CN113123911A - 一种分次主喷的参数标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机技术领域，公开了一种分次主喷的参数标定方法，包括以下步骤：通过单次主喷的标定参数，设定第一次主喷参考开始角、第一次主喷参考喷油量和第二次主喷参考喷油量；以第一次主喷参考开始角、第一次主喷参考喷油量和第二次主喷参考喷油量为定量，第一次主喷和第二次主喷之间的曲轴转角的间隔角为变量，在爆发压力满足标准爆发压力且氮氧化物排放量满足标准氮氧化物排放量的条件下，确定参考间隔角。再以参考开始角和参考间隔角为定量，调整第一次主喷加电时间和第二次主喷加电时间，确定第一次主喷标定加电时间和第二次主喷标定加电时间，从而确定第一次主喷标定喷油量和第二次主喷标定喷油量。该标定方法降低了标定的复杂度。

Description

一种分次主喷的参数标定方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种分次主喷的参数标定方法。

背景技术

目前，多次喷射技术已经广泛应用于高压共轨柴油机系统中，多次喷射包括预喷、主喷和后喷，预喷的主要目的是降低噪声；后喷的目的是用于降低碳烟和提高排温。

上述多次喷射的方式，其主要优化目标均为在主喷前后，通过加入部分微量的喷射，达到改善噪声或者排放的目的，其会导致油耗增多。且上述多次喷射的应用，对主喷油量的影响较小，贡献扭矩的柴油还是在短期内以最大喷射量喷入缸内，导致柴油和空气短期内的混合效果较差，一定程度上影响了热效率的提升。

为解决上述问题，提出了一种新型的多次喷射控制策略，将主喷分成第一次主喷和第二次主喷两个过程，通过两次主喷将燃油喷入到缸内，实现对发动机缸内空气利用率的提升，进一步提升燃烧效率。

但是如何确定第一次主喷和第二主喷的参数以使发动机达到最佳性能，而且降低标定的复杂度的同时能保证标定准确度是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分次主喷的参数标定方法，降低了多变量下的标定复杂度，而且保证了标定准确度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种分次主喷的参数标定方法，所述分次主喷包括第一次主喷和第二次主喷，该分次主喷的参数标定方法包括以下步骤：

通过单次主喷的标定参数，设定第一次主喷参考开始角、第一次主喷参考喷油量和第二次主喷参考喷油量；

第一阶段标定：以所述第一次主喷参考开始角、所述第一次主喷参考喷油量和所述第二次主喷参考喷油量为定量，调整所述第一次主喷和所述第二次主喷之间的曲轴转角的间隔角，在满足爆发压力在标准爆发压力范围内且氮氧化物排放量在标准氮氧化物排放量的范围内的条件下，将第一阶段发动机最小油耗对应的间隔角作为参考间隔角；

第二阶段标定：以所述参考开始角和所述参考间隔角为定量，调整第一次主喷加电时间和第二次主喷加电时间，将第二阶段发动机最小油耗对应的第一次主喷加电时间作为第一次主喷标定加电时间，第二次主喷加电时间作为第二次主喷标定加电时间，通过所述第一次主喷标定加电时间确定第一次主喷标定喷油量，通过所述第二次主喷标定加电时间确定第二次主喷标定喷油量。

可选地，所述第一次主喷标定加电时间和所述第二次主喷标定加电时间均在100微秒～1500微秒之间。

可选地，若所述第一次主喷标定喷油量为Q1，所述第二次主喷标定喷油量为Q2，则Q2=0.05Q1～0.5Q1。

可选地，在所述第二阶段标定的步骤之后还包括：

第三阶段标定：以所述第一次主喷标定喷油量和所述第二次主喷标定喷油量为定量，调整所述参考开始角和所述参考间隔角，获得第三阶段发动机最小油耗对应的开始角和间隔角，并将所述第三阶段发动机最小油耗与所述第二阶段发动机最小油耗作对比，以确定标定开始角和标定间隔角。

可选地，所述参考开始角和所述参考间隔角的调整范围为±2°。

可选地，所述标定开始角的范围为上止点前25°至上止点后10°；所述标定间隔角为所述第一次主喷和所述第二次主喷间隔时间为300微秒～1200微秒时对应的曲轴转角。

可选地，所述标准爆发压力为发动机在所述单次主喷的标定参数下喷射燃油时的爆发压力，所述标准氮氧化物排放量为发动机在所述单次主喷的标定参数下喷射燃油时的氮氧化物排放量。

可选地，所述第一次主喷参考开始角为单次主喷时的标定开始角；所述第一次主喷参考喷油量和所述第二次主喷参考喷油量相同，且均为单次主喷时的标定喷油量的一半。

可选地，所述第一次主喷和所述第二次主喷之间的曲轴转角的间隔角的调整方法为：间隔角从0°开始以设定增量逐渐增加，寻找所述第一阶段发动机最小油耗对应的间隔角。

可选地，所述第一阶段标定的步骤还包括：

在调整所述第一次主喷和所述第二次主喷之间的曲轴转角的间隔角的过程中，若爆发压力无法满足在所述标准爆发压力的范围内和/或氮氧化物排放量无法满足在所述标准氮氧化物排放量的范围内时，则根据爆发压力和氮氧化物排放量的变化，调整所述参考开始角，以满足所述标准爆发压力和所述标准氮氧化物排放量的要求。

本发明的有益效果：

本发明提供的分次主喷的参数标定方法，通过单次主喷的标定参数，设定第一次主喷参考开始角、第一次主喷参考喷油量和第二次主喷参考喷油量；通过第一阶段标定确定参考间隔角，然后通过第二阶段标定确定第一次主喷标定喷油量和第二次主喷标定喷油量。本发明提供的分次主喷的参数标定方法，以单次主喷的标定参数为参考，在满足标准爆发压力和标准氮氧化物排放量的条件下，对分次主喷的参数进行调整，最终确定发动机最佳性能下的分次主喷的参数，使发动机的油耗最小。该标定方法降低了多变量下的标定复杂度，同时保证了标定的准确度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的分次主喷对应的加电时间/曲轴转角的示意图；

图2是本发明实施例提供的分次主喷对应的喷油量的示意图；

图3是现有技术中的单次主喷喷射的油束周向分布示意图；

图4是本发明实施例提供的分次主喷喷射的油束周向分布示意图；

图5是本发明实施例提供的分次主喷的参数标定方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

柴油机是工程机械车辆的主要动力源，但同时也是主要的石油消耗源，持续降低柴油机的油耗量，对于实现节能减排具有重要意义。目前高压共轨技术已经成为柴油机的主流配置，灵活的控制形式为柴油机的性能与排放提升提供了多种可能。现有的高压共轨技术能够实现多次喷射，但其主要喷射形式为中间一次主喷（喷射80%以上的燃油），前后各有数次小的喷射（喷射量约占10%-20%），其主要目的是为了降低燃烧噪声（预喷，即主喷之前喷射）或者是改善烟度排放及排温热管理（后喷，即主喷之后喷射）。上述形式中，由于大部分柴油在主喷阶段连续喷入，影响了油气混合效果，限制了热效率的持续提升。

如图1所示，本实施例提供了一种柴油机分段喷射控制策略，包括预喷、主喷和后喷，其中主喷为分次喷射，包括第一次主喷和第二次主喷，第一次主喷的参数包括第一次主喷开始角α1（即为第一次主喷时电磁阀通电时对应的曲轴转角的角度）和加电时间β1（第一次主喷时电磁阀的通电时间），第二次主喷的参数包括间隔角α2（即为第一次主喷和第二次主喷间隔的时间对应的曲轴转角）和加电时间β2（第二次主喷时电磁阀的通电时间）。

图2为由第一次主喷和第二次主喷的参数决定的分次主喷的喷油规律，其中第一次主喷的喷油量为Q1，第二次主喷的喷油量为Q2。

如图3所示，现有技术中单次主喷，一次喷射的燃油过多，燃油过于集中在区域①，区域②的燃油分布面积少，导致空气利用率低，油耗大。如图4所示，本实施例提供的柴油机分段喷射控制策略，将主喷分次两次喷射，第一次主喷喷射的燃油分布于区域①，第二次主喷喷射的燃油分布于区域②，实现了对发动机缸内空气利用率的提升，进一步提升燃烧效率。

如图5所示，本实施例提供了一种分次主喷的参数标定方法，分次主喷包括第一次主喷和第二次主喷，该分次主喷的参数标定方法包括以下步骤：

S10、通过单次主喷的标定参数，设定第一次主喷参考开始角、第一次主喷参考喷油量和第二次主喷参考喷油量。

在本实施例中，同一发动机在预喷、单次主喷和后喷的燃油控制策略下，根据单次主喷的参数标定的常规方法在发动机满足氮氧化物排放要求的前提下，能使得发动机油耗最小和氮氧化物排放量最小的运行状态下标定的单次主喷的标定参数作为分次主喷的参考值。关于单次主喷的参数标定的常规方法已是现有技术，在此不再赘述。可以理解的是，在发动机的爆发压力越大时，发动机内的燃油燃烧越充分，发动机做功越多，油耗也就越小。油耗等于喷油量与发动机做功功率的比值，喷油量一定时，发动机做功越多，油耗越小。

可选地，第一次主喷参考开始角为单次主喷时的标定开始角；第一次主喷参考喷油量和第二次主喷参考喷油量相同，且均为单次主喷时的标定喷油量的一半。

S20、第一阶段标定：以第一次主喷参考开始角、第一次主喷参考喷油量和第二次主喷参考喷油量为定量，调整第一次主喷和第二次主喷之间的曲轴转角的间隔角，在满足爆发压力在标准爆发压力范围内且氮氧化物排放量在标准氮氧化物排放量的范围内的条件下，将第一阶段发动机最小油耗对应的间隔角作为参考间隔角。

可选地，标准爆发压力为发动机在单次主喷的标定参数下喷射燃油时的爆发压力，标准氮氧化物排放量为发动机在单次主喷的标定参数下喷射燃油时的氮氧化物排放量。

单次主喷的标定参数是发动机在满足最优喷射策略的条件下标定的，该最优喷射策略是指在满足氮氧化物排放要求的前提下，使发动机油耗最小且氮氧化物排放量最小。在本实施例中，以单次主喷的最优喷射策略能够达到的爆发压力和氮氧化物的排放量为参照，分次主喷与单次主喷在爆发压力与单次主喷的爆发压力相同，氮氧化物的排放量和单次主喷的氮氧化物的排放量相同的条件下，由于分次主喷时发动机缸内的燃烧效率更高，故分次主喷的油耗更小。

可选地，第一次主喷和第二次主喷之间的曲轴转角的间隔角的调整方法为：间隔角从0°开始以设定增量逐渐增加，寻找第一阶段发动机最小油耗对应的间隔角。在本实施例中不对设定增量作具体限定，本领域技术人员可根据实际情况进行设定。第一阶段发动机最小油耗为以间隔角为变量时的最小油耗，第一阶段发动机最小油耗并不一定是发动机在分次主喷的喷射策略下所能达到的油耗最低值。

优选地，第一阶段标定的步骤还包括：

在调整第一次主喷和第二次主喷之间的曲轴转角的间隔角的过程中，若爆发压力无法满足在标准爆发压力的范围内和/或氮氧化物排放量无法满足在标准氮氧化物排放量的范围内时，则根据爆发压力和氮氧化物排放量的变化，调整参考开始角，以满足标准爆发压力和标准氮氧化物排放量的要求。

在调整间隔角的过程中，可能出现无论怎么调整也无法满足标准爆发压力和/或标准氮氧化物排放量的情况，这时可根据间隔角不同时，爆发压力和氮氧化物排放量的变化，调整参考开始角，将该参考开始角记为第一参考开始角，获得满足标准爆发压力和标准氮氧化物排放量的第二参考开始角和参考间隔角。

S30、第二阶段标定：以参考开始角和参考间隔角为定量，调整第一次主喷加电时间和第二次主喷加电时间，将第二阶段发动机最小油耗对应的第一次主喷加电时间作为第一次主喷标定加电时间，第二次主喷加电时间作为第二次主喷标定加电时间，通过第一次主喷标定加电时间确定第一次主喷标定喷油量，通过第二次主喷标定加电时间确定第二次主喷标定喷油量。

在本实施例中，第一阶段发动机最小油耗并不一定是发动机的最低油耗。通过以参考开始角和参考间隔角为定量，调整第一次主喷加电时间和第二次主喷加电时间，获得第二阶段发动机最小油耗。第二阶段发动机最小油耗小于第一阶段发动机最小油耗。

可以理解的是，加电时间越长，喷油量越大。在本实施例中，主喷喷油量根据获取的主喷加电时间查表得出。

可选地，第一次主喷标定加电时间和第二次主喷标定加电时间均在100微秒～1500微秒之间。

可选地，若第一次主喷标定喷油量为Q1，第二次主喷标定喷油量为Q2，则Q2=0.05Q1～0.5Q1。

在第二阶段标定的步骤之后还包括：

S40、第三阶段标定：以第一次主喷标定喷油量和第二次主喷标定喷油量为定量，调整参考开始角和参考间隔角，获得第三阶段发动机最小油耗对应的开始角和间隔角，并将第三阶段发动机最小油耗与第二阶段发动机最小油耗作对比，以确定标定开始角和标定间隔角。

在本实施例中，为了达到发动机的最佳性能，在确定第一次主喷标定喷油量和第二次主喷标定喷油量后，再以第一次主喷标定喷油量和第二次主喷标定喷油量为定量，微调参考开始角和参考间隔角，如果第三阶段发动机最小油耗比第二阶段发动机最小油耗更小，则以第三阶段发动机最小油耗对应的开始角作为标定开始角，第三阶段发动机最小油耗对应的间隔角作为标定间隔角。如果第三阶段发动机最小油耗比第二阶段发动机最小油耗大，则以第二阶段发动机最小油耗对应的参考开始角（第二参考开始角）作为标定开始角，第二阶段发动机最小油耗对应的参考间隔角作为标定间隔角。

可选地，参考开始角和参考间隔角的调整范围为±2°。

可选地，标定开始角的范围为上止点前25°至上止点后10°；标定间隔角为第一次主喷和第二次主喷间隔时间为300微秒～1200微秒时对应的曲轴转角。

在本实施例中，上述分次主喷的参数标定方法和单次主喷的标定参数均存储在发动机的控制器内，发动机内还设置有压力传感器、曲轴转角传感器和水温传感器，压力传感器用于检测燃料喷射压力，曲轴转角传感器用于检测曲轴转角角度，水温传感器用于检测发动机冷却剂的温度。压力传感器、曲轴转角传感器、水温传感器以及控制喷射器喷射的电磁阀均与控制器电连接，用于向控制器发送检测信号。控制器通过接收到的各个传感器的检测信号驱动喷射器喷射燃料。在燃料喷射控制过程中，控制器对所需喷射量和电磁阀的通断电进行控制。关于控制器与压力传感器、曲轴转角传感器、水温传感器以及电磁阀的连接方式和工作原理已是现有技术，在此不再赘述。

控制器根据发动机的运行状态、油门踏板的开度以及存储在其内的分次主喷的参数标定方法和单次主喷的标定参数，标定分次主喷的参数，并根据标定参数控制发动机分次主喷，以实现发动机的最佳性能。关于发动机油耗、爆发压力以及氮氧化物的排放量的监测已是现有技术，在此不再赘述。

本发明提供的分次主喷的参数标定方法，以单次主喷的标定参数为参考，在满足标准爆发压力和标准氮氧化物排放量的条件下，对分次主喷的参数进行调整，最终确定发动机最佳性能下的分次主喷的参数，使发动机的油耗最小。该标定方法降低了多变量下的标定复杂度，同时保证了标定的准确度。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种分次主喷的参数标定方法，其特征在于，所述分次主喷包括第一次主喷和第二次主喷，该分次主喷的参数标定方法包括以下步骤：

通过单次主喷的标定参数，设定第一次主喷参考开始角、第一次主喷参考喷油量和第二次主喷参考喷油量；

第一阶段标定：以所述第一次主喷参考开始角、所述第一次主喷参考喷油量和所述第二次主喷参考喷油量为定量，调整所述第一次主喷和所述第二次主喷之间的曲轴转角的间隔角，在满足爆发压力在标准爆发压力范围内且氮氧化物排放量在标准氮氧化物排放量的范围内的条件下，将第一阶段发动机最小油耗对应的间隔角作为参考间隔角；

第二阶段标定：以所述参考开始角和所述参考间隔角为定量，调整第一次主喷加电时间和第二次主喷加电时间，将第二阶段发动机最小油耗对应的第一次主喷加电时间作为第一次主喷标定加电时间，第二次主喷加电时间作为第二次主喷标定加电时间，通过所述第一次主喷标定加电时间确定第一次主喷标定喷油量，通过所述第二次主喷标定加电时间确定第二次主喷标定喷油量。

2.根据权利要求1所述的分次主喷的参数标定方法，其特征在于，所述第一次主喷标定加电时间和所述第二次主喷标定加电时间均在100微秒～1500微秒之间。

3.根据权利要求2所述的分次主喷的参数标定方法，其特征在于，若所述第一次主喷标定喷油量为Q1，所述第二次主喷标定喷油量为Q2，则Q2=0.05Q1～0.5Q1。

4.根据权利要求1所述的分次主喷的参数标定方法，其特征在于，在所述第二阶段标定的步骤之后还包括：

第三阶段标定：以所述第一次主喷标定喷油量和所述第二次主喷标定喷油量为定量，调整所述参考开始角和所述参考间隔角，获得第三阶段发动机最小油耗对应的开始角和间隔角，并将所述第三阶段发动机最小油耗与所述第二阶段发动机最小油耗作对比，以确定标定开始角和标定间隔角。

5.根据权利要求4所述的分次主喷的参数标定方法，其特征在于，所述参考开始角和所述参考间隔角的调整范围为±2°。

6.根据权利要求4所述的分次主喷的参数标定方法，其特征在于，所述标定开始角的范围为上止点前25°至上止点后10°；所述标定间隔角为所述第一次主喷和所述第二次主喷间隔时间为300微秒～1200微秒时对应的曲轴转角。

7.根据权利要求1所述的分次主喷的参数标定方法，其特征在于，所述标准爆发压力为发动机在所述单次主喷的标定参数下喷射燃油时的爆发压力，所述标准氮氧化物排放量为发动机在所述单次主喷的标定参数下喷射燃油时的氮氧化物排放量。

8.根据权利要求1所述的分次主喷的参数标定方法，其特征在于，所述第一次主喷参考开始角为单次主喷时的标定开始角；所述第一次主喷参考喷油量和所述第二次主喷参考喷油量相同，且均为单次主喷时的标定喷油量的一半。

9.根据权利要求1所述的分次主喷的参数标定方法，其特征在于，所述第一次主喷和所述第二次主喷之间的曲轴转角的间隔角的调整方法为：间隔角从0°开始以设定增量逐渐增加，寻找所述第一阶段发动机最小油耗对应的间隔角。

10.根据权利要求1所述的分次主喷的参数标定方法，其特征在于，所述第一阶段标定的步骤还包括：

在调整所述第一次主喷和所述第二次主喷之间的曲轴转角的间隔角的过程中，若爆发压力无法满足在所述标准爆发压力的范围内和/或氮氧化物排放量无法满足在所述标准氮氧化物排放量的范围内时，则根据爆发压力和氮氧化物排放量的变化，调整所述参考开始角，以满足所述标准爆发压力和所述标准氮氧化物排放量的要求。

Images