CN107783418A - 基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制系统及方法，激光器，用于向排气管发射连续波激光束，面阵CCD，接收激光束与微小汽油粒子相互作用后的散射光，把光信号转换成电信号，记录下散射光的强度分布；信号分析处理端机，根据解调算法得到排气管中微小汽油粒子的浓度以及尺寸，进而判定汽车发动机中汽油的燃烧效率并传输给发动机控制模块、发动机控制模块，根据反馈的燃烧效率数据控制发动机进油量和进气量；让汽车在发动机燃烧更充分，从而获得较高的燃烧效率，降低了汽车的油耗，此外，汽油中的硫化物、碳化物经过充分燃烧后，排入到空气中的有害气体减小，同时排入到空气中的粉尘颗粒较少，大大降低了对空气的污染程度。
Description
技术领域
本发明涉及汽车油耗自适应控制，适用于汽车无人驾驶技术领域，尤其是一种基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制系统及方法。
背景技术
汽车作为重要的交通工具，已经成为人们生活中不可缺少的一部分。由于汽车工业的发展，也拉动了社会经济的发展。但是，由于汽车存在巨大的能源消耗，同时排放的尾气对环境也造成了严重的污染。因此，如何使人、车、自然和谐发展，成为促进汽车工业可持续发展的必要条件，也对汽车工业提出了严峻的挑战。
相关资料显示，在过去的十几年中，中国汽车保有量增长率逐年递增，汽车燃油消耗在中国石油消耗中所占比例日益增加，我国进口的原油中有30％被汽车消耗，而这一比例在今后将升至50％。从尾气排放方面，汽车排出的废气已成为城市空气的首要污染源，因此汽车既是耗油大户，又是排放废气的大户，处理好汽车的节能减排，就是解决这一社会问题的最有效途径。
目前，降低汽车油耗的方法在汽车设计、制造以及使用方面已得到了广泛的应用，并朝着多元化的趋势发展。现今降低汽车油耗的方法如下：优化设计燃烧系统、采用电子点火系统、优化供油系统、降低机械损失、车体采用新材料、改善车厢的空气动力性能、广泛使用汽车诊断与检测技术，但是这些方法自适应性差；无人驾驶技术已经越来越广泛地被大家所熟知，很多研发型的企业也争相想进入这一领域，其中谷歌和百度已经走在这一领域的前沿，谷歌的无人驾驶汽车已经走到实验路段中，在未来的十几年中，无人驾驶汽车会进入一个爆发式地发展，进入千千万万的普通家庭，现有方法或系统无法应用在无人驾驶技术上。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制系统及方法，能根据尾气中微小粒子的浓度和尺寸，判断出发动机中汽油燃烧程度，根据获取得信息，自适应控制发动机中进油量和进气量的比例，从而提高发动机中汽油燃烧效率，降低了汽车油耗。
一方面，本发明提供了基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制系统，包括：
激光器，用于向排气管发射激光束、
面阵CCD，接收激光束与汽油粒子相互作用后的散射光，把光信号转换成电信号，记录下散射光的强度分布；
信号分析处理端机，解调后得到排气管中微小汽油粒子的浓度以及尺寸，进而判定汽车发动机中汽油的燃烧效率并传输给发动机控制模块；
发动机控制模块，根据反馈的燃烧效率数据控制发动机进油量和进气量。
进一步的，所述的激光器为连续波激光器，用于向排气管发射连续波激光束。
进一步的，上述系统还包括：准直扩束镜组，对发射出的激光束或连续波激光束进行整形。
进一步的，准直扩束镜组安装在激光器正前端。
另一方面，本发明提供一种基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制方法，具体包括：
S1：激光器发射激光束，照射于排气管中的尾气，尾气中的汽油粒子与激光束发生相互作用，而形成散射效应；
S2：激光束与汽油粒子相互作用后的散射光被面阵CCD所接收，并把光信号转换成电信号，记录下散射光的强度分布；
S3：电信号接入于信号分析处理端机中，解调后得到排气管中微小汽油粒子的浓度以及尺寸，进而得到汽车发动机中汽油的燃烧效率；
S4：发动机控制模块，根据反馈的发动机燃烧效率数据控制发动机进油量和进气量。
具体的，散射效应改变激光束的传输方向、强度分布及偏振等特性。
具体的，所述的激光器为连续波激光器，用于向排气管发射连续波激光束。
更具体的，步骤S1还包括：准直扩束镜组对激光束进行整形。
本发明由于采用以上技术方法，能够取得如下的技术效果：
自适应性强，本申请根据尾气中微小粒子的浓度和尺寸，判断出发动机中汽油燃烧程度，根据获取得信息，自适应控制发动机中进油量和进气量的比例，从而提高发动机中汽油燃烧效率，降低了汽车油耗；此过程无需人为判断处理，该系统可以自动运行控制，真正做到自适应降低油耗。
经济性：装配该系统的车辆在行驶过程中，提高了汽油的燃烧效率，从根本上降低汽车的油耗，节约了大量的油费。
环保性：汽油中的硫化物、碳化物经过充分燃烧后，排入到空气中的有害气体减小，同时也减少排入到空气中的粉尘颗粒，大大降低了对空气的污染程度。
适用于无人驾驶技术：该系统实现了自适应控制汽车油耗，非常合适用于无人驾驶汽车中，无人驾驶技术的高速发展必然带动该项技术的同步发展。
附图说明
本发明共有附图1幅：
图1为基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制系统结构框图。
具体实施方式
为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
实施例1
本实施例提供了一种基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制系统，包括：
激光器，用于向排气管发射激光束、
面阵CCD，接收激光束与微小汽油粒子相互作用后的散射光，把光信号转换成电信号，记录下散射光的强度分布；
信号分析处理端机，根据PGA解调算法得到排气管中微小汽油粒子的浓度以及尺寸，进而判定汽车发动机中汽油的燃烧效率并传输给发动机控制模块；
发动机控制模块，根据反馈的燃烧效率数据控制发动机进油量和进气量；
准直扩束镜组，对发射出的激光束或连续波激光束进行整形,准直扩束镜组安装在激光器正前端。
另一方面，本实施例还提供一种基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制方法，具体包括：
S1：激光器发射激光束，此时出射的激光束发散角较大，而且准直性不好，需要激光器正前端的准直扩束镜组对激光束进行整形，照射于排气管中的尾气，尾气中的微小汽油粒子与激光束发生相互作用，而形成散射效应；散射效应改变激光束的传输方向、强度分布及偏振等特性，尤其是强度分布与汽油粒子的形状、尺寸以及折射率有关；
S2：激光束与微小汽油粒子相互作用后的散射光被面阵CCD所接收，并把光信号转换成电信号，记录下散射光的强度分布；
S3：电信号接入于信号分析处理端机中，使用PGA解调算法解调后得到排气管中微小汽油粒子的浓度以及尺寸，进而得到汽车发动机中汽油的燃烧效率；
S4：发动机控制模块，根据反馈的发动机燃烧效率数据控制发动机进油量和进气量，让汽车在发动机燃烧更充分，从而获得较高的燃烧效率，降低了汽车的油耗。
实施例2
本实施例提供了另一种基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制系统，包括：
连续波激光器，用于向排气管发射连续波激光束、
面阵CCD，接收激光束与微小汽油粒子相互作用后的散射光，把光信号转换成电信号，记录下散射光的强度分布；
信号分析处理端机，根据PGA解调算法得到排气管中微小汽油粒子的浓度以及尺寸，进而判定汽车发动机中汽油的燃烧效率并传输给发动机控制模块、
发动机控制模块，根据反馈的燃烧效率数据控制发动机进油量和进气量；
准直扩束镜组，对发射出的激光束或连续波激光束进行整形，准直扩束镜组安装在激光器正前端。
本实施例还提供了一种基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制方法，具体包括：
S1：激光器发射连续波激光束，此时出射的激光束发散角较大，而且准直性不好，需要激光器正前端的准直扩束镜组对激光束进行整形，照射于排气管中的尾气，尾气中的微小汽油粒子与激光束发生相互作用，而形成散射效应；尤其是强度分布与汽油粒子的形状、尺寸以及折射率有关；
S2：激光束与微小汽油粒子相互作用后的散射光被面阵CCD所接收，并把光信号转换成电信号，记录下散射光的强度分布；
S3：电信号接入于信号分析处理端机中，使用PGA解调算法解调后得到排气管中微小汽油粒子的浓度以及尺寸，进而得到汽车发动机中汽油的燃烧效率；
S4：发动机控制模块，根据反馈的发动机燃烧效率数据控制发动机进油量和进气量；让汽车在发动机燃烧更充分，从而获得较高的燃烧效率，降低了汽车的油耗。
目前降低油耗的方法很多，但是缺少这种能装于汽车上的能自适应控制油耗的系统。基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制技术在未来的技术发展中势必会被运用于无人驾驶汽车中，推动无人驾驶技术的发展。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制系统，其特征在于，包括：
激光器，用于向排气管发射激光束、
面阵CCD，接收激光束与汽油粒子相互作用后的散射光，把光信号转换成电信号，记录下散射光的强度分布、
信号分析处理端机，接收电信号，解调后得到排气管中微小汽油粒子的浓度以及尺寸，进而判定汽车发动机中汽油的燃烧效率并传输给发动机控制模块、
发动机控制模块，根据反馈的燃烧效率数据控制发动机进油量和进气量。
2.根据权利要求1所述的基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制系统，其特征在于，所述的激光器为连续波激光器，用于向排气管发射连续波激光束。
3.根据权利要求1或2所述的基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制系统，其特征在于，上述系统还包括：准直扩束镜组，对发射出的激光束或连续波激光束进行整形。
4.根据权利要求3所述的基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制系统，其特征在于，准直扩束镜组安装在激光器正前端。
5.基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制方法，其特征在于，具体包括：
S1：激光器发射激光束，照射于排气管中的尾气，尾气中的汽油粒子与激光束发生相互作用，而形成散射效应；
S2：激光束与汽油粒子相互作用后的散射光被面阵CCD所接收，并把光信号转换成电信号，记录下散射光的强度分布；
S3：电信号接入于信号分析处理端机中，解调后得到排气管中微小汽油粒子的浓度以及尺寸，进而得到汽车发动机中汽油的燃烧效率；
S4：发动机控制模块，根据反馈的发动机燃烧效率数据控制发动机进油量和进气量。
6.根据权利要求5所述基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制方法，其特征在于，散射效应改变激光束的传输方向、强度分布及偏振等特性。
7.根据权利要求5所述基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制方法，其特征在于，所述的激光器为连续波激光器，用于向排气管发射连续波激光束。
8.根据权利要求5所述基于微小粒子光散射的汽车油耗自适应控制方法，其特征在于，步骤S1还包括：准直扩束镜组对激光束进行整形。
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