CN105020038B - 双燃料发动机的运行控制方法、系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种双燃料发动机的运行控制方法，包括以下步骤：根据进气温度和发动机水温得到进气歧管空气温度；根据进气歧管空气温度和进气流量得到汽油的第一雾化效率；根据发动机当前转速下每个运行周期的雾化时间得到第二雾化效率；根据第一和第二雾化效率得到总雾化率；根据总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量。根据本发明实施例的双燃料发动机的运行控制方法可避免车辆在运行过程中由于汽油不能充分雾化而导致发动机动力不足，即输出扭矩不足而导致车辆运行状态与驾驶员意图违背。有效提升车辆的操控性，保证车辆的安全。本发明还提出了一种双燃料发动机的运行控制系统及车辆。

Description

双燃料发动机的运行控制方法、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运行控制方法、系统及车辆。

背景技术

内燃机，作为汽车、机车、轮船、农用机械（农用车）、工程机械及军用车辆等移动装置的动力源，是移动装置不可或缺的核心部件，其主要以消耗石油为主。而喷油量影响着发动机的动力。

由于双燃料发动机汽油未气道喷射，气道喷射存在雾化效率问题，因此，可能导致实际的喷油量与理论的喷油量不同，从而影响发动机的动力，这样以来，可能与驾驶员的架势意图不符，影响车辆操纵性，甚至影响车辆的行车安全。

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运行控制方法。该方法可避免车辆在运行过程中由于汽油不能充分雾化而导致发动机动力不足，即输出扭矩不足而导致车辆运行状态与驾驶员意图违背。有效提升车辆的操控性，保证车辆的安全。

本发明的另一个目的在于提出一种双燃料发动机的运行控制系统。

本发明的再一个目的在于提出一种车辆。

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运行控制方法，包括以下步骤：根据进气温度和发动机水温得到进气歧管空气温度；根据所述进气歧管空气温度和进气流量得到汽油的第一雾化效率；根据发动机当前转速下每个运行周期的雾化时间得到第二雾化效率；根据所述第一雾化效率、所述第二雾化效率得到总雾化率；以及根据所述总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，并根据所述实际汽油喷油量得到柴油预喷油量。

根据本发明实施例的双燃料发动机的运行控制方法，可避免车辆在运行过程中由于汽油不能充分雾化而导致发动机动力不足，即输出扭矩不足而导致车辆运行状态与驾驶员意图违背。有效提升车辆的操控性，保证车辆的安全。此外，该方法可使燃料燃烧充分，降低能耗且减少尾气污染物排放量。

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

在一些示例中，所述发动机运行状态包括加速状态、匀速状态和减速状态。

在一些示例中，当所述发动机处于加速状态时，所述根据所述总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，具体包括：根据所述总雾化率和理论汽油增加量得到未雾化油量；根据所述未雾化油量和所述理论汽油增加量得到实际汽油增加量。

在一些示例中，当所述发动机处于匀速状态时，所述根据所述总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，具体包括：根据所述总雾化率和未雾化油量得到雾化油量；根据所述雾化油量和理论汽油喷油量得到实际汽油喷油量。

在一些示例中，当所述发动机处于减速状态时，所述根据所述总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，具体包括：根据所述总雾化率、所述发动机在上一运行周期的汽油喷油量、当前周期的理论汽油喷油量得到雾化油量；根据所述雾化油量和当前周期的理论汽油喷油量得到当前周期的实际汽油喷油量。

本发明第二方面的实施例公开了一种双燃料发动机的运行控制系统，包括：温度检测模块，用于根据进气温度和发动机水温得到进气歧管空气温度；雾化率计算模块，用于根据所述进气歧管空气温度和进气流量得到汽油的第一雾化效率，并根据发动机当前转速下每个运行周期的雾化时间得到第二雾化效率，以及根据所述第一雾化效率、所述第二雾化效率得到总雾化率；以及控制模块，用于根据所述总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，并根据所述实际汽油喷油量得到柴油预喷油量。

根据本发明实施例的双燃料发动机的运行控制系统，可避免车辆在运行过程中由于汽油不能充分雾化而导致发动机动力不足，即输出扭矩不足而导致车辆运行状态与驾驶员意图违背。有效提升车辆的操控性，保证车辆的安全。此外，该系统可使燃料燃烧充分，降低能耗且减少尾气污染物排放量。

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

在一些示例中，当所述发动机处于加速状态时，所述控制模块用于：根据所述总雾化率和理论汽油增加量得到未雾化油量；根据所述未雾化油量和所述理论汽油增加量得到实际汽油增加量。

在一些示例中，当所述发动机处于匀速状态时，所述控制模块用于：根据所述总雾化率和未雾化油量得到雾化油量；根据所述雾化油量和理论汽油喷油量得到实际汽油喷油量。

在一些示例中，当所述发动机处于减速状态时，所述控制模块用于：根据所述总雾化率、所述发动机在上一运行周期的汽油喷油量、当前周期的理论汽油喷油量得到雾化油量；根据所述雾化油量和当前周期的理论汽油喷油量得到当前周期的实际汽油喷油量。

本发明第三方面的实施例公开了一种车辆，包括：双燃料发动机；和如上述实施例所述的双燃料发动机的运行控制系统。该车辆可避免车辆在运行过程中由于汽油不能充分雾化而导致发动机动力不足，即输出扭矩不足而导致车辆运行状态与驾驶员意图违背。有效提升车辆的操控性，保证车辆的安全。

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汽油预混柴油引燃发动机的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的运行控制方法的流程图；

图3是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的运行控制方法的加速状态的控制流程图；

图4是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的运行控制方法的匀速状态的控制流程图；

图5是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的运行控制方法的减速状态的控制流程图；以及

图6是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的运行控制系统的结构图。

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运行控制方法、系统及车辆。

在描述根据本发明实施例的双燃料发动机的运行控制方法、系统及车辆之前，首先对汽油预混柴油引燃发动机的结构进行描述。如图1所示，汽油预混柴油引燃发动机包括：空气滤清器1、空气流量计2、涡轮增压器3、低压EGR热交换器4、宽裕氧传感器5、DPF颗粒捕集器6、排气管7、高压EGR管路8、低压EGR阀（9-1）、高压EGR阀（9-2）、节气门10、进气中冷器11、进气温度压力传感器12、汽油油轨总成13、进气管14、柴油喷油器15和汽油预混柴油引燃发动机GFICE发动机本体16，可选地，还可包括高压EGR热交换器A。所述的双燃料发动机为气道喷射汽油，缸内喷射柴油燃料。

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

步骤S201：根据进气温度和发动机水温得到进气歧管空气温度。例如：根据发动机水温与进气温度通过查map映射表的方式得到进气歧管空气温度。其中，该map映射表中标定有多个发动机水温、进气温度下对应的进气歧管空气温度。该map映射表中的多个发动机水温、进气温度下对应的进气歧管空气温度可通过试验方式得到。

步骤S202：根据进气歧管空气温度和进气流量得到汽油的第一雾化效率。

例如：可利用进气歧管温度计测量进气歧管空气温度，利用空气流量传感器测量空气流量，从而，根据进气歧管空气温度和进气流量可通过查map映射表的方式得到第一雾化效率，记为雾化效率A。其中，该map映射表中标定有多个进气歧管空气温度、进气流量下对应的雾化效率A。该map映射表中的多个进气歧管空气温度、进气流量下对应的雾化效率A同样可通过试验方式得到。

步骤S203：根据发动机当前转速下每个运行周期的雾化时间得到第二雾化效率。例如，对于4缸4冲程发动机而言，则发动机的4个冲程表示一个运行周期。从而，根据发动机当前转速得到每个运行周期所用的雾化时间，进一步查曲线得到第二雾化效率，记为雾化效率B。该曲线也可通过试验的方式标定得到。

步骤S204：根据第一雾化效率、第二雾化效率得到总雾化率。例如雾化效率A乘以雾化效率B得到总雾化率。

步骤S205：根据总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，并根据实际汽油喷油量得到柴油预喷油量。

具体地说，由于气道内积累有未雾化的汽油。因此，如果根据发动机需求按照理论汽油喷油量控制发动机运行，则可能由于这段时间气道内未雾化的油膜雾化使实际提供给发动机的汽油喷油量与理论汽油喷油量不符，从而可能导致发动机输出的扭矩加大等致使与驾驶员的实际驾驶意图违背。因此，可根据总雾化率和理论汽油喷油量之间的关系得到使与架势意图相符的发动机运行状态所需的实际汽油喷油量。其中，柴油预喷油量与实际汽油喷油量相关。

以下分别从车辆加速行驶、匀速行驶和减速行驶三方面对本发明实施例的方法进行详细描述。与车辆加速行驶、匀速行驶和减速行驶对应地，发动机运行状态包括加速状态、匀速状态和减速状态。

如图3所示，在加速状态时，即当所述发动机处于加速状态时，根据总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，具体包括：根据总雾化率和理论汽油增加量得到未雾化油量。根据未雾化油量和所述理论汽油增加量得到实际汽油增加量。

具体地说，用1减去最终雾化效率（即总雾化率）后得到的值乘以理论汽油增加量（可由理论汽油喷油量得到），得到未雾化油量，理论汽油增加量加上未雾化油量可得到实际汽油增加量。

也就是说，加速状态下，由于汽油在气道内积累有未雾化的汽油，因此，如果按照理论汽油增加量增加汽油，则由于部分在气道内未雾化，这就导致实际汽油增加量少于理论汽油增加量，使发动机可能扭矩不够。而通过将理论汽油增加量加上未雾化油量得到的实际汽油增加量，并且根据实际汽油增加量查MAP表可得到对应的柴油预喷油量，从而发动机可根据柴油预喷油量和实际汽油增加量进行运行，可以满足发动机的扭矩需求，与驾驶员的架势意图一致，保证车辆的操控性。在该实例中，该MAP表中的数据可根据试验数据预先标定得到。

如图4所示，在匀速状态下，即当所述发动机处于匀速状态时，根据总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，具体包括：根据总雾化率和未雾化油量得到雾化油量，根据雾化油量和理论汽油喷油量得到实际汽油喷油量，并且根据实际汽油增加量查MAP表可得到对应的柴油预喷油量，从而发动机可根据柴油预喷油量和实际汽油增加量进行运行。在该实例中，该MAP表中的数据可根据试验数据预先标定得到。

也就是说，将未雾化油量乘以雾化效率得到雾化油量，理论汽油喷油量减去雾化油量得到实际汽油喷油量。

如图5所示，在减速状态下，即当发动机处于减速状态时，根据总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，具体包括：根据所述总雾化率、发动机在上一运行周期的汽油喷油量、当前周期的理论汽油喷油量得到雾化油量，根据雾化油量和当前周期的理论汽油喷油量得到当前周期的实际汽油喷油量。并且根据实际汽油增加量查MAP表可得到对应的柴油预喷油量，从而发动机可根据柴油预喷油量和实际汽油增加量进行运行。在该实例中，该MAP表中的数据可根据试验数据预先标定得到。

也就是说，根据上一循环喷油量减去理论本循环喷油量得到多余喷油量，多余油量乘以总雾化效率，得到雾化油量，本循环理论喷油量减去雾化油量，得到实际喷油量。

根据本发明实施例的双燃料发动机的运行控制方法，可避免车辆在运行过程中由于汽油不能充分雾化而导致发动机动力不足，即输出扭矩不足而导致车辆运行状态与驾驶员意图违背。有效提升车辆的操控性，保证车辆的安全。此外，该方法可使燃料燃烧充分，降低能耗且减少尾气污染物排放量。

如图6所示，本发明的进一步实施例提供了一种双燃料发动机的运行控制系统，该双燃料发动机的运行控制系统600，包括：温度检测模块610、雾化率计算模块620和控制模块630。

其中，温度检测模块610用于根据进气温度和发动机水温得到进气歧管空气温度。雾化率计算模块620用于根据进气歧管空气温度和进气流量得到汽油的第一雾化效率，并根据发动机当前转速下每个运行周期的雾化时间得到第二雾化效率，以及根据第一雾化效率、第二雾化效率得到总雾化率。控制模块630用于根据总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，并根据实际汽油喷油量控制发动机运行。

具体地说，例如：根据发动机水温与进气温度通过查map映射表的方式得到进气歧管空气温度。其中，该map映射表中标定有多个发动机水温、进气温度下对应的进气歧管空气温度。该map映射表中的多个发动机水温、进气温度下对应的进气歧管空气温度可通过试验方式得到。

此外，可利用进气歧管温度计测量进气歧管空气温度，利用空气流量传感器测量空气流量，从而，根据进气歧管空气温度和进气流量可通过查map映射表的方式得到第一雾化效率，记为雾化效率A。其中，该map映射表中标定有多个进气歧管空气温度、进气流量下对应的雾化效率A。该map映射表中的多个进气歧管空气温度、进气流量下对应的雾化效率A同样可通过试验方式得到。

对于4缸4冲程发动机而言，则发动机的4个冲程表示一个运行周期。从而，根据发动机当前转速得到每个运行周期所用的雾化时间，进一步查曲线得到第二雾化效率，记为雾化效率B。该曲线也可通过试验的方式标定得到。雾化效率A乘以雾化效率B得到总雾化率。

由于气道内积累有未雾化的汽油。因此，如果根据发动机需求按照理论汽油喷油量控制发动机运行，则可能由于这段时间气道内未雾化的油膜雾化使实际提供给发动机的汽油喷油量与理论汽油喷油量不符，从而可能导致发动机输出的扭矩加大等致使与驾驶员的实际驾驶意图违背。因此，可根据总雾化率和理论汽油喷油量之间的关系得到使与架势意图相符的发动机运行状态所需的实际汽油喷油量。

以下分别从车辆加速行驶、匀速行驶和减速行驶三方面对本发明实施例的方法进行详细描述。与车辆加速行驶、匀速行驶和减速行驶对应地，发动机运行状态包括加速状态、匀速状态和减速状态。

如图3所示，在加速状态时，即当所述发动机处于加速状态时，根据总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，具体包括：根据总雾化率和理论汽油增加量得到未雾化油量。根据未雾化油量和所述理论汽油增加量得到实际汽油增加量。

具体地说，用1减去最终雾化效率（即总雾化率）后得到的值乘以理论汽油增加量（可由理论汽油喷油量得到），得到未雾化油量，理论汽油增加量加上未雾化油量可得到实际汽油增加量。

也就是说，加速状态下，由于汽油在气道内积累有未雾化的汽油，因此，如果按照理论汽油增加量增加汽油，则由于部分在气道内未雾化，这就导致实际汽油增加量少于理论汽油增加量，使发动机可能扭矩不够。而通过将理论汽油增加量加上未雾化油量得到的实际汽油增加量，并且根据实际汽油增加量查MAP表可得到对应的柴油预喷油量，从而发动机可根据柴油预喷油量和实际汽油增加量进行运行，可以满足发动机的扭矩需求，与驾驶员的架势意图一致，保证车辆的操控性。在该实例中，该MAP表中的数据可根据试验数据预先标定得到。

如图4所示，在匀速状态下，即当所述发动机处于匀速状态时，根据总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，具体包括：根据总雾化率和未雾化油量得到雾化油量，根据雾化油量和理论汽油喷油量得到实际汽油喷油量，并且根据实际汽油增加量查MAP表可得到对应的柴油预喷油量，从而发动机可根据柴油预喷油量和实际汽油增加量进行运行。在该实例中，该MAP表中的数据可根据试验数据预先标定得到。

也就是说，将未雾化油量乘以雾化效率得到雾化油量，理论汽油喷油量减去雾化油量得到实际汽油喷油量。

如图5所示，在减速状态下，即当发动机处于减速状态时，根据总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，具体包括：根据所述总雾化率、发动机在上一运行周期的汽油喷油量、当前周期的理论汽油喷油量得到雾化油量，根据雾化油量和当前周期的理论汽油喷油量得到当前周期的实际汽油喷油量。并且根据实际汽油增加量查MAP表可得到对应的柴油预喷油量，从而发动机可根据柴油预喷油量和实际汽油增加量进行运行。在该实例中，该MAP表中的数据可根据试验数据预先标定得到。

也就是说，根据上一循环喷油量减去理论本循环喷油量得到多余喷油量，多余油量乘以总雾化效率，得到雾化油量，本循环理论喷油量减去雾化油量，得到实际喷油量。

根据本发明实施例的双燃料发动机的运行控制系统，可避免车辆在运行过程中由于汽油不能充分雾化而导致发动机动力不足，即输出扭矩不足而导致车辆运行状态与驾驶员意图违背。有效提升车辆的操控性，保证车辆的安全。此外，该系统可使燃料燃烧充分，降低能耗且减少尾气污染物排放量。

本发明的进一步实施例提供了一种车辆，包括：双燃料发动机；和如上所述的双燃料发动机的运行控制系统600。该车辆可避免车辆在运行过程中由于汽油不能充分雾化而导致发动机动力不足，即输出扭矩不足而导致车辆运行状态与驾驶员意图违背。有效提升车辆的操控性，保证车辆的安全。

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技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。

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运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据进气温度和发动机水温得到进气歧管空气温度；

根据所述进气歧管空气温度和进气流量得到汽油的第一雾化效率；

根据发动机当前转速下每个运行周期的雾化时间得到第二雾化效率；

根据所述第一雾化效率、所述第二雾化效率得到总雾化率；以及

根据所述总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，并根据所述实际汽油喷油量得到柴油预喷油量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发动机运行状态包括加速状态、匀速状态和减速状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述发动机处于加速状态时，所述根据所述总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，具体包括：

根据所述总雾化率和理论汽油增加量得到未雾化油量；

根据所述未雾化油量和所述理论汽油增加量得到实际汽油增加量。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述发动机处于匀速状态时，所述根据所述总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，具体包括：

根据所述总雾化率和未雾化油量得到雾化油量；

根据所述雾化油量和理论汽油喷油量得到实际汽油喷油量。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述发动机处于减速状态时，所述根据所述总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，具体包括：

根据所述总雾化率、所述发动机在上一运行周期的汽油喷油量、当前周期的理论汽油喷油量得到雾化油量；

根据所述雾化油量和当前周期的理论汽油喷油量得到当前周期的实际汽油喷油量。

6.一种双燃料发动机的运行控制系统，其特征在于，包括：

温度检测模块，用于根据进气温度和发动机水温得到进气歧管空气温度；

雾化率计算模块，用于根据所述进气歧管空气温度和进气流量得到汽油的第一雾化效率，并根据发动机当前转速下每个运行周期的雾化时间得到第二雾化效率，以及根据所述第一雾化效率、所述第二雾化效率得到总雾化率；以及

控制模块，用于根据所述总雾化率和理论汽油喷油量得到发动机运行状态所需的实际汽油喷油量，并根据所述实际汽油喷油量得到柴油预喷油量。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，当所述发动机处于加速状态时，所述控制模块用于：

根据所述总雾化率和理论汽油增加量得到未雾化油量；

根据所述未雾化油量和所述理论汽油增加量得到实际汽油增加量。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，当所述发动机处于匀速状态时，所述控制模块用于：

根据所述总雾化率和未雾化油量得到雾化油量；

根据所述雾化油量和理论汽油喷油量得到实际汽油喷油量。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，当所述发动机处于减速状态时，所述控制模块用于：

根据所述总雾化率、所述发动机在上一运行周期的汽油喷油量、当前周期的理论汽油喷油量得到雾化油量；

根据所述雾化油量和当前周期的理论汽油喷油量得到当前周期的实际汽油喷油量。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

双燃料发动机；和

如权利要求6-9任一项所述的双燃料发动机的运行控制系统。