CN106401759B - 双燃料发动机的控制方法、***及具有该***的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双燃料发动机的控制方法、***及具有该***的车辆，该方法包括：根据总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量，并据此确定双燃料发动机理论的总体空气需求量；对进气量进行监测，根据实际空气监测量和双燃料发动机理论的总体空气需求量得到过量空气系数；获取延迟时间系数，并根据延迟时间系数和过量空气系数得到目标过量空气系数；获取汽油油量补偿因子和动态气量补偿因子，并根据汽油油量补偿因子、动态气量补偿因子和初始的汽油需求油量得到汽油补偿油量；根据汽油补偿油量对汽油喷射量进行调整。本发明的方法能够使双燃料发动机精确地得到燃烧所需的燃油混合比例，进而使双燃料发动机具有良好的燃烧与排放特性。

Description

双燃料发动机的控制方法、***及具有该***的车辆

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控制方法、***及具有该***的车辆。

背景技术

柴油机具有燃油经济性好、可靠性高的优点，而且在汽车上的使用比例越来越高，但柴油机的排放的颗粒(PM)和氮氧化合物(NOx)却对城市的空气质量造成了不利的影响。为满足排放法规要求，严格控制上述排放物的产生，目前提出了以均质充量压燃(HCCI)、低温燃烧(LTC)为代表的新一代内燃机燃烧理论和燃烧新技术，以其高的热效率和显著的缸内净化特性成为研究热点，其中双燃料技术最具代表性。通过调节两种不同特性燃料的比例得到特定工况所需的最佳物化特性混合燃料，其燃烧产物相对传统柴油机得到大幅度降低。鉴于此，双燃料燃烧模式采用进气道喷射汽油、缸内喷射柴油的两种不同性质燃料在发动机缸内进行混合燃烧，实现不同工况应用不同物化性质燃料之目的。

由此，双燃料发动机若想得到良好的燃烧与排放效果，严格、精确地控制两种燃料的混合比例尤为重要，任何一种燃油的喷油误差，都会影响到最终的混合比例产生偏差，这样势必会对柴油喷油器和汽油喷油器的喷油有了更为严格的精度要求。从两种喷油器的结构和控制策略方面来看，汽油喷油器相对柴油喷油器来说，结构和控制复杂程度相对简单，导致汽油喷出油量很难达到柴油喷***确标准，尤其受发动机进气道的进气温度、压力的波动和气流脉动的影响最为严重；另外，由于进气量瞬态响应性有滞后，若继续按稳态下的油量进行喷射，其燃烧特性必然发生变化，从而排放变差。而根据发动机燃烧理论，如果能保证发动机总是在目标过量空气系数(目标过量空气系数为相等燃料燃烧最为充分的实际空气质量与理论空气质量之比)条件下燃烧，即保证两种特性燃料混合比例，则有害排放物就能得到有效的控制。因此，实现双燃料发动机燃烧和排放控制的关键途径就是找到一种严格控制燃烧的过量空气系数的方法，最好是通过对过量空气系数实行闭环控制，适时补偿汽油喷油器的喷油误差油量，使氧传感器测量值逼近设定目标值。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种双燃料发动机的控制方法，该方法能够使双燃料发动机精确地得到最佳燃烧所需的燃油混合比例，进而使双燃料发动机具有良好的燃烧与排放特性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种双燃料发动机的控制方法，包括以下步骤：根据车辆的总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量，并根据所述初始的汽油需求油量和柴油需求油量确定双燃料发动机理论的总体空气需求量；对进气量进行监测，并根据实际空气监测量和所述双燃料发动机理论的总体空气需求量得到过量空气系数；获取延迟时间系数，并根据延迟时间系数和所述过量空气系数得到目标过量空气系数；获取汽油油量补偿因子和动态气量补偿因子，并根据所述汽油油量补偿因子、动态气量补偿因子和所述初始的汽油需求油量得到汽油补偿油量；以及根据所述汽油补偿油量对汽油喷射量进行调整。

进一步的，所述根据车辆的总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量，并根据初始的汽油需求油量和柴油需求油量确定双燃料发动机理论的总体空气需求量，具体包括：根据所述双燃料发动机的转速和油门踏板开度确定所述车辆的总体需求扭矩；根据所述车辆的总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量；根据所述初始的汽油需求油量和汽油的理论空燃比得到汽油消耗理论空气量，并根据所述初始的柴油需求油量和柴油的理论空燃比得到柴油消耗理论空气量；根据所述汽油消耗理论空气量和所述柴油消耗理论空气量得到所述双燃料发动机理论的总体空气需求量。

进一步的，所述延迟时间系数是根据所述双燃料发动机的转速和所述总体需求扭矩共同确定的。

进一步的，所述汽油油量补偿因子通过如下方式得到：根据所述目标过量空气系数和监测到的实际过量空气系数得到过量空气系数偏差；根据所述过量空气系数偏差和所述目标过量空气系数得到汽油油量补偿因子；所述动态气量补偿因子通过如下方式得到：计算实际空气监测量与所述理论的总体空气需求量之间的空气量偏差；根据所述双燃料发动机的转速和所述空气量偏差得到所述动态气量补偿因子。

进一步的，所述根据所述汽油补偿油量对汽油喷射量进行调整，具体包括：判断所述汽油补偿油量是否位于预设的补偿最小油量和预设的补偿最大油量之间；如果是，则根据所述汽油补偿油量对汽油喷射量进行调整，否则，根据所述预设的补偿最小油量或所述预设的补偿最大油量对汽油喷射量进行调整。

相对于现有技术，本发明所述的双燃料发动机的控制方法具有以下优势：

本发明所述的双燃料发动机的控制方法，通过对过量空气系数实行闭环控制策略，即时补偿气道喷射汽油的油量误差，保证最终过量空气系数逼近目标过量空气系数值，从而使双燃料发动机能够精确地得到最佳燃烧所需的燃油混合比例，进而使双燃料发动机具有良好的燃烧与排放特性。

本发明的另一个目的在于提供一种双燃料发动机的控制***，该控制***能够使双燃料发动机精确地得到最佳燃烧所需的燃油混合比例，进而使双燃料发动机具有良好的燃烧与排放特性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种双燃料发动机的控制***，包括：第一获取模块，用于根据车辆的总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量，并根据所述初始的汽油需求油量和柴油需求油量确定双燃料发动机理论的总体空气需求量；第二获取模块，对进气量进行监测，并根据实际空气监测量和所述双燃料发动机理论的总体空气需求量得到过量空气系数；第三获取模块，用于获取延迟时间系数，并根据延迟时间系数和所述过量空气系数得到目标过量空气系数；第四获取模块，用于获取汽油油量补偿因子和动态气量补偿因子，并根据所述汽油油量补偿因子、动态气量补偿因子和所述初始的汽油需求油量得到汽油补偿油量；以及调整模块，用于根据所述汽油补偿油量对汽油喷射量进行调整。

进一步地，所述第一获取模块用于根据所述双燃料发动机的转速和油门踏板开度确定所述车辆的总体需求扭矩，并根据所述车辆的总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量，并根据所述初始的汽油需求油量和汽油的理论空燃比得到汽油消耗理论空气量，并根据所述初始的柴油需求油量和柴油的理论空燃比得到柴油消耗理论空气量，并根据所述汽油消耗理论空气量和所述柴油消耗理论空气量得到所述双燃料发动机理论的总体空气需求量。

进一步地，所述延迟时间系数是根据所述双燃料发动机的转速和所述总体需求扭矩共同确定的。

进一步地，所述汽油油量补偿因子通过如下方式得到：根据所述目标过量空气系数和监测到的实际过量空气系数得到过量空气系数偏差；根据所述过量空气系数偏差和所述目标过量空气系数得到汽油油量补偿因子；所述动态气量补偿因子通过如下方式得到：计算实际空气监测量与所述理论的总体空气需求量之间的空气量偏差；根据所述双燃料发动机的转速和所述空气量偏差得到所述动态气量补偿因子。

所述的双燃料发动机的控制***与上述的双燃料发动机的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。

本发明的再一个目的在于提出一种车辆，该车辆具有良好的燃烧与排放特性。

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，设置有如上述实施例所述的双燃料发动机的控制***。

所述的车辆与上述的双燃料发动机的控制***相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

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的控制方法的流程图；

图2为本发明实施例所述的双燃料发动机的控制方法的详细流程图；以及

图3为本发明实施例所述的双燃料发动机的控制***的结构框图。

附图标记说明：

1000-双燃料发动机的控制***，100-第一获取模块，200-第二获取模块，300-第三获取模块，400-第四获取模块，500-调整模块。

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。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的控制方法的流程图。图2是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的控制方法的详细流程图。其中，在本申请的描述中，双燃料发动机是一种以汽油和柴油作为燃料的双燃料发动机。

结合图1和图2所示，根据本发明一个实施例的双燃料发动机的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：根据车辆的总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量，并根据初始的汽油需求油量和柴油需求油量确定双燃料发动机理论的总体空气需求量。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，该步骤具体包括：

首先，由当前双燃料发动机转速和油门踏板开度确定车辆的总体需求扭矩，即发动机运行工况。

然后，根据车辆的总体需求扭矩得到气道喷射的初始的汽油需求油量和缸内喷射的初始的柴油需求油量，在具体示例中，这两种需求油量根据基础油量Map进行计算。

进一步地，根据初始的汽油需求油量和汽油能够充分燃烧的理论空燃比得到汽油消耗理论空气量，并根据初始的柴油需求油量和柴油能够充分燃烧的理论空燃比得到柴油消耗理论空气量。在该示例中，具体计算方式例如为：初始的汽油需求油量乘以理论空燃比14.8得出汽油消耗理论空气量，初始的柴油需求油量乘以理论空燃比14.3得出柴油消耗理论空气量。

最后，将得到的汽油消耗理论空气量和柴油消耗理论空气量相加得到双燃料发动机理论的总体空气需求量。

步骤S2：对进气量进行监测，并根据实际空气监测量和双燃料发动机理论的总体空气需求量得到过量空气系数。具体地说，例如，将上述步骤S1中得到的双燃料发动机理论的总体空气需求量与双燃料发动机进气侧附带的空气流量计监测得到的实际空气监测量进行比较，即实际空气监测量除以双燃料发动机理论的总体空气需求量计算得到过量空气系数。

步骤S3：获取延迟时间系数，并根据延迟时间系数和过量空气系数得到目标过量空气系数。其中，在本发明的一个实施例中，延迟时间系数是根据双燃料发动机的转速和总体需求扭矩共同确定的。

具体地说，例如，为了与双燃料发动机排气侧装有的宽域氧传感器监测出的实际过量空气系数进行有效对比，必须将之前步骤S2中计算得出的过量空气系数进行处理，即考虑到当前循环内的空气量进入缸内燃烧，并以废气的形式排出发动机体外，再传递至宽域氧传感器处，这一系列过程都需要时间传递，且传递时间受双燃料发动机的转速和进气流量大小的影响最大，所以该延迟时间系数由双燃料发动机的转速和总体需求扭矩共同确定，进一步地，将该延迟时间系数与过量空气系数进行相乘即可得到有效的目标过量空气系数。

步骤S4：获取汽油油量补偿因子和动态气量补偿因子，并根据汽油油量补偿因子、动态气量补偿因子和初始的汽油需求油量得到汽油补偿油量。

在本发明的一个实施例中，汽油油量补偿因子通过如下方式得到：根据目标过量空气系数和监测到的实际过量空气系数得到过量空气系数偏差，根据过量空气系数偏差和目标过量空气系数得到汽油油量补偿因子。换言之，例如，将宽域氧传感器监测出的实际过量空气系数与目标过量空气系数相减，便得到喷油误差导致的过量空气系数偏差，进一步将该量空气系数偏差除以目标过量空气系数即可得到需要做出补偿的汽油油量补偿因子。

进一步地，动态气量补偿因子通过如下方式得到：计算实际空气监测量与理论的总体空气需求量之间的空气量偏差，根据双燃料发动机的转速和空气量偏差得到动态气量补偿因子。换言之，例如，考虑到双燃料发动机固有的燃烧特性对边界条件较为敏感，即双燃料发动机边界条件的变化严重影响燃烧情况，因此，需将空气量瞬态跟随特性较差的因素考虑进去，因此需要设置动态气量补偿因子进一步修正因进气量偏差导致的目标过量空气系数发生变化。具体地，该动态气量补偿因子由空气量偏差(理论的总体空气需求量与空气流量计监测出的实际空气监测量之差)与双燃料发动机的转速进行确定，当双燃料发动机处于稳态时，该动态气量补偿因子为1，则表示不需要进行油量补偿。

最后，例如，将汽油油量补偿因子和动态气量补偿因子与理论的总体空气需求量进行相乘，得到汽油补偿油量。

步骤S5：根据汽油补偿油量对汽油喷射量进行调整。

在本发明的一个实施例中，该步骤S5具体包括：判断步骤S4得到的汽油补偿油量是否位于预设的补偿最小油量和预设的补偿最大油量之间，如果是，则根据汽油补偿油量对汽油喷射量进行调整，否则，根据预设的补偿最小油量或预设的补偿最大油量对汽油喷射量进行调整。更为具体地，例如将汽油补偿油量和初始的汽油需求油量共同转换为加电脉宽，然后驱动汽油喷油器进行喷油，以完成油量闭环控制过程。

作为具体的示例，结合图2所示，本发明上述实施例的双燃料发动机的控制方法的主要原理可概述如下：首先根据当前油门踏板开度与发动机转速确定出的总体需求扭矩，计算当前循环内的汽油需求油量和柴油需求油量，再分别乘以各自理论空燃比得到各自的理论空气量，两者相加，便是总体空气需求量；通过空气流量计测量到的空气量，计算当前的过量空气系数，根据宽域氧传感器监测出的过量空气系数值，两者之间的差值除以目标过量空气系数得出对汽油做出补偿的油量因子；考虑到发动机瞬态工作时，其新鲜进气量响应有所滞后，根据进气量偏差，设定动态气量补偿因子；最后将油量补偿因子和气量补偿因子与当前的汽油循环需求量进行相乘，得出汽油补偿量。此油量补偿值必须经过油量限值判断，最终将经限值补偿后的油量转化为加电脉宽，并驱动汽油喷油器，实现双燃料发动机油量闭环控制。因此，该方法采用即时补偿的方法进行油量补偿，提高了油量的补偿速度。

根据本发明所述的双燃料发动机的控制方法，通过对过量空气系数实行闭环控制策略，即时补偿气道喷射汽油的油量误差，保证最终过量空气系数逼近目标过量空气系数值，从而使双燃料发动机能够精确地得到最佳燃烧所需的燃油混合比例，进而使双燃料发动机具有良好的燃烧与排放特性。

图3是根据本发明一个实施例的双燃料发动机的控制***的结构框图。如图3所示，根据本发明一个实施例的双燃料发动机的控制***1000，包括：第一获取模块100、第二获取模块200、第三获取模块300、第四获取模块400和调整模块500。

其中，第一获取模块100用于根据车辆的总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量，并根据初始的汽油需求油量和柴油需求油量确定双燃料发动机理论的总体空气需求量。具体地说，在本发明的一个实施例中，第一获取模块500用于根据双燃料发动机的转速和油门踏板开度确定车辆的总体需求扭矩，并根据车辆的总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量，并根据初始的汽油需求油量和汽油的理论空燃比得到汽油消耗理论空气量，并根据初始的柴油需求油量和柴油的理论空燃比得到柴油消耗理论空气量，并根据汽油消耗理论空气量和柴油消耗理论空气量得到双燃料发动机理论的总体空气需求量。

第二获取模块200对进气量进行监测，并根据实际空气监测量和双燃料发动机理论的总体空气需求量得到过量空气系数。

第三获取模块300用于获取延迟时间系数，并根据延迟时间系数和过量空气系数得到目标过量空气系数。在本发明的一个实施例中，例如，延迟时间系数是根据双燃料发动机的转速和总体需求扭矩共同确定的。

第四获取模块400用于获取汽油油量补偿因子和动态气量补偿因子，并根据汽油油量补偿因子、动态气量补偿因子和初始的汽油需求油量得到汽油补偿油量。

其中，在本发明的一个实施例中，例如，汽油油量补偿因子通过如下方式得到：根据目标过量空气系数和监测到的实际过量空气系数得到过量空气系数偏差，根据过量空气系数偏差和目标过量空气系数得到汽油油量补偿因子。

进一步地，动态气量补偿因子通过如下方式得到：计算实际空气监测量与理论的总体空气需求量之间的空气量偏差，根据双燃料发动机的转速和空气量偏差得到动态气量补偿因子。

调整模块500用于根据汽油补偿油量对汽油喷射量进行调整。

需要说明的是，本发明实施例的双燃料发动机的控制***的具体实现方式与本发明实施例的双燃料发动机的控制方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，不做赘述。

根据本发明实施例的双燃料发动机的控制***，通过对过量空气系数实行闭环控制策略，即时补偿气道喷射汽油的油量误差，保证最终过量空气系数逼近目标过量空气系数值，从而使双燃料发动机能够精确地得到最佳燃烧所需的燃油混合比例，进而使双燃料发动机具有良好的燃烧与排放特性。

进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，该车辆设置有上述实施例所述的双燃料发动机的控制***。该车辆具有良好的燃烧与排放特性。

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的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

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的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据车辆的总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量，并根据所述初始的汽油需求油量和柴油需求油量确定双燃料发动机理论的总体空气需求量；

对进气量进行监测，并根据实际空气监测量和所述双燃料发动机理论的总体空气需求量得到过量空气系数；

获取延迟时间系数，并根据延迟时间系数和所述过量空气系数得到目标过量空气系数；

获取汽油油量补偿因子和动态气量补偿因子，并根据所述汽油油量补偿因子、动态气量补偿因子和所述初始的汽油需求油量得到汽油补偿油量；以及

根据所述汽油补偿油量对汽油喷射量进行调整。

2.根据权利要求1所述的双燃料发动机的控制方法，其特征在于，所述根据车辆的总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量，并根据初始的汽油需求油量和柴油需求油量确定双燃料发动机理论的总体空气需求量，具体包括：

根据所述双燃料发动机的转速和油门踏板开度确定所述车辆的总体需求扭矩；

根据所述车辆的总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量；

根据所述初始的汽油需求油量和汽油的理论空燃比得到汽油消耗理论空气量，并根据所述初始的柴油需求油量和柴油的理论空燃比得到柴油消耗理论空气量；

根据所述汽油消耗理论空气量和所述柴油消耗理论空气量得到所述双燃料发动机理论的总体空气需求量。

3.根据权利要求1所述的双燃料发动机的控制方法，其特征在于，所述延迟时间系数是根据所述双燃料发动机的转速和所述总体需求扭矩共同确定的。

4.根据权利要求1所述的双燃料发动机的控制方法，其特征在于，

所述汽油油量补偿因子通过如下方式得到：

根据所述目标过量空气系数和宽域氧传感器监测到的实际过量空气系数得到过量空气系数偏差；

根据所述过量空气系数偏差和所述目标过量空气系数得到汽油油量补偿因子；

所述动态气量补偿因子通过如下方式得到：

计算实际空气监测量与所述理论的总体空气需求量之间的空气量偏差；

根据所述双燃料发动机的转速和所述空气量偏差得到所述动态气量补偿因子。

5.根据权利要求1所述的双燃料发动机的控制方法，其特征在于，所述根据所述汽油补偿油量对汽油喷射量进行调整，具体包括：

判断所述汽油补偿油量是否位于预设的补偿最小油量和预设的补偿最大油量之间；

如果是，则根据所述汽油补偿油量对汽油喷射量进行调整，否则，根据所述预设的补偿最小油量或所述预设的补偿最大油量对汽油喷射量进行调整。

6.一种双燃料发动机的控制***，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于根据车辆的总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量，并根据所述初始的汽油需求油量和柴油需求油量确定双燃料发动机理论的总体空气需求量；

第二获取模块，对进气量进行监测，并根据实际空气监测量和所述双燃料发动机理论的总体空气需求量得到过量空气系数；

第三获取模块，用于获取延迟时间系数，并根据延迟时间系数和所述过量空气系数得到目标过量空气系数；

第四获取模块，用于获取汽油油量补偿因子和动态气量补偿因子，并根据所述汽油油量补偿因子、动态气量补偿因子和所述初始的汽油需求油量得到汽油补偿油量；以及

调整模块，用于根据所述汽油补偿油量对汽油喷射量进行调整。

7.根据权利要求6所述的双燃料发动机的控制***，其特征在于，所述第一获取模块用于根据所述双燃料发动机的转速和油门踏板开度确定所述车辆的总体需求扭矩，并根据所述车辆的总体需求扭矩得到初始的汽油需求油量和柴油需求油量，并根据所述初始的汽油需求油量和汽油的理论空燃比得到汽油消耗理论空气量，并根据所述初始的柴油需求油量和柴油的理论空燃比得到柴油消耗理论空气量，并根据所述汽油消耗理论空气量和所述柴油消耗理论空气量得到所述双燃料发动机理论的总体空气需求量。

8.根据权利要求6所述的双燃料发动机的控制***，其特征在于，所述延迟时间系数是根据所述双燃料发动机的转速和所述总体需求扭矩共同确定的。

9.根据权利要求6所述的双燃料发动机的控制***，其特征在于，

所述汽油油量补偿因子通过如下方式得到：

根据所述目标过量空气系数和宽域氧传感器监测到的实际过量空气系数得到过量空气系数偏差；

根据所述过量空气系数偏差和所述目标过量空气系数得到汽油油量补偿因子；

所述动态气量补偿因子通过如下方式得到：

计算实际空气监测量与所述理论的总体空气需求量之间的空气量偏差；

根据所述双燃料发动机的转速和所述空气量偏差得到所述动态气量补偿因子。

10.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求6-9任一项所述的双燃料发动机的控制***。