CN101074708B - 摩托车发动机离合器自动控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩托车发动机离合器的自动控制系统，主要由信号处理单元、主控制单元和驱动单元构成，信号处理单元与离合器顶杆位移传感器和发动机脉冲线圈连接，用以采集离合器顶杆位移信号和发动机转速信号；主控制单元与信号处理单元、驱动单元连接，发送指令给驱动单元，驱动单元连接离合执行机构。本发明还公开了由内置计算机程序给定的离合接合值和采集的发动机转速，通过具体的离合执行机构自动控制离合器分离、接合动作的自动控制方法。本发明对摩托车的离合器进行自动控制，驾驶舒适度高，尤其适用于大功率发动机的摩托车；操作简单方便，准确度高，可靠性强，离合器分离彻底、接合紧密，延长了离合器的使用寿命。

Description

摩托车发动机离合器自动控制系统及其控制方法

技术领域：

本发明涉及摩托车发动机离合器，具体涉及利用由离合器控制电路，离合执行机构，电路内置程序构成的摩托车发动机离合器的自动控制系统，本发明还提供了一种离合器自动分离、接合的控制方法。

背景技术：

传统摩托车离合器有两种：手动离合器和自动离合器。手动离合器是通过位于车把上的离合器操作手柄拉动离合器拉线，由此拉动发动机离合器摇臂，离合器摇臂带动离合器顶杆，进而顶开依靠弹簧压力而处于接合状态的离合器组片，使离合器组片分离，完成分离动作；反之，通过释放离合器操作手柄或踩下脚踏板，带动拉线和摇臂，完成离合器的接合动作步骤，使摩托车实现换档、起步、行驶等功能。因此摩托车离合器拉线为适应摩托车的结构特征，必须沿着与摩托车相适应的位置和空间多次弯曲才能发挥作用，这样就必须给拉线留出较大的活动空间，同时随着拉线弯弧的增多和大功率摩托车的离合阻力增大，离合器拉线与其套管磨擦产生的阻力也将随之增加，致使拉线频繁工作时磨损严重，当拉力较大且弯弧过甚时，拉线容易断裂，尤其对于大功率摩托车，由于摩托车离合器本身的操作阻力已相当大，再加上离合器拉线的阻力，使驾驶员操作时感到吃力，有时不仅不能自如地进行操作，还可能造成离合器分离、接合不充分，造成离合器片烧坏、打滑，磨损加快，同时产生大量粉沫，造成机油杂质过大，加快整机机械磨损，严重时堵塞油道，造成拉缸、抱缸、活塞环卡死等严重机械故障。并且由于大多数摩托车的操作机构为非封闭形式，在洗车或雨、雪等恶劣天气下，摩托车 离合器拉线不可避免地与水接触，导致其腐蚀生锈，使用寿命降低，若在严冬季节，进水的离合器拉线一旦结冰，将会造成离合器失控。

而自动离合器在静止时和发动机怠速时，离合器长期处于分离状态，接合时是依靠离合器一定速度的旋转，使镶嵌在离合器片上的磨擦片蹄块在离心力作用下，使离合器片与离合器壳体接合，从而完成离合器接合功能，由于绝大多数接合性能不佳，目前只能运用于小功率摩托车上，而且容易造成离合器片的磨损，致使发动机输出功率不能有效地传递给车轮，不仅发动机能量无法完全发挥，而且还会降低发动机及离合器的使用寿命。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种摩托车发动机离合器自动控制系统，通过采集离合器顶杆位移变化信息和发动机转速，送至离合器控制电路，与计算机程序给定的离合接合值共同配合，通过具体的离合执行机构进而自动控制离合器分离、接合动作的自动控制系统及其具体的控制方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种摩托车发动机离合器自动控制系统，主要由信号处理单元、主控制单元和驱动单元构成，信号处理单元与离合器顶杆位移传感器发动机脉冲线圈连接，用以采集离合器顶杆位移信号和发动机转速信号，并将采集到的信号处理后输入到主控制单元；主控制单元与信号处理单元、驱动单元连接，将送入的采集信号进行处理后，发送指令给驱动单元，驱动单元连接离合执行机构。

所述的离合执行机构主要由减速执行电机、蜗杆蜗轮和离合旋转臂构成，减速执行电机连接在发动机机壳上，减速执行电机与驱动单元连接，减速执行电机的输出轴上设有蜗杆，蜗杆与设在旋转轴上的蜗轮啮合，旋转轴穿接在支座上，旋转轴上还设有离合器旋转臂，离合器旋转臂通过设在其上的凹坑与离合器顶杆触接，蜗轮上设有感应探头，感应探头对应的位置设有离合器顶杆位移传感器，离合器顶杆位移传感器与信号处理单元连接，传输离合器顶杆的位移信号。

所述的蜗轮为扇形蜗轮。

所述的感应探头、离合器顶杆位移传感器设置在以蜗轮圆心为圆心的同一圆弧上。

一种摩托车发动机离合器自动控制方法，执行如下步骤：

A0、比较发动机转速与离合器离合接合值，根据程序设定的离合接合值与采集的发动机转速相比较，然后执行步骤A1；

A1、判断发动机转速是否大于离合接合值，大于则执行步骤A2，否则，则执行步骤A4；

A2、判断离合器是否在接合状态，根据离合器顶杆位移传感器采集的位移信号，判断离合器是否处在接合状态，接合，则返回执行步骤A0，否则，执行步骤A3；

A3、执行离合器接合动作，主控制单元控制驱动单元工作，驱动离合执行机构执行接合动作，然后返回执行步骤A0；

A4、判断离合器是否在分离状态，根据离合器顶杆位移传感器采集的位移信号，判断离合器是否处在分离状态，分离，执行步骤A0，否则，执行步骤A5；

A5、执行离合器分离动作，主控制单元控制驱动单元工作，驱动离合执行机构执行分离动作，执行后，返回执行步骤A0。

其中，离合接合值是用来表征摩托车正常行驶时控制离合器离合而设定的参考值，一般为发动机怠速值，可设定为1500-1800转/分，不同的发动机机型可适当调整，当发动机转速大于离合接合值，离合器接合，小于离合接合值，离合器分离，如大阳牌弯梁100型摩托车在正常行驶时，可设定离合接合值为1800转/分。

本发明所能达到的有益效果是：

1、本发明采用微电脑控制系统对摩托车的离合器进行自动控制，使操作变得简单方便，驾驶舒适度高，尤其适用于大功率发动机的摩托车。

2、本发明操作的准确度高、可靠性强，保证了离合器分离彻底、接合紧密，延长了离合器的使用寿命，保证了发动机的能量的有效发挥。

附图说明：

图1为本发明控制系统的原理方框图。

图2为本发明控制电路实施例的电路原理图。

图3为本发明离合执行机构实施例的结构示意图。

图4为本发明控制方法的主流程图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

如图1、图2、图3所示：该摩托车发动机离合器自动控制系统主要由信号处理单元3、主控制单元4和驱动单元5构成，信号处理单元3与离合器顶杆位移传感器1、发动机脉冲线圈2连接，用以采集离合器顶杆位移信号和发动机转速信号，并将采集到的信号处理后输入到主控制单元4；主控制单元4与信号处理单元3、驱动单元5连接，将送入的采集信号进行处理后，发送指令给驱动单元5，驱动单元5连接离合执行机构6。离合执行机构6主要由减速执行电机61、蜗杆62、蜗轮63和离合旋转臂66构成，减速执行电机61连接在发动机机壳上，减速执行电机61与驱动单元5连接，减速执行电机61的输出轴上设有蜗杆62，蜗杆62与设在旋转轴68上的扇形蜗轮63啮合，旋转轴68穿接在支座67上，旋转轴68的末端设有离合器旋转臂66，离合器旋转臂66通过设在其上的凹坑65与离合器顶杆触接，扇形蜗轮63上设有两感应探头64，两感应探头64之间对应的位置设有离合器顶杆位移传感器1，感应探头64、离合器顶杆位移传感器1设置在以蜗轮63圆心为圆心的同一圆弧上，离合器顶杆位移传感器1与信号处理单元3连接，传输离合器顶杆的位移信号。

主控制单元4主要由单片机IC1(78E58)及外围由晶振Y1、电容C2和C3组成时钟电路和C1、R1组成的上电自动复位电路构成；信号处理单元3主要由与接插件CZ2连接的运算放大器IC8(LM258)和模/数转换器IC2(ADC0809)、光电耦合器U9构成，接插件CZ2的第2脚连接离合器顶杆位移传感器1，拾取离合器顶杆位移信号，通过电阻R19、R22和电容C9整形后，连接运算放大器IC8(LM258)的同相输入端，正5V电源经电阻R22、R24限流分压后连接在运算放大器IC8(LM258)的反相输入端上，IC8A输出端经限流电阻R30后输入模/数转换器IC2(ADC0809)的第4脚；模数转换器IC2(ADC0809)的第17、14、15、8、18、19、20、21脚接单片机IC1的数据总线P0(P00-P07)口，第23、24、25脚接锁存器IC4(74LS373)的第6、5、2脚；锁存器IC4(74LS373)地址码输入端口的第18、17、14、13、8、7、4、3脚接入单片机IC1的P0(P00-P07)口，锁存器IC4(74LS373)的门控端第11脚连接IC1(78E58)的第30脚，用于锁存低8位地址；发动机脉冲线圈2连接在接插件CZ2的第5、6脚上，并与光电耦合器U9的输入 端口相连，光电耦合的U9的一端接地，另一端单片机IC1(78E58)的第12脚，送入的信号经单片机处理后判断为发动机的转速参数；驱动单元5由单片机IC1(78E58)第6脚和第7脚送出控制信号，经电阻R8、R7连接三极管Q3、Q4，三极管Q3、Q4控制光电耦合器U26、U24及U23、U25导通或截止，经电阻R12、R9和R11、R10分别控制三极管Q8、Q5或Q6、Q7的导通与截止，完成减速执行电机61的正反转过程。

如图4所示，该摩托车发动机离合器自动控制方法，执行如下步骤：

401、比较发动机转速与离合器离合接合值，根据程序设定的离合器离合值与采集的发动机转速相比较，然后执行步骤402；其中离合接合值是用来表征摩托车正常行驶时控制离合器离合而设定的参考值，一般为发动机怠速值，可设定为1500-1800转/分，不同的发动机机型可适当调整，当发动机转速大于离合接合值，离合器接合，小于离合接合值，离合器分离，如大阳牌弯梁100型摩托车在正常行驶时，可设定离合接合值为1800转/分。

402、判断发动机转速是否大于离合器接合值，大于则执行步骤403，否则，则执行步骤405；

403、判断离合器是否在接合状态，根据离合器顶杆位移传感器1采集的位移信号，判断离合器是否处在接合状态，接合，则返回执行步骤401，否则，执行步骤404；

404、执行离合器接合动作，主控制单元(4)控制驱动单元(5)工作，驱动离合执行机构6执行接合动作，然后返回执行步骤401；

405、判断离合器是否在分离状态，根据离合器顶杆位移传感器1采集的位移信号，判断离合器是否处在分离状态，分离，执行步骤405， 否则，执行步骤406；

406、执行离合器分离动作，主控制单元4控制驱动单元5工作，驱动离合执行机构5执行分离动作，执行后，返回执行步骤401。

Claims (5)

1.一种摩托车发动机离合器自动控制系统，主要由信号处理单元(3)、主控制单元(4)和驱动单元(5)构成，信号处理单元(3)与离合器顶杆位移传感器(1)、发动机脉冲线圈(2)连接，用以采集离合器顶杆位移信号和发动机转速信号，并将采集到的信号处理后输入到主控制单元(4)；主控制单元(4)与信号处理单元(3)、驱动单元(5)连接，将送入的采集信号进行处理后，发送指令给驱动单元(5)，驱动单元(5)连接离合执行机构(6)；其特征在于：离合执行机构(6)主要由减速执行电机(61)、蜗杆(62)、蜗轮(63)和离合旋转臂(66)构成，减速执行电机(61)连接在发动机机壳上，减速执行电机(61)与驱动单元(5)连接，减速执行电机(61)的输出轴上设有蜗杆(62)，蜗杆(62)与设在旋转轴(68)上的蜗轮(63)啮合，旋转轴(68)穿接在支座(67)上，旋转轴(68)上还设有离合旋转臂(66)，离合旋转臂(66)通过设在其上的凹坑(65)与离合器顶杆触接，蜗轮(63)上设有两感应探头(64)，两感应探头(64)之间对应的位置设有离合器顶杆位移传感器(1)，离合器顶杆位移传感器(1)与信号处理单元(3)连接，传输离合器顶杆的位移信号。

2.如权利要求1所述的摩托车发动机离合器自动控制系统，其特征在于：所述的蜗轮为扇形蜗轮。

3.如权利要求1或2所述的摩托车发动机离合器自动控制系统，其特征在于：两感应探头(64)与离合器顶杆位移传感器(1)三者均设置在以蜗轮(63)圆心为圆心的同一圆弧上。

4.一种应用权利要求1或2或3所述自动控制系统的自动控制方法，其特征在于该控制方法执行如下步骤：

A0、比较发动机转速与离合器离合接合值，根据程序设定的离合器离合值和采集的发动机转速相比较，然后执行步骤A1；

A1、判断发动机转速是否大于离合接合值，大于则执行步骤A2，否则，则执行步骤A4；

A2、判断离合器是否在接合状态，根据离合器顶杆位移传感器(1)采集的位移信号，判断离合器是否处在接合状态，已接合，则返回执行步骤A0，否则，执行步骤A3；

A3、执行离合器接合动作，主控制单元(4)控制驱动单元(5)工作，驱动离合执行机构(6)执行接合动作，然后返回执行步骤A0；

A4、判断离合器是否在分离状态，根据离合器顶杆位移传感器(1)采集的位移信号，判断离合器是否处在分离状态，已分离，执行步骤A0，否则，执行步骤A5；

A5、执行离合器分离动作，主控制单元(4)控制驱动单元(5)工作，驱动离合执行机构(6)执行分离动作，执行后，返回执行步骤A0。

5.如权利要求4所述自动控制系统的自动控制方法，其特征在于：离合接合值是用来表征摩托车正常行驶时控制离合器离合而设定的参考值，当发动机转速大于离合接合值，离合器开始接合；小于离合接合值，离合器分离。

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