专利名称：单燃料lpg摩托车电控发动机的制作方法
所属领域本发明属于机动车发动机电控技术领域，特别涉及一种单燃料LPG摩托车电控发动机。
背景技术：
目前，国内的摩托车发动机以四冲程汽油机为主，随着国家排放法规的日益严格，利用LPG等代用燃料以及发动机电喷技术成为解决摩托车排放的有效技术手段。但是应用LPG存在下列问题1、由于LPG燃气在进气充量中占有一定的体积，使发动机充气系数降低，造成发动机动力损失；2、LPG燃气着火温度高，使发动机冷起动困难；3、LPG火焰传播速度相对比汽油机低，混合气燃烧持续期延长，使LPG燃气发动机后燃严重，造成排气温度较高。因此，在传统摩托车汽油机上简单应用LPG作为代用燃料不能保证发动机的动力输出，以及排放控制的目的。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种单燃料LPG摩托车电控发动机，该发动机可确保所需的动力输出，且可有效地控制发动机尾气中的CO、HC、NOX等有害成分。
本发明的技术方案是一种单燃料LPG摩托车电控发动机，包括由电控单元ECU、节气门体组件(含电控喷气阀和节气门角度传感器)、行程位置传感器、进气温度传感器、缸体温度传感器、大气压力传感器、同步基准信号传感器和安装在排气管上氧传感器组成的电控闭环喷射系统，高能点火系统、高压缩比燃烧室、三元催化转化器，其特征在于利用该电控闭环喷射系统、高能点火系统、高压缩比燃烧室与温控预热式LPG调压阀、电磁开关阀、LPG钢瓶以及三元催化转化器共同实现发动机的性能和排放要求；其中，LPG钢瓶通过电磁开关阀与温控预热式LPG调压阀的液态LPG入口连接，温控预热式LPG调压阀的气态LPG出口与喷气阀连接，温控预热式LPG调压阀的换热介质进、出口与发动机的曲轴箱体连接；节气门角度传感器、行程位置传感器、进气温度传感器、缸体温度传感器、大气压力传感器和同步基准信号传感器的输出信号输入到电控单元ECU内的单片机上，电控单元ECU的输出端与电磁开关阀、电控喷气阀和高能点火系统连接；温控预热式LPG调压阀阀体内部腔体为成“π”型通道结构，且在通道附近设置PTC加热单元，电控单元ECU根据输入的缸体温度信号启动或关闭PTC加热单元。
上述同步基准信号为发动机磁电机的触发线圈的输出信号，其通过光电隔离电路和施密特滤波电路处理成方波信号进入单片机；节气门体组件的节气门角度传感器的输出信号通过低通滤波电路的处理后输入到单片机；其输入信号发动机行程判断信号来自行程位置传感器，通过低通滤波电路处理后进入单片机；进气和缸体温度传感器输出的信号通过低通滤波电路组成的处理电路输入到单片机；大气压力传感器输出的大气压力信号通过低通滤波电路处理作为修正参数信号进入单片机；氧传感器输出的氧浓度信号通过信号放大和电压变换电路处理进入单片机；蓄电池电压信号为模拟量信号，由低通滤波电路处理后，作为修正参数信号进入单片机；单片机的数字量端口连接有由信号放大电路、光电隔离电路、功率驱动单元、释放电路和两套独立的储能放电点火模块组成点火控制电路，该电路输出可变点火提前角信号；单片机的数字输出端输出由信号放大和电压变换电路和功率驱动电路处理输出的电控喷气阀驱动信号；单片机端口连接光电隔离电路和RS-232电平转换电路，该电路输出通讯信号；单片机的数字输出端连接信号放大电路和发光二极管，它们输出故障显示信号。
本发明的优点是本发明在发动机气道形成合适空燃比的LPG可燃均质混合气。通过行程位置传感器检出发动机工作行程，确定电控喷气阀的最佳启喷时刻；通过温控预热式LPG调压阀确保在任何环境温度下提供压力稳定的气态LPG。本发明可根据发动机的转速和节气门开启角度计算输出最佳的LPG喷射脉宽和点火提前角，并根据环境以及发动机温度、大气压力、蓄电池电压等参数进行修正，以满足发动机正常燃烧所需的LPG均质混合气和最佳的点火时刻；利用高能点火系统促进LPG燃气火核的生成，确保发动机冷起动点火成功，使LPG发动机燃烧充分；利用高压缩比燃烧室强化LPG发动机的燃烧过程，补偿因气体燃料影响发动机进气充量而导致的动力损失；通过安装在排气管上的氧传感器检出尾气中氧的浓度信号作为闭环回馈信号，判断LPG可燃均质混合气的空燃比的浓稀，调整LPG的喷射脉宽使空燃比在1±0.03范围内，确保燃烧后尾气中的有害成分CO、HC、NOX等通过三元催化剂的氧化还原催化反应转化成CO2、H2O、N2等，可以大幅度地降低发动机的有害尾气对环境的污染。
图1为本发明的结构示意2为本发明电控单元ECU的电原理3为温控预热式LPG调压阀的结构示意图
具体实施例方式如图1所示1为LPG钢瓶、2为电磁开关阀、3为LPG调压阀、4为节气门体组件、5为点火线圈、6为火花塞、7为喷气阀、8为节气门角度传感器、9为空滤器、10为进气温度传感器、11为缸体温度传感器、12为氧传感器、13为同步基准信号传感器、14为通讯接口、15为故障报警指示灯、16为电控单元ECU、17为大气压力传感器、18为行程位置传感器、19为三元催化器、20为蓄电池、21为钥匙开关。
如图1所示一种单燃料LPG摩托车电控发动机，利用由电控单元ECU16、节气门体组件4(含电控喷气阀和节气门角度传感器)、行程位置传感器18、进气温度传感器10、缸体温度传感器11、大气压力传感器17、同步基准信号传感器13(原发动机磁电机触发线圈)和安装在排气管上的氧传感器12组成电控闭环喷射系统，并与高能点火系统、高压缩比燃烧室、温控预热式LPG调压阀3、电磁开关阀2、LPG钢瓶1和三元催化转换器19共同组成本发动机。其中，节气门角度传感器、行程位置传感器、进气温度传感器、缸体温度传感器、大气压力传感器和同步基准信号传感器的输出信号输入到电控单元ECU内的单片机上，电控单元ECU的输出端与电磁开关阀2、电控喷气阀7和高能点火系统连接，高能点火系统由点火线圈5和火花塞6组成；所述电磁开关阀2与钥匙开关21连接。
如图3所示温控预热式LPG调压阀阀体内部腔体为成“π”型通道结构25，且在通道附近设置PTC加热单元26，电控单元ECU根据输入的缸体温度信号启动或关闭PTC加热单元。阀体上设有换热介质进、出口27、28、液态LPG入口29和气态LPG出口30、压力表接口31和换热介质流量调节口32。阀体上的换热介质进、出口27、28与发动机曲轴箱体连接，液态LPG入口29通过上述电磁开关阀2与LPG钢瓶连接，气态LPG出口30与电控喷气阀7连接；该调压阀通过线束33连接电控单元ECU。该调压阀利用摩托车发动机的冷却水或机油作为换热介质，通过进口27进入、出口28流出，提供液态LPG汽化所需的汽化潜热。调压阀内部腔体的“π”型结构，增大液态LPG换热时的接触面积。根据缸体温度传感器检出发动机的缸体温度低于5℃时，ECU自动接通PTC加热单元的电源，使其温度迅速升至60℃，提供在低温环境下，液态LPG所需的汽化潜热。10分钟后，自动关闭PTC加热单元的电源。如果换热介质温度过高(高于80℃)，还可通过换热介质流量调整口调整换热通道的流通截面来调整介质流量，调整方式为机械式或电磁阀控制，从而调整介质的交换热量。
如图2所示所述的电控单元ECU，其输入信号同步基准信号来自发动机磁电机的触发线圈，通过光电隔离电路和施密特滤波电路处理成方波信号进入单片机；其输入信号节气门角度信号来自节气门体组件的节气门角度传感器，通过低通滤波电路的处理；其输入信号发动机行程判断信号来自行程位置传感器，通过低通滤波电路处理后进入单片机；其输入信号温度信号来自进气和缸体温度传感器，通过由低通滤波电路组成的处理电路；其输入信号大气压力信号来自大气压力传感器，通过低通滤波电路处理作为修正参数信号；其输入信号蓄电池20电压信号为模拟量信号，由低通滤波电路处理后，作为修正参数信号进入单片机；其输入信号氧浓度信号来自氧传感器，通过信号放大和电压变换电路处理进入单片机；其输出信号LPG喷射脉宽信号来自单片机的数字量输出端口，通过信号放大和电压变换电路输出、功率驱动单元组成的LPG喷射控制电路；其输出信号可变点火提前角信号来自单片机的数字量端口，通过信号放大电路、光电隔离电路、功率驱动单元、释放电路、两套独立的储能放电点火模块等组成点火控制电路；其输出信号故障显示信号来自单片机的数字输出端，通过信号放大电路和发光二极管，由发光二极管的闪频来判断系统的故障类型；其输出信号电磁开关阀驱动信号来自单片机的数字输出端，通过信号放大和电压变换电路和功率驱动电路处理输出；其输出信号通讯信号来自单片机的RXTX端口，通过光电隔离电路和RS-232电平转换电路输出。参见图2。
高压缩比燃烧室通过改变摩托车发动机球形燃烧室的曲率半径来提高LPG电喷发动机的压缩比，强化LPG发动机的燃烧过程，补偿因气体燃料影响发动机进气充量而导致的动力损失。
权利要求
1.一种单燃料LPG摩托车电控发动机，包括由电控单元ECU、节气门体组件(含电控喷气阀和节气门角度传感器)、行程位置传感器、进气温度传感器、缸体温度传感器、大气压力传感器、同步基准信号传感器和安装在排气管上氧传感器组成的电控闭环喷射系统，高能点火系统、高压缩比燃烧室、三元催化转化器，其特征在于利用该电控闭环喷射系统、高能点火系统、高压缩比燃烧室与温控预热式LPG调压阀、电磁开关阀、LPG钢瓶以及三元催化转化器共同实现发动机的性能和排放要求；其中，LPG钢瓶通过电磁开关阀与温控预热式LPG调压阀的液态LPG入口连接，温控预热式LPG调压阀的气态LPG出口与喷气阀连接，温控预热式LPG调压阀的换热介质进、出口与发动机的曲轴箱体连接；节气门角度传感器、行程位置传感器、进气温度传感器、缸体温度传感器、大气压力传感器和同步基准信号传感器的输出信号输入到电控单元ECU内的单片机上，电控单元ECU的输出端与电磁开关阀、电控喷气阀和高能点火系统连接。
2.根据权利要求1所述的单燃料LPG摩托车电控发动机，其特征在于上述温控预热式LPG调压阀阀体内部腔体为成“π”型通道结构，且在通道附近设置PTC加热单元，电控单元ECU根据输入的缸体温度信号启动或关闭PTC加热单元。
3.根据权利要求1所述的单燃料LPG摩托车电控发动机，其特征在于上述同步基准信号为发动机磁电机的触发线圈的输出信号，其通过光电隔离电路和施密特滤波电路处理成方波信号进入单片机；节气门体组件的节气门角度传感器的输出信号通过低通滤波电路的处理后输入到单片机；其输入信号发动机行程判断信号来自行程位置传感器，通过低通滤波电路处理后进入单片机；进气和缸体温度传感器输出的信号通过低通滤波电路组成的处理电路输入到单片机；大气压力传感器输出的大气压力信号通过低通滤波电路处理作为修正参数信号进入单片机；氧传感器输出的氧浓度信号通过信号放大和电压变换电路处理进入单片机；蓄电池电压信号为模拟量信号，由低通滤波电路处理后，作为修正参数信号进入单片机；单片机的数字量端口连接有由信号放大电路、光电隔离电路、功率驱动单元、释放电路和两套独立的储能放电点火模块组成点火控制电路，该电路输出可变点火提前角信号；单片机的数字输出端输出由信号放大和电压变换电路和功率驱动电路处理输出的电控喷气阀驱动信号；单片机端口连接光电隔离电路和RS-232电平转换电路，该电路输出通讯信号；单片机的数字输出端连接信号放大电路和发光二极管，它们输出故障显示信号。
全文摘要
一种单燃料LPG摩托车电控发动机，包括由电控单元ECU、节气门体组件(含电控喷气阀和节气门角度传感器)、行程位置传感器、进气温度传感器、缸体温度传感器、大气压力传感器、同步基准信号传感器和安装在排气管上氧传感器组成的电控闭环喷射系统，高能点火系统、高压缩比燃烧室、三元催化转化器，其特征在于利用该电控闭环喷射系统、高能点火系统、高压缩比燃烧室与温控预热式LPG调压阀、电磁开关阀、LPG钢瓶以及三元催化转化器共同实现发动机的性能和排放要求；本发明的优点是可满足发动机正常燃烧所需的LPG均质混合气和最佳的点火时刻；可确保所需的动力输出，且可有效地控制发动机尾气中的CO、HC、NO
文档编号F02D43/00GK1796752SQ20041009397
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月20日 优先权日2004年12月20日
发明者胡春明, 谢辉, 刘娜, 周能辉, 王泰, 王伟生, 邓志勇 申请人:天津内燃机研究所, 重庆隆鑫工业(集团)有限公司