2.4.5　供油提前角的確定和供油時機(jī)控制

供油提前角的原意通常說的是某缸高壓燃油泵開始供油時,其曲柄與上止點位置所夾的曲軸轉(zhuǎn)角。而噴油提前角則是指某缸噴油器開始噴油時,其曲柄與上止點位置所夾的曲軸轉(zhuǎn)角。在實際使用時,這兩個參數(shù)都用于確定燃油被噴入氣缸的時機(jī)。噴油提前角反映了燃油進(jìn)入氣缸的時機(jī),是影響燃燒效果的重要參數(shù)。但由于噴油提前角必須用較特殊的設(shè)備才能測試出來,因此在工程上使用供油提前角較多。由于高壓燃油壓力傳遞速度的限制,供油提前角并不直接反映燃油被噴入氣缸的時刻,只是間接反映這一參數(shù)。

在電控柴油機(jī)中一般說到的供油提前角,是有其特定含義的:

對于電控高壓共軌系統(tǒng),是指某氣缸噴油器驅(qū)動脈沖起始時刻,曲柄與上止點位置所夾的曲軸轉(zhuǎn)角。

對于電控單體泵系統(tǒng),是指某氣缸單體泵高速電磁閥驅(qū)動脈沖起始時刻,曲柄與上止點位置所夾的曲軸轉(zhuǎn)角。

對于電控分配泵,是指針對某氣缸供油凸輪升程達(dá)到0.05mm時刻,曲柄與上止點位置所夾的曲軸轉(zhuǎn)角。注意:

① 當(dāng)供油提前角在上止點前時,這一角度值為正。供油提前角可以是0,也可以是負(fù)值。在某些追求低NOx排放的控制過程中,為了降低燃燒溫度,供油提前角甚至經(jīng)常是負(fù)值。

② 正如前面所說,供油提前角只是反映了噴油提前角。即使是針對高壓共軌系統(tǒng),電控噴油器的針閥開啟與驅(qū)動脈沖相比也有一定的滯后,因此,供油提前角反映的也不是油進(jìn)入氣缸的時刻,當(dāng)然也不等同于噴油提前角。

針對某些研究工作需求而言,如果需要確定噴油提前角,必須借助其他的專用設(shè)備(如針閥升程傳感器等)。在工程上一般只需通過供油提前角反映出相對的噴油相位關(guān)系,即可通過試驗標(biāo)定柴油機(jī),使之獲得最佳工作點。

③ 供油提前角在實現(xiàn)控制時一般是人為指定的量,通過試驗證明其效果后將它記在脈譜中,以后在同樣的工況下就將其作為參數(shù)取來應(yīng)用。供油提前角的計算,是指根據(jù)已經(jīng)確定的供油提前角,計算相關(guān)的供油參數(shù)。

④ 真正對可燃混合氣生成有影響的參數(shù)是供油提前時間A_InjAdTime,在供油提前角A_InjAdvance和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速A_ShaSPeCr1已知的條件下:

A_InjAdTime =A_ShaSpeCr1×3600/(60×1000×1000×A_InjAdvance)

式中,A_ShaSPeCr1的單位是r/min;A_InjAdvance的單位是0.1°;A_InjAdTime的單位是μs。

(1)電控高壓共軌和單體泵系統(tǒng)的供油提前角計算

在電控高壓共軌和單體泵系統(tǒng)柴油機(jī)中,要實現(xiàn)對于供油提前角的控制,就需要根據(jù)已知的供油提前角數(shù)據(jù),確定供油驅(qū)動脈沖的時間控制量。實現(xiàn)供油動作需要有供油函數(shù)Oil_Supply1()~ Oil_Supply4(),這一組函數(shù)工作時需要一組全局變量來支持:

A_Dtq1=dtq1-dtq0;　　自齒中斷時刻到供油低位開關(guān)打開

A_Dtq2=dtq2-dtq1;　　自低位開關(guān)打開到高位開關(guān)打開

A_Dtq3=dtq3-dtq2;　　自高位開關(guān)打開到高位開關(guān)關(guān)閉

A_Dtq4=dtq4-dtq3;　　自高位開關(guān)關(guān)閉到低位開關(guān)關(guān)閉

如果在對應(yīng)曲軸信號的某齒范圍(本齒信號和下齒信號間)內(nèi)開始供油,將這一齒稱為供油齒。而A_Dtq1是本齒信號時刻到開始供油時刻的時間。在EDBM模型中,可以通過以下計算步驟來完成供油參數(shù)計算:

① 確定供油齒。根據(jù)已確定的供油提前角 A_InjAdvance和希望進(jìn)行供油的氣缸i,確定開始供油的整齒數(shù)。不失一般性,只討論i=1的情況,用 A_OilTeeth表示供油齒。

當(dāng)A_InjAdvance/6為整數(shù)時,A_OilTeeth=11-A_InjAdvance/6;

當(dāng) A_InjAdvance/6為非整數(shù)時,A_OilTeeth=11-int(A_InjAdvance/6)-1。

參考圖2?12,上式中11是第一缸上止點對應(yīng)的齒號,6是每齒的對應(yīng)轉(zhuǎn)角,以(°)為單位。int(A_InjAdvance/6)表示對A_InjAdvance/6計算的結(jié)果給出不大于括號內(nèi)數(shù)值的最大整數(shù)。

② 確定供油偏移時間A_Dtq1的值。A_Dtq1是從供油齒沿到開始供油的時間,可以由以下算法來算出它。

當(dāng)A_InjAdvance/6為整數(shù)時,A_Dtq1=0。

當(dāng)A_InjAdvance/6為非整數(shù)時,有:

設(shè)轉(zhuǎn)速為A_ShaSPeCr1,單位是r/min,可以變換為:

N=A_ShaSPeCr1×360/(60×1000000)[(°)/μs)]

A_Dtq1 =[(11?A_OilTeeth)×6?A_InjAdvance]/N(μs)

以上計算基于假定柴油機(jī)以A_ ShaSPeCr1為轉(zhuǎn)速做勻速轉(zhuǎn)動。事實上,柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速是不均勻的,而且有時柴油機(jī)的平均轉(zhuǎn)速也是可能變化的,例如:可能做加速運(yùn)動。但是,由于在一個齒的轉(zhuǎn)動范圍內(nèi),柴油機(jī)轉(zhuǎn)速來不及做太多改變。假設(shè)在一個齒內(nèi)的轉(zhuǎn)速是勻速轉(zhuǎn)動,不會帶來太多誤差,在工程上能夠滿足需求,計算量也不會太大。

例2?1　設(shè) A_InjAdvance=9°, A_ShaPeCrl=1000r/min,則:

A_OilTeeth=11 -int(A_InjAdvance/6)-1=9

即針對第1缸,第9號齒是供油齒。而:

N=A_ShaSPeCr1×360/(60×1000000)=1000×360/(60×1000000)

　　=6/1000[(°)/μs]

A_Dtq1=[(11-A_OilTeeth)×6-A_InjAdvance]/N

　　　　=[(11-9)×6-9)]/(6/1000)=500(μs)

例2?2　設(shè) A_InjAdvance=-9°,A_ShaSPeCr1=1000r/min,則:

A_OilTeeth =11-int(A_InjAdvance/6)-1=12

即針對第1缸,第12號齒是供油齒。而:

A_Dtql=[(11-A_OilTeeth)×6-A_InjAdvance]/N

　　=[(11-12)×6-(-9)/(6/1000)]=500(μs)

供油齒確定后,在運(yùn)行中只要齒計數(shù)達(dá)到這一齒,即可啟動供油函數(shù)。例如:在第一缸的情況下,運(yùn)行Oil_Supply1()。供油函數(shù)會依據(jù)A_Dtql的值,確定精確的供油時刻。

按照以上的算法,我們來實際完成供油提前角處理函數(shù)OilAngle()。這一函數(shù)的作用是通過當(dāng)前的供油提前角A_InjAdvance,來計算出下一供油齒A_OilTeeth和供油時間量A_Dtql。 OilAngle()的聲明為:

void OilAngle();以下是 Milange函數(shù)的定義:

　　該函數(shù)的輸入量為當(dāng)前氣缸號A_iR和下一缸供油提前角A_InjAdvance,根據(jù)氣缸號而確定的上止點齒號為A_TDC[A_iR]。

該函數(shù)的輸出量為下一個要工作的氣缸對應(yīng)的供油齒號A_OilTeeth、針對這一齒的供油時間偏移量A_Dtq1和后持續(xù)時間A_Dtq4。

與供油控制關(guān)系密切的其他兩個時間量A_Dtq2和A_Dtq3,一般針對一種電控泵,通過油泵試驗臺試驗來調(diào)整確定。確定后作為初始化數(shù)據(jù)寫入程序,在工作過程中不再改變。

(2)供油提前角的計算時機(jī)和供油的執(zhí)行

針對電控高壓共軌和電控單體泵的供油提前角參數(shù)計算函數(shù) OilAngle(),在控制層軟件中是作為任務(wù)來實現(xiàn)的。這一任務(wù)的執(zhí)行時機(jī)一般應(yīng)在兩次氣缸供油的中間位置。在這樣的位置上,需要實時處理的較少,可以將非實時任務(wù)集中在這些相位空間內(nèi)來完成。在曲軸中斷服務(wù)擴(kuò)展函數(shù)中加入對任務(wù)調(diào)用的語句,可以適時地激活供油提前角參數(shù)計算任務(wù)。

　　在此為供油參數(shù)計算函數(shù)選定的任務(wù)號為30。為使這一任務(wù)得到執(zhí)行,在任務(wù)調(diào)度擴(kuò)展函數(shù)Ts_Sub()中加入執(zhí)行語句:

　　由以上設(shè)置可以得到一種執(zhí)行效果:每當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)到某缸壓縮上止點前15個齒(距上止點90°轉(zhuǎn)角)時,激活針對下一缸供油參數(shù)的計算。

這一計算根據(jù)已確定的供油提前角,確定了下缸工作時的供油齒號和偏移時間量。在真正實現(xiàn)供油時,就會按照這兩個參數(shù)確定具體時機(jī)。

從以上程序段中可以看出:盡管順序執(zhí)行了供油參數(shù)計算任務(wù)和實際供油的指令,但由于針對齒數(shù)的控制,上兩種指令不會同在一次中斷過程中被執(zhí)行。前者在上止點前90°后附近被執(zhí)行,而后者在進(jìn)入可能的供油角范圍(約-10°~30°)內(nèi)后才可能被執(zhí)行,此時,與后者執(zhí)行有關(guān)的參數(shù),已經(jīng)由前者準(zhǔn)備完畢,可以實現(xiàn)所希望的控制。

特別提示

以上有關(guān)函數(shù)和指令等僅供讀者參考。對此類參數(shù)感興趣的讀者,請參閱本書參考文獻(xiàn)[1]。