專利名稱：柴油機電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)的軌壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種控制系統(tǒng)，尤其是一種柴油機電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)的軌壓控制系統(tǒng)，屬于柴油機共軌系統(tǒng)控制的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
面對日益嚴(yán)重的能源危機和環(huán)境污染問題，世界各國對車輛排放制定了嚴(yán)格的限制標(biāo)準(zhǔn)，人們對汽車發(fā)動機的節(jié)能環(huán)保提出了更高的要求。柴油機以其良好的經(jīng)濟性、動力性和可靠性而成為各類車輛的主要動力，特別是近年來隨著柴油機新技術(shù)的發(fā)展，柴油機銷量越來越大。柴油機采用了電控技術(shù)，電控技術(shù)對于柴油機的動力性、經(jīng)濟性、操控性、振動和噪聲、配套部件的協(xié)調(diào)、與所驅(qū)動設(shè)備(車輛)的一體化融合等傳統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的改進和新技術(shù)項目的發(fā)展都有重要和深遠的意義。電控單元是柴油機電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)的重要組成部件，主要實現(xiàn)對軌壓、循環(huán)噴油量、噴油正時的實時控制。軌壓不僅決定了噴油壓力的高低，而且是噴油量的重要參數(shù)，因此其穩(wěn)定性和過渡響應(yīng)直接影響了柴油機起動、怠速、加速性能。因此對軌壓的控制是電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)的重點和難點。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種柴油機電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)的軌壓控制系統(tǒng)，其軌壓控制精度高，適用性好，安全可靠。按照本實用新型提供的技術(shù)方案，所述柴油機電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)的軌壓控制系統(tǒng)，包括流量閥及用于控制所述流量閥工作狀態(tài)的電子控制單元；所述電子控制單元與用于檢測發(fā)動機狀態(tài)及環(huán)境狀態(tài)的傳感器模組連接，所述傳感器模組包括曲軸位置傳感器、油門踏板傳感器、軌壓傳感器、大氣壓力傳感器及冷卻液溫度傳感器；電子控制單元驅(qū)動流量閥工作，并能檢測所述流量閥的工作電流。所述電子控制單元包括控制器及用于檢測流量閥工作電流的流量閥電流采樣模塊。所述控制器包括單片機。所述流量閥電流采樣模塊包括與流量閥電連接的采樣電阻及與所述采樣電阻相連的放大器。所述流量閥為PWM信號驅(qū)動的電磁閥。本實用新型的優(yōu)點:在柴油機啟動階段，電子控制單元對流量閥的開度采用電流閉環(huán)控制，以使得柴油機共軌系統(tǒng)內(nèi)的軌壓快速達到預(yù)設(shè)軌壓值，以確保柴油機的起動過程；當(dāng)達到預(yù)設(shè)軌壓值后，電子控制單元對流量閥的開度通過軌壓傳感器檢測軌壓值，電子控制單元根據(jù)柴油機的工作狀態(tài)與檢測的軌壓值進行軌壓閉環(huán)控制，以精確使得柴油機共軌系統(tǒng)的軌壓穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的軌壓值，制精度高，操作方便，適用性好，安全可靠。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。[0010]圖2為本實用新型電子控制單元與流量閥配合的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本實用新型的控制流程圖。圖4為本實用新型軌壓閉環(huán)狀態(tài)切換控制示意圖。圖5為本實用新型電子控制單元內(nèi)在起動階段進行電流閉環(huán)控制時的示意圖。圖6為本實用新型計算目標(biāo)軌壓的示意圖。圖7為本實用新型電子控制單元內(nèi)進行軌壓全閉環(huán)控制的示意圖。附圖標(biāo)記說明:5_單片機、6-傳感器模組、7-電子控制單元、8-曲軸位置傳感器、
9-油門踏板傳感器、10-軌壓傳感器、11-大氣壓力傳感器、12-冷卻液溫度傳感器、13-流量閥電流米樣模塊、14-流量閥、15-米樣電阻、16-放大器、17-第一加法器、18-第一增量式PID模塊、19-第二加法器、20-第一微分環(huán)節(jié)、21-柴油機共軌系統(tǒng)、22-目標(biāo)軌壓修正計算模塊、23-目標(biāo)軌壓計算模塊、24-第三加法器、25-第四加法器、26-第二增量式PID模塊、27-第五加法器及28-第二微分環(huán)節(jié)。
具體實施方式
下面結(jié)合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1、圖2、圖3和圖4所示:為了能夠提高柴油機電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)中軌壓的精度，提高控制的適用性，本實用新型包括流量閥14及用于控制所述流量閥14工作狀態(tài)的電子控制單元7 ;所述電子控制單元7與用于檢測發(fā)動機狀態(tài)及環(huán)境狀態(tài)的傳感器模組6連接，所述傳感器模組6包括曲軸位置傳感器8、油門踏板傳感器9、軌壓傳感器10、大氣壓力傳感器11及冷卻液溫度傳感器12 ;電子控制單元7驅(qū)動流量閥14工作，并能檢測所述流量閥14的工作電流；在柴油機初始起動階段，電子控制單元7以電子控制單元7內(nèi)的預(yù)設(shè)驅(qū)動控制信號驅(qū)動流量閥14工作；電子控制單元7將檢測流量閥14的工作電流與預(yù)設(shè)驅(qū)動控制信號進行分析處理，并向流量閥14輸出第一驅(qū)動控制信號，通過第一驅(qū)動控制信號調(diào)節(jié)流量閥14的工作狀態(tài)，直至軌壓傳感器10檢測的軌壓值與電子控制單元7內(nèi)的預(yù)設(shè)軌壓值匹配；當(dāng)軌壓傳感器10檢測的軌壓值與電子控制單元7內(nèi)的預(yù)設(shè)軌壓值匹配后，電子控制單元7根據(jù)曲軸位置傳感器8檢測的曲軸位置信號及油門踏板傳感器9檢測的油門踏板位置信號判斷柴油機的工作狀態(tài)，以得到目標(biāo)軌壓預(yù)算值，同時，電子控制單元7根據(jù)大氣壓力傳感器11檢測的大氣壓力值及冷卻液溫度傳感器12的冷卻液溫度值處理得到軌壓修正值，電子控制單元7根據(jù)目標(biāo)軌壓預(yù)算值及軌壓修正值處理得到所需的目標(biāo)軌壓值；電子控制單元7將目標(biāo)軌壓值與軌壓傳感器10檢測的軌壓值進行比較判斷處理后向流量閥14輸出所需的第二驅(qū)動控制信號，通過第二驅(qū)動控制信號調(diào)節(jié)流量閥14的工作狀態(tài)，以使得軌壓傳感器10檢測的軌壓值與目標(biāo)軌壓值匹配。具體地:所述電子控制單元7包括控制器及用于檢測流量閥14工作電流的流量閥電流采樣模塊13。所述控制器包括單片機5，所述控制器也可以采用其他微處理芯片。所述流量閥電流采樣模塊13包括與流量閥14電連接的采樣電阻15及與所述采樣電阻15相連的放大器16。所述流量閥14為PWM信號驅(qū)動的電磁閥。本實用新型實施例中，在任何工況下，電子控制單元7在收到停機命令后，電子控制單元7則進入停機控制，流量閥14處于關(guān)死狀態(tài)，停止供油，實際軌壓迅速降低，柴油機停止轉(zhuǎn)動；所述停機控制與現(xiàn)有停機控制相一致，此處不再贅述。本實用新型實施例中，在柴油機起動階段，為實現(xiàn)柴油機快速起動，迅速建立并達到在軌壓，因此，需要通過流量閥14向柴油機共軌系統(tǒng)21中盡可能多地提供高壓燃油，保證軌壓迅速建立。為了達到上述目的，在電子控制單元7的單片機5內(nèi)預(yù)先設(shè)置預(yù)設(shè)驅(qū)動控制信號，所述預(yù)設(shè)驅(qū)動控制信號為根據(jù)具體柴油機設(shè)立的標(biāo)定常數(shù)，通過預(yù)設(shè)驅(qū)動控制信號來調(diào)節(jié)流量閥14的開度，預(yù)設(shè)驅(qū)動控制信號為PWM信號。為了能夠?qū)α髁块y14的開度進行精確控制，本實用新型實施例中，對流量閥14的驅(qū)動信號進行閉環(huán)控制，即對流量閥14進行起動軌壓電流閉環(huán)控制。具體為，如圖5所示:通過流量閥電流采樣模塊13獲取流量閥14的工作電流，在單片機5內(nèi)將工作電流與預(yù)設(shè)驅(qū)動控制信號進行比較，得到電流誤差信號；單片機5對所述電流誤差信號進行增量式PID及不完全微分運算后得到第一驅(qū)動控制信號；即通過第一加法器17將工作電流與預(yù)設(shè)驅(qū)動控制信號進行累加，得到電流誤差信號；第一增量式PID模塊18對所述電流誤差信號進行增量式PID控制，再通過第二加法器19對增量式PID模塊18的輸出進行累加；第一微分環(huán)節(jié)20為進行不完全微分運算處理。流量閥14的線圈為感性負(fù)載，在流量閥14的工作電流改變時產(chǎn)生反電動勢阻礙工作電流的變化，利用第一微分環(huán)節(jié)20進行不完全微分運算處理后，能夠抵消流量閥14的電感反電動勢，提高對流量閥14的控制精度。本實用新型實施例中，通過對流量閥14進行電流閉環(huán)控制后，能夠使得柴油機共軌系統(tǒng)21內(nèi)的軌壓在300bar 350bar，所述預(yù)設(shè)軌壓在300bar 350bar能夠滿足柴油機工作的軌壓要求，保證柴油機的著火、起動成功，單片機5內(nèi)的預(yù)設(shè)軌壓為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)設(shè)定的軌壓范圍。當(dāng)柴油機在經(jīng)過上述起動階段的控制后，柴油機進入運行階段。在柴油機運行階段下，柴油機共軌系統(tǒng)21的壓力越穩(wěn)定，對實際噴油量的控制越精確，因此，本實用新型實施例中采用軌壓全閉環(huán)控制精確控制軌壓。如圖4所示，在柴油機的轉(zhuǎn)速小于50轉(zhuǎn)的停機階段，以及轉(zhuǎn)速大于等于50轉(zhuǎn)并且軌壓未達到過300bar的起動階段，采用起動軌壓電流閉環(huán)控制快速建立軌壓；在發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于50轉(zhuǎn)并且軌壓達到過300bar的運行階段，采用軌壓全閉環(huán)控制，精確控制軌壓。柴油機共軌系統(tǒng)21的共軌壓力對柴油機的排放有重要影響，不同工況和條件下，為達到最佳排放效果，需要對目標(biāo)軌壓進行計算及修正。如圖6所示，本實用新型實施例中，單片機5內(nèi)包括目標(biāo)軌壓修正計算模塊22及目標(biāo)軌壓計算模塊23，目標(biāo)軌壓計算模塊23接收曲軸位置傳感器8檢測的曲軸位置信號及油門踏板傳感器9檢測的油門踏板信號，以確定柴油機的轉(zhuǎn)速與油門踏板的開度；目標(biāo)軌壓計算模塊23根據(jù)柴油機的轉(zhuǎn)速及油門踏板的開度能夠計算得到目標(biāo)軌壓預(yù)算值；目標(biāo)軌壓修正計算模塊22根據(jù)柴油機的轉(zhuǎn)速、油門踏板的開度、冷卻液溫度及大氣壓力能對柴油機當(dāng)前狀態(tài)下的共軌壓力進行修正，得到軌壓修正值，所述軌壓修正值與目標(biāo)軌壓預(yù)算值經(jīng)過第三加法器24累加后能夠得到目標(biāo)軌壓。本實用新型實施中，目標(biāo)軌壓計算模塊23根據(jù)曲軸位置傳感器8及油門踏板傳感器9的檢測信號，通過查找單片機5內(nèi)預(yù)先存儲的數(shù)據(jù)，能夠得到相應(yīng)的柴油機轉(zhuǎn)速，通過查表確定柴油機轉(zhuǎn)速及油門踏板開度為本技術(shù)領(lǐng)域常用的技術(shù)手段。對目標(biāo)軌壓進行修正是讀取發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油門踏板開度、冷卻液溫度和大氣壓力，通過一系列查表計算得到軌壓修正量，對目標(biāo)軌壓進行修正；根據(jù)上述相關(guān)的信息查表得到軌壓修正值也為本技術(shù)領(lǐng)域常用的技術(shù)手段。本實用新型實施例中，柴油機共軌系統(tǒng)21的共軌壓力穩(wěn)定在預(yù)設(shè)軌壓值的工作狀態(tài)包括對運行階段、怠速階段、減速斷油階段，本實用新型實施例中，對上述工作狀態(tài)采用軌壓全閉環(huán)控制。其中，本實用新型實施例中，運行階段為發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于50轉(zhuǎn)并且軌壓達到過300bar，電子控制單元7根據(jù)柴油機不同工況進行軌壓精確控制的階段；怠速階段是運行階段中的特殊階段，是油門踏板全松情況下，發(fā)動機克服摩擦力空檔運行的階段；減速斷油階段是運行階段中的特殊階段，是油門踏板急松，發(fā)動機倒拖的階段。如圖7所示，所述的軌壓全閉環(huán)控制是讀取發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油門踏板開度、軌壓和目標(biāo)軌壓，比較軌壓與目標(biāo)軌壓，通過增量式PID計算調(diào)節(jié)流量閥驅(qū)動占空比，使軌壓達到目標(biāo)軌壓，進行實時軌壓控制，滿足柴油機在穩(wěn)態(tài)工況和瞬態(tài)工況下的軌壓控制精度。具體地，通過上述方法得到柴油機當(dāng)前工作狀態(tài)下的目標(biāo)軌壓后，通過軌壓傳感器10來檢測柴油機共軌系統(tǒng)21的共軌壓力值，所述目標(biāo)軌壓與軌壓傳感器10檢測反饋的共軌壓力值通過第四加法器25進行累加，得到軌壓誤差信號，所述軌壓誤差信號通過第二增量式PID模塊26及第五加法器27進行PID控制，最后通過第二微分環(huán)節(jié)28作用后得到第二驅(qū)動控制信號，第二驅(qū)動控制信號驅(qū)動得到流量閥14對應(yīng)的開度，以使得柴油機共軌系統(tǒng)21的共軌壓力能夠精確穩(wěn)定在目標(biāo)軌壓，實現(xiàn)對柴油機的工作狀態(tài)進行有效控制。其中，第二微分環(huán)節(jié)28為一不完全微分環(huán)節(jié)，通過不完全微分作用，能夠降低流量閥14線圈的電感反電動勢。本實用新型實施例中，在進行PID控制及不完全微分計算時，所述PID控制過程及不完全微分的過程均與常規(guī)的增量式PID控制及不完全微分計算相同，為本技術(shù)領(lǐng)域所熟知。本實用新型實施中，通過增量式PID和不完全微分過程，示出了得到軌壓誤差信號，并根據(jù)所述軌壓誤差信號得到第二驅(qū)動控制信號的一種實施手段，本技術(shù)領(lǐng)域人員應(yīng)當(dāng)知道，為了精確控制流量閥14的開度還可以將軌壓誤差信號采用其他控制方式進行精確控制，此處不再贅述。如圖3和圖4所示:根據(jù)上述說明，可以得到本實用新型柴油機電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)的軌壓控制方法，所述所述軌壓控制方法包括如下步驟:a、柴油機初始起動，電子控制單元7以電子控制單元7內(nèi)的預(yù)設(shè)驅(qū)動控制信號驅(qū)動流量閥14工作；b、電子控制單元7將檢測流量閥14的工作電流與預(yù)設(shè)驅(qū)動控制信號進行分析處理，并向流量閥14輸出第一驅(qū)動控制信號，通過第一驅(qū)動控制信號調(diào)節(jié)流量閥14的工作狀態(tài)，直至軌壓傳感器10檢測的軌壓值與電子控制單元7內(nèi)的預(yù)設(shè)軌壓值匹配；通過步驟a和步驟b能夠與圖3中的步驟Si對應(yīng)；C、電子控制單元7根據(jù)曲軸位置傳感器8檢測的曲軸位置信號及油門踏板傳感器9檢測的油門踏板位置信號判斷柴油機的工作狀態(tài)，以得到目標(biāo)軌壓預(yù)算值；所述步驟c與步驟s2對應(yīng)；d、電子控制單元7根據(jù)大氣壓力傳感器11檢測的大氣壓力值及冷卻液溫度傳感器12的冷卻液溫度值處理得到軌壓修正值，電子控制單元7根據(jù)目標(biāo)軌壓預(yù)算值及軌壓修正值處理得到所需的目標(biāo)軌壓值；步驟d與步驟s3對應(yīng)；[0035]e、電子控制單元7將目標(biāo)軌壓值與軌壓傳感器10檢測的軌壓值進行比較判斷處理后向流量閥14輸出所需的第二驅(qū)動控制信號，通過第二驅(qū)動控制信號調(diào)節(jié)流量閥14的工作狀態(tài)，以使得軌壓傳感器10檢測的軌壓值與目標(biāo)軌壓值匹配。步驟e與步驟s4和步驟s5對應(yīng)一致。本實用新型在柴油機啟動階段，電子控制單元7對流量閥14的開度采用電流閉環(huán)控制，以使得柴油機共軌系統(tǒng)21內(nèi)的軌壓快速達到預(yù)設(shè)軌壓值，以確保柴油機的起動過程；當(dāng)達到預(yù)設(shè)軌壓值后，電子控制單元7對流量閥14的開度通過軌壓傳感器10檢測軌壓值，電子控制單元7根據(jù)柴油機的工作狀態(tài)與檢測的軌壓值進行軌壓閉環(huán)控制，以精確使得柴油機共軌系統(tǒng)21的軌壓穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的軌壓值，制精度高，操作方便，適用性好，安全可靠。
權(quán)利要求1.一種柴油機電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)的軌壓控制系統(tǒng)，包括流量閥(14)及用于控制所述流量閥(14)工作狀態(tài)的電子控制單元(7);其特征是:所述電子控制單元(7)與用于檢測發(fā)動機狀態(tài)及環(huán)境狀態(tài)的傳感器模組(6)連接，所述傳感器模組(6)包括曲軸位置傳感器(8)、油門踏板傳感器(9)、軌壓傳感器(10)、大氣壓力傳感器(11)及冷卻液溫度傳感器(12);電子控制單元(7)驅(qū)動流量閥(14)工作，并能檢測所述流量閥(14)的工作電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)的軌壓控制系統(tǒng)，其特征是:所述電子控制單元(7 )包括控制器及用于檢測流量閥(14 )工作電流的流量閥電流采樣模塊(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柴油機電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)的軌壓控制系統(tǒng)，其特征是:所述控制器包括單片機(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柴油機電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)的軌壓控制系統(tǒng)，其特征是:所述流量閥電流采樣模塊(13)包括與流量閥(14)電連接的采樣電阻(15)及與所述采樣電阻(15)相連的放大器(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)的軌壓控制系統(tǒng)，其特征是:所述流量閥(14)為PWM信號驅(qū)動的電磁閥。
專利摘要本實用新型涉及一種柴油機電控蓄壓分配式共軌系統(tǒng)的軌壓控制系統(tǒng)，其包括流量閥及電子控制單元；電子控制單元與傳感器模組連接，傳感器模組包括曲軸位置傳感器、油門踏板傳感器、軌壓傳感器、大氣壓力傳感器及冷卻液溫度傳感器；本實用新型在柴油機啟動階段，電子控制單元對流量閥的開度采用電流閉環(huán)控制，以使得柴油機共軌系統(tǒng)內(nèi)的軌壓快速達到預(yù)設(shè)軌壓值，以確保柴油機的起動過程；當(dāng)達到預(yù)設(shè)軌壓值后，電子控制單元對流量閥的開度通過軌壓傳感器檢測軌壓值，電子控制單元根據(jù)柴油機的工作狀態(tài)與檢測的軌壓值進行軌壓閉環(huán)控制，以精確使得柴油機共軌系統(tǒng)的軌壓穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的軌壓值，制精度高，操作方便，適用性好，安全可靠。
文檔編號F02D41/30GK203161361SQ20132006201
公開日2013年8月28日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者王亞偉, 李剛, 梅靜棟, 李鴻懷, 韓邵君, 雷云路, 楊建川 申請人:無錫威孚高科技集團股份有限公司