本實用新型涉及汽車檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于閉環(huán)電噴汽車氧傳感器反饋電壓分析法的車載發(fā)動機積碳監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于受燃油品質(zhì)、道路行駛條件、駕駛?cè)笋{駛習(xí)慣等多種因素的影響，汽車在行駛運行過程中總會或快或慢的產(chǎn)生積碳，隨著發(fā)動機積碳的逐漸增多,發(fā)動機的動力性和燃油經(jīng)濟性逐漸變差，嚴(yán)重地影響了汽車運行的整體性能。然而，積碳通常產(chǎn)生于發(fā)動機噴油器、氣門、火花塞、活塞頂以及節(jié)氣門體、進氣道、EGR閥等處，這些部位往往不易被觀察。駕駛員很難了解這些部位的積碳情況，只有在積碳較嚴(yán)重影響到車輛正常運行或在維修人員強烈建議下才進行積碳的清除，而此時由于積碳積累較多不易被清除，且積碳較嚴(yán)重還有可能會引發(fā)其他電子設(shè)備故障。目前汽車上還沒有配備可以監(jiān)測發(fā)動機積碳情況及提醒駕駛員清除積碳的預(yù)警系統(tǒng)。

實驗分析知，當(dāng)發(fā)動機積碳積累較多時，積碳不斷地吸收和釋放燃油，影響了混合氣調(diào)整周期，使混合氣向極稀和極濃的程度變化，氧傳感器的反饋電壓值的變化幅度變大、周期變長。以大眾車為例，一般情況下氧傳感器的反饋電壓在0.3V—0.7V間變化，其周期在10s內(nèi)會有8次極大值和極小值的交替變化，當(dāng)氣缸內(nèi)特別是氣門產(chǎn)生積碳后，氧傳感器反饋電壓波動變大，比如由原來的0.3V—0.7V變成0.2V—0.8V，且其周期變化頻率會降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述情況，本實用新型的目的是提供一種適用于閉環(huán)電噴汽車的車載發(fā)動機積碳監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。

為了解決以上技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案，結(jié)合附圖說明如下：

一種車載發(fā)動機積碳監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

發(fā)動機冷卻液溫度傳感器，用于采集發(fā)動機冷卻液溫度信息，并將發(fā)動機冷卻液溫度信息經(jīng)由信號采集與處理單元處理后發(fā)送給AT89S51單片機；

加速踏板位置傳感器，用于采集發(fā)動機加速踏板位置信息；并將此信息經(jīng)由信號采集與處理單元處理后發(fā)送給AT89S51單片機，判斷發(fā)動機是否處于怠速工況或急加速工況；

氧傳感器，用于采集氧傳感器反饋電壓信息，并將此信息經(jīng)由信號采集與處理單元處理后發(fā)送給AT89S51單片機；

計時器，用于記錄發(fā)動機啟動運行時長及踩踏加速踏板過程時長信息；并將此信息發(fā)送給AT89S51單片機，用于判斷發(fā)動機運行時長是否滿足要求，同時配合加速踏板位置傳感器判斷汽車是否處于急加速狀態(tài)；

信號采集與處理單元，用于將發(fā)動機冷卻液溫度傳感器采集的發(fā)動機冷卻液溫度信息、加速踏板位置傳感器采集的加速踏板位置信息、氧傳感器采集的氧傳感器反饋電壓信息進行預(yù)處理，并將處理后的信息傳送給AT89S51單片機；

AT89S51單片機，用于接收來自信號采集與處理單元預(yù)處理后的發(fā)動機冷卻液溫度信息、加速踏板位置信息、氧傳感器反饋電壓信息和計時器傳來的發(fā)動機啟動運行時長及踩踏加速踏板過程時長信息；通過分析處理各傳感器和計時器信息，判斷發(fā)動機積碳狀況，同時存儲數(shù)據(jù)，并控制指示燈或顯示屏和蜂鳴器發(fā)出積碳報警；

指示燈或顯示屏和蜂鳴器，用于接收來自AT89S51單片機的控制指令，發(fā)出燈光、文字及聲音報警；

所述發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、加速踏板位置傳感器、氧傳感器均與信號采集與處理單元相連；

所述信號采集與處理單元、計時器、指示燈或顯示屏、蜂鳴器均與AT89S51單片機相連。

一種車載發(fā)動機積碳監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)AT89S51單片機控制方法包括以下步驟：

步驟一、加速踏板位置傳感器、發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、氧傳感器分別將加速踏板位置、發(fā)動機冷卻液溫度、氧傳感器反饋電壓值等信息經(jīng)由信號采集與處理單元處理后發(fā)送給AT89S51單片機，計時器將發(fā)動機啟動運行時長及踩踏加速踏板過程時長信息發(fā)送給AT89S51單片機；AT89S51單片機根據(jù)接收到的傳感器和計時器信息確定發(fā)動機處于穩(wěn)定怠速工況或急加速工況時，判斷發(fā)動機運行時長是否達(dá)到60S，冷卻液溫度是否達(dá)到80℃；如果判斷結(jié)果為是，則記錄氧傳感器反饋電壓值，轉(zhuǎn)步驟二；如果判斷結(jié)果為否，則返回繼續(xù)監(jiān)測判斷；

步驟二、分別采集記錄發(fā)動機穩(wěn)定怠速和急加速工況一定時段內(nèi)氧傳感器反饋電壓平均極大值和平均極小值并求取這四個值中最大值和最小值同時記錄10s內(nèi)氧傳感器反饋電壓周期變化的次數(shù)m，即極大值與極小值交替變化的次數(shù)；

步驟三、查找單片機中是否存儲有上次記錄的氧傳感器反饋電壓最大值U_max及最小值U_min歷史數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)U_max、U_min用于與本次記錄的數(shù)據(jù)據(jù)V_max、V_min進行比較；如果存在所需數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)步驟四；如果不存在所需數(shù)據(jù)，則轉(zhuǎn)步驟五；

步驟四、將本次記錄的數(shù)據(jù)V_max、V_min分別與歷史數(shù)據(jù)U_max、U_min進行比較，令|V_max-U_max|、|V_min-U_min|均小于設(shè)定值；如果|V_max-U_max|、|V_min-U_min|均小于設(shè)定值，轉(zhuǎn)步驟六；如果不滿足|V_max-U_max|、|V_min-U_min|均小于設(shè)定值，則剔除該次的檢測值，轉(zhuǎn)步驟二；

步驟五、若由于單片機中氧傳感器反饋電壓最大值U_max和最小值U_min的歷史數(shù)據(jù)被清除導(dǎo)致無所需數(shù)據(jù)U_max、U_min，此時如果本次記錄的數(shù)值V_max、V_min均處于合理范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)步驟六；如果本次記錄的數(shù)值V_max、V_min并非均處于合理范圍內(nèi)，則剔除該次的檢測值，轉(zhuǎn)回步驟二；

步驟六、判斷是否滿足條件：本次所記錄的數(shù)據(jù)最大值V_max>報警極限值、最小值V_min<報警極限值、10s內(nèi)氧傳感器變化周期次數(shù)m<報警極限值；如果完全滿足上述條件，則單片機向指示燈或顯示屏和蜂鳴器發(fā)出積碳報警指令，并生成發(fā)動機積碳故障碼；如果不滿足上述條件，則將本次所記錄的數(shù)據(jù)最大值V_max以及最小值V_min存入單片機中，成為最新歷史數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)回步驟二。

步驟四所述設(shè)定值設(shè)定為0.2V。

步驟五所述V_max、V_min的合理范圍設(shè)定為0V-1V。

步驟六所述最大值V_max的報警極限值設(shè)定為0.9V；最小值V_min的報警極限值設(shè)定為0.1V；10s內(nèi)氧傳感器變化周期次數(shù)m的報警極限值設(shè)定為8次。

所述指示燈或顯示屏以及蜂鳴器接收到AT89S51單片機發(fā)出的積碳報警指令后，安裝于控制面板上的積碳報警指示燈點亮或顯示屏彈出諸如“請清理發(fā)動機積碳”的閃爍字樣，同時蜂鳴器發(fā)出報警提示音。

所述的發(fā)動機積碳故障碼以及存儲的氧傳感器反饋電壓歷史數(shù)據(jù)，在發(fā)動機積碳清理后需進行清除。

本實用新型的技術(shù)效果是：

1、本實用新型提供了一種車載發(fā)動機積碳監(jiān)測系統(tǒng)，使駕駛?cè)四軌蚣皶r了解發(fā)動機積碳情況并對發(fā)動機積碳進行清理，防止因發(fā)動機積碳嚴(yán)重導(dǎo)致油耗增加、動力下降、電子或機械部件損壞等問題。

2、本實用新型為汽車維修人員判斷發(fā)動機積碳提供了有效依據(jù)，為分析因發(fā)動機積碳引起的相關(guān)故障提供了方便。

3、本實用新型可有效避免汽車維修人員對發(fā)動機積碳進行檢測時拆解機械部件的繁瑣過程，同時也可有效避免因拆卸操作不當(dāng)引起的相關(guān)故障。

附圖說明

圖1為本實用新型一種車載發(fā)動機積碳監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)框架圖；

圖2為本實用新型實施例AT89S51單片機的控制流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型的具體實施方式作詳細(xì)的描述：

參閱圖1，一種車載發(fā)動機積碳監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、加速踏板位置傳感器、氧傳感器、信號采集與處理單元、計時器、AT89S51單片機、指示燈或顯示屏、蜂鳴器。所述的發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、加速踏板位置傳感器、氧傳感器均與信號采集與處理單元相連；所述信號采集與處理單元、計時器、指示燈或顯示屏、蜂鳴器均與AT89S51單片機相連。

發(fā)動機冷卻液溫度傳感器，用于采集發(fā)動機冷卻液溫度信息，并將發(fā)動機冷卻液溫度信息經(jīng)由信號采集與處理單元處理后發(fā)送給AT89S51單片機；AT89S51單片機根據(jù)此信息判斷發(fā)動機暖機過程是否結(jié)束。

加速踏板位置傳感器，用于采集發(fā)動機加速踏板位置信息，并將此信息經(jīng)由信號采集與處理單元處理后發(fā)送給AT89S51單片機；AT89S51單片機根據(jù)此信息，判斷發(fā)動機是否處于怠速工況，并結(jié)合計時器記錄的踩踏加速踏板過程時長信息判斷車輛是否處于急加速工況。

氧傳感器，用于采集氧傳感器反饋電壓信息，并將此信息經(jīng)由信號采集與處理單元處理后發(fā)送給AT89S51單片機；AT89S51單片機根據(jù)此信息分析判斷節(jié)氣門積碳情況。

計時器，用于記錄發(fā)動機啟動運行時長及踩踏加速踏板過程時長信息；并將此信息發(fā)送給AT89S51單片機，用于判斷發(fā)動機運行時長是否滿足要求，同時配合加速踏板位置傳感器判斷汽車是否處于急加速狀態(tài)。

信號采集與處理單元，用于將發(fā)動機冷卻液溫度傳感器采集的發(fā)動機冷卻液溫度信息、加速踏板位置傳感器采集的加速踏板位置信息、氧傳感器采集的氧傳感器反饋電壓信息進行預(yù)處理，并將處理后的信息傳送給AT89S51單片機。

AT89S51單片機，用于接收來自信號采集與處理單元預(yù)處理后的發(fā)動機冷卻液溫度信息、加速踏板位置信息、氧傳感器反饋電壓信息和計時器傳來的發(fā)動機啟動運行時長及踩踏加速踏板過程時長信息；通過分析處理各傳感器和計時器信息，判斷發(fā)動機積碳狀況，同時存儲數(shù)據(jù)，并控制指示燈或顯示屏和蜂鳴器發(fā)出積碳報警。

指示燈或顯示屏和蜂鳴器，用于接收來自AT89S51單片機的控制指令；當(dāng)發(fā)動機積碳達(dá)到極限值時，AT89S51單片機控制指示燈或顯示屏和蜂鳴器分別發(fā)出燈光或文字及聲音報警。

參閱圖2，一種車載發(fā)動機積碳監(jiān)測系統(tǒng)，其AT89S51單片機控制方法包括以下步驟：

步驟一、車輛啟動后，加速踏板位置傳感器、發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、氧傳感器分別將加速踏板位置、發(fā)動機冷卻液溫度、氧傳感器反饋電壓等信息經(jīng)由信號采集與處理單元預(yù)處理后發(fā)送給AT89S51單片機，計時器將發(fā)動機啟動運行時長及踩踏加速踏板過程時長信息發(fā)送給AT89S51單片機；當(dāng)發(fā)動機處于穩(wěn)定怠速工況或急加速工況時，判斷發(fā)動機運行時長是否達(dá)到60S，冷卻液溫度是否達(dá)到80℃；如果判斷結(jié)果均為是，則單片機開始記錄氧傳感器反饋電壓值，轉(zhuǎn)步驟二；如果判斷結(jié)果為否，則返回繼續(xù)監(jiān)測判斷；

步驟二、分別采集發(fā)動機穩(wěn)定怠速工況和急加速工況一定時段內(nèi)氧傳感器反饋電壓的極大值(峰值)和極小值(谷值)，并分別求其平均極大值和平均極小值進一步求取其最大值和最小值同時記錄10s內(nèi)氧傳感器反饋電壓周期變化次數(shù)m；

步驟三、判斷單片機中是否存有上次記錄的氧傳感器反饋電壓最大值U_max及最小值U_min的歷史數(shù)據(jù)；如果存有所需數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)步驟四；如果不存在所需數(shù)據(jù)，則轉(zhuǎn)步驟五；

步驟四、分別比較本次記錄的氧傳感器反饋電壓最大值V_max和最小值V_min與上次所測的氧傳感器反饋電壓最大值U_max和最小值U_min的差值；如果|V_max-U_max|<設(shè)定值、|V_min-U_min|<設(shè)定值，其設(shè)定值為0.2V，轉(zhuǎn)步驟六；如果不滿足|V_max-U_max|<設(shè)定值且|V_min-U_min|<設(shè)定值，則剔除該次的檢測值，轉(zhuǎn)回步驟二；

步驟五、判斷本次記錄的氧傳感器反饋電壓最大值V_max和最小值V_min是否均在正常范圍內(nèi)，其正常范圍設(shè)定為0V-1V；如果判斷結(jié)果為是，轉(zhuǎn)步驟六；如果判斷結(jié)果為否，則剔除該次的檢測值，轉(zhuǎn)回步驟二；

步驟六、判斷本次所記錄的氧傳感器反饋電壓最大值V_max和最小值V_min是否達(dá)到積碳報警極限值，同時判斷步驟二中記錄的10s內(nèi)氧傳感器電壓周期變化次數(shù)m是否達(dá)到積碳報警極限值，即判斷是否有V_max>積碳報警極限值、V_min<積碳報警極限值、m<積碳報警極限值，其中最大值V_max的積碳報警極限值設(shè)定為0.9V，最小值V_min的積碳報警極限值設(shè)定為0.1V，10s內(nèi)氧傳感器電壓周期變化次數(shù)m的積碳報警極限值設(shè)定為8次；如果判斷均為是，則單片機向指示燈或顯示屏和蜂鳴器發(fā)出積碳報警指令，使指示燈點亮或顯示屏彈出提示清理積碳的字樣、蜂鳴器發(fā)出故障提示音，同時生成并存儲發(fā)動機積碳故障碼；如果判斷結(jié)果非均為是，則將本次所記錄的氧傳感器反饋電壓最大值V_max和最小值V_min存入AT89S51單片機中，并轉(zhuǎn)回步驟二循環(huán)檢測。

發(fā)動機積碳故障碼以及存儲的氧傳感器反饋電壓歷史數(shù)據(jù)，在發(fā)動機積碳清理后需進行清除。