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油气两用燃料车点火线圈的燃气点火方法与流程

2022-02-22 17:59:25 来源:中国专利 TAG:
油气两用燃料车点火线圈的燃气点火方法
1.本发明涉及油气两用车点火技术领域,特别是油气两用燃料车点火线圈的燃气点火方法。


背景技术:

2.基于综合成本的原因,目前主流的油气两用燃料车技术方案是在汽油车(俗称原车)的基础上加装一套燃气控制系统,使油气两用燃料车能分别使用汽油和燃气行驶。
3.但由于汽油属液体燃料,天然气属气体燃料,燃烧特性不同,且在缸内的混合效果有差异,导致燃烧速度有差异,为了让燃料燃烧爆发时产生最大推力,得到最大经济性,故天然气点火时需要一个合适的点火时机(下称点火角)。
4.由于原车在出厂前已经匹配好了用汽油时的最佳点火角,但这个汽油的最佳点火角对天然气而言并不是最佳点火角;并且发动机构造的差异性,不同车不同发动机的最佳点火角也不同。
5.因此,现在大多油气两用车,是利用原车汽油控制电脑(简称ems)在计算最佳汽油点火角时会实用曲轴信号和凸轮轴信号,所以控制了曲轴信号就可以影响ems的角度计算,进而间接的影响ems控制点火线圈点火;即通过模拟一个相位和周期可控的曲轴信号将此信号传递给ems,不同工况给不同的相位信号,间接实现了燃气需要的不同角度。
6.但上述传统的通过模拟来实现燃气点火的方式,同时会影响汽油电脑误判凸轮轴,导致误报vvt故障和影响汽油喷油角,进而影响动力性、驾驶性、经济性和排放,且响应速度慢,容易发生振荡。
7.为此本公司现研发一油气两用燃料车点火线圈的燃气点火方法,不通过模拟的方式实现点火,而是通过计算让满足要求的缸进行直接点火。


技术实现要素:

8.本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供油气两用燃料车点火线圈的燃气点火方法,通过计算直接控制点火线圈,能随意调整点火角度而不影响ems的喷油和vvt功能,并能在所有工况实现天然气的最佳点火角,发挥天然气燃烧爆发时的最大推力;由于是直接计算控制点火线圈,所以它的响应速度比传统的软件模拟控制曲轴信号快,且没有振荡现象,进而动力性、经济性和排放更好。
9.本发明的目的通过以下技术方案来实现:油气两用燃料车点火线圈的燃气点火方法,其是ems通过采集各缸当前曲轴所处的基准角度,计算得到燃气点火时对应的曲轴角度,如果算出的某一燃气点火时对应的曲轴角度满足设定,则控制符合相应的缸进行点火,其具体实现步骤为:
10.s1、采集ems发出点火信号时的曲轴基准角度做为汽油相对点火角oiltap,同时得到汽油充磁时间oiligtime;
11.s2、通过标定的燃气相对点火角gastap,与汽车相对点火角oiltap,计算得到燃气目标点火角targettap;其中,燃气相对点火角gastap
‑‑
燃气点火时基于汽油相对点火角的
一个正负偏移的;燃气目标点火角targettap
‑‑
燃气进行点燃时对应曲轴的角度,也指燃气目标点火截止角;
12.s3、根据汽油充磁时间oiligtime、燃气充磁叠加时间gasigtime,计算得到最终目标充磁时间;将目标充磁时间通过换算得到目标充磁时间内曲轴转过的角度igtimetotap;其中,汽油充磁时间oiligtime
‑‑
通过采集得到;燃气充磁叠加时间gasigtime
‑‑
通过点火线圈功率的大小进行标定的;
13.s4、通过燃气目标点火角targettap、目标充磁时间内曲轴转过的角度igtimetotap,计算得到燃气目标点火起始角gastapst;其中,燃气目标点火起始角gastapst
‑‑
表示最终燃气点火时电磁线圈通电瞬间的曲轴角度;
14.s5、将燃气目标点火起始角gastapst及燃气目标点火角targettap通过曲轴掩码及时刻换算,得到两角度对应的点火起始曲轴掩码gas gearst及起始时的误差延时时间gastimest、点火截止曲轴掩码gasgearend及截止时的误差延时时间gatimeend;
15.s6、曲轴转动过程中,当曲轴掩码等于gas gearst时,燃气控制器延时gastimest后给点火线圈通电,即开始充磁;当曲轴掩码等于gas gearend时,燃气控制器延时gastimeend后断开点火线圈电源,即点火。
16.进一步地,所述的步骤s1中,汽油相对点火角及汽油充磁时间计算时:
17.s11、先将触发信号采集到的曲轴齿掩码,换算成对应的曲轴基准角度,计算公式为cpsangle=(cpsnum t/t)*φ;其中,cpsangle-触发信号时刻对应曲轴基准角度,即任意时刻的曲轴角度;cpsnum-曲轴位置传感器采集到的曲轴齿掩码;t-读取曲轴角度时刻曲轴所处的最近齿位置距离读时刻位置的时间;t-一个曲轴齿周期时间;φ-掩码角,每个曲轴齿代表的相位角度,即360
°
除以曲轴齿数目,该曲轴齿数目包括齿本身数目、缺齿数目;
18.s12、再采集汽油相对点火角及汽油充磁时间,汽油开始充磁时得到汽油开始充磁时刻t1,汽油结束充磁时刻得到时刻t2,t2时刻的曲轴基准角度cpsangle即为汽油相对点火角oiltap,t2减t1则为汽油充磁时间oiligtime,计算公式为oiltap=cpsangle;oiligtime=t2-t1。
19.进一步地,所述步骤s2中,燃气目标点火角计算时,其计算公式为targettap=oiltap gastap;其中,targettap
‑‑
燃气目标点火角,又称燃气目标点火截止角,是最终需要实现的点火角;oiltap
‑‑
汽油相对点火角,汽车出厂时已测定;gastap
‑‑
燃气相对点火角,是指燃气点火时基于汽油相对点火角的一个正负偏移,发动机出厂时经试验测定。
20.进一步地,所述的步骤s3中:
21.s31、目标充磁时间计算时,其计算公式为,目标充磁时间=汽油充磁时间 燃气充磁叠加时间;
22.其中,汽油充磁时间是通过ems采集得到的,燃气充磁叠加时间是由标定工程师根据不同车辆点火线圈功率大小给的;
23.s32、目标充磁时间内曲轴转过的角度的换算,其计算公式为igtimetotap=((oiligtime gasigtime)*φ)/t (((oiligtime gasigtime)%t)*φ)/t;
24.其中,igtimetotap
‑‑
目标充磁时间内曲轴转过的角度;oiligtime
‑‑
采集到的汽油充磁时间;gasigtime
‑‑
燃气充磁叠加时间,即燃气希望叠加的充磁时间;φ-掩码角;t
‑‑
一个曲轴齿周期时间;((oiligtime gasigtime)*φ)/t
‑‑
曲轴掩码对应的整数角度;
(((oiligtime gasigtime)%t)*φ)/t
‑‑
曲轴掩码对应的余数角度。
25.进一步地,所述的步骤s4中,燃气目标点火起始角的计算时,其计算公式为gastapst=targettap-igtimetotap;其中,gastapst
‑‑
燃气目标点火起始角;targettap
‑‑
燃气目标点火截止角;igtimetotap
‑‑
目标充磁时间内曲轴转过的角度。
26.进一步地,所述的步骤s5中,燃气目标点火起始角及截止角换算成点火时间信号时:
27.s51、计算燃气目标点火起始角对应的触发点火充磁或触发点火充磁延时的曲轴齿掩码gasgearst,计算公式为gas gearst=gastapst/φ;其中,gastapst
‑‑
燃气目标点火起始角;φ-掩码角;
28.s52、在计算目标点火起始角对应的曲轴齿掩码时,会产生余数,该余数表示曲轴齿与正确的位置角度还存在一定差值;并通过触发点火充磁延时来解决该差值,点火充磁延时gastimest的计算公式为gastimest=((gas tapst%φ)/φ)*t;其中,(gastapst%φ)/φ
‑‑
表示起始角掩码换算时余数差值对应的角度;
29.s53、计算燃气目标点火截止角对应的触发点火或触发点火延时的曲轴齿掩码gas gearend,计算公式为gas gearend=targettap/φ,其中,targettap
‑‑
表示燃气目标点火截止角;φ-掩码角;
30.s54、在计算目标点火截止角对应的触发点火或触发点火延时的曲轴齿掩码gas gearend时,会产生余数,该余数表示曲轴齿与正确的位置角度还存在一定差值;并通过触发对点火延时来解决该差值,该点火充磁延时的计算公式为gastimeend=((targettap%φ)/φ)*t;其中,targettap%φ)/φ
‑‑
表示截止角掩码换算时余数差值对应的角度。
31.进一步地,所述的曲轴齿掩码是指曲轴上每个齿对应的编码;所述掩码角,是指每个齿对应的角度。
32.需要说明的是,所述的曲轴齿掩码是指曲轴上每个齿对应的编码;所述掩码角,是指每个齿对应的角度。
33.从步骤s1至步骤s4,主要是为了所有缸曲轴所处角度对应的燃气目标点火初始角;若燃气目标点火初始角符合设定要求,则在步骤s5中计算出具体的点火时间,然后进行点火控制。
34.需要说明的是,发动机的缸在实际点火时,并不是活塞达到上止点才点火,而是有一个提前量,否则无法产生良好的推力,这个提前量通常是指发动机活塞距离上止点的距离,称为点火提前角,而本方案中不使用这个点火提前角,方案中的汽油相对点火角是指点火瞬间曲轴相对曲轴传感器位置的角度。
35.需要说明的是,汽油相对点火角是一个范围值,而不是一个定值,在这个范围内均能实现点火。
36.需要说明的是,当ems产生点火控制信号时,点火线圈需要一定的充磁时间,然后才能进行点火,因此通常需要将充磁时间内曲轴转过的角度纳入考虑,否则会出现很大误差。另外,在采集曲轴的角度时,通常是通过曲轴齿掩码来采集的,然后通过计算的方法获得实际的曲轴角度;但是可能出现曲轴齿掩码换算时,出现余数的情况,这是因为对应的曲轴齿与掩码要求的位置还存在一定误差,那么也需要通过点火充磁延时的方式来将该误差消除。
37.需要说明的是,本方案之所以要算出燃气目标点火起始角,是因为电磁线圈最终发出火花是在燃气目标点火截止角位置发出的,由于充磁时间等因素影响,需要在燃气目标点火截止角之前就已经进行上电了。上电的时机,即在燃气目标点火起始角位置进行的。
38.需要说明的是,本方案所述的点火,是指发动机工作过程中,控制火花塞点火的时机。
39.需要说明的是,点火截止曲轴掩码在点火时使用。
40.本发明具有以下优点:(1)通过计算来直接控制点火线圈,能够做到随意调整点火角度,而不影响ems的喷油和vvt功能,并能在所有工况实现天然气的最佳点火角,发挥天然气燃烧爆发时的最大推力;
41.另外,由于是直接计算控制点火线圈,所以它的响应速度比传统的软件模拟控制曲轴信号快,且没有振荡现象,进而动力性和经济性更好。
具体实施方式
42.下面对本发明做进一步的描述,但本发明的保护范围不局限于以下所述。
43.油气两用燃料车点火线圈的燃气点火方法,其是ems通过采集各缸汽油点火当前曲轴所处的基准角度,计算得到燃气点火时对应的曲轴角度,如果算出的某一燃气点火时对应的曲轴角度满足设定,则控制符合相应的缸进行点火,其具体实现步骤为:
44.s1、采集ems发出点火信号时的曲轴基准角度做为汽油相对点火角oiltap,同时计算得到汽油充磁时间oiligtime;
45.s11、先将触发信号采集到的曲轴齿掩码,换算成对应的曲轴基准角度,计算公式为cpsangle=(cpsnum t/t)*φ;
46.其中,cpsangle-触发信号时刻对应曲轴基准角度,即任意时刻的曲轴角度;cpsnum-曲轴位置传感器采集到的曲轴齿掩码;t-读取曲轴角度时刻曲轴所处的最近齿位置距离读时刻位置的时间;t-一个曲轴齿周期时间;φ-掩码角,每个曲轴齿代表的相位角度,即360
°
除以曲轴齿数目,该曲轴齿数目包括齿本身数目、缺齿数目;
47.s12、再采集汽油相对点火角及汽油充磁时间,汽油开始充磁时得到汽油开始充磁时刻t1,汽油结束充磁时刻得到时刻t2,t2时刻的曲轴基准角度cpsangle即为汽油相对点火角oiltap,t2减t1则为汽油充磁时间oiligtime,计算公式为
48.oiltap=cpsangle;
49.oiligtime=t2-t1。
50.s2、通过标定的燃气相对点火角gastap,与汽车相对点火角oiltap,计算得到燃气目标点火角targettap,计算公式为targettap=oiltap gastap;
51.其中,targettap
‑‑
燃气目标点火角,燃气进行点燃时对应曲轴的角度,是最终需要实现的点火角,也指燃气目标点火截止角;oiltap
‑‑
汽油相对点火角,汽车出厂时已测定;gastap
‑‑
燃气相对点火角,是指燃气点火时基于汽油相对点火角的一个正负偏移,发动机出厂时经试验测定;
52.s3、根据汽油充磁时间oiligtime、燃气充磁叠加时间gasigtime,计算得到最终目标充磁时间;将目标充磁时间通过换算得到目标充磁时间内曲轴转过的角度igtimetotap;
53.其中,汽油充磁时间oiligtime
‑‑
通过采集得到;燃气充磁叠加时间gasigtime
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通过点火线圈功率的大小进行标定的;
54.s31、目标充磁时间计算时,其计算公式为
55.目标充磁时间=汽油充磁时间 燃气充磁叠加时间
56.其中,汽油充磁时间是通过ems采集得到的,燃气充磁叠加时间是由标定工程师根据不同车辆点火线圈功率大小给的;
57.s32、目标充磁时间内曲轴转过的角度的换算,其计算公式为
58.igtimetotap=((oiligtime gasigtime)*φ)/t (((oiligtime gasigtime)%t)*φ)/t;
59.其中,igtimetotap
‑‑
目标充磁时间内曲轴转过的角度;oiligtime
‑‑
采集到的汽油充磁时间;
60.gasigtime-燃气希望叠加的充磁时间;φ-掩码角;t
‑‑
一个曲轴齿周期时间;((oiligtime gasigtime)*φ)/t
‑‑
曲轴掩码对应的整数角度;(((oiligtime gasigtime)%t)*φ)/t
‑‑
曲轴掩码对应的余数角度。
61.s4、通过燃气目标点火角targettap、目标充磁时间内曲轴转过的角度igtimetotap,计算得到燃气目标点火起始角gastapst;
62.燃气目标点火起始角gastapst的计算公式为gastapst=targettap-igtimetotap;
63.其中,gastapst
‑‑
燃气目标点火起始角,表示最终燃气点火时电磁线圈通电瞬间的曲轴角度;targettap
‑‑
燃气目标点火角,也指燃气目标点火截止角;igtimetotap
‑‑
目标充磁时间内曲轴转过的角度;
64.s5、将燃气目标点火起始角gastapst及燃气目标点火角targettap通过曲轴掩码及时刻换算,得到两角度对应的点火起始曲轴掩码gas gearst及起始时的误差延时时间gastimest、点火截止曲轴掩码gasgearend及截止时的误差延时时间gatimeend;
65.s51、计算燃气目标点火起始角对应的触发点火充磁或触发点火充磁延时的曲轴齿掩码gasgearst,计算公式为gas gearst=gastapst/φ;其中,gastapst
‑‑
燃气目标点火起始角;φ-掩码角;
66.s52、在计算目标点火起始角对应的曲轴齿掩码时,会产生余数,该余数表示曲轴齿与正确的位置角度还存在一定差值;并通过触发点火充磁延时来解决该差值,点火充磁延时gastimest的计算公式为gastimest=((gas tapst%φ)/φ)*t;其中,(gastapst%φ)/φ
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表示起始角掩码换算时余数差值对应的角度;
67.s53、计算燃气目标点火截止角对应的触发点火或触发点火延时的曲轴齿掩码gas gearend,计算公式为gas gearend=targettap/φ,其中,targettap
‑‑
表示燃气目标点火截止角;φ-掩码角;
68.s54、在计算目标点火截止角对应的触发点火或触发点火延时的曲轴齿掩码gas gearend时,会产生余数,该余数表示曲轴齿与正确的位置角度还存在一定差值;并通过触发对点火延时来解决该差值,该点火充磁延时的计算公式为gastimeend=((targettap%φ)/φ)*t;其中,targettap%φ)/φ
‑‑
表示截止角掩码换算时余数差值对应的角度。
69.s6、曲轴转动过程中,当曲轴掩码等于gas gearst时,燃气控制器延时gastimest后给点火线圈通电,即开始充磁;
70.当曲轴掩码等于gas gearend时,燃气控制器延时gastimeend后断开点火线圈电源,即点火。
71.本方案所述的燃气点火,是指发动机在工作过程中喷出燃气后,通过控制火花塞将燃气点燃的情况。上述步骤s1至步骤s4,主要是为了所有缸曲轴所处角度对应的燃气目标点火初始角;若燃气目标点火初始角符合设定要求,则在步骤s5中计算出具体的点火时间;当曲轴转到相应位置时,通过步骤s6进行点火时机的控制。
72.曲轴的位置角度,通过其上的齿来体现,每个齿都有一个编码,成为曲轴齿掩码。而掩码角,是指每个齿对应的角度。所说的目标充磁时间是指燃气点火时想要达到的充磁时间。
73.传统的燃油发动机汽车改为燃气发动机汽车时,原理是:是通过模拟来误导ems,从而实现点火的。简而言之,曲轴处于某一角度位置时,是符合燃气点火角的,但不符合汽油点于发动机点火角的位置范围内,于是进行了点火。具体过程是:曲轴信号盘-传感器-传动点火控制器-汽油电脑-点火。
74.传统的燃油发动机汽车改为燃气发动机汽车,缺陷是:由于发动机的喷油时机和vvt功能也需要用曲轴信号,所以模拟控制曲轴信号的方式会导致ems的喷油和vvt功能异常,这种异常在ems故障判断范围外时,ems就会进入保护模式,导致车辆无法正常运行,所以模拟控制曲轴信号的方式不能根据天然气燃料特性需求来调整点火角度,还要兼顾ems的喷油和vvt功能,只能对点火角度进行折中控制,从而在一些工况下无法实现天然气的最佳点火角;同时因为控制曲轴信号的产品是间接影响点火,所以响应速度慢,易发生振荡,进而对动力性和经济性产生负面影响。而本方案则能避免这些情况的发生。
75.本发明通过计算来直接控制点火线圈,能够做到随意调整点火角度,而不影响ems的喷油和vvt功能,并能在所有工况实现天然气的最佳点火角,发挥天然气燃烧爆发时的最大推力;同时是直接计算控制点火线圈,所以它的响应速度比传统的软件模拟控制曲轴信号快,且没有振荡现象,进而动力性和经济性更好。
76.上述实施例仅表达了较为优选的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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