CN104595043B - 双燃料发动机的燃油分配方法、系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双燃料发动机的燃油分配方法、系统及车辆，该方法包括：根据发动机转速和油门踏板开度得到发动机需求扭矩；根据扭矩补偿因子计算出发动机需求扭矩在预混燃烧阶段所需的预混需求扭矩和扩散燃烧阶段所需的扩散需求扭矩；根据预混需求扭矩得到预混燃烧阶段的预混燃油需求量，并根据扩散需求扭矩得到扩散燃烧阶段的扩散燃油需求量；根据发动机转速计算出预混燃油需求量中的柴油预喷油量和汽油需求量以及扩散燃油需求量中的柴油后喷油量和柴油主喷油量。本发明的双燃料发动机的燃油分配方法，具有燃油分配更加精确、合理的优点，使发动机的燃烧更为稳定、充分，降低燃油消耗和尾气污染物的排放。

Description

双燃料发动机的燃油分配方法、系统及车辆

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燃油分配方法、系统及车辆。

背景技术

目前，双燃料发动机由于具有较好的排放特性以及燃油经济性，越来越受到关注。然而，以气道喷射汽油，缸内直喷柴油的双燃料发动机由于很难精确地决定两种燃油之间的比例关系，在很大程度上，影响双燃料发动机的排放和燃烧稳定性。

相关技术中，汽、柴油双燃料发动机主要基于传统柴油机扭矩结构进行油量分配，汽油与柴油之间的油量只是简单的加减关系，与总体扭矩无法建立准确的转化关系，并且两种燃料不同的化学特性使其对总体扭矩贡献比重也不一样，只是以简单的油量相加关系无法满足双燃料发动机的燃油分配的精确控制，进而影响双燃料发动机的排放和燃烧稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种双燃料发动机的燃油分配方法，该方法具有燃油分配更加精确、合理的优点，使发动机的燃烧更为稳定、充分，降低燃油消耗和尾气污染物的排放。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种双燃料发动机的燃油分配方法，包括以下步骤：根据发动机转速和油门踏板开度得到发动机需求扭矩；根据扭矩补偿因子计算出所述发动机需求扭矩在预混燃烧阶段所需的预混需求扭矩和扩散燃烧阶段所需的扩散需求扭矩；根据所述预混需求扭矩得到预混燃烧阶段的预混燃油需求量，并根据所述扩散需求扭矩得到扩散燃烧阶段的扩散燃油需求量；以及根据所述发动机转速计算出所述预混燃油需求量中的柴油预喷油量和汽油需求量以及所述扩散燃油需求量中的柴油后喷油量和柴油主喷油量。

进一步的，所述根据扭矩补偿因子计算出所述发动机需求扭矩在预混燃烧阶段所需的预混需求扭矩和扩散燃烧阶段所需的扩散需求扭矩，具体包括：获取所述扭矩补偿因子；将所述扭矩补偿因子乘以所述发动机需求扭矩，得到所述预混需求扭矩；将所述发动机需求扭矩减去所述预混需求扭矩，得到所述扩散需求扭矩。

进一步的，所述扭矩补偿因子由进气温度影响因子、发动机水温影响因子和缸内温度影响因子相加得到。

进一步的，所述根据所述发动机转速计算出所述预混燃油需求量中的柴油预喷油量和汽油需求量以及所述扩散燃油需求量中的柴油后喷油量和柴油主喷油量，具体包括：根据所述发动机转速计算出所述预混燃油需求量中的柴油预喷油量；将所述预混燃油需求量减去所述柴油预喷油量，得到所述汽油需求量；根据所述发动机转速计算出所述扩散燃油需求量中的柴油后喷油量；将所述扩散燃油需求量减去所述柴油后喷油量，得到所述柴油主喷油量。

进一步的，还包括：根据第一油量补偿因子对所述汽油需求量进行修正；根据第二油量补偿因子对所述柴油主喷油量进行修正，其中，所述第一油量补偿因子和所述第二油量补偿因子随进气温度和发动机水温的不同而变化。

相对于现有技术，本发明所述的双燃料发动机的燃油分配方法具有以下优势：

本发明所述的双燃料发动机的燃油分配方法，首先根据预混燃烧和扩散燃烧两种方式进行扭矩分配，并根据分配的扭矩计算出相应燃烧方式所需的燃油量，然后在相应的燃烧方式下根据燃油量进行柴油和汽油合理的分配，具有燃油分配更加精确、合理的优点，使发动机的燃烧更为稳定、充分，降低燃油消耗和尾气污染物的排放。

本发明的另一目的在于提出一种双燃料发动机的燃油分配系统，该双燃料发动机的燃油分配系统具有燃油分配更加精确、合理的优点，使发动机的燃烧更为稳定、充分，降低燃油消耗和尾气污染物的排放。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种双燃料发动机的燃油分配系统，包括：扭矩计算模块，用于根据发动机转速和油门踏板开度得到发动机需求扭矩，并根据扭矩补偿因子计算出所述发动机需求扭矩在预混燃烧阶段所需的预混需求扭矩和扩散燃烧阶段所需的扩散需求扭矩；以及燃油分配模块，用于根据所述预混需求扭矩得到预混燃烧阶段的预混燃油需求量，并根据所述扩散需求扭矩得到扩散燃烧阶段的扩散燃油需求量，并根据所述发动机转速计算出所述预混燃油需求量中的柴油预喷油量和汽油需求量以及所述扩散燃油需求量中的柴油后喷油量和柴油主喷油量。

进一步的，所述扭矩计算模块用于：获取所述扭矩补偿因子；将所述扭矩补偿因子乘以所述发动机需求扭矩，得到所述预混需求扭矩；将所述发动机需求扭矩减去所述预混需求扭矩，得到所述扩散需求扭矩。

进一步的，所述燃油分配模块用于：根据所述发动机转速计算出所述预混燃油需求量中的柴油预喷油量；将所述预混燃油需求量减去所述柴油预喷油量，得到所述汽油需求量；根据所述发动机转速计算出所述扩散燃油需求量中的柴油后喷油量；将所述扩散燃油需求量减去所述柴油后喷油量，得到所述柴油主喷油量。

进一步的，所述燃油分配模块还用于：根据第一油量补偿因子对所述汽油需求量进行修正；根据第二油量补偿因子对所述柴油主喷油量进行修正，其中，所述第一油量补偿因子和所述第二油量补偿因子随进气温度和发动机水温的不同而变化。

所述的双燃料发动机的燃油分配系统与上述的双燃料发动机的燃油分配方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的再一个目的在于提出一种车辆，该车辆具有燃油分配更加精确、合理的优点，使发动机的燃烧更为稳定、充分，降低燃油消耗和尾气污染物的排放。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆，设置有如上述实施例所述的双燃料发动机的燃油分配系统。

所述的车辆与上述的双燃料发动机的燃油分配系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的双燃料发动机的燃油分配方法的流程图；

图2为本发明实施例所述的双燃料发动机的燃油分配方法的详细流程图；以及

图3为本发明实施例所述的双燃料发动机的燃油分配系统的结构框图。

附图标记说明：

T-当前需求总扭矩，T1-预混需求扭矩，T2-扩散需求扭矩，Fac-扭矩补偿因子，FMTC1和FMTC2-扭矩-油量转换映射表，Q1-预混总循环油量，Q11-柴油预喷油量，Q12-汽油循环油量，Q2-扩散总循环油量，Q21-柴油后喷油量，Q22-柴油主喷油量，300-双燃料发动机的燃油分配系统，310-扭矩计算模块，320-燃油分配模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的燃油分配方法的流程图。其中，在本申请的描述中，双燃料发动机是一种以汽油和柴油作为燃料的双燃料发动机。双燃料发动机包括了两种燃烧方式，即预混燃烧方式(预混燃烧阶段)和扩散燃烧方式(扩散燃烧阶段)。

如图1所示，根据本发明一个实施例的双燃料发动机的燃油分配方法，包括以下步骤：

步骤S101：根据发动机转速和油门踏板开度得到发动机需求扭矩。

发动机转速、油门踏板开度和发动机需求扭矩之间的关系可以预先标定得到，并保存在一张映射表中。具体地，对车辆在不同的发动机转速、不同的油门踏板开度下进行试验，从而得到多种发动机转速和多种油门踏板开度下的发动机需求扭矩。这样，在检测出发动机转速和油门踏板开度之后，可以查询上述的映射表，从而得到与检测出的发动机转速和油门踏板开度对应的发动机需求扭矩。

步骤S102：根据扭矩补偿因子计算出发动机需求扭矩在预混燃烧阶段所需的预混需求扭矩和扩散燃烧阶段所需的扩散需求扭矩。其中，预混燃烧阶段所需的预混需求扭矩指：预混燃烧方式的需求扭矩；扩散燃烧阶段所需的扩散需求扭矩指：扩散燃烧方式的需求扭矩。

具体地，首先获取扭矩补偿因子，然后将扭矩补偿因子乘以发动机需求扭矩，得到预混需求扭矩，最后将发动机需求扭矩减去预混需求扭矩，得到扩散需求扭矩，可知，预混需求扭矩和扩散需求扭矩之和为发动机需求扭矩。

在上述示例中，扭矩补偿因子由进气温度影响因子、发动机水温影响因子和缸内温度影响因子相加得到。进气温度影响因子由进气温度决定、发动机水温影响因子由发动机水温决定，缸内温度影响因子由缸内温度决定。

步骤S103：根据预混需求扭矩得到预混燃烧阶段的预混燃油需求量，并根据扩散需求扭矩得到扩散燃烧阶段的扩散燃油需求量。其中，预混燃烧阶段的预混燃油需求量指：预混燃烧方式所需的燃油需求量；扩散燃烧阶段的扩散燃油需求量指：扩散燃烧方式所需的燃油需求量。

在本发明的一个实施例中，每种燃烧方式下的需求扭矩和所需燃油量的对应关系可以通过试验得到，例如在预混燃烧方式下，根据不同的燃油需求量试验得到对应的需求扭矩，并进行标定，保存到一张映射表中，这样，在得知预混需求扭矩之后，便可以查询相应的映射表得到预混燃烧阶段的预混燃油需求量，同理，在得知扩散需求扭矩之后，便可以查询相应的映射表得到扩散燃烧阶段的扩散燃油需求量。

步骤S104：根据发动机转速计算出预混燃油需求量中的柴油预喷油量和汽油需求量以及扩散燃油需求量中的柴油后喷油量和柴油主喷油量。

具体而言，包括：

1、根据发动机转速计算出预混燃油需求量中的柴油预喷油量；

2、将预混燃油需求量减去柴油预喷油量，得到汽油需求量；

3、根据发动机转速计算出扩散燃油需求量中的柴油后喷油量；

4、将扩散燃油需求量减去柴油后喷油量，得到柴油主喷油量。

例如：在预混燃烧方式下，发动机的转速与柴油预喷油量和汽油需求量存在关联关系，即发动机的某一个转速对应一个柴油预喷油量和汽油需求量。同理，扩散燃烧方式下，发动机的转速与柴油后喷油量和柴油主喷油量存在关联关系，即发动机的某一个转速对应一个柴油后喷油量和柴油主喷油量。也可以预先标定得到。

由于发动机水温和进气温度都会影响到发动机燃烧的稳定性，因此，为了提升发动机燃烧的稳定性，并减小缸间的差异，在本发明的一个实施例中，可以根据第一油量补偿因子对所述汽油需求量进行修正。当然，还可以根据第二油量补偿因子对柴油主喷油量进行修正。其中，第一油量补偿因子和第二油量补偿因子随进气温度和发动机水温的不同而变化。

例如：进气温度与第一或第二油量补偿因子的关系如下：

第一或第二油量补偿因子(mg)	-5	-2	0.8	2	1.5	3
							缸内温度(℃)	-30	0	50	300	500	1200

此外，发动机水温与第一或第二油量补偿因子的关系如下：

第一或第二油量补偿因子(mg)	-3	-2	1.7	2	1.5	1.3
							发动机水温(℃)	-30	-10	0	30	70	80

需要说明的是，上述的进气温度与第一或第二油量补偿因子的关系以及发动机水温与第一或第二油量补偿因子的关系中的数据只是示例性的，可以根据具体情况进行调整。

根据本发明实施例的双燃料发动机的燃油分配方法，首先根据预混燃烧和扩散燃烧两种方式进行扭矩分配，并根据分配的扭矩计算出相应燃烧方式所需的燃油量，然后在相应的燃烧方式下根据燃油量进行柴油和汽油合理的分配，具有燃油分配更加精确、合理的优点，使发动机的燃烧更为稳定、充分，降低燃油消耗和尾气污染物的排放。

作为一个具体的示例，结合图2所示，本发明实施例的双燃料发动机的燃油分配方法，包括：

1、由发动机转速和油门踏板开度计算出发动机需求扭矩(即当前需求总扭矩T)，然后按照不同的燃烧方式，即预混燃烧方式和扩散燃烧方式，将当前需求总扭矩T分为预混需求扭矩T1和扩散需求扭矩T2，其中预混需求扭矩T1由柴油预喷油量和汽油需求量贡献，扩散需求扭矩T2由柴油主喷油量和柴油后喷油量贡献。

2、预混需求扭矩T1由当前需求总扭矩T乘以扭矩补偿因子Fac得到，其中扭矩补偿因子Fac为进气温度影响因子、发动机水温影响因子和缸内温度影响因子相加得到。因为进气温度、发动机水温和缸内温度的高低直接影响到预混燃烧方式的稳定性。例如：当进气温度和发动机水温较低时，缸内热氛围较差，起点燃作用的柴油预喷油量应适当增多，汽油需求量应适当降低。

3、扩散需求扭矩T2为当前需求总扭矩T减去预混需求扭矩T1，也就是说，当预混需求扭矩T1受扭矩补偿因子Fac而有所增减时，扩散需求扭矩T2同步反向增减，保证当前需求总扭矩T不变。

4、根据预混需求扭矩T1，通过扭矩-油量转换映射表(即FMTC1)，得到预混总循环油量Q1(即预混燃油需求量)。

5、基于预混总循环油量Q1，关联发动机转速映射表，计算出柴油预喷油量Q11，同时汽油循环油量Q12(即汽油需求量)由Q1-Q11计算给出，考虑到发动机水温和进气温度的高低，会影响到发动机燃烧稳定性以及缸间燃烧的平衡，需根据发动机水温和进气温度对汽油需求量进行补偿，即通过第一油量补偿因子Fac1对汽油需求量进行补偿。

6、根据扩散需求扭矩T2，通过查询扭矩-油量转换映射表(即FMTC2)，得到扩散总循环油量Q2(即扩散燃油需求量)。

7、根据扩散总循环油量Q2，关联发动机转速映射表，计算出柴油后喷油量Q21，主喷油量Q22(即柴油主喷油量)由Q2-Q21计算给出，考虑到后喷相位较主喷靠后，其做功效率下降，故设置第二油量补偿因子Fac2进行补偿，避免扩散总循环油量Q2随后喷相位的变化而变化。

根据本发明实施例的双燃料发动机的燃油分配方法，具有燃油分配更加精确、合理的优点，使发动机的燃烧更为稳定、充分，降低燃油消耗和尾气污染物的排放。

图3是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的燃油分配系统的结构框图。如图3所示，根据本发明一个实施例的双燃料发动机的燃油分配系统300，包括：扭矩计算模块310和燃油分配模块320。

其中，扭矩计算模块310用于根据发动机转速和油门踏板开度得到发动机需求扭矩，并根据扭矩补偿因子计算出发动机需求扭矩在预混燃烧阶段所需的预混需求扭矩和扩散燃烧阶段所需的扩散需求扭矩。燃油分配模块320用于根据预混需求扭矩得到预混燃烧阶段的预混燃油需求量，并根据所述扩散需求扭矩得到扩散燃烧阶段的扩散燃油需求量，并根据发动机转速计算出预混燃油需求量中的柴油预喷油量和汽油需求量以及扩散燃油需求量中的柴油后喷油量和柴油主喷油量。

在本发明的一个实施例中，扭矩计算模块310用于：获取扭矩补偿因子；将扭矩补偿因子乘以发动机需求扭矩，得到预混需求扭矩；将发动机需求扭矩减去预混需求扭矩，得到扩散需求扭矩。

在本发明的一个实施例中，燃油分配模块320用于：根据所述发动机转速计算出所述预混燃油需求量中的柴油预喷油量；将所述预混燃油需求量减去所述柴油预喷油量，得到所述汽油需求量；根据所述发动机转速计算出所述扩散燃油需求量中的柴油后喷油量；将所述扩散燃油需求量减去所述柴油后喷油量，得到所述柴油主喷油量。

进一步地，燃油分配模块320还用于：根据第一油量补偿因子对所述汽油需求量进行修正；根据第二油量补偿因子对所述柴油主喷油量进行修正，其中，所述第一油量补偿因子和所述第二油量补偿因子随进气温度和发动机水温的不同而变化。

根据本发明实施例的双燃料发动机的燃油分配系统，首先根据预混燃烧和扩散燃烧两种方式进行扭矩分配，并根据分配的扭矩计算出相应燃烧方式所需的燃油量，然后在相应的燃烧方式下根据燃油量进行柴油和汽油合理的分配，具有燃油分配更加精确、合理的优点，使发动机的燃烧更为稳定、充分，降低燃油消耗和尾气污染物的排放。

需要说明的是，本发明实施例的双燃料发动机的燃油分配系统的具体实现方式与本发明实施例的双燃料发动机的燃油分配方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，不做赘述。

进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，该车辆设置有上述实施例所述的双燃料发动机的燃油分配系统。该车辆具有燃油分配更加精确、合理的优点，使发动机的燃烧更为稳定、充分，降低燃油消耗和尾气污染物的排放。

另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双燃料发动机的燃油分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据发动机转速和油门踏板开度得到发动机需求扭矩；

根据扭矩补偿因子计算出所述发动机需求扭矩在预混燃烧阶段所需的预混需求扭矩和扩散燃烧阶段所需的扩散需求扭矩；

根据所述预混需求扭矩得到预混燃烧阶段的预混燃油需求量，并根据所述扩散需求扭矩得到扩散燃烧阶段的扩散燃油需求量；以及

根据所述发动机转速计算出所述预混燃油需求量中的柴油预喷油量和汽油需求量以及所述扩散燃油需求量中的柴油后喷油量和柴油主喷油量。

2.根据权利要求1所述的双燃料发动机的燃油分配方法，其特征在于，所述根据扭矩补偿因子计算出所述发动机需求扭矩在预混燃烧阶段所需的预混需求扭矩和扩散燃烧阶段所需的扩散需求扭矩，具体包括：

获取所述扭矩补偿因子；

将所述扭矩补偿因子乘以所述发动机需求扭矩，得到所述预混需求扭矩；

将所述发动机需求扭矩减去所述预混需求扭矩，得到所述扩散需求扭矩。

3.根据权利要求2所述的双燃料发动机的燃油分配方法，其特征在于，所述扭矩补偿因子由进气温度影响因子、发动机水温影响因子和缸内温度影响因子相加得到，其中，进气温度影响因子由进气温度决定、发动机水温影响因子由发动机水温决定，缸内温度影响因子由缸内温度决定。

4.根据权利要求1-3任一项所述的双燃料发动机的燃油分配方法，其特征在于，根据所述发动机转速计算出所述预混燃油需求量中的柴油预喷油量和汽油需求量以及所述扩散燃油需求量中的柴油后喷油量和柴油主喷油量，具体包括：

根据所述发动机转速计算出所述预混燃油需求量中的柴油预喷油量；

将所述预混燃油需求量减去所述柴油预喷油量，得到所述汽油需求量；

根据所述发动机转速计算出所述扩散燃油需求量中的柴油后喷油量；

将所述扩散燃油需求量减去所述柴油后喷油量，得到所述柴油主喷油量。

5.根据权利要求4所述的双燃料发动机的燃油分配方法，其特征在于，还包括：

根据第一油量补偿因子对所述汽油需求量进行修正；

根据第二油量补偿因子对所述柴油主喷油量进行修正，

其中，所述第一油量补偿因子和所述第二油量补偿因子随进气温度和发动机水温的不同而变化。

6.一种双燃料发动机的燃油分配系统，其特征在于，包括：

扭矩计算模块，用于根据发动机转速和油门踏板开度得到发动机需求扭矩，并根据扭矩补偿因子计算出所述发动机需求扭矩在预混燃烧阶段所需的预混需求扭矩和扩散燃烧阶段所需的扩散需求扭矩；以及

燃油分配模块，用于根据所述预混需求扭矩得到预混燃烧阶段的预混燃油需求量，并根据所述扩散需求扭矩得到扩散燃烧阶段的扩散燃油需求量，并根据所述发动机转速计算出所述预混燃油需求量中的柴油预喷油量和汽油需求量以及所述扩散燃油需求量中的柴油后喷油量和柴油主喷油量。

7.根据权利要求6所述的双燃料发动机的燃油分配系统，其特征在于，所述扭矩计算模块用于：

获取所述扭矩补偿因子；

将所述扭矩补偿因子乘以所述发动机需求扭矩，得到所述预混需求扭矩；

将所述发动机需求扭矩减去所述预混需求扭矩，得到所述扩散需求扭矩。

8.根据权利要求6或7所述的双燃料发动机的燃油分配系统，其特征在于，所述燃油分配模块用于：

根据所述发动机转速计算出所述预混燃油需求量中的柴油预喷油量；

将所述预混燃油需求量减去所述柴油预喷油量，得到所述汽油需求量；

根据所述发动机转速计算出所述扩散燃油需求量中的柴油后喷油量；

将所述扩散燃油需求量减去所述柴油后喷油量，得到所述柴油主喷油量。

9.根据权利要求8所述的双燃料发动机的燃油分配系统，其特征在于，所述燃油分配模块还用于：

根据第一油量补偿因子对所述汽油需求量进行修正；

根据第二油量补偿因子对所述柴油主喷油量进行修正，

其中，所述第一油量补偿因子和所述第二油量补偿因子随进气温度和发动机水温的不同而变化。

10.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求5-9任一项所述的双燃料发动机的燃油分配系统。