專利名稱：用于汽油發(fā)動機(jī)摩托艇的電控工作系統(tǒng)及其摩托艇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于發(fā)動機(jī)自動控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于汽油發(fā)動機(jī)摩托艇 的電控工作系統(tǒng)及其摩托艇。
背景技術(shù)：
眾所周知，傳統(tǒng)的摩托艇發(fā)動機(jī)采用化油器作為其汽油霧化裝置，同傳統(tǒng) 的采用化油器式發(fā)動機(jī)的汽車一樣，由于化油器式發(fā)動機(jī)沒有對燃料在汽缸中燃 燒過程實(shí)行智能化控制，致使其汽油燃燒不完全，不但浪費(fèi)汽油，更為嚴(yán)重的是 廢氣排放比較嚴(yán)重，對大氣造成污染。為解決這個問題，采用電子控制汽油噴射
技術(shù)是較為行之有效的辦法。近年來，使用ECU實(shí)現(xiàn)電子控制汽油噴射技術(shù)在汽 車發(fā)動機(jī)領(lǐng)域得以迅速應(yīng)用。其原理是用智能化控制噴油器將一定壓力和數(shù)量的 汽油噴入進(jìn)氣道或汽缸內(nèi)，以提高汽油霧化質(zhì)量，改善汽油發(fā)動機(jī)燃油性能，降 低燃油消耗，使排放的污染物減少。
ECU從名字上講是英語名稱(Electrical control unit)的前三個字母縮寫， 中文的意思就是電子控制單元。ECU的工作原理簡單地說，就是根據(jù)與發(fā)動機(jī)相 連的傳感器的反饋來控制燃油混合(空氣燃油比)和火花定時(點(diǎn)火提前及持續(xù)時 間)。燃油混合和點(diǎn)火定時的控制相當(dāng)復(fù)雜，ECU需要從多個傳感器獲取數(shù)據(jù)以 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最佳控制。
目前，摩托艇都是釆用發(fā)動機(jī)驅(qū)動浸入在水中噴射泵推進(jìn)技術(shù)。將傳統(tǒng)的化 油器霧化裝置改為電子控制汽油噴射霧化裝置，因摩托艇是在水中行駛的交通工 具，現(xiàn)有的電子控制汽油噴射的技術(shù)還有待進(jìn)一步改進(jìn)。
我們知道，現(xiàn)有的摩托艇不但依靠浸入在水中噴射泵推進(jìn)，而且還依靠浸入 在水中噴射泵實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，是通過轉(zhuǎn)動把手帶動水中噴射泵轉(zhuǎn)變方向從而改變噴射 方向?qū)崿F(xiàn)摩托艇的轉(zhuǎn)彎動作。可以想象， 一旦噴射泵失去動力，轉(zhuǎn)彎動作也無法 實(shí)現(xiàn)。所以，摩托艇電子控制單元ECU應(yīng)該具有如下功能在松開油門后，即無 油門狀態(tài)，并處于常規(guī)速度的情況下仍然可以控制摩托艇，通過增加一定的推力 來繼續(xù)轉(zhuǎn)彎，如果您在增加油門的時候控制手把。另，現(xiàn)有的摩托艇和別的船只都沒有剎車，如果不能確定是否能在撞向障礙物前停止摩托艇，需加大油門改變 方向。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)技術(shù)問題是為克服上述現(xiàn)有背景技術(shù)的不足之處 而提供一種用于汽油發(fā)動機(jī)摩托艇的電控工作系統(tǒng)。針對傳統(tǒng)的化油器運(yùn)行系統(tǒng) 存在的不足，提供一種電控汽油噴射的摩托艇發(fā)動機(jī)工作系統(tǒng)。它可以根據(jù)發(fā)動 機(jī)的不同工況，向發(fā)動機(jī)提供最佳空燃比的混合氣和最佳點(diǎn)火時間，使發(fā)動機(jī)始 終處在最佳工作狀態(tài)，發(fā)動機(jī)的排放性能和動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性均能達(dá)到較高水 平。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為
用于汽油發(fā)動機(jī)摩托艇的電控工作系統(tǒng)，包括進(jìn)氣系統(tǒng)，燃油供給系統(tǒng)，點(diǎn) 火系統(tǒng)，其特征在于還包括電子控制系統(tǒng)，所述電子控制系統(tǒng)包括傳感器部分、
電子控制單元ECU和執(zhí)行器部分，所述傳感器部分的部件均與電子控制單元ECU 連接，所述執(zhí)行器部分的部件均與電子控制單元ECU連接。
在上述技術(shù)方案中，所述傳感器部分包括安裝在進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣管上的節(jié)氣 門位置傳感器和進(jìn)氣壓力、溫度傳感器，安裝在發(fā)動機(jī)上的凸輪軸位置傳感器、 冷卻液溫度傳感器、機(jī)油壓力開關(guān)信號、曲軸位置傳感器，安裝在發(fā)動機(jī)排氣管 上的尾氣熱敏開關(guān)信號、方向柱位置傳感器和翻船開關(guān)傳感器；所述執(zhí)行器部分
包括電動燃油泵、噴油器、怠速閥、點(diǎn)火控制器、故障指示燈。
在上述技術(shù)方案中，所述曲軸位置傳感器有二個，所述二個曲軸位置傳感器
呈180度安裝。
在上述技術(shù)方案中，所述燃油供給系統(tǒng)，包括電動燃油泵，燃油箱，燃油濾 清器，壓力調(diào)節(jié)器，噴油器和油軌，電動燃油泵位于燃油箱內(nèi)，燃油濾清器位于 油軌和電動燃油泵之間，壓力調(diào)節(jié)器連接電動燃油泵，油軌與噴油器連接，所述 噴油器就是執(zhí)行器部分噴油器。
在上述技術(shù)方案中，所述電子控制單元ECU包括用于連接傳感器部分的輸入 電路、單片機(jī)CPU、存貯器ROM、 RAM和用于連接執(zhí)行器部分的輸出電路，所述 單片機(jī)CPU的兩端連接輸入電路和輸出電路，存貯器ROM、 RAM與單片機(jī)CPU連接。
所述電子控制單元ECU包含有中斷噴油控制程序。
在上述技術(shù)方案中，所述中斷噴油控制程序?yàn)槌绦蛉肟?1 —系統(tǒng)初始化 02—主程序03，若否，返回02—中斷入口 14—中斷標(biāo)志清除15—兩路曲軸信號 有否？ 16—是，控制點(diǎn)火，噴油17—若16否，定時器中斷18—是，定時時間處 理19—若18否，判缸信號20—是，判缸處理21—若20否，通訊22—是，通訊 處理23—是，退出24—若22否，退出24。
本實(shí)用新型進(jìn)一步要解決的技術(shù)技術(shù)問題是提供一種摩托艇在無油門狀態(tài) 方向控制模式。
所述電子控制單元ECU包含有無油門狀態(tài)控制程序。使得其與其它相關(guān)傳感 器、執(zhí)行器形成無油門操縱系統(tǒng)。無油門狀態(tài)操縱系統(tǒng)用來控制摩托艇方向，摩 托艇在行駛過程中放油門桿操縱摩托艇時，ECU控制怠速電機(jī)調(diào)節(jié)怠速節(jié)氣門開 度來保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，維持部分推力以協(xié)助轉(zhuǎn)彎。
在上述技術(shù)方案中，所述無油門控制程序?yàn)槌绦蛉肟?01—系統(tǒng)初始化02 —主程序03，若否，返回02—傳感器AD采樣包括轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動04—數(shù)據(jù)控制處 量05—無油門控制入口 06—油門全松開否？ 07—是，是否大于拖速？ 08—是， 根據(jù)轉(zhuǎn)向軸傳感器采樣計算目標(biāo)轉(zhuǎn)速下降速度09—通過以上目標(biāo)速度值控制怠 速閥運(yùn)轉(zhuǎn)10—結(jié)束ll;若07否，則進(jìn)入ll;若08否，則進(jìn)入ll。
當(dāng)然，因完全松開油門只能產(chǎn)生很小的推力。如果行駛速度高于拖速，在 沒有油門的情況下將很快失去方向的控制。在松開油門后，可能還有一定程度 的方向控制。 一旦發(fā)動機(jī)減速，摩托艇的手把控制不再有任何反應(yīng)，直到再次 打開油門或者達(dá)到拖速。在拖速下，船體只能夠通過調(diào)整手把的位置緩慢地進(jìn) 行轉(zhuǎn)彎。
摩托艇發(fā)動機(jī)電子控制單元ECU是摩托艇發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的核心部分，它可 以根據(jù)發(fā)動機(jī)的不同工況，向發(fā)動機(jī)提供最佳空燃比的混合氣和最佳點(diǎn)火時間， 使發(fā)動機(jī)始終處在最佳工作狀態(tài)，發(fā)動機(jī)的性能(動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放指標(biāo)) 達(dá)到最佳。
本實(shí)用新型電控汽油摩托艇發(fā)動機(jī)工作系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型用電子控制燃油噴射技術(shù)代替了原來的化油器發(fā)動機(jī)船只，增加了電子控制單元 ECU,避免了一般機(jī)械式化油器船只燃料經(jīng)濟(jì)性差、總碳?xì)渑欧帕扛摺⑿实偷?缺點(diǎn)，因而可以獲得良好的動力性，燃料經(jīng)濟(jì)性及排放性能；在無油門狀態(tài)也能 實(shí)現(xiàn)方向控制；摩托艇行使速度也可以明顯提高，整個控制系統(tǒng)安全可靠。


圖1為本實(shí)用新型電控汽油摩托艇發(fā)動機(jī)工作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實(shí)用新型電子控制系統(tǒng)的硬件電路組成方框圖。 圖3為本實(shí)用新型無油門控制程序的流程圖。 圖4為本實(shí)用新型中斷控制程序的流程圖。
圖中l(wèi).節(jié)氣門位置傳感器，2.進(jìn)氣壓力溫度傳感器，3.點(diǎn)火線圈，4.凸輪 軸位置傳感器，5.尾氣熱敏開關(guān)，6.消聲器，7.電子控制單元ECU， 8.冷卻液溫 度傳感器，9.機(jī)油壓力開關(guān)，lO.蓄電池，ll.曲軸位置傳感器，13.發(fā)動機(jī)，14. 電動燃油泵，15.燃油箱，16.油軌，17.燃油濾清器，18.壓力調(diào)節(jié)器，19.噴油 器，20.怠速閥，2L方向柱位置傳感器，23.翻船開關(guān)，24.故障指示燈，25.開 關(guān)信號。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對本實(shí)用新 型的限定，僅作舉例。同時通過說明本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理 解。
參閱附圖，本實(shí)用新型電控汽油摩托艇發(fā)動機(jī)工作系統(tǒng)，它包括進(jìn)氣系統(tǒng)， 燃油供給系統(tǒng)，點(diǎn)火系統(tǒng)，還包括電子控制系統(tǒng)，所述電子控制系統(tǒng)包括傳感器 部分、電子控制單元ECU和執(zhí)行器部分，所述傳感器部分包括安裝在進(jìn)氣系統(tǒng)的 進(jìn)氣管上的節(jié)氣門位置傳感器1和進(jìn)氣壓力溫度傳感器2，安裝在發(fā)動機(jī)13上 的凸輪軸位置傳感器4、冷卻液溫度傳感器8、機(jī)油壓力開關(guān)信號9、曲軸位置 傳感器11，安裝在發(fā)動機(jī)排氣管上的尾氣熱敏開關(guān)信號5、方向柱位置傳感器 21和翻船開關(guān)傳感器23，所述傳感器部分的部件均與電子控制單元ECU連接， 所述執(zhí)行器部分包括電動燃油泵14、噴油器19、怠速閥20、點(diǎn)火控制器3、故 障指示燈24;執(zhí)行器部分的部件均與電子控制單元ECU連接。曲軸位置傳感器11有兩個，所述兩個曲軸位置傳感器呈180度安裝。這兩 個曲軸位置傳感器對應(yīng)曲軸信號盤上的兩個信號齒，這兩個信號齒與信號盤中心 成夾角60度。當(dāng)起動機(jī)在帶動曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，兩個曲軸位置傳感器檢測到兩 個信號齒的連續(xù)變化信號，并成60° , 120° ， 60° ， 120°連續(xù)變化，這樣更 有利于發(fā)動機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時單片機(jī)數(shù)據(jù)的處理和運(yùn)算，為摩托艇在水上行駛時轉(zhuǎn) 速達(dá)到10000轉(zhuǎn)提供了保障。燃油供給系統(tǒng)，包括電動燃油泵14，燃油箱15， 燃油濾清器17，壓力調(diào)節(jié)器18，噴油器19和油軌16，電動燃油泵14位于燃油 箱15內(nèi)，燃油濾清器17位于油軌16和電動燃油泵14之間，壓力調(diào)節(jié)器18連 接電動燃油泵14，油軌16與噴油器19連接。
節(jié)氣門位置傳感器1安裝在節(jié)氣門體上，與節(jié)氣門軸相連，駕駛員通過油 門桿操縱節(jié)氣門的開度，節(jié)氣門位置傳感器將節(jié)氣門的開度轉(zhuǎn)換為0 5V信號輸 入到ECU，作為ECU判斷發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況的依據(jù)。進(jìn)氣壓力溫度傳感器2可以 是整體式的，也可以是分體式的，安裝在進(jìn)氣管道上；進(jìn)氣壓力傳感器用來檢 測發(fā)動機(jī)進(jìn)氣壓力，根據(jù)進(jìn)氣管壓力和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速推算發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量，并將信 號輸送到ECU，以供ECU計算噴油量和點(diǎn)火時間。進(jìn)氣溫度傳感器是檢測進(jìn)氣溫 度，并將檢測結(jié)果送給ECU，空氣密度與其溫度有關(guān)，在相同的進(jìn)氣量信號下， 進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣質(zhì)量隨空氣溫度的增加而減小，進(jìn)氣溫度傳感器所測信號就 是為了補(bǔ)償這個誤差。缸體冷卻液溫度傳感器8是用來檢測發(fā)動機(jī)缸體冷卻液 的溫度，作為對噴油和點(diǎn)火控制的修正信號。曲軸位置傳感器ll用來檢測曲軸 轉(zhuǎn)角和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，作為噴油和點(diǎn)火控制的信號。凸輪軸位置傳感器4用來檢 測1號氣缸活塞上止點(diǎn)位置，作為ECU控制點(diǎn)火時刻的基準(zhǔn)信號。方向柱傳感 器21用以檢測摩托艇轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，ECU根據(jù)此信號進(jìn)入無油門操縱(OTS)系統(tǒng)， 在放開油門桿操縱摩托艇時，ECU控制怠速電機(jī)調(diào)節(jié)怠速節(jié)氣門開度來提高發(fā) 動機(jī)轉(zhuǎn)速，維持部分推力以協(xié)助轉(zhuǎn)彎，在低于常規(guī)速度或發(fā)動機(jī)不發(fā)停止的狀 態(tài)下，OTS系統(tǒng)不發(fā)揮作用。
電動燃油泵14的主要任務(wù)是供給燃油系統(tǒng)足夠的具有規(guī)定壓力的汽油。 ECU通過控制燃油泵繼電器來控制電動燃油泵的啟動與停止。電磁噴油器19 是發(fā)動機(jī)電控油噴射系統(tǒng)的一個關(guān)鍵的執(zhí)行器，它接受ECU送來的噴油脈沖信 號，噴油脈沖寬度決定噴油器針闊開啟時間，即決定噴油量大小。怠速控制閥20的主要作用是控制發(fā)動機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速。ECU對發(fā)動機(jī)怠速的控制包括兩個方 面， 一方面是發(fā)動機(jī)在正常怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時穩(wěn)定怠速轉(zhuǎn)速，做到防止發(fā)動機(jī)熄火和 降低油耗的目的；另一方面是在發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，無油門操縱系統(tǒng)(OTS) 發(fā)揮作用時，自動提高怠速轉(zhuǎn)速，維持部分推力以協(xié)助轉(zhuǎn)彎。點(diǎn)火線圈3由ECU 控制點(diǎn)火線圈初級電流通斷并在次級線圈中感應(yīng)出高壓電使相應(yīng)氣缸的火花塞 跳火，點(diǎn)燃混合氣。
本實(shí)用新型電子控制單元ECU包括輸入電路、單片機(jī)CPU、存貯器R0M、 RAM 和輸出電路，所述CPU的兩端連接輸入電路和輸出電路，存貯器ROM、 RAM與單 片機(jī)CPU連接。本實(shí)用新型電子控制單元ECU包含有無油門控制程序和中斷控制 程序。ROM通常指固化存儲器，即一次寫入，反復(fù)讀取，它的特點(diǎn)與RAM相反。 ROM又分一次性固化、光擦除和電擦除重寫兩種類型。
進(jìn)氣系統(tǒng)由空氣濾清器、怠速閥、節(jié)氣門、進(jìn)氣管等組成，它為發(fā)動機(jī)可燃 混合氣提供所需空氣；燃油供給系統(tǒng)由燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、 噴油器和供油管等組成，它為發(fā)動機(jī)可燃混合氣提供所需燃油；點(diǎn)火系統(tǒng)為發(fā)動 機(jī)提供電火花，它由點(diǎn)火電子組件、點(diǎn)火線圈、火花塞、高壓導(dǎo)線等組成；電子 控制系統(tǒng)包括傳感器部分、電子控制單元ECU和執(zhí)行器部分，它控制燃油噴射時 間以及點(diǎn)火時刻。
摩托艇發(fā)動機(jī)電子控制單元ECU是本實(shí)用新型摩托艇發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的核 心部分，它可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的不同工況，向發(fā)動機(jī)提供最佳空燃比的混合氣和最 佳點(diǎn)火時間，使發(fā)動機(jī)始終處在最佳工作狀態(tài)，發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放 指標(biāo)達(dá)到最佳。
摩托艇發(fā)動機(jī)(ECU)電子控制單元的主要功能
1、燃油噴射控制摩托艇的發(fā)動機(jī)利用電子燃油噴射系統(tǒng)向發(fā)動機(jī)提供優(yōu) 化的燃?xì)獗?。通過經(jīng)優(yōu)化的燃燒條件，這套系統(tǒng)可以提升點(diǎn)火啟動能力和燃油經(jīng) 濟(jì)性。
(1)、噴油量控制發(fā)動機(jī)電子控制單元(ECU)將進(jìn)氣量和發(fā)動機(jī)負(fù)荷作為 主要控制信號，以確定噴油脈沖寬度(即基本噴油量)，并根據(jù)循環(huán)水溫度、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力等信號修正噴油量，最后確定總噴油量。
(2) 、噴油正時控制采用多點(diǎn)順序燃油噴射，ECU除了控制噴油
量外，還要根據(jù)發(fā)動機(jī)各缸的點(diǎn)火順序，將噴油時間控制在最佳時刻，以使燃油 充分燃燒。
(3) 、中斷供油控制低轉(zhuǎn)速模式斷油控制當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速超過最高轉(zhuǎn)速的
80%時，ECU自動中斷噴油，直至發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于最高轉(zhuǎn)速的80%—定值時恢
復(fù)噴油。
超速斷油控制當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速超過安全轉(zhuǎn)速或超過設(shè)定的最高轉(zhuǎn)速時，ECU
自動中斷噴油，直至發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于安全轉(zhuǎn)速一定值且轉(zhuǎn)速低于最高轉(zhuǎn)速一定值 時恢復(fù)噴油。
機(jī)油壓力報警限速斷油如果油壓沒有達(dá)到規(guī)定值，發(fā)動機(jī)速度會被限制，
超過限制值時，ECU自動中斷噴油，直至發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于限制值一定值時恢復(fù)噴油。
發(fā)動機(jī)過熱限速斷油如果發(fā)動機(jī)過熱，發(fā)動機(jī)速度會被限制，超過限制值 時，ECU自動中斷噴油，直至發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于限制值一定值時恢復(fù)噴油。
(4) 、燃油泵控制
當(dāng)按下啟動開關(guān)后，ECU控制燃油泵工作，若此時發(fā)動機(jī)不起動，3秒鐘 ECU控制燃油泵停止工作。在發(fā)動機(jī)起動和運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，ECU控制燃油泵正常 運(yùn)轉(zhuǎn)。
其中，中斷控制程序?yàn)槌绦蛉肟?1—系統(tǒng)初始化02—主程序03，若否， 返回02—中斷入口 14—中斷標(biāo)志清除15—兩路曲軸信號有否？ 16—是，控制點(diǎn) 火，噴油17—若16否，定時器中斷18—是，定時時間處理19—若18否，判缸 信號20—是，判缸處理21—若20否，通訊22—是，通訊處理23—是，退出24 —若22否，退出24。
因電子控制單元ECU包含有中斷控制程序，使得其與與其它相關(guān)傳感器、執(zhí) 行器形成無油門操縱系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以在摩托艇駕駛員松開油門后， 通過增加一定的推力來繼續(xù)轉(zhuǎn)彎，如果駕駛員在增加油門的時候控制手把，就會 轉(zhuǎn)急彎，無油門系統(tǒng)在低于常規(guī)速度和發(fā)動機(jī)停止的時候不發(fā)揮作用。 一旦發(fā)動 機(jī)關(guān)閉，摩托艇將不再對手把操縱作出反應(yīng)，直到駕駛員打開油門或者達(dá)到拖速。拖速是指能驅(qū)使摩托艇在水中以最低速度行進(jìn)的相應(yīng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速， 一般說來，摩 托艇在水中以最低速度為lkm/h左右或以下，相應(yīng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為1600-1700 轉(zhuǎn)/分。
2、 點(diǎn)火控制
(1) 、點(diǎn)火提前角控制發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和 負(fù)荷信號，計算相應(yīng)工況下的點(diǎn)火提前角，并根據(jù)發(fā)動機(jī)的水溫、進(jìn)氣溫度、節(jié) 氣門位置等修正點(diǎn)火提前角，最后得到一個最佳的點(diǎn)火正時。在點(diǎn)火正時前的某 一預(yù)定角，ECU控制點(diǎn)火線圈的初級通電，在到達(dá)點(diǎn)火正時角時，ECU切斷點(diǎn) 火線圈初級電流并在次級線圈中感應(yīng)出高壓電使相應(yīng)氣缸的火花塞跳火，點(diǎn)燃混 合氣。
(2) 、通電時間(點(diǎn)火閉合角)控制點(diǎn)火線圈初級電路在斷開時需要保證足 夠大的電流，以使次級線圈產(chǎn)生足夠高的電壓。與此同時，為防止通電時間過長 而使點(diǎn)火線圈過熱損壞，ECU根據(jù)蓄電池電壓及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等信號，控制點(diǎn)火線 圈初級電路的通電時間。
3、 無油門狀態(tài)控制(0TS)
無油門狀態(tài)操縱(0TS)系統(tǒng)摩托艇在行駛過程中放油門桿操縱摩托艇時， ECU控制怠速電機(jī)調(diào)節(jié)怠速節(jié)氣門開度來保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，維持部分推力以協(xié)助 轉(zhuǎn)彎。
如圖3，無油門控制程序?yàn)槌绦蛉肟?1—系統(tǒng)初始化02—主程序03，若 否，返回02—傳感器AD采樣包括轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動04—數(shù)據(jù)控制處量05—無油門控 制入口 06—油門全松開否？ 07—是，是否大于拖速？ 08—是，根據(jù)轉(zhuǎn)向軸傳感 器采樣計算目標(biāo)轉(zhuǎn)速下降速度09—通過以上目標(biāo)速度值控制怠速閥運(yùn)轉(zhuǎn)10—結(jié) 束ll;若07否，則進(jìn)入ll;若08否，則進(jìn)入ll。
本實(shí)用新型電控汽油摩托艇發(fā)動機(jī)工作系統(tǒng)有工作過程如下
燃油供給系統(tǒng)工作時，電動燃油泵從燃油箱內(nèi)將燃油吸起，加壓后經(jīng)燃油濾 清器濾去雜質(zhì)，壓力調(diào)節(jié)器對壓力進(jìn)行調(diào)整，并使過量的燃油仍返回汽油箱，然
后經(jīng)輸油管配送到油軌、噴油器；噴油器根據(jù)電子控制單元ECU發(fā)出的指令，將 適量的燃油噴入各進(jìn)氣歧管，從而完成了噴油供給過程。
電子控制單元ECU是發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的控制和指揮中心。它包括單片機(jī)CPU，與該單片機(jī)的輸入端相連的傳感器接口電路(輸入電路)，與單片機(jī)的輸出端相連 接的控制執(zhí)行器電路(輸出電路)，以及儲存在程序存儲器(R0M和RAM)中的主 控制軟件及嵌入該控制軟件中的MAP數(shù)據(jù)段。發(fā)動機(jī)工作時，電子控制單元根據(jù) 各種傳感器提供的信號，按存儲器中存放的程序和規(guī)定的計算方法，計算出控制 發(fā)動機(jī)工作的各種參數(shù)的最佳值，如噴油量，點(diǎn)火時刻等，并將計算的結(jié)果轉(zhuǎn)變 為控制發(fā)動機(jī)工作的各種控制信號，通過執(zhí)行器控制發(fā)動機(jī)的運(yùn)行。
A、 發(fā)動機(jī)運(yùn)行時，電子控制單元中的單片機(jī)調(diào)用程序存儲器中的主控制軟 件，首先通過傳感器接口電路采集發(fā)動機(jī)曲軸位置信號，再利用凸輪軸位置信號 進(jìn)行判缸，找出各缸相對應(yīng)的上支點(diǎn)位置，并根據(jù)控制軟件中的算法判定發(fā)動機(jī) 所處的狀態(tài)，然后按MAP圖計算噴油量的給定值；發(fā)動機(jī)在各種工況下所需的點(diǎn) 火控制曲線圖，稱為MAP圖。
B、 單片機(jī)將所述修正后的噴油量作為給定值傳給控制執(zhí)行器電路，該系統(tǒng) 電路根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果輸出控制信號給噴油器，噴油器再根據(jù)該信號的脈沖寬度， 實(shí)現(xiàn)精確控制噴油的持續(xù)時間。
C、 在單片機(jī)工作的同時，運(yùn)行內(nèi)部控制軟件，實(shí)時地接收并通過其傳感器 接口電路采集進(jìn)氣壓力和溫度信號，對單片機(jī)傳來的噴油量進(jìn)行修正，得到控制 油量的給定值，并采集控制節(jié)氣門的位置信號，與給定值一起，通過其控制軟件 內(nèi)部的數(shù)字算法控制總的噴油量；
D、 單片機(jī)還將采集的發(fā)動機(jī)信號及噴油信號以及節(jié)氣門位置傳遞給上位計 算機(jī)，上位計算機(jī)通過曲線或數(shù)據(jù)方式進(jìn)行顯示并修改主單片機(jī)內(nèi)部的部分參 數(shù)，優(yōu)化控制過程；
E、 當(dāng)控制過程出現(xiàn)意外故障時，主單片機(jī)通過故障指示電路以及內(nèi)部的故 障處理軟件，指示故障的類型并按相應(yīng)故障進(jìn)行處理，直到停止發(fā)動機(jī)的運(yùn)行。
本實(shí)用新型電控汽油摩托艇發(fā)動機(jī)工作系統(tǒng)中的無油門控制系統(tǒng)0TS的工 作過程如下摩托艇在行駛過程中放開油門桿操縱時，OTS系統(tǒng)可以繼續(xù)保持 一些推力來控制方向。但是OTS系統(tǒng)不能在低于基本速度或者發(fā)動機(jī)停止的情 況下發(fā)揮作用， 一旦發(fā)動機(jī)減速，船體將不再對手把的控制產(chǎn)生反應(yīng)，直到恢復(fù) 加大油門或者摩托艇恢復(fù)拖速。
當(dāng)摩托艇在行使過程中放開油門桿操縱時，ECU通過采集節(jié)氣門位置信號，控制怠速電機(jī)調(diào)節(jié)怠速節(jié)氣門開度來保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，維持部分推力以協(xié)助轉(zhuǎn)彎。 本實(shí)用新型的電控燃油噴射系統(tǒng)中，采用了兩路曲軸位置傳感器，相隔iso 度安裝在發(fā)動機(jī)的曲軸位置信號采集盤上。它是該發(fā)動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)到高轉(zhuǎn)速 10000rpm的可靠保證。當(dāng)發(fā)動機(jī)剛開始工作時，發(fā)動機(jī)電子控制單元通過采集 兩路曲軸位置信號，再利用凸輪軸的位置信號進(jìn)行判缸，找出相應(yīng)各缸的上支點(diǎn) 位置，并根據(jù)控制軟件中的算法判定發(fā)動機(jī)所處的狀態(tài)，然后按MAP圖計算噴油 量的給定值；通過燃油供給系統(tǒng)將燃油實(shí)時的輸送到噴油器，與此同時，發(fā)動機(jī) 電控單元還根據(jù)傳感器電路送來的進(jìn)氣壓力和溫度信號，對噴油量進(jìn)行修正，最 后確定總的噴油量，精確的控制發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行。
附圖2是電控單元(ECU)硬件電路組成方框圖。該組成方框圖由各種傳感 器，各種執(zhí)行器和電子控制單元三大部分組成。在發(fā)動機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng) 中，傳感器在發(fā)動機(jī)運(yùn)行時檢測反映發(fā)動機(jī)工況的信息，輸入控制單元，作為控 制單元進(jìn)行運(yùn)算的依據(jù)或控制的基準(zhǔn)。常用的傳感器主要有冷卻液溫度，進(jìn)氣壓 力溫度，節(jié)氣門開度，凸輪軸位置傳感器，曲軸位置傳感器，方向柱位置傳感 器，開關(guān)信號(停止開關(guān)，手扣開關(guān)，機(jī)油壓力開關(guān)，熱敏開關(guān)，倒置開關(guān))傳 感器。
電控單元由微處理器(CPU)，存儲器(ROM和RAM)，輸入輸出接口 (1/0)， 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)組成。發(fā)動機(jī)工作時，電控單元根據(jù)各種傳感器提供的信號， 按存儲器中存放的程序和規(guī)定的計算方法，計算出控制發(fā)動機(jī)工作的各種參數(shù)的 最佳值，如噴油量，點(diǎn)火時刻等，并將計算的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂瓢l(fā)動機(jī)工作的各種 控制信號，通過執(zhí)行器控制發(fā)動機(jī)的運(yùn)行。
在發(fā)動機(jī)電噴控制系統(tǒng)中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用是在控制單元發(fā)出的控制信號的 作用下完成的規(guī)定動作。常見的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有噴油器，怠速閥，燃油泵繼電器， 點(diǎn)火控制器，故障指示燈。
附圖3是單片機(jī)主程序及無油門控制流程圖當(dāng)電控單元開始工作以后， 單片機(jī)中的主程序接收到AD采樣信號，當(dāng)通過方向柱位置傳感器檢測到轉(zhuǎn)向軸 轉(zhuǎn)動的電壓信號時，主程序就自動進(jìn)入無油門控制系統(tǒng)。通過節(jié)氣門位置傳感器 檢測此時的節(jié)氣門位置信號，如果檢測到此時的節(jié)氣門位置電壓大于OV時，無 油門控制系統(tǒng)就自動結(jié)束；如果檢測到此時的節(jié)氣門位置電壓為OV時，主程序再通過曲軸位置傳感器檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號，如果檢測到此時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于拖 速，無油門控制系統(tǒng)就自動結(jié)束；如果檢測到此時的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速大于拖速，無油 門控制系統(tǒng)便調(diào)用主程序根據(jù)方向柱位置傳感器送來的AD采樣值計算當(dāng)前目標(biāo) 轉(zhuǎn)速下降的速度，通過計算出來的目標(biāo)速度值來控制怠速閥的運(yùn)轉(zhuǎn)步數(shù)，無油門 控制系統(tǒng)開始工作。
附圖4是單片機(jī)中斷子程序和高速運(yùn)行流程圖當(dāng)電控單元開始工作之后， 管理控制單元中的單片機(jī)執(zhí)行程序存儲器中的控制軟件。該控制軟件首先通過傳 感器接口電路采集傳感器信號，檢測兩路曲軸位置傳感器信號的信號值，并利用 中斷程序進(jìn)行處理，再利用凸輪軸位置傳感器的信號值進(jìn)行判缸，并根據(jù)控制軟 件中的算法判定發(fā)動機(jī)所處的狀態(tài)后，按MAP圖(發(fā)動機(jī)在各種工況下所需的噴 油量，點(diǎn)火控制曲線圖，稱為MAP圖)計算噴油量的給定值，同時根據(jù)冷卻液溫 度和進(jìn)氣溫度對噴油量進(jìn)行修正。
本系統(tǒng)還具有四個斷油控制模式
低轉(zhuǎn)速模式斷油控制當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速超過最高轉(zhuǎn)速的80%時，ECU自動中斷 噴油，直至發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于最高轉(zhuǎn)速的80%—定值時恢復(fù)噴油。
超速斷油控制當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速超過安全轉(zhuǎn)速或超過設(shè)定的最高轉(zhuǎn)速時，ECU 自動中斷噴油，直至發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于安全轉(zhuǎn)速一定值且轉(zhuǎn)速低于最高轉(zhuǎn)速一定值 時恢復(fù)噴油。
機(jī)油壓力報警限速斷油如果油壓沒有達(dá)到規(guī)定值，發(fā)動機(jī)速度會被限制， 超過限制值時，ECU自動中斷噴油，直至發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于限制值一定值時恢復(fù)噴 油。
發(fā)動機(jī)過熱限速斷油如果發(fā)動機(jī)過熱，發(fā)動機(jī)速度會被限制，超過限制值 時，ECU自動中斷噴油，直至發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于限制值一定值時恢復(fù)噴油。
另外，使用本實(shí)用新型電控汽油摩托艇的轉(zhuǎn)動把手旁，還設(shè)有一插入式手
扣開關(guān)裝置。即在轉(zhuǎn)動把手旁設(shè)置一插座孔，并配有一相應(yīng)的的插入件；當(dāng)插 入件插入插座孔時，其控制電路接通，當(dāng)撥出插入件時，其控制電路斷開；插 入件的另一端與摩托艇駕駛者的手腕相連。手扣開關(guān)與起動開關(guān)串聯(lián)；與停止 開關(guān)并聯(lián)。當(dāng)手扣開關(guān)插上后，ECU才能控制發(fā)動機(jī)啟動，當(dāng)手扣開關(guān)脫開時， 立即使發(fā)動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。開艇前將插入件插入插座孔，當(dāng)插入件從插座孔處脫開時，如操作者從摩托艇落水，發(fā)動機(jī)將自動地關(guān)閉。
權(quán)利要求1、用于汽油發(fā)動機(jī)摩托艇的電控工作系統(tǒng)，包括進(jìn)氣系統(tǒng)，燃油供給系統(tǒng)，點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于還包括電子控制系統(tǒng)，所述電子控制系統(tǒng)包括傳感器部分、電子控制單元ECU(7)和執(zhí)行器部分，所述傳感器部分的部件均與電子控制單元ECU(7)連接，所述執(zhí)行器部分的部件均與電子控制單元ECU(7)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器部分包括安裝在進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣管上的節(jié)氣門位置傳感器(1)和進(jìn)氣壓力、溫度傳感器(2)，安裝在發(fā)動機(jī)(13)上的凸輪軸位置傳感器(4)、缸體冷卻液溫度傳感器(8)、機(jī)油壓力開關(guān)信號(9)、曲軸位置傳感器(11)，安裝在發(fā)動機(jī)排氣管上的尾氣熱敏開關(guān)信號(5)、方向柱位置傳感器(21)和翻船開關(guān)傳感器(23);所述執(zhí)行器部分包括電動燃油泵(14)、噴油器(19)、怠速閥(20)、點(diǎn)火控制器(3)、故障指示燈(24)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述曲軸位置傳感器(11)有二個，所述二個曲軸位置傳感器呈180度安裝。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述燃油供給系統(tǒng)，包括電動燃油泵(14)，燃油箱(15)，燃油濾清器(17)，壓力調(diào)節(jié)器(18)，噴油器(19)和油軌(16)，電動燃油泵(14)位于燃油箱(15)內(nèi)，燃油濾清器(17)位于油軌(16)和電動燃油泵(14)之間，壓力調(diào)節(jié)器(18)連接電動燃油泵(14),油軌(16)與噴油器(19)連接，所述噴油器(19)就是所述執(zhí)行器部分噴油器(19)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述電子控制單元ECU(7)包括用于連接傳感器部分的輸入電路、單片機(jī)CPU、存貯器ROM、 RAM和用于連接執(zhí)行器部分的輸出電路，所述單片機(jī)CPU的兩端連接輸入電路和輸出電路，存忙器ROM、 RAM與單片機(jī)CPU連接。
6、根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述電子控制單元ECU(7)包含有中斷噴油控制程序。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的電控工作系統(tǒng)，其特征在于，所述電子控制單元ECU (7)包含有無油門狀態(tài)控制程序。
8、 一種汽油發(fā)動機(jī)摩托艇，其特征在于，其配有如權(quán)利要求l-5任一項所2述的電控工作系統(tǒng)。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的摩托艇，其特征在于，在所述摩托艇轉(zhuǎn)動把手旁， 還設(shè)有一插入式手扣開關(guān)裝置。
專利摘要一種用于汽油發(fā)動機(jī)摩托艇的電控工作系統(tǒng)及其摩托艇，該工作系統(tǒng)包括進(jìn)氣系統(tǒng)，燃油供給系統(tǒng)，點(diǎn)火系統(tǒng)，還包括電子控制系統(tǒng)，電子控制系統(tǒng)包括傳感器部分、電子控制單元ECU和執(zhí)行器部分，傳感器部分包括安裝在進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣管上的節(jié)氣門位置傳感器和進(jìn)氣壓力溫度傳感器，安裝在發(fā)動機(jī)上的凸輪軸位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、機(jī)油壓力開關(guān)信號、曲軸位置傳感器，安裝在發(fā)動機(jī)排氣管上的尾氣熱敏開關(guān)信號、方向柱位置傳感器和翻船開關(guān)傳感器，所述傳感器部分的部件均與ECU連接，所述執(zhí)行器部分包括電動燃油泵、噴油器、怠速閥、點(diǎn)火控制器、故障指示燈；所述執(zhí)行器部分的部件均與ECU連接，ECU包含有無油門控制程序和中斷控制程序；其摩托艇具有良好的動力性，燃料經(jīng)濟(jì)性及排放性能。
文檔編號F02D43/00GK201277099SQ20082013395
公開日2009年7月22日 申請日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者張和君, 王和平 申請人:張和君;王和平