CN111412058A - 一种甲醇发动机进气控制方法及*** - Google Patents

一种甲醇发动机进气控制方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种甲醇发动机进气控制方法及***，涉及车辆发动机领域。本发明先采集发动机的工作状态信息，然后根据发动机的工作状态信息确定发动机的目标进气温度，之后从预置存储模块中查找与发动机的目标进气温度对应的旁通阀开度，其中，预置存储模块中预先存储有发动机的目标进气温度和旁通阀开度的对应关系，最后依据查找到的旁通阀开度对旁通阀进行参数调整。本发明通过对发动机进气***进行优化控制，实时调整发动机的进气温度，从而能够在发动机不同工况下最大程度满足发动机进气道中甲醇燃料气化所需要的热量，改善甲醇在进气道内的气化，从而保证甲醇燃料与空气在进气门开启并进入气缸后，在气流的作用下能够充分混合。

Description

一种甲醇发动机进气控制方法及***
技术领域
本发明涉及车辆发动机领域，特别是涉及一种甲醇发动机进气控制方法及***。
背景技术
随着我国经济建设的稳步发展，能源燃料的供需矛盾日趋加剧，替代燃料的问题随此而引起了广泛重视。在寻求替代燃料的过程中，甲醇燃料显现出独特的优势，在政府和地方相关部门的大力支持下，经过多年的努力，我国甲醇燃料的研究开发取得了巨大成就。
现有重型甲醇发动机开发通常借用了现有成熟的重型柴油发动机基础，一般为六缸及以上发动机。由于甲醇燃料特性，一般采用了类似汽油的燃烧模式，因此采用以下技术路线：燃油进气道喷射+当量比燃烧+火花点火；在重型甲醇发动机开发过程中，由于甲醇燃料气化潜热大(1.1MJ/kg)的特点，因此喷嘴需要布置在缸盖进气道或进气歧管上，并且在进气门关闭状态喷射甲醇，保证甲醇能够尽可能落在进气道内温度比较高的位置，从而保证甲醇进入气缸前充分气化与空气充分混合。
在甲醇发动机开发过程中，由于甲醇发动机为当量比燃烧和甲醇燃料气化潜热大的特点，在实际甲醇供给过程中，采用的在进气门关闭状态喷射甲醇，虽然甲醇喷射落在了进气道高温位置，但是由于甲醇热值较低，甲醇喷射量是汽油的2.19倍左右，且气化潜热是汽油的3.5倍，因此仍然会有比较大的一部分甲醇以液体形态附着在进气道壁面上，从而导致气门打开时，部分甲醇以液滴形态进入气缸，混合气不能够充分混合，未燃甲醇排放比较高，使得发动机经济性和排放性较低。
发明内容
本发明第一方面的目的是要提供一种甲醇发动机进气控制方法，解决现有技术中甲醇燃料在发动机缸内不能与空气充分混合的问题。
本发明第一方面的进一步目的是要提高发动机的进气温度的准确性。
本发明第二方面的目的是要提供一种甲醇发动机进气控制***。
根据本发明第一方面的目的，本发明提供了一种甲醇发动机进气控制方法，包括：
采集发动机的工作状态信息；
根据所述发动机的工作状态信息确定所述发动机的目标进气温度；
从预置存储模块中查找与所述发动机的目标进气温度对应的旁通阀开度，其中，所述预置存储模块中预先存储有所述发动机的目标进气温度和旁通阀开度的对应关系；
依据查找到的所述旁通阀开度对所述旁通阀进行参数调整，以改变所述发动机的进气温度。
可选地，依据查找到的所述旁通阀开度对所述旁通阀进行参数调整之后，还包括：
检测所述发动机的实际进气温度；
判断所述发动机的实际进气温度是否满足所述目标进气温度；
若不满足，则再次对所述旁通阀进行参数调整。
可选地，若不满足，则再次对所述旁通阀进行参数调整，具体包括：
在所述发动机的实际进气温度低于所述目标进气温度时，将所述旁通阀的开度调大第一预设阈值；
在所述发动机的实际进气温度大于所述目标进气温度时，将所述旁通阀的开度调小第二预设阈值。
可选地，所述发动机的工作状态信息包括所述发动机当前工况下的甲醇喷射量和所述发动机的爆震参数。
可选地，当所述发动机当前工况下的甲醇喷射量不变时，所述发动机的爆震参数越低，则所述发动机的目标进气温度越高；
当所述发动机的爆震参数不变时，所述发动机当前工况下的甲醇喷射量越多，则所述发动机的目标进气温度越高。
根据本发明第二方面的目的，本发明还提供了一种甲醇发动机进气控制***，包括由发动机、涡轮增压机、中冷器和节气门依次连接形成的主回路，
还包括旁通阀，具有进气口和出气口，所述进气口与所述涡轮增压机的出口连接，出气口与所述节气门的进气口连接；
检测单元，用于采集发动机的工作状态信息；
控制单元，与所述检测单元信号连接，用于接收所述检测单元发送的所述发动机的工作状态信息，并根据所述发动机的工作状态信息确定所述发动机的目标进气温度，然后从预置存储模块中查找与所述发动机的目标进气温度对应的旁通阀开度，其中，所述预置存储模块中预先存储有所述发动机的目标进气温度和旁通阀开度的对应关系，最后依据查找到的所述旁通阀开度对所述旁通阀进行参数调整，以改变所述发动机的进气温度，其中，所述预设存储模块和所述旁通阀均与所述控制单元信号连接。
可选地，
所述检测单元，还用于检测所述发动机的实际进气温度，并发送给所述控制单元；
所述控制单元，还用于在判定所述发动机的实际进气温度不满足目标进气温度时，再次对所述旁通阀进行参数调整。
可选地，
所述控制单元配置成在所述发动机的实际进气温度低于所述目标进气温度时，将所述旁通阀的开度调大第一预设阈值、在所述发动机的实际进气温度大于所述目标进气温度时，将所述旁通阀的开度调小第二预设阈值。
可选地，所述发动机的工作状态信息包括所述发动机当前工况下的甲醇喷射量和所述发动机的爆震参数。
可选地，当所述发动机当前工况下的甲醇喷射量不变时，所述发动机的爆震参数越低，则所述发动机的目标进气温度越高；
当所述发动机的爆震参数不变时，所述发动机当前工况下的甲醇喷射量越多，则所述发动机的目标进气温度越高。
本发明先采集发动机的工作状态信息，然后根据发动机的工作状态信息确定发动机的目标进气温度，之后从预置存储模块中查找与发动机的目标进气温度对应的旁通阀开度，其中，预置存储模块中预先存储有发动机的目标进气温度和旁通阀开度的对应关系，最后依据查找到的旁通阀开度对旁通阀进行参数调整，以改变发动机的进气温度。本发明通过对发动机的进气***进行优化控制，实时调整发动机的进气温度，从而能够在发动机不同工况下最大程度满足发动机进气道中甲醇燃料气化所需要的热量，改善甲醇在进气道内的气化，从而保证甲醇燃料与空气在发动机进气门开启并进入气缸后，在气流的作用下能够充分混合，提高了发动机的经济性和排放性。
进一步地，本发明在对旁通阀进行参数调整之后再次检测发动机的实际进气温度，并在发动机的实际进气温度不满足目标进气温度时再次对旁通阀进行参数调整。本发明能够提高发动机进气温度的准确性，从而可以使得甲醇与空气混合更均匀。
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甲醇发动机进气控制方法的示意性流程图；
图2是根据本发明另一个实施例的甲醇发动机进气控制方法的示意性流程图；
图3是根据本发明一个实施例的甲醇发动机进气控制***的示意性结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
图1是根据本发明一个实施例的甲醇发动机进气控制方法的示意性流程图。如图所示，在一个具体地实施例中，甲醇发动机进气控制方法一般性地包括以下步骤：
S10，采集发动机的工作状态信息，其中，发动机的工作状态信息包括发动机当前工况下的甲醇喷射量和发动机的爆震参数；
S20，根据发动机的工作状态信息确定发动机的目标进气温度；
S30，从预置存储模块中查找与发动机的目标进气温度对应的旁通阀开度，其中，预置存储模块中预先存储有发动机的目标进气温度和旁通阀开度的对应关系；
S40，依据查找到的旁通阀开度对旁通阀进行参数调整，以改变发动机的进气温度。
现有技术中的旁通阀仅起到了开关作用，而本发明利用现有的旁通阀对其开度进行控制从而对发动机的进气温度进行调节，本发明正是认识到了这一点，在不改变现有结构的基础上结合控制方法从而达到了对发动机进气温度调节的目的，结构简单，不需要增加额外的开发成本。
进一步地，本发明通过对发动机的进气***进行优化控制，实时调整发动机的进气温度，从而能够在发动机不同工况下最大程度满足发动机进气道中甲醇燃料气化所需要的热量，改善甲醇在进气道内的气化，从而保证甲醇燃料与空气在发动机进气门开启并进入气缸后，在气流的作用下能够充分混合，提高了发动机的经济性和排放性。
图2是根据本发明另一个实施例的甲醇发动机进气控制方法的示意性流程图。如图2所示，在另一个实施例中，依据查找到的旁通阀开度对旁通阀进行参数调整之后，还包括以下步骤：
S50，检测发动机的实际进气温度；
S60，判断发动机的实际进气温度是否满足目标进气温度；
S70，若不满足，则再次对旁通阀进行参数调整。
本发明能够提高发动机进气温度的准确性，从而可以使得甲醇与空气混合更均匀。
进一步地，若不满足，则再次对旁通阀进行参数调整，具体包括以下步骤：
在发动机的实际进气温度低于目标进气温度时，将旁通阀的开度调大第一预设阈值、在发动机的实际进气温度大于目标进气温度时，将旁通阀的开度调小第二预设阈值，其中，第一预设阈值和第二预设阈值根据发动机的具体工况进行设定。
也就是说，本发明在对旁通阀的开度进行调整之后会再次检测发动机的进气温度，在发动机的进气温度与目标进气温度有偏差时，通过对旁通阀的开度进行微调，也就是重新修正旁通阀的开度，从而使得发动机的进气温度满足发动机当前工况下的进气温度要求，进一步使得甲醇与空气混合更充分。
具体地，当发动机当前工况下的甲醇喷射量不变时，发动机的爆震参数越低，则发动机的目标进气温度越高；当发动机的爆震参数不变时，发动机当前工况下的甲醇喷射量越多，则发动机的目标进气温度越高。也就是说，甲醇喷射量越多时，目标进气温度越高越好，但是目标进气温度太高的话会引起发动机缸内爆震。因此需要结合发动机的甲醇喷射量以及发动机的爆震参数来综合确定发动机的目标进气温度。
图3是根据本发明一个实施例的甲醇发动机进气控制***的示意性结构图。如图3所示，在一个具体地实施例中，本发明还提供了一种甲醇发动机进气控制***100，包括由发动机1、涡轮增压机2、中冷器3和节气门4依次连接形成的主回路，另外，还包括旁通阀5、检测单元6和控制单元7，旁通阀5具有进气口和出气口，其进气口与涡轮增压机2的出口连接，其出气口与节气门4的进气口连接。检测单元6用于采集发动机1的工作状态信息。控制单元7与检测单元6信号连接，用于接收检测单元6发送的发动机1的工作状态信息，并根据发动机1的工作状态信息确定发动机1的目标进气温度，然后从预置存储模块8中查找与发动机1的目标进气温度对应的旁通阀5开度，其中，预置存储模块8中预先存储有发动机1的目标进气温度和旁通阀5开度的对应关系，最后依据查找到的旁通阀5开度对旁通阀5进行参数调整，以改变发动机1的进气温度，其中，预设存储模块8和旁通阀5均与控制单元7信号连接。检测单元6包括温度传感器，其设置在中冷器3和节气门4之间，控制单元7为ECU控制器。
本发明通过增加旁通管路，其进气口设置在在涡轮增压机2后、中冷器3前，出气口设置在中冷器3后、节气门4前。在旁通阀5打开时，部分压缩空气可以不通过中冷器3，直接通过旁通阀5直接到达节气门4前，有效降低进气损失。另外，本发明通过设置在节气门4前的检测单元6检测空气温度，并反馈给控制单元7，控制单元7根据温度信号控制旁通阀5的开度，从而控制节气门4前的空气温度，最终根据发动机1不同工况下的需求对发动机1的进气温度进行最优控制。进一步地，由于部分压缩空气不需要中冷器3冷却，可以适当减少风扇功率，优化整车热管理，从而降低中冷部分的功率损失。
具体地，检测单元6还用于检测发动机1的实际进气温度，并发送给控制单元7。控制单元7还用于在判定发动机1的实际进气温度不满足目标进气温度时，再次对旁通阀5进行参数调整。
进一步地，控制单元7配置成在发动机1的实际进气温度低于目标进气温度时，将旁通阀5的开度调大第一预设阈值、在发动机1的实际进气温度大于目标进气温度时，将旁通阀5的开度调小第二预设阈值。
本发明充分利用增压空气温度较高及甲醇燃料气化潜热较大的特点，主要通过对发动机1的进气***进行合理控制，从而优化整车热管理，降低中冷器4的功率消耗，减少进气***泵气损失，进而提高了发动机1的燃烧经济性。并且通过对发动机1不同工况下进气温度的合理控制，能够有效改善甲醇气化，提高甲醇与空气混合均匀性，从而提高发动机1的排放性及经济性。此外，本发明结构改动小，容易实现，且对发动机1性能提升效果明显。
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 (10)

1.一种甲醇发动机进气控制方法，其特征在于，包括：
采集发动机的工作状态信息；
根据所述发动机的工作状态信息确定所述发动机的目标进气温度；
从预置存储模块中查找与所述发动机的目标进气温度对应的旁通阀开度，其中，所述预置存储模块中预先存储有所述发动机的目标进气温度和旁通阀开度的对应关系；
依据查找到的所述旁通阀开度对所述旁通阀进行参数调整，以改变所述发动机的进气温度。
2.根据权利要求1所述的甲醇发动机进气控制方法，其特征在于，依据查找到的所述旁通阀开度对所述旁通阀进行参数调整之后，还包括：
检测所述发动机的实际进气温度；
判断所述发动机的实际进气温度是否满足所述目标进气温度；
若不满足，则再次对所述旁通阀进行参数调整。
3.根据权利要求2所述的甲醇发动机进气控制方法，其特征在于，若不满足，则再次对所述旁通阀进行参数调整，具体包括：
在所述发动机的实际进气温度低于所述目标进气温度时，将所述旁通阀的开度调大第一预设阈值；
在所述发动机的实际进气温度大于所述目标进气温度时，将所述旁通阀的开度调小第二预设阈值。
4.根据权利要求1所述的甲醇发动机进气控制方法，其特征在于，
所述发动机的工作状态信息包括所述发动机当前工况下的甲醇喷射量和所述发动机的爆震参数。
5.根据权利要求4所述的甲醇发动机进气控制方法，其特征在于，
当所述发动机当前工况下的甲醇喷射量不变时，所述发动机的爆震参数越低，则所述发动机的目标进气温度越高；
当所述发动机的爆震参数不变时，所述发动机当前工况下的甲醇喷射量越多，则所述发动机的目标进气温度越高。
6.一种甲醇发动机进气控制***，其特征在于，包括由发动机、涡轮增压机、中冷器和节气门依次连接形成的主回路，
还包括旁通阀，具有进气口和出气口，所述进气口与所述涡轮增压机的出口连接，所述出气口与所述节气门的进气口连接；
检测单元，用于采集发动机的工作状态信息；
控制单元，与所述检测单元信号连接，用于接收所述检测单元发送的所述发动机的工作状态信息，并根据所述发动机的工作状态信息确定所述发动机的目标进气温度，然后从预置存储模块中查找与所述发动机的目标进气温度对应的旁通阀开度，其中，所述预置存储模块中预先存储有所述发动机的目标进气温度和旁通阀开度的对应关系，最后依据查找到的所述旁通阀开度对所述旁通阀进行参数调整，以改变所述发动机的进气温度，其中，所述预设存储模块和所述旁通阀均与所述控制单元信号连接。
7.根据权利要求6所述的甲醇发动机进气控制***，其特征在于，
所述检测单元，还用于检测所述发动机的实际进气温度，并发送给所述控制单元；
所述控制单元，还用于在判定所述发动机的实际进气温度不满足所述目标进气温度时，再次对所述旁通阀进行参数调整。
8.根据权利要求7所述的甲醇发动机进气控制***，其特征在于，
所述控制单元配置成在所述发动机的实际进气温度低于所述目标进气温度时，将所述旁通阀的开度调大第一预设阈值、在所述发动机的实际进气温度大于所述目标进气温度时，将所述旁通阀的开度调小第二预设阈值。
9.根据权利要求7所述的甲醇发动机进气控制***，其特征在于，
所述发动机的工作状态信息包括所述发动机当前工况下的甲醇喷射量和所述发动机的爆震参数。
10.根据权利要求9所述的甲醇发动机进气控制***，其特征在于，
当所述发动机当前工况下的甲醇喷射量不变时，所述发动机的爆震参数越低，则所述发动机的目标进气温度越高；
当所述发动机的爆震参数不变时，所述发动机当前工况下的甲醇喷射量越多，则所述发动机的目标进气温度越高。
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