[实用新型]用于控制柴油发动机的高压共轨系统的设备

说明书

技术领域

本实用新型一般性地涉及柴油发动机的技术领域，更特别地涉及用于控制柴油发动机的高压共轨系统的设备。

背景技术

随着能源危机日趋严重，各种节能技术已经成为全世界内燃机行业所关注的焦点问题。也正是由于这个原因，柴油发动机越来越受到关注。与汽油机相比，柴油发动机有很多优势：废气排放降低，在车速较低时具有更有优势的加速性能，平均燃油消耗低，并且能提供更多的驾驶乐趣。然而，与汽油机相比，柴油发动机的排放控制又是一个难点。为满足排放标准，高压共轨技术已成为业内人士关注的热点。

在现有柴油发动机的高压共轨燃油喷射系统(在下文中，简称为高压共轨系统)中，对共轨管腔内的燃油压力(即，轨压)控制采用的是PID类型的控制策略，这需要进行大量的标定工作。此外，基于现有的PID控制策略，在发动机的某些工况条件下，轨压的实际值与轨压的目标值之间会产生较大的偏差，这导致了燃油喷射系统中燃油实际喷射量与燃油目标喷射量之间出现较大的误差，因而直接影响了发动机的功率和各缸喷油的一致性。

正是基于这个原因，开发先进的高压共轨系统的燃油压力控制策略对提高发动机性能和减少标定工作而言是至关重要的。为此，本领域存在对高压共轨系统的控制技术进行改进的需要

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型公开了一种用于控制柴油发动机的高压共轨系统的改进技术，以克服或者至少部分消除现有技术中存在的至少一些缺陷。

根据本实用新型，提供了一种用于控制柴油发动机的高压共轨系统的设备。该设备可以包括工况参数获取装置，配置用于获取与高压共轨系统相关的工况参数；控制量确定装置，其与所述工况参数获取装置耦合，配置用于依据所述工况参数、高压共轨管腔内燃油压力的目标值和基于表征该高压共轨系统的物理模型而设计的控制模型，来确定用于控制所述高压共轨系统的控制量，所述控制量为流量计量单元电磁阀的等效横截面积；以及驱动信号确定装置，其与所述控制量确定装置耦合，配置用于根据确定的控制量，来确定用于驱动所述流量计量单元的驱动信号。

在根据本实用新型的一个优选实施方式中，该设备可以进一步包括：观测值确定装置，其与所述工况参数获取装置和所述控制量确定装置耦合，配置用于依据所述工况参数以及基于所述物理模型而设计的观测器模型，来确定高压油泵柱塞腔内燃油压力的观测值，以供所述控制量确定装置来确定所述控制量。

在根据本实用新型的又一优选实施方式中，观测器模型可以配置为通过为物理模型中的柱塞泵腔内燃油压力表达式和高压共轨管腔内燃油压力表达式分别增加调整项，并选择使得调整后的两个表达式均稳定和收敛的调整因子来设计。

在根据本实用新型的再一优选实施方式中，观测值确定装置可以进一步配置用于：依据工况参数以及观测器模型，来确定高压共轨管腔内燃油压力的观测值，以供控制量确定装置来确定控制量。

在根据本实用新型的另一优选实施方式中，工况参数获取装置配置用于获取包括高压油泵柱塞冲程、高压油泵柱塞运动线速度、柱塞泵腔内燃油压力和高压共轨管腔内燃油压力的工况参数。

在根据本实用新型的又一优选实施方式中，物理模型可以通过以下各项来表征：流量计量单元燃油流出流量表达式；柱塞泵腔内燃油压力表达式；柱塞泵腔燃油流出流量表达式；高压共轨管腔内燃油压力表达式；以及喷油器燃油喷出流量表达式。

在根据本实用新型的再一优选实施方式中，控制模型可以包括配置用于产生前馈控制分量的前馈控制器。

在根据本实用新型的另一优选实施方式中，前馈控制器产生可以由下式表示的前馈控制分量u_FF：其中b₁、b₂和b₃为控制系数，且基于获取的所述工况参数和所述物理模型相关的常量参数而确定；以及为高压油泵柱塞运动线速度。

在根据本实用新型的又一优选实施方式中，控制模型可以包括配置用于产生反馈控制分量的反馈控制器。

在根据本实用新型的再一优选实施方式中，前馈控制器产生可由下式来表示的反馈控制分量u_FB：其中e为所述高压共轨管腔内燃油压力与其目标值之间的误差；b₃为控制系数，且基于获取的所述工况参数和所述物理模型的相关常量参数而确定；以及k_p，k_i和k_d分别为针对比例控制、积分控制和微分控制的控制系数，且k_p，k_i和k_d被选择为使高压共轨系统稳定。