專利名稱：二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及二沖程燃氣電噴發(fā)動機的技術領域，具體說是一種 用于控制二沖程燃氣舷外機，以確保發(fā)動機在各個工況精確點火提前角 和噴油量，從而使二沖程燃氣舷外機輸出功率高、降低燃料消耗、將發(fā) 動機尾氣對環(huán)境的污染降至最低的二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)。
背景技術：
發(fā)動機是提供動力的裝置，其作用是使供入其中的燃料燃燒而發(fā)出 動力。發(fā)動機按使用的燃料分為汽油機、'柴油機和燃氣發(fā)動機。其按照 實現(xiàn)循環(huán)的行程數(shù)一般分為四沖程發(fā)動機和二沖程發(fā)動機兩大類。二沖程發(fā)動機曲軸每旋轉一圈，就有一個做功沖程。因此，在轉速、 進氣條件等因素相同的條件下，二沖程發(fā)動機所能產(chǎn)生的功率應等于相同工作容積四沖程發(fā)動機所產(chǎn)生的功率的1. 5至1. 7倍。廣泛使用于小型水面船艇的二沖程舷外汽油機，占全部小型船艇用 發(fā)動機的90%。但小型船艇用舷外汽油機的燃燒廢氣必須進入水中消聲降溫，二沖 程汽油機由于其掃氣過程的短路損失，會使大量未燃的汽油機油混合 物、燃油添加劑等排入水中，造成對水質的污染，同時由于二沖程舷外 汽油機采用傳統(tǒng)的化油器供油方式，且有效工作相位小于四沖程汽油 機，使發(fā)動機在混合氣形成、燃燒等方面存在問題，容易產(chǎn)生大量的 HC、 C0、 NOX以及硫化物排入水中，對水域及其周邊環(huán)境造成了進一步 的污染。對于旅游區(qū)的水面船只來說，如果采用二沖程汽油舷外機，尾氣的 排出物直接與水接觸，水面和水中的排出物更加難以清理。因此，采用 更加清潔的燃料的燃氣舷外機就更加適合使用于旅游區(qū)域內(nèi)的船只，燃 氣舷外機以液化石油氣或壓縮天然氣為燃料，可以將尾氣的污染降至最 低。同時，采用電噴系統(tǒng)精確控制各個工況的點火時刻和噴氣量進一步 降低尾氣的污染，提高發(fā)動機動力性，減少燃料消耗?，F(xiàn)有的燃氣舷外 機多為四沖程燃氣舷外機，但四沖程燃氣舷外機的結構復雜、故障率高、 維修困難且輸出功率較低，設備更換和使用成本過高，性價比較差。發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供一種用于精確控制發(fā)動機在 各個工況點火提前角和噴油量的二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)。本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是本實用新型的二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)，包括氣瓶、開關電磁閥、LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓器、燃氣共軌噴嘴、電控單元、節(jié)氣門角度傳感器、水溫傳感器、同步基準信號傳感器、高能點火系統(tǒng)、氧傳感器和三元催化器；氣瓶出口處設置開關電磁閥和LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓 器，經(jīng)調(diào)壓后的氣體燃料由燃氣共軌噴嘴噴入到發(fā)動機進氣道內(nèi)，發(fā)動 機節(jié)氣門體設置有節(jié)氣門角度傳感器，發(fā)動機的排氣道設置有氧傳感器 和三元催化器，發(fā)動機頂部設置包含火花塞的高能點火系統(tǒng)，在氣缸上 曲軸的相應位置設置同步基準信號傳感器，電控單元接收來自各傳感器 的工況信號，經(jīng)過處理后輸出控制信號控制燃氣共軌噴嘴和火花塞的工 作。本實用新型還可以采用如下技術措施所述的水溫傳感器安裝于LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓器上，此位置正處 于發(fā)動機冷卻水循環(huán)處。所述的LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓器可以將氣體燃料的壓力穩(wěn)定在中 等壓力3 5bar，從而通過噴射壓力的提高來補償進氣相位縮短造成的 燃氣吸入量的減少。所述的二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)根據(jù)燃氣噴射壓力進行閉環(huán)修正。所述的燃氣共軌噴嘴噴射燃料的方向與掃氣道順掃氣流方向一致。 所述的高能點火系統(tǒng)中通過加大點火線圈的匝數(shù)比以提高點火能量。所述的電控單元中，由發(fā)動機磁電機的觸發(fā)線圈輸入的同步基準信 號，通過光電隔離電路和施密特濾波電路處理成方波信號進入單片機； 由節(jié)氣門角度傳感器輸入的節(jié)氣門角度信號，通過低通濾波電路的處理 進入單片機；由水溫傳感器輸入的水溫信號，通過低通濾波電路的處理 進入單片機；由氧傳感器輸入的氧濃度信號，通過信號放大和電壓變換 電路處理進入單片機；單片機的數(shù)字量輸出端口輸出燃料噴射脈寬信 號，輸出過程由信號放大和電壓變換電路、功率驅動單元組成的燃料噴 射控制電路完成；單片機的數(shù)字量端口輸出可變點火提前角信號，輸出 過程是通過信號放大電路、光電隔離電路、功率驅動單元、釋放電路等 組成點火控制電路完成；單片機的數(shù)字量輸出端輸出電磁開關閥驅動信 號，輸出過程通過信號放大和電壓變換電路和功率驅動電路完成。所述的節(jié)氣門角度傳感器的安裝支架包括蝶閥延長軸和支架兩部分，蝶閥延長軸由一定位銷連結在蝶閥芯軸上沒有聯(lián)動機構的一端，利 用原化油器節(jié)氣門軸延長軸一端的固定螺栓將支架與原化油器本體固 定在一起，節(jié)氣門角度傳感器固定在支架上，當節(jié)氣門蝶閥轉動時，延 長軸會帶動傳感器內(nèi)的軸一起轉動。本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是本實用新型的二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)中，通過各傳感器向電控 單元輸送舷外機的工況信息，電控單元根據(jù)這些工況信息直接控制舷外 機的工作狀態(tài)，保證了舷外機的動力輸出，調(diào)整氣體燃料的噴射脈寬及 點火時刻，確保將發(fā)動機尾氣對環(huán)境的污染降至最低。


圖1是本實用新型的二沖程燃氣電噴舷外機的結構示意圖； 圖2是本實用新型的二沖程燃氣電噴舷外機的電控單元控制原理 框圖；圖3是本實用新型中節(jié)氣門角度傳感器的安裝支架的蝶閥延長軸和支架的結構示意圖；附圖中主要部件符號說明1:氣缸 2:氣瓶3:開關電磁閥 4: LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓器5:水溫傳感器6:燃氣共軌噴嘴7:火花塞及高能點火系統(tǒng)8:同步基準信號傳感器9:節(jié)氣門角度傳感器10:氧傳感器11:三元催化器12:電控單元13:燃氣壓力傳感器14:蝶閥延長軸15:支架16:定位銷17:蝶閥芯軸18:固定螺栓具體實施方式
以下參照附圖及實施例對本實用新型進行詳細的說明。圖1是本實用新型的二沖程燃氣電噴舷外機的結構示意圖；圖2是 本實用新型的二沖程燃氣電噴舷外機的電控單元控制原理框圖；圖3是 本^用新型中節(jié)氣門角度傳感器的安裝支架的蝶閥延長軸和支架的結 構示意圖。如圖1所示，二沖程燃氣電噴舷外機，包括氣缸l、火花塞及高 能點火系統(tǒng)7、氣瓶2、電控單元12、節(jié)氣門角度傳感器9、水溫傳感 器5、同步基準信號傳感器8、氧傳感器IO、三元催化器ll、燃氣共軌 噴嘴6、燃氣壓力傳感器13，氣瓶2與氣缸1相連通，氣瓶2與氣缸1的通路上設置LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓器4和開關電磁閥3，水溫傳感器 5設置于LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓器4上，LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓器可以 將氣體燃料的壓力穩(wěn)定在3 5bar，氣體燃料由燃氣共軌噴嘴6噴入到 發(fā)動機進氣道內(nèi)，氣缸的節(jié)氣門體設置有節(jié)氣門角度傳感器9，氣缸的 排氣道設置有氧傳感器10和三元催化器ll，氣缸的頂部設置包含火花 塞7的高能點火系統(tǒng)，在氣缸上曲軸的相應位置設置曲軸位置傳感器8， 電控單元12接收來自各傳感器的工況信號，經(jīng)過處理后有電控單元控 制燃氣共軌噴嘴6和火花塞7的工作。燃氣共軌噴嘴6噴射燃料的方向 與掃氣道順掃氣流方向一致。該系統(tǒng)基于燃氣壓力傳感器13進行閉環(huán) 修正控制。如圖2所示，電控單元中，來自發(fā)動機磁電機觸發(fā)線圈的同步基準 信號，通過光電隔離電路和施密特濾波電路處理成方波信號進入單片 機；節(jié)氣門角度傳感器安裝在節(jié)氣門上，其功能是將發(fā)動機節(jié)氣門的開 度信號轉變成電信號，并傳遞給電控單元，用以感知發(fā)動機的負荷大小 和加減速工況，節(jié)氣門角度傳感器輸入的節(jié)氣門角度信號，通過低通濾 波電路的處理進入單片機；由水溫傳感器輸入的水溫信號，通過低通濾 波電路的處理進入單片機；氧傳感器用于檢測汽車尾氣中的氧含量，根 據(jù)排氣中的氧濃度測定空燃比，向電控單元發(fā)出反饋信號，以控制空燃 比收斂于理論值，來自氧傳感器的氧濃度信號通過信號放大和電壓變換 電路處理進入單片機；輸出的燃料噴射脈寬信號來自單片機的數(shù)字量輸 出端口，輸出過程由信號放大和電壓變換電路、功率驅動單元組成的燃 料噴射控制電路完成；輸出的可變點火提前角信號來自單片機的數(shù)字量 端口，輸出過程由信號放大電路、光電隔離電路、功率驅動單元、釋放 電路等組成的點火控制電路完成；輸出的電磁開關閥驅動信號來自單片 機的數(shù)字輸出端，輸出通過信號放大和電壓變換電路和功率驅動電路完 成；通訊信號通過CAN總線收發(fā)電路輸出。高能點火系統(tǒng)中可以通過 加大點火線圈的匝數(shù)比以提高點火能量。如圖3所示，節(jié)氣門角度傳感器的安裝支架包括蝶閥延長軸14和 支架15兩部分，蝶閥延長軸由一定位銷16連結在蝶閥芯軸17上沒有 聯(lián)動機構的一端，利用原化油器節(jié)氣門軸延長軸一端的固定螺栓18將 支架與原化油器本體固定在一起，節(jié)氣門角度傳感器10固定在支架15 上，當節(jié)氣門蝶閥轉動時，延長軸會帶動傳感器內(nèi)的軸一起轉動。
權利要求1、一種二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)，其特征在于包括氣瓶、開關電磁閥、LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓器、燃氣共軌噴嘴、電控單元、節(jié)氣門角度傳感器、水溫傳感器、同步基準信號傳感器、高能點火系統(tǒng)、氧傳感器和三元催化器；氣瓶出口處設置開關電磁閥和LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓器，經(jīng)調(diào)壓后的氣體燃料由燃氣共軌噴嘴噴入到發(fā)動機進氣道內(nèi)，發(fā)動機進氣道設置有節(jié)氣門角度傳感器，發(fā)動機的節(jié)氣門體設置有氧傳感器和三元催化器，發(fā)動機頂部設置包含火花塞的高能點火系統(tǒng)，在氣缸上曲軸的相應位置設置同步基準信號傳感器，電控單元接收來自各傳感器的工況信號，經(jīng)過處理后輸出控制信號控制燃氣共軌噴嘴和火花塞的工作。
2、 根據(jù)權利要求1所述的二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)，其特征在 于水溫傳感器安裝于LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓器上，此位置正處于發(fā)動 機冷卻水循環(huán)處。
3、 根據(jù)權利要求1所述的二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)，其特征在 于LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓器可以將氣體燃料的壓力穩(wěn)定在中等壓力 3 5bar，從而通過噴射壓力的提高來補償進氣相位縮短造成的燃氣吸 入量的減少。
4、 根據(jù)權利要求l所述的二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)，其特征在 于二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)根據(jù)燃氣噴射壓力進行閉環(huán)修正。
5、 根據(jù)權利要求1所述的二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)，其特征在 于燃氣共軌噴嘴噴射燃料的方向與掃氣道順掃氣流方向一致。
6、 根據(jù)權利要求1所述的二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)，其特征在 于高能點火系統(tǒng)通過加大點火線圈的匝數(shù)比以提高點火能量。
7、 根據(jù)權利要求1所述的二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)，其特征在 于電控單元中，由發(fā)動機磁電機的觸發(fā)線圈輸入的同步基準信號，通 過光電隔離電路和施密特濾波電路處理成方波信號進入單片機；由節(jié)氣 門角度傳感器輸入的節(jié)氣門角度信號，通過低通濾波電路的處理進入單 片機；由水溫傳感器輸入的水溫信號，通過低通濾波電路的處理進入單 片機；由氧傳感器輸入的氧濃度信號，通過信號放大和電壓變換電路處 理進入單片機；單片機的數(shù)字量輸出端口輸出燃料噴射脈寬信號，輸出 過程由信號放大和電壓變換電路、功率驅動單元組成的燃料噴射控制電 路完成；單片機的數(shù)字量端口輸出可變點火提前角信號，輸出過程是通 過信號放大電路、光電隔離電路、功率驅動單元、釋放電路等組成點火 控制電路完成；單片機的數(shù)字量輸出端輸出電磁開關閥驅動信號，輸出 過程通過信號放大和電壓變換電路和功率驅動電路完成。8、根據(jù)權利要求l所述的二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)，其特征在于節(jié)氣門角度傳感器的安裝支架包括蝶閥延長軸和支架兩部分，蝶閥 延長軸由一定位銷連結在蝶闊芯軸上沒有聯(lián)動機構的一端，利用原化油 器節(jié)氣門軸延長軸一端的固定螺栓將支架與原化油器本體固定在一起， 節(jié)氣門角度傳感器固定在支架上，當節(jié)氣門蝶閥轉動時，延長軸會帶動 傳感器內(nèi)的軸一起轉動。
專利摘要一種二沖程舷外機燃氣電噴系統(tǒng)，包括氣瓶、開關電磁閥、LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓器、燃氣共軌噴嘴、電控單元、節(jié)氣門角度傳感器、水溫傳感器、同步基準信號傳感器、高能點火系統(tǒng)、氧傳感器和三元催化器；氣瓶出口處設置開關電磁閥和LPG/CNG燃氣預熱調(diào)壓器，發(fā)動機進氣道設置有節(jié)氣門角度傳感器，發(fā)動機的節(jié)氣門體設置有氧傳感器和三元催化器，發(fā)動機頂部設置高能點火系統(tǒng)，在氣缸上曲軸的相應位置設置同步基準信號傳感器，電控單元接收來自各傳感器的工況信號，經(jīng)過處理后輸出控制信號控制二沖程燃氣舷外機的工作。本實用新型可以提高二沖程燃氣舷外機輸出功率、降低燃料消耗、將發(fā)動機尾氣對環(huán)境的污染降至最低。
文檔編號F02M21/02GK201103473SQ20072009864
公開日2008年8月20日 申請日期2007年9月25日 優(yōu)先權日2007年9月25日
發(fā)明者娜 劉, 鋼 李, 泰 王, 胡春明, 董亮亮, 陸金明 申請人:天津內(nèi)燃機研究所;天津市環(huán)潔汽車環(huán)?？萍加邢薰?br>