CN105927398B - 一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统及控制方法，其中燃料系统为：CNG储气罐(3)、CNG开关电磁阀(5)、减压器(6)、CNG喷嘴(7)和CNG混合器(9)依次相连接，所述CNG混合器(9)通过进气管(11)连接到缸内直喷发动机机体(12)，所述缸内直喷发动机机体(12)还连接有喷油器(14)，并且缸内直喷发动机机体(12)还设置有排气管(13)。本发明实现了在缸内直喷汽油机上只燃用汽油或燃用汽油与天然气复合燃料，并在电子控制系统的作用下，根据工况需要，实现燃用不同比例的汽油与天然气，从而节约发动机汽油、减少颗粒物排放。

Description

一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统及控制方法
技术领域
本发明涉及缸内直喷汽油机领域，特别涉及一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统及控制方法。
背景技术
汽油机的缸内直喷技术已经被广大汽车和发动机厂商所接受，因此缸内直喷汽油机已经广泛应用于国内外的许多车型上，车型价格由几万到几十万不等。同时，由于缸内直喷汽油机在动力性和经济性上的进步也被广大车主所喜爱。
天然气作为一种清洁替代燃料在国内外已经使用多年，天然气作为替代能源可以缓解石油资源的供需矛盾。由于天然气在常规条件下为气体，可以与空气形成良好的混合气，因此在点燃式发动机上比较容易实现较清洁的燃烧。
目前，直喷汽油机的颗粒物排放所造成的环境污染已经受到高度重视，国家的第V阶段排放法规也对其进行了限制。由于天然气可与空气形成良好的混合气，因而可实现相对于汽油更低的颗粒物排放，如果能够在直喷汽油机上使用一部分的天然气来替代部分的汽油，那么，不仅可以实现节约石化能源的目的，还可以实现更低的颗粒物排放。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统及控制方法，实现在缸内直喷汽油机上只燃用汽油或燃用汽油与天然气复合燃料，并在电子控制系统的作用下，根据工况需要实现燃用不同比例的汽油与天然气，从而实现发动机节约汽油和减少颗粒物排放的目的。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统，CNG储气罐、CNG开关电磁阀、减压器、CNG喷嘴和CNG混合器依次相连接，所述CNG混合器通过进气管连接到缸内直喷发动机机体，所述缸内直喷发动机机体还连接有喷油器，并且缸内直喷发动机机体还设置有排气管。
进一步的，还具有CNG电子控制模块ECM(Electronic Control Module)和原车电子控制单元ECU(Electronic Control Unit)，所述CNG电子控制模块ECM和原车电子控制单元ECU相互连接且都连接到油门踏板，所述原车电子控制单元ECU还连接喷油器，所述CNG电子控制模块ECM还连接到CNG开关电磁阀和CNG喷嘴。
进一步的，设置有CNG压力传感器，所述CNG压力传感器置于CNG储气罐出口且与CNG电子控制模块ECM相连。
进一步的，还设置有空气滤清器，所述空气滤清器与CNG混合器相连。
进一步的，还设置有混合气温度传感器，所述混合气温度传感器分别与CNG混合器和CNG电子控制模块ECM相连。
一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统的控制方法，包括以下步骤：
CNG电子控制模块ECM根据安装在CNG储气罐的CNG压力传感器来判断其压力是否达到了设定值，若CNG储气罐的压力未达到设定值则保持纯汽油模式运行；
若CNG储气罐的压力达到了设定值，则进一步判断原车电子控制单元ECU发送的水温是否达到了设定值，若水温未达到设定值则保持纯汽油模式运行；
若水温达到了设定值，则进一步判断混合气温度传感器的温度是否达到了设定值，如果混合气温度传感器的温度未达到设定值则保持纯汽油模式运行；
若混合气温度传感器的温度达到，则进入CNG与汽油的混合燃料模式。
进一步的，在混合燃料模式时，保持缸内直喷发动机机体的动力输出与纯汽油模式的动力输出相等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明可实现缸内直喷汽油机燃料天然气与汽油的复合燃料，达到降低汽油消耗和降低颗粒物排放的目的。
2、本发明不影响原车的整个控制系统，可实现原车电子控制单元的无损改装。
3、本发明可实现汽油与天然气的比例随发动机工况的自由调整，保持发动机最佳的工作状态。
4、本发明不影响原车供油系统的正常工作，保证原车喷油器的冷却与润滑需求，防止了因汽油车改装为天然气车所造成的喷油器损伤。
5、本发明可实现纯汽油模式与汽油/天然气复合燃料模式的自动切换，无需人为干预，实现了发动机工作状态最优控制，避免了因人为模式切换所造成的不良工作状态。
附图说明
图1为本发明一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统的结构示意图。
图2为本发明一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统的控制方法示意图。
图中：1-油门踏板；2-CNG电子控制模块ECM；3-CNG储气罐；4-CNG压力传感器；5-CNG开关电磁阀；6-减压器；7-CNG喷嘴；8-空气滤清器；9-CNG混合器；10-混合气温度传感器；11-进气管；12-缸内直喷发动机机体；13-排气管；14-喷油器；15-原车电子控制单元ECU。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明旨在提供一种可实现缸内直喷汽油机燃用汽油与天然气复合燃料系统和其控制方法，以实现降低排放和替代部分石油资源的目的。
如图1所示，本发明提供的一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统，其结构为：CNG储气罐3、CNG开关电磁阀5、减压器6、CNG喷嘴7和CNG混合器9依次相连接，所述CNG混合器9通过进气管11连接到缸内直喷发动机机体12，所述缸内直喷发动机机体12还连接有喷油器14，并且缸内直喷发动机机体12还设置有排气管13。
还具有CNG电子控制模块ECM2和原车电子控制单元ECU15，CNG电子控制模块ECM2和原车电子控制单元ECU15相互连接且都连接到油门踏板1，原车电子控制单元ECU15还连接喷油器14，所述CNG电子控制模块ECM2还连接到CNG开关电磁阀5和CNG喷嘴7。
设置有CNG压力传感器4，所述CNG压力传感器4置于CNG储气罐3出口且与CNG电子控制模块ECM2相连。还设置有空气滤清器8，所述空气滤清器8与CNG混合器9相连。还设置有混合气温度传感器10，所述混合气温度传感器10分别与CNG混合器9和CNG电子控制模块ECM2相连。
原车电子控制单元ECU15负责控制原车的所有功能，原车电子控制单元ECU15还将原车的水温信号和转速信号传递给CNG电子控制模块ECM2；原车电子控制单元ECU15为油门踏板1供电；CNG电子控制模块ECM2负责接收油门踏板1的信号并进行处理，CNG电子控制模块ECM2处理后的油门踏板信号分别送给原车电子控制单元ECU15用于控制汽油的喷油器14和用于控制CNG喷嘴7；CNG电子控制模块ECM2还接收CNG压力传感器4的信号和混合气温度传感器10的温度信号用于控制CNG与汽油的喷射比例；CNG电子控制模块ECM2还控制CNG开关电磁阀5，确保在不使用CNG的时候关闭CNG。
如图2所示，本发明提供的一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统的控制方法为：
CNG电子控制模块ECM2根据安装在CNG储气罐3的CNG压力传感器4来判断其压力是否达到了设定值，如果CNG储气罐3的压力未达到设定值，则保持纯汽油模式运行。如果CNG储气罐3的压力达到了设定值，则进一步判断原车电子控制单元ECU15发送的水温是否达到了设定值，如果水温未达到设定值，则保持纯汽油模式运行。如果水温达到了设定值，则进一步判断混合气温度传感器10的温度是否达到了设定值，如果混合气温度传感器10的温度未达到设定值，则保持纯汽油模式运行。如果混合气温度传感器10的温度达到，则进入CNG与汽油的混合燃料模式。保持混合燃料模式的动力输出与纯汽油模式的动力输出相等。

Claims (6)

1.一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统，其特征在于，CNG储气罐(3)、CNG开关电磁阀(5)、减压器(6)、CNG喷嘴(7)和CNG混合器(9)依次相连接，所述CNG混合器(9)通过进气管(11)连接到缸内直喷发动机机体(12)，所述缸内直喷发动机机体(12)还连接有喷油器(14)，并且缸内直喷发动机机体(12)还设置有排气管(13)；还具有CNG电子控制模块ECM(2)和原车电子控制单元ECU(15)，所述CNG电子控制模块ECM(2)和原车电子控制单元ECU(15)相互连接且都连接到油门踏板(1)，所述原车电子控制单元ECU(15)还连接喷油器(14)，所述CNG电子控制模块ECM(2)还连接到CNG开关电磁阀(5)和CNG喷嘴(7)。
2.如权利要求1所述的一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统，其特征在于，设置有CNG压力传感器(4)，所述CNG压力传感器(4)置于CNG储气罐(3)出口且与CNG电子控制模块ECM(2)相连。
3.如权利要求2所述的一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统，其特征在于，还设置有空气滤清器(8)，所述空气滤清器(8)与CNG混合器(9)相连。
4.如权利要求3任一项所述的一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统，其特征在于，还设置有混合气温度传感器(10)，所述混合气温度传感器(10)分别与CNG混合器(9)和CNG电子控制模块ECM(2)相连。
5.一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
CNG电子控制模块ECM(2)根据安装在CNG储气罐(3)的CNG压力传感器(4)来判断其压力是否达到了设定值，若CNG储气罐(3)的压力未达到设定值则保持纯汽油模式运行；
若CNG储气罐(3)的压力达到了设定值，则进一步判断原车电子控制单元ECU(15)发送的水温是否达到了设定值，若水温未达到设定值则保持纯汽油模式运行；
若水温达到了设定值，则进一步判断混合气温度传感器(10)的温度是否达到了设定值，如果混合气温度传感器(10)的温度未达到设定值则保持纯汽油模式运行；
若混合气温度传感器(10)的温度达到，则进入CNG与汽油的混合燃料模式。
6.如权利要求5所述的一种缸内直喷汽油与天然气复合燃料系统的控制方法，其特征在于，在混合燃料模式时，保持缸内直喷发动机机体(12)的动力输出与纯汽油模式的动力输出相等。
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