CN203098063U - 一种新能源发动机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新能源发动机控制系统，包括：原发动机控制器、进气压力传感器、电子油门踏板、掺烧电控单元；掺烧单元包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、信号处理模块；第一继电器的第1触点与进气压力传感器相连，第3触点与原发动机控制器相连；第二继电器的第1触点与电子油门踏板的一个信号输出端相连，第3触点与原发动机控制器相连；第三继电器的第1触点与电子油门踏板的另一个信号输出端相连，第3触点与原发动机控制器相连；信号处理模块与所有继电器的第2触点分别相连。本实用新型能够控制原油的喷射量，计算替代燃料的供给量最大限度的提高燃料替代率，并保障发动机的运行效率和安全。

Description

一种新能源发动机控制系统

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，涉及一种发动机控制系统，特别是涉及一种新能源发动机控制系统。 

背景技术

当今世界，能源和环境污染问题越来越突出。特别是在汽车油耗成为汽车运营的巨大成本的同时，汽车尾气也越来越成为城市空气污染的主要因素。为了减少汽车运营成本节约能源，降低汽车尾气对环境的污染，在保证发动机原有动力的基础上使用燃气作为掺烧能源的混合动力汽车发展迅速。燃气具有比柴油更好的燃料经济性，且尾气污染物含量更低。其中掺烧控制方法和装置直接影响混合动力汽车发动机的废气排放和燃料经济性这两大指标。 

在现有技术中，柴油发动机掺烧燃气主要是采取机械联动装置进行控制，故存在以下不足： 

1）机械联动控制方法不能精确控制参与燃烧的柴油量。这这使得发动机在各个工况点不能工作在最佳掺烧状态，进而影响整个发动机运行的稳定性、动力性、经济性及排放。 

2）现有的掺烧燃气控制方法不能随周围环境的改变而实时调节掺烧比。如在高温、高原和高寒地区。 

3）现有的掺烧燃气控制方法在掺烧故障诊断方面存在不足。 

此外，还有一些改进的掺烧装置是在改变原型机结构的基础上而形成的电火花点燃或微油引燃气体发动机，该发动机不可能再恢复到纯柴油模式运行。 

为解决上述问题，已有技术人员提出一种柴油发动机掺烧气体燃料的控制系统，如图1所示，该控制系统包括发动机运行参数采集模块、ECU模块、气体燃料喷射执行模块及控制面板；其中，发动机运行参数采集模块包括与ECU模块连接的凸轮轴位置传感器、油门位置传感器、转速传感器、冷却水温传感器和喷油泵齿条限位机构的限位步进电机零位传感器，ECU模块的输出与气体燃料喷射电磁阀组件连接。该柴油发动机掺烧气体燃料的控制系统虽然使柴油机可以在柴油模式和双燃料模式之间进行在线切换，没有改变原型柴油机的主体结构，但其仍需要做一些改造。 

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种新能源发动机控制系统，实现了在不改变原发动机控制系统的基础上完成掺烧。 

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种新能源发动机控制系统。 

一种新能源发动机控制系统，所述新能源发动机控制系统包括：用以控制原燃料喷射量大小的原发动机控制器、进气压力传感器、电子油门踏板、用以控制是否选择掺烧模式的掺烧电控单元；所述掺烧电控单元包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、信号处理模块；所述第一继电器包括第1触点、第2触点、第3触点；所述第一继电器的第1触点与所述进气压力传感器相连；所述第一继电器的第3触点与所述原发动机控制器相连；所述第二继电器包括第1触点、第2触点、第3触点；所述第二继电器的第1触点与所述电子油门踏板的一个信号输出端相连；所述第二继电器的第3触点与所述原发动机控制器相连；所述第三继电器包括第1触点、第2触点、第3触点；所述第三继电器的第1触点与所述电子油门踏板的另一个信号输出端相连；所述第三继电器的第3触点与所述原发动机控制器相连；所述信号处理模块与所述第一继电器的第2触点、第二继电器的第2触点、第三继电器的第2触点分别相连。 

优选地，所述掺烧电控单元还包括第一处理单元，所述第一处理单元包括进气压力信号采集电路和第一模式切换驱动电路；所述进气压力信号采集电路其输入端与所述第一继电器的第1触点相连，输出端与所述信号处理模块相连；所述第一模式切换驱动电路与所述信号处理模块相连。 

优选地，所述掺烧电控单元还包括第二处理单元，所述第二处理单元包括第一油门位置反馈信号输入采集电路、第二模式切换驱动电路；所述第一油门位置反馈信号输入采集电路的输入端与所述第二继电器的第1触点相连，输出端与所述信号处理模块相连；所述第二模式切换驱动电路与所述信号处理模块相连。 

优选地，所述掺烧电控单元还包括第三处理单元，所述第三处理单元包括第二油门位置反馈信号输入采集电路、第三模式切换驱动电路；所述第二油门位置反馈信号输入采集电路的输入端与所述第三继电器的第1触点相连，输出端与所述信号处理模块相连；所述第三模式切换驱动电路，与所述信号处理模块相连。 

优选地，所述新能源发动机控制系统还包括与所述信号处理模块相连的掺烧使能开关、转速传感器、爆震传感器、排温传感器、替代燃料喷射装置、替代燃料传感器。 

优选地，所述替代燃料喷射装置包括喷嘴、或/和电控减压阀。 

优选地，所述替代燃料传感器包括液位传感器、或/和压力传感器。 

优选地，所述原燃料为柴油，原发动机控制器为柴油发动机控制器。 

优选地，所述替代燃料包括天然气、或乙醇。 

如上所述，本实用新型所述的新能源发动机控制系统，具有以下有益效果： 

本实用新型是一种新能源发动机控制系统电控开发平台，能够控制原油的喷射量，计算替代燃料的供给量，通过传感器闭环控制，最大限度的提高燃料替代率，并保障发动机的运行效率和安全；此外，本实用新型无需对发动机本体和原电控系统进行改动，能够方便的选择发动机的燃料模式，是代用燃料推广很好的应用平台。 

附图说明

图1显示为现有的柴油发动机掺烧气体燃料的控制系统的结构示意图。 

图2显示为本实用新型所述的新能源发动机控制系统的结构示意图。 

元件标号说明 

1      原发动机控制器； 

2      进气压力传感器； 

3      电子油门踏板； 

4      掺烧电控单元； 

41     第一继电器； 

42     第二继电器； 

43     第三继电器； 

44     信号处理模块； 

45     第一处理单元； 

46     第二处理单元； 

47     第三处理单元； 

451    进气压力信号采集电路； 

452    第一模式切换驱动电路； 

461    第一油门位置反馈信号输入采集电路； 

462    第二模式切换驱动电路； 

471    第二油门位置反馈信号输入采集电路； 

472    第三模式切换驱动电路； 

5      掺烧使能开关； 

6      转速传感器； 

7      爆震传感器； 

8      排温传感器； 

9      替代燃料喷射装置； 

10     替代燃料传感器。 

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。 

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。 

实施例 

本实施例提供一种新能源发动机控制系统，如图2所示，所述新能源发动机控制系统包括：原发动机控制器1、进气压力传感器2、电子油门踏板3、掺烧电控单元4。所述原发动机控制器1用以控制原燃料喷射量大小。所述进气压力传感器2用以感应进气压力，输出进气压力信号。所述电子油门踏板3用以输出2路油门位置反馈信号，通过改变加油量大小实现对速度的控制。所述掺烧电控单元4用以控制是否选择掺烧模式。利用掺烧电控单元对原发动机控制器的电子油门踏板信号和进气压力信号进行采集、旁路、模拟，实现对原油喷射量的控制。 

所述掺烧电控单元4包括第一继电器41、第二继电器42、第三继电器43、信号处理模块44、第一处理单元45、第二处理单元46、第三处理单元47。 

所述第一继电器41包括第1触点、第2触点、第3触点；所述第一继电器41的第1触点与所述进气压力传感器1相连；所述第一继电器的第3触点与所述原发动机控制器相连。 

所述第二继电器42包括第1触点、第2触点、第3触点；所述第二继电器42的第1触点与所述电子油门踏板3的一个信号输出端相连；所述第二继电器42的第3触点与所述原发动机控制器1相连。 

所述第三继电器43包括第1触点、第2触点、第3触点；所述第三继电器43的第1触点与所述电子油门踏板3的另一个信号输出端相连；所述第三继电器43的第3触点与所述原发动机控制器1相连。 

所述信号处理模块44与所述第一继电器41的第2触点、第二继电器42的第2触点、第三继电器43的第2触点分别相连。 

所述第一处理单元45包括进气压力信号采集电路451和第一模式切换驱动电路452；所述进气压力信号采集电路451的输入端与所述第一继电器41的第1触点相连，进气压力信号采集电路451的输出端与所述信号处理模块44相连；所述第一模式切换驱动电路452与所述信号处理模块44相连。 

具体地，所述进气压力信号采集电路451采集进气压力信号，信号处理模块44对所述进气压力信号进行处理，判断是否可以进行掺烧；若可以，则输出进气压力模拟信号；所述第一模式切换驱动电路452驱动原发动机控制器与第一继电器41的第2触点相连，使进气压力模拟信号进入到原发动机控制器的进气压力控制输入端。 

所述第二处理单元46包括第一油门位置反馈信号输入采集电路461、第二模式切换驱动电路462；所述第一油门位置反馈信号输入采集电路461的输入端与所述第二继电器42的第1触点相连，第一油门位置反馈信号输入采集电路461的输出端与所述信号处理模块44相连；所述第二模式切换驱动电路462与所述信号处理模块44相连。 

具体地，所述第一油门位置反馈信号输入采集电路461采集电子油门踏板3输出的第一路油门位置反馈信号，信号处理模块44对所述第一路油门位置反馈信号进行处理，判断是否可以进行掺烧；若可以，则输出第一路油门位置反馈模拟信号；所述第二模式切换驱动电路462驱动原发动机控制器与第二继电器42的第2触点相连，使第一路油门位置反馈模拟信号进入到原发动机控制器的第一油门位置控制输入端。 

所述第三处理单元47包括第二油门位置反馈信号输入采集电路471、第三模式切换驱动电路472；所述第二油门位置反馈信号输入采集电路471的输入端与所述第三继电器43的第1触点相连，第二油门位置反馈信号输入采集电路471的输出端与所述信号处理模块44相连；所述第三模式切换驱动电路472与所述信号处理模块44相连。 

具体地，所述第二油门位置反馈信号输入采集电路471采集电子油门踏板3输出的第二 路油门位置反馈信号，信号处理模块44对所述第二路油门位置反馈信号进行处理，判断是否可以进行掺烧；若可以，则输出第二路油门位置反馈模拟信号；所述第三模式切换驱动电路472驱动原发动机控制器与第三继电器43的第2触点相连，使第二路油门位置反馈模拟信号进入到原发动机控制器的第二油门位置控制输入端。 

所述新能源发动机控制系统还包括与所述信号处理模块44相连的掺烧使能开关5、转速传感器6、爆震传感器7、排温传感器8、替代燃料喷射装置9、替代燃料传感器10。 

具体地，所述替代燃料喷射装置9可采用喷嘴、或/和电控减压阀。所述替代燃料传感器10可采用液位传感器、或/和压力传感器。本实用新型通过加装转速传感器6、爆震传感器7、排温传感器8、替代燃料喷射装置9、替代燃料传感器10，实现对发动机的运行工况进行判断，并实时修正燃料替代率。 

本实用新型所述的新能源发动机控制系统可以工作在2个模式下：原油模式、掺烧模式。所述原燃料可采用但不限于柴油，原发动机控制器可为柴油发动机控制器。所述替代燃料可采用但不限于天然气、或乙醇。所述掺烧使能开关用于司机选择是否采用掺烧模式。继电器用于控制发动机进气压力信号和电子油门反馈信号；信号模拟模块用于在掺烧模式下模拟模拟进气压力信号和电子油门反馈信号。 

在原油模式下，继电器处于自由状态，进气压力信号和电子油门反馈信号直接进入原发动机控制器，发动机由原发动机控制器控制。 

掺烧模式下，继电器吸合，进气压力信号和电子油门反馈信号由掺烧控制器采集，掺烧控制器还采集其他一些传感器包括水温、转速、爆震、排温等信号，得出发动机的工作状态，经过信号处理模块的计算得到该状态下的燃料替代率，根据燃料替代率输出相关的进气压力模拟信号和电子油门反馈模拟信号，将模拟信号传送给原发动机控制器的进气压力信号和电子油门反馈信号输入端口，控制原油的喷射量；同时驱动控制替代燃料的喷射。在按照标定参数运行时，还要监控爆震传感器和排温传感器信号，如果出现爆震和排温超过额定限值，将逐步减小替代率，以保证发动机稳定工作。 

以柴油机为例，本实用新型可针对某一款电控柴油发动机，更改原发动机控制线路，截断电子油门踏板信号线（一根或两个）、进气压力信号（一根），将截断的信号线两端均连接到掺烧控制单元上，在发动机机体适当位置安装爆震传感器，信号接入掺烧控制单元；在排气管总管附近安装排温传感器；加装替代燃料注入装置和燃料选择按钮。发动机可以工作在两种模式下，纯柴油模式和自动模式，这个模式由燃料选择按钮确定。纯柴油模式下掺烧控制系统不工作，发动机工作在原工作状态。当工作在自动模式下时，掺烧控制单元会采集发 动机的传感器信号，来确定此刻发动机的工作状态并确定替代率。如发动机启动、怠速时替代率为零，此刻仅使用柴油作燃料；当发动机低负荷运行时，掺烧控制单元采集到油门位置信号和进气压力信号，输出模拟油门位置信号和进气压力信号输出给原柴油机控制器，原柴油机控制器将会按照掺烧控制单元意图调整燃油喷射量，使柴油喷射量足够引燃混合气，并产生维持发动机在该转速下零负荷运转功率；掺烧控制单元同时驱动替代燃料的注入量，提供发动机加载功率。具体的控制参数通过标定、计算得出，并根据采集的爆震传感器信号、排温信号等动态调整燃料注入量，既在出现爆震现象或排温超过额定值时降低替代率，是发动机工作在微爆震的临界状态。 

本实用新型公开的新能源发动机控制系统是一种新能源发动机控制系统电控开发平台，利用该平台能够控制原油的喷射量，计算替代燃料的供给量，通过传感器闭环控制，最大限度的提高燃料替代率，并保障发动机的运行效率和安全。本实用新型无需对发动机本体和原电控系统进行改动，能够方便的选择发动机的燃料模式，是代用燃料推广很好的应用平台。 

本实用新型考虑了供给便利和节能环保两个方面，能够不改变原有发动机本体，不需对燃料做特殊处理，直接使用，燃料获取方便；可灵活切换单烧、掺烧状态；通过掺烧电控单元实现了对原油喷射量和替代燃料供给量的控制。本实用新型还可以在外部装置失效的情况下能够保证原油机的正常运行。 

本实用新型能够有效控制电控原油机燃油的喷射量，计算替代燃料的供给量，最大限度的提高燃料替代率，通过转速传感器、冷却液温度传感器、爆震传感器和排温传感器实时监控发动机工作状况，实时调整燃料替代率，保障了发动机的运行效率和安全。 

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。 

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。 

Claims (8)

1.一种新能源发动机控制系统，其特征在于，所述新能源发动机控制系统包括： 

用以控制原燃料喷射量大小的原发动机控制器； 

进气压力传感器； 

电子油门踏板； 

用以控制是否选择掺烧模式的掺烧电控单元；所述掺烧电控单元包括： 

第一继电器，包括第1触点、第2触点、第3触点；所述第一继电器的第1触点与所述进气压力传感器相连；所述第一继电器的第3触点与所述原发动机控制器相连； 

第二继电器，包括第1触点、第2触点、第3触点；所述第二继电器的第1触点与所述电子油门踏板的一个信号输出端相连；所述第二继电器的第3触点与所述原发动机控制器相连； 

第三继电器，包括第1触点、第2触点、第3触点；所述第三继电器的第1触点与所述电子油门踏板的另一个信号输出端相连；所述第三继电器的第3触点与所述原发动机控制器相连； 

信号处理模块，与所述第一继电器的第2触点、第二继电器的第2触点、第三继电器的第2触点分别相连。 

2.根据权利要求1所述的新能源发动机控制系统，其特征在于：所述掺烧电控单元还包括第一处理单元，所述第一处理单元包括： 

进气压力信号采集电路，其输入端与所述第一继电器的第1触点相连，输出端与所述信号处理模块相连； 

第一模式切换驱动电路，与所述信号处理模块相连。 

3.根据权利要求1所述的新能源发动机控制系统，其特征在于：所述掺烧电控单元还包括第二处理单元，所述第二处理单元包括： 

第一油门位置反馈信号输入采集电路，其输入端与所述第二继电器的第1触点相连，输出端与所述信号处理模块相连； 

第二模式切换驱动电路，与所述信号处理模块相连。 

4.根据权利要求1所述的新能源发动机控制系统，其特征在于：所述掺烧电控单元还包括第三处理单元，所述第三处理单元包括： 

第二油门位置反馈信号输入采集电路，其输入端与所述第三继电器的第1触点相连，输出端与所述信号处理模块相连； 

第三模式切换驱动电路，与所述信号处理模块相连。 

5.根据权利要求1所述的新能源发动机控制系统，其特征在于：所述新能源发动机控制系统还包括与所述信号处理模块相连的掺烧使能开关、转速传感器、爆震传感器、排温传感器、替代燃料喷射装置、替代燃料传感器。 

6.根据权利要求5所述的新能源发动机控制系统，其特征在于：所述替代燃料喷射装置包括喷嘴、或/和电控减压阀。 

7.根据权利要求5所述的新能源发动机控制系统，其特征在于：所述替代燃料传感器包括液位传感器、或/和压力传感器。 

8.根据权利要求1所述的新能源发动机控制系统，其特征在于：所述原燃料为柴油，原发动机控制器为柴油发动机控制器。 

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