CN111396202B - 一种天然气发动机混合器防结冰控制方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天然气发动机混合器防结冰控制方法、装置和系统，方法包括：获取发动机运行参数、获取与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子；获取与所述发动机环境温度相匹配的能量阈值；判断所述能量因子是否小于所述能量阈值，如果是，开始计时，当所述能量因子小于所述第一能量阈值的计时时长大于预设时长时，判断所述发动机环境温度是否小于预设温度值；当所述发动机环境温度小于预设温度值时，控制设置于混合器中的放水电磁阀打开，能够有效防止了发动机因混合器中的冷凝水在极寒天气下结冰引起的发动机无法启动和正常运行的问题。

Description

一种天然气发动机混合器防结冰控制方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种天然气发动机混合器防结冰控制方法、装置和系统。
背景技术
天然气发动机采用的燃料为液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)和压缩天然气(Compressed Natural Gas,CNG)，所述LNG和CNG的主要成分为甲烷(CH4)，甲烷燃烧后会产生大量水分，在极寒条件下，如零下15℃以下，当发动机在低负荷下运行一段时间后，由于低负荷下运行的发动机机体较冷，通过废气再循环(Exhaust Gas Recirculation，EGR)系统进入混合器的水蒸气会冷凝成水，在发动机熄火后会结冰堵塞混合器，导致发动机启动后转速不稳定、踩油门无响应等问题，结冰严重时发动机无法启动。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种天然气发动机混合器防结冰控制方法、装置和系统，以防止混合气器内的水蒸气结冰后堵塞混合器。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种天然气发动机混合器防结冰控制方法，包括：
获取发动机运行参数，所述发动机运行参数至少包括发动机转速、发动机进气量以及发动机环境温度；
获取与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子；
获取与所述发动机环境温度相匹配的能量阈值；
判断所述能量因子是否小于所述能量阈值，如果是，开始计时，当所述能量因子小于所述第一能量阈值的计时时长大于预设时长时，判断所述发动机环境温度是否小于预设温度值；
当所述发动机环境温度小于预设温度值时，控制设置于混合器中的放水电磁阀打开。
可选的，上述天然气发动机混合器防结冰控制方法中，所述获取与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子，包括：
计算所述发动机转速与进气流量的乘积，将所述发动机转速与进气流量的乘积作为与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子。
可选的，上述天然气发动机混合器防结冰控制方法中，获取与所述发动机环境温度相匹配的能量阈值，具体为：
基于第一预设映射表，查表得到与所述发动机环境温度相匹配的能量阈值。
可选的，上述天然气发动机混合器防结冰控制方法中，所述动机运行参数还包括：燃气温度；
上述方法中开始计时之前还包括：获取与所述环境温度和燃气温度相匹配的预设时长。
可选的，上述天然气发动机混合器防结冰控制方法中，所述控制设置于混合器中的放水电磁阀打开，包括：
控制设置于混合器中的放水电磁阀进入使能状态；
判断发动机是否处于断油工况，当发动机处于断油工况时，控制所述放水电磁阀打开；
当发动机没有处于断油工况时，判断发动机T15状态是否复位，如果复位，控制所述放水电磁阀打开，如果没有复位，控制所述放水电磁阀保持关闭。
一种天然气发动机混合器防结冰控制装置，包括：
运行参数采集单元，用于获取发动机运行参数，所述发动机运行参数至少包括发动机转速、发动机进气量以及发动机环境温度；
比较参数采集单元，用于获取与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子；获取与所述发动机环境温度相匹配的能量阈值；
比较单元，用于判断所述能量因子是否小于所述能量阈值，如果是，开始计时，当所述能量因子小于所述第一能量阈值的计时时长大于预设时长时，判断所述发动机环境温度是否小于预设温度值；
电磁阀控制单元，用于当所述发动机环境温度小于预设温度值时，控制设置于混合器中的放水电磁阀打开。
可选的，上述天然气发动机混合器防结冰控制装置中，所述比较参数采集单元在获取与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子是，具体用于：
计算所述发动机转速与进气流量的乘积，将所述发动机转速与进气流量的乘积作为与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子。
可选的，上述天然气发动机混合器防结冰控制装置中，所述动机运行参数还包括：燃气温度；
比较参数采集单元还用于：获取与所述环境温度和燃气温度相匹配的预设时长。
可选的，上述天然气发动机混合器防结冰控制装置中，所述电磁阀控制单元在控制设置于混合器中的放水电磁阀打开时，具体用于：
控制设置于混合器中的放水电磁阀进入使能状态；
判断发动机是否处于断油工况，当发动机处于断油工况时，控制所述放水电磁阀打开；
当发动机没有处于断油工况时，判断发动机T15状态是否复位，如果复位，控制所述放水电磁阀打开，如果没有复位，控制所述放水电磁阀保持关闭。
一种天然气发动机混合器防结冰控制系统，包括上述任意一项所述的天然气发动机混合器防结冰控制装置；
以及设置在所述机混合器底部的放水电磁阀。
本申请上述实施例公开的天然气发动机混合器防结冰控制方案，通过在混合器上增加冷凝水排出通道及放水电磁阀，通过工况识别判断，在混合器存在水蒸气冷凝成水和结冰风险的情况下(当满足申请上述步骤S104-S107的判断条件时，表明存在结冰风险)，打开电磁阀进行放水，能够有效防止了发动机因混合器中的冷凝水在极寒天气下结冰引起的发动机无法启动和正常运行的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的天然气发动机混合器防结冰控制方法的流程示意图；
图2为本申请另一实施例公开的天然气发动机混合器防结冰控制方法的流程示意图；
图3为本申请实施例公开的天然气发动机混合器防结冰控制装置的结构示意；
图4为本申请实施例公开的天然气发动机混合器防结冰控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对于现有技术中，在低温条件下，废气再循环系统进入混合器的水蒸气会冷凝盛水，在发动机熄火后，结冰堵塞混合器的问题，本申请公开了一种天然气发动机混合器防结冰控制方法、装置和系统。
图1为本申请实施例公开的一种天然气发动机混合器防结冰控制方法的流程示意图，参见图1，该方法可以包括：
步骤S101：获取发动机运行参数；
在本方案中，可以通过传感器监控发动机的运行工况，进而采集发动机的运行参数，在本方案中，所述发动机的运行参数可以包括但不限于发动机转速、发动机进气量以及发动机环境温度，这些发动机运行参数也可以直接由整车ECU中采集得到。
步骤S102：获取与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子；
在本方案中，所述能量因子与当前时刻的发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配，可以基于所述发动机转速以及所述发动机进气流量得到对应的能量因子，所述发动机转速以及所述发动机进气流量与能量因子之间的映射关系为预先建立好的。可以通过基于发动机转速和进气流量查预设MAP表的方式获得对应的能量因子，也可以直接采用预设公式对所述发动机转速以及所述发动机进气流量进行计算的方式得到所述能量因子，在本方案中，可以将所述发动机转速与所述发动机进气流量的乘积作为所述能量因子。
步骤S103：获取与所述发动机环境温度相匹配的能量阈值；
在本步骤中，获取当前时刻的发动机环境温度，基于预设的映射表可以查找得到与所述环境温度相匹配的能量阈值，不同的环境温度对应的能量阈值不同。
步骤S104：判断所述能量因子是否小于所述能量阈值；
本步骤中，比较所述能量因子与所述能量阈值的大小；
步骤S105：计时器开始计时；
本步骤中，当所述能量因子小于所述能量阈值时，开始计时；
步骤S106：判断计时时长是否大于预设时长；
本步骤中，通过计时时长计量能量因子是否小于所述能量阈值的持续时长，所述预设时长为一个预设时长，其可以根据环境温度和燃气温度查预设MAP表获得，因为环境温度和喷入混合器的燃气温度影响水蒸气的冷凝情况不同，因此不同的环境温度和燃气温度下对应的预设时长的大小不同；在本方案中，可以预先建立一个映射表以存储环境温度和燃气温度与所述预设时长之间的映射关系，当方案启动时，直接基于该预设映射表获取与所述环境温度和燃气温度相匹配的预设时长即可。
步骤S107：判断所述发动机环境温度是否小于预设温度值；
在本步骤中，当所述能量因子小于所述第一能量阈值的计时时长大于预设时长时，判断所述发动机环境温度是否小于预设温度值，所述预设温度为用户根据实际试验情况标定的一个经验温度。
步骤S108：控制设置于混合器中的放水电磁阀打开；
当所述发动机环境温度小于预设温度值时，控制设置于混合器中的放水电磁阀打开；
混合器的作用是将空气、排气和燃气进行混合后进入气缸燃烧，为防止混合器漏气在发动机正常工作时不能开孔排水。本申请通过在混合器上增加冷凝水排出通道及放水电磁阀，通过工况识别判断，在混合器存在水蒸气冷凝成水和结冰风险的情况下(当满足申请上述步骤S104-S107的判断条件时，表明存在结冰风险)，打开电磁阀进行放水，能够有效防止了发动机因混合器中的冷凝水在极寒天气下结冰引起的发动机无法启动和正常运行的问题。
在上述方案中，如果车辆在有动力需求时，打开所述放水电磁阀会对发动机带来一定的风险，因此，在本方案中，可以在发动机没有动力需求的断油工况下来打开放水电磁阀，并且，当放水电磁阀打开时，发动机无法退出断油工况，只有所述放水电磁阀闭合以后，发动机才可以退出断油工况，具体的，参见图2，上述方案中所述控制设置于混合器中的放水电磁阀打开，可以包括：
步骤S201：控制设置于混合器中的放水电磁阀进入使能状态；
步骤S202：判断发动机是否处于断油工况，当发动机处于断油工况时，执行步骤S203；
在本方案中，可以通过识别油门开度等数据，来判断发动机是否处于断油工况，当发动机处于断油工况时，执行步骤S203，当发动机没有处于断油工况时，执行步骤S204；
步骤S203：控制所述放水电磁阀打开；
所述放水电磁阀打开后，会放出混合器中冷凝的水，进而防止了混合器中的冷凝水结冰堵塞混合器的情况发生。
步骤S204：当发动机没有处于断油工况时，判断发动机T15状态是否复位，如果复位，执行步骤S203：控制所述放水电磁阀打开，如果没有复位，执行步骤S205；
在本方案中，当所述发动机T15状态复位时，同样也表明车辆没有动力需求，此时，可以控制所述放水电磁阀打开。
步骤S205：控制所述放水电磁阀保持关闭；
本步骤中，当所述发动机T15状态没有复位，且发动机没有处于断油工况时，表明发动机有动力需求，因此，保持所述放水电磁阀处于关闭状态。
在本申请上述实施例公开的技术方案中，当所述发动机退出断油工况时，需控制所述放水电磁阀关闭，或者是，当发动机没有处于断油工况，但发动机T15状态由复位状态切换至其他状态时，同样需要控制所述放水电磁阀关闭。
在本申请上述实施例公开的技术方案中，所述放水电磁阀的打开时长可以为预设时长，该预设时长可以为一个预设值，当然，所述放水电磁阀的打开时长可以由设置在放水电磁阀通道内的流量单元来决定，即，当所述流量单元检测到无液体流过时，控制所述放水电磁阀关闭，否则，在所述断油工况或者是T15状态复位的时间段内，所述放水电磁阀保持在打开状态，直至无液体流出所述放水电磁阀。
在本申请另一实施例公开的技术方案中，为了提示用户对所述混合器进行放水，在本方案中，当检测到发动机环境温度小于预设温度值时，还需要向用户发送断油提示，以使得发动机进入断油工况，该提示可以为语音提示，提示内容可以包括但不限于“混合器存在结冰风险，请控制发动机进入断油模式，以给混合器放水”。
与上述方法相对应，本申请还公开了一种天然气发动机混合器防结冰控制装置，参见图3，该装置可以包括：
运行参数采集单元100，用于获取发动机运行参数，所述发动机运行参数至少包括发动机转速、发动机进气量以及发动机环境温度；
比较参数采集单元200，用于获取与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子；获取与所述发动机环境温度相匹配的能量阈值；
比较单元300，用于判断所述能量因子是否小于所述能量阈值，如果是，开始计时，当所述能量因子小于所述第一能量阈值的计时时长大于预设时长时，判断所述发动机环境温度是否小于预设温度值；
电磁阀控制单元400，用于当所述发动机环境温度小于预设温度值时，控制设置于混合器中的放水电磁阀打开。
在本方案中，混合器上增加冷凝水排出通道及放水电磁阀，比较单元300通过工况识别判断，在混合器存在水蒸气冷凝成水和结冰风险的情况下，打开电磁阀进行放水，能够有效防止了发动机因混合器中的冷凝水在极寒天气下结冰引起的发动机无法启动和正常运行的问题。
与上述方法相对应，所述比较参数采集单元在获取与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子是，具体用于：
计算所述发动机转速与进气流量的乘积，将所述发动机转速与进气流量的乘积作为与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子。
与上述方法相对应，所述动机运行参数还包括：燃气温度；
比较参数采集单元还用于：获取与所述环境温度和燃气温度相匹配的预设时长。
与上述方法相对应，所述电磁阀控制单元在控制设置于混合器中的放水电磁阀打开时，具体用于：
控制设置于混合器中的放水电磁阀进入使能状态；
判断发动机是否处于断油工况，当发动机处于断油工况时，控制所述放水电磁阀打开；
当发动机没有处于断油工况时，判断发动机T15状态是否复位，如果复位，控制所述放水电磁阀打开，如果没有复位，控制所述放水电磁阀保持关闭。
对应于上述装置，参见图4，本申请还公开了天然气发动机混合器防结冰控制系统，该系统可以包括上述任意一项实施例公开的天然气发动机混合器防结冰控制装置；以及设置在所述机混合器底部的放水电磁阀。其中，该天然气发动机混合器防结冰控制装置可以设置于整车ECU中。
为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本说明书中的各个实施例均采用递进/并列的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种天然气发动机混合器防结冰控制方法，其特征在于，包括：
获取发动机运行参数，所述发动机运行参数至少包括发动机转速、发动机进气流量以及发动机环境温度；
获取与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子，所述能量因子是所述发动机转速与所述发动机进气流量的乘积；
获取与所述发动机环境温度相匹配的能量阈值；
判断所述能量因子是否小于所述能量阈值，如果是，开始计时，当所述能量因子小于所述能量阈值的计时时长大于预设时长时，判断所述发动机环境温度是否小于预设温度值；
当所述发动机环境温度小于预设温度值时，控制设置于混合器中的放水电磁阀打开。
2.根据权利要求1所述的天然气发动机混合器防结冰控制方法，其特征在于，所述获取与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子，包括：
计算所述发动机转速与进气流量的乘积，将所述发动机转速与进气流量的乘积作为与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子。
3.根据权利要求1所述的天然气发动机混合器防结冰控制方法，其特征在于，获取与所述发动机环境温度相匹配的能量阈值，具体为：
基于第一预设映射表，查表得到与所述发动机环境温度相匹配的能量阈值。
4.根据权利要求1所述的天然气发动机混合器防结冰控制方法，其特征在于，所述动机运行参数还包括：燃气温度；
上述方法中开始计时之前还包括：获取与所述环境温度和燃气温度相匹配的预设时长。
5.根据权利要求1所述的天然气发动机混合器防结冰控制方法，其特征在于，所述控制设置于混合器中的放水电磁阀打开，包括：
控制设置于混合器中的放水电磁阀进入使能状态；
判断发动机是否处于没有动力需求的断油工况，当发动机处于没有动力需求的断油工况时，控制所述放水电磁阀打开；
当发动机没有处于断油工况时，判断发动机T15状态是否复位，如果复位，控制所述放水电磁阀打开，如果没有复位，控制所述放水电磁阀保持关闭，其中，当发动机没有处于断油工况时，所述发动机T15状态复位用于表征发动机没有动力需求，所述发动机T15状态没有复位用于表征发动机有动力需求。
6.一种天然气发动机混合器防结冰控制装置，其特征在于，包括：
运行参数采集单元，用于获取发动机运行参数，所述发动机运行参数至少包括发动机转速、发动机进气流量以及发动机环境温度；
比较参数采集单元，用于获取与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子，所述能量因子是所述发动机转速与所述发动机进气流量的乘积；获取与所述发动机环境温度相匹配的能量阈值；
比较单元，用于判断所述能量因子是否小于所述能量阈值，如果是，开始计时，当所述能量因子小于所述能量阈值的计时时长大于预设时长时，判断所述发动机环境温度是否小于预设温度值；
电磁阀控制单元，用于当所述发动机环境温度小于预设温度值时，控制设置于混合器中的放水电磁阀打开。
7.根据权利要求6所述的天然气发动机混合器防结冰控制装置，其特征在于，所述比较参数采集单元在获取与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子是，具体用于：
计算所述发动机转速与进气流量的乘积，将所述发动机转速与进气流量的乘积作为与所述发动机转速以及所述发动机进气流量相匹配的能量因子。
8.根据权利要求6所述的天然气发动机混合器防结冰控制装置，其特征在于，所述动机运行参数还包括：燃气温度；
比较参数采集单元还用于：获取与所述环境温度和燃气温度相匹配的预设时长。
9.根据权利要求6所述的天然气发动机混合器防结冰控制装置，其特征在于，所述电磁阀控制单元在控制设置于混合器中的放水电磁阀打开时，具体用于：
控制设置于混合器中的放水电磁阀进入使能状态；
判断发动机是否处于没有动力需求的断油工况，当发动机处于没有动力需求的断油工况时，控制所述放水电磁阀打开；
当发动机没有处于断油工况时，判断发动机T15状态是否复位，如果复位，控制所述放水电磁阀打开，如果没有复位，控制所述放水电磁阀保持关闭，其中，当发动机没有处于断油工况时，所述发动机T15状态复位用于表征发动机没有动力需求，所述发动机T15状态没有复位用于表征发动机有动力需求。
10.一种天然气发动机混合器防结冰控制系统，包括权利要求6-9任意一项所述的天然气发动机混合器防结冰控制装置；
以及设置于所述混合器中的所述放水电磁阀。
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