專利名稱：基于燃油體積的缸內直噴汽油機高壓油泵控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于燃油體積的缸內直噴汽油機高壓油泵控制器，適用于汽油缸內直噴發(fā)動機高壓燃油系統(tǒng)壓力精確、實時控制。
背景技術：
第三代汽油機高壓油泵由外殼、壓力調節(jié)器、低壓油管、高壓油管、滾柱挺桿、燃油體積控制閥(VCV)、高壓單向閥和泄壓閥構成，參見圖1。該高壓油泵由發(fā)動機驅動凸輪軸上的頂輪帶動，完成吸油和壓縮行程。在吸油行程，頂輪帶動滾柱挺桿向下移動，燃油體積控制閥打開，低壓油路的燃油進入高壓油泵內部；在壓縮行程，頂輪帶動滾柱挺桿向上移動，此時控制燃油體積控制閥在一定角度范圍內關閉，當油泵內部壓力大于油軌內壓力時， 燃油通過高壓單向閥進入油軌。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于燃油體積的缸內直噴汽油機高壓油泵控制器，其是面向缸內直噴汽油機第三代高壓油泵設計的，控制精度高、標定流程簡單。本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的基于燃油體積的缸內直噴汽油機高壓油泵控制器，由反饋控制器、前饋控制器、預控制器組成，其特征在于反饋控制器通過目標軌壓值和實際軌壓值的差值計算需求進油體積；前饋控制器，通過燃油噴射量預估需要進油體積；預控制器，通過發(fā)動機轉速、發(fā)動機溫度、軌壓值估算需求進油體積；通過需求進油量計算得到總的需求進油體積，通過流量控制閥參數(shù)計算得到油泵控制信號的有效范圍；通過油泵控制信號角度范圍計算得到開始角度、結束角度和持續(xù)期，輸出給燃油體積控制閥 (VCV)；開始角度是高壓油泵控制信號開始的曲軸角度位置，該角度在控制需求的基礎上， 考慮了發(fā)動機轉速和電池電壓的修正；結束角度是高壓油泵控制信號結束的曲軸角度位置，該角度在控制需求的基礎上，考慮高壓油泵的物理特性，提前結束控制信號，依靠泵內壓力使電磁閥關閉，達到系統(tǒng)節(jié)能的目的。所述的反饋控制器，其特征在于基于目標軌壓值與實際軌壓值的差值計算需求進油體積，通過發(fā)動機轉速和差值計算PI參數(shù)，具備防積分飽和和積分復位功能。所述的前饋控制器，其特征是基于燃油噴射量，通過油泵流量特性計算燃油密度， 通過燃油噴射特性計算需要補充的燃油體積。所述的預控制器其特征是基于發(fā)動機轉速、冷卻溫度和電池電壓值估算當前工況發(fā)動機需求進油體積，對高壓油泵控制控制量進行計算。所述的計算控制高壓油泵控制信號的起始角度計算，其特征是可以通過電池電壓和發(fā)動機轉速進行修正。本發(fā)明的積極效果是將燃油體積通過滾柱挺桿柱塞的截面積和有效行程轉換為高壓油泵燃油體積控制閥控制信號的起始角度和結束角度，從而實現(xiàn)對缸內直噴汽油機高壓油軌壓力精確、實時地控制，該控制器在已知高壓油泵技術參數(shù)的情況下標定流程簡單，
3可移植性強。


圖1為本發(fā)明的總體設計圖。圖2為本發(fā)明的反饋控制(PI控制器)原理框圖。圖3為本發(fā)明的前饋控制原理框圖。圖4為本發(fā)明的預控制原理框圖。圖5為本發(fā)明的控制信號角度范圍計算。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明如圖1所示，基于燃油體積的缸內直噴汽油機高壓油泵控制器，由反饋控制器、前饋控制器、預控制器組成，其特征在于反饋控制器通過目標軌壓值和實際軌壓值的差值計算需求進油體積；前饋控制器，通過燃油噴射量預估需要進油體積；預控制器，通過發(fā)動機轉速、發(fā)動機溫度、軌壓值估算需求進油體積；通過需求進油量計算得到總的需求進油體積，通過流量控制閥參數(shù)計算得到油泵控制信號的有效范圍；通過油泵控制信號角度范圍計算得到開始角度、結束角度和持續(xù)期，輸出給燃油體積控制閥(VCV)達到軌壓精確、實時控制的目的；開始角度是高壓油泵控制信號開始的曲軸角度位置，該角度在控制需求的基礎上，考慮了發(fā)動機轉速和電池電壓的修正；結束角度是高壓油泵控制信號結束的曲軸角度位置，該角度在控制需求的基礎上，考慮高壓油泵的物理特性，提前結束控制信號，依靠泵內壓力使電磁閥關閉，達到系統(tǒng)節(jié)能的目的。如圖2所示，所述的反饋控制器，其特征在于基于目標軌壓值與實際軌壓值的差值計算需求進油體積，通過發(fā)動機轉速和差值計算PI參數(shù)，具備防積分飽和和積分復位功能。如圖3所示，所述的前饋控制器，其特征是基于燃油噴射量，通過油泵流量特性計算燃油密度，通過燃油噴射特性計算需要補充的燃油體積。如圖4所示，所述的預控制器其特征是基于發(fā)動機轉速、冷卻溫度和電池電壓值估算當前工況發(fā)動機需求進油體積，對高壓油泵控制控制量進行計算。如圖5所示，所述的計算控制高壓油泵控制信號的起始角度計算，其特征是可以通過電池電壓和發(fā)動機轉速進行修正。
實施例檢查低壓油路工作是否正常，檢查高壓油泵安裝是否正確，檢查高壓油泵與油軌之間的連接是否正常，檢查控制器相關傳感器、執(zhí)行器連接和工作是否正常。如圖1所示，是該高壓油泵控制器的總體設計，其中包括圖2中的反饋控制器，通過目標軌壓值和實際軌壓值的差值計算需求進油體積；圖3中的前饋控制器，通過燃油噴射量預估需要進油體積；圖4中的預控制器，通過發(fā)動機轉速、發(fā)動機溫度、軌壓值估算需求進油體積；通過綜合協(xié)調計算得到總的需求進油體積，通過高壓油泵參數(shù)計算得到油泵控制信號的有效范圍；通過圖5所示的油泵控制信號角度范圍計算得到開始角度、結束角度和持續(xù)期，輸出給燃油體積控制閥(VCV)達到軌壓精確、實時控制的目的。
權利要求
1.基于燃油體積的缸內直噴汽油機高壓油泵控制器，由反饋控制器、前饋控制器、與預控制器組成，其特征在于反饋控制器通過目標軌壓值和實際軌壓值的差值計算需求進油體積；前饋控制器，通過燃油噴射量預估需要進油體積；預控制器，通過發(fā)動機轉速、發(fā)動機溫度、軌壓值估算需求進油體積；通過需求進油量計算得到總的需求進油體積，通過流量控制閥參數(shù)計算得到油泵控制信號的有效范圍；通過油泵控制信號角度范圍計算得到開始角度、結束角度和持續(xù)期，輸出給燃油體積控制閥(VCV)達到軌壓精確、實時控制的目的； 開始角度是高壓油泵控制信號開始的曲軸角度位置，該角度在控制需求的基礎上，考慮了發(fā)動機轉速和電池電壓的修正；結束角度是高壓油泵控制信號結束的曲軸角度位置，該角度在控制需求的基礎上，考慮高壓油泵的物理特性，提前結束控制信號，依靠泵內壓力使電磁閥關閉，達到系統(tǒng)節(jié)能的目的。
2.根據(jù)權利要求1中所述的基于燃油體積的缸內直噴汽油機高壓油泵控制器，其特征在于所述的反饋控制器，其特征在于基于目標軌壓值與實際軌壓值的差值計算需求進油體積，通過發(fā)動機轉速和差值計算PI參數(shù)，具備防積分飽和和積分復位功能。
3.根據(jù)權利要求1中所述的基于燃油體積的缸內直噴汽油機高壓油泵控制器，其特征在于所述的前饋控制器，其特征是基于燃油噴射量，通過油泵流量特性計算燃油密度，通過燃油噴射特性計算需要補充的燃油體積。
4.根據(jù)權利要求1中所述的基于燃油體積的缸內直噴汽油機高壓油泵控制器，其特征在于所述的預控制器其特征是基于發(fā)動機轉速、冷卻溫度和電池電壓值估算當前工況發(fā)動機需求進油體積，對高壓油泵控制控制量進行計算。
5.根據(jù)權利要求1中所述的基于燃油體積的缸內直噴汽油機高壓油泵控制器，其特征在于所述的計算控制高壓油泵控制信號的起始角度計算，其特征是可以通過電池電壓和發(fā)動機轉速進行修正。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于燃油體積的缸內直噴汽油機高壓油泵控制器，其特征在于反饋控制器通過目標軌壓值和實際軌壓值的差值計算需求進油體積；前饋控制器通過燃油噴射量預估需要進油體積；預控制器通過發(fā)動機轉速、發(fā)動機溫度、軌壓值估算需求進油體積；通過需求進油量計算得到總的需求進油體積，通過流量控制閥參數(shù)計算得到油泵控制信號的有效范圍；通過油泵控制信號角度范圍計算得到開始角度、結束角度和持續(xù)期，輸出給燃油體積控制閥(VCV)達到軌壓精確、實時控制。其控制精度高、標定流程簡單。
文檔編號F02D41/40GK102562337SQ201110457759
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者孫鵬遠, 李家玲 申請人:中國第一汽車股份有限公司