专利名称：一种电喷发动机超低排放电控装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及电喷发动机改进控制，尤其涉及一种电喷发动机超低排放电控装置及其控制方法。
背景技术：
迄今为止，当今国际、国内广泛使用的属欧排放标准的电喷汽车，由于原车微机控制系统EMS所采用的控制软件以及匹配技术的限制，仅适用出厂时相对应的排放标准及其限值。随着社会的进步，环境保护和节约能源的要求和法规日趋严格，这一类型的机车正受到现行的环保法规和排放限值的限制和制约，如不加以技术改进将会被迅速淘汰。随着汽车电子的不断发展和提高，特别是燃烧理论的不断完善，人们已清楚地认识到在压缩比一定的条件下，高精度空燃比和点火正时、点火能量和点火持续时间是决定发动机燃烧效率和净化尾气排放的两大核心和关键。
图1是现有技术中典型的电喷车排放控制原理图。现有技术中，排放控制装置包括点火开关11、爆震传感器12、转速/曲轴位置传感器13、凸轮轴位置传感器14、进气温度传感器15、冷却水温传感器16、氧传感器17(也可以没有氧传感器17)、进气流量/进气压力传感器18、空调器开关19、节气门位置传感器20、点火线圈21、电喷阀22，均并联设在电喷发动机1和发动机电控系统2之间。
目前在用的电喷机车存在如下的不足和缺陷一方面由于初级电控方法及其运行的软件技术落后，导致空燃比严重失调，传感器精度偏差大，微机实时控制工况交替变换时无法精确控制排放；另一方面在燃烧控制技术中采用传统的低频单火花点火方法，在发动机工作时，存在点火提前角误差大，点火能量小，放电时间短，并且在火焰传播中易猝灭而又无法再次重新点燃的缺陷，因此，致使燃烧恶化造成排污严重的后果，再则由于其所运行的控制软件已固化于CPU中，无法更改、更新、更换。因此如何使这一类在用的电喷机车，通过技术改进达到现时和将来更为严格的排放标准及其限值要求，是人们正在想方设法努力解决的一大技术难题。
发明内容
本发明是为了解决现有的电喷发动机机动车排放不能达标的问题而提供的一种电喷发动机超低排放电控装置及其控制方法，采用该装置及其方法，可搭载原发动机电控系统EMS、采集和调整部分传感器的电信号，并输回原机电控系统EMS原对应的信号输入接口内。
本发明的目的是这样实现的一种电喷发动机超低排放电控装置，设在电喷发动机和发动机电控系统之间，包括进气温度传感器、冷却水温传感器、原车氧传感器、爆震传感器、转速/曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、进气流量/进气压力传感器、空调器开关、节气门位置传感器、点火线圈、电喷阀，其中，所述的进气温度传感器、冷却水温传感器、原车氧传感器的输入端分别与电喷发动机各对应的输出端连接，其输出端分别与发动机电控系统各对应的输入端连接；其特点是，所述的点火线圈为中频点火线圈；还包括一新增氧传感器以及一搭载式再运算电控装置；所述的搭载式再运算电控装置包括一微机A/F比较控制器和一微机中频点火控制器，其中所述的微机A/F比较控制器与发动机电控系统双向连接，其输入端分别与进气流量/进气压力传感器、节气门位置传感器、新增氧传感器的输出端连接，其控制端与电喷阀的输入端连接，该电喷阀的输出端与电喷发动机的输入端连接；所述的微机中频点火控制器与发动机电控系统双向连接，其输入端与转速/曲轴位置传感器、爆震传感器的输出端连接，其控制端与中频点火线圈的输入端连接，中频点火线圈的输出端与电喷发动机的输入端连接。
上述一种电喷发动机超低排放电控装置，其中，所述的微机A/F比较控制器包括输入接口电路、输出接口电路、A/D转换器、逻辑运算器以及存储器，所述的存储器包括数据寄存器、数据表存储器、数据可擦除只读存储器以及动态数据存储器；所述的输入接口电路分别与进气流量/进气压力传感器、节气门位置传感器、新增氧传感器连接，输入接口电路的输出端与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与数据寄存器的输入端连接，数据寄存器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据表存储器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据可擦除只读存储器、动态数据存储器分别与逻辑运算器双向连接；逻辑运算器的输出端输出喷油信号通过一开关管输出到原发动机电控系统。
上述一种电喷发动机超低排放电控装置，其中，所述的微机中频点火控制器包括输入接口电路、输出接口电路、A/D转换器、逻辑运算器以及存储器，所述的存储器包括数据寄存器、数据表存储器、数据可擦除只读存储器以及动态数据存储器；所述的输入接口电路分别与爆震传感器、转速/曲轴位置传感器的输出端连接，输入接口电路的输出端与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与数据寄存器的输入端连接，数据寄存器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据表存储器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据可擦除只读存储器、动态数据存储器分别与逻辑运算器双向连接；逻辑运算器的输出端输出点火正时信号通过一开关管输出到原发动机电控系统；所述的输出接口电路的输出端还通过一开关管与中频点火线圈连接。
一种电喷发动机超低排放电控方法，其特点是，a、将微机A/F比较控制器设安装在进气流量/进气压力传感器、节气门位置传感器、新增氧传感器与发动机电控系统之间；b、将微机中频点火控制器安装在爆震传感器、转速/曲轴位置传感器与发动机电控系统之间；c、采集空气流量计、进气管压力传感器、节气门位置传感器以及新增氧传感器输出的电信号，经微机A/F(空燃比)比较控制器闭环自适应调整，然后输出到原发动机电控系统(EMS)的原输入接口内，经原机电控系统EMS进行数据修正处理后，输出符合空燃比范围要求的喷油脉冲宽度信号驱动喷油器；d、采集原发动机转速/曲轴位置传感器电信号、爆震传感器电信号，经微机数字中频点火控制器闭环调整后输出到原发动机微机控制系统EMS的原输入接口，经原机电控系统EMS进行数据调正，扩展并优化点火提前角，输出符合实时运行工况的点火正时信号到替代低频点火线圈初级绕组的低能耗工作负载；
e、在进行d步骤的同时，从替代低频点火线圈初级绕组的低能耗工作负载采集原发动机电控系统EMS输出的驱动低频点火线圈的点火正时信号，经微机数字中频点火控制器数据处理后直接驱动开关管输出经二次修正的点火脉冲到中频点火线圈。
上述一种电喷发动机超低排放电控方法，其中，步骤c所述的经微机A/F(空燃比)比较控制器闭环自适应调整的方法步骤是c-1.建立一个数据库，该数据库中记录有该种机动车型的各种空燃比、点火提前角、以及所述的空燃比与点火提前角之间的关系的数据表；c-3.实时采集原电控系统输出的喷油脉冲宽度信号，以及采c-2.在排气岐管的汇流管管壁上安装一新增氧传感器；集进气信号和新增氧传感器信号；c-4.逻辑运算器读取步骤c-3采集的数据，并将该步骤c-3采集的数据与步骤c-1建立的表格中的数据一一进行对照比较，将错误的信号分离并重新采集，同时根据比较进气数据来获得发动机当前的工况，产生一个空燃比的修正值；c-5.根据新增氧传感器输出的氧浓度信号实时更新步骤c-4输出的空燃比修正值，使该值符合当前发动机工作工况，以驱动电喷阀，并控制电喷阀的开启时间；c-6.同时将步骤c-4输出的喷油脉宽数据存储在动态存储器中，以便再使用；并仿真输出进气信号，及将工作状态的信号输出。
上述一种电喷发动机超低排放电控方法，其中，步骤d所述的经微机数字中频点火控制器闭环调整的方法步骤是d-1.建立一个数据库，该数据库中记录有该种机动车型的大量空燃比、点火提前角、以及所述的空燃比与点火提前角之间的关系的数据表；d-2.实时采集转速/曲轴位置信号、爆振信号以及点火提前角；d-3.根据发动机工况同步输出仿真的转速/曲轴位置信号到原电控系统；d-4.将步骤d-2采集的原车电控系统输出的点火提前角信号与数据表中的数据进行比较，生成点火提前量的修正值；d-5.将步骤d-2采集的原车电控系统输出的爆振信号与数据表中的数据进行比较，实时产生接近当前发动机爆震燃烧的最佳角度，并产生连续的中频点火脉冲，恒定覆盖曲轴转角，连接击穿点火；d-6.同时实际产生一个适合当前发动机工况点火提前角的仿真信号到原发动机电控系统。
上述一种电喷发动机超低排放电控方法，其中，步骤e所述的从替代低频点火线圈初级绕组的工作负载采集的点火正时信号是指e-1.在原发动机电控系统EMS输出端串接一与低频点火线圈初级绕组的阻抗相匹配的负载；e-2.从步骤e-1所述的工作负载(-)端获取正时点火信号。
上述一种电喷发动机超低排放电控方法，其中，步骤e所述的点火频率为在1～10KHZ范围内。
上述一种电喷发动机超低排放电控方法，其中，步骤e所述的点火频率为3～5KHZ。
上述一种电喷发动机超低排放电控方法，其中，步骤e所述的中频连续点火脉冲持续时间是自点火正时始至上止点后所需而设定的覆盖曲轴转角度，并在全转速范围内保持恒定不变。
由于本发明采用了以上技术方案及方法，当发动机工作时，本发明搭载微机电控装置A/F比较控制器和微机数字中频点火控制器，同时分别根据实时采集获取原机EMS输出的喷油信号和点火信号，经各自闭环数据再次运算修正处理后，分别直接输出驱动喷油器的精确喷油脉谱电信号和有选择可控并以设定的频率，交替地导通和截止中频点火线圈内初级绕组电流的开关脉冲及该脉冲的持续时间，使次级绕组间隔、连续地发出高压电供火花塞点火。本发明电控装置和方法能根据发动机在全转速范围内不同工况条件下实现恒定覆盖曲轴转角的数字中频连续击穿点火，同时在实时精确的空燃比控制条件下充分燃烧，以达增加功率、减少排放、节省燃料的目的。
本发明的控制方法和具体特征性能由以下的实施例及其附图作进一步描述。
图1是现有技术中典型电喷发动机电控系统原理示意框图。
图2是本发明电喷发动机超低排放电控装置原理示意图。
图3是本发明电控装置中微机A/F比较控制器单独使用在电控装置中的电方框图。
图4是图3使用在电控装置中的实施例示意图。
图5是本发明微机A/F比较控制器的工作流程图。
图6是本发明电控装置中微机数字中频点火控制器单独使用在电控装置中的电方框图。
图7是图6使用在电控装置中的实施例示意图。
图8是本发明微机数字中频点火控制器的工作流程图。
图9是本发明电控装置中微机A/F比较控制器和微机数字中频点火控制器组合安装在电控装置中的点方框图。
具体实施例方式
在汽车排放领域中，为了要使点燃式发动机实现机内净化低排放运行，关键取决于二个核心因素，即燃料化学能变为热能的转换率和热能变为机械能的转换率。而化学能的转换率主要取决于混合气的空燃比(A/F)、燃烧压力、燃烧温度等；而热能的转换率主要取决于混合气燃爆相位和配气相位等。影响上述两个转换率的燃烧温度、燃烧压力、爆发相位都与A/F空燃比控制精度和点火提前角、点火能量以及点火放电持续时间有密不可分的关系。而且因为空燃比和点火提前角及点火持续时间不是一个常量，而是随发动机的转速、转矩负荷的变化而变化的，因此，在发动机全转速范围内、不同工况条件下，只有满足发动机对混合气空燃比的实时控制精度和点火的各种要求，才可以达到高效燃烧，实现增功、减排、节能的目的。而本发明就是通过改善空燃比的实时控制精度和点火提前角来实现电喷发动机超低排放的目的。
请参见图2，本发明一种电喷发动机超低排放电控装置，设在电喷发动机3和发动机电控系统4之间，包括进气温度传感器31、冷却水温传感器32、原车氧传感器33(有的机动车不设氧传感器则没有原车氧传感器33)、进气流量/进气压力传感器34、节气门位置传感器35、新增氧传感器36、电喷阀37、转速/曲轴位置传感器38、爆震传感器39、中频点火线圈40；还包括一和一搭载式再运算电控装置43，该搭载式再运算电控装置包括一微机A/F比较控制器431和一微机中频点火控制器432。其中，进气温度传感器、冷却水温传感器、原车氧传感器的输入端分别与电喷发动机各对应的输出端连接，其输出端分别与发动机电控系统各对应的输入端连接；进气流量/进气压力传感器34、节气门位置传感器35、新增氧传感器36的输入端分别与电喷发动机3各对应的输出端连接，其输出端分别与微机A/F比较控制器431的输入端连接，微机A/F比较控制器431与发动机电控系统4双向连接，其控制端与电喷阀的输入端连接，该电喷阀的输出端与电喷发动机的输入端连接。
转速/曲轴位置传感器38、爆震传感器39的输入端分别与电喷发动机3各对应的输出端连接，其输出端分别与微机中频点火控制器432各对应的输入端连接，微机中频点火控制器的输出端与发动机电控系统的输入端连接；微机中频点火控制器与发动机电控系统双向连接，其控制端与中频点火线圈40的输入端连接，中频点火线圈的输出端与电喷发动机的输入端连接。
请参见图3、图4，其中图3是本发明电控装置中微机A/F比较控制器单独使用在电控装置中的电方框图，图4是图3使用在电控装置中的实施例示意图。本发明的微机A/F比较控制器包括输入接口电路、输出接口电路、A/D转换器、逻辑运算器以及存储器。所述的存储器包括数据寄存器、数据表存储器、数据可擦除只读存储器以及动态数据存储器。输入接口电路分别与进气流量/进气压力传感器、节气门位置传感器、新增氧传感器连接，输入接口电路的输出端与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与数据寄存器的输入端连接，数据寄存器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据表存储器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据可擦除只读存储器、动态数据存储器分别与逻辑运算器双向连接；逻辑运算器的输出端输出喷油信号通过一开关管输出到原发动机电控系统。
图5是本发明微机A/F比较控制器的工作流程图。本发明微机A/F比较控制器的工作流程是开机后系统自检，各端口复位，状态码输出，微机A/F比较控制器的输入端捕获喷油信号，并将该喷油信号存储在数据寄存器中；
逻辑运算器从数据表存储器中读取数据表，并进行比较，如果喷油数据超出范围，则回到端口复位；如果喷油数据正常，则输出到电磁阀；A/F比较控制器继续读取进气数据，并与数据表中的进气数据进行比较，如果输出加速，则读取数据表，并输出到喷油器；A/F比较控制器继续读取进氧数据，如果氧气浓度低，侧增加喷油量；如果氧气浓度高，侧减少喷油量；如果氧气浓度正常，侧输出正常的喷油量；所有修改的数据保存；数据比较产生状态码返回到状态码输出。
请参阅图6、图7，其中图6是本发明电控装置中微机数字中频点火控制器单独使用在电控装置中的电方框图，图7是图6使用在电控装置中的实施例示意图。本发明的微机数字中频点火控制器包括输入接口电路、输出接口电路、A/D转换器、逻辑运算器以及存储器，所述的存储器包括数据寄存器、数据表存储器、数据可擦除只读存储器以及动态数据存储器；所述的输入接口电路分别与爆震传感器、转速/曲轴位置传感器的输出端连接，输入接口电路的输出端与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与数据寄存器的输入端连接，数据寄存器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据表存储器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据可擦除只读存储器、动态数据存储器分别与逻辑运算器双向连接；逻辑运算器的输出端输出点火正时信号通过一开关管输出到原发动机电控系统，发动机电控系统的输出端通过一开关管与低频点火线圈的初级绕组N1的等效负载LRB连接，还通过该等效负载LRB将信号还反馈输出到微机中频点火控制器432的输入接口电路CE端。该等效负载可以是电感L或/和功率电阻R的组合，也可以是功率电阻和高压电容的组合，还可以是晶体管与上述元器件的组合。所述微机中频点火控制器432还通过一开关管控制中频点火线圈的点火与否。
图8是微机数字中频点火控制器的工作流程图。本发明的数字中频点火控制器的工作流程是开机后系统自检，各端口复位，状态码输出，微机A/F比较控制器的输入端捕获转速/曲轴位置传感器的输出信号和点火信号；
逻辑运算器从数据表存储器中读取数据表，并进行点火数据比较，如果超出范围，则回到端口复位；如果喷油数据正常，则输出到点火线圈；数字中频点火控制器续读取爆振数据，并与数据表中的爆振数据进行比较，确定是否爆振，如果是，侧减少点火提前角；如果不是，侧增加点火提前角，输出中频点火信号；所有修改的数据保存；数据比较产生状态码返回到状态码输出。
请参阅图9。本发明的微机A/F比较控制器和微机数字中频点火控制器可分别由一单独的CPU芯片构成，也可将两者组合在一个CPU芯片中构成。图9是本发明电控装置中微机A/F比较控制器和微机数字中频点火控制器组合使用一CPU芯片安装在电控装置中的实施例示意图。包括输入接口电路、输出接口电路、A/D转换器、逻辑运算器以及存储器。其中存储器包括数据寄存器、数据表存储器、数据可擦除只读存储器以及动态数据存储器。输入接口电路分别与爆震传感器、转速/曲轴位置传感器、进气流量/进气压力传感器、节气门位置传感器、新增氧传感器的输出端连接，输入接口电路的输出端与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与数据寄存器的输入端连接，数据寄存器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据表存储器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据可擦除只读存储器、动态数据存储器分别与逻辑运算器双向连接；逻辑运算器的输出端输出点火正时信号通过一开关管输出到原发动机电控系统；所述的输出接口电路的输出端还通过两开关管输出喷油信号和点火信号分别与电磁阀和中频点火线圈连接。
本发明电喷发动机超低排放电控方法是，a、将微机A/F比较控制器设安装在进气流量/进气压力传感器、节气门位置传感器、新增氧传感器与发动机电控系统之间；b、将微机中频点火控制器安装在爆震传感器、转速/曲轴位置传感器与发动机电控系统之间；c、采集空气流量计、进气管压力传感器、节气门位置传感器以及新增氧传感器输出的电信号，经微机A/F(空燃比)比较控制器闭环自适应调整，然后输出到原发动机电控系统(EMS)的原输入接口内，经原机电控系统EMS进行数据修正处理后，输出符合空燃比范围要求的喷油脉冲宽度信号驱动喷油器；由于供油系统的油压一定，所以喷油器喷出的燃油量与喷油器开启的时间成正比，因此可通过控制喷油器的开启时间来控制系统的供油量。发动机控制系统以节气门开度和发动机转速作为主要输入信号，由此来确定基本供油量，基本供油量经过水温等修正参数进行修正以后由控制单元控制喷油器进行输出。在发动机进气门开启时，喷油器在节气门上部将燃油直接喷入节气门体和节气门之间形成的环形缝隙之中，喷入的燃油在发动机吸气行程经进气管进入相应的气缸中，从而给发动机提供其工作时所需的燃油。所述的经微机A/F(空燃比)比较控制器闭环自适应调整的方法步骤是c-1.建立一个数据库，该数据库中记录有该种机动车型的各种空燃比、点火提前角、以及所述的空燃比与点火提前角之间的关系的数据表；c-2.在排气岐管的汇流管管壁上安装一新增氧传感器；c-3.实时采集原电控系统输出的喷油脉冲宽度信号，以及采集进气信号和新增氧传感器信号；c-4.逻辑运算器读取步骤c-3采集的数据，并将该步骤c-3采集的数据与步骤c-1建立的表格中的数据一一进行对照比较，将错误的信号分离并重新采集，同时根据比较进气数据来获得发动机当前的工况，产生一个空燃比的修正值；c-5.根据新增氧传感器输出的氧浓度信号实时更新步骤c-4输出的空燃比修正值，使该值符合当前发动机工作工况，以驱动电喷阀，并控制电喷阀的开启时间；c-6.同时将步骤c-4输出的喷油脉宽数据存储在动态存储器中，以便再使用；并仿真输出进气信号，及将工作状态的信号输出。
d、采集原发动机转速/曲轴位置传感器电信号、爆震传感器电信号，经微机数字中频点火控制器闭环调整后输出到原发动机微机控制系统EMS的原输入接口，经原机电控系统EMS进行数据调正，扩展并优化点火提前角，输出符合实时运行工况的点火正时信号到替代低频点火线圈初级绕组的低能耗工作负载；所述的经微机数字中频点火控制器闭环调整的方法步骤是d-1.建立一个数据库，该数据库中记录有该种机动车型的大量空燃比、点火提前角、以及所述的空燃比与点火提前角之间的关系的数据表；
d-2.实时采集转速/曲轴位置信号、爆振信号以及点火提前角；爆震传感器能将发动机爆燃时产生的压力波转变为电信号输出给电脑，当电脑第一次识别到某个气缸有爆震燃烧时，即控制此气缸的点火正时向延迟方向改变3~5℃A，以便即刻消除爆震燃烧。以后经过一次次数的无爆震燃烧以后，再控制点火正时以每步0.3~0.5曲轴转角向提前方向进给，以保证发动机的点火提前角都处于接近爆震燃烧时的最佳角度。
d-3.根据发动机工况同步输出仿真的转速/曲轴位置信号到原电控系统；d-4.将步骤d-2采集的原车电控系统输出的点火提前角信号与数据表中的数据进行比较，生成点火提前量的修正值；d-5.将步骤d-2采集的原车电控系统输出的爆振信号与数据表中的数据进行比较，实时产生接近当前发动机爆震燃烧的最佳角度，并产生连续的中频点火脉冲，恒定覆盖曲轴转角，连接击穿点火；d-6.同时实际产生一个适合当前发动机工况点火提前角的仿真信号到原发动机电控系统。
e、在进行d步骤的同时，从替代低频点火线圈初级绕组的低能耗工作负载采集原发动机电控系统EMS输出的驱动低频点火线圈的点火正时信号，经微机数字中频点火控制器数据处理后直接驱动开关管输出经二次修正的点火脉冲到中频点火线圈。所述的从替代低频点火线圈初级绕组的工作负载采集的点火正时信号是指e-1.在原发动机电控系统EMS输出端串接一与低频点火线圈初级绕组的阻抗相匹配的负载；e-2.从步骤e-1所述的工作负载(-)端获取正时点火信号。其点火频率为在1～10KHZ范围内，最佳火频率为3～5KHZ。中频连续点火脉冲持续时间是自点火正时始至上止点后所需而设定的覆盖曲轴转角度，并在全转速范围内保持恒定不变。
经微机数字中频点火控制器数据处理后直接驱动开关管输出有选择、可控并以设定的频率交替地接通(导通)与断开(截止)中频点火线圈内初级绕组电流的开关脉冲和该脉冲的持续时间，使次级绕组间隔、连续地发出高压电供火花塞，依点火顺序实现DIS无分电器直接连续击穿点火，其点火频率为1～10KHZ范围内，优先采用3～5KHZ。微机数字中频点火控制器输出的中频连续点火脉冲持续时间自点火正时始至上止点后所需而设定的覆盖曲轴转角度，并在全转速范围内保持恒定不变，实现恒定覆盖曲轴转角数字中频连续击穿点火。
本发明采用搭载式微机电控装置ECM和控制方法，在实现高精度控制空燃比的同时，本发明微机数字中频点火控制器，从系统上根本改变了百年来传统低频点火方式，每次点火击穿次数从一次一个单火花点火变为可控连续击穿点火，由微机精确计算并实时控制恒定覆盖曲轴转角，从提前角正时点火起直至所需覆盖至上止点后的燃烧区所设定的最佳覆盖角度内，实现在全转速范围内连续击穿点火。连续击穿放电点火所产生的高能量电火花、高强度的电磁场，使混合气的氧分子和燃料获得更大的能量，由常规状态下的基氧转化为更加活泼的单线态氧和臭氧，极大增强了燃烧类分子氧化和反应的速度，促进了反应深度和反应完整性。
由于连续击穿点火的持续时间覆盖了全部有效的燃烧区内，克服了传统低频单个火花在中、低转速时，点火放电时间短促，而造成不完全燃烧和燃烧不充分的缺陷，同时又防止了火焰猝灭而又无法重新点燃的技术难题。保证了发动机在不同的空燃比和转速及负荷条件下对点火控制系统的要求，如点火提前角、导通角、高能量、点火持续覆盖角等一系列重要的实时控制技术要求。促进了发动机高效能燃烧和燃烧氧化反应速度和深度以及燃温的控制，达到实现机内净化、减少尾气排污、延长三元催化器的正常使用寿命和节省燃料的目的。经多辆行驶近20万公里的各电喷在用发动机车装车实验数月，排放均达现行新车欧II标准。
权利要求
1.一种电喷发动机超低排放电控装置，设在电喷发动机和发动机电控系统之间，包括进气温度传感器、冷却水温传感器、原车氧传感器、爆震传感器、转速/曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、进气流量/进气压力传感器、空调器开关、节气门位置传感器、点火线圈、电喷阀，其中，所述的进气温度传感器、冷却水温传感器、原车氧传感器的输入端分别与电喷发动机各对应的输出端连接，其输出端分别与发动机电控系统各对应的输入端连接；其特征在于，所述的点火线圈为中频点火线圈；还包括一新增氧传感器以及一搭载式再运算电控装置；所述的搭载式再运算电控装置包括一微机A/F比较控制器和一微机中频点火控制器，其中所述的微机A/F比较控制器与发动机电控系统双向连接，其输入端分别与进气流量/进气压力传感器、节气门位置传感器、新增氧传感器的输出端连接，其控制端与电喷阀的输入端连接，该电喷阀的输出端与电喷发动机的输入端连接；所述的微机中频点火控制器与发动机电控系统双向连接，其输入端与转速/曲轴位置传感器、爆震传感器的输出端连接，其控制端与中频点火线圈的输入端连接，中频点火线圈的输出端与电喷发动机的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种电喷发动机超低排放电控装置，其特征在于，所述的微机A/F比较控制器包括输入接口电路、输出接口电路、A/D转换器、逻辑运算器以及存储器，所述的存储器包括数据寄存器、数据表存储器、数据可擦除只读存储器以及动态数据存储器；所述的输入接口电路分别与进气流量/进气压力传感器、节气门位置传感器、新增氧传感器连接，输入接口电路的输出端与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与数据寄存器的输入端连接，数据寄存器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据表存储器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据可擦除只读存储器、动态数据存储器分别与逻辑运算器双向连接；逻辑运算器的输出端输出喷油信号通过一开关管输出到原发动机电控系统。
3.根据权利要求1所述的一种电喷发动机超低排放电控装置，其特征在于，包括输入接口电路、输出接口电路、A/D转换器、逻辑运算器以及存储器，所述的存储器包括数据寄存器、数据表存储器、数据可擦除只读存储器以及动态数据存储器；所述的输入接口电路分别与爆震传感器、转速/曲轴位置传感器的输出端连接，输入接口电路的输出端与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与数据寄存器的输入端连接，数据寄存器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据表存储器的输出端与逻辑运算器的输入端连接；数据可擦除只读存储器、动态数据存储器分别与逻辑运算器双向连接；逻辑运算器的输出端输出点火正时信号通过一开关管输出到原发动机电控系统；所述的输出接口电路的输出端还通过一开关管与中频点火线圈连接。
4.一种电喷发动机超低排放电控方法，其特征在于，a、将微机A/F比较控制器设安装在进气流量/进气压力传感器、节气门位置传感器、新增氧传感器与发动机电控系统之间；b、将微机中频点火控制器安装在爆震传感器、转速/曲轴位置传感器与发动机电控系统之间；c、采集空气流量计、进气管压力传感器、节气门位置传感器以及新增氧传感器输出的电信号，经微机A/F(空燃比)比较控制器闭环自适应调整，然后输出到原发动机电控系统(EMS)的原输入接口内，经原机电控系统EMS进行数据修正处理后，输出符合空燃比范围要求的喷油脉冲宽度信号驱动喷油器；d、采集原发动机转速/曲轴位置传感器电信号、爆震传感器电信号，经微机数字中频点火控制器闭环调整后输出到原发动机微机控制系统EMS的原输入接口，经原机电控系统EMS进行数据调正，扩展并优化点火提前角，输出符合实时运行工况的点火正时信号到替代低频点火线圈初级绕组的低能耗工作负载；e、在进行d步骤的同时，从替代低频点火线圈初级绕组的低能耗工作负载采集原发动机电控系统EMS输出的驱动低频点火线圈的点火正时信号，经微机数字中频点火控制器数据处理后直接驱动开关管输出经二次修正的点火脉冲到中频点火线圈。
5.根据权利要求4所述的一种电喷发动机超低排放电控方法，其特征在于，步骤c所述的经微机A/F(空燃比)比较控制器闭环自适应调整的方法步骤是c-1.建立一个数据库，该数据库中记录有该种机动车型的各种空燃比、点火提前角、以及所述的空燃比与点火提前角之间的关系的数据表；c-2.在排气岐管的汇流管管壁上安装一新增氧传感器；c-3.实时采集原电控系统输出的喷油脉冲宽度信号，以及采集进气信号和新增氧传感器信号；c-4.逻辑运算器读取步骤c-3采集的数据，并将该步骤c-3采集的数据与步骤c-1建立的表格中的数据一一进行对照比较，将错误的信号分离并重新采集，同时根据比较进气数据来获得发动机当前的工况，产生一个空燃比的修正值；c-5.根据新增氧传感器输出的氧浓度信号实时更新步骤c-4输出的空燃比修正值，使该值符合当前发动机工作工况，以驱动电喷阀，并控制电喷阀的开启时间；c-6.同时将步骤c-4输出的喷油脉宽数据存储在动态存储器中，以便再使用；并仿真输出进气信号，及将工作状态的信号输出。
6.根据权利要求4所述的一种电喷发动机超低排放电控方法，其特征在于，步骤d所述的经微机数字中频点火控制器闭环调整的方法步骤是d-1.建立一个数据库，该数据库中记录有该种机动车型的大量空燃比、点火提前角、以及所述的空燃比与点火提前角之间的关系的数据表；d-2.实时采集转速/曲轴位置信号、爆振信号以及点火提前角；d-3.根据发动机工况同步输出仿真的转速/曲轴位置信号到原电控系统；d-4.将步骤d-2采集的原车电控系统输出的点火提前角信号与数据表中的数据进行比较，生成点火提前量的修正值；d-5.将步骤d-2采集的原车电控系统输出的爆振信号与数据表中的数据进行比较，实时产生接近当前发动机爆震燃烧的最佳角度，并产生连续的中频点火脉冲，恒定覆盖曲轴转角，连接击穿点火；d-6.同时实际产生一个适合当前发动机工况点火提前角的仿真信号到原发动机电控系统。
7 根据权利要求4所述的一种电喷发动机超低排放电控方法，其特征在于，步骤e所述的从替代低频点火线圈初级绕组的工作负载采集的点火正时信号是指e-1.在原发动机电控系统EMS输出端串接一与低频点火线圈初级绕组的阻抗相匹配的负载；e-2.从步骤e-1所述的工作负载(-)端获取正时点火信号。
8.根据权利要求4所述的一种电喷发动机超低排放电控方法，其特征在于，步骤e所述的点火频率为在1～10KHZ范围内。
9.根据权利要求4所述的一种电喷发动机超低排放电控方法，其特征在于，步骤e所述的点火频率为3～5KHZ。
10.根据权利要求4所述的一种电喷发动机超低排放电控方法，其特征在于，步骤e所述的中频连续点火脉冲持续时间是自点火正时始至上止点后所需而设定的覆盖曲轴转角度，并在全转速范围内保持恒定不变。
全文摘要
本发明公开了一种电喷发动机超低排放电控装置及其控制方法，包括各相关传感器，还包括一新增氧传感器和由一微机A/F比较控制器和一微机中频点火控制器构成的搭载式再运算电控装置；各传感器中，进气温度传感器、冷却水温传感器、原车氧传感器设在电喷发动机与发动机电控系统之间；微机A/F比较控制器设在进气流量/进气压力传感器、新增氧传感器、节气门位置传感器与发动机电控系统之间；微机中频点火控制器设在爆震传感器、转速/曲轴位置传感器、点火线圈与发动机电控系统之间。采集部分传感器和原发动机微机电控系统的一次运算输出的信号，经搭载微机电控装置二次运算处理实时精确控制喷油调控空燃比，实现恒定覆盖曲轴转角中频连续点火，以达机内净化的目的。
文档编号F02D43/00GK1670351SQ20041001699
公开日2005年9月21日 申请日期2004年3月17日 优先权日2004年3月17日
发明者吴雄良, 刘彦军, 周军, 孙文旭, 吴译明 申请人:吴雄良, 刘彦军