[实用新型]天然气CNG发动机控制系统

说明书

技术领域

天然气CNG发动机控制系统，属于汽车发动机控制领域。

背景技术

天然气CNG发动机与汽油发动机相比有如下不同点，一是天然气CNG是气体燃料，将占据空气进气量的一部分容积而造成发动机动力下降；二是天然气CNG燃料在供气过程中产生压力波动引发空燃比不稳；三是天然气CNG发动机工作在近稀燃状态，每一个混合比下都有最佳的点火提前角，由此造成点火正时因混合比的改变而改变。

对于天然气CNG发动机点火控制有2个基本要求，即(1)具有足够的能量产生足以击穿火花塞电极间隙的电压；(2)要有合理的点火正时(即点火提前角和点火闭合角)。其中，点火正时与发动机燃油经济性(热效率转化)、动力性(最大转矩)、排放(碳氢HC与氮氧化合物NO_X)密切相关，在控制时综合考虑这三方面的因素进行开环控制和闭环控制。开环控制是以预存最佳点火提前角对发动机进行控制，即预存三维点火脉谱MAP参数；发动机中央控制器ECU在查表确认脉谱MAP参数时有三个基本信号输入，即进气流量信号和节气门信号确定的发动机负荷信号、发动机转速信号和曲轴位置信号。控制时，控制系统根据转速与负荷信号查脉谱MAP表，再根据水温、进气温度、爆震、燃料特性、大气压力等进行修正，确定点火提前角的输出；闭环控制是利用爆震传感器的信号反馈对点火系统进行控制与调节，即通过提前或推迟点火正时控制发动机在爆燃界限的附近区域内工作。

上述控制方法虽然得到了较好的利用，但也看出，点火脉谱MAP参数对发动机的控制精度有着极大的影响；如果燃料的成份改变无法予先知道，混合比发生改变时，开环控制的精度会降低；脉谱MAP参数一经台架试验确定将控制发动机终身，虽然控制系统根据周围环境因素的变化作脉谱MAP进行了修正，但对于发动机本身因素改变和燃料成份改变未做任何修正。还存在下列问题：

(1)不同的发动机都有各自不同的点火脉谱MAP参数，同一型号发动机也不尽相同；按工况要求写入的点火脉谱MAP参数预存不变，仅按规定模型和环境改变进行修正无法满足特定发动机的控制精度。

(2)当发动机状态和燃料成份、混合比发生改变时，现有的闭环控制系统并没有采取措施给予修正；没有使系统适应条件变化并始终保持最优的性能指标；发动机未能达到合理、经济性地使用。

(3)闭环控制的时空度有限，在发动机运行过程中大部分时间都在开环控制中；而且开环控制的精度直接依赖于所设定的脉谱MAP参数和一些基准数据，当发动机长期运行引起性能改变时，闭环控制的目标将改变。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有控制方式存在的问题，提供一种可以根据使用环境、使用条件、操作条件等实时对发动机进行控制的天然气CNG发动机控制系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该天然气CNG发动机控制系统，其特征在于：包括微处理器、小脑关节控制器CMAC、铁电存储器、信号输入调理缓冲电路、CNG控制信号、电瓶电源检测及稳压电路、CAN、LIN通讯电路、大功率驱动电路、进气系统驱动、进气谐振控制、喷气驱动、喷气阀、点火模块驱动、CNG燃气点火、步进电机驱动、开关量驱动电路、控制各开关及阀、OBD系统状态指示，铁电存储器与小脑关节控制器CMAC互连，小脑关节控制器CMAC与微处理器互连，CNG控制信号通过信号输入调理缓冲电路与微处理器相连，电瓶电源检测及稳压电路与微处理器连接，CAN、LIN通讯电路与微处理器互连，微处理器通过大功率驱动电路分别与进气系统驱动、喷气驱动、点火模块驱动相连，进气系统驱动与进气谐振控制相连，喷气驱动与喷气阀相连，点火模块驱动与CNG燃气点火相连，微处理器与步进电机驱动相连，微处理器通过开关量驱动电路分别与控制各开关及阀、OBD系统状态指示相连。

CNG控制信号包括CNG模拟信号和CNG数字信号，其中CNG模拟信号主要包括进气压力/进气流量、大气压力信号、进气温度信号、冷却水温度信号、氧传感器信号、环境温度信号、爆震信号，CNG温度信号、CNG压力信号。

CNG数字信号主要包括曲轴位置信号、喷油脉宽信号、车速信号、空调请求信号、方向助力请求信号、空挡信号、大灯开关信号。

在天然气CNG燃料模式下，按控制策略，点火提前角相对于汽油时提前；CNG温度信号和CNG压力信号反映天然气CNG的供气情况，微处理器将根据该信号对进气密度和进气量进行调整；CNG液位信号反映气罐的天然气CNG量，微处理器根据其信号判定发动机工况。