CN104295382A

CN104295382A - 车辆无怠速控制系统

Info

Publication number: CN104295382A
Application number: CN201310305380.5A
Authority: CN
Inventors: 贾振雷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2015-01-21

Abstract

本发明公开的车辆无怠速控制系统是在车辆进入怠速工作状态后,通过微电脑控制器对车辆驾驶人的正常操作，编制出顺应司机操作习惯的控制程序，对司机的操作进行毫秒级的循环检测,当检测到车辆发电机、档位、离合器和手刹工作在不同的位置和状态时，由微电脑程序自动监控完成发动机是保持正常运行、熄火还是点火,熄火后使车辆的刹车系统和助力方向系统自动转入电子真空助力刹车和电子助力方向系统。本发明解决了现有车辆驾驶节能控制系统车辆熄火后,刹车系统对发动机运行的依赖,摆脱了车辆启动时大电流对微电脑控制器的影响,克服了繁琐操作的弊端，实现了车辆无怠速运行控制,达到红灯时间长时自动熄火，绿灯起步时车辆无怠速起步与有怠速起步一样快的控制目的，真正使车辆处于无怠速运行的节油状态。

Description

车辆无怠速控制系统

技术领域

本发明属于车辆节能技术领域，主要涉及的是一种让车辆无怠速运行的节能控制系统。

技术背景

当今世界能源紧张已达到了直接影响全球经济的发展，同时能源的巨大消耗也对全球环境带来了严重的破坏。造成能源紧张和环境污染的最大来源之一就是车辆油耗和尾气排放。特别是近几年以来,城市车辆井喷式剧增,使得车辆在城市运行等红灯和堵车时的怠速运行的时间越来越长,城市车辆尾气污染中怠速污染所占的比重也越来越大。时光进入2013年,城市雾霾空气污染尤为严重,城市车辆的激增是造成城市空气污染的必然结果。因此减少车辆的油耗和尾气排放已是刻不容缓。怎样才能使车辆的油耗降下来，达到节油的目的呢？

我们知道，车辆在城市运行中的尾气排放主要有两种状态：一种是车辆正常运行时的尾气排放；另一种是车辆在等红灯和堵车时的怠速尾气排放。这两种尾气排放,前者是做有用功排放,而后者却是在做无用功排放,并且后者无用功排放将随着城市车辆的不断增加,变得更加严重,如果能够把车辆运行中的后者做无用功的怠速运行给控制住,不就可以大大改善车辆在城市运行中的尾气污染了吗?

目前，人们对车辆减排都是注重减小车辆的排量和改进车辆的心脏发动机的性能，使发动机的燃烧更加充分，提高发动机的动力性能。这方面的改进有：给发动机加装蜗轮增压器，发动机改为先进的多点电喷点火和增加发动机的进排气门等方法，大大地改进了发动机的性能，也使同等排量的发动机功率大为提高，从而达到了节能减排的目的。但是,从车辆的行驶和使用上,如果能够把车辆做无用功的怠速运行状态控制住,就可以从另一个方面做到节能减排的目的,并且效果会非常显著。

现今城市中的道路交通大多还是由红绿灯控制维护交通次序，每当车辆在等红灯时,都以车辆不熄火怠速的方式等待。不仅使交叉路口区域的空气污染特别严重，而且还会油耗。那么司机为什么不把车熄火等红灯呢?究其原因是手动熄火等红灯,操作起来比较繁琐,车辆起步也比较慢,所以司机宁可多耗费些油也不愿意进行繁琐的操作。如果发明一种控制系统,让车辆见红灯或堵车时间长时,在司机的正常操作中会自动熄火,起步时会自动点火,克服司机的繁琐操作,不就解决问题了吗?为此，本发明人已申请的“车辆驾驶节能控制方法及节能器”（专利申请号：200810230714.6）,较好地解决了司机在等红灯或堵车时的车辆熄火和启动的繁琐操作。达到了让车辆等红灯时间长时不改变司机的操作习惯,让车辆自动熄火,绿灯时车辆无怠速与有怠速起步一样快的目的。但此系统在试用中存在如下缺点:1、此系统与原车连接独立性不强。2、此系统控制自动熄火后,存在踩刹车多时刹车会失灵的安全隐患。3、此系统在自动启动时,大电流的拉动,影响到微电脑控制器工作不稳定。由于车辆驾驶节能控制系统存在以上缺点,为保刹车安全就不得不让车辆快停时才熄火,使节油效果大打折扣。而绿灯起步时微电脑控制器受启动大电流的影响工作不可靠,需多次启动。如果车辆驾驶节能控制系统能够克服以上缺点,就可以真正达到让车辆处于无怠速运行的状态了。

发明内容

本发明的目的因此生产，提出一种车辆无怠速控制系统，解决了现有车辆驾驶节能控制系统车辆熄火后,刹车系统对发动机运行的依赖,摆脱了车辆启动时大电流对微电脑控制器的影响,克服了繁琐操作的弊端，实现了车辆无怠速运行控制,达到红灯时间长时自动熄火，绿灯起步时车辆无怠速起步与有怠速起步一样快的控制目的，真正使车辆处于无怠速运行的节油状态。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：车辆无怠速控制系统是在车辆进入怠速工作状态后,通过微电脑控制器对车辆驾驶人的正常操作，编制出顺应司机操作习惯的控制程序，对司机的操作进行毫秒级的循环检测,当检测到车辆发电机、档位、离合器和手刹工作在不同的位置和状态时，由微电脑程序自动监控完成发动机是保持正常运行、熄火还是点火,熄火后使车辆的刹车系统和助力方向系统自动转入电子真空助力刹车和电子助力方向系统。

本发明所述的微电脑控制器外围包括五个输出输入端口，其中：端口K₁为信号输入端口，输入的信号为离合、档位、发电机、手刹四个传感信号和一个控制电源；端口K₂为控制器主输出端口,分别控制功能继电器J_1-3；端口K₃为控制器工作状态指示输出端口；端口K₄是节油计时秒表控制端口；端口K₅是向微电脑控制器提供工作电源的第二电源连接端口，该端口K₅在主板上与车载电瓶并联，并由大功率二极管D₁₃分隔开。

本发明所述的电子真空助力刹车采用的是12V直流真空泵，该真空泵的进气管与刹车总成和发动机连接管并联，在刹车总成与发动机的连接管中连接三通阀和单向阀，单向阀位于三通阀与发动机之间。

本发明是在现有车辆驾驶节能控制方法及节能器的基础上,通过对车辆驾驶节能控制系统存在问题加以改善,使车辆在运行中真正能够达到无怠速运行状态的控制系统。本发明主要从以下方面提出了改进要求：

1、首先要求独立性要强,能够实现一键式隔离开关,确保现有的车辆都可安装.当此系统隔离开关打开时,控制系统投入工作，能够安全可靠地协助司机完成对车辆的无怠速运行控制工作,隔离开关关闭后, 此系统脱离对车辆的控制,原车的各项功能能够恢复到原始状态；

2、要求此系统的控制功能的程序要完全顺应司机的正常驾驶习惯,实现此系统极强的实用性；

3、要求此系统控制下车辆行驶的安全，为此对车辆的刹车和方向助力进行电子真空补助和电子方向助力的改进．使车辆熄火后的刹车和方

向不在依赖于发动机的动力；

4、要求车辆自动启动的可靠性,此系统对车辆熄火后,大的用电设备实现停车自动控制.让车在自动启动时有足够的电力供应,确保车辆启动的可靠性；

5、要求确保车辆自动启动的安全性,限制车辆带档启动；

6、要求微电脑控制系统能够稳定可靠的工作,为此增加第二电源与原车电源并联,并用大功率二极管隔离,专供微电脑控制器使用；

7、要求微电脑控制器的工作状态能够适时展现出来,为此增加微电脑控制器指示灯或液晶显示器,用来显示系统的工作状态。

鉴于以上要求，本发明通过增加电子真空泵，使车辆自动熄火后,刹车系统不依赖发动机的动力；通过增加第二电源，使微电脑控制器工作不受启动电流的影响；通过增加隔离开关，使系统的独立性更加完善。通过以上技术改进,使系统的微电脑对司机在车辆行驶当中的操作进行智能判断，使车辆怠速运行时间长时,自动熄火。车辆启动时控制住车载大功率电器的工作,确保车辆启动的可靠性。在车辆正常启动后,大功率电器自动投入工作，最终达到车辆在此系统控制下遇红灯或堵车时间长时,会自动熄火，绿灯起步时车辆无怠速与有怠速起步一样快而迅速。克服司机繁琐操作的弊端，让驾驶员在正常的驾驶当中就能安全完成车辆无怠速运行的节能工作。

附图说明

图1是本发明框图。

图2是本发明的电路原理图。

具体实施方式

结合附图，通过实施例的方式对本发明进一步说明。

如图1-2所示：本实施例是在发明人已申请的“车辆驾驶节能控制方法及节能器”的专利的基础上，通过增加一套车辆无怠速控制系统,使运行车辆能够达到无怠速运行状态。为使车辆自动熄火后,刹车系统不依赖发动机的动力,增加了电子真空泵；为使微电脑控制器工作不受启动电流的影响,增加了第二电源；为使系统的独立性更加完善,增加了隔离开关。通过设置微电脑控制器，在车辆进入怠速工作状态后,通过对车辆驾驶人的正常操作进行毫秒级的循环检测,当检测到车辆发电机、档位、速度、离合器和手刹工作在不同的位置和状态时，由微电脑程序自动监控完成发动机是保持正常运行、熄火还是点火,并使车辆的刹车系统和助力方向系统,自动转入电子真空助力刹车和电子助力方向系统。并在车辆启动时控制住车载大功率电器的工作,确保车辆启动的可靠性。

本发明所述的微电脑控制器的外形尺寸为:140mm×80mm×37mm长方体盒子，内有主板CPU芯片、继电器及电子元器件。其中继电器J₁、J₂、J₃是由CPU程序控制的功能输出继电器，继电器J₁起功能转换和大功率电器控制作用，工作中由它来控制刹车真空泵和大灯等大功率电器的工作和停止，继电器J₂是熄火继电器，工作中由它来控制车辆发动机自动熄火，J₃点火继电器，工作中由它控制车辆发动机的自动点火。

微电脑控制器外围有五个输出输入端口，其中：端口K₁为信号输入端口，输入的信号有离合、档位、发电机、手刹四个传感信号和一个控制电源。它们的接线编号为4控制电源、57档位、58离合、59发电机、62手刹；端口K₂为控制器主输出端口,功能继电器的输出连线都是从此接口输出的；端口K₃为控制器工作状态指示输出端口，指示输出控制一个红灯和一个绿灯，当红灯亮时，发动机处于熄火状态，当绿灯亮时，发动机处于运行状态，当红绿灯都不亮时，控制器没有投入工作；端口K₄是节油计时秒表控制端口，它是检验节油效果试验用的。

端口K₅是第二电源的连接端口，在主板上它是与车载电瓶并联着的，并有大功率二极管隔开D₁₃6A了的，这样在充电时，当车辆正常运行时，发电机发出的电通过二级管D₁₃给第二电源的小电瓶充电，当车辆自动启动时，车载电瓶将输出8到10安的电流，使得整车电源波动，微电脑控制器是由第二电源供电，有二极管的单向导电性，所以在整车电源波动时，微电脑控制器的第二电源供电不受影响。

下面详细说明控制器的接线和安装方法:

端口K1为信号输入端口，输入的信号有离合、档位、发电机、手刹四个传感信号和一个控制电源。它们的接线编号为4控制电源、57档位、58离合、59发电机、62手刹。(见图2)

端口K₁的输入为档位、离合、手刹的定位开关，开关的一端与搭铁连接，另一端安装按K₁档位57号线、离合58号线、手刹62号线（见图2原理图K1端口）接入即可。档位开关要求只有档位在空档时开关闭合，其他位置均处于打开状态。电源从隔离开关的后端接入控制器，接线编号为4号线（见图2原理图K1端口），开关前端与点火开关给定电源连接。发电机接线从发电机信号给定线接入接线编号为59号线（见图2原理图K₁端口），此信号在发电机正常工作时没电，发电机停止工作后输出12伏电压。

端口K₂为功能输出接口,继电器J₁的常闭触点控制着车辆大功率电

器的工作状态，具体的接线方法是把要控制的电器搭铁线引到控制器端口K₂的大灯进线端。例如大灯的控制，雨刷器的控制，空调的控制等，只需把他们的搭铁线引到端口K₂的大灯进线端即可，继电器J₁的常开触点是控制真空泵工作的，把真空泵的搭铁线通过刹车开关的常开触点引到端口K₂的真空泵控制线端即可。继电器J₂的常闭触点控制着车辆的熄火线，接线的方法是把继电器J₂的常闭触点串接到点火开关的熄火线中。继电器J₃的常开触点是控制车辆自动点火的，接线的方法是把端口K₂的点火启动线与点火开关的点火线并接即可。

端口K₃是控制器的工作状态指示输出接口，此指示灯在组装时已调整好，只需把插头插入接口即可。

端口K₄是节油计时秒表输出接口，此口在组装时已调整好，只需把秒表插头插入接口即可。

端口K₅是第二电源接口连接到第二电源的正负极，接线时注意不要把正负极接错即可。

电子真空助力刹车是实现车辆无怠速控制的重要部件，是确保车辆无怠速控制系统安全可靠工作的重要保证。电子真空助力刹车采用的是12V直流真空泵。安装在刹车总成附件，最好尽量靠近刹车总成，以减少管路空间存气量，该真空泵的进气管与刹车总成和发动机连接管并联，且须在刹车总成与发动机的连接管中加一三通阀和单向阀，单向阀位于三通阀与发动机之间。真空泵的接线在端口接线中已有详细介绍这里就不再赘述。

以下是车辆无怠速控制系统的控制方法和步骤:

由于驾驶人在市区驾驶车辆时,当遇到前方红灯或堵车时,一般会提前及时左脚踩下离合,把档位放到空挡,右脚轻点刹车,让车滑行到停车位,车辆停车后怠速等待,绿灯起步时,左脚踩下离合,右手挂档,右脚给油,左脚慢抬离合起步，这是驾驶人在市区开车遇到红绿灯或堵车时,正常停起车全过程。本发明根据以上的操作,对微电脑程序做以下功能设置：

1、车辆自动熄火的控制方法:当车辆遇红灯档位处于空档P1.1=0，车辆处于滑行时,左脚放开离合器P1.2=0开始（自动离合的车为N档，放开刹车）,微电脑控制器IC₁将给司机几秒的延时判断时间,几秒过后微电脑控制器IC₁将发出控制指令使车辆自动熄火(熄火继电器J₂动作).如果在这几秒的延时判断中,司机不想让车辆熄火,把左脚轻轻地重新放到离合器P1.2上（自动离合的车放到刹车上）,这时微电脑控制器IC₁程序就会使车辆保持正常运行状态。

2、为保车辆熄火后车辆运行的安全,微电脑控制器IC₁程序将发出打开（继电器J₁动作）刹车电子真空泵和方向电子助力器的指令,熄火运行时踩刹车或打方向时,电子真空泵和电子方向助力器才工作。

3、车辆自动点火起步的控制方法:当车辆处于熄火停车状态,档位处于空当P1.1=0,手杀处于放开位置P1.5=0,这时车辆起步是左脚踩下离合器P1.2=1,当左脚刚碰到离合器（自动离合车辆为刹车）微电脑控制器IC₁程序将发出启动指令（点火继电器J3动作）,使发动机快速点火,随后挂档P1.1=1给油松离合车辆就可快速起步,车辆无怠速起步是与有怠速起步完全一样的。

4、为确保车辆点火起步安全,微电脑控制器IC1程序将做如下保护性设置.当车辆需要点火起步时,如果档位P1.1=1不在空挡出或手刹P1.5=1不在放开位置,微电脑控制器IC₁程序将限制车辆点火。

5、为确保车辆在自动启动时电力的充足,车辆自动熄火后,微电脑IC1程序会指令停车关闭车载大功率电器的使用,车辆点火启动后延时自动投入。

6、车辆无怠速控制系统的工作指示,当系统投入工作后,系统将通过发电机发电信号来判断发动机的工作情况,发电机处于发电时,电信号

通过微电脑P1.3引脚输入，程序将使功能指示灯绿灯亮，反之红灯亮。

详见车辆无怠速控制系统微电脑程序:

;车用节能控制程序3秒延时判断,用AT89c2051CPU编程程序

;P1.1档位。P1.2离合。P1.3发电机（电信号输入）。P1.5手刹。

;P1.6熄火。P1.7大灯。P3.0点火。P3.7熄火记时

;P1.0停机指示（LED红灯）。P1.4正常运行指示（LED绿色）

ORG 0000H ;程序从0开始

START: MOV P1,#0FFH ;P1为输入

MOV P3,#0FFH ;使启动继电器K7处于关断状态

LOOP: LCALL DELAY1 ;增加发动机判的稳定性

JB P1.3,ON_2 ;当发动机停止工作时P1.3为1.程序跳转到待

;启动子程序ON_2.正常运行时P1.3为0

SETB P3.0 ;关闭点火继电器

CLR P1.4 ;发动机正常工作指示LED绿色亮

SETB P1.0 ;关闭停机指示LED红色灭

JB P1.2,ON_3 ;离合器踩下时P1.2为1.松开时为0，此时踩下

JNB P1.1,ON_1 ;档位在空挡时为0，反之为1.为0时程序跳转

JMP LOOP ;循环

ON_1: LCALL DELAY2 ;延时

JB P1.1,ON_3 ;档位判断,如果不在空档,程序跳转到LOOP

JB P1.2,ON_3 ;离合判断

LCALL DELAY2 ;延时

JB P1.1,ON_3 ;档位判断,如果不在空档,程序跳转到LOOP

JB P1.2,ON_3 ;离合判断

JMP XH ;程序进入熄火状态

ON_2: JNB P1.3,ON_3 ;再次判断发动机工作情况,起误判效正.......

CLR P1.7 ;关闭大灯

SETB P1.4 ;发动机正常工作指示LED绿色灭

CLR P1.0 ;打开停机指示(红色)

JB P1.5,ON_2 ;手刹拉起时P1.5=1,跳转到ON_2

CLR P3.7 ;打开计时

CALL DELAY1 ;延时

SETB P3.7 ;恢复计时动作

JB P1.1,ON_2 ;判断档位位置,如果不在空档上,就限制启动

JNB P1.2,ON_2 ;判断离合器工作状态

CLR P3.0 ;使启动继电器J5.J3接通,点火继电器得电点火启动

CALL DELAY1 ;延时

SETB P3.0 ;关闭点火继电器

CALL DELAY1 ;延时

JB P1.3,ON_2 ;判断发动机工作状态，运行时P1.3=0，否则为P1.3=1

SETB P1.0 ;关闭发动机停止工作指示LED红色灭

CLR P1.4 ;打开发动机正常运转指示LED绿色亮

CLR P3.7 ;停止计时

LCALL DELAY1 ;延

SETB P3.7 ;计时恢复

SETB P1.7 ;打开大灯,同时切断真空泵电源

JMP LOOP

ON_3: SETB P1.6 ;发动机正常工作时,熄火继电器不可动作

SETB P3.0 ;关闭点火继电器

CLR P1.4 ;发动机正常工作指示LED绿色亮

SETB P1.0 ;关闭停机指示LED红色灭

SETB P1.7 ;打开大灯

JMP LOOP ;反回主程序

XH: CLR P1.6 ;熄火继电器J6.J2动作,使发动机停止工作

CLR P1.7 ;关闭大灯,同时打开真空泵电源

CLR P3.7 ;打开计时

CALL DELAY2 ;延时稳定工作状态

CLR P1.0 ;发动机已停止工作LED红色发光

SETB P1.4 ;关闭发动机正常工作指示LED绿色

SETB P1.6 ;关闭熄火继电器

SETB P3.7 ;恢复计时

CALL DELAY1 ;延时稳定工作

JMP LOOP ; 反回主程序

DELAY1: MOV R7,#200 ;R7寄存器加载200次数

D1: MOV R6,#250 ;R6寄存器加载250次数

DJNZ R6,$ ;本行执行R6次数

DJNZ R7,D1 ;D1循环执行R7次数

RET ;返回主程序

DELAY2: MOV R3,#14H ;置100ms计数循环初值

MOV TMOD,#07H ;置定时器0为工作方式3

MOV TH0,#06H ;置TH0初值

MOV TL0,#38H ;置TL0初值

SETB TR0 ;启动TL0

SETB TR1 ;启动TH0

LP1: JBC TF1,LP2 ;查询TH0计数溢出

SJMP LP1 ;未到500us继续计数

LP2: MOV TH0,#06H ;重置TH0初值

CLR P3.4 ;T0引脚产出负跳变

NOP ;继续负跳变

SETB P3.4 ;T0引脚恢复高电位

JBC TF0,LP3 ;查询TH0计数溢出

SJMP LP1 ;100ms未到继续计数

LP3: MOV TL0,#38H ;重置TL0初值

DJNZ R3,LP1 ;未到1s继续循环

RET ;继续负跳变;返回主程

END ;结束程序。

Claims

1.一种车辆无怠速控制系统，其特征是：在车辆进入怠速工作状态后,通过微电脑控制器对车辆驾驶人的正常操作，编制出顺应司机操作习惯的控制程序，对司机的操作进行毫秒级的循环检测,当检测到车辆发电机、档位、离合器和手刹工作在不同的位置和状态时，由微电脑程序自动监控完成发动机是保持正常运行、熄火还是点火,熄火后使车辆的刹车系统和助力方向系统自动转入电子真空助力刹车和电子助力方向系统。

2.根据权利要求1所述的车辆无怠速控制系统，其特征是：所述的微电脑控制器外围包括五个输出输入端口，其中：端口K₁为信号输入端口，输入的信号为离合、档位、发电机、手刹四个传感信号和一个控制电源；端口K₂为控制器主输出端口,分别控制功能继电器J_1-3；端口K₃为控制器工作状态指示输出端口；端口K₄是节油计时秒表控制端口；端口K5是向微电脑控制器提供工作电源的第二电源连接端口，该端口K5在主板上与车载电瓶并联，并由大功率二极管D13 分隔开。

3.根据权利要求1所述的车辆无怠速控制系统，其特征是：所述的电子真空助力刹车采用的是12V直流真空泵，该真空泵的进气管与刹车总成和发动机连接管并联，在刹车总成与发动机的连接管中连接三通阀和单向阀，单向阀位于三通阀与发动机之间。