CN106812613A - 双燃料发动机的控制方法、***及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双燃料发动机的控制方法、***及车辆，该方法包括：检测挡位信号；根据挡位信号确定车辆的运行模式；如果车辆的运行模式为前进挡行驶模式，则根据车辆需求扭矩的变化调整双燃料发动机的工作气缸的数量。本发明的方法能够使汽油快速的参与燃烧，拓展双燃料模式的运行区域，并能够提升燃油经济性，降低污染物的排放量。

Description

双燃料发动机的控制方法、***及车辆

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、***及车辆。

背景技术

内燃机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大(达100kW/升)的原动机，所以应用广泛，全世界保有量已超过十几亿台。国际汽车和内燃机界普遍认为，在可预见的未来，内燃机仍是汽车等动力装置的主要原动机，石油仍是内燃机的主要燃料。

内燃机作为汽车、机车、轮船、农用机械(农用车)、工程机械及军用车辆等移动装置的主要动力源，是我国石油的主要消费需求。2006年我国石油进口依赖度已达47％。内燃机的石油消费量约占我国石油总消费量的66％以上，但我国目前内燃机的能源利用率很低。据统计，我国内燃机燃油消耗率平均为每千瓦小时0.22～0.35公斤，但能源利用率与国外先进机型相比要低20％左右，每年多耗油3000万吨以上，相当于年石油消费量的六分之一。因此，内燃机的节能是国家节能工作的主战场之一，开展内燃机的节能研究事关国家能源安全，意义极为重大。

内燃机也是大气环境、特别是城市大气环境的主要污染源。上海城区内机动车排放的一氧化碳CO、碳氢化合物HC和氮氧化物NOx分担率分别为86％、90％和56％，北京在非采暖期，机动车排放的CO、HC和NOx分担率分别为60％、86.8％和54.7％。内燃机排气中含有的未燃HC、CO、醛类化合物、NOx及微粒物Soot等多种有害成分，HC与NOx在太阳光照射下会引起光化学反应，形成光化学烟雾，刺激眼睛和喉咙，阻碍植物生长。内燃机排出的微粒物(PM)，一般小于1微米，可吸入到人肺的底部，微粒中的多环芳烃，如苯并芘是致癌物质，威胁人的健康。国家环保局提供的数据表明，全世界20个大气质量最差的城市中，中国占了16个。汽车内燃机所带来的环境污染是我国社会和经济可持续发展中必须解决的重大问题。为了满足愈加严格的排放法规，内燃机都需要借助于“尾气净化设备”。随着排放法规越来越严格，后处理设备也变得愈来愈复杂，其价格大约占原发动机成本的40-90％。特别是它需要消耗大量的贵金属。具美国权威机构统计，全世界汽车工业每年消耗的贵金属大约占总消耗的54％，而世界贵金属资源非常有限，贵金属早已成为各大汽车公司实施金融运作的重要物质。

因此，对于以石油燃料为主的发动机，提升其热效率、降低油耗以及降低排放成为各个车企及发动机生产企业亟待解决的问题。

然而，目前的双燃料发动机THC(total hydrocarbons，总烃)排放较高，排温较低时DOC(Diesel Oxidation Catalyst，柴油氧化催化剂)效率较低，不能有效氧化所排出的THC，致使污染物排量超标。双燃料模式运行区域较窄，较低负荷要进入到纯柴油模式，导致对柴油的依赖度较高，且颗粒物和NOx排放不能得到有效的控制，还要频繁切换工作模式，照顾两种燃烧模式也会给发动机燃烧***的设计工作带来巨大的挑战。

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，该方法能够使汽油快速的参与燃烧，拓展双燃料模式的运行区域，并能够提升燃油经济性，降低污染物的排放量。

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：检测挡位信号；根据所述挡位信号确定车辆的运行模式；如果所述车辆的运行模式为前进挡行驶模式，则根据车辆需求扭矩的变化调整所述双燃料发动机的工作气缸的数量。

进一步的，所述双燃料发动机的工作气缸的数量随所述车辆需求扭矩的增大而增加。

进一步的，所述双燃料发动机具有四个气缸，所述根据车辆需求扭矩的变化调整所述双燃料发动机的工作气缸的数量，进一步包括：判断所述车辆需求扭矩所在的扭矩区间；如果位于第一扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为1个，如果位于第二扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为2个，如果位于第三扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为3个，如果位于第四扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为4个，其中，所述第一扭矩区间的上限小于所述第二扭矩区间的下限，所述第二扭矩区间的上限小于所述第三扭矩区间的下限，所述第三扭矩区间的上限小于所述第四扭矩区间的下限。

进一步的，当所述车辆处于加速行驶过程时，还包括：如果所述车辆需求扭矩上升至所述第一扭矩区间和所述第二扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为1个；如果所述车辆需求扭矩上升至所述第二扭矩区间和所述第三扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为2个；如果所述车辆需求扭矩上升至所述第三扭矩区间和所述第四扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为3个。

进一步的，当所述车辆处于减速行驶过程时，还包括：如果所述车辆需求扭矩下降至所述第一扭矩区间和所述第二扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为2个；如果所述车辆需求扭矩下降至所述第二扭矩区间和所述第三扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为3个；如果所述车辆需求扭矩下降至所述第三扭矩区间和所述第四扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为4个。

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，在无法改变发动机负荷的情况下，改变单缸负荷以实现对燃烧模式、排温、缸内温度的精确控制，可使汽油能够快速的参与燃烧，拓展双燃料模式的运行区域，通过不同的工作缸数和分缸负荷控制，提高燃油经济性，降低排放物，另外，该方法能够提升排气温度，提高排气催化转化器的转化效率，降低发动机积碳的产生。

本发明的另一个目的在于提出一种双燃料发动机的控制***，该***能够使汽油快速的参与燃烧，拓展双燃料模式的运行区域，并能够提升燃油经济性，降低污染物的排放量。

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***，包括：检测模块，用于检测挡位信号；运行模式确定模块，用于根据所述挡位信号确定车辆的运行模式；控制模块，用于在所述车辆的运行模式为前进挡行驶模式时，根据车辆需求扭矩的变化调整所述双燃料发动机的工作气缸的数量。

进一步的，所述双燃料发动机的工作气缸的数量随所述车辆需求扭矩的增大而增加。

进一步的，所述双燃料发动机具有四个气缸，所述控制模块用于：判断所述车辆需求扭矩所在的扭矩区间；如果位于第一扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为1个，如果位于第二扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为2个，如果位于第三扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为3个，如果位于第四扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为4个，其中，所述第一扭矩区间的上限小于所述第二扭矩区间的下限，所述第二扭矩区间的上限小于所述第三扭矩区间的下限，所述第三扭矩区间的上限小于所述第四扭矩区间的下限。

进一步的，当所述车辆处于加速行驶过程时，所述控制模块还用于：当所述车辆需求扭矩上升至所述第一扭矩区间和所述第二扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为1个；当所述车辆需求扭矩上升至所述第二扭矩区间和所述第三扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为2个；当所述车辆需求扭矩上升至所述第三扭矩区间和所述第四扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为3个，当所述车辆处于减速行驶过程时，所述控制模块还用于：当所述车辆需求扭矩下降至所述第一扭矩区间和所述第二扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为2个；当所述车辆需求扭矩下降至所述第二扭矩区间和所述第三扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为3个；当所述车辆需求扭矩下降至所述第三扭矩区间和所述第四扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为4个。

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。

本发明的另一个目的在于提出一种车辆，该车辆能够使汽油快速的参与燃烧，拓展双燃料模式的运行区域，并能够提升燃油经济性，降低污染物的排放量。

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方法的结构框图。

附图标记说明：

100-双燃料发动机的控制***、110-检测模块、120-运行模式确定模块、130-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。

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是根据本发明另一个实施例的双燃料发动机的控制方法的详细流程图。需要说明的是，本发明实施例所述的双燃料发动机例如为具有两个及两个以上工作气缸的双燃料发动机。

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

S1：检测挡位信号。

S2：根据挡位信号确定车辆的运行模式。

S3：如果车辆的运行模式为前进挡行驶模式，则根据车辆需求扭矩的变化调整双燃料发动机的工作气缸的数量。其中，在本发明的一个实施例中，双燃料发动机的工作气缸的数量随车辆需求扭矩的增大而增加。

更为具体地，在本发明的一个实施例中，例如双燃料发动机具有四个气缸，则在步骤S3中，根据车辆需求扭矩的变化调整双燃料发动机的工作气缸的数量，进一步包括：判断车辆需求扭矩所在的扭矩区间；如果位于第一扭矩区间(对应于图2中的区域1)内，则工作气缸的数量为1个，即三个气缸停止工作，如果位于第二扭矩区间(对应于图2中的区域2)内，则工作气缸的数量为2个，即两个气缸停止工作，如果位于第三扭矩区间(对应于图2中的区域3)内，则工作气缸的数量为3个，即1个气缸停止工作，如果位于第四扭矩区间(对应于图2中的区域4)内，则工作气缸的数量为4个，即所有气缸均工作，没有停止工作的气缸。其中，第一扭矩区间的上限小于第二扭矩区间的下限，第二扭矩区间的上限小于第三扭矩区间的下限，第三扭矩区间的上限小于第四扭矩区间的下限。

进一步地，当车辆处于加速行驶过程时，即发动机加速运行，对扭矩的需求也随之增加，基于此，该方法还包括：如果车辆需求扭矩上升至第一扭矩区间和第二扭矩区间之间时，工作气缸的数量为1个，即三个气缸停止工作；如果车辆需求扭矩上升至第二扭矩区间和第三扭矩区间之间时，工作气缸的数量为2个，即两个气缸停止工作；如果车辆需求扭矩上升至第三扭矩区间和第四扭矩区间之间时，工作气缸的数量为3个，即1个气缸停止工作。需要说明的是，在该过程中，保证了每个气缸开始工作时的负荷都处于相对较高的水平，保证排温使氧化催化器能够高效工作，以实现极低的排放，保证较高的燃烧效率以降低油耗。进一步地，负荷从低向高过渡时，触及过渡边界的下限时开始开启需增加的气缸介入工作，此时需降低开启新的气缸前工作的气缸的负荷以保证新开启气缸与开启前工作的气缸的有效功一致，新气缸开启后与开启前工作的气缸所做功一致，但由于缸内热氛围的差异，气缸间的控制策略存在差异，新开启气缸热氛围较低，开启前工作的气缸热氛围较高，随着时间的推移最终趋向一致，需对喷油策略分缸控制以实现输出功的一致，在过渡区域内实现策略的统一。

另一方面，当车辆处于减速行驶过程时，即发动机减速运行，对扭矩的需求也随之减小，基于此，该方法还包括：如果车辆需求扭矩下降至第一扭矩区间和第二扭矩区间之间时，工作气缸的数量为2个，即两个气缸停止工作；如果车辆需求扭矩下降至第二扭矩区间和第三扭矩区间之间时，工作气缸的数量为3个，即1个气缸停止工作；如果车辆需求扭矩下降至第三扭矩区间和第四扭矩区间之间时，工作气缸的数量为4个，即所有气缸均工作，没有停止工作的气缸。换言之，负荷从高向低过渡时与上述的负荷从高向低过渡的过程相似，负荷触及过渡边界的上限时关闭所需关闭的气缸，正在工作的气缸负荷全部提升以保证输出的负荷稳定不变，正在工作的气缸由于负荷的突然提升气缸所处的热氛围和进入的空气流量与标定状态存在差异，此时依然需要对喷油策略作出动态补偿，随着时间的推移温度和气量趋于标定状态，在过渡区域内过渡到稳定工作策略。

在一些示例中，如果判断车辆处于运动模式则不进行停缸操作。

根据本发明实施例的双燃料发动机的控制方法，在无法改变发动机负荷的情况下，改变单缸负荷以实现对燃烧模式、排温、缸内温度的精确控制，可使汽油能够快速的参与燃烧，拓展双燃料模式的运行区域，通过不同的工作缸数和分缸负荷控制，提高燃油经济性，降低排放物，另外，该方法能够提升排气温度，提高排气催化转化器的转化效率，降低发动机积碳的产生。

进一步地，如图3所示，本发明的实施例公开了一种双燃料发动机的控制***100，包括：检测模块110、运行模式确定模块120和控制模块130。

具体而言，检测模块110用于检测挡位信号。运行模式确定模块120用于根据挡位信号确定车辆的运行模式。控制模块120用于在车辆的运行模式为前进挡行驶模式时，根据车辆需求扭矩的变化调整双燃料发动机的工作气缸的数量。其中，在本发明的一个实施例中，双燃料发动机的工作气缸的数量随车辆需求扭矩的增大而增加。

更为具体地，例如双燃料发动机具有四个气缸，控制模块130用于：判断车辆需求扭矩所在的扭矩区间；如果位于第一扭矩区间内，则工作气缸的数量为1个，即三个气缸停止工作，如果位于第二扭矩区间内，则工作气缸的数量为2个，即两个气缸停止工作，如果位于第三扭矩区间内，则工作气缸的数量为3个，即1个气缸停止工作，如果位于第四扭矩区间内，则工作气缸的数量为4个，即所有气缸均工作，没有停止工作的气缸。其中，第一扭矩区间的上限小于第二扭矩区间的下限，第二扭矩区间的上限小于第三扭矩区间的下限，第三扭矩区间的上限小于第四扭矩区间的下限。

进一步地，当车辆处于加速行驶过程时，即发动机加速运行，对扭矩的需求也随之增加，基于此，控制模块130还用于：当车辆需求扭矩上升至第一扭矩区间和第二扭矩区间之间时，工作气缸的数量为1个，即三个气缸停止工作；当车辆需求扭矩上升至第二扭矩区间和第三扭矩区间之间时，工作气缸的数量为2个，即两个气缸停止工作；当车辆需求扭矩上升至第三扭矩区间和第四扭矩区间之间时，工作气缸的数量为3个，即1个气缸停止工作。需要说明的是，在该过程中，保证了每个气缸开始工作时的负荷都处于相对较高的水平，保证排温使氧化催化器能够高效工作，以实现极低的排放，保证较高的燃烧效率以降低油耗。进一步地，负荷从低向高过渡时，触及过渡边界的下限时开始开启需增加的气缸介入工作，此时需降低开启新的气缸前工作的气缸的负荷以保证新开启气缸与开启前工作的气缸的有效功一致，新气缸开启后与开启前工作的气缸所做功一致，但由于缸内热氛围的差异，气缸间的控制策略存在差异，新开启气缸热氛围较低，开启前工作的气缸热氛围较高，随着时间的推移最终趋向一致，需对喷油策略分缸控制以实现输出功的一致，在过渡区域内实现策略的统一。

另一方面，当车辆处于减速行驶过程时，即发动机减速运行，对扭矩的需求也随之减小，基于此，控制模块130还用于：当车辆需求扭矩下降至第一扭矩区间和第二扭矩区间之间时，工作气缸的数量为2个，即两个气缸停止工作；当车辆需求扭矩下降至第二扭矩区间和第三扭矩区间之间时，工作气缸的数量为3个，即1个气缸停止工作；当车辆需求扭矩下降至第三扭矩区间和第四扭矩区间之间时，工作气缸的数量为4个，即所有气缸均工作，没有停止工作的气缸。换言之，负荷从高向低过渡时与上述的负荷从高向低过渡的过程相似，负荷触及过渡边界的上限时关闭所需关闭的气缸，正在工作的气缸负荷全部提升以保证输出的负荷稳定不变，正在工作的气缸由于负荷的突然提升气缸所处的热氛围和进入的空气流量与标定状态存在差异，此时依然需要对喷油策略作出动态补偿，随着时间的推移温度和气量趋于标定状态，在过渡区域内过渡到稳定工作策略。

在一些示例中，控制模块130还用于在判断车辆处于运动模式时，不进行停缸操作。

根据本发明实施例的双燃料发动机的控制***，在无法改变发动机负荷的情况下，改变单缸负荷以实现对燃烧模式、排温、缸内温度的精确控制，可使汽油能够快速的参与燃烧，拓展双燃料模式的运行区域，通过不同的工作缸数和分缸负荷控制，提高燃油经济性，降低排放物，另外，该***能够提升排气温度，提高排气催化转化器的转化效率，降低发动机积碳的产生。

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。

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***。该车辆在无法改变发动机负荷的情况下，改变单缸负荷以实现对燃烧模式、排温、缸内温度的精确控制，可使汽油能够快速的参与燃烧，拓展双燃料模式的运行区域，通过不同的工作缸数和分缸负荷控制，提高燃油经济性，降低排放物，另外，该车辆能够提升排气温度，提高排气催化转化器的转化效率，降低发动机积碳的产生。

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：

检测挡位信号；

根据所述挡位信号确定车辆的运行模式；

如果所述车辆的运行模式为前进挡行驶模式，则根据车辆需求扭矩的变化调整所述双燃料发动机的工作气缸的数量。

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，所述双燃料发动机的工作气缸的数量随所述车辆需求扭矩的增大而增加。

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，所述双燃料发动机具有四个气缸，所述根据车辆需求扭矩的变化调整所述双燃料发动机的工作气缸的数量，进一步包括：

判断所述车辆需求扭矩所在的扭矩区间；

如果位于第一扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为1个，如果位于第二扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为2个，如果位于第三扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为3个，如果位于第四扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为4个，

其中，所述第一扭矩区间的上限小于所述第二扭矩区间的下限，所述第二扭矩区间的上限小于所述第三扭矩区间的下限，所述第三扭矩区间的上限小于所述第四扭矩区间的下限。

4.根据权利要求3所述的双燃料发动机的控制方法，其特征在于，当所述车辆处于加速行驶过程时，还包括：

如果所述车辆需求扭矩上升至所述第一扭矩区间和所述第二扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为1个；

如果所述车辆需求扭矩上升至所述第二扭矩区间和所述第三扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为2个；

如果所述车辆需求扭矩上升至所述第三扭矩区间和所述第四扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为3个。

5.根据权利要求3所述的双燃料发动机的控制方法，其特征在于，当所述车辆处于减速行驶过程时，还包括：

如果所述车辆需求扭矩下降至所述第一扭矩区间和所述第二扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为2个；

如果所述车辆需求扭矩下降至所述第二扭矩区间和所述第三扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为3个；

如果所述车辆需求扭矩下降至所述第三扭矩区间和所述第四扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为4个。

6.一种双燃料发动机的控制***，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测挡位信号；

运行模式确定模块，用于根据所述挡位信号确定车辆的运行模式；

控制模块，用于在所述车辆的运行模式为前进挡行驶模式时，根据车辆需求扭矩的变化调整所述双燃料发动机的工作气缸的数量。

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，所述双燃料发动机的工作气缸的数量随所述车辆需求扭矩的增大而增加。

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，所述双燃料发动机具有四个气缸，所述控制模块用于：

判断所述车辆需求扭矩所在的扭矩区间；

如果位于第一扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为1个，如果位于第二扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为2个，如果位于第三扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为3个，如果位于第四扭矩区间内，则所述工作气缸的数量为4个，

其中，所述第一扭矩区间的上限小于所述第二扭矩区间的下限，所述第二扭矩区间的上限小于所述第三扭矩区间的下限，所述第三扭矩区间的上限小于所述第四扭矩区间的下限。

9.根据权利要求8所述的双燃料发动机的控制***，其特征在于，当所述车辆处于加速行驶过程时，所述控制模块还用于：

当所述车辆需求扭矩上升至所述第一扭矩区间和所述第二扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为1个；

当所述车辆需求扭矩上升至所述第二扭矩区间和所述第三扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为2个；

当所述车辆需求扭矩上升至所述第三扭矩区间和所述第四扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为3个，

当所述车辆处于减速行驶过程时，所述控制模块还用于：

当所述车辆需求扭矩下降至所述第一扭矩区间和所述第二扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为2个；

当所述车辆需求扭矩下降至所述第二扭矩区间和所述第三扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为3个；

当所述车辆需求扭矩下降至所述第三扭矩区间和所述第四扭矩区间之间时，所述工作气缸的数量为4个。

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***。