一种高压共轨燃油喷射系统双燃料控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种高压共轨燃油喷射系统双燃料控制方法，能够根据原始柴油喷射信号、共轨压力信号、油门踏板信号、空气流量信号或者进气压力信号等判定发动机运行状态，通过标定合理设定掺烧比，在保证发动机动力性能的前提下，降低柴油消耗和废气排放。本发明专利技术涉及的高压共轨燃油喷射系统双燃料控制方法，包括：模拟信号减油控制方法、燃气喷射量计算方法、掺烧状态控制方法和故障诊断管理功能。本发明专利技术性能稳定可靠，改装简单，易于市场推广。

【技术实现步骤摘要】
一种高压共轨燃油喷射系统双燃料控制方法
本专利技术涉及发动机控制系统，具体涉及一种高压共轨燃油喷射系统双燃料控制方法。
技术介绍
当前，能源危机和环境污染问题日益严峻。为了节约能源减少汽车运营成本，同时降低汽车尾气对环境的污染，使用天然气作为掺烧能源的混合动力汽车发展迅速。天然气具有良好的燃烧性能，也是公认的清洁燃料，且燃料成本相较汽油与柴油更为低廉，是一种理想的替代燃料。近年来天然气汽车产业虽然发展很快，但主要是对汽油车进行改装，柴油天然气双燃料汽车却一直没有得到有效的推广。究其原因，主要还是现有的技术在实际应用中都存在一定的弊端，要么是系统太复杂，改装成本过高，要么就是系统可靠性不够。随着国四排放标准的实施，采用电控高压共轨技术的柴油机越来越多。对高压共轨柴油机进行天然气掺烧改装的关键是，在保证原机控制单元OBD诊断不报错的前提下，如何实现对原机燃油喷射的减油控制，在保证稳定燃烧的前提下并尽可能地减少柴油喷射量，从而增大燃气喷射量，提高燃气掺烧替代率。现有技术中，有的用模拟器替代喷油器，欺骗原机控制单元，而双燃料控制单元直接驱动喷油器，这样做较难规避原机OBD诊断报错，且硬件复杂，功耗大，故障率高；有的为了实现期望的控制精度，在控制系统中设计了较多标定参数和表格，这样做实际上不利于市场推广，因为每匹配一台发动机都要做大量的标定工作。
技术实现思路
针对上述情况，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术之目的就是提供一种高压共轨燃油喷射系统双燃料控制方法，有效解决减少柴油喷射量和计算燃气喷射量的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：步骤1：双燃料控制单元采集柴油喷射信息以及传感器信息，并根据柴油喷射信息计算出引擎转速，其中柴油喷射信息包括喷油正时信息和喷射脉宽信息，传感器信息包括分别由共轨压力传感器、油门踏板传感器、空气流量计、进气压力传感器、冷却水温度传感器、排气温度传感器、气瓶压力传感器、气轨压力传感器和气轨温度传感器采集的信息。步骤2：根据步骤1中获得的引擎转速以及步骤1采集到的各种信息计算系统的掺烧状态，判断是否允许掺烧，若允许掺烧则转入步骤4，若不允许掺烧则进行步骤3的处理。具体地，在判断过程中还需结合驾驶员是否提出掺烧请求进行判断。步骤3：关闭燃气高低压控制阀，切断燃气供应，同时将共轨压力传感器采集的轨压信息、油门踏板传感器采集的油门踏板信息、空气流量计采集的空气流量信息和/或进气压力传感器采集的进气压力信息经双燃料控制单元直接传递给柴油控制单元，进入纯柴油工作模式。步骤4：双燃料控制单元开启燃气高低压控制阀，双燃料控制单元分别将共轨压力传感器采集的轨压信息、油门踏板传感器采集的油门踏板信息、空气流量计采集的空气流量信息和/或进气压力传感器采集的进气压力信息根据不同的掺烧状态及该状态下的减油、替代率的需求生成对应的模拟控制信号，并传递给柴油控制单元。所述模拟控制信号包括双燃料控制单元转换得到的模拟轨压信号、模拟油门踏板信号、模拟空气流量信号和/或模拟进气压力信号。步骤5：柴油控制单元根据获得的各模拟信号控制减少柴油喷射量。步骤6：双燃料控制单元计算燃气喷射脉宽。依据“喷孔处喷油平均流速与平均有效喷油压力的1/2次方成正比”的原理，基于轨压信息和柴油喷射脉宽，直接列式计算燃气需求量，再根据燃气喷嘴流量特性转换成燃气喷射脉宽。步骤7：双燃料控制单元发出控制信号触发燃气喷射。为了更好地实施本专利技术，本方法还包括故障诊断管理步骤：对系统中各部件的输入和输出信号进行检查，输入和输出信号的检查室通过硬件故障电路检测和软件计算相结合的监控算法实现的，对整个系统进行失效和故障诊断，如在运行过程中某个部件发现出现故障，立即对与该部件相关的功能及策略进行抑制处理，并将故障存储在双燃料ECU中。本专利技术在原机燃油系统不改变的前提下，加装柴油天然气双燃料控制系统和燃气喷射系统，进行减油、喷气控制，实现天然气与柴油的混合燃烧。系统具有纯柴油和双燃料掺烧两种工作模式，可以通过硬件选择开关或者软件条件判断是工作在纯柴油模式还是双燃料掺烧模式。纯柴油模式下，仅以柴油为燃料，由发动机ECU控制原机燃油系统工作；在掺烧模式下，同时燃用柴油与天然气两种燃料，由发动机压缩柴油着火，再引燃喷入的天然气，在保证动力性能基本不变的前提下，减小柴油喷射量，增加燃气喷射量，以实现期望的替代率要求。本专利技术用于高压共轨双燃料柴油机上，有效解决了减少柴油喷射量和计算燃气喷射量的问题，结构简单，无需改变原有的柴油系统，性能稳定可靠，掺烧替代率高，安装使用方便，利于市场推广，有良好的经济和社会效益。附图说明图1为本专利技术的系统原理示意图；图2为本专利技术的控制方法流程示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细说明。由图1所示，本专利技术包括原机高压共轨电控系统（图1中柴油ECU）、双燃料控制系统（图1中双燃料ECU）和燃气系统。柴油喷油器仍然由原机高压共轨电控系统控制，双燃料控制单元采集柴油喷射信号信息，并通过硬件电路处理和软件计算，得到原机喷射相位及喷射脉宽。共轨压力信号、油门踏板信号、空气流量信号或者进气压力信号经过双燃料控制单元的电路及软件处理后再传递给原机高压共轨电控系统。如果系统工作在纯柴油模式，则上述各路原始信号不做软件算法处理，通过硬件选择开关直接传递给原机高压共轨电控系统。如果系统工作在掺烧模式，则将基于各路原始信号生成的模拟信号传递给原机高压共轨电控系统。双燃料控制单元采集冷却水温度信号和排气温度信号等以实现保护控制。燃气系统完全由双燃料控制单元控制，完成信号检测、监控和燃气喷射计算驱动。本专利技术提供一种高压共轨燃油喷射系统双燃料控制方法，流程如图2所示，包括：步骤1：采集柴油喷射信息，包括喷油正时信息和喷射脉宽信息。基于柴油喷射正时信息，通过软件算法确定柴油的多次喷射及主喷脉宽，再根据主喷射频率计算出引擎转速，并根据发动机工况及掺烧状态在合适的时刻触发燃气喷射，具体燃气喷射时刻通过软件查询相应MAP实现，并利用配气相位信息进行修正。柴油喷射信息采集策略是基于无后喷的情况设计的，每循环的最后一次喷射即为主喷。采用中断的方式处理各缸柴油喷射信号。只有喷射脉宽大于一定阈值，才认为是正常信号，并处理，否则为干扰信号，不做处理。在当前缸中断处理函数中，读取前一缸的主喷脉宽。传感器信息采集包括共轨压力传感器，油门踏板传感器，空气流量计，进气压力传感器，冷却水温度传感器，排气温度传感器，气瓶压力传感器，气轨压力和温度传感器等。在采集各个传感器信号的同时进行信号范围检测和合理性判断，生成故障诊断信息。采集到的各传感器信息和基于喷油信号计算得到的转速信息一起传递给下一步骤进行相关计算。步骤2：综合步骤1采集到的相关信息，计算系统自身禁止掺烧状态。只有引擎成功启动，且引擎转速、冷却水温度和排气温度均在允许掺烧范围内，气瓶压力足够，气轨压力和温度也在允许掺烧范围内；且无故障的条件下，才将系统自身禁止掺烧状态置0，表示系统自身允许掺烧。然后再结合驾驶员的掺烧请求状态，判断出系统当前的工作状态。如果驾驶员禁止掺烧，则为禁止掺烧状态，掺烧状态指示灯熄灭；如果驾驶员请求掺烧，但是系统禁止，则为禁止掺烧状态，掺烧状态指示灯闪烁；如果驾驶员请求掺烧，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压共轨燃油喷射系统双燃料控制方法，其特征在于，包括：步骤1：双燃料控制单元采集柴油喷射信息以及传感器信息，并根据柴油喷射信息计算出引擎转速，其中柴油喷射信息包括喷油正时信息和喷射脉宽信息，传感器信息包括分别由共轨压力传感器、油门踏板传感器、空气流量计、进气压力传感器、冷却水温度传感器、排气温度传感器、气瓶压力传感器、气轨压力传感器和气轨温度传感器采集的信息；步骤2：根据步骤1中获得的引擎转速以及步骤1采集到的各种信息计算系统的掺烧状态，判断是否允许掺烧，若允许掺烧则转入步骤4，若不允许掺烧则进行步骤3的处理；步骤3：关闭燃气高低压控制阀，切断燃气供应，同时将共轨压力传感器采集的轨压信息、油门踏板传感器采集的油门踏板信息、空气流量计采集的空气流量信息和/或进气压力传感器采集的进气压力信息经双燃料控制单元直接传递给柴油控制单元，进入纯柴油工作模式；步骤4：双燃料控制单元开启燃气高低压控制阀，双燃料控制单元分别将共轨压力传感器采集的轨压信息、油门踏板传感器采集的油门踏板信息、空气流量计采集的空气流量信息和/或进气压力传感器采集的进气压力信息生成模拟控制信号，并传递给柴油控制单元；步骤5：柴油控制单元根据获得的各模拟信号控制减少柴油喷射量；步骤6：双燃料控制单元计算燃气喷射脉宽；步骤7：双燃料控制单元发出控制信号触发燃气喷射。...

【技术特征摘要】
1.一种高压共轨燃油喷射系统双燃料控制方法，其特征在于，包括：步骤1：双燃料控制单元采集柴油喷射信息以及传感器信息，并根据柴油喷射信息计算出引擎转速，其中柴油喷射信息包括喷油正时信息和喷射脉宽信息，传感器信息包括分别由共轨压力传感器、油门踏板传感器、空气流量计、进气压力传感器、冷却水温度传感器、排气温度传感器、气瓶压力传感器、气轨压力传感器和气轨温度传感器采集的信息；步骤2：根据步骤1中获得的引擎转速以及步骤1采集到的各种信息计算系统的掺烧状态，判断是否允许掺烧，若允许掺烧则转入步骤4，若不允许掺烧则进行步骤3的处理；步骤3：关闭燃气高低压控制阀，切断燃气供应，同时将共轨压力传感器采集的轨压信息、油门踏板传感器采集的油门踏板信息、空气流量计采集的空气流量信息和/或进气压力传感器采集的进气压力信息经双燃料控制单元直接传递给柴油控制单元，进入纯柴油工作模式；步骤4：双燃料控制单元开启燃气高低压控制阀，双燃料控制单元分别将共轨压力传感器采集的轨压信息、油门踏板传感器采集的油门踏板信息、空气流量计采集的空气流量信息和/或进气压力传感器采集的进气压力信息生成模拟控制信号，并传递给柴油控制单元；步骤5：柴油控制单元根据获得的各模拟信号控制减少柴油喷射量；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪荣，张衡，杨勇，
申请(专利权)人：中国汽车工程研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85