CN1611757A - 用于液化石油气喷射发动机的燃料喷射控制法和相关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于液化石油气喷射(LPI)发动机的燃料喷射控制法及相关设备。本发明计算了发动机启动时的发动机转速增量和燃料温度，根据上述两数值计算了燃料压力，根据LPG的P－T图中的燃料压力和燃料温度计算了所提供燃料中的丙烷含量，并控制通过利用不同丙烷含量做出的函数图来控制燃料的喷射时间和喷射周期。因此，本发明根据所提供LPG中的丙烷含量进行了燃料喷射控制，从而改善了车辆启动、发动机的功率输出、燃料消耗并减少了有毒废气的排放。本发明一个实施方式中的燃料喷射控制装置不需要为发动机控制单元(ECU)提供喷射控制条件的燃料压力传感器和燃料温度传感器，从而简化了设备结构并降低了工程费用。

Description

用于液化石油气喷射发动机的燃料喷射控制法和相关设备
相关申请
本申请基于2003年10月27日提交的韩国第10-2003-0075058号申请并要求其作为优先权，其公开内容在此全部引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于液化石油气喷射(LPI)发动机的燃料喷射控制法。具体说，本发明用于在车辆启动时计算液化石油气(LPG)中丙烷含量比，并根据该计算值控制燃料喷射。
背景技术
一般来说，存储在LPG罐(也称作bombe)中的LPG燃料，在蒸发器中蒸发并在气缸的混合箱中与外部空气混合。然而，在以LPG作为燃料的LPI发动机中，燃料通过燃烧喷射器直接注入气缸中。LPI发动机以它对燃料喷射的准确控制逐渐被更多用户应用。
丙烷和丁烷是LPG中的主要成分。考虑到严酷的季节条件，典型的LPG燃料中含有10-30％的丙烷。燃料喷射控制是通过根据上述典型LPG燃料绘制的燃料喷射控制图来实现的。
预存了上述控制图的发动机控制单元(ECU)通过单独的燃料压力传感器和燃料温度传感器来采集燃料喷射控制条件如燃料压力和燃料温度。
然而，传统的LPG发动机有个缺陷，就是当LPG以不同丙烷含量提供时，燃料喷射控制会实施不当，导致车辆启动劣化、燃料消耗增大、发动机功率输出减小、有毒废气排放增加及类似问题。
另外一个缺陷是需要单独的测量燃料压力和燃料温度的传感器从而通过ECU控制燃料喷射。
发明内容
本发明一个实施方案用来计算车辆起步时LPG中的丙烷含量并根据所提供LPG的性质(丙烷含量)来控制燃料喷射，从而改善了车辆起步、发动机功率输出、燃料消耗并减少有毒废气。
提供一种用于LPI发动机的燃料喷射控制装置从而进行燃料喷射控制，而无需借助于给发动机控制单元(ECU)提供燃料喷射控制条件的燃料压力传感器和燃料温度传感器。
用于液化石油气喷射(LPI)发动机的燃料喷射控制法包括以下步骤：检测发动机是否启动；如发动机已经启动，计算发动机转速(rpm)增量和燃料温度；根据计算的发动机转速增量和燃料温度，计算燃料压力；根据计算的燃料温度和燃料压力，计算所提供液化石油气(LPG)燃料中的丙烷含量；根据利用不同丙烷含量做出的函数图控制燃料喷射时间和喷射周期。
用于液化石油气喷射(LPI)发动机的燃料喷射控制设备包括一个曲柄转速传感器或凸轮转速传感器，冷却水温度传感器，空气温度传感器和空气量传感器。发动机控制单元(ECU)根据传感器测量值和预先输入的各种数据计算发动机转速增量、所提供燃料的温度和压力，进而计算燃料中的丙烷含量。ECU根据利用不同丙烷含量做出的函数图来控制喷射器的驱动电路。喷射器根据喷射器驱动电路的操作来调整喷嘴的开关时间和周期从而喷射燃料。
附图说明
为进一步理解本发明的特性和目的，应参照以下的附图说明，其中：
图1是反映发动机启动时发动机转速变化的发动机转速(rpm)和时间图；
图2是LPG燃料的压力(P)和温度(T)图；
图3是根据本发明一个实施方式的LPI发动机的燃料喷射控制法的控制流程图；
图4是包括了存储故障代码和点亮报警灯的额外步骤的燃料喷射控制法的控制流程图；
图5是根据本发明一个实施方式的LPI发动机的燃料喷射控制设备的简单框图；
具体实施方式
以下将根据附图对本发明优选实施方式进行详细说明。
参照图1，当发动机启动时，转速从固定状态突然增加。而后发动机转速以稍小程度连续增加并逐渐减小到稳定的空载状态。
发动机启动时发动机的上述变化模式在各种情况下均相同。具体的说，发动机启动时的转速增量和燃料性质相对应。
发动机启动时的发动机转速增量用图1中的斜率(发动机转速增量(b)/单位时间(a))表示。也就是说，如果斜率用短划线表示，LPG燃料由100％的丁烷(0％丙烷)组成。如果斜率用长短线表示，LPG燃料由70％丁烷和30％丙烷组成。因此，发动机启动的转速增量与LPG燃料中的丙烷成正比。
发动机转速增量用作实现所提供LPG燃料中的丙烷含量的因子。
为了计算LPG燃料中的丙烷含量，应知道所提供LPG燃料的温度和压力。
一旦所提供燃料的温度和压力已知，则所提供燃料中丁烷和丙烷的组成比可根据图2中LPG的压力(P)-温度(T)曲线得到，从而可以确定燃料中的丙烷含量。
LPG燃料中P-T图以数据形式存储在ECU中。
在通过LPG燃料的P-T图数据得到所提供燃料的丙烷含量后，根据利用不同丙烷含量做出的函数图进行燃料喷射控制。
ECU预存储了如上描述的函数图，其中该函数图预置了根据基线喷射时间时丙烷含量得到的适当的校正量(校正因子)。校正量是通过对不同丙烷含量进行反复测试得到的。在传统系统中，ECU只预置了与10-30％丙烷含量相对应的喷射控制函数图。然而，本发明提供了与所有范围丙烷含量(0-100％)相对应的函数图。
参照图3，将详细描述本发明一个实施方式的LPI发动机的燃料喷射控制法的每一步骤。
由于本发明的运行与发动机的启动同时开始，ECU通过点火开关信号或类似信号来检测发动机是否启动。
如果发动机已经启动，ECU计算车辆启动时发动机转速增量和所提供燃料的温度。
车辆启动时的发动机转速增量通过接收单位时间(例如1秒)内的发动机转速值利用安装在ECU上的计时器进行计算，其中发动机转速值由曲柄转速传感器提供。
曲柄转速传感器可以由凸轮转速传感器替代，因为凸轮转速检测凸轮轴的转速，该凸轮轴以与曲柄相关的恒定转速转动。
ECU通过接收与燃料温度相关的临近条件如冷却水温度传感器、空气温度传感器、空气量传感器及类似物的测定值来计算燃料温度。
也就是说，ECU中输入了与根据冷却水温度、空气温度、空气量及类似物得到的燃料温度相关的数据。这些数值通过重复实验得到并以数据形式输入到ECU中。
因此，本发明不需要单独的用来测量燃料温度的燃料温度传感器。
在计算了车辆启动时的发动机转速增量和燃料温度后，可以计算出燃料压力。所提供燃料的压力是发动机转速增量和燃料温度的函数。对应不同发动机转速增量和燃料温度的燃料压力值以数据形式输入到ECU中。
因此，本发明也不需要单独的用来测量燃料压力的燃料压力传感器。
当燃料压力如上所述计算时，可以计算出所提供燃料的丙烷含量。在给出确定的燃料温度和压力后，丙烷和丁烷的组成比可以根据LPG燃料的P-T图数据得到，因此可以得到燃料中丙烷含量。
在计算了丙烷含量后，根据利用不同丙烷含量做出的函数图进行燃料喷射控制。喷射时间和喷射周期是燃料喷射控制的参数。根据丙烷含量做出的每个函数图中都输入了最佳喷射时间和最佳喷射周期的数据。通过输入最佳喷射时间和周期从而根据不同丙烷含量来产生最大发动机功率输出，改进燃料消耗并减少有害废气的排放(具体说，将校正因子设为常数，其中用基线喷射时间乘以该因子)。
一旦喷射时间和喷射周期根据对应函数图而确定，ECU通过控制喷射器的驱动电路来调整喷射器喷嘴的开关时间和周期，并实现最佳喷射控制。
因此，实现了不同丙烷含量的最佳燃烧，从而提高了发动机输出功率，提高了燃料利用率，并减少了有毒废气的排放。
如图4所示，在燃料压力的计算步骤后，如果先前计算的燃料的温度和压力不在正常范围内，那么相关故障代码将存储在ECU中并点亮安装在车厢内的报警灯以使司机或服务人员注意到车辆的异常状态。
正常范围是通过将燃料温度和压力的最大和最小值预设在一定水平并通过将上述步骤中计算的燃料温度和压力值与预设值相比较在ECU中来确定的。
如果计算的燃料温度和压力在正常范围内，则删除相关故障代码并熄灭报警灯，以免车辆启动时存储故障代码并点亮报警灯亮。
参照图5，本发明设备组成如下。
曲柄转速传感器1或凸轮转速传感器2用于测量发动机转速。冷却水温度传感器3、空气温度传感器4和空气量传感器5用于分别测量冷却水温度、空气温度和空气量。ECU10通过安装在ECU中的计时器和从曲柄转速传感器1与凸轮转速传感器2得到的发动机转速值来计算车辆启动时单位时间内的发动机转速增量。在ECU10中输入包括根据不同冷却水温度、空气温度、空气量及类似物得到的燃料温度值的数据。该数据通过重复实验得到并输入到ECU中，进而由从冷却水温度传感器3、空气温度传感器4、和空气量传感器5得到的冷却水温度、空气温度、空气量的值来计算所提供LPG燃料的温度。在ECU10中输入包括根据不同的转速增量和燃料温度得到的燃料压力值的数据从而根据发动机转速增量和燃料温度计算LPG燃料的燃料压力。在ECU10中输入LPG燃料的P-T图数据，从而通过计算的燃料压力和燃料温度计算燃料中的丙烷含量。在ECU10中输入包括根据不同丙烷含量的确定的燃料喷射时间和燃料喷射周期的函数图。ECU10中包含了喷射器的驱动电路，该驱动电路由上述函数图确定的燃料喷射时间和燃料喷射周期控制。喷射器20根据由ECU10控制的喷射器的驱动电路的操作来调整喷嘴的开关时间和周期从而喷射燃料。
因此，通过驱动喷射器实现了根据丙烷含量的最优化喷射控制。
显而易见，本发明与现有技术相比的一个优点在于，根据所提供LPG的不同丙烷含量进行燃料喷射控制，从而通过开发的燃烧函数改善车辆起步、提高发动机功率输出和燃料消耗并减少有毒废气的排放。
另外一个改进在于，本发明的燃料喷射控制设备不需要为ECU提供喷射控制条件的燃料压力传感器和燃料温度传感器，从而简化了设备结构并降低了工程费用。

Claims (7)

1.一种用于液化石油气喷射发动机的燃料喷射控制法，所述方法包括以下步骤：
检测发动机是否启动；
如果发动机已经启动，计算发动机转速增量和燃料温度；
根据计算的发动机转速增量和燃料温度，计算燃料压力；
根据计算的燃料温度和燃料压力，计算所提供液化石油气燃料中的丙烷含量；和
根据利用不同丙烷含量做出的函数图控制燃料喷射时间和喷射周期。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述发动机转速增量是通过单位时间内曲柄转速或凸轮转速的增量来计算的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于燃料温度是通过包括与所述燃料温度有关的冷却水温度、空气温度和空气量的数据计算得到的。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述LPG燃料中的丙烷含量是通过以数据形式输入的LPG燃料的压力-温度图计算得到的。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于用于LPI发动机的燃料喷射控制法还包括以下步骤：
如果所计算的燃料温度和燃料压力不在预定的最大值和最小值之间，则存储相关故障代码并点亮报警灯；和
如果所述燃料温度和燃料压力在预定的范围以内且所述相关故障代码已经存储，则删除所述故障代码并熄灭所述报警灯。
6.一种用于液化石油气喷射发动机的燃料喷射控制设备，所述设备包括：
曲柄转速传感器或凸轮转速传感器；
冷却水温度传感器；
空气温度传感器；
空气量传感器；
发动机控制单元，其根据传感器测量值和预先输入的各种数据计算发动机转速增量、所提供燃料的温度和压力进而计算燃料中的丙烷含量，且其根据利用不同丙烷含量做出的函数图来控制喷射器的驱动电路；和
喷射器，其根据所述喷射器驱动电路的操作来调整喷嘴的开关时间和周期从而喷射燃料。
7.如权利要求6中所述设备，其特征在于所述发动机控制单元：
通过从曲柄转速传感器与凸轮转速传感器得到的发动机转速值来计算车辆启动时单位时间内的发动机转速增量；
根据不同冷却水温度、空气温度、空气量及类似物得到燃料温度值，由包括所述燃料温度值的数据得到的冷却水温度、空气温度、空气量的值来计算所提供LPG燃料的温度；
根据不同的上面计算的转速增量和燃料温度得到燃料压力值，根据包括所述燃料压力值的数据由发动机转速增量和燃料温度计算所提供LPG燃料的燃料压力；
根据LPG燃料的P-T图数据由计算的燃料压力和燃料温度计算燃料中的丙烷含量；
输入包括根据不同丙烷含量的确定的燃料喷射时间和燃料喷射周期的函数图；和
根据由所述函数图确定的所述燃料喷射时间和燃料喷射周期控制所述喷射器的驱动电路。
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