CN105020042A - 基于空燃比的双燃料发动机的控制方法、系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于空燃比的双燃料发动机的控制方法，包括以下步骤：根据发动机的运行工况确定燃料需求量、空燃比上限值和空燃比下限值；检测发动机在所述运行工况下的实际空燃比；判断实际空燃比是否位于空燃比上限值和空燃比下限值之间；如果是，则根据确定的燃料需求量向发动机汽缸进行喷油，否则根据空燃比上限值和空燃比下限值调整燃料需求量，并通过调整后的燃料需求量向发动机汽缸进行喷油。应用该方法的车辆可防止发动机失火、燃料的粗暴燃烧的发生，使发动机满足当前工况需求的同时降低了发动机油耗、尾气污染物排放量。本发明还提出了一种基于空燃比的双燃料发动机的控制系统及车辆。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种基于空燃比的双燃料发动机的控制方法、系统及车辆。
背景技术
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动力源，是移动装置不可或缺的核心部件，其主要以消耗石油为主。汽油/柴油等通过在发动机气缸内燃烧使发动机工作。然而，如果汽油/柴油等在发动机气缸内不仅能充分燃烧、或者燃烧异常(如粗暴燃烧)，将造成发动机工作效率下降，浪费能源、尾气污染物排放高，甚至可能导致车辆不能正常运行，影响车辆安全。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种基于空燃比的双燃料发动机的控制方法。应用该方法的车辆可防止发动机失火、燃料的粗暴燃烧的发生，使发动机满足当前工况需求的同时降低了发动机油耗、尾气污染物排放量。
本发明的另一个目的在于提出一种基于空燃比的双燃料发动机的控制系统。
本发明的再一个目的在于提出一种车辆。
为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种基于空燃比的双燃料发动机的控制方法，包括以下步骤：根据发动机的运行工况确定燃料需求量、空燃比上限值和空燃比下限值；检测所述发动机在所述运行工况下的实际空燃比；判断所述实际空燃比是否位于所述空燃比上限值和空燃比下限值之间；如果是，则根据所述确定的燃料需求量向所述发动机汽缸进行喷油，否则根据所述空燃比上限值和空燃比下限值调整所述燃料需求量，并通过调整后的燃料需求量向所述发动机汽缸进行喷油。
根据本发明实施例的基于空燃比的双燃料发动机的控制方法，通过空燃比对燃料需求量进行调整，防止发动机失火、燃料的粗暴燃烧的发生，使发动机满足当前工况需求的同时降低了发动机油耗、尾气污染物排放量。此外，该方法可有效避免发动机产生过多白烟。并且保证发动机稳定、高效、可控地运行，提高车辆安全性。
另外，根据本发明上述实施例的基于空燃比的双燃料发动机的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，在所述根据发动机的运行工况确定燃料需求量、空燃比上限值和空燃比下限值之前，还包括：获取发动机的需求扭矩和发动机转速；根据所述发动机的需求扭矩和发动机转速确定所述发动机的运行工况。
在一些示例中，所述根据所述空燃比上限值和空燃比下限值调整所述燃料需求量，具体包括：如果所述实际空燃比小于所述空燃比下限值，则计算所述空燃比下限值所对应的燃料需求量，否则计算所述空燃比上限值所对应的燃料需求量；根据计算得到的所述燃料需求量、烟度限制对所述汽油需求量和柴油需求量进行调整；根据调整后的汽油需求量和柴油需求量向所述发动机汽缸进行喷油。
在一些示例中，所述烟度限制根据所述汽油需求量和柴油需求量之间的比例关系而改变。
本发明第二方面的实施例公开了一种基于空燃比的双燃料发动机的控制系统，包括：确定模块，用于根据发动机的运行工况确定燃料需求量、空燃比上限值和空燃比下限值；检测模块，用于检测所述发动机在所述运行工况下的实际空燃比；判断模块，用于判断所述实际空燃比是否位于所述空燃比上限值和空燃比下限值之间；控制模块，用于在所述实际空燃比位于所述空燃比上限值和空燃比下限值之间时，根据所述确定的燃料需求量向所述发动机汽缸进行喷油，否则根据所述空燃比上限值和空燃比下限值调整所述燃料需求量，并通过调整后的燃料需求量向所述发动机汽缸进行喷油。
根据本发明实施例的基于空燃比的双燃料发动机的控制系统，通过空燃比对燃料需求量进行调整，防止发动机失火、燃料的粗暴燃烧的发生，使发动机满足当前工况需求的同时降低了发动机油耗、尾气污染物排放量。此外，该系统可有效避免发动机产生过多白烟。并且保证发动机稳定、高效、可控地运行，提高车辆安全性。
另外，根据本发明上述实施例的基于空燃比的双燃料发动机的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述确定模块还用于根据发动机的需求扭矩和发动机转速确定所述发动机的运行工况。
在一些示例中，所述控制模块根据所述空燃比上限值和空燃比下限值调整所述燃料需求量，具体包括：如果所述实际空燃比小于所述空燃比下限值，则计算所述空燃比下限值所对应的燃料需求量，否则计算所述空燃比上限值所对应的燃料需求量；根据计算得到的所述燃料需求量、烟度限制对所述汽油需求量和柴油需求量进行调整；根据调整后的汽油需求量和柴油需求量向所述发动机汽缸进行喷油。
在一些示例中，所述烟度限制根据所述汽油需求量和柴油需求量之间的比例关系而改变。
本发明第三方面的实施例公开了一种车辆，包括：双燃料发动机；和如上述实施例所述的基于空燃比的双燃料发动机的控制系统。该车辆可防止发动机失火、燃料的粗暴燃烧的发生，使发动机满足当前工况需求的同时降低了发动机油耗、尾气污染物排放量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的汽油预混柴油引燃发动机的示意图；
图2是根据本发明一个实施例的基于空燃比的双燃料发动机的控制方法的流程图；
图3是根据本发明另一个实施例的基于空燃比的双燃料发动机的控制方法的流程图；以及
图4是根据本发明一个实施例的基于空燃比的双燃料发动机的控制系统的结构图。
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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图描述根据本发明实施例的基于空燃比的双燃料发动机的控制方法、系统及车辆。
在描述根据本发明实施例的基于空燃比的双燃料发动机的控制方法之前，首先对双燃料发动机，例如：汽油预混柴油引燃发动机的结构进行描述。如图1所示，汽油预混柴油引燃发动机包括：空气滤清器1、空气流量计2、涡轮增压器3、低压EGR热交换器4、宽裕氧传感器5、DPF颗粒捕集器6、排气管7、高压EGR管路8、低压EGR阀(9-1)、高压EGR阀(9-2)、节气门10、进气中冷器11、进气温度压力传感器12、汽油油轨总成13、进气管14、柴油喷油器15和汽油预混柴油引燃发动机GFICE发动机本体16，可选地，还可包括高压EGR热交换器A。
如图2所示，结合图1和图3所示，根据本发明一个实施例的基于空燃比的双燃料发动机的控制方法，包括如下步骤：
步骤S201：根据发动机的运行工况确定燃料需求量、空燃比上限值和空燃比下限值。
其中，发动机的运行工况可通过如下方式确定，也就是说，在根据发动机的运行工况确定燃料需求量、空燃比上限值和空燃比下限值之前，通过获取发动机的需求扭矩和发动机转速，并根据发动机的需求扭矩和发动机转速确定发动机的运行工况。例如：车辆的挡位不变时，油门踏板被踩下的深度越大，则发动机转速越大，这时，可认为发动机的运行工况随油门踏板被踩下的深度的变化而变化。
步骤S202：检测发动机在运行工况下的实际空燃比。例如，通过但不限于宽裕氧传感器反馈的测量值得到当前的空燃比。
步骤S203：判断实际空燃比是否位于空燃比上限值和空燃比下限值之间。
具体而言，发动机在某一运行工况下，为了防止发动机熄火、粗暴燃烧等情况出现，空燃比是不能无限制的改变。也就是说，发动机在某一运行工况下，空燃比只在一定范围内可变化，这个范围的上限和下限也就是上文所指的空燃比上限值和空燃比下限值。
在上述示例中，发动机在某一运行工况下的空燃比上限值和空燃比下限值可通过试验得到，并将结果标定给车辆。例如：通过控制发动机在某一运行工况，改变空燃比，并得到发动机气缸内燃料的燃烧状况，从而根据可确保发动机没有熄火或粗暴燃烧与发动机熄火或粗暴燃烧时的临界的空燃比作为上述的发动机在某一运行工况下的空燃比上限值和空燃比下限值。
步骤S204：如果是，则根据确定的燃料需求量向发动机汽缸进行喷油，否则根据空燃比上限值和空燃比下限值调整燃料需求量，并通过调整后的燃料需求量向发动机汽缸进行喷油。
也就是说，如果检测到的发动机在某一运行工况下的空燃比位于标定的发动机在同一运行工况下的空燃比上限值和空燃比下限值之间，则认为发动机气缸内的燃料燃烧比较理想，并不会导致发动机熄火或者燃料的粗暴燃烧。可以按照之前确定的燃料需求量控制汽油和柴油进行喷射。发动机工作正常。
而如果检测到的发动机在某一运行工况下的空燃比没有位于标定的发动机在同一运行工况下的空燃比上限值和空燃比下限值之间，则认为发动机气缸内的燃料燃烧可能导致粗暴燃烧，或者发动机容易熄火。此时，可根据空燃比上限值和空燃比下限值调整燃料需求量，并通过调整后的燃料需求量向发动机汽缸进行喷油。
具体地说，例如：如果实际空燃比小于空燃比下限值，则计算空燃比下限值所对应的燃料需求量，否则计算空燃比上限值所对应的燃料需求量，并根据计算得到的燃料需求量、烟度限制对汽油需求量和柴油需求量进行调整，以及根据调整后的汽油需求量和柴油需求量向发动机汽缸进行喷油。即表示实际空燃比受限。
进一步地说，如图3所示，可在空燃比受限的情况下首先对汽油量进行调整，此时汽油/柴油比例会发生变化，变化后的汽油/柴油喷油会受到变化后的汽油/柴油比例不同情况下的烟度限制，产生烟度限制后的最终喷油量。而烟度限制是根据汽油需求量和柴油需求量之间的比例关系而改变的。
也就是说，当实际空燃比受限时，需要调整汽油的喷油量，而调整汽油的喷油量会导致汽油/柴油的比例发生改变，而汽油/柴油的比例发生改变后，可能由于燃烧导致发动机产生白烟，为了避免发动机产生白烟，需要将汽油/柴油的比例控制在一定范围内，这样需要对汽油的喷油量改变，并通过适当调整柴油喷油量以避免白烟产生，同时保证发动机气缸内燃料燃烧无异常。
根据本发明实施例的基于空燃比的双燃料发动机的控制方法，通过空燃比对燃料需求量进行调整，防止发动机失火、燃料的粗暴燃烧的发生，使发动机满足当前工况需求的同时降低了发动机油耗、尾气污染物排放量。此外，该方法可有效避免发动机产生过多白烟。并且保证发动机稳定、高效、可控地运行，提高车辆安全性。
如图4所示，本发明的进一步实施例提供了一种基于空燃比的双燃料发动机的控制系统400，该基于空燃比的双燃料发动机的控制系统400，包括：确定模块410、检测模块420、判断模块430和控制模块440。
其中，确定模块410用于根据发动机的运行工况确定燃料需求量、空燃比上限值和空燃比下限值，例如，通过但不限于宽裕氧传感器反馈的测量值得到当前的空燃比。检测模块420用于检测发动机在运行工况下的实际空燃比。判断模块430用于判断实际空燃比是否位于空燃比上限值和空燃比下限值之间。控制模块440用于在实际空燃比位于空燃比上限值和空燃比下限值之间时，根据确定的燃料需求量向发动机汽缸进行喷油，否则根据空燃比上限值和空燃比下限值调整所述燃料需求量，并通过调整后的燃料需求量向发动机汽缸进行喷油。
具体地说，发动机的运行工况可通过如下方式确定，也就是说，在根据发动机的运行工况确定燃料需求量、空燃比上限值和空燃比下限值之前，通过获取发动机的需求扭矩和发动机转速，并根据发动机的需求扭矩和发动机转速确定发动机的运行工况。例如：车辆的挡位不变时，油门踏板被踩下的深度越大，则发动机转速越大，这时，可认为发动机的运行工况随油门踏板被踩下的深度的变化而变化。
发动机在某一运行工况下，为了防止发动机熄火、粗暴燃烧等情况出现，空燃比是不能无限制的改变。也就是说，发动机在某一运行工况下，空燃比只在一定范围内可变化，这个范围的上限和下限也就是上文所指的空燃比上限值和空燃比下限值。
在上述示例中，发动机在某一运行工况下的空燃比上限值和空燃比下限值可通过试验得到，并将结果标定给车辆。例如：通过控制发动机在某一运行工况，改变空燃比，并得到发动机气缸内燃料的燃烧状况，从而根据可确保发动机没有熄火或粗暴燃烧与发动机熄火或粗暴燃烧时的临界的空燃比作为上述的发动机在某一运行工况下的空燃比上限值和空燃比下限值。
如果检测到的发动机在某一运行工况下的空燃比位于标定的发动机在同一运行工况下的空燃比上限值和空燃比下限值之间，则认为发动机气缸内的燃料燃烧比较理想，并不会导致发动机熄火或者燃料的粗暴燃烧。可以按照之前确定的燃料需求量控制汽油和柴油进行喷射。发动机工作正常。
而如果检测到的发动机在某一运行工况下的空燃比没有位于标定的发动机在同一运行工况下的空燃比上限值和空燃比下限值之间，则认为发动机气缸内的燃料燃烧可能导致粗暴燃烧，或者发动机容易熄火。此时，可根据空燃比上限值和空燃比下限值调整燃料需求量，并通过调整后的燃料需求量向发动机汽缸进行喷油。
具体地说，例如：如果实际空燃比小于空燃比下限值，则计算空燃比下限值所对应的燃料需求量，否则计算空燃比上限值所对应的燃料需求量，并根据计算得到的燃料需求量、烟度限制对汽油需求量和柴油需求量进行调整，以及根据调整后的汽油需求量和柴油需求量向发动机汽缸进行喷油。即表示实际空燃比受限。
进一步地说，如图3所示，可在空燃比受限的情况下首先对汽油量进行调整，此时汽油/柴油比例会发生变化，变化后的汽油/柴油喷油会受到变化后的汽油/柴油比例不同情况下的烟度限制，产生烟度限制后的最终喷油量。而烟度限制是根据汽油需求量和柴油需求量之间的比例关系而改变的。
也就是说，当实际空燃比受限时，需要调整汽油的喷油量，而调整汽油的喷油量会导致汽油/柴油的比例发生改变，而汽油/柴油的比例发生改变后，可能由于燃烧导致发动机产生白烟，为了避免发动机产生白烟，需要将汽油/柴油的比例控制在一定范围内，这样需要对汽油的喷油量改变，并通过适当调整柴油喷油量以避免白烟产生，同时保证发动机气缸内燃料燃烧无异常。
根据本发明实施例的基于空燃比的双燃料发动机的控制系统，通过空燃比对燃料需求量进行调整，防止发动机失火、燃料的粗暴燃烧的发生，使发动机满足当前工况需求的同时降低了发动机油耗、尾气污染物排放量。此外，该系统可有效避免发动机产生过多白烟。并且保证发动机稳定、高效、可控地运行，提高车辆安全性。
本发明的进一步实施例提供了一种车辆，包括：双燃料发动机；和如上所述的基于空燃比的双燃料发动机的控制系统400。该车辆可防止发动机失火、燃料的粗暴燃烧的发生，使发动机满足当前工况需求的同时降低了发动机油耗、尾气污染物排放量。
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技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。
Claims (9)
1.一种基于空燃比的双燃料发动机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据发动机的运行工况确定燃料需求量、空燃比上限值和空燃比下限值；
检测所述发动机在所述运行工况下的实际空燃比；
判断所述实际空燃比是否位于所述空燃比上限值和空燃比下限值之间；
如果是，则根据所述确定的燃料需求量向所述发动机汽缸进行喷油，否则根据所述空燃比上限值和空燃比下限值调整所述燃料需求量，并通过调整后的燃料需求量向所述发动机汽缸进行喷油。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据发动机的运行工况确定燃料需求量、空燃比上限值和空燃比下限值之前，还包括：
获取发动机的需求扭矩和发动机转速；
根据所述发动机的需求扭矩和发动机转速确定所述发动机的运行工况。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述空燃比上限值和空燃比下限值调整所述燃料需求量，具体包括：
如果所述实际空燃比小于所述空燃比下限值，则计算所述空燃比下限值所对应的燃料需求量，否则计算所述空燃比上限值所对应的燃料需求量；
根据计算得到的所述燃料需求量、烟度限制对所述汽油需求量和柴油需求量进行调整；
根据调整后的汽油需求量和柴油需求量向所述发动机汽缸进行喷油。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述烟度限制根据所述汽油需求量和柴油需求量之间的比例关系而改变。
5.一种基于空燃比的双燃料发动机的控制系统，其特征在于，包括：
确定模块，用于根据发动机的运行工况确定燃料需求量、空燃比上限值和空燃比下限值；
检测模块，用于检测所述发动机在所述运行工况下的实际空燃比；
判断模块，用于判断所述实际空燃比是否位于所述空燃比上限值和空燃比下限值之间；
控制模块，用于在所述实际空燃比位于所述空燃比上限值和空燃比下限值之间时，根据所述确定的燃料需求量向所述发动机汽缸进行喷油，否则根据所述空燃比上限值和空燃比下限值调整所述燃料需求量，并通过调整后的燃料需求量向所述发动机汽缸进行喷油。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述确定模块还用于根据发动机的需求扭矩和发动机转速确定所述发动机的运行工况。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述控制模块根据所述空燃比上限值和空燃比下限值调整所述燃料需求量，具体包括：
如果所述实际空燃比小于所述空燃比下限值，则计算所述空燃比下限值所对应的燃料需求量，否则计算所述空燃比上限值所对应的燃料需求量；
根据计算得到的所述燃料需求量、烟度限制对所述汽油需求量和柴油需求量进行调整；
根据调整后的汽油需求量和柴油需求量向所述发动机汽缸进行喷油。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述烟度限制根据所述汽油需求量和柴油需求量之间的比例关系而改变。
9.一种车辆，其特征在于，包括：
双燃料发动机；和
如权利要求5-8任一项所述的基于空燃比的双燃料发动机的控制系统。
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151104 |