專利名稱：柴油機/天然氣雙燃料發(fā)動機電控系統(tǒng)的制作方法
柴油機/天然氣雙燃料發(fā)動機電控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明設(shè)計發(fā)動機控制技術(shù)，特別涉及一種電控單體泵、共軌技術(shù)下的柴油/天 然氣雙燃料發(fā)動機油氣噴射控制的方法和裝置。
背景技術(shù)：
隨著石油資源的日趨緊張，世界燃油價格一再飆升，我國的石油價格也是一漲再 漲，以天然氣為代表的代用燃料的清潔能源柴油機的科學(xué)開發(fā)和成熟應(yīng)用，可以有效降低 重卡的使用成本、緩解能源的短缺、解決排放污染等問題。在現(xiàn)有的柴油/天然氣雙燃料控 制技術(shù)中，通常是在柴油發(fā)動機及柴油控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)天然氣控制系統(tǒng)，引燃柴油 量的值是一個很重要的表定量、
引燃油量的控制大致有三種類型，即采用原柴油機的直列式噴油泵、小型高壓油 泵、電子泵噴嘴控制引燃油量。目前我國柴油機柴油供給系統(tǒng)多以機械控制為主，改造時柴 油機原機及供油系統(tǒng)沒有變動，僅增加了一套CNG供氣裝置，因此天然氣/柴油機雙燃料發(fā) 動機改造主要是天然氣供給系統(tǒng)的設(shè)計。雖然通過限制機械泵的噴油量可以達到限制引燃 噴油量的目的，但是由于噴油時刻不可調(diào)，使得發(fā)動機的性能不能優(yōu)化，燃氣消耗率較高。
由上可見，使用機械泵不能優(yōu)化噴油時刻及引燃噴射量，影響發(fā)動機運行的安全 性和穩(wěn)定性，同時增加了燃料的消耗量和尾氣排放。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對傳統(tǒng)的柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機油氣的控制方法和裝置無法對柴 油和天然氣的量及噴射時刻進行精確控制從而影響發(fā)動機運行的安全性和穩(wěn)定性的問題， 提供一種雙燃料發(fā)動機油氣噴射控制的方法，能夠根據(jù)柴油發(fā)動機不同的工況精確控制柴 油與天然氣的噴射時刻及噴射持續(xù)期，從而保證雙燃料發(fā)動機的工作狀態(tài)安全平穩(wěn)，降低 燃料消耗量，減少有害物質(zhì)排放。本發(fā)明還涉及一種柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機油氣比例 控制裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種雙燃料發(fā)動機油氣噴射控制的方法，所述雙燃料發(fā)動機包括柴油發(fā)動機、柴 油控制系統(tǒng)和天然氣控制系統(tǒng)。其特征在于，該方法包括本雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)是在保 留原機發(fā)動機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一套柴油及燃氣控制單元。原機的各個信號(水溫， 增壓壓力及溫度，軌壓，等等)，被雙燃料控制系統(tǒng)和原機的電控系統(tǒng)共享。增加的雙燃料 控制單元可控制柴油噴射(柴油噴油器電磁閥控制)以及加裝的燃氣噴射系統(tǒng)(包括燃氣 噴嘴電磁閥控制、燃氣開關(guān)閥控制、燃氣液位、壓力和溫度監(jiān)測等)，而原機的其他部件(如 軌壓、空氣系統(tǒng)(VGT、EGR等))仍由原機系統(tǒng)控制。原機的柴油噴射的控制權(quán)，通過外部的 繼電器進行切換，該繼電器由雙燃料控制系統(tǒng)控制。通過控制該繼電器可以獲得兩種分別 為純柴油狀態(tài)以及雙燃料狀態(tài)的工作模式。為保證在雙燃料狀態(tài)時原機控制系統(tǒng)正常工 作，通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴油噴射控制。雙燃料控制單元應(yīng)能監(jiān)控發(fā)動機各個參數(shù)，根據(jù)既定策略靈活選擇是否對柴油噴射系統(tǒng)和燃氣噴射 系統(tǒng)的控制。在不適合使用燃氣的情況下(如燃氣噴嘴斷路、傳感器失效等)，切斷燃氣噴 射，并將系統(tǒng)控制權(quán)歸還原機系統(tǒng)。若該系統(tǒng)完全失效，則整機的控制權(quán)自動移交給原機的 控制系統(tǒng)。
原柴油機的各個信號傳感器(水溫傳感器，增壓壓力、溫度傳感器，油軌壓力傳感 器，轉(zhuǎn)速傳感器，油門位置傳感器等)，可通過兩種方式被雙燃料控制系統(tǒng)和原機電控系統(tǒng) 共享。其一為分線方式，即原機的傳感器信號均通過并行的導(dǎo)線同時連接到原機ECU和雙 燃料E⑶。其二為雙燃料E⑶通過CAN總線從原機E⑶讀取。從而使得雙燃料控制系統(tǒng)獲 得原機各個傳感器信號。通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴 油噴射。在天然氣控制系統(tǒng)中設(shè)置天燃氣液位傳感器采集剩余天然氣量信號。
由雙燃料發(fā)動機電子控制單元(雙燃料ECU)根據(jù)采集到的發(fā)動機的各個傳感器 信號以及電源電壓信號，判定柴油發(fā)動機的工作狀態(tài)及進行故障診斷，所述工作狀態(tài)包括 柴油發(fā)動機的待機、暖機、常溫、高溫、勻速、加速、減速、怠速及電池饋電。
通過在天然氣控制系統(tǒng)中設(shè)置雙燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)(模式繼電器)進行柴油/天然氣 雙燃料模式與純柴油模式的切換，可以獲得兩種狀態(tài)分別為純柴油狀態(tài)以及雙燃料狀態(tài) 的工作模式。
純柴油狀態(tài)，在該工作模式下，模式繼電器處于常開位置，原機控制系統(tǒng)的柴油噴 射控制單元與真實柴油噴嘴電磁閥相連，燃氣開關(guān)閥關(guān)閉，燃氣供應(yīng)切斷，雙燃料控制單元 僅處于監(jiān)控狀態(tài)，不進行任何噴射控制。此時發(fā)動機控制狀態(tài)與原機狀態(tài)相同。如圖2所/Jn ο
雙燃料狀態(tài)，在該狀態(tài)下，模式繼電器閉合，原機控制系統(tǒng)的柴油噴射控制單元與 模擬噴嘴電磁閥相連，而柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關(guān)時刻及開關(guān)持續(xù)期均由 雙燃料控制單元獨立控制。其控制狀態(tài)如圖3所示。該狀態(tài)下，在不同發(fā)動機工況下，柴油 與天然氣的噴射量及噴射時間由標定數(shù)據(jù)決定。
一種雙燃料發(fā)動機油氣噴射控制裝置，所述雙燃料發(fā)動機包括柴油發(fā)動機、柴油 控制系統(tǒng)和天然氣控制系統(tǒng)。其特征在于，本雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)是在保留原機發(fā)動機 控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一套柴油/天然氣雙燃料控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要四部分組成雙燃 料控制器(雙燃料ECU)、模式繼電器、模擬噴嘴電磁閥以及燃氣噴射系統(tǒng)。原機的各個信號 (水溫，增壓壓力及溫度，軌壓，等等)，被雙燃料控制系統(tǒng)和原機的電控系統(tǒng)共享。增加的 雙燃料控制單元可控制柴油噴射(柴油噴油器電磁閥控制)以及加裝的燃氣噴射系統(tǒng)(包 括燃氣噴嘴電磁閥控制、燃氣開關(guān)閥控制、燃氣液位、壓力和溫度監(jiān)測等)，而原機的其他部 件(如軌壓、空氣系統(tǒng)(VGT、EGR等))仍由原機系統(tǒng)控制。原機的柴油噴射的控制權(quán)，通過 外部的模式繼電器進行切換，該繼電器由雙燃料控制系統(tǒng)控制。為保證雙燃料狀態(tài)時原機 控制系統(tǒng)正常工作，通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴油噴 射控制。通過控制模式繼電器可以獲得兩種分別為純柴油狀態(tài)以及雙燃料狀態(tài)的工作模 式。在純柴油模式下，模式繼電器處于常開狀態(tài)，原機ECU與真實柴油噴嘴電磁閥相連，柴 油噴射由原機ECU控制；在雙燃料模式下，模式繼電器處于閉合狀態(tài)，原機ECU與模擬噴嘴 電磁閥相連。而柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關(guān)時刻及開關(guān)持續(xù)期均由雙燃料控 制單元獨立控制。所述雙燃料ECU根據(jù)所接收的發(fā)動機運行信號以及天然氣液位信號，判定柴油發(fā)動機的工作狀態(tài)及進行故障診斷，按照標定的柴油發(fā)動機在各工作狀態(tài)下的柴油 噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關(guān)時刻及開關(guān)持續(xù)期，將柴油與天然氣的噴射控制信號 分別傳輸至柴油控制系統(tǒng)和天然氣控制系統(tǒng)。在不適合使用燃氣的情況下(如燃氣噴嘴斷 路、傳感器失效等)，切斷燃氣噴射，并將系統(tǒng)控制權(quán)歸還原機系統(tǒng)。若該系統(tǒng)完全失效，則 整機的控制權(quán)自動移交給原機的控制系統(tǒng)。
所述的發(fā)動機的運行信號為雙燃料ECU與原機ECU共享，包括冷卻水溫度、油門位 置、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、凸輪軸轉(zhuǎn)角、曲軸轉(zhuǎn)角和進氣歧管壓力等信號。所述天然氣液位傳感器設(shè) 置于天然氣控制系統(tǒng)中。所述用于模擬柴油機噴油器電磁鐵特性的電磁鐵(模擬噴嘴電磁 閥)與模式繼電器常閉端相連。
所述信號采集模塊還包括在天然氣控制系統(tǒng)中設(shè)置雙燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)以及電源電 壓傳感器。所述雙燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出雙燃料運行的手動控制指令信號并傳輸至雙燃料ECU， 所述雙燃料ECU根據(jù)接收的發(fā)動機運行信號，電源電壓信號，天然氣液位傳感器信號及雙 燃料運行的手動控制指令信號，判定柴油發(fā)動機的工作狀態(tài)及進行故障診斷，所述工作狀 態(tài)包括柴油發(fā)動機的待機、暖機、常溫、高溫、勻速、加速、減速、怠速及電池饋電。
所述雙燃料E⑶包括互相連接的信號處理單元以及邏輯控制器，還包括與邏輯控 制器相連的柴油噴嘴控制子模塊、天然氣噴嘴控制子模塊和繼電器驅(qū)動子模塊，所述信號 處理單元與信號采集模塊相連，所述柴油噴嘴控制子模塊與柴油控制系統(tǒng)中的柴油噴嘴相 連，所述天然氣噴嘴控制子模塊與天然氣控制系統(tǒng)中的天然氣噴嘴相連，所述繼電器驅(qū)動 子模塊與模式繼電器相連；
所述信號處理單元接收信號采集模塊輸出的信號，并將所述信號轉(zhuǎn)換成邏輯控制 器能識別并參與運算的信號；
所述邏輯控制器接收信號處理單元轉(zhuǎn)換的發(fā)動機運行信號，判定發(fā)動機的工作狀 態(tài)，并根據(jù)接收的數(shù)據(jù)計算當前工況下柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關(guān)時刻及開 關(guān)持續(xù)期，并將相應(yīng)的天然氣量噴射的時間與噴射周期輸出到天然氣噴嘴控制子模塊，同 時對柴油噴嘴控制子模塊限制相應(yīng)的柴油噴射量及噴射提前角；
所述柴油噴嘴控制子模塊，接收邏輯控制器的指令，并對柴油噴嘴的工作進行驅(qū) 動和限制；
所述天然氣噴嘴控制子模塊，接收邏輯控制器的指令，并對天然氣噴嘴的工作進 行驅(qū)動和停止。
所述繼電器驅(qū)動子模塊，接收邏輯控制器的指令，并對模式繼電器的工作進行驅(qū) 動和停止。
該裝置還包括故障指示燈，所述故障指示燈與雙燃料ECU相連，所述故障指示燈 接收雙燃料ECU的指令，控制故障指示燈閃爍的頻率。
本發(fā)明的技術(shù)效果如下
本發(fā)明涉及的柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機的控制器及方法，是針對在原車柴油發(fā) 動機及柴油控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝天然氣控制系統(tǒng)的雙燃料發(fā)動機，采用雙燃料發(fā)動機電 子控制單元(雙燃料ECU)根據(jù)采集到的發(fā)動機傳感器信號以及天然氣液位信號判定發(fā)動 機的工作狀態(tài)，按照標定的柴油發(fā)動機在各工作狀態(tài)下的柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁 閥的開關(guān)時刻及開關(guān)持續(xù)期，實現(xiàn)對柴油控制系統(tǒng)和天然氣控制系統(tǒng)分別控制。保證雙燃料發(fā)動機工作狀態(tài)安全平穩(wěn)，降低燃料消耗量，減少尾氣排放。
本發(fā)明涉及的雙燃料發(fā)動機控制裝置，包括雙燃料控制器，模擬噴嘴電磁閥和模 式繼電器。雙燃料控制器包括信號采集單元和發(fā)動機電子控制單元(雙燃料ECU)，通過信 號采集模塊采集發(fā)動機各個傳感器的信號，并將采集到的這些信息及時準確的傳輸至雙燃 料ECU，雙燃料ECU根據(jù)接收的各采集信號，判定柴油發(fā)動機的工作狀態(tài)及進行故障診斷， 并根據(jù)實時采集的柴油發(fā)動機的運行工況信號，按照標定的柴油發(fā)動機在各工作狀態(tài)下的 柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關(guān)時刻及開關(guān)持續(xù)期，將柴油與天然氣的控制信號 分別傳輸至柴油控制系統(tǒng)和天然氣控制系統(tǒng)，最終由柴油控制系統(tǒng)的柴油噴油嘴噴油，天 然氣控制系統(tǒng)中的天然氣噴嘴噴氣。模擬噴嘴電磁閥模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于 接管原機柴油噴射，保證原機控制系統(tǒng)正常工作。雙燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)采用觸點式按鍵，響應(yīng)用 戶切換燃料請求。


圖1為雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)流程示意圖
圖2為純柴油模式下的發(fā)動機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為雙燃料模式下的發(fā)動機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對 本發(fā)明進一步詳細說明。
本發(fā)明實施例提供一種雙燃料發(fā)動機油氣噴射控制的方法，所述雙燃料發(fā)動機包 括柴油發(fā)動機、柴油控制系統(tǒng)和天然氣控制系統(tǒng)。其特征在于，該方法包括本雙燃料發(fā)動 機控制系統(tǒng)是在保留原機發(fā)動機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一套柴油及燃氣控制單元。原機 的各個信號(水溫，增壓壓力及溫度，軌壓，等等)，被雙燃料控制系統(tǒng)和原機的電控系統(tǒng)共 享。增加的雙燃料控制單元可控制柴油噴射(柴油噴油器電磁閥控制)以及加裝的燃氣噴 射系統(tǒng)(包括燃氣噴嘴電磁閥控制、燃氣開關(guān)閥控制、燃氣液位、壓力和溫度監(jiān)測等)，而原 機的其他部件(如軌壓、空氣系統(tǒng)(VGT、EGR等))仍由原機系統(tǒng)控制。原機的柴油噴射的 控制權(quán)，通過外部的繼電器進行切換，該繼電器由雙燃料控制系統(tǒng)控制。通過控制該繼電器 可以獲得兩種分別為純柴油狀態(tài)以及雙燃料狀態(tài)的工作模式。為保證在雙燃料狀態(tài)時原 機控制系統(tǒng)正常工作，通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴油 噴射控制。雙燃料控制單元應(yīng)能監(jiān)控發(fā)動機各個參數(shù)，根據(jù)既定策略靈活選擇是否對柴油 噴射系統(tǒng)和燃氣噴射系統(tǒng)的控制。在不適合使用燃氣的情況下(如燃氣噴嘴斷路、傳感器 失效等)，切斷燃氣噴射，并將系統(tǒng)控制權(quán)歸還原機系統(tǒng)。若該系統(tǒng)完全失效，則整機的控制 權(quán)自動移交給原機的控制系統(tǒng)?？刂品椒òp燃料發(fā)動機電子控制單元(雙燃料ECU) 根據(jù)采集到的發(fā)動機的各個傳感器信號以及電源電壓信號，判定柴油發(fā)動機的工作狀態(tài)及 進行故障診斷，所述工作狀態(tài)包括柴油發(fā)動機的待機、暖機、常溫、高溫、勻速、加速、減速、 怠速及電池饋電。按照標定的柴油發(fā)動機在個工作狀態(tài)下的油氣噴射量及噴射提前角對柴 油與天然氣控制系統(tǒng)分別控制。該控制方法具體流程如圖1所示，包括
步驟101 :采集柴油發(fā)動機外圍傳感器的信號，包括柴油發(fā)動機水溫傳感器信號，天然氣液位傳感器信號，油門位置傳感器信號，電源電壓信號，轉(zhuǎn)速信號等，將采集到的信 號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成雙燃料發(fā)動機電子控制單元能識別的數(shù)據(jù)后，進行下一步驟。
步驟102 :將采集到的數(shù)據(jù)進行算法處理后，針對各種傳感器的硬件特性進行技 術(shù)分析處理，做出明確判斷，判定柴油發(fā)動機的工作狀態(tài)及進行故障診斷。
柴油發(fā)動機的水溫傳感器信號判斷水溫< 60°C，判斷柴油發(fā)動機處于暖機狀 態(tài)，此時雙燃料發(fā)動機控制器不工作，由原柴油機控制器控制柴油噴射。當水溫傳感器信號 > 90°C時，判斷柴油發(fā)動機處于高溫狀態(tài)，應(yīng)適當減少氣體燃料的加入，或退出雙燃料工作 循環(huán)，以防止柴油發(fā)動機工作在高溫危險狀態(tài)，損壞發(fā)動機。在待機狀態(tài)時柴油發(fā)動機水溫 超過正常的發(fā)動機工作水溫范圍(-40-100°C)時，即判斷水溫傳感器失效，進入故障模式。
天然氣液位傳感器信號確定氣瓶的燃氣的存儲量。當液位傳感器信號低于O時， 及判斷液位傳感器失效，進入故障模式。
電源電壓傳感器信號判斷整車電池是否饋電，為整車電池充電，防止電池饋電造 成下次車輛啟動困難，車輛運行時用電器件工作在低電壓不正常狀態(tài)，也為控制用電執(zhí)行 器件提供控制補償參數(shù)。
發(fā)動機是否故障，是，則將故障代碼發(fā)送給步驟105，同時直接進入步驟106的純 柴油模式；反之則進入下一步驟。
步驟103 :檢測柴油發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速，判斷柴油發(fā)動機的運行狀態(tài)，柴油發(fā)動機的 轉(zhuǎn)速信號反映柴油發(fā)動機處于靜止、怠速等柴油發(fā)動機實際運行轉(zhuǎn)速的狀態(tài)。當發(fā)動機轉(zhuǎn) 速低于1000r/min的時候自動進入純柴油模式。
步驟104 :檢測雙燃料開關(guān)是否打開，若沒有則進入純柴油模式。
啟動雙燃料控制模式必須同時滿足1.柴油發(fā)動機運行正常，2.雙燃料轉(zhuǎn)換開關(guān) 開啟，3.發(fā)動機轉(zhuǎn)速高于1000r/min。如果其中一個不滿足則自動運行步驟106純柴油模 式；若滿足則執(zhí)行控制燃油及天然氣噴射量和噴射提前角，執(zhí)行步驟107.
步驟107 :根據(jù)雙燃料發(fā)動機的工作狀態(tài)，按照Map圖控制噴入發(fā)動機的柴油量與 天然氣量，在加入天然氣時要求過渡平穩(wěn)，保證原車駕駛的舒適性。
本發(fā)明實施例還提供一種電控單體泵，電控泵噴嘴和共軌技術(shù)下的柴油/天然氣 雙燃料發(fā)動機油氣噴射控制的裝置，該雙燃料發(fā)動機包括柴油發(fā)動機、柴油控制系統(tǒng)和天 然氣控制系統(tǒng)。雙燃料發(fā)動機控制器通過對柴油發(fā)動機、柴油控制系統(tǒng)及天然氣控制系統(tǒng) 的控制來實現(xiàn)柴油發(fā)動機在不同工況下的柴油和天然氣量的精確控制，保證雙燃料發(fā)動 機工作狀態(tài)安全平穩(wěn)。本發(fā)明的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，包括相互連接的信號 采集模塊210和雙燃料發(fā)動機電子控制單元(雙燃料ECU) 240，雙燃料ECU分別于柴油控 制系統(tǒng)和天然氣控制系統(tǒng)相連。具體地信號采集模塊210采集通過分線方式與原柴油機 控制器共享冷卻水溫度，潤滑油溫度，油軌壓力，凸輪軸轉(zhuǎn)角，曲軸轉(zhuǎn)角，進氣歧管壓力，大 氣壓力等信號，同時監(jiān)控電源電壓信號，還包括雙燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)。雙燃料ECU240包括互相 連接的信號處理單元242及邏輯控制器241，還包括與邏輯控制器相連的柴油噴嘴噴射控 制單元243和天然氣噴嘴噴射控制單元244。信號處理單元與信號采集模塊內(nèi)的各傳感器 相連，柴油噴嘴噴射控制單元243與柴油控制系統(tǒng)中的柴油噴嘴250相連，天然氣噴嘴噴射 控制單元244與天然氣控制系統(tǒng)中的天然氣噴嘴251相連，該控制裝置還包括故障指示燈 252，該指示燈與雙燃料E⑶中的邏輯控制器241相連。
信號采集模塊210，采集各傳感器檢測的信號并及時準確的發(fā)送到雙燃料 ECU240,雙燃料ECU根據(jù)接收到的電源電壓信號，發(fā)動機冷卻水溫信號，轉(zhuǎn)速信號，油門位 置信號等發(fā)動機運行工況信號及雙燃料運行的手動控制指令信號，經(jīng)過信號處理單元242 處理后，變成邏輯控制器241能識別并參與運算的數(shù)據(jù)，邏輯控制器通過軟件算法，判定柴 油發(fā)動機的工作狀態(tài)，計算相應(yīng)的柴油量與天然氣量，分別輸出到柴油噴嘴噴射控制單元 243與天然氣噴嘴噴射控制單元244，邏輯控制器能夠判斷發(fā)動機是否存在故障，是，則記 錄下故障信號，并按照標準的脈寬數(shù)和占空比輸出故障驅(qū)動信號至故障指示燈252。
雙燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)223，設(shè)置在天然氣控制系統(tǒng)中，輸出(0-12V)的電壓信號，作為 雙燃料運行的手動控制指令信號；
天然氣液位傳感器221，為本發(fā)明裝置的新增器件，設(shè)置在天然氣控制系統(tǒng)中，實 時檢查天然氣的剩余量。
電源電壓傳感器222，為本發(fā)明裝置的新增器件，設(shè)置在天然氣控制系統(tǒng)中，實時 采集整車電源電壓信號，發(fā)送給信號處理單元242.
所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元242，接收信號采集模塊210的所有模擬信號或數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換 成邏輯控制器241能參與運算的可識別信號；
邏輯控制器241，處于柴油/天然氣雙燃料時，接收信號處理單元242轉(zhuǎn)換的發(fā)動 機冷卻水溫信號，轉(zhuǎn)速信號，油門位置信號等發(fā)動機運行工況信號，判定柴油發(fā)動機的工作 狀態(tài)，按照標定數(shù)據(jù)計算發(fā)動機在各工作狀態(tài)下的油氣噴射量及噴射提前角。然后把相應(yīng) 的天然氣噴射時間與噴射周期輸出到天然氣噴嘴控制單元244，同時對柴油噴射控制單元 243限制相應(yīng)的柴油噴射量及噴射時間，如果運算結(jié)果不滿足雙燃料條件，則跳出雙燃料控 制，由原機ECU對柴油機進行控制，所述柴油噴嘴控制單元243，接收邏輯控制器241的指令，對柴油噴嘴250的工作進行 驅(qū)動和限制。
所述天然氣噴嘴控制單元244，接收邏輯控制器241的指令，對天然氣噴嘴251的 工作進行驅(qū)動和停止。
所述柴油控制系統(tǒng)中的柴油噴嘴250，接收雙燃料ECU中柴油噴嘴控制單元243的 指令，控制柴油噴射量及噴射提前角。
所述天然氣控制系統(tǒng)中的天然氣噴嘴251，接收雙燃料ECU中天然氣噴嘴控制單 元244的指令，控制天然氣噴射量。
所述故障指示燈252，接收邏輯控制器的指令，控制故障指示燈閃爍的頻率，明確 反映柴油發(fā)動機的故障點。
需要說明的是，本發(fā)明控制裝置的該實施例可以應(yīng)用于電控單體泵，電控泵噴嘴 及高壓共軌結(jié)構(gòu)的發(fā)動機，可以加入的天然氣類型包括CNG(壓縮天然氣)和LNG(液化天 然氣)。
由上述可見，本發(fā)明實施例中的電控單體泵、泵噴嘴、共軌技術(shù)下的柴油/天然氣 雙燃料發(fā)動機控制裝置，在原柴油發(fā)動機及柴油控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝天然氣控制系統(tǒng)， 精確控制柴油發(fā)動機在不同工作狀態(tài)下的柴油和天然氣的噴射量及噴射時間，從而保證雙 燃料發(fā)動機工作狀態(tài)安全穩(wěn)定，降低燃料消耗量，減少尾氣排放。
容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用于限定本發(fā)明的精神和保護范圍，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員所作出的等同變化或替換，都應(yīng)視為涵蓋在本發(fā)明的 保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙燃料發(fā)動機油氣噴射控制的方法，所述雙燃料發(fā)動機包括柴油發(fā)動機、柴油控制系統(tǒng)和天然氣控制系統(tǒng)，其特征在于，該方法包括本雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)是在保留原機發(fā)動機電控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一套柴油/燃氣雙燃料控制單元，原機的各個信號(水溫、增壓壓力及溫度、軌壓，等等)，被雙燃料控制系統(tǒng)和原機的電控系統(tǒng)共享，增加的雙燃料控制單元可控制柴油噴射(柴油噴油器電磁閥控制)以及加裝的燃氣噴射系統(tǒng)(包括燃氣噴嘴電磁閥控制、燃氣開關(guān)閥控制、燃氣液位、壓力和溫度監(jiān)測等)，而原機的其他部件 (如軌壓、空氣系統(tǒng)(VGT、EGR等))仍由原機系統(tǒng)控制，原機的柴油噴射的控制權(quán)，通過外部的繼電器進行切換，該繼電器由雙燃料控制系統(tǒng)控制，通過控制該繼電器可以獲得兩種分別為純柴油狀態(tài)以及雙燃料狀態(tài)的工作模式，為保證在雙燃料狀態(tài)時原機控制系統(tǒng)正常工作，通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴油噴射控制，雙燃料控制單元應(yīng)能監(jiān)控發(fā)動機各個參數(shù)，根據(jù)既定策略靈活選擇是否對柴油噴射系統(tǒng)和燃氣噴射系統(tǒng)的控制，在不適合使用燃氣的情況下(如燃氣噴嘴斷路、傳感器失效等)，切斷燃氣噴射，并將系統(tǒng)控制權(quán)歸還原機系統(tǒng)，若該系統(tǒng)完全失效，則整機的控制權(quán)自動移交給原機的控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的方法，其特征在于，原柴油機的各個信號傳感器(水溫傳感器、增壓壓力、溫度傳感器、油軌壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、油門位置傳感器等)，可通過兩種方式被雙燃料控制系統(tǒng)和原機電控系統(tǒng)共享，其一為分線方式，即原機的傳感器信號均通過并行的導(dǎo)線同時連接到原機E⑶和雙燃料E⑶，其二為雙燃料E⑶通過CAN總線從原機E⑶讀取，從而，雙燃料控制系統(tǒng)可以獲得原機各個傳感器信號，通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴油噴射，在天然氣控制系統(tǒng)中設(shè)置天然氣液位傳感器采集剩余天然氣量信號。
3.根據(jù)權(quán)利2所述的方法，由雙燃料發(fā)動機電子控制單元(雙燃料ECU)根據(jù)采集到的發(fā)動機的各個傳感器信號以及電源電壓信號，判定柴油發(fā)動機的工作狀態(tài)及進行故障診斷，所述工作狀態(tài)包括柴油發(fā)動機的待機、暖機、常溫、高溫、勻速、加速、減速、怠速及電池 7電，等。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的方法，其特征在于，通過在天然氣控制系統(tǒng)中設(shè)置雙燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)(模式繼電器)進行柴油/天然氣雙燃料模式與純柴油模式的切換，可以獲得兩種狀態(tài)分別為純柴油狀態(tài)以及雙燃料狀態(tài)的工作模式。
5.根據(jù)權(quán)利I或4所述的方法，其特征在于，在純柴油狀態(tài)工作模式下，模式繼電器處于常開位置，原機控制系統(tǒng)的柴油噴射控制單元與真實柴油噴嘴電磁閥相連，燃氣開關(guān)閥關(guān)閉，燃氣供應(yīng)切斷，雙燃料控制單元僅處于監(jiān)控狀態(tài)，不進行任何噴射控制，此時發(fā)動機控制狀態(tài)與原機狀態(tài)相同，如圖2所示。
6.根據(jù)權(quán)利I或4所述的方法，其特征在于，在雙燃料狀態(tài)下，模式繼電器閉合，原機控制系統(tǒng)的柴油噴射控制單元與模擬噴嘴電磁閥相連，而柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關(guān)時刻及開關(guān)持續(xù)期均由雙燃料控制單元獨立控制，其控制狀態(tài)如圖3所示，該狀態(tài)下，在不同發(fā)動機工況下，柴油與天然氣的噴射量及噴射時間由標定數(shù)據(jù)決定。
7.一種雙燃料發(fā)動機油氣噴射控制裝置，所述雙燃料發(fā)動機包括柴油發(fā)動機、柴油控制系統(tǒng)和天然氣控制系統(tǒng)，其特征在于，本雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)是在保留原機發(fā)動機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一套柴油/天然氣雙燃料控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要四部分組成雙燃料控制器(雙燃料ECU)、模式繼電器、模擬噴嘴電磁閥以及燃氣噴射系統(tǒng)，原機的各個信號 (水溫、增壓壓力及溫度、軌壓，等等)，被雙燃料控制系統(tǒng)和原機的電控系統(tǒng)共享，增加的雙燃料控制單元可控制柴油噴射(柴油噴油器電磁閥控制)以及加裝的燃氣噴射系統(tǒng)(包括燃氣噴嘴電磁閥控制、燃氣開關(guān)閥控制、燃氣液位、壓力和溫度監(jiān)測等)，而原機的其他部件(如軌壓、空氣系統(tǒng)(VGT、EGR等))仍由原機系統(tǒng)控制，原機的柴油噴射的控制權(quán)，通過外部的模式繼電器進行切換，該繼電器由雙燃料控制系統(tǒng)控制，為保證雙燃料狀態(tài)時原機控制系統(tǒng)正常工作，通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴油噴射控制，通過控制模式繼電器可以獲得兩種分別為純柴油狀態(tài)以及雙燃料狀態(tài)的工作模式，在純柴油模式下，模式繼電器處于常開狀態(tài)，原機ECU與真實柴油噴嘴電磁閥相連，柴油噴射由原機ECU控制；在雙燃料模式下，模式繼電器處于閉合狀態(tài)，原機ECU與模擬噴嘴電磁閥相連，而柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關(guān)時刻及開關(guān)持續(xù)期均由雙燃料控制單元獨立控制，所述雙燃料ECU根據(jù)所接收的發(fā)動機運行信號以及天然氣液位信號，判定柴油發(fā)動機的工作狀態(tài)及進行故障診斷，按照標定的柴油發(fā)動機在各工作狀態(tài)下的柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關(guān)時刻及開關(guān)持續(xù)期，將柴油與天然氣的噴射控制信號分別傳輸至柴油控制系統(tǒng)和天然氣控制系統(tǒng)，在不適合使用燃氣的情況下(如燃氣噴嘴斷路、傳感器失效等)，切斷燃氣噴射，并將系統(tǒng)控制權(quán)歸還原機系統(tǒng)，若該系統(tǒng)完全失效，則整機的控制權(quán)自動移交給原機的控制系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的發(fā)動機的運行信號為雙燃料ECU與原機ECU共享，包括冷卻水溫度、油門位置、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、凸輪軸轉(zhuǎn)角、曲軸轉(zhuǎn)角和進氣歧管壓力等信號，所述天然氣液位傳感器設(shè)置于天然氣控制系統(tǒng)中，所述用于模擬柴油機噴油器電磁鐵特性的電磁鐵(模擬噴嘴電磁閥)與模式繼電器常閉端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述信號采集模塊還包括在天然氣控制系統(tǒng)中設(shè)置雙燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)以及電源電壓傳感器，所述雙燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出雙燃料運行的手動控制指令信號并傳輸至雙燃料ECU，所述雙燃料ECU根據(jù)接收的發(fā)動機運行信號，電源電壓信號，天然氣液位傳感器信號及雙燃料運行的手動控制指令信號，判定柴油發(fā)動機的工作狀態(tài)及進行故障診斷，所述工作狀態(tài)包括柴油發(fā)動機的待機、暖機、常溫、高溫、勻速、 加速、減速、怠速及電池饋電。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述雙燃料ECU包括互相連接的信號處理單元以及邏輯控制器，還包括與邏輯控制器相連的柴油噴嘴控制子模塊、天然氣噴嘴控制子模塊和繼電器驅(qū)動子模塊，所述信號處理單元與信號采集模塊相連，所述柴油噴嘴控制子模塊與柴油控制系統(tǒng)中的柴油噴嘴相連，所述天然氣噴嘴控制子模塊與天然氣控制系統(tǒng)中的天然氣噴嘴相連，所述繼電器驅(qū)動子模塊與模式繼電器相連；所述信號處理單元接收信號采集模塊輸出的信號，并將所述信號轉(zhuǎn)換成邏輯控制器能識別并參與運算的信號；所述邏輯控制器接收信號處理單元轉(zhuǎn)換的發(fā)動機運行信號，判定發(fā)動機的工作狀態(tài)， 并根據(jù)接收的數(shù)據(jù)計算當前工況下柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關(guān)時刻及開關(guān)持續(xù)期，并將相應(yīng)的天然氣量噴射的時間與噴射周期輸出到天然氣噴嘴控制子模塊，同時對柴油噴嘴控制子模塊限制相應(yīng)的柴油噴射量及噴射提前角；所述柴油噴嘴控制子模塊，接收邏輯控制器的指令，并對柴油噴嘴的工作進行驅(qū)動和限制；所述天然氣噴嘴控制子模塊，接收邏輯控制器的指令，并對天然氣噴嘴的工作進行驅(qū)動和停止；所述繼電器驅(qū)動子模塊，接收邏輯控制器的指令，并對模式繼電器的工作進行驅(qū)動和停止。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括故障指示燈，所述故障指示燈與雙燃料ECU相連，所述故障指示燈接收雙燃料ECU的指令，控制故障指示燈閃爍的頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機的控制方法和裝置。該方法包括在保留原機發(fā)動機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一套柴油及燃氣控制單元。原機的各個傳感器信號被雙燃料控制系統(tǒng)和原機的電控系統(tǒng)共享。增加的雙燃料控制單元可控制柴油噴射以及加裝的燃氣噴射系統(tǒng)(包括燃氣噴嘴電磁閥控制、燃氣開關(guān)閥控制、燃氣液位或壓力監(jiān)測等)，并處理同燃氣系統(tǒng)相關(guān)的信號。該控制系統(tǒng)能夠根據(jù)柴油發(fā)動機不同的工作狀態(tài)精確控制柴油噴射量及噴油時刻，同時能夠控制天然氣的噴射時刻及噴射持續(xù)期。從而保證雙燃料發(fā)動機安全平穩(wěn)運行，減低燃料消耗，減少尾氣排放。
文檔編號F02D19/06GK103016168SQ201110291569
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者郝守剛, 李中, 李進 申請人:北京易控凌博汽車電子技術(shù)有限公司