带有保护和延时补偿的柴油发动机喷油提前角获取方法与流程

[0001]
本发明属于电控柴油发动机动力控制领域，具体涉及一种带有保护和延时补偿的柴油发动机喷油提前角获取方法。


背景技术：

[0002]
柴油机具有输出扭矩大，经济性能好等优点，越来越受广泛使用。但是柴油机排放造成环境污染已经引起人们的日益关注，影响柴油机排放的因素众多，而喷油提前角对柴油机的经济性、动力性、排放性能的影响比其它参数更为显著。喷油提前角过早或过迟均会直接影响燃油完全燃烧的程度，进而影响柴油机的输出功率；不合适的喷油提前角会增加柴油机的燃油消耗，导致工作粗暴，燃烧温度过高，部件承受的热负荷增加，甚至会出现拉缸、敲缸、断活塞环、气动式倒转、加速缸套气蚀等一系列不良后果。
[0003]
传统的柴油发动机喷油提前角控制方法主要基于发动机转速和喷油量，这种方法可以满足部分工况发动机控制要求，但是很难满足发动机全工况和异常状态下的喷油提前角的控制要求。


技术实现要素：

[0004]
为了解决现有方式无法满足发动机全工况和异常状态下的喷油提前角的控制要求，而造成的发动机喷油消耗增加，燃烧效率低，排放比较高，发动机易损等问题，本发明提供了一种带有保护和延时补偿的柴油发动机喷油提前角获取方法。
[0005]
本发明的具体技术方案如下：
[0006]
本发明提供了一种带有保护和延时补偿的柴油发动机喷油提前角获取方法，包括以下步骤：
[0007]
步骤1：设置查询表
[0008]
根据发动机型号和喷油器型号设置查询表map1、查询表map2、查询表map3、查询表map4和查询表map5，并导入发动机控制器内；
[0009]
查询表map1表示发动机转速n
speed
和总喷油量fuel
total
以及初始喷油提前角soi
ref
三者之间的关系；
[0010]
查询表map2表示发动机转速n
speed
和总喷油量fuel
total
以及最大输出提前角soi
max
三者之间的关系；
[0011]
查询表map3表示包含发动机转速n
speed
和总喷油量fuel
total
以及最小输出提前角soi
min
三者之间的关系；
[0012]
查询表map4表示蓄电池电压vb与驱动电压喷油延时时间ti
voltdelay
之间的关系；
[0013]
查询表map5表示发动机轨压apc与轨压喷油延时时间ti
railpressdelay
之间的关系；
[0014]
步骤2：读取当前发动机运行参数
[0015]
所述当前发动机运行参数包括发动机转速n
speed
、蓄电池电压v
b
、发动机轨压apc、期望总喷油量fuel
total
、失火喷油提前限制角soi
misfire
、噪音控制提前角soi
anc
以及起动状
态喷油提前角soi
start
；
[0016]
步骤3：查表获取初始喷油提前角soi
ref
[0017]
根据步骤2读取的当前发动机转速n
speed
和期望总喷油量fuel
total
在查询表map1中进行查询，获得当前初始喷油提前角soi
ref
；
[0018]
步骤4：计算补偿喷油提前角
[0019]
将当前初始喷油提前角soi
ref
经步骤2读取的失火喷油提前限制角和噪音控制提前角进行限制，获得补偿喷油提前角soi
ontime
；
[0020]
步骤5：喷油提前角输出范围限制
[0021]
步骤5.1：根据步骤2读取的发动机转速n
speed
和期望总喷油量fuel
total
分别在查询表map2和查询表map3中查询，获得最大输出提前角soi
max
以及最小输出提前角soi
min
；
[0022]
步骤5.2：将补偿喷油提前角soi
ontime
经最大输出提前角soi
max
和最小输出提前角soi
min
限制后得到输出保护提前角soi
protect
；
[0023]
步骤6：获取期望喷油提前角
[0024]
根据发动机运行工况选择相应的期望喷油提前角；
[0025]
当发动机运行状态为起动状态，期望喷油提前角soi
cmd
为起动状态喷油提前角soi
start
；
[0026]
当发动机运行状态为非起动状态，期望喷油提前角soi
cmd
为输出保护提前角soi
protect
；
[0027]
步骤7：计算喷油器延时时间
[0028]
步骤7.1：根据步骤2读取的蓄电池电压v
b
在查询表map4中查询获得驱动电压喷油延时时间ti
voltdelay
；
[0029]
步骤7.2：根据步骤2读取的发动机轨压apc在查询表map5中查询获得轨压喷油延时时间ti
railpressdelay
；
[0030]
步骤7.3：将驱动电压喷油延时时间ti
voltdelay
与轨压喷油延时时间ti
railpressdelay
时间相加获得喷油器延时时间soti
delay
；
[0031]
步骤8：计算喷油器打开延时角度
[0032]
具体计算公式为：
[0033]
soi
delay
＝n
engine
*cad*soti
delay
[0034]
其中，cad为发动机每转一圈的角度，取值为360
°
，soti
delay
为喷油延时时间；
[0035]
步骤9：计算实际喷油提前角
[0036]
根据步骤8计算的喷油器打开延时角度和步骤6获取的期望喷油提前之和计算实际喷油提前角soi
out
。
[0037]
进一步地，上述步骤4中补偿喷油提前角soi
ontime
的具体计算公式为：soi
ontime
＝min(max(soi
ref
，soi
misfire
)，soi
anc
)。
[0038]
进一步地，上述步骤5.2中输出保护提前角soi
protect
的具体计算公式为：soi
protect
＝min(max(soi
ontime
，soi
min
)，soi
max
)。
[0039]
进一步地，上述步骤7.3中喷油器延时时间的计算公式为：soti
delay
＝ti
voltdelay
+ti
railpressdelay
。
[0040]
进一步地，上述步骤9中实际喷油提前角soi
out
的具体计算公式为：soi
out
＝soi
delay
+soi
cmd
。
[0041]
本发明的有益效果在于：
[0042]
本发明通过增加失火喷油提前限制角和噪音控制提前角对实际喷油提前角的影响提高了发动机可靠性和稳定性，通过增加最大输出提前角和最小输出提前角对喷油提前角输出范围进行保护，使得发动机不被损坏，通过增加喷油器打开延时角度提高了喷油精度，从而满足了发动机全工况和异常状态下的喷油提前角的控制要求，并且有效地改善柴油机的燃烧效率、燃油经济性，提高了动力性，降低排放污染物。
附图说明
[0043]
图1为本发明的实现流程图；
[0044]
图2为查询表map1的三维显示图；
[0045]
图3为喷油提前角外特性验证图。
具体实施方式
[0046]
如图1所示，本发明提供了一种带有保护和延时补偿的柴油发动机喷油提前角获取方法，其具体实现步骤如下：
[0047]
步骤1：设置查询表
[0048]
根据发动机型号和喷油器型号设置查询表map1、查询表map2、查询表map3、查询表map4和查询表map5，并导入发动机控制器内；
[0049]
查询表map1表示发动机转速n
speed
和总喷油量fuel
total
以及初始喷油提前角soi
ref
三者之间的关系；
[0050]
查询表map2表示发动机转速n
speed
和总喷油量fuel
total
以及最大输出提前角soi
max
三者之间的关系；
[0051]
查询表map3表示包含发动机转速n
speed
和总喷油量fuel
total
以及最小输出提前角soi
min
三者之间的关系；
[0052]
查询表map4表示蓄电池电压vb与驱动电压喷油延时时间ti
voltdelay
之间的关系；
[0053]
查询表map5表示发动机轨压apc与轨压喷油延时时间ti
railpressdelay
之间的关系；
[0054]
步骤2：读取当前发动机运行参数
[0055]
所述当前发动机运行参数包括发动机转速n
speed
、蓄电池电压v
b
、发动机轨压apc、期望总喷油量fuel
total
、失火喷油提前限制角soi
misfire
、噪音控制提前角soi
anc
以及起动状态喷油提前角soi
start
；
[0056]
步骤3：查表获取初始喷油提前角soi
ref
[0057]
根据步骤2读取的当前发动机转速n
speed
和期望总喷油量fuel
total
在查询表map1中进行查询，获得当前初始喷油提前角soi
ref
；
[0058]
步骤4：计算补偿喷油提前角
[0059]
为了保证发动机避免失火和噪音过大，将当前初始喷油提前角soi
ref
经步骤2读取的失火喷油提前限制角和噪音控制提前角进行限制，获得补偿喷油提前角soi
ontime
，计算方法如下：
[0060]
soi
ontime
＝min(max(soi
ref
，soi
misfire
)，soi
anc
)。
[0061]
步骤5：喷油提前角输出范围限制
[0062]
步骤5.1：根据步骤2读取的发动机转速n
speed
和期望总喷油量fuel
total
分别在查询表map2和查询表map3中查询，获得最大输出提前角soi
max
以及最小输出提前角soi
min
；
[0063]
步骤5.2：将补偿喷油提前角soi
ontime
经最大输出提前角soi
max
和最小输出提前角soi
min
限制后得到输出保护提前角soi
protect
；
[0064]
具体计算公式如下：
[0065]
soi
protect
＝min(max(soi
ontime
，soi
min
)，soi
max
)；
[0066]
步骤6：获取期望喷油提前角
[0067]
根据发动机运行工况选择相应的期望喷油提前角；
[0068]
当发动机运行状态为起动状态，期望喷油提前角soi
cmd
为起动状态喷油提前角soi
start
；
[0069]
当发动机运行状态为非起动状态，期望喷油提前角soi
cmd
为输出保护提前角soi
protect
；
[0070]
步骤7：计算喷油器延时时间
[0071]
步骤7.1：根据步骤2读取的蓄电池电压v
b
在查询表map4中查询获得驱动电压喷油延时时间ti
voltdelay
；
[0072]
步骤7.2：根据步骤2读取的发动机轨压apc在查询表map5中查询获得轨压喷油延时时间ti
railpressdelay
；
[0073]
步骤7.3：将驱动电压喷油延时时间ti
voltdelay
与轨压喷油延时时间ti
railpressdelay
时间相加获得喷油器延时时间soti
delay
，计算公式如下：
[0074]
soti
delay
＝ti
voltdelay
+ti
railpressdelay
[0075]
步骤8：计算喷油器打开延时角度
[0076]
具体计算公式为：
[0077]
soi
delay
＝n
engine
*cad*soti
delay
[0078]
其中，cad为发动机每转一圈的角度，取值为360
°
，soti
delay
为喷油延时时间；
[0079]
步骤9：计算实际喷油提前角
[0080]
根据步骤8计算的喷油器打开延时角度和步骤6获取的期望喷油提前之和计算实际喷油提前角soi
out
；具体计算公式如下：
[0081]
soi
out
＝soi
delay
+soi
cmd
。
[0082]
下面结合该喷油提前角的控制方法在某电子控制器中控制高压共轨柴油发动机项目中的实际应用，对该控制方法的实施及使用效果进行了验证，具体过程如下：
[0083]
针对某型高压共轨柴油发动机柴油机，缸数为6缸，排量为6.7，额定功率为300马力，峰值扭矩为850n。怠速转速为750r/min，采用上述方法开展发动机台架外特性控制，工作步骤如下：
[0084]
1、根据该发动机型号和喷油器型号设置查询表map1、查询表map2、查询表map3、查询表map4和查询表map5，并导入发动机控制器内；
[0085]
2、读取过程运行参数
[0086]
控制器上电，以10ms周期读取当前发动机运行参数信息：包括发动机转速n
speed
，蓄电池电压v
b
，发动机轨压apc，期望总喷油量fuel
total
，失火喷油提前限制角soi
misfire
、噪音
控制提前角soi
anc
以及起动状态喷油提前角soi
start
；
[0087]
3、查表获取初始喷油提前角soi
ref
[0088]
根据读取的发动机转速n
speed
和期望总喷油量fuel
total
查询map1，获得初始喷油提前角soi
ref
，见图2所示。
[0089]
4、按照上述步骤4计算补偿喷油提前角soi
ontime
[0090]
5、喷油提前角输出范围限制
[0091]
首先，根据步骤2读取发动机转速n
speed
和期望总喷油量fuel
total
查询map2获得最大输出提前角soi
max
，为了验证方便，map2统一设为25℃；通过发动机转速n
speed
和期望总喷油量fuel
total
查询map3获得最小输出提前角soi
min
，为了验证方便，map3统一设为-10℃；
[0092]
其次，补偿喷油提前角soi
ontime
经最大输出提前角soi
max
和最小输出提前角soi
min
限制后得到补偿喷油提前角soi
protect
；
[0093]
之后，由于发动机运行状态为非起动状态，所以期望喷油提前角soi
cmd
为输出保护提前角soi
protect
；
[0094]
6、计算喷油器延时时间
[0095]
首先，根据蓄电池电压v
b
在查询表map4中查询获得驱动电压喷油延时时间ti
voltdelay
；
[0096]
其次，根据发动机轨压apc在查询表map5中查询获得轨压喷油延时时间ti
railpressdelay
；
[0097]
再次，根据上述步骤7中公式计算喷油器延时时间soti
delay
；
[0098]
之后，根据上述步骤8中公式喷油器打开延时角度soi
delay
；
[0099]
最后，根据喷油器打开延时角度和期望喷油提前角之和计算实际喷油提前角soi
out
。
[0100]
图3为喷油提前角外特性验证图，外特性喷油提前控制规律随着发动机转速增加喷油提前角总体趋势随着发动机转速增加而增加，这一趋势与图2基础喷油提前角基本一致，虽然最终数据角度有所增加，但是均未超过最大和最小喷油角度。根据发动机外特性试验验证，该控制方法能够实现发动机喷油提前角控制和保护，并且工作稳定、可靠，能够满足实际使用需求。