专利名称：一种甲醇灵活燃料发动机空燃比控制方法
技术领域：
本发明属于发动机的技术领域，涉及灵活燃料的发动机，更具体地说，本发明涉及一种甲醇灵活燃料发动机空燃比控制方法。
背景技术：
可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比，表示空气和燃料的混合比。空燃比是发动机运转时的一个重要参数，它对尾气排放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响。目前，醇类灵活燃料发动机控制单元(ECU)的空燃比控制，多采用基于燃料传感器测得的燃料中醇含量来实施空燃比的控制。其控制方式是基于发动机燃料传感器测得的信号来辨识燃料特性，并根据其测量信号对发动机控制单元(ECU)燃料喷射控制模块中对应的校正因子实施校正学习，从而实现空燃比开环准确控制及闭环反馈控制。由于传感器的成熟性有待进一步验证，使得燃料传感器的测量精确性有待考究； 同时也使得发动机产品成本方面有所增加。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种甲醇灵活燃料发动机空燃比控制方法，其目的是实现无燃料传感器的发动机在各工作模式下空燃比的准确控制。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为本发明所述的甲醇灵活燃料发动机空燃比控制方法包括目标空燃比设置、起动工作模式下的空燃比控制和启动后并切换到主燃料工作模式下的空燃比控制；所述的目标空燃比设置参照发动机各工作工况，依据发动机转速，或负荷，或发动机冷却液温度中的至少一个条件来配置目标空燃比；所述的起动工作模式下的空燃比控制包括发动机冷机状态下起动和发动机热机状态下起动；所述的起动工作模式是基于发动机电控系统配有的冷却液温度传感器信号进行判别；所述的主燃料工作模式为达到切换条件且已成功切换至甲醇燃料或甲醇--汽油任意比例混合的燃料状态。所述的发动机冷机状态和发动机热机状态为切换到主燃料工作模式的前后两个状态；1)、冷机状态下起动工作模式冷机状态下起动即刻采用汽油喷射校正因子以加浓的空燃比执行，同时随着时间和发动机冷却液温度的变化，燃油修正因子逐渐减小，使得空燃比逐步向目标空燃比逼近； 冷机情况下重复起动时，则考虑重复起动燃油喷射校正因子，以避免重复起动时出现过浓的空燃比现象，进而导致坏的排放水平；2)、热机状态下起动工作模式当达到采用主供燃料箱燃料起动的条件时，则采用主供燃料箱燃料进行起动，而不考虑主供燃料箱中的甲醇含量；在上游氧传感器有效的情况下，根据发动机控制单元所反馈的上游氧传感器信号，起动即刻采用主燃料箱中的燃料所对应的燃料喷射校正模块进行燃料喷射校正因子加浓，同样随着时间和发动机冷却液温度的变化，加浓因子逐渐减小，使空燃比向目标值逼近；若上游氧传感器出现异常，则发动机控制单元应提示检查维修或更换该传感器， 同时空燃比控制模块则按照发动机控制单元所存储的上一次上游氧传感器正常运行时发动机控制单元所存储的主供燃料箱燃料性质信号实施空燃比校正控制。起动后切换到主燃料工作模式下的空燃比控制，包括闭环反馈模式和大负荷大功率开环模式。1)、闭环反馈工作模式发动机运行达到切换条件，切换到主燃料工作模式后，若发动机工作条件已满足闭环反馈，此时空燃比控制进入闭环反馈工作模式，发动机控制单元根据上游氧传感器信号，由主燃料箱燃料控制模块自动查表修订燃料喷射校正因子，使空燃比向理论配比调节；2)、大负荷大功率开环工作模式在发动机达到切换条件、切换到主燃料工作模式后，发动机运转至大负荷大功率的区域，此时燃料喷射控制模块依据上游氧传感器所获取的主燃料箱中的燃料性质信号， 同时考虑发动机运行至大负荷大功率燃料喷射加浓校正因子，使空燃比即刻被加浓至目标空燃比。本发明采用上述技术方案，基于发动机电控系统原配有的上游氧传感器的合理性信号实施对主燃料的性质辨识，可实现在无燃料传感器的情况下，对主燃料箱内汽油或甲醇或以任意比例混合的甲醇——汽油混合燃料进行燃料喷射脉宽校正，从而实现在发动机的各种工作模式下发的空燃比的开环与闭环反馈的准确控制，有效地避免了现有技术中的燃料传感器的不成熟性带来的问题，为产品成本的有效控制提供了一种切实可行的方法。
下面对本说明书各幅附图所表达的内容作简要说明图1是发动机全工况示意图；图2是发动机起动工作模式下空燃比控制流程图；图3是发动机启动后至切换到主燃料工作模式下的空燃比控制流程图；图4是发动机正常切换后工作模式下的空燃比控制流程图。
具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。本发明为一种甲醇灵活燃料发动机空燃比控制方法。图1为发动机全工况示意图。图中，I区域为启动工作区域、II区域为怠速工况区、III区域为断油工况区、IV区域为部分负荷工况区、V为大负荷工况区。一、本发明的总体技术方案。为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷，实现无燃料传感器的发动机在各工作模式下空燃比的准确控制的发明目的，本发明采取的技术方案为本发明所述的甲醇灵活燃料发动机空燃比控制方法包括目标空燃比设置、起动工作模式下的空燃比控制和启动后并切换到主燃料工作模式下的空燃比控制；所述的目标空燃比设置参照发动机各工作工况，依据发动机转速，或负荷，或发动机冷却液温度中的至少一个条件来配置目标空燃比；即目标空燃比应参考上述图1中各工况区域空燃比需求状态，同时依据诸如发动机转速或负荷等至少一个条件来配置。所述的起动工作模式下的空燃比控制包括发动机冷机状态下起动和发动机热机状态下起动；所述的起动工作模式是基于发动机电控系统配有的冷却液温度传感器信号进行判别；所述的主燃料工作模式为达到切换条件且已成功切换至甲醇燃料或甲醇——汽油任意比例混合的燃料状态。采用上述技术方案，基于发动机电控系统原配有的上游氧传感器的合理性信号实施对主燃料的性质辨识，可实现在无燃料传感器的情况下，对主燃料箱内汽油或甲醇或以任意比例混合的甲醇——汽油混合燃料进行燃料喷射脉宽校正，从而实现在发动机的各种工作模式下发的空燃比的开环与闭环反馈的准确控制，有效地避免了现有技术中的燃料传感器的不成熟性带来的问题，为产品成本的有效控制提供了一种切实可行的方法。二、本发明起动工作模式下空燃比控制。图2为发动机起动工作模式下空燃比控制流程图，其中包括起动工作模式下的冷机起动工作模式和热机起动工作模式。所述的发动机冷机状态和发动机热机状态为切换到主燃料工作模式的前后两个状态；1)、冷机状态下起动工作模式冷机状态下起动即刻采用汽油喷射校正因子以加浓的空燃比执行，同时随着时间和发动机冷却液温度的变化，燃油修正因子逐渐减小，使得空燃比逐步向目标空燃比逼近； 冷机情况下重复起动时，则考虑重复起动燃油喷射校正因子，以避免重复起动时出现过浓的空燃比现象，进而导致坏的排放水平；2)、热机状态下起动工作模式当达到采用主供燃料箱燃料起动的条件时，则采用主供燃料箱燃料进行起动，而不考虑主供燃料箱中的甲醇含量；在上游氧传感器有效的情况下，根据发动机控制单元所反馈的上游氧传感器信号，起动即刻采用主燃料箱中的燃料所对应的燃料喷射校正模块进行燃料喷射校正因子加浓，同样随着时间和发动机冷却液温度的变化，加浓因子逐渐减小，使空燃比向目标值逼近；若上游氧传感器出现异常，则发动机控制单元应提示检查维修或更换该传感器， 同时空燃比控制模块则按照发动机控制单元所存储的上一次上游氧传感器正常运行时发动机控制单元所存储的主供燃料箱的燃料性质信号实施空燃比校正控制。其控制流程如下(参见图2)1、开始；2、首先判断发动机冷却液温度是否为冷机状态，如果是，进入下一步骤；如果否， 则进入步骤6 ；3、判断是否为冷机重复起动；如果是，进入下一步骤；如果否，则进入步骤5 ；4、燃油喷射按照汽油冷机重复起动加浓因子进行加浓；然后步骤10 ；5、燃油喷射按照汽油冷机起动燃油喷射加浓因子加浓；然后步骤10 ；6、进入热机起动状态下采用主燃料箱燃料空燃比控制模块；7、判断上游氧传感器是否有效，如果是，进入下一步骤，如果否，则进入步骤9 ；8、按照当前ECU所获取的上游氧传感器信号进行燃料喷射校正，然后步骤10 ；9、采用上一次上游氧传感器正常运行时的ECU所存储燃料性质信号进行燃料喷射校正；10、结束。具体方式是在发动机冷却液温度Tm <50°C时，采用辅助油箱汽油起动，空燃比控制按照辅助油箱中汽油模式执行。冷机起动即刻利用汽油喷射校正因子以加浓的空燃比执行。随着时间和发动机冷却液温度的变化，燃油喷射修正因子逐渐减小，使得空燃比逐步向目标空燃比逼近。低温情况下重复起动时，则考虑重复起动燃油喷射校正因子，以减小重复起动时的燃油喷射量，避免重复起动时出现空燃比过浓现象以及进而所导致的坏的排放水平。本发明所涉及热机起动模式狭义认为满足切换条件下的采用主燃料箱燃料进行启动。当达到主供燃料箱燃料起动的条件Tm ^ 50°C时，则采用主供燃料箱燃料进行起动，而不考虑主供燃料箱甲醇含量，同时随着时间和发动机冷却液温度的变化，加浓因子逐渐减小，使空燃比向目标值逼近，从而达到空燃比的准确控制。起动即刻发动机主供燃料箱控制模块则依照上一次采用主燃料时发动机控制单元(ECU)所存储的燃料喷射校正因子进行初始燃料喷射脉宽的设置。如果燃料特性一致， 则自动沿用该燃料喷射校正因子；若燃料特性发生变化，则在经过一个工作循环的时间延迟后，根据发动机控制单元(ECU)所反馈的上游氧传感器信号重新进行燃料喷射脉宽因子自动查表调节学习，以获取正确的燃料性质信号来进行空燃比的控制。如果此时上游氧传感器出现故障，空燃比控制模块则采用上一次发动机正常运转时，发动机控制模块所存储的上游氧传感器辨识的主燃料箱中燃料性质信号进行燃料喷射加浓校正。后期基于此信号，空燃比控制模块随着水温和时间的变化逐步衰减加浓因子，进而逼近目标空燃比。三、发动机启动后至切换到主燃料前工作模式下的空燃比控制。图3为发动机启动后至切换到主燃料前工作模式下的空燃比控制流程图。该工作模式下的空燃比控制主要是指汽油燃料状态下暖机过程中空燃比的控制。 期间所有空燃比加浓衰减因子均按照汽油燃料控制模块执行。随着水温和时间的变化，燃料喷射加浓系数逐渐缩小，使得空燃比逐步向目标空燃比衰减逼近。起动后切换到主燃料工作模式下的空燃比控制，包括闭环反馈模式和大负荷大功率开环模式。(1)、闭环反馈工作模式发动机运行达到切换条件，切换到主燃料工作模式后，若发动机工作条件已满足闭环反馈，此时空燃比控制进入闭环反馈工作模式，发动机控制单元根据上游氧传感器信号，由主燃料箱燃料控制模块自动查表修订燃料喷射校正因子，使空燃比向理论配比调节；(2)、大负荷大功率开环工作模式在发动机达到切换条件、切换到主燃料工作模式后，发动机运转至大负荷大功率的区域，此时燃料喷射控制模块依据上游氧传感器所获取的主燃料箱中的燃料性质信号， 同时考虑发动机运行至大负荷大功率燃料喷射加浓校正因子，使空燃比即刻被加浓至目标空燃比。若进入闭环反馈工作模式前，仍没有达到切换到主燃料箱燃料工作模式的条件， 则采用汽油状态下燃料喷射控制模式进入汽油状态下的闭环反馈空燃比控制工作模式，进行空燃比浓稀的判断调节及校正学习。其控制流程如下(参见图3)1、开始；2、首先判断是否达到切换至主燃料箱燃料条件，如果是，进入步骤9;如果否，则进入下一步骤；3、判断是否满足闭环反馈工作条件，如果是，进入下一步骤，如果否，则进入步骤 6 ；4、判断空燃比是否过浓，如果是，进入步骤7 ；如果否，则接入下一步骤；5、判断空燃比是否过稀，如果是，进入步骤8 ；如果否，则进入步骤9，或者返回步骤2;6、按照当前开环工作模式下汽油燃料状态的空燃比控制模块进行；然后返回步骤 3 ；7、减小空燃比学习校正因子，然后返回步骤4;8、加大空燃比学习校正因子，然后返回步骤4;9、结束。四、发动机正常切换后工作模式下的空燃比控制。图4为发动机正常切换后工作模式下的空燃比控制流程图。发动机冷却液温度达到切换条件，切换到主燃料箱燃料后，对上游氧传感器进行有效性判断。若上游氧传感器有效，同时发动机空燃比控制没有满足闭环反馈工作的条件，则按照当前开环工作模式进行，同时发动机控制单元(ECU)根据上游氧传感器信号所反馈的燃料性质信号进行燃料喷射校正因子查表学习调节；如果发动机运行模式满足闭环反馈工作模式的条件，发动机控制单元(ECU)则根据上游氧传感器所反馈的信号，由发动机控制单元(ECU)主燃料箱燃料控制模块自动修订燃料喷射校正因子，同时进行浓稀判断下的空燃比自学习值调节，使得空燃比向理论配比收敛。若上游氧传感器无效，则燃料喷射校正因子沿用上一次上游氧传感器正常运行时发动机控制单元(EOT)所存储的主供燃料箱的燃料性质信号进行开环工作模式下燃料喷射校正。大负荷大功率开环工作模式在发动机冷却液温度达到切换条件，切换到主燃料箱燃料进行后，若在上游氧传感器有效的情况下，发动机运转至大负荷大功率的区域，此时燃料喷射控制模块校正因子调节应依据上游氧传感器反馈信号即刻进行燃料喷射加浓至目标空燃比；若上游氧传感器无效，发动机运转至大负荷大功率的区域，此时燃料喷射控制模块校正因子应采用上一次上游氧传感器正常运行时，发动机控制单元中所存储的主燃料箱燃料性质信号进行燃料喷射加浓调节。其控制流程如下(参见图4)1、开始；2、判断上游氧传感器是否有效，如果是，进入下一步骤；如果否，则进入步骤9 ；3、控制模块按照当前上游氧传感器信号对主燃料喷射进行校正，查表选择对应主燃料喷射因子；4、判断是否满足闭环反馈工作条件，如果是，进入下一步骤；如果否，则进入步骤 10 ；5、判断空燃比是否过稀，如果是，进入步骤11 ；如果否，则进入下一步骤；6、判断空燃比是否过浓，如果是，进入步骤12 ；如果否，则进入下一步骤；7、判断是否满足大负荷、大功率开环条件，如果是，进入下一步骤；如果否，则返回步骤4 ；8、按照大负荷加浓工况目标空燃比进行燃料喷射加浓，然后进入步骤13 ；9、采用上一次上游氧传感器正常运行时ECU所存储燃料性质信号进行燃料喷射校正，然后进入步骤7;10、按照当前开环工况空燃比控制模块进行控制，然后进入步骤7 ；11、加大空燃比学习校正因子，然后返回步骤5 ；12、减小空燃比学习校正因子，然后返回步骤5 ；13、结束。上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
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权利要求
1.一种甲醇灵活燃料发动机空燃比控制方法，其特征在于所述的空燃比控制方法包括目标空燃比设置、起动工作模式下的空燃比控制和启动后并切换到主燃料工作模式下的空燃比控制；所述的目标空燃比设置参照发动机各工作工况，依据发动机转速，或负荷，或发动机冷却液温度中的至少一个条件来配置目标空燃比；所述的起动工作模式下的空燃比控制包括发动机冷机状态下起动和发动机热机状态下起动；所述的起动工作模式是基于发动机电控系统配有的冷却液温度传感器信号进行判别；所述的主燃料工作模式为达到切换条件且已成功切换至甲醇燃料或甲醇一汽油任意比例混合的燃料状态。
2.按照权利要求1所述的甲醇灵活燃料发动机空燃比控制方法，其特征在于所述的发动机冷机状态和发动机热机状态为切换到主燃料工作模式的前后两个状态；1)、冷机状态下起动工作模式冷机状态下起动即刻采用汽油喷射校正因子以加浓的空燃比执行，同时随着时间和发动机冷却液温度的变化，燃油修正因子逐渐减小，使得空燃比逐步向目标空燃比逼近；冷机情况下重复起动时，则考虑重复起动燃油喷射校正因子，以避免重复起动时出现过浓的空燃比现象，进而导致坏的排放水平；2)、热机状态下起动工作模式当达到采用主供燃料箱燃料起动的条件时，则采用主供燃料箱燃料进行起动，而不考虑主供燃料箱中的甲醇含量；在上游氧传感器有效的情况下，根据发动机控制单元所反馈的上游氧传感器信号，起动即刻采用主燃料箱中的燃料所对应的燃料喷射校正模块进行燃料喷射校正因子加浓，同样随着时间和发动机冷却液温度的变化，加浓因子逐渐减小，使空燃比向目标值逼近；若上游氧传感器出现异常，则发动机控制单元应提示检查维修或更换该传感器，同时空燃比控制模块则按照发动机控制单元所存储的上一次上游氧传感器正常运行时发动机控制单元所存储的燃料性质信号实施空燃比校正控制。
3.按照权利要求1所述的甲醇灵活燃料发动机空燃比控制方法，其特征在于起动后切换到主燃料工作模式下的空燃比控制，包括闭环反馈模式和大负荷大功率开环模式。1)、闭环反馈工作模式发动机运行达到切换条件，切换到主燃料工作模式后，若发动机工作条件已满足闭环反馈，此时空燃比控制进入闭环反馈工作模式，发动机控制单元根据上游氧传感器信号，由主燃料箱燃料控制模块自动查表修订燃料喷射校正因子，使空燃比向理论配比调节；2)、大负荷大功率开环工作模式在发动机达到切换条件、切换到主燃料工作模式后，发动机运转至大负荷大功率的区域，此时燃料喷射控制模块依据上游氧传感器所获取的主燃料箱中的燃料性质信号，同时考虑发动机运行至大负荷大功率燃料喷射加浓校正因子，使空燃比即刻被加浓至目标空燃比。
全文摘要
本发明公开了一种甲醇灵活燃料发动机空燃比控制方法，包括目标空燃比设置、起动工作模式下的空燃比控制和启动后并切换到主燃料工作模式下的空燃比控制。采用上述技术方案，实现在无燃料传感器的情况下，对主燃料箱内汽油或甲醇或以任意比例混合的甲醇——汽油混合燃料进行燃料喷射脉宽校正，从而实现在发动机的各种工作模式下发的空燃比的开环与闭环反馈的准确控制，有效地避免了现有技术中的燃料传感器的不成熟性带来的问题，为产品成本的有效控制提供了一种切实可行的方法。
文档编号F02D41/30GK102155317SQ20111010126
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者唐为义, 张华 , 董宏伟 申请人:奇瑞汽车股份有限公司