专利名称：柴油机/天然气双燃料发动机电控系统的制作方法
柴油机/天然气双燃料发动机电控系统技术领域
本发明设计发动机控制技术，特别涉及一种电控单体泵、共轨技术下的柴油/天 然气双燃料发动机油气喷射控制的方法和装置。
背景技术：
随着石油资源的日趋紧张，世界燃油价格一再飙升，我国的石油价格也是一涨再 涨，以天然气为代表的代用燃料的清洁能源柴油机的科学开发和成熟应用，可以有效降低 重卡的使用成本、缓解能源的短缺、解决排放污染等问题。在现有的柴油/天然气双燃料控 制技术中，通常是在柴油发动机及柴油控制系统的基础上增设天然气控制系统，引燃柴油 量的值是一个很重要的表定量、
引燃油量的控制大致有三种类型，即采用原柴油机的直列式喷油泵、小型高压油 泵、电子泵喷嘴控制引燃油量。目前我国柴油机柴油供给系统多以机械控制为主，改造时柴 油机原机及供油系统没有变动，仅增加了一套CNG供气装置，因此天然气/柴油机双燃料发 动机改造主要是天然气供给系统的设计。虽然通过限制机械泵的喷油量可以达到限制引燃 喷油量的目的，但是由于喷油时刻不可调，使得发动机的性能不能优化，燃气消耗率较高。
由上可见，使用机械泵不能优化喷油时刻及引燃喷射量，影响发动机运行的安全 性和稳定性，同时增加了燃料的消耗量和尾气排放。发明内容
本发明针对传统的柴油/天然气双燃料发动机油气的控制方法和装置无法对柴 油和天然气的量及喷射时刻进行精确控制从而影响发动机运行的安全性和稳定性的问题， 提供一种双燃料发动机油气喷射控制的方法，能够根据柴油发动机不同的工况精确控制柴 油与天然气的喷射时刻及喷射持续期，从而保证双燃料发动机的工作状态安全平稳，降低 燃料消耗量，减少有害物质排放。本发明还涉及一种柴油/天然气双燃料发动机油气比例 控制装置。
本发明的技术方案如下
一种双燃料发动机油气喷射控制的方法，所述双燃料发动机包括柴油发动机、柴 油控制系统和天然气控制系统。其特征在于，该方法包括本双燃料发动机控制系统是在保 留原机发动机控制系统的基础上，增加一套柴油及燃气控制单元。原机的各个信号(水温， 增压压力及温度，轨压，等等)，被双燃料控制系统和原机的电控系统共享。增加的双燃料 控制单元可控制柴油喷射(柴油喷油器电磁阀控制)以及加装的燃气喷射系统(包括燃气 喷嘴电磁阀控制、燃气开关阀控制、燃气液位、压力和温度监测等)，而原机的其他部件(如 轨压、空气系统(VGT、EGR等))仍由原机系统控制。原机的柴油喷射的控制权，通过外部的 继电器进行切换，该继电器由双燃料控制系统控制。通过控制该继电器可以获得两种分别 为纯柴油状态以及双燃料状态的工作模式。为保证在双燃料状态时原机控制系统正常工 作，通过特制电磁铁模拟柴油机喷油器电磁铁特性，用于接管原机柴油喷射控制。双燃料控制单元应能监控发动机各个参数，根据既定策略灵活选择是否对柴油喷射系统和燃气喷射 系统的控制。在不适合使用燃气的情况下(如燃气喷嘴断路、传感器失效等)，切断燃气喷 射，并将系统控制权归还原机系统。若该系统完全失效，则整机的控制权自动移交给原机的 控制系统。
原柴油机的各个信号传感器(水温传感器，增压压力、温度传感器，油轨压力传感 器，转速传感器，油门位置传感器等)，可通过两种方式被双燃料控制系统和原机电控系统 共享。其一为分线方式，即原机的传感器信号均通过并行的导线同时连接到原机ECU和双 燃料E⑶。其二为双燃料E⑶通过CAN总线从原机E⑶读取。从而使得双燃料控制系统获 得原机各个传感器信号。通过特制电磁铁模拟柴油机喷油器电磁铁特性，用于接管原机柴 油喷射。在天然气控制系统中设置天燃气液位传感器采集剩余天然气量信号。
由双燃料发动机电子控制单元(双燃料ECU)根据采集到的发动机的各个传感器 信号以及电源电压信号，判定柴油发动机的工作状态及进行故障诊断，所述工作状态包括 柴油发动机的待机、暖机、常温、高温、匀速、加速、减速、怠速及电池馈电。
通过在天然气控制系统中设置双燃料转换开关(模式继电器)进行柴油/天然气 双燃料模式与纯柴油模式的切换，可以获得两种状态分别为纯柴油状态以及双燃料状态 的工作模式。
纯柴油状态，在该工作模式下，模式继电器处于常开位置，原机控制系统的柴油喷 射控制单元与真实柴油喷嘴电磁阀相连，燃气开关阀关闭，燃气供应切断，双燃料控制单元 仅处于监控状态，不进行任何喷射控制。此时发动机控制状态与原机状态相同。如图2所/Jn ο
双燃料状态，在该状态下，模式继电器闭合，原机控制系统的柴油喷射控制单元与 模拟喷嘴电磁阀相连，而柴油喷射电磁阀与燃气喷射电磁阀的开关时刻及开关持续期均由 双燃料控制单元独立控制。其控制状态如图3所示。该状态下，在不同发动机工况下，柴油 与天然气的喷射量及喷射时间由标定数据决定。
一种双燃料发动机油气喷射控制装置，所述双燃料发动机包括柴油发动机、柴油 控制系统和天然气控制系统。其特征在于，本双燃料发动机控制系统是在保留原机发动机 控制系统的基础上，增加一套柴油/天然气双燃料控制系统。该系统主要四部分组成双燃 料控制器(双燃料ECU)、模式继电器、模拟喷嘴电磁阀以及燃气喷射系统。原机的各个信号 (水温，增压压力及温度，轨压，等等)，被双燃料控制系统和原机的电控系统共享。增加的 双燃料控制单元可控制柴油喷射(柴油喷油器电磁阀控制)以及加装的燃气喷射系统(包 括燃气喷嘴电磁阀控制、燃气开关阀控制、燃气液位、压力和温度监测等)，而原机的其他部 件(如轨压、空气系统(VGT、EGR等))仍由原机系统控制。原机的柴油喷射的控制权，通过 外部的模式继电器进行切换，该继电器由双燃料控制系统控制。为保证双燃料状态时原机 控制系统正常工作，通过特制电磁铁模拟柴油机喷油器电磁铁特性，用于接管原机柴油喷 射控制。通过控制模式继电器可以获得两种分别为纯柴油状态以及双燃料状态的工作模 式。在纯柴油模式下，模式继电器处于常开状态，原机ECU与真实柴油喷嘴电磁阀相连，柴 油喷射由原机ECU控制；在双燃料模式下，模式继电器处于闭合状态，原机ECU与模拟喷嘴 电磁阀相连。而柴油喷射电磁阀与燃气喷射电磁阀的开关时刻及开关持续期均由双燃料控 制单元独立控制。所述双燃料ECU根据所接收的发动机运行信号以及天然气液位信号，判定柴油发动机的工作状态及进行故障诊断，按照标定的柴油发动机在各工作状态下的柴油 喷射电磁阀与燃气喷射电磁阀的开关时刻及开关持续期，将柴油与天然气的喷射控制信号 分别传输至柴油控制系统和天然气控制系统。在不适合使用燃气的情况下(如燃气喷嘴断 路、传感器失效等)，切断燃气喷射，并将系统控制权归还原机系统。若该系统完全失效，则 整机的控制权自动移交给原机的控制系统。
所述的发动机的运行信号为双燃料ECU与原机ECU共享，包括冷却水温度、油门位 置、发动机转速、凸轮轴转角、曲轴转角和进气歧管压力等信号。所述天然气液位传感器设 置于天然气控制系统中。所述用于模拟柴油机喷油器电磁铁特性的电磁铁(模拟喷嘴电磁 阀)与模式继电器常闭端相连。
所述信号采集模块还包括在天然气控制系统中设置双燃料转换开关以及电源电 压传感器。所述双燃料转换开关输出双燃料运行的手动控制指令信号并传输至双燃料ECU， 所述双燃料ECU根据接收的发动机运行信号，电源电压信号，天然气液位传感器信号及双 燃料运行的手动控制指令信号，判定柴油发动机的工作状态及进行故障诊断，所述工作状 态包括柴油发动机的待机、暖机、常温、高温、匀速、加速、减速、怠速及电池馈电。
所述双燃料E⑶包括互相连接的信号处理单元以及逻辑控制器，还包括与逻辑控 制器相连的柴油喷嘴控制子模块、天然气喷嘴控制子模块和继电器驱动子模块，所述信号 处理单元与信号采集模块相连，所述柴油喷嘴控制子模块与柴油控制系统中的柴油喷嘴相 连，所述天然气喷嘴控制子模块与天然气控制系统中的天然气喷嘴相连，所述继电器驱动 子模块与模式继电器相连；
所述信号处理单元接收信号采集模块输出的信号，并将所述信号转换成逻辑控制 器能识别并参与运算的信号；
所述逻辑控制器接收信号处理单元转换的发动机运行信号，判定发动机的工作状 态，并根据接收的数据计算当前工况下柴油喷射电磁阀与燃气喷射电磁阀的开关时刻及开 关持续期，并将相应的天然气量喷射的时间与喷射周期输出到天然气喷嘴控制子模块，同 时对柴油喷嘴控制子模块限制相应的柴油喷射量及喷射提前角；
所述柴油喷嘴控制子模块，接收逻辑控制器的指令，并对柴油喷嘴的工作进行驱 动和限制；
所述天然气喷嘴控制子模块，接收逻辑控制器的指令，并对天然气喷嘴的工作进 行驱动和停止。
所述继电器驱动子模块，接收逻辑控制器的指令，并对模式继电器的工作进行驱 动和停止。
该装置还包括故障指示灯，所述故障指示灯与双燃料ECU相连，所述故障指示灯 接收双燃料ECU的指令，控制故障指示灯闪烁的频率。
本发明的技术效果如下
本发明涉及的柴油/天然气双燃料发动机的控制器及方法，是针对在原车柴油发 动机及柴油控制系统的基础上加装天然气控制系统的双燃料发动机，采用双燃料发动机电 子控制单元(双燃料ECU)根据采集到的发动机传感器信号以及天然气液位信号判定发动 机的工作状态，按照标定的柴油发动机在各工作状态下的柴油喷射电磁阀与燃气喷射电磁 阀的开关时刻及开关持续期，实现对柴油控制系统和天然气控制系统分别控制。保证双燃料发动机工作状态安全平稳，降低燃料消耗量，减少尾气排放。
本发明涉及的双燃料发动机控制装置，包括双燃料控制器，模拟喷嘴电磁阀和模 式继电器。双燃料控制器包括信号采集单元和发动机电子控制单元(双燃料ECU)，通过信 号采集模块采集发动机各个传感器的信号，并将采集到的这些信息及时准确的传输至双燃 料ECU，双燃料ECU根据接收的各采集信号，判定柴油发动机的工作状态及进行故障诊断， 并根据实时采集的柴油发动机的运行工况信号，按照标定的柴油发动机在各工作状态下的 柴油喷射电磁阀与燃气喷射电磁阀的开关时刻及开关持续期，将柴油与天然气的控制信号 分别传输至柴油控制系统和天然气控制系统，最终由柴油控制系统的柴油喷油嘴喷油，天 然气控制系统中的天然气喷嘴喷气。模拟喷嘴电磁阀模拟柴油机喷油器电磁铁特性，用于 接管原机柴油喷射，保证原机控制系统正常工作。双燃料转换开关采用触点式按键，响应用 户切换燃料请求。
图1为双燃料发动机控制系统流程示意图
图2为纯柴油模式下的发动机控制系统结构示意图
图3为双燃料模式下的发动机控制系统结构示意图具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本发明进一步详细说明。
本发明实施例提供一种双燃料发动机油气喷射控制的方法，所述双燃料发动机包 括柴油发动机、柴油控制系统和天然气控制系统。其特征在于，该方法包括本双燃料发动 机控制系统是在保留原机发动机控制系统的基础上，增加一套柴油及燃气控制单元。原机 的各个信号(水温，增压压力及温度，轨压，等等)，被双燃料控制系统和原机的电控系统共 享。增加的双燃料控制单元可控制柴油喷射(柴油喷油器电磁阀控制)以及加装的燃气喷 射系统(包括燃气喷嘴电磁阀控制、燃气开关阀控制、燃气液位、压力和温度监测等)，而原 机的其他部件(如轨压、空气系统(VGT、EGR等))仍由原机系统控制。原机的柴油喷射的 控制权，通过外部的继电器进行切换，该继电器由双燃料控制系统控制。通过控制该继电器 可以获得两种分别为纯柴油状态以及双燃料状态的工作模式。为保证在双燃料状态时原 机控制系统正常工作，通过特制电磁铁模拟柴油机喷油器电磁铁特性，用于接管原机柴油 喷射控制。双燃料控制单元应能监控发动机各个参数，根据既定策略灵活选择是否对柴油 喷射系统和燃气喷射系统的控制。在不适合使用燃气的情况下(如燃气喷嘴断路、传感器 失效等)，切断燃气喷射，并将系统控制权归还原机系统。若该系统完全失效，则整机的控制 权自动移交给原机的控制系统。控制方法包括双燃料发动机电子控制单元(双燃料ECU) 根据采集到的发动机的各个传感器信号以及电源电压信号，判定柴油发动机的工作状态及 进行故障诊断，所述工作状态包括柴油发动机的待机、暖机、常温、高温、匀速、加速、减速、 怠速及电池馈电。按照标定的柴油发动机在个工作状态下的油气喷射量及喷射提前角对柴 油与天然气控制系统分别控制。该控制方法具体流程如图1所示，包括
步骤101 :采集柴油发动机外围传感器的信号，包括柴油发动机水温传感器信号，天然气液位传感器信号，油门位置传感器信号，电源电压信号，转速信号等，将采集到的信 号数据转换成双燃料发动机电子控制单元能识别的数据后，进行下一步骤。
步骤102 :将采集到的数据进行算法处理后，针对各种传感器的硬件特性进行技 术分析处理，做出明确判断，判定柴油发动机的工作状态及进行故障诊断。
柴油发动机的水温传感器信号判断水温< 60°C，判断柴油发动机处于暖机状 态，此时双燃料发动机控制器不工作，由原柴油机控制器控制柴油喷射。当水温传感器信号 > 90°C时，判断柴油发动机处于高温状态，应适当减少气体燃料的加入，或退出双燃料工作 循环，以防止柴油发动机工作在高温危险状态，损坏发动机。在待机状态时柴油发动机水温 超过正常的发动机工作水温范围(-40-100°C)时，即判断水温传感器失效，进入故障模式。
天然气液位传感器信号确定气瓶的燃气的存储量。当液位传感器信号低于O时， 及判断液位传感器失效，进入故障模式。
电源电压传感器信号判断整车电池是否馈电，为整车电池充电，防止电池馈电造 成下次车辆启动困难，车辆运行时用电器件工作在低电压不正常状态，也为控制用电执行 器件提供控制补偿参数。
发动机是否故障，是，则将故障代码发送给步骤105，同时直接进入步骤106的纯 柴油模式；反之则进入下一步骤。
步骤103 :检测柴油发动机当前转速，判断柴油发动机的运行状态，柴油发动机的 转速信号反映柴油发动机处于静止、怠速等柴油发动机实际运行转速的状态。当发动机转 速低于1000r/min的时候自动进入纯柴油模式。
步骤104 :检测双燃料开关是否打开，若没有则进入纯柴油模式。
启动双燃料控制模式必须同时满足1.柴油发动机运行正常，2.双燃料转换开关 开启，3.发动机转速高于1000r/min。如果其中一个不满足则自动运行步骤106纯柴油模 式；若满足则执行控制燃油及天然气喷射量和喷射提前角，执行步骤107.
步骤107 :根据双燃料发动机的工作状态，按照Map图控制喷入发动机的柴油量与 天然气量，在加入天然气时要求过渡平稳，保证原车驾驶的舒适性。
本发明实施例还提供一种电控单体泵，电控泵喷嘴和共轨技术下的柴油/天然气 双燃料发动机油气喷射控制的装置，该双燃料发动机包括柴油发动机、柴油控制系统和天 然气控制系统。双燃料发动机控制器通过对柴油发动机、柴油控制系统及天然气控制系统 的控制来实现柴油发动机在不同工况下的柴油和天然气量的精确控制，保证双燃料发动 机工作状态安全平稳。本发明的控制装置的结构示意图如图3所示，包括相互连接的信号 采集模块210和双燃料发动机电子控制单元(双燃料ECU) 240，双燃料ECU分别于柴油控 制系统和天然气控制系统相连。具体地信号采集模块210采集通过分线方式与原柴油机 控制器共享冷却水温度，润滑油温度，油轨压力，凸轮轴转角，曲轴转角，进气歧管压力，大 气压力等信号，同时监控电源电压信号，还包括双燃料转换开关。双燃料ECU240包括互相 连接的信号处理单元242及逻辑控制器241，还包括与逻辑控制器相连的柴油喷嘴喷射控 制单元243和天然气喷嘴喷射控制单元244。信号处理单元与信号采集模块内的各传感器 相连，柴油喷嘴喷射控制单元243与柴油控制系统中的柴油喷嘴250相连，天然气喷嘴喷射 控制单元244与天然气控制系统中的天然气喷嘴251相连，该控制装置还包括故障指示灯 252，该指示灯与双燃料E⑶中的逻辑控制器241相连。
信号采集模块210，采集各传感器检测的信号并及时准确的发送到双燃料 ECU240,双燃料ECU根据接收到的电源电压信号，发动机冷却水温信号，转速信号，油门位 置信号等发动机运行工况信号及双燃料运行的手动控制指令信号，经过信号处理单元242 处理后，变成逻辑控制器241能识别并参与运算的数据，逻辑控制器通过软件算法，判定柴 油发动机的工作状态，计算相应的柴油量与天然气量，分别输出到柴油喷嘴喷射控制单元 243与天然气喷嘴喷射控制单元244，逻辑控制器能够判断发动机是否存在故障，是，则记 录下故障信号，并按照标准的脉宽数和占空比输出故障驱动信号至故障指示灯252。
双燃料转换开关223，设置在天然气控制系统中，输出(0-12V)的电压信号，作为 双燃料运行的手动控制指令信号；
天然气液位传感器221，为本发明装置的新增器件，设置在天然气控制系统中，实 时检查天然气的剩余量。
电源电压传感器222，为本发明装置的新增器件，设置在天然气控制系统中，实时 采集整车电源电压信号，发送给信号处理单元242.
所述数据转换单元242，接收信号采集模块210的所有模拟信号或数字信号，转换 成逻辑控制器241能参与运算的可识别信号；
逻辑控制器241，处于柴油/天然气双燃料时，接收信号处理单元242转换的发动 机冷却水温信号，转速信号，油门位置信号等发动机运行工况信号，判定柴油发动机的工作 状态，按照标定数据计算发动机在各工作状态下的油气喷射量及喷射提前角。然后把相应 的天然气喷射时间与喷射周期输出到天然气喷嘴控制单元244，同时对柴油喷射控制单元 243限制相应的柴油喷射量及喷射时间，如果运算结果不满足双燃料条件，则跳出双燃料控 制，由原机ECU对柴油机进行控制，所述柴油喷嘴控制单元243，接收逻辑控制器241的指令，对柴油喷嘴250的工作进行 驱动和限制。
所述天然气喷嘴控制单元244，接收逻辑控制器241的指令，对天然气喷嘴251的 工作进行驱动和停止。
所述柴油控制系统中的柴油喷嘴250，接收双燃料ECU中柴油喷嘴控制单元243的 指令，控制柴油喷射量及喷射提前角。
所述天然气控制系统中的天然气喷嘴251，接收双燃料ECU中天然气喷嘴控制单 元244的指令，控制天然气喷射量。
所述故障指示灯252，接收逻辑控制器的指令，控制故障指示灯闪烁的频率，明确 反映柴油发动机的故障点。
需要说明的是，本发明控制装置的该实施例可以应用于电控单体泵，电控泵喷嘴 及高压共轨结构的发动机，可以加入的天然气类型包括CNG(压缩天然气)和LNG(液化天 然气)。
由上述可见，本发明实施例中的电控单体泵、泵喷嘴、共轨技术下的柴油/天然气 双燃料发动机控制装置，在原柴油发动机及柴油控制系统的基础上加装天然气控制系统， 精确控制柴油发动机在不同工作状态下的柴油和天然气的喷射量及喷射时间，从而保证双 燃料发动机工作状态安全稳定，降低燃料消耗量，减少尾气排放。
容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的精神和保护范围，任何熟悉本领域的技术人员所作出的等同变化或替换，都应视为涵盖在本发明的 保护范围之内。
权利要求
1.一种双燃料发动机油气喷射控制的方法，所述双燃料发动机包括柴油发动机、柴油控制系统和天然气控制系统，其特征在于，该方法包括本双燃料发动机控制系统是在保留原机发动机电控系统的基础上，增加一套柴油/燃气双燃料控制单元，原机的各个信号(水温、增压压力及温度、轨压，等等)，被双燃料控制系统和原机的电控系统共享，增加的双燃料控制单元可控制柴油喷射(柴油喷油器电磁阀控制)以及加装的燃气喷射系统(包括燃气喷嘴电磁阀控制、燃气开关阀控制、燃气液位、压力和温度监测等)，而原机的其他部件 (如轨压、空气系统(VGT、EGR等))仍由原机系统控制，原机的柴油喷射的控制权，通过外部的继电器进行切换，该继电器由双燃料控制系统控制，通过控制该继电器可以获得两种分别为纯柴油状态以及双燃料状态的工作模式，为保证在双燃料状态时原机控制系统正常工作，通过特制电磁铁模拟柴油机喷油器电磁铁特性，用于接管原机柴油喷射控制，双燃料控制单元应能监控发动机各个参数，根据既定策略灵活选择是否对柴油喷射系统和燃气喷射系统的控制，在不适合使用燃气的情况下(如燃气喷嘴断路、传感器失效等)，切断燃气喷射，并将系统控制权归还原机系统，若该系统完全失效，则整机的控制权自动移交给原机的控制系统。
2.根据权利I所述的方法，其特征在于，原柴油机的各个信号传感器(水温传感器、增压压力、温度传感器、油轨压力传感器、转速传感器、油门位置传感器等)，可通过两种方式被双燃料控制系统和原机电控系统共享，其一为分线方式，即原机的传感器信号均通过并行的导线同时连接到原机E⑶和双燃料E⑶，其二为双燃料E⑶通过CAN总线从原机E⑶读取，从而，双燃料控制系统可以获得原机各个传感器信号，通过特制电磁铁模拟柴油机喷油器电磁铁特性，用于接管原机柴油喷射，在天然气控制系统中设置天然气液位传感器采集剩余天然气量信号。
3.根据权利2所述的方法，由双燃料发动机电子控制单元(双燃料ECU)根据采集到的发动机的各个传感器信号以及电源电压信号，判定柴油发动机的工作状态及进行故障诊断，所述工作状态包括柴油发动机的待机、暖机、常温、高温、匀速、加速、减速、怠速及电池 7电，等。
4.根据权利I所述的方法，其特征在于，通过在天然气控制系统中设置双燃料转换开关(模式继电器)进行柴油/天然气双燃料模式与纯柴油模式的切换，可以获得两种状态分别为纯柴油状态以及双燃料状态的工作模式。
5.根据权利I或4所述的方法，其特征在于，在纯柴油状态工作模式下，模式继电器处于常开位置，原机控制系统的柴油喷射控制单元与真实柴油喷嘴电磁阀相连，燃气开关阀关闭，燃气供应切断，双燃料控制单元仅处于监控状态，不进行任何喷射控制，此时发动机控制状态与原机状态相同，如图2所示。
6.根据权利I或4所述的方法，其特征在于，在双燃料状态下，模式继电器闭合，原机控制系统的柴油喷射控制单元与模拟喷嘴电磁阀相连，而柴油喷射电磁阀与燃气喷射电磁阀的开关时刻及开关持续期均由双燃料控制单元独立控制，其控制状态如图3所示，该状态下，在不同发动机工况下，柴油与天然气的喷射量及喷射时间由标定数据决定。
7.一种双燃料发动机油气喷射控制装置，所述双燃料发动机包括柴油发动机、柴油控制系统和天然气控制系统，其特征在于，本双燃料发动机控制系统是在保留原机发动机控制系统的基础上，增加一套柴油/天然气双燃料控制系统，该系统主要四部分组成双燃料控制器(双燃料ECU)、模式继电器、模拟喷嘴电磁阀以及燃气喷射系统，原机的各个信号 (水温、增压压力及温度、轨压，等等)，被双燃料控制系统和原机的电控系统共享，增加的双燃料控制单元可控制柴油喷射(柴油喷油器电磁阀控制)以及加装的燃气喷射系统(包括燃气喷嘴电磁阀控制、燃气开关阀控制、燃气液位、压力和温度监测等)，而原机的其他部件(如轨压、空气系统(VGT、EGR等))仍由原机系统控制，原机的柴油喷射的控制权，通过外部的模式继电器进行切换，该继电器由双燃料控制系统控制，为保证双燃料状态时原机控制系统正常工作，通过特制电磁铁模拟柴油机喷油器电磁铁特性，用于接管原机柴油喷射控制，通过控制模式继电器可以获得两种分别为纯柴油状态以及双燃料状态的工作模式，在纯柴油模式下，模式继电器处于常开状态，原机ECU与真实柴油喷嘴电磁阀相连，柴油喷射由原机ECU控制；在双燃料模式下，模式继电器处于闭合状态，原机ECU与模拟喷嘴电磁阀相连，而柴油喷射电磁阀与燃气喷射电磁阀的开关时刻及开关持续期均由双燃料控制单元独立控制，所述双燃料ECU根据所接收的发动机运行信号以及天然气液位信号，判定柴油发动机的工作状态及进行故障诊断，按照标定的柴油发动机在各工作状态下的柴油喷射电磁阀与燃气喷射电磁阀的开关时刻及开关持续期，将柴油与天然气的喷射控制信号分别传输至柴油控制系统和天然气控制系统，在不适合使用燃气的情况下(如燃气喷嘴断路、传感器失效等)，切断燃气喷射，并将系统控制权归还原机系统，若该系统完全失效，则整机的控制权自动移交给原机的控制系统。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的发动机的运行信号为双燃料ECU与原机ECU共享，包括冷却水温度、油门位置、发动机转速、凸轮轴转角、曲轴转角和进气歧管压力等信号，所述天然气液位传感器设置于天然气控制系统中，所述用于模拟柴油机喷油器电磁铁特性的电磁铁(模拟喷嘴电磁阀)与模式继电器常闭端相连。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述信号采集模块还包括在天然气控制系统中设置双燃料转换开关以及电源电压传感器，所述双燃料转换开关输出双燃料运行的手动控制指令信号并传输至双燃料ECU，所述双燃料ECU根据接收的发动机运行信号，电源电压信号，天然气液位传感器信号及双燃料运行的手动控制指令信号，判定柴油发动机的工作状态及进行故障诊断，所述工作状态包括柴油发动机的待机、暖机、常温、高温、匀速、 加速、减速、怠速及电池馈电。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述双燃料ECU包括互相连接的信号处理单元以及逻辑控制器，还包括与逻辑控制器相连的柴油喷嘴控制子模块、天然气喷嘴控制子模块和继电器驱动子模块，所述信号处理单元与信号采集模块相连，所述柴油喷嘴控制子模块与柴油控制系统中的柴油喷嘴相连，所述天然气喷嘴控制子模块与天然气控制系统中的天然气喷嘴相连，所述继电器驱动子模块与模式继电器相连；所述信号处理单元接收信号采集模块输出的信号，并将所述信号转换成逻辑控制器能识别并参与运算的信号；所述逻辑控制器接收信号处理单元转换的发动机运行信号，判定发动机的工作状态， 并根据接收的数据计算当前工况下柴油喷射电磁阀与燃气喷射电磁阀的开关时刻及开关持续期，并将相应的天然气量喷射的时间与喷射周期输出到天然气喷嘴控制子模块，同时对柴油喷嘴控制子模块限制相应的柴油喷射量及喷射提前角；所述柴油喷嘴控制子模块，接收逻辑控制器的指令，并对柴油喷嘴的工作进行驱动和限制；所述天然气喷嘴控制子模块，接收逻辑控制器的指令，并对天然气喷嘴的工作进行驱动和停止；所述继电器驱动子模块，接收逻辑控制器的指令，并对模式继电器的工作进行驱动和停止。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置还包括故障指示灯，所述故障指示灯与双燃料ECU相连，所述故障指示灯接收双燃料ECU的指令，控制故障指示灯闪烁的频率。
全文摘要
本发明公开了一种柴油/天然气双燃料发动机的控制方法和装置。该方法包括在保留原机发动机控制系统的基础上，增加一套柴油及燃气控制单元。原机的各个传感器信号被双燃料控制系统和原机的电控系统共享。增加的双燃料控制单元可控制柴油喷射以及加装的燃气喷射系统(包括燃气喷嘴电磁阀控制、燃气开关阀控制、燃气液位或压力监测等)，并处理同燃气系统相关的信号。该控制系统能够根据柴油发动机不同的工作状态精确控制柴油喷射量及喷油时刻，同时能够控制天然气的喷射时刻及喷射持续期。从而保证双燃料发动机安全平稳运行，减低燃料消耗，减少尾气排放。
文档编号F02D19/06GK103016168SQ201110291569
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者郝守刚, 李中, 李进 申请人:北京易控凌博汽车电子技术有限公司