[发明专利]带十六烷值无传感器自动监测的高压共轨柴油发动机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及高压共轨柴油发动机控制无传感器自动监测。

背景技术

柴油发动机缸内燃料的燃烧点不由点火火花决定，而是由缸内压力、温度、喷油时间和燃油特性等决定。喷油时间是由控制器精确控制，汽缸内压力和温度可由许多方法测量或估算，但燃油特性比较难以确定。在燃油特性中，十六烷扮演着一个重要角色。不同的十六烷值，汽缸起燃时间不同，因而油耗、排放和发动机功率都会受影响，而且还会影响发动机运行的稳定性。在发动机低速低负荷情况下，十六烷值对发动机运行稳定性的影响更大。而柴油的十六烷值变化很大，可从35变到80。当十六烷值比较小时，燃油较重，燃烧性较差，点火延时较长。因此，如能根据十六烷值对发动机进行相应闭环反馈补偿控制，发动机的运转性能受十六烷值的影响就会降低甚至消除。要进行闭环控制，如能对十六烷值进行实时监测就很有帮助，但直接测量昂贵和暂不适用。CN101029603A公开的是一种发动机所用燃料十六烷值的检测装置，以检测发动机的操作状态、燃烧状态参数，并根据检测到的燃烧状态参数来确定燃烧速度，从而确定十六烷值，这种装置必须增加各种传感器来获取发动机的操作状态和燃烧状态的参数。

本发明不用另增传感器而对十六烷值进行间接实时监控，从而对柴油发动机进行闭环反馈补偿控制以使发动机在不同十六烷值的燃油情况下保持高性能的运行状态。

发明内容

实验研究证明，当柴油中十六烷数值不同时，发动机机体的震动能量有很大变化，但震动颤律很小，十六烷数值越小，震动能量越大。因此对震动能量进行分析就可以间接得到十六烷数值的大小。得到十六烷值后，对发动机进行相应补偿控制，就形成了系统闭环，从而在不同燃油的情况下，发动机的性能都能得到保证。根据以上研究结果，本发明披露一种方法，利用柴油机上的爆震传感器的信号，直接用于对十六烷值的实时检测。即由控制系统在合适的时间窗口从爆震传感器获取信号，然后对其进行滤波，滤去因气缸阀门开、闭等其它因素形成的噪音，保留发动机气缸起燃时的震动强度等信息。滤波后的信号经过标准方差计算，依据标准方差变化率与十六烷值之间的关系，可以间接得到十六烷的测定值；根据间接测得的十六烷值，可以对高压共轨柴油机控制系统的燃油喷射时间进行闭环反馈补偿控制，从而使发动机工作性能大大提高。图1为实测的某一柴油发动机运行时十六烷数值与震动标准方差的关系表，图2为发动机体震动信号处理流程。在该种方法的基础上，本发明涉及一种带十六烷值无传感器自动监测的高压共轨柴油发动机控制系统。该控制系统由燃油喷射电子控制单元(ECU)、爆震信号接收装置、缸体震动信号滤波处理装置、发动机工作状态变化信号处理装置、起燃点观察器、十六烷值比较电路、发动机燃油控制补偿电路、发动机燃油闭环控制电路及电磁阀组成。图3为闭环控系统工作框图。控制系统工作过程如下：当发动机工作时，控制系统在气缸燃油燃烧的合适时间，控制系统从爆震传感器获取气缸震动时的强度信息，经带通滤波器去除因气缸阀门开、闭等其它因素形成的噪音，保留发动机气缸起燃的时间和震动强度等信息。滤波后的信号经过标准方差计算，依据标准方差变化率与十六烷值之间的关系，可以间接得到即时的十六烷值，根据十六烷值和当时的发动机负荷变化、发动机转速变化和发动机尾气的排放状况等因素，对高压共轨柴油机控制系统的燃油喷射时间进行闭环反馈补偿控制。从而使发动机工作性能大大提高。

附图说明

图1为实测得到的十六烷数值与震动标准方差的关系；

图2为发动机体震动信号处理流程；

图3为闭环控制系统工作框图；

图4为实测的各气缸震动信号的标准方差值。

具体实施方式