專利名稱：一種電控單體泵柴油機(jī)瞬時(shí)油耗測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)，尤其涉及一種電控單體泵柴油機(jī)實(shí)時(shí)油耗的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
重載商用車用途廣泛，一般采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，在行駛中，柴油消耗量的影響因素很多，造成油箱內(nèi)相同數(shù)量的柴油行駛里程差異很大；在我國(guó)成品油的供應(yīng)體系中，柴油的供應(yīng)數(shù)量有時(shí)難以滿足實(shí)際需求量，所以在一定時(shí)間段內(nèi)甚至出現(xiàn)柴油的限量供應(yīng)的局面，因而在實(shí)際使用中，駕駛員十分關(guān)心油箱油量與續(xù)駛里程間的關(guān)系，要實(shí)現(xiàn)這種功能，需要在感知油箱油量的同時(shí)獲得車輛的實(shí)時(shí)柴油消耗量，油箱油量可以通過(guò)液位傳感器來(lái)獲得，而車輛的實(shí)時(shí)油耗則需要一種方法來(lái)計(jì)算。影響商用車的實(shí)時(shí)油耗的因素主要有以下三點(diǎn):1.車輛的負(fù)載狀態(tài)，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(guī)的燃油噴射策略關(guān)系密切，在國(guó)III階段，由于在中等負(fù)荷區(qū)噴射正時(shí)的推后，導(dǎo)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(diǎn)實(shí)際上都是由柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)決定，換言之，柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)決定了車輛的柴油消耗量。對(duì)于采用電控高壓燃油噴射系統(tǒng)的柴油機(jī)，控制系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)直接決定了柴油機(jī)的油耗量。對(duì)于電控單體泵柴油機(jī)，高壓油的產(chǎn)生由油泵的供油凸輪推動(dòng)柱塞來(lái)產(chǎn)生，屬于脈動(dòng)式高壓燃油噴射系統(tǒng)，柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了凸輪的速度，進(jìn)而決定了柱塞的運(yùn)動(dòng)速度對(duì)噴油量產(chǎn)生影響。在實(shí)際使用中，通過(guò)電子控制單元控制油路中的高速電磁閥的通斷，實(shí)現(xiàn)某一時(shí)刻下一定量柴油向氣缸內(nèi)的供給，因而，其實(shí)時(shí)油耗主要由噴射持續(xù)期、噴油正時(shí)和柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速相關(guān)。通過(guò)獲得單體泵柴油機(jī)的實(shí)時(shí)油耗，結(jié)合當(dāng)前車輛的行駛速度，可以獲得車輛的實(shí)時(shí)行駛耗油量，進(jìn)而為不同行駛路況和不同負(fù)荷狀態(tài)下的重載商用車輛的續(xù)航里程提供支持?jǐn)?shù)據(jù)，可以為駕駛員對(duì)車輛的操作提供輔助信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種電控單體泵柴油機(jī)瞬時(shí)油耗的測(cè)量方法，該方法可以依據(jù)車輛的行駛狀態(tài)來(lái)推算柴油機(jī)在其萬(wàn)有特性中的運(yùn)行點(diǎn)，并依據(jù)事先準(zhǔn)確標(biāo)定的單體泵供油特性表獲得柴油當(dāng)前的絕對(duì)消耗量，再通過(guò)測(cè)量柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而可以得到柴油機(jī)的瞬時(shí)油耗量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種電控單體泵柴油機(jī)實(shí)時(shí)油耗的測(cè)量方法，采集油門位置傳感器以獲得表征柴油機(jī)負(fù)荷的油門位置信號(hào)；采集柴油機(jī)凸輪軸的信號(hào)可計(jì)算獲得柴油機(jī)的平均轉(zhuǎn)速；根據(jù)上述油門位置和柴油機(jī)平均轉(zhuǎn)速信號(hào)可以在調(diào)速特性上計(jì)算出噴射持續(xù)期；根據(jù)柴油機(jī)的平均轉(zhuǎn)速可以計(jì)算出單體泵的工作轉(zhuǎn)速；依據(jù)單體泵的工作轉(zhuǎn)速和計(jì)算出的噴射持續(xù)期可以計(jì)算出柴油機(jī)的單缸循環(huán)噴油量；單缸循環(huán)噴油量乘以氣缸數(shù)量為柴油機(jī)整機(jī)的循環(huán)噴油量；采集柴油的工作溫度；根據(jù)采集的采用的柴油工作溫度對(duì)已算出的柴油機(jī)循環(huán)工作油量進(jìn)行密度修正，得到當(dāng)前柴油溫度下的循環(huán)噴油量；采用柴油機(jī)曲軸信號(hào)以獲得柴油機(jī)的瞬時(shí)運(yùn)行轉(zhuǎn)速；修正后的循環(huán)噴油量乘以柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，即得到。具體地，該方法包括如下步驟:I)采集柴油機(jī)的平均轉(zhuǎn)速和油門踏板位置，通過(guò)所述平均轉(zhuǎn)速和油門踏板位置，在柴油機(jī)的調(diào)速特性上算出基本噴射持續(xù)期，通過(guò)柴油機(jī)的調(diào)速特性得到基本燃油噴射脈寬；2)通過(guò)柴油機(jī)的平均轉(zhuǎn)速計(jì)算出當(dāng)時(shí)的噴油延遲角度；3)將所述基本噴射持續(xù)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(guò)查取油泵特性，獲得當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的單缸循環(huán)噴油量；5)由單缸循環(huán)噴油量乘以柴油機(jī)總的氣缸數(shù)，得到柴油機(jī)總的循環(huán)油量；6)采集柴油溫度，對(duì)總的循環(huán)油量進(jìn)行密度修正，得到修正后的循環(huán)噴油量；7)采集柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，計(jì)算得出柴油機(jī)的瞬時(shí)油耗量；8)對(duì)瞬時(shí)油耗量進(jìn)行均值濾波，以使算得的柴油機(jī)瞬時(shí)油耗變化不致變化過(guò)快；8)采集車輛的行駛速度，計(jì)算得到車輛的瞬時(shí)百公里油耗。進(jìn)一步，在步驟7)中，通過(guò)采用柴油機(jī)調(diào)速特性和單體泵的油泵特性，以及柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，來(lái)計(jì)算得出柴油機(jī)的瞬時(shí)油耗；進(jìn)一步，利用柴油機(jī)的瞬時(shí)油耗進(jìn)而獲得整車的瞬時(shí)油耗。進(jìn)一步，采集所有的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)采用磁電式傳感器獲得，最小的采樣周期為6度曲軸轉(zhuǎn)角。進(jìn)一步，在一定轉(zhuǎn)速下通過(guò)總的噴油角度得到對(duì)應(yīng)的循環(huán)油量來(lái)計(jì)算單缸循環(huán)噴油量的油泵特性。進(jìn)一步，在步驟7)中，通過(guò)采集曲軸信號(hào)盤的6度曲軸轉(zhuǎn)角，計(jì)算出柴油機(jī)當(dāng)前的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速；進(jìn)一步，通過(guò)采集燃油溫度，對(duì)瞬時(shí)油耗的基本量進(jìn)行修正，得到當(dāng)前瞬時(shí)油耗的
實(shí)際量。進(jìn)一步，在步驟8)中，取10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行均值濾波。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)獲得單體泵柴油機(jī)的實(shí)時(shí)油耗，結(jié)合當(dāng)前車輛的行駛速度，可以獲得車輛的實(shí)時(shí)行駛耗油量，進(jìn)而為不同行駛路況和不同負(fù)荷狀態(tài)下的重載商用車輛的續(xù)航里程提供支持?jǐn)?shù)據(jù)，可以為駕駛員對(duì)車輛的操作提供輔助信息。


圖1所示為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的流程圖；圖2所示為柴油機(jī)的調(diào)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(shí)施例方式為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)例并配合附圖式說(shuō)明如下:請(qǐng)參考圖1，圖1所示為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的流程圖。從圖1中我們可以看出，本發(fā)明提出的電控單體泵柴油機(jī)瞬時(shí)油耗測(cè)量方法包括下列步驟:步驟100:采集油門位置和柴油機(jī)平均轉(zhuǎn)速信號(hào)；步驟110:通過(guò)轉(zhuǎn)速和油門位置，可以在柴油機(jī)的調(diào)速特性上算得基本噴射持續(xù)期；步驟120:通過(guò)柴油機(jī)的平均轉(zhuǎn)速可以計(jì)算出當(dāng)時(shí)的噴油延遲角度；步驟130:基本噴射持續(xù)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(guò)查取油泵特性，可以獲得當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的單缸循環(huán)噴油量；步驟150:單缸循環(huán)噴油量乘以柴油機(jī)總的氣缸數(shù)，得到柴油機(jī)總的循環(huán)油量；步驟160:采集當(dāng)時(shí)的柴油溫度，對(duì)總的循環(huán)油量進(jìn)行密度修正，得到修正后的循環(huán)噴油量；步驟170:采集柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，可以得到柴油機(jī)的瞬時(shí)油耗量；步驟180:進(jìn)行10個(gè)點(diǎn)的均值濾波，使算得的柴油機(jī)瞬時(shí)油耗不致變化過(guò)快；步驟190:采集車輛的行駛速度，則可以得到車輛的瞬時(shí)百公里油耗。 再請(qǐng)參看圖2，圖2所示為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的柴油機(jī)調(diào)速特性示意圖。
調(diào)速特性是柴油機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)的集合，由水平軸為轉(zhuǎn)速及垂直軸為基本噴射持續(xù)期的多條不同轉(zhuǎn)速的曲線構(gòu)成；
圖示的調(diào)速特性為兩級(jí)調(diào)速特性，怠速轉(zhuǎn)速為600rpm，標(biāo)定點(diǎn)轉(zhuǎn)速為2300rpm;
不同轉(zhuǎn)速和油門位置(負(fù)荷)下，得到基本的噴射持續(xù)期，最大為25度曲軸轉(zhuǎn)角。
再請(qǐng)參看圖3，圖3所示為本發(fā)明一較佳實(shí)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(hào)給出到氣缸內(nèi)有燃油噴出的延遲；
延遲角度是一個(gè)隨柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化而變化的參量，與柴油機(jī)負(fù)荷無(wú)關(guān)，其度量單位為曲軸轉(zhuǎn)角；
本示例中，延遲角度的范圍為0-12.5度曲軸轉(zhuǎn)角，如IOOOrpm下，延遲角度為6 度曲軸轉(zhuǎn)角，其含義為對(duì)于10度的噴射控制脈寬，實(shí)際有效段為4度，6度的延遲角為機(jī) 械-電_ -液損耗。
再請(qǐng)參看圖4，圖4所示為本發(fā)明一較佳實(shí)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(zhuǎn)速下，噴射脈寬(曲軸角度)與循環(huán)噴油量 的關(guān)系: >
在本實(shí)施例中，噴射脈寬與循環(huán)噴油量呈現(xiàn)線性關(guān)系，與噴油提前角沒有關(guān)系，主 要是噴油凸輪型線為等速凸輪造成；
在本實(shí)施例中，油泵的循環(huán)供油量為20-130mg/cyl。
電控單體泵柴油機(jī)的實(shí)時(shí)油耗可以通過(guò)以下計(jì)算步驟得到:
權(quán)利要求
1.一種電控單體泵柴油機(jī)瞬時(shí)油耗的測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:1)采集柴油機(jī)的平均轉(zhuǎn)速和油門踏板位置，通過(guò)所述平均轉(zhuǎn)速和油門踏板位置，在柴油機(jī)的調(diào)速特性上算出基本噴射持續(xù)期，通過(guò)柴油機(jī)的調(diào)速特性得到基本燃油噴射脈寬； 2)通過(guò)柴油機(jī)的平均轉(zhuǎn)速計(jì)算出當(dāng)時(shí)的噴油延遲角度； 3)將所述基本噴射持續(xù)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(guò)查取油泵特性，獲得當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的單缸循環(huán)噴油量； 5)由單缸循環(huán)噴油量乘以柴油機(jī)總的氣缸數(shù)，得到柴油機(jī)總的循環(huán)油量； 6)采集柴油溫度，對(duì)總的循環(huán)油量進(jìn)行密度修正，得到修正后的循環(huán)噴油量； 7)采集柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，計(jì)算得出柴油機(jī)的瞬時(shí)油耗量； 8)對(duì)瞬時(shí)油耗量進(jìn)行均值濾波，以使算得的柴油機(jī)瞬時(shí)油耗變化不致變化過(guò)快； 8)采集車輛的行駛速度，計(jì)算得到車輛的瞬時(shí)百公里油耗。
2.如權(quán)利要求1所述的電控單體泵柴油機(jī)瞬時(shí)油耗的測(cè)量方法，基特征在于，在步驟7)中，通過(guò)采用柴油機(jī)調(diào)速特性和單體泵的油泵特性，以及柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，來(lái)計(jì)算得出柴油機(jī)的瞬時(shí)油耗。
3.如權(quán)利要求1所述的電控單體泵柴油機(jī)瞬時(shí)油耗的測(cè)量方法，其特征在于，利用柴油機(jī)的瞬時(shí)油耗進(jìn)而獲得整車的瞬時(shí)油耗。
4.如權(quán)利要求1所述的電控單體泵柴油機(jī)瞬時(shí)油耗的測(cè)量方法，其特征在于，采集所有的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)采用磁電式傳感器獲得，最小的采樣周期為6度曲軸轉(zhuǎn)角。
5.如權(quán)利要求1所述的電控單體泵柴油機(jī)瞬時(shí)油耗的測(cè)量方法，其特征在于，在一定轉(zhuǎn)速下通過(guò)總的噴油角度得到對(duì)應(yīng)的循環(huán)油量來(lái)計(jì)算單缸循環(huán)噴油量的油泵特性。
6.如權(quán)利要求1所述的電控單體泵柴油機(jī)瞬時(shí)油耗的測(cè)量方法，其特征在于，在步驟7)中，通過(guò)采集曲軸信號(hào)盤的6度曲軸轉(zhuǎn)角，計(jì)算出柴油機(jī)當(dāng)前的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。
7.如權(quán)利要求1所述的電控單體泵柴油機(jī)瞬時(shí)油耗的測(cè)量方法，其特征在于，通過(guò)采集燃油溫度，對(duì)瞬時(shí)油耗的基本量進(jìn)行修正，得到當(dāng)前瞬時(shí)油耗的實(shí)際量。
8.如權(quán)利要求1所述的電控單體泵柴油機(jī)瞬時(shí)油耗的測(cè)量方法，其特征在于，在步驟8)中，取10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行均值濾波。
全文摘要
本發(fā)明提出一種測(cè)量電控單體泵柴油機(jī)瞬時(shí)油消耗的方法，通過(guò)柴油機(jī)的平均轉(zhuǎn)速和油門踏板位置，在調(diào)速特性中獲得基本燃油噴射脈寬，通過(guò)柴油機(jī)平均轉(zhuǎn)速計(jì)算油泵轉(zhuǎn)速，通過(guò)基本燃油噴射脈寬和油泵平均轉(zhuǎn)速查取單體泵的油泵供油特性，得到當(dāng)前的循環(huán)供油量；通過(guò)采集曲軸信號(hào)盤的6度曲軸轉(zhuǎn)角，計(jì)算出柴油機(jī)當(dāng)前的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而得到瞬時(shí)油耗的基本量，通過(guò)采集當(dāng)前的燃油溫度，對(duì)瞬時(shí)油耗的基本量進(jìn)行密度修正，可以得到當(dāng)前狀態(tài)下準(zhǔn)確的柴油機(jī)瞬時(shí)油耗，這一信息可以幫助駕駛員實(shí)時(shí)掌握車輛的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01F9/02GK103185618SQ201310035478
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者劉波瀾, 趙長(zhǎng)祿, 張付軍, 黃英, 崔濤 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)