专利名称：燃气发动机点火喷射控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃气发动机点火喷射控制装置。
背景技术：
天然气汽车发展从上世纪30年代起，已有70多年的历史，特别是经过近些年的发 展，技术已非常成熟，先进的电子技术和机械制造技术使天然气汽车的安全性和控制性能 得到保证。目前，国外燃气发动机已在广泛应用第三代的技术，第一代产品是机械式，第二 代属于简单闭环控制，第三代是采用电控喷射燃气技术。电控喷射燃气系统采用高压喷射， 通过节气门传感器，气体流量传感器，转速传感器，水温传感器，进气温度传感器，压力传感 器和氧传感器等经过中央处理单元来控制点火、空燃比等。总的来说，国外的天然气发动机 经过几十年的发展，技术方面已走向成熟，相关测试设备完善。当前，国外对更先进的LNG (液化天然气)缸内直喷技术已得到小批试用，其动力性、经济性和排放俱佳，但其开发难度 大，费用昂贵，成本也高。我国燃气汽车发展始于50年代，即低压天然气汽车。80年代中、后期国内大型汽 车厂和发动机厂如东风、解放、上柴、潍柴、玉柴不断加大产品开发力度，相继也开发出自己 的单燃料电控系统，而这些系统大多属第二代产品。2010年5月13至5月15日在北京展 览的2010第十一届中国国际天然气汽车、加气站、燃气技术设备展览会上，我们所看到的 单燃料发动机的电控系统上看，目前我国的发动机电控系统技术，还只能属于二代半产品。 而一些被厂家自称为第三代的，事实上是采用汽油机电喷控制系统加燃气脉宽自动补偿调 节装置而以，并非是真正意义上的三代机。在传统电控汽油喷射系统，影响汽油发动机排放的最主要因素是混合气的空燃 比，理论上一公斤燃料完全燃烧时需要14.7公斤的空气。这种空气和燃料的比例称为化 学当量比(亦称空燃比)。目前针对汽车发动机国外有很多专门用来开发EFI的智能开发软 件平台，国内也有多家引进，但由于天然气、石油液化气等燃料和汽油有着燃点、燃烧热量、 燃烧速度等等诸多的不同因素，直接利用该平台开发的燃气发动机点火喷射控制软件显然 是不合适的。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种能最优化空燃比的燃气发动机点火 喷射控制装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种燃气发动机点火喷射控制装 置，包括有电路板和安设于电路板上的CPU，其特征是所述电路板上设有分别与CPU电联 接的主电源电路、六路高压点火线圈驱动电路、发动机的曲轴信号整形电路、发动机的凸轮 轴信号整形电路、变速器档位检测电路、电子节气门通讯及接口电路、标定通讯接口电路和 A/D信号采样电路，以及与A/D信号采样电路电联接的前宽域氧传感器接口电路，还包括有 分别与A/D信号采样电路电联接的岐气支管压力传感器、水温传感器、燃气压力传感器、高压瓶压力传感器、液化器液位传感器和前氧传感器。本发明的进一步设置为所述岐气支管压力传感器安设于发动机的岐气支管处 并监测岐气支管处压力信号，水温传感器安设于发动机的出水口处并监测出水口处温度信 号，燃气压力传感器安设于燃气喷嘴处并监测燃气喷嘴出气口处压力信号，高压瓶压力传 感器安设于高压瓶处并监测高压瓶内压力信号，液化器液位传感器安设于液化器处并监测 液化器内液位信号，前氧传感器安设于发动机排气管处并监测发动机排气管处氧气浓度信 号。采用上述技术方案，CPU作为系统信号处理和控制中心，根据各信号传感器信号的 实时反馈和判别来控制燃气混合和火花定时，并依据对燃气发动机的控制策略及各工况的 处理模式和方法，实时对发动机进行最佳的闭环控制。当各个传感器获得相应的地速、发 动机转速、曲轴位置、空气质量、发动机温度、发动机负荷、油门位置、油门的变化率、变速齿 轮、废气排放等模拟信号时，对各缸内的燃气混合率做成相应控制，并配合点火时间实现发 动机闭环下的最佳工作效率。其中，电子节气门通讯及接口电路是系统用来测量节气门开 度和电子踏板位置的测控，以及系统对电子节气门进行在线标定通讯用。本发明的进一步设置为所述电路板上还设有分别与CPU电联接的副电源及控制 电路、复位电路、系统辅助电路、六路电流反馈监测电路、燃气预加热驱动电路、点火开关监 测电路、防盗锁监测电路、控制器通讯接口电路，以及与A/D信号采样电路电联接的后宽域 氧传感器接口电路，所述电子节气门通讯及接口电路还与A/D信号采样电路电联接。采用上述技术方案，副电源及控制电路作用在于当CPU在检测到点火开关工作 时，开启其他附属电路的工作电源，当点火开关关闭时，关闭其他电路的电源，主要用来降 低系统非工作状态下的电源能耗；复位电路保证CPU控制单元系统正常工作；系统辅助电 路是提供燃气发动机供气系统的控制电源，使系统具有发动机意外熄火自动切断供气系统 的功能；六路电流反馈监测电路使系统对发动机进行精确高能电子点火控制；燃气预加热 驱动电路是针对单燃料燃气发动机特有的冷启动困难的特点，而进行燃气启动前预加热处 理；点火开关监测电路是电控单元用来判定驾驶员对发动机的有关操纵动态，以及对发动 机启动前、启动后、熄火前、以及意外熄火等状态的相关处理；防盗锁监测电路是电控单元 预留的用来对发动机可操控模式的判别；控制器通讯接口电路是系统和PC机通讯用来检 测MCU的各工作状态以及用来标定燃气发动机各工况下的喷气脉宽和点火提前角等，以及 在线测量燃气发动机的各工作点的运行情况和对发动机的控制做出相应的调整等；后宽域 氧传感器接口电路是系统用来对发动机排放的闭环氧气浓度测控，从而实现对废气后处理 装置的控制，降低废气中有害气体的存在。本发明的再进一步设置为所述CPU型号为MC9DSU8。采用上述技术方案，型号为MC9DSU8的CPU具有运算速度快，存储器容量大的特
点ο下面结合附图对本发明作进一步描述。
图1为本发明实施例的原理框图。
具体实施例方式如图1所示，本实施例包括有电路板和安设于电路板上型号为MC9DSU8的CPU， 电路板上设有分别与CPU电联接的主电源电路、副电源及控制电路、复位电路、系统辅助电 路、六路电流反馈监测电路、六路高压点火线圈驱动电路、六路喷气嘴驱动电路、燃气预加 热驱动电路、曲轴信号整形电路、凸轮轴信号整形电路、变速器档位检测电路、点火开关监 测电路、防盗锁监测电路、标定通讯接口电路、控制器通讯接口电路、电子节气门通讯及接 口电路和A/D信号采样电路，电子节气门通讯及接口电路还与A/D信号采样电路电联接， A/D信号采样电路还与设于电路板上的前宽域氧传感器接口电路和后宽域氧传感器接口电 路。A/D信号采样电路还电联接有岐气支管压力传感器、水温传感器、燃气压力传感器、高压 瓶压力传感器、液化器液位传感器、前氧传感器和后氧传感器，所述岐气支管压力传感器安 设于发动机的岐气支管处并监测岐气支管处压力信号，水温传感器安设于发动机的出水口 处并监测出水口处温度信号，燃气压力传感器安设于燃气喷嘴处并监测燃气喷嘴出气口处 压力信号，高压瓶压力传感器安设于高压瓶处并监测高压瓶内压力信号，液化器液位传感 器安设于液化器处并监测液化器内液位信号，前氧传感器安设于发动机排气管处并监测发 动机排气管处氧气浓度信号，后氧传感器安设于尾气后处理装置的后方并监测经尾气后处 理装置后尾气中氧气浓度信号。上述与A/D信号采样电路电联接的传感器将所采集到的信 息经A/D信号采样电路收集后传送至CPU，然后经CPU内部相应运算处理后反馈给驱动电路 板上的各个电路，从而实现燃气混合和点火定时的精密控制，最终获得最佳的燃气发动机 空燃比。本发明中，CPU作为系统信号处理和控制中心，根据各信号传感器信号的实时反馈 和判别来控制燃气混合和火花定时，并依据对燃气发动机的控制策略及各工况的处理模式 和方法，实时对发动机进行最佳的闭环控制。当各个传感器获得相应的地速、发动机转速、 曲轴位置、空气质量、发动机温度、发动机负荷、油门位置、油门的变化率、变速齿轮、废气排 放等模拟信号时，对各缸内的燃气混合率做成相应控制，并配合点火时间实现发动机闭环 下的最佳工作效率。其中，电子节气门通讯及接口电路是系统用来测量节气门开度和电子 踏板位置的测控，以及系统对电子节气门进行在线标定通讯用。其中，副电源及控制电路作 用在于当CPU在检测到点火开关工作时，开启其他附属电路的工作电源，当点火开关关闭 时，关闭其他电路的电源，主要用来降低系统非工作状态下的电源能耗；复位电路保证CPU 控制单元系统正常工作；系统辅助电路是提供燃气发动机供气系统的控制电源，使系统具 有发动机意外熄火自动切断供气系统的功能；六路电流反馈监测电路使系统对发动机进行 精确高能电子点火控制；燃气预加热驱动电路是针对单燃料燃气发动机特有的冷启动困难 的特点，而进行燃气启动前预加热处理；点火开关监测电路是电控单元用来判定驾驶员对 发动机的有关操纵动态，以及对发动机启动前、启动后、熄火前、以及意外熄火等状态的相 关处理；防盗锁监测电路是电控单元预留的用来对发动机可操控模式的判别；控制器通讯 接口电路是系统和PC机通讯用来检测MCU的各工作状态以及用来标定燃气发动机各工况 下的喷气脉宽和点火提前角等，以及在线测量燃气发动机的各工作点的运行情况和对发动 机的控制做出相应的调整等；后宽域氧传感器接口电路是系统用来对发动机排放的闭环氧 气浓度测控，从而实现对废气后处理装置的控制，降低废气中有害气体的存在。本发明还可 以有其他实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种燃气发动机点火喷射控制装置，包括有电路板和安设于电路板上的CPU，其特 征是所述电路板上设有分别与CPU电联接的主电源电路、六路高压点火线圈驱动电路、发 动机的曲轴信号整形电路、发动机的凸轮轴信号整形电路、变速器档位检测电路、电子节气 门通讯及接口电路、标定通讯接口电路和A/D信号采样电路，以及与A/D信号采样电路电联 接的前宽域氧传感器接口电路，还包括有分别与A/D信号采样电路电联接的岐气支管压力 传感器、水温传感器、燃气压力传感器、高压瓶压力传感器、液化器液位传感器和前氧传感器。
2.根据权利要求1所述的燃气发动机点火喷射控制装置，其特征是所述岐气支管压 力传感器安设于发动机的岐气支管处并监测岐气支管处压力信号，水温传感器安设于发动 机的出水口处并监测出水口处温度信号，燃气压力传感器安设于燃气喷嘴处并监测燃气喷 嘴出气口处压力信号，高压瓶压力传感器安设于高压瓶处并监测高压瓶内压力信号，液化 器液位传感器安设于液化器处并监测液化器内液位信号，前氧传感器安设于发动机排气管 处并监测发动机排气管处氧气浓度信号。
3.根据权利要求1或2所述的燃气发动机点火喷射控制装置，其特征是所述电路板 上还设有分别与CPU电联接的副电源及控制电路、复位电路、系统辅助电路、六路电流反馈 监测电路、燃气预加热驱动电路、点火开关监测电路、防盗锁监测电路、控制器通讯接口电 路，以及与A/D信号采样电路电联接的后宽域氧传感器接口电路，所述电子节气门通讯及 接口电路还与A/D信号采样电路电联接。
4.根据权利要求1或2所述的燃气发动机点火喷射控制装置，其特征是所述CPU型 号为 MC9DSU8。
5.根据权利要求3所述的燃气发动机点火喷射控制装置，其特征是所述CPU型号为 MC9DS128。
全文摘要
本发明提供了一种能最优化空燃比的燃气发动机点火喷射控制装置，包括有电路板和安设于电路板上的CPU，电路板上设有分别与CPU电联接的主电源电路、六路高压点火线圈驱动电路、发动机的曲轴信号整形电路、发动机的凸轮轴信号整形电路、变速器档位检测电路、电子节气门通讯及接口电路、标定通讯接口电路和A/D信号采样电路，以及与A/D信号采样电路电联接的前宽域氧传感器接口电路，还包括有分别与A/D信号采样电路电联接的岐气支管压力传感器、水温传感器、燃气压力传感器、高压瓶压力传感器、液化器液位传感器和前氧传感器。采用上述技术方案，使得燃气式发动机的空燃比达到最优化，提高了发动机工作效率，也降低了废气排放量。
文档编号F02D19/02GK102121427SQ20111007176
公开日2011年7月13日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者李捷, 李未耘, 赵旭 申请人:温州市气动元件厂