专利名称：一种电控单体泵柴油机瞬时油耗测量方法
技术领域：
本发明涉及柴油机电控燃油喷射系统，尤其涉及一种电控单体泵柴油机实时油耗的测量方法。
背景技术：
重载商用车用途广泛，一般采用柴油发动机，在行驶中，柴油消耗量的影响因素很多，造成油箱内相同数量的柴油行驶里程差异很大；在我国成品油的供应体系中，柴油的供应数量有时难以满足实际需求量，所以在一定时间段内甚至出现柴油的限量供应的局面，因而在实际使用中，驾驶员十分关心油箱油量与续驶里程间的关系，要实现这种功能，需要在感知油箱油量的同时获得车辆的实时柴油消耗量，油箱油量可以通过液位传感器来获得，而车辆的实时油耗则需要一种方法来计算。影响商用车的实时油耗的因素主要有以下三点:1.车辆的负载状态，轻载与重载的柴油消耗量差异很大；2.车辆的行驶速度，城市路况与高速公路的柴油消耗量差异很大；3.商用车的燃油消耗量与采用满足不同阶段的排放法规的燃油喷射策略关系密切，在国III阶段，由于在中等负荷区喷射正时的推后，导致柴油的消耗量有所增加。在车辆挡位一定的前提下，上述三点实际上都是由柴油机的运行状态决定，换言之，柴油机的运行状态决定了车辆的柴油消耗量。对于采用电控高压燃油喷射系统的柴油机，控制系统的相关参数直接决定了柴油机的油耗量。对于电控单体泵柴油机，高压油的产生由油泵的供油凸轮推动柱塞来产生，属于脉动式高压燃油喷射系统，柴油机的瞬时转速决定了凸轮的速度，进而决定了柱塞的运动速度对喷油量产生影响。在实际使用中，通过电子控制单元控制油路中的高速电磁阀的通断，实现某一时刻下一定量柴油向气缸内的供给，因而，其实时油耗主要由喷射持续期、喷油正时和柴油机的瞬时转速相关。通过获得单体泵柴油机的实时油耗，结合当前车辆的行驶速度，可以获得车辆的实时行驶耗油量，进而为不同行驶路况和不同负荷状态下的重载商用车辆的续航里程提供支持数据，可以为驾驶员对车辆的操作提供辅助信息。
发明内容
本发明的目的在于提出一种电控单体泵柴油机瞬时油耗的测量方法，该方法可以依据车辆的行驶状态来推算柴油机在其万有特性中的运行点，并依据事先准确标定的单体泵供油特性表获得柴油当前的绝对消耗量，再通过测量柴油机的瞬时转速，进而可以得到柴油机的瞬时油耗量。为实现上述目的，本发明提出了一种电控单体泵柴油机实时油耗的测量方法，采集油门位置传感器以获得表征柴油机负荷的油门位置信号；采集柴油机凸轮轴的信号可计算获得柴油机的平均转速；根据上述油门位置和柴油机平均转速信号可以在调速特性上计算出喷射持续期；根据柴油机的平均转速可以计算出单体泵的工作转速；依据单体泵的工作转速和计算出的喷射持续期可以计算出柴油机的单缸循环喷油量；单缸循环喷油量乘以气缸数量为柴油机整机的循环喷油量；采集柴油的工作温度；根据采集的采用的柴油工作温度对已算出的柴油机循环工作油量进行密度修正，得到当前柴油温度下的循环喷油量；采用柴油机曲轴信号以获得柴油机的瞬时运行转速；修正后的循环喷油量乘以柴油机的瞬时转速，即得到。具体地，该方法包括如下步骤:I)采集柴油机的平均转速和油门踏板位置，通过所述平均转速和油门踏板位置，在柴油机的调速特性上算出基本喷射持续期，通过柴油机的调速特性得到基本燃油喷射脉宽；2)通过柴油机的平均转速计算出当时的喷油延迟角度；3)将所述基本喷射持续期与喷油延迟角相加，得到该工况下总供油角度；4)由总供油角度，通过查取油泵特性，获得当前转速下的单缸循环喷油量；5)由单缸循环喷油量乘以柴油机总的气缸数，得到柴油机总的循环油量；6)采集柴油温度，对总的循环油量进行密度修正，得到修正后的循环喷油量；7)采集柴油机的瞬时转速，计算得出柴油机的瞬时油耗量；8)对瞬时油耗量进行均值滤波，以使算得的柴油机瞬时油耗变化不致变化过快；8)采集车辆的行驶速度，计算得到车辆的瞬时百公里油耗。进一步，在步骤7)中，通过采用柴油机调速特性和单体泵的油泵特性，以及柴油机的瞬时转速，来计算得出柴油机的瞬时油耗；进一步，利用柴油机的瞬时油耗进而获得整车的瞬时油耗。进一步，采集所有的瞬时转速信号采用磁电式传感器获得，最小的采样周期为6度曲轴转角。进一步，在一定转速下通过总的喷油角度得到对应的循环油量来计算单缸循环喷油量的油泵特性。进一步，在步骤7)中，通过采集曲轴信号盘的6度曲轴转角，计算出柴油机当前的瞬时转速；进一步，通过采集燃油温度，对瞬时油耗的基本量进行修正，得到当前瞬时油耗的
实际量。进一步，在步骤8)中，取10个点进行均值滤波。采用本发明的技术方案，通过获得单体泵柴油机的实时油耗，结合当前车辆的行驶速度，可以获得车辆的实时行驶耗油量，进而为不同行驶路况和不同负荷状态下的重载商用车辆的续航里程提供支持数据，可以为驾驶员对车辆的操作提供辅助信息。
图1所示为本发明一较佳实施例的流程图；图2所示为柴油机的调速特性图；图3所示为供油延迟特性图；图4所示为单体泵的油泵特性图。
具体实施例方式为了更好地说明本发明的技术内容，特举具体实例并配合附图式说明如下:请参考图1，图1所示为本发明一较佳实施例的流程图。从图1中我们可以看出，本发明提出的电控单体泵柴油机瞬时油耗测量方法包括下列步骤:步骤100:采集油门位置和柴油机平均转速信号；步骤110:通过转速和油门位置，可以在柴油机的调速特性上算得基本喷射持续期；步骤120:通过柴油机的平均转速可以计算出当时的喷油延迟角度；步骤130:基本喷射持续期与喷油延迟角相加，得到该工况下总的供油角度；步骤140:由总供油角度，通过查取油泵特性，可以获得当前转速下的单缸循环喷油量；步骤150:单缸循环喷油量乘以柴油机总的气缸数，得到柴油机总的循环油量；步骤160:采集当时的柴油温度，对总的循环油量进行密度修正，得到修正后的循环喷油量；步骤170:采集柴油机的瞬时转速，可以得到柴油机的瞬时油耗量；步骤180:进行10个点的均值滤波，使算得的柴油机瞬时油耗不致变化过快；步骤190:采集车辆的行驶速度，则可以得到车辆的瞬时百公里油耗。 再请参看图2，图2所示为本发明一较佳实施例的柴油机调速特性示意图。
调速特性是柴油机运行工况点的集合，由水平轴为转速及垂直轴为基本喷射持续期的多条不同转速的曲线构成；
图示的调速特性为两级调速特性，怠速转速为600rpm，标定点转速为2300rpm;
不同转速和油门位置(负荷)下，得到基本的喷射持续期，最大为25度曲轴转角。
再请参看图3，图3所示为本发明一较佳实施例的电控单体泵喷油延迟角特性示意图。
电控单体泵延迟角特性是表示从喷油信号给出到气缸内有燃油喷出的延迟；
延迟角度是一个随柴油机转速变化而变化的参量，与柴油机负荷无关，其度量单位为曲轴转角；
本示例中，延迟角度的范围为0-12.5度曲轴转角，如IOOOrpm下，延迟角度为6 度曲轴转角，其含义为对于10度的喷射控制脉宽，实际有效段为4度，6度的延迟角为机 械-电_ -液损耗。
再请参看图4，图4所示为本发明一较佳实施例的电控单体泵油泵特性示意图。
电控单体泵油泵特性表示的是:一定转速下，喷射脉宽(曲轴角度)与循环喷油量 的关系: >
在本实施例中，喷射脉宽与循环喷油量呈现线性关系，与喷油提前角没有关系，主 要是喷油凸轮型线为等速凸轮造成；
在本实施例中，油泵的循环供油量为20-130mg/cyl。
电控单体泵柴油机的实时油耗可以通过以下计算步骤得到:
权利要求
1.一种电控单体泵柴油机瞬时油耗的测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:1)采集柴油机的平均转速和油门踏板位置，通过所述平均转速和油门踏板位置，在柴油机的调速特性上算出基本喷射持续期，通过柴油机的调速特性得到基本燃油喷射脉宽； 2)通过柴油机的平均转速计算出当时的喷油延迟角度； 3)将所述基本喷射持续期与喷油延迟角相加，得到该工况下总供油角度； 4)由总供油角度，通过查取油泵特性，获得当前转速下的单缸循环喷油量； 5)由单缸循环喷油量乘以柴油机总的气缸数，得到柴油机总的循环油量； 6)采集柴油温度，对总的循环油量进行密度修正，得到修正后的循环喷油量； 7)采集柴油机的瞬时转速，计算得出柴油机的瞬时油耗量； 8)对瞬时油耗量进行均值滤波，以使算得的柴油机瞬时油耗变化不致变化过快； 8)采集车辆的行驶速度，计算得到车辆的瞬时百公里油耗。
2.如权利要求1所述的电控单体泵柴油机瞬时油耗的测量方法，基特征在于，在步骤7)中，通过采用柴油机调速特性和单体泵的油泵特性，以及柴油机的瞬时转速，来计算得出柴油机的瞬时油耗。
3.如权利要求1所述的电控单体泵柴油机瞬时油耗的测量方法，其特征在于，利用柴油机的瞬时油耗进而获得整车的瞬时油耗。
4.如权利要求1所述的电控单体泵柴油机瞬时油耗的测量方法，其特征在于，采集所有的瞬时转速信号采用磁电式传感器获得，最小的采样周期为6度曲轴转角。
5.如权利要求1所述的电控单体泵柴油机瞬时油耗的测量方法，其特征在于，在一定转速下通过总的喷油角度得到对应的循环油量来计算单缸循环喷油量的油泵特性。
6.如权利要求1所述的电控单体泵柴油机瞬时油耗的测量方法，其特征在于，在步骤7)中，通过采集曲轴信号盘的6度曲轴转角，计算出柴油机当前的瞬时转速。
7.如权利要求1所述的电控单体泵柴油机瞬时油耗的测量方法，其特征在于，通过采集燃油温度，对瞬时油耗的基本量进行修正，得到当前瞬时油耗的实际量。
8.如权利要求1所述的电控单体泵柴油机瞬时油耗的测量方法，其特征在于，在步骤8)中，取10个点进行均值滤波。
全文摘要
本发明提出一种测量电控单体泵柴油机瞬时油消耗的方法，通过柴油机的平均转速和油门踏板位置，在调速特性中获得基本燃油喷射脉宽，通过柴油机平均转速计算油泵转速，通过基本燃油喷射脉宽和油泵平均转速查取单体泵的油泵供油特性，得到当前的循环供油量；通过采集曲轴信号盘的6度曲轴转角，计算出柴油机当前的瞬时转速，进而得到瞬时油耗的基本量，通过采集当前的燃油温度，对瞬时油耗的基本量进行密度修正，可以得到当前状态下准确的柴油机瞬时油耗，这一信息可以帮助驾驶员实时掌握车辆的当前运行状态。
文档编号G01F9/02GK103185618SQ201310035478
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者刘波澜, 赵长禄, 张付军, 黄英, 崔涛 申请人:北京理工大学