專利名稱：小型汽油機電子燃油噴射控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于發(fā)動機自動控制技術領域，涉及一種用于小型汽油機電子燃油噴射控制系統(tǒng)，特別是一種用于小型單缸四沖程發(fā)動機電子燃油噴射控制系統(tǒng)。
背景技術：
隨著我國摩托車產(chǎn)銷量增加，其能源消耗、排放污染問題受到越來越多的關注，如何研制開發(fā)高性能節(jié)能減排的發(fā)動機，已發(fā)展成為摩托車行業(yè)的首要任務。摩托車發(fā)動機屬于小排量汽油機，以單缸、風冷、或強制風冷機型為主。與汽車發(fā)動機相比，具有體積小、結構緊湊、高轉速(最高轉速可達lOOOOrpm)、體積功率大、相對負荷高、運轉工況不穩(wěn)定等特點。因此四沖程摩托車發(fā)動機電控系統(tǒng)也有著不同的要求和特點，本著完善功能、提高性能、降低成本、提高可靠性的原則，在控制排放的研究目標下，對小型汽油機電子燃油噴射控制系統(tǒng)進行了研究。

發(fā)明內容
根據(jù)以上現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明要解決的問題是提供一種小型汽油機電子燃油噴射控制系統(tǒng)，以精確控制發(fā)動機在各個工況的燃油噴射，從而提高發(fā)動機輸出功率、 降低燃油消耗、減小排放污染、降低開發(fā)成本。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是小型汽油機電子燃油噴射控制系統(tǒng)，包括發(fā)動機和電控單元，電控單元的輸出端連接電動燃油泵、噴油器，其特征在于發(fā)動機的節(jié)氣門體設置節(jié)氣門位置傳感器，發(fā)動機的磁電機上設置曲軸位置傳感器，節(jié)氣門位置傳感器輸出端和曲軸位置傳感器的輸出端分別連接電控單元的輸入端；電控單元根據(jù)曲軸位置傳感器的曲軸位置信號判斷發(fā)動機工作循環(huán)，分析處理控制實現(xiàn)每轉兩圈噴一次油，所述的分析處理控制采用同一定時器陣列的兩個定時器模塊實現(xiàn)噴油控制，其中一個定時器模塊利用其捕捉中斷功能由曲軸位置信號獲取發(fā)動機轉速，另一個定時器模塊利用其高速輸出中斷功能實現(xiàn)噴油控制。本系統(tǒng)不使用單獨的轉速信號傳感器，電控單元接收來自曲軸位置傳感器的信號，計算獲得發(fā)動機轉速。采用同一定時器陣列的兩個定時器模塊，就可以實現(xiàn)發(fā)動機轉速測量并同時實現(xiàn)噴油時序控制，其實現(xiàn)簡單方便，成本得到有效控制。其中優(yōu)選方案是所述的曲軸位置傳感器為點火基準信號傳感器，通過磁電機的觸發(fā)線圈采集曲軸位置信號，用于檢測曲軸轉角和發(fā)動機轉速。所述的曲軸位置傳感器通過施密特濾波電路和光電隔離電路將點火脈沖信號處理成方波信號輸入電控單元，通過計算獲得發(fā)動機轉速。從磁電機線圈采集信號，簡單直接，節(jié)約設備和空間，對信號處理提高準確度。所述的節(jié)氣門位置傳感器的輸出端通過低通濾波電路連接電控單元，采集節(jié)氣門位置信號通過低通濾波電路的處理后輸入電控單元進行處理，電控單元的輸出端通過光電隔離電路、功率驅動電路分別連接電動燃油泵、噴油器，輸出油泵控制信號和噴油脈寬信號。所述的電控單元分析處理控制，定義轉動周期讀取標志位、噴油標志位判斷發(fā)動機旋轉的圈數(shù)，采用定時器模塊高速輸出中斷方式控制發(fā)動機兩圈噴一次燃油。所述的電控單元分析處理控制，包括以下步驟步驟1、判斷是否是定時器溢出中斷是則，進行步驟2，否則，進行步驟3 ；步驟2、將定時器溢出中斷標志位清零，將轉速為零的標志位置1，將發(fā)動機轉動周期寄存器的值設為#0ffffh，進行步驟19 ；步驟3、判斷是否是定時器模塊1捕捉中斷是則，進行步驟4，否則，進行步驟6 ；步驟4、清捕捉/比較模塊1的中斷標志位，進行步驟5 ；步驟5、判斷噴油脈寬輸出端口引腳是否出現(xiàn)下降沿是則，判斷為噴油器開始噴油，進行步驟7 ；否則，判斷為噴油脈寬輸出端口引腳出現(xiàn)上升沿，即噴油器噴油結束，進行步驟19 ；步驟6、判斷是否是定時器模塊3的捕捉中斷是則進行步驟8 ；否則，進行步驟 19 ；步驟7、清進位標志位C ；將根據(jù)噴油MAP查表獲得的噴油脈寬定時，賦值給模塊1 捕捉比較寄存器，進行步驟19;步驟8、清定時器模塊3的捕捉/比較中斷標志位；將噴油標志位取反；進行步驟 9 ；步驟9、根據(jù)噴油脈寬輸出端口引腳的狀態(tài)判斷噴油器是否在噴油是則，進行步驟13;否則，進行步驟10;步驟10、根據(jù)噴油標志位判斷是否要噴油是則，進行步驟11 ；否則，進行步驟12步驟11、將噴油時刻控制常數(shù)賦給模塊1捕捉比較寄存器，進行步驟13 ；步驟12、將#0ffffh賦值給模塊1捕捉比較寄存器，進行步驟13 ；步驟13、將轉動周期讀取標志位取反，進行步驟14 ；步驟14、根據(jù)轉動周期讀取標志位判斷是否讀取轉動周期是則，進行步驟16 ；否則，進行步驟15;步驟15、清定時器寄存器值，進行步驟19 ；步驟16、判斷是不是第一次讀轉動周期是則，進行步驟17 ；否則，進行步驟18 ；步驟17、不讀周期；清第一次讀轉動周期標志位，進行步驟19 ；步驟18、存儲捕捉的轉動周期的低字節(jié)；存儲捕捉的轉動周期的高字節(jié)，進行步驟19 ；步驟19、中斷返回。該步驟完成對信號的處理，以便于操作。本發(fā)明小型汽油機電子燃油噴射控制系統(tǒng)所具有的有益效果是通過在發(fā)動機的節(jié)氣門體設置節(jié)氣門位置傳感器，發(fā)動機的磁電機上設置曲軸位置傳感器，節(jié)氣門位置傳感器輸出端和曲軸位置傳感器的輸出端分別連接電控單元的輸入端；電控單元根據(jù)曲軸位置傳感器的曲軸位置信號判斷發(fā)動機工作循環(huán)，分析處理控制實現(xiàn)每轉兩圈噴一次油，所述的分析處理控制采用同一定時器陣列的兩個定時器模塊實現(xiàn)噴油控制，其中一個定時器模塊利用其捕捉中斷功能由曲軸位置信號獲取發(fā)動機轉速，另一個定時器模塊利用其高速輸出中斷功能實現(xiàn)噴油控制，提高發(fā)動機輸出功率、降低燃油消耗、減小排放污染、降低開發(fā)成本。本系統(tǒng)不使用單獨的轉速信號傳感器，電控單元接收來自曲軸位置傳感器的信號，計算獲得發(fā)動機轉速。采用同一定時器陣列的兩個定時器模塊，就可以實現(xiàn)發(fā)動機轉速測量并同時實現(xiàn)噴油時序控制，其實現(xiàn)簡單方便，成本得到有效控制。本發(fā)明可以實現(xiàn)1)利用傳統(tǒng)點火系統(tǒng)磁電機線圈的點火基準信號，電控單元感知曲軸位置進而判斷發(fā)動機工作循環(huán)，采用定時器模塊的高速輸出中斷實現(xiàn)每轉兩圈噴一次油，保證發(fā)動機高速運轉時即噴油脈寬大于發(fā)動機轉動周期的情況下，電控燃油噴射系統(tǒng)能正常工作。2)未使用單獨的轉速信號傳感器，電控單元接收來自發(fā)動機磁電機線圈的點火基準信號，對該點火基準信號進行處理后，計算獲得發(fā)動機轉速。3)所提供的電子燃油噴射控制方法僅需要同一定時器陣列的兩個定時器模塊，就可以同時實現(xiàn)發(fā)動機轉速測量和噴油控制，簡化了控制器結構，方法簡單方便，成本得到有效控制。本發(fā)明不僅可以提高小型單缸汽油機的整機性能，而且可以在車用多缸汽油機上推廣使用。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖；圖2是本發(fā)明的電路原理方框圖；圖3是本發(fā)明的控制方法的步驟S01-S13的控制流程圖；圖4是本發(fā)明的控制方法的步驟S14-S19的控制流程圖；圖中1、發(fā)動機2、啟動開關3、曲軸位置傳感器4、節(jié)氣門位置傳感器5、電控單元6、噴油器7、電動燃油泵。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的實施例做進一步描述如圖1所示，電控單元5的輸出端連接電動燃油泵7、噴油器6，發(fā)動機1的節(jié)氣門體設置節(jié)氣門位置傳感器4，發(fā)動機1的磁電機上設置曲軸位置傳感器3，節(jié)氣門位置傳感器4輸出端和曲軸位置傳感器3的輸出端分別連接電控單元5的輸入端；電控單元5的輸入端設置連接啟動開關2。摩托車發(fā)動機1采用輕騎汽車集團公司生產(chǎn)的單缸四沖程發(fā)動機改裝。燃油噴射方式為節(jié)氣門體燃油噴射。電控單元5采用單片機及其外圍電路。節(jié)氣門位置傳感器4安裝在節(jié)氣門體上，與節(jié)氣門軸相連，其功能作用是將節(jié)氣門的開度信號轉換為電信號輸入到電控單元5，用來感知發(fā)動機1的負荷大小，作為電控單元5判斷發(fā)動機運行工況的依據(jù)。曲軸位置傳感器3采用點火基準信號傳感器用來檢測曲軸轉角和發(fā)動機轉速。當發(fā)動機1工作時，磁電機外轉子與發(fā)動機同軸旋轉，在其外轉子表面上的永久磁鐵(俗稱凸臺)磁場使固定在車架上的磁電機觸發(fā)線圈感應出電壓，由于永久磁鐵有一定的寬度，所以其在接近觸發(fā)線圈和離開觸發(fā)線圈時，在觸發(fā)線圈中各產(chǎn)生一個脈沖，該脈沖電壓為先正后負，這就是點火基準信號。本實例此點火基準信號來判斷曲軸位置，進而判斷發(fā)動機1 旋轉圈數(shù)。曲軸位置傳感器3還可以是設置與曲軸的光電開關、光電計數(shù)器等。
電控單元5發(fā)出的指令打開電動燃油泵7，電動燃油泵7從燃油箱內將燃油吸起， 加壓后經(jīng)燃油濾清器濾去雜質，壓力調節(jié)器對壓力進行調整，并使過量的燃油仍返回汽油箱，然后經(jīng)輸油管配送給油軌、噴油器6 ；噴油器6根據(jù)電控單元5發(fā)出的指令，將適量的燃油噴入進氣管，從而完成了燃油供給過程。 如圖2所示，電控單元5中設置程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，來自磁電機觸發(fā)線圈點火基準信號，通過施密特濾波電路和光電隔離電路將點火脈沖信號處理成方波信號輸入單片機；由節(jié)氣門位置傳感器輸入的節(jié)氣門位置信號，通過低通濾波電路的處理輸入單片機； 單片機的數(shù)字量輸出端口輸出噴油信號，輸出過程是通過光電隔離電路、功率驅動電路組成噴油控制電路完成。單片機的數(shù)字量輸出端口輸出電動油泵控制信號和噴油脈寬信號， 輸出過程通過光電隔離電路、功率驅動單元組成控制電路完成。工作時，系統(tǒng)上電，電控單元5給出油泵控制信號，油泵通電開始泵油。發(fā)動機運行時，電控單元根據(jù)各傳感器提供的發(fā)動機轉速和節(jié)氣門開度，判斷發(fā)動機的所處的工況狀態(tài)，然后按程序中MAP圖(發(fā)動機在各種工況下所需的噴油控制曲線圖，稱為MAP圖)查表獲得當前工況最佳噴油脈寬，并將噴油信號輸給噴油控制執(zhí)行器電路，噴油器根據(jù)該信號的脈沖寬度，實現(xiàn)精確噴油。如圖3、圖4所示，本發(fā)明所提供噴油控制方法，通過判斷發(fā)動機旋轉圈數(shù)，采用定時器模塊的高速輸出中斷實現(xiàn)每轉兩圈噴一次油，保證發(fā)動機高速運轉時即噴油脈寬大于發(fā)動機轉動周期的情況下，電控燃油噴射系統(tǒng)能正常工作。所述噴油控制方法采用同一定時器陣列的兩個定時器模塊實現(xiàn)噴油控制，其中一個定時器模塊利用其捕捉中斷功能由所述曲軸位置信號獲取發(fā)動機轉速，另一個定時器模塊利用其高速輸出中斷功能實現(xiàn)噴油控制，其噴油控制方法流程為步驟S01、判斷是否是定時器溢出中斷是則，進行步驟S02，否則，進行步驟S03 ；步驟S02、將定時器溢出中斷標志位清零，將轉速為零的標志位置1，將發(fā)動機轉動周期寄存器的值設為#0ffffh，進行步驟S19 ；步驟S03、判斷是否是定時器模塊1捕捉中斷是則，進行步驟S04，否則，進行步驟 S06 ；步驟S04、清捕捉/比較模塊1的中斷標志位，進行步驟S05 ；步驟S05、判斷噴油脈寬輸出端口引腳是否出現(xiàn)下降沿是則，判斷為噴油器開始噴油，進行步驟S07 ；否則，判斷為噴油脈寬輸出端口引腳出現(xiàn)上升沿，即噴油器噴油結束， 進行步驟S19 ；步驟S06、判斷是否是定時器模塊3的捕捉中斷是則進行步驟S08 ；否則，進行步驟 S19 ；步驟S07、清進位標志位C ；將根據(jù)噴油MAP查表獲得的噴油脈寬定時，賦值給模塊 1捕捉比較寄存器，進行步驟S19 ；步驟S08、清定時器模塊3的捕捉/比較中斷標志位；將噴油標志位取反；進行步驟 S09 ；
步驟S09、根據(jù)噴油脈寬輸出端口引腳的狀態(tài)判斷噴油器是否在噴油是則，進行步驟S13 ；否則，進行步驟SlO ；步驟S10、根據(jù)噴油標志位判斷是否要噴油是則，進行步驟Sll ；否則，進行步驟 S12步驟S11、將噴油時刻控制常數(shù)賦給模塊1捕捉比較寄存器，進行步驟S13 ；步驟S12、將#0ffffh賦值給模塊1捕捉比較寄存器，進行步驟S13 ；步驟S13、將轉動周期讀取標志位取反，進行步驟S14 ；步驟S14、根據(jù)轉動周期讀取標志位判斷是否讀取轉動周期是則，進行步驟S16 ； 否則，進行步驟S15 ；步驟S15、清定時器寄存器值，進行步驟S19 ；步驟S16、判斷是不是第一次讀轉動周期是則，進行步驟S17;否則，進行步驟 S18 ；步驟S17、不讀周期；清第一次讀轉動周期標志位，進行步驟S19 ；步驟S18、存儲捕捉的轉動周期的低字節(jié)；存儲捕捉的轉動周期的高字節(jié)，進行步驟 S19 ；步驟S19、中斷返回。本發(fā)明中提及的單片機及其外圍電路為普通現(xiàn)有技術，其設置和使用為本行業(yè)技術人員所掌握。
權利要求
1.小型汽油機電子燃油噴射控制系統(tǒng)，包括發(fā)動機和電控單元，電控單元的輸出端連接電動燃油泵、噴油器，其特征在于發(fā)動機的節(jié)氣門體設置節(jié)氣門位置傳感器，發(fā)動機的磁電機上設置曲軸位置傳感器， 節(jié)氣門位置傳感器輸出端和曲軸位置傳感器的輸出端分別連接電控單元的輸入端；電控單元根據(jù)曲軸位置傳感器的曲軸位置信號判斷發(fā)動機工作循環(huán)，分析處理控制實現(xiàn)每轉兩圈噴一次油，所述的分析處理控制采用同一定時器陣列的兩個定時器模塊實現(xiàn)噴油控制，其中一個定時器模塊利用其捕捉中斷功能由曲軸位置信號獲取發(fā)動機轉速，另一個定時器模塊利用其高速輸出中斷功能實現(xiàn)噴油控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的小型汽油機電子燃油噴射控制系統(tǒng)，其特征在于所述的曲軸位置傳感器為點火基準信號傳感器，通過磁電機的觸發(fā)線圈采集曲軸位置信號，用于檢測曲軸轉角和發(fā)動機轉速。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的小型汽油機電子燃油噴射控制系統(tǒng)，其特征在于所述的曲軸位置傳感器通過施密特濾波電路和光電隔離電路將點火脈沖信號處理成方波信號輸入電控單元，通過計算獲得發(fā)動機轉速。
4.根據(jù)權利要求1所述的小型汽油機電子燃油噴射控制系統(tǒng)，其特征在于所述的節(jié)氣門位置傳感器的輸出端通過低通濾波電路連接電控單元，采集節(jié)氣門位置信號通過低通濾波電路的處理后輸入電控單元進行處理，電控單元的輸出端通過光電隔離電路、功率驅動電路分別連接電動燃油泵、噴油器，輸出油泵控制信號和噴油脈寬信號。
5.根據(jù)權利要求1所述的小型汽油機電子燃油噴射控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電控單元分析處理控制，定義轉動周期讀取標志位、噴油標志位判斷發(fā)動機旋轉的圈數(shù)，采用定時器模塊高速輸出中斷方式控制發(fā)動機兩圈噴一次燃油。
6.根據(jù)權利要求1或5所述的小型汽油機電子燃油噴射控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電控單元分析處理控制，包括以下步驟步驟1、判斷是否是定時器溢出中斷是則，進行步驟2，否則，進行步驟3 ；步驟2、將定時器溢出中斷標志位清零，將轉速為零的標志位置1，將發(fā)動機轉動周期寄存器的值設為#0ffffh，進行步驟19 ；步驟3、判斷是否是定時器模塊1捕捉中斷是則，進行步驟4，否則，進行步驟6 ；步驟4、清捕捉/比較模塊1的中斷標志位，進行步驟5 ；步驟5、判斷噴油脈寬輸出端口引腳是否出現(xiàn)下降沿是則，判斷為噴油器開始噴油， 進行步驟7;否則，判斷為噴油脈寬輸出端口引腳出現(xiàn)上升沿，即噴油器噴油結束，進行步驟19 ；步驟6、判斷是否是定時器模塊3的捕捉中斷是則進行步驟8 ；否則，進行步驟19 ；步驟7、清進位標志位C ；將根據(jù)噴油MAP查表獲得的噴油脈寬定時，賦值給模塊1捕捉比較寄存器，進行步驟19;步驟8、清定時器模塊3的捕捉/比較中斷標志位；將噴油標志位取反；進行步驟9 ；步驟9、根據(jù)噴油脈寬輸出端口引腳的狀態(tài)判斷噴油器是否在噴油是則，進行步驟 13;否則，進行步驟10;步驟10、根據(jù)噴油標志位判斷是否要噴油是則，進行步驟11 ；否則，進行步驟12步驟11、將噴油時刻控制常數(shù)賦給模塊1捕捉比較寄存器，進行步驟13 ；步驟12、將#0ffffh賦值給模塊1捕捉比較寄存器，進行步驟13 ； 步驟13、將轉動周期讀取標志位取反，進行步驟14 ；步驟14、根據(jù)轉動周期讀取標志位判斷是否讀取轉動周期是則，進行步驟16 ；否則， 進行步驟15 ；步驟15、清定時器寄存器值，進行步驟19 ；步驟16、判斷是不是第一次讀轉動周期是則，進行步驟17 ；否則，進行步驟18 ； 步驟17、不讀周期；清第一次讀轉動周期標志位，進行步驟19 ； 步驟18、存儲捕捉的轉動周期的低字節(jié)；存儲捕捉的轉動周期的高字節(jié)，進行步驟19 ； 步驟19、中斷返回。
全文摘要
小型汽油機電子燃油噴射控制系統(tǒng)，屬于發(fā)動機自動控制技術領域。包括電控單元連接電動燃油泵、噴油器，其特征在于節(jié)氣門位置傳感器輸出端和曲軸位置傳感器的輸出端分別連接電控單元的輸入端；電控單元根據(jù)曲軸位置信號判斷發(fā)動機工作循環(huán)，分析處理控制采用兩個定時器模塊實現(xiàn)噴油控制，一個定時器模塊利用其捕捉中斷功能由曲軸位置信號獲取發(fā)動機轉速，另一個定時器模塊利用其高速輸出中斷功能實現(xiàn)噴油控制。本發(fā)明根據(jù)傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的點火觸發(fā)信號，通過電控單元，便能夠實現(xiàn)最優(yōu)的噴油控制，所提供的噴油控制方法簡單且易于實現(xiàn)，簡化了控制器結構，降低了成本，特別適于小型單缸汽油發(fā)動機。
文檔編號F02D41/02GK102242678SQ201110184060
公開日2011年11月16日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權日2011年7月1日
發(fā)明者張政新, 肖紅, 譚德榮, 邵金菊, 高松 申請人:山東理工大學