CN112855365B - 一种发动机的燃料模式控制方法及控制系统 - Google Patents

一种发动机的燃料模式控制方法及控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种发动机的燃料模式控制方法及控制系统，属于发动机控制领域。该燃料模式控制方法包括：根据所述发动机的进气量、环境温度和车速对所述发动机的模型水温进行修正；在所述发动机的冷却液温度传感器和/或节温器发生故障时，根据修正后的模型水温和发动机运行时间确定是否切换至甲醇燃料模式。本发明还提供了与上述燃料模式控制方法对应的控制系统。本发明的燃料模式控制方法及控制系统能够确保发动机燃料模式切换的合理性，保证切换至甲醇燃料模式后发动机运行稳定。

Description

一种发动机的燃料模式控制方法及控制系统
技术领域
本发明属于发动机控制领域，特别是涉及一种发动机的燃料模式控制方法及控制系统。
背景技术
由于甲醇在冷机工况存在燃烧不稳定的风险，在启动及冷机状态多采用汽油模式运行，发动机水温通过暖机升高到一定温度后，发动机燃料模式切换到甲醇模式运行。
当水温传感器出现故障时，水温信号被赋值为默认值，如果将该默认值标定为小于切换水温阀值时，发动机会一直运行在汽油模式。如果将该默认值标定为大于切换水温阀值时，发动机可能在较低的实际水温下就切换甲醇模式，造成燃烧不稳定。
当节温器出现性能不合理故障时，此时节温器常开，水温升高慢，若由于环境温度低，运行工况持续在小负荷，水温达不到切换阀值，发动机会一直运行在汽油模式。
因此在出现上述故障时，现有的发动机的燃料模式切换模式不够合理，会造成燃烧不稳定或汽油模式运行时间过长的问题。
发明内容
本发明第一方面的一个目的是提供一种发动机的燃料模式控制方法，能够确保发动机燃料模式切换的合理性。
本发明的进一步的一个目的是要确保切换至甲醇燃料模式后发动机运行稳定。
本发明第二方面的一个目的是提供一种与上述燃料模式控制方法对应的燃料模式控制系统，能够保证发动机燃料模式切换的合理性。
特别地，本发明提供了一种发动机的燃料模式控制方法，所述发动机的燃料模式包括以甲醇作为燃料的甲醇燃料模式和以汽油作为燃料的汽油燃料模式，所述方法包括：
根据所述发动机的进气量、环境温度和车速对所述发动机的模型水温进行修正；
在所述发动机的冷却液温度传感器和/或节温器发生故障时，根据修正后的模型水温和发动机运行时间确定是否切换至甲醇燃料模式。
可选地，根据所述发动机的进气量、环境温度和车速对所述发动机的模型水温进行修正的步骤，包括：
根据当前的模型水温和进气量查询第一三维脉谱图获取第一温度修正值；
根据当前的模型水温和环境温度查询第二三维脉谱图获取第二温度修正值；
根据当前的模型水温和车速查询第三三维脉谱图获取第三温度修正值；
根据所述发动机启动时的模型水温、所述第一温度修正值、所述第二温度修正值和所述第三温度修正值得到所述修正后的模型水温。
可选地，根据所述发动机启动时的模型水温、所述第一温度修正值、所述第二温度修正值和所述第三温度修正值得到所述修正后的模型水温的步骤，包括：
所述修正后的模型水温为所述发动机启动时的模型水温、所述第一温度修正值、所述第二温度修正值和所述第三温度修正值之和。
可选地，所述发动机启动时的模型水温根据以下公式获得：
A＝T0*(1-fac)+T1*fac；
其中，A为所述发动机启动时的模型水温、T0为所述发动机停机时的模型水温、fac为插值系数、T1为环境温度，所述插值系数通过根据停机时间查询二维插值系数表获得。
可选地，所述第一三维脉谱图、所述第二三维脉谱图、所述第三三维脉谱图和所述二维插值系数表均通过转毂试验台进行标定实验获得。
可选地，在所述发动机的冷却液温度传感器和/或节温器发生故障时，根据修正后的模型水温和发动机运行时间确定是否切换至甲醇燃料模式的步骤，包括：
在所述修正后的模型水温大于故障模式水温切换阈值且发动机运行时间大于故障模式运行时间切换阈值时，将所述发动机的燃料模式切换至甲醇燃料模式。
可选地，所述故障模式水温切换阈值等于正常状态时的水温切换阈值与第一修正系数的积，所述第一修正系数为0-1之间的数值。
可选地，所述故障模式运行时间切换阈值等于正常状态时的运行时间切换阈值与第二修正系数的积，所述第二修正系数为0-1之间的数值。
特别地，本发明还提供了一种发动机的燃料模式控制系统，包括：
采集单元，用于采集所述发动机的进气量、环境温度和车速；和
控制器，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时用于实现上述任一项所述的发动机的燃料模式控制方法。
本发明针对发动机的冷却液温度传感器和节温器出现故障的情况，将模式切换使能条件切换至模型水温信号，即将是否切换燃料模式的依据改为修正后的模型水温，由于修正后的模型水温考虑了发动机的进气量、环境温度和车速等影响因素，因此能更准确地反应发动机运行状态的水温特征，与实际水温基本吻合，使得发动机能够更加合理的进行燃料模式的切换，以确保切换甲醇燃料模式后发动机运行稳定。
进一步地，由于本方法通过软件的方法解决了冷却液温度传感器及节温器故障时无法合理的切换车辆模式的问题，不需要对硬件进行改变，因此使用成本较低，易于推广。
进一步地，本发明中的故障模式水温切换阈值等于正常状态时的水温切换阈值与第一修正系数的积，第一修正系数为0-1之间的数值，故障模式运行时间切换阈值等于正常状态时的运行时间切换阈值与第二修正系数的积，第二修正系数为0-1之间的数值。通过第一修正系数和第二修正系数对正常状态时的水温切换阈值和运行时间切换阈值进行了变大和延长修正，能够确保切换后燃烧稳定。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的发动机的燃料模式控制方法的流程图；
图2是根据本发明另一个实施例的发动机的燃料模式控制方法的流程图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的发动机的燃料模式控制方法的流程图。本发明提供了一种发动机的燃料模式控制方法，发动机的燃料模式包括以甲醇作为燃料的甲醇燃料模式和以汽油作为燃料的汽油燃料模式，也就是该燃料模式控制方法用于甲醇/汽油双燃料发动机。如图1所示，一个实施例中，方法包括：
步骤S10：采集发动机的进气量、环境温度和车速。
步骤S20：根据发动机的进气量、环境温度和车速对发动机的模型水温进行修正。这里的模型水温是指根据发动机水温模型获得的水温值，发动机水温模型为本领域的公知的知识，对此不再详述。
步骤S30：判断发动机的冷却液温度传感器和节温器是否都未发生故障；若否进入步骤S40，若是进入正常的发动机燃料模式切换程序，例如当采集到的发动机水温高于水温切换阈值时，控制发动机燃料模式从汽油燃料切换至甲醇燃料模式。
步骤S40：根据修正后的模型水温和发动机运行时间确定是否切换至甲醇燃料模式。
发动机的进气量能反映燃料燃烧产生的热能，产生的热能一部分用于加热冷却水。所以进气量与冷却水温度有强相关性。冷却水与外界的热传导可拆分成环境温度和车速两种修正。
本实施例针对发动机的冷却液温度传感器和节温器出现故障的情况，将模式切换使能条件切换至模型水温信号，即将是否切换燃料模式的依据改为修正后的模型水温，由于修正后的模型水温考虑了发动机的进气量、环境温度和车速等影响因素，因此能更准确地反应发动机运行状态的水温特征，与实际水温基本吻合，使得发动机能够更加合理的进行燃料模式的切换，以确保切换甲醇燃料模式后发动机运行稳定。
进一步地，由于本方法通过软件的方法解决了冷却液温度传感器及节温器故障时无法合理的切换车辆模式的问题，不需要对硬件进行改变，因此使用成本较低，易于推广。
图2是根据本发明另一个实施例的发动机的燃料模式控制方法的流程图。如图2所示，另一个实施例中，步骤S20包括：
步骤S21：根据当前的模型水温和进气量查询第一三维脉谱图获取第一温度修正值，这里的第一三维脉谱图记录了模型水温、进气量与第一温度修正值的关系，第一温度修正值反应了模型水温和进气量对发动机水温变化产生的影响，以温度增量的形式表示。
步骤S22：根据当前的模型水温和环境温度查询第二三维脉谱图获取第二温度修正值，这里的第二三维脉谱图记录了模型水温、环境温度与第二温度修正值的关系，第二温度修正值反应了模型水温和环境温度对对发动机水温变化产生的影响，以温度增量的形式表示。
步骤S23：根据当前的模型水温和车速查询第三三维脉谱图获取第三温度修正值，这里的第三三维脉谱图记录了模型水温、车速与第三温度修正值的关系，第三温度修正值反应了模型水温和车速对对发动机水温变化产生的影响，以温度增量的形式表示。
步骤S24：根据发动机启动时的模型水温、第一温度修正值、第二温度修正值和第三温度修正值得到修正后的模型水温。
进一步的一个实施例中，根据以下公式(1)计算修正后的模型水温A,
A＝A0+A1+A2+A3 (1)
其中，A0为发动机启动时的模型水温，A1为第一温度修正值，A2为第二温度修正值，A3为第三温度修正值。
在本发明的一些实施例中，发动机启动时的模型水温根据以下公式(2)获得：
A0＝T0*(1-fac)+T1*fac (2)
其中，A0为发动机启动时的模型水温、T0为发动机停机时的模型水温、fac为插值系数、T1为环境温度，插值系数通过根据停机时间查询二维插值系数表获得，二维插值系数表记录了发动机的停机时间与插值系数的对应关系，插值系数反应了随时间推移环境温度对发动机水温的影响，例如停机时间越长发动机的水温越接近环境温度。
可选地，第一三维脉谱图、第二三维脉谱图、第三三维脉谱图和二维插值系数表均通过转毂试验台进行标定实验获得。
如图2所示，另一个实施例中，步骤S40包括：
步骤S41：判断是否同时满足修正后的模型水温大于故障模式水温切换阈值X且发动机运行时间大于故障模式运行时间切换阈值Y；若是进入步骤S42，否则不切换至甲醇模式，即仍处于汽油燃料模式。
步骤S42：将发动机的燃料模式切换至甲醇燃料模式。
进一步的一个实施例中，故障模式水温切换阈值X等于正常状态时的水温切换阈值与第一修正系数的积，第一修正系数为0-1之间的数值，例如1.2、1.5或1.8。故障模式运行时间切换阈值Y等于正常状态时的运行时间切换阈值与第二修正系数的积，第二修正系数为0-1之间的数值，例如1.2、1.5或1.8。
这里的第一修正系数和第二修正系数均为大于1的数值，对正常状态时的水温切换阈值和运行时间切换阈值进行了变大和延长修正，能够确保切换后燃烧稳定。
本发明还提供了一种发动机的燃料模式控制系统，包括采集单元和控制器。采集单元用于采集发动机的进气量、环境温度和车速。控制器包括存储器和处理器，存储器内存储有控制程序，控制程序被处理器执行时用于实现上述任一项的发动机的燃料模式控制方法。
本实施例的燃料模式控制系统针对发动机的冷却液温度传感器和节温器出现故障的情况，将模式切换使能条件切换至模型水温信号，即将是否切换燃料模式的依据改为修正后的模型水温，由于修正后的模型水温考虑了发动机的进气量、环境温度和车速等影响因素，因此能更准确地反应发动机运行状态的水温特征，与实际水温基本吻合，使得发动机能够更加合理的进行燃料模式的切换，以确保切换甲醇燃料模式后发动机运行稳定。
进一步地，由于该系统通过软件的方法解决了冷却液温度传感器及节温器故障时无法合理的切换车辆模式的问题，不需要对硬件进行改变，因此使用成本较低，易于推广。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种发动机的燃料模式控制方法，所述发动机的燃料模式包括以甲醇作为燃料的甲醇燃料模式和以汽油作为燃料的汽油燃料模式，其特征在于，所述方法包括：
根据所述发动机的进气量、环境温度和车速对所述发动机的模型水温进行修正；
在所述发动机的冷却液温度传感器和/或节温器发生故障时，根据修正后的模型水温和发动机运行时间确定是否切换至甲醇燃料模式；
根据所述发动机的进气量、环境温度和车速对所述发动机的模型水温进行修正的步骤，包括：
根据当前的模型水温和进气量查询第一三维脉谱图获取第一温度修正值；
根据当前的模型水温和环境温度查询第二三维脉谱图获取第二温度修正值；
根据当前的模型水温和车速查询第三三维脉谱图获取第三温度修正值；
所述修正后的模型水温为所述发动机启动时的模型水温、所述第一温度修正值、所述第二温度修正值和所述第三温度修正值之和。
2.根据权利要求1所述的发动机的燃料模式控制方法，其特征在于，
所述发动机启动时的模型水温根据以下公式获得：
A=T0*（1-fac）+T1*fac；
其中，A为所述发动机启动时的模型水温、T0为所述发动机停机时的模型水温、fac为插值系数、T1为环境温度，所述插值系数通过根据停机时间查询二维插值系数表获得。
3.根据权利要求2所述的发动机的燃料模式控制方法，其特征在于，
所述第一三维脉谱图、所述第二三维脉谱图、所述第三三维脉谱图和所述二维插值系数表均通过转毂试验台进行标定实验获得。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的发动机的燃料模式控制方法，其特征在于，在所述发动机的冷却液温度传感器和/或节温器发生故障时，根据修正后的模型水温和发动机运行时间确定是否切换至甲醇燃料模式的步骤，包括：
在所述修正后的模型水温大于故障模式水温切换阈值且发动机运行时间大于故障模式运行时间切换阈值时，将所述发动机的燃料模式切换至甲醇燃料模式。
5.根据权利要求4所述的发动机的燃料模式控制方法，其特征在于，
所述故障模式水温切换阈值等于正常状态时的水温切换阈值与第一修正系数的积。
6.根据权利要求5所述的发动机的燃料模式控制方法，其特征在于，
所述故障模式运行时间切换阈值等于正常状态时的运行时间切换阈值与第二修正系数的积。
7. 一种发动机的燃料模式控制系统，其特征在于，包括：
采集单元，用于采集所述发动机的进气量、环境温度和车速；和
控制器，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时用于实现根据权利要求1-6中任一项所述的发动机的燃料模式控制方法。
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