一种高压共轨系统进油计量阀流量控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高压共轨系统进油计量阀流量控制系统，包括流量计算模块、变结构PID模块、位移计算模块和驱动计算模信号连接所述电控柴油机内设置的燃油温度传感器、轨压传感器、转速传感器、油门开度传感器和大气压力传感器。优点在于：不必采用专用的位置传感器或流量传感器，而直接采用电控柴油机已有燃油温度传感器、轨压传感器、转速传感器、油门开度传感器和大气压力传感器作为进油计量阀流量控制的信号源，也无需改变现有的系统结构，方便易行，成本低廉，利于实施。

A Flow Control System of Oil Metering Valve in High Pressure Common Rail System

【技术实现步骤摘要】
一种高压共轨系统进油计量阀流量控制系统
本技术涉及高压共轨柴油机进油计量的控制策略和控制方法的
，尤其涉及一种高压共轨系统进油计量阀流量控制系统。
技术介绍
环境污染的加剧和能源危机的日益暴露，排放法规日益严苛，促进了电控柴油机的发展。高压共轨系统由于喷油压力和喷油规律的精确、灵活调节，成为未来柴油机燃油系统的发展方向。高压共轨供油泵进油计量阀是高压共轨系统的重要部件之一，其作用是根据共轨压力的需求对进入高压共轨供油泵柱塞腔内的燃油量进行计量，控制高压泵的进油量，使输送到油轨的燃油量与系统的需求量一致，满足轨压稳定性、动态响应性等的要求。由于进油计量阀的主要作用是调节进油量，因此进油计量阀的流量控制是其最重要的性能，流量控制的好坏直接关系到高压共轨系统轨压控制的稳定性、动态响应性等。进油计量阀是线性比例阀。通过线圈的电流大小决定线圈磁场的强弱，线圈磁场的强弱决定衔铁中产生的电磁力大小，继而决定衔铁位置。衔铁通过顶杆推动阀芯运动，使得阀口的过流截面变化，进而使得通过阀口的流量连续成比例地跟随电流变化。因为线圈电阻基本不变，通过线圈的电流大小就由线圈两端的电压决定。电磁铁由脉宽调制波(PWM)的电压脉冲驱动，调节占空比在0％-100％之间变化，使电磁铁的平均驱动电流产生变化，进而对高压油泵进油流量进行连续无级线性调控。为了考虑成本，高压共轨供油泵进油计量阀在不包含位置传感器或流量传感器时，无法实时准确计算流量。现有控制方法，如专利申请号CN201410366774.6，采用轨压的目标值作为数学模型的输入，该数学模型输出目标压力值下喷油器的操作和泄漏离开共轨的燃油流量的值作为流量的目标值；采用实测轨压作为数学模型的输入，计算输出流量的估算值；由于以上仅考虑轨压压力的影响，虽然实现简单，但模型精度会极大降低，导致前馈作用不明显；当误差较大的流量目标值和估算值作为后续驱动控制的计算，如标称函数的输入，将导致轨压的稳定性和响应性较差；由于仅采用比例积分(PI)控制器产生反馈贡献项，当发动机工况突变，导致轨压目标值或喷油目标值突变时，比例积分(PI)控制器响应性可能不足，导致流量的目标值与实际值之间可能出现较大的误差；由于仅对计量阀的可调节参数电流进行控制，没有对驱动频率进行控制，在发动机部分工况，如某些转速的多次喷射时，可能会导致轨压压力振荡。为此本技术进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的方案便是这种背景下产生的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种高压共轨系统进油计量阀流量控制系统及控制方法，提出了一种建立精确数学模型和变结构PID混合的控制算法，结合电控柴油机已有燃油温度传感器、轨压传感器、转速传感器、油门开度传感器和大气压力传感器来感知电控柴油机运行状态，采用精确数学模型计算下一工况驱动需求，提高响应速度；采用变结构PID根据闭环反馈解决负载变化和非线性扰动导致的差异，减小超调量的同时，提高稳态精度，降低标定工作量。本技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种高压共轨系统进油计量阀流量控制系统，包括电控柴油机、执行器和处理器，所述电控柴油机上设置有燃油温度传感器、轨压传感器、转速传感器、油门开度传感器和大气压力传感器；所述执行器为进油计量阀，其特征在于，所述处理器包括流量计算模块、变结构PID模块、位移计算模块和驱动计算模块；所述变结构PID模块的油门开度信号输入端与所述油门开度传感器的信号输出端连接，所述变结构PID模块的转速信号输入端与所述转速传感器的转速信号输出端连接，所述变结构PID模块的轨压信号输入端与所述轨压传感器的信号输出端连接；所述流量计算模块的修正流量信号输入端与所述变结构PID模块的修正流量信号输出端连接，所述流量计算模块的油门开度信号输入端与所述油门开度传感器的信号输出端连接，所述流量计算模块的转速信号输入端与所述转速传感器的转速信号输出端连接，所述流量计算模块的大气压力信号输入端与所述大气压力传感器的信号输出端连接，所述流量计算模块的燃油温度信号输入端与所述燃油温度传感器的信号输出端连接；所述位移计算模块的阀口前后压差信号输入端与所述流量计算模块的阀口前后压差信号输出端连接，所述位移计算模块的流量信号输入端与所述流量计算模块的流量信号输出端连接，所述位移计算模块的燃油温度信号输入端与所述燃油温度传感器的信号输出端连接；所述驱动计算模块的位移信号输入端与所述位移计算模块的位移信号输出端连接，所述驱动计算模块的燃油温度信号输入端与所述燃油温度传感器的信号输出端连接；所述驱动计算模块的转速信号输入端与所述转速传感器的转速信号输出端连接；所述驱动计算模块的驱动信号输出端与所述执行器连接。由于采用了如上的技术方案，本技术的有益效果在于：1、本技术不必采用专用的位置传感器或流量传感器，而直接采用电控柴油机已有燃油温度传感器、轨压传感器、转速传感器、油门开度传感器和大气压力传感器作为进油计量阀流量控制的信号源，也无需改变现有的系统结构，方便易行，成本低廉，利于实施。2、对于不同进油计量阀的供应商提供的产品，只需要更改代表流量和驱动所述进油计量阀电信号之间的理论关系的可调参数即可，特别是便于在批量生产的产品中实施。3、可以精确地计算出实时流量，同时降低标定工作量。4、提高轨压控制的稳定性、动态响应性，有利于降低排放。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为高压共轨燃油系统的结构示意图。图2是用于高压共轨燃油系统进油计量阀的结构示意图。图3是进油计量阀流量的控制方法示意图。具体实施方式为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本技术。如图1所示的高压共轨燃油系统，包括油箱100和高压油泵200，油箱100通过一燃油滤清器110连接位于高压油泵200的进油口上的进油计量器300，进油计量器300上有一溢流阀410连接油箱100。高压油泵200的出油口连接一共轨管400，共轨管400起到蓄压器的作用，共轨管400连接多个喷油器500，喷油器500的回油口连接油箱100，喷油器500的回油口和溢流阀410可以将多余的低压柴油送回油箱100。共轨管400上安装一轨压传感器610，整个共轨燃油系统设置有燃油温度传感器620、转速传感器630、油门开度传感器640和大气压力传感器650。还有一电控单元ECU700通过输出输出脉冲始点和脉冲宽度控制喷油器500将燃油喷入燃烧室中，电控单元ECU700包括流量计算模块710、变结构PID模块720、位移计算模块730和驱动计算模块740，流量计算模块710、变结构PID模块720、位移计算模块730和驱动计算模块740通过采集轨压传感器610、燃油温度传感器620、转速传感器630、油门开度传感器640和大气压力传感器650信号和整车网络信号，通过内置的控制策略判断系统状态，发出精确的驱动信号驱动相应的部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压共轨系统进油计量阀流量控制系统，包括电控柴油机、执行器和处理器，所述电控柴油机上设置有燃油温度传感器、轨压传感器、转速传感器、油门开度传感器和大气压力传感器；所述执行器为进油计量阀，其特征在于，所述处理器包括流量计算模块、变结构PID模块、位移计算模块和驱动计算模块；所述变结构PID模块的油门开度信号输入端与所述油门开度传感器的信号输出端连接，所述变结构PID模块的转速信号输入端与所述转速传感器的转速信号输出端连接，所述变结构PID模块的轨压信号输入端与所述轨压传感器的信号输出端连接；所述流量计算模块的修正流量信号输入端与所述变结构PID模块的修正流量信号输出端连接，所述流量计算模块的油门开度信号输入端与所述油门开度传感器的信号输出端连接，所述流量计算模块的转速信号输入端与所述转速传感器的转速信号输出端连接，所述流量计算模块的大气压力信号输入端与所述大气压力传感器的信号输出端连接，所述流量计算模块的燃油温度信号输入端与所述燃油温度传感器的信号输出端连接；所述位移计算模块的阀口前后压差信号输入端与所述流量计算模块的阀口前后压差信号输出端连接，所述位移计算模块的流量信号输入端与所述流量计算模块的流量信号输出端连接，所述位移计算模块的燃油温度信号输入端与所述燃油温度传感器的信号输出端连接；所述驱动计算模块的位移信号输入端与所述位移计算模块的位移信号输出端连接，所述驱动计算模块的燃油温度信号输入端与所述燃油温度传感器的信号输出端连接；所述驱动计算模块的转速信号输入端与所述转速传感器的转速信号输出端连接；所述驱动计算模块的驱动信号输出端与所述执行器连接。...

【技术特征摘要】
1.一种高压共轨系统进油计量阀流量控制系统，包括电控柴油机、执行器和处理器，所述电控柴油机上设置有燃油温度传感器、轨压传感器、转速传感器、油门开度传感器和大气压力传感器；所述执行器为进油计量阀，其特征在于，所述处理器包括流量计算模块、变结构PID模块、位移计算模块和驱动计算模块；所述变结构PID模块的油门开度信号输入端与所述油门开度传感器的信号输出端连接，所述变结构PID模块的转速信号输入端与所述转速传感器的转速信号输出端连接，所述变结构PID模块的轨压信号输入端与所述轨压传感器的信号输出端连接；所述流量计算模块的修正流量信号输入端与所述变结构PID模块的修正流量信号输出端连接，所述流量计算模块的油门开度信号输入端与所述油门开度传感器的信号输出端连接，所述流量计算模块的转速信号输...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟卫东，邓飞，龙美彪，欧阳玲湘，黄民备，
申请(专利权)人：南岳电控衡阳工业技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43