专利名称：二冲程舷外机燃气电喷系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及二冲程燃气电喷发动机的技术领域，具体说是一种 用于控制二冲程燃气舷外机，以确保发动机在各个工况精确点火提前角 和喷油量，从而使二冲程燃气舷外机输出功率高、降低燃料消耗、将发 动机尾气对环境的污染降至最低的二冲程舷外机燃气电喷系统。
背景技术：
发动机是提供动力的装置，其作用是使供入其中的燃料燃烧而发出 动力。发动机按使用的燃料分为汽油机、'柴油机和燃气发动机。其按照 实现循环的行程数一般分为四冲程发动机和二冲程发动机两大类。二冲程发动机曲轴每旋转一圈，就有一个做功冲程。因此，在转速、 进气条件等因素相同的条件下，二冲程发动机所能产生的功率应等于相同工作容积四冲程发动机所产生的功率的1. 5至1. 7倍。广泛使用于小型水面船艇的二冲程舷外汽油机，占全部小型船艇用 发动机的90%。但小型船艇用舷外汽油机的燃烧废气必须进入水中消声降温，二冲 程汽油机由于其扫气过程的短路损失，会使大量未燃的汽油机油混合 物、燃油添加剂等排入水中，造成对水质的污染，同时由于二冲程舷外 汽油机采用传统的化油器供油方式，且有效工作相位小于四冲程汽油 机，使发动机在混合气形成、燃烧等方面存在问题，容易产生大量的 HC、 C0、 NOX以及硫化物排入水中，对水域及其周边环境造成了进一步 的污染。对于旅游区的水面船只来说，如果采用二冲程汽油舷外机，尾气的 排出物直接与水接触，水面和水中的排出物更加难以清理。因此，采用 更加清洁的燃料的燃气舷外机就更加适合使用于旅游区域内的船只，燃 气舷外机以液化石油气或压縮天然气为燃料，可以将尾气的污染降至最 低。同时，采用电喷系统精确控制各个工况的点火时刻和喷气量进一步 降低尾气的污染，提高发动机动力性，减少燃料消耗。现有的燃气舷外 机多为四冲程燃气舷外机，但四冲程燃气舷外机的结构复杂、故障率高、 维修困难且输出功率较低，设备更换和使用成本过高，性价比较差。发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于精确控制发动机在 各个工况点火提前角和喷油量的二冲程舷外机燃气电喷系统。本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是本实用新型的二冲程舷外机燃气电喷系统，包括气瓶、开关电磁阀、LPG/CNG燃气预热调压器、燃气共轨喷嘴、电控单元、节气门角度传感器、水温传感器、同步基准信号传感器、高能点火系统、氧传感器和三元催化器；气瓶出口处设置开关电磁阀和LPG/CNG燃气预热调压 器，经调压后的气体燃料由燃气共轨喷嘴喷入到发动机进气道内，发动 机节气门体设置有节气门角度传感器，发动机的排气道设置有氧传感器 和三元催化器，发动机顶部设置包含火花塞的高能点火系统，在气缸上 曲轴的相应位置设置同步基准信号传感器，电控单元接收来自各传感器 的工况信号，经过处理后输出控制信号控制燃气共轨喷嘴和火花塞的工 作。本实用新型还可以采用如下技术措施所述的水温传感器安装于LPG/CNG燃气预热调压器上，此位置正处 于发动机冷却水循环处。所述的LPG/CNG燃气预热调压器可以将气体燃料的压力稳定在中 等压力3 5bar，从而通过喷射压力的提高来补偿进气相位縮短造成的 燃气吸入量的减少。所述的二冲程舷外机燃气电喷系统根据燃气喷射压力进行闭环修正。所述的燃气共轨喷嘴喷射燃料的方向与扫气道顺扫气流方向一致。 所述的高能点火系统中通过加大点火线圈的匝数比以提高点火能量。所述的电控单元中，由发动机磁电机的触发线圈输入的同步基准信 号，通过光电隔离电路和施密特滤波电路处理成方波信号进入单片机； 由节气门角度传感器输入的节气门角度信号，通过低通滤波电路的处理 进入单片机；由水温传感器输入的水温信号，通过低通滤波电路的处理 进入单片机；由氧传感器输入的氧浓度信号，通过信号放大和电压变换 电路处理进入单片机；单片机的数字量输出端口输出燃料喷射脉宽信 号，输出过程由信号放大和电压变换电路、功率驱动单元组成的燃料喷 射控制电路完成；单片机的数字量端口输出可变点火提前角信号，输出 过程是通过信号放大电路、光电隔离电路、功率驱动单元、释放电路等 组成点火控制电路完成；单片机的数字量输出端输出电磁开关阀驱动信 号，输出过程通过信号放大和电压变换电路和功率驱动电路完成。所述的节气门角度传感器的安装支架包括蝶阀延长轴和支架两部分，蝶阀延长轴由一定位销连结在蝶阀芯轴上没有联动机构的一端，利 用原化油器节气门轴延长轴一端的固定螺栓将支架与原化油器本体固 定在一起，节气门角度传感器固定在支架上，当节气门蝶阀转动时，延 长轴会带动传感器内的轴一起转动。本实用新型具有的优点和积极效果是本实用新型的二冲程舷外机燃气电喷系统中，通过各传感器向电控 单元输送舷外机的工况信息，电控单元根据这些工况信息直接控制舷外 机的工作状态，保证了舷外机的动力输出，调整气体燃料的喷射脉宽及 点火时刻，确保将发动机尾气对环境的污染降至最低。
图1是本实用新型的二冲程燃气电喷舷外机的结构示意图； 图2是本实用新型的二冲程燃气电喷舷外机的电控单元控制原理 框图；图3是本实用新型中节气门角度传感器的安装支架的蝶阀延长轴和支架的结构示意图；附图中主要部件符号说明1:气缸 2:气瓶3:开关电磁阀 4: LPG/CNG燃气预热调压器5:水温传感器6:燃气共轨喷嘴7:火花塞及高能点火系统8:同步基准信号传感器9:节气门角度传感器10:氧传感器11:三元催化器12:电控单元13:燃气压力传感器14:蝶阀延长轴15:支架16:定位销17:蝶阀芯轴18:固定螺栓具体实施方式
以下参照附图及实施例对本实用新型进行详细的说明。图1是本实用新型的二冲程燃气电喷舷外机的结构示意图；图2是 本实用新型的二冲程燃气电喷舷外机的电控单元控制原理框图；图3是 本^用新型中节气门角度传感器的安装支架的蝶阀延长轴和支架的结 构示意图。如图1所示，二冲程燃气电喷舷外机，包括气缸l、火花塞及高 能点火系统7、气瓶2、电控单元12、节气门角度传感器9、水温传感 器5、同步基准信号传感器8、氧传感器IO、三元催化器ll、燃气共轨 喷嘴6、燃气压力传感器13，气瓶2与气缸1相连通，气瓶2与气缸1的通路上设置LPG/CNG燃气预热调压器4和开关电磁阀3，水温传感器 5设置于LPG/CNG燃气预热调压器4上，LPG/CNG燃气预热调压器可以 将气体燃料的压力稳定在3 5bar，气体燃料由燃气共轨喷嘴6喷入到 发动机进气道内，气缸的节气门体设置有节气门角度传感器9，气缸的 排气道设置有氧传感器10和三元催化器ll，气缸的顶部设置包含火花 塞7的高能点火系统，在气缸上曲轴的相应位置设置曲轴位置传感器8， 电控单元12接收来自各传感器的工况信号，经过处理后有电控单元控 制燃气共轨喷嘴6和火花塞7的工作。燃气共轨喷嘴6喷射燃料的方向 与扫气道顺扫气流方向一致。该系统基于燃气压力传感器13进行闭环 修正控制。如图2所示，电控单元中，来自发动机磁电机触发线圈的同步基准 信号，通过光电隔离电路和施密特滤波电路处理成方波信号进入单片 机；节气门角度传感器安装在节气门上，其功能是将发动机节气门的开 度信号转变成电信号，并传递给电控单元，用以感知发动机的负荷大小 和加减速工况，节气门角度传感器输入的节气门角度信号，通过低通滤 波电路的处理进入单片机；由水温传感器输入的水温信号，通过低通滤 波电路的处理进入单片机；氧传感器用于检测汽车尾气中的氧含量，根 据排气中的氧浓度测定空燃比，向电控单元发出反馈信号，以控制空燃 比收敛于理论值，来自氧传感器的氧浓度信号通过信号放大和电压变换 电路处理进入单片机；输出的燃料喷射脉宽信号来自单片机的数字量输 出端口，输出过程由信号放大和电压变换电路、功率驱动单元组成的燃 料喷射控制电路完成；输出的可变点火提前角信号来自单片机的数字量 端口，输出过程由信号放大电路、光电隔离电路、功率驱动单元、释放 电路等组成的点火控制电路完成；输出的电磁开关阀驱动信号来自单片 机的数字输出端，输出通过信号放大和电压变换电路和功率驱动电路完 成；通讯信号通过CAN总线收发电路输出。高能点火系统中可以通过 加大点火线圈的匝数比以提高点火能量。如图3所示，节气门角度传感器的安装支架包括蝶阀延长轴14和 支架15两部分，蝶阀延长轴由一定位销16连结在蝶阀芯轴17上没有 联动机构的一端，利用原化油器节气门轴延长轴一端的固定螺栓18将 支架与原化油器本体固定在一起，节气门角度传感器10固定在支架15 上，当节气门蝶阀转动时，延长轴会带动传感器内的轴一起转动。
权利要求1、一种二冲程舷外机燃气电喷系统，其特征在于包括气瓶、开关电磁阀、LPG/CNG燃气预热调压器、燃气共轨喷嘴、电控单元、节气门角度传感器、水温传感器、同步基准信号传感器、高能点火系统、氧传感器和三元催化器；气瓶出口处设置开关电磁阀和LPG/CNG燃气预热调压器，经调压后的气体燃料由燃气共轨喷嘴喷入到发动机进气道内，发动机进气道设置有节气门角度传感器，发动机的节气门体设置有氧传感器和三元催化器，发动机顶部设置包含火花塞的高能点火系统，在气缸上曲轴的相应位置设置同步基准信号传感器，电控单元接收来自各传感器的工况信号，经过处理后输出控制信号控制燃气共轨喷嘴和火花塞的工作。
2、 根据权利要求1所述的二冲程舷外机燃气电喷系统，其特征在 于水温传感器安装于LPG/CNG燃气预热调压器上，此位置正处于发动 机冷却水循环处。
3、 根据权利要求1所述的二冲程舷外机燃气电喷系统，其特征在 于LPG/CNG燃气预热调压器可以将气体燃料的压力稳定在中等压力 3 5bar，从而通过喷射压力的提高来补偿进气相位縮短造成的燃气吸 入量的减少。
4、 根据权利要求l所述的二冲程舷外机燃气电喷系统，其特征在 于二冲程舷外机燃气电喷系统根据燃气喷射压力进行闭环修正。
5、 根据权利要求1所述的二冲程舷外机燃气电喷系统，其特征在 于燃气共轨喷嘴喷射燃料的方向与扫气道顺扫气流方向一致。
6、 根据权利要求1所述的二冲程舷外机燃气电喷系统，其特征在 于高能点火系统通过加大点火线圈的匝数比以提高点火能量。
7、 根据权利要求1所述的二冲程舷外机燃气电喷系统，其特征在 于电控单元中，由发动机磁电机的触发线圈输入的同步基准信号，通 过光电隔离电路和施密特滤波电路处理成方波信号进入单片机；由节气 门角度传感器输入的节气门角度信号，通过低通滤波电路的处理进入单 片机；由水温传感器输入的水温信号，通过低通滤波电路的处理进入单 片机；由氧传感器输入的氧浓度信号，通过信号放大和电压变换电路处 理进入单片机；单片机的数字量输出端口输出燃料喷射脉宽信号，输出 过程由信号放大和电压变换电路、功率驱动单元组成的燃料喷射控制电 路完成；单片机的数字量端口输出可变点火提前角信号，输出过程是通 过信号放大电路、光电隔离电路、功率驱动单元、释放电路等组成点火 控制电路完成；单片机的数字量输出端输出电磁开关阀驱动信号，输出 过程通过信号放大和电压变换电路和功率驱动电路完成。8、根据权利要求l所述的二冲程舷外机燃气电喷系统，其特征在于节气门角度传感器的安装支架包括蝶阀延长轴和支架两部分，蝶阀 延长轴由一定位销连结在蝶阔芯轴上没有联动机构的一端，利用原化油 器节气门轴延长轴一端的固定螺栓将支架与原化油器本体固定在一起， 节气门角度传感器固定在支架上，当节气门蝶阀转动时，延长轴会带动 传感器内的轴一起转动。
专利摘要一种二冲程舷外机燃气电喷系统，包括气瓶、开关电磁阀、LPG/CNG燃气预热调压器、燃气共轨喷嘴、电控单元、节气门角度传感器、水温传感器、同步基准信号传感器、高能点火系统、氧传感器和三元催化器；气瓶出口处设置开关电磁阀和LPG/CNG燃气预热调压器，发动机进气道设置有节气门角度传感器，发动机的节气门体设置有氧传感器和三元催化器，发动机顶部设置高能点火系统，在气缸上曲轴的相应位置设置同步基准信号传感器，电控单元接收来自各传感器的工况信号，经过处理后输出控制信号控制二冲程燃气舷外机的工作。本实用新型可以提高二冲程燃气舷外机输出功率、降低燃料消耗、将发动机尾气对环境的污染降至最低。
文档编号F02M21/02GK201103473SQ20072009864
公开日2008年8月20日 申请日期2007年9月25日 优先权日2007年9月25日
发明者娜 刘, 钢 李, 泰 王, 胡春明, 董亮亮, 陆金明 申请人:天津内燃机研究所;天津市环洁汽车环保科技有限公司