双燃料发动机管理系统的制作方法

本实用新型涉及发动机技术领域，特别是一种双燃料发动机管理系统。

背景技术：

发动机一般由汽油或柴油驱动，汽油及柴油均由不可再生资源石油加工而成。因此在一些发动机上开始增设燃气控制系统，在适当的时候由燃气替代部分柴油进行燃烧，以减少汽油或柴油的消耗提供动力。现有的双燃料控制方式存在以下问题：1.虽然新增了双燃料控制单元，但双燃料控制单元与原机的电控系统分工并不明确，双燃料控制单元与原机的电控系统可能都会接收一些发动机信号而导致不一致的控制逻辑；2.工作模式切换简单粗暴，导致发动机工作不平稳；3.在各项参数满足条件下可进入双燃料模式，在工作参数不理想的情况下将退出双燃料模式，进入纯柴油模式，但之后将难以返回到双燃料模式，一般需要停机重启才能再次返回到双燃料模式。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种新增控制器与原机控制器分工合作、工作模式安全切换且可返回双燃料模式的双燃料发动机管理系统，以解决上述问题。

一种双燃料发动机管理系统，包括燃气电喷控制器、原机控制器、增压压力传感器、转速传感器、油门位置传感器、燃气压力传感器、若干单缸排气温度传感器、燃气电喷阀、柴油电磁阀、直流电源、若干熔断器、若干安全栅、隔离器、总线模块、电源开关、燃气阀开关、柴油阀开关、模式开关、急停按钮、报警装置及若干中间继电器，所述燃气电喷控制器与原机控制器通信连接，增压压力传感器、转速传感器、油门位置传感器及燃气压力传感器均与燃气电喷控制器连接，燃气电喷控制器与燃气电喷阀连接，若干单缸排气温度传感器均与原机控制器连接，原机控制器与燃气电喷阀的燃气电磁阀及柴油电磁阀连接，直流电源为燃气电喷阀、燃气电喷控制器及原机控制器供电，直流电源的阳极连接电源开关的第一端，电源开关的第二端与若干熔断器的第一端均连接，一个熔断器的第二端连接原机控制器的电源端，原机控制器的接地端接地，该熔断器的第二端还分别通过安全栅、隔离器及总线模块接地；一个熔断器的第二端与燃气电喷控制器的电源端连接，燃气电喷控制器的接地端接地，该熔断器的第二端还与模式开关的第一端连接，模式开关的第二端与燃气电喷控制器的模式切换端子连接，模式开关的第二端还与原机控制器的模式端子连接；燃气电喷控制器的普通报警端通过第一中间继电器接地，燃气电喷控制器的重要报警端通过第二中间继电器接地，第一、第二中间继电器及分别连接不同的报警装置；一个熔断器的第二端连接燃气阀开关的第一端，燃气阀开关的第二端与燃气电磁阀的第一端连接，燃气电磁阀的第二端接地，燃气阀开关的第三端与原机控制器的第一控制端连接，燃气电磁阀还与原机控制器的第二控制端连接；一个熔断器的第二端与柴油阀开关的第一端连接，柴油阀开关的第二端与柴油电磁阀的第一端连接，柴油电磁阀的第二端接地，柴油阀开关的第三端与原机控制器的第三控制端连接，柴油电磁阀还与原机控制器的第四控制端连接；一个熔断器的第二端与急停按钮的第一端连接，急停按钮的第二端通过并联的第三、第四中间继电器接地，第三中间继电器与燃气电磁阀连接，第四中间继电器与柴油电磁阀连接，该熔断器的第二端还与报警装置的第一端连接，报警装置的第二端接地。

进一步地，还包括电源指示灯，一个熔断器的第二端通过电源指示灯与直流电源的阴极连接。

进一步地，还包括选择开关，所述选择开关连接于模式开关的第一端与对应的熔断器的第二端之间，所述选择开关用于选择本地控制模式或者远程控制模式。

进一步地，还包括触摸屏、通讯模块及远程计算机，所述触摸屏与原机控制器通信连接，并通过通讯模块与远程计算机通信，所述通讯模块还与原机控制器的通信接口连接。

进一步地，还包括第一二极管，所述燃气电磁阀的第二端连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极与燃气电磁阀的第一端连接。

进一步地，还包括第二二极管，所述柴油电磁阀的第二端连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极与柴油电磁阀的第一端连接。

与现有技术相比，本实用新型的双燃料发动机管理系统通过原机控制器控制燃气电喷阀、柴油电磁阀开启或关闭，并控制发动机启动或停机，燃气电喷控制器接收燃气压力值、增压压力值、发动机转速信号、油门位置信号，并通过原机控制器接收每一单缸的排气温度信号，在多个条件同时满足的情况下控制双燃料发动机管理系统的工作模式转换为双燃料模式，之后按照预存的Map图精确地控制柴油量与燃气量，使得燃气加入的过程中，发动机运行平稳。如此燃气电喷控制器与原机控制器分工合作、工作模式安全切换且可返回双燃料模式。

附图说明

以下结合附图描述本实用新型的实施例，其中：

图1为本实用新型提供的双燃料发动机管理系统的方框示意图。

图2为本实用新型提供的双燃料发动机管理系统的主电路示意图。

图3为本实用新型提供的双燃料发动机管理系统的工作流程示意图。

图4为双燃料模式中发动机中柴油与燃气的变化趋势图。

具体实施方式

以下基于附图对本实用新型的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本实用新型实施例的说明并不用于限定本实用新型的保护范围。

请参考图1及图2，其为本实用新型提供的一种双燃料发动机管理系统，包括燃气电喷控制器MVC、原机控制器PLC、增压压力传感器110、转速传感器120、油门位置传感器130、燃气压力传感器140、若干单缸排气温度传感器150、燃气电喷阀YV1、柴油电磁阀YV2、24V直流电源DC、触摸屏B2及通讯模块B3、若干熔断器FU1-FU6、安全栅B4-B5、隔离器B6、总线模块B7、电源开关SA1、电源指示灯GD1、选择开关SA2、燃气阀开关SA3、柴油阀开关SA5、模式开关SA4、急停按钮SB1、报警装置HA及中间继电器K4-K8。

请参考图1，燃气电喷控制器MVC与原机控制器PLC通信连接，增压压力传感器110、转速传感器120、油门位置传感器130及燃气压力传感器140均与燃气电喷控制器MVC连接，燃气电喷控制器MVC与燃气电喷阀YV1连接。燃气电喷控制器MVC通过电喷阀开度电流信号控制燃气电喷阀YV1工作，从而精确地调节燃气量。

若干单缸排气温度传感器150均与原机控制器PLC连接，原机控制器PLC与燃气电喷阀YV1的燃气电磁阀TV11及柴油电磁阀YV2连接。

触摸屏B2与原机控制器PLC通信连接，并通过通讯模块B3与远程计算机通信。

24V直流电源DC为燃气电喷阀YV1、燃气电喷控制器MVC、原机控制器PLC及触摸屏B2供电。

请参考图2，24V直流电源DC的阳极连接电源开关SA1的第一端，电源开关SA1的第二端与若干熔断器FU1-FU6的第一端均连接。24V直流电源DC处设有空气开关QF1。

熔断器FU1的第二端通过电源指示灯GD1与24V直流电源DC的阴极连接或接地。图中虚线部分表示的GD1是远程电源指示灯。

熔断器FU2的第二端连接原机控制器PLC的电源端，原机控制器PLC的接地端接地。熔断器FU2的第二端还分别通过通讯模块B3、安全栅B4-B5、隔离器B6、总线模块B7接地。通讯模块B3还与原机控制器PLC的通信接口连接。

熔断器FU3的第二端与燃气电喷控制器MVC的电源端连接，燃气电喷控制器MVC的接地端接地。熔断器FU3的第二端还与选择开关SA2的第一端连接，选择开关SA2的第二端与模式开关SA4的第一端连接，模式开关SA4的第二端与燃气电喷控制器MVC的模式切换端子连接，还与原机控制器PLC的模式端子0.0连接。模式开关SA4闭合为双燃料模式，断开为纯柴油模式。

选择开关SA2用于选择本地控制模式或者远程控制模式，图中虚线部分表示的SA4是远程模式开关。

燃气电喷控制器MVC的就绪端通过中间继电器K6接地；燃气电喷控制器MVC的普通报警端通过中间继电器K7接地，燃气电喷控制器MVC的重要报警端通过中间继电器K8接地。中间继电器K7及K8分别用于控制不同的报警装置HA。

熔断器FU4的第二端连接燃气阀开关SA3的第一端，燃气阀开关SA3的第二端与燃气电磁阀TV11的第一端连接，燃气电磁阀TV11的第二端接地。燃气阀开关SA3的第三端与原机控制器PLC的控制端1.4连接，燃气电磁阀TV11还与原机控制器PLC的控制端1.2连接。原机控制器PLC的控制端1.4控制燃气电磁阀TV11的电源，原机控制器PLC的控制端1.2控制燃气电磁阀TV11的阀单元开启或关闭。

燃气电磁阀TV11的第二端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极与燃气电磁阀TV11的第一端连接。

熔断器FU5的第二端与柴油阀开关SA5的第一端连接，柴油阀开关SA5的第二端与柴油电磁阀YV2的第一端连接，柴油电磁阀YV2的第二端接地。柴油阀开关SA5的第三端与原机控制器PLC的控制端1.5连接，柴油电磁阀YV2还与原机控制器PLC的控制端1.3连接。原机控制器PLC的控制端1.5控制柴油电磁阀YV2的电源，原机控制器PLC的控制端1.3控制柴油电磁阀YV2的阀单元开启或关闭。

柴油电磁阀YV2的第二端连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极与柴油电磁阀YV2的第一端连接。

熔断器FU6的第二端与急停按钮SB1的第一端连接，急停按钮SB1的第二端通过中间继电器K4-K5接地。中间继电器K4、K5并联。中间继电器K4用于控制燃气电磁阀TV11的阀单元开启或关闭，中间继电器K5用于控制柴油电磁阀YV2的阀单元开启或关闭。图中虚线部分表示的SB1是远程急停按钮。

熔断器FU6的第二端还与报警装置HA的第一端连接，报警装置HA的第二端接地。图中虚线部分表示的HA是远程报警装置。

原机控制器PLC的停车端还连接有停车开关。

燃气电喷控制器MVC内预先存储有柴油-燃气Map图，当双燃料发动机管理系统进入双燃料模式时，燃气电喷控制器MVC根据发动机转速信号、油门位置信号等判断发动机中的柴油量，根据增压压力值等判断发动机中的空气进气量，根据燃气压力值等判断发动机中的燃气量，在维持当前转速的情况下，逐步提高燃气的供应量替换部分柴油做功，根据柴油-燃气Map图，生成当前转速下期望的柴油量，即自动减小油门，如图4所示。

正常停机时，先将模式开关SA4断开，切换到纯柴油模式，当发动机转速降至停机条件时，将停车开关切换到停车位置，发动机停车。以上可自动按照预定程序进行。

需要紧急停机时，按下急停按钮SB1，柴油电磁阀YV2及燃气电磁阀TV11均关闭，同时燃气电喷控制器MVC自动切换到纯柴油模式。之后按照正常停机模式进行自动停机。

请参考图3，本实用新型提供的双燃料发动机管理系统的工作过程，包括以下步骤：

步骤S1：整机上电初始化。

步骤S2：发动机启动。

步骤S3：燃气电喷控制器MVC或原机控制器PLC判断是否存在停机或紧急停机指令，是则进入步骤S4，否则同时进行步骤S5-S8。本步骤所处的位置可以为本方法中的任意位置。

步骤S4：原机控制器PLC启动发动机停机程序。

步骤S5：若干单缸排气温度传感器150分别采集每一单缸的排气温度，并发送给原机控制器PLC，原机控制器PLC通过总线模块B7将每一单缸的排气温度信号传送给燃气电喷控制器MVC。

步骤S6：燃气压力传感器140采集发动机的减压阀后部的位置的燃气压力值。燃气压力传感器140包括减压阀前燃气压力传感器及减压阀后燃气压力传感器，其中，减压阀前燃气压力传感器采集减压阀前部的燃气压力值，减压阀后燃气压力传感器采集减压阀后部的位置的燃气压力值，以减压阀后部的位置的燃气压力值为燃气压力值。

步骤S7：增压压力传感器110采集发动机中空气通道中的增压压力值，减压阀后燃气压力传感器采集发动机的减压阀后部的位置的燃气压力值。

步骤S8：减压阀前燃气压力传感器采集减压阀前部的燃气压力值，减压阀后燃气压力传感器采集减压阀后部的位置的燃气压力值。

步骤S9：燃气电喷控制器MVC内存储有区间温度范围值，当燃气电喷控制器MVC判断任一单缸的排气温度值超过此区间温度范围，则进入步骤S10及S12。

步骤S10：所述区间温度范围具有一个区间上限值及一个区间下限值，当任一单缸的排气温度值小于区间下限值，燃气电喷控制器MVC判断发动机的工作状况不适于燃气工作，进入步骤S11。

步骤S11：燃气电喷控制器MVC自动将双燃料发动机管理系统的工作模式转换为纯柴油模式。

步骤S12：当任一单缸的排气温度值大于区间上限值，燃气电喷控制器MVC判断发动机的工作状况不适于继续工作，则进入步骤S13。

步骤S13：燃气电喷控制器MVC启动普通报警程序，即控制报警装置HA工作，但不影响发动机继续工作。

步骤S14：进一步判断任一单缸的排气温度值是否大于停机临界值，是则进入步骤S15，否则返回步骤S13。

步骤S15：燃气电喷控制器MVC传输信号至原机控制器PLC，由原机控制器PLC启动发动机停机程序。

步骤S16：燃气电喷控制器MVC判断燃气压力值大于或等于第一阈值，是则进入步骤S11。

步骤S17：燃气电喷控制器MVC接收增压压力值及燃气压力值，计算回差值，即燃气压力值与增压压力值的差值。由于燃气压力值随增压压力值变化而变化，且燃气压力高于增压压力值，一般为0.5-1.5bar。燃气电喷控制器MVC再判断回差值是否大于或等于第二阈值，是则进入步骤S11。

步骤S18：燃气电喷控制器MVC接收减压阀前部的燃气压力值与减压阀后部的位置的燃气压力值，并计算燃气压差，即减压阀后部的位置的燃气压力值与减压阀前部的燃气压力值的差值。燃气电喷控制器MVC再判断燃气压差是否大于或等于第三阈值，是则进入步骤S11。

步骤S19：当以下条件同时满足时：所有的单缸的排气温度值均位于区间温度范围、燃气压力值小于第一阈值、回差值小于第二阈值、燃气压差小于第三阈值，则燃气电喷控制器MVC自动将双燃料发动机管理系统的工作模式转换为双燃料模式。

步骤S20：在纯柴油模式下，燃气电喷控制器MVC判断任一单缸的排气温度值是否大于或等于区间下限值，若仍小于区间下限值，则持续判断。

步骤S21：在纯柴油模式下，燃气电喷控制器MVC判断燃气压力值是否小于第一阈值，若仍大于或等于第一阈值，则持续判断。

步骤S22：在纯柴油模式下，燃气电喷控制器MVC判断回差值是否小于第二阈值，若仍大于或等于第二阈值，则持续判断。

步骤S23：在纯柴油模式下，燃气电喷控制器MVC判断燃气压差是否小于第三阈值，若仍大于或等于第三阈值，则持续判断。

若以下条件同时满足：所有的单缸的排气温度值大于或等于区间下限值、燃气压力值小于第一阈值、回差值小于第二阈值、燃气压差小于第三阈值，则燃气电喷控制器MVC将双燃料发动机管理系统的工作模式转换为双燃料模式。

与现有技术相比，本实用新型的双燃料发动机管理系统通过原机控制器PLC控制燃气电喷阀YV1、柴油电磁阀YV2开启或关闭，并控制发动机启动或停机，燃气电喷控制器MVC接收燃气压力值、增压压力值、发动机转速信号、油门位置信号，并通过原机控制器PLC接收每一单缸的排气温度信号，在多个条件同时满足的情况下控制双燃料发动机管理系统的工作模式转换为双燃料模式，之后按照预存的Map图精确地控制柴油量与燃气量，使得燃气加入的过程中，发动机运行平稳。如此燃气电喷控制器MVC与原机控制器PLC分工合作、工作模式安全切换且可返回双燃料模式。如此实现由燃气代替一部分柴油做功，降低了燃料成本，提高了经济性，减少了尾气排放，相对纯燃气方案，柴油启动更加稳定可靠，更加方便，在启动阶段具有优势。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于局限本实用新型的保护范围，任何在本实用新型精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本实用新型的权利要求范围内。