CN104153891A - 柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制系统及控制方法，用于解决发动机启动过程中排放与燃油经济性较差的问题，由发动机ECU的发动机启动及怠速暖机模式控制模块根据进气温度压力传感器提供的进气温度信息来选择不同的启动与怠速模式，由发动机ECU中的汽油喷油量控制模块根据冷却水温度传感器提供的冷却水温度信息、曲轴转速传感器提供的曲轴转速信息确定汽油喷射量，包括如下步骤：a、根据进气温度选择不同的启动与怠速暖机模式；b、根据冷却水温度进一步选择不同的怠速暖机模式；c、根据冷却水温度和曲轴转速信息确定汽油喷射量；d、汽油渐进式怠速暖机过程。本发明不仅能够提高发动机的启动和经济性能，而且改善了车辆的排放性能。

Description

柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种发动机启动过程控制系统及控制方法，尤其是一种适用于柴油、汽油双燃料发动机启动及怠速暖机过程的控制系统及控制方法，属于内燃机技术领域。

背景技术

柴油发动机以燃油经济性好、工作可靠等优势在车载发动机领域占据了越来越大的份额，但柴油机的排放却给空气质量造成了不利的影响，特别是在运行环境温度较低的情况下，由于柴油汽车启动阶段发动机的温度较低，为了实现快速启动，发动机的供油量较大，致使燃油雾化不佳，同时较低的排气温度导致汽车尾气催化转化器工作效率低，不仅排放指标严重恶化，而且影响了车辆的燃油经济性。而在怠速暖机过程中，由于催化温度低，尾气中碳氢化合物排放量大的问题也难以解决。

针对上述问题，柴油、汽油双燃料发动机应运而生，例如申请号为201410124165.X的中国发明专利申请文件公开了一种发动机。该发动机可以采用双燃料进行启动，从而提高了柴油的燃烧效果，有利于控制启动时的排放与燃油经济性。但在该专利申请的技术方案中，着重描述了“发动机本体内具有燃烧室和与燃烧室相连的进气通道；汽油喷油器和柴油喷油器，汽油喷油器用于向进气通道或燃烧室内喷射汽油，柴油喷油器用于向燃烧室内喷射柴油；以及排气侧配气机构，排气侧配气机构包括排气凸轮，排气凸轮设置成可在驱动位置与分离位置之间移动，在排气凸轮处于驱动位置时排气凸轮用于驱动排气门打开或关闭燃烧室的排气口，在排气凸轮处于分离位置时排气凸轮与排气门分离以使排气门常闭燃烧室的排气口”等技术特征，该专利申请的技术方案没有涉及根据车辆不同运行环境而选择适当的启动与怠速模式的问题，因此在发动机启动过程中排放指标与燃油经济性的改善受到限制。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制系统及控制方法，它能够根据发动机不同运行环境而选择不同的启动与怠速模式，能够提高发动机启动和怠速暖机时排放性能，改善车辆燃油经济性能。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制系统，包括发动机ECU、进气温度压力传感器、冷却水温度传感器、曲轴转速传感器、柴油喷油器控制阀和汽油喷油器控制阀，所述进气温度压力传感器、冷却水温度传感器和曲轴转速传感器与发动机ECU的信号输入端连接，所述柴油喷油器控制阀和汽油喷油器控制阀与发动机ECU的信号输出端连接，所述发动机ECU设有发动机启动及怠速暖机模式控制模块和汽油喷油量控制模块。

上述柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制系统，所述进气温度压力传感器布置在发动机进气歧管中，所述冷却水温度传感器布置在发动机缸盖后端，所述曲轴转速传感器布置在曲轴左侧，所述柴油喷油器控制阀与柴油喷油器配装，所述汽油喷油器控制阀与汽油喷油器配装。

柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制方法，由发动机ECU的发动机启动及怠速暖机模式控制模块根据进气温度压力传感器提供的进气温度信息来选择不同的启动与怠速模式，由发动机ECU中的汽油喷油量控制模块根据冷却水温度传感器提供的冷却水温度信息、曲轴转速传感器提供的曲轴转速波动率信息确定汽油喷射量，具体控制步骤如下：

a、根据进气温度选择不同的启动与怠速暖机模式：

当进气温度高于设定值时，发动机进入双燃料混合模式进行启动和怠速暖机过程；

当进气温度低于进气温度设定值时，进一步判断进气温度是否低于0°C，若进气温度低于0°C，发动机进入纯柴油模式启动和怠速暖机过程，若进气温度介于0°C和进气温度设定值之间时，首先发动机进入纯柴油模式启动和怠速暖机过程，然后根据冷却水温度传感器提供的冷却水温度信息选择下一阶段工作模式；

b、根据冷却水温度进一步选择不同的怠速暖机模式：

在进气温度介于0°C和进气温度设定值之间时，发动机进入纯柴油模式启动和怠速暖机过程后，若冷却水温度低于冷却水温度设定值，发动机继续纯柴油模式怠速暖机过程；

若冷却水温度高于冷却水温度设定值，发动机进入双燃料混合模式怠速暖机过程,首先控制汽油喷射量为最小喷入量，然后发动机ECU根据冷却水温度和曲轴转速波动率信息确定汽油喷射量；

c、根据冷却水温度和曲轴转速信息确定汽油喷射量:

在发动机进入双燃料混合模式怠速暖机过程后，随着冷却水温度升高增加喷入汽油量，并通过曲轴转速传感器采集曲轴转速波动率信息，若曲轴转速波动率大于设定值Δn，发动机ECU控制汽油喷油器喷入的汽油量保持与上一循环相同；

若曲轴转速波动率小于设定值Δn，发动机ECU控制汽油喷油器增大汽油喷入量，发动机进入汽油渐进式怠速暖机过程；

d、汽油渐进式怠速暖机过程：

在发动机进入汽油渐进式怠速暖机过程后，由发动机ECU中的汽油喷油量控制模块判断是否达到了双燃料发动机怠速允许的最大汽油喷入量，若达到了双燃料发动机怠速允许的最大汽油喷入量，完成汽油渐进式怠速暖机过程，若达不到双燃料发动机怠速允许的最大汽油喷入量，重复上述c和d步骤。

上述柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制方法，在步骤a中，进气温度设定值为45°C。

上述柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制方法，在步骤b中，冷却水温度设定值为50°C。

上述柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制方法，在步骤c中，汽油的喷入量随冷却水温度升高而加大，两者之间对应关系由试验数据设定。

本发明在柴油、汽油双燃料发动机ECU中设置了发动机启动及怠速暖机模式控制模块和汽油喷油量控制模块，发动机启动及怠速暖机模式控制模块可根据柴油、汽油双燃料发动机不同运行环境选择不同的启动与怠速模式，发动机ECU中的汽油喷油量控制模块根据采集的冷却水温度以及曲轴转速信息，参与计算并判断混合模式中汽油介入比例是否合适，保证了怠速暖机过程的平稳运行。本发明的有益效果在于：第一，丰富了柴油、汽油双燃料发动机发动机启动和怠速模式，并能根据运行环境选择最佳模式，有效降低暖机过程中产生的有害排放物；二是发动机运行模式可通过对进气温度设定值的修改进行切换，以适应不同操作者的驾驶习惯；三是通过发动机曲轴转速信息，实时判定混合模式下，汽油介入量是否合适并对汽油喷油量进行调整，保证了发动机暖机过程处于最佳状态。总之，本发明根据柴油、汽油双燃料发动机不同运行环境选择不同的启动与怠速模式，尤其是在双燃料混合模式下，由于缸内混合气近似为准均质燃烧过程，一旦着火即为多点同时着火并迅速燃烧，不同于常规汽油燃料模式下存在明显的火焰传播燃烧过程，致使燃烧等容度提高，有助于提升发动机怠速下的热效率。因此本发明不仅能够提高发动机的启动性能和排放性能，而且改善了车辆的燃油经济性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制系统组成框图；

图2是柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制方法逻辑框图。

具体实施方式

参看图 1，本发明的柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制系统包括发动机ECU、进气温度压力传感器、冷却水温度传感器、曲轴转速传感器、柴油喷油器控制阀和汽油喷油器控制阀，所述进气温度压力传感器、冷却水温度传感器和曲轴转速传感器与发动机ECU的信号输入端连接，所述柴油喷油器控制阀和汽油喷油器控制阀与发动机ECU的信号输出端连接，所述发动机ECU设有发动机启动及怠速暖机模式控制模块和汽油喷油量控制模块。

参看图1、图2，本发明的柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制方法，由发动机ECU中的发动机启动及怠速暖机模式控制模块根据进气温度压力传感器提供的进气温度信息来选择不同的启动与怠速模式，由发动机ECU中的汽油喷油量控制模块根据冷却水温度传感器提供的冷却水温度信息、曲轴转速传感器提供的曲轴转速信息确定汽油喷射量，包括如下步骤：

a、根据进气温度选择不同的启动与怠速暖机模式：

当进气温度高于45°C（进气温度设定值）时，发动机进入双燃料混合模式进行启动和怠速暖机过程；

当进气温度低于45°C时，进一步判断进气温度是否低于0°C，若进气温度低于0°C，发动机进入纯柴油模式启动和怠速暖机过程，若进气温度在0°C和45°C之间时，首先发动机进入纯柴油模式启动和怠速暖机过程，然后根据冷却水温度传感器提供的冷却水温度信息选择下一阶段工作模式；

b、根据冷却水温度进一步选择不同的怠速暖机模式：

当进气温度介于0°C和45°C之间时，发动机进入纯柴油模式启动和怠速暖机过程后，若冷却水温度低于50°C（冷却水温度设定值），发动机继续纯柴油模式怠速暖机过程；

若冷却水温度高于50°C，发动机进入双燃料混合模式怠速暖机过程,首先控制汽油喷射量为最小喷入量，然后发动机ECU根据冷却水温度和曲轴转速信息确定汽油喷射量；

c、根据冷却水温度和曲轴转速信息确定汽油喷射量:

在发动机进入双燃料混合模式怠速暖机过程后，随着冷却水温度升高增加喷入汽油量，两者之间对应函数关系由试验数据拟合得出，为确定该函数关系而进行该台架试验时，应尽量设定多组不同冷却水温度，在保证燃烧稳定性的基础上，确定出对应最佳汽油喷入量，以此拟合出适宜函数关系，并通过曲轴转速传感器采集曲轴转速信息，若曲轴转速波动率大于设定值Δn，发动机ECU控制汽油喷油器喷入汽油量保持与上一循环相同；

若曲轴转速波动率小于设定值Δn，发动机ECU控制汽油喷油器增大汽油喷入量，发动机进入汽油渐进式怠速暖机过程；

d、汽油渐进式怠速暖机过程：

在发动机进入汽油渐进式怠速暖机过程后，由发动机ECU中的汽油喷油量控制模块判断是否达到了双燃料发动机怠速允许的最大汽油喷入量；

若达到了双燃料发动机怠速允许的最大汽油喷入量，完成汽油渐进式怠速暖机过程；

若达不到双燃料发动机怠速允许的最大汽油喷入量，重复上述c和d步骤。

本发明在柴油、汽油双燃料发动机ECU中设置了发动机启动及怠速暖机模式控制模块和汽油喷油量控制模块，发动机启动及怠速暖机模式控制模块可根据柴油、汽油双燃料发动机不同运行环境选择不同的启动与怠速模式，其中启动模式以设定的进气温度为切换模式临界值，当进气温度高于此温度时，由于发动机缸内热氛围良好，可直接采用双燃料混合模式进行启动并怠速暖机，在此模式下，缸内混合气近似为准均质燃烧过程，一旦着火即为多点同时着火并迅速燃烧，不同于常规汽油燃料模式下存在明显的火焰传播燃烧过程，致使燃烧等容度提高，有助于提升发动机怠速下的热效率，怠速过程中汽油比例为设定的最大值，此种模式特别适合高温环境或热停车状况；当进气温度低于设定的进气温度且小于零摄氏度时，为了保证发动机的低温启动性能和减少暖机时间，直接采用纯柴油模式进行启动并怠速；当进气温度介于设定的进气温度与零摄氏度之间时，则采用纯柴油模式启动，随着怠速时间延长，冷却水温逐步上升，当冷却水温高于冷却水温度设定值时，发动机逐步过渡到双燃料怠速暖机模式运行，发动机ECU中的汽油喷油量控制模块根据采集的冷却水温度以及曲轴转速信息，参与计算并判断混合模式中汽油介入比例是否合适，一旦曲轴转速波动超过设定值，则减少并恢复上一循环汽油喷油量，保证怠速暖机过程平稳运行。

Claims (6)

1.柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制系统，包括发动机ECU、进气温度压力传感器、冷却水温度传感器、曲轴转速传感器、柴油喷油器控制阀和汽油喷油器控制阀，所述进气温度压力传感器、冷却水温度传感器和曲轴转速传感器与发动机ECU的信号输入端连接，所述柴油喷油器控制阀和汽油喷油器控制阀与发动机ECU的信号输出端连接，其特征是，所述发动机ECU设有发动机启动及怠速暖机模式控制模块和汽油喷油量控制模块。

2.根据权利要求1所述的柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制系统，其特征是，所述进气温度压力传感器布置在发动机进气歧管中，所述冷却水温度传感器布置在发动机缸盖右侧，所述曲轴转速传感器布置在曲轴左侧，所述柴油喷油器控制阀与柴油喷油器配装，所述汽油喷油器控制阀与汽油喷油器配装。

3.柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制方法，其特征是，由发动机ECU的发动机启动及怠速暖机模式控制模块根据提供的进气温度信息来选择不同的启动与怠速模式，由发动机ECU中的汽油喷油量控制模块根据冷却水温度传感器提供的冷却水温度信息、曲轴转速传感器提供的曲轴转速信息确定汽油喷射量，包括如下步骤：

a、根据进气温度选择不同的启动与怠速暖机模式：

当进气温度高于设定值时，发动机进入双燃料混合模式进行启动和怠速暖机过程；

当进气温度低于进气温度设定值时，进一步判断进气温度是否低于0°C，若进气温度低于0°C，发动机进入纯柴油模式启动和怠速暖机过程，若进气温度介于0°C和进气温度设定值之间时，首先发动机进入纯柴油模式启动和怠速暖机过程，然后根据冷却水温度传感器提供的冷却水温度信息选择下一阶段工作模式；

b、根据冷却水温度进一步选择不同的怠速暖机模式：

在进气温度介于0°C和进气温度设定值之间时，发动机进入纯柴油模式启动和怠速暖机过程后，若冷却水温度低于冷却水温度设定值，发动机继续纯柴油模式怠速暖机过程；

若冷却水温度高于冷却水温度设定值，发动机进入双燃料混合模式怠速暖机过程,首先控制汽油喷射量为最小喷入量，然后发动机ECU根据冷却水温度和曲轴转速信息确定汽油喷射量；

c、根据冷却水温度和曲轴转速信息确定汽油喷射量:

在发动机进入双燃料混合模式怠速暖机过程后，随着冷却水温度升高增加喷入汽油量，并通过曲轴转速传感器采集曲轴转速信息，若曲轴转速波动率大于设定值Δn，发动机ECU控制汽油喷油器喷入汽油量保持与上一循环相同；

若曲轴转速波动率小于设定值Δn，发动机ECU控制汽油喷油器增大汽油喷入量，发动机进入汽油渐进式怠速暖机过程；

d、汽油渐进式怠速暖机过程：

在发动机进入汽油渐进式怠速暖机过程后，由发动机ECU中的汽油喷油量控制模块判断是否达到了双燃料发动机怠速允许的最大汽油喷入量；

若达到了双燃料发动机怠速允许的最大汽油喷入量，完成汽油渐进式怠速暖机过程；

若达不到双燃料发动机怠速允许的最大汽油喷入量，重复上述c和d步骤。

4.根据权利要求3所述的柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制方法，其特征是，在步骤a中，进气温度设定值为45°C。

5.根据权利要求3所述的柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制方法，其特征是，在步骤b中，冷却水温度设定值为50°C。

6.根据权利要求3所述的一种柴油、汽油双燃料发动机启动过程控制方法，其特征是，在步骤c中，汽油的喷入量随冷却水温度升高而加大，两者之间对应关系由试验数据设定。