專利名稱：一種電控單體泵柴油機瞬時油耗測量方法
技術領域：
本發明涉及柴油機電控燃油噴射系統，尤其涉及一種電控單體泵柴油機實時油耗的測量方法。
背景技術：
重載商用車用途廣泛，一般采用柴油發動機，在行駛中，柴油消耗量的影響因素很多，造成油箱內相同數量的柴油行駛里程差異很大；在我國成品油的供應體系中，柴油的供應數量有時難以滿足實際需求量，所以在一定時間段內甚至出現柴油的限量供應的局面，因而在實際使用中，駕駛員十分關心油箱油量與續駛里程間的關系，要實現這種功能，需要在感知油箱油量的同時獲得車輛的實時柴油消耗量，油箱油量可以通過液位傳感器來獲得，而車輛的實時油耗則需要一種方法來計算。影響商用車的實時油耗的因素主要有以下三點:1.車輛的負載狀態，輕載與重載的柴油消耗量差異很大；2.車輛的行駛速度，城市路況與高速公路的柴油消耗量差異很大；3.商用車的燃油消耗量與采用滿足不同階段的排放法規的燃油噴射策略關系密切，在國III階段，由于在中等負荷區噴射正時的推后，導致柴油的消耗量有所增加。在車輛擋位一定的前提下，上述三點實際上都是由柴油機的運行狀態決定，換言之，柴油機的運行狀態決定了車輛的柴油消耗量。對于采用電控高壓燃油噴射系統的柴油機，控制系統的相關參數直接決定了柴油機的油耗量。對于電控單體泵柴油機，高壓油的產生由油泵的供油凸輪推動柱塞來產生，屬于脈動式高壓燃油噴射系統，柴油機的瞬時轉速決定了凸輪的速度，進而決定了柱塞的運動速度對噴油量產生影響。在實際使用中，通過電子控制單元控制油路中的高速電磁閥的通斷，實現某一時刻下一定量柴油向氣缸內的供給，因而，其實時油耗主要由噴射持續期、噴油正時和柴油機的瞬時轉速相關。通過獲得單體泵柴油機的實時油耗，結合當前車輛的行駛速度，可以獲得車輛的實時行駛耗油量，進而為不同行駛路況和不同負荷狀態下的重載商用車輛的續航里程提供支持數據，可以為駕駛員對車輛的操作提供輔助信息。
發明內容
本發明的目的在于提出一種電控單體泵柴油機瞬時油耗的測量方法，該方法可以依據車輛的行駛狀態來推算柴油機在其萬有特性中的運行點，并依據事先準確標定的單體泵供油特性表獲得柴油當前的絕對消耗量，再通過測量柴油機的瞬時轉速，進而可以得到柴油機的瞬時油耗量。為實現上述目的，本發明提出了一種電控單體泵柴油機實時油耗的測量方法，采集油門位置傳感器以獲得表征柴油機負荷的油門位置信號；采集柴油機凸輪軸的信號可計算獲得柴油機的平均轉速；根據上述油門位置和柴油機平均轉速信號可以在調速特性上計算出噴射持續期；根據柴油機的平均轉速可以計算出單體泵的工作轉速；依據單體泵的工作轉速和計算出的噴射持續期可以計算出柴油機的單缸循環噴油量；單缸循環噴油量乘以氣缸數量為柴油機整機的循環噴油量；采集柴油的工作溫度；根據采集的采用的柴油工作溫度對已算出的柴油機循環工作油量進行密度修正，得到當前柴油溫度下的循環噴油量；采用柴油機曲軸信號以獲得柴油機的瞬時運行轉速；修正后的循環噴油量乘以柴油機的瞬時轉速，即得到。具體地，該方法包括如下步驟:I)采集柴油機的平均轉速和油門踏板位置，通過所述平均轉速和油門踏板位置，在柴油機的調速特性上算出基本噴射持續期，通過柴油機的調速特性得到基本燃油噴射脈寬；2)通過柴油機的平均轉速計算出當時的噴油延遲角度；3)將所述基本噴射持續期與噴油延遲角相加，得到該工況下總供油角度；4)由總供油角度，通過查取油泵特性，獲得當前轉速下的單缸循環噴油量；5)由單缸循環噴油量乘以柴油機總的氣缸數，得到柴油機總的循環油量；6)采集柴油溫度，對總的循環油量進行密度修正，得到修正后的循環噴油量；7)采集柴油機的瞬時轉速，計算得出柴油機的瞬時油耗量；8)對瞬時油耗量進行均值濾波，以使算得的柴油機瞬時油耗變化不致變化過快；8)采集車輛的行駛速度，計算得到車輛的瞬時百公里油耗。進一步，在步驟7)中，通過采用柴油機調速特性和單體泵的油泵特性，以及柴油機的瞬時轉速，來計算得出柴油機的瞬時油耗；進一步，利用柴油機的瞬時油耗進而獲得整車的瞬時油耗。進一步，采集所有的瞬時轉速信號采用磁電式傳感器獲得，最小的采樣周期為6度曲軸轉角。進一步，在一定轉速下通過總的噴油角度得到對應的循環油量來計算單缸循環噴油量的油泵特性。進一步，在步驟7)中，通過采集曲軸信號盤的6度曲軸轉角，計算出柴油機當前的瞬時轉速；進一步，通過采集燃油溫度，對瞬時油耗的基本量進行修正，得到當前瞬時油耗的
實際量。進一步，在步驟8)中，取10個點進行均值濾波。采用本發明的技術方案，通過獲得單體泵柴油機的實時油耗，結合當前車輛的行駛速度，可以獲得車輛的實時行駛耗油量，進而為不同行駛路況和不同負荷狀態下的重載商用車輛的續航里程提供支持數據，可以為駕駛員對車輛的操作提供輔助信息。
圖1所示為本發明一較佳實施例的流程圖；圖2所示為柴油機的調速特性圖；圖3所示為供油延遲特性圖；圖4所示為單體泵的油泵特性圖。
具體實施例方式為了更好地說明本發明的技術內容，特舉具體實例并配合附圖式說明如下:請參考圖1，圖1所示為本發明一較佳實施例的流程圖。從圖1中我們可以看出，本發明提出的電控單體泵柴油機瞬時油耗測量方法包括下列步驟:步驟100:采集油門位置和柴油機平均轉速信號；步驟110:通過轉速和油門位置，可以在柴油機的調速特性上算得基本噴射持續期；步驟120:通過柴油機的平均轉速可以計算出當時的噴油延遲角度；步驟130:基本噴射持續期與噴油延遲角相加，得到該工況下總的供油角度；步驟140:由總供油角度，通過查取油泵特性，可以獲得當前轉速下的單缸循環噴油量；步驟150:單缸循環噴油量乘以柴油機總的氣缸數，得到柴油機總的循環油量；步驟160:采集當時的柴油溫度，對總的循環油量進行密度修正，得到修正后的循環噴油量；步驟170:采集柴油機的瞬時轉速，可以得到柴油機的瞬時油耗量；步驟180:進行10個點的均值濾波，使算得的柴油機瞬時油耗不致變化過快；步驟190:采集車輛的行駛速度，則可以得到車輛的瞬時百公里油耗。 再請參看圖2，圖2所示為本發明一較佳實施例的柴油機調速特性示意圖。
調速特性是柴油機運行工況點的集合，由水平軸為轉速及垂直軸為基本噴射持續期的多條不同轉速的曲線構成；
圖示的調速特性為兩級調速特性，怠速轉速為600rpm，標定點轉速為2300rpm;
不同轉速和油門位置(負荷)下，得到基本的噴射持續期，最大為25度曲軸轉角。
再請參看圖3，圖3所示為本發明一較佳實施例的電控單體泵噴油延遲角特性示意圖。
電控單體泵延遲角特性是表示從噴油信號給出到氣缸內有燃油噴出的延遲；
延遲角度是一個隨柴油機轉速變化而變化的參量，與柴油機負荷無關，其度量單位為曲軸轉角；
本示例中，延遲角度的范圍為0-12.5度曲軸轉角，如IOOOrpm下，延遲角度為6 度曲軸轉角，其含義為對于10度的噴射控制脈寬，實際有效段為4度，6度的延遲角為機 械-電_ -液損耗。
再請參看圖4，圖4所示為本發明一較佳實施例的電控單體泵油泵特性示意圖。
電控單體泵油泵特性表示的是:一定轉速下，噴射脈寬(曲軸角度)與循環噴油量 的關系: >
在本實施例中，噴射脈寬與循環噴油量呈現線性關系，與噴油提前角沒有關系，主 要是噴油凸輪型線為等速凸輪造成；
在本實施例中，油泵的循環供油量為20-130mg/cyl。
電控單體泵柴油機的實時油耗可以通過以下計算步驟得到:
權利要求
1.一種電控單體泵柴油機瞬時油耗的測量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:1)采集柴油機的平均轉速和油門踏板位置，通過所述平均轉速和油門踏板位置，在柴油機的調速特性上算出基本噴射持續期，通過柴油機的調速特性得到基本燃油噴射脈寬； 2)通過柴油機的平均轉速計算出當時的噴油延遲角度； 3)將所述基本噴射持續期與噴油延遲角相加，得到該工況下總供油角度； 4)由總供油角度，通過查取油泵特性，獲得當前轉速下的單缸循環噴油量； 5)由單缸循環噴油量乘以柴油機總的氣缸數，得到柴油機總的循環油量； 6)采集柴油溫度，對總的循環油量進行密度修正，得到修正后的循環噴油量； 7)采集柴油機的瞬時轉速，計算得出柴油機的瞬時油耗量； 8)對瞬時油耗量進行均值濾波，以使算得的柴油機瞬時油耗變化不致變化過快； 8)采集車輛的行駛速度，計算得到車輛的瞬時百公里油耗。
2.如權利要求1所述的電控單體泵柴油機瞬時油耗的測量方法，基特征在于，在步驟7)中，通過采用柴油機調速特性和單體泵的油泵特性，以及柴油機的瞬時轉速，來計算得出柴油機的瞬時油耗。
3.如權利要求1所述的電控單體泵柴油機瞬時油耗的測量方法，其特征在于，利用柴油機的瞬時油耗進而獲得整車的瞬時油耗。
4.如權利要求1所述的電控單體泵柴油機瞬時油耗的測量方法，其特征在于，采集所有的瞬時轉速信號采用磁電式傳感器獲得，最小的采樣周期為6度曲軸轉角。
5.如權利要求1所述的電控單體泵柴油機瞬時油耗的測量方法，其特征在于，在一定轉速下通過總的噴油角度得到對應的循環油量來計算單缸循環噴油量的油泵特性。
6.如權利要求1所述的電控單體泵柴油機瞬時油耗的測量方法，其特征在于，在步驟7)中，通過采集曲軸信號盤的6度曲軸轉角，計算出柴油機當前的瞬時轉速。
7.如權利要求1所述的電控單體泵柴油機瞬時油耗的測量方法，其特征在于，通過采集燃油溫度，對瞬時油耗的基本量進行修正，得到當前瞬時油耗的實際量。
8.如權利要求1所述的電控單體泵柴油機瞬時油耗的測量方法，其特征在于，在步驟8)中，取10個點進行均值濾波。
全文摘要
本發明提出一種測量電控單體泵柴油機瞬時油消耗的方法，通過柴油機的平均轉速和油門踏板位置，在調速特性中獲得基本燃油噴射脈寬，通過柴油機平均轉速計算油泵轉速，通過基本燃油噴射脈寬和油泵平均轉速查取單體泵的油泵供油特性，得到當前的循環供油量；通過采集曲軸信號盤的6度曲軸轉角，計算出柴油機當前的瞬時轉速，進而得到瞬時油耗的基本量，通過采集當前的燃油溫度，對瞬時油耗的基本量進行密度修正，可以得到當前狀態下準確的柴油機瞬時油耗，這一信息可以幫助駕駛員實時掌握車輛的當前運行狀態。
文檔編號G01F9/02GK103185618SQ201310035478
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月30日 優先權日2013年1月30日
發明者劉波瀾, 趙長祿, 張付軍, 黃英, 崔濤 申請人:北京理工大學