CN102146854B - 一种天然气和汽油双燃料发动机点火定时校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然气和汽油发动机点火时间校正方法，所述方法基于原汽油机控制***，在原燃油控制中增加点火时间校正模块，点火定时校正模块输出的点火定时包括汽油模式下的点火定时信号和天然气模式下的点火定时信号，汽油模式下的点火定时信号为原汽油机ECU输出的点火定时信号；在天然气模式下，天然气点火定时是对发动机在相同转速和负荷下的汽油点火定时的修正，根据转速信号和发动机负荷查询修正点火MAP得到修正点火定时，汽油点火定时和修正点火定时之和即为天然气的点火定时。本发明可以优化现有技术中双燃料ECU控制逻辑。

Description

一种天然气和汽油双燃料发动机点火定时校正方法
技术领域
本发明属于发动机电子控制领域，涉及一种双燃料发动机控制***，特别是涉及一种天然气和汽油双燃料发动机点火定时校正方法。
背景技术
随着环境、能源问题的日益严峻，天然气已成为发动机的重要燃料之一。将汽油机改装成天然气/汽油双燃料发动机，可以更有效的利用能源，缓解环境危机。
现有的天然气/汽油双燃料发动机控制***框图如图1所示，在双燃料发动机控制***的单ECU中，存储了汽油模式下的控制逻辑和天然气模式下的控制逻辑；在执行器驱动方面，喷油嘴用一路大功率驱动电路和功率驱动器驱动，喷气嘴用一路大功率驱动电路和功率驱动器驱动。增加的驱动喷气嘴的大功率驱动电路和功率驱动器，对原汽油机ECU硬件电路改动大，ECU硬件电路结构复杂，成本高。而双燃料发动机单ECU中存储有汽油模式下的点火定时控制逻辑和天然气模式的点火定时控制逻辑，对原汽油机ECU控制逻辑改动量大，存储代码量倍增，内存消耗大，运行效率降低。
发明内容
为克服现有技术中存在的上述问题，本发明将原汽油机改装为天然气/汽油双燃料发动机，并提出了一种天然气和汽油双燃料发动机点火定时校正方法，在原燃油控制逻辑的基础上增设点火定时校正逻辑，在燃气状态下，直接将燃油点火时间修正为燃气点火时间，减少了对原汽油机ECU的改动，使双燃料ECU控制逻辑简单化。
本发明具体采用以下技术方案：
一种天然气和汽油双燃料发动机点火定时校正方法，所述方法基于原汽油机控制***，在原汽油机控制***中增设点火定时校正模块，仍采用原汽油机点火***硬件电路，所述点火定时校正方法包括以下步骤：
（1）由原汽油机控制***主控芯片采集传感器信号，判断发动机是否切换到燃气模式；
（2）如果发动机处于燃油模式，则通过选择开关选通喷油嘴与原汽油机控制***的大功率驱动电路和功率驱动器相连，所述控制***根据发动机转速信号和负荷信号查询汽油点火MAP，由点火定时校正模块输出点火定时信号，该点火定时信号为原汽油机ECU输出的点火定时信号；
（3）如果发动机处于燃气模式，则通过选择开关选通喷气嘴与原汽油机控制***的大功率驱动电路和功率驱动器相连，点火定时校正模块输出的点火定时信号为天然气点火定时信号；其中所述控制***根据发动机转速信号和负荷信号查询修正点火MAP和汽油点火MAP,将查询的修正点火定时与汽油点火定时相加得到所述的天然气点火定时信号。
进一步，所述传感器信号至少包括天然气请求开关信号、天然气储气瓶压力信号、发动机转速信号、发动机温度信号和发动机负荷信号；当所述主控芯片采集到天然气请求开关信号，并且所述天然气储气瓶压力不低于设定值，并且发动机转速达到或超过设定转速，并且发动机温度大于设定温度，则判断发动机切换燃气模式。
点火定时校正模块输出的点火定时包括汽油模式下的点火定时信号和天然气模式下的点火定时信号，汽油模式下的点火定时信号为原汽油机ECU输出的点火定时信号；在天然气模式下，天然气点火定时是对发动机在相同转速和负荷下的汽油点火定时的修正，根据转速信号和发动机负荷查询修正点火MAP得到修正点火定时，汽油点火定时和修正点火定时之和即为天然气的点火定时。汽油点火MAP和修正点火MAP均为在不同转速和负荷下进行发动机台架试验，使过量空气系数等于1时标定得到的二维表格，存储在主芯片的程序存储器中，用于控制逻辑查询。
本发明的优点在于:本发明提出的天然气/汽油双燃料控制***在原汽油机ECU的基础上增加天然气的喷射脉宽校正逻辑、点火定时校正逻辑，在燃气状态下，直接将燃油喷射量、燃油点火时间修正为燃气喷射量、燃气点火时间，优化了现有技术中双燃料ECU控制逻辑，减少了专门针对燃气的大功率驱动电路和功率驱动电路，提升了ECU双燃料控制响应效率，对现有汽油机硬件修改少，节约硬件开发成本。进一步，发明的天然气/汽油选择装置，通过ECU控制继电器切换喷油嘴/喷气嘴,利用原汽油机的大功率驱动电路和功率驱动器驱动喷油嘴/喷气嘴，增加燃气功能后，对原汽油机ECU硬件电路的改动少，结构简单，成本低。
附图说明
图1是现有天然气/汽油双燃料发动机控制***框图；
图2是本发明天然气/汽油双燃料发动机控制***框图；
图3是天然气/汽油选择装置；
图4是本发明喷射脉宽校正模块；
图5是点火定时校正模块。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行进一步描述。
本发明是基于双燃料发动机控制***而实现，图2是本发明实施例的双燃料发动机控制***框图，该控制***是对汽油机控制***进行改装，在汽油机控制***的基础上增加的内容包括天然气供给***、传感器、天然气/汽油选择装置（如图3所示）、天然气的喷射脉宽校正逻辑和点火定时校正逻辑等，天然气供给***采用现有的成熟技术，新增加的传感器包括燃气压力传感器、燃气温度传感器、减压器温度传感器等，在ECU的主控制芯片MCU中增加了喷射脉宽校正模块1、点火定时校正模块2等。原汽油机传感器和新增加的传感器信号经信号处理电路处理后输出给主控制芯片MCU，主控制芯片MCU根据驾驶员操作的天然气请求开关、发动机温度信号、天然气储气瓶压力信号、发动机转速等信号判定是否切换到天然气状态，当所述主控芯片采集到天然气请求开关信号，并且所述天然气储气瓶压力不低于设定值，并且发动机转速达到或超过设定转速，并且发动机温度大于设定温度，则判断发动机切换燃气模式。ECU根据采集到的传感器信号和主芯片中编写的控制逻辑，通过喷油嘴/喷气嘴驱动电路、减压器驱动电路和点火线圈驱动电路等输出喷射脉宽信号、继电器控制信号、减压器电磁阀控制信号、点火定时信号以及燃料状态指示信号等。
图5是本发明的点火定时校正模块，其包括转速信号、负荷信号、燃料状态、汽油点火MAP、修正点火MAP、燃料选择开关6。若处于汽油状态，燃料选择开关6选择p通道，ECU根据转速信号和负荷信号查询汽油点火MAP，输出点火定时信号；若处于天然气状态，燃料选择开关6选择q通道，ECU根据转速传感器信号和发动机的负荷查询修正点火MAP和汽油点火MAP,将查询的修正点火定时与汽油点火定时相加得到天然气点火定时信号。
汽油模式下的点火定时信号为原汽油机ECU输出的点火定时信号；在天然气模式下，天然气点火定时是对发动机在相同转速和负荷下的汽油点火定时的修正，根据转速信号和发动机负荷查询修正点火MAP得到修正点火定时，汽油点火定时和修正点火定时之和即为天然气的点火定时。汽油点火MAP和修正点火MAP均为在不同转速和负荷下进行发动机台架试验，使过量空气系数等于1时标定得到的二维表格，存储在主芯片的程序存储器中，用于控制逻辑查询。
关于天然气模式的判断是：当所述主控芯片采集到天然气请求开关信号，并且所述天然气储气瓶压力不低于设定值，并且发动机转速达到或超过设定转速，并且发动机温度大于设定温度，则判断发动机切换燃气模式。
为了配合本发明的点火时间校正方法，达到更好的发明效果，在ECU的主控制芯片MCU中增加的喷射脉宽校正模块1，并采用图4所示的方式实现，其包括汽油喷射脉宽信号、转速信号、燃料状态信号、减压器温度信号、天然气温度信号、天然气压力信号，燃料选择开关5。发动机启动后，ECU根据原汽油机控制***得到燃油喷射脉宽信号，根据天然气请求开关、发动机冷却水温度、CNG储气量、发动机转速四个信号得到燃油状态或燃气状态。若处于汽油状态，燃料选择开关5选择m通道，ECU输出汽油喷射脉宽信号tp；若处于天然气状态，燃料选择开关5选择n通道， ECU根据汽油喷射脉宽信号tp和发动机转速rpm查询天然气喷射脉宽转换系数k(tp，rpm)，例如在tp=6ms，rpm=2500r/min时，k=86。同时根据减压器温度Tr、天然气工作温度Tg、不同喷射压力差（天然气气轨压力Pg与进气压力MAP之差）查询对应的修正系数k1(Tr)、k2(Tg)、k3(Pg)。天然气喷射脉宽的计算公式为：
tg = [k(tp;rpm)+k1(Tr)+k2(Tg)+k3(Pg)]×tp 
其中，天然气喷射脉宽转换系数k(tp，rpm)及不同的减压器温度Tr、天然气工作温度Tg、天然气气轨压力Pg与进气压力MAP对应的修正系数k1(Tr)、k2(Tg)、k3(Pg)是在不同转速、负荷下进行发动机台架标定试验，过量空气系数等于1时标定得到，存储在主芯片的程序存储器中，用于控制逻辑查询。。
图3是天然气/汽油选择装置，由喷油嘴/喷气嘴、切换喷油嘴/喷气嘴的继电器组4。以四缸发动机为例，每一缸由一组喷油嘴/喷气嘴。其中，继电器组的4个d接线柱和4个e接线柱接12V电源，常闭触点c与喷油嘴电磁阀正极相接，常开触点b与喷气嘴电磁阀正极相接，每一组喷油嘴/喷气嘴电磁阀的公共负极端由ECU的引脚f控制。继电器组线圈的4个a接线柱接在一起由ECU的引脚g控制，当发动机燃烧汽油时，ECU控制引脚g，继电器线圈不通电时，继电器的开关处于常闭触点c处，喷油嘴的正极接12V的电源，ECU根据主控制芯片MCU计算的汽油喷射脉宽，通过引脚f控制喷油嘴电磁阀通电时间，进而控制每循环每缸的汽油喷射量。当发动机燃烧天然气时，ECU通过引脚g控制继电器线圈的通电，使继电器开关处于常开触点b处，此时喷气嘴的正极接12V的电源，ECU根据主控制芯片MCU计算的天然气喷射脉宽，通过控制引脚f，控制喷气嘴电磁阀通电时间，进而控制每循环每缸天然气的喷射量。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (3)

1.一种天然气和汽油双燃料发动机点火定时校正方法，所述方法基于原汽油机控制***，在原汽油机控制***中增设点火定时校正模块，喷油嘴和喷气嘴共用原汽油机控制***的大功率驱动电路和功率驱动器；其特征在于，所述点火定时校正方法包括以下步骤：
（1）所述原汽油机控制***主控芯片采集传感器信号，判断发动机是否切换到燃气模式；
（2）如果发动机处于燃油模式，则通过选择开关选通喷油嘴与原汽油机控制***的大功率驱动电路和功率驱动器相连，所述控制***根据发动机转速信号和负荷信号查询汽油点火MAP，由点火定时校正模块输出点火定时信号，该点火定时信号为原汽油机ECU输出的点火定时信号；
（3）如果发动机处于燃气模式，则通过选择开关选通喷气嘴与原汽油机控制***的大功率驱动电路和功率驱动器相连，点火定时校正模块输出的点火定时信号为天然气点火定时信号，其中所述的天然气点火定时信号是由控制***根据发动机转速信号和负荷信号查询修正点火MAP和汽油点火MAP,将查询的修正点火定时与汽油点火定时相加而得到；
所述汽油点火MAP和修正点火MAP均为在不同发动机转速和发动机负荷下进行发动机台架试验，使过量空气系数等于1时标定得到的二维表格。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述传感器信号至少包括天然气请求开关信号、天然气储气瓶压力信号、发动机转速信号、发动机温度信号；当所述主控芯片采集到天然气请求开关信号，并且所述天然气储气瓶压力不低于设定值，并且发动机转速达到或超过设定转速，并且发动机温度大于设定温度，则判断发动机切换到燃气模式。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于：
在燃气模式下，天然气点火定时是对发动机在相同转速和负荷下的汽油点火定时的修正，所述汽油点火MAP和修正点火MAP存储在发动机控制***的程序存储器中，提供查询。
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