專利名稱：：一種節(jié)油控制方法及其控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及節(jié)油控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種應(yīng)用于汽油發(fā)動機(jī)的節(jié)油控制方法，以及采用該方法的節(jié)油裝置。
背景技術(shù)：
：目前，汽油發(fā)動機(jī)普遍采用的節(jié)油裝置是通過采集單一的轉(zhuǎn)速信號來控制電磁閥調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，它無法準(zhǔn)確的識別發(fā)動機(jī)在任何工作點(diǎn)的轉(zhuǎn)速，也就不能正確地識別發(fā)動機(jī)在每一個工作點(diǎn)的工作狀態(tài)，而且控制方法單一，因此，無法精確地自動控制發(fā)動機(jī)在每一個工作點(diǎn)的進(jìn)氣量。例如，于1990年6月13日授權(quán)公告的中國發(fā)明專利CN1008386B，公開了一種微機(jī)控制汽油機(jī)節(jié)油方法及裝置，是通過測量發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速信號和負(fù)荷參量(節(jié)氣門位置信號)，送入微機(jī)進(jìn)行處理后輸出控制信號至輔助進(jìn)氣控制裝置，調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的空燃比(空氣和燃油的混合比例)，使燃油充分燃燒。于2002年10月16日授權(quán)公告的中國實(shí)用新型專利CN2516713Y，公開了一種電控補(bǔ)氣裝置，通過檢測汽車引擎的轉(zhuǎn)速信號，由微處理器控制向引擎進(jìn)行二次補(bǔ)氣，調(diào)整空氣與燃油的混合比，使燃油充分燃燒。于2004年7月14日授權(quán)公告的中國實(shí)用新型專利CN2625592Y，公開了一種汽油機(jī)微增壓電子控制裝置，通過獲取汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速信息(由點(diǎn)火系統(tǒng)獲得)和負(fù)荷信息(由油門傳感器獲得)，由電子控制器輸出控制信號向發(fā)動機(jī)補(bǔ)充空氣，調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的空燃比，使燃油充分燃燒。于2007年7月25日公開的中國發(fā)明專利申請CN101003274A，公開了一種汽車節(jié)油提示方法，通過檢測發(fā)動機(jī)當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)速和計算獲得的當(dāng)前工作檔位值，判斷汽車是否等速行駛以及當(dāng)前工作檔位是否為經(jīng)濟(jì)檔位，進(jìn)而向駕駛員發(fā)出提示信息，由駕駛員操作改變當(dāng)前工作檔位，以實(shí)現(xiàn)燃油經(jīng)濟(jì)性。以上所述的各種發(fā)動機(jī)節(jié)油裝置及其采用的控制方法均是主要采集轉(zhuǎn)速信號來識別發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的空燃比，以達(dá)到燃油最佳的燃燒效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)油目的。但是，由于車輛在行駛過程中的轉(zhuǎn)速信號并不能唯一準(zhǔn)確的表示發(fā)動機(jī)當(dāng)前的工作狀態(tài)，例如在不同檔位時的相同轉(zhuǎn)速情況下，發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)是不相同的，因此，只依據(jù)單一的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行判斷就無法得出發(fā)動機(jī)的準(zhǔn)確工作狀態(tài)，以此發(fā)出的控制信號就無法準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的空燃比。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種通過多信號采集，準(zhǔn)確識別發(fā)動機(jī)在任何工作點(diǎn)的工作狀態(tài)，并由微電腦控制器控制調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的節(jié)油控制方法，以及采用該方法的節(jié)油裝置。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案一種節(jié)油控制方法，包括如下步驟(1)啟動節(jié)油控制裝置，進(jìn)行系統(tǒng)初始化；(2)讀取檔位信號D和轉(zhuǎn)速信號R;(3)根據(jù)上述檔位信號D和轉(zhuǎn)速信號R判斷發(fā)動機(jī)所處工作狀態(tài)；(4)讀取預(yù)設(shè)定的補(bǔ)氣參數(shù)，根據(jù)相關(guān)參數(shù)計算補(bǔ)氣脈沖的寬度；(5)輸出脈沖信號，控制電磁閥調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。上述步驟(3)中發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)為減速時，不進(jìn)行補(bǔ)氣。上述步驟(4)中所述預(yù)設(shè)定的補(bǔ)氣參數(shù)包括補(bǔ)氣個數(shù)N，補(bǔ)氣脈沖的低電平寬度M和單位時間T。上述補(bǔ)氣脈沖的寬度通過以下公式計算S=(T—NxM)/N其中S為補(bǔ)氣脈沖的高電平寬度，M為補(bǔ)氣脈沖的低電平寬度，N為補(bǔ)氣個數(shù)，T為單位時間?；谏鲜龉?jié)油控制方法，本發(fā)明同時提供了一種節(jié)油控制裝置，包括微電腦控制器，以及與其輸入端連接的轉(zhuǎn)速信號檢測電路，所述微電腦控制器的另一輸入端連接有檔位信號檢測電路，所述轉(zhuǎn)速信號和檔位信號經(jīng)微電腦控制器的邏輯運(yùn)算之后，輸出控制信號，并通過控制開關(guān)調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。上述轉(zhuǎn)速信號通過光耦合器與微電腦控制器的輸入端連接。上述檔位信號通過限流穩(wěn)壓保護(hù)電路與微電腦控制器的另一輸入端連接。上述微電腦控制器的輸出端連接至少一個電磁閥，用于調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。上述微電腦控制器還連接有至少一個通訊接口，用于連接上位計算機(jī)或其它外接設(shè)備。所述微電腦控制器通過通訊接口與上位計算機(jī)連接，用于上傳和下載軟件程序；所述微電腦控制器通過另一通訊接口與參數(shù)設(shè)定儀器連接，用于設(shè)置和修改補(bǔ)氣參數(shù)。上述微電腦控制器為單片機(jī)。本發(fā)明的顯著特點(diǎn)在于其通過采用多信號的采集方式，同時采集發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速信號和檔位信號，準(zhǔn)確地識別發(fā)動機(jī)在不同檔位下的轉(zhuǎn)速，并根據(jù)發(fā)動機(jī)在各種不同檔位下的工作狀態(tài)，由微電腦控制器精確地控制調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)燃燒的進(jìn)氣量，使空燃比(空氣和燃油的混合比例)達(dá)到最佳燃燒比值，促使燃油完全燃燒，從而有效地控制污染物(碳?xì)浠衔颒C、氮氧化物nox、一氧化碳co)的排放量，使其排放達(dá)到歐ni標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)約燃油，保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境。圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的檔位、轉(zhuǎn)速和補(bǔ)氣脈寬的對應(yīng)表；圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的檔位、轉(zhuǎn)速和補(bǔ)氣脈寬的對應(yīng)表；圖3為本發(fā)明所述節(jié)油控制方法的流程圖；圖4為本發(fā)明所述節(jié)油控制方法的詳細(xì)流程圖之一；圖5為本發(fā)明所述節(jié)油控制裝置的原理框圖；圖6為本發(fā)明所述節(jié)油控制裝置的具體電路原理圖。具體實(shí)施方式以下以摩托車的發(fā)動機(jī)為例，詳細(xì)介紹本發(fā)明的實(shí)施方式通常，摩托車的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為010000轉(zhuǎn)/分，由于摩托車的速度快、偏差大，而且補(bǔ)氣滯后。為此，將轉(zhuǎn)速按每400轉(zhuǎn)設(shè)置一個參考點(diǎn)，總共設(shè)置24個參考點(diǎn)(如圖1、2所示)。通過對摩托車進(jìn)行測試，預(yù)先建立一個檔位、轉(zhuǎn)速和補(bǔ)氣脈寬的對應(yīng)表，將其存放于存儲器EPROM中。計算機(jī)采集檔位和轉(zhuǎn)速信號，然后根據(jù)檔位、轉(zhuǎn)速信號對應(yīng)相應(yīng)的補(bǔ)氣個數(shù)和脈沖寬度(s卩補(bǔ)氣量)，驅(qū)動高頻電磁閥作相應(yīng)的開/關(guān)動作。補(bǔ)氣個數(shù)為0100，脈沖頻率寬度為0255ms。補(bǔ)氣個數(shù)和脈沖寬度可根據(jù)不同的發(fā)動機(jī)、化油器以及傳動比，通過參數(shù)設(shè)定儀器在現(xiàn)場設(shè)置和修改；也可通過串口直接與計算機(jī)通訊，將設(shè)置好的這些參數(shù)一次寫入存儲器EPROM中，這樣可基本消除由于發(fā)動機(jī)、化油器等帶來的系統(tǒng)誤差，可滿足任何車型使用。如圖3所示為本發(fā)明所述節(jié)油控制方法的流程圖，包括如下步驟-(1)啟動節(jié)油控制裝置，進(jìn)行系統(tǒng)初始化；(2)讀取檔位信號D和轉(zhuǎn)速信號R，存放于寄存器中；(3)根據(jù)上述檔位信號D和轉(zhuǎn)速信號R判斷當(dāng)前發(fā)動機(jī)所處的工作狀態(tài)，如果發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)為減速時，則不進(jìn)行補(bǔ)氣；(4)當(dāng)發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)為非減速時，讀取預(yù)設(shè)定的補(bǔ)氣參數(shù)，并判斷是否需要補(bǔ)氣，如果需要則根據(jù)相關(guān)參數(shù)計算得出補(bǔ)氣脈沖的寬度；(5)輸出脈沖信號，控制電磁閥調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。步驟(4)中所述補(bǔ)氣脈沖的寬度通過以下公式計算S=(T—NxM)/N其中S為補(bǔ)氣脈沖的高電平寬度，M為補(bǔ)氣脈沖的低電平寬度，N為補(bǔ)氣個數(shù)，T為單位時間。所述電磁閥開關(guān)的動作是由直流脈沖信號控制，高電平(12V)時為開，低電平(小于03V)時為關(guān)。實(shí)施例一為了進(jìn)一步描述本發(fā)明的工作原理，本實(shí)施例以騎士摩托車為例進(jìn)行說明。如圖1所示為檔位、轉(zhuǎn)速和補(bǔ)氣脈寬的對應(yīng)表。其控制方法的具體實(shí)現(xiàn)流程如圖4所示(1)控制器得電，系統(tǒng)初始化，準(zhǔn)備工作；(2)延時b秒(t!二03600秒)；(3)讀取檔位信號D，存放于寄存器中；(4)讀取轉(zhuǎn)速信號R，存放于寄存器中；(5)判斷轉(zhuǎn)速是否為零，即摩托車是否被啟動。如果轉(zhuǎn)速為零即未被啟動，返回讀取檔位。如果轉(zhuǎn)速不為零，進(jìn)入下一級判斷；(6)判斷轉(zhuǎn)速是否大于等于2000:(a)如果轉(zhuǎn)速小于2000,則摩托車工作在怠速狀態(tài)；(b)如果轉(zhuǎn)速大于等于2000，則摩托車工作在非怠速狀態(tài)；(7.1)摩托車工作在怠速狀態(tài)時，判斷本次轉(zhuǎn)速與前次轉(zhuǎn)速的差值一Ro)是否大于等于Ci(d二0500):(a)如果Ri—Ro大于等于d，則不驅(qū)動電磁閥，即不補(bǔ)氣；(b)如果R!—Ro小于d，則繼續(xù)判斷轉(zhuǎn)速在哪一個轉(zhuǎn)速點(diǎn)上，如400、800、1200、1600，然后根據(jù)轉(zhuǎn)速、檔位對應(yīng)的補(bǔ)氣參數(shù)(如圖1)驅(qū)動電磁閥進(jìn)行補(bǔ)氣(如果補(bǔ)氣參數(shù)為零，則不驅(qū)動電磁閥，即不補(bǔ)氣)；(7.2)摩托車工作在非怠速狀態(tài)時，判斷本次轉(zhuǎn)速與前次轉(zhuǎn)速的差值(R,一Ro)是否大于等于C2(C2=0500):(a)如果R4—Ro大于等于C2，則不驅(qū)動電磁閥，即不補(bǔ)氣；(b)如果R,—Ro小于C2，則繼續(xù)判斷轉(zhuǎn)速在哪一個轉(zhuǎn)速點(diǎn)上，如2000、2400、2800、3200、3600、4000、4400、4800、5200、5600、6000、6400、6800、7200、7600、8000、8400、8800、9200、9600、10000，然后根據(jù)轉(zhuǎn)速、檔位對應(yīng)的補(bǔ)氣參數(shù)(如圖1)驅(qū)動電磁閥進(jìn)行補(bǔ)氣(如果補(bǔ)氣參數(shù)為零時，則不驅(qū)動電磁閥，即不補(bǔ)氣)。實(shí)施例二本實(shí)施例以踏板摩托車為例進(jìn)行說明，由于踏板摩托車沒有明確的檔位，因此按照發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速將其分為若干檔位。如圖2所示，O檔對應(yīng)轉(zhuǎn)速為010000轉(zhuǎn)/分。當(dāng)發(fā)動機(jī)處于加速狀態(tài)時，1檔對應(yīng)轉(zhuǎn)速為20004000轉(zhuǎn)/分，2檔對應(yīng)轉(zhuǎn)速為40006000轉(zhuǎn)/分，3檔對應(yīng)轉(zhuǎn)速為60008000轉(zhuǎn)/分，4檔對應(yīng)轉(zhuǎn)速為800010000轉(zhuǎn)/分。如此，踏板摩托車也可以參照實(shí)施例一中所述騎士摩托車的流程圖和圖2實(shí)現(xiàn)節(jié)油控制方法，其原理基本相同，在此不再累述。如圖5所示，本發(fā)明所述節(jié)油控制裝置，包括微電腦控制器(例如單片機(jī))，所述微電腦控制器的輸入端分別連接有轉(zhuǎn)速信號(脈沖信號)檢測電路和檔位信號檢測電路，其中，轉(zhuǎn)速信號通過光耦合器與微電腦控制器的輸入端之一連接，檔位信號通過限流穩(wěn)壓保護(hù)電路與微電腦控制器的另一輸入端連接。所述轉(zhuǎn)速信號和檔位信號經(jīng)微電腦控制器的內(nèi)部邏輯運(yùn)算之后，輸出控制信號，并通過控制開關(guān)控制電磁閥的開啟和關(guān)閉，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。另外，所述微電腦控制器還設(shè)有兩個通訊接口，其中通訊接口1用于連接上位計算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對微電腦控制器的編程控制；另一通訊接口2用于連接其他外接控制設(shè)備(如參數(shù)設(shè)定儀器等)，進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)置、修改各種數(shù)據(jù)或參數(shù)。如圖6所示，本發(fā)明根據(jù)汽油發(fā)動機(jī)的工作特性及其污染物排放的特點(diǎn)，采用微電腦控制技術(shù)，自動采集檔位信號和轉(zhuǎn)速信號。其中PIN+為轉(zhuǎn)速信號，R3為采樣電阻，轉(zhuǎn)速信號經(jīng)采樣電阻R3，再通過光耦合器U5將信號隔離后經(jīng)電阻R6送至單片機(jī)Ul的輸入端第4引腳。GI0GI5為摩托車的檔位信號，分別經(jīng)限流電阻R8R13和穩(wěn)壓二級管ZOZ5后，通過二極管D0D5連接到單片機(jī)Ul的輸入端第2328引腳。單片機(jī)Ul接收到上述轉(zhuǎn)速信號和檔位信號之后，通過專門設(shè)計的計算公式和計算方法對轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行分析處理和邏輯運(yùn)算，準(zhǔn)確地確定發(fā)動機(jī)工作在哪一個速度點(diǎn)及哪一種工作狀態(tài)，并根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作要求，輸出一脈沖信號觸發(fā)三極管Ql導(dǎo)通，三極管Ql的導(dǎo)通使大功率三極管Q2導(dǎo)通，大功率三極管Q2導(dǎo)通后驅(qū)動高頻電磁閥(與POUT端連接)動作，調(diào)節(jié)空氣的進(jìn)氣量，使發(fā)動機(jī)的空燃比(空氣和燃油的混合比例)達(dá)到最佳燃燒比值，促使燃油充分燃燒。圖中接口Jl為上位計算機(jī)通訊接口，用來上傳和下載軟件程序。接口J2為參數(shù)設(shè)置通訊接口，用來連接參數(shù)設(shè)定儀器，設(shè)置和修改補(bǔ)氣參數(shù)。接口J3為輸入/輸出接口，包括轉(zhuǎn)速信號接入端PIN+、檔位信號接入端GI0GI5、電磁閥控制端POUT、電源接入端VIN和接地GND。下表為本發(fā)明的測試數(shù)據(jù):<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由上表中所測得的數(shù)據(jù)顯示，我們可以清楚的看出，安裝本發(fā)明后，車輛的污染物(碳?xì)浠衔颒C、氮氧化物NOx、一氧化碳CO等)排放量較原車(即未安裝本發(fā)明的節(jié)油控制裝置)均有顯著改善，而且所有排放量均達(dá)到歐III的排放標(biāo)準(zhǔn)。在相同動力的測試環(huán)境下，安裝本發(fā)明的車輛的節(jié)油效果可達(dá)到20%，明顯的改善了現(xiàn)有摩托車節(jié)油裝置的節(jié)油效果。在不改變本發(fā)明的原理和宗旨的前提下，經(jīng)適應(yīng)性改變，本發(fā)明同樣適用于其他汽油發(fā)動機(jī)，在此不再逐一累述。權(quán)利要求1.一種節(jié)油控制方法，其特征在于，包括如下步驟(1)啟動節(jié)油控制裝置，進(jìn)行系統(tǒng)初始化；(2)讀取檔位信號D和轉(zhuǎn)速信號R；(3)根據(jù)上述檔位信號D和轉(zhuǎn)速信號R判斷發(fā)動機(jī)所處工作狀態(tài)；(4)讀取預(yù)設(shè)定的補(bǔ)氣參數(shù)，根據(jù)相關(guān)參數(shù)計算補(bǔ)氣脈沖的寬度；(5)輸出脈沖信號，控制電磁閥調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述節(jié)油控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)為減速時，不進(jìn)行補(bǔ)氣。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述節(jié)油控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)定的補(bǔ)氣參數(shù)包括補(bǔ)氣個數(shù)N，補(bǔ)氣脈沖的低電平寬度M和單位時間T。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述節(jié)油控制方法，其特征在于，所述補(bǔ)氣脈沖的寬度通過以下公式計算S=(T—NxM)/N其中S為補(bǔ)氣脈沖的高電平寬度，M為補(bǔ)氣脈沖的低電平寬度，N為補(bǔ)氣個數(shù)，T為單位時間。5.—種節(jié)油控制裝置，包括微電腦控制器，以及與其輸入端連接的轉(zhuǎn)速信號檢測電路，其特征在于，所述微電腦控制器的另一輸入端連接有檔位信號檢測電路，所述轉(zhuǎn)速信號和檔位信號經(jīng)微電腦控制器的邏輯運(yùn)算之后，輸出控制信號，并通過控制開關(guān)調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述節(jié)油控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速信號通過光耦合器與微電腦控制器的輸入端連接。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述節(jié)油控制裝置，其特征在于，所述檔位信號通過限流穩(wěn)壓保護(hù)電路與微電腦控制器的另一輸入端連接。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述節(jié)油控制裝置，其特征在于，所述微電腦控制器的輸出端連接至少一個電磁閥，用于調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述節(jié)油控制裝置，其特征在于，所述微電腦控制器還連接有至少一個通訊接口。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述節(jié)油控制裝置，其特征在于，所述微電腦控制器連接有兩個通訊接口，其中一通訊接口與上位計算機(jī)連接，用于上傳和下載軟件程序；另一通訊接口與參數(shù)設(shè)定儀器連接，用于設(shè)置和修改補(bǔ)氣參數(shù)。全文摘要本發(fā)明公開了一種節(jié)油控制方法及其控制裝置，其中所述控制方法，包括步驟(1)啟動節(jié)油控制裝置，進(jìn)行系統(tǒng)初始化；(2)讀取檔位信號D和轉(zhuǎn)速信號R；(3)根據(jù)檔位信號D和轉(zhuǎn)速信號R判斷發(fā)動機(jī)所處工作狀態(tài)；(4)讀取預(yù)設(shè)定的補(bǔ)氣參數(shù)，根據(jù)相關(guān)參數(shù)計算補(bǔ)氣脈沖的寬度；(5)輸出脈沖信號，控制電磁閥調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。所述節(jié)油控制裝置，包括微電腦控制器，以及與其輸入端連接的轉(zhuǎn)速信號檢測電路，所述微電腦控制器的另一輸入端連接有檔位信號檢測電路，所述轉(zhuǎn)速信號和檔位信號經(jīng)微電腦控制器的邏輯運(yùn)算之后，輸出控制信號，并通過控制開關(guān)調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。本發(fā)明可以精確的控制發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量，使空燃比達(dá)到最佳比值，促使燃油完全燃燒。文檔編號F02D41/00GK101113693SQ20071003019公開日2008年1月30日申請日期2007年9月11日優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日發(fā)明者杰唐申請人:廣州唐朝電子科技有限公司