[发明专利]甲醇-柴油双燃料发动机控制系统和方法

说明书

本发明公开了一种甲醇‑柴油双燃料发动机控制系统和方法。由一个ECU同时完成甲醇和柴油喷射的精确控制。采用Elman神经网络在线预测曲轴信号脉宽，根据预测脉宽与输出转矩确定双燃料模式下甲醇喷射停缸控制的停缸个数与对应的缸号，能够实现双燃料运行模式时甲醇喷射的随机停缸。双燃料模式时根据发动机实时工作状态，动态计算掺烧比，选择喷醇策略，实现甲醇和柴油多点喷射，保证双燃料发动机平稳高效运行。

技术领域

本发明属于汽车发动机领域，具体涉及甲醇-柴油双燃料发动机控制。

背景技术

柴油机以其优良的动力性、经济性与可靠性而取得广泛应用，但NOx与碳烟排放此消彼长制约着柴油机的发展。甲醇是一种含氧燃料，辛烷值高，能够改善燃烧、减少污染物排放，并且调配成本低，通用性好，被认为是很有前景的清洁代用燃料。甲醇-柴油双燃料是在柴油机基础上改装而成，通常，一是需要加装一套甲醇供给系统，包括甲醇箱、油泵、管路和甲醇喷射器；二是需要加装一套电子控制系统，用于控制甲醇和柴油的喷射。甲醇-柴油双燃料改装成本低、容易实现。甲醇-柴油双燃料发动机在保持柴油机较高热效率的同时能够大幅降低碳烟排放。在没有甲醇时，还能切换回纯柴油模式运行。双燃料模式较纯柴油模式运营成本降低，有利于发挥现有甲醇产能，因此发展双燃料发动机具有良好的经济效益和社会效益。

燃油价格上升使人们对汽车的燃油经济性提出了更高要求，停缸技术能够显著降低燃油消耗，在节能方面具有一定的市场竞争力与发展潜力。目前越来越多的汽油机上实现了停缸技术，而柴油机中大部分是通过手动调控机械装置来实现停缸，这种方式控制机构复杂、准确度低，气缸间工作均匀性与可靠性下降，同时易造成发动机抖动甚至熄火。此外，通过额外增加一个停缸控制器来实现停缸，增加了系统的复杂性同时影响发动机运行的安全性与稳定性。

目前，甲醇-柴油双燃料系统多采用甲醇单点喷射控制。单点喷射甲醇，通常是将甲醇喷入混合器中。由于受进气歧管结构与湿壁效应的影响，混合气均匀性及燃油分配均匀性受到限制，存在扫气HC排放高，动态响应差等问题，从而影响发动机的经济性与排放性。

甲醇-柴油双燃料控制，广泛采用增加一个控制器，喷醇控制器的信号来自原机ECU。此跟随式双燃烧控制器存在数据传输延时及截断误差，同时原机ECU控制程序代码大多未开源，具体实现方法未知，更无从修改；喷醇控制器与原机ECU对执行器的控制协调性差，结果致使双燃料模式控制方法受限，精度降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甲醇-柴油双燃料发动机控制系统和方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种甲醇-柴油双燃料发动机控制系统，该系统包括曲轴传感器、凸轮轴传感器、油门位置传感器、进气压力传感器、排气温度传感器、冷却液温度传感器、控制器、柴油喷油器以及甲醇喷射器，所述控制器包括单片机控制单元以及与单片机控制单元相连的信号采集处理电路、柴油喷油器驱动电路和甲醇喷射器控制电路，曲轴传感器、凸轮轴传感器、油门位置传感器、进气压力传感器、排气温度传感器以及冷却液温度传感器分别与信号采集处理电路相连，柴油喷油器与柴油喷油器驱动电路相连，甲醇喷射器与甲醇喷射器控制电路相连。

所述发动机的至少两个气缸均设置有甲醇喷射器。

所述控制器还包括与单片机控制单元相连的电源管理模块、通信模块、发动机加速度监测模块和故障自诊断模块；所述控制器的功能由一个ECU实现。