CN106640385B - 双燃料发动机加速控制方法、控制装置、发动机及车辆 - Google Patents

双燃料发动机加速控制方法、控制装置、发动机及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车辆技术领域，提供一种双燃料发动机加速控制方法、控制装置、发动机及车辆。本发明所述的双燃料发动机加速控制方法，包括：根据发动机单位时间内油门踏板的开度增加量及当前扭矩，获取发动机的预期扭矩增加量；根据所述预期扭矩增加量判断发动机的加速模式；以及根据所述加速模式，控制发动机的可变截面涡轮增压器VGT开度及喷油方式。本发明解决了双燃料发动机加速无力的问题，改善了加速性能，且根据驾驶者不同意图，分别执行加速策略，满足各类加速响应需求，并同时降低了加速油耗和排放。

Description

双燃料发动机加速控制方法、控制装置、发动机及车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种双燃料发动机加速控制方法、控制装置、发动机及车辆。
背景技术
目前，在车辆工程中，随着环境问题、能源危机以及排放及油耗法规的出台，降油耗、降排放已成为发动机行业发展最为核心的两个问题。
传统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NOX及其它污染物排放较高。
对此，本领域将汽油、柴油机的技术相结合，以实现油耗及排放双降为目的，开发了双燃料发动机。双燃料发动机热效率较汽油机还要高一些，排放则较柴油机低。
双燃料发动机采用汽油进气道喷射，柴油缸内喷射引燃汽油，此种喷射方式对于油耗及NOX及Soot(即碳烟，是柴油机的有害排放物之一)的排放性都有很大的优化，但此种燃烧模式对排气背压的影响非常敏感，现有柴油机在急加速时，VGT(Variable geometryturbocharger，可变截面涡轮增压器)开度非常小，最大限度利用排气能量，一般不会出现车辆加速迟滞问题。但是，在双燃料发动机上利用现有柴油机策略加速时，双燃料发动机在此种情况下，随着VGT开度急速减小至最小截面，造成燃烧不稳定，排气能量下降，进气量下降，直到几个循环过后，燃烧稳定了，排气能量增加，进气量慢慢上来，从而造成了扭矩先降低，然后才能增加，给驾驶者感觉加速不够流畅和加速迟滞。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种双燃料发动机加速控制方法，以解决双燃料发动机加速迟滞无力的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种双燃料发动机加速控制方法，包括：根据发动机单位时间内油门踏板的开度增加量及当前扭矩，获取发动机的预期扭矩增加量；根据所述预期扭矩增加量判断发动机的加速模式；以及根据所述加速模式，控制发动机的可变截面涡轮增压器VGT开度及喷油方式。
进一步的，所述加速模式包括：轻加速模式、行驶中急加速模式和超车中超急加速模式。
进一步的，所述根据所述预期扭矩增加量判断发动机的加速模式，包括：根据当前转速和扭矩查找低扭矩增量map和高扭矩增量map中对应的扭矩增量，其中相同工况下，低扭矩增量map对应的扭矩增量小于高扭矩增量map对应的扭矩增量；若所述预期扭矩增加量小于查找得到的低扭矩增量map中对应的扭矩增量，则判断发动机的加速模式为轻加速模式；若所述预期扭矩增加量处于查找得到的低扭矩增量map的对应的扭矩增量和高扭矩增量map中的对应的扭矩增量之间，则判断发动机的加速模式为行驶中急加速模式；若所述预期扭矩增加量大于查找得到的高扭矩增量map中对应的扭矩增量，则判断发动机的加速模式为超车中超急加速模式。
进一步的，根据所述加速模式控制发动机的可变截面涡轮增压器VGT开度包括：若判断发动机的加速模式为轻加速模式，则控制VGT以设定的第一速率转动至第一最小开度；若判断发动机的加速模式为行驶中急加速模式，则控制VGT以设定的第二速率转动至第二最小开度；若判断发动机的加速模式为超车中超急加速模式，则控制VGT以设定的第三速率转动至第三最小开度；其中，所述第三速率小于所述第一速率和所述第二速率，所述第一最小开度、第二最小开度和第三最小开度依次增大。
进一步的，根据所述加速模式控制发动机的喷油方式包括：若判断发动机的加速模式为轻加速模式，则将发动机扭矩增加所需要增加的油量分配给柴油预喷和柴油主喷；若判断发动机的加速模式为行驶中急加速模式，则将发动机扭矩增加所需要增加的油量只分配给柴油主喷；若判断发动机的加速模式为超车中超急加速模式，则将发动机扭矩增加所需要增加的油量分配给柴油后喷。
相对于现有技术，本发明所述的双燃料发动机加速控制装置具有以下优势：本发明解决了双燃料发动机加速无力的问题，改善了加速性能，且根据驾驶者不同意图，分别执行加速策略，满足各类加速响应需求，并同时降低了加速油耗和排放。
本发明的另一目的在于提出一种双燃料发动机加速控制装置，以解决双燃料发动机加速迟滞无力的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种双燃料发动机加速控制装置，包括：预期扭矩增加量获取单元，用于根据发动机单位时间内油门踏板的开度增加量及当前扭矩，获取发动机的预期扭矩增加量；加速模式判断单元，用于根据所述预期扭矩增加量判断发动机的加速模式；以及开度及喷油控制单元，用于根据所述加速模式，控制发动机的可变截面涡轮增压器VGT开度及喷油方式。
进一步的，所述加速模式判断单元包括：轻加速模式判断模块，其用于在所述预期扭矩增加量小于查找得到的低扭矩增量map中对应的扭矩增量时，判断发动机的加速模式为轻加速模式；行驶中急加速模式判断模块，其用于在所述预期扭矩增加量处于查找得到的低扭矩增量map的对应的扭矩增量和高扭矩增量map中的对应的扭矩增量之间时，判断发动机的加速模式为行驶中急加速模式；超车中超急加速模式判断模块，其用于在所述预期扭矩增加量大于查找得到的高扭矩增量map中对应的扭矩增量时，判断发动机的加速模式为超车中超急加速模式；其中，查找得到的低扭矩增量map和高扭矩增量map中的对应的扭矩增量为基于当前转速和扭矩查找低扭矩增量map和高扭矩增量map获得的扭矩增量，且相同工况下，低扭矩增量map对应的扭矩增量小于高扭矩增量map对应的扭矩增量。
进一步的，所述开度及喷油控制单元包括：开度控制模块，用于在所述轻加速模式、所述行驶中急加速模式以及所述超车中超急加速模式下，分别控制VGT以设定的第一速率、第二速率和第三速率转动至第一最小开度、第二最小开度和第三最小开度；其中，所述第三速率小于所述第一速率和所述第二速率，所述第一最小开度、第二最小开度和第三最小开度依次增大；以及喷油控制模块，用于在轻加速模式下，将发动机扭矩增加所需要增加的油量分配给柴油预喷和柴油主喷；用于在行驶中急加速模式下，将发动机扭矩增加所需要增加的油量只分配给柴油主喷；以及用于在超车中超急加速模式下，将发动机扭矩增加所需要增加的油量分配给柴油后喷。
所述双燃料发动机加速控制装置与上述双燃料发动机加速控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的又一目的旨在提出一种发动机，以解决双燃料发动机加速迟滞无力的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种发动机，设置有上述的双燃料发动机加速控制装置。
所述发动机，与上述双燃料发动机加速控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的再一目的旨在提出一种车辆，以解决双燃料发动机加速迟滞无力的问题。
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，设置有上述的发动机。
所述车辆，与上述双燃料发动机加速控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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加速控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中扭矩增加的示意图；
图3为本发明实施例中加速模式判断的原理示意图；
图4为本发明实施例中喷油模式的示意图；
图5为本发明实施例所述的双燃料发动机加速控制装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-预期扭矩增加量获取单元，2-加速模式判断单元，3-开度及喷油控制单元，21-轻加速模式判断模块，22-行驶中急加速模式判断模块，23-超车中超急加速模式判断模块，31-开度控制模块，32-喷油控制模块。
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。
另外，在本发明的实施例中所提到的术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性。本发明的实施例中所提到的map是发动机的多维的特性图谱，其示意发动机的相关参数的多维的特性数据。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本实施例提供了一种双燃料发动机加速控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
S100，根据发动机单位时间内油门踏板的开度增加量及当前扭矩，获取发动机的预期扭矩增加量。
该步骤中，首先要定义检测油门踏板开度变化的单位时间，即采样频率时间，如0.1秒。其次是根据发动机转速及油门踏板的开度，可查油门踏板map得到当前扭矩，再根据单位时间内油门开度的增加量及当前整车所运行工况的扭矩，判断发动机预期达到的下一个扭矩。如图2所示的map，其中横坐标为转速，纵坐标为油门踏板开度，内容为扭矩，单位时间油门踏板增加量为1％，当前发动机输出扭矩为A，那么预期发动机的目标扭矩为B，虽然由A到B的过程，由于车速有所增加，发动机转速也有一定增加，但此时发动机转速增加量不做考虑，只考虑由A到B点扭矩的增加量，并将此扭矩增加量定义为预期扭矩增加量，也就是预期下一个0.1s要到达的扭矩减去当前扭矩。
S200，根据所述预期扭矩增加量判断发动机的加速模式。
此步骤中主要是根据单位时间内预期扭矩增加量，判断出驾驶者是哪种加速意图，本实施例中的加速意图优选分为三种加速模式，即轻加速模式、行驶中急加速模式和超车中超急加速模式，为便于描述，下文将这三种加速模式分别称为a加速模式、b加速模式和c加速模式。结合步骤S100，判断加速模式的原理如图3所示，且进一步的具体步骤如下：
S201，预先配置低扭矩增量map和高扭矩增量map。其中，这两张map的横坐标为转速，纵坐标为扭矩，内容为扭矩增加量，分别命名为低扭矩增量map(下文也称low map)和高扭矩增量map(下文以称high map)，且相同工况下，low map对应的扭矩增量小于high map对应的扭矩增量。这里，low map和high map可采用本领域的常规方法进行配置，在此不再赘述。
S202，根据当前转速和扭矩查找low map和high map中对应的扭矩增量，并将查找到的值与所述步骤S100获得的预期扭矩增加量进行比较，可得到以下三种比较结果。
1)若所述预期扭矩增加量小于查找得到的low map中对应的扭矩增量，则判断发动机的加速模式为a加速模式。
2)若所述预期扭矩增加量处于查找得到的低扭矩增量map的对应的扭矩增量和高扭矩增量map中的对应的扭矩增量之间，则判断发动机的加速模式为b加速模式。
3)若所述预期扭矩增加量大于查找得到的high map中对应的扭矩增量，则判断发动机的加速模式为c加速模式。
举例说明，对于相同工况点，对应low map的扭矩增量为5，对应high map的扭矩增量为8，因此，如果前面得到预期扭矩增加量为7，处于两个值之间，则判断发动机为b加速模式，如果小于5，则判断发动机为a加速模式，如果大于7，判断发动机为c加速模式。
S300，根据所述加速模式，控制发动机的可变截面涡轮增压器VGT开度及喷油方式。
该步骤包括控制发动机的VGT开度和发动机的喷油方式两部分的内容，下面对这两部分内容分开说明。
本实施例中，根据所述加速模式，控制发动机的VGT开度，具体包括：若判断发动机的加速模式为轻加速模式，则控制VGT以设定的第一速率转动至第一最小开度；若判断发动机的加速模式为行驶中急加速模式，则控制VGT以设定的第二速率转动至第二最小开度；若判断发动机的加速模式为超车中超急加速模式，则控制VGT以设定的第三速率转动至第三最小开度。其中，所述第三速率小于所述第一速率和所述第二速率，所述第一最小开度、第二最小开度和第三最小开度依次增大。
双燃料发动机的喷油模式如图4所示，由扭矩转换到总油量，所述发动机有一个油量转化为扭矩的map，直接将扭矩换算为每次循环的喷油总量，总油量再根据当前工况分配为柴油预喷+汽油气道喷射+柴油主喷+柴油后喷。
因此，对于本实施例，根据所述加速模式，控制发动机的喷油方式，具体包括：若判断发动机的加速模式为轻加速模式，则将发动机扭矩增加所需要增加的油量分配给柴油预喷和柴油主喷；若判断发动机的加速模式为行驶中急加速模式，则将发动机扭矩增加所需要增加的油量只分配给柴油主喷；若判断发动机的加速模式为超车中超急加速模式，则将发动机扭矩增加所需要增加的油量分配给柴油后喷。
下面以具体的例子说明本实施例如何控制发动机的VGT开度及喷油方式。
如果判断为a加速模式，此时发动机控制VGT以每秒15％(第一速率)的速度转动，一直到第一最小开度(取为全部开度的10％)，同时发动机扭矩增加所需要增加的油量分配给柴油预喷和柴油主喷，这样的第一速率避免了因为突然关闭，排气背压突然增加而造成发动机扭矩减低的现象，还可以降低加速油耗。
如果判断为b加速模式，此时发动机控制VGT以每秒15％(第二开度)的速度转动，一直到第二最小开度(取为全部开度的15％)，同时发动机扭矩增加所需要增加的油量只分配给柴油主喷，这样加速性能可以得到很好的提高，而且利用柴油主喷扭矩增量可以实现如图2示意的从A扭矩到B扭矩的转换。
如果判断为c加速模式，此时发动机控制VGT以每秒10％(第三开度)的开度转动，一直到最小开度(取为全部开度的20％)，此时发动机扭矩增加所需要增加的油量分配到柴油后喷，利用柴油后喷产生的高温高压的排气能量，来增加增压器的能量，快速使增压压力上升，扭矩急剧增加，完成加速过程，此过程油耗较b加速模式更高，但加速较快。
基于与上述实施例的双燃料发动机加速控制方法的同一发明思路，本发明的另一实施例还提供了一种双燃料发动机加速控制装置，如图5所示，所述双燃料发动机加速控制装置包括：预期扭矩增加量获取单元1，用于根据发动机单位时间内油门踏板的开度增加量及当前扭矩，获取发动机的预期扭矩增加量；加速模式判断单元2，用于根据所述预期扭矩增加量判断发动机的加速模式；以及开度及喷油控制单元3，用于根据所述加速模式，控制发动机的可变截面涡轮增压器VGT开度及喷油方式。
进一步地，所述加速模式判断单元2包括：轻加速模式判断模块21，其用于在所述预期扭矩增加量小于查找得到的低扭矩增量map中对应的扭矩增量时，判断发动机的加速模式为轻加速模式；行驶中急加速模式判断模块22，其用于在所述预期扭矩增加量处于查找得到的低扭矩增量map的对应的扭矩增量和高扭矩增量map中的对应的扭矩增量之间时，判断发动机的加速模式为行驶中急加速模式；超车中超急加速模式判断模块23，其用于在所述预期扭矩增加量大于查找得到的高扭矩增量map中对应的扭矩增量时，判断发动机的加速模式为超车中超急加速模式。
其中，查找得到的低扭矩增量map和高扭矩增量map中的对应的扭矩增量为基于当前转速和扭矩查找低扭矩增量map和高扭矩增量map获得的扭矩增量，且低扭矩增量map和高扭矩增量map被预先配置为相同工况下，低扭矩增量map对应的扭矩增量小于高扭矩增量map对应的扭矩增量。
进一步地，所述开度及喷油控制单元3包括：开度控制模块31，用于在所述轻加速模式、所述行驶中急加速模式以及所述超车中超急加速模式下，分别控制VGT以设定的第一速率、第二速率和第三速率转动至第一最小开度、第二最小开度和第三最小开度；其中，所述第三速率小于所述第一速率和所述第二速率，所述第一最小开度、第二最小开度和第三最小开度依次增大；以及喷油控制模块32，用于在轻加速模式下，将发动机扭矩增加所需要增加的油量分配给柴油预喷和柴油主喷；用于在行驶中急加速模式下，将发动机扭矩增加所需要增加的油量只分配给柴油主喷；以及用于在超车中超急加速模式下，将发动机扭矩增加所需要增加的油量分配给柴油后喷。
基于双燃料发动机加速控制方法的同一发明思路，本发明的其他实施例还提出了一种发动机，该发动机设置有上述的双燃料发动机加速控制装置，以及还提出了一种车辆，该车辆设置有上述的发动机。本发明实施例提出的发动机与车辆和上述双燃料发动机加速控制方法及装置的发明原理和具体实施过程相同或相似，在此不再赘述。
本发明解决了双燃料发动机加速无力的问题，改善了加速性能，且根据驾驶者不同意图，分别执行加速策略，满足各类加速响应需求，并同时降低了加速油耗和排放。
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加速控制方法，其特征在于，所述双燃料发动机加速控制方法包括：
根据发动机单位时间内油门踏板的开度增加量及当前扭矩，获取发动机的预期扭矩增加量；
根据所述预期扭矩增加量判断发动机的加速模式；以及
根据所述加速模式，控制发动机的可变截面涡轮增压器VGT开度及喷油方式两者。
2.根据权利要求1所述的双燃料发动机加速控制方法，其特征在于，所述加速模式包括：轻加速模式、行驶中急加速模式和超车中超急加速模式。
3.根据权利要求2所述的双燃料发动机加速控制方法，其特征在于，所述根据所述预期扭矩增加量判断发动机的加速模式包括：
根据当前转速和扭矩查找低扭矩增量map和高扭矩增量map中对应的扭矩增量，其中相同工况下，低扭矩增量map对应的扭矩增量小于高扭矩增量map对应的扭矩增量；
若所述预期扭矩增加量小于查找得到的低扭矩增量map中对应的扭矩增量，则判断发动机的加速模式为轻加速模式；
若所述预期扭矩增加量处于查找得到的低扭矩增量map的对应的扭矩增量和高扭矩增量map中的对应的扭矩增量之间，则判断发动机的加速模式为行驶中急加速模式；
若所述预期扭矩增加量大于查找得到的高扭矩增量map中对应的扭矩增量，则判断发动机的加速模式为超车中超急加速模式。
4.根据权利要求2或3所述的双燃料发动机加速控制方法，其特征在于，根据所述加速模式控制发动机的可变截面涡轮增压器VGT开度包括：
若判断发动机的加速模式为轻加速模式，则控制VGT以设定的第一速率转动至第一最小开度；
若判断发动机的加速模式为行驶中急加速模式，则控制VGT以设定的第二速率转动至第二最小开度；
若判断发动机的加速模式为超车中超急加速模式，则控制VGT以设定的第三速率转动至第三最小开度；
其中，所述第三速率小于所述第一速率和所述第二速率，所述第一最小开度、第二最小开度和第三最小开度依次增大。
5.根据权利要求2或3所述的双燃料发动机加速控制方法，其特征在于，根据所述加速模式控制发动机的喷油方式包括：
若判断发动机的加速模式为轻加速模式，则将发动机扭矩增加所需要增加的油量分配给柴油预喷和柴油主喷；
若判断发动机的加速模式为行驶中急加速模式，则将发动机扭矩增加所需要增加的油量只分配给柴油主喷；
若判断发动机的加速模式为超车中超急加速模式，则将发动机扭矩增加所需要增加的油量分配给柴油后喷。
6.一种双燃料发动机加速控制装置，其特征在于，所述双燃料发动机加速控制装置包括：
预期扭矩增加量获取单元(1)，用于根据发动机单位时间内油门踏板的开度增加量及当前扭矩，获取发动机的预期扭矩增加量；
加速模式判断单元(2)，用于根据所述预期扭矩增加量判断发动机的加速模式；以及
开度及喷油控制单元(3)，用于根据所述加速模式，控制发动机的可变截面涡轮增压器VGT开度及喷油方式两者。
7.根据权利要求6所述的双燃料发动机加速控制装置，其特征在于，所述加速模式判断单元(2)包括：
轻加速模式判断模块(21)，其用于在所述预期扭矩增加量小于查找得到的低扭矩增量map中对应的扭矩增量时，判断发动机的加速模式为轻加速模式；
行驶中急加速模式判断模块(22)，其用于在所述预期扭矩增加量处于查找得到的低扭矩增量map的对应的扭矩增量和高扭矩增量map中的对应的扭矩增量之间时，判断发动机的加速模式为行驶中急加速模式；
超车中超急加速模式判断模块(23)，其用于在所述预期扭矩增加量大于查找得到的高扭矩增量map中对应的扭矩增量时，判断发动机的加速模式为超车中超急加速模式；
其中，查找得到的低扭矩增量map和高扭矩增量map中的对应的扭矩增量为基于当前转速和扭矩查找低扭矩增量map和高扭矩增量map获得的扭矩增量，且相同工况下，低扭矩增量map对应的扭矩增量小于高扭矩增量map对应的扭矩增量。
8.根据权利要求7所述的双燃料发动机加速控制装置，其特征在于，所述开度及喷油控制单元(3)包括：
开度控制模块(31)，用于在所述轻加速模式、所述行驶中急加速模式以及所述超车中超急加速模式下，分别控制VGT以设定的第一速率、第二速率和第三速率转动至第一最小开度、第二最小开度和第三最小开度；其中，所述第三速率小于所述第一速率和所述第二速率，所述第一最小开度、第二最小开度和第三最小开度依次增大；以及
喷油控制模块(32)，用于在轻加速模式下，将发动机扭矩增加所需要增加的油量分配给柴油预喷和柴油主喷；用于在行驶中急加速模式下，将发动机扭矩增加所需要增加的油量只分配给柴油主喷；以及用于在超车中超急加速模式下，将发动机扭矩增加所需要增加的油量分配给柴油后喷。
9.一种发动机，其特征在于，设置有根据权利要求6-8中任一项所述的一种双燃料发动机加速控制装置。
10.一种车辆，其特征在于，设置有根据权利要求9所述的发动机。
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