專利名稱：柴油機/天然氣雙燃料發動機電控系統的制作方法
柴油機/天然氣雙燃料發動機電控系統技術領域
本發明設計發動機控制技術，特別涉及一種電控單體泵、共軌技術下的柴油/天 然氣雙燃料發動機油氣噴射控制的方法和裝置。
背景技術：
隨著石油資源的日趨緊張，世界燃油價格一再飆升，我國的石油價格也是一漲再 漲，以天然氣為代表的代用燃料的清潔能源柴油機的科學開發和成熟應用，可以有效降低 重卡的使用成本、緩解能源的短缺、解決排放污染等問題。在現有的柴油/天然氣雙燃料控 制技術中，通常是在柴油發動機及柴油控制系統的基礎上增設天然氣控制系統，引燃柴油 量的值是一個很重要的表定量、
引燃油量的控制大致有三種類型，即采用原柴油機的直列式噴油泵、小型高壓油 泵、電子泵噴嘴控制引燃油量。目前我國柴油機柴油供給系統多以機械控制為主，改造時柴 油機原機及供油系統沒有變動，僅增加了一套CNG供氣裝置，因此天然氣/柴油機雙燃料發 動機改造主要是天然氣供給系統的設計。雖然通過限制機械泵的噴油量可以達到限制引燃 噴油量的目的，但是由于噴油時刻不可調，使得發動機的性能不能優化，燃氣消耗率較高。
由上可見，使用機械泵不能優化噴油時刻及引燃噴射量，影響發動機運行的安全 性和穩定性，同時增加了燃料的消耗量和尾氣排放。發明內容
本發明針對傳統的柴油/天然氣雙燃料發動機油氣的控制方法和裝置無法對柴 油和天然氣的量及噴射時刻進行精確控制從而影響發動機運行的安全性和穩定性的問題， 提供一種雙燃料發動機油氣噴射控制的方法，能夠根據柴油發動機不同的工況精確控制柴 油與天然氣的噴射時刻及噴射持續期，從而保證雙燃料發動機的工作狀態安全平穩，降低 燃料消耗量，減少有害物質排放。本發明還涉及一種柴油/天然氣雙燃料發動機油氣比例 控制裝置。
本發明的技術方案如下
一種雙燃料發動機油氣噴射控制的方法，所述雙燃料發動機包括柴油發動機、柴 油控制系統和天然氣控制系統。其特征在于，該方法包括本雙燃料發動機控制系統是在保 留原機發動機控制系統的基礎上，增加一套柴油及燃氣控制單元。原機的各個信號(水溫， 增壓壓力及溫度，軌壓，等等)，被雙燃料控制系統和原機的電控系統共享。增加的雙燃料 控制單元可控制柴油噴射(柴油噴油器電磁閥控制)以及加裝的燃氣噴射系統(包括燃氣 噴嘴電磁閥控制、燃氣開關閥控制、燃氣液位、壓力和溫度監測等)，而原機的其他部件(如 軌壓、空氣系統(VGT、EGR等))仍由原機系統控制。原機的柴油噴射的控制權，通過外部的 繼電器進行切換，該繼電器由雙燃料控制系統控制。通過控制該繼電器可以獲得兩種分別 為純柴油狀態以及雙燃料狀態的工作模式。為保證在雙燃料狀態時原機控制系統正常工 作，通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴油噴射控制。雙燃料控制單元應能監控發動機各個參數，根據既定策略靈活選擇是否對柴油噴射系統和燃氣噴射 系統的控制。在不適合使用燃氣的情況下(如燃氣噴嘴斷路、傳感器失效等)，切斷燃氣噴 射，并將系統控制權歸還原機系統。若該系統完全失效，則整機的控制權自動移交給原機的 控制系統。
原柴油機的各個信號傳感器(水溫傳感器，增壓壓力、溫度傳感器，油軌壓力傳感 器，轉速傳感器，油門位置傳感器等)，可通過兩種方式被雙燃料控制系統和原機電控系統 共享。其一為分線方式，即原機的傳感器信號均通過并行的導線同時連接到原機ECU和雙 燃料E⑶。其二為雙燃料E⑶通過CAN總線從原機E⑶讀取。從而使得雙燃料控制系統獲 得原機各個傳感器信號。通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴 油噴射。在天然氣控制系統中設置天燃氣液位傳感器采集剩余天然氣量信號。
由雙燃料發動機電子控制單元(雙燃料ECU)根據采集到的發動機的各個傳感器 信號以及電源電壓信號，判定柴油發動機的工作狀態及進行故障診斷，所述工作狀態包括 柴油發動機的待機、暖機、常溫、高溫、勻速、加速、減速、怠速及電池饋電。
通過在天然氣控制系統中設置雙燃料轉換開關(模式繼電器)進行柴油/天然氣 雙燃料模式與純柴油模式的切換，可以獲得兩種狀態分別為純柴油狀態以及雙燃料狀態 的工作模式。
純柴油狀態，在該工作模式下，模式繼電器處于常開位置，原機控制系統的柴油噴 射控制單元與真實柴油噴嘴電磁閥相連，燃氣開關閥關閉，燃氣供應切斷，雙燃料控制單元 僅處于監控狀態，不進行任何噴射控制。此時發動機控制狀態與原機狀態相同。如圖2所/Jn ο
雙燃料狀態，在該狀態下，模式繼電器閉合，原機控制系統的柴油噴射控制單元與 模擬噴嘴電磁閥相連，而柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關時刻及開關持續期均由 雙燃料控制單元獨立控制。其控制狀態如圖3所示。該狀態下，在不同發動機工況下，柴油 與天然氣的噴射量及噴射時間由標定數據決定。
一種雙燃料發動機油氣噴射控制裝置，所述雙燃料發動機包括柴油發動機、柴油 控制系統和天然氣控制系統。其特征在于，本雙燃料發動機控制系統是在保留原機發動機 控制系統的基礎上，增加一套柴油/天然氣雙燃料控制系統。該系統主要四部分組成雙燃 料控制器(雙燃料ECU)、模式繼電器、模擬噴嘴電磁閥以及燃氣噴射系統。原機的各個信號 (水溫，增壓壓力及溫度，軌壓，等等)，被雙燃料控制系統和原機的電控系統共享。增加的 雙燃料控制單元可控制柴油噴射(柴油噴油器電磁閥控制)以及加裝的燃氣噴射系統(包 括燃氣噴嘴電磁閥控制、燃氣開關閥控制、燃氣液位、壓力和溫度監測等)，而原機的其他部 件(如軌壓、空氣系統(VGT、EGR等))仍由原機系統控制。原機的柴油噴射的控制權，通過 外部的模式繼電器進行切換，該繼電器由雙燃料控制系統控制。為保證雙燃料狀態時原機 控制系統正常工作，通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴油噴 射控制。通過控制模式繼電器可以獲得兩種分別為純柴油狀態以及雙燃料狀態的工作模 式。在純柴油模式下，模式繼電器處于常開狀態，原機ECU與真實柴油噴嘴電磁閥相連，柴 油噴射由原機ECU控制；在雙燃料模式下，模式繼電器處于閉合狀態，原機ECU與模擬噴嘴 電磁閥相連。而柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關時刻及開關持續期均由雙燃料控 制單元獨立控制。所述雙燃料ECU根據所接收的發動機運行信號以及天然氣液位信號，判定柴油發動機的工作狀態及進行故障診斷，按照標定的柴油發動機在各工作狀態下的柴油 噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關時刻及開關持續期，將柴油與天然氣的噴射控制信號 分別傳輸至柴油控制系統和天然氣控制系統。在不適合使用燃氣的情況下(如燃氣噴嘴斷 路、傳感器失效等)，切斷燃氣噴射，并將系統控制權歸還原機系統。若該系統完全失效，則 整機的控制權自動移交給原機的控制系統。
所述的發動機的運行信號為雙燃料ECU與原機ECU共享，包括冷卻水溫度、油門位 置、發動機轉速、凸輪軸轉角、曲軸轉角和進氣歧管壓力等信號。所述天然氣液位傳感器設 置于天然氣控制系統中。所述用于模擬柴油機噴油器電磁鐵特性的電磁鐵(模擬噴嘴電磁 閥)與模式繼電器常閉端相連。
所述信號采集模塊還包括在天然氣控制系統中設置雙燃料轉換開關以及電源電 壓傳感器。所述雙燃料轉換開關輸出雙燃料運行的手動控制指令信號并傳輸至雙燃料ECU， 所述雙燃料ECU根據接收的發動機運行信號，電源電壓信號，天然氣液位傳感器信號及雙 燃料運行的手動控制指令信號，判定柴油發動機的工作狀態及進行故障診斷，所述工作狀 態包括柴油發動機的待機、暖機、常溫、高溫、勻速、加速、減速、怠速及電池饋電。
所述雙燃料E⑶包括互相連接的信號處理單元以及邏輯控制器，還包括與邏輯控 制器相連的柴油噴嘴控制子模塊、天然氣噴嘴控制子模塊和繼電器驅動子模塊，所述信號 處理單元與信號采集模塊相連，所述柴油噴嘴控制子模塊與柴油控制系統中的柴油噴嘴相 連，所述天然氣噴嘴控制子模塊與天然氣控制系統中的天然氣噴嘴相連，所述繼電器驅動 子模塊與模式繼電器相連；
所述信號處理單元接收信號采集模塊輸出的信號，并將所述信號轉換成邏輯控制 器能識別并參與運算的信號；
所述邏輯控制器接收信號處理單元轉換的發動機運行信號，判定發動機的工作狀 態，并根據接收的數據計算當前工況下柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關時刻及開 關持續期，并將相應的天然氣量噴射的時間與噴射周期輸出到天然氣噴嘴控制子模塊，同 時對柴油噴嘴控制子模塊限制相應的柴油噴射量及噴射提前角；
所述柴油噴嘴控制子模塊，接收邏輯控制器的指令，并對柴油噴嘴的工作進行驅 動和限制；
所述天然氣噴嘴控制子模塊，接收邏輯控制器的指令，并對天然氣噴嘴的工作進 行驅動和停止。
所述繼電器驅動子模塊，接收邏輯控制器的指令，并對模式繼電器的工作進行驅 動和停止。
該裝置還包括故障指示燈，所述故障指示燈與雙燃料ECU相連，所述故障指示燈 接收雙燃料ECU的指令，控制故障指示燈閃爍的頻率。
本發明的技術效果如下
本發明涉及的柴油/天然氣雙燃料發動機的控制器及方法，是針對在原車柴油發 動機及柴油控制系統的基礎上加裝天然氣控制系統的雙燃料發動機，采用雙燃料發動機電 子控制單元(雙燃料ECU)根據采集到的發動機傳感器信號以及天然氣液位信號判定發動 機的工作狀態，按照標定的柴油發動機在各工作狀態下的柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁 閥的開關時刻及開關持續期，實現對柴油控制系統和天然氣控制系統分別控制。保證雙燃料發動機工作狀態安全平穩，降低燃料消耗量，減少尾氣排放。
本發明涉及的雙燃料發動機控制裝置，包括雙燃料控制器，模擬噴嘴電磁閥和模 式繼電器。雙燃料控制器包括信號采集單元和發動機電子控制單元(雙燃料ECU)，通過信 號采集模塊采集發動機各個傳感器的信號，并將采集到的這些信息及時準確的傳輸至雙燃 料ECU，雙燃料ECU根據接收的各采集信號，判定柴油發動機的工作狀態及進行故障診斷， 并根據實時采集的柴油發動機的運行工況信號，按照標定的柴油發動機在各工作狀態下的 柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關時刻及開關持續期，將柴油與天然氣的控制信號 分別傳輸至柴油控制系統和天然氣控制系統，最終由柴油控制系統的柴油噴油嘴噴油，天 然氣控制系統中的天然氣噴嘴噴氣。模擬噴嘴電磁閥模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于 接管原機柴油噴射，保證原機控制系統正常工作。雙燃料轉換開關采用觸點式按鍵，響應用 戶切換燃料請求。


圖1為雙燃料發動機控制系統流程示意圖
圖2為純柴油模式下的發動機控制系統結構示意圖
圖3為雙燃料模式下的發動機控制系統結構示意圖具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對 本發明進一步詳細說明。
本發明實施例提供一種雙燃料發動機油氣噴射控制的方法，所述雙燃料發動機包 括柴油發動機、柴油控制系統和天然氣控制系統。其特征在于，該方法包括本雙燃料發動 機控制系統是在保留原機發動機控制系統的基礎上，增加一套柴油及燃氣控制單元。原機 的各個信號(水溫，增壓壓力及溫度，軌壓，等等)，被雙燃料控制系統和原機的電控系統共 享。增加的雙燃料控制單元可控制柴油噴射(柴油噴油器電磁閥控制)以及加裝的燃氣噴 射系統(包括燃氣噴嘴電磁閥控制、燃氣開關閥控制、燃氣液位、壓力和溫度監測等)，而原 機的其他部件(如軌壓、空氣系統(VGT、EGR等))仍由原機系統控制。原機的柴油噴射的 控制權，通過外部的繼電器進行切換，該繼電器由雙燃料控制系統控制。通過控制該繼電器 可以獲得兩種分別為純柴油狀態以及雙燃料狀態的工作模式。為保證在雙燃料狀態時原 機控制系統正常工作，通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴油 噴射控制。雙燃料控制單元應能監控發動機各個參數，根據既定策略靈活選擇是否對柴油 噴射系統和燃氣噴射系統的控制。在不適合使用燃氣的情況下(如燃氣噴嘴斷路、傳感器 失效等)，切斷燃氣噴射，并將系統控制權歸還原機系統。若該系統完全失效，則整機的控制 權自動移交給原機的控制系統。控制方法包括雙燃料發動機電子控制單元(雙燃料ECU) 根據采集到的發動機的各個傳感器信號以及電源電壓信號，判定柴油發動機的工作狀態及 進行故障診斷，所述工作狀態包括柴油發動機的待機、暖機、常溫、高溫、勻速、加速、減速、 怠速及電池饋電。按照標定的柴油發動機在個工作狀態下的油氣噴射量及噴射提前角對柴 油與天然氣控制系統分別控制。該控制方法具體流程如圖1所示，包括
步驟101 :采集柴油發動機外圍傳感器的信號，包括柴油發動機水溫傳感器信號，天然氣液位傳感器信號，油門位置傳感器信號，電源電壓信號，轉速信號等，將采集到的信 號數據轉換成雙燃料發動機電子控制單元能識別的數據后，進行下一步驟。
步驟102 :將采集到的數據進行算法處理后，針對各種傳感器的硬件特性進行技 術分析處理，做出明確判斷，判定柴油發動機的工作狀態及進行故障診斷。
柴油發動機的水溫傳感器信號判斷水溫< 60°C，判斷柴油發動機處于暖機狀 態，此時雙燃料發動機控制器不工作，由原柴油機控制器控制柴油噴射。當水溫傳感器信號 > 90°C時，判斷柴油發動機處于高溫狀態，應適當減少氣體燃料的加入，或退出雙燃料工作 循環，以防止柴油發動機工作在高溫危險狀態，損壞發動機。在待機狀態時柴油發動機水溫 超過正常的發動機工作水溫范圍(-40-100°C)時，即判斷水溫傳感器失效，進入故障模式。
天然氣液位傳感器信號確定氣瓶的燃氣的存儲量。當液位傳感器信號低于O時， 及判斷液位傳感器失效，進入故障模式。
電源電壓傳感器信號判斷整車電池是否饋電，為整車電池充電，防止電池饋電造 成下次車輛啟動困難，車輛運行時用電器件工作在低電壓不正常狀態，也為控制用電執行 器件提供控制補償參數。
發動機是否故障，是，則將故障代碼發送給步驟105，同時直接進入步驟106的純 柴油模式；反之則進入下一步驟。
步驟103 :檢測柴油發動機當前轉速，判斷柴油發動機的運行狀態，柴油發動機的 轉速信號反映柴油發動機處于靜止、怠速等柴油發動機實際運行轉速的狀態。當發動機轉 速低于1000r/min的時候自動進入純柴油模式。
步驟104 :檢測雙燃料開關是否打開，若沒有則進入純柴油模式。
啟動雙燃料控制模式必須同時滿足1.柴油發動機運行正常，2.雙燃料轉換開關 開啟，3.發動機轉速高于1000r/min。如果其中一個不滿足則自動運行步驟106純柴油模 式；若滿足則執行控制燃油及天然氣噴射量和噴射提前角，執行步驟107.
步驟107 :根據雙燃料發動機的工作狀態，按照Map圖控制噴入發動機的柴油量與 天然氣量，在加入天然氣時要求過渡平穩，保證原車駕駛的舒適性。
本發明實施例還提供一種電控單體泵，電控泵噴嘴和共軌技術下的柴油/天然氣 雙燃料發動機油氣噴射控制的裝置，該雙燃料發動機包括柴油發動機、柴油控制系統和天 然氣控制系統。雙燃料發動機控制器通過對柴油發動機、柴油控制系統及天然氣控制系統 的控制來實現柴油發動機在不同工況下的柴油和天然氣量的精確控制，保證雙燃料發動 機工作狀態安全平穩。本發明的控制裝置的結構示意圖如圖3所示，包括相互連接的信號 采集模塊210和雙燃料發動機電子控制單元(雙燃料ECU) 240，雙燃料ECU分別于柴油控 制系統和天然氣控制系統相連。具體地信號采集模塊210采集通過分線方式與原柴油機 控制器共享冷卻水溫度，潤滑油溫度，油軌壓力，凸輪軸轉角，曲軸轉角，進氣歧管壓力，大 氣壓力等信號，同時監控電源電壓信號，還包括雙燃料轉換開關。雙燃料ECU240包括互相 連接的信號處理單元242及邏輯控制器241，還包括與邏輯控制器相連的柴油噴嘴噴射控 制單元243和天然氣噴嘴噴射控制單元244。信號處理單元與信號采集模塊內的各傳感器 相連，柴油噴嘴噴射控制單元243與柴油控制系統中的柴油噴嘴250相連，天然氣噴嘴噴射 控制單元244與天然氣控制系統中的天然氣噴嘴251相連，該控制裝置還包括故障指示燈 252，該指示燈與雙燃料E⑶中的邏輯控制器241相連。
信號采集模塊210，采集各傳感器檢測的信號并及時準確的發送到雙燃料 ECU240,雙燃料ECU根據接收到的電源電壓信號，發動機冷卻水溫信號，轉速信號，油門位 置信號等發動機運行工況信號及雙燃料運行的手動控制指令信號，經過信號處理單元242 處理后，變成邏輯控制器241能識別并參與運算的數據，邏輯控制器通過軟件算法，判定柴 油發動機的工作狀態，計算相應的柴油量與天然氣量，分別輸出到柴油噴嘴噴射控制單元 243與天然氣噴嘴噴射控制單元244，邏輯控制器能夠判斷發動機是否存在故障，是，則記 錄下故障信號，并按照標準的脈寬數和占空比輸出故障驅動信號至故障指示燈252。
雙燃料轉換開關223，設置在天然氣控制系統中，輸出(0-12V)的電壓信號，作為 雙燃料運行的手動控制指令信號；
天然氣液位傳感器221，為本發明裝置的新增器件，設置在天然氣控制系統中，實 時檢查天然氣的剩余量。
電源電壓傳感器222，為本發明裝置的新增器件，設置在天然氣控制系統中，實時 采集整車電源電壓信號，發送給信號處理單元242.
所述數據轉換單元242，接收信號采集模塊210的所有模擬信號或數字信號，轉換 成邏輯控制器241能參與運算的可識別信號；
邏輯控制器241，處于柴油/天然氣雙燃料時，接收信號處理單元242轉換的發動 機冷卻水溫信號，轉速信號，油門位置信號等發動機運行工況信號，判定柴油發動機的工作 狀態，按照標定數據計算發動機在各工作狀態下的油氣噴射量及噴射提前角。然后把相應 的天然氣噴射時間與噴射周期輸出到天然氣噴嘴控制單元244，同時對柴油噴射控制單元 243限制相應的柴油噴射量及噴射時間，如果運算結果不滿足雙燃料條件，則跳出雙燃料控 制，由原機ECU對柴油機進行控制，所述柴油噴嘴控制單元243，接收邏輯控制器241的指令，對柴油噴嘴250的工作進行 驅動和限制。
所述天然氣噴嘴控制單元244，接收邏輯控制器241的指令，對天然氣噴嘴251的 工作進行驅動和停止。
所述柴油控制系統中的柴油噴嘴250，接收雙燃料ECU中柴油噴嘴控制單元243的 指令，控制柴油噴射量及噴射提前角。
所述天然氣控制系統中的天然氣噴嘴251，接收雙燃料ECU中天然氣噴嘴控制單 元244的指令，控制天然氣噴射量。
所述故障指示燈252，接收邏輯控制器的指令，控制故障指示燈閃爍的頻率，明確 反映柴油發動機的故障點。
需要說明的是，本發明控制裝置的該實施例可以應用于電控單體泵，電控泵噴嘴 及高壓共軌結構的發動機，可以加入的天然氣類型包括CNG(壓縮天然氣)和LNG(液化天 然氣)。
由上述可見，本發明實施例中的電控單體泵、泵噴嘴、共軌技術下的柴油/天然氣 雙燃料發動機控制裝置，在原柴油發動機及柴油控制系統的基礎上加裝天然氣控制系統， 精確控制柴油發動機在不同工作狀態下的柴油和天然氣的噴射量及噴射時間，從而保證雙 燃料發動機工作狀態安全穩定，降低燃料消耗量，減少尾氣排放。
容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例，并非用于限定本發明的精神和保護范圍，任何熟悉本領域的技術人員所作出的等同變化或替換，都應視為涵蓋在本發明的 保護范圍之內。
權利要求
1.一種雙燃料發動機油氣噴射控制的方法，所述雙燃料發動機包括柴油發動機、柴油控制系統和天然氣控制系統，其特征在于，該方法包括本雙燃料發動機控制系統是在保留原機發動機電控系統的基礎上，增加一套柴油/燃氣雙燃料控制單元，原機的各個信號(水溫、增壓壓力及溫度、軌壓，等等)，被雙燃料控制系統和原機的電控系統共享，增加的雙燃料控制單元可控制柴油噴射(柴油噴油器電磁閥控制)以及加裝的燃氣噴射系統(包括燃氣噴嘴電磁閥控制、燃氣開關閥控制、燃氣液位、壓力和溫度監測等)，而原機的其他部件 (如軌壓、空氣系統(VGT、EGR等))仍由原機系統控制，原機的柴油噴射的控制權，通過外部的繼電器進行切換，該繼電器由雙燃料控制系統控制，通過控制該繼電器可以獲得兩種分別為純柴油狀態以及雙燃料狀態的工作模式，為保證在雙燃料狀態時原機控制系統正常工作，通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴油噴射控制，雙燃料控制單元應能監控發動機各個參數，根據既定策略靈活選擇是否對柴油噴射系統和燃氣噴射系統的控制，在不適合使用燃氣的情況下(如燃氣噴嘴斷路、傳感器失效等)，切斷燃氣噴射，并將系統控制權歸還原機系統，若該系統完全失效，則整機的控制權自動移交給原機的控制系統。
2.根據權利I所述的方法，其特征在于，原柴油機的各個信號傳感器(水溫傳感器、增壓壓力、溫度傳感器、油軌壓力傳感器、轉速傳感器、油門位置傳感器等)，可通過兩種方式被雙燃料控制系統和原機電控系統共享，其一為分線方式，即原機的傳感器信號均通過并行的導線同時連接到原機E⑶和雙燃料E⑶，其二為雙燃料E⑶通過CAN總線從原機E⑶讀取，從而，雙燃料控制系統可以獲得原機各個傳感器信號，通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴油噴射，在天然氣控制系統中設置天然氣液位傳感器采集剩余天然氣量信號。
3.根據權利2所述的方法，由雙燃料發動機電子控制單元(雙燃料ECU)根據采集到的發動機的各個傳感器信號以及電源電壓信號，判定柴油發動機的工作狀態及進行故障診斷，所述工作狀態包括柴油發動機的待機、暖機、常溫、高溫、勻速、加速、減速、怠速及電池 7電，等。
4.根據權利I所述的方法，其特征在于，通過在天然氣控制系統中設置雙燃料轉換開關(模式繼電器)進行柴油/天然氣雙燃料模式與純柴油模式的切換，可以獲得兩種狀態分別為純柴油狀態以及雙燃料狀態的工作模式。
5.根據權利I或4所述的方法，其特征在于，在純柴油狀態工作模式下，模式繼電器處于常開位置，原機控制系統的柴油噴射控制單元與真實柴油噴嘴電磁閥相連，燃氣開關閥關閉，燃氣供應切斷，雙燃料控制單元僅處于監控狀態，不進行任何噴射控制，此時發動機控制狀態與原機狀態相同，如圖2所示。
6.根據權利I或4所述的方法，其特征在于，在雙燃料狀態下，模式繼電器閉合，原機控制系統的柴油噴射控制單元與模擬噴嘴電磁閥相連，而柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關時刻及開關持續期均由雙燃料控制單元獨立控制，其控制狀態如圖3所示，該狀態下，在不同發動機工況下，柴油與天然氣的噴射量及噴射時間由標定數據決定。
7.一種雙燃料發動機油氣噴射控制裝置，所述雙燃料發動機包括柴油發動機、柴油控制系統和天然氣控制系統，其特征在于，本雙燃料發動機控制系統是在保留原機發動機控制系統的基礎上，增加一套柴油/天然氣雙燃料控制系統，該系統主要四部分組成雙燃料控制器(雙燃料ECU)、模式繼電器、模擬噴嘴電磁閥以及燃氣噴射系統，原機的各個信號 (水溫、增壓壓力及溫度、軌壓，等等)，被雙燃料控制系統和原機的電控系統共享，增加的雙燃料控制單元可控制柴油噴射(柴油噴油器電磁閥控制)以及加裝的燃氣噴射系統(包括燃氣噴嘴電磁閥控制、燃氣開關閥控制、燃氣液位、壓力和溫度監測等)，而原機的其他部件(如軌壓、空氣系統(VGT、EGR等))仍由原機系統控制，原機的柴油噴射的控制權，通過外部的模式繼電器進行切換，該繼電器由雙燃料控制系統控制，為保證雙燃料狀態時原機控制系統正常工作，通過特制電磁鐵模擬柴油機噴油器電磁鐵特性，用于接管原機柴油噴射控制，通過控制模式繼電器可以獲得兩種分別為純柴油狀態以及雙燃料狀態的工作模式，在純柴油模式下，模式繼電器處于常開狀態，原機ECU與真實柴油噴嘴電磁閥相連，柴油噴射由原機ECU控制；在雙燃料模式下，模式繼電器處于閉合狀態，原機ECU與模擬噴嘴電磁閥相連，而柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關時刻及開關持續期均由雙燃料控制單元獨立控制，所述雙燃料ECU根據所接收的發動機運行信號以及天然氣液位信號，判定柴油發動機的工作狀態及進行故障診斷，按照標定的柴油發動機在各工作狀態下的柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關時刻及開關持續期，將柴油與天然氣的噴射控制信號分別傳輸至柴油控制系統和天然氣控制系統，在不適合使用燃氣的情況下(如燃氣噴嘴斷路、傳感器失效等)，切斷燃氣噴射，并將系統控制權歸還原機系統，若該系統完全失效，則整機的控制權自動移交給原機的控制系統。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的發動機的運行信號為雙燃料ECU與原機ECU共享，包括冷卻水溫度、油門位置、發動機轉速、凸輪軸轉角、曲軸轉角和進氣歧管壓力等信號，所述天然氣液位傳感器設置于天然氣控制系統中，所述用于模擬柴油機噴油器電磁鐵特性的電磁鐵(模擬噴嘴電磁閥)與模式繼電器常閉端相連。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述信號采集模塊還包括在天然氣控制系統中設置雙燃料轉換開關以及電源電壓傳感器，所述雙燃料轉換開關輸出雙燃料運行的手動控制指令信號并傳輸至雙燃料ECU，所述雙燃料ECU根據接收的發動機運行信號，電源電壓信號，天然氣液位傳感器信號及雙燃料運行的手動控制指令信號，判定柴油發動機的工作狀態及進行故障診斷，所述工作狀態包括柴油發動機的待機、暖機、常溫、高溫、勻速、 加速、減速、怠速及電池饋電。
10.根據權利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述雙燃料ECU包括互相連接的信號處理單元以及邏輯控制器，還包括與邏輯控制器相連的柴油噴嘴控制子模塊、天然氣噴嘴控制子模塊和繼電器驅動子模塊，所述信號處理單元與信號采集模塊相連，所述柴油噴嘴控制子模塊與柴油控制系統中的柴油噴嘴相連，所述天然氣噴嘴控制子模塊與天然氣控制系統中的天然氣噴嘴相連，所述繼電器驅動子模塊與模式繼電器相連；所述信號處理單元接收信號采集模塊輸出的信號，并將所述信號轉換成邏輯控制器能識別并參與運算的信號；所述邏輯控制器接收信號處理單元轉換的發動機運行信號，判定發動機的工作狀態， 并根據接收的數據計算當前工況下柴油噴射電磁閥與燃氣噴射電磁閥的開關時刻及開關持續期，并將相應的天然氣量噴射的時間與噴射周期輸出到天然氣噴嘴控制子模塊，同時對柴油噴嘴控制子模塊限制相應的柴油噴射量及噴射提前角；所述柴油噴嘴控制子模塊，接收邏輯控制器的指令，并對柴油噴嘴的工作進行驅動和限制；所述天然氣噴嘴控制子模塊，接收邏輯控制器的指令，并對天然氣噴嘴的工作進行驅動和停止；所述繼電器驅動子模塊，接收邏輯控制器的指令，并對模式繼電器的工作進行驅動和停止。
11.根據權利要求10所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括故障指示燈，所述故障指示燈與雙燃料ECU相連，所述故障指示燈接收雙燃料ECU的指令，控制故障指示燈閃爍的頻率。
全文摘要
本發明公開了一種柴油/天然氣雙燃料發動機的控制方法和裝置。該方法包括在保留原機發動機控制系統的基礎上，增加一套柴油及燃氣控制單元。原機的各個傳感器信號被雙燃料控制系統和原機的電控系統共享。增加的雙燃料控制單元可控制柴油噴射以及加裝的燃氣噴射系統(包括燃氣噴嘴電磁閥控制、燃氣開關閥控制、燃氣液位或壓力監測等)，并處理同燃氣系統相關的信號。該控制系統能夠根據柴油發動機不同的工作狀態精確控制柴油噴射量及噴油時刻，同時能夠控制天然氣的噴射時刻及噴射持續期。從而保證雙燃料發動機安全平穩運行，減低燃料消耗，減少尾氣排放。
文檔編號F02D19/06GK103016168SQ201110291569
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月22日 優先權日2011年9月22日
發明者郝守剛, 李中, 李進 申請人:北京易控凌博汽車電子技術有限公司