CN111120119A - 一种双燃料发动机的控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双燃料发动机的控制系统及方法，控制系统包括原机ECU和双燃料ECU，不同工况下，双燃料ECU计算当前替代率、替换比、单一燃料理论原机燃料喷射量，从而获取理论原机燃料喷射量和替代燃料喷射量，由替代燃料喷射量控制替代燃料喷射器，双燃料ECU由理论原机燃料喷射量得到虚拟油门信号，并传输给原机ECU，进而控制原机燃料喷射器。本发明可灵活调节双燃料替代率，且不需要对双燃料发动机系统进行改装，成本低，有利于双燃料发动机的推广。

Description

一种双燃料发动机的控制系统及方法
技术领域
本发明属于汽车发动机技术领域，具体涉及一种双燃料发动机的控制系统及方法。
背景技术
内燃机燃油的重要来源是石油，近年来，我国汽车保有量持续高速增长，同时石油消耗量稳步提升，面对日益严峻的石油问题，寻找适合的汽车代用能源是保障我国汽车业健康发展的重要手段。同时内燃机排放法规逐步严格，逐步迈入国六阶段，目前是世界范围内最严苛的法规。找到一种能改善内燃机排放性能的代用燃料是应对更加严苛的法规的有效手段。随着技术的发展，出现了许多双燃料产品，天然气、醇类燃料、氢燃料都成为了双燃料众多产品中的一种，这些产品往往都能在经济性和排放性方面，相对于单一燃料发动机有一定的优势，因此发展双燃料发动机具有良好的经济优势和环境优势。
目前许多双燃料产品都是采用在原机基础上改装而成，通常需要加装一套替代燃料供给系统和一套电子控制系统，用于控制原机燃料和替代燃料的喷射。由于原机ECU控制程序大多未开源，具体控制逻辑未知，无法直接对原机燃油喷射进行控制，现行的解决办法大致有两种：
1)通过额外的硬件设备采集原机燃料喷射信号来判断原机喷油情况，进而根据双燃料 ECU计算得到的替代率对原机喷油脉宽按比例缩减，再输出原机燃料喷射信号控制原机燃料喷射器；
2)通过实时通讯技术将两块ECU联系起来，双燃料ECU接收原机ECU的喷油参数信号，继而输出原机燃料和替代燃料的喷射信号控制双燃料喷射器。
但以上两种方法有各自的局限性，需要额外增加硬件设备或者技术本身实现困难，结果导致双燃料发动机的广泛运用受到了限制。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种双燃料发动机控制系统及控制方法，不需要额外增加硬件，可在一块新增的双燃料ECU中，实现双燃料实际喷射量的控制。
本发明是采用以下技术方案实现上述技术目的。
一种双燃料发动机控制方法，双燃料ECU计算理论原机燃料喷射量和替代燃料喷射量，由替代燃料喷射量控制替代燃料喷射器，双燃料ECU由理论原机燃料喷射量得到虚拟油门信号，并传输给原机ECU，进而控制原机燃料喷射器。
进一步，所述理论原机燃料喷射量＝(1-替代率)*单一燃料理论原机燃料喷射量，所述替代率和单一燃料理论原机燃料喷射量均通过查询相应的MAP图得到。
更进一步，所述替代燃料喷射量＝理论原机燃料喷射量*替代率*替换比，所述替换比通过查询相应的MAP图得到。
进一步，所述虚拟油门信号的获取过程为：双燃料ECU将理论原机燃料喷射量映射到原机ECU的油门位置。
更进一步，所述映射方式为通过双燃料发动机的标定试验得到双燃料发动机的性能结果，得到理论原机燃料喷射量对应原机ECU油门位置的MAP图，由查MAP图完成映射。
进一步，所述虚拟油门信号的传输过程为：双燃料ECU将模拟量信号输出给原机ECU。
一种双燃料发动机控制系统，包括传感器、控制器和执行器，所述控制器包括原机ECU 和双燃料ECU，所述双燃料ECU包括信号采集模块、工况判断模块、发动机管理模块以及执行模块，所述发动机管理模块接收信号采集模块的信号，计算理论原机燃料喷射量和替代燃料喷射量，理论原机燃料喷射量映射到原机油门位置获取虚拟油门信号。
上述技术方案中，原机ECU获取的信号包括曲轴位置、凸轮轴位置、冷却水温度、进气管处的进气压力和进气温度。
本发明的有益效果为：
(1)本发明提供了一种双燃料发动机控制系统，包括原机ECU和双燃料ECU，双燃料ECU直接对替代燃料喷射器进行控制，双燃料ECU还将虚拟油门信号传输给原机ECU，从而实现原机燃料喷射器的控制。本发明只通过双燃料ECU，就可以灵活调节双燃料替代率，其中准确的试验数据保证了双燃料实际喷射量控制的精确性。
(2)本发明还提供了一种双燃料发动机控制方法，双燃料ECU将虚拟油门信号传输给原机ECU，控制原机燃料喷射器，虚拟油门信号由双燃料ECU将理论原机燃料喷射量映射到原机ECU的油门位置进行获取。本发明从信号输入的角度来实现双燃料实际喷射量灵活控制，相对于现有技术，不需要对双燃料发动机系统进行额外的硬件改装，并且在技术实现上非常方便，实现成本低，有利于双燃料发动机的广泛运用。
附图说明
图1为本发明双燃料发动机控制系统结构示意图；
图2为本发明原机ECU和双燃料ECU的电路接线图；
图3为本发明双燃料发动机控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作详细说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
本发明需要说明的名词定义为：替代率指保证发动机功率的条件下，有多少百分比的原机燃料喷射量被替换成双燃料下的替代燃料喷射量；替换比是指保证发动机功率的条件下，每份被替换的原机燃料喷射量对应多少份的替代燃料喷射量。
如图1所示，一种双燃料发动机控制系统，包括传感器、控制器和执行器，传感器包括曲轴传感器、凸轮轴传感器、冷却水温度传感器、进气压力温度传感器和油门位置传感器，控制器包括原机ECU和双燃料ECU，执行器包括原机燃料喷射器和替代燃料喷射器。曲轴传感器、凸轮轴传感器、冷却水温度传感器、进气压力温度传感器均与原机ECU线束连接，曲轴传感器、凸轮轴传感器、冷却水温度传感器、进气压力温度传感器、油门位置传感器均与双燃料ECU线束连接，曲轴传感器用于采集曲轴位置信号，凸轮轴传感器用于采集凸轮轴位置信号，冷却水温度传感器用于采集冷却水的温度，进气压力温度传感器用于采集进气管处的进气压力和进气温度，油门位置传感器用于采集油门位置。双燃料ECU根据曲轴位置信号、凸轮轴位置信号、冷却水的温度、进气管处的进气压力和进气温度以及油门位置，得到替代燃料的喷射参数和传输给原机ECU的虚拟油门信号，替代燃料的喷射参数用于控制替代燃料喷射器；原机ECU根据曲轴位置信号、凸轮轴位置信号、冷却水的温度、进气管处的进气压力和进气温度以及虚拟油门信号，得到原机燃料的喷射参数，控制原机燃料喷射器工作。
双燃料ECU包括信号采集模块、工况判断模块、发动机管理模块以及执行模块，信号采集模块用于获取传感器采集的信号，传输给工况判断模块确定发动机工况，发动机管理模块接收信号采集模块发送的信号，计算当前替代率、理论原机燃料喷射量和替代燃料喷射量，执行模块包括虚拟油门信号、替代燃料喷射器控制信号，替代燃料喷射器控制信号由替代燃料喷射量获取，虚拟油门信号由理论原机燃料喷射量映射到原机油门位置获取。
如图2所示，原机ECU和双燃料ECU的电路接线，双燃料ECU的传感器电源端口1与原机ECU的供电端口1线束连接，双燃料ECU的模拟量输出端口1(输出0-5V的模拟量信号)与原机ECU的信号端口1线束连接，双燃料ECU的传感器供电负极端口1与原机ECU 的接地端口1线束连接，双燃料ECU的传感器电源端口2与原机ECU的供电端口2线束连接，双燃料ECU的模拟量输出端口2(输出0-2.5V的模拟量信号)与原机ECU的信号端口 2线束连接，双燃料ECU的传感器供电负极端口2与原机ECU的接地端口2线束连接。
如图3所示，本发明双燃料发动机控制方法，具体包括以下步骤：
1)双燃料ECU根据当前转速(由曲轴位置和凸轮轴位置计算得到)和油门位置，判断发动机工况，包括停止工况、启动工况、怠速工况、正常运行工况、急加速工况、急减速工况以及超速工况；同时通过查询单一燃料模式原机燃料喷射量MAP图、替代率MAP图、替换比MAP图，计算不同工况下，当前替代率、替换比、单一燃料理论原机燃料喷射量、理论原机燃料喷射量和替代燃料喷射量，理论原机燃料喷射量＝(1-替代率)*单一燃料理论原机燃料喷射量，替代燃料喷射量＝理论原机燃料喷射量*替代率*替换比；
2)双燃料ECU将替代燃料喷射量转换成脉宽信号对替代燃料喷射器进行控制；双燃料 ECU将虚拟油门信号传输给原机ECU，虚拟油门信号的传输过程为：双燃料ECU的模拟量输出端口1输出0-5V的模拟量信号、模拟量输出端口2输出0-2.5V的模拟量信号，原机ECU信号端口采集该模拟量信号(即原机油门位置信号)，由原机油门位置信号MAP图，获取原机ECU油门位置。虚拟油门信号的获取过程为：双燃料ECU将理论原机燃料喷射量映射到原机ECU的油门位置，具体的映射方式是通过双燃料发动机的标定试验得到双燃料发动机的性能结果(如燃油消耗率等)，即标定在对应发动机转速下，理论原机燃料喷射量对应原机ECU油门位置的MAP图(即虚拟油门信号映射MAP图)，由查MAP图动作完成映射过程。特别的，由于在不同环境下，该映射过程存在差异，需要在映射过程中加入环境修正系数来保证环境适应性，同样环境修正系数也是从标定试验中获取的，环境修正系数包括冷却水温度、进气温度以及进气压力，环境修正系数主要以乘法的形式参加虚拟油门信号的计算。
3)原机ECU接收到双燃料ECU发送过来的虚拟油门信号，同时根据当前转速，判断发动机工况(包括停止工况、启动工况、怠速工况、正常运行工况、急加速工况、急减速工况以及超速工况)，计算不同工况下原机燃料喷射量，并输出控制信号给原机燃料喷油器执行。
本实施例中不管是修正系数的确定还是映射MAP图的确定，都需要可靠的试验结果，试验结果的准确性对于本发明所述控制方法的控制精确性有很大的影响，只有准确的试验结果才能精确地控制双燃料实际喷射量。
本发明由不同的ECU分别控制两种燃料的喷射，根据实际工况确定双燃料替代率，通过虚拟油门信号，基于标定试验结果，能够方便地实现只在一个ECU上灵活调节双燃料替代率，控制双燃料实际喷射量；本发明不需要对原来的双燃料系统任何硬件进行改装，达到控制双燃料实际喷射量的目的。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双燃料发动机控制方法，其特征在于，双燃料ECU计算理论原机燃料喷射量和替代燃料喷射量，由替代燃料喷射量控制替代燃料喷射器，双燃料ECU由理论原机燃料喷射量得到虚拟油门信号，并传输给原机ECU，进而控制原机燃料喷射器。
2.根据权利要求1所述的双燃料发动机控制方法，其特征在于，所述理论原机燃料喷射量＝(1-替代率)*单一燃料理论原机燃料喷射量，所述替代率和单一燃料理论原机燃料喷射量均通过查询相应的MAP图得到。
3.根据权利要求2所述的双燃料发动机控制方法，其特征在于，所述替代燃料喷射量＝理论原机燃料喷射量*替代率*替换比，所述替换比通过查询相应的MAP图得到。
4.根据权利要求1所述的双燃料发动机控制方法，其特征在于，所述虚拟油门信号的获取过程为：双燃料ECU将理论原机燃料喷射量映射到原机ECU的油门位置。
5.根据权利要求2所述的双燃料发动机控制方法，其特征在于，所述映射方式为通过双燃料发动机的标定试验得到双燃料发动机的性能结果，得到理论原机燃料喷射量对应原机ECU油门位置的MAP图，由查MAP图完成映射。
6.根据权利要求1所述的双燃料发动机控制方法，其特征在于，所述虚拟油门信号的传输过程为：双燃料ECU将模拟量信号输出给原机ECU。
7.一种双燃料发动机控制系统，其特征在于，包括传感器、控制器和执行器，所述控制器包括原机ECU和双燃料ECU，所述双燃料ECU包括信号采集模块、工况判断模块、发动机管理模块以及执行模块，所述发动机管理模块接收信号采集模块的信号，计算理论原机燃料喷射量和替代燃料喷射量，理论原机燃料喷射量映射到原机油门位置获取虚拟油门信号。
8.根据权利要求7所述的双燃料发动机控制系统，其特征在于，原机ECU获取的信号包括曲轴位置、凸轮轴位置、冷却水温度、进气管处的进气压力和进气温度。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113281054A (zh) * 2021-05-10 2021-08-20 常州易控汽车电子股份有限公司 一种甲醇-柴油双燃料替代率预标定方法
CN114592977A (zh) * 2022-02-23 2022-06-07 上海和夏骏智科技有限公司 双燃料发动机控制方法及系统
US20230243296A1 (en) * 2021-07-01 2023-08-03 Taiyuan University Of Technology Dual-fuel intelligent combustion system and control method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104454189A (zh) * 2014-12-19 2015-03-25 中国汽车工程研究院股份有限公司 一种高压共轨燃油喷射系统双燃料控制方法
CN109184903A (zh) * 2018-10-31 2019-01-11 福州大学 多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统
US20190271272A1 (en) * 2018-03-02 2019-09-05 Michael A. Schiltz Mixed fuel system
CN210799153U (zh) * 2019-10-29 2020-06-19 卓品智能科技无锡有限公司 一种应用于柴油甲醇双燃料发动机的甲醇控制器系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104454189A (zh) * 2014-12-19 2015-03-25 中国汽车工程研究院股份有限公司 一种高压共轨燃油喷射系统双燃料控制方法
US20190271272A1 (en) * 2018-03-02 2019-09-05 Michael A. Schiltz Mixed fuel system
CN109184903A (zh) * 2018-10-31 2019-01-11 福州大学 多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统
CN210799153U (zh) * 2019-10-29 2020-06-19 卓品智能科技无锡有限公司 一种应用于柴油甲醇双燃料发动机的甲醇控制器系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113281054A (zh) * 2021-05-10 2021-08-20 常州易控汽车电子股份有限公司 一种甲醇-柴油双燃料替代率预标定方法
US20230243296A1 (en) * 2021-07-01 2023-08-03 Taiyuan University Of Technology Dual-fuel intelligent combustion system and control method thereof
US11834984B2 (en) * 2021-07-01 2023-12-05 Taiyuan University Of Technology Dual-fuel intelligent combustion system and control method thereof
CN114592977A (zh) * 2022-02-23 2022-06-07 上海和夏骏智科技有限公司 双燃料发动机控制方法及系统

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