CN100552203C - 灵活燃料发动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种灵活燃料发动机控制装置，包括主ECU、辅助ECU、喷油器、启动开关、温控开关、氧传感器，其中：主ECU，根据发动机各种传感器的输入信号，输出的用于控制假定在汽油状态下的喷射信号，被全部输入到辅助ECU；辅助ECU，根据启动开关的激励信号、设置在发动机汽缸体上的温控开关的温度信号以及氧传感器的电压信号，将来自主ECU的喷射信号修正为能够同时用于控制汽油、醇类以及汽油与醇类任意比例混合燃料的修正后喷射信号，并输入到喷油器。

Description

灵活燃料发动机控制装置
技术领域
本发明涉及发动机控制装置，特别涉及一种能任意使用汽油、醇类以及汽油与醇类任意比例混合燃料的灵活燃料发动机控制装置，属于多种燃料、灵活燃料、弹性燃料以及自由燃料的发动机应用技术领域。
背景技术
煤基甲醇以及生物乙醇等醇类燃料是一种能够替代汽油的液体发动机燃料，由于其热值与汽油相差很大，一般需要通过增加发动机喷油嘴的喷油时间即就是提高喷射脉冲信号占空比的方法来满足普通汽油发动机的正常工作。
对于限定只能使用汽油燃料的发动机，要使之适应汽油与特定比例的醇类燃料时，通常有两种做法：其一是对于一台发动机分别设置了把燃料假定为汽油进行控制的计算机A，和把燃料假定为特定比例的醇类燃料进行控制的计算机B，其典型特征是利用燃料识别传感器来实现不同燃料之间的切换；其二是用发动机原有的主计算机实现对汽油的控制，用附加的子计算机协同主计算机实现对特定比例的醇类燃料的控制，其典型特征是利用切换开关来实现对不同燃料的控制切换。这样，就可以把限定只能使用汽油燃料的发动机设置成为能够使用汽油与特定比例醇类燃料的双燃料系统。
现有的控制方式通常只提供了两种控制状态：要么是计算机A状态，反之则是计算机B状态；或者要么是切换开关ON状态，反之则是切换开关OFF状态，非此即彼。也就是说它们不能用一种固定不变的状态去控制两种或更多种热值相差太大的燃料。因此，现有的控制装置很难达到对汽油、醇类以及汽油与醇类任意比例的混合燃料都能进行精确的控制。
发明内容
本发明的目的在于，可以简单地把限定只能使用汽油燃料的发动机设置成为可以使用汽油、醇类以及汽油与醇类任意比例混合燃料的灵活燃料发动机。
本发明就是为了实现上述目的提出的。
本发明的灵活燃料发动机控制装置，包括主ECU(Electric ControlUnit简称ECU)、辅助ECU、喷油器、启动开关、温控开关、氧传感器，其中：主ECU，根据发动机各种传感器的输入信号，输出的用于控制假定在汽油状态下的喷射信号，被全部输入到辅助ECU；辅助ECU，根据启动开关的激励信号、设置在发动机汽缸体上的温控开关的温度信号以及氧传感器的电压信号，将来自主ECU的喷射信号修正为能够同时用于控制汽油、醇类以及汽油与醇类任意比例混合燃料的修正后喷射信号，并输入到喷油器。
在本发明的灵活燃料发动机控制装置中，无论使用何种燃料，喷油器始终是由辅助ECU的喷射信号来驱动的；喷油器以外的其他执行器，如点火器、怠速马达等，由主ECU其他控制信号驱动。
在本发明的灵活燃料发动机控制装置中，辅助ECU包括以大规模可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device简称CPLD)为核心的CPLD喷射信号处理系统、以单片机为核心的计算机燃料识别系统和燃料状态显示器，其中：计算机燃料识别系统，根据氧传感器的电压信号计算出对主ECU喷射信号所需的修正量，生成燃料状态信号，一方面输入到CPLD喷射信号修正系统，另一方面输入到燃料状态显示器；CPLD喷射信号修正系统，根据来自计算机燃料识别系统的燃料状态信号对来自主ECU的喷射信号进行修正，并输出修正后喷射信号。
在本发明的灵活燃料发动机控制装置中，辅助ECU与氧传感器、启动开关及温控开关配合工作。辅助ECU接收到启动开关的激励信号后进入工作状态，当发动机的工作温度低于某一特定温度时，计算机燃料识别系统不工作，CPLD喷射信号修正系统按照发动机上次熄火前的燃料状态信号输出修正后喷射信号；当发动机的工作温度高于某一特定温度时，计算机燃料识别系统接收来自氧传感器的电压信号，并与存储的发动机假定在汽油状态下的电压信号变化规律进行比较，此时，进入发动机上个工作循环的燃料成分如果发生变化，就必然会引起氧传感器电压的异常变化，计算机燃料识别系统就会计算出此时所需的修正量，并向CPLD喷射信号处理系统输出燃料状态信号，CPLD喷射信号处理系统就会按照这一燃料状态信号对来自主ECU的喷射信号进行修正并输出修正后喷射信号。
本发明的灵活燃料发动机控制装置有益效果是：能方便地使用汽油、醇类以及汽油与醇类任意比例混合燃料，结构比较简单，可以通过修改单片机应用程序的参数设置，进而满足对所有的电喷发动机进行控制，装调使用、维修都比较方便。
附图说明
图1为本发明灵活燃料发动机控制装置的电路构成。
图2为在图1中辅助ECU的电路构成。
图3为在图1中辅助ECU的修正后喷射信号生成的波形图。
具体实施方式
下面接合附图和实施例对本发明进一步说明。
用图1说明灵活燃料发动机控制装置的电路构成。
电喷发动机原本有的电控单元、喷油器、启动开关、氧传感器，分别被作为主ECU1、喷油器3、启动开关4、氧传感器6使用，在此基础上，还有辅助ECU2和温控开关5。
主ECU1，根据来自发动机各种传感器的输入信号，输出用于控制假定在汽油状态下的喷射和点火等其他控制信号。主ECU1的构成及工作原理因与普通的喷射发动机用ECU无任何改变，所以在此省略说明。
点火等其他控制信号被输入到各自相应的执行器上。
主ECU1的喷射信号全部输入给辅助ECU2。
辅助ECU2，在接收启动开关4的+12V激励信号后，根据来自氧传感器6的电压信号，与已存储的假定在汽油状态下的电压信号变化规律进行比较，计算出此时所需要的喷射信号修正量，从而进一步输出能够正确控制这种燃料的修正后喷射信号，并被输入到喷油器3。温控开关5，被安装在发动机汽缸体上，为辅助ECU2提供发动机工作温度信息，当低于特定温度80℃时，温控开关5闭合，辅助ECU2保持上次熄火前的输出特性；当高于特定温度80℃时，温控开关5断开，辅助ECU2开始恢复对燃料的识别与控制工作。
用图2展示辅助ECU的电路构成。
辅助ECU2由计算机燃料识别系统7和CPLD喷射信号修正系统8组成，其中还设置了燃料状态显示器9。
再结合图1进一步来说明，本发明的目的与特征将变得更加明确。
参照图1、图2。
计算机燃料识别系统7，根据来自启动开关4的激励信号与来自温控开关5的温度信号，对来自发动机氧传感器6的电压信号与存储的假定在汽油状态下的氧传感器电压信号的变化规律进行比较，计算出此时所需要的喷射信号修正量后，向CPLD喷射信号修正系统8输出燃料状态信号，同时驱动燃料状态显示器9工作。
以CPLD数字电路为核心的CPLD喷射信号修正系统8，通过来自计算机燃料识别系统7的燃料状态信号的变化使其内置的逻辑关系发生改变，从而使来自主ECU1的喷射信号得到不同程度的修正，并向喷油器3输出修正后喷射信号。
当氧传感器6发生故障时，计算机燃料识别系统7按初始化的燃料状态信号输出，使发动机能基本正常运转，并向燃状态度显示器9输出故障信息。
用图3展示辅助ECU生成修正后喷射信号的显著特征。
辅助ECU2对于每个汽缸喷射信号的修正都是运用CPLD数字电路技术独立进行的，所以保证了修正后喷射信号的顺序性。
辅助ECU2输出的修正后喷射信号都是运用CPLD数字电路技术在主ECU1的喷射信号的基础上增加了调节量a1、a2……等等，所以保障了修正后喷射信号与主ECU1的喷射信号的同步，进而保证了修正后喷射信号的喷射正时。
因此，图3所展示的波形图代表了发动机每个汽缸以及每个周期的喷射信号的波形图。
为了方便说明，假定图3为发动机某个汽缸在某一恒定负荷、温度、转速下的喷射信号波形图。
当发动机所便用的汽油燃料没有被改变时，修正量a1＝a2＝0，输入与输出波形完全一致；
当发动机所使用的燃料中含醇类燃料比例在同步点2处增加时，修正量a2＞a1≥0，输出波形占空比加大；
当发动机所使用的燃料中含醇类燃料比例在同步点2处降低时，修正量a2＜a1＞0，输出波形占空比减小。

Claims (4)

1、一种灵活燃料发动机控制装置，包括主ECU、辅助ECU、喷油器、启动开关、温控开关、氧传感器，主ECU根据发动机各种传感器的输入信号，输出的用于控制假定在汽油状态下的喷射信号，被全部输入到辅助ECU；辅助ECU，根据启动开关的激励信号、设置在发动机汽缸体上的温控开关的温度信号以及氧传感器的电压信号，将来自主ECU的喷射信号修正为能够同时用于控制汽油、醇类以及汽油与醇类任意比例混合燃料的修正后喷射信号，并输入到喷油器，其特征在于：所述的辅助ECU包含CPLD喷射信号修正系统、计算机燃料识别系统和燃料状态显示器，其中计算机燃料识别系统，根据氧传感器的电压信号计算出对主ECU喷射信号所需的修正量，生成燃料状态信号，一方面输入到CPLD喷射信号修正系统，另一方面输入到燃料状态显示器；CPLD喷射信号修正系统，根据来自计算机燃料识别系统的燃料状态信号对来自主ECU的喷射信号进行修正，并输出修正后喷射信号。
2、根据权利要求1所述的灵活燃料发动机控制装置，其特征在于：所述的燃料状态信号是由计算机燃料识别系统根据氧传感器的电压信号与已存储的在汽油状态下的氧传感器的电压信号变化规律进行对比计算得出的。
3、根据权利要求1所述的灵活燃料发动机控制装置，其特征在于：所述的修正后喷射信号的占空比、生成顺序、喷射正时是由CPLD数字技术来保障的。
4、根据权利要求1所述的灵活燃料发动机辅助控制装置，其特征在于：所述的燃料状态显示器被设置在车辆的仪表板上。
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