CN207261113U - 发动机燃气喷射系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机燃气喷射系统，其通过获取汽油ECU送给汽油喷嘴的喷射时间，进而计算汽油的喷射量，然后计算出天然气的喷射量，由于天然气的喷射量与汽油喷射量同比例跟随，保证了切换到天然气燃烧模式时，各工况的燃烧空燃比与汽油模式下一致，汽油ECU的空燃比闭环控制系统会将空燃比闭环调整至目标空燃比，发动机排放性能不降低，燃烧可控；同时保证汽油ECU的相关空燃比、喷嘴自适应参数不会在燃烧天然气时发生改变，再次使用汽油时，发动机能稳定可靠的工作；另外，由于天然气的喷射量严格跟随汽油喷射量，保证了OBD相关诊断策略能够继续运行，使燃烧天然气时能够继续满足国家相关排放法规。

Description

发动机燃气喷射系统

技术领域

本实用新型涉及一种汽油天然气两用燃料发动机燃气喷射系统，属于发动机控制系统技术领域。

背景技术

对于从汽油发动机改装而来的汽油天然气两用燃料发动机，受限于改装成本及改装技术难度，在点火提前角的控制上，多采用一个俗称点火提前器的装置来截取原发动机曲轴信号，并输出一个经过相位偏移后的新的曲轴信号，汽油机ECU接收的是经过相位偏移后的曲轴信号，并以新的曲轴信号所识别的相位角度来执行点火，通过改变曲轴信号相位偏移的角度，即可改变汽油机实际的点火角度。

在天然气喷射量的控制上，一般采用两种方式，第一种是采用一个比例式混合器，此混合器串联在节气门后的进气管路上，根据发动机进气量的多少，以一个固定的空气量/燃气量比例，自动调节天然气的供应；第二种是燃气ECU通过一个进气温度压力传感器采集进气压力温度信号，再通过点火提前器获取当前转速信号，以此计算当前工况的发动机负荷，在通过截取原汽油ECU的氧传感器信号，以此来计算燃气喷射量，并驱动天然气喷嘴执行。

另外，由于天然气模式下并不需要汽油喷射，因此这两种改装方式下，均通过燃气ECU截断原汽油的喷嘴驱动信号，并返回一个模拟汽油喷嘴电气响应的电流信号，防止汽油ECU识别到喷嘴信号被截断而报错。这两种改装方式均不需要对原汽油ECU做任何更改，改装难度低，易于推广。

但是这两种改装方式均存在一问题，由于天然气喷射量与汽油喷射量没有任何关系，导致实际缸内的燃烧空燃比与原汽油燃烧空燃比出现偏差，影响发动机排放；同时也导致汽油ECU的OBD部分控制功能失效(比如三元催化器效率诊断)，导致车辆上故障灯点亮，影响司机驾驶感受。

因此，如果能提出一种汽油天然气两用燃料发动机燃气喷射系统及天然气喷射时间计算方法，使得天然气的喷射量与汽油喷射量存在同比例对应关系，这样，就能保证原汽油模式下的缸内燃烧空燃比，使得燃烧天然气时发动机排放性能不下降，同时汽油ECU中的OBD控制功能也不会失效，依然能够满足国家排放法规。

实用新型内容

本实用新型目的是提出一种汽油天然气两用燃料发动机燃气喷射系统，解决了上述技术问题。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种汽油天然气两用燃料发动机燃气喷射系统，其包括汽油ECU，天然气ECU，汽油喷嘴，燃气气轨，燃气温度压力传感器，天然气喷嘴和燃气喷射导管；

所述汽油ECU与所述天然气ECU通过汽油喷嘴驱动信号线连接；天然气ECU通过汽油喷嘴驱动信号线连接汽油喷嘴；

所述汽油ECU通过CAN线与天然气ECU连接，以向天然气ECU发送空燃比开环/闭环状态；

所述天然气喷嘴经天然气喷嘴驱动线连接至天然气ECU，所述天然气喷嘴与所述燃气气轨连通，而且还与燃气喷射导管连通，以将燃气气轨中的天然气通过燃气喷射导管喷入进气歧管；

所述燃气温度压力传感器安装于燃气气轨上，并信号连接于所述天然气ECU，用于实时采集燃气气轨里燃气温度与压力信号；并将该燃气温度与压力信号传输至所述天然气ECU。

可选的，所述汽油天然气两用燃料发动机燃气喷射系统还包括高压天然气储气瓶、高压天然气压力传感器、燃气滤清器、燃气减压器截止阀、燃气减压器参考压力导管和燃气减压器；

所述高压天然气储气瓶通过燃气滤清器连接于燃气减压器截止阀，而且所述高压天然气储气瓶与燃气滤清器连接的管路上设置有高压天然气压力传感器，所述高压天然气压力传感器信号连接于所述天然气ECU；

所述燃气减压器截止阀还连接于燃气减压器，所述燃气减压器与燃气气轨连通；所述燃气减压器上设置有燃气减压器参考压力导管。

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的汽油天然气两用燃料发动机燃气喷射系统，通过获取汽油ECU送给汽油喷嘴的喷射时间，进而知道了汽油的喷射量，然后基于“等空燃比”替换的原则计算出天然气的喷射量，由于天然气的喷射量与汽油喷射量同比例跟随，保证了切换到天然气燃烧模式时，各工况的燃烧空燃比与汽油模式下一致，汽油ECU的空燃比闭环控制系统会将空燃比闭环调整至目标空燃比，发动机排放性能不降低，燃烧可控；同时保证汽油ECU的相关空燃比、喷嘴自适应参数不会在燃烧天然气时发生改变，再次使用汽油时，发动机能稳定可靠的工作；另外，由于天然气的喷射量严格跟随汽油喷射量，保证了OBD相关诊断策略能够继续运行，使燃烧天然气时能够继续满足国家相关排放法规。

附图说明

图1为汽油天然气两用燃料发动机燃气喷射系统的系统结构图；

图中标记示意为：1-汽油ECU；2-天然气ECU；3-CAN线；4-汽油喷嘴驱动信号线；5-汽油喷嘴驱动信号线；6-汽油喷嘴；7-汽油燃油导轨；8-燃气气轨；9-燃气温度压力传感器；10-天然气喷嘴；11-燃气喷射导管；12-天然气喷嘴驱动线；13-燃气减压器；14-燃气减压器参考压力导管；15-燃气减压器截止阀；16-天燃气滤清器；17-高压天然气压力传感器；18-高压天然气储气瓶。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种汽油天然气两用燃料发动机燃气喷射系统，包括汽油ECU 1，天然气ECU 2，CAN线3，汽油喷嘴驱动信号线4，汽油喷嘴驱动信号线5，汽油喷嘴6，汽油燃油导轨7，燃气气轨8，燃气温度压力传感器9，天然气喷嘴10，燃气喷射导管11，天然气喷嘴驱动线12，燃气减压器13，燃气减压器参考压力导管14，燃气减压器截止阀15，天燃气滤清器16，高压天然气压力传感器17，高压天然气储气瓶18。

所述汽油ECU1与所述天然气ECU2通过汽油喷嘴驱动信号线4连接，汽油ECU向汽油喷嘴6发出的驱动信号先通过汽油喷嘴驱动信号线4发送至天然气ECU，天然气ECU通过汽油喷嘴驱动信号线5连接汽油喷嘴6。

所述汽油喷嘴6与汽油燃油导轨7连通，以将汽油燃油导轨7中的高压油喷射入气缸或者进气歧管。

天然气喷嘴10经天然气喷嘴驱动线12连接至天然气ECU，接收天然气ECU发出的驱动信号并执行，并通过燃气喷射导管11向各缸进气歧管里喷射适量的天然气；

汽油ECU通过CAN线以10ms为周期向天然气ECU发送空燃比开环/闭环状态，以便在汽油ECU处于空燃比闭环状态时，天然气ECU能够基于“等空燃比替换”原则计算天然气喷射量；而在汽油ECU处于空燃比开环状态时，能够基于发动机状态通过标定得到当前工况下的天然气喷射量；

储存在高压天然气储气瓶18里的高压天然气经天燃气滤清器16后连接至燃气减压器13，经燃气减压器13减压后的低压天然气被输送至燃气气轨8中，并通过天然气喷嘴10喷出后，经燃气导管11输送至各缸进气歧管中。

高压天然气压力传感器17安装于高压天然气储气瓶18与天燃气滤清器16之间的管路上，用于采集高压天然气储气瓶里的气体压力，燃气减压器参考压力导管14连接与发动机节气门后进气歧管上，用于根据进气歧管压力对燃气减压器13减压后的压力进行调整；

燃气温度压力传感器9安装于燃气气轨8上，用于以10ms为周期实时采集燃气气轨里燃气温度与压力信号；

在汽油燃烧模式时，汽油ECU向汽油喷嘴6发出的驱动信号传递给天然气ECU后，天然气ECU不经处理直接发送给汽油喷嘴6，天然气ECU此时的作用就相当于一个传递信号的导线；在天然气燃烧模式时，汽油ECU向汽油喷嘴6发出的驱动信号传递给天然气ECU后，天然气ECU并不通过汽油喷嘴驱动信号线5将驱动信号发送至汽油喷嘴6，而且截断了此驱动信号，同时通过硬件电路返回一个模拟汽油喷嘴6响应的电气信号，使汽油ECU不会诊断出汽油喷嘴6的开路电气故障。

天然气ECU在截断送往汽油喷嘴6的驱动信号时，通过采集驱动信号的电流波形，获取当前工况的汽油喷射时间，然后根据天然气与汽油的燃料成分差异，以及其他相关修正，计算出为获得同样缸内燃烧空燃比所需要的天然气的喷射时间，并送给天然气喷嘴10执行。

本实用新型的汽油天然气两用燃料发动机燃气喷射系统，通过获取汽油ECU送给汽油喷嘴的喷射时间，进而知道了汽油的喷射量，然后基于“等空燃比”替换的原则计算出天然气的喷射量，由于天然气的喷射量与汽油喷射量同比例跟随，保证了切换到天然气燃烧模式时，各工况的燃烧空燃比与汽油模式下一致，汽油ECU的空燃比闭环控制系统会将空燃比闭环调整至目标空燃比，发动机排放性能不降低，燃烧可控；同时保证汽油ECU的相关空燃比、喷嘴自适应参数不会在燃烧天然气时发生改变，再次使用汽油时，发动机能稳定可靠的工作；另外，由于天然气的喷射量严格跟随汽油喷射量，保证了OBD相关诊断策略能够继续运行，使燃烧天然气时能够继续满足国家相关排放法规。

实施例2

本实施例提供了一种汽油天然气两用燃料发动机天然气喷射量的计算方法，包括以下步骤：

S10、天然气ECU实时监测汽油喷嘴驱动电流波形，并计算出汽油喷嘴的驱动信号脉宽(以ms计)；

S20、结合汽油喷嘴流量特性(即线性特性)，汽油喷油压力信息，计算出汽油喷射量；

S30、当汽油ECU处于空燃比闭环控制状态时，根据汽油与天然气的当量空燃比特性，计算出“等空燃比替换”所需要的天然气喷射量(以mg计)；当汽油ECU处于空燃比开环控制状态时，则直接根据当前转速与汽油喷射量查表得到喷气量修正系数，用汽油喷射量乘以此修正系数，得到天然气喷射量，此修正系数可基于当前发动机状态(排温，燃烧稳定性)标定得到；

S40、根据步骤S30所计算的天然气喷射量，结合根据天然气喷嘴流量特性，天然气喷射温度及天然气喷射压力，以及天然气分压对进气量的修正系数(约0.9)计算出天然气喷嘴的喷射脉宽(以ms计)；

S50、如果当前处于天然气燃烧模式，则天然气ECU切断汽油喷嘴的汽油喷射驱动信号，并向汽油ECU反馈一个模拟汽油喷嘴响应的电气信号，防止汽油ECU识别到汽油喷嘴被切断而报开路故障；然后根据计算的天然气喷嘴喷射脉宽控制天然气喷嘴执行。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种汽油天然气两用燃料发动机燃气喷射系统，其特征在于，包括汽油ECU，天然气ECU，汽油喷嘴，燃气气轨，燃气温度压力传感器，天然气喷嘴和燃气喷射导管；

所述汽油ECU与所述天然气ECU通过汽油喷嘴驱动信号线连接；天然气ECU通过汽油喷嘴驱动信号线连接汽油喷嘴；

所述汽油ECU通过CAN线与天然气ECU连接，以向天然气ECU发送空燃比开环/闭环状态；

所述天然气喷嘴经天然气喷嘴驱动线连接至天然气ECU，所述天然气喷嘴与所述燃气气轨连通，而且还与燃气喷射导管连通，以将燃气气轨中的天然气通过燃气喷射导管喷入进气歧管；

所述燃气温度压力传感器安装于燃气气轨上，并信号连接于所述天然气ECU，用于实时采集燃气气轨里燃气温度与压力信号；并将该燃气温度与压力信号传输至所述天然气ECU。

2.根据权利要求1所述的汽油天然气两用燃料发动机燃气喷射系统，其特征在于，还包括高压天然气储气瓶、高压天然气压力传感器、燃气滤清器、燃气减压器截止阀、燃气减压器参考压力导管和燃气减压器；

所述高压天然气储气瓶通过燃气滤清器连接于燃气减压器截止阀，而且所述高压天然气储气瓶与燃气滤清器连接的管路上设置有高压天然气压力传感器，所述高压天然气压力传感器信号连接于所述天然气ECU；

所述燃气减压器截止阀还连接于燃气减压器，所述燃气减压器与燃气气轨连通；所述燃气减压器上设置有燃气减压器参考压力导管。