汽油掺氢发动机的标定方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机标定方法领域，特别涉及一种汽油掺氢发动机的标定方法和装置。
【背景技术】
[0002]由于氢气具有淬熄距离短，火焰传播速度快、排放特性好、扩散能力强等特点，因此，将氢气与其他燃料按照一定比例混合而成的混合燃料作为发动机的燃料时，燃烧速度更高、燃料与空气的混合气更加均匀，并且能够更加完全地燃烧。目前，已经出现氢气-汽油双燃料发动机，在此类发动机的启动和怠速时，仅将氢作为发动机燃料；当进气压力增加时，保持向发动机加入氢燃料的质量不变，逐渐增加汽油的质量。上述氢气-汽油双燃料发动机在燃用氢气-汽油双燃料时，发动机的燃料消耗率可降低30%左右，并且当节气门全开时发动机在整个进气压力范围内都有较高的热效率。
[0003]但是，现阶段对氢气-汽油双燃料发动机进行的研究，只是通过简单的试验方法针对掺氢发动机的燃烧特性进行研究，以定性地分析氢气对汽油发动机的影响，并没有对汽油掺氢发动机进行过标定，从而使发动机难以达到最佳的动力性和经济性。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。
[0005]为此,本发明的第一个目的在于提出一种汽油掺氢发动机的标定方法，该方法可以精确标定发动机的各工况(转速、进气压力)条件下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角，从而改善发动机的动力性与经济性。
[0006]本发明的第二个目的在于提出一种汽油掺氢发动机的标定装置。
[0007]为达上述目的，根据本发明第一方面实施例提出了一种汽油掺氢发动机的标定方法，包括:a、获取发动机的待标定转速和待标定进气压力，并判断所述待标定转速所属的转速范围山、如果所述待标定转速属于第一转速范围，则根据第一标定规则标定所述发动机在所述待标定转速和所述待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角；c、如果所述待标定转速属于第二转速范围，则进一步判断所述待标定进气压力所属的压力范围；d、如果所述待标定进气压力属于第一压力范围，则根据第一标定规则标定所述发动机在所述待标定转速和所述待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角；以及e、如果所述待标定进气压力属于第二压力范围，则根据第二标定规则标定所述发动机在所述待标定转速和所述待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。
[0008]根据本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定方法，根据待标定转速和待标定进气压力的所属的不同转速范围和压力范围，采用不同的标定规则对发动机的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角进行标定，能够同时保证使汽油掺氢发动机的动力性和经济性，使其相对于同排量的汽油发动机的排放得到较大的改善，从而能够满足国家对机动车的排放要求，提升用户体验。
[0009]本发明第二方面实施例提供了一种汽油掺氢发动机的标定装置，包括:获取模块，用于获取发动机的待标定转速和待标定进气压力；第一判断模块，用于判断所述待标定转速所属的转速范围；第一标定模块，用于当所述待标定转速属于第一转速范围时，根据第一标定规则标定所述发动机在所述待标定转速和所述待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角；第二判断模块，用于当所述待标定转速属于第二转速范围时，进一步判断所述待标定进气压力所属的压力范围；以及第二标定模块，用于当所述待标定进气压力属于第二压力范围时，根据第二标定规则标定所述发动机在所述待标定转速和所述待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角；所述第一标定模块还用于当所述待标定进气压力属于第一压力范围时，根据第一标定规则标定所述发动机在所述待标定转速和所述待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。
[0010]根据本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定装置，根据待标定转速和待标定进气压力的所属的不同转速范围和压力范围，采用不同的标定规则对发动机的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角进行标定，能够同时保证使汽油掺氢发动机的动力性和经济性，使其相对于同排量的汽油发动机的排放得到较大的改善，从而能够满足国家对机动车的排放要求，提升用户体验。
[0011]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】
[0012]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:
[0013]图1为根据本发明一个实施例的汽油掺氢发动机的标定方法的流程图；
[0014]图2为根据本发明一个实施例的根据第一标定规则标定发动机在待标定转速和待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角方法的流程图；
[0015]图3为根据本发明一个实施例的根据第二标定规则标定发动机在待标定转速和待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角方法的流程图；
[0016]图4为根据本发明另一个实施例的汽油掺氢发动机的标定方法的流程图；
[0017]图5为根据本发明一个实施例的汽油掺氢发动机的控制系统示意图；
[0018]图6为根据本发明一个实施例的汽油掺氢发动机的标定装置的结构示意图；
[0019]图7为根据本发明另一个实施例的汽油掺氢发动机的标定装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]下面参考附图描述根据本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定方法和标定装置。
[0024]应当理解，在本发明的实施例中，发动机中氢气的进入方式为自然吸气式。
[0025]为使发动机达到最佳的动力性和经济性，本发明提出一种汽油掺氢发动机的标定方法。图1为根据本发明一个实施例的汽油掺氢发动机的标定方法的流程图。
[0026]如图1所示，根据本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定方法，包括以下步骤:
[0027]SlOl，获取发动机的待标定转速和待标定进气压力。
[0028]S102，判断待标定转速所属的转速范围。
[0029]在本发明的实施例中，可根据发动机在工作过程中以经济性能为主和以动力性能为主来划定转速范围。举例来说，如果发动机的最高转速为nmax，则发动机转速η大于nmax*70%的转速范围为第一转速范围，发动机转速η不大于nmax*70%时的转速范围为第二范围。
[0030]S103,如果待标定转速属于第一转速范围，则根据第一标定规则标定发动机在待标定转速和待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。
[0031]在本发明的一个实施例中，如果待标定转速η大于nmax*70%，可通过如图2所示的方法根据第一标定规则标定发动机在待标定转速和待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角，具体地，包括以下步骤:
[0032]S201，获取发动机在处于待标定转速和待标定进气压力的工作状态，且汽油未掺氢气时的原始扭矩。
[0033]S202，在发动机处于待标定转速和待标定进气压力的工作状态中，调整发动机的喷气脉宽，并获取不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比。
[0034]其中，当量空燃比为实际空燃比与理论空燃比的比值。在本发明的实施例中，在发动机处于待标定转速和待标定进气压力的工作状态下，通过测功机使待标定转速保持一定，通过调节节气门开度使待标定进气压力保持一定，然后调整发动机的喷气脉宽来进行标定。具体地，可首先根据待标定转速获取最大喷气脉宽，然后按照预设步长从预设初始喷气脉宽开始增大发动机的喷气脉宽，直至喷气脉宽达到最大喷气脉宽。其中，预设初始喷气脉宽和预设步长可由用户或系统预先设定。
[0035]在本发明的一个实施例中，可根据待标定转速下的半圈周期获取最大喷气脉宽Qmax。首先，可根据以下公式计算出待标定转速下的半圈周期T:
[0036]T= (60/n/2)*1000，其中，η 为待标定转速，
[0037]对半圈周期T向下取整得到最大喷气脉宽Qmax。举例来说，当n=1400rpm(revolut1ns perminute,每分钟转的圈数)时，半圈周期 T= (60/1400/2) *1000=21.4ms(毫秒，时间单位)，则最大喷气脉宽Qmax=21ms。如果预设初始喷气脉宽Q1为1ms，预设步长为0.5ms，则第二次喷气脉宽Q2为1.5ms，第三次喷气脉宽Q3为2ms，依此类推，直至最大喷气脉宽Qmax。其中，可通过电控单元控制喷气脉宽，按照预设步长进行变化。
[0038]在本发明的一个实施例中，对于每个喷气脉宽，可通过电控单元控制当量空燃比变化，并在当量空燃比在变化过程中通过当量空燃比分析仪同步分析过量空气系数，当过量空气系数满足预设要求时，记录电控单元的当前的当量空燃比。举例来说，当喷气脉宽Q1为Ims时，通过电控单元控制当量空燃比，当空燃比分析仪显示的过量空气系数满足预设要求，即过量空气系数Iambda=I时,记录当前的当量空燃比λ j ;当喷气脉宽Q2为1.5ms时，通过电控单元控制当量空燃比，使空燃比分析仪显示的过量空气系数Iambda=I,即满足预设要求，记录当前的当量空燃比λ 2 ;当喷气脉宽Q3为2ms时，通过电控单元控制当量空燃比，使空燃比分析仪显示的过量空气系数Iambda=I,即满足预设要求，记录当前的当量空燃比λ 3;依此类推，直至最大喷气脉宽Qmax时，记录当前的当量空燃比λ_。
[0039]S203,获取与多个当量空燃比分别对应的多个最大扭矩的最小点火提前角ΜΒΤ，并记录与多个MBT分别对应的发动机的多个扭矩和与多个扭矩分别对应的多个比油耗。
[0040]在本发明的实施例中，在当量空燃比标定的基础上，通过电控单元控制点火提前角，使其接近最大扭矩的最小点火提前角ΜΒΤ，并记录当前情况下的扭矩和比油耗。举例来说，当量空燃比为X1时，通过电控单元控制点火提前角，使其接近最大扭矩的最小点火提前角MBT1，获取当前的点火提前角S1，并记录点火提前角S1时的扭矩N1和对应的比油耗bei ;当量空燃比为入2时，通过电控单元控制点火提前角，使其接近最大扭矩的最小点火提前角MBT2，获取当前的点火提前角S2，并记录点火