專利名稱：無傳感器微電腦控制汽油機(jī)排放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用微電腦對化油器式汽油機(jī)的有害氣體排放進(jìn)行優(yōu)化控制，以達(dá)到減少有害氣體排放、節(jié)省汽油和提高動力的目的。
我國生產(chǎn)的汽油機(jī)通常都采用化油器來控制和調(diào)整空燃比，化油器的品質(zhì)直接影響汽油機(jī)的動力性，經(jīng)濟(jì)性，和有害氣體排放等性能。而我國目前生產(chǎn)的化油器不能根據(jù)發(fā)動機(jī)的運(yùn)行工況隨機(jī)應(yīng)變，因而使汽油機(jī)的整體性能指標(biāo)不高，特別是有害氣體排放十分嚴(yán)重，污染大氣環(huán)境。
本實(shí)用新型的目的就是在現(xiàn)有化油器式發(fā)動機(jī)的條件下，利用車載微電腦隨時檢測發(fā)動機(jī)的運(yùn)行工況，對發(fā)動機(jī)的空燃比進(jìn)行自尋優(yōu)化控制，使之永遠(yuǎn)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，以取得減少有害氣體排放、降低油耗、提高動力的效果。
一般的微電腦控制裝置都要用到數(shù)量不等的不同類型的傳感器來獲取信息。而我國的傳感器技術(shù)尚不過關(guān)，有效工作壽命不長，在汽車運(yùn)行的惡劣環(huán)境下，使用壽命更短，工作不可靠，價格也比較貴，難于采用。本專利不采用專用傳感器，而從分電器取出點(diǎn)火脈沖，經(jīng)過整形作為轉(zhuǎn)速信號。用特制的節(jié)氣門位置開關(guān)取出節(jié)氣門開度作為負(fù)荷信號送入微電腦。用專門設(shè)計(jì)的數(shù)控電磁閥作為微電腦控制發(fā)動機(jī)輔助進(jìn)氣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。微電腦根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)學(xué)模型開始作開環(huán)控制，然后自動調(diào)整到最佳狀態(tài)，保證燃料充份燃燒，發(fā)揮其最大效益。當(dāng)外部環(huán)境變化時，微電腦又會隨時跟蹤這種變化，改變輔助進(jìn)氣量，使其始終處于優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)。
現(xiàn)結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述


圖1是微電腦控制裝置的總體框圖，該控制裝置有兩個輸入信號，即轉(zhuǎn)速信號和負(fù)荷信號。轉(zhuǎn)速信號取自分電器(5)，它由點(diǎn)火脈沖經(jīng)過整形電路(6)整形而來。而從節(jié)氣門位置開關(guān)(10)取出的節(jié)氣門開度(2)作為負(fù)荷信號。把這兩個信號送到微電腦控制裝置(8)進(jìn)行優(yōu)化處理。微電腦優(yōu)化控制的數(shù)學(xué)模型是以減少有害氣體排放提高動力作為目標(biāo)函數(shù)，它控制加到發(fā)動機(jī)(3)的輔助進(jìn)氣量，使發(fā)動機(jī)在最佳空燃比下運(yùn)行?？刂戚o助進(jìn)氣量的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是數(shù)控電磁閥(9)，與它相聯(lián)的有兩個管子，一個為進(jìn)氣管(11)，另一個為出氣管(12)。出氣管的另一端接到化油器(1)的輔助進(jìn)氣孔上，而進(jìn)氣管的另一端接到活性碳缸(7)的出口接頭。來自曲軸箱(4)的廢氣經(jīng)過單向閥送到活性碳缸的入口接頭上。新鮮空氣也經(jīng)過通風(fēng)擋板(14)和濾清介質(zhì)(15)加到活性碳缸的底端，將活性碳(16)所吸附的汽油蒸氣脫附，并形成汽油蒸氣和空氣的混合氣，由軟管送到數(shù)控電磁閥作數(shù)量上的調(diào)節(jié)，然后回送到發(fā)動機(jī)化油器的輔助進(jìn)氣孔上，活性碳缸用固定支架(13)安置在汽車前部通風(fēng)良好的部位。
控制裝置的主體為微電腦，它是一種一次編程型(即OTP型)的八位單片微型計(jì)算機(jī)，其最大特點(diǎn)是其內(nèi)容一般不能被非法讀出，以達(dá)到軟件保密的效果，精心設(shè)計(jì)的軟件使其具有自尋優(yōu)化控制和自學(xué)習(xí)的功能，保證發(fā)動機(jī)始終工作在最佳狀態(tài)。為了提高其抗干擾能力和避免死機(jī)，在其RST端點(diǎn)應(yīng)接入電源監(jiān)控電路。
節(jié)氣門位置開關(guān)是由開關(guān)體與彈性移動臂組成，開關(guān)體是一個圓弧狀的絕緣體，上面嵌有九個均勻分布又互相隔離的導(dǎo)電觸點(diǎn)。彈性移動臂固定在節(jié)氣門的軸上，電氣上接地(即搭鐵)。腳踩油門時，移動臂在開關(guān)體的觸點(diǎn)上滑動，開關(guān)體的九個觸點(diǎn)通過九根導(dǎo)線接到微電腦的輸入輸出口上，第一個觸點(diǎn)的信號送到P3口的TO端，其余八個觸點(diǎn)的信號直接加到P1口，微電腦因而獲得負(fù)荷信息。從分電器取出點(diǎn)火脈沖經(jīng)過整形加到微電腦的外部中斷輸入端。微電腦的內(nèi)部定時器可測算出點(diǎn)火脈沖的周期，經(jīng)過換算可獲得發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速信息。
由于該控制裝置的輸入信號取自點(diǎn)火脈沖，汽車的電火花干擾與其同步，對控制裝置不會產(chǎn)生巨大影響，因而可直接利用汽車蓄電池供電，簡化了電路的設(shè)計(jì)，提高了工作的可靠性。
圖2是硬件電路的組成框圖，來自分電器的點(diǎn)火脈沖信號VR經(jīng)過無源濾波整形網(wǎng)絡(luò)衰減整形后，送到反相器倒相放大，得到一個負(fù)極性脈沖加到微電腦的外部中斷輸入端，迫使微電腦中斷現(xiàn)行的工作對點(diǎn)火脈沖進(jìn)行檢測。節(jié)氣門位置開關(guān)第一個觸點(diǎn)的信號加到P3口的TO端，其余八個觸點(diǎn)的信號直接送到P1口。微電腦輸出的控制信號經(jīng)反相器倒相由驅(qū)動模塊送到數(shù)控電磁閥(即VC信號)，控制發(fā)動機(jī)的輔助進(jìn)氣量。輔助進(jìn)氣量加得是否合適可從點(diǎn)火脈沖周期的變化檢測得出來，從而可實(shí)現(xiàn)自尋優(yōu)化控制和自學(xué)習(xí)功能。
圖3是無源濾波整形網(wǎng)絡(luò)的電路圖，它首先對來自分電器的點(diǎn)火脈沖進(jìn)行衰減，然后積分以平滑點(diǎn)火脈沖的波動。反向連接的二極管起保護(hù)作用，防止反相器被點(diǎn)火脈沖的反沖擊穿。只要電路參數(shù)選擇得當(dāng)，它就能把點(diǎn)火脈沖整形成合乎要求的正極性矩形脈沖，由反相器輸出。
圖4是數(shù)控電磁閥的兩種常用的結(jié)構(gòu)圖，它由四個有獨(dú)立磁路的電磁開關(guān)組成，每個開關(guān)控制一個孔徑，孔徑的大小比例為8∶4∶2∶1，孔徑的大小尺寸由化油器的輔助進(jìn)氣孔決定，把輔助進(jìn)氣孔的截面分成若干等份，按比例分配給各個開關(guān)。圖4a是一字形排列孔徑位置的結(jié)構(gòu)圖，圖4b是圓形排列孔徑位置的結(jié)構(gòu)圖。內(nèi)含電磁開關(guān)的數(shù)量根據(jù)控制精度要求而定。
圖5是活性碳缸結(jié)構(gòu)示意圖，整個活性碳缸固定在支架上，來自曲軸箱的廢氣由管子送到入口接頭，新鮮空氣由下部的擋風(fēng)板經(jīng)過濾清介質(zhì)進(jìn)入活性碳內(nèi)，使活性碳原來吸附的廢氣脫附成汽油蒸氣并與其混合成混合氣，再通過出口接頭由軟管送到數(shù)控電磁閥。為了保證發(fā)動機(jī)的正常工作，活性碳缸廢氣輸入口的孔徑應(yīng)小于輸出口孔徑的十分之一。
圖6是節(jié)氣門位置開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖。圖6-1是適用于輕型汽車節(jié)氣門位置開關(guān)的結(jié)構(gòu)，圖6-1a是其正視圖，圖6-1b是其剖視圖；圖6-2是適用于重型汽車節(jié)氣門位置開關(guān)的結(jié)構(gòu)，圖6-2a是其正視圖，圖6-2b是其剖視圖。不同的發(fā)動機(jī)由于結(jié)構(gòu)不同而有不同的節(jié)氣門位置開關(guān)，但基本部分是一樣的，只是外形不同尺寸不同而已。為了保證微電腦的正常檢測，開關(guān)體各觸點(diǎn)間的間隙應(yīng)不大于1mm。
權(quán)利要求1.一種無傳感器微電腦控制汽油機(jī)排放裝置是由節(jié)氣門位置開關(guān)、數(shù)控電磁閥、點(diǎn)火脈沖整形電路、微電腦控制器、活性碳缸組成，其特征在于點(diǎn)火脈沖經(jīng)過整形電路把來自發(fā)動機(jī)分電器的點(diǎn)火脈沖送到微電腦的中斷輸入端，微電腦的輸出信號控制數(shù)控電磁閥的輸出，從發(fā)動機(jī)曲軸箱取出的廢氣經(jīng)過活性碳缸與新鮮空氣混合送到數(shù)控電磁閥的輸入端，而從節(jié)氣門位置開關(guān)取得的信號加到微電腦的I/O口上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傳感器微電腦控制汽油機(jī)排放裝置，其特征在于節(jié)氣門位置開關(guān)是由開關(guān)體和彈性移動臂組成，開關(guān)體為一個圓弧狀的絕緣體，在其夾角不超過90度的區(qū)間內(nèi)嵌有九個均勻分布且互相隔離的導(dǎo)電觸點(diǎn)，觸點(diǎn)之間的間隔不大于1mm，而彈性移動臂固定于節(jié)氣門的軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傳感器微電腦控制汽油機(jī)排放裝置，其特征在于數(shù)控電磁閥是由四個有獨(dú)立磁路的電磁開關(guān)組成，每個開關(guān)控制一個孔徑，孔徑大小比例為8∶4∶2∶1，它們可以一字形排列，也可以圓形排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述無傳感器微電腦控制汽油機(jī)排放裝置，其特征在于數(shù)控電磁閥的輸出端與化油器的輔助進(jìn)氣孔相連，輸入端與活性碳缸的輸出端相連，活性碳缸的輸入端通過管子接到曲軸箱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傳感器微電腦控制汽油機(jī)排放裝置，其特征在于活性碳缸廢氣輸入口的孔徑應(yīng)小于其輸出口孔徑的十分之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傳感器微電腦控制汽油機(jī)排放裝置，其特征在于微電腦是一種一次編程型八位單片微型計(jì)算機(jī)，經(jīng)過整形的點(diǎn)火脈沖加到它的外部中斷輸入端，節(jié)氣門位置開關(guān)第一個觸點(diǎn)的信號加到P3口的TO端，其余八個觸點(diǎn)的信號直接送到P1口。
專利摘要一種無傳感器微電腦控制汽油機(jī)排放裝置，主要由數(shù)控電磁閥、節(jié)氣門位置開關(guān)和微電腦控制器等三部分組成，不用傳感器，利用點(diǎn)火脈沖經(jīng)過整形作為轉(zhuǎn)速信號，利用特制的節(jié)氣門位置開關(guān)取得負(fù)荷信息。用微電腦隨時檢測發(fā)動機(jī)的工況，用數(shù)控電磁閥作為控制化油器的輔助進(jìn)氣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，適時適量地加入輔助進(jìn)氣，使發(fā)動機(jī)始終處于優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到減少排放、節(jié)省汽油、提高動力的目的。
文檔編號F02D45/00GK2353902SQ98231208
公開日1999年12月15日 申請日期1998年8月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月17日
發(fā)明者曾維誠 申請人:曾維誠