專利名稱：一種發(fā)動機管理系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于內燃機的發(fā)動機管理系統。特別地，本發(fā)明旨在提供一種系統，其允許操作者在掌上電腦和發(fā)動機控制系統之間傳送發(fā)動機管理數據，并在掌上電腦和外部計算機之間傳送發(fā)動機管理文件。作為一個例子，根據本發(fā)明一個實施例的系統能使操作者無論是在發(fā)動機不運轉還是在預定環(huán)境下運轉的情況下，通過改變調整控制值能調整發(fā)動機的運轉，這種改變代表對基于發(fā)動機控制性能圖(map)的基本發(fā)動機控制值的修改。更特別地，本發(fā)明使經改造的車輛的司機在騎車或開車的狀態(tài)下，能夠產生用來校正基本發(fā)動機控制性能圖的調整控制性能圖，如點火定時和燃料供應。
一般認為內燃機的性能依賴于許多因素，包括工作循環(huán)(如兩沖程、四沖程、奧托、狄塞爾或汪克爾)，燃燒室的數目和設計，點火和燃料供應系統的選擇和控制以及發(fā)動機運轉的周圍條件。
燃燒室設計選擇的例子被認為包括選擇一個壓縮比和選擇與每個燃燒室相連的進氣及排氣閥的數目。一般認為，在發(fā)動機制造完成后，不能為了調整發(fā)動機運轉而改變這些選擇。
就點火系統而言，已知有斷閉點系統和電子點火系統。一般認為，這些已知的系統提供基于發(fā)動機一個運轉特性如旋轉速度和負載的火花定時。就斷閉點系統而言，一般認為通常使用離心偏移重量機械地檢測發(fā)動機的速度，通常還采用進氣岐管(intake manifold)真空來檢測發(fā)動機負載。就電子點火系統而言，一般認為發(fā)動機速度可以用與曲軸的旋轉相聯系的角運動傳感器檢測出來，而發(fā)動機負載通常可以通過例如節(jié)流閥門位置傳感器的輸出檢測出來。不論那種情況，基于這些用于發(fā)動機給定運轉狀態(tài)的已知系統，火花定時被認為是固定不變的。
就燃料供應系統而言，已知有化油器和燃料噴射系統。一般認為這些已知的系統根據允許進入發(fā)動機的空氣的數量，即根據操作者設定的節(jié)流閥門的位置提供一定數量的燃料，如汽油。就化油器來說，一般認為燃料是通過一種噴嘴(已知為“噴口”)系統來供應的。作為化油器操作的例子，一般認為，慢速噴口可在發(fā)動機慢速(idlingspeed)運轉時沿下行流方向向節(jié)流閥提供燃料，且可通過一個加速器泵推進燃料供應，以便將發(fā)動機速度快速提上去。一般認為，必須分解大多數化油器，且必須安裝不同尺寸的噴口或泵才能改變燃料供應量。然而，這是一項費力的過程，而且經常被認為只能在發(fā)動機不運轉時進行。
一般認為，能夠被電子操控的已知燃料噴射系統可以噴射數量經過精確計量的燃料進入吸入系統，或者直接進入燃燒汽缸。燃料數量被認為由控制器基于發(fā)動機狀態(tài)和已知作為“性能圖”或“查尋表”的數據表來決定。一般認為性能圖包括對應每一個(至少一個)獨立變量(即發(fā)動機狀態(tài)的一個特性)的可能的值和設定點的集合，這些變量能夠通過與控制器相連的傳感器來測量，還包括對應一個非獨立變量控制功能，如燃料數量的相應控制值的集合。
通常，性能圖在工廠中由發(fā)動機制造商來設定，并永久地設置在發(fā)動機控制單元內。目前，對于上路的車輛，這被認為是為了遵守排氣污染法規(guī)的要求。然而，一般認為，即便法律上不要求，也有許多原因使制造商禁止發(fā)動機操作者修改性能圖，如制造商確信他們的性能圖提供了最佳的發(fā)動機性能，制造商擔心發(fā)動機操作者設定不合適的控制值可能會對發(fā)動機造成損壞，或者制造商假定發(fā)動機操作者可能不具備足夠的技能來對性能圖進行恰當的修改。然而，一般認為，制造商在他們自己規(guī)定的一組條件下已使他們的性能圖達到最優(yōu)，而在多數情況下，這些條件與發(fā)動機實際運轉的條件并不符合。因此，廠家性能圖被認為是限制了，而不是優(yōu)化了發(fā)動機的性能。
更進一步說，象空氣溫度、海拔和大氣壓力等環(huán)境條件也會影響發(fā)動機的性能。這些條件一般會影響發(fā)動機的整個運轉范圍。就燃料噴射來說，已知可以通過為發(fā)動機的每個運轉狀態(tài)計算一個調整值來補償這些條件。
這樣，一般認為發(fā)動機的性能實質上依賴于在周圍環(huán)境條件下燃燒是如何完成的?？諝夂推偷幕瘜W計量配比為14.7∶1。然而，一般認為，從10∶1到20∶1的比率都能燃燒，通常希望調整空氣一燃料比來實現特定的發(fā)動機性能(如一定水平的功率輸出，燃料更節(jié)省或減少排放)。同理，還希望調整點火定時，通常通過在活塞到達壓縮沖程的上死點之前根據曲柄旋轉角度來測量，以便實現特定的發(fā)動機性能(如，最低的燃料消耗或減少排放)。
一般認為，已知點火定時系統和燃料供應系統的一個缺點是，發(fā)動機的操作受限于由這些系統提供者所設定的固定控制。另一個缺點是，對這些已知系統任何可能的調整都要求一個技術人員重新配置該系統的一個或更多組件，或者拆卸該系統，安裝替代組件，再重新組裝系統。因此，這些已知系統的又一個缺點是，當在預定的環(huán)境下連續(xù)操縱發(fā)動機時，這些調整既不有效也不充分。這些已知系統的再一個缺點是這些調整的效果不能直接比較。
相信有必要克服已知點火和燃料供應系統的上述缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種用于內燃機的發(fā)動機管理系統。該發(fā)動機管理系統包括一個用于計算發(fā)動機運轉控制值的發(fā)動機控制系統，一個相對于發(fā)動機控制系統可移動的掌上電腦，以及一個同該掌上電腦通信的外部計算機。發(fā)動機運轉控制值適合于被提供給內燃機以改變發(fā)動機的性能。掌上電腦的高度、寬度和厚度不大于約6英寸×約4英寸×約1英寸。該掌上電腦運行一套發(fā)動機管理軟件工具(tool)，用來將發(fā)動機管理數據傳送到發(fā)動機控制系統。外部計算機用來把發(fā)動機管理軟件工具和發(fā)動機管理文件下載到掌上電腦，并從掌上電腦上載發(fā)動機管理文件。


下面的附圖加入并成為說明書的一部分，其包括本發(fā)明的一個或多個實施例，同上面給出的概括說明以及下面給出的具體說明一起根據本發(fā)明的最佳實施方式共同解釋本發(fā)明的原理。
圖1是用于調整發(fā)動機運轉的系統的一個實施例的示意圖；圖2是根據第一實施例的儀表板的平面圖；圖3是根據第二實施例的帶有縮進安裝的掌上電腦的儀表板的平面圖；圖4是說明圖3所示儀表板的透視圖，其中掌上電腦處于脫離狀態(tài)；圖5是根據一個用于調整發(fā)動機運轉的發(fā)動機管理軟件工具的實施例說明調整發(fā)動機性能的方法的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所使用的術語“調整”、“組”、“性能圖調整定義”以及“性能圖組”都有其特定的含義。術語“調整”是指改變一個或多個設定點的值。該改變的值可能是正也可能是負，可以是一個最初設定點或選定增量的函數。術語“組”是指由調整行為一致地作用的設定點的集合或包。一個組能由“性能圖調整定義”來定義。例如，一個性能圖調整定義能夠分配打包(parcel)一個發(fā)動機控制性能圖，以便產成一組位于獨立變量(如檢測到的發(fā)動機運轉特性)的選擇范圍內的設定點。術語“性能圖組”是指單個發(fā)動機控制性能圖或多個相關的發(fā)動機控制性能圖的集合，例如，一個性能圖組可以只包括一個點火定時性能圖，或者，也能包括一個點火定時性能圖和一個燃料供應性能圖。
參照圖1，一個發(fā)動機管理系統10包括一個位于外部計算機130內的發(fā)動機管理文件庫。這些發(fā)動機管理文件能夠通過掌上電腦120提供給發(fā)動機控制系統，并可被用于調整發(fā)動機的性能。該發(fā)動機管理系統10包括與一個或多個輸入或輸出設備(如，傳感器或致動器)耦接(如通過導線或無線)的發(fā)動機控制單元20。發(fā)動機控制單元20可包括一個處理器，該處理器使用編碼指令來處理電子輸入信號并提供電子輸出信號。根據一個實施例，將發(fā)動機控制單元20同其它各種部件用導線電連接起來，下面將對此做詳細描述。發(fā)動機控制單元20的外殼20a和其它部件能夠以一種已知的方式相對于車輛底盤(未顯示)，如摩托車車架電子地接地。發(fā)動機控制單元20的電連接包括兩個安裝在外殼20a上的插座(未顯示)，用來在導線保護套管(未顯示)末端接收相應的直角插頭(未顯示)。當然，任何數量的插座和任何數量的插頭在任何組合和配置下，都可與外殼20a或導線保護套管相連。
發(fā)動機控制單元20可裝配在操作者的座位下(未顯示)。該發(fā)動機控制單元20可以有樞軸地安裝，以便提高電子連接和點火線圈30的可維護性，可將該點火線圈30安裝在發(fā)動機控制單元20的下面。發(fā)動機控制單元可以繞軸轉動也便于從氣壓傳感器22排放污染物，而氣壓傳感器22也能集成在發(fā)動機控制單元20的外殼20a內。點火線圈30和氣壓傳感器22的功能以及它們同發(fā)動機控制單元20的關系將在后面詳細說明。另外，點火線圈30和氣壓傳感器22中任何一個或兩者都可以裝配在發(fā)動機控制單元20之外。
根據一個實施例，發(fā)動機控制單元20能夠提供單個發(fā)動機運轉控制值，即，用來調整單個發(fā)動機控制，如點火定時。然而，根據另一個實施例，如圖中所示，該發(fā)動機控制單元20能提供多個發(fā)動機運轉控制值，即，用來調整多個發(fā)動機控制，如燃料數量和點火定時。
發(fā)動機控制單元20電連接到燃料供應模塊40。該燃料供應模塊40可以包含至少一個可裝配在節(jié)流閥主體40a上的燃料噴嘴42，該節(jié)流閥本體40a從燃料入口(未顯示)一直延伸到燃料出口(未顯示)。一個蝶形閥(未顯示)設置于節(jié)流閥本體40a中進口和出口之間，可以在阻止燃料流過節(jié)流閥本體40a的第一狀態(tài)和允許燃料流過節(jié)流閥本體40a的第二狀態(tài)之間繞軸(未顯示)轉動。一個致動器凸輪(未顯示)連接到該蝶形閥上，用于抵抗回動彈簧，如扭簧(未顯示)的偏壓，使蝶形閥繞軸從第一狀態(tài)向第二狀態(tài)轉動。致動器凸輪可通過一個節(jié)流閥鋼索(未顯示)連接到能由操作者控制的節(jié)流閥門控制元件(未顯示)。一個節(jié)流閥門位置傳感器44也被連到蝶形閥上，用來在蝶形閥繞軸旋轉時測量蝶形閥的角度位置，對此后面將做更為詳細的描述。
在二沖程發(fā)動機內，燃料噴嘴42被定向以能夠從節(jié)流閥本體40a內向進氣口(未顯示)噴射精確數量的燃料，而對于四沖程發(fā)動機則通過提升閥口(未顯示)噴射。對于具有多個進氣閥(未顯示)的四沖程發(fā)動機設計，每個噴嘴42都能被定向以通過各自的閥門開口噴射燃料。
燃料供應模塊40還可包含一個進氣溫度傳感器46，其例如可以通過節(jié)氣門段40a的側壁安裝，并位于蝶形閥的上游。進氣溫度傳感器46的功能和與發(fā)動機控制單元20的關系將在后面詳細說明。
燃料供應模塊40與發(fā)動機控制單元20合作一起擁有許多優(yōu)點，包括可以進行電子調控而不必移除、拆卸、重新組裝以及重新安裝。另一個優(yōu)點是可以在發(fā)動機運轉時進行電子調控。再一個優(yōu)點是可以分別控制由性能圖調整定義規(guī)定的不同組設定點，這將在后面詳細說明。還有另一個優(yōu)點是燃料噴嘴42可以被編程以補償周圍環(huán)境的變化，如，氣壓或氣溫的變化。根據發(fā)動機管理系統10的各實施例，有可能補償電壓的變化以啟動燃料噴嘴42，并且使用λ傳感器也能補償燃料噴嘴42的磨損和老化。
電子操控的燃料泵50具有一個用來接收燃油箱60中燃料的低壓燃料入口52，和一個能把加壓過的燃料傳送給燃料噴嘴42的高壓燃料出口54。燃料泵50電連接到發(fā)動機控制單元20，其可能是變容式泵，也可能是動力式泵。壓力調節(jié)器70可以連接到高壓燃料出口54，用以調整供給燃料噴嘴42的燃料的壓力。通過把一部分高壓燃料料送回燃油箱60，該壓力調節(jié)器70能夠釋放過大的壓力。油泵50可以安放在任何允許的地方，如，可安裝在發(fā)動機100的外面。
燃料過濾器(未顯示)也是有用的，其可作為單獨部件安裝在燃料供應路線的任何位置，或者也可以被集成在燃油箱60、油泵50、燃料噴嘴42或壓力調節(jié)器70之內。
再參照圖2-4，發(fā)動機控制單元20電連接到例如摩托車操作者容易看到的儀表板80上。該儀表板80可包括至少一個用于控制提供給發(fā)動機控制單元20的調整信號的開關，還可包括至少一個用于把發(fā)動機控制單元20提供的信息傳送給操作者的顯示設備82。如圖2-4中所示，儀表板80可包括一個性能圖組選擇開關84，至少一個微調(trim)+/-調整開關86(例如圖2-4所示的一個微調+按鈕86a和一個分開的微調-按鈕86b)，一個調整消除開關88和一個通/斷開關90。調整消除開關88控制使發(fā)動機控制單元20執(zhí)行兩個功能的調整消除信號。在調整消除開關88的“開”位置，發(fā)動機控制單元20計算等于由調整控制參數值修改過的基本發(fā)動機控制參數值的發(fā)動機運轉控制值，且發(fā)動機控制單元20處理調整信號(被至少一個微調+/-調整開關86所控制)以及調整消除信號(被調整消除開關88所控制)。在調整消除開關88的“關”位置，發(fā)動機控制單元20計算僅等于基本控制發(fā)動機的發(fā)動機運轉控制值，而忽略調整信號(被至少一個微調+/-調整開關86所控制)以及調整消除信號(被調整消除開關88所控制)。通/斷開關90接通或斷開通往裝置10所有部件的電流。例如，通/斷開關90能夠將發(fā)動機控制單元20同電池34和交流發(fā)電機(即，定子36和轉子38)斷開。顯示設備82可為任何模擬或數字設備，其能夠顯示字母數字字符或圖象畫面。如圖2-4所示，顯示設備82可包括三個“智能”燈82a、82b、82c。下面將詳細描述儀表板80上的開關84、86、88、90和顯示設備82的功能以及它們與發(fā)動機控制單元20的關系。
儀表板80安裝到操作者能夠按人類工程學操縱開關84、86、88、90并容易看到顯示設備82的地方。例如，就摩托車而言，儀表板80可以安裝到車把200上，例如可裝在靠近左手柄202的位置。當然，儀表板80也可以安裝在當駕駛摩托車時容易被駕駛員接觸到/看到的其它地方。如圖2-4所示那樣。確定儀表板80的位置，開關84、86、88、90就可以按人類工程學方式布置，以便進行觸覺識別和用駕駛員的左拇指操作開關84、86、88、90。虛線92顯示駕駛員的拇指可能移動的路線。而且，智能燈82a、82b、82c的設置使駕駛員只要快速一瞥就能獲知由智能燈定義所規(guī)定的智能燈82a、82b、82c提供的信息。
圖3和圖4顯示了儀表板80’的另一種配置方式。從圖4可以最清楚地看出，儀表板80’包括一個固定部分80a和一個相對可移動的掌上電腦120(將在后面詳細說明)。固定部分80a包括顯示設備82、性能圖選擇開關84和通/斷開關90，該固定部分相對于車把200固定安裝。掌上電腦120包括一個顯示設備，其相對車把200是可拆卸的。該顯示設備可以是一個集成到掌上電腦120上的顯示屏。雖然在圖3和圖4中沒有示出智能燈82a，82b，82c，但固定部分80a也可包括該智能燈82a、82b、82c。當駕駛員不再需要調整發(fā)動機100，或希望保護掌上電腦120免受周圍環(huán)境(如，雨、塵土，等等)的破壞時，可以把掌上電腦120拆下并裝在駕駛員身上、車上或別的地方。
現在參照所有的

系統各組件的功能和關系。在如圖中所示的發(fā)動機管理系統10中，發(fā)動機控制單元20為第一發(fā)動機控制提供第一控制信號，如燃料數量，并為第二發(fā)動機控制提供第二個控制信號，如點火定時。這樣，對于儲存在發(fā)動機控制單元20內的每個性能圖組，都有一個點火定時性能圖和一個燃料數量性能圖。然而，一般來說，一個性能圖組可包括不同數量的性能圖(如，只有一個或多于兩個)，不同類型的性能圖(如，點火定時、能量噴嘴啟動或增力閥啟動)，或性能圖類型的不同組合(如，點火定時、燃料定時和增力閥啟動)。
表1示出了一個包括任意選定數目的點火定時設定點的性能圖的例子。每個設定點對應兩個發(fā)動機運轉特性參數值，即，發(fā)動機速度參數值和節(jié)流閥門位置設定值。這樣，對于一個給定發(fā)動機速度值(如，可以通過曲軸角運動傳感器102的輸出信號來檢測或獲取)，以及對于一個給定節(jié)流閥門位置設定值(如，可以通過節(jié)流閥門位置傳感器44來測量)，就對應一個點火定時設定值。例如，該性能圖在發(fā)動機速度為每分鐘2000轉時，不管節(jié)流閥門的開度是多少，都通知發(fā)動機控制單元20在達到上死點(BTDC)前提供5度的點火定時。在發(fā)動機速度為每分鐘5000轉時，發(fā)動機控制單元20將使點火定時從節(jié)流閥門關閉時的25度(BTDC)變到節(jié)流閥門開度為75％或更大時的30度BTDC。
表1

一般來說，一個性能圖將包括許多設定點，這些設定點可分配給每個能夠想到的通過測量一個或多個發(fā)動機運轉特性獲得的發(fā)動機性能。如果在性能圖中包括規(guī)定的特性值之間的差值(如，表1中在規(guī)定的發(fā)動機轉速之間存在2000或更大的差值)，則發(fā)動機控制單元20能夠在該兩個規(guī)定的特性值之間內插運轉控制值。
發(fā)動機管理數據包括一個或多個性能圖組，通過數據端口110或通過將掌上電腦120與儀表板80’的固定部分80a對接安裝，這些性能圖組可以從掌上電腦120下載到發(fā)動機控制單元20中。掌上電腦和數據端口110或固定部分80a之間可以通過導線耦接，也可以無線連接。除了性能圖組，該發(fā)動機管理數據還包括性能圖調整定義、智能燈定義，以及發(fā)動機控制單元所需的軟件更新。
這里提到的詞匯“掌上電腦”是指一個手持設備，它被封裝在一個與普通操作者手掌大小相匹配的外殼內。該掌上電腦的高度、寬度和厚度也不大于約6英寸×約4英寸×約1英寸。這樣，掌上電腦就容易攜帶，如可以裝在正常大小的襯衣口袋里。
掌上電腦使用電池來提供能源，其一般包括一個觸摸屏作為輸入/輸出設備?；萜展镜谋銛y式計算機(Pocket PC)和3Com公司的掌上計算機(PalmPilot)就是這種掌上電腦的例子。
通過使用運行一套用于將發(fā)動機管理數據傳送給摩托車的發(fā)動機控制系統的發(fā)動機管理軟件工具的掌上電腦120，本發(fā)明人已經發(fā)現了很多意想不到的效果。例如，這些優(yōu)點包括有比起膝上型或臺式個人計算機，掌上電腦120的成本相對較小。同時掌上電腦的尺寸縮小，重量減輕，抵抗機械沖擊(如可能由碰撞、跳動或震動等引起)能力增強，相對膝上型或臺式個人計算機，這些都是掌上電腦的優(yōu)勢所在。對后者而言，小尺寸、輕重量和抵御機械沖擊能力增強使得摩托車駕駛員甚至可能攜帶車載掌上電腦120，如，可以裝在衣服口袋里或裝在摩托車儲藏箱內參加耐久比賽。這套發(fā)動機管理軟件工具可包括一個調整軟件工具，如Optimum Power Technology開發(fā)的OPTCal軟件。使用OPT Cal軟件，發(fā)動機操作者能通知發(fā)動機控制單元20激活哪個性能圖組、用于指定性能圖組有效，即可修改部分的性能圖調整定義、以及智能燈定義。用來在掌上電腦120和發(fā)動機控制單元20之間傳輸數據的數據端口110可以是任何配置(如，使用諸如一個塢站(docking)或一根電纜這樣的物理連接，使用無信通信技術，等等)，也可以使用任何傳輸協議(如RS-232或ISO9141)。
除了處理下載的數據之外，發(fā)動機控制單元20也能連接到任何必需的車載傳感器。氣溫傳感器46和氣壓傳感器22能夠提供代表吸入發(fā)動機100內的空氣密度的傳感信號，并能用于根據下載到發(fā)動機控制單元20的每個性能圖組的值引起所有控制信號的整體變化。在本發(fā)明中，詞匯“整體”是指對控制性能圖中的每個設定點進行調整，而“局部”是指控制性能圖中的一個設定點或一組設定點。來自發(fā)動機速度傳感器102和節(jié)流閥門位置傳感器44的傳感器信號，除了受用于訪問設定點的發(fā)動機控制單元20監(jiān)視外，還能用于決定哪個或哪些設定點用做調整的基礎。使用與包含燃料噴嘴42的燃料供應系統40相關的發(fā)動機管理系統10，可以認為與化油器噴射相類似，即，在一定的節(jié)流閥門開度之下，根據本發(fā)明的調整相當于改變低速噴嘴，在較大節(jié)流閥門開度下該調整相當于改變針閥調節(jié)噴嘴，在更大節(jié)流閥門開度下該調整相當于改變主噴嘴。然而，不象根據系統10進行的調整，大多數噴嘴的改變不能在發(fā)動機運轉時進行。
另外，電系統電壓傳感器(未顯示)能夠測量直接影響反應時間和燃料噴嘴42內電機械運動精確性的電壓變化。齒輪位置傳感器和側立散開(side stand deployment)傳感器(未顯示)可以用來提醒摩托車駕駛員注意潛在的損害或危險情況。用來檢測齒輪變化開始的傳感器(未顯示)能夠給發(fā)動機控制單元20傳遞信號，以便暫時切斷點火系統或燃料供應模塊40，而使換檔更順暢。當然，發(fā)動機控制單元20也可以連接到許多其它傳感器，如，發(fā)動機冷卻劑溫度或油壓傳感器(未顯示)，它們能向發(fā)動機操作者提供告警。
發(fā)動機控制單元20也接收來自儀表板80的調整信號、調整消除信號以及性能圖選擇信號，并根據智能燈定義，在恰當時間啟動智能燈82a，82b，82c。調整功能由性能圖組選擇開關84、至少一個性能圖調整+/-開關86以及性能圖調整消除開關88來控制。如圖2-4所示，性能圖組選擇開關84可為一個三位置觸發(fā)器(toggle)開關，由此提供對三個性能圖組的選擇?；蛘?，性能圖組選擇開關84也可以提供僅僅選擇兩個性能圖組或選擇多于三個性能圖組。能被選擇的性能圖組的可能排列是非常多的。作為第一個例子，性能圖組選擇開關84的中間位置可以分配給最有利于車輛從靜止狀態(tài)加速的性能圖組，性能圖組選擇開關84的較低位置可以分配給大部分時間內使用的性能圖組，而性能圖組選擇開關84的較高位置可以在要求輸出峰值功率時使用。作為第二個例子，性能圖組選擇開關84的較低位置可配置成可以根據附帶的性能圖調整定義使點火定時性能圖能被調整，性能圖組選擇開關84的較高位置可配置成可以根據附帶的性能圖調整定義使燃料數量性能圖能被調整。
性能圖調整+/-開關86可以是一個三位置搖臂開關，用于根據當前有效設定點(或包括當前有效設定點的設定點組)對調整控制值增加或減少規(guī)定的函數或數量?；蛘?，把性能圖調整+/-開關86搖到(+)或者(-)上，可以開始對包括當前有效設定點的設定點組進行一系列復雜的調整。作為這種復雜調整的一個例子，對組中每個設定點的調整可與對當前有效設定點的調整成比例。而且如上所討論的，由性能圖調整+/-開關86所傳輸的調整可以應用于當前選定的性能圖，或也能應用于所有類似的性能圖。如圖2-4所示，分離的按鈕86a，86b可以被一個三位置搖臂類型的性能圖調整+/-搖臂開關86所代替。
性能圖調整消除開關88允許發(fā)動機操作者在基本性能圖組和調整過的性能圖組之間進行即時對比，即，“ABAB”。而且，這些比較能夠在發(fā)動機在其預定環(huán)境下連續(xù)運轉時進行。性能圖調整消除開關88可以發(fā)信號通知發(fā)動機控制單元20是否處理來自性能圖調整+/-開關86的輸入。
如圖2-4所示，顯示設備82可以包括一組三個智能燈82a，82b，82c，這些智能燈在調整的過程中幫助發(fā)動機操作者。智能燈82a，82b，82c可以根據現用的智能燈定義被接通以傳達不同的信息。例如，智能燈82a，82b，82c能夠表示發(fā)動機當前是否在調整為有效的性能圖的一部分內運行，或是否試圖超過或低于由發(fā)動機操作者預先定義的最大或最小安全值進行調整。智能燈82a，82b，82c也能被定義為提醒發(fā)動機操作者注意諸如傳感失效、電池電壓低或發(fā)動機過熱等情況。除了有不同的操作方式外(即，滅、連續(xù)亮、慢閃和快閃)，智能燈82a，82b，82c還可以有不同的顏色(如綠色、琥珀色和紅色)，用來進一步增加由操作者一瞥便能獲知的信息的數量。
圖5說明了使用系統10來調整發(fā)動機100的空載特性(idelperformance)的方法1000的一個例子，其目的是通過調整燃料供應性能圖來獲得最佳的發(fā)動機空載速度特性。在步驟1010中，性能圖調整消除開關88被配置為激活性能圖調整+/-開關86a，86b。在步驟1020中，系統10被啟動。該啟動1020可以包括1)建立性能圖調整定義來指定小節(jié)流閥門設置(如0-10％節(jié)流閥門開度)作為有效范圍，并限制調整能力(如不超過基本控制性能圖內設定點值的+/-20％)；2)建立智能燈定義，以便當節(jié)流閥門位置傳感器44提供一個顯示發(fā)動機100在有效范圍內運轉的傳感器信號時，燈82連續(xù)亮；3)將一個性能圖組、性能圖調整定義和智能燈定義下載到發(fā)動機控制單元20內(如，通過數據端口110)。在步驟1030，發(fā)動機100被啟動。在步驟1040，操作者釋放節(jié)流閥門以使發(fā)動機100空轉。在步驟1050，根據節(jié)流閥門位置傳感器44提供的傳感器信號，發(fā)動機控制單元20判定發(fā)動機的狀態(tài)是否在基于性能圖調整定義的有效范圍內。在步驟1050中，如果判定為否定(即，“否”)，則發(fā)動機控制單元20不給顯示設備82提供打開智能燈82c的信息信號。在步驟1050中，如果判定為肯定(即，“是”)，則發(fā)動機控制單元20給顯示設備82提供打開智能燈82c的信息信號，從而指示操作者，為調整發(fā)動機100而對調整+/-開關86a，86b和調整消除開關88的操作是有效的。步驟1060中，如果步驟1050的判定為正，則操作者按下調整+按鈕86a。在步驟1070中，無論操作者是否借助顯示設備82，都判定發(fā)動機的性能是否已經改變?yōu)榘l(fā)動機100運轉得更快(即，每分鐘轉數增加)。
在步驟2000，在步驟1070的判定為正后，操作者再次按下調整+按鈕86a。在步驟2010中，操作者再次判定發(fā)動機的性能是否已經改變?yōu)榘l(fā)動機100運轉得更快(即，每分鐘轉數增加)。如果步驟2010的判定為正，則重復步驟2000。步驟2000被重復直到或者達到調整能力限制(如，調整信號增加到根據基本控制性能圖的設定點值的基本發(fā)動機控制值的20％)(未顯示)，或者操作者判定發(fā)動機性能已變化為發(fā)動機100運轉得更慢(即，每分鐘轉數減少)。如果步驟2010的判定為負，則操作者按下調整-按鈕86b以返回先前的發(fā)動機性能。
在步驟3000中，在步驟1070的判定為負后，操作者按下調整-按鈕86b。在步驟3010中，操作者再次判定發(fā)動機的性能是否已經改變?yōu)榘l(fā)動機100運轉得更快(即，每分鐘轉數增加)。如果步驟3010的判定為正，則重復步驟3000直到或者達到調整能力限制(如，調整信號減少到根據基本控制性能圖的設定點值的基本發(fā)動機控制值的20％)，或者操作者判定發(fā)動機性能已變化為發(fā)動機100運轉得更慢(即，每分鐘轉數減少)。如果步驟3010的判定為負，則操作者按下調整+按鈕86a以返回先前的發(fā)動機性能。
在步驟1080中，操作者已經成功地優(yōu)化了發(fā)動機100的空載速度性能，即，在根據性能圖調整定義的有效范圍內。
性能圖調整消除按鈕88可以被操作用來進行ABAB比較，以便同基本控制性能圖相比評價調整發(fā)動機100的效果。操作者選擇的調整控制值可以被編輯并儲存在調整控制性能圖組中，并可以上傳給個人計算機用來修改基本性能圖組，這樣就創(chuàng)建了一個新的基本性能圖供以后使用。
因此，系統10具有很多優(yōu)點，包括利用當發(fā)動機在其預定的環(huán)境下運轉時可進行的調整來調整發(fā)動機的性能，以及在發(fā)動機運行時進行ABAB比較以評價調整的效果?！癆BAB”比較是指操作者在調整消除開關88的第一和第二配置之間交替切換。在調整消除開關88的第一配置中，調整消除信號使發(fā)動機控制單元20計算等于由調整控制值修改的基本發(fā)動機控制值的發(fā)動機運轉控制值(即，利用調整控制性能圖修改基本控制性能圖)。在調整消除開關88的第二配置中，調整消除信號使發(fā)動機控制單元20計算僅僅等于基本發(fā)動機控制值的發(fā)動機運轉控制值(即，不用調整控制性能圖修改基本控制性能圖)。
另外，系統10的各實施例可以提供作為一個工具組(kit)，以便使發(fā)動機控制單元20和點火模塊能夠代替現有的點火系統，且燃料供應系統40和燃料泵50能夠代替現有的化油器。該工具組還包括用于代替現有的導線保護套管的替換導線保護套外管。系統10的另一個優(yōu)點是它的功能應用非常廣泛，即，系統10不專用于某個特定的車型，所有主要組件可以在不同車輛間轉接，而只需增加一個保護套管或者第二輛車可能需要的發(fā)動機控制單元20的更新軟件。
系統10的各實施例能夠提供給內燃機驅動的陸地行駛車、船舶和飛行器，因此就可包括摩托車、所有地面用車、雪上汽車、船、個人船只以及飛機。
上面所描述的各實施例是用來調整發(fā)動機管理系統的本發(fā)明的裝置和方法的例子，由此很多優(yōu)點得以實現。
這些優(yōu)點包括允許當發(fā)動機在其預定環(huán)境下連續(xù)運轉時調整發(fā)動機的運轉。例如，賽車發(fā)動機性能能夠在比賽時調整，而不必讓發(fā)動機停下來和進入凹地(pits)。而且，發(fā)動機的性能可以在特定用戶定義的發(fā)動機性能范圍內進行調整。
這些優(yōu)點也包括可以把性能圖組從掌上電腦120下載到發(fā)動機控制單元20內。通過任何已有的傳送技術或協議，包括通過互聯網或通過電腦軟盤，這些性能圖組可以提供給外部處理器。
這些優(yōu)點還包括在儀表板80、80’上提供調整控制，這些調整控制當發(fā)動機在其預定環(huán)境下連續(xù)運轉時發(fā)動機操作者可以容易地得到。例如，儀表板80、80’可包括至少一個開關，該開關設置成可讓抓在摩托車車把200左手柄202上的手指容易地操作。調整控制開關可以按人體工程學方式安裝在儀表板80、80’上，以便觸覺識別和戴著手套的駕駛員控制。
這些優(yōu)點還包括在儀表板80、80’上提供一個或多個顯示設備82，以便發(fā)動機操作者只要一瞥便能獲知信息。這些顯示設備82可以包括許多“智能”(即，可定義操作)燈82a，82b，82c，這些燈可以使用不同方式(如，關、持續(xù)發(fā)光、慢閃、快閃等)來表示不同類型的信息(如，發(fā)動機狀態(tài)，發(fā)動機控制單元狀態(tài)，調整條件等等)。用于操作這些智能燈82a，82b，82c的定義可以與性能圖組同時下載到發(fā)動機控制單元20。
雖然本發(fā)明已經參照特定實施例進行了描述，但也能對這些實施例進行很多修改、改變和變化而不脫離本發(fā)明的領域和范圍，正如在附后的權利要求書中加以限定的那樣。因此，本發(fā)明不是意在局限于所描述的實施例，而是具有由下面的權利要求書中的文字及其等價物所定義的整體保護范圍。
權利要求
1.一種用于內燃機的發(fā)動機管理系統，該發(fā)動機管理系統包括一個發(fā)動機控制系統，用于計算發(fā)動機運轉控制值，該發(fā)動機運轉控制值適合于提供給內燃機以改變發(fā)動機的性能；一個相對與發(fā)動機控制系統可移動的掌上電腦，該掌上電腦的高度、寬度和厚度不大于約6英寸×約4英寸×約1英寸，且該掌上電腦運行一套用于將發(fā)動機管理數據傳送到發(fā)動機控制系統的發(fā)動機管理軟件工具；一個同該掌上電腦通信的外部計算機，該外部計算機用于把發(fā)動機管理軟件工具和發(fā)動機管理文件下載到掌上電腦，并從掌上電腦上載發(fā)動機管理文件。
2.如權利1所述的發(fā)動機管理系統，其中掌上電腦包括一個觸摸屏和電池。
3.如權利1所述的發(fā)動機管理系統，其中掌上電腦包括一個文件子系統。
4.如權利1所述的發(fā)動機管理系統，其中掌上電腦包括一個觸摸屏、電池和一個文件子系統。
5.如權利1所述的發(fā)動機管理系統，其中掌上電腦包括用于通過局域網和互聯網中的一個與外部計算機進行通信的通信子系統。
6.如權利5所述的發(fā)動機管理系統，其中通信子系統包括一個網絡瀏覽器。
7.如權利1所述的發(fā)動機管理系統，其中外部計算機可以通過一條數據線、一個塢站和電磁波中的至少一個與掌上電腦進行通信。
8.如權利1所述的發(fā)動機管理系統，其中發(fā)動機管理文件包括一個基本發(fā)動機控制性能圖，該基本發(fā)動機控制性能圖將一個發(fā)動機性能特征值與一個基本發(fā)動機控制值聯系起來。
9.如權利8所述的發(fā)動機管理系統，其中發(fā)動機管理數據包括一個獨立于基本發(fā)動機控制性能圖的調整控制性能圖，該調整控制性能圖將發(fā)動機性能特征值與調整控制值聯系起來。
10.如權利8所述的發(fā)動機管理系統，其中該套發(fā)動機管理軟件工具包括一個調整軟件工具，該調整軟件工具能夠在基本發(fā)動機控制性能圖內定義所有基本發(fā)動機控制值，在基本發(fā)動機控制性能圖內調整基本發(fā)動機控制值，將基本發(fā)動機控制值傳送到發(fā)動機控制系統，并將該基本發(fā)動機控制性能圖傳送到發(fā)動機控制系統。
全文摘要
提供一種用于內燃機的發(fā)動機管理系統。該發(fā)動機管理系統包括一個用于計算發(fā)動機運轉控制值的發(fā)動機控制系統，一個相對與該發(fā)動機控制系統可移動的掌上電腦，以及一個同該掌上電腦通信的外部計算機。發(fā)動機運轉控制值適合于被提供給內燃機用來改變發(fā)動機的性能。該掌上電腦的高度、寬度和厚度不大于約6英寸×約4英寸×約1英寸。該掌上電腦運行一套發(fā)動機管理軟件工具，用來將發(fā)動機管理數據傳送到發(fā)動機控制系統。外部計算機用來把發(fā)動機管理軟件工具和發(fā)動機管理文件下載到掌上電腦，并從掌上電腦上載發(fā)動機管理文件。
文檔編號F02D37/02GK1404548SQ01805211
公開日2003年3月19日 申請日期2001年2月20日 優(yōu)先權日2000年2月18日
發(fā)明者羅伊·D·豪斯頓, 格林·F·查特菲爾德 申請人:最佳動力技術有限合伙公司