2.4.3 电控分配泵供油提前角的控制
对比电控高压共轨系统和电控单体泵系统的供油提前角参数控制方式,电控分配泵对于供油提前角的调整有很大不同。
(1)分配泵供油提前角调节方式
机械分配泵原本是通过内腔油压推动提前角调节活塞,压迫弹簧使供油提前角向正方向调整。内腔油压会随转速和每次供油量增加而增加。而电控分配泵是在此基础上,通过对内腔的泄流,使调节活塞在弹簧的作用下,向减小提前角的方向移动。在此,通过对内腔的泄流量的调整,相比原机械泵,可以向减小提前角方向定量地对供油提前角做调整。
(2)分配泵供油提前角的调节范围
在柴油机启动时,由于分配泵内腔油压尚未建立,供油提前角处在最小的位置(初始值)。这一位置是在分配泵安装时确定的,一般为5°~8°曲轴转角。柴油机启动进入怠速后,分配泵内腔油压初步建立,如果不加调节,供油提前角也会稳定在一个新的位置上。随着转速上升和每次供油量的增加,供油提前角会随内腔油压升高而加大,亦可随着卸压阀的调节强度升高而减小,但其最小值不会小于初始值。因此,分配泵供油提前角可能的调整范围,只是在当前工况下的最大提前角和初始值之间。
(3)目前分配泵供油提前角调节中的问题
目前分配泵供油提前角的调节机制中存在较突出的问题:一是传动路线存在柔性,也就是液压传动部分;二是存在周期性的反作用,这是由分配泵的滚轮与凸轮传动的特点造成的。这两个因素的共同作用使分配泵的供油提前角始终不稳定,而是在一个平均位置做振动,这是影响分配泵性能调整的重要因素。日前正在开展的某些改进性的研究和设计规划,可能会对分配泵这种性能的改进带来有益作用。
(4)分配泵供油提前角调节的特点
由上所述可知,分配泵的供油提前角调整不同于共轨和单体泵系统。对于后两者,对供油提前角的调整只是调整在供油阶段的起始时间,只要在执行前确定时间,就可以在本次供油中实现所要求的供油位置。可以说这是一种无惯性的调整。但对于分配泵系统,由于它的供油提前角具有位置调整的特征,任何调整都只能随着驱动活塞的逐渐运动而实现,调整过程可能在若干个工作循环内才能完成,不可能做到像共轨和单体泵系统那样在希望调整后的下一次供油就能得以实现。
(5)分配泵供油提前角的测量
如图2⁃19所示,分配泵的轴上固定装有信号齿轮,这一信号齿轮上有8个信号齿。在泵信号齿轮体的固定位置上装有一个霍尔传感器,一般将它称为转速传感器。因为它的主要作用是获得泵轴的转速。分配泵轴上还套装有滚轮盘,滚轮盘可以在提前角控制活塞和弹簧驱动下在小范围内做往复转动,这种转动造成了滚轮盘与凸轮盘相对位置的改变,从而改变了供油提前角的相位。
图2⁃19 分配泵供油提前角测量示意图
当滚轮盘发生转动时,安装在滚轮盘上的另一个霍尔传感器(称为供油相位传感器)相对于信号齿轮的圆周向位置也会发生改变,因此它测得的相位也发生了变化。通过比较两传感器信号相位的变化,可以得到滚轮盘角度改变量的值,如图2⁃20所示。
针对转速传感器信号的处理固然可以得到转速信号,但同时转速传感器的信号也被作为信号基点。当ECU同时采集到转速传感器和相位传感器信号时,会选定两个相邻的上升沿(当然也可以是下降沿)信号计算出的相位差。图2⁃20中的相位传感器信号1和信号2,就是当滚轮盘处在不同位置时,采样得到的信号。
图2⁃20 传感器信号的相位差变化
设相位传感器信号1与转速传感器信号的相位差为P1,相位传感器信号2与转速传感器信号的相位差为P2,则两次采样间供油提前角相位差的时间量为:
ΔP=P2-P1 (μs)
而此时曲轴转速为A_ShSPeCrl,得两次采样间供油提前角改变为:
Δθ=A_ShSPeCr1×360/(60×106)×ΔP (°)
由此算法可看出,要实现对分配泵供油提前角的测算,必须在刚启动时就测定一个初始信号1,才能通过其后的改变做出测算。
(6)供油提前角的调控
供油提前角的实际改变通过对分配泵供油提前角调整泄流阀的控制来实现。在控制上应使用EDBM_ECU的PWM输出功能来完成。PWM的占空比较大时,泄流作用较大,供油提前角会变得较小。具体实现过程类似于前面介绍的对EGR阀控制方式,先设定供油提前角目标位置,然后通过PID控制对泄流阀的驱动强度进行调整,使供油提前角逐步接近目标值。分配泵供油提前角控制问题还有其他的复杂影响因素,这里不做进一步的叙述了。