基于单ecu同时控制的汽车cng和汽油双燃料供给系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于单ECU同时控制的汽车CNG和汽油双燃料供给系统，涉及汽车燃料供给系统。本系统是：汽油燃料箱（1）、汽油泵（2）、汽油调压器（3）、燃油滤清器（4）、油轨总成（5）、发动机（6）依次连接构成汽油燃料供给单元；气瓶（11）、燃气滤清器（10）、高压电磁阀（9）、减压器（8）、气轨总成（7）、和发动机（13）依次连接，构成CNG燃料供给单元；电子控制单元（12）分别与上述7个传感器和4个执行部件连接，实现控制。本发明可以获得良好的动力性、燃料的经济性、排放的环保性和控制的安全可靠性，适用于汽车双燃料供给系统。
【专利说明】基于单ECU同时控制的汽车CNG和汽油双燃料供给系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车燃料供给系统，特别涉及一种基于单ECU同时控制的汽车CNG和汽油双燃料供给系统。
【背景技术】
[0002]21世纪人类面临着能源短缺和环境污染日益恶化的危机。随着世界范围内汽车数量的激增和石油资源的消耗，石油供需矛盾不断加剧。为了从根本上解决问题，需要进行综合的治理；采用代用燃料是一种有效的方法，应用天然气作为汽车代用燃料是目前研究的课题之一。
[0003]为了从根本上解决能源短缺和环境污染问题，提出了汽油、天然气双燃料发动机的燃油供给系统方案，实现了汽油燃料供给与天然气燃料供给的并行使用。
[0004]目前，我国大部分双燃料的汽车燃料供给系统采用的是双ECU技术方案，一个ECU控制汽油燃料供给，另一个ECU控制天然气燃料供给。此方案具有下列缺陷:
①同时存在两个ECU控制两种燃料，不仅占用空间大，而且生产成本高；
②CNG喷射量难以准确控制；
③对原机ECU的基本喷油数据产生影响，不排除有2套ECU相互干扰的风险；
④难以达到驾驶性和排放性能指标要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就在于克服上述现有【背景技术】的不足之处，而提供一种基于单ECU同时控制的汽车CNG和汽油双燃料供给系统。
[0006]本发明的目的是通过如下技术方案实现的:
针对传统的汽车汽油燃料供给系统基础上加装一套CNG燃料供给系统的局限性，本发明两套燃料供给系统共用一个电子控制单元(ECU)，有效提高了双燃料供给系统的控制效率，控制方便灵活，而且节省系统成本。
[0007]具体地说，本系统由汽油燃料箱、汽油泵、汽油调压器、燃油滤清器、油轨总成、发动机、喷气阀、减压器、高压电磁阀、燃气滤清器、天然气气瓶和电子控制单元组成；
其连接关系是:
在汽油燃料箱内设置有汽油泵和汽油调压器；
汽油燃料箱、汽油泵、汽油调压器、燃油滤清器、油轨总成、发动机依次连接构成汽油燃料供给单元；
天然气气瓶、燃气滤清器、高压电磁阀、减压器、气轨总成和发动机依次连接，构成CNG燃料供给单元；
冷却液温度传感器和转速传感器安装在发动机本体上，进气温度压力传感器和节气门阀体总成安装在发动机进气歧管上；氧传感器安装在发动机排气管上；汽油泵继电器和汽油泵连接；燃气温度传感器和燃气压力传感器与气轨总成连接；减压器水温传感器和减压器连接；高压电磁阀安装在减压器上；点火线圈和发动机连接。
[0008]电子控制单元分别和传感器和执行部件连接，实现控制。
[0009]本发明具有以下优点和积极效果:
①本发明包括汽油和天然气两套燃料供给系统，但只共用一个电子控制单元，进气歧管无需重新设计，节省设计周期及费用，系统简单，成本低；
②本发明单ECU同时控制双燃料控制效果最佳；
③本发明汽油/CNG切换稳定和平顺，不存在对原ECU的基本喷油数据的影响问题；
④本发明可以达到较好的汽车驾驶性和排放性能指标要求。
[0010]总之，本发明可以获得良好的动力性、燃料的经济性、排放的环保性和控制的安全可靠性，适用于汽车双燃料供给系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本系统的结构示意图；
图2为电子控制单元的控制原理方框图；
图3为电子控制单元控制油气两种燃料切换的工作流程图。
[0012]图中:
I 一汽油燃料箱；
2—汽油泵，
2.1一汽油泵继电器；
3—汽油调压器；
4一燃油滤清器；
5一油轨总成；
6—发动机，
6.1一进气温度压力传感器， 6.2—冷却液温度传感器，
6.3—氧传感器，6.4—节气门阀体总成，
6.5—点火线圈；6.6—转速传感器
7—气轨总成，
7.1-燃气温度传感器。7.2一燃气压力传感器；
8—减压器，
8.1一减压器水温传感器；
9一高压电磁阀；
10一燃气滤清器；
11一天然气气瓶；
12 —电子控制单元(EOT)。
[0013]英译汉:
CNG:Compressed Natural Gas,简称压缩天然气。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例详细说明: 一、系统
1、总体
如图1，本系统由汽油燃料箱1、汽油泵2、汽油调压器3、燃油滤清器4、油轨总成5、发动机6、喷气阀7、减压器8、高压电磁阀9、燃气滤清器10、天然气气瓶11和电子控制单元(ECU) 12 组成；
其连接关系是:
在汽油燃料箱I内设置有汽油泵2和汽油调压器3 ；
汽油燃料箱1、汽油泵2、汽油调压器3、燃油滤清器4、油轨总成5、发动机6依次连接构成汽油燃料供给单元；
天然气气瓶11、燃气滤清器10、高压电磁阀9、减压器8、气轨总成7和发动机6依次连接，构成CNG燃料供给单元；
冷却液温度传感器6.2和转速传感器6.6安装在发动机本体上，进气温度压力传感器6.1和节气门阀体总成6.4安装在发动机进气歧管上；氧传感器6.3安装在发动机排气管上；汽油泵继电器2.1和汽油泵连接；燃气温度传感器7.1和燃气压力传感器7.2与气轨总成连接；减压器水温传感器8.1和减压器连接；高压电磁阀9安装在减压器上；点火线圈6.5和发动机连接。
[0015]电子控制单元12分别和7个传感器和4个执行部件连接，实现控制。
[0016]2、功能部件
除电子控制单元(ECU) 12外，其它所有功能部件均为常用件，有上市产品。
[0017]下面重点说明电子控制单元(E⑶)12
I)硬件配置
如图2，电子控制单元(ECU) 12是发动机系统的控制和指挥中心，它包括16位单片机CPU (Flash为256K、主频为64Mhz)、与该单片机的输入端相连的传感器和与单片机的输出端相连接的执行部件。
[0018]电子控制单元12的输入端分别与进气温度压力传感器6.1、冷却液温度传感器6.2、氧传感器6.3、车速传感器6.6、燃气温度传感器7.1、燃气压力传感器7.2和减压器水温传感器8.1连接，获取传感器采集的数据信息；
电子控制单元12的输出端分别与汽油泵继电器2.1、节气门阀体总成6.4、点火线圈6.5和高压电磁阀9连接，实现控制。
[0019]2)电子控制单元控制油气两种燃料切换的工作流程 如图3，本工作流程包括下列步骤:
①ECU开始工作-301
ECU采集传感器输入数据，并向执行部件发送行动指令，从而控制发动机6工作；
②E⑶判断采集减压器水温信号是否小于50°C— 302，是则进入步骤③，否 则通过E⑶控制天然气系统启动工作-309后进入步骤⑥；
③ECU控制汽油系统启动工作-303；
④E⑶判断采集减压器水温信号是否大于50°C和CNG压力是否大于250kpa -304，是则进入步骤⑤，否则继续步骤③；
⑤E⑶控制汽油切换到CNG系统工作-305； ⑥ECU判断节气门开度是否大于80%、油位信号是否正常和转速变化率是否
大于250 - 306，是则进入步骤⑦，否则转跳到步骤⑤或通过E⑶控制天然气系统启动工作-309后继续步骤⑥；
⑦E⑶控制CNG切换到汽油系统工作(特殊工况)-307；
⑧ECU判断节气门开度是否大于80%、油位信号是否正常和转速变化率是否 大于250-308，是则转跳到步骤⑤，否则转跳到步骤⑦。
[0020]二、工作过程
①当汽油燃料供给单元单独工作时
汽油泵2从汽油燃料箱I内将汽油燃料吸起，经汽油调压器3进行调压，并使过量的燃油返回汽油箱I，经燃油滤清器4滤去杂质，然后经输油管配送油轨总成5，根据电子控制单元(ECU) 12发出的指令，将适量的燃油喷入各进气歧管，从而完成了汽油燃料喷油供给过程。
[0021]②当天然气燃料供给单元单独工作时
高压电磁阀9接收到电子控制单元(ECU) 12发出的燃气工作指令后，高压电磁阀9打开，天然气气瓶11内的高压天然气经过燃气滤清器10过滤后，通过高压管路进入减压器8减压后，再通过低压管路进入气轨总成7，根据电子控制单元(ECU) 12发出的指令，控制气轨总成7的工作，将适量的天然气喷入进气歧管，从而完成了天然气燃料供给过程。
[0022]③由汽油燃料供给单元向天然气燃料供给单元切换时
当两种燃料均充足时，常温汽油燃料供给系统工作，减压器8内循环水温达到设定温度值后，CNG燃料供给系统工作；
在汽油燃料供给系统工作时，当电子控制单元12采集到减压器水温传感器8.1工作时的温度达到设定工作温度时，汽油燃料供给系统自动向天然气燃料供给系统切换；此时汽油泵2停止工作，高压电磁阀9打开，天然气气瓶11内的高压天然气经过燃气滤清器10过滤后，通过高压管路进入减压器8减压，再通过低压管路进入气轨总成7，电子控制单元12控制气轨总成7的工作，将适量的天然气喷入进气歧管，进行天然气燃料供给。
[0023]④由天然气燃料供给单元向汽油燃料供给单元切换时(特殊工况)
在天然气燃料供给系统工作时，节气门阀体总成6.4达到设定开度值且汽油燃料充足时，由天然气燃料供给单元向汽油燃料供给单元切换，汽油燃料供给系统工作；
在天然气燃料供给系统工作时，当电子控制单元12采集到节气门阀体总成6.4达到设定开度且汽油油位信号正常时，由天然气燃料供给单元向汽油燃料供给单元切换，此时高压电磁阀9关闭，天然气燃料供给单元停止工作，油泵继电器2.1根据电子控制单元12发出的工作指令开始工作，启动汽油泵2，汽油燃料供给系统工作。
[0024]⑤由汽油燃料供给单元(特殊工况)向天然气燃料供给单元切换时
在汽油燃料供给单元(特殊工况)工作时，当电子控制单元12采集到节气门阀体总成
6.4达到设定开度且车速信号值满足一定指标时，由汽油燃料供给单元(特殊工况)向天然气燃料供给单元切换，此时电子控制单元12给油泵继电器2.1发出工作指令，油泵继电器
2.1使汽油泵2停止工作，高压电磁阀9打开，天然气燃料供给单元开始工作。
[0025]⑥电子控制单元12同时控制汽油燃料供给单元和天然气燃料供给单元单独工作，发动机12在每次起动时都是由汽油燃料供给单元首先工作，然后根据相关指标决定是否进行燃料切换。
【权利要求】
1.一种基于单ECU同时控制的汽车CNG和汽油双燃料供给系统，其特征在于: 由汽油箱(I)、汽油泵(2)、汽油调压器(3)、燃油滤清器(4)、油轨总成(5)、发动机(6)、气轨总成(7)、减压器(8)、高压电磁阀(9)、燃气滤清器(10)、气瓶(11)和电子控制单元(12)组成； 在汽油燃料箱(I)内设置有汽油泵(2)和汽油调压器(3)； 汽油燃料箱(1、汽油泵(2)、汽油调压器(3)、燃油滤清器(4)、油轨总成(5)、发动机(6)依次连接构成汽油燃料供给单元； 气瓶(11)、燃气滤清器(10)、高压电磁阀(9)、减压器(8)、气轨总成(7)、和发动机(13)依次连接，构成CNG燃料供给单元； 冷却液温度传感器(6.1)和转速传感器(6.6 )安装在发动机(6 )本体上，进气温度压力传感器(6.2)和节气门阀体总成(6.4)安装在发动机进气歧管上；氧传感器(6.3)安装在发动机排气管上；汽油泵继电器(2.1)和汽油泵(2)连接，点火线圈(6.5)和高压电磁阀(9)与发动机(6)连接； 电子控制单元(12)分别与上述7个传感器和4个执行部件连接，实现控制。
2.按权利要求1所述的双燃料供给系统，其特征在于: 所述的电子控制单元(12)是发动机系统的控制和指挥中心，它包括16位单片机CPU与该单片机的输入端相连的传感器和与单片机的输出端相连接的执行部件； 电子控制单元(12)的输入端分别与进气温度压力传感器(6.1)、冷却液温度传感器(6.2)、氧传感器(6.3)、车速传感器(6.6)、燃气温度传感器(7.1)、燃气压力传感器(7.2)和减压器水温传感器(8.1)连接，获取传感信息； 电子控制单元(12)的输出端分别与汽油泵继电器(2.1)、节气门阀体总成(6.4)、点火线圈(6.5)和高压电磁阀(9)连接，实现控制。
3.基于权利要求1所述双燃料供给系统的电子控制单元控制油气两种燃料切换的工作流程，其特征在于: ①ECU开始工作(301) ECU采集传感器输入数据，并向执行部件发送行动指令，从而控制发动机(6)工作； ②E⑶判断采集减压器水温信号是否小于50°C(302)，是则进入步骤③，否 则通过E⑶控制天然气系统启动工作(309)后转跳到步骤⑥； ③E⑶控制汽油系统启动工作(303)； ④E⑶判断采集减压器水温信号是否大于50°C和CNG压力是否大于250kpa (304)，是则进入步骤⑤，否则转跳到步骤③； ⑤E⑶控制汽油切换到CNG系统工作(305)； ⑥ECU判断节气门开度是否大于80%、油位信号是否正常和转速变化率是否 大于250 (306)，是则进入步骤⑦，否则转跳到步骤⑤或通过E⑶控制天然气系统启动工作(309)后继续步骤⑥； ⑦E⑶控制CNG切换到汽油系统工作(307)； ⑧ECU判断节气门开度是否大于80%、油位信号是否正常和转速变化率是否 大于250 (308)，是则转跳到步骤⑤，否则转跳到步骤⑦。
【文档编号】F02D19/06GK103628989SQ201310617995
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】王和平, 余俊法 申请人:武汉市菱电汽车电子有限责任公司