[發明專利]一種基于閉環觀測器的高壓共軌系統噴油量預測方法有效

申請號：	202010577723.3	申請日：	2020-06-23
公開（公告）號：	CN111810309B	公開（公告）日：	2022-11-01
發明（設計）人：	費紅姿;屈超;劉冰鑫	申請（專利權）人：	哈爾濱工程大學
主分類號：	F02D41/38	分類號：	F02D41/38;F02D41/14
代理公司：	暫無信息	代理人：	暫無信息
地址：	150001 黑龍江省哈爾濱市南崗區***	國省代碼：	黑龍江;23
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于閉環觀測器高壓系統噴油量預測方法
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【說明書】：

本發明的目的在于提供一種基于閉環觀測器的高壓共軌系統噴油量預測方法，包括如下步驟：建立高壓共軌系統噴油率的數學模型，確定在設定軌壓下的模型參數，建立高壓共軌系統噴油率觀測器模型，設計高壓共軌燃油系統噴油量預測閉環觀測器，利用高壓共軌燃油系統噴油量預測閉環觀測器進行噴油量預測。本發明通過可測量的共軌壓力信息來觀測不可測量的噴油量，為柴油機高壓共軌燃油系統燃燒閉環控制提供了一種新思路。在不同的工況下，模型系數K取值不同。本發明可以根據噴油脈寬修正噴油量閉環觀測器中的K值，實現不同工況下精確的噴油量觀測。從而使該閉環觀測器有更好的實用性。本發明實施過程簡單，無需額外增加測量元件。

技術領域

本發明涉及的是一種柴油機控制方法，具體地說是噴油系統控制方法。

背景技術

為了滿足越來越嚴格的排放法規要求，研究人員希望通過發動機缸內燃燒過程的精確控制來達到高效、清潔的目的。發動機燃油系統的高壓共軌技術憑借更高的燃油噴射壓力、更快的響應速度以及更加靈活的燃油噴射策略為發動機滿足技術需求、實現綠色船用動力提供了有力支撐。但是由于高壓共軌系統的復雜性，其在高壓、快速響應、高精度、多次噴射的條件下實現動態噴射性能穩定性的控制是一項具有挑戰性的課題，目前仍然缺少可行的技術途徑和理論積累來實現燃油噴射量的精確控制，這成為了船用發動機技術領域待解決的瓶頸問題。

現階段船用柴油機不同工況下的噴油量控制是通過基于MAP圖的控制方式，而油量MAP圖是通過油泵臺架和發動機臺架標定得到的。由于柴油機運行是一個典型多輸入、多輸出的復雜非線性系統，隨著柴油機工作環境變化、燃油系統性能結構參數隨時間退化等因素影響，采用油量MAP圖的控制方式往往無法保證目標噴油量與實際噴油量一致性，不能實現噴油量的精確控制，也不具有環境適應性，這就限制了柴油機的動力性、經濟性和排放的進一步優化。主要問題就是由于采用油量MAP圖的控制方式不能精確的描述柴油機運行工況下的噴油量對應關系，使得利用高壓共軌系統實現高精度噴射的優勢大打折扣，在柴油機運行過程中只能通過轉速閉環來間接調整油量。因此，實時獲取實際噴油量信息是實現噴油量精確控制和優化柴油機控制策略的必要前提。

發明內容

本發明的目的在于提供能實現高壓共軌燃油系統噴油量的實時精確預測，并具有誤差閉環修正功能的一種基于閉環觀測器的高壓共軌系統噴油量預測方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種基于閉環觀測器的高壓共軌系統噴油量預測方法，其特征是：

(1)建立高壓共軌系統噴油率的數學模型：

首先給出共軌管的燃油連續方程：

式中，Q_pump為高壓油泵供入共軌管的燃油體積流量,在噴油過程其數值為0，Q_Inj為噴油率，Q_Leak為噴油器的燃油泄漏量，E為體積彈性模量，V為共軌管控制容積，P為共軌管內的壓力；

其中噴油器的燃油泄漏量表示為：

Q_leak＝(0.1+C_leak)Q_inj

式中，C_leak為系數項；

根據燃油彈性模量的經驗公式可得：

共軌管控制容積V為：