行程和当前回抽行程的总持续时间等于上一个压缩行程和上一个回抽行程的总持续时间；当前压缩行程和当前回抽行程的燃料消耗率等于发动机标定的最大燃料消耗率。
本发明的有益效果：
本发明的目的在于提供一种防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，该防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法中，根据当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力，当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力，以及当前压缩行程和当前回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力，计算当前压缩行程后缓冲罐内的压力；在当前压缩行程开启前，判断当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3是否大于设定缓冲罐最大承受压力，若当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3大于设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程不开启；若当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3小于等于设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程开启。当计算得到的当前压缩行程后缓冲罐内的压力大于设定缓冲罐最大承受压力时，若进行当前压缩行程，则实际上当前压缩行程后缓冲罐内的压力有极大可能大于设定缓冲罐最大承受压力，会有一定的安全隐患。并且，若进行当前压缩行程，当缓冲罐内的压力等于设定缓冲罐最大承受压力时，当前压缩行程和当前回抽行程并未结束，液压泵的活塞可能停在中间位置，出现短行程，导致液压泵寿命降低。因此，若当前压缩行程后缓冲罐内的压力大于设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程不开启，若当前压缩行程后缓冲罐内的压力小于等于设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程开启。能防止液压泵出现短行程而影响液压泵的寿命。并且能在现有发动机配置的基础上，不通过其他设备，只通过ECU计算就可以判断出液压泵是否会出现短行程，提高液压泵的寿命。
附图说明
图1是本发明具体实施例提供的防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本发明提供一种防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，如图1所示，该防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法包括：
确定当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0。
可以理解的是，缓冲罐上设置有压力传感器。通过缓冲罐的压力传感器检测到当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0。
预估当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1。
具体地，当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1等于上一个压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1’。可以理解的是，压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力受液压泵的效率、背压以及液压油流量的影响，实际上压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力不是固定的。所以上一个压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1’最接近当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1。
可以理解的是，压缩行程和回抽行程中缓冲罐增加的压力等于为压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力减去压缩行程和回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力。因此，上一个压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1’等于上一个压缩行程和上一个回抽行程中缓冲罐增加的压力ΔP加上一个压缩行程和上一个回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2’，即P1’＝ΔP+P2’。
具体地，上一个压缩行程和上一个回抽行程中缓冲罐增加的压力ΔP等于当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0减去上一个压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0’，即ΔP＝P0-P0’。当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0和上一个压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0’都是由缓冲罐的压力传感器检测得到的。
具体地，根据上一个压缩行程和上一个回抽行程的总燃料消耗量和理想气体状态方程，得到上一个压缩行程和上一个回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2’。其中，理想气体状态方程为：PV＝mRT，式中：P为压缩行程和回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力；V为缓冲罐的体积；m为压缩行程和回抽行程的总燃料消耗量；R为气体常数，是与气体种类有关的常数；T为缓冲罐的温度。其中，上一个压缩行程和上一个回抽行程的总燃料消耗量等于上一个压缩行程和上一个回抽行程的总持续时间乘以上一个压缩行程和上一个回抽行程的燃料消耗率。可以理解的是，上一个压缩行程和上一个回抽行程的总持续时间以及上一个压缩行程和上一个回抽行程的燃料消耗率均由ECU计算得到。缓冲罐的温度可以通过设置于缓冲罐的温度传感器检测到。由此，理想气体状态方程中，缓冲罐的体积V，压缩行程和回抽行程的总燃料消耗量m，气体常数R和缓冲罐的温度T均可得知，可通过理想气体状态方程求得上一个压缩行程和上一个回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2’。
预估当前压缩行程和当前回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2。
具体地，根据当前压缩行程和当前回抽行程的总燃料消耗量和理想气体状态方程，得到当前压缩行程和回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2。其中，理想气体状态方程为：PV＝mRT，式中：P为压缩行程和回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力；V为缓冲罐的体积；m为压缩行程和回抽行程的总燃料消耗量；R为气体常数，是与气体种类有关的常数；T为缓冲罐的温度。其中，当前压缩行程和当前回抽行程的总燃料消耗量等于当前压缩行程和当前回抽行程的总持续时间乘以当前压缩行程和当前回抽行程的燃料消耗率。可以理解的是，当前压缩行程和当前回抽行程的总持续时间以及当前压缩行程和当前回抽行程的燃料消耗率均由ECU计算得到。缓冲罐的温度可以通过设置于缓冲罐的温度传感器检测到。由此，可通过理想气体状态方程求得当前压缩行程和当前回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2。
由于当前压缩行程和当前回抽行程的总持续时间以及当前压缩行程和当前回抽行程的燃料消耗率未知，所以采用上一个压缩行程和上一个回抽行程的总持续时间作为当前压缩行程和当前回抽行程的总持续时间，能使预估上一个压缩行程和上一个回抽行程的总持续时间更为准确。当前压缩行程和当前回抽行程的燃料消耗率采用发动机标定的最大燃料消耗率。能使计算得到的当前压缩行程和回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2为其最大预估值。
根据当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0，当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1，以及当前压缩行程和当前回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2，计算当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3。
具体地，通过公式：P3＝P0+P1-P2，计算当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3。
在当前压缩行程开启前，判断当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3是否大于设定缓冲罐最大承受压力，若当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3大于设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程不开启；若当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3小于等于设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程开启。
由于当前压缩行程和当前回抽行程的燃料消耗率采用发动机标定的最大燃料消耗率，计算得到的当前压缩行程和回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2为其最大预估值，从而，计算得到的当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3为其最小预估值，当计算得到的当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3大于设定缓冲罐最大承受压力时，若进行当前压缩行程，则实际上当前压缩行程后缓冲罐内的压力有极大可能大于设定缓冲罐最大承受压力，会有一定的安全隐患。并且，若进行当前压缩行程，当缓冲罐内的压力等于设定缓冲罐最大承受压力时，当前压缩行程和当前回抽行程并未结束，液压泵的活塞可能停在中间位置，出现短行程，导致液压泵寿命降低。因此，若当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3大于设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程不开启，若当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3小于等于设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程开启。能防止液压泵出现短行程而影响液压泵的寿命。在现有发动机配置的基础上，不通过其他设备，只通过ECU计算就可以判断出液压泵是否会出现短行程，提高液压泵的寿命。
可以理解的是，直到液压泵的实际压力降低到28Mpa或28Mpa以下再开启液压泵，进行工作。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，其特征在于，包括：
确定当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0；
预估当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1；
预估当前压缩行程和当前回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2；
根据所述当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0，所述当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1，以及所述当前压缩行程和当前回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2，计算当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3；
在当前压缩行程开启前，判断所述当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3是否大于设定缓冲罐最大承受压力，若所述当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3大于所述设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程不开启；若所述当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3小于等于所述设定缓冲罐最大承受压力，则当前压缩行程开启。
2.根据权利要求1所述的防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，其特征在于，所述根据所述当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0，所述当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1，以及所述当前压缩行程和当前回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2，计算当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3包括：通过公式：P3＝P0+P1-P2，计算所述当前压缩行程后缓冲罐内的压力P3。
3.根据权利要求1所述的防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，其特征在于，所述预估当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1包括：
确定上一个压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1’；
所述当前压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1等于上一个压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1’。
4.根据权利要求3所述的防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，其特征在于，所述确定上一个压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1’包括：
确定上一个压缩行程和上一个回抽行程中缓冲罐增加的压力ΔP；
确定上一个压缩行程和上一个回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2’；
所述上一个压缩行程打入到缓冲罐的燃料对应的压力P1’等于所述上一个压缩行程和上一个回抽行程中缓冲罐增加的压力ΔP加所述上一个压缩行程和上一个回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2’。
5.根据权利要求4所述的防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，其特征在于，所述确定上一个压缩行程和上一个回抽行程中缓冲罐增加的压力ΔP包括：
所述上一个压缩行程和上一个回抽行程中缓冲罐增加的压力ΔP等于当前压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0减去上一个压缩行程开启前缓冲罐的实际压力P0’。
6.根据权利要求4所述的防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，其特征在于，所述确定所述上一个压缩行程和上一个回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2’包括：
确定上一个压缩行程和上一个回抽行程的总燃料消耗量；
根据所述上一个压缩行程和上一个回抽行程的总燃料消耗量和理想气体状态方程，得到所述上一个压缩行程和上一个回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2’。
7.根据权利要求6所述的防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，其特征在于，所述确定上一个压缩行程和上一个回抽行程的总燃料消耗量包括：
确定上一个压缩行程和上一个回抽行程的总持续时间以及上一个压缩行程和上一个回抽行程的燃料消耗率；
所述上一个压缩行程和上一个回抽行程的总燃料消耗量等于所述上一个压缩行程和上一个回抽行程的总持续时间乘以所述上一个压缩行程和上一个回抽行程的燃料消耗率。
8.根据权利要求1所述的防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，其特征在于，所述预估当前压缩行程和当前回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2包括：
确定所述当前压缩行程和当前回抽行程的总燃料消耗量；
根据当前压缩行程和当前回抽行程的总燃料消耗量和理想气体状态方程，得到所述当前压缩行程和回抽行程中发动机消耗的燃料对应的压力P2。
9.根据权利要求8所述的防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，其特征在于，所述确定所述当前压缩行程和当前回抽行程的总燃料消耗量包括：
确定当前压缩行程和当前回抽行程的总持续时间以及当前压缩行程和当前回抽行程的燃料消耗率；
所述当前压缩行程和当前回抽行程的总燃料消耗量等于所述当前压缩行程和当前回抽行程的总持续时间乘以所述当前压缩行程和当前回抽行程的燃料消耗率。
10.根据权利要求9所述的防止HPDI发动机供气***液压泵出现短行程的方法，其特征在于，所述确定当前压缩行程和当前回抽行程的总持续时间以及当前压缩行程和当前回抽行程的燃料消耗率包括：
当前压缩行程和当前回抽行程的总持续时间等于上一个压缩行程和上一个回抽行程的总持续时间；当前压缩行程和当前回抽行程的燃料消耗率等于发动机标定的最大燃料消耗率。
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