CN202194731U - 一种小型发动机电子控制单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种小型发动机电子控制单元，包括电源处理模块、微控制器、与微控制器相连的信号处理模块和驱动模块，还包括连接于微控制器的点火模块，所述点火模块和发动机的电容二极管点火控制器并联，与所述信号处理模块相连设置有用于检测发动机工作状态的温度传感器、氧传感器、发动机转速传感器、进气压力传感器、节气门开度传感器中的一种或多种，所述驱动模块至少输出1组占空比信号和1组开关量信号，该电子控制单元集成了点火模块，可以精确地进行二维或三维点火控制，在提高整车性能的同时还减少了维护成本；结合尾气后处理技术，使尾气排放满足国家三期摩托车排放法规、欧III、欧IV摩托车排放等法规，减少了有害废气对环境的污染。

Description

一种小型发动机电子控制单元

技术领域

本实用新型涉及发动机电子控制单元，特别涉及一种小型发动机电子控制单元。 

背景技术

现有技术中，摩托车的供油系统一般分为化油器供油系统和电控燃油喷射系统。其中化油器供油系统结构简单，成本低，但对燃料空燃比的控制精度不高，使其很难有效地对有害废气的排放进行控制，随着现行法规对发动机尾气排放的要求日益提高，用现有化油器系统来应对就显得越来越困难，同时，现应用于化油器供油系统中的电子控制单元结构简单，有些仅仅是开环控制，不能对尾气排放进行有效控制。 

在上述供油系统中，电控燃油喷射系统可以精确控制燃烧室内的空燃比并由此控制有害废气的排放量，在保证了尾气后处理装置能工作的同时进一步提高发动机性能，不过电控燃油喷射系统比化油器系统庞大和复杂，对其进行改装会导致整车改动量大，同时电喷系统电子控制单元硬件软件都比较复杂，国内在这个领域的技术也不太成熟，导致前期需要投入更多的设计、制造成本，后期需要投入更多的人力物力进行售后服务人员培训和设备购置，这些最终导致整车价格昂贵，因此电喷系统电子控制单元在摩托车这种成本控制要求较高的领域难以普及。 

实用新型内容

本实用新型的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种小型发动机电子控制单元，该电子控制单元在化油器电子控制系统中集成了点火模块，在提高整车性能的同时减少了设计、制造的成本。 

为了达到上述目的，采用如下技术方案： 

一种小型发动机电子控制单元，包括电源处理模块、微控制器、与微控制器相连的信号处理模块和驱动模块，还包括连接于微控制器的点火模块，所述点火模块和发动机的电容二极管点火控制器(Condenser Diode Ignite)并联，与所述信号处理模块相连设置有用于检测发动机工作状态的温度传感器、氧传感器、发动机转速传感器、进气压力传感器、节气门开度传感器中的一种或多种，所述驱动模块至少输出1组占空比信号和1组开关量信号。 

进一步地，所述微控制器设置有用于与上位机交换信息的通讯模块。 

更进一步地，1组所述开关量信号与用于显示电子控制单元故障和与信号处理模块连接的各传感器故障的警告指示灯相连。 

再进一步地，所述警告指示灯为发光二极管。 

还进一步地，1组所述占空比信号连接化油器低速补气道上的第一占空比电磁阀。 

还更进一步地，1组所述占空比信号连接主空气道上的第二占空比电磁阀。 

作为一种实施例，一组所述开关量信号与炭罐和化油器之间的碳罐电磁阀相连。 

进一步地，所述点火模块的二维点火控制基于信号处理模块接收到的发动机转速传感器信号，所述点火模块的三维点火控制基于信号处理模块接收到的发动机转速传感器信号和进气压力传感器信号或信号处理模块接收到的发动机转速传感器信号和节气门开度传感器信号。 

更进一步地，与信号处理模块相连还设置有0-5V和0-10V输入信号。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于： 

将点火模块集合在化油器电子控制单元里，配合相关的传感器，可以精确地进行二维或三维点火控制，将点火模块与发动机的电容二极管点火控制器并联，可根据整车性能和成本的要求来选择采用点火模块或原车电容二极管进行点火，以上设置的整车改动小，控制精度高，在提高整车性能的同时还减少了设计、制造和维护的成本；在控制单元中结合尾气后处理技术，实现了对燃油蒸发污染物的低成本控制，使尾气排放满足国家三期摩托车排放法规、欧III、欧IV摩托车排放法规和燃油蒸发污染排放法规，减少了有害废气对环境的污染。 

附图说明

图1是本实用新型所述小型发动机电子控制单元的控制系统结构框图。 

图2是本实用新型所述小型发动机电子控制单元的实施例一的结构示意图。 

图3是本实用新型所述小型发动机电子控制单元的实施例二的结构示意图。 

图4是本实用新型所述小型发动机电子控制单元的实施例三的结构示意图。 

图5是本实用新型所述小型发动机电子控制单元的实施例四的结构示意图。 

图6是本实用新型所述小型发动机电子控制单元的实施例五的结构示意图。 

图7是本实用新型所述小型发动机电子控制单元的实施例六的结构示意图。 

图8是本实用新型所述小型发动机电子控制单元的实施例七的结构示意图。 

图9是本实用新型所述小型发动机电子控制单元的实施例八的结构示意图。 

图中：1-油箱；11-油箱开关；12-燃油滤清器；13-炭罐；14-炭罐电磁阀；2-化油器；21-第一占空比电磁阀；22-第二占空比电磁阀；3-气缸；31-活塞；32-燃烧室；33-火花塞；34-点火线圈；35-进气管；36-排气管；37-消声器；4-蓄电池；5警告指示灯。 

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本实用新型做进一步说明： 

实施例1 

参见图1和图2，本实用新型所述的小型发动机电子控制单元，基于摩托车等小型机车用的发动机及其必要附件，上述发动机及其附件具体包括依次连接的燃油箱组件，化油器组件及气缸组件，其中燃油箱组件包括油箱1，油箱1通过油箱开关11和燃油滤清器12接入化油器2，来自油箱1的燃油在此处与经过空气滤清器过滤的空气进行混合并通过进气管35进入气缸组件的燃烧室32，燃烧室顶部的火花塞33点燃燃烧室32内的混合气体并推动活塞31做功，最后，在燃烧室32内燃烧过的气体经由排气管36通过消声器37排出发动机， 

基于以上结构，本实用新型所述的小型发动机电子控制单元，包括电源处理模块、微控制器、与微控制器相连的信号处理模块和驱动模块，还包括连接于微控制器的用于点火控制的点火模块，所述点火模块和发动机的电容二极管点火控制器并联，同一时刻，两者只能导通一个，本实施例中，采用点火模块进行点火，与所述信号处理模块相连设置有用于探测发动机工作状态的温度传感器、氧传感器、发动机转速传感器、进气压力传感器、上述驱动模块输出1组占空比信号和3组开关量信号；其中占空比信号与化油器低速补气道上的第一占空比电磁阀21相连，三组开关量信号中，一组与用于显示电子控制单元故障和与信号处理模块连接的各传感器故障的警告指示灯相连，一组与炭罐和化油器之间的碳罐电磁阀14相连；另一组与氧传感器相连(非加热型氧传感器不用接)，上述微控制器设置有用于与上位机交换信息的通讯模块。上述传感器中，温度传感器连接于发动机气缸壁上，氧传感器与排气道36连接，发动机转速传感器与用于检测气缸曲轴运动状态的触发线圈37相连，进气压力传感器与进气管35连通。 

进一步地，与信号处理模块相连还设置有0-5V和0-10V输入信号，以上两路输入主要为整车匹配人员预留，使其可根据实际要求输入要监控的信号，例如λ信号、NOx信号等。 

故障警示灯可以是发光二极管，在摩托车起动后，可以通过警告指示灯知道系统是否工作正常。具体来说，在打开钥匙后，没有点火前，如果警告指示灯不亮，则说明电子控制单元存在故障；起动后在行驶过程中，电子控制单元会继续监控系统，如果系统工作正常，则警告指示灯处于熄灭状态；如发现系统部件出现故障，警告指示灯会通过闪烁来通知用户系统存在故障，故障排除后，警告指示灯又会自行恢复成熄灭状态。 

发动机起动后，微控制器根据发动机转速传感器信号、点火提前角进行二维控制点火，其中点火角度通过实际功率、排放要求来标定，同时根据温度传感器和发动机转速传感器反馈结果，输出相应的占空比信号，该信号驱动低速气道上的第一占空比电磁阀21打开适当的开度。当发动机热机后，微控制器根据氧传感器对尾气的检测结果输出相应的占空比信号对第一占空比电磁阀21的开度进行动态调节以实现对补气量的反馈控制，最终使进入发动机的混合气的空燃比始终处于理论空燃比附近。 

当发动机热机后，微控制器根据发动机转速传感器信号，控制与炭罐电磁阀14相连的开关量信号的通断，从而打开或关闭炭罐电磁阀14，在发动机负压的作用下，炭罐里的燃油蒸气经炭罐电磁阀14被吸入混合室再进入发动机进行燃烧。 

应当理解，本实施例中关于发动机及其必要附件的结构和原理，同样适用于本说明书中的其他实施例。 

实施例2 

参见图3，本实施例与实施例1的不同之处在于：为了更精确地控制点火和控制空燃比，本实施例在信号处理模块的输入端增加了节气门开度传感器(TPS)，发动机起动后，微控制器根据节气门开度传感器信号、发动机转速传感器信号、点火提前角进行精确的三维控制点火，同时根据温度传感器和发动机转速传感器的反馈结果，输出相应的占空比信号，该信号驱动低速气道上的第一占空比电磁阀21打开适当的开度。当发动机热机后，微控制器根据氧传感器对尾气的检测信号和节气门开度传感器信号，判断出发动机工况并输出相应的占空比信号，该信号对第一占空比电磁阀21的开度进行动态调节以实现对补气量的反馈控制，使进入发动机的混合气的空燃比始终处于理论空燃比附近。 

实施例3： 

参见图4，本实施例与实施例2的不同之处在于：与信号处理模块相连的传感器中，将感应发动机转速传感器更换为了进气负压传感器。则发动机启动后，微控制器根据进气负压传感器信号、发动机转速传感器信号、点火提前角进行精确的三维控制点火。当发动机热机后，根据氧传感器对尾气的检测信号和进气负压传感器信号，判断出发动机工况并输出相应的占空比信号，该信号对第一占空比电磁阀21的开度进行动态调节以实现对补气量的反馈控制，使进入发动机的混合气的空燃比始终处于理论空燃比附近。 

实施例4： 

参见图5，为了对发动机中高速运转进行更准确的控制或在更大排量发动机上应用本电子控制单元，本实施例在上述实施例1、实施例2及实施例三的基础上在驱动模块的输出端增加了一组占空比信号，该占空比信号与主空气道上的第二占空比电磁阀22相连，和与第一占空比电磁阀21相连的占空比信号的工作原理一样，该占空比信号驱动主空气道上的第二占空比电磁阀22打开适当的开度，当发动机热机后，根据氧传感器对尾气的反馈结果，微控制器对第一占空比电磁阀21的开度进行动态调节以实现对补气量的反馈控制，使进入发动机的混合气的空燃比始终处于理论空燃比附近，由于第二占空比电磁阀22位于主空气道上，其调节幅度更大，可适用于发动机的高速运转或大排量发动机的控制。 

以上四个实施例都采用点火模块进行点火控制，由于点火模块和发动机的电容二极管点 火控制器并联且互锁，在实际操作中，本实用新型所述的小型发动机电子控制单元，也可以不导通点火模块，而直接选用原车电容二极管点火控制器点火，如以下四个实施例： 

实施例5： 

参见图6，本实施例所述的小型发动机电子控制单元，包括电源处理模块、微控制器、与微控制器相连的信号处理模块和驱动模块，还包括连接于微控制器的用于点火控制的点火模块，所述点火模块和发动机的电容二极管点火控制器并联且互锁，本实施例中，关闭点火模块之路，导通电容二极管控制器支路，与所述信号处理模块相连设置有用于探测发动机工作状态的温度传感器、氧传感器、发动机转速传感器。上述驱动模块输出1组占空比信号和3组开关量信号；其中占空比信号与化油器低速补气道上的第一占空比电磁阀21相连，三组开关量信号中，一组与用于显示电子控制单元故障和与信号处理模块连接的各传感器故障的警告指示灯相连；一组与炭罐和化油器之间的碳罐电磁阀14相连；另一组与氧传感器相连(非加热型氧传感器不用接)，上述微控制器设置有用于与上位机交换信息的通讯模块，警告指示灯的功能与实施例1所述相同。 

进一步地，与信号处理模块相连还设置有0-5V和0-10V输入信号，以上两路输入主要为整车匹配人员预留，使其可根据实际要求输入要监控的信号，例如λ信号、NOx信号等。 

发动机起动后，微控制器根据温度传感器信号和发动机转速传感器信号输出相应的占空比信号，该信号驱动低速气道上的第一占空比电磁阀21打开适当的开度。当发动机热机后，微控制器根据氧传感器对尾气的检测结果输出相应的占空比信号对第一占空比电磁阀21的开度进行动态调节以实现对补气量的反馈控制，使进入发动机的混合气的空燃比始终处于理论空燃比附近。 

当发动机热机后，微控制器根据发动机转速传感器信号，控制与炭罐电磁阀14相连的开关量信号的通断，以此打开或关闭炭罐电磁阀14，在发动机负压的作用下，炭罐里的燃油蒸气经炭罐电磁阀14被吸入混合室再进入发动机燃烧。 

实施例6 

参见图7，本实施例与实施例5的不同在于：为了更精确的控制空燃比，信号处理模块的输入端增加了节气门开度传感器，发动机起动后，微控制器根据温度传感器信号和发动机转速传感器信号，输出相应的占空比信号，该信号驱动低速气道上的第一占空比电磁阀21打开适当的开度。当发动机热机后，微控制器根据氧传感器对尾气的检测信号和节气门开度传感器信号，判断出发动机工况并输出相应的占空比信号，对补气量进行反馈控制，使进入发动机的混合气的空燃比始终处于理论空燃比附近。 

实施例7： 

参见图8，本实施例与实施例6的不同之处在于：与信号处理模块相连的传感器中，将发动机转速传感器更换为了进气负压传感器，则当发动机热机后，微控制器根据氧传感器对尾气的检测信号和进气负压传感器信号判断出发动机工况并输出相应的占空比信号，该信号动态驱动低速气道上的第一占空比电磁阀21，对补气量进行反馈控制，使进入发动机的混合气的空燃比始终处于理论空燃比附近。 

实施例8： 

参见图9，为了对发动机中高速运转进行更准确的控制或在更大排量发动机上应用本电子控制单元，本实施例在上述实施例5、实施例6和实施例7的基础上在驱动模块的输出端增加了一组占空比信号，该占空比信号与主空气道上的第二占空比电磁阀22相连，和与第一占空比电磁阀21相连的占空比信号的工作原理一样，该占空比信号驱动主空气道上的第二占空比电磁阀22打开适当的开度，当发动机热机后，根据氧传感器对尾气的检测信号，微控制器对第一占空比电磁阀21的开度进行动态调节以实现对补气量的反馈控制，使进入发动机的混合气的空燃比始终处于理论空燃比附近。由于第二占空比电磁阀22位于主空气道上，其调节幅度更大，可适用于发动机的高速运转或大排量发动机的控制。 

应该理解，本实用新型所保护范围并不限于以上具体实施例，凡属于本领域技术人员无需创造性劳动即可实施的基于本实用新型的技术方案和技术手段的修改均应落入本实用新型的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种小型发动机电子控制单元，包括电源处理模块、微控制器、与微控制器相连的信号处理模块和驱动模块，其特征在于，还包括连接于微控制器的点火模块，所述点火模块和发动机的电容二极管点火控制器并联，与所述信号处理模块相连设置有用于检测发动机工作状态的温度传感器、氧传感器、发动机转速传感器、进气压力传感器、节气门开度传感器中的一种或多种，所述驱动模块至少输出1组占空比信号和1组开关量信号。

2.如权利要求1所述的小型发动机电子控制单元，其特征在于，所述微控制器设置有用于与上位机交换信息的通讯模块。

3.如权利要求1所述的小型发动机电子控制单元，其特征在于，1组所述开关量信号与用于显示电子控制单元故障和与信号处理模块连接的各传感器故障的警告指示灯相连。

4.如权利要求3所述的小型发动机电子控制单元，其特征在于，所述警告指示灯为发光二极管。

5.如权利要求1所述的小型发动机电子控制单元，其特征在于，1组所述占空比信号连接化油器低速补气道上的第一占空比电磁阀。

6.如权利要求1所述的小型发动机电子控制单元，其特征在于，1组所述占空比信号连接主空气道上的第二占空比电磁阀。

7.如权利要求1所述的小型发动机电子控制单元，其特征在于，一组所述开关量信号与炭罐和化油器之间的碳罐电磁阀相连。

8.如权利要求1所述的小型发动机电子控制单元，其特征在于，所述点火模块的二维点火控制基于信号处理模块接收到的发动机转速传感器信号，所述点火模块的三维点火控制基于信号处理模块接收到的发动机转速传感器信号和进气压力传感器信号或信号处理模块接收到的发动机转速传感器信号和节气门开度传感器信号。

9.如权利要求1所述的小型发动机电子控制单元，与信号处理模块相连还设置有0-5V和0-10V输入信号。

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