CN111075628B - 一种活塞式发动机的自动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机控制技术领域，提供了一种活塞式发动机的自动控制系统，包含发动机控制器、执行器、发动机传感器。其中发动机控制器为自动控制系统的核心，采集发动机传感器的数据，并对执行器进行控制，通过发动机控制器内的执行逻辑，可以实现发动机的自动起动和自动控制；发动机传感器包括缸温传感器、转速传感器、进气压力传感器、燃油压力传感器、滑油压力传感器，滑油温度传感器；执行器包含电动燃油泵、油门控制舵机、起动机、衔接离合、磁电机；发动机控制器，包含发动机传感器信号采集模块、发动机执行器控制模块、MCU微处理器控制模块、通信模块。本发明具有发动机一键起动、闭环自动控制、可靠性高、结构易于实现等优点。

Description

一种活塞式发动机的自动控制系统
技术领域
本发明涉及发动机控制技术领域，特别涉及一种活塞式发动机的自动控制系统。
背景技术
随着市场需求和自动控制技术的发展，越来越多的有人机改装为无人机，在进行无人化改装时，所面临的难点之一是将手动控制的传统活塞发动机修改为自动控制方式。
目前的发动机控制多为ECU控制起动和点火，但传统发动机没有ECU，起动过程复杂，需要经验丰富的操作人员手动起动和控制，尚未有较好的全自动控制方案。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种活塞式发动机的自动控制系统，具有发动机一键起动、闭环自动控制、可靠性高、结构易于实现等特点。
本发明采用如下技术方案：
一种活塞式发动机的自动控制系统，包括发动机控制器、执行器、发动机传感器；所述发动机控制器采集发动机传感器的数据，对所述执行器进行控制，通过发动机控制器内的自动控制逻辑，实现发动机的自动起动和自动控制。
进一步的，所述发动机传感器包括缸温传感器、转速传感器、进气压力传感器、燃油压力传感器、滑油压力传感器，滑油温度传感器。
进一步的，所述执行器包含电动燃油泵、油门控制舵机、起动机、衔接离合、磁电机。
进一步的，所述发动机控制器，包含发动机传感器信号采集模块、发动机执行器控制模块、MCU微处理器控制模块、通信模块。
进一步的，所述发动机执行器控制模块，包含电动油泵驱动电路、起动机控制开关、衔接离合控制开关、磁电机控制开关。
进一步的，所述缸温传感器为热电阻式温度传感器，通过发动机控制器内的读取该电阻值，转换为发动机缸温；所述转速传感器与发动机曲轴连接，能将曲轴旋转准换为电脉冲信号，通过发动机控制器读取该电脉冲信号的周期，转换为转速值；所述进气压力传感器为绝压传感器，能将节气门后方的进气歧管的绝对压力转换成电压信号，通过发动机控制器读取该电压值，转换为进气压力，进气压力间接反映了油门量的大小；所述燃油压力传感器为硅压阻式压力传感器，能将发动机汽化器的进油压力转换为电压信号，通过发动机控制器读取该电压值，转换为汽化器的进油压力；所述滑油压力传感器为硅压阻式压力传感器，能将发动机滑油泵后的滑油压力转换为电压信号，通过发动机控制器读取该电压值，转换为滑油压力；所述滑油温度传感器为热电阻式温度传感器，通过发动机控制器内的读取该电阻值，转换为滑油温度。
进一步的，所述电动燃油泵为发动机自带机械式燃油泵的补充，发动机正常运转时使用机械式燃油泵供油，起动时，由于机械燃油泵转速低，油压不足，使用电动燃油泵辅助泵油，发动机控制器依据燃油压力传感器的反馈，控制电动燃油泵的供电，保证燃油压力始终在合格范围内；所述油门控制舵机，通过油门操纵传动机构连接汽化器风门，控制发动机的进气量和进油量，油门控制舵机通过RS485与发动机控制器连接，接收发动机的控制指令，并反馈风门开度；所述起动机为电动机，起车时通过起动机带动发动机初始转动；所述衔接离合，在起动机达到一定速度后，将起动机与发动机曲轴连接，带动发动机曲轴转动；所述磁电机包括机械驱动磁电机和电激励磁电机，为发动机提供点火信号，发动机起动时，由于机械驱动磁电机转速低，点火能量低，不利于发动机爆发，通过控制电激励磁电机，辅助发动机起动。
进一步的，所述传感器采集模块，主要为AD采集模块，采集缸温传感器、转速传感器、进气压力传感器、燃油压力传感器、滑油压力传感器、滑油温度传感器等发动机传感器的值，监控发动机的状态；所述发动机执行器控制模块，包含电动油泵驱动电路、起动机控制开关、衔接离合控制开关、磁电机控制开关；所述通信模块，包含CAN总线接口，通过CAN总线接收上位机或飞控计算机的指令，实现发动机的自动起动和自动控制，并反馈发动机的信息；所述MCU微处理器控制模块，由微处理器及其最小系统构成，通过起动程序控制发动机的自动起动，并依据发动机传感器数据，实现发动机的闭环控制。
进一步的，起动控制程序，为发动机控制器按照一定时序控制电动燃油泵、起动机、衔接离合、磁电机依次动作，并通过控制油门舵机在一定范围内往复动作来寻找发动机爆发点，并依据发动机传感器的反馈值，实时控制各执行器的动作时间，最终实现发动机的自动启动。
本发明的有益效果为：通过合理的系统设计和控制逻辑，实现传统活塞式发动机的自动控制，实现发动机的自启动，具备易于实现、起动简单、可靠性高等优点。
附图说明
图1所示为本发明实施例一种活塞式发动机的自动控制系统的结构示意图。
其中：Ⅰ-发动机控制器、Ⅱ-执行器、Ⅲ-发动机传感器、Ⅳ-发动机及燃油滑油系统。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
如图1所示，一种活塞发动机的自动控制系统，该系统包含发动机控制器、执行器、发动机传感器。其中发动机控制器为自动控制系统的控制核心，采集发动机传感器的数据，并对执行器进行控制，通过发动机控制器内的自动控制逻辑，可以实现发动机的自动起动和自动控制。
所述发动机传感器包含若干传感器，分别为缸温传感器、转速传感器、进气压力传感器、燃油压力传感器、滑油压力传感器、滑油温度传感器；所述缸温传感器为热电阻式温度传感器，通过发动机控制器内的读取该电阻值，转换为发动机缸温；所述转速传感器与发动机曲轴连接，能将曲轴旋转准换为电脉冲信号，通过发动机控制器读取该电脉冲信号的周期，转换为转速值；所述进气压力传感器为绝压传感器，能将节气门后方的进气歧管的绝对压力转换成电压信号，通过发动机控制器读取该电压值，转换为进气压力，进气压力间接反映了油门量的大小；所述燃油压力传感器为硅压阻式压力传感器，能将发动机汽化器的进油压力转换为电压信号，通过发动机控制器读取该电压值，转换为汽化器的进油压力；所述滑油压力传感器为硅压阻式压力传感器，能将发动机滑油泵后的滑油压力转换为电压信号，通过发动机控制器读取该电压值，转换为滑油压力；所述滑油温度传感器为热电阻式温度传感器，通过发动机控制器内的读取该电阻值，转换为滑油温度；
所述执行器，包含电动燃油泵、油门控制舵机、起动机、衔接离合、磁电机；所述电动燃油泵为发动机自带机械式燃油泵的补充，发动机正常运转时使用机械式燃油泵供油，起动时，由于机械燃油泵转速低，油压不足，使用电动燃油泵辅助泵油，发动机控制器依据燃油压力传感器的反馈，控制电动燃油泵的供电，保证燃油压力始终在合格范围内；所述油门控制舵机，通过油门操纵传动机构连接汽化器风门，控制发动机的进气量和进油量，油门控制舵机通过RS485与发动机控制器连接，接收发动机的控制指令，并反馈风门开度；所述起动机为电动机，起车时通过起动机带动发动机初始转动；所述衔接离合，在起动机达到一定速度后，将起动机与发动机曲轴连接，带动发动机曲轴转动；所述磁电机包括机械驱动磁电机和电激励磁电机，为发动机提供点火信号，发动机起动时，由于机械驱动磁电机转速低，点火能量低，不利于发动机爆发，通过控制电激励磁电机，辅助发动机起动；
所述发动机控制器，包含发动机传感器信号采集模块、发动机执行器控制模块、MCU微处理器控制模块、通信模块；所述传感器采集模块，主要为AD采集模块，采集缸温传感器、转速传感器、进气压力传感器、燃油压力传感器、滑油压力传感器、滑油温度传感器等发动机传感器的值，监控发动机的状态；所述发动机执行器控制模块，包含电动油泵驱动电路、起动机控制开关、衔接离合控制开关、磁电机控制开关；所述通信模块，包含CAN总线接口，通过CAN总线接收上位机或飞控计算机的指令，实现发动机的自动起动和自动控制，并反馈发动机的信息；所述MCU微处理器控制模块，由微处理器及其最小系统构成，通过起动程序控制发动机的自动起动，并依据发动机传感器数据，实现发动机的闭环控制。
所述起动控制程序，为发动机控制器按照一定时序控制电动燃油泵、起动机、衔接离合、磁电机依次动作，并通过控制油门舵机在一定范围内往复动作来寻找发动机爆发点，并依据发动机传感器的反馈值，实时控制各执行器的动作时间，最终实现发动机的自动启动。
综上所示，本发明通过合理的系统设计和控制逻辑，实现传统活塞式发动机的自动控制，实现发动机的自启动，具备易于实现、起动简单、可靠性高等优点。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (7)

1.一种活塞式发动机的自动控制系统，其特征在于，包括发动机控制器、执行器、发动机传感器；所述发动机控制器采集发动机传感器的数据，对所述执行器进行控制，通过发动机控制器内的自动控制逻辑，实现发动机的自动起动和自动控制；
所述执行器包含电动燃油泵、油门控制舵机、起动机、衔接离合、磁电机；
所述电动燃油泵为发动机自带机械式燃油泵的补充，发动机正常运转时使用机械式燃油泵供油，起动时，由于机械燃油泵转速低，油压不足，使用电动燃油泵辅助泵油，发动机控制器依据燃油压力传感器的反馈，控制电动燃油泵的供电，保证燃油压力始终在合格范围内；所述油门控制舵机，通过油门操纵传动机构连接汽化器风门，控制发动机的进气量和进油量，油门控制舵机通过RS485与发动机控制器连接，接收发动机的控制指令，并反馈风门开度；所述起动机为电动机，起车时通过起动机带动发动机初始转动；所述衔接离合，在起动机达到一定速度后，将起动机与发动机曲轴连接，带动发动机曲轴转动；所述磁电机包括机械驱动磁电机和电激励磁电机，为发动机提供点火信号，发动机起动时，由于机械驱动磁电机转速低，点火能量低，不利于发动机爆发，通过控制电激励磁电机，辅助发动机起动。
2.如权利要求1所述的活塞式发动机的自动控制系统，其特征在于，所述发动机传感器包括缸温传感器、转速传感器、进气压力传感器、燃油压力传感器、滑油压力传感器，滑油温度传感器。
3.如权利要求1所述的活塞式发动机的自动控制系统，其特征在于，所述发动机控制器，包含发动机传感器信号采集模块、发动机执行器控制模块、MCU微处理器控制模块、通信模块。
4.如权利要求3所述的活塞式发动机的自动控制系统，其特征在于，所述发动机执行器控制模块，包含电动油泵驱动电路、起动机控制开关、衔接离合控制开关、磁电机控制开关。
5.如权利要求2所述的活塞式发动机的自动控制系统，其特征在于，所述缸温传感器为热电阻式温度传感器，通过发动机控制器读取该电阻值，转换为发动机缸温；所述转速传感器与发动机曲轴连接，能将曲轴旋转准换为电脉冲信号，通过发动机控制器读取该电脉冲信号的周期，转换为转速值；所述进气压力传感器为绝压传感器，能将节气门后方的进气歧管的绝对压力转换成电压信号，通过发动机控制器读取该电压值，转换为进气压力，进气压力间接反映了油门量的大小；所述燃油压力传感器为硅压阻式压力传感器，能将发动机汽化器的进油压力转换为电压信号，通过发动机控制器读取该电压值，转换为汽化器的进油压力；所述滑油压力传感器为硅压阻式压力传感器，能将发动机滑油泵后的滑油压力转换为电压信号，通过发动机控制器读取该电压值，转换为滑油压力；所述滑油温度传感器为热电阻式温度传感器，通过发动机控制器读取该电阻值，转换为滑油温度。
6.如权利要求3所述的活塞式发动机的自动控制系统，其特征在于，所述传感器采集模块，为AD采集模块，采集缸温传感器、转速传感器、进气压力传感器、燃油压力传感器、滑油压力传感器、滑油温度传感器的值，监控发动机的状态；所述发动机执行器控制模块，包含电动油泵驱动电路、起动机控制开关、衔接离合控制开关、磁电机控制开关；所述通信模块，包含CAN总线接口，通过CAN总线接收上位机或飞控计算机的指令，实现发动机的自动起动和自动控制，并反馈发动机的信息；所述MCU微处理器控制模块，由微处理器及其最小系统构成，通过起动程序控制发动机的自动起动，并依据发动机传感器数据，实现发动机的闭环控制。
7.如权利要求3所述的活塞式发动机的自动控制系统，其特征在于，起动控制程序，为发动机控制器按照一定时序控制电动燃油泵、起动机、衔接离合、磁电机依次动作，并通过控制油门舵机在一定范围内往复动作来寻找发动机爆发点，并依据发动机传感器的反馈值，实时控制各执行器的动作时间，最终实现发动机的自动启动。
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