[发明专利]直喷汽油机共轨燃油系统的轨压控制方法

摘要

本发明公开了直喷汽油机共轨燃油系统的轨压控制方法，步骤：1.建立直喷汽油机共轨燃油系统的数学模型：1)建立高压泵数学模型；2)建立共轨数学模型；3)建立喷油器数学模型。2.简化共轨燃油系统的数学模型。3.基于共轨燃油系统模型设计控制算法并整理控制算法形式。4.轨压传感器滤波及信号传输延时处理：通过单片机的AD通道采集轨压信号并采用滤波算法去除个别误差点及信号干扰；设计轨压传感器(7)信号测取试验。5.测取压力控制阀特性将控制算法的输出转换为压力控制阀动作时刻：测取压力控制阀(5)特性，得到压力控制阀(5)开关动作延时与车载电瓶电压的关系；建立压力控制阀(5)开启角度与高压泵(3)进流量的关系。

主权项

1.一种直喷汽油机共轨燃油系统的轨压控制方法，其特征在于，所述的直喷汽油机共轨燃油系统的轨压控制方法的步骤如下：1)建立直喷汽油机共轨燃油系统的数学模型：(1)建立高压泵数学模型：(11)其中：p_p.高压泵腔内压强，单位，Pa；K_f.燃油的体积弹性模量，单位，Pa；θ.凸轮转角，单位，rad；v_p(θ).高压泵体积，单位，m³；A_p.高压泵柱塞截面积，单位，m²；ω_rpm.凸轮转速，单位，r/min；h_p.柱塞升程，单位，m；P_t.低压电动燃油泵出口油压，单位，Pa；A_tp.高压泵入油口截面积，单位，m²；c_tp.流量系数；U.压力控制阀的开关控制量，为0或1，表示压力控制阀打开及关闭状态；sgn().表示燃油流向的符号函数；ρ.燃油的密度，单位，kg/m³；p_r.共轨内燃油压力，单位，Pa；A_pr.共轨端入油口截面积，单位，m²；c_pr.流量系数；q₀.柱塞和柱塞腔间间隙漏油量，单位，m³/s；(2)建立共轨数学模型：其中：V_r.共轨体积，单位，m³；p_i.喷油器内燃油压力，单位，Pa；A_ri.喷油器入油口截面积，单位，m²；c_ri.喷油器入口端流量系数；(3)建立喷油器数学模型：其中：下脚标中的k表示喷油器的序号，k取1、2、3或4；p_ik.第k个喷油器内燃油压力，单位，Pa；A_rik.第k个喷油器入油口截面积，单位，m²；c_rik.第k个喷油器入口端流量系数；p_cylk.第k个气缸内压力，单位，Pa；V_ik.第k个喷油器内腔体积，单位，m³；A_ik.第k个喷油器喷孔截面积，单位，m²；c_ik.第k个喷油器喷孔处流量系数；E_Tk.第k个喷油脉宽，当喷油器喷油时其值为1，其它情况为0；2)简化共轨燃油系统的数学模型：其中：分别选取高压泵内燃油压力p_p及共轨内燃油压力p_r为共轨燃油系统的状态变量x₁及x₂；K_f.燃油的体积弹性模量，单位，Pa；θ.凸轮转角，单位，rad；v_p(θ).高压泵体积，单位，m³；A_p.高压泵柱塞截面积，单位，m²；ω_rpm.凸轮转速，单位，r/min；h_p.柱塞升程，单位，m；u为控制量，即高压泵入口处的燃油流量，单位，m³/s，U表示压力控制阀的开关控制量，其为0或1，表示阀体打开及关闭状态；P_t.低压电动燃油泵出口油压，单位，Pa；变量a₁表示为A_tp.高压泵入油口截面积，单位，m²，c_tp.流量系数，变量a₂表示为A_pr.共轨端入油口截面积，单位，m²，c_pr为流量系数，ρ.燃油的密度，单位，kg/m³；q₀.柱塞和柱塞腔间间隙漏油量，单位，m³/s；q_ri.共轨燃油系统喷油量，单位，m³/s；3)基于共轨燃油系统模型设计控制算法并整理控制算法形式：式中：B=-2z·Vr·vp(θ)kf2·a2·k1---(50)]]>C=-2z·Vr·vp(θ)Kf·a2·k2---(51)]]>其中：u.控制量即高压泵入口处的燃油流量，单位，m³/s；A_p.高压泵柱塞截面积，单位；ω_rpm.凸轮转速，单位，r/min；h_p.柱塞升程，单位，m；θ.凸轮转角，单位，rad；v_p(θ).高压泵体积，单位，m³；Vr.共轨体积，单位，m³；变量a₂表示为A_pr.共轨端入油口截面积，单位，m²，c_pr.流量系数；q₀.柱塞和柱塞腔间间隙漏油量，单位，m³/s；q_ri.共轨燃油系统喷油量，单位，m³/s；K_f.燃油的体积弹性模量，单位，Pa；k₁及k₂.控制律参数，x₁.高压泵内燃油压力的状态变量，单位，Pa；x₂.共轨内燃油压力的状态变量，单位，Pa；x_2d.期望轨压，单位，Pa；状态变量4)轨压传感器滤波及信号传输延时处理：a.通过单片机的AD通道采集10次轨压信号并做平均，采用滤波算法去除个别误差点及信号干扰；b.设计轨压传感器(7)信号测取试验，并进行数据测取及处理，将信号传输及响应延时考虑为一阶惯性环节的延迟τ，搭建硬件单元克服轨压传感器(7)延时；5)测取压力控制阀特性将控制算法的输出转换为压力控制阀动作时刻：a.实验测取压力控制阀(5)特性，得到压力控制阀(5)开关动作延时与车载电瓶电压的关系；b.通过实验建立压力控制阀(5)开启角度与高压泵(3)进流量的关系，将所设计的控制律即式转变为实际的压力控制阀(5)的动作，实现共轨(8)内压力的实时控制；式中：B=-2z·Vr·vp(θ)kf2·a2·k1---(50)]]>C=-2z·Vr·vp(θ)Kf·a2·k2---(51)]]>其中：u.控制量即高压泵入口处的燃油流量，单位，m³/s；A_p.高压泵柱塞截面积，单位；ω_rpm.凸轮转速，单位，r/min；h_p.柱塞升程，单位，m；θ.凸轮转角，单位，rad；v_p(θ).高压泵体积，单位，m³；V_r.共轨体积，单位，m³；变量a₂表示为A_pr.共轨端入油口截面积，单位，m²，c_pr.流量系数；q₀.柱塞和柱塞腔间间隙漏油量，单位，m³/s；q_ri.共轨燃油系统喷油量，单位，m³/s；K_f.燃油的体积弹性模量，单位，Pa；k₁及k₂.控制律参数，x₁.高压泵内燃油压力的状态变量，单位，Pa；x₂.共轨内燃油压力的状态变量，单位，Pa；x_2d.期望轨压，单位，Pa；状态变量