CN203098067U - 一种基于单片机的发动机恒温进气控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机的汽车发动机恒温进气控制装置，包括电源、传感器单元、控制单元和执行单元，传感器单元包括角度传感器、安装在发动机的进气管处的温度传感器和空气流量传感器，执行单元包括直流步进电机、变速箱和发动机的恒温进气装置；温度传感器和空气流量传感器连接控制单元，控制单元连接直流步进电机，直流步进电机的转轴通过变速箱连接发动机的恒温进气装置的旋转阀驱动轴；恒温进气装置的旋转阀通过角度传感器连接控制单元构成反馈回路。该控制装置使汽车在不同的环境温度和使用工况条件下，实现发动机动力性、经济性的有效折中，有害气体排放稳定在相关法规规定的范围内，有效解决了汽车发动机的有害气体排放问题。

Description

一种基于单片机的发动机恒温进气控制装置

技术领域

本实用新型属于发动机进气系统控制领域，具体涉及一种基于单片机的汽车发动机恒温进气控制装置。

技术背景

随着社会的发展，人们不仅对于汽车的动力性、经济型、安全性等提出了更高的要求而且对汽车环保性能的要求也日趋苛刻。由于空气的密度随温度变化的程度较燃油大10倍左右，又受到汽车行驶时地理环境和气候条件的变化，进气温度直接影响发动机的充气效率，从而影响汽车的动力性、经济性以及汽车尾气中有害气体的含量。汽车电子控制技术的不断发展，已经成为提高汽车环保性能要求的重要入手点，设计、研发合理的信号采集及控制技术已经成为进一步提升汽车环保性能的重要途径。发动机恒温进气控制装置与汽车的动力性、经济性及环保性都有着非常重要的影响，设计合理的恒温进气控制装置能够在一定程度上提高汽车的上述性能指标。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种基于MC9S12XS单片机的汽车电喷发动机恒温进气控制装置，该控制装置通过温度传感器、空气流量传感器将采集到信号传递给控制单元，控制单元将处理后的信号传送给直流步进电机，由直流步进电机驱动发动机恒温进气装置旋转阀的开度，从而使汽车在不同的环境温度和使用工况条件下，实现发动机动力性、经济性的有效折中，有害气体排放稳定在相关法规规定的范围内，有效解决了汽车发动机的有害气体排放问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术解决方案：

一种基于单片机的汽车发动机恒温进气控制装置，包括电源、传感器单元、控制单元和执行单元，其中，电源为传感器单元、控制单元和执行单元连接供电，传感器单元包括角度传感器、安装在发动机的进气管处的温度传感器和空气流量传感器，执行单元包括直流步进电机、变速箱和发动机的恒温进气装置；温度传感器和空气流量传感器的输出端连接控制单元的输入端，控制单元的输出端连接直流步进电机，直流步进电机的转轴通过变速箱连接发动机的恒温进气装置的旋转阀驱动轴；恒温进气装置的旋转阀通过角度传感器连接控制单元构成反馈回路。

进一步的，所述ECU采用Freescale公司的MC9S12XS单片机。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理图。

图2为系统程序的软件功能结构图。

图3为软件功能流程图。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的基于单片机的汽车发动机恒温进气控制装置，包括电源、传感器单元、控制单元和执行单元。其中，电源与传感器单元、控制单元和执行单元连接为其供电，传感器单元包括安装在发动机的进气管处的温度传感器、空气流量传感器和角度传感器，执行单元包括直流步进电机、变速箱和发动机的恒温进气装置。温度传感器和空气流量传感器的输出端通过信号处理元件连接控控制单元的输入端，控制单元的输出端连接直流步进电机，直流步进电机的转轴通过变速箱连接发动机的恒温进气装置的旋转阀驱动轴，以控制旋转阀的开度。恒温进气装置的旋转阀通过角度传感器连接控制单元构成反馈回路。

温度传感器、空气流量传感器分别用来测量发动机进气温度和空气流量。

控制单元为ECU，本实施例中，ECU采用Freescale公司的MC9S12XS单片机。

电源采用车载蓄电池，车载蓄电池经过电压转换后分别向传感器单元、执行单元以及控制单元供电。其中，温度传感器使用5V直流电，ECU使用12V直流电，直流步进电机根据选择的电机型号提供电压。

本实用新型的工作流程如下：

参照图1，进气温度、进气量、发动机载荷工况信息作为系统输入，以直流步进电机的转动角度信号作为系统输出。传感器单元实时采集进气温度、进气量、发动机载荷工况信息，并将这些信息转化成数字形式后发送给ECU，ECU先将接收到的信息通过A/D电路进行放大处理，然后再传送给ECU的微处理器。ECU利用最佳燃油经济性-转速特性曲线计算最佳进气恒温装置旋转阀角度，对比油门踏板的电压升降趋势和反馈回来的进气管处温度感器实际的温度信号，计算出最佳的旋转阀开度控制量，然后控制直流步进电机调整旋转阀角度。同时，采用闭环控制，将恒温进气装置的旋转阀开度信号利用角度传感器采集后，以反馈回路的形式返回ECU进行控制比较，直至达到设定的要求。采用开环控制，可以在调整圈上安装有一个双向挤压式平衡弹簧，此平衡弹簧具有平衡反力，无控制信号输入时，在弹簧的挤压力作用下旋转阀自动回复到预先设定的位置。这样就能保证在控制单元或传感器发生故障的时候，发动机仍然能够以一定的工况稳定的运行。同时，ECU将直流步进电机转过的步数存储起来，在以后的进气恒温装置旋转阀控制中使用。

参照图2，进气恒温装置控制系统要求旋转阀具有较快的响应特性、较好的稳定特性以及容易控制等特点。系统软件包括控制功能和通信功能，系统相关软件对控制结果有着决定性的影响，控制程序的结构和控制算法的设计直接影响控制效果。综合采用硬件和软件抗干扰措施以减少干扰的影响，提高系统控制的稳定性；设计采用闭环与开环联合控制的策略；为了能实时检测系统的运行状态及显示错误警报，设计了串行通信程序。

参照图3，软件设计采用“初始化”加“循环体”的结构形式。结构首先对模块进行初始化赋值，然后在循环体内依次进行传感器信号检测、LIN驱动模块通信、PPS模块通信以及数据处理，各程序模块次序如图所示。

Claims (2)

1.一种基于单片机的汽车发动机恒温进气控制装置，其特征在于，包括电源、传感器单元、控制单元和执行单元，其中，电源为传感器单元、控制单元和执行单元连接供电，传感器单元包括角度传感器、安装在发动机的进气管处的温度传感器和空气流量传感器，执行单元包括直流步进电机、变速箱和发动机的恒温进气装置；温度传感器和空气流量传感器的输出端连接控制单元的输入端，控制单元的输出端连接直流步进电机，直流步进电机的转轴通过变速箱连接发动机的恒温进气装置的旋转阀驱动轴；恒温进气装置的旋转阀通过角度传感器连接控制单元构成反馈回路。

2.如权利要求1所述的基于单片机的汽车发动机恒温进气控制装置，其特征在于，所述控制单元为ECU，ECU采用Freescale公司的MC9S12XS单片机。

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