一种双燃料发动机的模式切换方法及装置与流程

1.本发明涉及车辆领域，特别涉及一种双燃料发动机的模式切换方法及装置。


背景技术：

2.当前的车辆中可以安装双燃料发动机，双燃料发动机在进行发电时，具有两种模式：双燃料模式和纯柴油模式。双燃料模式为同时有柴油和燃气作为燃料的发动机控制模式，其中，少量柴油用于引燃，大量的燃气用于做功发电。纯柴油模式为只有柴油作为燃料的发动机控制模式。
3.通常双燃料模式存在两种发动机模式之前的切换，如何实现发动机控制模式的平稳切换，是一个关乎车辆安全的重点问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种双燃料发动机的模式切换方法及装置，能够实现发动机控制模式的平稳切换。
5.本技术实施例提供了一种双燃料发动机的模式切换方法，包括：
6.触发双燃料发动机由第一模式切换为第二模式，所述第一模式为双燃料模式和柴油模式中的其中一种，所述第二模式为所述双燃料模式和所述柴油模式中的另一种；
7.根据发动机的当前转速确定所述第二模式的初始燃料数值；
8.将比例-积分-微分pid控制器中的积分器i的累计值复位为所述第二模式的初始燃料数值以及锁存所述pid控制器输出的所述第一模式的历史燃料数值；
9.从所述初始燃料数值逐渐缓慢增加所述pid控制器输出的所述第二模式的实时燃料数值，逐渐缓慢降低所述第一模式的历史燃料数值，以实现双燃料发动机的模式切换。
10.可选地，所述第一模式为双燃料模式，所述第二模式为柴油模式，所述初始燃料数值为柴油最小喷射量，所述历史燃料数值为历史燃气喷射量，所述实时燃料数值为第一实时柴油喷射量；
11.所述将比例-积分-微分pid控制器中的积分器i的累计值复位为所述第二模式的初始燃料数值以及锁存所述pid控制器输出的所述第一模式的历史燃料数值包括：
12.将积分器i的累计值复位为所述柴油最小喷射量以及锁存所述pid控制器输出的历史燃气喷射量；
13.所述从所述初始燃料数值逐渐缓慢增加所述pid控制器输出的所述第二模式的实时燃料数值，逐渐缓慢降低所述第一模式的历史燃料数值包括：
14.所述pid控制器输出的第一实时柴油喷射量从所述柴油最小喷射量逐渐缓慢增加，所述历史燃气喷射量逐渐缓慢降低至0。
15.可选地，所述第一模式为柴油模式，所述第二模式为双燃料模式，所述初始燃料数值为燃气积分初始值，所述历史燃料数值为历史柴油喷射量，所述实时燃料数值为实时燃气喷射量；
16.所述将比例-积分-微分pid控制器中的积分器i的累计值复位为所述第二模式的初始燃料数值以及锁存所述pid控制器输出的所述第一模式的历史燃料数值包括：
17.将积分器i的累计值复位为所述燃气积分初始值以及锁存所述pid控制器输出的历史柴油喷射量；
18.所述从所述初始燃料数值逐渐缓慢增加所述pid控制器输出的所述第二模式的实时燃料数值，逐渐缓慢降低所述第一模式的历史燃料数值包括：
19.所述pid控制器输出的实时燃气喷射量从所述燃气积分初始值渐缓慢增加，所述历史柴油喷射量逐渐缓慢降低至柴油最小喷射量。
20.可选地，所述历史柴油喷射量逐渐缓慢降低至柴油最小喷射量中包括第二实时柴油喷射量；
21.所述历史柴油喷射量逐渐缓慢降低至柴油最小喷射量包括：
22.根据所述发动机的当前转速和预设转速的偏差调整所述第二实时柴油喷射量，直至所述第二实时柴油喷射量降低至柴油最小喷射量。
23.可选地，所述燃气积分初始值为0。
24.可选地，所述根据发动机的当前转速确定所述第二模式的初始燃料数值包括：
25.根据发动机的当前转速和进气中冷下游压力进行二维查表确定所述第二模式的初始燃料数值。
26.本技术实施例提供了一种双燃料发动机的模式切换装置，包括：
27.触发单元，用于触发双燃料发动机由第一模式切换为第二模式，所述第一模式为双燃料模式和柴油模式中的其中一种，所述第二模式为所述双燃料模式和所述柴油模式中的另一种；
28.确定单元，用于根据发动机的当前转速确定所述第二模式的初始燃料数值；
29.复位单元，用于将比例-积分-微分pid控制器中的积分器i的累计值复位为所述第二模式的初始燃料数值以及锁存所述pid控制器输出的所述第一模式的历史燃料数值；
30.切换单元，用于从所述初始燃料数值逐渐缓慢增加所述pid控制器输出的所述第二模式的实时燃料数值，逐渐缓慢降低所述第一模式的历史燃料数值，以实现双燃料发动机的模式切换。
31.可选地，所述第一模式为双燃料模式，所述第二模式为柴油模式，所述初始燃料数值为柴油最小喷射量，所述历史燃料数值为历史燃气喷射量，所述实时燃料数值为第一实时柴油喷射量；
32.所述复位单元，具体用于：
33.将积分器i的累计值复位为所述柴油最小喷射量以及锁存所述pid控制器输出的历史燃气喷射量；
34.所述切换单元，具体用于：
35.所述pid控制器输出的第一实时柴油喷射量从所述柴油最小喷射量逐渐缓慢增加，所述历史燃气喷射量逐渐缓慢降低至0。
36.可选地，所述第一模式为柴油模式，所述第二模式为双燃料模式，所述初始燃料数值为燃气积分初始值，所述历史燃料数值为历史柴油喷射量，所述实时燃料数值为实时燃气喷射量；
37.所述复位单元，具体用于：
38.将积分器i的累计值复位为所述燃气积分初始值以及锁存所述pid控制器输出的历史柴油喷射量；
39.所述切换单元，具体用于：
40.所述pid控制器输出的实时燃气喷射量从所述燃气积分初始值渐缓慢增加，所述历史柴油喷射量逐渐缓慢降低至柴油最小喷射量。
41.可选地，所述历史柴油喷射量逐渐缓慢降低至柴油最小喷射量中包括第二实时柴油喷射量；
42.所述切换单元，具体用于：
43.根据所述发动机的当前转速和预设转速的偏差调整所述第二实时柴油喷射量，直至所述第二实时柴油喷射量降低至柴油最小喷射量。
44.本技术实施例提供的双燃料发动机的模式切换方法，包括：触发双燃料发动机由第一模式切换为第二模式，其中，第一模式为双燃料模式和柴油模式中的其中一种，第二模式为双燃料模式和柴油模式中的另一种，根据发动机的当前转速确定第二模式的初始燃料数值，将比例-积分-微分pid控制器中的积分器i的累计值复位为第二模式的初始燃料数值以及锁存pid控制器输出的第一模式的历史燃料数值，从初始燃料数值逐渐缓慢增加pid控制器输出的第二模式的实时燃料数值，逐渐缓慢降低第一模式的历史燃料数值，以实现双燃料发动机的模式切换。也就是说，本技术实施例根据当前发动机转速确定即将切换为的第二模式的初始燃料数值，而后将pid控制器的i积分器的累计值修改为初始燃料数值，锁存pid控制器上一个步长输出的第一模式的历史燃料数值，最后利用pid的功能缓慢增加第二模式的初始燃料数值，降低第一模式的历史燃料数值，由此可见，本技术实施例在不同发动机控制模式下采用同一套pid闭环逻辑，实现无缝切换，实现双燃料发动机两种模式之间的平稳切换。
附图说明
45.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
46.图1示出了本技术实施例一种双燃料发动机的模式切换方法的流程示意图；
47.图2示出了本技术实施例另一种双燃料发动机的模式切换方法的流程示意图；
48.图3示出了本技术实施例一种双燃料发动机的模式切换装置的结构示意图。
具体实施方式
49.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
50.当前的车辆中可以安装双燃料发动机，双燃料发动机在进行发电时，具有两种模
式：双燃料模式和纯柴油模式。双燃料模式为同时有柴油和燃气作为燃料的发动机控制模式，其中，少量柴油用于引燃，大量的燃气用于做功发电。纯柴油模式为只有柴油作为燃料的发动机控制模式。
51.双燃料发动机正常工作时，利用的是双燃料模式，少量柴油起到引燃的作用，大量的燃气起到做功的作用。在双燃料模式发生严重故障的情况下，切换到纯柴油模式。当严重故障治愈后，会触发发动机从纯柴油模式切换到双燃料模式。
52.因此，通常双燃料模式存在两种发动机模式之前的切换，如何实现发动机控制模式的平稳切换，是一个关乎车辆安全的重点问题。
53.此外，在从双燃料模式切换到纯柴油模式时，控制不当会导致发动机转速波动较大，即模式切换不平稳，会影响发动机发电质量。
54.基于此，本技术实施例提供的双燃料发动机的模式切换方法，包括：触发双燃料发动机由第一模式切换为第二模式，其中，第一模式为双燃料模式和柴油模式中的其中一种，第二模式为双燃料模式和柴油模式中的另一种，根据发动机的当前转速确定第二模式的初始燃料数值，将比例-积分-微分pid控制器中的积分器i的累计值复位为第二模式的初始燃料数值以及锁存pid控制器输出的第一模式的历史燃料数值，从初始燃料数值逐渐缓慢增加pid控制器输出的第二模式的实时燃料数值，逐渐缓慢降低第一模式的历史燃料数值，以实现双燃料发动机的模式切换。也就是说，本技术实施例根据当前发动机转速确定即将切换为的第二模式的初始燃料数值，而后将pid控制器的i积分器的累计值修改为初始燃料数值，锁存pid控制器上一个步长输出的第一模式的历史燃料数值，最后利用pid的功能缓慢增加第二模式的初始燃料数值，降低第一模式的历史燃料数值，由此可见，本技术实施例在不同发动机控制模式下采用同一套pid闭环逻辑，实现无缝切换，实现双燃料发动机两种模式之间的平稳切换。
55.为了更好地理解本技术的技术方案和技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的描述。
56.参见图1，该图为本技术实施例提供的一种双燃料发动机的模式切换方法的流程示意图。
57.本实施例提供的双燃料发动机的模式切换方法包括如下步骤：
58.s101，触发双燃料发动机由第一模式切换为第二模式。
59.在本技术的实施例中，双燃料发动机具有两种模式：双燃料模式和纯柴油模式。双燃料模式为同时有柴油和燃气作为燃料的发动机控制模式，其中，少量柴油用于引燃，大量的燃气用于做功发电。纯柴油模式为只有柴油作为燃料的发动机控制模式。其中，燃气可以是天然气。
60.在纯柴油模式中，柴油经过安装在气缸盖上的柴油喷射阀喷到发动机的气缸内。
61.在双燃料模式中，燃气经安装在进气总管上的天然气喷射阀喷到进气管中，与空气混合后进入到发动机的缸内。
62.在本技术的实施例中，可以触发双燃料发动机的模式切换，例如由第一模式切换为第二模式，其中，第一模式为双燃料模式和柴油模式中的其中一种，第二模式为双燃料模式和柴油模式中的另一种。
63.作为一种示例，第一模式为双燃料模式，第二模式为纯柴油模式，即触发双燃料发
动机从双燃料模式切换为纯柴油模式。
64.作为另一种示例，第一模式为纯柴油模式，第二模式为双燃料模式，即触发双燃料发动机从纯柴油模式切换为双燃料模式。
65.s102，根据发动机的当前转速确定所述第二模式的初始燃料数值。
66.在本技术的实施例中，为了将第一模式平稳切换为第二模式，可以根据发动机的当前转速确定第二模式的初始燃料数值。
67.具体可以根据发动机的当前转速和进气中冷下游压力进行二维查表确定第二模式的初始燃料数值。
68.作为一种示例，第一模式为双燃料模式，第二模式为纯柴油模式，初始燃料数值为柴油最小喷射量。
69.作为另一种示例，第一模式为纯柴油模式，第二模式为双燃料模式，初始燃料数值为燃气积分初始值。
70.s103，将比例-积分-微分pid控制器中的积分器i的累计值复位为所述第二模式的初始燃料数值以及锁存所述pid控制器输出的所述第一模式的历史燃料数值。
71.在本技术的实施例中，可以将比例-积分-微分pid控制器中的积分器i的累计值复位为第二模式的初始燃料数值，同时锁存pid控制器上一个步长输出的第一模式的历史燃料数值。
72.作为一种示例，第一模式为双燃料模式，第二模式为纯柴油模式，历史燃料数值为历史燃气喷射量，初始燃料数值为柴油最小喷射量，则可以将积分器i的累计值复位为柴油最小喷射量以及锁存pid控制器输出的历史燃气喷射量。
73.作为另一种示例，第一模式为纯柴油模式，第二模式为双燃料模式，历史燃料数值为历史柴油喷射量，初始燃料数值为燃气积分初始值，则可以将积分器i的累计值复位为燃气积分初始值以及锁存pid控制器输出的历史柴油喷射量。
74.s104，从所述初始燃料数值逐渐缓慢增加所述pid控制器输出的所述第二模式的实时燃料数值，逐渐缓慢降低所述第一模式的历史燃料数值。
75.在本技术的实施例中，在将pid控制器中的积分器i的累计值复位为第二模式的初始燃料数值之后，pid控制器的输出即为第二模式的实时燃料数值，因此可以从初始燃料数值逐渐缓慢增加pid控制器输出的第二模式的实时燃料数值，逐渐缓慢降低ramp第一模式的历史燃料数值，以实现双燃料发动机的模式切换。
76.作为一种示例，第一模式为双燃料模式，第二模式为纯柴油模式，历史燃料数值为历史燃气喷射量，初始燃料数值为柴油最小喷射量，实时燃料数值为第一实时柴油喷射量，则pid控制器输出的第一实时柴油喷射量从柴油最小喷射量逐渐缓慢增加，历史燃气喷射量逐渐缓慢降低ramp至0。
77.作为另一种示例，第一模式为纯柴油模式，第二模式为双燃料模式，历史燃料数值为历史柴油喷射量，初始燃料数值为燃气积分初始值，实时燃料数值为实时燃气喷射量，则pid控制器输出的实时燃气喷射量从燃气积分初始值渐缓慢增加，历史柴油喷射量逐渐缓慢降低ramp至柴油最小喷射量。
78.在实际应用中，双燃料发动机从纯柴油模式切换为双燃料模式时，燃气喷射量逐渐上升，柴油喷射量逐渐减小，由于燃气是经安装在进气总管上的天然气喷射阀喷到进气
管中，与空气混合后进入到发动机的缸内，柴油是直接经安装在气缸盖上的柴油喷射阀喷到气缸内，因此，导致发动机对于燃气的响应相较于柴油的响应慢，最终导致发动机的转速波动。
79.在历史柴油喷射量逐渐缓慢降低至柴油最小喷射量中包括第二实时柴油喷射量，可以根据发动机的当前转速和预设转速的偏差调整第二实时柴油喷射量，直至第二实时柴油喷射量降低至柴油最小喷射量。也就是说，在双燃料发动机在进行纯柴油模式切换至双燃料模式时，可以实时根据发动机预设转速和实际转速的偏差对柴油喷射量进行修正，保证发动机转速稳定。
80.当发动机预设转速和实际转速的偏差较大时，说明燃气进入到缸内的量相较于预设量偏差较大，此时可以增大柴油喷射量，以便保证发动机转速稳定。
81.在实际应用中，双燃料发动机从纯柴油模式切换为双燃料模式时，pid控制器输出的实时燃气喷射量从燃气积分初始值渐缓慢增加，其中，燃气积分初始值可以是0，即燃气从0开始增加，燃气积分初始值也可以不是0，以便节省积分器i数值变化的响应时间。
82.在本技术实施例中，不进行模式切换时，纯柴油模式的柴油喷射量是经pid闭环输出，双燃料模式的燃气喷射量是根据设定转速和实际转速的偏差经pid闭环得到。也就是说，本技术实施例在不同模式下采用同一套pid闭环逻辑，模式不同闭环输出的变量含义不同，实现无缝切换。同时在从纯柴油模式切换到双燃料模式过程中，可解决燃气品质变差导致转速波动较大的问题，确保切换过程中发动机转速稳定，保证发电品质。
83.参考图2所示，为本技术实施例提供的一种双燃料发动机的模式切换方法的流程示意图。
84.由图所示，在双燃料发动机工作过程中，实时监控发动机是否有严重故障，例如燃气喷嘴故障导致无法正常喷射燃气等，当发生严重故障时，会触发发动机从双燃料模式切换到纯柴油模式。当检测到发动机从双燃料模式切换到纯柴油模式时，根据发动机转速和进气中冷下游压力二维查表得到当前工况下柴油的最小喷油量，然后根据模式切换状态将i积分器的累计值复位为当前工况下柴油的最小喷油量，同时锁存pid闭环上一个步长输出的燃气喷射量，让该燃气喷射量逐步ramp到0，随着燃气喷射量的逐步减小，经pid闭环输出的柴油喷射量逐步增大，当燃气喷射量ramp到0时，完成模式的切换，在切换过程中，可以根据设定转速和实际转速的偏差修正柴油喷射量。
85.当严重故障治愈后，会触发发动机从纯柴油模式切换到双燃料模式。当检测到发动机从纯柴油模式切换到双燃料模式时，根据发动机转速和进气中冷下游压力二维查表得到当前工况下天然气的积分初始值，然后根据模式切换状态将i积分器的累计值复位为当前工况下天然气的积分初始值，同时锁存pid闭环上一个步长输出的柴油喷射量，让该柴油喷射量ramp到经二维查表得到的当前工况下的最小柴油喷射量，随着柴油喷射量的逐步减小，经pid闭环输出的燃气喷射量逐步增大，在切换过程中，可以判断当前发动机转速是否波动，若存在波动，则可以根据发动机的设定转速和实际转速偏差对柴油喷射量进行修正，保证转速稳定。当柴油喷射量ramp到当前工况下最小柴油喷射量时，完成模式的切换。
86.本技术实施例提供的双燃料发动机的模式切换方法，包括：触发双燃料发动机由第一模式切换为第二模式，其中，第一模式为双燃料模式和柴油模式中的其中一种，第二模式为双燃料模式和柴油模式中的另一种，根据发动机的当前转速确定第二模式的初始燃料
数值，将比例-积分-微分pid控制器中的积分器i的累计值复位为第二模式的初始燃料数值以及锁存pid控制器输出的第一模式的历史燃料数值，从初始燃料数值逐渐缓慢增加pid控制器输出的第二模式的实时燃料数值，逐渐缓慢降低第一模式的历史燃料数值，以实现双燃料发动机的模式切换。也就是说，本技术实施例根据当前发动机转速确定即将切换为的第二模式的初始燃料数值，而后将pid控制器的i积分器的累计值修改为初始燃料数值，锁存pid控制器上一个步长输出的第一模式的历史燃料数值，最后利用pid的功能缓慢增加第二模式的初始燃料数值，降低第一模式的历史燃料数值，由此可见，本技术实施例在不同发动机控制模式下采用同一套pid闭环逻辑，实现无缝切换，实现双燃料发动机两种模式之间的平稳切换。
87.基于以上实施例提供的一种双燃料发动机的模式切换方法，本技术实施例还提供了一种双燃料发动机的模式切换装置，下面结合附图来详细说明其工作原理。
88.参见图3，该图为本技术实施例提供的一种双燃料发动机的模式切换装置的结构框图。
89.本实施例提供的双燃料发动机的模式切换装置300包括：
90.触发单元310，用于触发双燃料发动机由第一模式切换为第二模式，所述第一模式为双燃料模式和柴油模式中的其中一种，所述第二模式为所述双燃料模式和所述柴油模式中的另一种；
91.确定单元320，用于根据发动机的当前转速确定所述第二模式的初始燃料数值；
92.复位单元330，用于将比例-积分-微分pid控制器中的积分器i的累计值复位为所述第二模式的初始燃料数值以及锁存所述pid控制器输出的所述第一模式的历史燃料数值；
93.切换单元340，用于从所述初始燃料数值逐渐缓慢增加所述pid控制器输出的所述第二模式的实时燃料数值，逐渐缓慢降低所述第一模式的历史燃料数值，以实现双燃料发动机的模式切换。
94.可选地，所述第一模式为双燃料模式，所述第二模式为柴油模式，所述初始燃料数值为柴油最小喷射量，所述历史燃料数值为历史燃气喷射量，所述实时燃料数值为第一实时柴油喷射量；
95.所述复位单元，具体用于：
96.将积分器i的累计值复位为所述柴油最小喷射量以及锁存所述pid控制器输出的历史燃气喷射量；
97.所述切换单元，具体用于：
98.所述pid控制器输出的第一实时柴油喷射量从所述柴油最小喷射量逐渐缓慢增加，所述历史燃气喷射量逐渐缓慢降低至0。
99.可选地，所述第一模式为柴油模式，所述第二模式为双燃料模式，所述初始燃料数值为燃气积分初始值，所述历史燃料数值为历史柴油喷射量，所述实时燃料数值为实时燃气喷射量；
100.所述复位单元，具体用于：
101.将积分器i的累计值复位为所述燃气积分初始值以及锁存所述pid控制器输出的历史柴油喷射量；
102.所述切换单元，具体用于：
103.所述pid控制器输出的实时燃气喷射量从所述燃气积分初始值渐缓慢增加，所述历史柴油喷射量逐渐缓慢降低至柴油最小喷射量。
104.可选地，所述历史柴油喷射量逐渐缓慢降低至柴油最小喷射量中包括第二实时柴油喷射量；
105.所述切换单元，具体用于：
106.根据所述发动机的当前转速和预设转速的偏差调整所述第二实时柴油喷射量，直至所述第二实时柴油喷射量降低至柴油最小喷射量。
107.可选地，所述燃气积分初始值为0。
108.可选地，所述确定单元，具体用于：
109.根据发动机的当前转速和进气中冷下游压力进行二维查表确定所述第二模式的初始燃料数值。
110.当介绍本技术的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“这个”和“所述”都意图表示有一个或多个元件。词语“包括”、“包含”和“具有”都是包括性的并意味着除了列出的元件之外，还可以有其它元件。
111.需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory,rom)或随机存储记忆体(random access memory,ram)等。
112.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元及模块可以是或者也可以不是物理上分开的。另外，还可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元和模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
113.以上所述仅是本技术的优选实施方式，虽然本技术已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本技术。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本技术技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本技术技术方案保护的范围内。