專利名稱：燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴射控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴射控制裝置。
背景技術(shù)：
天然氣汽車發(fā)展從上世紀(jì)30年代起，已有70多年的歷史，特別是經(jīng)過近些年的發(fā) 展，技術(shù)已非常成熟，先進(jìn)的電子技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)使天然氣汽車的安全性和控制性能 得到保證。目前，國外燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)已在廣泛應(yīng)用第三代的技術(shù)，第一代產(chǎn)品是機(jī)械式，第二 代屬于簡單閉環(huán)控制，第三代是采用電控噴射燃?xì)饧夹g(shù)。電控噴射燃?xì)庀到y(tǒng)采用高壓噴射， 通過節(jié)氣門傳感器，氣體流量傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器，水溫傳感器，進(jìn)氣溫度傳感器，壓力傳感 器和氧傳感器等經(jīng)過中央處理單元來控制點(diǎn)火、空燃比等。總的來說，國外的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術(shù)方面已走向成熟，相關(guān)測試設(shè)備完善。當(dāng)前，國外對更先進(jìn)的LNG (液化天然氣)缸內(nèi)直噴技術(shù)已得到小批試用，其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放俱佳，但其開發(fā)難度 大，費(fèi)用昂貴，成本也高。我國燃?xì)馄嚢l(fā)展始于50年代，即低壓天然氣汽車。80年代中、后期國內(nèi)大型汽 車廠和發(fā)動(dòng)機(jī)廠如東風(fēng)、解放、上柴、濰柴、玉柴不斷加大產(chǎn)品開發(fā)力度，相繼也開發(fā)出自己 的單燃料電控系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)大多屬第二代產(chǎn)品。2010年5月13至5月15日在北京展 覽的2010第十一屆中國國際天然氣汽車、加氣站、燃?xì)饧夹g(shù)設(shè)備展覽會(huì)上，我們所看到的 單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)上看，目前我國的發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)技術(shù)，還只能屬于二代半產(chǎn)品。 而一些被廠家自稱為第三代的，事實(shí)上是采用汽油機(jī)電噴控制系統(tǒng)加燃?xì)饷}寬自動(dòng)補(bǔ)償調(diào) 節(jié)裝置而以，并非是真正意義上的三代機(jī)。在傳統(tǒng)電控汽油噴射系統(tǒng)，影響汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的最主要因素是混合氣的空燃 比，理論上一公斤燃料完全燃燒時(shí)需要14.7公斤的空氣。這種空氣和燃料的比例稱為化 學(xué)當(dāng)量比(亦稱空燃比)。目前針對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)國外有很多專門用來開發(fā)EFI的智能開發(fā)軟 件平臺，國內(nèi)也有多家引進(jìn)，但由于天然氣、石油液化氣等燃料和汽油有著燃點(diǎn)、燃燒熱量、 燃燒速度等等諸多的不同因素，直接利用該平臺開發(fā)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴射控制軟件顯然 是不合適的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種能最優(yōu)化空燃比的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火 噴射控制裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴射控制裝 置，包括有電路板和安設(shè)于電路板上的CPU，其特征是所述電路板上設(shè)有分別與CPU電聯(lián) 接的主電源電路、六路高壓點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電路、發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸信號整形電路、發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪 軸信號整形電路、變速器檔位檢測電路、電子節(jié)氣門通訊及接口電路、標(biāo)定通訊接口電路和 A/D信號采樣電路，以及與A/D信號采樣電路電聯(lián)接的前寬域氧傳感器接口電路，還包括有 分別與A/D信號采樣電路電聯(lián)接的岐?dú)庵Ч軌毫鞲衅?、水溫傳感器、燃?xì)鈮毫鞲衅?、高壓瓶壓力傳感器、液化器液位傳感器和前氧傳感器。本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置為所述岐?dú)庵Ч軌毫鞲衅靼苍O(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)的岐?dú)庵Ч芴?并監(jiān)測岐?dú)庵Ч芴帀毫π盘枺疁貍鞲衅靼苍O(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)的出水口處并監(jiān)測出水口處溫度信 號，燃?xì)鈮毫鞲衅靼苍O(shè)于燃?xì)鈬娮焯幉⒈O(jiān)測燃?xì)鈬娮斐鰵饪谔帀毫π盘?，高壓瓶壓力?感器安設(shè)于高壓瓶處并監(jiān)測高壓瓶內(nèi)壓力信號，液化器液位傳感器安設(shè)于液化器處并監(jiān)測 液化器內(nèi)液位信號，前氧傳感器安設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管處并監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管處氧氣濃度信 號。采用上述技術(shù)方案，CPU作為系統(tǒng)信號處理和控制中心，根據(jù)各信號傳感器信號的 實(shí)時(shí)反饋和判別來控制燃?xì)饣旌虾突鸹ǘ〞r(shí)，并依據(jù)對燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的控制策略及各工況的 處理模式和方法，實(shí)時(shí)對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行最佳的閉環(huán)控制。當(dāng)各個(gè)傳感器獲得相應(yīng)的地速、發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、曲軸位置、空氣質(zhì)量、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、油門位置、油門的變化率、變速齒 輪、廢氣排放等模擬信號時(shí)，對各缸內(nèi)的燃?xì)饣旌下首龀上鄳?yīng)控制，并配合點(diǎn)火時(shí)間實(shí)現(xiàn)發(fā) 動(dòng)機(jī)閉環(huán)下的最佳工作效率。其中，電子節(jié)氣門通訊及接口電路是系統(tǒng)用來測量節(jié)氣門開 度和電子踏板位置的測控，以及系統(tǒng)對電子節(jié)氣門進(jìn)行在線標(biāo)定通訊用。本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置為所述電路板上還設(shè)有分別與CPU電聯(lián)接的副電源及控制 電路、復(fù)位電路、系統(tǒng)輔助電路、六路電流反饋監(jiān)測電路、燃?xì)忸A(yù)加熱驅(qū)動(dòng)電路、點(diǎn)火開關(guān)監(jiān) 測電路、防盜鎖監(jiān)測電路、控制器通訊接口電路，以及與A/D信號采樣電路電聯(lián)接的后寬域 氧傳感器接口電路，所述電子節(jié)氣門通訊及接口電路還與A/D信號采樣電路電聯(lián)接。采用上述技術(shù)方案，副電源及控制電路作用在于當(dāng)CPU在檢測到點(diǎn)火開關(guān)工作 時(shí)，開啟其他附屬電路的工作電源，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉時(shí)，關(guān)閉其他電路的電源，主要用來降 低系統(tǒng)非工作狀態(tài)下的電源能耗；復(fù)位電路保證CPU控制單元系統(tǒng)正常工作；系統(tǒng)輔助電 路是提供燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)供氣系統(tǒng)的控制電源，使系統(tǒng)具有發(fā)動(dòng)機(jī)意外熄火自動(dòng)切斷供氣系統(tǒng) 的功能；六路電流反饋監(jiān)測電路使系統(tǒng)對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行精確高能電子點(diǎn)火控制；燃?xì)忸A(yù)加熱 驅(qū)動(dòng)電路是針對單燃料燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)特有的冷啟動(dòng)困難的特點(diǎn)，而進(jìn)行燃?xì)鈫?dòng)前預(yù)加熱處 理；點(diǎn)火開關(guān)監(jiān)測電路是電控單元用來判定駕駛員對發(fā)動(dòng)機(jī)的有關(guān)操縱動(dòng)態(tài)，以及對發(fā)動(dòng) 機(jī)啟動(dòng)前、啟動(dòng)后、熄火前、以及意外熄火等狀態(tài)的相關(guān)處理；防盜鎖監(jiān)測電路是電控單元 預(yù)留的用來對發(fā)動(dòng)機(jī)可操控模式的判別；控制器通訊接口電路是系統(tǒng)和PC機(jī)通訊用來檢 測MCU的各工作狀態(tài)以及用來標(biāo)定燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)各工況下的噴氣脈寬和點(diǎn)火提前角等，以及 在線測量燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的各工作點(diǎn)的運(yùn)行情況和對發(fā)動(dòng)機(jī)的控制做出相應(yīng)的調(diào)整等；后寬域 氧傳感器接口電路是系統(tǒng)用來對發(fā)動(dòng)機(jī)排放的閉環(huán)氧氣濃度測控，從而實(shí)現(xiàn)對廢氣后處理 裝置的控制，降低廢氣中有害氣體的存在。本發(fā)明的再進(jìn)一步設(shè)置為所述CPU型號為MC9DSU8。采用上述技術(shù)方案，型號為MC9DSU8的CPU具有運(yùn)算速度快，存儲(chǔ)器容量大的特
點(diǎn)ο下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的原理框圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本實(shí)施例包括有電路板和安設(shè)于電路板上型號為MC9DSU8的CPU， 電路板上設(shè)有分別與CPU電聯(lián)接的主電源電路、副電源及控制電路、復(fù)位電路、系統(tǒng)輔助電 路、六路電流反饋監(jiān)測電路、六路高壓點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電路、六路噴氣嘴驅(qū)動(dòng)電路、燃?xì)忸A(yù)加 熱驅(qū)動(dòng)電路、曲軸信號整形電路、凸輪軸信號整形電路、變速器檔位檢測電路、點(diǎn)火開關(guān)監(jiān) 測電路、防盜鎖監(jiān)測電路、標(biāo)定通訊接口電路、控制器通訊接口電路、電子節(jié)氣門通訊及接 口電路和A/D信號采樣電路，電子節(jié)氣門通訊及接口電路還與A/D信號采樣電路電聯(lián)接， A/D信號采樣電路還與設(shè)于電路板上的前寬域氧傳感器接口電路和后寬域氧傳感器接口電 路。A/D信號采樣電路還電聯(lián)接有岐?dú)庵Ч軌毫鞲衅?、水溫傳感器、燃?xì)鈮毫鞲衅鳌⒏邏?瓶壓力傳感器、液化器液位傳感器、前氧傳感器和后氧傳感器，所述岐?dú)庵Ч軌毫鞲衅靼?設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)的岐?dú)庵Ч芴幉⒈O(jiān)測岐?dú)庵Ч芴帀毫π盘枺疁貍鞲衅靼苍O(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)的出水口 處并監(jiān)測出水口處溫度信號，燃?xì)鈮毫鞲衅靼苍O(shè)于燃?xì)鈬娮焯幉⒈O(jiān)測燃?xì)鈬娮斐鰵饪谔?壓力信號，高壓瓶壓力傳感器安設(shè)于高壓瓶處并監(jiān)測高壓瓶內(nèi)壓力信號，液化器液位傳感 器安設(shè)于液化器處并監(jiān)測液化器內(nèi)液位信號，前氧傳感器安設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管處并監(jiān)測發(fā) 動(dòng)機(jī)排氣管處氧氣濃度信號，后氧傳感器安設(shè)于尾氣后處理裝置的后方并監(jiān)測經(jīng)尾氣后處 理裝置后尾氣中氧氣濃度信號。上述與A/D信號采樣電路電聯(lián)接的傳感器將所采集到的信 息經(jīng)A/D信號采樣電路收集后傳送至CPU，然后經(jīng)CPU內(nèi)部相應(yīng)運(yùn)算處理后反饋給驅(qū)動(dòng)電路 板上的各個(gè)電路，從而實(shí)現(xiàn)燃?xì)饣旌虾忘c(diǎn)火定時(shí)的精密控制，最終獲得最佳的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī) 空燃比。本發(fā)明中，CPU作為系統(tǒng)信號處理和控制中心，根據(jù)各信號傳感器信號的實(shí)時(shí)反饋 和判別來控制燃?xì)饣旌虾突鸹ǘ〞r(shí)，并依據(jù)對燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的控制策略及各工況的處理模式 和方法，實(shí)時(shí)對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行最佳的閉環(huán)控制。當(dāng)各個(gè)傳感器獲得相應(yīng)的地速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、 曲軸位置、空氣質(zhì)量、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、油門位置、油門的變化率、變速齒輪、廢氣排 放等模擬信號時(shí)，對各缸內(nèi)的燃?xì)饣旌下首龀上鄳?yīng)控制，并配合點(diǎn)火時(shí)間實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)閉環(huán) 下的最佳工作效率。其中，電子節(jié)氣門通訊及接口電路是系統(tǒng)用來測量節(jié)氣門開度和電子 踏板位置的測控，以及系統(tǒng)對電子節(jié)氣門進(jìn)行在線標(biāo)定通訊用。其中，副電源及控制電路作 用在于當(dāng)CPU在檢測到點(diǎn)火開關(guān)工作時(shí)，開啟其他附屬電路的工作電源，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉 時(shí)，關(guān)閉其他電路的電源，主要用來降低系統(tǒng)非工作狀態(tài)下的電源能耗；復(fù)位電路保證CPU 控制單元系統(tǒng)正常工作；系統(tǒng)輔助電路是提供燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)供氣系統(tǒng)的控制電源，使系統(tǒng)具 有發(fā)動(dòng)機(jī)意外熄火自動(dòng)切斷供氣系統(tǒng)的功能；六路電流反饋監(jiān)測電路使系統(tǒng)對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行 精確高能電子點(diǎn)火控制；燃?xì)忸A(yù)加熱驅(qū)動(dòng)電路是針對單燃料燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)特有的冷啟動(dòng)困難 的特點(diǎn)，而進(jìn)行燃?xì)鈫?dòng)前預(yù)加熱處理；點(diǎn)火開關(guān)監(jiān)測電路是電控單元用來判定駕駛員對 發(fā)動(dòng)機(jī)的有關(guān)操縱動(dòng)態(tài)，以及對發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前、啟動(dòng)后、熄火前、以及意外熄火等狀態(tài)的相 關(guān)處理；防盜鎖監(jiān)測電路是電控單元預(yù)留的用來對發(fā)動(dòng)機(jī)可操控模式的判別；控制器通訊 接口電路是系統(tǒng)和PC機(jī)通訊用來檢測MCU的各工作狀態(tài)以及用來標(biāo)定燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)各工況 下的噴氣脈寬和點(diǎn)火提前角等，以及在線測量燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的各工作點(diǎn)的運(yùn)行情況和對發(fā)動(dòng) 機(jī)的控制做出相應(yīng)的調(diào)整等；后寬域氧傳感器接口電路是系統(tǒng)用來對發(fā)動(dòng)機(jī)排放的閉環(huán)氧 氣濃度測控，從而實(shí)現(xiàn)對廢氣后處理裝置的控制，降低廢氣中有害氣體的存在。本發(fā)明還可 以有其他實(shí)施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴射控制裝置，包括有電路板和安設(shè)于電路板上的CPU，其特 征是所述電路板上設(shè)有分別與CPU電聯(lián)接的主電源電路、六路高壓點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電路、發(fā) 動(dòng)機(jī)的曲軸信號整形電路、發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸信號整形電路、變速器檔位檢測電路、電子節(jié)氣 門通訊及接口電路、標(biāo)定通訊接口電路和A/D信號采樣電路，以及與A/D信號采樣電路電聯(lián) 接的前寬域氧傳感器接口電路，還包括有分別與A/D信號采樣電路電聯(lián)接的岐?dú)庵Ч軌毫?傳感器、水溫傳感器、燃?xì)鈮毫鞲衅鳌⒏邏浩繅毫鞲衅?、液化器液位傳感器和前氧傳感器?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴射控制裝置，其特征是所述岐?dú)庵Ч軌?力傳感器安設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)的岐?dú)庵Ч芴幉⒈O(jiān)測岐?dú)庵Ч芴帀毫π盘?，水溫傳感器安設(shè)于發(fā)動(dòng) 機(jī)的出水口處并監(jiān)測出水口處溫度信號，燃?xì)鈮毫鞲衅靼苍O(shè)于燃?xì)鈬娮焯幉⒈O(jiān)測燃?xì)鈬?嘴出氣口處壓力信號，高壓瓶壓力傳感器安設(shè)于高壓瓶處并監(jiān)測高壓瓶內(nèi)壓力信號，液化 器液位傳感器安設(shè)于液化器處并監(jiān)測液化器內(nèi)液位信號，前氧傳感器安設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管 處并監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管處氧氣濃度信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴射控制裝置，其特征是所述電路板 上還設(shè)有分別與CPU電聯(lián)接的副電源及控制電路、復(fù)位電路、系統(tǒng)輔助電路、六路電流反饋 監(jiān)測電路、燃?xì)忸A(yù)加熱驅(qū)動(dòng)電路、點(diǎn)火開關(guān)監(jiān)測電路、防盜鎖監(jiān)測電路、控制器通訊接口電 路，以及與A/D信號采樣電路電聯(lián)接的后寬域氧傳感器接口電路，所述電子節(jié)氣門通訊及 接口電路還與A/D信號采樣電路電聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴射控制裝置，其特征是所述CPU型 號為 MC9DSU8。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴射控制裝置，其特征是所述CPU型號為 MC9DS128。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能最優(yōu)化空燃比的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴射控制裝置，包括有電路板和安設(shè)于電路板上的CPU，電路板上設(shè)有分別與CPU電聯(lián)接的主電源電路、六路高壓點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電路、發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸信號整形電路、發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸信號整形電路、變速器檔位檢測電路、電子節(jié)氣門通訊及接口電路、標(biāo)定通訊接口電路和A/D信號采樣電路，以及與A/D信號采樣電路電聯(lián)接的前寬域氧傳感器接口電路，還包括有分別與A/D信號采樣電路電聯(lián)接的岐?dú)庵Ч軌毫鞲衅鳌⑺疁貍鞲衅?、燃?xì)鈮毫鞲衅?、高壓瓶壓力傳感器、液化器液位傳感器和前氧傳感器。采用上述技術(shù)方案，使得燃?xì)馐桨l(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比達(dá)到最優(yōu)化，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率，也降低了廢氣排放量。
文檔編號F02D19/02GK102121427SQ20111007176
公開日2011年7月13日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者李捷, 李未耘, 趙旭 申請人:溫州市氣動(dòng)元件廠