[發明專利]基于硬件恒流控制的軌壓預控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201110283816.6
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102425503A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 李克;張宏超;崔國旭;高章;牟連嵩;崔巍;劉雙喜;高海洋;李廣霞
• 申請（專利權）人: 中國汽車技術研究中心
• 主分類號: F02D41/38
• 分類號: F02D41/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發明涉及一種軌壓預控制算法。特別是涉及一種基于恒流控制的共軌式發動機燃油噴射系統的基于硬件恒流控制的軌壓預控制系統及控制方法。

背景技術

通常軌壓控制邏輯主要包含以下幾個部分：軌壓實際值測量并濾波、軌壓控制目標值計算、軌壓控制器PID設計、軌壓控制狀態機設計、軌壓控制執行器輸出控制等。其基本思想是：根據實際測量的軌壓值經過合適的濾波算法作為閉環控制的反饋值；計算軌壓控制偏差作為PID輸入，而控制器輸出決定著高壓油泵輸出的流量，這就和高壓油泵的特性聯系起來。高壓油泵主要采用PWM控制來控制油量計量單元的開度(電流)，其參數為控制周期和占空比，共軌管的需求供油流量可以直接轉化為油量計量單元的驅動電流。因此，當發動機轉速大于一定值時，泵的流量直接由流量計量單元的開度(電流)決定，可根據所需電流計算出電磁閥的控制占空比，這是公知/周知的。

目前，更為先進的軌壓控制方法是將軌壓預控制和反饋控制相結合，預控制是根據發動機轉速、循環噴油量以及目標軌壓計算電流基準，其主要作用是減少軌壓控制器的延遲時間并保持控制器偏差很小。其實質為開環控制，同時PID控制器在此基礎之上對軌壓進行微調，從而使軌壓控制模塊實現良好的目標軌壓跟隨特性，這也是公知/周知的(參考專利文獻：申請號201010601766.7)

可是，考慮到油量計量單元控制閥的實際電阻會隨內部溫度變化而變化，同時控制閥線圈的卷繞方式和裝配工藝，以及工作時電源狀態的波動，都會導致實際控制閥占寬比(目標電流)和控制閥開度電流(實際電流)產生較大偏差，使得軌壓控制器預控制產生較大設定偏差。所以，更精細的控制還應該加入油量計量單元控制閥電流的反饋控制，保證控制電流理想的跟隨目標設定電流。

在現有技術中，為了實現高精度控制電磁式比例控制閥的通電電流，引入了電流閉環控制，并在通電控制中添加了積分處理，其中積分項初始值設定有兩種方式。一種方式使用控制閥電阻值而計算得到，另一種采用目標電流和實際電流差值積分增益方式(參考專利文獻：申請號200880120382.4)，后一種方式是對前一種方式的優化。基于軟件方法的電流閉環控制模式，始終難以快速精確的跟隨目標電流。

由于控制閥環境的溫度變動很大，從啟動過程到高負荷工作過程控制閥的環境溫度差異大，實際控制閥電阻總是偏離設定的標準電阻，而且偏離值總處于波動，這勢必影響不同工作環境下軌壓控制器的性能。同時，軟件閉環控制方法由于處理器中斷延時和計算能力的限制，響應周期長，電流跟隨控制響應也變慢，從而不能使軌壓預控制達到最佳效果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種以提高軌壓調節性能，實現軌壓快速跟隨，同時盡可能降低軟件算法復雜度，節約處理器硬件資源為目的基于硬件恒流控制的軌壓預控制系統及控制方法。

本發明所采用的技術方案是：一種基于硬件恒流控制的軌壓預控制系統及控制方法。基于硬件恒流控制的軌壓預控制系統，是用于分別通過恒流驅動單元和PWM驅動單元驅動高壓油泵-油量計量單元的軌壓預控制系統，包括：

ECU內部定時中斷模塊：在ECU內部定時單元作用下，觸發定時中斷，以便產生同步的恒流控制值和PWM驅動脈沖；

基準電流查詢模塊：通過發動機平均轉速、循環噴射油量和目標軌壓來計算該工況油量計量單元的基準電流；

電流分配模塊：將基準電流查詢模塊計算的基準電流分為電流調節值和電流設定值，并將電流調節值發送到恒流驅動單元，將電流調節值和電流設定值發送到PWM驅動脈寬計算模塊，基準電流的分配比例在5％-95％區間內；

恒流驅動脈寬捕捉計算模塊：由恒流驅動單元的恒流驅動脈沖觸發，用于捕捉恒流驅動脈沖，并計算該恒流驅動脈沖脈寬，同時將計算結果發送到PWM驅動脈寬計算模塊；

PWM驅動脈寬計算模塊：根據電流分配模塊發來的電流調節值和電流設定值以及恒流驅動脈寬捕捉計算模塊發來的捕捉的恒流驅動脈沖脈寬計算得到PWM驅動單元的驅動脈寬，并將計算結果轉化為定時計數值，并發送到PWM驅動單元。

所述的PWM驅動脈寬計算模塊的計算公式是：d＝b×c/a，其中：

a是電流調節值，b是電流設定值，c是恒流驅動脈沖脈寬，d是PWM驅動單元的驅動脈寬。

采用基于硬件恒流控制的軌壓預控制系統的控制方法，是在ECU控制主程序運行過程中，執行由ECU中的定時器產生的ECU內部定時中斷和由恒流驅動脈沖觸發沿產生的外部中斷；

所述的內部中斷包括如下步驟：