柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制系統(tǒng)及控制方法，用于解決發(fā)動機啟動過程中排放與燃油經(jīng)濟性較差的問題，由發(fā)動機ECU的發(fā)動機啟動及怠速暖機模式控制模塊根據(jù)進氣溫度壓力傳感器提供的進氣溫度信息來選擇不同的啟動與怠速模式，由發(fā)動機ECU中的汽油噴油量控制模塊根據(jù)冷卻水溫度傳感器提供的冷卻水溫度信息、曲軸轉速傳感器提供的曲軸轉速信息確定汽油噴射量，包括如下步驟：a、根據(jù)進氣溫度選擇不同的啟動與怠速暖機模式；b、根據(jù)冷卻水溫度進一步選擇不同的怠速暖機模式；c、根據(jù)冷卻水溫度和曲軸轉速信息確定汽油噴射量；d、汽油漸進式怠速暖機過程。本發(fā)明不僅能夠提高發(fā)動機的啟動和經(jīng)濟性能，而且改善了車輛的排放性能。
【專利說明】柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制系統(tǒng)及控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動機啟動過程控制系統(tǒng)及控制方法，尤其是一種適用于柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動及怠速暖機過程的控制系統(tǒng)及控制方法，屬于內(nèi)燃機【技術領域】。
【背景技術】
[0002]柴油發(fā)動機以燃油經(jīng)濟性好、工作可靠等優(yōu)勢在車載發(fā)動機領域占據(jù)了越來越大的份額，但柴油機的排放卻給空氣質(zhì)量造成了不利的影響，特別是在運行環(huán)境溫度較低的情況下，由于柴油汽車啟動階段發(fā)動機的溫度較低，為了實現(xiàn)快速啟動，發(fā)動機的供油量較大，致使燃油霧化不佳，同時較低的排氣溫度導致汽車尾氣催化轉化器工作效率低，不僅排放指標嚴重惡化，而且影響了車輛的燃油經(jīng)濟性。而在怠速暖機過程中，由于催化溫度低，尾氣中碳氫化合物排放量大的問題也難以解決。
[0003]針對上述問題，柴油、汽油雙燃料發(fā)動機應運而生，例如申請?zhí)枮?01410124165.X的中國發(fā)明專利申請文件公開了一種發(fā)動機。該發(fā)動機可以采用雙燃料進行啟動，從而提高了柴油的燃燒效果，有利于控制啟動時的排放與燃油經(jīng)濟性。但在該專利申請的技術方案中，著重描述了“發(fā)動機本體內(nèi)具有燃燒室和與燃燒室相連的進氣通道；汽油噴油器和柴油噴油器，汽油噴油器用于向進氣通道或燃燒室內(nèi)噴射汽油，柴油噴油器用于向燃燒室內(nèi)噴射柴油；以及排氣側配氣機構，排氣側配氣機構包括排氣凸輪，排氣凸輪設置成可在驅(qū)動位置與分離位置之間移動，在排氣凸輪處于驅(qū)動位置時排氣凸輪用于驅(qū)動排氣門打開或關閉燃燒室的排氣口，在排氣凸輪處于分離位置時排氣凸輪與排氣門分離以使排氣門常閉燃燒室的排氣口 ”等技術特征，該專利申請的技術方案沒有涉及根據(jù)車輛不同運行環(huán)境而選擇適當?shù)膯优c怠速模式的問題，因此在發(fā)動機啟動過程中排放指標與燃油經(jīng)濟性的改善受到限制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術之弊端，提供一種柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制系統(tǒng)及控制方法，它能夠根據(jù)發(fā)動機不同運行環(huán)境而選擇不同的啟動與怠速模式，能夠提高發(fā)動機啟動和怠速暖機時排放性能，改善車輛燃油經(jīng)濟性能。
[0005]本發(fā)明所述問題是以下述技術方案實現(xiàn)的:
柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制系統(tǒng)，包括發(fā)動機ECU、進氣溫度壓力傳感器、冷卻水溫度傳感器、曲軸轉速傳感器、柴油噴油器控制閥和汽油噴油器控制閥，所述進氣溫度壓力傳感器、冷卻水溫度傳感器和曲軸轉速傳感器與發(fā)動機ECU的信號輸入端連接，所述柴油噴油器控制閥和汽油噴油器控制閥與發(fā)動機ECU的信號輸出端連接，所述發(fā)動機ECU設有發(fā)動機啟動及怠速暖機模式控制模塊和汽油噴油量控制模塊。
[0006]上述柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制系統(tǒng)，所述進氣溫度壓力傳感器布置在發(fā)動機進氣歧管中，所述冷卻水溫度傳感器布置在發(fā)動機缸蓋后端，所述曲軸轉速傳感器布置在曲軸左側，所述柴油噴油器控制閥與柴油噴油器配裝，所述汽油噴油器控制閥與汽油噴油器配裝。
[0007]柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制方法，由發(fā)動機ECU的發(fā)動機啟動及怠速暖機模式控制模塊根據(jù)進氣溫度壓力傳感器提供的進氣溫度信息來選擇不同的啟動與怠速模式，由發(fā)動機ECU中的汽油噴油量控制模塊根據(jù)冷卻水溫度傳感器提供的冷卻水溫度信息、曲軸轉速傳感器提供的曲軸轉速波動率信息確定汽油噴射量，具體控制步驟如下:
a、根據(jù)進氣溫度選擇不同的啟動與怠速暖機模式:
當進氣溫度高于設定值時，發(fā)動機進入雙燃料混合模式進行啟動和怠速暖機過程；當進氣溫度低于進氣溫度設定值時，進一步判斷進氣溫度是否低于0° C，若進氣溫度低于0° C，發(fā)動機進入純柴油模式啟動和怠速暖機過程，若進氣溫度介于0° C和進氣溫度設定值之間時，首先發(fā)動機進入純柴油模式啟動和怠速暖機過程，然后根據(jù)冷卻水溫度傳感器提供的冷卻水溫度信息選擇下一階段工作模式；
b、根據(jù)冷卻水溫度進一步選擇不同的怠速暖機模式:
在進氣溫度介于0° C和進氣溫度設定值之間時，發(fā)動機進入純柴油模式啟動和怠速暖機過程后，若冷卻水溫度低于冷卻水溫度設定值，發(fā)動機繼續(xù)純柴油模式怠速暖機過程;
若冷卻水溫度高于冷卻水溫度設定值，發(fā)動機進入雙燃料混合模式怠速暖機過程，首先控制汽油噴射量為最小噴入量，然后發(fā)動機ECU根據(jù)冷卻水溫度和曲軸轉速波動率信息確定汽油噴射量；
C、根據(jù)冷卻水溫度和曲軸轉速信息確定汽油噴射量:
在發(fā)動機進入雙燃料混合模式怠速暖機過程后，隨著冷卻水溫度升高增加噴入汽油量，并通過曲軸轉速傳感器采集曲軸轉速波動率信息，若曲軸轉速波動率大于設定值Λη，發(fā)動機ECU控制汽油噴油器噴入的汽油量保持與上一循環(huán)相同；
若曲軸轉速波動率小于設定值△!!，發(fā)動機ECU控制汽油噴油器增大汽油噴入量，發(fā)動機進入汽油漸進式怠速暖機過程；d、汽油漸進式怠速暖機過程:
在發(fā)動機進入汽油漸進式怠速暖機過程后，由發(fā)動機ECU中的汽油噴油量控制模塊判斷是否達到了雙燃料發(fā)動機怠速允許的最大汽油噴入量，若達到了雙燃料發(fā)動機怠速允許的最大汽油噴入量，完成汽油漸進式怠速暖機過程，若達不到雙燃料發(fā)動機怠速允許的最大汽油噴入量，重復上述c和d步驟。
[0008]上述柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制方法，在步驟a中，進氣溫度設定值為45。C。
[0009]上述柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制方法，在步驟b中，冷卻水溫度設定值為 50。 C。
[0010]上述柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制方法，在步驟c中，汽油的噴入量隨冷卻水溫度升高而加大，兩者之間對應關系由試驗數(shù)據(jù)設定。
[0011]本發(fā)明在柴油、汽油雙燃料發(fā)動機ECU中設置了發(fā)動機啟動及怠速暖機模式控制模塊和汽油噴油量控制模塊，發(fā)動機啟動及怠速暖機模式控制模塊可根據(jù)柴油、汽油雙燃料發(fā)動機不同運行環(huán)境選擇不同的啟動與怠速模式，發(fā)動機ECU中的汽油噴油量控制模塊根據(jù)采集的冷卻水溫度以及曲軸轉速信息，參與計算并判斷混合模式中汽油介入比例是否合適，保證了怠速暖機過程的平穩(wěn)運行。本發(fā)明的有益效果在于:第一，豐富了柴油、汽油雙燃料發(fā)動機發(fā)動機啟動和怠速模式，并能根據(jù)運行環(huán)境選擇最佳模式，有效降低暖機過程中產(chǎn)生的有害排放物；二是發(fā)動機運行模式可通過對進氣溫度設定值的修改進行切換，以適應不同操作者的駕駛習慣；三是通過發(fā)動機曲軸轉速信息，實時判定混合模式下，汽油介入量是否合適并對汽油噴油量進行調(diào)整，保證了發(fā)動機暖機過程處于最佳狀態(tài)?？傊?，本發(fā)明根據(jù)柴油、汽油雙燃料發(fā)動機不同運行環(huán)境選擇不同的啟動與怠速模式，尤其是在雙燃料混合模式下，由于缸內(nèi)混合氣近似為準均質(zhì)燃燒過程，一旦著火即為多點同時著火并迅速燃燒，不同于常規(guī)汽油燃料模式下存在明顯的火焰?zhèn)鞑ト紵^程，致使燃燒等容度提高，有助于提升發(fā)動機怠速下的熱效率。因此本發(fā)明不僅能夠提高發(fā)動機的啟動性能和排放性能，而且改善了車輛的燃油經(jīng)濟性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0013]圖1是柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制系統(tǒng)組成框圖；
圖2是柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制方法邏輯框圖。
【具體實施方式】
[0014]參看圖1，本發(fā)明的柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制系統(tǒng)包括發(fā)動機ECU、進氣溫度壓力傳感器、冷卻水溫度傳感器、曲軸轉速傳感器、柴油噴油器控制閥和汽油噴油器控制閥，所述進氣溫度壓力傳感器、冷卻水溫度傳感器和曲軸轉速傳感器與發(fā)動機ECU的信號輸入端連接，所述柴油噴油器控制閥和汽油噴油器控制閥與發(fā)動機ECU的信號輸出端連接，所述發(fā)動機ECU設有發(fā)動機啟動及怠速暖機模式控制模塊和汽油噴油量控制模塊。
[0015]參看圖1、圖2，本發(fā)明的柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制方法，由發(fā)動機ECU中的發(fā)動機啟動及怠速暖機模式控制模塊根據(jù)進氣溫度壓力傳感器提供的進氣溫度信息來選擇不同的啟動與怠速模式，由發(fā)動機ECU中的汽油噴油量控制模塊根據(jù)冷卻水溫度傳感器提供的冷卻水溫度信息、曲軸轉速傳感器提供的曲軸轉速信息確定汽油噴射量，包括如下步驟:
a、根據(jù)進氣溫度選擇不同的啟動與怠速暖機模式:
當進氣溫度高于45° C (進氣溫度設定值)時，發(fā)動機進入雙燃料混合模式進行啟動和怠速暖機過程；
當進氣溫度低于45° C時，進一步判斷進氣溫度是否低于0° C，若進氣溫度低于0° C，發(fā)動機進入純柴油模式啟動和怠速暖機過程，若進氣溫度在0° C和45° C之間時，首先發(fā)動機進入純柴油模式啟動和怠速暖機過程，然后根據(jù)冷卻水溫度傳感器提供的冷卻水溫度信息選擇下一階段工作模式；
b、根據(jù)冷卻水溫度進一步選擇不同的怠速暖機模式:
當進氣溫度介于0° C和45° C之間時，發(fā)動機進入純柴油模式啟動和怠速暖機過程后，若冷卻水溫度低于50° C (冷卻水溫度設定值)，發(fā)動機繼續(xù)純柴油模式怠速暖機過程；若冷卻水溫度高于50° C，發(fā)動機進入雙燃料混合模式怠速暖機過程，首先控制汽油噴射量為最小噴入量，然后發(fā)動機ECU根據(jù)冷卻水溫度和曲軸轉速信息確定汽油噴射量；
C、根據(jù)冷卻水溫度和曲軸轉速信息確定汽油噴射量:
在發(fā)動機進入雙燃料混合模式怠速暖機過程后，隨著冷卻水溫度升高增加噴入汽油量，兩者之間對應函數(shù)關系由試驗數(shù)據(jù)擬合得出，為確定該函數(shù)關系而進行該臺架試驗時，應盡量設定多組不同冷卻水溫度，在保證燃燒穩(wěn)定性的基礎上，確定出對應最佳汽油噴入量，以此擬合出適宜函數(shù)關系，并通過曲軸轉速傳感器采集曲軸轉速信息，若曲軸轉速波動率大于設定值△!!，發(fā)動機ECU控制汽油噴油器噴入汽油量保持與上一循環(huán)相同；
若曲軸轉速波動率小于設定值△!!，發(fā)動機ECU控制汽油噴油器增大汽油噴入量，發(fā)動機進入汽油漸進式怠速暖機過程；d、汽油漸進式怠速暖機過程:
在發(fā)動機進入汽油漸進式怠速暖機過程后，由發(fā)動機ECU中的汽油噴油量控制模塊判斷是否達到了雙燃料發(fā)動機怠速允許的最大汽油噴入量；
若達到了雙燃料發(fā)動機怠速允許的最大汽油噴入量，完成汽油漸進式怠速暖機過程； 若達不到雙燃料發(fā)動機怠速允許的最大汽油噴入量，重復上述c和d步驟。
[0016]本發(fā)明在柴油、汽油雙燃料發(fā)動機ECU中設置了發(fā)動機啟動及怠速暖機模式控制模塊和汽油噴油量控制模塊，發(fā)動機啟動及怠速暖機模式控制模塊可根據(jù)柴油、汽油雙燃料發(fā)動機不同運行環(huán)境選擇不同的啟動與怠速模式，其中啟動模式以設定的進氣溫度為切換模式臨界值，當進氣溫度高于此溫度時，由于發(fā)動機缸內(nèi)熱氛圍良好，可直接采用雙燃料混合模式進行啟動并怠速暖機，在此模式下，缸內(nèi)混合氣近似為準均質(zhì)燃燒過程，一旦著火即為多點同時著火并迅速燃燒，不同于常規(guī)汽油燃料模式下存在明顯的火焰?zhèn)鞑ト紵^程，致使燃燒等容度提高，有助于提升發(fā)動機怠速下的熱效率，怠速過程中汽油比例為設定的最大值，此種模式特別適合高溫環(huán)境或熱停車狀況；當進氣溫度低于設定的進氣溫度且小于零攝氏度時，為了保證發(fā)動機的低溫啟動性能和減少暖機時間，直接采用純柴油模式進行啟動并怠速；當進氣溫度介于設定的進氣溫度與零攝氏度之間時，則采用純柴油模式啟動，隨著怠速時間延長，冷卻水溫逐步上升，當冷卻水溫高于冷卻水溫度設定值時，發(fā)動機逐步過渡到雙燃料怠速暖機模式運行，發(fā)動機ECU中的汽油噴油量控制模塊根據(jù)采集的冷卻水溫度以及曲軸轉速信息，參與計算并判斷混合模式中汽油介入比例是否合適，一旦曲軸轉速波動超過設定值，則減少并恢復上一循環(huán)汽油噴油量，保證怠速暖機過程平穩(wěn)運行。
【權利要求】
1.柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制系統(tǒng)，包括發(fā)動機ECU、進氣溫度壓力傳感器、冷卻水溫度傳感器、曲軸轉速傳感器、柴油噴油器控制閥和汽油噴油器控制閥，所述進氣溫度壓力傳感器、冷卻水溫度傳感器和曲軸轉速傳感器與發(fā)動機E⑶的信號輸入端連接，所述柴油噴油器控制閥和汽油噴油器控制閥與發(fā)動機ECU的信號輸出端連接，其特征是，所述發(fā)動機ECU設有發(fā)動機啟動及怠速暖機模式控制模塊和汽油噴油量控制模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制系統(tǒng)，其特征是，所述進氣溫度壓力傳感器布置在發(fā)動機進氣歧管中，所述冷卻水溫度傳感器布置在發(fā)動機缸蓋右側，所述曲軸轉速傳感器布置在曲軸左側，所述柴油噴油器控制閥與柴油噴油器配裝，所述汽油噴油器控制閥與汽油噴油器配裝。
3.柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制方法，其特征是，由發(fā)動機ECU的發(fā)動機啟動及怠速暖機模式控制模塊根據(jù)提供的進氣溫度信息來選擇不同的啟動與怠速模式，由發(fā)動機ECU中的汽油噴油量控制模塊根據(jù)冷卻水溫度傳感器提供的冷卻水溫度信息、曲軸轉速傳感器提供的曲軸轉速信息確定汽油噴射量，包括如下步驟: a、根據(jù)進氣溫度選擇不同的啟動與怠速暖機模式: 當進氣溫度高于設定值時，發(fā)動機進入雙燃料混合模式進行啟動和怠速暖機過程； 當進氣溫度低于進氣溫度設定值時，進一步判斷進氣溫度是否低于0° C，若進氣溫度低于0° C，發(fā)動機進入純柴油模式啟動和怠速暖機過程，若進氣溫度介于0° C和進氣溫度設定值之間時，首先發(fā)動機進入純柴油模式啟動和怠速暖機過程，然后根據(jù)冷卻水溫度傳感器提供的冷卻水溫度信息選擇下一階段工作模式； b、根據(jù)冷卻水溫度進一步選擇不同的怠速暖機模式: 在進氣溫度介于0° C和進氣溫度設定值之間時，發(fā)動機進入純柴油模式啟動和怠速暖機過程后，若冷卻水溫度低于冷卻水溫度設定值，發(fā)動機繼續(xù)純柴油模式怠速暖機過程; 若冷卻水溫度高于冷卻水溫度設定值，發(fā)動機進入雙燃料混合模式怠速暖機過程，首先控制汽油噴射量為最小噴入量，然后發(fā)動機ECU根據(jù)冷卻水溫度和曲軸轉速信息確定汽油噴射量； C、根據(jù)冷卻水溫度和曲軸轉速信息確定汽油噴射量: 在發(fā)動機進入雙燃料混合模式怠速暖機過程后，隨著冷卻水溫度升高增加噴入汽油量，并通過曲軸轉速傳感器采集曲軸轉速信息，若曲軸轉速波動率大于設定值△ n，發(fā)動機ECU控制汽油噴油器噴入汽油量保持與上一循環(huán)相同； 若曲軸轉速波動率小于設定值△ n，發(fā)動機ECU控制汽油噴油器增大汽油噴入量，發(fā)動機進入汽油漸進式怠速暖機過程； d、汽油漸進式怠速暖機過程: 在發(fā)動機進入汽油漸進式怠速暖機過程后，由發(fā)動機ECU中的汽油噴油量控制模塊判斷是否達到了雙燃料發(fā)動機怠速允許的最大汽油噴入量； 若達到了雙燃料發(fā)動機怠速允許的最大汽油噴入量，完成汽油漸進式怠速暖機過程； 若達不到雙燃料發(fā)動機怠速允許的最大汽油噴入量，重復上述c和d步驟。
4.根據(jù)權利要求3所述的柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制方法，其特征是，在步驟a中，進氣溫度設定值為45° C。
5.根據(jù)權利要求3所述的柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制方法，其特征是，在步驟b中，冷卻水溫度設定值為50° C。
6.根據(jù)權利要求3所述的一種柴油、汽油雙燃料發(fā)動機啟動過程控制方法，其特征是，在步驟c中，汽油的噴入量隨冷卻水溫度升高而加大，兩者之間對應關系由試驗數(shù)據(jù)設定。
【文檔編號】F02D41/30GK104153891SQ201410366948
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權日:2014年7月30日
【發(fā)明者】饒良武, 陳士超, 趙偉博, 張寶東 申請人:長城汽車股份有限公司