專利名稱：用于液化石油氣噴射發(fā)動機(jī)的燃料噴射控制法和相關(guān)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于液化石油氣噴射(LPI)發(fā)動機(jī)的燃料噴射控制法。具體說，本發(fā)明用于在車輛啟動時計(jì)算液化石油氣(LPG)中丙烷含量比，并根據(jù)該計(jì)算值控制燃料噴射。
背景技術(shù)：
一般來說，存儲在LPG罐(也稱作bombe)中的LPG燃料，在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并在氣缸的混合箱中與外部空氣混合。然而，在以LPG作為燃料的LPI發(fā)動機(jī)中，燃料通過燃燒噴射器直接注入氣缸中。LPI發(fā)動機(jī)以它對燃料噴射的準(zhǔn)確控制逐漸被更多用戶應(yīng)用。
丙烷和丁烷是LPG中的主要成分?？紤]到嚴(yán)酷的季節(jié)條件，典型的LPG燃料中含有10-30％的丙烷。燃料噴射控制是通過根據(jù)上述典型LPG燃料繪制的燃料噴射控制圖來實(shí)現(xiàn)的。
預(yù)存了上述控制圖的發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)通過單獨(dú)的燃料壓力傳感器和燃料溫度傳感器來采集燃料噴射控制條件如燃料壓力和燃料溫度。
然而，傳統(tǒng)的LPG發(fā)動機(jī)有個缺陷，就是當(dāng)LPG以不同丙烷含量提供時，燃料噴射控制會實(shí)施不當(dāng)，導(dǎo)致車輛啟動劣化、燃料消耗增大、發(fā)動機(jī)功率輸出減小、有毒廢氣排放增加及類似問題。
另外一個缺陷是需要單獨(dú)的測量燃料壓力和燃料溫度的傳感器從而通過ECU控制燃料噴射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個實(shí)施方案用來計(jì)算車輛起步時LPG中的丙烷含量并根據(jù)所提供LPG的性質(zhì)(丙烷含量)來控制燃料噴射，從而改善了車輛起步、發(fā)動機(jī)功率輸出、燃料消耗并減少有毒廢氣。
提供一種用于LPI發(fā)動機(jī)的燃料噴射控制裝置從而進(jìn)行燃料噴射控制，而無需借助于給發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)提供燃料噴射控制條件的燃料壓力傳感器和燃料溫度傳感器。
用于液化石油氣噴射(LPI)發(fā)動機(jī)的燃料噴射控制法包括以下步驟檢測發(fā)動機(jī)是否啟動；如發(fā)動機(jī)已經(jīng)啟動，計(jì)算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm)增量和燃料溫度；根據(jù)計(jì)算的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量和燃料溫度，計(jì)算燃料壓力；根據(jù)計(jì)算的燃料溫度和燃料壓力，計(jì)算所提供液化石油氣(LPG)燃料中的丙烷含量；根據(jù)利用不同丙烷含量做出的函數(shù)圖控制燃料噴射時間和噴射周期。
用于液化石油氣噴射(LPI)發(fā)動機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備包括一個曲柄轉(zhuǎn)速傳感器或凸輪轉(zhuǎn)速傳感器，冷卻水溫度傳感器，空氣溫度傳感器和空氣量傳感器。發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)根據(jù)傳感器測量值和預(yù)先輸入的各種數(shù)據(jù)計(jì)算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量、所提供燃料的溫度和壓力，進(jìn)而計(jì)算燃料中的丙烷含量。ECU根據(jù)利用不同丙烷含量做出的函數(shù)圖來控制噴射器的驅(qū)動電路。噴射器根據(jù)噴射器驅(qū)動電路的操作來調(diào)整噴嘴的開關(guān)時間和周期從而噴射燃料。


為進(jìn)一步理解本發(fā)明的特性和目的，應(yīng)參照以下的

，其中圖1是反映發(fā)動機(jī)啟動時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm)和時間圖；圖2是LPG燃料的壓力(P)和溫度(T)圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的LPI發(fā)動機(jī)的燃料噴射控制法的控制流程圖；圖4是包括了存儲故障代碼和點(diǎn)亮報(bào)警燈的額外步驟的燃料噴射控制法的控制流程圖；
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的LPI發(fā)動機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備的簡單框圖；具體實(shí)施方式
以下將根據(jù)附圖對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
參照圖1，當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動時，轉(zhuǎn)速從固定狀態(tài)突然增加。而后發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以稍小程度連續(xù)增加并逐漸減小到穩(wěn)定的空載狀態(tài)。
發(fā)動機(jī)啟動時發(fā)動機(jī)的上述變化模式在各種情況下均相同。具體的說，發(fā)動機(jī)啟動時的轉(zhuǎn)速增量和燃料性質(zhì)相對應(yīng)。
發(fā)動機(jī)啟動時的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量用圖1中的斜率(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量(b)/單位時間(a))表示。也就是說，如果斜率用短劃線表示，LPG燃料由100％的丁烷(0％丙烷)組成。如果斜率用長短線表示，LPG燃料由70％丁烷和30％丙烷組成。因此，發(fā)動機(jī)啟動的轉(zhuǎn)速增量與LPG燃料中的丙烷成正比。
發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量用作實(shí)現(xiàn)所提供LPG燃料中的丙烷含量的因子。
為了計(jì)算LPG燃料中的丙烷含量，應(yīng)知道所提供LPG燃料的溫度和壓力。
一旦所提供燃料的溫度和壓力已知，則所提供燃料中丁烷和丙烷的組成比可根據(jù)圖2中LPG的壓力(P)-溫度(T)曲線得到，從而可以確定燃料中的丙烷含量。
LPG燃料中P-T圖以數(shù)據(jù)形式存儲在ECU中。
在通過LPG燃料的P-T圖數(shù)據(jù)得到所提供燃料的丙烷含量后，根據(jù)利用不同丙烷含量做出的函數(shù)圖進(jìn)行燃料噴射控制。
ECU預(yù)存儲了如上描述的函數(shù)圖，其中該函數(shù)圖預(yù)置了根據(jù)基線噴射時間時丙烷含量得到的適當(dāng)?shù)男Ｕ?校正因子)。校正量是通過對不同丙烷含量進(jìn)行反復(fù)測試得到的。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，ECU只預(yù)置了與10-30％丙烷含量相對應(yīng)的噴射控制函數(shù)圖。然而，本發(fā)明提供了與所有范圍丙烷含量(0-100％)相對應(yīng)的函數(shù)圖。
參照圖3，將詳細(xì)描述本發(fā)明一個實(shí)施方式的LPI發(fā)動機(jī)的燃料噴射控制法的每一步驟。
由于本發(fā)明的運(yùn)行與發(fā)動機(jī)的啟動同時開始，ECU通過點(diǎn)火開關(guān)信號或類似信號來檢測發(fā)動機(jī)是否啟動。
如果發(fā)動機(jī)已經(jīng)啟動，ECU計(jì)算車輛啟動時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量和所提供燃料的溫度。
車輛啟動時的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量通過接收單位時間(例如1秒)內(nèi)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速值利用安裝在ECU上的計(jì)時器進(jìn)行計(jì)算，其中發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速值由曲柄轉(zhuǎn)速傳感器提供。
曲柄轉(zhuǎn)速傳感器可以由凸輪轉(zhuǎn)速傳感器替代，因?yàn)橥馆嗈D(zhuǎn)速檢測凸輪軸的轉(zhuǎn)速，該凸輪軸以與曲柄相關(guān)的恒定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。
ECU通過接收與燃料溫度相關(guān)的臨近條件如冷卻水溫度傳感器、空氣溫度傳感器、空氣量傳感器及類似物的測定值來計(jì)算燃料溫度。
也就是說，ECU中輸入了與根據(jù)冷卻水溫度、空氣溫度、空氣量及類似物得到的燃料溫度相關(guān)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)值通過重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到并以數(shù)據(jù)形式輸入到ECU中。
因此，本發(fā)明不需要單獨(dú)的用來測量燃料溫度的燃料溫度傳感器。
在計(jì)算了車輛啟動時的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量和燃料溫度后，可以計(jì)算出燃料壓力。所提供燃料的壓力是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量和燃料溫度的函數(shù)。對應(yīng)不同發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量和燃料溫度的燃料壓力值以數(shù)據(jù)形式輸入到ECU中。
因此，本發(fā)明也不需要單獨(dú)的用來測量燃料壓力的燃料壓力傳感器。
當(dāng)燃料壓力如上所述計(jì)算時，可以計(jì)算出所提供燃料的丙烷含量。在給出確定的燃料溫度和壓力后，丙烷和丁烷的組成比可以根據(jù)LPG燃料的P-T圖數(shù)據(jù)得到，因此可以得到燃料中丙烷含量。
在計(jì)算了丙烷含量后，根據(jù)利用不同丙烷含量做出的函數(shù)圖進(jìn)行燃料噴射控制。噴射時間和噴射周期是燃料噴射控制的參數(shù)。根據(jù)丙烷含量做出的每個函數(shù)圖中都輸入了最佳噴射時間和最佳噴射周期的數(shù)據(jù)。通過輸入最佳噴射時間和周期從而根據(jù)不同丙烷含量來產(chǎn)生最大發(fā)動機(jī)功率輸出，改進(jìn)燃料消耗并減少有害廢氣的排放(具體說，將校正因子設(shè)為常數(shù)，其中用基線噴射時間乘以該因子)。
一旦噴射時間和噴射周期根據(jù)對應(yīng)函數(shù)圖而確定，ECU通過控制噴射器的驅(qū)動電路來調(diào)整噴射器噴嘴的開關(guān)時間和周期，并實(shí)現(xiàn)最佳噴射控制。
因此，實(shí)現(xiàn)了不同丙烷含量的最佳燃燒，從而提高了發(fā)動機(jī)輸出功率，提高了燃料利用率，并減少了有毒廢氣的排放。
如圖4所示，在燃料壓力的計(jì)算步驟后，如果先前計(jì)算的燃料的溫度和壓力不在正常范圍內(nèi)，那么相關(guān)故障代碼將存儲在ECU中并點(diǎn)亮安裝在車廂內(nèi)的報(bào)警燈以使司機(jī)或服務(wù)人員注意到車輛的異常狀態(tài)。
正常范圍是通過將燃料溫度和壓力的最大和最小值預(yù)設(shè)在一定水平并通過將上述步驟中計(jì)算的燃料溫度和壓力值與預(yù)設(shè)值相比較在ECU中來確定的。
如果計(jì)算的燃料溫度和壓力在正常范圍內(nèi)，則刪除相關(guān)故障代碼并熄滅報(bào)警燈，以免車輛啟動時存儲故障代碼并點(diǎn)亮報(bào)警燈亮。
參照圖5，本發(fā)明設(shè)備組成如下。
曲柄轉(zhuǎn)速傳感器1或凸輪轉(zhuǎn)速傳感器2用于測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。冷卻水溫度傳感器3、空氣溫度傳感器4和空氣量傳感器5用于分別測量冷卻水溫度、空氣溫度和空氣量。ECU10通過安裝在ECU中的計(jì)時器和從曲柄轉(zhuǎn)速傳感器1與凸輪轉(zhuǎn)速傳感器2得到的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速值來計(jì)算車輛啟動時單位時間內(nèi)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量。在ECU10中輸入包括根據(jù)不同冷卻水溫度、空氣溫度、空氣量及類似物得到的燃料溫度值的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)通過重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到并輸入到ECU中，進(jìn)而由從冷卻水溫度傳感器3、空氣溫度傳感器4、和空氣量傳感器5得到的冷卻水溫度、空氣溫度、空氣量的值來計(jì)算所提供LPG燃料的溫度。在ECU10中輸入包括根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速增量和燃料溫度得到的燃料壓力值的數(shù)據(jù)從而根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量和燃料溫度計(jì)算LPG燃料的燃料壓力。在ECU10中輸入LPG燃料的P-T圖數(shù)據(jù)，從而通過計(jì)算的燃料壓力和燃料溫度計(jì)算燃料中的丙烷含量。在ECU10中輸入包括根據(jù)不同丙烷含量的確定的燃料噴射時間和燃料噴射周期的函數(shù)圖。ECU10中包含了噴射器的驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路由上述函數(shù)圖確定的燃料噴射時間和燃料噴射周期控制。噴射器20根據(jù)由ECU10控制的噴射器的驅(qū)動電路的操作來調(diào)整噴嘴的開關(guān)時間和周期從而噴射燃料。
因此，通過驅(qū)動噴射器實(shí)現(xiàn)了根據(jù)丙烷含量的最優(yōu)化噴射控制。
顯而易見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的一個優(yōu)點(diǎn)在于，根據(jù)所提供LPG的不同丙烷含量進(jìn)行燃料噴射控制，從而通過開發(fā)的燃燒函數(shù)改善車輛起步、提高發(fā)動機(jī)功率輸出和燃料消耗并減少有毒廢氣的排放。
另外一個改進(jìn)在于，本發(fā)明的燃料噴射控制設(shè)備不需要為ECU提供噴射控制條件的燃料壓力傳感器和燃料溫度傳感器，從而簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)并降低了工程費(fèi)用。
權(quán)利要求
1.一種用于液化石油氣噴射發(fā)動機(jī)的燃料噴射控制法，所述方法包括以下步驟檢測發(fā)動機(jī)是否啟動；如果發(fā)動機(jī)已經(jīng)啟動，計(jì)算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量和燃料溫度；根據(jù)計(jì)算的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量和燃料溫度，計(jì)算燃料壓力；根據(jù)計(jì)算的燃料溫度和燃料壓力，計(jì)算所提供液化石油氣燃料中的丙烷含量；和根據(jù)利用不同丙烷含量做出的函數(shù)圖控制燃料噴射時間和噴射周期。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量是通過單位時間內(nèi)曲柄轉(zhuǎn)速或凸輪轉(zhuǎn)速的增量來計(jì)算的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于燃料溫度是通過包括與所述燃料溫度有關(guān)的冷卻水溫度、空氣溫度和空氣量的數(shù)據(jù)計(jì)算得到的。
4.如權(quán)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過以數(shù)據(jù)形式輸入的LPG燃料的壓力-溫度圖計(jì)算得到的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用于LPI發(fā)動機(jī)的燃料噴射控制法還包括以下步驟如果所計(jì)算的燃料溫度和燃料壓力不在預(yù)定的最大值和最小值之間，則存儲相關(guān)故障代碼并點(diǎn)亮報(bào)警燈；和如果所述燃料溫度和燃料壓力在預(yù)定的范圍以內(nèi)且所述相關(guān)故障代碼已經(jīng)存儲，則刪除所述故障代碼并熄滅所述報(bào)警燈。
6.一種用于液化石油氣噴射發(fā)動機(jī)的燃料噴射控制設(shè)備，所述設(shè)備包括曲柄轉(zhuǎn)速傳感器或凸輪轉(zhuǎn)速傳感器；冷卻水溫度傳感器；空氣溫度傳感器；空氣量傳感器；發(fā)動機(jī)控制單元，其根據(jù)傳感器測量值和預(yù)先輸入的各種數(shù)據(jù)計(jì)算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量、所提供燃料的溫度和壓力進(jìn)而計(jì)算燃料中的丙烷含量，且其根據(jù)利用不同丙烷含量做出的函數(shù)圖來控制噴射器的驅(qū)動電路；和噴射器，其根據(jù)所述噴射器驅(qū)動電路的操作來調(diào)整噴嘴的開關(guān)時間和周期從而噴射燃料。
7.如權(quán)利要求6中所述設(shè)備，其特征在于所述發(fā)動機(jī)控制單元通過從曲柄轉(zhuǎn)速傳感器與凸輪轉(zhuǎn)速傳感器得到的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速值來計(jì)算車輛啟動時單位時間內(nèi)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量；根據(jù)不同冷卻水溫度、空氣溫度、空氣量及類似物得到燃料溫度值，由包括所述燃料溫度值的數(shù)據(jù)得到的冷卻水溫度、空氣溫度、空氣量的值來計(jì)算所提供LPG燃料的溫度；根據(jù)不同的上面計(jì)算的轉(zhuǎn)速增量和燃料溫度得到燃料壓力值，根據(jù)包括所述燃料壓力值的數(shù)據(jù)由發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量和燃料溫度計(jì)算所提供LPG燃料的燃料壓力；根據(jù)LPG燃料的P-T圖數(shù)據(jù)由計(jì)算的燃料壓力和燃料溫度計(jì)算燃料中的丙烷含量；輸入包括根據(jù)不同丙烷含量的確定的燃料噴射時間和燃料噴射周期的函數(shù)圖；和根據(jù)由所述函數(shù)圖確定的所述燃料噴射時間和燃料噴射周期控制所述噴射器的驅(qū)動電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于液化石油氣噴射(LPI)發(fā)動機(jī)的燃料噴射控制法及相關(guān)設(shè)備。本發(fā)明計(jì)算了發(fā)動機(jī)啟動時的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增量和燃料溫度，根據(jù)上述兩數(shù)值計(jì)算了燃料壓力，根據(jù)LPG的P－T圖中的燃料壓力和燃料溫度計(jì)算了所提供燃料中的丙烷含量，并控制通過利用不同丙烷含量做出的函數(shù)圖來控制燃料的噴射時間和噴射周期。因此，本發(fā)明根據(jù)所提供LPG中的丙烷含量進(jìn)行了燃料噴射控制，從而改善了車輛啟動、發(fā)動機(jī)的功率輸出、燃料消耗并減少了有毒廢氣的排放。本發(fā)明一個實(shí)施方式中的燃料噴射控制裝置不需要為發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)提供噴射控制條件的燃料壓力傳感器和燃料溫度傳感器，從而簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)并降低了工程費(fèi)用。
文檔編號F02D41/34GK1611757SQ200410081039
公開日2005年5月4日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月27日
發(fā)明者姜大振 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社