CN105508067A - 汽油机进气压力电子控制系统及其同步精确控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽油机进气压力电子控制系统，包括带有主气道、怠速气道和至少一辅助气道的化油器，辅助气道上设有进气控制阀；还包括用于对汽油机的汽缸温度进行检测的温度传感器、用于对汽油机的排气中氧含量进行检测的氧传感器、用于对汽油机的转速进行检测的脉冲触发器和用于根据温度传感器、氧传感器、脉冲触发器采集的信号对进气控制阀的进气时机和时长进行控制的控制器。本发明通过采集氧含量信号和汽油机转速信号，经过判定和计算，在汽油机的进气行程，对辅助气道“进气控制阀”的进气时机及进气时长进行同步控制，能够精确控制辅助气道的进气量，进而实现精确控制主气道的进气负压，达到精确控制空燃比的目的。

Description

汽油机进气压力电子控制系统及其同步精确控制方法

技术领域

本发明涉及汽油机进气压力电子控制系统及其控制方法，具体是涉及一种能够同步精确定位、智能控制空燃比的汽油机进气压力电子控制系统及其同步精确控制方法，以有效满足欧4排放标准。

背景技术

目前，摩托车汽油机的进气压力电子控制系统通常采用化油器系统，化油器系统相当于用模拟方式控制喷油量，其空燃比控制精度不高，尾气中HC和CO严重超标。而且一般只能针对典型的几种工况做出比较好的控制，并且由于不能做反馈控制，化油器的调校不能涵盖产品自身的散差，且产品自然老化造成喷油孔磨损、微量堵塞等变化时其不能进行自己修正，排放进一步恶化。

近年来出现的摩托车汽油机电控化油器系统利用占空比电磁阀调节空燃比，一定程度上弥补了电控化油器的精度低、一致性差等缺陷，降低了废气的排放。但由于此方案占空比电磁阀的开、关和曲轴不能完全同步，限制了空燃比精度的进一步提高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种汽油机进气压力电子控制系统及其同步精确控制方法，控制器(ECU)通过氧传感器采集氧含量信号和通过脉冲触发器采集汽油机转速信号，经过判定和计算，在汽油机的进气行程，对辅助气道“进气控制阀”的进气时机及进气时长进行同步控制，能够精确控制辅助气道的进气量，进而实现精确控制主气道的进气负压，达到精确控制空燃比的目的。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽油机进气压力电子控制系统，包括带有主气道、怠速气道和至少一辅助气道的化油器，所述辅助气道上设有进气控制阀；还包括用于对所述汽油机的汽缸温度进行检测的温度传感器、用于对所述汽油机的排气中氧含量进行检测的氧传感器、用于对所述汽油机的转速进行检测的脉冲触发器和用于根据所述温度传感器、氧传感器、脉冲触发器采集的信号对所述进气控制阀的进气时机和进气时长进行控制的控制器。

作为本发明的进一步改进，所述进气控制阀为在所述汽油机的进气行程控制进气时机和进气时长的高速电磁阀。

一种汽油机进气压力电子控制系统的同步精确控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)所述控制器内预先写入了通过整车工况试验获取的进气控制MAP，所述进气控制MAP采用汽油机转速信号、氧含量信号、温度信号为自变量，采用进气控制阀进气时机及进气时长为因变量；

2)所述氧传感器对所述汽油机的排气中氧含量进行检测并将氧含量信号传输给所述控制器；所述脉冲触发器对所述汽油机的转速进行检测并将汽油机转速信号传输给所述控制器；

3)在进气行程阶段，所述控制器根据步骤2中采集到的汽油机转速信号，向所述进气控制MAP获取所述进气控制阀的进气时机及进气时长，且所述控制器控制所述进气控制阀开启一次；

4)在进气行程阶段，所述控制器根据步骤2中采集到的氧含量信号，对所述进气控制阀的开启时长进行调整；当采集到的氧含量信号为浓时，增加所述进气控制阀的开启时长，当采集到氧含量信号为稀时，减少所述进气控制阀的开启时长。

作为本发明的进一步改进，在汽油机使用过程中，所述控制器根据采集的汽油机转速信号和氧含量信号，通过修正控制逻辑对进气控制MAP进行自学习，实施对化油器一致性或性能劣化的自适应。

本发明的有益效果是：本发明提供一种汽油机进气压力电子控制系统及其同步精确控制方法，其中，控制器通过氧传感器、温度传感器、脉冲触发器能够采集汽油机排气中的氧浓度、汽缸温度和汽油机转速，根据这些信号确定的行车状态，ECU经过判定和计算，在汽油机的进气行程，能够对辅助气道的进气控制阀的开启时机及时长进行同步控制，从而能够精确控制辅助气道的进气量，进而实现精确控制主气道的进气负压，达到精确控制汽油机的空燃比的目的。上述结构中，采用氧传感器作为进气压力电子控制系统的反馈信号，能够实现进气负压的反馈控制，使空燃比在最佳值附近动态调节，有效地消除化油器一致性差异带来的性能影响。通过脉冲触发器采集汽油机转速信号，并采用触发脉冲的后沿实现进气控制阀的开启与曲轴的完全同步，达到同步调节汽油机进气行程时的进气负压，进而达到同步精确控制空燃比的目的。

附图说明

图1为本发明汽油机进气压力电子控制系统工作原理示意图；

图2为本发明中控制器框图；

图3为汽油机运行时，进气控制状态推移图；

图4为汽油机运行时，进气闭合控制时序图。

结合附图，作以下说明：

1——油化器101——主气道

102——怠速气道103——辅助气道

104——进气控制阀2——温度传感器

3——氧传感器4——脉冲触发器

5——控制器6——节气门位置传感器

7——排气管8——缸体

9——节气门开度开关10——飞轮

11——LED指示灯12——火花塞

具体实施方式

如图1和图2所示，一种汽油机进气压力电子控制系统，包括带有主气道101、怠速气道102和至少一辅助气道103的化油器1，所述辅助气道上设有进气控制阀104；还包括用于对所述汽油机的汽缸温度进行检测的温度传感器2、用于对所述汽油机的排气中氧含量进行检测的氧传感器3、用于对所述汽油机的转速进行检测的脉冲触发器4和用于根据所述温度传感器、氧传感器、脉冲触发器采集的信号对所述进气控制阀的进气时机和进气时长进行控制的控制器5。控制器(ECU)框图参见图2，其中，用于对汽油机的汽缸温度进行检测的温度传感器2、用于对汽油机的排气中氧含量进行检测的氧传感器3、用于对汽油机的转速进行检测的脉冲触发器4分别与控制器的输入端电连接，用于指示工作状态的LED指示灯11、用于点火的火花塞12及辅助气道上的进气控制阀104分别与控制器的输出端电连接。

优选的，所述进气控制阀为在所述汽油机的进气行程控制进气时机和进气时长的高速电磁阀。

优选的，所述氧传感器安装于所述汽油机的排气管7靠近汽缸头处，所述温度传感器安装于所述汽油机的缸体8上。

优选的，汽油机进气压力电子控制系统还包括用于对所述汽油机的工况进行检测的节气门位置传感器6(TPS)或节气门开度开关9，节气门位置传感器6(TPS)或节气门开度开关9与控制器的输入端电连接。

一种汽油机进气压力电子控制系统的同步精确控制方法，包括如下步骤：

1)所述控制器内预先写入了通过整车工况试验获取的进气控制MAP，所述进气控制MAP采用汽油机转速信号、氧含量信号、温度信号为自变量，采用进气控制阀进气时机及进气时长为因变量；

2)所述氧传感器对所述汽油机的排气中氧含量进行检测并将氧含量信号传输给所述控制器；所述脉冲触发器对所述汽油机的转速进行检测并将汽油机转速信号传输给所述控制器；

3)在进气行程阶段，所述控制器根据步骤2中采集到的汽油机转速信号，向所述进气控制MAP获取所述进气控制阀的进气时机及进气时长，且所述控制器控制所述进气控制阀开启一次；

4)在进气行程阶段，所述控制器根据步骤2中采集到的氧含量信号，对所述进气控制阀的开启时长进行调整；当采集到的氧含量信号为浓时，增加所述进气控制阀的开启时长，当采集到氧含量信号为稀时，减少所述进气控制阀的开启时长。

优选的，在汽油机使用过程中，所述控制器根据采集的汽油机转速信号和氧含量信号，通过修正控制逻辑对进气控制MAP进行自学习，实施对化油器一致性或性能劣化的自适应。

本发明汽油机进气压力电子控制系统进行空燃比同步精确控制的原理如下：

预先在ECU内标定通过整车工况试验获取的进气控制MAP，进气控制MAP采用汽油机转速信号、氧含量信号和温度信号为自变量，采用进气控制阀进气时机及进气时长为因变量。

当ECU判断氧传感器已被活性化后，ECU根据汽油机状态、汽缸温度和氧传感器的活性化状态，判定进入进气控制调整空燃比的时机。

进入进气控制调整空燃比后，温度传感器对汽油机的汽缸温度进行检测并将温度信号传输给ECU；氧传感器对汽油机的排气中氧含量进行检测并将氧含量信号传输给ECU；脉冲触发器对汽油机转速进行检测并将汽油机转速信号传输给ECU，具体为脉冲触发器通过采集汽油机飞轮10的转速确定汽油机转速；在此过程中，可以优选温度传感器对汽油机的汽缸温度进行检测并将温度信号传输给ECU；可以优选节气门位置传感器或节气门开度开关对汽油机的工况进行检测将工况信号传输给ECU。

温度传感器在暖机转折温度以下阶段，执行暖机控制逻辑，启用暖机时的标定进气控制MAP进行逼近控制。

在汽油机的进气行程，ECU根据采集到的氧含量信号汽油机转速信号和可以选用的温度信号(温度传感器在暖机转折温度以下阶段使用)和工况信号，查询进气控制MAP获取进气控制阀的开启时刻和时长，即在汽油机的进气行程，ECU采用触发脉冲器提供的触发脉冲的后沿实施同步(参见图4)，通过进气控制逻辑逼近整车的标定进气控制MAP的值，给出对辅助气道的进气控制阀的开启时机及开启时长，从而实现同步开启进气控制阀并控制时长，调整空燃比，控制行车的尾气排放的功能；其中，进气控制逻辑执行控制的具体步骤如下：

a)需满足进气控制条件①：氧传感器已被活性化；

b)需满足进气控制条件②：汽油机的转速在设定区域内，即在转速下限和转速上限之间。

c)进入进气控制后，ECU采集氧含量信号、汽油机转速信号，可以采集温度信号和工况信号，并根据氧传感器反馈的氧含量信号，汽油机转速信号控制进气控制阀的开启时长，具体调整方法如下(参见图3)：

Ⅰ)汽油机排气中氧含量由稀变浓，且汽油机转速介于转速下限和转速上限之间时，执行控制逻辑以增加进气行程下辅助气道的进气控制阀的进气时长，从而达到减少主气道进气负压的目的；

Ⅱ)汽油机排气中氧含量由浓变稀，且汽油机转速介于转速下限和转速上限之间时，执行控制逻辑以减少进气行程下辅助气道的进气控制阀的进气时长，从而达到增加主气道进气负压的目的；

Ⅲ)汽油机排气中氧含量由浓变稀，且汽油机转速小于转速下限或大于转速上限时，执行控制逻辑关闭进气行程下辅助气道的进气控制阀。

在汽油机使用过程中，ECU根据采集的汽油机转速信号和氧含量信号，通过修正控制逻辑对进气控制MAP进行自学习，实施对化油器一致性或性能劣化的自适应。这样，在用户使用过程中，ECU对进气控制阀的进气控制MAP进行自学习，使空燃比调整的动态响应更快，达到消除化油器在使用中的性能劣化。解决产品自然老化造成喷油孔磨损、微量堵塞等变化时不能自己修正的问题。

综上，本发明中ECU通过采集氧传感器、汽油机转速、可以选用的节气门开度等信号，经过判定和计算，在汽油机的进气行程，对辅助气道进气控制阀的开启时机及时长进行同步控制，能够精确控制辅助气道的进气量，进而实现精确控制主气道的进气负压，达到精确控制空燃比的目的。

以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种汽油机进气压力电子控制系统，其特征在于：包括带有主气道(101)、怠速气道(102)和至少一辅助气道(103)的化油器(1)，所述辅助气道上设有进气控制阀(104)；还包括用于对所述汽油机的汽缸温度进行检测的温度传感器(2)、用于对所述汽油机的排气中氧含量进行检测的氧传感器(3)、用于对所述汽油机的转速进行检测的脉冲触发器(4)和用于根据所述温度传感器、氧传感器、脉冲触发器采集的信号对所述进气控制阀的进气时机和进气时长进行控制的控制器(5)。

2.根据权利要求1所述的汽油机进气压力电子控制系统，其特征在于：所述进气控制阀为在所述汽油机的进气行程控制进气时机和进气时长的高速电磁阀。

3.一种汽油机进气压力电子控制系统的同步精确控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)所述控制器内预先写入了通过整车工况试验获取的进气控制MAP，所述进气控制MAP采用汽油机转速信号、氧含量信号、温度信号为自变量，采用进气控制阀进气时机及进气时长为因变量；

2)所述氧传感器对所述汽油机的排气中氧含量进行检测并将氧含量信号传输给所述控制器；所述脉冲触发器对所述汽油机的转速进行检测并将汽油机转速信号传输给所述控制器；

3)在进气行程阶段，所述控制器根据步骤2中采集到的汽油机转速信号，向所述进气控制MAP获取所述进气控制阀的进气时机及进气时长，且所述控制器控制所述进气控制阀开启一次；

4)在进气行程阶段，所述控制器根据步骤2中采集到的氧含量信号，对所述进气控制阀的开启时长进行调整；当采集到的氧含量信号为浓时，增加所述进气控制阀的开启时长，当采集到氧含量信号为稀时，减少所述进气控制阀的开启时长。

4.根据权利要求3所述的汽油机进气压力电子控制系统的同步精确控制方法，其特征在于：在汽油机使用过程中，所述控制器根据采集的汽油机转速信号和氧含量信号，通过修正控制逻辑对进气控制MAP进行自学习，实施对化油器一致性或性能劣化的自适应。