CN104747339B - 双燃料发动机的柴油预喷油量确定方法、系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双燃料发动机的柴油预喷油量确定方法、系统及车辆，该方法包括：当双燃料发动机工作在双燃料模式时，根据发动机水温和最终汽油油量得到柴油预喷基本油量；对柴油预喷基本油量进行修正得到柴油总预喷油量；根据最终汽油油量、发动机转速和需求扭矩确定柴油最小预喷油量；如果柴油总预喷油量小于柴油最小预喷油量，将柴油最小预喷油量作为柴油总预喷油量；判断柴油总油量与喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量的差值是否小于柴油总预喷油量；如果是，则将柴油总油量最为最终预喷柴油量，否则将柴油总预喷油量作为最终预喷柴油量。本发明的方法，具有预喷柴油量分配精确合理的优点，从而降低了能耗和尾气污染物的排放。

Description

双燃料发动机的柴油预喷油量确定方法、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柴油预喷油量确定方法、系统及车辆。

背景技术

内燃机是目前全世界应用最为广泛的动力机械，短时间内是不可替代的，如何降低发动机的油耗以及降低污染物排放是汽车厂商努力追求的目标。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，柴油机压缩燃烧的方式保证了燃油经济型，但相应的尾气污染物的排放较高。

因此，双燃料发动机受到了越来越多的关注，双燃料发动机为气道喷射汽油，缸内喷射柴油燃料的发动机。此种燃烧方式降低了发动机的油耗及排放。双燃料发动机中，发动机的需求扭矩经过相应的计算后，最终要转化为油量。油量包括汽油、柴油预喷油量及柴油主喷油量。在双燃料发动机中，汽油进行进气道喷射，柴油在上止点前喷射点燃汽油，用流体多点点火实现低油耗、低排放。双燃料发动机在双燃料模式下，喷入的部分柴油类似于汽油机的火花塞，所以对于柴油预喷的量必须进行精确控制。如果用于点火的预喷柴油喷入过多，则发动机会爆燃，燃烧粗暴，氮氧化物NO_X排放高，如果喷入过少，点火能量不足，四氢大麻酚THC排放高，燃烧不充分，油耗上升。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种双燃料发动机的柴油预喷油量确定方法，该方法具有预喷柴油量分配精确合理的优点，从而避免了双燃料发动机燃烧粗暴及燃烧不充分的问题，降低了能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柴油预喷油量确定方法，包括以下步骤：当所述双燃料发动机工作在双燃料模式时，根据发动机水温和最终汽油油量得到柴油预喷基本油量；根据缸内温度、大气压力和发动机水温对所述柴油预喷基本油量进行修正，得到柴油总预喷油量；根据所述最终汽油油量、发动机转速和需求扭矩确定柴油最小预喷油量；判断所述柴油总预喷油量是否小于所述柴油最小预喷油量，如果是，则将所述柴油最小预喷油量作为所述柴油总预喷油量；判断柴油总油量与喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量的差值是否小于所述柴油总预喷油量；以及如果是，则将所述柴油总油量最为最终预喷柴油量，否则将所述柴油总预喷油量作为最终预喷柴油量。

进一步的，当所述双燃料发动机工作在双燃料模式时，根据发动机水温和最终汽油油量得到柴油预喷基本油量，进一步包括：如果所述发动机水温位于第一预设温度和第二预设温度之间，则根据所述最终汽油油量查询第一预喷柴油油量映射表得到所述柴油预喷基本油量；如果所述发动机水温大于所述第二预设温度，则根据所述最终汽油油量查询第二预喷柴油油量映射表得到所述柴油预喷基本油量，其中，所述第二预设温度大于所述第一预设温度。

进一步的，所述第一预设温度为40℃，所述第二预设温度为70℃。

进一步的，所述柴油最小预喷油量指能够使发动机汽缸内的汽油充分燃烧时的最小的柴油预喷油量；所述喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量指能够维持喷油器正常喷射时的最小油量。

进一步的，所述柴油总油量是根据所述需求扭矩通过查询总油量映射表得到的。

相对于现有技术，本发明所述的双燃料发动机的柴油预喷油量确定方法具有以下优势：

本发明所述的双燃料发动机的燃油分配方法，首先根据发动机水温、缸内温度、以及大气压力等影响因素对预喷的柴油量进行修正，然后通过与柴油最小预喷油量以及喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量进行比较，确定出最终预喷柴油量，使最终预喷柴油量更加精确合理，避免了双燃料发动机燃烧粗暴及燃烧不充分的问题，降低了能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柴油预喷油量确定系统，该双燃料发动机的柴油预喷油量确定系统具有预喷柴油量分配精确合理的优点，从而避免了双燃料发动机燃烧粗暴及燃烧不充分的问题，降低了能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柴油预喷油量确定系统，包括：柴油预喷基本油量确定模块，用于当所述双燃料发动机工作在双燃料模式时，根据发动机水温和最终汽油油量得到柴油预喷基本油量；柴油总预喷油量确定模块，用于根据缸内温度、大气压力和发动机水温对所述柴油预喷基本油量进行修正，得到柴油总预喷油量；柴油最小预喷油量确定模块，用于根据所述最终汽油油量、发动机转速和需求扭矩确定柴油最小预喷油量；判断模块，用于判断所述柴油总预喷油量是否小于所述柴油最小预喷油量，如果是，则将所述柴油最小预喷油量作为所述柴油总预喷油量，并判断柴油总油量与喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量的差值是否小于所述柴油总预喷油量；以及最终预喷柴油量确定模块，用于在所述判断模块判断柴油总油量与喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量的差值小于所述柴油总预喷油量时，将所述柴油总油量最为最终预喷柴油量，否则将所述柴油总预喷油量作为最终预喷柴油量。

进一步的，所述柴油预喷基本油量确定模块用于：如果所述发动机水温位于第一预设温度和第二预设温度之间，则根据所述最终汽油油量查询第一预喷柴油油量映射表得到所述柴油预喷基本油量；如果所述发动机水温大于所述第二预设温度，则根据所述最终汽油油量查询第二预喷柴油油量映射表得到所述柴油预喷基本油量，其中，所述第二预设温度大于所述第一预设温度。

进一步的，所述第一预设温度为40℃，所述第二预设温度为70℃。

进一步的，所述柴油最小预喷油量指能够使发动机汽缸内的汽油充分燃烧时的最小的柴油预喷油量；所述喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量指能够维持喷油器正常喷射时的最小油量。

所述的双燃料发动机的柴油预喷油量确定系统与上述的双燃料发动机的柴油预喷油量确定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合理，燃油消耗低且尾气污染物排放少的优点。

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柴油预喷油量确定系统。该车辆具有预喷柴油量分配精确合理的优点，从而避免了双燃料发动机燃烧粗暴及燃烧不充分的问题，降低了能耗和尾气污染物的排放。

所述的车辆与上述的双燃料发动机的柴油预喷油量确定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柴油预喷油量确定方法的流程图；

图2为本发明实施例所述的双燃料发动机的柴油预喷油量确定方法的详细流程图；

图3为本发明实施例所述的双燃料发动机的柴油预喷油量确定方法的需求扭矩与油量的关系图；以及

图4为本发明实施例所述的双燃料发动机的柴油预喷油量确定系统的结构框图。

附图标记说明：

map1-第一预喷柴油油量映射表，map2-第二预喷柴油油量映射表，400-双燃料发动机的柴油预喷油量确定系统，410-柴油预喷基本油量确定模块，420-柴油总预喷油量确定模块，430-柴油最小预喷油量确定模块，440-判断模块和450-最终预喷柴油量确定模块。

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柴油预喷油量确定方法的流程图。其中，在本申请的描述中，双燃料发动机是一种以气道喷射汽油和缸内进行柴油预喷和柴油主喷的双燃料发动机。

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：当双燃料发动机工作在双燃料模式时，根据发动机水温和最终汽油油量得到柴油预喷基本油量。

在本发明的一个实施例中，双燃料发动机的工作模式包括：纯柴油模式和双燃料工作模式。其中，纯柴油模式指发动机仅以柴油作为燃料的工作模式，双燃料工作模式指发动机以柴油和汽油作为燃料的工作模式，进一步地，双燃料工作模式包括暖机双燃料模式和正常双燃料模式，暖机双燃料模式和正常双燃料模式均以汽油和柴油作为燃料的工作模式，暖机双燃料模式和正常双燃料模式相比，暖机双燃料模式下汽油的消耗比例少于正常双燃料模式下汽油的消耗比例。

可以根据发动机水温确定双燃料发动机的工作模式，例如：当发动机水温小于第一预设温度时，为纯柴油工作模式。当发动机水温位于第一预设温度和第二预设温度之间时，为暖机双燃料模式，当发动机水温大于第二预设温度之上时，为正常双燃料模式。其中，第二预设温度大于第一预设温度，在本发明的一个实施例中，第一预设温度为但不限于40℃，第二预设温度为但不限于70℃。也就是说，如果发动机水温低于40℃，认为发动机水温很低，在这个状态下，控制双燃料发动机工作在纯柴油模式，即仅以柴油作为燃料而不使用汽油。具体地说，由于发动机水温较低时，汽油的燃烧效率不高，燃油经济性较差，因此，本发明的实施例在发动机水温小于40℃，采用纯柴油模式，柴油的点燃方式决定其燃烧效率较高，因此，在发动机水温很低时，采用纯柴油模式可以有效提升燃油经济性。

当发动机水温增加到40℃以上，但还没有到达正常水温(即70℃)时，此时可以理解成暖机过程，在此过程中，使用暖机双燃料模式相比于使用纯柴油模式，能达到更好的排放性能及燃油经济性。但此时由于发动机水温还是相对较低，需要对汽油占总油量的比例进行控制，例如：暖机双燃料模式下汽油占总油量的比例应该小于正常双燃料模式下汽油所占的比例。

双燃料发动机在双燃料工作模式下，柴油总油量与汽油总油量的之间的大概比例可以由实验方式得到，由于只是个大概比例，具体需要根据发动机水温、缸内温度、进行温度等进行修正，得到最终汽油油量。根据发动机的需求扭矩可以查表得到总油量，总油量减去最终汽油油量得到柴油总油量。

在本发明的一个实施例中，当确定发动机水温和最终汽油油量之后，可以根据发动机水温和最终汽油油量得到柴油预喷基本油量，具体而言：如果发动机水温位于第一预设温度和第二预设温度之间，则根据最终汽油油量查询第一预喷柴油油量映射表(即：map1)得到柴油预喷基本油量。如果发动机水温大于所述第二预设温度，则根据最终汽油油量查询第二预喷柴油油量映射表(即：map2)得到柴油预喷基本油量。

其中，第一预喷柴油油量映射表(map1)为：

map1

350	5	7	7	7	7	7	6	7	5
										300	8	8	8	8	8	8	8	8	8
250	8	8	8	10	10	11	9	8	8
										200	6	6	7	6	6	7	6	6	6
150	5	4	5	4	5	5	4	5	5
										100	2	3	3	3	3	3	3	3	2
50	0.5	0.6	0.7	1	1	1.2	0.9	0.8	0.8
										0	800	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500

其中，横坐标(如800、1000、1500至4500)为转速，单位rpm，纵坐标(如0、50、100至350)为需求扭矩，单位Nm，内容为不同转速和扭矩下所需的柴油预喷基本油量。

第二预喷柴油油量映射表(map2)为：

map2

350	5	7	7	7	7	7	6	6.5	5
										300	8	8	8	8	8	8	7	7	7
250	9	9	9	9.5	9.5	9.5	9	9	9

200	7	7	10	10	10	10	10	8	8
										150	6	6	8	8	9	8	8	7.5	6
100	3	3	3	4	4	4	3	2	2
										50	1.5	2	2	2.2	2.5	2	1.5	1.5	1.5
0	800	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500

其中，横坐标(如800、1000、1500至4500)为转速，单位rpm，纵坐标(如0、50、100至350)为需求扭矩，单位Nm，内容为不同转速和扭矩下所需的柴油预喷基本油量。

需要说明的是，上述的map1和map2中的数据只是示例性的，可以根据具体车型等进行调整。

结合图2所示，也就是说，首先根据发动机水温所在的温度区间，确定需要查找的预喷油量的map(即map1还是map2)，查找柴油预喷基本油量。

步骤S102：根据缸内温度、大气压力和发动机水温对柴油预喷基本油量进行修正，得到柴油总预喷油量。当得到柴油预喷基本油量之后，在此基础上，加上根据缸内温度对于柴油预喷基本油量的修正量、大气压对于柴油预喷基本油量的修正量以及发动机水温对于缸内温度的修正量，得到柴油总预喷油量。

步骤S103：根据最终汽油油量、发动机转速和需求扭矩确定柴油最小预喷油量。柴油最小预喷油量指：能够使发动机汽缸内的汽油充分燃烧时的最小的柴油预喷油量，即：首次最小油量，是由发动机转速、需求扭矩以及最终汽油油量所决定的，意思是如果小于此量，那么所喷射的预喷柴油不能够使缸内汽油充分燃烧，所以柴油总预喷油量必须大于此量。

步骤S104：判断柴油总预喷油量是否小于柴油最小预喷油量，如果是，则将柴油最小预喷油量作为柴油总预喷油量。结合图2所示，也就是说，柴油总预喷油量与首次最小油量作比较，如果大于等于首次最小油量，则柴油总预喷油量向后输出，否则按首次最小油量喷射。

步骤S105：判断柴油总油量与喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量的差值是否小于柴油总预喷油量。其中，喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量指：能够维持喷油器正常喷射时的最小油量，即二次最小油量，是一个标定量，由喷油器的特性决定，也就是小于此油量后，喷油器不能正常喷射(喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷的最小油量)。

步骤S106：如果是，则将柴油总油量最为最终预喷柴油量，否则将柴油总预喷油量作为最终预喷柴油量。

结合图3所示，柴油总油量是根据发动机的需求扭得到的名义总油量，例如：柴油总油量是根据需求扭矩通过查询总油量映射表得到的，该总油量映射表可以预先通过试验标定得到。柴油总油量减去最终汽油油量后得到的柴油总油量(即预喷柴油量和主喷柴油量的和)。柴油总油量减去二次最小油量后与柴油总预喷油量进行比较，如果此差值小于柴油总预喷油量，则二次喷射不再进行，柴油总油量赋值给最终预喷柴油量，如果差值大于等于柴油总预喷油量，则将柴油总预喷油量赋值给最终预喷柴油量。

根据本发明实施例的双燃料发动机的柴油预喷油量确定方法，首先根据发动机水温、缸内温度、以及大气压力等影响因素对预喷的柴油量进行修正，然后通过与柴油最小预喷油量以及喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量进行比较，确定出最终预喷柴油量，使最终预喷柴油量更加精确合理，避免了双燃料发动机燃烧粗暴及燃烧不充分的问题，降低了能耗和尾气污染物的排放。

本发明的实施例还公开了一种双燃料发动机的柴油预喷油量确定系统，如图4所示，根据本发明一个实施例的双燃料发动机的柴油预喷油量确定系统400，包括：柴油预喷基本油量确定模块410、柴油总预喷油量确定模块420、柴油最小预喷油量确定模块430、判断模块440以及最终预喷柴油量确定模块450。

其中，柴油预喷基本油量确定模块410用于当双燃料发动机工作在双燃料模式时，根据发动机水温和最终汽油油量得到柴油预喷基本油量。柴油总预喷油量确定模块420用于根据缸内温度、大气压力和发动机水温对柴油预喷基本油量进行修正，得到柴油总预喷油量。柴油最小预喷油量确定模块430用于根据最终汽油油量、发动机转速和需求扭矩确定柴油最小预喷油量。判断模块440用于判断柴油总预喷油量是否小于柴油最小预喷油量，如果是，则将柴油最小预喷油量作为柴油总预喷油量，并判断柴油总油量与喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量的差值是否小于柴油总预喷油量。最终预喷柴油量确定模块450用于在判断模块判断柴油总油量与喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量的差值小于柴油总预喷油量时，将柴油总油量最为最终预喷柴油量，否则将柴油总预喷油量作为最终预喷柴油量。

在本发明的一个实施例中，柴油预喷基本油量确定模块410用于：如果发动机水温位于第一预设温度和第二预设温度之间，则根据最终汽油油量查询第一预喷柴油油量映射表得到柴油预喷基本油量。如果发动机水温大于第二预设温度，则根据最终汽油油量查询第二预喷柴油油量映射表得到柴油预喷基本油量，其中，第二预设温度大于第一预设温度。

在本发明的一个实施例中，第一预设温度为40℃，第二预设温度为70℃。

在本发明的一个实施例中，柴油最小预喷油量指能够使发动机汽缸内的汽油充分燃烧时的最小的柴油预喷油量。喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量指能够维持喷油器正常喷射时的最小油量。

根据本发明实施例的双燃料发动机的柴油预喷油量确定系统，首先根据发动机水温、缸内温度、以及大气压力等影响因素对预喷的柴油量进行修正，然后通过与柴油最小预喷油量以及喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量进行比较，确定出最终预喷柴油量，使最终预喷柴油量更加精确合理，避免了双燃料发动机燃烧粗暴及燃烧不充分的问题，降低了能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柴油预喷油量确定系统的具体实现方式与本发明实施例的双燃料发动机的柴油预喷油量确定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柴油预喷油量确定系统。该车辆具有预喷柴油量分配精确合理的优点，从而避免了双燃料发动机燃烧粗暴及燃烧不充分的问题，降低了能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 (6)

1.一种双燃料发动机的柴油预喷油量确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

当所述双燃料发动机工作在双燃料模式时，根据发动机水温和最终汽油油量得到柴油预喷基本油量，进一步包括：如果所述发动机水温位于第一预设温度和第二预设温度之间，则根据所述最终汽油油量查询第一预喷柴油油量映射表得到所述柴油预喷基本油量；如果所述发动机水温大于所述第二预设温度，则根据所述最终汽油油量查询第二预喷柴油油量映射表得到所述柴油预喷基本油量，其中，所述第二预设温度大于所述第一预设温度；

根据缸内温度、大气压力和发动机水温对所述柴油预喷基本油量进行修正，得到柴油总预喷油量；

根据所述最终汽油油量、发动机转速和需求扭矩确定柴油最小预喷油量，其中，所述柴油最小预喷油量指能够使发动机汽缸内的汽油充分燃烧时的最小的柴油预喷油量；

判断所述柴油总预喷油量是否小于所述柴油最小预喷油量，如果是，则将所述柴油最小预喷油量作为所述柴油总预喷油量；

判断柴油总油量与喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量的差值是否小于所述柴油总预喷油量，其中，所述喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量指能够维持喷油器正常喷射时的最小油量；以及

如果是，则将所述柴油总油量最为最终预喷柴油量，否则将所述柴油总预喷油量作为最终预喷柴油量。

2.根据权利要求1所述的双燃料发动机的柴油预喷油量确定方法，其特征在于，所述第一预设温度为40℃，所述第二预设温度为70℃。

3.根据权利要求1-2任一项所述的双燃料发动机的柴油预喷油量确定方法，其特征在于，所述柴油总油量是根据所述需求扭矩通过查询总油量映射表得到的。

4.一种双燃料发动机的柴油预喷油量确定系统，其特征在于，包括：

柴油预喷基本油量确定模块，用于当所述双燃料发动机工作在双燃料模式时，根据发动机水温和最终汽油油量得到柴油预喷基本油量，如果所述发动机水温位于第一预设温度和第二预设温度之间，则根据所述最终汽油油量查询第一预喷柴油油量映射表得到所述柴油预喷基本油量；如果所述发动机水温大于所述第二预设温度，则根据所述最终汽油油量查询第二预喷柴油油量映射表得到所述柴油预喷基本油量，其中，所述第二预设温度大于所述第一预设温度；

柴油总预喷油量确定模块，用于根据缸内温度、大气压力和发动机水温对所述柴油预喷基本油量进行修正，得到柴油总预喷油量；

柴油最小预喷油量确定模块，用于根据所述最终汽油油量、发动机转速和需求扭矩确定柴油最小预喷油量，其中，所述柴油最小预喷油量指能够使发动机汽缸内的汽油充分燃烧时的最小的柴油预喷油量；

判断模块，用于判断所述柴油总预喷油量是否小于所述柴油最小预喷油量，如果是，则将所述柴油最小预喷油量作为所述柴油总预喷油量，并判断柴油总油量与喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量的差值是否小于所述柴油总预喷油量，其中，所述喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量指能够维持喷油器正常喷射时的最小油量；以及

最终预喷柴油量确定模块，用于在所述判断模块判断柴油总油量与喷油器针阀在开启和关闭过程中所喷射的最小油量的差值小于所述柴油总预喷油量时，将所述柴油总油量为最终预喷柴油量，否则将所述柴油总预喷油量作为最终预喷柴油量。

5.根据权利要求4所述的双燃料发动机的柴油预喷油量确定系统，其特征在于，所述第一预设温度为40℃，所述第二预设温度为70℃。

6.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求4-5任一项所述的双燃料发动机的柴油预喷油量确定系统。