一种双燃料发动机冷起动控制方法与流程

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种双燃料发动机冷起动控制方法。

背景技术：

常见的发动机是以汽油为燃料的汽油发动机，或以柴油为燃料的柴油发动机，但是这种发动机油耗大且氮氧化物和碳烟的排放量高；为此，设计出了一种双燃料发动机，其是以汽油和柴油作为混合燃料驱动汽车运转的，其中，汽油通过进气道进入柴油缸，柴油通过柴油缸上的喷嘴喷入柴油缸内，使柴油与汽油混合，压燃以进行活塞做功。相较于传统的柴油机，双燃料发动机虽然油耗小、氮氧化物和碳烟的排放量低，但其总烃的排放量相较于传统柴油机却高出十倍左右。

通过对双燃料发动机的研究发现，双燃料发动机的总烃主要产生于冷起动过程中，其原因是：双燃料发动机的最优压缩比(一般为14左右)低于柴油机的压缩比，其压缩终点的混合气温度和压力较低，使得双燃料发动机不容易冷起动，在前几个循环非常不稳定，双燃料发动机容易失火，以致增加了总烃的排放量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种双燃料发动机冷起动控制方法，以解决冷起动双燃料发动机前几个循环容易失火的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种双燃料发动机冷起动控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：根据双燃料发动机中当前冷却液温度，获取当前冷却液温度下所 对应的冷起动转速；当前冷却液温度下所对应的所述冷起动转速，高于当前冷却液温度冷起动柴油发动机所对应的转速；

步骤S2：根据所述当前冷却液温度下所对应的冷起动转速，冷起动双燃料发动机，直到汽车处于怠速运转状态。

优选的，所述步骤S1中，所述当前冷却液温度下所对应的冷起动转速为1500rpm-2500rpm。

优选的，所述步骤S1还包括：根据所述当前冷却液温度，获取维持所述当前冷却液温度下所对应的冷起动转速所需时间，执行所述步骤S2时，根据维持所述当前冷却液温度下所对应的冷起动转速所需时间，冷起动双燃料发动机。

较佳的，维持所述当前冷却液温度下所对应的冷起动转速所需时间为10s-30s。

优选的，所述步骤S2中，在冷起动双燃料发动机前，采用如下方法确定柴油起动喷油量，然后根据确定的所述柴油起动喷油量，冷起动双燃料发动机：

根据所述当前冷却液温度下所对应的冷起动转速，得到维持所述当前冷却液温度下所对应的冷起动转速的摩擦扭矩；根据所述当前冷却液温度下所对应的冷起动转速的摩擦扭矩，确定所述冷起动双燃料发动机时柴油起动喷油量。

较佳的，所述步骤S2中，冷起动双燃料发动机时，喷嘴喷射所需起动柴油的过程依次经过预喷、主喷和后喷三个阶段；其中，所述后喷的次数为2-4次。

进一步的，所述步骤S2中后喷的次数按照以下方法选择：

当前温度下，如果所述后喷中柴油起动喷油量与当前所述后喷次数i的比值大于等于后喷最小柴油起动喷油量，所述后喷次数为当前所述后喷次数i；否则，所述后喷次数为i-1。

进一步的，所述步骤S2中，在冷起动双燃料发动机前，所述预喷中柴油起动喷油量和所述主喷中柴油起动喷油量均是根据所述当前冷却液温度，以及所述当前冷却液温度下所对应的冷起动转速确定的，执行所述步骤S2时，根据预喷中柴油起动喷油量和所述主喷中柴油起动喷油量，冷起动双燃料发动机。

进一步的，所述冷起动双燃料发动机时，柴油起动喷油量大于所述预喷中 柴油起动喷油量和所述主喷中柴油起动喷油量之和。

优选的，所述步骤S2中，所述汽车处于怠速运转状态时，所述双燃料发动机的转速为600rpm-800rpm。

相对于现有技术，本发明所述的双燃料发动机冷起动控制方法具有以下优势：

本发明提供的双燃料发动机冷起动控制方法，利用冷却液温度确定了当前冷却液温度下所对应的冷起动转速，且当前冷却液温度下所对应的冷起动转速高于当前冷却液温度冷起动柴油发动机所对应的转速；当以这样确定好的当前冷却液温度下所对应的冷起动转速，冷起动双燃料发动机时，能够增加双燃料发动机的曲轴及转动系统的惯性，以迅速提高柴油缸内温度，避免失火，从而使汽车完成冷起动并处于怠速运转，此时，经过冷起动的双燃料发动机的转速处在汽车怠速运转状态时的正常转速，从而减少双燃料发动机的总烃排放量。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的双燃料发动机冷起动控制方法流程图；

图2为本发明实施例所述的双燃料发动机冷起动控制方法原理图；

图3为本发明实施例所述的双燃料发动机中后喷次数确定原理图；

图4为本发明实施例所述的预喷中柴油喷油量、主喷中柴油喷油量以及后喷中柴油喷油量的确定原理图；

图5为本发明最优实施例所述的双燃料发动机冷起动控制方法流程图。

附图标记说明：

1、柴油起动喷油量，2、预喷中柴油起动喷油量，3、主喷中柴油起动喷油量，4、后喷中柴油起动喷油量，5、后喷最小柴油起动喷油量，6、能够反映不同冷却液温度与发动机冷起动转速的曲线，7、能够反映不同冷却液温度对应的 维持冷起动转速所需时间的曲线，8、发动机扭矩MAP，9、发动机总油量MAP10、预喷油量MAP，11、主喷油量MAP。

具体实施方式

需要说明的是，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。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种双燃料发动机冷起动控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：

根据双燃料发动机中当前冷却液温度，获取当前冷却液温度下所对应的冷起动转速；其中，当前冷却液温度下所对应的冷起动转速高于当前冷却液温度冷起动柴油发动机所对应的转速；

步骤S2：根据当前冷却液温度下所对应的冷起动转速，冷起动双燃料发动机，直到汽车处于怠速运转状态；

上述实施例中步骤S1利用冷却液温度确定了当前冷却液温度下所对应的冷起动转速，且这种确定方式得到的当前冷却液温度下所对应的冷起动转速高于当前冷却液温度下柴油发动机所对应的冷起动转速；当以这样确定好的当前冷却液温度下所对应的冷起动转速，冷起动双燃料发动机时，能够增加双燃料发动机的曲轴及转动系统的惯性，以迅速提高柴油气缸内温度，避免失火，从而使汽车完成冷起动并处于怠速运转，此时，经过冷起动的双燃料发动机的转速处在汽车怠速运转状态时的正常转速，从而减少双燃料发动机的总烃排放量。

需要说明的是，当前冷却液温度下所对应的冷起动转速是根据双燃料发动机中冷却液温度通过能够反映不同冷却液温度与发动机冷起动转速的曲线6查出的。另外，实施例中涉及到的冷却液是常用的汽车冷却液，因此不做详细说明。

而且，能够反映不同冷却液温度与发动机冷起动转速的曲线6可以为现有 的汽车发动机对应的曲线，也可以是通过下面给出的表一进行具体查找，如果表一中没有给出需要查找的温度，可以差值方法得到；另外，表一中没有给出的冷却液温度对应的冷起动转速，并不能代表采用给出的表一无法查找。

表一不同冷却液温度与发动机冷起动转速表

为了进一步增加双燃料发动机的曲轴及转动系统的惯性，迅速提高柴油缸内温度，避免失火，步骤S1中当前冷却液温度下所对应的冷起动转速为1500rpm-2500rpm，优选的，步骤S1中当前冷却液温度下所对应的冷起动转速为1500rpm、2000rpm或2500rpm。

请参阅图4，上述实施例提供的双燃料发动机冷起动控制方法中，步骤S1在获取了当前冷却液温度下所对应的冷起动转速后，还可以根据当前冷却液温度，获取维持当前冷却液温度下所对应的冷起动转速所需时间，然后在执行步骤S2)时，不仅需要根据当前冷却液温度下所对应的冷起动转速，冷起动双燃料发动机，而且还需要根据维持当前冷却液温度下所对应的冷起动转速所需时间，冷起动双燃料发动机。

这样确定当前冷却液温度下所对应的冷起动转速所需时间的原因在于：只有在当前冷却液温度下所对应的冷起动转速保持足够长的时间，才能使柴油缸的温度提高到足以避免失火，使汽车最终完成冷起动并处在怠速运转状态。

优选的，维持当前冷却液温度下所对应的冷起动转速所需时间为10s-30s，具体的，维持当前冷却液温度下所对应的冷起动转速所需时间为10s、20s、25s或30s，但不限于此，只要能够使柴油缸的温度提高到足以避免失火，使汽车最终完成冷起动并处在怠速运转状态均可。

需要说明的是，维持当前冷却液温度下所对应的冷起动转速所需时间，是根据当前冷却液的温度，通过能够反映不同冷却液温度对应的维持冷起动转速所需时间的曲线7得到的。

另外，能够反映不同冷却液温度对应的维持冷起动转速所需时间的曲线7可以为现有的汽车发动机对应曲线，也可以利用下面给出的表二具体查找，如果表二中没有给出需要查找的温度，可以差值方法得到。而且表二中没有给出的冷却液温度对应的维持冷起动转速所需时间，并不能代表采用给出的表二无法查找。

表二不同冷却液温度对应的维持冷起动转速所需时间表

上述实施例提供的双燃料发动机冷起动控制方法的步骤S2中，冷起动双燃料发动机前，还可以先确定柴油起动喷油量1，然后根据确定的柴油起动喷油量1，冷起动双燃料发动机；确定方法如下：

请继续参阅图4，根据当前冷却液温度下所对应的冷起动转速，得到维持当前冷却液温度下所对应的冷起动转速的摩擦扭矩；根据当前冷却液温度下所对应的冷起动转速的摩擦扭矩，确定冷起动双燃料发动机时柴油起动喷油量1。

在确定完柴油起动喷油量1后，不仅要根据当前冷却液温度下所对应的冷起动转速，还需要按照确定完柴油起动喷油量1，冷起动双燃料发动机。

这样能够精确控制冷起动双燃料发动机过程中，双燃料发动机所需要的柴油起动喷油量，不管是从柴油利用率的角度考虑，还是从冷起动双燃料发动机的成功率考虑，均起到了优化作用。

需要说明的是，维持当前冷却液温度下所对应的冷起动转速的摩擦扭矩，是根据当前冷却液温度下所对应的冷起动转速，通过发动机扭矩MAP8得到的；冷起动双燃料发动机时柴油起动喷油量1，是根据当前冷却液温度，通过发动机总油量MAP9得到的。

其中，发动机扭矩MAP8不仅可以是现有的汽车发动机扭矩MAP，也可以采用下面给出的表三进行查找，表三中没有反应出的冷却液温度对应的摩擦扭矩，可以采用差值法得到。而且，表三中没有给出的不同冷却液温度和冷起动 转速下对应摩擦扭矩，并不能代表采用给出的表三无法查找。

表三不同冷却液温度和冷起动转速下对应摩擦扭矩表

另外，由于双燃料发动机的总烃排放量较高，实际工作时，一般是配合处理总烃的氧化型催化器工作的，但是由于在双燃料发动机冷起动过程中，氧化型催化器是处于环境温度的，其工作温度为170℃，因此，需要尽快使氧化型催化器被预热到工作温度，以降低总烃排放量。

为此，上述实施例提供的双燃料发动机冷起动控制方法的步骤S2中，还需要对喷嘴喷射所需起动柴油的过程进行优化，具体方法为：

请参阅图2-3，在冷起动双燃料发动机时，喷嘴喷射所需起动柴油的过程依次经过预喷、主喷和后喷三个阶段；其中，后喷次数i为2-4次。

在冷起动双燃料发动机时，双燃料发动机处在上述实施例确定的当前冷却液下所对应的冷起动转速下，通过增加后喷次数i，使排气温度迅速增加，对氧化型催化器进行预热，使氧化型催化器的温度短时间内升高到工作温度；而且，通过多次后喷还能燃烧掉在冷起动过程中，由预喷和主喷燃烧所产生的碳烟以及总烃，进一步降低了总烃和碳烟的排放量。

另外，随着冷却液温度相对环境温度高时，为了维持当前冷却液温度下所对应的冷起动转速，需要克服的摩擦扭矩也在逐渐减小，柴油起动喷油量相应的也在逐渐减少，所以，后喷次数i也会做出相应的调整。

为了使后喷次数与当前冷却液的温度下柴油起动喷油量相适应，后喷次数按照以下方法进行选择：

当前温度下，如果后喷中柴油起动喷油量4与当前所述后喷次数i的比值大于等于后喷最小柴油起动喷油量5，后喷次数为当前所述后喷次数i；否则，后喷次数为i-1。

例如：如果冷起动时，冷却液温度为-20℃，当前冷却液温度下所对应的冷起动转速为1950rpm，维持此转速38s，此时通过发动机扭矩MAP8查到起动扭矩对应为150Nm，此时换算过来冷起动双燃料发动机时，柴油起动喷油量1为每循环30mg，根据发动机转速及扭矩查到预喷、主喷的油量，30mg减去预喷中柴油起动喷油量2和所述主喷中柴油起动喷油量3，除以4对应的油量大于后喷最小柴油起动喷油量5，则进行四次后喷。

如果在冷起动过程中，冷却液温度上升，那么根据转速和温度所查map得到的起动扭矩减小了，此时对应的起动的总的油量自然减小了，而以此时再用后喷中柴油起动喷油量4如果小于后喷最小柴油起动喷油量5，则会将后喷次数减小直到后喷中柴油起动喷油量4如果大于等于后喷最小柴油起动喷油量5为止。

由于喷嘴喷射所需起动柴油的过程依次经过预喷、主喷和后喷三个阶段，且上述实施例中的冷起动双燃料发动机时，柴油起动喷油量1包括预喷中柴油起动喷油量2、主喷中柴油起动喷油量3以及后喷中柴油起动喷油量4；所以，柴油起动喷油量1必然大于预喷中柴油起动喷油量2和主喷中柴油起动喷油量3之和。

请参阅图4，上述步骤S2中，预喷中柴油起动喷油量2和主喷中柴油起动喷油量3均是根据当前冷却液温度，以及当前冷却液温度下所对应的冷起动转速确定的。其中，预喷中柴油起动喷油量2是根据当前冷却液温度，以及当前冷却液温度下所对应的冷起动转速通过预喷油量MAP10确定，主喷中柴油起动喷油量3是根据当前冷却液温度，以及当前冷却液温度下所对应的冷起动转速通过主喷油量MAP11确定。

为了更好的说明本发明提供的双燃料发动机冷起动控制方法，下面结合图5给出了一个最优实施例。

步骤S1：根据当前冷却液温度，获取当前冷却液温度下所对应的冷起动转速；其中，当前冷却液温度下所对应的冷起动转速为1500rpm-2500rpm；当前冷却液温度下所对应的冷起动转速高于当前冷却液温度冷起动柴油发动机所对应的转速；

步骤S2：根据当前冷却液温度，获取维持当前冷却液温度下所对应的冷起动转速所需时间；其中，维持当前冷却液温度下所对应的冷起动转速所需时间为10s-30s；

步骤S3：根据当前冷却液温度下所对应的冷起动转速，得到维持当前冷却液温度下所对应的冷起动转速的摩擦扭矩；根据当前冷却液温度下所对应的冷起动转速的摩擦扭矩，确定冷起动双燃料发动机时柴油起动喷油量1；

步骤S4：根据当前冷却液温度，以及当前冷却液温度下所对应的冷起动转速确定预喷中柴油起动喷油量2和主喷中柴油起动喷油量3；

步骤S5：根据冷起动双燃料发动机时柴油起动喷油量1、预喷中柴油起动喷油量2和主喷中柴油起动喷油量3确定后喷中柴油起动喷油量4；

步骤S6：如果后喷中柴油起动喷油量4与当前所述后喷次数i的比值大于等于后喷最小柴油起动喷油量5，后喷次数为当前所述后喷次数i；否则，后喷次数为i-1；其中，i＝2-4；

步骤S7：根据当前冷却液温度下所对应的冷起动转速、根据维持当前冷却液温度下所对应的冷起动转速所需时间、根据确定的柴油起动喷油量1、预喷中柴油起动喷油量2、主喷中柴油起动喷油量3以及后喷次数，冷起动双燃料发动机，直到汽车处于怠速运转状态，且怠速运转状态时，双燃料发动机的转速为600rpm-800rpm。

其中，冷起动双燃料发动机时，喷嘴喷射所需起动柴油的过程依次经过预喷、主喷和后喷三个阶段；冷起动双燃料发动机时柴油起动喷油量1大于预喷中柴油起动喷油量2和主喷中柴油起动喷油量3之和；且后喷次数i为2-4次；

请参阅图3，根据当前冷却液温度与环境温度的大小关系，后喷次数i按照以下方法进行选择：

当前温度下，如果后喷中柴油起动喷油量4与当前所述后喷次数i的比值大于等于后喷最小柴油起动喷油量5，后喷次数为当前所述后喷次数i；否则，所述后喷次数为i-1。

该最优实施例中出现的各种限定已经在前述实施例中分析，此处不再做进一步赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。