CN104033257A - 双燃料发动机的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种双燃料发动机的控制方法，包括：根据车辆的需求扭矩得到所需的汽油基本量；根据发动机的进气温度、发动机水温和过量空气系数λ值对汽油基本量进行修正以得到汽油喷射量；根据汽油喷射量得到柴油预喷油量；对柴油预喷油量进行修正以得到最终柴油预喷油量；根据汽油喷射量、最终柴油预喷油量和需求扭矩得到柴油主喷油量；对所述柴油主喷油量进行修正以得到最终柴油主喷油量。根据本发明实施例的双燃料发动机的控制方法具有降低发动机的油耗及排放的优点。本发明还提出了一种双燃料发动机的控制系统。

Description

双燃料发动机的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种双燃料发动机的控制方法及系统。

背景技术

随着环境问题和能源问题越来越严峻，发动机作为石油能源的主要消耗源，并且发动机是目前广泛应用的动力机械，短时间内很难被替代，因此，如何降低发动机的油耗以及减少发动机的污染物排放量是亟待解决的问题。

传统的发动机主要分为汽油机和柴油机，汽油机排放较好，但其点燃方式决定其燃油经济性较差，柴油机的燃油经济性较好，但相应的NOX等尾气污染物的排放较高。因此，相关技术中出现双燃料发动机，双燃料发动机为气道喷射汽油等可燃气体，缸内喷射柴油燃料，从而在一定程度上降低油耗并且减少污染物排放。然而，汽油和柴油的分配比例影响双燃料发动机的油耗和排放，可以看出，如何将汽油和柴油进行精确、合理的分配是至关重要的。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种双燃料发动机的控制方法。该方法具有降低发动机的油耗及排放的优点。

本发明的另一个目的在于提出一种双燃料发动机的控制系统。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种双燃料发动机的控制方法，包括以下步骤：根据车辆的需求扭矩得到所需的汽油基本量；根据发动机的进气温度、发动机水温和过量空气系数λ值对所述汽油基本量进行修正以得到汽油喷射量；根据所述汽油喷射量得到柴油预喷油量；根据发动机的进气温度、发动机水温对所述柴油预喷油量进行修正以得到最终柴油预喷油量；根据所述汽油喷射量、所述最终柴油预喷油量和所述需求扭矩得到柴油主喷油量；以及根据发动机的进气温度、发动机水温对所述柴油主喷油量进行修正以得到最终柴油主喷油量。

根据本发明实施例的双燃料发动机的控制方法，根据汽油和柴油两种燃料的做功效率以及车辆的需求扭矩对汽油、柴油预喷油量以及柴油主喷油量的比例进行精确地调整，从而在满足车辆扭矩需求的同时，具有油耗低、燃油经济型高的优点，提高了双燃料发动机的工作效率并有效降低车辆污染物的排放量。

另外，根据本发明上述实施例的双燃料发动机的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述根据汽油喷射量、最终柴油预喷油量和需求扭矩得到柴油主喷油量，进一步包括：分别根据所述汽油喷射量和所述最终柴油预喷油量得到汽油贡献扭矩和柴油预喷贡献扭矩；将所述需求扭矩与所述汽油贡献扭矩和柴油预喷贡献扭矩之和进行做差以得到柴油主喷贡献扭矩；根据所述柴油主喷贡献扭矩得到所述柴油主喷油量。

在一些示例中，通过查询汽油扭矩贡献率映射表得到所述汽油喷射量对应的汽油贡献扭矩，通过查询预喷扭矩贡献率映射表得到所述最终柴油预喷油量对应的柴油预喷贡献扭矩，通过查询主喷扭矩贡献率映射表得到所述柴油主喷贡献扭矩对应的柴油主喷油量。

在一些示例中，所述根据发动机的进气温度、发动机水温和λ值对所述汽油基本量进行修正以得到汽油喷射量，进一步包括：根据所述发动机的进气温度和所述发动机水温对所述汽油基本量进行修正以得到修正后的汽油基本量；判断所述修正后的汽油基本量是否位于所述λ值的上限和下限对应的汽油上限需求量和汽油下限需求量之间；如果是，则将所述修正后的汽油基本量作为所述汽油喷射量，否则进一步判断所述修正后的汽油基本量是否小于所述汽油下限需求量；如果所述修正后的汽油基本量小于所述汽油下限需求量，则将所述汽油下限需求量作为所述汽油喷射量，否则将所述汽油上限需求量作为所述汽油喷射量。

在一些示例中，通过查询需求扭矩-汽油量映射表得到所述车辆的需求扭矩对应的汽油基本量，其中，所述需求扭矩--汽油量映射表中的需求扭矩与汽油量的对应关系通过试验得到。

本发明的第二方面的实施例公开了一种双燃料发动机的控制系统，包括：汽油基本量计算模块，用于根据车辆的需求扭矩得到所需的汽油基本量；修正模块，用于根据发动机的进气温度、发动机水温和过量空气系数λ值对所述汽油基本量进行修正以得到汽油喷射量，并根据发动机的进气温度、发动机水温对柴油预喷油量进行修正以得到最终柴油预喷油量，以及根据发动机的进气温度、发动机水温对柴油主喷油量进行修正以得到最终柴油主喷油量；柴油预喷油量计算模块，用于根据所述汽油喷射量得到所述柴油预喷油量；柴油主喷油量计算模块，用于根据所述汽油喷射量、所述最终柴油预喷油量和所述需求扭矩得到所述柴油主喷油量。

根据本发明实施例的双燃料发动机的控制系统，根据汽油和柴油两种燃料的做功效率以及车辆的需求扭矩对汽油、柴油预喷油量以及柴油主喷油量的比例进行精确地调整，从而在满足车辆扭矩需求的同时，具有油耗低、燃油经济型高的优点，提高了双燃料发动机的工作效率并有效降低车辆污染物的排放量。

另外，根据本发明上述实施例的双燃料发动机的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述柴油主喷油量计算模块用于：分别根据所述汽油喷射量和所述最终柴油预喷油量得到汽油贡献扭矩和柴油预喷贡献扭矩；将所述需求扭矩与所述汽油贡献扭矩和柴油预喷贡献扭矩之和进行做差以得到柴油主喷贡献扭矩；根据所述柴油主喷贡献扭矩得到所述柴油主喷油量。

在一些示例中，所述柴油主喷油量计算模块用于：通过查询汽油扭矩贡献率映射表得到所述汽油喷射量对应的汽油贡献扭矩，通过查询预喷扭矩贡献率映射表得到所述最终柴油预喷油量对应的柴油预喷贡献扭矩，通过查询主喷扭矩贡献率映射表得到所述柴油主喷贡献扭矩对应的柴油主喷油量。

在一些示例中，所述修正模块用于：根据所述发动机的进气温度和所述发动机水温对所述汽油基本量进行修正以得到修正后的汽油基本量；判断所述修正后的汽油基本量是否位于所述λ值的上限和下限对应的汽油上限需求量和汽油下限需求量之间；如果是，则将所述修正后的汽油基本量作为所述汽油喷射量，否则进一步判断所述修正后的汽油基本量是否小于所述汽油下限需求量；如果所述修正后的汽油基本量小于所述汽油下限需求量，则将所述汽油下限需求量作为所述汽油喷射量，否则将所述汽油上限需求量作为所述汽油喷射量。

在一些示例中，所述汽油基本量计算模块用于：通过查询需求扭矩-汽油量映射表得到所述车辆的需求扭矩对应的汽油基本量，其中，所述需求扭矩--汽油量映射表中的需求扭矩与汽油量的对应关系通过试验得到。

本发明的附加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

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的控制方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的控制方法的详细流程图；以及

图3是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的控制系统的结构框图。

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，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的双燃料发动机的控制方法及系统。

图1是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的控制方法的流程图。

其中，双燃料发动机通常指气道喷射汽油、甲醇、天然气等可燃气体而汽缸内喷射柴油的发动机。以下以气道喷射汽油和汽缸内喷射柴油的发动机，即以汽油和柴油作为燃料的双燃料发动机为例对本发明实施例的方法及系统进行详细描述。

如图1所示，并结合图2，根据本发明一个实施例的双燃料发动机的控制方法，包括如下步骤：

步骤S101：根据车辆的需求扭矩得到所需的汽油基本量。

其中，可通过查询需求扭矩-汽油量映射表(如图2所示的扭矩到油量的MAP)的方式得到车辆的需求扭矩对应的汽油基本量，其中，需求扭矩--汽油量映射表中的需求扭矩与汽油量的对应关系可通过试验得到。也就是说，根据车辆的需求扭矩查扭矩到油量的MAP，从而得到发动机在此工况下能喷射的最佳汽油基本量(即所需的汽油基本量)，此最佳汽油基本量由试验获得。

步骤S102：根据发动机的进气温度、发动机水温和过量空气系数λ值(即lambda)对汽油基本量进行修正以得到汽油喷射量。

作为一个具体的示例，结合图2所示，可通过如下方式得到汽油喷射量：

1、根据发动机的进气温度和发动机水温对汽油基本量进行修正以得到修正后的汽油基本量。具体而言，由于汽油的量固定时，汽油所贡献扭矩(即汽油贡献扭矩)的大小与进气温度、发动机水温等有关，因此，需要根据车辆当前的进气温度和发动机水温对汽油基本量进行修正，具体的进气温度、发动机水温、汽油基本量等之间的关系可通过试验的方式得到。

2、判断修正后的汽油基本量是否位于λ值的上限和下限对应的汽油上限需求量和汽油下限需求量之间。

由于汽油所贡献扭矩(即汽油贡献扭矩)的大小还与汽油的燃烧情况有关，因此需要λ值对汽油基本量进行限制，从而通过λ值的限制，可保证汽油燃烧的当量，避免过浓或过稀，过浓压力升高率过高，过稀燃烧不稳定，不能完全燃烧。

例如：发动机正常运行时，需要将λ值控制在[0.97，1.03]的范围内，汽油的喷射量可改变λ值，因此，λ值的上限(如1.03)和下限(如0.97)分别对应一个汽油的喷射量，即汽油上限需求量和汽油下限需求量。在该示例中，判断修正后的汽油基本量是否位于汽油上限需求量和汽油下限需求量之间。

3、如果是，则将修正后的汽油基本量作为汽油喷射量，否则进一步判断修正后的汽油基本量是否小于汽油下限需求量。

例如：如果修正后的汽油基本量位于汽油上限需求量和汽油下限需求量之间，则可以保证λ值位于[0.97，1.03]之间，则便将修正后的汽油基本量作为汽油喷射量，否则，将判断修正后的汽油基本量是否小于汽油下限需求量。

4、如果修正后的汽油基本量小于汽油下限需求量，则将汽油下限需求量作为汽油喷射量，否则将汽油上限需求量作为汽油喷射量。也就是说，当修正后的汽油基本量没有位于汽油下限需求量和汽油上限需求量之间并且修正后的汽油基本量小于汽油下限需求量，则将汽油下限需求量替换为汽油喷射量，否则将汽油上限需求量替换为汽油喷射量。从而，可以保证λ值位于诸如[0.97，1.03]之间。

步骤S103：根据汽油喷射量得到柴油预喷油量。例如：查汽油喷射量-柴油预喷油量的映射表得到引燃汽油所需的预喷柴油油量，即引燃上述汽油喷射量的汽油所需的预喷柴油油量，需要说明的是，本发明实施例的双燃料发动机中汽油是通过柴油引燃的。

在上述示例中，汽油喷射量-柴油预喷油量的映射表中汽油以及引燃汽油所需的预喷柴油的油量之间的对应关系可通过试验方法得到。

步骤S104：根据发动机的进气温度、发动机水温对柴油预喷油量进行修正以得到最终柴油预喷油量。修正的目的和方式请参见步骤S102中的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。

步骤S105：根据汽油喷射量、最终柴油预喷油量和需求扭矩得到柴油主喷油量。

具体地说，可通过如下方式得到柴油主喷油量：

1、分别根据汽油喷射量和最终柴油预喷油量得到汽油贡献扭矩和柴油预喷贡献扭矩。

例如：可通过查询汽油扭矩贡献率映射表(如图2所示的汽油扭矩贡献率MAP)得到汽油喷射量对应的汽油贡献扭矩，同样地，可通过查询预喷扭矩贡献率映射表(如图2所示的预喷扭矩贡献率MAP)得到最终柴油预喷油量对应的柴油预喷贡献扭矩。其中，汽油扭矩贡献率MAP中的汽油和汽油可提供的汽油贡献扭矩以及预喷扭矩贡献率MAP中预喷柴油与预喷柴油可提供的预喷贡献扭矩可通过试验方式得到。

2、将需求扭矩与汽油贡献扭矩和柴油预喷贡献扭矩之和进行做差以得到柴油主喷贡献扭矩。

3、根据柴油主喷贡献扭矩得到柴油主喷油量。例如：可通过查询主喷扭矩贡献率映射表(如图2所示的主喷扭矩到油量MAP)得到柴油主喷贡献扭矩对应的柴油主喷油量。同样地，也可通过试验方式得到。

步骤S106：根据发动机的进气温度、发动机水温对柴油主喷油量进行修正以得到最终柴油主喷油量。其中，修正的目的和方式请参见步骤S102中的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。

根据本发明实施例的双燃料发动机的控制方法，根据汽油和柴油两种燃料的做功效率以及车辆的需求扭矩对汽油、柴油预喷油量以及柴油主喷油量的比例进行精确地调整，从而在满足车辆扭矩需求的同时，具有油耗低、燃油经济型高的优点，提高了双燃料发动机的工作效率并有效降低车辆污染物的排放量。

图3是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的控制系统的结构框图。如图3所示，根据本发明一个实施例的双燃料发动机的控制系统300，包括：汽油基本量计算模块310、修正模块320、柴油预喷油量计算模块330和柴油主喷油量计算模块340。

其中，汽油基本量计算模块310用于根据车辆的需求扭矩得到所需的汽油基本量。修正模块320用于根据发动机的进气温度、发动机水温和过量空气系数λ值对汽油基本量进行修正以得到汽油喷射量，并根据发动机的进气温度、发动机水温对柴油预喷油量进行修正以得到最终柴油预喷油量，以及根据发动机的进气温度、发动机水温对柴油主喷油量进行修正以得到最终柴油主喷油量。柴油预喷油量计算模块330用于根据汽油喷射量得到柴油预喷油量。柴油主喷油量计算模块340用于根据汽油喷射量、最终柴油预喷油量和需求扭矩得到柴油主喷油量。

具体地说，柴油主喷油量计算模块340用于：分别根据汽油喷射量和最终柴油预喷油量得到汽油贡献扭矩和柴油预喷贡献扭矩，并将需求扭矩与汽油贡献扭矩和柴油预喷贡献扭矩之和进行做差以得到柴油主喷贡献扭矩，以及根据柴油主喷贡献扭矩得到所述柴油主喷油量。

进一步地，柴油主喷油量计算模块340可通过查询汽油扭矩贡献率映射表得到汽油喷射量对应的汽油贡献扭矩，通过查询预喷扭矩贡献率映射表得到最终柴油预喷油量对应的柴油预喷贡献扭矩，通过查询主喷扭矩贡献率映射表得到柴油主喷贡献扭矩对应的柴油主喷油量。

修正模块320用于：根据发动机的进气温度和发动机水温对汽油基本量进行修正以得到修正后的汽油基本量，并判断修正后的汽油基本量是否位于λ值的上限和下限对应的汽油上限需求量和汽油下限需求量之间，如果是，则将修正后的汽油基本量作为汽油喷射量，否则进一步判断修正后的汽油基本量是否小于汽油下限需求量，如果修正后的汽油基本量小于汽油下限需求量，则将汽油下限需求量作为汽油喷射量，否则将汽油上限需求量作为汽油喷射量。

进一步地，汽油基本量计算模块310可通过查询需求扭矩-汽油量映射表得到车辆的需求扭矩对应的汽油基本量，其中，需求扭矩--汽油量映射表中的需求扭矩与汽油量的对应关系通过试验得到。

需要说明的是，本发明实施例的系统的具体实现方式与方法部分的具体实现方式类似，为了减少冗余，不做赘述。

根据本发明实施例的双燃料发动机的控制系统，根据汽油和柴油两种燃料的做功效率以及车辆的需求扭矩对汽油、柴油预喷油量以及柴油主喷油量的比例进行精确地调整，从而在满足车辆扭矩需求的同时，具有油耗低、燃油经济型高的优点，提高了双燃料发动机的工作效率并有效降低车辆污染物的排放量。

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，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种双燃料发动机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据车辆的需求扭矩得到所需的汽油基本量；

根据发动机的进气温度、发动机水温和过量空气系数λ值对所述汽油基本量进行修正以得到汽油喷射量；

根据所述汽油喷射量得到柴油预喷油量；

根据发动机的进气温度、发动机水温对所述柴油预喷油量进行修正以得到最终柴油预喷油量；

根据所述汽油喷射量、所述最终柴油预喷油量和所述需求扭矩得到柴油主喷油量；以及

根据发动机的进气温度、发动机水温对所述柴油主喷油量进行修正以得到最终柴油主喷油量。

2.根据权利要求1所述的双燃料发动机的控制方法，其特征在于，所述根据汽油喷射量、最终柴油预喷油量和需求扭矩得到柴油主喷油量，进一步包括：

分别根据所述汽油喷射量和所述最终柴油预喷油量得到汽油贡献扭矩和柴油预喷贡献扭矩；

将所述需求扭矩与所述汽油贡献扭矩和柴油预喷贡献扭矩之和进行做差以得到柴油主喷贡献扭矩；

根据所述柴油主喷贡献扭矩得到所述柴油主喷油量。

3.根据权利要求2所述的双燃料发动机的控制方法，其特征在于，通过查询汽油扭矩贡献率映射表得到所述汽油喷射量对应的汽油贡献扭矩，通过查询预喷扭矩贡献率映射表得到所述最终柴油预喷油量对应的柴油预喷贡献扭矩，通过查询主喷扭矩贡献率映射表得到所述柴油主喷贡献扭矩对应的柴油主喷油量。

4.根据权利要求1所述的双燃料发动机的控制方法，其特征在于，所述根据发动机的进气温度、发动机水温和λ值对所述汽油基本量进行修正以得到汽油喷射量，进一步包括：

根据所述发动机的进气温度和所述发动机水温对所述汽油基本量进行修正以得到修正后的汽油基本量；

判断所述修正后的汽油基本量是否位于所述λ值的上限和下限对应的汽油上限需求量和汽油下限需求量之间；

如果是，则将所述修正后的汽油基本量作为所述汽油喷射量，否则进一步判断所述修正后的汽油基本量是否小于所述汽油下限需求量；

如果所述修正后的汽油基本量小于所述汽油下限需求量，则将所述汽油下限需求量作为所述汽油喷射量，否则将所述汽油上限需求量作为所述汽油喷射量。

5.根据权利要求1-4任一项所述的双燃料发动机的控制方法，其特征在于，通过查询需求扭矩-汽油量映射表得到所述车辆的需求扭矩对应的汽油基本量，其中，所述需求扭矩--汽油量映射表中的需求扭矩与汽油量的对应关系通过试验得到。

6.一种双燃料发动机的控制系统，其特征在于，包括：

汽油基本量计算模块，用于根据车辆的需求扭矩得到所需的汽油基本量；

修正模块，用于根据发动机的进气温度、发动机水温和过量空气系数λ值对所述汽油基本量进行修正以得到汽油喷射量，并根据发动机的进气温度、发动机水温对柴油预喷油量进行修正以得到最终柴油预喷油量，以及根据发动机的进气温度、发动机水温对柴油主喷油量进行修正以得到最终柴油主喷油量；

柴油预喷油量计算模块，用于根据所述汽油喷射量得到所述柴油预喷油量；

柴油主喷油量计算模块，用于根据所述汽油喷射量、所述最终柴油预喷油量和所述需求扭矩得到所述柴油主喷油量。

7.根据权利要求6所述的双燃料发动机的控制系统，其特征在于，所述柴油主喷油量计算模块用于：

分别根据所述汽油喷射量和所述最终柴油预喷油量得到汽油贡献扭矩和柴油预喷贡献扭矩；

将所述需求扭矩与所述汽油贡献扭矩和柴油预喷贡献扭矩之和进行做差以得到柴油主喷贡献扭矩；

根据所述柴油主喷贡献扭矩得到所述柴油主喷油量。

8.根据权利要求7所述的双燃料发动机的控制方法，其特征在于，所述柴油主喷油量计算模块用于：通过查询汽油扭矩贡献率映射表得到所述汽油喷射量对应的汽油贡献扭矩，通过查询预喷扭矩贡献率映射表得到所述最终柴油预喷油量对应的柴油预喷贡献扭矩，通过查询主喷扭矩贡献率映射表得到所述柴油主喷贡献扭矩对应的柴油主喷油量。

9.根据权利要求6所述的双燃料发动机的控制系统，其特征在于，所述修正模块用于：

根据所述发动机的进气温度和所述发动机水温对所述汽油基本量进行修正以得到修正后的汽油基本量；

判断所述修正后的汽油基本量是否位于所述λ值的上限和下限对应的汽油上限需求量和汽油下限需求量之间；

如果是，则将所述修正后的汽油基本量作为所述汽油喷射量，否则进一步判断所述修正后的汽油基本量是否小于所述汽油下限需求量；

如果所述修正后的汽油基本量小于所述汽油下限需求量，则将所述汽油下限需求量作为所述汽油喷射量，否则将所述汽油上限需求量作为所述汽油喷射量。

10.根据权利要求6-9任一项所述的双燃料发动机的控制系统，其特征在于，所述汽油基本量计算模块用于：通过查询需求扭矩-汽油量映射表得到所述车辆的需求扭矩对应的汽油基本量，其中，所述需求扭矩--汽油量映射表中的需求扭矩与汽油量的对应关系通过试验得到。