CN103133211B - 一种通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置及控制方法。包括有全球定位系统模块、测绘数据处理模块、汽油发动机点火逻辑控制模块、发动机点火电控模块、汽油发动机点火器低压电路，全球定位系统模块的信号输出端与测绘数据处理模块的信号输入端连接，测绘数据处理模块的信号输出端与汽油发动机点火逻辑控制模块的信号输入端连接，汽油发动机点火逻辑控制模块的信号输出端与发动机点火电控模块的信号输入端连接，发动机点火电控模块的信号输出端与汽油发动机点火器低压电路的控制端连接。本发明控制准确度高、实时性好、稳定性高，且能达到发动机节能的目的。
Description
技术领域
本发明是一种通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置及控制方法，属于通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置及控制方法的创新技术。
背景技术
随着气候环境恶化、不可再生能源的减少，节能、环保已成为汽车工业发展的主题，汽车的轻量化设计特别是发动机能耗合理调节，对提高车辆动力性、减少能源消耗与降低大气污染具有重要的实际意义。
近年来，随着嵌入式技术的发展，为嵌入式装置在汽车上的应用开辟了广阔前途。例如，将小型嵌入式装置与发动机一起安装，用于汽车发动机空燃比控制、点火时刻控制、废气再循环控制等。而如何根据汽车行驶的路况信息对发动机点火时间的合理控制一直是研究热点，目前，已有的嵌入式装置通过传感测量跟踪汽车的运行状态，提供不同状况下的最佳点火时间，但是结合行驶道路地理测绘数据(例如行驶道路的坡度)反馈控制发动机点火时间的方法还未见报道，而行驶道路坡度数据对汽车发动机何时点火是最有价值的信息。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种设计合理，控制准确度高，实时性好，稳定性高的通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置。
本发明的另一目的在于提供一种操作方便，且能达到发动机节能的目的通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置的控制方法。
本发明的技术方案是：本发明的通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置，包括有全球定位系统模块、测绘数据处理模块、汽油发动机点火逻辑控制模块、发动机点火电控模块、汽油发动机点火器低压电路，全球定位系统模块的信号输出端与测绘数据处理模块的信号输入端连接，测绘数据处理模块的信号输出端与汽油发动机点火逻辑控制模块的信号输入端连接，汽油发动机点火逻辑控制模块的信号输出端与发动机点火电控模块的信号输入端连接，发动机点火电控模块的信号输出端与汽油发动机点火器低压电路的控制端连接。
上述测绘数据处理模块包括用于接收全球定位系统模块输出的地理位置信息的通信模块、用于解码地理位置信息数据的汽车地理位置计算模块、用于描述出发地与目的地之间的行驶路径每相隔若干距离的地面坐标与路面坡度对应关系的地面坐标与路面坡度对应表、用于分析道路是上坡还是下坡的道路状况分析模块，其中通信模块的信号输入端与全球定位系统模块的信号输出端连接，通信模块的信号输出端及地面坐标与路面坡度对应表与汽车地理位置计算模块的信号输入端连接，汽车地理位置计算模块的信号输出端与道路状况分析模块的信号输入端连接，道路状况分析模块的信号输出端与汽油发动机点火逻辑控制模块的信号输入端连接。
本发明通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置的控制方法，上述汽油发动机点火逻辑控制模块采用以下控制规则：
1)如果由当前位置起距离前方50米处的海拔高度上升大于0.2米，则每隔30秒钟由汽油发动机点火逻辑控制模块输出信号1次到发动机点火电控模块的信号输入端；
2)如果由当前位置起到前方50米处的海拔高度在-0.1～0.2米之间，则每隔60秒钟由汽油发动机点火逻辑控制模块(3)输出信号1次到发动机点火电控模块的信号输入端；
3)如果由当前位置起到前方50米处的海拔高度小于0.1米，则汽油发动机点火逻辑控制模块(3)不输出信号。
本发明由于采用通过全球定位系统模块获得汽车当前三维地理位置信息，通过道路分析模块确定汽车所处的道路状况，进而由汽油发动机点火逻辑控制模块得到点火脉冲控制逻辑，最终由发动机点火电控模块输出脉冲控制汽油发动机点火器低压电路的通断，从而实现根据路况对发动机点火时机的控制，达到发动机节能的目的。本发明相对现有技术具有如下优点和有益效果：
(1)通过全球定位系统GPS获取汽车行驶道路的三维地理信息，对道路路况分析，主要是上坡、下坡的分析来决定是否对发动机点火的方式相对于人为的判断，更具有客观性，特别是在一些驾驶员陌生的道路，这种方式更加具有实用性；
(2)在汽车自动巡航控制情况下，根据测绘数据反馈控制发动点火的方法，对前方路况进行提前预测，合理安排发动机点火时机，减少发动机点火次数，从而达到发动机节能的目的。
本发明是一种控制准确度高、实时性好、稳定性高的通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置及控制方法，本发明设计合理，操作方便，且能达到发动机节能的目的。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明测绘数据处理模块的LPC2148微控制器及其外围电路图。
具体实施方式
实施例：
本发明的原理框图如图1所示，本发明的通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置，包括有全球定位系统模块1、测绘数据处理模块2、汽油发动机点火逻辑控制模块3、发动机点火电控模块4、汽油发动机点火器低压电路5，全球定位系统模块1的信号输出端与测绘数据处理模块2的信号输入端连接，测绘数据处理模块2的信号输出端与汽油发动机点火逻辑控制模块3的信号输入端连接，汽油发动机点火逻辑控制模块3的信号输出端与发动机点火电控模块4的信号输入端连接，发动机点火电控模块4的信号输出端与汽油发动机点火器低压电路5的控制端连接。全球定位系统模块1输出采用RS232通信方式，数据格式为GPGGA格式。
本实施例中，上述测绘数据处理模块2包括用于接收全球定位系统模块1输出的地理位置信息的通信模块21、用于解码地理位置信息数据的汽车地理位置计算模块22、用于描述出发地与目的地之间的行驶路径每相隔若干距离的地面坐标与路面坡度对应关系的地面坐标与路面坡度对应表23、用于分析道路是上坡还是下坡的道路状况分析模块24，其中通信模块21的信号输入端与全球定位系统模块1的信号输出端连接，通信模块21的信号输出端及地面坐标与路面坡度对应表23与汽车地理位置计算模块22的信号输入端连接，汽车地理位置计算模块22的信号输出端与道路状况分析模块24的信号输入端连接，道路状况分析模块24的信号输出端与汽油发动机点火逻辑控制模块3的信号输入端连接。
本实施例中，上述通信模块21为RS232通信模块，RS232通信模块采用的通信波特率为9600位/秒，并且每相隔3分钟采集全球定位系统模块1的三维地理位置信息。
本实施例中，上述地面坐标与路面坡度对应表23描述出发地与目的地之间的行驶路径每相隔30米的地面坐标与路面坡度对应关系。
本实施例中，上述地面坐标与路面坡度对应表23采用SD卡存储。
本实施例中，上述汽油发动机点火逻辑控制模块3为本田125CC汽油发动机点火逻辑控制模块；上述汽油发动机点火器低压电路5为本田125CC汽油发动机点火器低压电路。本田125CC汽油发动机点火器低压电路4的控制端为直流12V驱动继电器。
本实施例中，上述测绘数据处理模块2采用LPC2148作为微控制器。如图2是LPC2148微控制器及其外围电路图。
本实施例中，上述全球定位系统模块1的信号输出端通过RS232与测绘数据处理模块2的信号输入端连接。
本实施例中，上述发动机点火电控模块4采用光电耦合隔离器将高电平为3.3伏脉冲信号转换为高电平为12.0伏的脉冲信号，光电耦合隔离器采用独立12V直流电源进行供电。
本发明通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置的控制方法，上述汽油发动机点火逻辑控制模块3采用以下控制规则：
1)如果由当前位置起距离前方50米处的海拔高度上升大于0.2米，则每隔30秒钟由汽油发动机点火逻辑控制模块3输出信号1次到发动机点火电控模块4的信号输入端；
2)如果由当前位置起到前方50米处的海拔高度在-0.1～0.2米之间，则每隔60秒钟由汽油发动机点火逻辑控制模块3输出信号1次到发动机点火电控模块4的信号输入端；
3)如果由当前位置起到前方50米处的海拔高度小于0.1米，则汽油发动机点火逻辑控制模块3不输出信号。
本发明的工作过程如下：1)在汽车出发前，在PC中通过谷歌地图生成出发地与目的地之间的行驶路径每相隔30米的地面坐标与路面坡度对应表并存放LPC2148外扩的存储器SD卡中；2)汽车行驶速度大于40公里/小时后，每相隔3分钟采集全球定位系统模块(1)的三维地理位置信息，获得汽车当前位置信息；3)通过道路分析模块(24)确定汽车所处的道路状况；4)由本田125CC汽油发动机点火逻辑控制模块计算得到点火脉冲控制逻辑；5)由发动机点火电控模块输出脉冲控制本田125CC汽油发动机点火器低压电路通断；6)循环第2)～5)步骤，直到汽车到达目的地。
本发明所涉及的测绘数据处理模块采用LPC2148作为微控制器，通过谷歌地图生成出发地与目的地之间的行驶路径每相隔30米的地面坐标与路面坡度对应表并存放LPC2148外扩的存储器中，通过全球定位系统模块获得汽车当前三维地理位置信息，通过道路分析模块确定汽车所处的道路状况，进而由125CC汽油发动机点火逻辑控制模块得到点火脉冲控制逻辑，最终由发动机点火电控模块输出脉冲控制本田125CC汽油发动机点火器低压电路通断，从而实现根据路况对发动机点火时机的控制，达到发动机节能的目的。
Claims (9)
1.一种通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置，其特征在于包括有全球定位系统模块(1)、测绘数据处理模块(2)、汽油发动机点火逻辑控制模块(3)、发动机点火电控模块(4)、汽油发动机点火器低压电路(5)，全球定位系统模块(1)的信号输出端与测绘数据处理模块(2)的信号输入端连接，测绘数据处理模块(2)的信号输出端与汽油发动机点火逻辑控制模块(3)的信号输入端连接，汽油发动机点火逻辑控制模块(3)的信号输出端与发动机点火电控模块(4)的信号输入端连接，发动机点火电控模块(4)的信号输出端与汽油发动机点火器低压电路(5)的控制端连接；
上述测绘数据处理模块(2)包括用于接收全球定位系统模块(1)输出的地理位置信息的通信模块(21)、用于解码地理位置信息数据的汽车地理位置计算模块(22)、用于描述出发地与目的地之间的行驶路径每相隔若干距离的地面坐标与路面坡度对应关系的地面坐标与路面坡度对应表(23)、用于分析道路是上坡还是下坡的道路状况分析模块(24)，其中通信模块(21)的信号输入端与全球定位系统模块(1)的信号输出端连接，通信模块(21)的信号输出端及地面坐标与路面坡度对应表(23)与汽车地理位置计算模块(22)的信号输入端连接，汽车地理位置计算模块(22)的信号输出端与道路状况分析模块(24)的信号输入端连接，道路状况分析模块(24)的信号输出端与汽油发动机点火逻辑控制模块(3)的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置，其特征在于上述通信模块(21)为RS232通信模块，RS232通信模块采用的通信波特率为9600位/秒，并且每相隔3分钟采集全球定位系统模块(1)的三维地理位置信息。
3.根据权利要求1所述的通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置，其特征在于上述地面坐标与路面坡度对应表(23)描述出发地与目的地之间的行驶路径每相隔30米的地面坐标与路面坡度对应关系。
4.根据权利要求1所述的通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置，其特征在于上述地面坐标与路面坡度对应表(23)采用SD卡存储。
5.根据权利要求1所述的通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置，其特征在于上述汽油发动机点火逻辑控制模块(3)为本田125CC汽油发动机点火逻辑控制模块；上述汽油发动机点火器低压电路(5)为本田125CC汽油发动机点火器低压电路。
6.根据权利要求1至5任一项所述的通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置，其特征在于上述测绘数据处理模块(2)采用LPC2148作为微控制器。
7.根据权利要求1至5任一项所述的通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置，其特征在于上述全球定位系统模块(1)的信号输出端通过RS232与测绘数据处理模块(2)的信号输入端连接。
8.根据权利要求1至5任一项所述的通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置，其特征在于上述发动机点火电控模块(4)采用光电耦合隔离器将高电平为3.3伏脉冲信号转换为高电平为12.0伏的脉冲信号，光电耦合隔离器采用独立12V直流电源进行供电。
9.一种根据权利要求1所述的通过测绘数据反馈控制发动机点火的控制装置的控制方法，其特征在于上述汽油发动机点火逻辑控制模块(3)采用以下控制规则：
1)如果由当前位置起距离前方50米处的海拔高度上升大于0.2米，则每隔30秒钟由汽油发动机点火逻辑控制模块(3)输出信号1次到发动机点火电控模块(4)的信号输入端；
2)如果由当前位置起到前方50米处的海拔高度在-0.1～0.2米之间，则每隔60秒钟由汽油发动机点火逻辑控制模块(3)输出信号1次到发动机点火电控模块(4)的信号输入端；
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