CN201103478Y

CN201103478Y - 利用氧传感器自动调节发动机进气量的装置

Info

Publication number: CN201103478Y
Application number: CNU2007200291430U
Authority: CN
Inventors: 宫春勇; 高小群; 赵华
Original assignee: SHANDONG SHENPU AUTOMOTIVE CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shandong Shenpu Traffic Technology Co., Ltd.
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2017-10-22

Abstract

利用氧传感器自动调节发动机进气量的装置，属于提高机动车发动机混合气空燃比的技术领域。包括控制器、进气管总成，控制器与进气管总成相连。控制器包括微处理器、氧传感器信号、信号调理电路、驱动控制电路及执行器，氧传感器信号通过信号调理电路与微处理器相连，微处理器通过驱动控制电路与执行器相连。氧传感器信号经本控制器软测量处理后，进入发动机电喷控制器使得该控制器修正的喷油脉宽更趋于精确，从而达到给定目标空燃比主动预测控制的目的，也克服了时滞性带来的一系列滞后响应，使对发动机的空燃比控制更精确，更合理；同时实现了燃油经济性和减少有害气体排放的目的，环保节能。

Description

利用氧传感器自动调节发动机进气量的装置

技术领域

本实用新型利用氧传感器自动调节发动机进气量的装置，属于提高机动车发动机混合气空燃比的技术领域。

背景技术

氧传感器安装在排气管上，利用废气及大气中氧浓度之间的差值来判定空燃比，氧传感器通过检测排气中的氧含量输出不同的电压值输入ECU与理论空燃比所对应的标准电压进行比较，排出混合气含氧量高，则说明进气量足，进气混合气稀，则氧传感器输出电压低，反之亦然。

发动机实际运行中，发动机工作状态会发生动态变化，由于台架优化的控制脉谱对执行器件和相关传感器的特性差异和特性渐变无能为力，加之信号测量传递及执行动作的时滞性，使利用氧传感器信号反馈控制的喷油脉宽闭环控制系统在发动机瞬态空燃比的目标调整中时刻处于被动地位和力不从心。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：依据控制器内预设的目标空燃比值，控制器采集氧传感器信号数据，通过微处理器对氧传感器信号进行模糊控制及软测量处理后，氧传感器信号经本控制器进入发动机电喷控制器使得该控制器修正的喷油脉宽更趋于精确，从而对不同工况发动机混合气空燃比的需气量利用氧传感器自动调节发动机进气量的装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该自动调节发动机进气量的装置，其特征在于：包括控制器、进气管总成，控制器与进气管总成相连。

控制器包括微处理器、氧传感器信号、信号调理电路、驱动控制电路及执行器，氧传感器信号通过信号调理电路与微处理器相连，微处理器通过驱动控制电路与执行器相连。

进气管总成包括壳体、风机、空气滤清器；空气滤清器安装在壳体内气流进口端，风机安装在进气管总成的进气通道口与发动机进气口之间，风机的旋转气流口朝向发动机进气口方向。

执行器是由调速电机、扇叶组成的风机和进气管总成。

微处理器为单片机，内嵌比例控制及计算方法。

工作原理

本实用新型是以发动机氧传感器信号为基本条件，参考相关转速传感器、节气门位置传感器、节气门位置传感器、水温传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、喷油脉宽信号等信号，判定发动机的运行工况，发动机在不同工况下对空燃比的要求是不同的，为保证发动机在不同工况下处于最佳的动力性能，控制器采集氧传感器信号数据，通过微处理器对氧传感器信号进行模糊控制及软测量处理后，对氧传感器和控制度进行论域区别后，按模糊分度给出隶属度值，并定义语言变量，根据模糊控制规则求出模糊关系矩阵，通过微处理器模糊控制策略得出被控制量所属的分度子域，对控制量精确化处理；由于此模糊推理计算过程可在离线状态下进行，而且其生成的脉谱表可直接进入查表使用，再利用氧传感器电压信号的变化率对是否预测控制的判定，将达到精确实时控制的要求。

本实用新型所具有的有益效果是：设置与进气管总成内的风机相连的控制器，控制器采集发动机氧传感器信号数据，利用风机的可调速原理，通过微处理器对氧传感器信号进行模糊控制及软测量处理后，进入发动机电喷控制器使得该控制器修正的喷油脉宽更趋于精确，从而达到给定目标空燃比主动预测控制的目的，也克服了时滞带来的一系列滞后响应，使对发动机的空燃比控制更精确，更合理。实现了燃油经济性和减少有害气体排放的目的，环保节能。

附图说明

图1：发动机进气管总成结构示意图；

图2：控制器电路原理框图；

图3：控制器电路原理图。

图1-3是本实用新型的最佳实施例。其中：1进气通道 2空气滤清器 3控制器 4气流腔 5风机 6风机支架 7调速电机 8扇叶 9气流通道口 10壳体；

图3中：U1为微处理器、U2为存储器、U3反相器、U4门电路、U5锁相环、U6运算放大器、U7对数放大器、U8运算放大器、Q1-Q2稳压三极管 MG调速电机OP1-OP2光电耦合器 R1-R17电阻 C1-C7电容 D1、D2稳压二极管。

具体实施方式

下面结合附图1-3本实用新型的自动调节发动机进气量的控制方法做进一步说明：

如图1所示：图中进气管总成由进气通道口1、空气滤清器2、控制器3、气流腔4、风机5、气流通道口9及壳体10组成；其中，风机5由风机支架6、调速电机7、扇叶8组成；外界气体经进气通道口1进入空气滤清器2，经空气滤清器2对所进气体进行净化过滤后经气流腔4，通过气流通道口9进入发动机；控制器3与风机4的调速电机7相连接。

如图2所示：微处理器通过信号调理电路采集发动机氧感器信号数据，通过微处理器模糊控制策略及软测量计算分析后，驱动控制电路控制执行器，从而对风机进行转速比例控制，因此进气量比例控制处于系统的可控状态。

如图3所示：由微处理器U1及其外围电路组成控制器，微处理器为单片机，内嵌比例控制及计算方法；根据发动机不同工况，通过微处理器模糊控制策略及软测量计算分析后，氧传感器信号经本控制器进入发动机电喷控制器使得该控制器修正的喷油脉宽更趋于精确，通过对风机5的转速比例控制对发动机进气量实现自动调节。

微处理器U1的X1、X2脚与晶体管Y1相连，并分别通过电容C1、C2接地；微处理器U1的P62脚通过电阻R3与稳压三极管Q1的1脚连接，稳压三极管Q1的3脚接地，2脚与稳压三极管Q2的1脚连接；稳压三极管Q2的3脚接地，并通过稳压二极管D1、D2接高电平VCC，2脚与电机MG的负极相连，MG的正极接高电平VCC。

由存储器U2及其外围电路组成数据存储单元，对数据进行存储。

存储器U2的1、2、3、4、7脚接地，8脚接高电平VCC；存储器U2的5、6脚与微处理器U1的P40、P41相连，并分别通过电阻R1、R2接高电平VCC。

由反相器U3和门电路U4及其外围电路组成喷油信号脉冲鉴宽电路，输入到微处理日an器U1的INTP3脚，参与控制参量计算。

反相器U3的1脚通过电阻R5连接VCC高电平，通过电容C4连接喷油信号，电容C3和电阻R5串联接在电容C4的一端和地之间；反相器U3的2脚连接门电路U4的1脚。门电路U4的2脚通过电阻R4接地，3脚连接光电耦合器OP1的第1脚；光电耦合器OP1的2、4脚接地，光电耦合器OP1的第3脚依次连接微处理器U1的INTP3脚。

由锁相环U5及其外围电路组成电源检测电路，输入到微处理器U1的P12脚，参与控制参量计算。

锁相环U5的4脚连接光电耦合器OP2的第4脚；锁相环U5的6脚和7脚之间连接有电容C5；锁相环U5的9脚通过电阻R6连接电瓶电压，9脚还通过电阻R7接地；锁相环U5的11脚通过电阻R8接地。光电耦合器OP2的1、3脚接地，光电耦合器OP2的第2脚连接微处理器U1的P12脚。

由运算放大器U6、对数放大器U7、运算放大器U8、及其外围电路组成氧传感器信号采集调理电路，氧传感器信号经运算放大器U6对电流信号进行10倍放大后输入对数放大器U7，经对数放大器U7的10脚输出后，经运算放大器U8进行I-V变换为5-0V电压信号输入到微处理器U1的P27脚，参与控制参量计算。

运算放大器U6的2脚连接氧传感器信号，通过电阻R9与6脚相连；运算放大器U6的3脚与对数放大器U7的2脚相连，通过电阻R10与运算放大器U6的6脚相连，并通过电阻R11连接VCC高电平。对数放大器U7的2脚通过电容C7与对数放大器U7的7脚相连；对数放大器U7的6脚通过电阻R12、电容C6接地；对数放大器U7的15脚通过电阻R13、可调电阻VR2接地；对数放大器U7的16脚通过电阻R14、可调电阻VR1接VCC高电平；对数放大器U7的11脚接VCC高电平。对数放大器U7的10脚通过电阻R15与运算放大器U8的2脚相连，且通过电阻R16接地；运算放大器U8的2脚通过电阻R17与6脚相连；运算放大器U8的6脚连接微处理器U1的P27脚；运算放大器U8的3脚接地。

工作过程：

外界气体经进气通道口1进入空气滤清器2，经空气滤清器2对所进气体进行净化过滤后经气流腔4，通过气流通道口9进入发动机；控制器3与风机4的调速电机7相连接，发动机运转时，依据控制器内预设的目标空燃比值，控制器采集氧传感器信号数据，通过微处理器对氧传感器信号进行模糊控制及软测量处理后，氧传感器信号经本控制器软测量处理后，进入发动机电喷控制器使得该控制器修正的喷油脉宽更趋于精确，从而达到给定目标空燃比主动预测控制的目的，通过对风机5的转速比例控制对发动机进气量实现自动调节。

Claims

1、利用氧传感器自动调节发动机进气量的装置，其特征在于：包括控制器、进气管总成，控制器与进气管总成相连。

2、根据权利要求1所述的利用氧传感器自动调节发动机进气量的装置，其特征在于：控制器包括微处理器、氧传感器信号、信号调理电路、驱动控制电路及执行器，氧传感器信号通过信号调理电路与微处理器相连，微处理器通过驱动控制电路与执行器相连。

3、根据权利要求1所述的利用氧传感器自动调节发动机进气量的装置，其特征在于：进气管总成包括壳体(10)、风机(5)、空气滤清器(2)，空气滤清器(2)安装在壳体(10)内气流进口(1)端，风机(5)安装在进气管总成的进气通道口(1)与发动机进气口之间，风机(5)的旋转气流口朝向发动机进气口方向。

4、根据权利要求2所述的利用氧传感器自动调节发动机进气量的装置，其特征在于：执行器是由调速电机(7)、扇叶(8)组成的风机(5)和进气管总成。

5、根据权利要求2所述的利用氧传感器自动调节发动机进气量的装置，其特征在于：微处理器为单片机，内嵌比例控制及计算方法。

6、根据权利要求2所述的利用氧传感器自动调节发动机进气量的装置，其特征在于：由微处理器U1及其外围电路组成控制器，微处理器为单片机，内嵌比例控制及计算方法；根据发动机不同工况，通过微处理器模糊控制策略及软测量计算分析后，氧传感器信号经本控制器进入发动机电喷控制器使得该控制器修正的喷油脉宽更趋于精确，通过对风机5的转速比例控制对发动机进气量实现自动调节；微处理器U1的X1、X2脚与晶体管Y1相连，并分别通过电容C1、C2接地，微处理器U1的P62脚通过电阻R3与稳压三极管Q1的1脚连接，稳压三极管Q1的3脚接地，2脚与稳压三极管Q2的1脚连接，稳压三极管Q2的3脚接地，并通过稳压二极管D1、D2接高电平VCC，2脚与电机MG的负极相连，MG的正极接高电平VCC；由存储器U2及其外围电路组成数据存储单元，对数据进行存储，存储器U2的1、2、3、4、7脚接地，8脚接高电平VCC；存储器U2的5、6脚与微处理器U1的P40、P41相连，并分别通过电阻R1、R2接高电平VCC；由反相器U3和门电路U4及其外围电路组成喷油信号脉冲鉴宽电路，输入到微处理器U1的INTP3脚，参与控制参量计算，反相器U3的1脚通过电阻R5连接VCC高电平，通过电容C4连接喷油信号，电容C3和电阻R5串联接在电容C4的一端和地之间，反相器U3的2脚连接门电路U4的1脚，门电路U4的2脚通过电阻R4接地，3脚连接光电耦合器OP1的第1脚，光电耦合器OP1的2、4脚接地，光电耦合器OP1的第3脚依次连接微处理器U1的INTP3脚；由锁相环U5及其外围电路组成电源检测电路，输入到微处理器U1的P12脚，参与控制参量计算，锁相环U5的4脚连接光电耦合器OP2的第4脚，锁相环U5的6脚和7脚之间连接有电容C5，锁相环U5的9脚通过电阻R6连接电瓶电压，9脚还通过电阻R7接地，锁相环U5的11脚通过电阻R8接地，光电耦合器OP2的1、3脚接地，光电耦合器OP2的第2脚连接微处理器U1的P12脚；由运算放大器U6、对数放大器U7、运算放大器U8、及其外围电路组成氧传感器信号采集调理电路，氧传感器信号经运算放大器U6对电流信号进行10倍放大后输入对数放大器U7，经对数放大器U7的10脚输出后，经运算放大器U8进行I-V变换为5-0V电压信号输入到微处理器U1的P27脚，参与控制参量计算，运算放大器U6的2脚连接氧传感器信号，通过电阻R9与6脚相连，运算放大器U6的3脚与对数放大器U7的2脚相连，通过电阻R10与运算放大器U6的6脚相连，并通过电阻R11连接VCC高电平，对数放大器U7的2脚通过电容C7与对数放大器U7的7脚相连，对数放大器U7的6脚通过电阻R12、电容C6接地，对数放大器U7的15脚通过电阻R13、可调电阻VR2接地，对数放大器U7的16脚通过电阻R14、可调电阻VR1接VCC高电平，对数放大器U7的11脚接VCC高电平，对数放大器U7的10脚通过电阻R15与运算放大器U8的2脚相连，且通过电阻R16接地，运算放大器U8的2脚通过电阻R17与6脚相连；运算放大器U8的6脚连接微处理器U1的P27脚，运算放大器U8的3脚接地。