CN103511094B - 一种发动机控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机控制方法及装置，所述方法包括：在发动机处于双燃料模式时，判断发动机工况是否发生变化，所述工况包括稳态工况和加速工况；如果所述工况发生变化，则控制将当前工况对应的燃气代替率切换为变化后工况对应的燃气代替率；利用所述变化后工况对应的燃气代替率计算燃气量和柴油量，并按照所述燃气量和柴油量控制发动机运转。如此，就可使发动机及时输出扭矩来满足当前工况变化的需求，提高发动机性能。

Description

一种发动机控制方法及装置

技术领域

本发明涉及控制领域，特别涉及一种发动机控制方法及装置。

背景技术

双燃料电控发动机具有纯柴油和双燃料两种模式，且可以在这两种模式下切换。纯柴油模式下发动机以柴油作为全部燃料，双燃料模式下发动机以少量柴油作为引燃、以燃气作为主要燃料。

一般情况下，燃气采用进气管或进气歧管喷射供给，柴油采用缸内直喷供给（柴油通过高压燃油系统直接喷入发动机气缸）。由于天然气本身的固有特性，使其燃烧火焰速度传播较慢，发动机的爆发力比采用柴油为燃料的模式差，致使发动机在双燃料模式下的加速性能明显低于纯柴油模式下的加速性能。

发明内容

本发明提供一种发动机控制方法及装置，用以提高发动机在双燃料模式下的性能。

为了解决上述问题，本发明公开了一种发动机控制方法，所述方法包括：

在发动机处于双燃料模式时，判断发动机工况是否发生变化，所述工况包括稳态工况和加速工况；

如果所述工况发生变化，则控制将当前工况对应的燃气代替率切换为变化后工况对应的燃气代替率；

利用所述变化后工况对应的燃气代替率计算燃气量和柴油量，并按照所述燃气量和柴油量控制发动机运转。

优选的，所述判断发动机工况是否发生变化，包括：

获取加速踏板开度变化率以及加速踏板开度；

如果所述加速踏板开度变化率以及加速踏板开度均发生变化，则判定所述发动机工况发生变化。

优选的，所述判断发动机工况是否发生变化，包括：

获取加速踏板开度变化率、加速踏板开度以及扭矩变化率；

如果所述加速踏板开度变化率、加速踏板开度以及扭矩变化率均发生变化，则判定所述发动机工况发生变化。

优选的，所述控制将当前工况对应的燃气代替率切换为变化后工况对应的燃气代替率，包括：

将所述当前工况对应的燃气代替率直接切换为所述变化后的工况对应的燃气代替率；或者，

按预设斜率将所述当前工况对应的燃气代替率逐渐切换为所述变化后的工况对应的燃气代替率。

优选的，获取所述预设斜率的方式，包括：

获取所述发动机的变化后的转速，并通过发动机台架根据所述变化后的转速标定获得所述预设斜率。

优选的，获取所述变化后工况对应的燃气代替率的方式，包括：

获取所述发动机的变化后的转速和扭矩，并通过发动机台架根据所述变化后的转速和扭矩标定获得所述变化后工况对应的燃气代替率。

对应地，本发明还提供一种发动机控制装置，所述装置包括：

判断单元，用于在发动机处于双燃料模式时，判断发动机工况是否发生变化，所述工况包括稳态工况和加速工况；

切换单元，用于在所述判断单元判定所述工况发生变化时，控制将当前工况对应的燃气代替率切换为变化后工况对应的燃气代替率；

控制单元，用于利用所述变化后工况对应的燃气代替率计算燃气量和柴油量，并按照所述燃气量和柴油量控制发动机运转。

优选的，所述判断单元包括：

第一获取单元，用于获取加速踏板开度变化率以及加速踏板开度；

判断子单元，用于在所述加速踏板开度变化率以及加速踏板开度均发生变化时，判定所述发动机工况发生变化。

优选的，所述判断单元包括：

第二获取单元，用于获取加速踏板开度变化率、加速踏板开度以及扭矩变化率；

所述判断子单元，用于在所述加速踏板开度变化率、加速踏板开度以及扭矩变化率均发生变化时，判定所述发动机工况发生变化。

优选的，所述切换单元，具体用于将所述当前工况对应的燃气代替率直接切换为所述变化后的工况对应的燃气代替率；或者，

所述切换单元，具体用于按预设斜率将所述当前工况对应的燃气代替率逐渐切换为所述变化后的工况对应的燃气代替率。

优选的，在所述切换单元按照预设斜率切换燃气代替率时，

所述切换单元，还用于获取所述发动机的变化后的转速，并通过发动机台架根据所述变化后的转速标定获得所述预设斜率。

优选的，所述切换单元，还用于获取所述发动机的变化后的转速和扭矩，并通过发动机台架根据所述变化后的转速和扭矩标定获得所述变化后工况对应的燃气代替率。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

获取处于双燃料模式下工作的发动机的工况变化情况，并根据实际工况调整燃气与柴油所占份额，使发动机及时输出扭矩来满足当前+工况变化的需求，提高发动机从稳态和加速工况、或者从加速到稳态工况的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明发动机控制方法的流程图；

图2是本发明中获取发动机工况变化实施例1的流程图；

图3是本发明中获取发动机工况变化实施例2的流程图；

图4是本发明发动机控制装置的示意图；

图5是本发明中判断单元实施例1的示意图；

图6是本发明中判断单元实施例2的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，示出了本发明发动机控制方法的流程图，可包括：

步骤101，在发动机处于双燃料模式时，判断发动机工况是否发生变化，所述工况包括稳态工况和加速工况。

本发明方案主要针对的是双燃料电控发动机，特别是发动机工作在双燃料模式时，此时燃气作为主要燃料提供给发动机运转的动力，燃气火焰传播速度就决定了发动机的爆发力。为了提高发动机的性能，本发明在监测到发动机工况发生变化时，可通过调整燃气代替率的方式，改变燃气量与柴油量的供给份额，使发动机及时输出满足当前工况的扭矩。

由此可知，利用本发明方案控制发动机运转的前提，需要先获得以下两个信息：

第一个是发动机工作模式。包括纯柴油模式和双燃料模式，如果是以柴油为全部燃料的纯柴油模式，则无需进行任何调整，直接结束即可；如果是双燃料模式，则获取第二个信息。

第二个是发动机工况变化。包括从稳态工况（发动机在一个比较平稳状态下运转，即各方面参数都比较平稳）到加速工况的变化，以及从加速工况到稳态工况的变化。如果发动机工况未发生变化，如一直处于稳态运转状态，则无需进行任何调整。

一般情况下，车辆具有一个模式切换开关，驾驶员可以通过手动切换的方式实现两个模式之间的切换，因此，可以通过采集切换信号的方式来获取发动机的工作模式是否发生变化，以及当前切换到了哪种工作模式下。

对于发动机工况变化的获取，此处暂不详述，将在下文进行具体介绍。

步骤102，如果所述工况发生变化，则控制将当前工况对应的燃气代替率切换为变化后工况对应的燃气代替率。

步骤103，利用所述变化后工况对应的燃气代替率计算燃气量和柴油量，并按照所述燃气量和柴油量控制发动机运转。

如果步骤101判定发动机当前的工况发生了变化，则说明当前需要根据实际的工况变化情况调整燃气和柴油的供给份额，也即调整燃气代替率。

本发明中的燃气代替率具体指，燃气量占需求油量的比值，代替率越高，则说明燃气量的供给份额越大；反之则说明燃气量的供给份额较小，对应的柴油量的供给份额就较大。

需要说明的是，燃气代替率主要受需求扭矩和发动机转速影响，可通过发动机台架标定的方式预先建立以扭矩和转速为输入，以燃气代替率为输出的MAP表。如此，在判定发动机工况发生变化后，即可通过获取发动机变化后的转速和扭矩，并查找MAP表的方式获得变化后的工况对应的燃气代替率。

找到变化后的工况对应的燃气代替率之后，就可以进行代替率切换，计算切换后的代替率对应的燃气量和柴油量，如果是从稳态到加速的加速过程，则使柴油所占份额稍多些，保证加速过程中发动机的爆发力；如果是从加速到稳态的过程，则使燃气所占份额稍多些。如此就提高了发动机性能。

具体地，本发明提供了以下两种代替率切换的方式：

第一种，将所述当前工况对应的燃气代替率直接切换为所述变化后的工况对应的燃气代替率。

第二种，按预设斜率将所述当前工况对应的燃气代替率逐渐切换为所述变化后的工况对应的燃气代替率。

为了提供发动机性能，使其及时输出扭矩来满足当前工况的需求，可以直接将当前工况对应的代替率切换为变化后的工况对应的燃气代替率，对应这种实现方式，发动机可能会有一个突然提升或突然下降，驾驶员会感受到较强的推背感，影响用户体验。为此，本发明还提供了第二种实现方式，即控制当前工况对应的燃气代替率按照预设斜率缓慢的切换至变化后的工况对应的燃气代替率，如此既可保证发动机性能，又可保证用户的良好体验。

作为本发明获取上述预设斜率的一种实现方式，可通过发动机台架标定的方式预先建立发动机转速与斜率之间对应关系，如此，在需要切换燃气代替率时，即可获取发动机变化后的转速，并通过发动机台架根据转速标定获得所述预设斜率。

下面对步骤101中获取发动机工况变化的具体实现方式进行解释说明。

参见图2，示出了获取发动机工况变化实施例1的流程图，可包括：

步骤201，获取加速踏板开度变化率以及加速踏板开度；

步骤202，判断所述加速踏板开度变化率以及加速踏板开度是否均发生变化，如果是，则执行步骤203判定所述发动机工况发生变化；如果否则判定所述发动机工况未发生变化。

加速踏板又称油门踏板，主要作用是控制发动机节气门的开度，以改变发动机的进气量，或者是控制发动机的喷油量，控制发动机的运转，实现控制车速的目的。

也就是说，驾驶员可以通过控制踏板开度的方式改变发动机工况，进而改变车速。由此可知，踏板开度变化率可以反映出发动机工况的变化情况，如果有开度变化率就说明工况有变化，然后再结合踏板开度的变化趋势就可确定出工况是从稳态到加速，还是从加速到稳态。另外，结合踏板开度还可有效避免因驾驶员误触踏板引起的对发动机工况的误判，保证对工况变化的准确识别。

参见图3，示出了获取发动机工况变化实施例2的流程图，可包括：

步骤301，获取加速踏板开度变化率、加速踏板开度以及扭矩变化率；

步骤302，判断所述加速踏板开度变化率、加速踏板开度以及扭矩变化率是否均发生变化，如果是，则执行步骤303判定所述发动机工况发生变化；否则判定所述发动机工况未发生变化或误判。

本实施例相对实施例1而言，还要获取发动机的扭矩变化率，即除了判断踏板开度是否发生变化、以及具体的踏板开度之外，还要判断扭矩是否发生变化。这主要是因为，在发动机出现故障时，可能会不受踏板开度的控制，此时若只通过踏板开度判断工况变化就可能会出现误判，而发动机故障时扭矩一般都无变化，因此，本实施例中，还结合扭矩变化率来识别工况变化情况，保证识别准确性。

作为步骤302的一种实现方式，可以先利用加速踏板开度变化率以及加速踏板开度进行工况识别，如果工况发生变化，再利用扭矩变化率进一步确认，如果扭矩变化率也表示工况发生变化，则认为加速踏板的识别结果是正确的，工况确实发生了变化；如果扭矩未改变，即变化率未发生变化，则说明发动机可能出现了故障，加速踏板的识别结果可能是误判。

作为步骤302的另一种实现方式，还可分别利用加速踏板和扭矩单独进行工况识别，而不区分识别的先后顺序，然后将二者的识别结果进行逻辑与。如果二者均表示工况发生变化，则判定工况发生变化；如果二者均表示工况未发生变化，则判定工况未发生变化；如果二者有一个表示发生变化，另一个表示未发生变化，则认为可能存在误判。

此外，在识别工况变化时，还可参考水箱水温这一参数，因为水温一旦过热超过某个定值，就说明发动机现在过热，最好不要再控制发动机进入加速工况。也就是说，这种情况下，即使踏板开度发生变化，发动机也不会从稳定工况切换到加速工况，故还可结合水箱水温这一参数来识别工况变化情况，保证识别准确性。

下面结合具体应用场景对本发明方案进行解释说明。

1．判断发动机当前处于哪种模式。如果是纯柴油模式则结束；如果为双燃料模式则继续处理。

2．判断发动机工况变化。如果工况未发生变化则结束；如果工况发生变化则继续处理。

3．利用需求扭矩变化率、加速踏板开度变化率、加速踏板开度、故障状态、水温等参数判定发动机的工况变化为从稳态工况到加速工况，则按以下方式处理：

首先，锁定稳态工况对应的燃气代替率，将其作为ramp（一种以一定斜率渐变的方法）的起始值；接着，获取加速工况对应的需求扭矩和发动机转速，并查找MAP表获得加速工况对应的燃气代替率；其次，根据发动机转速确定代替率的切换斜率，并按照确定出的斜率将锁定的燃气代替率ramp到加速工况对应的燃气代替率；最后，根据需求扭矩、加速工况对应的燃气代替率、转化因子分别计算燃气量和柴油量，以使发动机及时输出扭矩来满足加速请求，提高了发动机的加速性能。

4．利用需求扭矩变化率、加速踏板开度变化率、加速踏板开度、故障状态、水温等参数判定发动机的工况变化为从加速工况到稳态工况，则按以下方式处理：

首先，锁定加速工况对应的燃气代替率，将其作为ramp的起始值；接着，获取稳态工况对应的需求扭矩和发动机转速，并查找MAP表获得加速工况对应的燃气代替率；其次，根据发动机转速确定代替率的切换斜率，并按照确定出的斜率将锁定的燃气代替率ramp到稳态工况对应的燃气代替率；最后，根据需求扭矩、加速工况对应的燃气代替率、转化因子分别计算燃气量和柴油量，以使发动机及时输出扭矩来满足工况要求，提高了发动机性能。

需要说明的是，上述计算燃气量和柴油量的公式可体现如下：

燃气量的计算公式：m=T*r*f_g。其中，m表示燃气量；T表示需求扭矩；r表示燃气代替率；f_g表示扭矩到燃气量的转化因子，为经验常数，受燃气成分影响；

柴油量的计算公式：q=T*(1-r)*f_d。其中，q表示柴油量；T表示需求扭矩；r表示燃气代替率；f_d表示扭矩到柴油量的转化因子，为经验常数，受柴油成分影响。

对应地，本发明还提供了一种发动机控制装置，具体可参见图4所示示意图，可包括：

判断单元401，用于在发动机处于双燃料模式时，判断发动机工况是否发生变化，所述工况包括稳态工况和加速工况；

切换单元402，用于在所述判断单元判定所述工况发生变化时，控制将当前工况对应的燃气代替率切换为变化后工况对应的燃气代替率；

控制单元403，用于利用所述变化后工况对应的燃气代替率计算燃气量和柴油量，并按照所述燃气量和柴油量控制发动机运转。

参见图5，示出了判断单元实施例1的示意图，可包括：

第一获取单元501，用于获取加速踏板开度变化率以及加速踏板开度；

判断子单元502，用于在所述加速踏板开度变化率以及加速踏板开度均发生变化时，判定所述发动机工况发生变化。

参见图6，示出了判断单元实施例2的示意图，可包括：

第二获取单元601，用于获取加速踏板开度变化率、加速踏板开度以及扭矩变化率

判断子单元602，用于在所述加速踏板开度变化率、加速踏板开度以及扭矩变化率均发生变化时，判定所述发动机工况发生变化。

另外，本发明还提供了切换单元的两种具体实现方式，可体现为：

所述切换单元，具体用于将所述当前工况对应的燃气代替率直接切换为所述变化后的工况对应的燃气代替率；或者，

所述切换单元，具体用于按预设斜率将所述当前工况对应的燃气代替率逐渐切换为所述变化后的工况对应的燃气代替率。

如果切换单元是按照预设斜率切换燃气代替率，那么所述切换单元，还用于获取所述发动机的变化后的转速，并通过发动机台架根据所述变化后的转速标定获得所述预设斜率。

所述切换单元，还用于获取所述发动机的变化后的转速和扭矩，并通过发动机台架根据所述变化后的转速和扭矩标定获得所述变化后工况对应的燃气代替率。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种监控方法、设备及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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种发动机控制方法，其特征在于，所述方法包括：

在发动机处于双燃料模式时，判断发动机工况是否发生变化，所述工况包括稳态工况和加速工况；其中，利用需求扭矩变化率、加速踏板开度变化率、加速踏板开度、故障状态、水温这些参数判定发动机的工况变化；

如果所述工况发生变化，则控制将当前工况对应的燃气代替率切换为变化后工况对应的燃气代替率,其中，所述燃气代替率具体指，燃气量占需求柴油量的比值；

利用所述变化后工况对应的燃气代替率计算燃气量和柴油量，并按照所述燃气量和柴油量控制发动机运转。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断发动机工况是否发生变化，包括：

获取加速踏板开度变化率以及加速踏板开度；

如果所述加速踏板开度变化率以及加速踏板开度均发生变化，则判定所述发动机工况发生变化。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断发动机工况是否发生变化，包括：

获取加速踏板开度变化率、加速踏板开度以及扭矩变化率；

如果所述加速踏板开度变化率、加速踏板开度以及扭矩变化率均发生变化，则判定所述发动机工况发生变化。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制将当前工况对应的燃气代替率切换为变化后工况对应的燃气代替率，包括：

将所述当前工况对应的燃气代替率直接切换为所述变化后的工况对应的燃气代替率；或者，

按预设斜率将所述当前工况对应的燃气代替率逐渐切换为所述变化后的工况对应的燃气代替率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取所述预设斜率的方式，包括：

获取所述发动机的变化后的转速，并通过发动机台架根据所述变化后的转速标定获得所述预设斜率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述变化后工况对应的燃气代替率的方式，包括：

获取所述发动机的变化后的转速和扭矩，并通过发动机台架根据所述变化后的转速和扭矩标定获得所述变化后工况对应的燃气代替率。

7.一种发动机控制装置，其特征在于，所述装置包括：

判断单元，用于在发动机处于双燃料模式时，判断发动机工况是否发生变化，所述工况包括稳态工况和加速工况；其中，利用需求扭矩变化率、加速踏板开度变化率、加速踏板开度、故障状态、水温这些参数判定发动机的工况变化；

切换单元，用于在所述判断单元判定所述工况发生变化时，控制将当前工况对应的燃气代替率切换为变化后工况对应的燃气代替率，其中，所述燃气代替率具体指，燃气量占需求柴油量的比值；

控制单元，用于利用所述变化后工况对应的燃气代替率计算燃气量和柴油量，并按照所述燃气量和柴油量控制发动机运转。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判断单元包括：

第一获取单元，用于获取加速踏板开度变化率以及加速踏板开度；

判断子单元，用于在所述加速踏板开度变化率以及加速踏板开度均发生变化时，判定所述发动机工况发生变化。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判断单元包括：

第二获取单元，用于获取加速踏板开度变化率、加速踏板开度以及扭矩变化率；

所述判断子单元，用于在所述加速踏板开度变化率、加速踏板开度以及扭矩变化率均发生变化时，判定所述发动机工况发生变化。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述切换单元，具体用于将所述当前工况对应的燃气代替率直接切换为所述变化后的工况对应的燃气代替率；或者，

所述切换单元，具体用于按预设斜率将所述当前工况对应的燃气代替率逐渐切换为所述变化后的工况对应的燃气代替率。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，在所述切换单元按照预设斜率切换燃气代替率时，

所述切换单元，还用于获取所述发动机的变化后的转速，并通过发动机台架根据所述变化后的转速标定获得所述预设斜率。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述切换单元，还用于获取所述发动机的变化后的转速和扭矩，并通过发动机台架根据所述变化后的转速和扭矩标定获得所述变化后工况对应的燃气代替率。