CN101113693B

CN101113693B - 一种节油控制方法

Info

Publication number: CN101113693B
Application number: CN2007100301935A
Authority: CN
Inventors: 唐杰
Original assignee: GUANGZHOU TANGCHAO ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU TANGCHAO ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2027-09-11
Also published as: CN101113693A

Abstract

本发明公开了一种节油控制方法及其控制装置，其中：所述控制方法，包括步骤：(1)启动节油控制装置，进行系统初始化；(2)读取档位信号D和转速信号R；(3)根据档位信号D和转速信号R判断发动机所处工作状态；(4)读取预设定的补气参数，根据相关参数计算补气脉冲的宽度；(5)输出脉冲信号，控制电磁阀调节发动机的进气量。所述节油控制装置，包括微电脑控制器，以及与其输入端连接的转速信号检测电路，所述微电脑控制器的另一输入端连接有档位信号检测电路，所述转速信号和档位信号经微电脑控制器的逻辑运算之后，输出控制信号，并通过控制开关调节发动机的进气量。本发明可以精确的控制发动机的进气量，使空燃比达到最佳比值，促使燃油完全燃烧。

Description

一种节油控制方法

技术领域

本发明涉及节油控制技术领域，特别是一种应用于汽油发动机的节油控制方法，以及采用该方法的节油装置。

背景技术

目前，汽油发动机普遍采用的节油装置是通过采集单一的转速信号来控制电磁阀调节进气量，它无法准确的识别发动机在任何工作点的转速，也就不能正确地识别发动机在每一个工作点的工作状态，而且控制方法单一，因此，无法精确地自动控制发动机在每一个工作点的进气量。

例如，于1990年6月13日授权公告的中国发明专利CN 1008386B，公开了一种微机控制汽油机节油方法及装置，是通过测量发动机的转速信号和负荷参量(节气门位置信号)，送入微机进行处理后输出控制信号至辅助进气控制装置，调节发动机的空燃比(空气和燃油的混合比例)，使燃油充分燃烧。

于2002年10月16日授权公告的中国实用新型专利CN 2516713Y，公开了一种电控补气装置，通过检测汽车引擎的转速信号，由微处理器控制向引擎进行二次补气，调整空气与燃油的混合比，使燃油充分燃烧。

于2004年7月14日授权公告的中国实用新型专利CN 2625592Y，公开了一种汽油机微增压电子控制装置，通过获取汽油机的转速信息(由点火系统获得)和负荷信息(由油门传感器获得)，由电子控制器输出控制信号向发动机补充空气，调节发动机的空燃比，使燃油充分燃烧。

于2007年7月25日公开的中国发明专利申请CN 101003274A，公开了一种汽车节油提示方法，通过检测发动机当前的工作转速和计算获得的当前工作档位值，判断汽车是否等速行驶以及当前工作档位是否为经济档位，进而向驾驶员发出提示信息，由驾驶员操作改变当前工作档位，以实现燃油经济性。

以上所述的各种发动机节油装置及其采用的控制方法均是主要采集转速信号来识别发动机的工作状态，进而调节发动机的空燃比，以达到燃油最佳的燃烧效果，实现节油目的。但是，由于车辆在行驶过程中的转速信号并不能唯一准确的表示发动机当前的工作状态，例如在不同档位时的相同转速情况下，发动机的工作状态是不相同的，因此，只依据单一的转速信号进行判断就无法得出发动机的准确工作状态，以此发出的控制信号就无法准确的调节发动机的空燃比。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种通过多信号采集，准确识别发动机在任何工作点的工作状态，并由微电脑控制器控制调节发动机进气量的节油控制方法，以及采用该方法的节油装置。

本发明所采用的技术方案：一种节油控制方法，包括如下步骤：

(1)启动节油控制装置，进行系统初始化；

(2)读取档位信号D和转速信号R；

(3)根据上述档位信号D和转速信号R判断发动机所处工作状态；

(4)读取预设定的补气参数，根据相关参数计算补气脉冲的宽度；

(5)输出脉冲信号，控制电磁阀调节发动机的进气量。

上述步骤(3)中发动机的工作状态为减速时，不进行补气。

上述步骤(4)中所述预设定的补气参数包括补气个数N，补气脉冲的低电平宽度M和单位时间T。

上述补气脉冲的宽度通过以下公式计算：

S＝(T-N×M)/N

其中：S为补气脉冲的高电平宽度，M为补气脉冲的低电平宽度，N为补气个数，T为单位时间。

基于上述节油控制方法，本发明同时提供了一种节油控制装置，包括微电脑控制器，以及与其输入端连接的转速信号检测电路，所述微电脑控制器的另一输入端连接有档位信号检测电路，所述转速信号和档位信号经微电脑控制器的逻辑运算之后，输出控制信号，并通过控制开关调节发动机的进气量。

上述转速信号通过光耦合器与微电脑控制器的输入端连接。

上述档位信号通过限流稳压保护电路与微电脑控制器的另一输入端连接。

上述微电脑控制器的输出端连接至少一个电磁阀，用于调节发动机的进气量。

上述微电脑控制器还连接有至少一个通讯接口，用于连接上位计算机或其它外接设备。所述微电脑控制器通过通讯接口与上位计算机连接，用于上传和下载软件程序；所述微电脑控制器通过另一通讯接口与参数设定仪器连接，用于设置和修改补气参数。

上述微电脑控制器为单片机。

本发明的显著特点在于其通过采用多信号的采集方式，同时采集发动机的转速信号和档位信号，准确地识别发动机在不同档位下的转速，并根据发动机在各种不同档位下的工作状态，由微电脑控制器精确地控制调节发动机燃烧的进气量，使空燃比(空气和燃油的混合比例)达到最佳燃烧比值，促使燃油完全燃烧，从而有效地控制污染物(碳氢化合物HC、氮氧化物NOx、一氧化碳CO)的排放量，使其排放达到欧III标准，节约燃油，保护人类赖以生存的环境。

附图说明

图1为本发明实施例一的档位、转速和补气脉宽的对应表；

图2为本发明实施例二的档位、转速和补气脉宽的对应表；

图3为本发明所述节油控制方法的流程图；

图4为本发明所述节油控制方法的详细流程图之一；

图5为本发明所述节油控制装置的原理框图；

图6为本发明所述节油控制装置的具体电路原理图。

具体实施方式

以下以摩托车的发动机为例，详细介绍本发明的实施方式：

通常，摩托车的发动机转速为0～10000转/分，由于摩托车的速度快、偏差大，而且补气滞后。为此，将转速按每400转设置一个参考点，总共设置24个参考点(如图1、2所示)。通过对摩托车进行测试，预先建立一个档位、转速和补气脉宽的对应表，将其存放于存储器EPROM中。计算机采集档位和转速信号，然后根据档位、转速信号对应相应的补气个数和脉冲宽度(即补气量)，驱动高频电磁阀作相应的开/关动作。补气个数为0～100，脉冲频率宽度为0～255ms。补气个数和脉冲宽度可根据不同的发动机、化油器以及传动比，通过参数设定仪器在现场设置和修改；也可通过串口直接与计算机通讯，将设置好的这些参数一次写入存储器EPROM中，这样可基本消除由于发动机、化油器等带来的系统误差，可满足任何车型使用。

如图3所示为本发明所述节油控制方法的流程图，包括如下步骤：

(1)启动节油控制装置，进行系统初始化；

(2)读取档位信号D和转速信号R，存放于寄存器中；

(3)根据上述档位信号D和转速信号R判断当前发动机所处的工作状态，如果发动机的工作状态为减速时，则不进行补气；

(4)当发动机的工作状态为非减速时，读取预设定的补气参数，并判断是否需要补气，如果需要则根据相关参数计算得出补气脉冲的宽度；

(5)输出脉冲信号，控制电磁阀调节发动机的进气量。

步骤(4)中所述补气脉冲的宽度通过以下公式计算：

S＝(T-N×M)/N

所述电磁阀开关的动作是由直流脉冲信号控制，高电平(12V)时为开，低电平(小于0～3V)时为关。

实施例一：

为了进一步描述本发明的工作原理，本实施例以骑士摩托车为例进行说明。如图1所示为档位、转速和补气脉宽的对应表。其控制方法的具体实现流程如图4所示：

(1)控制器得电，系统初始化，准备工作；

(2)延时t₁秒(t₁＝0～3600秒)；

(3)读取档位信号D，存放于寄存器中；

(4)读取转速信号R，存放于寄存器中；

(5)判断转速是否为零，即摩托车是否被启动。如果转速为零即未被启

动，返回读取档位。如果转速不为零，进入下一级判断；

(6)判断转速是否大于等于2000：

(a)如果转速小于2000，则摩托车工作在怠速状态；

(b)如果转速大于等于2000，则摩托车工作在非怠速状态；

(7.1)摩托车工作在怠速状态时，判断本次转速与前次转速的差值(R₁-R₀)是否大于等于C₁(C₁＝0～500)：

(a)如果R₁-R₀大于等于C₁，则不驱动电磁阀，即不补气；

(b)如果R₁-R₀小于C₁，则继续判断转速在哪一个转速点上，如400、800、1200、1600，然后根据转速、档位对应的补气参数(如图1)驱动电磁阀进行补气(如果补气参数为零，则不驱动电磁阀，即不补气)；

(7.2)摩托车工作在非怠速状态时，判断本次转速与前次转速的差值(R₁-R₀)是否大于等于C₂(C₂＝0～500)：

(a)如果R₁-R₀大于等于C₂，则不驱动电磁阀，即不补气；

(b)如果R₁-R₀小于C₂，则继续判断转速在哪一个转速点上，如2000、2400、2800、3200、3600、4000、4400、4800、5200、5600、6000、6400、6800、7200、7600、8000、8400、8800、9200、9600、10000，然后根据转速、档位对应的补气参数(如图1)驱动电磁阀进行补气(如果补气参数为零时，则不驱动电磁阀，即不补气)。

实施例二：

本实施例以踏板摩托车为例进行说明，由于踏板摩托车没有明确的档位，因此按照发动机的转速将其分为若干档位。如图2所示，0档对应转速为0～10000转/分。当发动机处于加速状态时，1档对应转速为2000～4000转/分，2档对应转速为4000～6000转/分，3档对应转速为6000～8000转/分，4档对应转速为8000～10000转/分。如此，踏板摩托车也可以参照实施例一中所述骑士摩托车的流程图和图2实现节油控制方法，其原理基本相同，在此不再累述。

如图5所示，本发明所述节油控制装置，包括微电脑控制器(例如单片机)，所述微电脑控制器的输入端分别连接有转速信号(脉冲信号)检测电路和档位信号检测电路，其中，转速信号通过光耦合器与微电脑控制器的输入端之一连接，档位信号通过限流稳压保护电路与微电脑控制器的另一输入端连接。所述转速信号和档位信号经微电脑控制器的内部逻辑运算之后，输出控制信号，并通过控制开关控制电磁阀的开启和关闭，进而调节发动机的进气量。另外，所述微电脑控制器还设有两个通讯接口，其中通讯接口1用于连接上位计算机，实现对微电脑控制器的编程控制；另一通讯接口2用于连接其他外接控制设备(如参数设定仪器等)，进行现场设置、修改各种数据或参数。

如图6所示，本发明根据汽油发动机的工作特性及其污染物排放的特点，采用微电脑控制技术，自动采集档位信号和转速信号。其中：PIN+为转速信号，R3为采样电阻，转速信号经采样电阻R3，再通过光耦合器U5将信号隔离后经电阻R6送至单片机U1的输入端第4引脚。GI0～GI5为摩托车的档位信号，分别经限流电阻R8～R13和稳压二级管Z0～Z5后，通过二极管D0～D5连接到单片机U1的输入端第23～28引脚。

单片机U1接收到上述转速信号和档位信号之后，通过专门设计的计算公式和计算方法对转速信号进行分析处理和逻辑运算，准确地确定发动机工作在哪一个速度点及哪一种工作状态，并根据发动机的工作要求，输出一脉冲信号触发三极管Q1导通，三极管Q1的导通使大功率三极管Q2导通，大功率三极管Q2导通后驱动高频电磁阀(与POUT端连接)动作，调节空气的进气量，使发动机的空燃比(空气和燃油的混合比例)达到最佳燃烧比值，促使燃油充分燃烧。

图中接口J1为上位计算机通讯接口，用来上传和下载软件程序。接口J2为参数设置通讯接口，用来连接参数设定仪器，设置和修改补气参数。接口J3为输入/输出接口，包括转速信号接入端PIN+、档位信号接入端GI0～GI5、电磁阀控制端POUT、电源接入端VIN和接地GND。

下表为本发明的测试数据：

由上表中所测得的数据显示，我们可以清楚的看出，安装本发明后，车辆的污染物(碳氢化合物HC、氮氧化物NOx、一氧化碳CO等)排放量较原车(即未安装本发明的节油控制装置)均有显著改善，而且所有排放量均达到欧III的排放标准。在相同动力的测试环境下，安装本发明的车辆的节油效果可达到20％，明显的改善了现有摩托车节油装置的节油效果。

在不改变本发明的原理和宗旨的前提下，经适应性改变，本发明同样适用于其他汽油发动机，在此不再逐一累述。

Claims

1.一种节油控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)启动节油控制装置，进行系统初始化；

(2)读取档位信号D和转速信号R；

(4)读取预设定的补气参数，并根据以下公式计算补气脉冲的宽度：

S＝(T-N×M)/N

其中：S为补气脉冲的高电平宽度，M为补气脉冲的低电平宽度，N为补气个数，T为单位时间；

(5)输出脉冲信号，控制电磁阀调节发动机的进气量。

2.根据权利要求1所述节油控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中发动机的工作状态为减速时，不进行补气。

3.根据权利要求1所述节油控制方法，其特征在于，所述预设定的补气参数包括补气个数N，补气脉冲的低电平宽度M和单位时间T。