CN104612867A - 用于增压直喷汽油机的可变流量低压燃油供油装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于增压直喷汽油机的可变流量低压燃油供油装置，该装置的高压油泵通过低压供油管路与低压油泵相连；压力温度传感器安装在低压供油管路上，其输出连接到发动机控制单元；发动机控制单元通过燃油泵控制模块与低压油泵连接。发动机控制单元接收燃油压力信号后，根据当前的工况可以计算出当前低压供油系统的流量，再根据发动机实际的燃油需求及温度相关燃油压力要求计算并输出PWM控制参数，通过油泵控制模块计算出需要提供给低压油泵的电压值，从而控制低压油泵以相应的转速运转。本发明能够根据实际燃油需求量控制油泵以最合理的转速运转，从而降低燃油消耗、降低噪声。

Description

用于增压直喷汽油机的可变流量低压燃油供油装置及方法

技术领域

本发明属于增压直喷汽油机低压燃油供油系统的技术领域，主要涉及一种可变流量的低压燃油供油方法。

背景技术

目前，国内主机厂普通使用的低压供油方法主要是通过一个继电器来控制低压油泵，这种方式总是提供最大量的燃油给发动机，但是发动机不是每个时刻都需要这么多的燃油供应，多余的燃油通过油泵的溢流阀又流回油箱内。这样会显著增加车辆电气负荷、燃油温度和燃油蒸发量，增加燃油消耗，不利于满足国家第三阶段燃油限值的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够根据实际燃油需求量控制油泵以最合理的转速运转，从而降低燃油消耗、降低噪声的用于增压直喷汽油机的可变流量低压燃油供油装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明的用于增压直喷汽油机的可变流量低压燃油供油装置包括高压油泵，低压油泵，发动机控制单元，燃油泵控制模块，压力温度传感器；所述高压油泵通过低压供油管路与低压油泵相连；压力温度传感器安装在低压供油管路上，其输出连接到发动机控制单元；发动机控制单元通过燃油泵控制模块与低压油泵连接。

压力温度传感器监测低压供油管路的燃油压力信号、温度信号并将其传输给发动机控制单元；发动机控制单元接收燃油压力信号后，根据当前的工况可以计算出当前低压供油系统的流量，再根据发动机实际的燃油需求及温度相关燃油压力要求计算并输出PWM控制参数，通过油泵控制模块计算出需要提供给低压油泵的电压值，从而控制低压油泵以相应的转速运转。本发明能够根据实际燃油需求量控制油泵以最合理的转速运转，从而降低燃油消耗、降低噪声。

本发明的用于增压直喷汽油机的可变流量低压燃油供油方法包括下述步骤：

一、采集压力温度传感器输出的电压信号V，并根据式(1)计算燃油压力物理值P_raw；

P_raw＝(V-V_min)×(P_max-P_min)/(V_max-V_min)   (1)

式中，V_min为正常最小输出电压，V_max为正常最大输出电压，P_min为压力温度传感器最小压力测量值，P_max为最大压力测量值；

二、对燃油压力物理值P_raw进行滤波后输出P_filter，计算函数为P_filter_CAL()；

P_filter＝P_filter_CAL(P_raw)   (2)

三、采集压力温度传感器输出的燃油温度T，根据实际工况的燃油流量需求Q及燃油温度T，计算目标压力值P_target；

①根据公式(3)计算燃油流量需求Q；

Q＝(P_fuel×S_fuel×TI_fuel)×N×120   (3)

式中P_fuel为高压油轨压力(是随发动机工作状况变化而变化的量，用轨压传感器来感应)，S_fuel为喷油器喷射面积，TI_fuel为喷油脉宽，N为发动机转速信号；

②根据油泵特性曲线，通过插值获取可实现该燃油流量需求Q的最小低压油压要求P_1及最大低压油压要求P_2；

③根据温度相关燃油压力需求曲线，通过插值获取温度相关的最小燃油压力要求：P_3；

④综合考虑P_1、P_2及P_3，计算目标压力值P_target；

1)当P_3>P_2，P_target＝P_3；

2)当P_2>P_3>P_1，P_target＝P_3；

3)当P_1>P_3，P_target＝P_1；

四、控制实际燃油压力P_filter以P_target为目标闭环控制，计算出所需要的控制信号目标占空比PWM_delta，计算函数为PWM_CAL()；

PWM_delta＝PWM_CAL(P_filter-P_target，PWM_current，TI_delta)   (4)

式中PWM_current为控制信号当前占空比，TI_delta为调整要求时间；

五、根据油泵电机特性不同的要求，判断控制信号目标占空比PWM_delta是否超过油泵允许的变化速率PWM_delta_MAX，并据此计算出占空比修正系数PWM_factor；

①当PWM_delta>PWM_delta_MAX，PWM_factor＝0；

②当PWM_delta＝PWM_delta_MAX，PWM_factor＝0；

③当PWM_delta<PWM_delta_MAX，

PWM_factor＝PWM_delta_MAX－PWM_delta；

六、根据控制信号当前占空比PWM_current、控制信号目标占空比PWM_delta及占空比修正系数PWM_factor，计算出实际输出控制信号占空比PWM_actual；

PWM_actual＝PWM_current+PWM_delta－PWM_factor。

本发明可根据发动机计算的实际燃油需求量，控制油泵以最合理的转速运转，在燃油消耗降低、噪声降低等方面起到了很大的作用。油泵控制模块除基本的控制油泵转速功能以外，还具有低压油泵故障诊断功能、电压补偿功能、温度补偿等功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的用于增压直喷汽油机的可变流量低压燃油供油装置结构示意图。

图2是本发明的用于增压直喷汽油机的可变流量低压燃油供油方法流程图。

图3是低压油泵特性曲线图。

图4是温度相关燃油压力需求曲线图：

具体实施方式

如图1所示，本发明的用于增压直喷汽油机的可变流量低压燃油供油装置包括高压油泵4，低压油泵1，发动机控制单元5，燃油泵控制模块2，压力温度传感器3；所述高压油泵4通过低压供油管路与低压油泵1相连；压力温度传感器3安装在低压供油管路上，其输出连接到发动机控制单元5；发动机控制单元5通过燃油泵控制模块2与低压油泵1连接。

本发明的用于增压直喷汽油机的可变流量低压燃油供油方法具体如下：

一、采集压力温度传感器输出的电压信号V，并根据内部计算公式转换成燃油压力物理值P_raw；

P_raw＝(V-V_min)×(P_max-P_min)/(V_max-V_min)   (1)

其中V_max、V_min、P_min和P_max均为已知量，V_min为正常最小输出电压，V_max为正常最大输出电压，P_min为最小压力测量值(压力温度传感器固有参数)，P_max为最大压力测试量(压力温度传感器固有参数)；

二、对燃油压力物理值P_raw进行滤波后输出P_filter，可以保证信号的平滑并最大限度的保留信号特征，计算函数为P_filter_CAL()；

P_filter＝P_filter_CAL(P_raw)   (2)

三、采集压力温度传感器输出的燃油温度T，根据实际工况的燃油流量需求Q及燃油温度T，计算目标压力值P_target；

①计算燃油流量需求；

Q＝(P_fuel×S_fuel×TI_fuel)×N×120   (3)

其中P_fuel为高压油轨压力(是随发动机工作状况变化而变化的量，用轨压传感器来感应)，S_fuel为喷油器喷射面积，TI_fuel为喷油脉宽，N为发动机发动机转速信号；

②根据油泵特性曲线，如图3所示，通过插值获取可实现该燃油流量需求的最小低压油压要求P_1及最大低压油压要求P_2，

③考虑燃油温度T，根据温度相关燃油压力需求曲线，通过插值获取温度相关的最小燃油压力要求：P_3，如图4所示；

④综合考虑P_1、P_2及P_3，计算目标压力值P_target；

1)当P_3>P_2，P_target＝P_3；

2)当P_2>P_3>P_1，P_target＝P_3；

3)当P_1>P_3，P_target＝P_1；

四、控制实际燃油压力P_filter以P_target为目标闭环控制，计算出所需要的控制信号目标占空比PWM_delta，计算函数为PWM_CAL()；

PWM_delta＝PWM_CAL(P_filter－P_target，PWM_current，TI_delta)

PWM_current为当前占空比，TI_delta为调整要求时间；

五、根据油泵电机特性不同的要求，判断PWM_delta是否超过油泵允许的变化速率PWM_delta_MAX，计算出占空比修正系数PWM_factor，主要目的是保护电机；

①当PWM_delta>PWM_delta_MAX，PWM_factor＝0；

②当PWM_delta＝PWM_delta_MAX，PWM_factor＝0；

③当PWM_delta<PWM_delta_MAX，

PWM_factor＝(PWM_delta_MAX-PWM_delta)；

六、根据控制信号当前占空比PWM_current、控制信号目标占空比PWM_delta及占空比修正系数PWM_factor，计算出实际输出控制信号占空比PWM_actual；

PWM_actual＝PWM_current+PWM_delta－PWM_factor。

Claims (2)

1.一种用于增压直喷汽油机的可变流量低压燃油供油装置，包括高压油泵，低压油泵，发动机控制单元，其特征在于还包括燃油泵控制模块，压力温度传感器；所述高压油泵通过低压供油管路与低压油泵相连；压力温度传感器安装在低压供油管路上，其输出连接到发动机控制单元；发动机控制单元通过燃油泵控制模块与低压油泵连接。

2.一种用于增压直喷汽油机的可变流量低压燃油供油方法，其特征在于包括下述步骤：

一、采集压力温度传感器输出的电压信号V，并根据式(1)计算燃油压力物理值P_raw；

P_raw＝(V-V_min)×(P_max-P_min)/(V_max-V_min)    (1)

式中，V_min为正常最小输出电压，V_max为正常最大输出电压，P_min为压力温度传感器最小压力测量值，P_max为最大压力测量值；

二、对燃油压力物理值P_raw进行滤波后输出P_filter，计算函数为P_filter_CAL()；

P_filter＝P_filter_CAL(P_raw)    (2)

三、采集压力温度传感器输出的燃油温度T，根据实际工况的燃油流量需求Q及燃油温度T，计算目标压力值P_target；

①根据公式(3)计算燃油流量需求Q；

Q＝(P_fuel×S_fuel×TI_fuel)×N×120    (3)

式中P_fuel为高压油轨压力(是随发动机工作状况变化而变化的量，用轨压传感器来感应)，S_fuel为喷油器喷射面积，TI_fuel为喷油脉宽，N为发动机转速信号；

②根据油泵特性曲线，通过插值获取可实现该燃油流量需求Q的最小低压油压要求P_1及最大低压油压要求P_2；

③根据温度相关燃油压力需求曲线，通过插值获取温度相关的最小燃油压力要求：P_3；

④综合考虑P_1、P_2及P_3，计算目标压力值P_target；

1)当P_3>P_2，P_target＝P_3；

2)当P_2>P_3>P_1，P_target＝P_3；

3)当P_1>P_3，P_target＝P_1；

四、控制实际燃油压力P_filter以P_target为目标闭环控制，计算出所需要的控制信号目标占空比PWM_delta，计算函数为PWM_CAL()；

PWM_delta＝PWM_CAL(P_filter-P_target，PWM_current，TI_delta)(4)

式中PWM_current为控制信号当前占空比，TI_delta为调整要求时间；

五、根据油泵电机特性不同的要求，判断控制信号目标占空比PWM_delta是否超过油泵允许的变化速率PWM_delta_MAX，并据此计算出占空比修正系数PWM_factor；

①当PWM_delta>PWM_delta_MAX，PWM_factor＝0；

②当PWM_delta＝PWM_delta_MAX，PWM_factor＝0；

③当PWM_delta<PWM_delta_MAX，

PWM_factor＝PWM_delta_MAX－PWM_delta；

六、根据控制信号当前占空比PWM_current、控制信号目标占空比PWM_delta及占空比修正系数PWM_factor，计算出实际输出控制信号占空比PWM_actual；

PWM_actual＝PWM_current+PWM_delta－PWM_factor。