用于控制高压共轨燃油压力的方法、装置、系统及介质转让专利
申请号 : CN202010977188.0
文献号 : CN112253324B
文献日 : 2021-12-21
发明人 : 秦龙 , 刘磊 , 王恺
申请人 : 东风汽车集团有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于控制高压共轨燃油压力的方法,其特征在于,所述方法包括:获取高压油泵的当前行程周期内,高压共轨管路中的油轨压力变化量;
根据所述油轨压力变化量,得到所述当前行程周期对应的燃油补给量,包括:根据所述高压共轨管路中燃油的弹性模量、所述油轨压力变化量以及预设的高压共轨管道体积,得到所述当前行程周期的燃油体积变化量;根据所确定的燃油体积变化量、所述高压共轨管路中的当前燃油温度以及预设对应关系,确定目标修正因子,其中,所述预设对应关系为预先设置的燃油体积变化量、燃油温度与预设修正因子之间的对应关系;基于所述目标修正因子对所确定的燃油体积变化量进行修正,得到所述当前行程周期对应的燃油补给量;根据所述燃油补给量确定第一泵油控制量;
根据目标油轨压力与当前的实际油轨压力之间的压力差、压力差变化率以及预设的模糊控制规则,确定第二泵油控制量;
基于所述第一泵油控制量以及所述第二泵油控制量,对所述高压油泵下一行程周期内泵油阶段的起始时刻进行控制,以控制高压共轨管路的燃油压力。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取高压油泵的当前行程周期内,高压共轨管路中的油轨压力变化量,包括:在检测到高压油泵的当前行程周期开始时,获取当前曲轴角度,并以所述当前曲轴角度为基准,确定曲轴转动预设周期对应的油轨压力变化量,其中,预设周期为高压油泵的每个行程周期对应的曲轴转动角度。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述燃油补给量确定第一泵油控制量,包括:
将所述燃油补给量除以预设的最大泵油量,得到第一泵油控制量。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据目标油轨压力与当前的实际油轨压力之间的压力差、压力差变化率以及预设的模糊控制规则,确定第二泵油控制量,包括:分别将目标油轨压力与当前的实际油轨压力之间的压力差,以及压力差变化率进行模糊化处理,得到第一模糊量和第二模糊量;
根据所述第一模糊量、所述第二模糊量以及预设的模糊控制规则,得到模糊控制量;
对所述模糊控制量进行去模糊化处理,得到所述第二泵油控制量。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据目标油轨压力与当前的实际油轨压力之间的压力差、压力差变化率以及预设的模糊控制规则,确定第二泵油控制量,还包括:
当检测到油轨压力传感器存在异常时,则将所述第二泵油控制量调整为0。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述第一泵油控制量以及所述第二泵油控制量,对所述高压油泵下一行程周期内泵油阶段的起始时刻进行控制,包括:将所述第一泵油控制量以及所述第二泵油控制量进行求和,得到目标泵油控制量;
根据所述目标泵油控制量对所述高压油泵下一行程周期内泵油阶段的起始时刻进行控制。
7.一种用于控制高压共轨燃油压力的装置,其特征在于,所述装置包括:获取模块,用于获取高压油泵的当前行程周期内,高压共轨管路中的油轨压力变化量;
第一确定模块,用于根据所述油轨压力变化量,得到所述当前行程周期对应的燃油补给量,包括:根据所述高压共轨管路中燃油的弹性模量、所述油轨压力变化量以及预设的高压共轨管道体积,得到所述当前行程周期的燃油体积变化量;根据所确定的燃油体积变化量、所述高压共轨管路中的当前燃油温度以及预设对应关系,确定目标修正因子,其中,所述预设对应关系为预先设置的燃油体积变化量、燃油温度与预设修正因子之间的对应关系;基于所述目标修正因子对所确定的燃油体积变化量进行修正,得到所述当前行程周期对应的燃油补给量;根据所述燃油补给量确定第一泵油控制量;
第二确定模块,用于根据目标油轨压力与当前的实际油轨压力之间的压力差、压力差变化率以及预设的模糊控制规则,确定第二泵油控制量;
控制模块,用于基于所述第一泵油控制量以及所述第二泵油控制量,对所述高压油泵下一行程周期内泵油阶段的起始时刻进行控制,以控制高压共轨管路的燃油压力。
8.一种高压共轨系统,其特征在于,包括:发动机控制单元EMS、油轨压力传感器、电控高压油泵总成、高压共轨管路和电控喷油器,其中,所述高压油泵总成包含电磁阀和油泵本体,所述发动机控制单元EMS包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现权利要求1‑6任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现权利要求1‑6任一项所述方法的步骤。
说明书 :
用于控制高压共轨燃油压力的方法、装置、系统及介质
技术领域
背景技术
成燃油压力过高而喷射至气缸壁,容易导致缸内气体混合局部浓稀不均匀。为了更好应对
这样的问题,针对不同的发动机工况需要设置不同的高压燃油压力。例如,在雾化效果不佳
的工况应该选择较高的燃油压力;而在雾化效果较理想时,应尽量选择较低的燃油压力。
发明内容
油轨压力变化量,得到所述当前行程周期对应的燃油补给量,并根据所述燃油补给量确定
第一泵油控制量;根据目标油轨压力与当前的实际油轨压力之间的压力差、压力差变化率
以及预设的模糊控制规则,确定第二泵油控制量;基于所述第一泵油控制量以及所述第二
泵油控制量,对所述高压油泵下一行程周期内泵油阶段的起始时刻进行控制,以控制高压
共轨管路的燃油压力。
曲轴角度为基准,确定曲轴转动预设周期对应的油轨压力变化量,其中,预设周期为高压油
泵的每个行程周期对应的曲轴转动角度。
压共轨管道体积,得到所述当前行程周期的燃油体积变化量;根据所确定的燃油体积变化
量、所述高压共轨管路中的当前燃油温度以及预设对应关系,确定目标修正因子,其中,所
述预设对应关系为预先设置的燃油体积变化量、燃油温度与预设修正因子之间的对应关
系;基于所述目标修正因子对所确定的燃油体积变化量进行修正,得到所述当前行程周期
对应的燃油补给量。
的实际油轨压力之间的压力差,以及压力差变化率进行模糊化处理,得到第一模糊量和第
二模糊量;根据所述第一模糊量、所述第二模糊量以及预设的模糊控制规则,得到模糊控制
量;对所述模糊控制量进行去模糊化处理,得到所述第二泵油控制量。
存在异常时,则将所述第二泵油控制量调整为0。
述第二泵油控制量进行求和,得到目标泵油控制量;根据所述目标泵油控制量对所述高压
油泵下一行程周期内泵油阶段的起始时刻进行控制。
化量;第一确定模块,用于根据所述油轨压力变化量,得到所述当前行程周期对应的燃油补
给量,并根据所述燃油补给量确定第一泵油控制量;第二确定模块,用于根据目标油轨压力
与当前的实际油轨压力之间的压力差、压力差变化率以及预设的模糊控制规则,确定第二
泵油控制量;控制模块,用于基于所述第一泵油控制量以及所述第二泵油控制量,对所述高
压油泵下一行程周期内泵油阶段的起始时刻进行控制,以控制高压共轨管路的燃油压力。
成包含电磁阀和油泵本体。所述发动机控制单元EMS包括存储器、处理器及存储在存储器上
并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现上述第一方面提供的
用于控制高压共轨燃油压力的方法的步骤。
的步骤。
到当前行程周期对应的燃油补给量,并根据燃油补给量确定第一泵油控制量,接着,根据目
标油轨压力与当前的实际油轨压力之间的压力差、压力差变化率以及预设的模糊控制规
则,确定第二泵油控制量,最后基于第一泵油控制量以及第二泵油控制量,对高压油泵下一
行程周期内泵油阶段的起始时刻进行控制,以控制高压共轨管路的燃油压力。上述方案中,
结合了前馈控制以及闭环模糊控制来对高压共轨管路中的燃油量进行控制,从而调节管路
中的燃油压力,由于前馈控制的响应速度快,有利于提高轨压控制的响应时间和稳定性,同
时,通过模糊控制策略能够进一步补偿实际油轨压力与目标油轨压力之间的偏差,更加精
准的对油轨燃油压力进行控制,能够在各工况下基于目标油压控制高压油泵,实现实际油
压快速稳定地跟随目标油压。
附图说明
书的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
具体实施方式
体特征是对本说明书实施例技术方案的详细的说明,而不是对本说明书技术方案的限定,
在不冲突的情况下,本说明书实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
泵总成包含电磁阀、油泵本体。高压油泵中的电磁阀为一种进气流量阀,通过发动机控制单
元EMS请求PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)信号控制高压油泵电磁阀,从而
控制高压共轨管路中的燃油体积流量,燃油体积流量的变化能够引起共轨管路中燃油压力
的变化。因此,可以通过对燃油体积流量的调节实现对燃油压力的控制。
Dead Center,BDC)过程中,油泵腔室内会吸收燃油;回流阶段是指将一部分燃油回流到低
压油路管路中;泵油阶段为是指将在吸油阶段吸收的燃油减去回流到低压油路油管的燃
油,便是进入共轨燃油管里的燃油。回流阶段和泵油阶段合并起来就是油泵执行器从下止
点BDC到达下一个上止点TDC的阶段。因此,本实施例中对高压油泵电磁阀的控制就是控制
泵油阶段的起始时刻。起始时刻确定后便确定了此次TDC‑BDC‑TDC行程过程中泵入燃油轨
道的燃油流量。
为4,也就是在一个发动机运行周期内,曲轴每转动720°/N=180°,高压油泵执行一次吸油、
回流和泵油的工作循环。
压的恒定,需要对任意一个行程周期执行前馈控制,得到第一泵油控制量,用于对预设周期
内燃油体积的变化量进行补给,以保持油轨压力的恒定。
变化量。需要说明的是,油轨压力的变化是高压油泵泵油可能存在泄漏,以及电控喷油器喷
油导致的。具体的,上述油轨压力变化量为高压油泵的当前行程周期中,结束时刻获取到的
油轨压力与起始时刻获取到的油轨压力之差。
动预设周期对应的油轨压力变化量。其中,预设周期为高压油泵的每个行程周期对应的曲
轴转动角度,也就是在一个发动机运行周期内,高压油泵执行器完成一个行程周期(TDC‑
BDC‑TDC)需要曲轴转动的角度,例如,在发动机一个运行周期内,若油泵执行器执行4次行
程周期即TDC‑BDC‑TDC,则预设周期为180°。
时,读取油轨压力传感器采集的第二油轨压力,第二油轨压力与第一油轨压力之差即为高
压油泵当前行程周期内的油轨压力变化量。
管路中燃油的弹性模量、上述油轨压力变化量以及预设的高压共轨管道体积,确定当前行
程周期对应的燃油补给量。
确定出对应的弹性模量。
如,在一种应用场景中,初始燃油体积可以为45ml;dV为末态与初始燃油体积的变化量,也
就是当前行程周期的燃油体积变化量。
量,确定为当前行程周期对应的燃油补给量。
程周期的燃油体积变化量后,可以进一步基于当前燃油温度对所确定的燃油体积变化量进
行修正,得到当前行程周期对应的燃油补给量。这样能够得到更准确的燃油补给量,有利于
提高前馈控制的准确性。
以包括:根据所确定的燃油体积变化量、高压共轨管路中的当前燃油温度以及预设对应关
系,确定目标修正因子;然后,基于目标修正因子对所确定的燃油体积变化量进行修正,得
到当前行程周期对应的燃油补给量。
正因子之间的预设对应关系表,表1中,dV表示曲轴角度旋转180°燃油体积产生的变化量,
TRailFuel表示燃油温度,k(dV,TRailFuel)表示修正因子。
(dV,TRailFuel)=0.02×1.182=0.02364ml。
泵油量VPumpMax用于表征高压油泵的最大泵油能力,最大泵油能力为高压油泵的性能决定
的,可以用泵油阶段的起始点到泵油阶段结束点这段时间内对应的燃油体积来表示,在一
种应用场景中,VPumpMax为0.228ml。
特性引入前馈控制量,“早知道”闭环控制请求,有利于提高油泵控制的响应时间和稳定性。
为目标油轨压力与实际油轨压力之间的压力差除以时间间隔得到,该时间间隔是指从获取
到目标油轨压力到检测到当前实际油轨压力经过的时间。
范围有一定的敏感,本实施例中,可以采用三角形或梯形的隶属函数,有利于计算隶属度,
具体如图3所示。
器的输出为:模糊控制量。上述根据目标油轨压力与当前的实际油轨压力之间的压力差、压
力差变化率以及预设的模糊控制规则,确定第二泵油控制量的过程可以包括:分别将目标
油轨压力与当前的实际油轨压力之间的压力差,以及压力差变化率进行模糊化处理,得到
第一模糊量和第二模糊量;根据第一模糊量、第二模糊量以及预设的模糊控制规则,得到模
糊控制量;对所述模糊控制量进行去模糊化处理,得到第二泵油控制量。
明。当然,具体实施过程中,所划分的模糊集数量以及论域的设置范围可以根据实际需要以
及多次试验设置。
大(NB)。需要说明的是,论域选择为[‑5,5]的原因是在表明油压在‑5MPa和5MPa之间(油压
差较小)时才进行调整控制规则,从而提高控制精度(油压差大采用“大步调”,提高控制响
应时间,油压差小采用“小步调”,控制响应精度),其模糊集隶属函数如图3所示。其中,负大
(NB)表明实际油压比目标油压低3MPa左右;负小(NS)表明实际油压比目标油压低1MPa左
右;零(ZO)表明实际油压与目标油压接近;正小(PS)表明实际油压比目标油压高1MPa左右;
正大(PB)表明实际油压比目标油压高3MPa左右。
模块控制规则属于正大(NB)。论域选择为[‑4,4]的原因是在表明油压在‑4MPa/s和4MPa/s
之间(油压差变化率较小)时才进行调整控制规则,从而提高控制精度(油压差变化率大采
用“大步调”,提高控制响应时间,油压差变化率小采用“小步调”,控制响应精度)。其中,负
大(NB)表明油轨压力差变化率为‑1.5MPa/s左右;负小(NS)表明油轨压力差变化率为‑
0.5MPa/s左右;零(ZO)表明温差变化率为0MPa/s左右;正小(PS)表明油轨压力差变化率为
0.5MPa/s左右;正大(PB)表明油轨压力差变化率为1.5MPa/s左右。
模糊控制量基本保持不变”;“油轨实际油压低于目标油压越多、油压下降速度越快,模糊控
制量减小越大”。
控制量。
实现闭环控制,可以在一定程度上模仿人的控制,不需要准确的控制对象模型,能够将相关
专家的知识和思维、学习与推理、联想和决策过程由计算机来实现辨识和建模,并进行控
制,实现自整定,进一步提高油轨压力的控制精度。
在不同工况下对油压的要求。
量调整为0。油轨压力传感器存在异常说明油轨压力传感器出现故障,此时会导致闭环控制
不准确,因此需要将第二泵油控制量调整为0,此时,最终用于控制高压油泵电磁阀的为前
馈控制部分输出的第一泵油控制量。
制,以调整高压油泵下一行程周期内的泵油阶段的起始时刻,从而实现对燃油压力的控制。
量,泵油阶段的起始时刻延迟,可以减少泵入共轨管路中的燃油流量,从而达到控制共轨管
路中燃油压力的效果。
油压力的控制。由于前馈控制响应速度快,通过准确识别高压油泵工作特性引入前馈控制
量,“早知道”闭环控制请求,能够有效地弥补闭环控制的延迟,显著提高燃油压力控制的响
应时间和稳定性。在此基础上,将相关专家的知识和思维、学习与推理、联想和决策过程由
计算机来实现辨识和建模,并进行控制,实现自整定,能够进一步升级油轨压力的智能化控
制,补偿实际油轨压力与目标油轨压力之间的偏差,有利于实现对油轨燃油压力的准确控
制,能够在各工况下基于目标油压控制高压油泵,实现实际油压快速稳定地跟随目标油压
的技术效果。
所示,该装置50包括:
的油轨压力变化量,其中,预设周期为高压油泵的每个行程周期对应的曲轴转动角度。
设置的燃油体积变化量、燃油温度与预设修正因子之间的对应关系;
模糊量;根据所述第一模糊量、所述第二模糊量以及预设的模糊控制规则,得到模糊控制
量;对所述模糊控制量进行去模糊化处理,得到所述第二泵油控制量。
泵下一行程周期内泵油阶段的起始时刻进行控制。
述,具体实施过程可以参照上述第一方面提供的方法实施例,此处将不做详细阐述说明。
油轨压力传感器、电控高压油泵总成、高压共轨管路和电控喷油器。其中,高压油泵总成包
含电磁阀和油泵本体。如图6所示,发动机控制单元EMS可以包括:存储器604、一个或多个处
理器602及存储在存储器604上并可在处理器602上运行的计算机程序,处理器402执行该程
序时实现前文第一方面提供的用于控制高压共轨燃油压力的方法的任一实施例的步骤。
储器的各种电路链接在一起。总线600还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之
类的各种其他电路链接在一起,这些都是本领域所公知的,因此,本文不再对其进行进一步
描述。总线接口605在总线600和接收器601和发送器603之间提供接口。接收器601和发送器
603可以是同一个元件,即收发机,提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处
理器602负责管理总线600和通常的处理,而存储器604可以被用于存储处理器602在执行操
作时所使用的数据。
示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
程序被处理器执行时实现前文第一方面提供的用于控制高压共轨燃油压力的方法的任一
实施例的步骤。
一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机
程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器
以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用
于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的设
备。
令设备的制造品,该指令设备实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或
多个方框中指定的功能。
其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一
个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包
含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括
没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素
的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“两个以上”包括两个或大于两
个的情况。
优选实施例以及落入本说明书范围的所有变更和修改。
术的范围之内,则本说明书也意图包含这些改动和变型在内。