專利名稱：單燃料lpg摩托車電控發(fā)動機(jī)的制作方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明屬于機(jī)動車發(fā)動機(jī)電控技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單燃料LPG摩托車電控發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)的摩托車發(fā)動機(jī)以四沖程汽油機(jī)為主，隨著國家排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，利用LPG等代用燃料以及發(fā)動機(jī)電噴技術(shù)成為解決摩托車排放的有效技術(shù)手段。但是應(yīng)用LPG存在下列問題1、由于LPG燃?xì)庠谶M(jìn)氣充量中占有一定的體積，使發(fā)動機(jī)充氣系數(shù)降低，造成發(fā)動機(jī)動力損失；2、LPG燃?xì)庵饻囟雀撸拱l(fā)動機(jī)冷起動困難；3、LPG火焰?zhèn)鞑ニ俣认鄬Ρ绕蜋C(jī)低，混合氣燃燒持續(xù)期延長，使LPG燃?xì)獍l(fā)動機(jī)后燃嚴(yán)重，造成排氣溫度較高。因此，在傳統(tǒng)摩托車汽油機(jī)上簡單應(yīng)用LPG作為代用燃料不能保證發(fā)動機(jī)的動力輸出，以及排放控制的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種單燃料LPG摩托車電控發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)可確保所需的動力輸出，且可有效地控制發(fā)動機(jī)尾氣中的CO、HC、NOX等有害成分。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種單燃料LPG摩托車電控發(fā)動機(jī)，包括由電控單元ECU、節(jié)氣門體組件(含電控噴氣閥和節(jié)氣門角度傳感器)、行程位置傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、缸體溫度傳感器、大氣壓力傳感器、同步基準(zhǔn)信號傳感器和安裝在排氣管上氧傳感器組成的電控閉環(huán)噴射系統(tǒng)，高能點火系統(tǒng)、高壓縮比燃燒室、三元催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于利用該電控閉環(huán)噴射系統(tǒng)、高能點火系統(tǒng)、高壓縮比燃燒室與溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥、電磁開關(guān)閥、LPG鋼瓶以及三元催化轉(zhuǎn)化器共同實現(xiàn)發(fā)動機(jī)的性能和排放要求；其中，LPG鋼瓶通過電磁開關(guān)閥與溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥的液態(tài)LPG入口連接，溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥的氣態(tài)LPG出口與噴氣閥連接，溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥的換熱介質(zhì)進(jìn)、出口與發(fā)動機(jī)的曲軸箱體連接；節(jié)氣門角度傳感器、行程位置傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、缸體溫度傳感器、大氣壓力傳感器和同步基準(zhǔn)信號傳感器的輸出信號輸入到電控單元ECU內(nèi)的單片機(jī)上，電控單元ECU的輸出端與電磁開關(guān)閥、電控噴氣閥和高能點火系統(tǒng)連接；溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥閥體內(nèi)部腔體為成“π”型通道結(jié)構(gòu)，且在通道附近設(shè)置PTC加熱單元，電控單元ECU根據(jù)輸入的缸體溫度信號啟動或關(guān)閉PTC加熱單元。
上述同步基準(zhǔn)信號為發(fā)動機(jī)磁電機(jī)的觸發(fā)線圈的輸出信號，其通過光電隔離電路和施密特濾波電路處理成方波信號進(jìn)入單片機(jī)；節(jié)氣門體組件的節(jié)氣門角度傳感器的輸出信號通過低通濾波電路的處理后輸入到單片機(jī)；其輸入信號發(fā)動機(jī)行程判斷信號來自行程位置傳感器，通過低通濾波電路處理后進(jìn)入單片機(jī)；進(jìn)氣和缸體溫度傳感器輸出的信號通過低通濾波電路組成的處理電路輸入到單片機(jī)；大氣壓力傳感器輸出的大氣壓力信號通過低通濾波電路處理作為修正參數(shù)信號進(jìn)入單片機(jī)；氧傳感器輸出的氧濃度信號通過信號放大和電壓變換電路處理進(jìn)入單片機(jī)；蓄電池電壓信號為模擬量信號，由低通濾波電路處理后，作為修正參數(shù)信號進(jìn)入單片機(jī)；單片機(jī)的數(shù)字量端口連接有由信號放大電路、光電隔離電路、功率驅(qū)動單元、釋放電路和兩套獨立的儲能放電點火模塊組成點火控制電路，該電路輸出可變點火提前角信號；單片機(jī)的數(shù)字輸出端輸出由信號放大和電壓變換電路和功率驅(qū)動電路處理輸出的電控噴氣閥驅(qū)動信號；單片機(jī)端口連接光電隔離電路和RS-232電平轉(zhuǎn)換電路，該電路輸出通訊信號；單片機(jī)的數(shù)字輸出端連接信號放大電路和發(fā)光二極管，它們輸出故障顯示信號。
本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明在發(fā)動機(jī)氣道形成合適空燃比的LPG可燃均質(zhì)混合氣。通過行程位置傳感器檢出發(fā)動機(jī)工作行程，確定電控噴氣閥的最佳啟噴時刻；通過溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥確保在任何環(huán)境溫度下提供壓力穩(wěn)定的氣態(tài)LPG。本發(fā)明可根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開啟角度計算輸出最佳的LPG噴射脈寬和點火提前角，并根據(jù)環(huán)境以及發(fā)動機(jī)溫度、大氣壓力、蓄電池電壓等參數(shù)進(jìn)行修正，以滿足發(fā)動機(jī)正常燃燒所需的LPG均質(zhì)混合氣和最佳的點火時刻；利用高能點火系統(tǒng)促進(jìn)LPG燃?xì)饣鸷说纳?，確保發(fā)動機(jī)冷起動點火成功，使LPG發(fā)動機(jī)燃燒充分；利用高壓縮比燃燒室強(qiáng)化LPG發(fā)動機(jī)的燃燒過程，補(bǔ)償因氣體燃料影響發(fā)動機(jī)進(jìn)氣充量而導(dǎo)致的動力損失；通過安裝在排氣管上的氧傳感器檢出尾氣中氧的濃度信號作為閉環(huán)回饋信號，判斷LPG可燃均質(zhì)混合氣的空燃比的濃稀，調(diào)整LPG的噴射脈寬使空燃比在1±0.03范圍內(nèi)，確保燃燒后尾氣中的有害成分CO、HC、NOX等通過三元催化劑的氧化還原催化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成CO2、H2O、N2等，可以大幅度地降低發(fā)動機(jī)的有害尾氣對環(huán)境的污染。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明電控單元ECU的電原理3為溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式如圖1所示1為LPG鋼瓶、2為電磁開關(guān)閥、3為LPG調(diào)壓閥、4為節(jié)氣門體組件、5為點火線圈、6為火花塞、7為噴氣閥、8為節(jié)氣門角度傳感器、9為空濾器、10為進(jìn)氣溫度傳感器、11為缸體溫度傳感器、12為氧傳感器、13為同步基準(zhǔn)信號傳感器、14為通訊接口、15為故障報警指示燈、16為電控單元ECU、17為大氣壓力傳感器、18為行程位置傳感器、19為三元催化器、20為蓄電池、21為鑰匙開關(guān)。
如圖1所示一種單燃料LPG摩托車電控發(fā)動機(jī)，利用由電控單元ECU16、節(jié)氣門體組件4(含電控噴氣閥和節(jié)氣門角度傳感器)、行程位置傳感器18、進(jìn)氣溫度傳感器10、缸體溫度傳感器11、大氣壓力傳感器17、同步基準(zhǔn)信號傳感器13(原發(fā)動機(jī)磁電機(jī)觸發(fā)線圈)和安裝在排氣管上的氧傳感器12組成電控閉環(huán)噴射系統(tǒng)，并與高能點火系統(tǒng)、高壓縮比燃燒室、溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥3、電磁開關(guān)閥2、LPG鋼瓶1和三元催化轉(zhuǎn)換器19共同組成本發(fā)動機(jī)。其中，節(jié)氣門角度傳感器、行程位置傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、缸體溫度傳感器、大氣壓力傳感器和同步基準(zhǔn)信號傳感器的輸出信號輸入到電控單元ECU內(nèi)的單片機(jī)上，電控單元ECU的輸出端與電磁開關(guān)閥2、電控噴氣閥7和高能點火系統(tǒng)連接，高能點火系統(tǒng)由點火線圈5和火花塞6組成；所述電磁開關(guān)閥2與鑰匙開關(guān)21連接。
如圖3所示溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥閥體內(nèi)部腔體為成“π”型通道結(jié)構(gòu)25，且在通道附近設(shè)置PTC加熱單元26，電控單元ECU根據(jù)輸入的缸體溫度信號啟動或關(guān)閉PTC加熱單元。閥體上設(shè)有換熱介質(zhì)進(jìn)、出口27、28、液態(tài)LPG入口29和氣態(tài)LPG出口30、壓力表接口31和換熱介質(zhì)流量調(diào)節(jié)口32。閥體上的換熱介質(zhì)進(jìn)、出口27、28與發(fā)動機(jī)曲軸箱體連接，液態(tài)LPG入口29通過上述電磁開關(guān)閥2與LPG鋼瓶連接，氣態(tài)LPG出口30與電控噴氣閥7連接；該調(diào)壓閥通過線束33連接電控單元ECU。該調(diào)壓閥利用摩托車發(fā)動機(jī)的冷卻水或機(jī)油作為換熱介質(zhì)，通過進(jìn)口27進(jìn)入、出口28流出，提供液態(tài)LPG汽化所需的汽化潛熱。調(diào)壓閥內(nèi)部腔體的“π”型結(jié)構(gòu)，增大液態(tài)LPG換熱時的接觸面積。根據(jù)缸體溫度傳感器檢出發(fā)動機(jī)的缸體溫度低于5℃時，ECU自動接通PTC加熱單元的電源，使其溫度迅速升至60℃，提供在低溫環(huán)境下，液態(tài)LPG所需的汽化潛熱。10分鐘后，自動關(guān)閉PTC加熱單元的電源。如果換熱介質(zhì)溫度過高(高于80℃)，還可通過換熱介質(zhì)流量調(diào)整口調(diào)整換熱通道的流通截面來調(diào)整介質(zhì)流量，調(diào)整方式為機(jī)械式或電磁閥控制，從而調(diào)整介質(zhì)的交換熱量。
如圖2所示所述的電控單元ECU，其輸入信號同步基準(zhǔn)信號來自發(fā)動機(jī)磁電機(jī)的觸發(fā)線圈，通過光電隔離電路和施密特濾波電路處理成方波信號進(jìn)入單片機(jī)；其輸入信號節(jié)氣門角度信號來自節(jié)氣門體組件的節(jié)氣門角度傳感器，通過低通濾波電路的處理；其輸入信號發(fā)動機(jī)行程判斷信號來自行程位置傳感器，通過低通濾波電路處理后進(jìn)入單片機(jī)；其輸入信號溫度信號來自進(jìn)氣和缸體溫度傳感器，通過由低通濾波電路組成的處理電路；其輸入信號大氣壓力信號來自大氣壓力傳感器，通過低通濾波電路處理作為修正參數(shù)信號；其輸入信號蓄電池20電壓信號為模擬量信號，由低通濾波電路處理后，作為修正參數(shù)信號進(jìn)入單片機(jī)；其輸入信號氧濃度信號來自氧傳感器，通過信號放大和電壓變換電路處理進(jìn)入單片機(jī)；其輸出信號LPG噴射脈寬信號來自單片機(jī)的數(shù)字量輸出端口，通過信號放大和電壓變換電路輸出、功率驅(qū)動單元組成的LPG噴射控制電路；其輸出信號可變點火提前角信號來自單片機(jī)的數(shù)字量端口，通過信號放大電路、光電隔離電路、功率驅(qū)動單元、釋放電路、兩套獨立的儲能放電點火模塊等組成點火控制電路；其輸出信號故障顯示信號來自單片機(jī)的數(shù)字輸出端，通過信號放大電路和發(fā)光二極管，由發(fā)光二極管的閃頻來判斷系統(tǒng)的故障類型；其輸出信號電磁開關(guān)閥驅(qū)動信號來自單片機(jī)的數(shù)字輸出端，通過信號放大和電壓變換電路和功率驅(qū)動電路處理輸出；其輸出信號通訊信號來自單片機(jī)的RXTX端口，通過光電隔離電路和RS-232電平轉(zhuǎn)換電路輸出。參見圖2。
高壓縮比燃燒室通過改變摩托車發(fā)動機(jī)球形燃燒室的曲率半徑來提高LPG電噴發(fā)動機(jī)的壓縮比，強(qiáng)化LPG發(fā)動機(jī)的燃燒過程，補(bǔ)償因氣體燃料影響發(fā)動機(jī)進(jìn)氣充量而導(dǎo)致的動力損失。
權(quán)利要求
1.一種單燃料LPG摩托車電控發(fā)動機(jī)，包括由電控單元ECU、節(jié)氣門體組件(含電控噴氣閥和節(jié)氣門角度傳感器)、行程位置傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、缸體溫度傳感器、大氣壓力傳感器、同步基準(zhǔn)信號傳感器和安裝在排氣管上氧傳感器組成的電控閉環(huán)噴射系統(tǒng)，高能點火系統(tǒng)、高壓縮比燃燒室、三元催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于利用該電控閉環(huán)噴射系統(tǒng)、高能點火系統(tǒng)、高壓縮比燃燒室與溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥、電磁開關(guān)閥、LPG鋼瓶以及三元催化轉(zhuǎn)化器共同實現(xiàn)發(fā)動機(jī)的性能和排放要求；其中，LPG鋼瓶通過電磁開關(guān)閥與溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥的液態(tài)LPG入口連接，溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥的氣態(tài)LPG出口與噴氣閥連接，溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥的換熱介質(zhì)進(jìn)、出口與發(fā)動機(jī)的曲軸箱體連接；節(jié)氣門角度傳感器、行程位置傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、缸體溫度傳感器、大氣壓力傳感器和同步基準(zhǔn)信號傳感器的輸出信號輸入到電控單元ECU內(nèi)的單片機(jī)上，電控單元ECU的輸出端與電磁開關(guān)閥、電控噴氣閥和高能點火系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單燃料LPG摩托車電控發(fā)動機(jī)，其特征在于上述溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥閥體內(nèi)部腔體為成“π”型通道結(jié)構(gòu)，且在通道附近設(shè)置PTC加熱單元，電控單元ECU根據(jù)輸入的缸體溫度信號啟動或關(guān)閉PTC加熱單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單燃料LPG摩托車電控發(fā)動機(jī)，其特征在于上述同步基準(zhǔn)信號為發(fā)動機(jī)磁電機(jī)的觸發(fā)線圈的輸出信號，其通過光電隔離電路和施密特濾波電路處理成方波信號進(jìn)入單片機(jī)；節(jié)氣門體組件的節(jié)氣門角度傳感器的輸出信號通過低通濾波電路的處理后輸入到單片機(jī)；其輸入信號發(fā)動機(jī)行程判斷信號來自行程位置傳感器，通過低通濾波電路處理后進(jìn)入單片機(jī)；進(jìn)氣和缸體溫度傳感器輸出的信號通過低通濾波電路組成的處理電路輸入到單片機(jī)；大氣壓力傳感器輸出的大氣壓力信號通過低通濾波電路處理作為修正參數(shù)信號進(jìn)入單片機(jī)；氧傳感器輸出的氧濃度信號通過信號放大和電壓變換電路處理進(jìn)入單片機(jī)；蓄電池電壓信號為模擬量信號，由低通濾波電路處理后，作為修正參數(shù)信號進(jìn)入單片機(jī)；單片機(jī)的數(shù)字量端口連接有由信號放大電路、光電隔離電路、功率驅(qū)動單元、釋放電路和兩套獨立的儲能放電點火模塊組成點火控制電路，該電路輸出可變點火提前角信號；單片機(jī)的數(shù)字輸出端輸出由信號放大和電壓變換電路和功率驅(qū)動電路處理輸出的電控噴氣閥驅(qū)動信號；單片機(jī)端口連接光電隔離電路和RS-232電平轉(zhuǎn)換電路，該電路輸出通訊信號；單片機(jī)的數(shù)字輸出端連接信號放大電路和發(fā)光二極管，它們輸出故障顯示信號。
全文摘要
一種單燃料LPG摩托車電控發(fā)動機(jī)，包括由電控單元ECU、節(jié)氣門體組件(含電控噴氣閥和節(jié)氣門角度傳感器)、行程位置傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、缸體溫度傳感器、大氣壓力傳感器、同步基準(zhǔn)信號傳感器和安裝在排氣管上氧傳感器組成的電控閉環(huán)噴射系統(tǒng)，高能點火系統(tǒng)、高壓縮比燃燒室、三元催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于利用該電控閉環(huán)噴射系統(tǒng)、高能點火系統(tǒng)、高壓縮比燃燒室與溫控預(yù)熱式LPG調(diào)壓閥、電磁開關(guān)閥、LPG鋼瓶以及三元催化轉(zhuǎn)化器共同實現(xiàn)發(fā)動機(jī)的性能和排放要求；本發(fā)明的優(yōu)點是可滿足發(fā)動機(jī)正常燃燒所需的LPG均質(zhì)混合氣和最佳的點火時刻；可確保所需的動力輸出，且可有效地控制發(fā)動機(jī)尾氣中的CO、HC、NO
文檔編號F02D43/00GK1796752SQ20041009397
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月20日
發(fā)明者胡春明, 謝輝, 劉娜, 周能輝, 王泰, 王偉生, 鄧志勇 申請人:天津內(nèi)燃機(jī)研究所, 重慶隆鑫工業(yè)(集團(tuán))有限公司