CN116428071A - 一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于双燃料发动机控制技术领域，具体涉及一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法及装置，包括：获取大缸径双燃料发动机的转速和负荷；根据所获取的转速和负荷，结合双燃料模式切换边界条件，判断大缸径双燃料发动机的运行状态；根据所得到的大缸径双燃料发动机的运行状态，调节燃气量和燃油量，实现发动机的模式切换。本发明对双燃料发动机柴油切换双燃料模式的工况进行优化，使双燃料发动机能够在低负荷负荷下稳定切换。

Description

一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法及装置

技术领域

本发明属于双燃料发动机控制技术领域，具体涉及一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法及装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

双燃料发动机使用两种不同的燃料作为工质进行燃烧做功，在双燃料发动机使用过程中，至关重要的一个部分就是实现纯柴油模式与双燃料模式之间的相互切换；尤其是大缸径发动机，在低负荷工况时，燃油喷射量低、进气管路长、燃气喷射延迟、燃气阀一致性差等因素导致在模式切换时，发动机转速波动大，稳定时间长，甚至转速超调造成发动机熄火。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法及装置，对双燃料发动机柴油切换双燃料模式的工况进行优化，使双燃料发动机能够在低负荷负荷下稳定切换。

根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法，采用如下技术方案：

一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法，包括：

获取大缸径双燃料发动机的转速和负荷；

根据所获取的转速和负荷，结合双燃料模式切换边界条件，判断大缸径双燃料发动机的运行状态；

根据所得到的大缸径双燃料发动机的运行状态，调节燃气量和燃油量，实现发动机的模式切换。

作为进一步的技术限定，在判断大缸径双燃料发动机的运行状态之前，需触发双燃料模式开关；所述大缸径双燃料发动机为大缸径燃油燃气双燃料发动机。

作为进一步的技术限定，所述双燃料模式切换边界条件包括发动机转速信号对应的发动机转速值大于预设转速阈值、发动机负荷信号对应的发动机负荷值大于预设负荷阈值、以及发动机报警信号表示未报警状态。

作为进一步的技术限定，所述大缸径双燃料发动机的运行状态包括低负荷运行和高负荷运行；当大缸径双燃料发动机的负荷不大于预设负荷阈值的20％时，大缸径双燃料发动机则处于低负荷运行，否则处于高负荷运行。

作为进一步的技术限定，所述模式切换包括控制燃气阀开启以及控制燃油量的减少且达到预设引燃油量。

作为进一步的技术限定，当大缸径双燃料发动机处于低负荷运行时，燃油量采用PID调速，燃气阀打开，燃气量以第一斜率递增，当燃气量增至燃气量标定值时，燃气量采用PID调速，燃油量以第三斜率递减，当燃油量降至燃油量标定值时，完成发动机的模式切换。

作为进一步的技术限定，当大缸径双燃料发动机处于高负荷运行时，燃油量采用PID调速，燃气阀打开，燃气量以第二斜率递增，当燃气量增至燃气量标定值时，燃气量采用PID调速，燃油量以第四斜率递减，当燃油量降至燃油量标定值时，完成发动机的模式切换。

进一步的，所述第一斜率小于所述第二斜率；所述第三斜率小于所述第四斜率。

进一步的，所述燃气量标定值取决于大缸径双燃料发动机的运行状态，其取值小于大缸径双燃料发动机燃气量的最大值；所述燃油量标定值为大缸径双燃料发动机在各种运行模式下燃油量的最小值。

根据一些实施例，本发明的第二方案提供了一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制装置，采用如下技术方案：

一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制装置，包括：

获取模块，用于获取大缸径双燃料发动机的转速和负荷；

判断模块，用于根据所获取的转速和负荷，结合双燃料模式切换边界条件，判断大缸径双燃料发动机的运行状态；

切换模块，用于根据所得到的大缸径双燃料发动机的运行状态，调节燃气量和燃油量，实现发动机的模式切换。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明增加负荷判断脉谱，通过不同的切换斜率保证切换过程的稳定性；增加切换过程中燃油/燃气PID调速转换脉谱，进行模式切换时，先使用燃油进行调速，燃气阀打开，当燃气量到达一定值后，再切换燃气调速，使得大缸径发动机在低负荷能够平稳切换，消除燃气喷射延迟，燃气阀一致性差等因素对双燃料模式切换的影响，实现低负荷模式切换的稳定性和高负荷模式切换的快速性。

附图说明

构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。

图1为本发明实施例一中的大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

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。

术语解释：

双燃料发动机：既可以以天然气为燃料，又可以燃烧燃油，或者同时燃烧燃油和天然气燃料的内燃机。

引燃油量：双燃料发动机各种运行工况下的最小柴油油量。

MAP1：双燃料模式切换边界条件。

MAP2：燃气量标定值。

MAP3：燃油量标定值。

ECU：汽车电控单元。

实施例一

本发明实施例一介绍了一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法。

现有技术中关于双燃料油气多点燃气喷射控制系统的研究中针对双燃料切换过程进行了表述，当触发双燃料模式后，先进行先决条件判定，如果满足要求则立即使用燃气进行PID控制，燃油量递减，当柴油油量到达引燃油量值时，切换完成；但是，没有考虑到低负荷切换双燃料的不稳定性，尤其是大缸径发动机，在低负荷工况时，燃油喷射量低，同时进气管路长，燃气喷射延迟，燃气阀一致性差等因素，导致在切换时，发动机转速波动大，稳定时间长，甚至转速超调造成发动机熄火。为此，本实施例提出了一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法，通过对低负荷切换逻辑进行优化，使发动机在全工况切换双燃料模式都能够稳定运行。

如图1所示的一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法，包括：

触发双燃料模式开关，根据汽车电控单元ECU判断发动机的当前运行工况是否满足双燃料模式切换边界条件；

当满足双燃料模式切换边界条件时，结合汽车电控单元对发动机当前负荷的判断，实现大缸径双燃料发动机的模式切换控制；否则重新触发双燃料模式开关进行双燃料模式切换边界条件的判断。

在本实施例中，双燃料模式切换边界条件包括发动机转速信号对应的发动机转速值大于预设转速阈值、发动机负荷信号对应的发动机负荷值大于预设负荷阈值、以及发动机报警信号表示未报警状态。

在本实施例中，当大缸径双燃料发动机的负荷不大于预设负荷阈值的20％时，大缸径双燃料发动机则处于低负荷运行，标定值为0；否则处于高负荷运行，标定值为1。

当满足MAP1时，对当前负荷进行判别，通过标定的0/1值，ECU进行判断，当数值为0是，判定为低负荷，当数值为1时，判定为高负荷，负荷的标定值如表1所示：

表1负荷的标定值

在大缸径双燃料发动机的模式切换控制的过程中，根据所判定的发动机当前负荷，结合表2、表3所示的负荷与燃气量、燃油量之间的关系，分别采取不同的控制策略：

(1)当判定为低负荷时，燃气阀打开，按照第一斜率c1进行递增，此时燃油量采用PID调速，以保证发动机的稳定运行；ECU通过燃气阀开度计算燃气量，通过MAP2判定燃气量，当燃气量m1超过MAP2时，燃气量采用PID调速，燃油量以第三斜率d1进行递减，当燃油量n1降至MAP3时完成模式切换。

(2)当判定为高负荷时，燃气阀打开，按照第二斜率c2进行递增，此时燃油量采用PID调速，以保证发动机的稳定运行；ECU通过燃气阀开度计算燃气量，通过MAP2判定燃气量，当燃气量m2超过MAP2时，燃气量采用PID调速，燃油量以第四斜率d2进行递减，当燃油量n2降至MAP3时完成模式切换。

表2燃气量变化值

表3燃油量变化值

需要说明的是，发动机高负荷运行时燃油量或燃气量的变化斜率比发动机低负荷运行时的变化斜率快，即在燃气量递增的过程中，第一斜率c1小于第二斜率c2；在燃油量递减的过程中，第三斜率d1小于第四斜率d2。

发动机高负荷运行和低负荷运行的过程中，燃油量和燃气量所采用的PID调试过程是一致的；对于本领域技术人员来说PID调节属于现有的公知常识性技术，本实施例中不再进行赘述。

本实施例通过增加负荷判定脉谱和燃油/燃气转换脉谱，使双燃料发动机在全工况能够稳定切换，通过标定不同的切换斜率，既保证了低负荷模式切换的稳定性，又保证了高负荷切换的快速性；

增加切换过程中燃油/燃气PID调速转换脉谱，当进行模式切换时，先使用然油进行调速，燃气阀打开，当燃气量到达一定值后，再切换燃气调速，这样可以使大缸径发动机在低负荷能够平稳切换，消除燃气喷射延迟，燃气阀一致性差等因素对双燃料模式切换的影响。

实施例二

本发明实施例二介绍了一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制装置。

一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制装置，包括：

获取模块，用于获取大缸径双燃料发动机的转速和负荷；

判断模块，用于根据所获取的转速和负荷，结合双燃料模式切换边界条件，判断大缸径双燃料发动机的运行状态；

切换模块，用于根据所得到的大缸径双燃料发动机的运行状态，调节燃气量和燃油量，实现发动机的模式切换。

详细步骤与实施例一提供的大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法，其特征在于，包括：

获取大缸径双燃料发动机的转速和负荷；

根据所获取的转速和负荷，结合双燃料模式切换边界条件，判断大缸径双燃料发动机的运行状态；

根据所得到的大缸径双燃料发动机的运行状态，调节燃气量和燃油量，实现发动机的模式切换。

2.如权利要求1中所述的一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法，其特征在于，在判断大缸径双燃料发动机的运行状态之前，需触发双燃料模式开关；所述大缸径双燃料发动机为大缸径燃油燃气双燃料发动机。

3.如权利要求1中所述的一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法，其特征在于，所述双燃料模式切换边界条件包括发动机转速信号对应的发动机转速值大于预设转速阈值、发动机负荷信号对应的发动机负荷值大于预设负荷阈值、以及发动机报警信号表示未报警状态。

4.如权利要求1中所述的一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法，其特征在于，所述大缸径双燃料发动机的运行状态包括低负荷运行和高负荷运行；当大缸径双燃料发动机的负荷不大于预设负荷阈值的20％时，大缸径双燃料发动机则处于低负荷运行，否则处于高负荷运行。

5.如权利要求1中所述的一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法，其特征在于，所述模式切换包括控制燃气阀开启以及控制燃油量的减少且达到预设引燃油量。

6.如权利要求1中所述的一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法，其特征在于，当大缸径双燃料发动机处于低负荷运行时，燃油量采用PID调速，燃气阀打开，燃气量以第一斜率递增，当燃气量增至燃气量标定值时，燃气量采用PID调速，燃油量以第三斜率递减，当燃油量降至燃油量标定值时，完成发动机的模式切换。

7.如权利要求1中所述的一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法，其特征在于，当大缸径双燃料发动机处于高负荷运行时，燃油量采用PID调速，燃气阀打开，燃气量以第二斜率递增，当燃气量增至燃气量标定值时，燃气量采用PID调速，燃油量以第四斜率递减，当燃油量降至燃油量标定值时，完成发动机的模式切换。

8.如权利要求6或7中所述的一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法，其特征在于，所述第一斜率小于所述第二斜率；所述第三斜率小于所述第四斜率。

9.如权利要求6或7中所述的一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制方法，其特征在于，所述燃气量标定值取决于大缸径双燃料发动机的运行状态，其取值小于大缸径双燃料发动机燃气量的最大值；所述燃油量标定值为大缸径双燃料发动机在各种运行模式下燃油量的最小值。

10.一种大缸径双燃料发动机的模式切换控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取大缸径双燃料发动机的转速和负荷；

判断模块，用于根据所获取的转速和负荷，结合双燃料模式切换边界条件，判断大缸径双燃料发动机的运行状态；

切换模块，用于根据所得到的大缸径双燃料发动机的运行状态，调节燃气量和燃油量，实现发动机的模式切换。

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