[發明專利]天然氣發動機ECU噴射裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201710899593.3
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107842445B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 隋建鵬;宋紅雨;劉鵬飛;孫鵬;張金鵬;王興武
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: F02M21/02
• 分類號: F02M21/02;F02D41/00;F02D41/32;F02D41/06
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

本發明公開了一種天然氣發動機ECU噴射裝置及控制方法，其包括天然氣發動機ECU、噴射電磁閥、車載電源和熔斷器；每個噴射電磁閥的第一端通過熔斷器連接車載電源，第二端連接天然氣發動機ECU；所述天然氣發動機ECU根據發動機的輸入條件，判斷是否為冷啟動工況；如果判定為冷啟動工況，則將噴射電磁閥驅動波形從正常波形模式切換到冷啟動波形模式；如果判定為不是冷啟動工況，則將噴射電磁閥驅動波形保持正常波形模式；在冷啟動波形模式下，通過提升噴射電磁閥驅動波形的峰值電流，提高噴射電磁閥開啟性能。當冷啟動結束后，噴射電磁閥驅動波形由冷啟動波形模式切換回正常波形模式，以保證不會因過大的驅動電流長時間流經噴射電磁閥而降低噴射電磁閥的使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種天然氣發動機ECU噴射裝置及控制方法，屬于天然氣發動機電子控制技術領域。

背景技術

在電控天然氣發動機噴射系統中，對噴射電磁閥的驅動和控制是實現天然氣發動機燃料噴射精確控制的基礎。噴射電磁閥承擔著燃氣的噴射控制功能，是發動機正常工作最核心的器件。噴射電磁閥的開啟和關閉動作是通過控制電磁閥驅動電流波形產生的電磁力實現的。這個過程涉及機、電、磁等因素相互作用的過程，使電磁閥銜鐵運動的機械能是由電磁力提供的，電磁力受控于驅動電流，而驅動電流又是由噴射模塊控制產生的。噴射電磁閥驅動電流波形分為2個階段，分別是開啟階段和保持階段，開啟階段以大電流使噴射電磁閥快速開啟，噴射電磁閥的開啟電流應保持在一個恒定的范圍內；保持階段以較小的電流保持電磁閥的開度，噴油器電磁閥的保持電流也保持在一個恒定的范圍內。

目前，為了實現噴射電磁閥驅動電流波形的靴型結構，國外廠商的天然氣發動機ECU噴射裝置多數采用專用芯片(簡稱ASIC)和外圍電路構建，例如羅伯特·博世有限公司使用的噴射專用芯片30520，采用硬件斬波方式實現上述驅動波形。國內廠商和高校多采用復雜可編程邏輯器件(簡稱CPLD，是一種通用的芯片)和外圍電路來構建，例如阿爾特拉公司的復雜可編程邏輯器件EPM1270T144A5。

對設計人員而言，兩種技術方案都存在一定的優缺點，采用專用芯片和外圍電路構建噴射模塊的方案其優點是：集成度高、保護功能比較完善，應用簡單方便、價格相對比較有優勢；其缺點是：這些專用芯片很少對外開放，對外開放的極少數專用芯片也是比較落后的，國外廠商已經應用很少、甚至淘汰的產品，與國外廠商正在量產的產品有較大的技術差距。除此之外，國內廠商在采購此類專用芯片時還會受采購數量的限制，導致國內設計人員不敢輕易使用此類專用芯片。采用復雜可編程邏輯器件和外圍電路來構建噴射模塊的方案，沒有了采購數量和應用條件的限制，但是其集成度低、模塊電路比較復雜、硬件設計成本高、電路的可靠性相對較低。

隨著天然氣發動機電控技術的發展，對天然氣發動機ECU噴射裝置提出了更高的需求，尤其是通過電控系統可以提升車輛的性能方面。天然氣發動機與汽油和柴油發動機相比不同的是：天然氣發動機的燃料是天然氣，天然氣內有水分存在，在天氣溫度較低時，車輛在停止狀態下，未進入氣缸的天然氣會殘留在發動機進氣道內，天然氣中的水分會在噴射電磁閥內形成冰阻現象，降低了噴射電磁閥開啟性能，導致在正常的噴射電磁閥驅動波形情況下，噴射電磁閥開啟困難甚至不能打開，具體表現為車輛冷啟動困難。所述的冷啟動困難是指天然氣汽車冷機啟動不容易啟動，而熱機啟動正常的現象。

為了提高在車輛冷啟動階段的噴射電磁閥開啟性能，需要在冷啟動階段，提升噴射電磁閥驅動波形的峰值電流，提高驅動力，從而提高噴射電磁閥的開啟性能。當車輛啟動結束后，噴射電磁閥驅動波形的峰值電流恢復到正常值，以保證不會因過大的驅動電流流經噴射電磁閥而降低噴射電磁閥的使用壽命。對于這樣的需求，基于專用芯片的噴射模塊技術方案，由于專用芯片具有驅動波形電流值可編程功能，所以微控制器可以通過串行外設接口(SPI)與專用芯片通信，調節驅動電流波形的峰值電流值。基于復雜可編程邏輯器件的噴射模塊，由于驅動電流比較判斷功能通過外部硬件電路實現，且只有一個固定的電路閾值，不具有驅動波形的峰值電流值可編程功能，所以不能實現此功能。

發明內容