[發(fā)明專利]一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射控制方法、裝置和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210570675.0
• 申請(qǐng)日: 2012-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102979639A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙中煜;李大明;李軍銀;郭松山;吳速超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濰柴動(dòng)力股份有限公司
• 主分類號(hào): F02D41/30
• 分類號(hào): F02D41/30;F02D41/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射控制方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

為了減少汽車尾氣排放對(duì)環(huán)境造成的污染，天然氣汽車逐漸成為我國(guó)清潔燃料汽車發(fā)展的熱點(diǎn)。天然氣汽車大都使用重型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)提供汽車動(dòng)力。目前，重型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火方式主要有三種：

第一種是火花塞點(diǎn)火方式，是一種相對(duì)成熟的技術(shù)，對(duì)柴油機(jī)改造較大，對(duì)燃?xì)獬煞忠筝^高，動(dòng)力性能與柴油機(jī)相比降低大概20%；

第二種是方式雙燃料模式，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能與柴油機(jī)相比降低幅度較小，當(dāng)沒(méi)有天然氣時(shí)，可以單獨(dú)使用柴油燃料，輕微減少對(duì)微粒和當(dāng)氧化物的排放；

第三種是缸內(nèi)高壓直噴模式，即高壓缸內(nèi)直噴（High?Press?Direct?Injection，HPDI）天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，用小部分柴油作為引燃（2%-5%），大部分燃料為天然氣（95-98%），壓縮循環(huán)后直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力性能與柴油機(jī)相當(dāng)，氮氧化物的排放減少40%以上，微粒排放減少80%，溫室氣體排放減少20%，尾氣經(jīng)催化轉(zhuǎn)化后可以達(dá)到歐Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)需對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行較大的改造，對(duì)燃?xì)獬煞忠筝^低，是燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)。

HPDI天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)需要向燃燒室內(nèi)噴入柴油和天然氣，柴油和天然氣的噴射分別由不同控制器來(lái)執(zhí)行，即1個(gè)電子控制單元（Electric?Control?Unit，ECU）控制噴射柴油，另一個(gè)ECU控制噴射天然氣。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中兩個(gè)ECU控制燃料噴射的示意圖：其中一個(gè)ECU為主ECU，另外一個(gè)為從ECU，主ECU采集發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料壓力信號(hào)、曲軸位置和凸輪位置信號(hào)等其他主要傳感器的信號(hào)，以及主要開(kāi)關(guān)量信號(hào)，從ECU采集工作指示開(kāi)關(guān)信號(hào)。

主ECU根據(jù)所采集的傳感信號(hào)獲取當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況，如轉(zhuǎn)速、水溫和油門踏板開(kāi)度等信息。再根據(jù)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，計(jì)算出所需噴射的燃料量，包括噴射柴油的量和噴射天然氣的量。根據(jù)燃料的噴射量和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信息計(jì)算出燃料的噴射角度，根據(jù)當(dāng)前的燃料壓力計(jì)算出燃料的噴射持續(xù)期。

主ECU根據(jù)曲輪位置傳感信號(hào)和凸輪位置傳感信號(hào)實(shí)時(shí)計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)角，通過(guò)控制器局域網(wǎng)CAN總線實(shí)時(shí)同步的傳輸給從ECU。

主ECU根據(jù)柴油的噴射角度和噴射持續(xù)期，以及發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)角向燃燒室噴射柴油。

主ECU將天然氣的噴射角度和噴射持續(xù)期打包成控制器局域網(wǎng)CAN報(bào)文，通過(guò)控制器局域網(wǎng)傳輸給從ECU，從ECU根據(jù)天然氣的噴射角度和噴射持續(xù)期，以及發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)角向燃燒室噴射天然氣。

本領(lǐng)域技術(shù)人員使用上述方法控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射時(shí)，發(fā)現(xiàn)具有以下缺點(diǎn)：

主ECU在噴射前第一時(shí)間內(nèi)采集傳感器信號(hào)，計(jì)算燃料的噴射角度和噴射持續(xù)期，將噴射角度和噴射持續(xù)期打包成控制器局域網(wǎng)CAN報(bào)文，通過(guò)控制器局域網(wǎng)CAN總線發(fā)送到從ECU，報(bào)文傳輸執(zhí)行時(shí)間為第二時(shí)間。

CAN總線的傳輸速率通常為500kbps，其傳輸信息需要起始幀和ID信息等，通常需要一個(gè)100bit的報(bào)文，其傳輸時(shí)間為0.2毫秒，加上CAN總線上的負(fù)荷情況，以及主ECU進(jìn)行報(bào)文打包和從ECU進(jìn)行報(bào)文解析等時(shí)間，第二時(shí)間通常要到毫秒級(jí)別。

HPDI發(fā)動(dòng)機(jī)的核心要求是對(duì)噴射的精確控制，要求根據(jù)燃料噴射時(shí)刻的傳感器信號(hào)計(jì)算出燃料的噴射量，從而計(jì)算出燃料的噴射角度和噴射持續(xù)時(shí)間，要求第一時(shí)間達(dá)到微秒級(jí)別。而第一時(shí)間大于第二時(shí)間，第二時(shí)間為毫秒級(jí)別，因此，上述方法不能滿足HPDI發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃料噴射的精確控制要求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射控制方法、裝置和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料噴射的精確控制。

一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射控制方法，所述方法包括：

采集發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)傳感器的傳感信號(hào)；

根據(jù)各個(gè)傳感信號(hào)計(jì)算至少一種燃料的噴射量；

將至少一種燃料的噴射量發(fā)送到第一控制裝置，以便第一控制裝置執(zhí)行以下步驟：

第一控制裝置采集曲軸位置傳感信號(hào)、凸輪位置傳感信號(hào)和至少一種燃料的噴射壓力傳感信號(hào)；根據(jù)至少一種燃料的噴射量和曲軸位置傳感信號(hào)計(jì)算至少一種燃料的噴射角度；根據(jù)至少一種燃料的噴射壓力傳感信號(hào)計(jì)算至少一種燃料的噴射持續(xù)時(shí)間；根據(jù)曲軸位置傳感信號(hào)和凸輪位置傳感信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)角；根據(jù)至少一種燃料的噴射角度和噴射持續(xù)時(shí)間，以及發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)角控制至少一種燃料的噴射。

優(yōu)選的，所述將至少一種燃料的噴射量發(fā)送到第一控制裝置具體為：

將至少一種燃料的噴射量通過(guò)控制器局域網(wǎng)CAN總線發(fā)送到第一控制裝置。