專利名稱：汽油機(jī)空燃比微機(jī)自適應(yīng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用單片微機(jī)對(duì)化油器式汽油機(jī)混合氣空燃比實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制的裝置。
由于化油器具有性能穩(wěn)定、成本低、維修和使用方便等特點(diǎn)，因此，在我國目前生產(chǎn)的汽油機(jī)中，普通化油器仍是被廣泛采用的空燃比控制和調(diào)整裝置?；推鞯男阅苤苯佑绊懫蜋C(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放等性能。而化油器所提供的混合氣空燃比不能與發(fā)動(dòng)機(jī)各工況所需最佳值密合，普通化油器的這個(gè)內(nèi)在缺陷，一般的調(diào)整和附加機(jī)械裝置都不能很好地解決，就有對(duì)它建立一個(gè)控制系統(tǒng)的必要。目前，對(duì)空燃比的控制需要排氣氧傳感器，而排氣氧傳感器國外也是處于發(fā)展和完善階段，價(jià)格高、壽命短和可靠性差等問題有待于進(jìn)一步研究解決。我國在這方面的研究則剛剛起步，普及實(shí)用尚需較長時(shí)間。
本實(shí)用新型的目的就是對(duì)化油器的性能進(jìn)行完善和提高，設(shè)計(jì)出一種不需要直接檢測(cè)空燃比(即不用排氣氧傳感器)，而又有足夠的控制精度的微機(jī)空燃比自適應(yīng)控制裝置。取得降低油耗、減少排放的效果。
該空燃比自適應(yīng)控制裝置，同發(fā)動(dòng)機(jī)中的化油器(3)、蓄電池(5)、飛輪(8)有聯(lián)接關(guān)系，控制部分包括微機(jī)控制系統(tǒng)(6)、節(jié)氣門開度傳感器(4)、轉(zhuǎn)速傳感器(7)、線性電磁鐵(2)，裝在飛輪殼上的轉(zhuǎn)速傳感器和與節(jié)氣門軸聯(lián)動(dòng)的節(jié)氣門開度傳感器為微機(jī)控制系統(tǒng)(6)提供輸入信號(hào)，微機(jī)控制系統(tǒng)(6)提供控制線性電磁鐵(2)的電流信號(hào)，其中微機(jī)控制系統(tǒng)(6)由轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路、節(jié)氣門開度信號(hào)處理電路、以單片微機(jī)為主控機(jī)的中央控制單元、隔離電源、電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路組成。轉(zhuǎn)速傳感器(7)為一安裝在飛輪殼上的磁電傳感器，它輸出正弦波，經(jīng)轉(zhuǎn)速處理電路轉(zhuǎn)換為方波，用微機(jī)檢測(cè)其方波頻率，然后換算為轉(zhuǎn)速。用節(jié)氣門開度做為負(fù)荷信號(hào)，節(jié)氣門開度傳感器(4)為一與節(jié)氣門軸聯(lián)動(dòng)的線性電位器，經(jīng)處理電路轉(zhuǎn)換為0～5伏電壓量，輸入中央控制單元。
該裝置的輸入信號(hào)為轉(zhuǎn)速信號(hào)和節(jié)氣門開度信號(hào)，輸出控制信號(hào)是輸入給線性電磁鐵(2)的電流，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況和反饋信號(hào)的不同來確定控制信號(hào)，保證混合氣空燃比在各種工況下為最佳值。
該裝置的執(zhí)行元件是一個(gè)由線性電磁鐵(2)操縱的附加空氣閥。根據(jù)控制的需要，線性電磁鐵(2)可以連續(xù)按比例地控制附加空氣閥的開度。該閥裝在化油器和進(jìn)氣管之間，通過改變附加空氣閥的開度，可以改變附加空氣量和影響化油器(3)的出油量，從而達(dá)到控制空燃比的目的。
汽車上的電干擾信號(hào)非常強(qiáng)，對(duì)于汽車上使用的微機(jī)及其有關(guān)接口電路，如果直接利用汽車蓄電池供電，整個(gè)控制系統(tǒng)將無法正?？煽康毓ぷ鳌榇?，研制和使用了能保證汽車微機(jī)控制系統(tǒng)正常可靠工作的逆變隔離電源。隔離電源作為蓄電池(5)的負(fù)載，為中央控制單元、轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度處理電路及電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路提供電源。
以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
附


圖1控制裝置結(jié)構(gòu)框圖。
附圖2控制裝置總體聯(lián)接圖。
從燃料調(diào)整特性得知，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和比油耗分別與空燃比之間存在著某種函數(shù)關(guān)系。在發(fā)動(dòng)機(jī)的阻力矩和節(jié)氣門開度一定的條件下，空燃比變化引起的扭矩變化就會(huì)在轉(zhuǎn)速的變化上反映出來。該裝置不斷地在線采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度兩個(gè)信號(hào)，根據(jù)節(jié)氣門開度和轉(zhuǎn)速的當(dāng)前值及其變化量，對(duì)附加空氣閥的開度不斷進(jìn)行調(diào)整。
當(dāng)節(jié)氣門開度和轉(zhuǎn)速的變化值超過有關(guān)設(shè)定值(分別相當(dāng)于人為改變節(jié)氣門開度和負(fù)載變化)進(jìn)行開環(huán)控制。當(dāng)節(jié)氣門開度很小，而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于某一定設(shè)定值時(shí)(即所謂強(qiáng)制怠速工況)，該裝置可使附加空氣閥開度為最大，可以降低節(jié)氣門后真空度，則避免燃油被吸出，達(dá)到強(qiáng)制怠速節(jié)油的目的。
當(dāng)節(jié)氣門開度和轉(zhuǎn)速變化值小于某一定設(shè)定值時(shí)，該裝置對(duì)附加空氣閥開度進(jìn)行閉環(huán)自適應(yīng)控制。中、小負(fù)荷以附加空氣變化引起的轉(zhuǎn)速的二階有限差為反饋信號(hào)，尋找燃料調(diào)整特性曲線上的最低油耗點(diǎn)，達(dá)到降低油耗的目的。大負(fù)荷、滿負(fù)荷以附加空氣變化引起的轉(zhuǎn)速的一階有限差為反饋信號(hào)，尋找燃料調(diào)整特性曲線上最大扭矩點(diǎn)，達(dá)到增加動(dòng)力性或保證動(dòng)力性時(shí)經(jīng)濟(jì)性有改觀的目的。怠速以附加空氣變化引起的轉(zhuǎn)速的一階有限為反饋信號(hào)，尋找發(fā)動(dòng)機(jī)怠速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的最大空燃比，達(dá)到降低排放(主要是CO)的目的。
本實(shí)用新型是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)原有空燃比控制和調(diào)整裝置(化油器(3))的一個(gè)附加調(diào)節(jié)裝置。安裝本裝置時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)不需要任何變動(dòng)。即使本系統(tǒng)工作失效，也不影響原機(jī)性能。對(duì)于不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)可通過變換軟件來完成，硬件不需大的變動(dòng)。通過對(duì)某六缸汽油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)表明萬有特性絕大部分工況節(jié)油10％以上，經(jīng)濟(jì)范圍顯著擴(kuò)大；滿負(fù)荷工況，動(dòng)力性無降低，經(jīng)濟(jì)性略有改觀；中、小負(fù)荷，HC排放降低約30％，CO排放降低約40％；怠速工況，在HC排放基本不變的條件下，CO排放降低40％以上，低于排放標(biāo)準(zhǔn)，汽車道路試驗(yàn)表明節(jié)油7.3％。采用單片微機(jī)和隔離電源，并結(jié)合合理的軟件編程，使控制系統(tǒng)硬件投資最少且性能穩(wěn)定可靠。說明采用該裝置經(jīng)濟(jì)效益明顯。另外，該系統(tǒng)稍加擴(kuò)展還可具有其它相關(guān)系統(tǒng)的功能。
權(quán)利要求1.一種汽油機(jī)空燃比微機(jī)自適應(yīng)控制裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)中的化油器(3)、蓄電池(5)、飛輪(8)和控制部分即微機(jī)控制系統(tǒng)(6)、節(jié)氣門開度傳感器(4)、轉(zhuǎn)速傳感器(7)、線性電磁鐵(2)；其特征是所述轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)置于飛輪(8)的殼上，用以向控制系統(tǒng)輸出正弦波信號(hào)，所述節(jié)氣門開度傳感器與節(jié)氣門軸聯(lián)動(dòng)向控制系統(tǒng)輸出電壓信號(hào)，而控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)則是控制線性電磁鐵(2)的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空燃比控制裝置，其特征在于，微機(jī)控制系統(tǒng)(6)由轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路、節(jié)氣門開度信號(hào)處理電路、以單片機(jī)為主的中央控制單元、隔離電源、電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)控制系統(tǒng)(6)，其特征在于該裝置還包括一個(gè)有幾個(gè)不同輸出電壓的逆變隔離電源；該隔離電源作為蓄電池(5)的負(fù)載，為中央控制單元、轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路、節(jié)氣門開度信號(hào)處理電路、電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路提供電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空燃比控制裝置，其特征在于，該裝置具有一執(zhí)行元件，該元件為一由線性電磁鐵(2)操縱的附加空氣閥；線性電磁鐵(2)連續(xù)按比例動(dòng)作，完成對(duì)附加空氣的定量精確控制；線性電磁鐵(2)所處的位置與控制信號(hào)對(duì)應(yīng)，根據(jù)控制的需要，附加空氣閥在全開到全閉到之間變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空燃比控制裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)速傳感器(7)為一裝在飛輪殼上的磁電傳感器，其輸出信號(hào)經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，測(cè)量其方波頻率，再換算為轉(zhuǎn)速；節(jié)氣門開度傳感器(4)為一與節(jié)氣門軸聯(lián)動(dòng)的線性電位器，其輸出信號(hào)經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換為0～5伏電壓量，輸入中央控制單元。
專利摘要一種采用附加空氣法，用微機(jī)對(duì)化油器式汽油機(jī)混合氣空燃比實(shí)施自適應(yīng)控制的裝置。該裝置可以在不改動(dòng)原機(jī)的基礎(chǔ)上，不用檢測(cè)空燃比，就能對(duì)汽油機(jī)整個(gè)工況的空燃比實(shí)施控制，取得降低油耗、減少排放的效果。系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，投資不大，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
文檔編號(hào)F02D41/00GK2128971SQ9121818
公開日1993年3月31日 申請(qǐng)日期1991年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月10日
發(fā)明者邊耀璋, 張春化, 黃益群 申請(qǐng)人:西安公路學(xué)院