喷射过程的时序探析

时间控制式的柴油机电控喷油系统，要直接控制每个喷射过程，其实时控制系统有如下特点：

1）信号和控制的频率随着发动机的转速而改变。这决定了控制过程不能采用周期固定的信号处理方法，与能够采用固定周期的位置控制式系统不同，也和可以采用主循环周期不变的发动机管理的程序设计方法不同。

2）由于喷油定时和喷油脉宽以及转速的变化，凸轮转角信号和电磁阀的控制信号之间的相位是变化的，而这种变化是影响控制精度的关键，因此必须同时处理电磁阀控制信号和凸轮轴转角信号。

3）喷射过程的电流脉宽调制仅在部分凸轮轴转角范围内，即电磁阀关闭持续区间内发生。其他区间没有脉宽调制，这与第一代位置控制式喷油系统中，线性电磁铁线圈电流采取恒定周期的持续脉宽调制有很大的不同。

4）喷射过程有严格的时序要求。每个凸轮转角位置上发生的事件是可以计算或预报的，已经完成的时序决定了将要发生的事件。

图8-13是基于高速电磁阀控制的柴油机电控喷油系统的时序图，首先要选择一个参考脉冲，确定输出此脉冲传感器的安装位置与发动机第一缸上止点之前的角度，设此角度为Φ₁，此Φ₁为已知条件，喷油定时Φ₂的角度和喷油脉宽Φ₈应事先确定（如何确定后述），Φ₂，Φ₈也为已知，则整个喷油过程以典型的事件触发的方式按下列流程进行。

1）进入喷射程序。参考脉冲的下降沿触发、单片机进入喷射过程，即图8-13中a点。

2）准备第一部分喷油参数，包括：

①根据Φ₁和Φ₂，把喷油定时Φ₂角转换为单片机计量的角度Φ₅，使喷油能够在由a点转过Φ₅到e点时开始。

②把电磁铁上升时间（吸合时间）E_a转化为对应的角度Φ₇，并计算Φ₃=Φ₅-Φ₇，从参考脉冲的a点开始，计量了角度Φ₃就开始触发电磁阀驱动脉冲A与发动机选缸脉冲B。

③为了计量角度Φ₃，把Φ₃转化为凸轮轴整数角度Φ₆和非整数角度，利用瞬态转速，把非整数角度部分转化为定时器计数脉冲E₂。

3）计量整数个凸轮轴转角Φ₆，达到b点。

4）计量定时器计数脉冲E₂，达到c点，A、B脉冲高电平，电磁阀线圈电流上升。

5）设置MASK信号定时，其目的是过了E_MASK后，电磁阀关闭始点，反馈电路工作开始。

6）准备第二部分喷射参数，根据瞬态转速，把喷油脉宽Φ₈全部转化为定时器的计数脉冲E₈。(www.xing528.com)

图8-13 喷射过程的时序图

1—参考脉冲 2—转角脉冲 3—控制脉冲A 4—选缸脉冲B 5—驱动电流 6—始点反馈信号 7—电磁阀升程

7）从c点开始经过E_MASK时间后，发出MASK信号，电磁阀关闭时刻反馈电路启动。

8）检测电磁阀反馈信号，捕捉到后立即关闭电磁阀驱动脉冲A，到达e点。电磁阀已经关闭（吸合）喷射过程开始。

9）开始计量喷油脉宽时间E₈。

10）准备第三部分喷油数据，如果E₈大于E₃（E₃为电磁铁驱动电流由峰值电流降到维持电流的时间，一般E₃>200μs），进行电磁铁维持电流控制（对电磁阀驱动脉冲A进行脉宽调制）的数据准备。

11）到达f点，开始电磁铁驱动电流的脉宽调制控制。

12）到达g点，喷油脉宽时间E₈计量结束，关闭A、B脉冲，喷射过程结束。

13）进行数据处理：

①计算电磁阀关闭始点E_a，求出E_MASK的大小，如果电磁阀关闭始点没有检测到，自动调整E_MASK信号的宽窄，以便下一次进一步检测关闭始点信号。

②计算瞬时转速并滤波。

③从单片机获取下一缸的喷油定时与喷油脉宽。

根据上述时序，两个相邻的喷射过程之间，喷油脉宽和喷油定时互相独立，控制参数的传送也互相独立。因此可实现多缸柴油机的单缸独立控制。从上述控制时序还可知，对于喷油定时与喷油脉宽的控制都需要瞬时转速。喷油脉宽的计量也可以分为整数个转角传感器的脉冲和非整数个转角传感器的脉冲对应的角度，后者由定时器计数脉冲来实现非整数个角度的计量。但实际的程序设计要完成这样的功能很困难。因此，实际的喷油脉宽，都把凸轮转角Φ₈转换为时间，以单片机的定时器功能来完成的。总之，时间—角度的转换在时间控制式柴油机电控喷油系统中起着重要作用，而转换过程中，要用到瞬时转速。为了减小转换的误差，需要对凸轮轴的瞬态转速进行深入研究。