CN103206313A - 一种发动机喷油量的控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机喷油量的控制方法，包括如下步骤：检测大气温度和发动机冷却液温度，根据所述大气温度和冷却液温度获取油泵的油液温度；检测共轨管压力，根据所述共轨管压力获取油液温升；根据所述油泵的油液温度和油液温升获取共轨管的油液温度；根据所述共轨管的油液温度和所述共轨管压力获取共轨管的油液密度；检测喷油量质量，根据所述喷油量质量和所述共轨管的油液密度获取发动机燃油体积，最后根据所述燃油体积控制所述发动机的喷油量。上述控制方法既能实现对燃油体积的准确检测，进而保证对发动机喷油量的精确控制，又具有较低的成本。本发明还公开了一种与上述控制方法对应的控制系统，具有相同的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种发动机喷油量的控制方法和系统。
背景技术
发动机是将油液的化学能转化成机械能的一种装置，油液的燃烧需要与空气按照一定的比例进行混合。为了满足国家的排放法规，为了实现对油液喷油量的精确控制，发动机采用电控高压共轨系统进行喷油。
请参考图1，图1为现有技术中电控高压共轨系统的结构示意图。如图所示，该电控高压共轨系统主要包括高压油泵、共轨管、喷油器和ECU(图中未示出，其全称为Electronic Control Unit)四大部分。工作过程中，油泵从油箱中吸收油液，将油液通过管道输送至共轨管，油液达到一定的压力，再经喷油器喷射至发动机内部。
由上述工作过程中可以看出，每次喷射后燃油的体积大小直接影响到发动机的性能和油耗，因此现有技术中，通常首先获取发动机当前的燃油体积、再根据燃油体积控制发动机的喷油，以保证发动机稳定做功。
现有技术中有两种方法检测发动机的燃油体积：
第一种，直接设定固定的油液密度用于计算喷射油液的体积，即通过经验值或实验方法获取一个平均油液密度值，将其设定为每次发动机喷油的默认油液密度。喷油时，检测油液质量，再通过燃油体积＝油液质量/默认油液密度得出燃油体积。这种控制方法的缺点是误差较大，尤其对于少量喷射的喷油过程，例如需要喷射2ml油液，采用上述控制方法常常会喷射4ml油液，导致控制过程不精确。
第二种，采用油液温度传感器检测共轨管内的油液温度，同时采用油液压力传感器检测共轨管内的油液压力，再根据油液温度和油液压力估算油液密度，进而获取喷油量体积，这种方法的准确度较高，但是油温传感器的造价较高，导致喷油量控制系统的购置成本也较高。
有鉴于此，亟待针对上述技术问题，另辟蹊径设计一种发动机喷油量的控制方法和系统，既能实现对燃油体积的准确检测，进而实现对喷油量的精确控制，又具有较低的成本。
发明内容
本发明的目的为提供一种发动机喷油量的控制方法和系统，其既能够实现对燃油体积的准确检测，进而实现对喷油量的精确控制，又具有成本较低的特点。
为解决上述技术问题，本发明提供一种发动机喷油量的控制方法，包括如下步骤：
检测大气温度和发动机冷却液温度，根据所述大气温度和冷却液温度获取油泵的油液温度；
检测共轨管压力，根据所述共轨管压力获取油液温升；
根据所述油泵的油液温度和油液温升获取共轨管的油液温度；
根据所述共轨管的油液温度和所述共轨管压力获取共轨管的油液密度；
检测喷油量质量，根据所述喷油量质量和所述共轨管的油液密度获取发动机燃油体积；
根据所述燃油体积控制所述发动机的喷油量。
优选地，通过公式油泵的油液温度＝大气温度*大气温度权重系数+冷却液温度*冷却液温度权重系数获取所述油泵的油液温度；其中，大气温度权重系数和冷却液温度系数权重系数为相加等于1的小数。
优选地，所述大气温度权重系数为0.3，冷却液温度权重系数为0.7。
优选地，预先通过实验方法获取共轨管压力和油液温升对应的压力-温升关系表，检测所述共轨管压力之后，通过查询所述压力-温升关系表得出所述油液温升。
优选地，预先通过实验方法获取共轨管压力、共轨管的油液温度和共轨管内的油液密度对应的压力-温度-密度关系表，获取所述共轨管压力、共轨管的油液温度之后，通过查询压力-温度-密度关系表获取共轨管的油液密度。
本发明提供一种发动机喷油量的控制方法，包括如下步骤：
检测大气温度和发动机冷却液温度，根据所述大气温度和冷却液温度获取油泵的油液温度；
检测共轨管压力，根据所述共轨管压力获取油液温升；
根据所述油泵的油液温度和油液温升获取共轨管的油液温度；
根据所述共轨管的油液温度和所述共轨管压力获取共轨管的油液密度；
检测喷油量质量，根据所述喷油量质量和所述共轨管的油液密度获取发动机燃油体积；
再根据所述燃油体积控制所述发动机的喷油量。
上述控制方法通过简单、方便地检测喷油量质量、大气温度、冷却液温度和共轨管压力这四个初始参数，再根据初始参数依次获取油泵的油液温度、油液温升、共轨管的油液温度和油液密度这些中间参数，再获取燃油体积，最后根据该燃油体积控制发动机的喷油量。这种方法充分考虑了油液的压力、温度对体积的影响，与现有技术相比较，既具有较高的准确性，又省却了昂贵的油液温度传感器，具有操作简单、方便，成本较低的优点。
本发明还提供一种发动机喷油量的控制系统，包括：
检测装置，用于检测大气温度、发动机冷却液温度、共轨管压力和喷油量质量；
控制装置，与所述检测装置连接，用于根据所述大气温度和冷却液温度获取油泵的油液温度，根据所述共轨管压力获取油液温升，根据所述油泵的油液温度和油液温升获取共轨管的油液温度，根据所述共轨管的油液温度和所述共轨管压力获取共轨管的油液密度，根据所述喷油量质量和所述共轨管的油液密度获取发动机燃油体积，再根据所述燃油体积发出控制所述发动机的喷油量的控制信号；
输出装置，与所述控制装置连接，用于接收并输出所述控制装置的控制命令。
优选地，所述控制装置还包括记录共轨管压力和油液温升对应关系的第一数据库，以便检测所述共轨管压力后，通过查询所述第一数据库得出所述油液温升。
优选地，所述控制装置还包括记录共轨管压力、共轨管的油液温度和共轨管内的油液密度对应关系的第二数据库，以便获取所述共轨管压力、共轨管的油液温度后，通过查询所述第二数据库获取共轨管的油液密度。
由于上述控制方法具有如上技术效果，因此，与上述控制方法对应的控制系统也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
图1为现有技术中电控高压共轨系统的结构示意图；
图2为本发明所提供控制方法的一种具体实施方式的流程框图；
图3为图2中燃油体积的检测模型；
图4为共轨管压力和油液温升对应的压力-温升关系曲线；
图5为共轨管压力、共轨管的油液温度和共轨管的油液密度对应的压力-温度-密度关系曲线；
图6为本发明所提供控制系统的一种具体实施方式的结构示意图。
其中，图6中：
检测装置21；控制装置22；输出装置23。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种发动机喷油量的控制方法和系统，既能够实现对燃油体积的准确检测，进而实现对喷油量的精确控制，又具有成本较低的特点。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图2和图3，图2为本发明所提供控制方法的一种具体实施方式的流程框图；图3为图2的检测模型。
在一种具体实施方式中，如图2所示和图3所示，本发明提供一种发动机喷油量的控制方法，该方法包括如下步骤：
S11：检测大气温度和发动机冷却液温度，根据大气温度和冷却液温度获取油泵的油液温度；
由于发动机在工作过程中会因为油液的燃烧而温度上升，为了避免发动机温度过高，通常在发动机缸套外部设置有温度较低的冷却液，用以吸收发动机缸套的热量、降低发动机的温度。而油泵设于发动机的缸套上，因此，经过一段时间的热传递之后，油泵的油液温度、发动机缸套温度和冷却液温度基本持平。与此同时，冷却液也与大气发生着热交换，即冷却液温度也受到大气温度的影响，因此，根据大气温度和冷却液温度能够较为准确地获取油泵的油液温度。对于水冷的发动机来说，冷却液温度指的是水的温度，对于油冷的发动机来说，冷却液温度指的是润滑油的温度。
具体地，可以通过公式
油泵的油液温度＝大气温度*大气温度权重系数+冷却液温度*冷却液温度权重系数
获取油泵的油液温度；其中，大气温度权重系数和冷却液温度系数权重系数为相加等于1的小数。
更具体地，上述算法中可以将大气温度权重系数设置为0.3，冷却液温度权重系数设置为0.7。由于油泵的油液直接与发动机缸套发生热传递，发动机缸套直接与冷却液发生热传递，冷却液直接与大气发生热传递，考虑热传递的传递时间、速度等影响，冷却液温度与大气温度二者相比较，冷却液温度更能代表油泵的油液温度，因此将冷却液温度的权重系数设置大于大气温度的权重系数，能够更加准确地检测油泵的油液温度。当然，考虑到发动机的具体工况和天气异常环境，还可以将大气温度权重系数设置为0.4或其他数值，将冷却液温度权重系数设置为0.6等其他数值。
S12：检测共轨管压力，根据共轨管压力获取油液温升；
在油液从油箱到油泵的输送过程中，油液的压力不断增大，与此同时，油液的温度会随着其压力的增大而上升，而油液温度上升会引起燃油体积发生变化，因此准确获取油液温升是获取燃油体积的重要环节。
具体的方案中，如图4所示，图4为共轨管压力和油液温升对应的压力-温升关系曲线；可以预先通过实验方法获取共轨管压力和油液温升的对应的压力-温升关系，在检测共轨管压力之后，通过查询压力-温升关系得出油液温升。具体地，可以将压力-温升关系制作成如图4所示的关系曲线，也可以将其制成一一对应的表格，从而便于方便、快速地获取油液温升。
具体的实验过程中，可以在共轨管上设置温度传感器和油液压力传感器，调节发动机的共轨管压力使其升高不同的值，并记录对应的温度升高值，每种工况记录多次取平均值将其填入表中，实验结束后将温度传感器拆除，直接利用表中数据制作上述压力-温升关系曲线。
获取油液温升并不仅限上述方法，还可以根据油泵的具体参数、共轨管的具体参数，直接采用公式计算的方法获取。
S13：根据油泵的油液温度和温升获取共轨管的油液温度；
具体地，直接将油泵的油液温度加上油液温升即可获取共轨管的油液温度。
S14：根据共轨管的油液温度和共轨管压力获取共轨管的油液密度；
具体的方案中，如图5所示，图5为共轨管压力、共轨管的油液温度和共轨管的油液密度对应的压力-温度-密度关系曲线；可以预先通过现有的实验方法获取共轨管压力、共轨管的油液温度和共轨管内的油液密度的压力-温度-密度关系，在获取共轨管压力、共轨管的油液温度之后，通过查询压力-温度-密度关系获取共轨管的油液密度。具体地，可以将压力-温度-密度关系制作成如图5所示的关系曲线，也可以将其制成一一对应的表格，从而便于方便、快速地获取油液温升。
具体的实验过程中，可以在共轨管上设置油液压力传感器、温度传感器，向共轨管输送预定质量的油液，并使共轨管的输出端连接便于测量油液体积的预设容器。输出预定质量的油液，调节发动机的共轨管压力、温度使其升高不同的值，并记录对应的油液体积，再经过计算得出对应的油液密度，每种工况记录多次取平均值将其填入表中，实验结束后将温度传感器、预设容器拆除，直接利用表中数据制作上述压力-温度-密度关系曲线。
获取共轨管的油液密度也并不仅限上述方法，还可以根据油泵的具体参数、共轨管的具体参数，直接采用公式计算的方法获取。
S15：检测喷油量质量，根据喷油量质量和共轨管的油液密度获取发动机燃油体积。
具体地，直接按照公式
燃油体积＝油液质量/共轨管的油液密度
得出发动机燃油体积。
S16：根据燃油体积控制发动机的喷油量。
由上述具体控制过程可以看出，本发明所提供的控制方法通过简单、方便地检测喷油量质量、大气温度、冷却液温度和共轨管压力这四个初始参数，再根据初始参数依次获取油泵的油液温度、油液温升、共轨管的油液温度和油液密度这些中间参数，再获取燃油体积，最后根据燃油体积控制发动机的喷油量。这种方法充分考虑了油液的压力、温度对体积的影响，与现有技术相比较，既具有较高的准确性，又省却了昂贵的油液温度传感器，具有操作简单、方便，成本较低的优点。
请参考图6，图6为本发明所提供控制系统的一种具体实施方式的结构示意图。
在另一种具体实施方式中，本发明还提供一种发动机喷油量的控制系统，包括检测装置21、控制装置22和输出装置23。检测装置21用于检测大气温度、发动机冷却液温度、共轨管压力和喷油量质量。控制装置22与检测装置21连接，用于根据大气温度和冷却液温度获取油泵的油液温度，根据共轨管压力获取油液温升，根据油泵的油液温度和油液温升获取共轨管的油液温度，根据共轨管的油液温度和共轨管压力获取共轨管的油液密度，根据喷油量质量和共轨管的油液密度获取发动机燃油体积，再根据燃油体积发出控制发动机的喷油量的控制信号。输出装置23，与控制装置22连接，用于接收并输出控制装置22的控制命令。
具体的方案中，控制装置22还包括记录共轨管压力和油液温升对应关系的第一数据库，以便检测共轨管压力后，通过查询第一数据库得出油液温升。
另一种具体的方案中，控制装置22还包括记录共轨管压力、共轨管的油液温度和共轨管内的油液密度对应关系的第二数据库，以便获取共轨管压力、共轨管的油液温度后，通过查询第二数据库获取共轨管的油液密度。
由于上述控制方法具有如上技术效果，因此，与上述控制方法对应的控制系统也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。
以上对本发明所提供的一种发动机喷油量的控制方法和系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种发动机喷油量的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
检测大气温度和发动机冷却液温度，根据所述大气温度和冷却液温度获取油泵的油液温度；
检测共轨管压力，根据所述共轨管压力获取油液温升；
根据所述油泵的油液温度和油液温升获取共轨管的油液温度；
根据所述共轨管的油液温度和所述共轨管压力获取共轨管的油液密度；
检测喷油量质量，根据所述喷油量质量和所述共轨管的油液密度获取发动机燃油体积；
根据所述燃油体积控制所述发动机的喷油量。
2.根据权利要求1所述的发动机喷油量的控制方法，其特征在于，通过公式
油泵的油液温度＝大气温度*大气温度权重系数+冷却液温度*冷却液温度权重系数
获取所述油泵的油液温度；其中，大气温度权重系数和冷却液温度系数权重系数为相加等于1的小数。
3.根据权利要求2所述的发动机喷油量的控制方法，其特征在于，所述大气温度权重系数为0.3，冷却液温度权重系数为0.7。
4.根据权利要求1-3任一项所述的发动机喷油量的控制方法，其特征在于，预先通过实验方法获取共轨管压力和油液温升对应的压力-温升关系表，检测所述共轨管压力之后，通过查询所述压力-温升关系表得出所述油液温升。
5.根据权利要求1-3任一项所述的发动机喷油量的控制方法，其特征在于，预先通过实验方法获取共轨管压力、共轨管的油液温度和共轨管内的油液密度对应的压力-温度-密度关系表，获取所述共轨管压力、共轨管的油液温度之后，通过查询压力-温度-密度关系表获取共轨管的油液密度。
6.一种发动机喷油量的控制系统，其特征在于，包括：
检测装置(21)，用于检测大气温度、发动机冷却液温度、共轨管压力和喷油量质量；
控制装置(22)，与所述检测装置(21)连接，用于根据所述大气温度和冷却液温度获取油泵的油液温度，根据所述共轨管压力获取油液温升，根据所述油泵的油液温度和油液温升获取共轨管的油液温度，根据所述共轨管的油液温度和所述共轨管压力获取共轨管的油液密度，根据所述喷油量质量和所述共轨管的油液密度获取发动机燃油体积，再根据所述燃油体积发出控制所述发动机的喷油量的控制信号；
输出装置(23)，与所述控制装置(22)连接，用于接收并输出所述控制装置(22)的控制命令。
7.根据权利要求6所述的发动机喷油量的控制系统，其特征在于，所述控制装置(22)还包括记录共轨管压力和油液温升对应关系的第一数据库，以便检测所述共轨管压力后，通过查询所述第一数据库得出所述油液温升。
8.根据权利要求6所述的发动机喷油量的控制系统，其特征在于，所述控制装置(22)还包括记录共轨管压力、共轨管的油液温度和共轨管内的油液密度对应关系的第二数据库，以便获取所述共轨管压力、共轨管的油液温度后，通过查询所述第二数据库获取共轨管的油液密度。
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