一种柴油掺烧天然气的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发动机控制系统，尤其涉及一种柴油渗烧天然气的控制方法。
【背景技术】
[0002] 当前，能源和环境污染问题越来越突出；汽车尾气成为了城市空气污染的主要因 素，为了减少汽车运营成本节约能源，减小汽车尾气对环境的污染，在保证发动机原有动力 性的基础上使用天然气作为渗烧能源的混合动力汽车发展起来。其中，天然气具有比柴油 更好的燃料经济性，且尾气污染物含量更低。而柴油渗烧天然气的控制方法直接影响混合 动力汽车的废气排放和燃料经济性等指标。由于天然气为气体燃料，其供应量受很多因素 影响，比如温度、气缸内部压力、天然气纯度、天然气喷嘴特性等，送些因素导致了现有的柴 油渗烧天然气的控制方法并不能精确控制整个参与燃烧的天然气的供应量。同时，现有发 动机没有对进入空气进行控制，送样不管负荷是多少都保持一定量的进气，送样，空气都在 任何工况下都是过量状态，缺少控制手段。送使得发动机在各个工况点不能工作在最佳状 态下，进而影响整个发动机运行的稳定性、动力性、经济性。具体地，当发动机开始启动时， 该发动机的有效功率较小，此时，发动机内部的空气量较大，即发动机内部的空燃比过大； 送时，若NG(即天然气）渗烧比过大，由于天然气在空气中的的密度要小于柴油能点燃的密 度，则会出现天然气难W被点燃的问题。当发动机高速运转时，该发动机的有效功率较大； 此时，由于相比于纯烧柴油，天然气的燃烧速度更高，产生的缸内压力也更高，天然气的供 应会发生过量现象；此时，若增大NG渗烧比，则会增大发动机的有效功率和缸内压力，从而 损坏发动机。
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有柴油渗烧天然气汽车的燃料控制方法会损坏汽车发动机的问题， 提出了 一种柴油渗烧天然气的控制方法。
[0004] 本发明就其技术问题提出W下技术方案：
[0005] 本发明提供了一种柴油渗烧天然气的控制方法，所述柴油渗烧天然气的控制方法 包括W下步骤：
[0006] 步骤Sl;增设用于控制空气的供应量的节气口，设定发动机的有效功率阔值；
[0007] 步骤S2;测量发动机的当前油口踏板开度和曲轴的当前转速，从而计算得到发动 机的当前有效功率；
[0008] 步骤S3;比较发动机的当前有效功率和有效功率阔值的大小，当发动机的当前有 效功率小于有效功率阔值时，则通过节气口调节进气压力，来控制空气的供应量，W减小发 动机内部的气缸实际空燃比，并通过控制柴油和/或天然气的供应量来增大第一实际NG渗 烧比；
[0009] 其中，第一实际NG渗烧比是根据天然气流量阀测量的天然气供应量和柴油流量 阀测量的柴油供应量计算得到的NG渗烧比。
[0010] 本发明上述的控制方法中，所述步骤S2包括：
[0011] 设置发动机的油口踏板开度与发动机的有效扭矩的对应关系；
[0012] 根据发动机的当前油口踏板开度，W及发动机的油口踏板开度与发动机的有效扭 矩的对应关系，得到发动机的当前有效扭矩；
[0013] 根据发动机的当前有效扭矩和曲轴的当前转速，计算得到发动机的当前有效功 率。
[0014] 本发明上述的控制方法中，曲轴的当前转速通过转速计测得。
[0015] 本发明上述的控制方法中，所述步骤Sl还包括：
[0016] 将有效功率阔值确定为
[0017] 其中，Temgx为发动机的有效扭矩Te的最大值，其单位为Nm;
[0018]n为发动机的曲轴转速，其单位为r/min。
[0019] 本发明上述的控制方法中，步骤SI还包括；设定第一理想NG渗烧比与发动机的油 口踏板开度和曲轴的转速的对应关系；并设定气缸目标空燃比与发动机的油口踏板开度 和曲轴的转速的对应关系；
[0020] 步骤S2还包括：根据测量得到的发动机的当前油口踏板开度和曲轴的当前转速， W及第一理想NG渗烧比与发动机的油口踏板开度和曲轴的转速的对应关系，得到发动机 的当前第一理想NG渗烧比；并根据测量得到的发动机的当前油口踏板开度和曲轴的当前 转速，W及气缸目标空燃比与发动机的油口踏板开度和曲轴的转速的对应关系，得到发动 机的当前气缸目标空燃比；
[002。 步骤S3还包括：通过控制柴油和/或天然气的供应量将第一实际NG渗烧比调整 为当前第一理想NG渗烧比，通过控制空气的供应量将发动机内部的气缸实际空燃比调整 为发动机的当前气缸目标空燃比。
[0022] 本发明上述的控制方法中，步骤S3还包括：当发动机当前有效功率大于或等于有 效功率阔值时，获取第二实际NG渗烧比，然后通过调整柴油和/或天然气的供应量将第二 实际NG渗烧比调整为当前第一理想NG渗烧比，通过调整空气的供应量将发动机内部的气 缸实际空燃比调整为发动机当前气缸目标空燃比；
[0023]其中，第二实际NG渗烧比是通过发动机气缸所排放的废气中的氧气含量计算得 到的NG渗烧比。
[0024] 本发明上述的控制方法中，步骤Sl还包括；设定第二理想NG渗烧比与发动机的油 口踏板开度和曲轴的转速的对应关系；并设定气缸目标空燃比与发动机的油口踏板开度和 曲轴的转速的对应关系；在步骤Sl和步骤S2之间，还包括步骤Sll;判断发动机气缸是否 通入有布朗气体；若否，则依次执行步骤S2和步骤3 ;
[00巧]若是，则执行W下步骤：
[0026]步骤S12;测量发动机的当前油口踏板开度和曲轴的当前转速，从而计算得到发 动机的当前有效功率；根据测量得到的发动机的当前油口踏板开度和曲轴的当前转速，W 及第二理想NG渗烧比与发动机的油口踏板开度和曲轴的转速的对应关系，得到发动机的 当前第二理想NG渗烧比；并根据测量得到的发动机的当前油口踏板开度和曲轴的当前转 速，W及气缸目标空燃比与发动机的油口踏板开度和曲轴的转速的对应关系，得到发动机 的当前气缸目标空燃比；
[0027] 步骤S13;比较发动机的当前有效功率和有效功率阔值的大小，当发动机的当前 有效功率小于有效功率阔值时，则将第一实际NG渗烧比调整为当前第二理想NG渗烧比，将 发动机内部的气缸实际空燃比调整为发动机的当前气缸目标空燃比；当发动机当前有效功 率大于或等于有效功率阔值时，获取第二实际NG渗烧比，然后通过调整柴油和/或天然气 的供应量将第二实际NG渗烧比调整为当前第二理想NG渗烧比，将发动机内部的气缸实际 空燃比调整为发动机当前气缸目标空燃比；
[0028] 其中，第二实际NG渗烧比是通过发动机气缸所排放的废气中的氧气含量计算得 到的NG渗烧比。
[0029] 本发明上述的控制方法中，所述获取该第二实际NG渗烧比包括W下步骤：
[0030] 步骤S31;测量发动机气缸排放的废气中的氧气含量，并根据该发动机气缸排放 的废气中的氧气含量计算得到发动机气缸内部的过量空气系数；测定气缸的当前进气歧管 压力、W及发动机的当前气缸进气温度；获取发动机单缸排量；并根据气缸的当前进气歧 管压力和发动机单缸排量、发动机的当前气缸进气温度W及曲轴的当前转速，计算得到发 动机气缸的空气实际总消耗量；根据柴油的喷射时间，计算得到向发动机气缸中喷射的柴 油喷射量；
[0031] 其中，过量空气空气系数A为：
[0033]Qur为标准状态的空气中的氧气含量；
[0034] 为发动机气缸排放的废气中的氧气含量；
[0035]空气实际总消耗量Mair为：
[0037] K为空气的平均摩尔质量与理想气体常数之商；
[0038] V为发动机单缸排量；
[0039] P为进气歧管压力；
[0040] n为发动机的曲轴转速；
[0041] T为气缸进气温度（开氏温度）；
[0042] fl(n)为实际空气质量计算的转速修正，用于修正进气歧管压力与气缸在活塞运 动到下死点时的内压力之差；
[004引柴油喷射量Mniesel为：
[0044] Mniesel =f2化iesei)
[0045] Tniesel为柴油喷射时间；
[004引f2为是Tniesel和Mniesel的对应关系；
[0047]步骤S32;根据过量空气系数和柴油喷射量计算得到柴油消耗的空气量；然后计 算空气实际总消耗量与柴油消耗的空气量之差，得到天然气消耗的空气量；
[004引其中，柴油消耗的空气量Mgu Dlesel为：
[0049] Mair-Diesel =14. 3?A. Moiesel
[0050] MdwwI为柴油喷射量；
[0051] A为过量空气空气系数；
[0052]天然气消耗的空气量Mair W为：
[00閲Mair-NG二Mair-Mair-Diesel
[0054] M。。为空气实际总消耗量；
[0055] Ma心Diesel为柴油消耗的空气量；
[0056] 步骤S33;根据天然气消耗的空气量和过量空气系数计算得到天然气消耗量；
[0057] 其中，天然气消耗量Mng为：
[0058]Mng= Mair_NG/(16. 7?入）
[0059] A为过量空气空气系数；
[0060]Mair-NG为天然气消耗的空气量；
[0061] 步骤S34 ;根据天然气消耗量和柴油喷射量计算得到第二实际NG渗烧比；
[006引其中，第