CN103939222B - 一种改装的双燃料发动机喷气时刻控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双燃料发动机改装的喷气时刻控制装置及控制方法，该装置在发动机喷油泵其中一路输油管路上安装有一压力传感器，所述压力传感器经信号线连接至电子控制单元，该方法通过安装于发动机喷油泵其中一路输油管路上的压力传感器检测发动机喷油时产生的压力波动信号，并经信号线传送给电子控制单元，电子控制单元根据所述压力波动信号判别各个气缸的供油时刻，并基于此控制发动机各个气缸的天然气喷射时刻和喷射持续时间。该装置及方法不仅控制准确，而且易于改装实施，对发动机改动小，改装成本低。

Description

一种改装的双燃料发动机喷气时刻控制方法

技术领域

本发明属于双燃料发动机改装技术领域，特别是一种双燃料发动机改装的喷气时刻控制装置及控制方法。

背景技术

在对机械泵式柴油发动机进行柴油-天然气双燃料改装时，进气管单点供气方式对发动机原机结构改动破坏小，在发动机双燃料改装市场的初始阶段，用户往往更愿意接受。但是，由于天然气的供气时刻控制的缺失，单点供气方式往往存在气门重叠时的漏气和进气管回火的风险。

在现有技术中，为控制各缸天然气的喷气时刻，采取获取各缸的喷油时刻为依据，并以此来控制各缸的天然气喷射时刻。对于机械泵式柴油发动机，判断发动机的喷油时刻信号，目前已有的方案是通过安装曲轴位置传感器或凸轮轴位置传感器来检测、判别各缸喷油时刻信号。这种方法需在曲轴或凸轮轴上安装相位位置传感器，在对在用车辆进行柴油-天然气双燃料改装时，在曲轴或凸轮轴上增加安装传感器往往十分不便，有时还需要对飞轮的齿圈做缺齿处理，改装困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双燃料发动机改装的喷气时刻控制装置及控制方法，该装置及方法不仅控制准确，而且易于改装实施，对发动机改动小，改装成本低。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种双燃料发动机改装的喷气时刻控制装置，在发动机喷油泵其中一路输油管路上安装有一压力传感器，所述压力传感器经信号线连接至电子控制单元。

进一步的，所述输油管路上设有一三通接头，所述三通接头进口端接发动机喷油泵出口，出口端接输油管路，旁路端安装压力传感器。

本发明还提供了一种所述双燃料发动机改装的喷气时刻控制装置对应的控制方法，通过安装于发动机喷油泵其中一路输油管路上的压力传感器检测发动机喷油时产生的压力波动信号，并经信号线传送给电子控制单元，电子控制单元根据所述压力波动信号判别各个气缸的供油时刻，并基于此控制发动机各个气缸的天然气喷射时刻和喷射持续时间。

进一步的，电子控制单元按如下方法判别各个气缸的供油时刻：

电子控制单元通过压力波动信号获得压力传感器所在气缸G ₁的供油时刻T ₁，设发动机转速为n，气缸数为Z，由于凸轮轴转速是曲轴转速的1/2，凸轮轴转动一圈，每个气缸完成一个工作循环，则各个气缸喷油时刻间隔时间T ₀：

(1)

则气缸G _i 的供油时刻为：

T _i = T ₁ + (i -1)×T ₀ (2)

其中i为气缸发火次序号；

根据式(2)，得到各个气缸的供油时刻。

进一步的，电子控制单元按如下方法控制各个气缸的天然气喷射时刻和喷射持续时间：

电子控制单元通过压力波动信号获得压力传感器所在气缸G ₁的供油时刻T ₁，据此找到处于进气冲程的气缸G _k ，则气缸G _k 由时刻T ₁延迟到排气门完全关闭时所需时间即为天然气喷射延迟时间t ₀：

(3)

其中，θ为供油提前角，σ为排气门关闭滞后角；

则气缸G _k 的天然气喷射时刻TG _k 为：

TG _k = T ₁ + t ₀ (4)

则其他气缸的天然气喷射时刻依次为：T ₁ + t ₀ + j×T ₀，其中，j=1, 2, …, Z-1；

从而得到各个气缸的天然气喷射时刻；

实际可喷射天然气时间对应的曲轴转角为：

(5)

其中，β为进气门关闭滞后角；

天然气喷射持续时间t _last 为：

(6)。

本发明的有益效果是：提出了一种新的根据发动机喷油泵输油管路压力波动信号来控制发动机各缸天然气喷气时刻的装置及方法，不仅可以实现准确的控制，而且无需对发动机物理结构做大的改动，只需在一个气缸的喷油泵输油管路上安装一个压力传感器，在不影响供油的前提下由压力传感器检测发动机喷油时产生的压力波动信号并传送给ECU，以此判别各缸的供油时刻，并以此为依据控制各缸的天然气喷射时刻，结构简单，通用性强，易于改装实施，装拆方便，不会对发动机结构造成破坏，改装成本低，有效的解决了传感器安装不便、改装时间长、成本高等问题，具有很强的实用性和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例中喷气时刻控制装置的结构示意图。

图2是本发明实施例中每个冲程对应的配气相位示意图。

图中，α、进气门开启提前角，β、进气门关闭滞后角，γ、排气门开启提前角，σ、排气门关闭滞后角，θ、供油提前角。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明双燃料发动机改装的喷气时刻控制装置，如图1所示，在发动机喷油泵1其中一路输油管路2上安装有一压力传感器3，所述压力传感器3经信号线连接至电子控制单元（ECU）4。

在本实施例中，所述输油管路2上设有一三通接头5，所述三通接头5进口端接发动机喷油泵1出口，出口端接输油管路2，旁路端安装压力传感器3。

本发明双燃料发动机改装的喷气时刻控制装置对应的控制方法，通过安装于发动机喷油泵1其中一路输油管路2上的压力传感器3检测发动机喷油时产生的压力波动信号，并经信号线传送给电子控制单元4，电子控制单元4根据所述压力波动信号判别各个气缸的供油时刻，并基于此控制发动机各个气缸的天然气喷射时刻和喷射持续时间。

具体的，电子控制单元按如下方法判别各个气缸的供油时刻：

电子控制单元通过压力波动信号获得压力传感器所在气缸G ₁的供油时刻T ₁，设曲轴转速传感器检测到的发动机转速为n (r/min)，气缸数为Z，由于凸轮轴转速是曲轴转速的1/2，凸轮轴转动一圈，每个气缸完成一个工作循环，则各缸喷油时刻间隔时间T ₀：

(1)

则气缸G _i 的供油时刻为：

T _i = T ₁ + (i -1)×T ₀ (2)

其中，i为气缸发火次序号；

根据式(2)，得到各个气缸的供油时刻。

发动机开始喷油时，对应的气缸活塞正好处于压缩冲程的上止点附近，而天然气在进气道与空气预混后进入气缸。为减少天然气直接从排气门排出和进气回火的可能，即保证进气门完全打开，排气门完全关闭，需考虑配气相位的影响，每个冲程对应的配气相位如图2所示。

当检测到气缸A的喷油压力信号之后，根据发动机的工作次序，容易知道处于进气冲程的气缸B，延迟一段时间t，直到气缸B排气门完全关闭后再开启喷射阀喷射天然气。

据此，电子控制单元按如下方法控制各个气缸的天然气喷射时刻和喷射持续时间：

电子控制单元通过压力波动信号获得压力传感器所在气缸G ₁的供油时刻T ₁，据此找到处于进气冲程的气缸G _k ，k∈{1, 2, …, Z}，则气缸G _k 由时刻T ₁延迟到排气门完全关闭时所需时间即为天然气喷射延迟时间t ₀：

(3)

其中，θ为供油提前角，σ为排气门关闭滞后角；

则气缸G _k 的天然气喷射时刻TG _k 为：

TG _k = T ₁ + t ₀ (4)

则其他气缸的天然气喷射时刻依次为：T ₁ + t ₀ + j×T ₀，其中，j=1, 2, …, Z-1；

从而得到各个气缸的天然气喷射时刻；

理论上，整个进气冲程都属于可喷射天然气时间，但由于存在排气门关闭滞后角和进气门关闭滞后角，实际可喷射天然气时间对应的曲轴转角为：

(5)

其中，β为进气门关闭滞后角；

天然气喷射持续时间t _last 为：

(6)。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种改装的双燃料发动机的喷气时刻控制方法，其特征在于，在发动机喷油泵其中一路输油管路上安装一压力传感器，所述压力传感器经信号线连接至电子控制单元，通过安装于所述发动机喷油泵其中一路输油管路上的压力传感器检测发动机喷油时产生的压力波动信号，并经信号线传送给所述电子控制单元，所述电子控制单元根据所述压力波动信号判别各个气缸的供油时刻，并基于此控制发动机各个气缸的天然气喷射时刻和喷射持续时间；

电子控制单元按如下方法判别各个气缸的供油时刻：

电子控制单元通过压力波动信号获得压力传感器所在气缸G₁的供油时刻T₁，设发动机转速为n，气缸数为Z，由于凸轮轴转速是曲轴转速的1/2，凸轮轴转动一圈，每个气缸完成一个工作循环，则各个气缸喷油时刻间隔时间T₀为：

$T_0=\frac{60}{\frac{n}{2}\·Z}=\frac{120}{n\·Z}---\left(1\right)$

则气缸G_i的供油时刻为：

T_i＝T₁+(i-1)×T₀ (2)

其中i为气缸发火次序号；

根据式(2)，得到各个气缸的供油时刻；

电子控制单元按如下方法控制各个气缸的天然气喷射时刻和喷射持续时间：

电子控制单元通过压力波动信号获得压力传感器所在气缸G₁的供油时刻T₁，据此找到处于进气冲程的气缸G_k，则气缸G_k由时刻T₁延迟到排气门完全关闭时所需时间即为天然气喷射延迟时间t₀：

$t_0=\frac{(\mathrm{\θ}+\mathrm{\σ})}{720}\×\frac{120}{n}=\frac{(\mathrm{\θ}+\mathrm{\σ})}{6n}---\left(3\right)$

其中，θ为供油提前角，σ为排气门关闭滞后角；

则气缸G_k的天然气喷射时刻TG_k为：

TG_k＝T₁+t₀ (4)

则其他气缸的天然气喷射时刻依次为：T₁+t₀+j×T₀，其中，j＝1,2,…,Z-1；

从而得到各个气缸的天然气喷射时刻；

实际可喷射天然气时间对应的曲轴转角φ为：

φ＝β+(180-σ) (5)

其中，β为进气门关闭滞后角；

天然气喷射持续时间t_last为：

$t_{last}=\frac{\mathrm{\φ}}{720}\×\frac{120}{n}=\frac{\mathrm{\φ}}{6n}---\left(6\right).$

2.根据权利要求1所述的一种改装的双燃料发动机的喷气时刻控制方法，其特征在于，所述输油管路上设有一三通接头，所述三通接头进口端接发动机喷油泵出口，出口端接输油管路，旁路端安装压力传感器。