專利名稱：一種甲醇/汽油雙燃料發動機系統的控制方法
技術領域：
本發明涉及發動機系統控制技術領域，尤其涉及一種甲醇/汽油雙燃料發動機系 統的控制方法。
背景技術：
隨著社會經濟的快速發展和城市化進程的加快，城市環境污染日趨嚴重。由于城 市汽車保有量的快速增長，加速有限石油能源的消耗，因其不可再生的特點已日漸枯竭。尤 其近幾年由于石油競爭不斷發生國際爭端，而燃油價格也逐年飆升，為解決能源危機，作為 替代燃料的甲醇燃料逐漸被得到應用。甲醇燃料具有熱效率高、比功率高、排放較低等優 點。它的高汽化潛熱能使充氣密度提高，從而提高充氣效率，增強發動機的動力性。目前，使用甲醇/汽油雙燃料驅動的發動機已有一定的發展，一般是將甲醇燃料 與汽油以一定比例或任意比例混合作為燃料，但甲醇與汽油在一定溫度條件下存在互溶性 不足問題，造成燃料分層，對發動機的經濟性和動力性能都有較大的影響。中國專利CN 101629533 A公開了一種甲醇發動機燃料供給系統及其控制方法， 該系統設置甲醇燃料油箱和汽油燃料油箱，分別單獨供給甲醇燃料和汽油燃料，并通過電 控單元E⑶對燃料供給進行控制，電控單元E⑶通過水溫傳感器監測水溫或通過環境溫度 傳感器監測環境溫度，判斷水溫或環境溫度是否低于10°C，如果水溫或環境溫度低于10°C 時，則發動機進入低溫汽油燃料啟動，啟動成功后將低溫汽油啟動模式切換為甲醇燃料驅 動模式，如果水溫或環境溫度高于10°C，則發動機進入甲醇燃料啟動模式，啟動成功后保持 甲醇燃料模式下工作。該控制系統及其方法解決了甲醇發動機在低溫環境下啟動難的問 題，但尚有不足之處一、該系統在10°C以下的低溫環境下以汽油燃料模式啟動，啟動成功后即切換為 甲醇燃料驅動模式，然而冷機在低溫啟動成功后的暖機過程中，發動機各部件如氣缸等可 能尚未達到甲醇正常完全燃燒所需要的溫度，在此溫度下，如果強行將汽油燃料模式切換 為甲醇燃料，將會使甲醇燃燒不完全，出現以下問題1、甲醇在低溫下燃燒不完全，其不完全燃燒產物為甲醛，甲醛非常易于聚合，其聚 合產物聚甲醛沸點高、難于從發動機內跑出。聚甲醛被進一步氧化而生成有機酸，有機酸在 高溫下腐蝕性甚至于接近室溫下的硫酸，嚴重腐蝕發動機；2、未燃甲醇之排放，對環境產生較大的污染，甲醇是典型的神經毒物，可經呼吸 道、胃腸道和皮膚吸收，主要損害人的神經和視覺系統，具有顯著的麻醉作用；3、油耗偏高在發動機在冷機條件下，進入暖機加濃工況，會增加甲醇的消耗量；4、發動機壽命縮短甲醇燃料不具備潤滑性，而汽油具有一定的潤滑性，所以，發 動機在冷機條件下使用甲醇燃料進行暖機加濃，會加劇發動機的磨損，縮短發動機壽命。二、系統在某一燃料供應出現問題或燃料液位傳感器接插件出現故障，或燃料油 泵繼電器電路出現故障時，無法自動切換到另一種燃料模式以保證發動機正常工作。

發明內容
本發明提供了一種甲醇/汽油雙燃料發動機系統的控制方法，目的是解決甲醇/ 汽油發動機在低溫環境下啟動難、排放不良、油耗偏高和某種燃料供給出現問題后的燃料 模式切換問題。為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案一種甲醇/汽油雙燃料發動機系 統的控制方法，包括以下步驟1)甲醇燃料和汽油燃料分別單獨裝于相應的油箱；2)甲醇燃料和汽油燃料的供給由同一電控單元ECU控制，并以甲醇燃料模式或汽 油燃料模式獨立供給燃料；3)啟動發動機；還包括以下步驟發動機啟動后，冷卻液溫度傳感器監測發動機冷卻水溫度，并將溫度信號傳送至 發動機電控單元ECU，當冷卻液溫度達到設定值，并且發動機運轉時間達到設定值時，系統 切換至甲醇燃料模式驅動發動機正常工作。所述的發動機運轉時間為從發動機啟動成功時開始計時，發動機運轉所經歷的時 間。優選地，還包括，甲醇燃料液位傳感器測定甲醇燃料的液位，當所述的甲醇燃料液 位低于設定值時，傳感器發送所述的液位信號至電控單元EOT，電控單元EOT發送指令，將 甲醇燃料驅動模式自動切換至汽油燃料驅動模式，以保證發動機正常工作，并發出警報。優選地，還包括，監測甲醇燃料液位傳感器的接插件，當所述甲醇燃料液位傳感器 的接插件出現故障時，電控單元ECU認定電控系統發生故障，并發送指令將甲醇燃料驅動 模式自動切換至汽油燃料驅動模式，以保證發動機正常工作，并發出警報。優選地，還包括，監測甲醇燃料油泵繼電器的電路，當所述甲醇燃料油泵繼電器的 電路出現問題，無法為發動機正常提供甲醇燃料時，電控單元ECU認定電控系統發生故障， 并發送指令將甲醇燃料驅動模式自動切換至汽油燃料驅動模式，以保證發動機正常工作， 并發出警報。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明的雙燃料燃油供給裝置由同一電子控制單元ECU控制，發動機在低溫下也 能正常啟動并適時切換到甲醇燃料模式驅動；同時，發動機能在異常條件下自動切換到另 一種燃料驅動模式以保證發動機正常工作并發出警報。本發明綜合解決了甲醇/汽油雙燃 料發動機低溫啟動難、排放不良、油耗偏高、異常條件下發動機不能正常工作的問題，自動 化操作，效果明顯，是一種值得推廣的雙燃料發動機系統控制方法。


圖1是本發明甲醇/汽油雙燃料系統的供給裝置結構圖；圖2是本發明電控單元ECU的組成原理圖，箭頭表示數據信號傳遞方向；圖3是本發明實施例一種甲醇/汽油雙燃料發動機系統控制方法的流程圖。圖中標記為101甲醇油箱，102汽油油箱，103發動機，104冷卻液溫度傳感器，105 電控單元E⑶，106甲醇液位傳感器，107汽油液位傳感器，108甲醇液位信號，109甲醇油箱故障診斷信號，110甲醇燃料輸出控制信號，111甲醇燃料輸出，112冷卻液溫度信號，113汽 油燃料輸出控制信號，114汽油燃料輸出，115汽油液位信號，116汽油油箱故障診斷信號。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特征、優點更加清楚易懂，下面結合附圖對本發明的具體 實施方式做詳細說明。參見圖1，該圖為本發明甲醇/汽油雙燃料供給裝置結構圖。甲醇油箱101和汽油油箱102在結構上相互獨立地布置，其燃料的供給由同一電 控單元ECU 105控制。該電控單元ECU 105為燃料供給控制裝置的核心，分析和處理各傳 感器發送來的數據信息信號，根據這些數據信息作出相應的判斷，并將結果指令發送至各 種執行部件，實現對燃料供給的控制。所述傳感器包括甲醇液位傳感器106，汽油液位傳感器107，冷卻液溫度傳感器 104等。所述數據信息信號包括甲醇液位信號108，汽油液位信號115，冷卻液溫度信號112， 甲醇油箱故障診斷信號109，汽油油箱故障診斷信號116等，所述數據信息信號包括模擬信 號和數字信號兩種。參見圖2，該圖為本發明電控單元EOT的組成原理圖。所述數據信息信號通過輸入回路進入所述電控單元ECU后，如果是模擬信號，將 進入A/D端口將模擬信號轉換為數字信號，再通過I/O端口進入微機；如果是數字信號，將 直接通過I/O端口進入微機。信號在微機內經過處理，獲得結果指令信號并通過I/O端口 到輸出回路，將該結果指令信號發送到相應的執行機構執行該指令，從而實現對燃料供給 的控制。由于甲醇燃料存在低溫啟動難的問題，現有技術中，對于發動機的啟動，一種方法 是默認以汽油模式啟動，這樣無論在何種溫度條件下，均統一采用汽油模式啟動，避免了低 溫下甲醇啟動難的問題，并且在成功啟動后將系統切換至甲醇燃料驅動模式；另外一種方 法是，在發動機啟動時，通過檢測冷卻液溫度，判斷該溫度條件下是否適合采用甲醇燃料啟 動，是則采用甲醇燃料啟動，否則采用汽油燃料啟動。但這兩種方法在發動機啟動成功后， 很難準確地找到適時點切換燃料模式，從而造成不良后果。下面結合圖3說明本發明的雙燃料供給控制系統的工作過程，參見圖3，該圖為本 發明一種甲醇/汽油雙燃料發動機系統控制方法的流程圖。發動機啟動后，發動機冷卻液溫度信號、燃料液位信號、故障診斷信號將隨時發送 至電控單元ECU，所述燃料液位信號包括甲醇燃料液位信號和汽油燃料液位信號，所述故障 診斷信號包括甲醇燃料液位傳感器的接插件故障診斷信號、甲醇燃料油泵繼電器電路故障 診斷信號等。任何情況下，為保證燃料能在系統無故障下工作，電控單元ECU將優先進行故 障診斷，當甲醇燃料液位傳感器的接插件出現故障，或者甲醇燃料油泵繼電器電路出現故 障時，電控單元ECU將以汽油模式方式驅動發動機工作，同時發出故障診斷警報，通知駕駛 人員及時修復故障；當甲醇燃料液位傳感器的接插件無故障，以及，甲醇燃料油泵繼電器電 路無故障時，電控單元ECU將進一步診斷甲醇燃料液位。甲醇燃料液位信號由甲醇燃料液位傳感器提供，液位設定值在事先做好標定并輸 入于電控單元ECU。當檢測到甲醇液位低于設定值時，甲醇燃料液位傳感器將液位信號發送
5到電控單元ECU，電控單元ECU根據該信號進行處理并將處理結果發送指令到執行機構，發 動機系統保持汽油驅動模式，同時發出警報，以警示駕駛人員加油。例如能正常供應甲醇的液位設定值為H ^ 20mm,如果液位低于20mm，說明甲醇燃 料余量不足，再使用甲醇燃料驅動發動機，將會導致發動機不能正常工作，此時，電控單元 ECU根據甲醇燃料液位傳感器將液位信號進行判斷并將處理結果發送指令到執行機構，發 動機系統保持汽油驅動模式，同時發出警報，以警示駕駛人員加油。如果甲醇的液位正常，即液位值高于設定值，電控單元ECU將進入冷卻液溫度檢 測。甲醇燃料在低溫條件下會出現不完全燃燒現象，導致發動機啟動困難。為避免這 一現象的出現，甲醇燃料應該在大于一定的溫度條件下燃燒，該溫度是根據經驗值在發動 機電控單元ECU做匹配標定時設定，并輸入電控單元ECU。冷機條件下，發動機溫度通常以發動機冷卻液溫度表示，發動機冷卻液溫度由冷 卻液溫度傳感器檢測，并將該溫度信號傳送給電控單元ECU。當檢測到的冷卻液溫度低于設 定值時，電控單元ECU將處理判斷結果發送指令到執行結構，發動機系統保持汽油驅動模 式。當檢測到的溫度高于設定值時，電控單元ECU將進一步判斷發動機啟動時間。例如，發動機電控單元E⑶做匹配標定時，溫度設定值設為60°C，發動機啟動后， 當冷卻液溫度傳感器檢測到冷卻液溫度低于該設定值60°C時，電控單元ECU將處理判斷 結果發送指令到執行結構，發動機系統保持汽油驅動模式。當檢測到的溫度高于該設定值 60°C時，電控單元ECU將進一步判斷發動機啟動時間。需要說明的是，發動機成功啟動后，雖然冷卻液溫度達到了設定值，但并不意味著 發動機整體達到最佳的暖機效果，因為暖機是一個漸進的過程，才能使發動機各部件達到 一定的溫度，而冷卻液溫度與發動機各部件如氣缸內部溫度并不完全一致，此時如果將系 統切換到甲醇燃料模式，勢必造成甲醇燃料的不完全燃燒；同時，短暫的汽油模式啟動時 間，使得汽油噴射形成的油膜有限，而甲醇又不具有潤滑性，此時切換為甲醇燃料模式將加 大對發動機的磨損，縮短發動機壽命。從發動機成功啟動開始，隨著發動機的運轉，發動機溫度將逐漸上升，上升的溫度 與啟動時間和初始冷卻液溫度相關。具體地，在發動機匹配標定時，按照不同的初始冷卻液 溫度值，標定出相應的時間設定值，從發動機成功啟動開始，經過該設定時間值后，發動機 整體將達到良好的暖機效果，發動機缸壁油膜足夠厚，此時正是將系統切換至甲醇燃料的 最佳時間。例如，發動機做匹配標定時，初始冷卻液溫度10°C所對應的發動機暖機時間為 150秒，則當發動機冷卻液傳感器檢測到初始冷卻液溫度為10°C時，則電控單元ECU選定發 動機暖機時間應該為150秒，從發動機成功啟動時開始，在檢測到冷卻液溫度到達設定值， 并且發動機經過150秒運轉后，發動機系統關閉汽油燃料模式，切換到甲醇燃料模式驅動 發動機。本發明的控制方法，還包括，發動機在正常工作時，甲醇燃料液位傳感器隨時測定 甲醇燃料的液位，當所述的甲醇燃料液位低于設定值時，傳感器發送所述的液位信號至電 控單元ECU，電控單元ECU發送指令，將甲醇燃料驅動模式自動切換至汽油燃料驅動模式， 以保證發動機正常工作，并發出警報。
本發明的控制方法，還包括，發動機在正常工作時，隨時監測甲醇燃料液位傳感器 的接插件，當所述甲醇燃料液位傳感器的接插件出現故障時，電控單元ECU認定電控系統 發生故障，并發送指令將甲醇燃料驅動模式自動切換至汽油燃料驅動模式，以保證發動機 正常工作，并發出警報。本發明的控制方法，還包括，發動機在正常工作時，隨時監測甲醇燃料油泵繼電器 的電路，當所述甲醇燃料油泵繼電器的電路出現問題，無法為發動機正常提供甲醇燃料時， 電控單元ECU認定電控系統發生故障，并發送指令將甲醇燃料驅動模式自動切換至汽油燃 料驅動模式，以保證發動機正常工作，并發出警報。以上所述，只是本發明的較佳實施例而已，并不意味著對本發明做任何限定。應當 指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的技術原理前提下做出的任何修 飾，都應視為本發明的保護范圍。
權利要求
一種甲醇/汽油雙燃料發動機控制系統的控制方法，包括以下步驟1)甲醇燃料和汽油燃料分別單獨裝于相應的油箱；2)甲醇燃料和汽油燃料的供給由同一電控單元ECU控制，并以甲醇燃料模式或汽油燃料模式獨立供給燃料；3)啟動發動機；其特征在于，還包括以下步驟發動機啟動后，冷卻液溫度傳感器監測發動機冷卻液溫度，并將溫度信號傳送至發動機電控單元ECU，當冷卻液溫度達到設定值，并且發動機運轉時間達到設定值時，系統切換至甲醇燃料模式驅動發動機正常工作。
2.根據權利要求1所述的甲醇/汽油雙燃料發動機控制系統的控制方法，其特征在于， 所述的發動機運轉時間為從發動機啟動成功時開始計時，發動機運轉所經歷的時間。
3.根據權利要求1或2所述的甲醇/汽油雙燃料發動機控制系統的控制方法，其特征 在于，還包括，甲醇燃料液位傳感器測定甲醇燃料的液位，當所述的甲醇燃料液位低于設定 值時，傳感器發送所述的液位信號至電控單元ECU，電控單元ECU發送指令，將甲醇燃料驅 動模式自動切換至汽油燃料驅動模式，以保證發動機正常工作，并發出警報。
4.根據權利要求1或2所述的甲醇/汽油雙燃料發動機控制系統的控制方法，其特征 在于，還包括，監測甲醇燃料液位傳感器的接插件，當所述甲醇燃料液位傳感器的接插件出 現故障時，電控單元ECU認定電控系統發生故障，并發送指令將甲醇燃料驅動模式自動切 換至汽油燃料驅動模式，以保證發動機正常工作，并發出警報。
5.根據權利要求1或2所述的甲醇/汽油雙燃料發動機控制系統的控制方法，其特征 在于，還包括，監測甲醇燃料油泵繼電器的電路，當所述甲醇燃料油泵繼電器的電路出現問 題，無法為發動機正常提供甲醇燃料時，電控單元ECU認定電控系統發生故障，并發送指令 將甲醇燃料驅動模式自動切換至汽油燃料驅動模式，以保證發動機正常工作，并發出警報。
全文摘要
本發明提供了一種甲醇/汽油雙燃料發動機系統的控制方法，雙燃料燃油供給裝置由同一電子控制單元ECU控制，發動機在低溫下也能正常啟動并適時切換到甲醇燃料模式驅動；同時，發動機能在異常條件下自動切換到另一種燃料驅動模式以保證發動機正常工作并發出警報。本發明綜合解決了甲醇/汽油雙燃料發動機低溫啟動難、排放不良、油耗偏高、異常條件下發動機不能正常工作的問題，自動化操作，效果明顯，是一種值得推廣的雙燃料發動機系統控制方法。
文檔編號F02D41/06GK101984234SQ201010549428
公開日2011年3月9日 申請日期2010年11月11日 優先權日2010年11月11日
發明者杰瑞明 申請人:東莞傳動電噴科技有限公司