一种基于在线感知为基础的高压共轨燃油喷射器燃油喷射量控制系统及其MPC闭环技术方案

本发明专利技术公开了一种高压共轨燃油喷射器燃油喷射量控制系统及其控制方法。步骤1：将喷油器(1

【技术实现步骤摘要】
一种基于在线感知为基础的高压共轨燃油喷射器燃油喷射量控制系统及其MPC闭环


[0001]本专利技术属于动力能源领域，具体涉及一种基于在线感知为基础的高压共轨燃油喷射器燃油喷射量控制系统及其MPC闭环控制方法。

技术介绍

[0002]船用大功率柴油机作为船舶主机或辅机，在国民经济中一直占据重要地位。随着化石燃料日益枯竭和全球环境日益恶化，船舶对柴油机的动力性、经济性和环保指标等提出了更高的要求。要求船用柴油机功率大、热效率高、污染物排放低，因此适应大功率船用柴油机发展的电控高压共轨燃油喷射技术、废气排放处理技术、燃烧控制技、以及尾气余热回收技术等成为船用柴油机发展的重要方向。其中，电控高压共轨燃油喷射技术作为继高压喷射技术和增压技术之后的第三次柴油机技术飞跃而成为世界各国在船用柴油机技术方面竞争的热点。
[0003]随着高压共轨技术的燃油喷射压力逐渐升高，以及压电晶体喷油器大大提高了针阀的运动速度，使得高压共轨燃油喷射系统的燃油喷射策略越来越灵活。喷油器工作压力以及开关速度越来越高，使得燃油喷射控制技术面临着新的挑战。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于在线感知为基础的高压共轨燃油喷射器燃油喷射量控制系统，其特征在于，所述控制系统包括数据采集单元、信号放大单元、喷油器驱动单元、燃油系统单元、PXI实时处理器、MPC控制单元、电源单元和上位机；所述数据采集单元，用于采集压力传感器、针阀升程传感器信号；所述信号放大单元，用于放大压力传感器以及针阀升程传感器的原始信号；所述喷油器驱动单元，用于将5V方波转换为喷油器的驱动电流波形，并驱动喷油器动作；所述燃油系统单元，用于喷油量闭环控制系统的燃油供给；所述PXI处理器用于通过入口压力信号计算喷油量、以及运算喷油量MPC控制算法；所述MPC控制单元，用于控制燃油系统的燃料喷射量；所述电源单元，用于为所有的设备提供相应的电压；所述上位机(7)，用于将入口压力转换为喷油量的算法及MPC控制算法加载到PXI处理器，开启和关闭采集系统、喷射系统，并对PXI处理器进行实时监控。2.根据权利要求1所述控制系统，其特征在于，所述燃油系统单元(1)包括油泵(1
‑
1)、电机(1
‑
2)、高压油轨(1
‑
3)和喷油器(1
‑
4)，所述电机(1
‑
2)与油泵(1
‑
1)相连接，所述油泵(1
‑
1)分别与油源(1
‑
5)和高压油轨(1
‑
3)相连接，所述高压油轨(1
‑
3)通过高压油管与喷油器(1
‑
4)相连接；所述数据采集单元(2)包括压力传感器(2
‑
1)和针阀升程传感器(2
‑
2)；所述MPC控制单元(3)包括PXI控制器(3
‑
1)和采集板卡和驱动单元ipod(3
‑
3)；所述信号放大单元(4)包括压力传感器电荷放大器(4
‑
1)以及针阀升程传感器电荷放大器；所述PXI控制器(3
‑
1)通过电荷放大器(3
‑
3)与喷油器(1
‑
4)的压力传感器(2
‑
1)和针阀升程传感器(2
‑
2)相连接。3.根据权利要求1
‑
2任一所述一种基于在线感知为基础的高压共轨燃油喷射器燃油喷射量控制系统的MPC闭环控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括以下步骤：步骤1：将喷油器(1
‑
4)的高压油管(1
‑
6)的喷油器端安装压力传感器(2
‑
1)，并通过压力传感器电荷放大器(4
‑
1)对信号进行放大，用数据采集卡对入口压力进行采集；步骤2：基于步骤1采集的压力，根据黎曼不变理论得到质量流量变化率dG与压力变化率dP的关系；步骤3：根据步骤2的质量流量变化率dG与压力变化率dP的关系，计算燃油喷射量；步骤4：将步骤3的燃油喷射量，通过MPC模型来预测系统在某一未来的时间段内的表现来进行优化控制。4.根据权利要求3所述控制方法，其特征在于，所述步骤2具体为，将高压共轨端看做等压反射端，将燃油系统内的入口压力信号压力波动视为一维非定常管流，忽略摩擦力以及流体的粘性影响，根据声速方程和守恒方程，可得到质量流量变化率dG与压力变化率dP的直接关系如下：其中，A为高压油管的截面面积，a为燃油声速，G为质量流率。
5.根据权利要求3所述控制方法，其特征在于，所述步骤3具体为，当喷油脉宽很短时，喷油结束时刻早于反射波W3回到测量点处的...

【专利技术属性】
技术研发人员：董全，周谈庆，王迪，杨晰宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：