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一种电喷系统燃油自动标定装置

2021-02-01 22:33:22

一种电喷系统燃油自动标定装置

  技术领域

  本实用新型涉及一种发动机电喷系统燃油标定技术,特别是一种电喷系统燃油自动标定装置。

  背景技术

  以往标定基础喷油脉宽表格的方法都是人工操作,肉眼观察空燃比仪,手动修改的方式。标定的步骤如下:

  1、调整为恒转速模式,逐次手动设定转速为基础喷油脉宽表格轴上的值;

  2、恒定在某个转速下,手动逐次设定TPS开度到基础喷油脉宽表格轴上的值,或者是设定进气压力;

  3、手动修改基础喷油脉宽表格,调整当前的喷油脉宽,并观察空燃比仪的读数,使当前的空燃比达到设定的空燃比为止;

  4、重复进行上述的1、2、3步骤,直到把表格标完。

  以往几乎每一个步骤都是人工手动操作完成,效率低,标定一个基础喷油脉宽表格需要一天左右的时间,如果表格较大时,需要的时间更长。

  实用新型内容

  本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的上述问题,提供一种电喷系统燃油自动标定装置。

  为了实现上述目的,本实用新型提供了一种电喷系统燃油自动标定装置,其中,包括:

  测功机,待测发动机的曲轴输出端与所述测功机的发动机台架连接;

  宽域氧传感器,安装在所述待测发动机的排气管上,所述宽域氧传感器检测所述待测发动机的尾气氧含量;

  空燃比仪,与所述宽域氧传感器连接,所述空燃比仪检测所述宽域氧传感器的信号得到所述尾气氧含量,并把所述尾气氧含量转换成空燃比或过量空气系数;

  节气门位置传感器,安装在所述待测发动机的节气门阀片的轴上,所述节气门位置传感器输出的电压与所述节气门阀片的开合角度对应;以及

  控制器,分别与所述空燃比仪、节气门位置传感器及所述发动机台架连接。

  上述的电喷系统燃油自动标定装置,其中,所述待测发动机的节气门为由步进电机控制节气门阀片的电子节气门体,所述空燃比仪设置有模拟电压输出接口,所述控制器与所述步进电机连接。

  上述的电喷系统燃油自动标定装置,其中,所述发动机台架为恒转速模式下,所述控制器控制所述步进电机调整节气门开度,所述控制器读取所述空燃比仪在一目标节气门开度时的空燃比,并调整所述待测发动机的当前喷油脉宽使所述空燃比达到设定空燃比,并将所述当前喷油脉宽保存入所述控制器的基础喷油脉宽数据表内。

  上述的电喷系统燃油自动标定装置,其中,所述待测发动机的节气门为由步进电机控制节气门阀片的电子节气门体,所述空燃比仪设置有模拟电压输出接口,所述步进电机与电机控制器连接,所述电机控制器与所述控制器无线连接。

  上述的电喷系统燃油自动标定装置,其中,所述发动机台架为恒转速模式下,所述控制器通过无线通信传送控制指令给所述电机控制器,所述电机控制器根据所述控制指令控制所述步进电机调整节气门开度,所述控制器读取所述空燃比仪在一目标节气门开度时的空燃比,并调整所述待测发动机的当前喷油脉宽使所述空燃比达到设定空燃比,并将所述当前喷油脉宽保存入所述控制器的基础喷油脉宽数据表内。

  上述的电喷系统燃油自动标定装置,其中,所述控制器通过AD转换读取所述空燃比仪的输出电压Vol,然后根据转换公式将所述输出电压Vol转换成过量空气系数。

  上述的电喷系统燃油自动标定装置,其中,所述转换公式为:Lambda=0.28Vol+0.6,其中,Lambda为过量空气系数。

  上述的电喷系统燃油自动标定装置,其中,所述控制器通过PID积分算法调整所述待测发动机的当前喷油脉宽达到所述设定空燃比。

  上述的电喷系统燃油自动标定装置,其中,所述PID积分算法的公式为:

  

  其中,所述当前节气门开度与所述目标开度一致时,所述基础喷油脉宽数据表对应的脉宽为基础喷油脉宽,I为设定积分系数,目标Lambda为设定空燃比的过量空气系数,Lambda(n)为当前空燃比的过量空气系数。

  为了更好地实现上述目的,本实用新型还提供了一种电喷系统燃油自动标定装置,其中,包括:

  测功机,待测发动机的曲轴输出端与所述测功机的发动机台架连接;

  宽域氧传感器,安装在所述待测发动机的排气管上,所述宽域氧传感器检测所述待测发动机的尾气氧含量;

  节气门位置传感器,安装在所述待测发动机的节气门阀片的轴上,所述节气门位置传感器输出的电压与所述节气门阀片的开合角度对应;以及

  控制器,分别与所述宽域氧传感器、节气门位置传感器及所述发动机台架连接。

  本实用新型的技术效果在于:

  本实用新型在标定基础喷油脉宽时,只需要恒定在基础喷油脉宽表格竖轴的其中一个转速中,即可快速可靠地标定该转速所在行的所有基础喷油脉宽的标定,不需要单独再去手动设定成不同开度,然后还要反复观察LAMBDA(过量空气系数),调节喷油量,这中间人工操作的步骤过多,效率很低。使用本实用新型实际在标定一个长度为25×12的表格时,热机后,只需要不到半个小时就完成该表格的标定。而以往的标定方法标定一个点大约需要1到2分钟,半天时间都无法标完,要额外的半天重新热机继续标定。本实用新型的方法节省了标定发动机基础喷油脉宽的时间,使用该方法标定一台发动机的基础喷油脉宽,时间可控制在一个小时左右(包括热机时间)。

  以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述,但不作为对本实用新型的限定。

  附图说明

  图1为本实用新型一实施例的装置结构示意图;

  图2为本实用新型另一实施例的装置结构示意图;

  图3为本实用新型又一实施例的装置结构示意图;

  图4为本实用新型再一实施例的装置结构示意图。

  其中,附图标记

  1待测发动机

  2宽域氧传感器

  3空燃比仪

  4节气门位置传感器

  5控制器

  6步进电机

  7喷油器

  8电机控制器

  具体实施方式

  下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述:

  参见图1,图1为本实用新型一实施例的装置结构示意图。发动机的电喷系统在投入量产前都需要对该发动机进行各种参数的标定,包括基础喷油脉宽,温度修正,瞬态修正,高原修正等。本实用新型的电喷系统燃油自动标定装置,适用于发动机电喷系统的基础喷油脉宽标定,包括:测功机(图未示),待测发动机1的曲轴输出端与所述测功机的发动机台架连接,发动机台架的功能主要是测量发动机的功率,交流测功机测量功率有两种方式,一种是恒转速,一种是恒扭矩。本实用新型用到发动机台架的功能主要是恒转速。测功机处于恒转速模式时,恒定的转速可以通过测功机的控制台进行手动设定,此时发动机的功率主要取决于节气门的开度,节气门开度越大功率越大,但是发动机的转速恒定不变,一直处于设定的转速;宽域氧传感器2,安装在所述待测发动机1的排气管上,用于检测所述待测发动机1的尾气氧含量;空燃比仪3,与所述宽域氧传感器2连接,通过检测所述宽域氧传感器2的信号得到所述尾气氧含量,并把所述尾气氧含量转换成空燃比或Lambda(过量空气系数)并显示出来。氧含量与Lambda的关系可参照BOSCH的LSU4.2或LSU4.9氧传感器的datasheet(数据表)。Lambda的值也可以通过模拟电压输出或通信的方式输出给其它控制器或上位机(参见图2、图3);节气门位置传感器4,安装在所述待测发动机1的节气门阀片的轴上,所述节气门位置传感器4输出的电压与所述节气门阀片的开合角度对应,当节气门阀片处于不同角度时,节气门位置传感器4输出的电压不一样,通常电压0.5-4.5V对应角度0°-80°(节气门全关时为0°);以及控制器5,分别与所述空燃比仪3、节气门位置传感器4及所述发动机台架连接,用于自动进行基础喷油脉宽的标定。

  本实施例中,所述待测发动机1的节气门选用由步进电机6控制节气门阀片的电子节气门体,所述空燃比仪3设置有模拟电压输出接口,所述控制器5与所述步进电机6连接。所述发动机台架为恒转速模式下,所述控制器5控制所述步进电机6调整节气门开度,所述控制器5读取所述空燃比仪3在一目标节气门开度时的空燃比,并调整所述待测发动机1的当前喷油脉宽使所述空燃比达到设定空燃比,并将所述当前喷油脉宽保存入所述控制器5的基础喷油脉宽数据表内。其中,所述控制器5通过AD转换读取所述空燃比仪3的输出电压Vol,然后根据转换公式将所述输出电压Vol转换成过量空气系数,所述转换公式为:Lambda=0.28Vol+0.6,其中,Lambda为过量空气系数。

  参见图4,图4为本实用新型再一实施例的装置结构示意图。所述待测发动机1的节气门为由步进电机6控制节气门阀片的电子节气门体,所述空燃比仪3设置有模拟电压输出接口,所述步进电机6与电机控制器8连接,所述电机控制器8与所述控制器5无线连接。所述发动机台架为恒转速模式下,所述控制器5通过无线通信传送控制指令给所述电机控制器8,所述电机控制器8根据所述控制指令控制所述步进电机6调整节气门开度,所述控制器5读取所述空燃比仪3在一目标节气门开度时的空燃比,并调整所述待测发动机1的当前喷油脉宽使所述空燃比达到设定空燃比,并将所述当前喷油脉宽保存入所述控制器5的基础喷油脉宽数据表内。

  所述控制器5可通过PID积分算法调整所述待测发动机1的当前喷油脉宽达到设定空燃比。所述PID积分算法的公式为:

  

  其中,所述当前节气门开度与所述目标开度一致时,所述基础喷油脉宽数据表对应的脉宽为基础喷油脉宽,I为设定积分系数,本实施例中一般取值范围为0<I≤2,目标Lambda为设定空燃比的过量空气系数,Lambda(n)为当前空燃比的过量空气系数。

  标定时,准备空燃比仪3和LSU4.9宽域氧传感器2,并且该空燃比仪3带模拟电压输出接口,(电压输出0-5V表示Lambda为0.6-2.0,两者为线性关系),接入到控制器5(ECU),ECU通过AD转换,读取到空燃比仪3输出的电压Vol,然后根据公式Lambda=0.28Vol+0.6转换成Lambda。将待测发动机1安装在发动机台架上与测功机相连,启动待测发动机1并热机,待热机后进行基础喷油脉宽的标定。如表1所示,除序号外,第一竖列为转速,单位为r/min;第一横行为节气门开度,单位为%;表格内的数据为待测发动机1打开喷油器7的脉宽,单位为ms。

  表1对应发动机转速和油门开度的打开喷油器7的脉宽,单位为ms

  

  将台架设成恒转速模式,反拖发动机,转速依次按照表1中转速一列的转速进行设定,使待测发动机1转速分别处于1000,2000,3000,……,当待测发动机1转速为1000时,通过通信或者开关触发ECU自动标定功能,或者通过上位机设置,选择“开始自动标定”,触发ECU自动标定功能。当ECU触发了自动标定功能后,ECU先检测待测发动机1当前的转速,并检索当前转速在表1中的位置,然后按照表1对应油门开度的一行,ECU读取节气门位置传感器4的电压,换算成当前节气门开度,然后配合节气门位置传感器4控制步进电机6输出,使当前节气门开度,依次打开到0%,10%,20%,……,恒定在各个节气门开度的时候,通过PID的积分算法自动调整喷油器7的喷油脉宽达到目标空燃比后,把当前的喷油脉宽回填到表1里面相应的位置,接着调整节气门开度到下一开度,进行下一个开度的标定,直到把该转速下所有油门开度点标定完成。PID的积分算法公式为:

  

  ECU自动调整喷油脉宽,当前Lambda达到目标Lambda后,把喷油器7当前的喷油脉宽回填到表1里面,ECU接着调整当前节气门开度到表1中的下一节气门开度,进行下一个节气门开度的标定,直到把该转速下对应的所有节气门开度点标定完成,ECU即完成一次自动标定。

  现有技术中使用速度密度法计算基础喷油脉宽时,需要标定的是一张轴分别是转速和进气压力的表格,表格的数据为充气效率,本实用新型也适用于该方法。如图2和图3所示,图3所示实施例的电喷系统燃油自动标定装置,包括:测功机,待测发动机1的曲轴输出端与所述测功机的发动机台架连接;宽域氧传感器2,安装在所述待测发动机1的排气管上,所述宽域氧传感器2检测所述待测发动机1的尾气氧含量;节气门位置传感器4,安装在所述待测发动机1的节气门阀片的轴上,所述节气门位置传感器4输出的电压与所述节气门阀片的开合角度对应;以及控制器5,分别与所述宽域氧传感器2、节气门位置传感器4及所述发动机台架连接。其中,ECU获取空燃比的方式可以采用但不限于空燃比仪3的模拟输出口,也可通过其他方式获得,比如通过CAN总线,串口等通信的方式,甚至是ECU内部集成宽域氧传感器2的信号处理,直接把宽域氧传感器2的信号接入到ECU。如图4所示,节气门的控制也可由外部电机控制器8去执行,ECU通过通信的方式告知电机控制器8怎么去控制节气门即可。

  本实用新型主要用于发动机基础喷油脉宽自动标定,恒转速的情况下,ECU以基础喷油脉宽的油门开度一行其中一个节气门开度作为目标开度,然后根据节气门位置传感器4输出的电压值换算成当前节气门开度,控制步进电机6调整节气门阀片的开度,使当前节气门开度与目标开度一致后,即恒定在某个节气门开度后,读取当前基础喷油脉宽表格的脉宽作为初始脉宽,同时从空燃比仪3读取到当前的空燃比,ECU自动调整喷油脉宽使空燃比达到设定的空燃比,假设此时待测发动机1的空燃比从空燃比仪3读取到为13.7,与设定的目标空燃比14.7不符,ECU开始自动调整减小喷油脉宽,直到发动机当前的空燃比与设定值一致后,把当前的喷油脉宽保存在ECU的基础喷油脉宽的表格内,反之亦然,整个过程可由程序自动控制。这样不仅可以缩短基础喷油脉宽的标定时间,也使标定数据更加平滑稳定。

  当然,本实用新型还可有其它多种实施例,在不背离本实用新型精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

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