二冲程舷外机燃气电喷系统 【技术领域】
本发明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、CO、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缩天然气为燃料，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】
本发明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。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
本发明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、怠速旁通阀、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和怠速旁通阀，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。
本发明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缩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；单片机地数字量输出端根据工况要求输出怠速旁通阀驱动信号，以同时满足发动机起动和怠速稳定性的要求，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。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明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。
【附图说明】
图1是本发明的二冲程燃气电喷舷外机的结构示意图；
图2是本发明的二冲程燃气电喷舷外机的电控单元控制原理框图；
图3是本发明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：怠速旁通阀
11：氧传感器 12：三元催化器
13：电控单元 14：燃气压力传感器
15：蝶阀延长轴 16：支架
17：定位销 18：蝶阀芯轴
19：固定螺栓
【具体实施方式】
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。
图1是本发明的二冲程燃气电喷舷外机的结构示意图；图2是本发明的二冲程燃气电喷舷外机的电控单元控制原理框图；图3是本发明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1、火花塞及高能点火系统7、气瓶2、电控单元13、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11、三元催化器12、燃气共轨喷嘴6、燃气压力传感器14，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和怠速旁通阀10，气缸的排气道设置有氧传感器11和三元催化器12，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同步基准信号传感器8，电控单元13接收来自各传感器的工况信号，经过处理后由电控单元控制燃气共轨喷嘴6、火花塞7以及怠速旁通阀10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；输出的怠速旁通阀驱动信号来自单片机的数字量输出端，根据不同工况的要求调整通入空气量以同时满足发动机起动和怠速稳定性的要求，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；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15和支架16两部分，蝶阀延长轴由一定位销17连结在蝶阀芯轴18上没有设置联动机构的一端，利用原化油器节气门轴延长轴一端的固定螺栓19将支架与原化油器本体固定在一起，节气门角度传感器9固定在支架16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。