一種柴油機缸內壓力反饋控制裝置製造方法
2023-05-02 17:27:16 1
一種柴油機缸內壓力反饋控制裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種柴油機缸內壓力反饋控制裝置，該裝置的各缸缸壓傳感裝置和角標儀與燃燒反饋單元的輸入連接；燃燒反饋單元的輸出連接到噴油磨損控制單元的輸入；噴油磨損控制單元的輸出連接到發動機ECU以及指示燈。燃燒反饋單元根據缸壓信號和曲軸轉角信號計算各缸的燃燒相位CA50，噴油磨損控制單元將各缸實際燃燒相位CA50與燃燒相位CA50理論值進行比較輸出修正後的噴油提前角進而修正CA50;同時將修正後的噴油提前角與理論噴油提前角比較，判斷噴油器是否出現過量磨損。本實用新型可以實現對單個噴油器的磨損判斷，修正噴油器CA50偏差及噴油量的偏差，當磨損過大時提示更換，從而可以節約用戶的使用維修成本。
【專利說明】一種柴油機缸內壓力反饋控制裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於控制【技術領域】，涉及一種可以用於重型柴油機及輕型柴油機的缸內壓力反饋控制裝置。
【背景技術】
[0002]目前，柴油機缸壓反饋控制技術在國內處於研究階段，主要是基於缸壓反饋控制的低溫燃燒技術。國外主要是在HCCI等低溫燃燒領域應用缸壓反饋控制技術，可以有效地控制缸內燃燒狀態，使低溫燃燒穩定高效。同時缸壓反饋控制技術還可應用在改善各缸不均勻性，改善系統散差，提高發動機的燃料適應性，監控燃燒狀態，以及噴油器的快速標定方面，可以大大增強系統魯棒性。
[0003]國內共軌系統機型越來越多，其特點是噴油壓力相對機械泵噴油壓力高，系統高壓部分易出現問題，也出現很多噴油器磨損案例。一些國際供應商如B0SCH、densO等公司，其控制電腦的診斷策略會根據油泵供油狀態判斷噴油器磨損，提示用戶維修，但是無法提示單個噴油器磨損，在維修站也無法完全識別單個噴油器的磨損，通常採取換掉全部噴油器的方法，使用戶承受很大的經濟壓力。噴油器磨損同時會造成燃燒惡化，油耗升高，目前BOSCH、denso等公司沒有進行噴油修正，這是造成油耗增加的主要原因。
【發明內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種可以實現單個噴油器磨損判別並對出現磨損的噴油器進行參數修正的柴油機缸內壓力反饋控制裝置。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型的柴油機缸內壓力反饋控制裝置包括發動機各缸缸壓傳感裝置，燃燒反饋單元，噴油磨損控制單元，角標儀，指示燈；所述各缸缸壓傳感裝置和角標儀與燃燒反饋單元的輸入連接；燃燒反饋單元的輸出連接到噴油磨損控制單元的輸入；噴油磨損控制單元的輸出連接到發動機ECU和指示燈。
[0006]所述缸壓傳感裝置包括缸壓傳感器，電荷放大器；缸壓傳感器為輸出電荷信號的傳感器，其輸出與電荷放大器的輸入連接；電荷放大器的輸出與燃燒反饋單元的輸入連接。
[0007]所述缸壓傳感裝置還可以採用輸出信號為電壓信號的缸壓傳感器。
[0008]所述燃燒反饋單元可以採用微處理器。
[0009]所述燃燒反饋單元還可以採用由信號處理模塊、燃燒運算處理模塊、電源模塊、通訊模塊構成的硬體電路；各缸缸壓傳感裝置和角標儀與信號處理模塊的輸入連接，通訊模塊的輸出連接到噴油磨損控制單元。
[0010]所述噴油磨損控制單元可以由CA50修正模塊以及噴油量修正模塊構成；噴油磨損控制單元中的CA50修正模塊由第一減法運算電路、第一比較運算電路、PID控制電路構成；噴油量修正模塊由第二減法運算電路、第二比較運算電路、比例積分電路構成；燃燒反饋單元以及發動機ECU的輸出連接到第一減法運算電路的輸入，第一減法運算電路的輸出連接到第一比較運算電路的輸入，第一比較運算電路的輸出連接到PID控制電路的輸入；PID控制電路以及發動機ECU的輸出連接到第二減法運算電路的輸入，第二減法運算電路的輸出連接到第二比較運算電路的輸入，第二比較運算電路的輸出連接到指示燈；第二比較運算電路的輸出同時連接到比例積分電路的輸入；比例積分電路的輸出連接到發動機ECU的輸入。
[0011]各缸缸壓傳感裝置檢測的缸壓信號與角標儀檢測的曲軸轉角信號同時輸出到燃燒反饋單元，燃燒反饋單元根據缸壓信號和曲軸轉角信號計算各缸的燃燒相位CA50。噴油磨損控制單元將各缸實際燃燒相位CA50與燃燒相位CA50理論值進行做差比較，並通過PID控制電路輸出修正後的噴油提前角進而修正CA50 (噴油提前角與CA50基本呈線性關係，可以通過調節噴油提前角來改變CA50)，使實際CA50無限接近理論CA50值，完成對CA50的修正；PID控制電路輸出修正後的噴油提前角與ECU發出的理論噴油提前角做差比較，當偏差量超過閾值，則判斷噴油器出現過量磨損，輸出信號控制對應指示燈開啟，當偏差量未超過閾值則通過比例積分電路輸出修正後的噴油量，完成對噴油量的修正。該裝置可以檢測到每缸噴油器的磨損狀態並可以對各缸噴油器單獨進行修正，磨損量超出修正範圍時提示更換。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0013]圖1是本實用新型的柴油機缸內壓力反饋控制裝置結構示意圖。
[0014]圖2是實施例1中缸內壓力反饋控制流程圖。
[0015]圖3是本實用新型實施例2的燃燒反饋單元的結構示意圖。
[0016]圖4是本實用新型實施例2的噴油磨損控制單元的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，本實用新型的柴油機缸內壓力反饋控制裝置包括發動機各缸缸壓傳感裝置，燃燒反饋單元3，噴油磨損控制單元4，角標儀5，指示燈6。
[0018]實施例1
[0019]本實用新型的柴油機缸內壓力反饋控制裝置包括發動機各缸缸壓傳感裝置，燃燒反饋單元3，噴油磨損控制單元4，角標儀5，指示燈6。所述缸壓傳感裝置包括缸壓傳感器I，電荷放大器2,所述缸壓傳感器I是輸出信號為電荷信號的傳感器,其輸出與電荷放大器2的輸入連接，缸內壓力通過傳感器內部的壓電晶體轉化為電荷信號，電荷信號通過電荷放大器2轉化為O?1v電壓信號。電荷放大器2和角標儀5的輸出與燃燒反饋單兀連接，燃燒反饋單元3的輸出連接到噴油磨損控制單元4的輸入，噴油磨損控制單元4的輸出連接到指示燈6以及發動機ECU7，其中燃燒反饋單元3和噴油磨損控制單元4採用微處理器。
[0020]如圖2所示，缸內壓力反饋控制通過微處理器和相關外圍電路實現，流程具體如下:
[0021]a、接收電荷放大器2輸出的代表缸壓的電壓信號,並對其進行AD轉換；
[0022]b、接收角標儀5輸出的曲軸轉角信號並對其進行同步處理；
[0023]C、根據缸壓信號和曲軸轉角信號計算各缸的燃燒相位CA50 ；
[0024]CA50計算公式:
fτ-- k dV I ? dp\ 1Λ
[0025]=i \τ^ιρΜ^ιν?φΓ
[0026]廣I 丄丄 r 空μ =
J0 Ijt^r ^ k-ι d$f 2M,ht
[0027]CA50通過求上式的積分上限得出。
Ir C^J， I cn ,
[0028]I受'-P-----1 原函動^為 F ( Θ )，貝[I
Ar-1 * ?θ k — ? ?θ '
[0029]F( CA 50) = F(O)十 Qnet
2(3)
[0030]C^SO = F"1 ^(Ο) + |-0Λβ|
(4)
[0031]式中，Qnet為燃料燃燒的淨放熱量，由計算得出；
[0032]k為等熵指數，熱力工程一般k取常數1.37 ；
[0033]P為缸內氣體壓力，由缸壓傳感器測得；
[0034]V為氣缸容積，發動機物理參數；
[0035]Θ為曲軸轉角，由角標儀測出。
[0036]d、將當前實際CA50與CA50理論值進行做差比較，並通過PID控制輸出修正後的噴油提前角進而修正CA50，使實際CA50無限接近理論CA50值，完成對CA50的修正。
[0037]所述微控制器控制流程還包括下述步驟:
[0038]e、將修正後的噴油提前角與ECU發出的理論噴油提前角做差比較，當偏差量超過閾值，則判斷噴油器出現過量磨損，輸出信號控制對應指示燈開啟，當偏差量未超過閾值則通過比例積分電路輸出修正後的噴油量，修正結果發送給發動機ECU執行修正動作。
[0039]實施例2
[0040]本實用新型的柴油機缸內壓力反饋控制裝置包括發動機各缸缸壓傳感裝置，燃燒反饋單元3，噴油磨損控制單元4，角標儀5，指示燈6。所述缸壓傳感裝置採用輸出信號為電壓信號的缸壓傳感器。如圖3所示，燃燒反饋單元3採用由信號處理模塊31、燃燒運算處理模塊32、電源模塊33、通訊模塊34構成的硬體電路(參見黃穎申請清華大學工學碩士學位論文《面向柴油機燃燒閉環控制的新一代控制平臺研究及應用》)。各缸缸壓傳感裝置的電荷放大器和角標儀5與信號處理模塊31的輸入連接，通訊模塊34的輸出連接到噴油磨損控制單元4。燃燒反饋單元3也可以通過微處理器實現。
[0041]如圖4所示，噴油磨損控制單元4由CA50修正模塊以及噴油量修正模塊構成；噴油磨損控制單元4中的CA50修正模塊由第一減法運算電路41、第一比較運算電路42、PID控制電路43構成；噴油量修正模塊由第二減法運算電路44、第二比較運算電路45、比例積分電路46構成。
[0042]燃燒反饋單元3以及發動機E⑶7的輸出連接到第一減法運算電路41的輸入，第一減法運算電路41的輸出連接到第一比較運算電路42的輸入，將實際CA50與理論CA50進行做差比較，比較結果的輸出連接到PID控制電路43的輸入；PID控制電路43以及發動機E⑶7的輸出連接到第二減法運算電路44的輸入，第二減法運算電路44的輸出連接到第二比較運算電路45的輸入，將實際噴油提前角與理論噴油提前角進行做差比較，比較結果由第二比較運算電路45輸出，該輸出連接到指示燈6，比較結果超出閾值則指示燈被點亮;第二比較運算電路45的輸出同時連接到比例積分電路46的輸入，比較結果小於閾值則由比例積分電路進行運算並輸出調整後的噴油量，比例積分電路46的輸出連接到發動機ECU7的輸入，將噴油量修正值輸入E⑶。
【權利要求】
1.一種柴油機缸內壓力反饋控制裝置，其特徵在於包括發動機各缸缸壓傳感裝置，燃燒反饋單元(3)，噴油磨損控制單元(4)，角標儀(5)，指示燈￠);所述各缸缸壓傳感裝置和角標儀(5)與燃燒反饋單元(3)的輸入連接；燃燒反饋單元(3)的輸出連接到噴油磨損控制單元(4)的輸入；噴油磨損控制單元(4)的輸出連接到發動機ECU和指示燈(6)。
2.根據權利要求1所述的柴油機缸內壓力反饋控制裝置，其特徵在於所述缸壓傳感裝置包括缸壓傳感器(I)，電荷放大器(2);缸壓傳感器(I)為輸出電荷信號的傳感器，其輸出與電荷放大器⑵的輸入連接；電荷放大器⑵的輸出與燃燒反饋單元⑶的輸入連接。
3.根據權利要求1所述的柴油機缸內壓力反饋控制裝置，其特徵在於所述缸壓傳感裝置採用輸出信號為電壓信號的缸壓傳感器。
4.根據權利要求1所述的柴油機缸內壓力反饋控制裝置，其特徵在於所述燃燒反饋單元(3)採用微處理器。
5.根據權利要求1所述的柴油機缸內壓力反饋控制裝置，其特徵在於所述噴油磨損控制單元(4)由CA50修正模塊以及噴油量修正模塊構成；CA50修正模塊由第一減法運算電路(41)、第一比較運算電路(42)、PID控制電路(43)構成；噴油量修正模塊由第二減法運算電路(44)、第二比較運算電路(45)、比例積分電路(46)構成；燃燒反饋單元以及發動機ECU的輸出連接到第一減法運算電路的輸入，第一減法運算電路的輸出連接到第一比較運算電路的輸入，第一比較運算電路的輸出連接到PID控制電路的輸入；PID控制電路以及發動機ECU的輸出連接到第二減法運算電路的輸入，第二減法運算電路的輸出連接到第二比較運算電路的輸入，第二比較運算電路的輸出連接到指示燈；第二比較運算電路的輸出同時連接到比例積分電路的輸入；比例積分電路的輸出連接到發動機ECU的輸入。
【文檔編號】F02D41/38GK204024837SQ201420400766
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】張建銳, 竇慧莉, 侶慶濤, 虞衛飛, 於拓舟, 劉斌 申請人:中國第一汽車股份有限公司