用于汽车的发动机的燃油供给控制方法及燃油供给系统

技术领域

本发明涉及汽车的燃油供给技术领域，特别涉及一种用于汽车的发动机的燃油供给 系统以及一种用于汽车的发动机的燃油供给控制方法。

背景技术

现代汽车的燃料供给系统的主要任务是保证在汽车的各种行驶状态包括怠速时供 给发动机足够的燃料，但是随着排放及能耗限制日益严格，对该系统提出了巨大挑战。 例如，目前汽车普遍采用的燃油供给系统有以下几种：

1、燃油由油泵压送至发动机，剩余的燃料借助压力调节器流回油箱。该类燃油供 给系统由于回流燃料的温度高使得燃料箱内的燃料温度上升，产生蒸气难以满足蒸发排 放法规要求。

2、通过增加压力调节器将燃油滤清器与油泵合二为一形成油泵模块装在燃料箱内， 油泵泵出的燃料由燃油滤清器过滤后，再经过调解器调压，将必要的燃油压送给发动机， 剩余的燃料由压力调节器返还给燃料箱，抑制燃料温度的上升，降低产生蒸汽的可能性。 但是，整车一旦上电油泵就开始持续工作，例如按目前增压发动机燃油泵压力约为6.6bar 计算，该压力下油管工作流量为77L/h，而发动机消耗仅3L/h，96%燃油返回油箱。因 此，该类供给系统仍无法解决油泵泵油再排油的能量浪费问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于汽车的发动机的燃油供给系统，能够实时 按照发动机燃烧需求进行燃油供给，实现汽车的发动机的智能按需供油，并且安全环保无污 染，取消回油管路，减少系统开发成本。

本发明的另一个目的在于提出一种用于汽车的发动机的燃油供给控制方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的用于汽车的发动机的燃油供给系统， 包括：第一检测单元，用于检测汽车的运行状态以生成运行状态信号；发动机控制单元， 所述发动机控制单元与所述第一检测单元相连，所述发动机控制单元在所述发动机运行 时根据所述运行状态信号获得所述汽车的节气门的开度，查询预设的节气门的开度-燃 油需求量对应表以获得所述发动机的当前燃油需求量，并根据所述发动机当前燃油需求 量生成燃油需求控制信号；油泵和驱动所述油泵的油泵电机，所述油泵设置在所述汽车 的油箱内，用于向所述发动机供给燃油；油泵电机控制单元，所述油泵电机控制单元分 别与所述油泵电机和所述发动机控制单元相连，所述油泵电机控制单元根据所述燃油需 求控制信号控制所述油泵电机。

根据本发明实施例的用于汽车的发动机的燃油供给系统，能够实时按照发动机燃烧 需求进行燃油供给，实现汽车的发动机的智能按需精准供油，提高了油泵电机效率，减 少泵油到回油的能量浪费，并且无噪音、寿命长、污染低、安全环保。此外，该燃油供 给系统减少了回油管路，布置空间紧凑，组成零件少、系统开发成本低。

为达到上述目的，本发明另一方面的实施例还提出了一种用于汽车的发动机的燃油 供给控制方法，包括以下步骤：在汽车的发动机运行时，检测所述汽车的运行状态以生 成运行状态信号；根据所述运行状态信号获得所述汽车的节气门的开度，查询预设的节 气门的开度-燃油需求量对应表以获得所述发动机的当前燃油需求量，并根据所述发动 机当前燃油需求量生成燃油需求控制信号；接收所述燃油需求控制信号，并根据所述燃 油需求控制信号控制所述汽车的油泵电机。

根据本发明实施例的用于汽车的发动机的燃油供给控制方法，能够实时按照发动机 燃烧需求进行燃油供给，实现汽车的发动机的智能按需精准供油，从而提高了油泵电机 的效率，减少泵油到回油的能量浪费，并且实现供油时无噪音、污染低、安全环保。此 外，该控制方法步骤简单，易于实行。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得 明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明 显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的用于汽车的发动机的燃油供给系统的电路原理示意图；

图2为根据本发明一个实施例的用于汽车的发动机的燃油供给系统的各部件连接示意 图；

图3为根据本发明实施例的用于汽车的发动机的燃油供给控制方法的流程图；以及

图4为根据本发明一个具体实施例的用于汽车的发动机的燃油供给控制方法的流程 图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相 同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化 本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并 且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这 种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关 系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可 以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第 二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另 外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接 触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连 接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通， 可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可 以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和 附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施 例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的用于汽车的发动机的燃油供给系统。

图1为根据本发明实施例的用于汽车的发动机的燃油供给系统的电路原理示意图。如 图1所示，该用于汽车的发动机的燃油供给系统包括第一检测单元10、发动机控制单元20、 油泵30、油泵电机40和油泵电机控制单元50。

其中，第一检测单元10用于检测汽车的运行状态以生成运行状态信号，例如，汽 车是加速，减速等运行状态，即驾驶员的驾驶意图。并且，第一检测单元10可以为传 感器，在本发明的实施例中，传感器是指用于测量汽车及发动机的各个瞬时物理信号并 将各个瞬时物理信号转化为相应的电信号以供发动机控制单元20分析计算出发动机瞬 时喷油需求量的装置，可以包含多种不同类型和不同型号。

发动机控制单元20即ECU（Engine Control Unit）与第一检测单元10相连，发动 机控制单元20在发动机60运行时根据所述运行状态信号获得所述汽车的节气门的开 度，查询预设的节气门的开度-燃油需求量对应表以获得发动机60的当前燃油需求量， 并根据所述发动机当前燃油需求量生成燃油需求控制信号，节气门的开度-燃油需求量 对应表是节气门的开度与发动机燃油需求量之间的对应表，例如可以预先存储在发动机 控制单元20内。发动机60可以为进气道喷射发动机，也可以是缸内直喷射发动机。

油泵电机40用于驱动油泵30，并且油泵30设置在所述汽车的油箱70内，油泵30用 于向发动机60供给燃油。

在本发明的一个实施例中，油泵电机40可以为变频无刷电机。其中，变频无刷电机的 电枢绕组安放于定子铁心中，永磁体固定在转子上，利用转子位置传感器检测永磁磁极的位 置，据此确定定子绕组的导通状态，使电机产生稳定持续的电磁转矩。并且，变频无刷电机 装配在油泵泵体内部，通过油泵电机控制单元50控制电机转动。

采用变频无刷电机替代有刷油泵电机，能够提高油泵的使用寿命，减少有刷油泵电机碳 刷换相时产生的火花风险，保证了安全性。

在本发明的实施例中，油泵电机控制单元50分别与油泵电机40和发动机控制单元20 相连，油泵电机控制单元50根据所述燃油需求控制信号控制油泵电机40。具体而言，油泵 电机控制单元50根据所述燃油需求控制信号查询预设的油泵电机转速-燃油供应量对应表以 获得与所述当前燃油需求量对应的油泵电机转速，且根据获得的所述油泵电机转速控制油泵 电机40。预设的油泵电机转速-燃油供应量对应表是油泵电机转速与燃油供应量之间的对应 表，例如可以预先设在油泵电机控制单元50内。

如图1和图2所示，油泵电机40通过电源线80与供电电源相连以使电源给油泵电机 40，油泵电机40同时还接地，电源的电压可以为12V、42V和48V。并且，发动机控制单 元20和第一检测单元10之间以及发动机控制单元20和油泵电机控制单元50之间均可以通 过CAN线90相连，因此第一检测单元10与发动机控制单元20之间可以进行CAN通信， 发动机控制单元20与油泵电机控制单元50之间同样可以进行CAN通信。即言，油泵电机 控制单元50通过CAN网络同发动机控制单元20进行通信，实施获取发动机60对燃料需求 信息，油泵电机控制单元50通过控制油泵电机40的转速实现按需精准供油。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，发动机60与油泵30之间的供油管 路100上设有沿油泵30到发动机60的方向导通的单向阀11（也可以称为保压阀）。需要说 明的是，在供油管路100上设置的单向阀的数量并不仅限于一个，也可以为多个，用于使燃 油单向流动，并进行保压。

并且，如图2所示，供油管路100上还设置有用于检测单向阀11与发动机60（例如发 动机的电喷执行机构之间的供油管路100内的油压的第二检测单元12，例如管路压力传感 器，第二检测单元12与油泵电机控制单元50相连，油泵电机控制单元50根据检测到的所 述油压和所述燃油需求控制信号控制油泵电机40的转速。如上所述，第二检测单元12管路 检测的是单向阀11到发动机60之间的供油管路100内的油压。

其中，在所述油压小于第一预设阈值时，油泵电机控制单元50提高油泵电机40的转速， 在所述油压达到所述第二预设阈值时，油泵电机控制单元50停止油泵电机40，其中第二预 设阈值大于所述第一预设阈值。换言之，当所述油压小于所述第一预设阈值时，油泵电机控 制单元50提高油泵电机40的转速，增大供油量，从而提高供油管路100内的油压，直至所 述油压达到第二预设阈值。可以理解的是，第一预设阈值可以根据实际情况具体进行设定和 选择。具体而言，当管路压力传感器检测的油管压力小于第一预设阈值时，油泵电机控制单 元50控制油泵30增加转速，以提供比发动机控制单元20所发出的燃油需求多的供油量； 当管路压力传感器检测的油管压力达到第二预设阈值时，油泵电机控制单元50控制油泵30 停止，以停止供油。也就是说，油泵电机控制单元50根据检测到的所述油压和所述燃油需 求控制信号控制油泵电机40的转速，并在油压信号和燃油需求控制信号相互矛盾时，以油 压信号为准，例如，当发动机控制单元20所发出的燃油需求控制信号为加大供油量，此时 需要油泵电机控制单元50控制油泵电机40提高转速以满足按需供油，如果此时管路压力传 感器检测的油管压力已经达到第二预设阈值，那么需要油泵电机控制单元50控制油泵电机 40停止，以免继续所述油压继续升高。

在本发明的一个实施例中，在所述汽车上电后且发动机60启动之前，油泵电机控制单 元50控制油泵电机40转动，从而带动油泵30转动，单向阀11打开，以向供油管路100内 供油，燃油通过单向阀11流向发动机60，从单向阀11到发动机60之间的供油管路100内 形成一定的供油压力，管路压力传感器检测供油压力，并在供油管路100内的油压达到第二 预设阈值时油泵电机控制单元50控制油泵电机40停止转动，且单向阀11关闭，从单向阀 11到发动机60之间的油压保持不变。

并且，在发动机60熄火后，发动机控制单元20停止向油泵电机控制单元50发送燃油 需求控制信号，油泵电机控制单元50控制油泵电机40停止转动，单向阀11关闭，防止燃 油回流。

综上所述，本发明实施例提出的用于汽车的发动机的燃油供给系统是一种实时按发动机 燃烧需求进行燃油供给，实现汽车的发动机的智能按需供油，并且安全环保、无污染的系统。 此外，本系统取消回油管路以减少系统开发成本，并解决了燃油频繁流动引起的蒸发排放问 题，同时采用变频无刷电机替代有刷电机，提高油泵使用寿命，减少有刷电机碳刷换相时产 生的火花风险。本系统采用油泵电机控制单元与发动机控制单元进行CAN通信实现精准按 需供油。

根据本发明实施例的用于汽车的发动机的燃油供给系统，能够实时按照发动机燃烧 需求进行燃油供给，实现汽车的发动机的智能按需精准供油，提高了油泵电机效率，减 少泵油到回油的能量浪费，并且无噪音、寿命长、污染低、安全环保。此外，该燃油供 给系统减少了回油管路，布置空间紧凑，组成零件少、系统开发成本低。

下面参照附图描述本发明实施例提出的用于汽车的发动机的燃油供给控制方法。

图3为根据本发明实施例的用于汽车的发动机的燃油供给控制方法的流程图。如图3 所示，该用于汽车的发动机的燃油供给控制方法包括以下步骤：

S1，在汽车的发动机运行时，检测汽车的运行状态以生成运行状态信号。

在发动机运行时，传感器实时检测汽车以及发动机的运行状态并生成运行状态信号。其 中，传感器是指用于测量汽车及发动机的各个瞬时物理信号并将它们转化为相应的电信 号以供发动机控制单元分析计算发动机瞬时喷油需求的装置，可以包含多种不同类型和 不同型号。

S2，根据运行状态信号获得汽车的节气门的开度，查询预设的节气门的开度-燃油需求 量对应表以获得所述发动机的当前燃油需求量，并根据发动机当前燃油需求量生成燃油需求 控制信号。

其中，汽车智能按需供油系统中发动机控制单元内部提前预置发动机在不同传感器信号 下的燃油供给需求模型即预设的节气门的开度-燃油需求量对应表。

S3，接收燃油需求控制信号，并根据燃油需求控制信号控制汽车的油泵电机。其中，油 泵电机为变频无刷电机。

在本发明的实施例中，在步骤S3中，根据燃油需求控制信号控制汽车的油泵电机，进 一步包括：根据燃油需求控制信号查询预设的油泵电机转速-燃油供应量对应表以获得与当 前燃油需求量对应的油泵电机转速，且根据获得的所述油泵电机转速控制所述油泵电机。

其中，汽车智能按需供油系统中的油泵电机控制单元内部提前预置油泵电机在不同转速 下油泵供油量模型即预设的油泵电机转速-燃油供应量对应表。

在本发明的一个具体实施例中，如图4所示，该用于汽车的发动机的燃油供给控制方法 包括如下步骤：

S101，发送驾驶员的驾驶意图。也就是说，驾驶员的驾驶意图通过汽车以及发动机的运 行状态进行体现，而传感器实时检测汽车以及发动机的运行状态并生成运行状态信号，并将 生成运行状态信号发送给发动机控制单元。

S102，按预置的燃油供给需求模型计算瞬时燃油需求。发动机控制单元根据运行状态信 号按预置的发动机燃烧供给需求模型计算获得瞬时燃油需求量，并根据瞬时燃油需求量生成 燃油需求控制信号。

S103，发送瞬时燃油需求。发动机控制单元通过CAN网络向油泵电机控制单元发出燃 油需求控制信号，同时发动机控制单元控制喷油执行器喷油燃烧。

S104，按预置的油泵供油量模型计算获得瞬时油泵电机控制策略。油泵电机控制单元接 收燃油需求控制信号，并根据燃油需求控制信号按预置的油泵电机在不同转速下油泵供油量 模型获得油泵电机的转速以控制变频无刷电机驱动油泵进行瞬时泵油，此时单向阀打开向进 行燃油补充保证油管压力。

S105，检测发动机与油泵之间的供油管路内的油压。设置在供油管路内的管路压力传感 器实时检测供油压力，并将检测的供油压力发送给油泵电机控制单元。

S106，判断供油管路内的油压是否在正常范围内，例如是否在第一预设阈值与第二预设 阈值之间。如果是，则执行步骤S107；如果否，则执行步骤S108。

S107，油泵电机控制单元控制油泵电机与发动机瞬时燃油需求所对应的转速转动，进入 下一步骤S111。

S108，判断供油管路内的油压是否小于第一预设阈值。如果是，则执行步骤S109；如 果否，则执行步骤S110。

S109，提高油泵电机的转速，控制油泵多供油。

S110，判断油压是否达到第二预设阈值，如果是，则执行步骤112，如果否，则进入步 骤S111。

S111，控制油泵正常供油。

S112，停止油泵电机

S113，油泵执行。

也就是说，在本实施例中，油泵电机控制单元根据检测到的所述油压和所述燃油需求控 制信号控制所述油泵电机的转速。并且，若所述油压小于第一预设阈值时，油泵电机控制单 元提高所述油泵电机的转速；若所述油压达到所述第二预设阈值时，油泵电机控制单元停止 所述油泵电机。可以理解的是，第一和第二预设阈值可以根据实际情况具体进行标定。

其中，需要说明的是，若在油压信号和燃油需求控制信号相互矛盾时，以油压信号为准， 即言，当发动机控制单元所发出的燃油需求控制信号为加大供油量，此时需要油泵电机控制 单元控制油泵电机提高转速以满足按需供油，如果此时管路压力传感器检测的油管压力已经 达到第二预设阈值，那么需要油泵电机控制单元控制油泵电机停止供油。

并且，在发动机熄火后，发动机控制单元停止向油泵电机控制单元发送燃油需求控制信 号，油泵电机控制单元控制油泵电机停止转动，单向阀关闭，防止燃油回流。

根据本发明实施例的用于汽车的发动机的燃油供给控制方法，能够实时按照发动机 燃烧需求进行燃油供给，实现汽车的发动机的智能按需精准供油，从而提高了油泵电机 的效率，减少泵油到回油的能量浪费，并且实现供油时无噪音、污染低、安全环保。此 外，该控制方法步骤简单，易于实行。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一 个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部 分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的 顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被 本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于 实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供 指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指 令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、 装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、 通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置 或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具 有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取 存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存 储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质 甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其 他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子 方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述 实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软 件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公 知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻 辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列 （PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤 是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介 质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是 各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模 块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块 如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计 算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点 包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在 任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理 解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。