[發明專利]柴油機燃燒閉環控制的電控系統

無效

• 申請號: 201110415751.6
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102493885A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 王軍;金毅
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學院
• 主分類號: F02D41/30
• 分類號: F02D41/30;F02D41/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明涉及柴油機燃燒閉環控制的電控系統，屬于內燃機電控噴油技術領域。

二、背景技術

隨著能源短缺問題日益突出和柴油機排放法規日益嚴格，要求柴油機節能減排，并具有最佳的性能，對柴油機噴油控制要求更加精細。目前的柴油機電子控制是基于實驗脈譜(MAP)的控制，由于沒有涉及到燃燒狀態參數，對氣缸內的燃燒過程，它仍是一種開環控制。對于標定條件以外的狀況，如燃油質量變化、零件老化、制造差異等，這種開環控制不能給出最佳的控制，無法使柴油機運行在最佳狀態。隨著控制對象的增加，電控系統越來越復雜，精確控制極為重要，閉環控制是提高控制精度的一種有效辦法。反饋參數合理選擇對閉環控制效果影響很大，缸內燃燒壓力是反映氣缸內燃燒狀況最直接、最可靠的參數，氣缸內的燃燒狀況決定了柴油機的性能和排放，氣缸壓力包含了氣缸內燃燒狀況的許多信息，將氣缸壓力反饋引入電控系統，能提供一個反映柴油機燃燒狀況實時標志，能實現柴油機燃燒過程閉環控制，對發動機進行燃燒狀況臨控和故障診斷。

在柴油機控制中，已經應用的閉環控制方案有：怠速時轉速閉環控制、噴油提前角閉環控制。

1)怠速時轉速閉環控制。在柴油機怠速工況，由于柴油機不向外輸出動力，以柴油機的實測轉速為控制對象，對噴油量大小進行調節，使柴油機轉速的達到設定的目標值。這種閉環控制是對柴油機運行狀態的外圍參數控制。

2)噴油提前角閉環控制。在柴油機排放控制中，以柴油機噴油提前角為控制對象，以針閥開啟的曲軸轉角為反饋值，對噴油提前角大小進行調節，使柴油機噴油提前角接近設定的目標值。這種閉環控制是以柴油機排放物最佳而設定參數控制，只涉及缸內核心燃燒的輸出結果。

以上兩種閉環控制未涉及到柴油機的核心-燃燒過程，屬于柴油機運行狀態外圍參數的閉環控制。由于柴油機燃燒過程的非線性、順變性，缸內燃燒參數不易準確獲得，如缸內溫度、放熱量不易可靠地測量，目前只有缸內燃燒壓力參數相對容易測量，但是燃燒壓力測試儀器由于體積大、受環境影響較大的缺點，無法應用于柴油機的車載在線測試使用。因此，壓力采集儀器小型化，易于車載使用是亟待解決的技術問題，構建柴油機燃燒閉環的電控系統是實現柴油機最優控制的合理途徑。

三、發明內容

本發明目的是解決以上技術問題，填補柴油機燃燒閉環控制的電控技術空白，發明內容有燃燒閉環控制方法和燃燒閉環控制的電控系統。

1、燃燒閉環控制方法

燃燒閉環控制方法：在噴油系統電控單元基礎上，壓力采集單元實時多循環采集燃燒壓力信號，并進行壓力參數處理，提取燃燒壓力曲線的幾何特征參數，并給出燃燒特征反饋參數給噴油電控單元，噴油電控單元根據柴油機狀態參數和運行工況，以扭矩或排放指標為最佳值，對噴油量、噴油定時進行調節，使柴油機運行在最佳指標狀況。

2、燃燒閉環控制的電控系統

燃燒閉環控制的電控系統具有壓力采集、數據處理通訊和噴油控制功能，由兩個子單元組成：噴油電控單元和壓力采集單元，噴油電控單元由信號調理電路、MPC555單片機、電磁閥驅動電路組成，根據柴油機狀態參數，完成柴油機噴油控制。燃燒壓力采集單元由信號調理電路、數字信號處理器和高速數據通訊電路組成，完成柴油機缸內壓力采集和數據處理，并向電控單元發送壓力反饋亮，構成燃燒閉環控制。電控系統呈現雙微處理器并行結構，兩個雙微處理器各自獨立完成壓力采集和噴油控制，

1)壓力采集單元

壓力采集單元采用數字信號處理器完成壓力采集、數據處理、數據通訊等功能，在壓力采集、燃燒特征參數和反饋參數上，提出了以下的新方法：

(1)采集方法

由于單片機的數據空間遠遠小于計算機，數據文件是單片機采集系統所必須解決的瓶頸，采用局部曲軸轉角范圍采集方法和減少采集循環數來減小壓力數據文件容量。光電編碼器的光柵盤的部分刻度區域內設置光柵，用于產生觸發信號，保證在壓縮行程的上止點前-50°CA至上止點100°CA之間的局部曲軸轉角范圍作為缸內壓力數據采集段，既能大大地降低數據量，又能很好地反映進燃燒過程，動態采集的參數如表1所示。

表1動態采集參數

(2)燃燒特征參數