[发明专利]CNG发动机电控系统ECU设计

说明书

技术领域：

本发明涉及一种CNG发动机电控系统ECU设计，用于6缸CNG发动机的电子控制系统。

背景技术：

目前世界上使用天然气作为燃料的车种，其发动机有两种不同的控制策略，一种是采用当量燃烧，也就是在最佳化学当量条件下，空气与燃料以最适当的重量或体积混合比混合，进入引擎燃烧室中燃烧；另一种是稀薄燃烧，也就是供给的燃料量低于当量所需的范围。北美地区的CNG引擎制造厂皆是采用后者作为主要的燃烧策略。

稀薄燃烧的特性：

(1)可燃范围广：在燃烧室中，相对于当量±35％范围混合气均可以被点燃，因此将此应用在稀薄燃烧系统中。

(2)污染值最低：将燃气的比例控制在稀薄燃烧的范围，其所对应产生的废气曲线正好是落在HC曲线末端，CO、NOx显示最低的区域，因此所产生的CO、NOx十分有限，而在HC中(THC)，高达80％～90％属于甲烷类碳氢化合物，因此实际列入管制的非甲烷类碳氢化合物(NMHC)之值将会更低。

(3)加装涡轮增压：为因应稀薄燃烧所造成的马力损失，采用稀薄燃烧的CNG发动机均于进气歧管前加装涡轮增压器，以增加进气压力，提高发动机的输出马力。

(4)燃烧范围的控制：稀薄燃烧的范围大约是在λ＝1.1～1.35的范围，依照不同的行车模式进行变化，如果在燃料的控制上不得当，也就是燃料供应不足所需求量的5％以上，将造成熄火；而在高负载下，配合涡轮增压功效，若燃料供应超过需求量10％以上，活塞十分容易熔毁，因此燃料量的控制技术在稀薄燃烧的应用上是十分重要的一环。

(5)使用燃料较节省：由于使用稀薄燃烧技术，故燃料供应量较低，比当量燃烧方式，一段里程行驶下来，燃料的消耗量低，因此在同样条件下之续航力亦较为高。

与一般的CNG发动机相当，稀薄燃烧CNG引擎的作法系将空气与燃气进行充份混合后，再进入燃烧室中燃烧。燃烧产生的废气以含氧感知器进行侦测，以了解实际排放的结果，来提供回馈讯号给引擎的电子控制单元(ECU)进行判断与修正；因为天然气本身可燃范围广(9.5～11.1体积比)，因此ECU所控制的燃料量几乎在点火的临界点附近，比一般供应量要少，若其气品中甲烷成份低，也可以在氧传感器中得到回馈，以补充更多的燃气。一般发动机具有怠速旁通管路及发动机转速限制器的设计，

发明内容：

本发明的目的在于提供一种CNG发动机电控系统ECU设计，其用于6缸CNG发动机的电子控制系统，运行可靠，CNG电控系统采用电子节气门位于进气歧管前方，ECU根据油门踏板的位置及发动机状况下达指令，驱动电子节气门打开到一个固定的开度。

本发明的技术方案是这样实现的：一种CNG发动机电控系统ECU设计，其特征在于：由中央控制单元CPU、ECU电源模块、模拟量输入、数字量输入模块、电子节气门控制单元、氧传感器处理单元、点火系统模块、喷射模块；其中：模拟量输入模块、数字量输入模块、电子节气门控制单元、氧传感器处理单元将信息传输到中央控制单元CPU后，经中央控制单元CPU处理后对点火系统模块和喷射模块发出指令，使其喷油和点火.。

中央控制单元CPU采用FREESCALE的MPC555LMFZP40，工作频率40MHZ；电子节气门控制单元，根据节气门反馈的两路位置信号进行计算，驱动；模拟量输入采用13路模拟量输入，包括电压型信号模拟量、电阻型信号模拟量和热电偶信号输入；

开关量输入模块包括高端开关输入和低端开关输入；

氧传感器处理单元，采用BOSCH的加热型宽域氧传感器LSU4.9，要求ECU能够对该氧传感器进行调理，测量，诊断；

点火模块中的点火线圈直接设计位于火花塞上缘，采用恒流控制，驱动单元具有过温，过流，过压，短路自保护功能；

喷气系统采用峰值-保持型电流控制的6个喷射器组成，在每个喷射器上方安装电磁阀。

本发明的积极效果是其用于6缸CNG发动机的电子控制系统，运行可靠，ECU根据油门踏板的位置及进气歧管绝对压力传感器(MAP)、进气温度传感器(MAT)、发动机曲轴(转速)信号(CRANK)、冷却水温传感器、踏板传感器、节气门开启度传感器及机油压力传感器，发动机凸轮轴传感器，排气温度传感器，氧传感器，气体温度传感器等一系列传感器的信息对发动机下达指令，当发动机和ECU运转异常时故障讯号灯提醒司机注意；其采用一路CAN通讯和一路SAE J1939通讯，一路RS232通讯，一路K线诊断。

附图说明：