专利名称：基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于直喷式内燃机领域，特别涉及一种通过比较目标油轨压力和实际油轨压力的波动来调控阀门的开度，从而实现油轨压力闭环控制的内燃机直喷方法及系统。
背景技术：
目前，汽油直喷技术通过喷油器短时间内向汽缸直接喷入高压燃油，可以明显的改善油气混合情况、燃烧条件以及发动机的泵气和热损失，从而明显的改善发动机的燃油效率和排放，是汽油机的发展方向。然而，由于系统需要在短时间内向汽缸喷入大量的燃油，这就会导致喷油回路的压力波动较大，而这种波动会影响实际的喷油量以及油气混合的状况。针对这个问题，中国专利(申请号200810168729)提出了将燃料喷射到直喷式发动机中的系统及方法，它在发动机膨胀冲程期间启动燃料喷射到燃烧室内，在发动机排气冲程期间将燃料喷射到燃烧室内，在发动机进气冲程期间将燃料喷射到燃烧室内，和在发送机压缩冲程期间终止燃料喷射到燃烧室内。它主要利用压力传感器感测油轨压力，然后在发动机的四个冲程中，根据感测的压力触发喷射燃料，只是增设了喷射步骤，仍然没有解决因。鉴于上述技术现状，本发明通过比较目标油轨压力和实际油轨压力的波动来调控阀门的开度，来使油轨压力保持稳定，从而消除因喷油回路的压力波动较大，而影响实际喷油量的缺陷。
发明内容
本发明要解决的问题是，在发动机运行过程中，特别是加速或者减速阶段，由于油轨压力的较大波动，从而难以实现预期的喷油量。通过比较目标油轨压力和实际油轨压力的波动来调控阀门的开度，来使油轨压力保持稳定。本发明的目的之一，是提供一种基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷方法，该方法包括有如下步骤步骤1，基于各关联因素计算目标油轨压力，并结合前馈修正计算对该目标油轨压力进行修正；步骤2，针对特定喷油正时，采集实际油轨压力；步骤3，将前述的目标油轨压力和实际油轨压力进行比较，得出压力的波动情况；步骤4，根据油轨压力的波动情况，调整阀门的开度。作为对本发明的一种改进，所述的各关联因素，包括发动机状态参数、期望的喷油量和喷油时间、扭矩协调因素，以及系统当前温度。作为对本发明的一种改进，所述的特定喷油正时，是指发动机的起动阶段、加速阶段、减速阶段中至少其一。作为对本发明的一种改进，步骤3中，将所述的目标油轨压力和实际油轨压力进行比较，具体为(1)对实际油轨压力和目标油轨压力进行比较，并滤波以预测当前工作循环下，压力的波动情况，(2)根据油轨的压力差计算PID差。作为对本发明的一种改进，步骤4中，在调整阀门的开度时，引入由于电源电压对阀门的执行产生影响的电压修正。本发明的另一目的，是提供一种基于前述的基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷方法的系统，该系统包括有压力传感器，它是用以检测油轨中的压力并传送指示该压力的信号的功能结构；阀门，它是通过接收微控制器的指令，来控制内燃机中燃料的进出状态的结构装置；控制器，它与压力传感器通信以接收压力信号，与阀门通信以发送操作指令，该微控制器包括有通过比较目标油轨压力和实际油轨压力的波动情况来调整阀门的开度的控制逻辑单元。作为对本发明的一种改进，所述的控制逻辑单元，包括有(1)目标油轨压力模块， 它是基于各关联因素计算目标油轨压力，并结合前馈修正计算对该目标油轨压力进行修正的功能模块，(2)实际油轨压力模块，它是针对特定喷油正时，经由压力传感器来获取实际油轨压力的功能模块，(3)压力波动判断模块，它是将经由目标油轨压力模块获得的目标油轨压力和实际油轨压力模块获得的实际油轨压力进行比较，并得出压力的波动情况的功能模块，(4)调控指令发送模块，它是根据经由压力波动判断模块获得的油轨压力的波动情况，来得出阀门的调整开度，并将该调控指令发送至阀门的功能模块。作为对本发明的一种改进，所述的控制逻辑单元，还包括有电压修正模块，它是根据由于电源电压对阀门的执行产生影响的电压修正，来调整阀门的开度的功能模块。作为对本发明的一种改进，所述的各关联因素，包括发动机状态参数、期望的喷油量和喷油时间、扭矩协调因素，以及系统当前温度。作为对本发明的一种改进，所述的特定喷油正时，是指发动机的起动阶段、加速阶段、减速阶段中至少其一。本发明的优点在于本发明对应着现有的内燃机、压力传感器和控制器而设置有阀门和对应的逻辑控制单元，该逻辑控制单元主要包括目标油轨压力模块、实际油轨压力模块、压力波动判断模块和调控指令发送模块，通过比较目标油轨压力和实际油轨压力，得出压力波动来调控阀门的开度，来使油轨压力保持稳定，从而消除因喷油回路的压力波动较大，而影响实际喷油量的缺陷。
下面结合附图对本发明进行更详细的说明。图1是本发明所述的系统的结构示意图。图2是本发明所述的系统的原理框图。图3是利用本发明进行压力控制的流程图。图4是利用本发明进行压力控制的效果示意图。
具体实施方式
下面参照附图，结合具体实施例对本发明做进一步的说明。首先，参照图1所示的本发明所述的系统的结构示意图，图2所示的本发明所述的系统的原理框图，以及图3所示的利用本发明进行压力控制的流程图，对本发明进行整体描述。如图1所示，该基于油轨压力闭环控制的汽油直喷系统，整体上对应着附图标记 100所示的硬件结构而设置。它包括内燃机110、燃料系统120和控制系统130，其中该燃料系统120经由控制系统130的控制来实现向内燃机110中提供包括汽油等在内的燃料。作为举例而非限定，具体地，所述的内燃机110包括气缸111和设置在其端部的气缸盖112，位于气缸111内的活塞113，以及穿过气缸盖112进入气缸111内的火花塞114。其中，气缸盖112和活塞 113连同气缸111的内壁，共同构成了燃烧室115。所述的燃料系统120，包括低压燃料泵121、高压燃料泵122、第一燃料管线123、第二燃料管线124、油轨125和燃料喷射器127，其中，燃料喷射器127设置在气缸盖112中心。 在本发明中，该燃料箱121中装有可燃烧的燃料，优选汽油。所述的控制系统130，包括压力传感器131和控制器132。其中，压力传感器131 是用以检测油轨中的压力并传送指示该压力的信号的功能结构，在本发明中，它对应着油轨125而设置。控制器132，是例如一种电子装置，该电子装置具有预编程的数字计算机或处理器、控制逻辑、用于存储数据的存储器和至少一个I/O外围设备。作为本发明的创新之处，对应着油轨125，在偏离第二燃料管线124的一端，设置有阀门133，该阀门133是通过接收控制器132的指令，来控制内燃机110中燃料的进出状态的结构装置。进一步，控制器132与压力传感器131通信以接收压力信号，与阀门133通信以发送操作指令。在控制器132中，设置有通过比较目标油轨压力和实际油轨压力的波动情况来调整阀门133的开度的控制逻辑单元。如图2所示，设置在控制器131中的控制逻辑单元200，包括有目标油轨压力模块 210、实际油轨压力模块220、压力波动判断模块230和调控指令发送模块M0，具体地，其中的目标油轨压力模块210，它基于各关联因素计算目标油轨压力，并结合前馈修正计算对该目标油轨压力进行修正。这里所述的各关联因素包括发动机状态参数、期望的喷油量和喷油时间、扭矩协调因素，以及系统当前温度。其中的实际油轨压力模块220，它针对特定喷油正时，经由压力传感器132来获取实际油轨压力的功能模块。这里所述的特定喷油正时是指发动机的起动阶段、加速阶段、减速阶段中至少其一。其中的压力波动判断模块230，它将经由目标油轨压力模块210获得的目标油轨压力和实际油轨压力模块220获得的实际油轨压力进行比较，并得出压力的波动情况。其中的调控指令发送模块M0，它根据经由压力波动判断模块230获得的油轨压力的波动情况，来得出阀门133的调整开度，并将该调控指令发送至阀门133。进一步地，所述的控制逻辑单元200，还包括有电压修正模块250，它根据由于电源电压对阀门133的执行产生影响的电压修正，来调整阀门133的开度。结合图1所示的结构示意图和图2所示的原理框图，下面，参照图3所示的方法的流程图，对其进行详细解释。步骤1，基于各关联因素计算目标油轨压力，并结合前馈修正计算对该目标油轨压力进行修正。利用目标油轨压力模块210基于系统内的各关联因素，例如，发动机状态参数、期望的喷油量和喷油时间、扭矩协调因素，以及系统当前温度等等，来计算目标油轨压力的期望值，并结合前馈修正计算对该目标油轨压力进行修正，从而得出一个在保持压力稳定状况下的理想的目标油轨压力值。步骤2，针对特定喷油正时，采集实际油轨压力。控制器132经由实际油轨压力模块220与压力传感器131通信以接收油轨在特定喷油正时，所对应的压力信号。这里所说的特定喷油正时，是指发动机的起动阶段、加速阶段或者减速阶段。在本发明中，优选在前述阶段喷油起始过程中，使油轨压力发生波动的对应时间。步骤3，将前述的目标油轨压力和实际油轨压力进行比较，得出压力的波动情况。 通过压力波动判断模块230，将经由目标油轨压力模块210获得的目标油轨压力和实际油轨压力模块220获得的实际油轨压力进行比较，并得出压力的波动情况。将所述的目标油轨压力和实际油轨压力进行比较，具体为(1)对实际油轨压力和目标油轨压力进行比较， 并滤波以预测当前工作循环下，压力的波动情况，(2)根据油轨的压力差计算PID差。步骤4，根据油轨压力的波动情况，调整阀门133的开度。根据经由压力波动判断模块230获得的油轨压力的波动情况，来得出阀门133的调整开度，并将该调控指令发送至阀门133。同时，在调整阀门133的开度时，引入由于电源电压对阀门133的执行产生影响的电压修正。通过图1-3所示的方式使得油轨压力在喷油过程中相对稳定，其对应的效果如图 4所示，具体地，图中虚线所示为油轨压力不控制时的曲线，实线为油轨压力受控时曲线，其中ADD 时刻对应于PVC阀的ADD修正开始有效，INJ对应于喷油器开始喷油，MAX对应于油轨出油量达到最大，END对应于本个喷油循环结束。由图中，可以明显看出通过对PVC阀的前馈与反馈控制相结合，可以有效的降低喷油波动。以上是对本发明的描述而非限定，基于本发明思想的其它实施方式，均在本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷方法，其特征在于该方法包括有如下步骤步骤1，基于各关联因素计算目标油轨压力，并结合前馈修正计算对该目标油轨压力进行修正；步骤2，针对特定喷油正时，采集实际油轨压力；步骤3，将前述的目标油轨压力和实际油轨压力进行比较，得出压力的波动情况；步骤4，根据油轨压力的波动情况，调整阀门的开度。
2.根据权利要求1所述的基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷方法，其特征在于所述的各关联因素，包括发动机状态参数、期望的喷油量和喷油时间、扭矩协调因素，以及系统当前温度。
3.根据权利要求1所述的基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷方法，其特征在于所述的特定喷油正时，是指发动机的起动阶段、加速阶段、减速阶段中至少其一。
4.根据权利要求1所述的基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷方法，其特征在于步骤3中，将所述的目标油轨压力和实际油轨压力进行比较，具体为(1)对实际油轨压力和目标油轨压力进行比较，并滤波以预测当前工作循环下，压力的波动情况，( 根据油轨的压力差计算PID差。
5.根据权利要求1所述的基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷方法，其特征在于步骤4中，在调整阀门的开度时，引入由于电源电压对阀门的执行产生影响的电压修正。
6.一种权利要求1至5任一所述的基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷系统，其特征在于，该系统包括有压力传感器，它是用以检测油轨中的压力并传送指示该压力的信号的功能结构；阀门，它是通过接收微控制器的指令，来控制内燃机中燃料的进出状态的结构装置；控制器，它与压力传感器通信以接收压力信号，与阀门通信以发送操作指令，该微控制器包括有通过比较目标油轨压力和实际油轨压力的波动情况来调整阀门的开度的控制逻辑单元。
7.根据权利要求6所述的基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷系统，其特征在于所述的控制逻辑单元，包括有，目标油轨压力模块，它是基于各关联因素计算目标油轨压力，并结合前馈修正计算对该目标油轨压力进行修正的功能模块，实际油轨压力模块，它是针对特定喷油正时，经由压力传感器来获取实际油轨压力的功能模块，压力波动判断模块，它是将经由目标油轨压力模块获得的目标油轨压力和实际油轨压力模块获得的实际油轨压力进行比较，并得出压力的波动情况的功能模块，调控指令发送模块，它是根据经由压力波动判断模块获得的油轨压力的波动情况，来得出阀门的调整开度，并将该调控指令发送至阀门的功能模块。
8.根据权利要求6所述的基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷系统，其特征在于所述的控制逻辑单元，还包括有电压修正模块，它是根据由于电源电压对阀门的执行产生影响的电压修正，来调整阀门的开度的功能模块。
9.根据权利要求6所述的基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷系统，其特征在于所述的各关联因素，包括发动机状态参数、期望的喷油量和喷油时间、扭矩协调因素，以及系统当前温度。
10.根据权利要求6所述的基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷系统，其特征在于所述的特定喷油正时，是指发动机的起动阶段、加速阶段、减速阶段中至少其一。
全文摘要
本发明提出了一种基于油轨压力闭环控制的内燃机直喷方法及系统，属于直喷式内燃机领域。它对应着现有的内燃机、压力传感器和控制器而设置有阀门和对应的逻辑控制单元，具体为，基于各关联因素计算目标油轨压力，并结合前馈修正计算对该目标油轨压力进行修正；针对特定喷油正时，采集实际油轨压力；将前述的目标油轨压力和实际油轨压力进行比较，得出压力的波动情况；根据油轨压力的波动情况，调整阀门的开度。它通过比较目标油轨压力和实际油轨压力的波动来调控阀门的开度，来使油轨压力保持稳定，从而消除因喷油回路的压力波动较大，而影响实际喷油量的缺陷。
文档编号F02D41/40GK102383957SQ20101026747
公开日2012年3月21日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者易迪华, 朱建希, 杨晋军, 焦志锋, 闵敏 申请人:朱建希