柴油机调速控制原理分解

喷油控制

柴油机电控当中最核心的内容是喷油控制， 它又可分为两个控制内容：喷油量控制和喷 油时刻控制。前者是对发动机转速和负荷的 响应，后者是为了满足经济性和排放法规进 行的控制。
电控喷油量控制逻辑结构
喷油量控制的特点
燃油限制 综合处理
基本喷油量
油量调整
基本喷油量
根据工况查表确定 全制式调速模式确定 带故障运行模式 怠速运行模式 其他模式 由工况判断模块对当前工况进行判定， 然后选择相应的基本喷油量模式
怠速模式

一种点工况，但是要根据具体的环境参数进 行修正。
喷油的两种主要模式

油门踏板信号对发动机的动力参数提出要求。 在一般机械式控制的发动机的工作中，油门 踏板都是给出目标供油量，在电控柴油机的 控制中，可以沿用这种控制方案，在此称为 方案A。也可以设计另一种方案：油门踏板给 出目标转速，在此称为方案B。一般来说，两 种方案的区别仅限于喷油控制方面。

全制式调速特点
由双PID或多PID控制器组成调速控制器 对输入项采取滤波和微分处理 采取同步控制 对于输出量有超前滞后补偿 具有多组增益设定值 调速控制逻辑可重新设定 具备稳态误差控制和加速误差控制功能

带故障运行模式

主要用于部分非重要的传感器或其他机构失 效的情况下，属于根据工况点查表模式一类， 但是没有优化的修正值。

电控的处理方式

针对各种工况处理相应的参数或附属装置：
冷起动性能：增大喷油提前角、电热塞等等 NOx排放：EGR、减小喷油提前角等 PM排放：增大喷油压力（低速时） 控制游车：采用稳定性较高的控制算法
怠速控制：根据水温等条件搜寻经济点
全工况优化：标定 涡轮增压控制：根据发动机工况改变喷嘴环参数
内燃机电子控制
柴油机喷油控制原理
本课程的结构
发动机特性 负载特性 提前角 共轨压力 EGR 喷油模式 发动机模型 控制器设计 控制性能分析 排放原理 排放特性 各系统的特性 排放性能及控制 自控分析 传感器 能控型参数 动力特性
电控起源
汽油机发展历史 柴油机发展历史
柴油机控制
结构类型 工作原理 传输技术 量化原理 结构

全制式调速模式

油门直接控制转速。就是说，油门信号代表 了目标转速信号，供油量的多少由调速控制 算法决定，这种模式的好处在于速度稳定， 易操作，但是操作员对发动机的负荷缺少直 观把握。
全制式调速模式
工作区域相对于查表法具有可调整性 油门踏板位置对应于目标转速控制信号 具备累进式速度控制和通讯调节速度控制功 能
举例说明B
方案B

方案B接受转速信号和目标转速信号（油门踏 板信号），通过比较实际转速与目标转速， 判断系统处于稳态或动态，并将判别信号输 出到工作模式编码模块进行处理。
两者的区别

方案A与方案B在工作模式上的区别在于：A 将动态模式细分为目标过渡模式和动态调速 模式两个子模式，B则未加以细化。
举例说明A
方案A

方案A接受转速信号和目标供油量信号（油门踏板 信号），当目标供油量信号发生变化时，输出工况 判别结果dyn1，请求系统处于目标过渡模式，并清 除当前的目标转速。当目标供油量信号不发生变化 时，判断转速是否稳定，如果转速稳定，则输出工 况判别结果stable，将当前稳定转速设定为目标转 速并输出，请求系统进入稳态工况。如果转速不稳 定，则输出工况判别结果dyn2，请求系统处于动态 调速模式。
电控
电控结构
ECU 汽油机系统 共轨蓄压 HEUI 高压共轨 柴油机系统
控制策略
汽油机策略 柴油机策略 嵌入式设计
实现技术
实时操作系统 RCP/HILS
典 型 系 统 /原 理
执行机构 汽油机系统 柴油机系统
柴油机电控
电控使结构变得复杂，成本远高于机械控制 系统。该技术的生命力取决于其带来的性能 改善程度。 柴油机的问题有：冷起动性能、NOx排放， PM排放、控制游车、怠速控制、全工况优化、 涡轮增压控制等等。

根据工况点查表模式

实质上是由油门直接控制喷油量。即调负荷 的方法。以车用机为例，在喷油量直接受控 于油门时，发动机转速的大小是由操作员掌 握的。由人的经验来决定油门的大小。
工况查表模式
燃油量是油门和发动机转速的函数 函数形式以遍历性表格形式给出 非标定工况点按照邻近标定工况的数据插值 给出 表格数据采取试验方法标定得到 表格中的数据可在一定条件下进行修改
工况判断
从系统设计的柴油机工作模式来看，需要 作出两个基本判断：发动机是否处于启动 工况；发动机的转速是否稳定。 启动工况的判定根据输入的启动开关信号 和实际转速信号来判断柴油机应处于启动 工况还是常规工况：拧下点火钥匙（启动 开关）发出启动信号，转速到一定值后启 动信号关闭。

稳态工况判断
RSG
调速控制
全制式调速或两极式调速都基本上 采用了PID控制方式。 调速特点都是外部负荷发生突变， 或者目标转速发生变化两种情况。

电控系统所需要的转速


一般而言的转速测量是对柴油机在一段时间内转过 的角度进行平均。但是柴油机在调速过程中的时间 一般为2~7秒，因此，长时间段内的平均转速定义 不能用于柴油机控制。此外，每一循环内柴油机的 转速也有变化，循环内的转速变化对柴油机调速的 控制也不适用。 一般而言，应采取短时间内的平均转速作为定义， 时间段短较精确，相对于调速过程的时间长度，根 据Nyquist采样定理可以考虑取0.2秒或0.1秒内的平 均转速（转速的测频法定义方式），或者采用柴油 机曲轴旋转一圈或两圈的时间倒数（转速的测周法 定义方式）作为控制用转速定义。
n n0 ns
2、进入wk.baidu.com态的判据

模拟的调速过程如图

将转速误差对时间的积累效应作为判别 标准： t
h | n n0 |dt
0
t t

修改判据： ht
时， 进入稳态 | n n | dt h 0 s
t
油量调整

基本上起着系统调速的功能：
LSG
HSG
稳态工况判别模块接受转速信号n和目标转 速信号no（油门踏板信号），通过比较实 际转速与目标转速，判断系统处于稳态或 动态。 在目标转速已知的情况下，发动机转速稳 定与否的判别需要定量化的判据。

1、进入动态的判据

稳态下转速是一个稳定在目标转速附近的值， 它可能有波动，其波动范围取决于动态控制 模块的稳态误差指标。所以一旦目标转速与 实际转速之差超出了临界值ns（由实机试验 确定），即进入动态工况。