专利名称：一种双燃料发动机的天然气/汽油喷嘴选择装置的制作方法
技术领域：
本发明属于发动机电子控制领域，涉及一种双燃料发动机控制系统，特别是涉及一种双燃料发动机的喷嘴选择技术。
背景技术：
随着环境、能源问题的日益严峻，天然气已成为发动机的重要燃料之一。将汽油机改装成天然气/汽油双燃料发动机，可以更有效的利用能源，缓解环境危机。现有天然气/ 汽油双燃料发动机控制系统框图如图1所示，ECU的主控制芯片MCU中存储了汽油模式下的控制逻辑和天然气模式下的控制逻辑；在执行器驱动方面，喷油嘴用一路大功率驱动电路和功率驱动器驱动，喷气嘴用一路大功率驱动电路和功率驱动器驱动。增加的驱动喷气嘴的大功率驱动电路和功率驱动器，对原汽油机ECU硬件电路改动大，ECU硬件电路结构复杂，成本高，并使双燃料发动机单ECU中的存储代码量倍增，内存消耗大，运行效率降低。而若通过对ECU的控制逻辑进行优化，在原燃油控制逻辑的基础上增设喷射脉宽校正逻辑和点火定时校正逻辑，在燃气状态下，直接将燃油脉宽和喷油脉宽校正为燃气脉宽和喷气脉宽信号输出，使燃油/燃气信号共用一路电路输出，可以简化现有双燃料ECU逻辑驱动电路，提升驱动效率，对现有汽油机电路改动少，降低开发成本。但是，其输出的喷气脉宽信号如果在没有进一步的选择处理的情况下，不能直接输出到喷嘴，由此，此种改进的控制系统，需要进一步对天然气和汽油喷嘴进行接入选择处理。
发明内容
为克服现有技术中存在的上述问题，本发明提出双燃料发动机的天然气/汽油喷嘴选择装置，针对在原燃油控制逻辑的基础上增设喷射脉宽校正逻辑和点火定时校正逻辑的双燃料发动机控制系统，满足其燃油/燃气信号共用一路电路输出后，对天然气/汽油喷嘴的选择接通。本发明具体采用以下技术方案
一种双燃料发动机的天然气/汽油喷嘴选择装置，所述装置用于双燃料发动机控制系统的燃油/燃气信号共用一路电路输出后，对天然气或汽油喷嘴的选择接通。所述天然气 /汽油喷嘴选择装置分为多组，与发动机的缸数对应；每一组都包括一继电器、一个喷油嘴和一个喷气嘴；其中，喷油嘴电磁阀和喷气嘴电磁阀的公共端由双燃料发动机控制系统的 ECU的一个引脚控制，喷油嘴电磁阀和喷气嘴电磁阀的另一端分别由继电器常开或常闭触点控制，继电器线圈的一端接电压，另一端由ECU —个引脚控制；所述双燃料发动机控制系统通过继电器线圈的通电与否选择连通喷油嘴或喷气嘴，通过喷油嘴与喷气嘴电磁阀公共端的接地时间决定燃油和/或燃气喷射脉宽。本发明应用在双燃料发动机控制系统中，用继电器选择喷油嘴或喷气嘴，用原喷油嘴的驱动电路驱动喷气嘴，可以减少对原汽油机的改动量，结构简单，节约成本。并且，用 ECU的一个引脚控制喷油嘴喷或喷气嘴的公共端，在ECU引脚有限的情况下，可以提高ECU引脚的利用率。
图1是现有天然气/汽油双燃料发动机控制系统框图； 图2是本发明天然气/汽油双燃料发动机控制系统框图； 图3是天然气/汽油选择装置；
图4是喷射脉宽校正模块； 图5是点火定时校正模块。
具体实施例方式下面结合说明书附图对本发明进行进一步描述。图3是本发明提出的天然气/汽油选择装置，本实施例是针对四缸发动机，每一缸由一组装置，一组包括一个继电器4、一个喷油嘴和一个喷气嘴。其中，继电器组的4个 d接线柱和4个e接线柱接12V电源，常闭触点c与喷油嘴电磁阀正极相接，常开触点b与喷气嘴电磁阀正极相接，每一组喷油嘴/喷气嘴电磁阀的公共负极端由ECU的引脚f控制。 继电器组线圈的4个a接线柱接在一起由ECU的引脚g控制，当发动机燃烧汽油时，ECU控制引脚g，继电器线圈不通电时，继电器的开关处于常闭触点c处，喷油嘴的正极接12V的电源，ECU根据主控制芯片MCU计算的汽油喷射脉宽，通过引脚f控制喷油嘴电磁阀通电时间，进而控制每循环每缸的汽油喷射量。当发动机燃烧天然气时，ECU通过引脚g控制继电器线圈的通电，使继电器开关处于常开触点b处，此时喷气嘴的正极接12V的电源，ECU根据主控制芯片MCU计算的天然气喷射脉宽，通过控制引脚f，控制喷气嘴电磁阀通电时间， 进而控制每循环每缸天然气的喷射量。图2是采用本发明装置的双燃料发动机控制系统框图，该控制系统是对汽油机控制系统进行改装，在汽油机控制系统的基础上增加的内容包括天然气供给系统、传感器、天然气/汽油选择装置、天然气的喷射脉宽校正逻辑和点火定时校正逻辑等，天然气供给系统采用现有的成熟技术。传感器信号包括原汽油机传感器信号和新增传感器信号，新增加的传感器包括天然气请求开关信号、天然气储气瓶压力信号、燃气温度传感器信号、减压器温度传感器信号等，在ECU的主控制芯片MCU中增加了喷射脉宽校正模块1、点火定时校正模块2等。原汽油机传感器和新增加的传感器信号经信号处理电路处理后输出给主控制芯片MCU，主控制芯片MCU根据驾驶员操作请求开关、发动机冷却水温度、CNG气瓶储气量、发动机转速等信号判定是否切换到天然气状态。ECU根据采集到的传感器信号和主芯片中编写的控制逻辑，通过喷油嘴/喷气嘴驱动电路、减压器驱动电路和点火线圈驱动电路等输出喷射脉宽信号、继电器控制信号、减压器电磁阀控制信号、点火定时信号以及燃料状态指示信号等。其中喷射脉宽校正模块1包括天然气、汽油喷射脉宽两种模式，若处于汽油模式， 喷射脉宽校正模块1输出的喷射脉宽即为燃油喷射脉宽；若处于天然气模式，喷射脉宽校正模块1输出的喷射脉宽为天然气喷射脉宽。点火定时校正模块2输出的点火定时包括汽油模式下的点火定时信号和天然气模式下的点火定时信号，汽油模式下的点火定时信号为原汽油机ECU输出的点火定时信号；在天然气模式下，天然气点火定时是对发动机在相同转速和负荷下的汽油点火定时的修正，根据转速信号和发动机负荷查询修正点火MAP得到修正点火定时，汽油点火定时和修正点火定时之和即为天然气的点火定时。图4是上述系统的喷射脉宽校正模块，包括汽油喷射脉宽信号、转速信号、燃料状态信号、减压器温度信号、天然气温度信号、天然气压力信号，燃料选择开关5。发动机启动后，ECU根据原汽油机控制系统得到燃油喷射脉宽信号，根据天然气请求开关、发动机冷却水温度、CNG储气量、发动机转速四个信号得到燃油状态或燃气状态。若处于汽油状态，燃料选择开关5选择m通道，E⑶输出汽油喷射脉宽信号tp ；若处于天然气状态，燃料选择开关5选择η通道，E⑶根据汽油喷射脉宽信号tp和发动机转速rpm查询天然气喷射脉宽转换系数k(tp，rpm)，例如在tp=6ms，rpm=2500r/min时，k=86。同时根据减压器温度iTr、天然气工作温度Tg、不同喷射压力差(天然气气轨压力1 与进气压力MAP之差)查询对应的修正系数kl (Tr)、k2 (Tg)、k3 (Pg)。天然气喷射脉宽的计算公式为
tg = [k(tp；rpm)+kl(Tr)+k2(Tg)+k3(Pg)]X tp
tg是天然气喷射脉宽，k是天然气喷射脉宽转换系数，kl是减压器温度补偿系数，k2天然气温度补偿系数，k3天然气压力补偿系数，tp是汽油喷射脉宽，rpm是发动机的转速，Tr 是减压器温度，Tg是天然气温度，Pg是天然气压力。在天然气模式下，ECU根据汽油喷射脉宽tp和转速rpm查询得到天然气脉宽转换系数k，根据减压器温度信号Tr查询得到减压器温度补偿系数kl，根据天然气温度Tg查询得到天然气温度补偿系数k2，根据不同喷射压力差(天然气气轨压力1 与进气压力MAP之差)查询得到天然气压力补偿系数k3。天然气喷射脉宽转换系数k、减压器温度补偿系数 kl、天然气温度补偿系数k2、天然气压力补偿系数k3是在不同转速、负荷下进行发动机台架标定试验，过量空气系数等于1时标定得到，存储在主芯片的程序存储器中，用于控制逻辑查询。图5是上述系统的点火定时校正模块，包括转速信号、负荷信号、燃料状态、汽油点火MAP、修正点火MAP、燃料选择开关6。若处于汽油状态，燃料选择开关6选择ρ通道， ECU根据转速信号和负荷信号查询汽油点火MAP，输出点火定时信号；若处于天然气状态， 燃料选择开关6选择q通道，ECU根据转速传感器信号和发动机的负荷查询修正点火MAP和汽油点火MAP，将查询的修正点火定时与汽油点火定时相加得到天然气点火定时信号。其中汽油点火MAP和修正点火MAP均为在不同转速和负荷下进行发动机台架试验，使过量空气系数等于1时标定得到的二维表格，存储在主芯片的程序存储器中，用于控制逻辑查询。本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。
权利要求
1. 一种双燃料发动机的天然气/汽油喷嘴选择装置，所述装置用于双燃料发动机控制系统的燃油/燃气信号共用一路电路输出后，对天然气或汽油喷嘴的选择接通；其特征在于所述天然气/汽油喷嘴选择装置分为多组，与发动机的缸数对应；每一组都包括一继电器、一个喷油嘴和一个喷气嘴；其中，每一组的喷油嘴电磁阀和喷气嘴电磁阀的公共端由双燃料发动机控制系统的ECU的一个引脚控制，喷油嘴电磁阀和喷气嘴电磁阀的另一端分别由继电器常开或常闭触点控制，继电器线圈的一端接电压，另一端由ECU —个引脚控制；所述双燃料发动机控制系统通过继电器线圈的通电与否选择连通喷油嘴或喷气嘴，喷油嘴与喷气嘴电磁阀公共端由与其连接的ECU的引脚控制燃油和/或燃气喷射脉宽。
全文摘要
本发明公开一种双燃料发动机的天然气/汽油喷嘴选择装置，其分为多组，与发动机的缸数对应，每一组都包括继电器、喷油嘴和喷气嘴。每一组的喷油嘴电磁阀和喷气嘴电磁阀的公共负极端由双燃料发动机控制系统的ECU的一个引脚控制，喷油嘴电磁阀和喷气嘴电磁阀的另一端分别由继电器常开或常闭触点控制，继电器线圈的一端接电压，另一端由ECU一个引脚控制。双燃料发动机控制系统通过继电器线圈的通电与否选择连通喷油嘴或喷气嘴，通过喷油嘴与喷气嘴电磁阀公共端的接地时间决定燃油或燃气喷射脉宽。本装置用于双燃料发动机控制系统的燃油/燃气信号共用一路电路输出后，对天然气或汽油喷嘴的选择接通，可以减少对原汽油机的改动量，结构简单，节约成本。
文档编号F02D19/06GK102174912SQ201110076658
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者严臣树, 单玉梅, 张强, 郑慧, 高锋 申请人:重庆长安汽车股份有限公司