雙燃料高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及雙燃料高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制器，有效解決設(shè)備復(fù)雜，成本高，功耗大，故障率高的問(wèn)題，其結(jié)構(gòu)是，信號(hào)處理器分別與凸輪的信號(hào)傳感器、可編程邏輯器、1-6缸的噴油器相連，可編程邏輯器與微控制器輸入端相連，微控制器的輸出端經(jīng)噴油器的控制器與1-6缸噴油器相連，噴油器的噴嘴上經(jīng)插口裝有噴嘴控制子模塊，噴嘴控制子模塊是，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的整流二極管端負(fù)極經(jīng)插口接噴油器，正極接第一、第二負(fù)載的一端，第一負(fù)載、第二負(fù)載的另一端分別接第三、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的整流二極管負(fù)端，第三、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的二極管正端并聯(lián)接第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的二極管負(fù)端，正端經(jīng)電阻接地，本發(fā)明性能穩(wěn)定可靠，控制精度高，節(jié)約能源。
【專利說(shuō)明】雙燃料高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電器，特別是一種雙燃料高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]雙燃料(柴油/天然氣)電噴柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的燃油控制裝置是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，直接影響到改裝的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)效益，目前對(duì)雙燃料電噴柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的燃油控制主要有以下幾種:
1.采用仿真信號(hào)來(lái)間接控制原車ECU減少脈寬；
2.采用完全屏蔽原車控油信號(hào)，自行控制噴油嘴；
3.采用單一電子開(kāi)關(guān)串入主回路直接斷路控制的方式。
[0003]這幾種在結(jié)構(gòu)上都有一定缺陷，第一種無(wú)法直接精確控制脈寬，系統(tǒng)復(fù)雜，替代率不高；第二種在雙燃料狀態(tài)下用模擬器替代噴油嘴，屏蔽原車控制信號(hào)，直接驅(qū)動(dòng)原車噴嘴，可以獨(dú)立控制脈寬，但硬件復(fù)雜，成本高，功耗大，故障率高；第三種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只能減小，但不能完全切斷預(yù)噴、后噴等多次噴射信號(hào)，否則會(huì)導(dǎo)致原車ECU報(bào)噴油器斷路故障停機(jī)，燃?xì)馓娲适艿较拗?，因此控制設(shè)備上的改進(jìn)和創(chuàng)新勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種雙燃料高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制器，可有效解決設(shè)備復(fù)雜，成本高，功耗大，故障率高，不能保證設(shè)備正常工作的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，該裝置包括有信號(hào)處理器(TMS320F)、可編程邏輯器(又稱可編程門陣列器，F(xiàn)PGA，可采用Altera生產(chǎn)的EPM7128S(PLCC84))、微控制器(又稱單片微型計(jì)算機(jī)，MCU，可采用DS89C430或8051)和噴油器，信號(hào)處理器分別與凸輪的信號(hào)傳感器、可編程邏輯器、1-6缸的噴油器相連，可編程邏輯器與微控制器輸入端相連，微控制器的輸出端經(jīng)噴油器的控制器與1-6缸噴油器相連，噴油器的噴嘴上經(jīng)插口(VBAT)裝有噴嘴控制子模塊，所述的噴嘴控制子模塊是由第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4構(gòu)成，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ql的整流二極管端負(fù)極經(jīng)插口(VBAT)接噴油器，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ql的整流二極管正極接第一負(fù)載L1、第二負(fù)載L2的一端，第一負(fù)載LI的另一端接第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3的整流二極管負(fù)端，第二負(fù)載L2的另一端接第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的二極管負(fù)端，第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的二極管正端并聯(lián)接第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2的二極管負(fù)端，第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2的二極管正端經(jīng)電阻Rl接地(GND)，信號(hào)處理器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波，限幅，整形，可編程邏輯器對(duì)1-6缸噴油信號(hào)進(jìn)行判別和測(cè)量，同時(shí)根據(jù)微控制器(MCU)發(fā)出控制計(jì)算斷油脈寬信號(hào)，并發(fā)給油量控制器，測(cè)量和控制都達(dá)到很高精度0.003ms，大大減少微控制器的運(yùn)算負(fù)擔(dān)和定時(shí)器高速高精度的要求。
[0006]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，新穎獨(dú)特，安裝使用方便，性能穩(wěn)定可靠，控制精度高，有效保證對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴的控制，節(jié)約能源，是雙燃料汽車設(shè)備上的創(chuàng)新，有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)連接框示圖。
[0008]圖2為本發(fā)明的噴嘴控制子模塊電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明。
[0010]由圖1、2所示，本發(fā)明包括有信號(hào)處理器(TMS320F)、可編程邏輯器(又稱可編程門陣列器，F(xiàn)PGA，可采用Altera生產(chǎn)的EPM7128S(PLCC84))、微控制器(又稱單片微型計(jì)算機(jī)，MCU，可采用DS89C430或8051)和噴油器，信號(hào)處理器分別與凸輪的信號(hào)傳感器、可編程邏輯器、1-6缸的噴油器相連，可編程邏輯器與微控制器輸入端相連，微控制器的輸出端經(jīng)噴油器的控制器與1-6缸噴油器相連，噴油器的噴嘴上經(jīng)插口(VBAT)裝有噴嘴控制子模塊，所述的噴嘴控制子模塊是由第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4構(gòu)成，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ql的整流二極管端負(fù)極經(jīng)插口(VBAT)接噴油器，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ql的整流二極管正極接第一負(fù)載L1、第二負(fù)載L2的一端，第一負(fù)載LI的另一端接第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3的整流二極管負(fù)端，第二負(fù)載L2的另一端接第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的二極管負(fù)端，第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的二極管正端并聯(lián)接第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2的二極管負(fù)端，第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2的二極管正端經(jīng)電阻Rl接地(GND)，信號(hào)處理器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波，限幅，整形，可編程邏輯器對(duì)1-6缸噴油信號(hào)進(jìn)行判別和測(cè)量，同時(shí)根據(jù)微控制器(MCU)發(fā)出控制計(jì)算斷油脈寬信號(hào)，并發(fā)給油量控制器，測(cè)量和控制都達(dá)到很高精度0.003ms，大大減少微控制器的運(yùn)算負(fù)擔(dān)和定時(shí)器高速高精度的要求。
[0011]為了保證作用效果，所述的第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2構(gòu)成高低位驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)噴嘴驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)；噴嘴控制子模塊中在柴油機(jī)噴嘴的低位處加入第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4,同時(shí)接入模擬的第一負(fù)載L1、第二負(fù)載L2,第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4 (MOSFET )控制邏輯相反，在第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3切斷回路時(shí)，第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4工作，回路切換到模擬的第一負(fù)載L1、第二負(fù)載L2上，通過(guò)控制第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的開(kāi)與關(guān)，進(jìn)而控制整個(gè)柴油控制系統(tǒng)的通與斷，達(dá)到精確控制噴油量的目的；所述的噴嘴控制子模塊在雙燃料下，對(duì)每個(gè)噴油信號(hào)都進(jìn)行斷油處理，在每個(gè)噴油信號(hào)的前部分是實(shí)際的噴油時(shí)間(有效噴油脈寬的時(shí)間)，也就是引燃柴油量的噴油時(shí)間；從斷油信號(hào)發(fā)出到高位的噴油信號(hào)結(jié)束這段時(shí)間為無(wú)效噴油時(shí)間，雖高位有信號(hào)指令，但斷油開(kāi)關(guān)關(guān)斷，與低位構(gòu)不成回路，柴油噴嘴停止工作；后面的無(wú)效噴油脈寬的時(shí)間按照相應(yīng)的比例換算成相對(duì)應(yīng)的燃?xì)饬?，補(bǔ)償原始噴油脈寬的能量損失，保證發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力正常；微控制器(運(yùn)算控制器)按照事先標(biāo)定的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在各工作狀態(tài)下的有效噴油脈寬所占原始噴油脈寬的比例，分別輸出到柴油噴嘴控制單元與天然氣噴嘴控制子模塊，即將相應(yīng)的天然氣量的噴射時(shí)間與噴射周期輸出到天然氣噴嘴控制子模塊，同時(shí)對(duì)柴油控制子模塊限制相應(yīng)的柴油噴射量。
[0012]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中的第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4未給出接線關(guān)系的管腳，其接線同現(xiàn)有車輛上的連接結(jié)構(gòu)相同。本發(fā)明中所用的部件均為現(xiàn)有產(chǎn)品，可編程邏輯器、微控制器、噴油控制器均為原車輛上的設(shè)備，本發(fā)明的貢獻(xiàn)在于，將這些部件經(jīng)科學(xué)的組合，并結(jié)合創(chuàng)新性的噴嘴控制子模塊構(gòu)成新型的雙燃料高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)雙燃料高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的控制。
[0013]本發(fā)明中所述的信號(hào)處理器、可編程邏輯器、微控制器、噴油器、信號(hào)傳感器均為公知技術(shù)，市售產(chǎn)品，所給出型號(hào)只是用于實(shí)施例，以說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但不是用于限制本發(fā)明的技術(shù)方案，因此，凡是采用等同或等效技術(shù)手段所作出的在本質(zhì)上與本發(fā)明相同的技術(shù)方案，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0014]由上述可以看出，本發(fā)明由油量檢測(cè)電路和控制裝置組成，噴油脈寬檢測(cè)主要由信號(hào)處理電路和可編程邏輯器件組成，信號(hào)處理主要是對(duì)脈寬信號(hào)進(jìn)行濾波，限幅，整形，可編程邏輯器件主要負(fù)責(zé)六缸信號(hào)的噴油信號(hào)的判別和測(cè)量，同時(shí)根據(jù)MCU發(fā)出控制MAP計(jì)算斷油脈寬信號(hào)，并發(fā)給油量控制電路。由于不需要MCU參與，測(cè)量和控制都可以達(dá)到很高精度，大大減少了主MCU的運(yùn)算負(fù)擔(dān)和必須擁有高速高精度定時(shí)器的要求。在一個(gè)工作循環(huán)中，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的每個(gè)缸各參與一次工作，每一缸的噴射脈寬也有所區(qū)別，所以需對(duì)各個(gè)缸分別進(jìn)行測(cè)量和斷油處理。
[0015]處理的流程如下:首先根據(jù)凸輪軸信號(hào)進(jìn)行判缸，既是判讀出當(dāng)前工作的氣缸，再根據(jù)凸輪軸相位計(jì)算上止點(diǎn)位置結(jié)合噴油提前角，從而確定捕捉到的脈寬是預(yù)噴、主噴還是后噴等噴射信號(hào)，對(duì)不同的噴射類型不同控制，當(dāng)計(jì)數(shù)器到達(dá)所標(biāo)定的引燃油量時(shí)，F(xiàn)PGA發(fā)出斷油信號(hào)，功率開(kāi)關(guān)管工作，使斷油開(kāi)關(guān)關(guān)斷，完成斷油任務(wù)。
[0016]噴油控制電路負(fù)責(zé)接收可編程邏輯器件發(fā)出的斷油指令，對(duì)柴油噴嘴的工作進(jìn)行限制；圖2為本發(fā)明控制裝置的柴油噴嘴控制子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。在原車的柴油控制系統(tǒng)中，功率管Ql與功率管Q2組成高低位驅(qū)動(dòng)柴油噴嘴，雙燃料柴油噴嘴控制子模塊在柴油噴嘴的低位加入功率管Q3和功率管Q4，同時(shí)加入模擬負(fù)載L1、L2，兩個(gè)功率管控制邏輯相反，在Q3管切斷回路是Q4管工作，回路切換到模擬負(fù)載上，通過(guò)控制功率管Q3，Q4的開(kāi)與關(guān)，進(jìn)而控制整個(gè)柴油控制系統(tǒng)的通與斷，達(dá)到精確控制噴油量的目的。由于功率管開(kāi)關(guān)速度很快，而且由于模擬負(fù)載和噴油嘴電阻，電感參數(shù)接近不會(huì)引起原車ECU對(duì)噴油回路的電流檢測(cè)異常而報(bào)噴油器斷路故障，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火停車。因此可以完全屏蔽預(yù)噴、后噴，使系統(tǒng)的油耗減少，替代率提高。
[0017]由上述可以清楚的看出，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效用于雙燃料柴油高壓共軌單點(diǎn)或多點(diǎn)順序噴射動(dòng)機(jī)上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制精確可靠，精確測(cè)量每缸的噴油脈寬，并根據(jù)需要設(shè)定的控制脈寬，直接控制每缸的噴油量，控制精度可達(dá)0.003ms，可以對(duì)高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)的多種噴射實(shí)現(xiàn)任意油量限制，以達(dá)到適量天然氣進(jìn)缸混合燃燒的目的。同時(shí)不會(huì)引起原車ECU檢測(cè)噴油器短路報(bào)故障，安裝使用方便，效果好，是雙燃料高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制器上的一大創(chuàng)新。
【權(quán)利要求】
1.一種雙燃料高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制器，包括有信號(hào)處理器、可編程邏輯器、微控制器和噴油器，其特征在于，信號(hào)處理器分別與凸輪的信號(hào)傳感器、可編程邏輯器、1-6缸的噴油器相連，可編程邏輯器與微控制器輸入端相連，微控制器的輸出端經(jīng)噴油器的控制器與1-6缸噴油器相連，噴油器的噴嘴上經(jīng)插口裝有噴嘴控制子模塊，所述的噴嘴控制子模塊是由第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q1)、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q2)、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q3)、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q4)構(gòu)成，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Ql)的整流二極管端負(fù)極經(jīng)插口接噴油器，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Ql)的整流二極管正極接第一負(fù)載(LI)、第二負(fù)載(L2)的一端，第一負(fù)載(LI)的另一端接第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q3)的整流二極管負(fù)端，第二負(fù)載(L2)的另一端接第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q4)的二極管負(fù)端，第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q3)、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q4)的二極管正端并聯(lián)接第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q2)的二極管負(fù)端，第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q2)的二極管正端經(jīng)電阻(Rl)接地，信號(hào)處理器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波，限幅，整形，可編程邏輯器對(duì)1-6缸噴油信號(hào)進(jìn)行判別和測(cè)量，同時(shí)根據(jù)微控制器發(fā)出控制計(jì)算斷油脈寬信號(hào)，并發(fā)給油量控制器，測(cè)量和控制都達(dá)到很高精度0.003ms,大大減少微控制器的運(yùn)算負(fù)擔(dān)和定時(shí)器高速高精度的要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燃料高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制器，其特征在于，所述的第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q1)、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q2)構(gòu)成高低位驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)噴嘴驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，噴嘴控制子模塊中在柴油機(jī)噴嘴的低位處加入第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q3)、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q4)，同時(shí)接入模擬的第一負(fù)載(LI)、第二負(fù)載(L2)，第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q3)、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q4)控制邏輯相反，在第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q3)切斷回路時(shí)，第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q4)工作，回路切換到模擬的第一負(fù)載(LI)、第二負(fù)載(L2)上，通過(guò)控制第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q3)、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Q4)的開(kāi)與關(guān)，進(jìn)而控制整個(gè)柴油控制系統(tǒng)的通與斷，達(dá)到精確控制噴油量的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燃料高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)燃油控制器，其特征在于，所述的噴嘴控制子模塊在雙燃料下，對(duì)每個(gè)噴油信號(hào)都進(jìn)行斷油處理，在每個(gè)噴油信號(hào)的前部分是實(shí)際的噴油時(shí)間，也就是引燃柴油量的噴油時(shí)間；從斷油信號(hào)發(fā)出到高位的噴油信號(hào)結(jié)束這段時(shí)間為無(wú)效噴油時(shí)間，雖高位有信號(hào)指令，但斷油開(kāi)關(guān)關(guān)斷，與低位構(gòu)不成回路，柴油噴嘴停止工作；后面的無(wú)效噴油脈寬的時(shí)間按照相應(yīng)的比例換算成相對(duì)應(yīng)的燃?xì)饬?，補(bǔ)償原始噴油脈寬的能量損失，保證發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力正常；微控制器按照事先標(biāo)定的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在各工作狀態(tài)下的有效噴油脈寬所占原始噴油脈寬的比例，分別輸出到柴油噴嘴控制單元與天然氣噴嘴控制子模塊，即將相應(yīng)的天然氣量的噴射時(shí)間與噴射周期輸出到天然氣噴嘴控制子模塊，同時(shí)對(duì)柴油控制子模塊限制相應(yīng)的柴油噴射量。
【文檔編號(hào)】F02D19/06GK103498731SQ201310502205
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】吳堅(jiān), 李勇 申請(qǐng)人:深圳市國(guó)炬天然氣汽車技術(shù)有限公司