CN2379617Y

CN2379617Y - 汽车燃料识别系统及点火提前角三维控制装置

Info

Publication number: CN2379617Y
Application number: CN 98249052
Authority: CN
Inventors: 佟晓辉; 孙弘钧
Original assignee: 孙威
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2000-05-24
Anticipated expiration: 2008-11-25

Abstract

一种汽车燃料识别系统及点火提前角三维控制装置,主要由安装在油箱内的识别装置——辛烷值传感器;安装在仪表盘上的燃料品质显示仪表——辛烷值显示器;和点火控制组件三部分组成,其中所说的辛烷值传感器是一种电容式传感器,其外壳的一端装有正、负极板,另一端的腔室内装有印刷电路板和电子元件。本实用新型的传感器精度高,再现性强,在油箱上安装十分方便,可有效地防止发动机爆震,并为发动机使用不同油品时在各种不同转速、负荷、温度条件下选择最佳点火提前角。

Description

汽车燃料识别系统及点火提前角三维控制装置

本实用新型涉及发动机点火提前角控制装置。

对汽车发动机除了要求运行安全、可靠、耐久以外，节省燃料、增大动力、减少污染，即安全性、动力性、经济性和清洁性一直是发展和追求的目标。

点火提前角α是发动机运行中一个重要参数，它对发动机工作性能影响很大，实践证明：如果点火时刻适当，燃烧最大压力出现在上止点后10°～15°，此时发动机产生最大功率。在发动机气缸内的混合气，从点火到完全燃烧需要一定的时间(约千分之几秒)，为了使发动机发出最大功率，点火时刻不应在压缩行程终了，而应适当提前。

点火时刻是用点火提前角来表示的。点火提前角是指从火花塞电极间跳火开始，到活塞运行到上止点时的一段时间内曲轴所转过的角度。

如果点火过迟，在活塞到达上止点才点火，则活塞下行时混合气才燃烧，即燃烧是在体积增大的情况下进行，气缸中压力降低，发动机功率下降，同时由于炽热气体与气缸壁的接触面积增大，热损失增大，排气温度上升，导致发动机过热，油耗增大，尾气污染增加。

如果点火过早，则燃烧完全在压缩过程中进行，气缸内压力急剧上升，在活塞到达上止点前即达到最大压力，给上升的活塞一个很大的阻力，不仅使发动机功率下降，油耗增加，还会引起爆震(敲缸)和尾气污染。

影响最佳点火提前角的主要因素有：

1.发动机转速：

发动机转速越高，最佳点火角提前越大，这是因为发动机转速升高时，在同一时间内活塞移动距离大，曲轴相应转过的角度增大，如果混合气燃烧速率不变，则最佳点火提前角应接线性规律增长。但当转速继续升高时，由于混合气压力和温度的提高及扰流增强，会使燃烧速度也随之加快，因此当转速升高到一定程度时，最佳点火提前角虽然仍是随发动机转速的升高而增加，但增大的速度减慢，因此不是线性关系。

2.负荷：

在同一转速下，随着发动机负荷的增大，最佳点火提前角将逐渐减小，这是由于随着发动机负荷的增大(即节气门开度增大)，吸入气缸内的混合气增多且浓度加大、压缩行程终了时的压力和温度增高，残存废气量相对减少，使燃烧速度加快，因此最佳点火提前角随负荷增大而减小。

3.汽油辛烷值：

发动机爆震与汽油品质有密切关系，常用“辛烷值”(RON)来表示汽油的抗爆性能，也表示汽油的牌号，例如90^#车用汽油的辛烷值(RON)即为90。在使用低牌号汽油时应减小点火提前角以防止爆震，而使用高牌号汽油时应增大点火提前角。

4.空燃比：

对于一般汽油机来说，当空燃比A/F＝11.7左右时，所需点火提前角最小，这是因为此时的燃烧速度最快，因此，当混合气过稀和过浓时，由于燃烧速度变慢，都必须增大点火提前角。

5.进气压力：

进气压力减小，由于混合气雾化和扰流变坏，使燃烧速度变慢，点火提前角应增大，如在高原地区由于大气压力低，空气稀薄，应适当增大点火提前角。

6.冷却水温：

水温低时，为尽快暖机，应适当增大点火提前角；而当水温高时，为了减少NOx、HC的排放量应适当减小点火提前角。

7.其他：除上述因素外，影响点火提前角的因素还有发动机压缩比、燃烧室几何形状、运行中的积炭和密封情况以及同一缸火花塞的数量等。

另外运行中的怠速状态和减速或很低速时也都应适当调节点火提前角。

综上所述，对点火提前角影响较大的，应属发动机转速(n)、负荷(p)和燃料品质(汽油辛烷值)。在现有技术资料中唯独缺少汽油辛烷值对点火提前角的补偿措施，这是因为燃料识别系统还缺少简易可行的解决办法，恰恰为SW方法提供了应用条件。

现有技术防爆震控制原理：

1.爆震与点火时刻的关系：

点火提前角越大，燃烧的最大压力就越大，就越易产生爆震，实验证明，发动机发出最大扭矩的点火时刻是在开始产生爆震点火时刻的附近，而对于机械、普通电子式或微机控制式的点火时刻的控制，为了使其在最恶劣的条件下也不致产生爆震，其点火时刻均设定在爆震边缘范围以内，使其离开爆震界限并留有较大的余量。这样一来势必会降低发动机的效率，使发动机输出功率下降，油耗增加。

2.爆震控制系统：

利用爆震传感器检测爆震强度，理应在爆震前利用微机分析，自动减小点火提前角，使点火时刻保持在爆震边界线附近，以提高发动机功率，降低油耗，减少尾气排放污染，显然，不发生爆震时，爆震传感器不产生可用信号，而有信号时已经产生了爆震。所以在实际应用中，两条线是交错相叉的，也就是说不能防止爆震。

本实用新型的目的即在于针对上述现有技术存在的不足，包括爆震及点火控制系统中缺少燃料识别装置，以及用爆震传感器控制发动机爆震是在已经产生了时才有信号，实际上仍未防止爆震的产生等方面的问题，而提供一种汽车燃料识别系统及点火提前角三维控制装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种汽车燃料识别系统及点火提前角三维控制装置，主要由以下三部分组成：

一、安装在油箱(F)内的燃料识别装置——辛烷值传感器(R)及其信号变换器；

二、安装在仪表盘上的燃料品质显示仪表——辛烷值显示器(RON)；

三、点火控制组件(IAC)及软件；

所说的辛烷值传感器(R)主要由外壳(1)和正、负极板组成，外壳(1)的一端装有滤网(4)，内部装平行间距的正、负极板，在外壳(1)与正、负极板之间有绝缘架(6).其中心充填环氧树脂(7)，并设置有温度传感器(5)；外壳(1)的另一端有一腔室，其内部装有印刷电路板(8)和电子元器件(9)，该腔室端部设有端盖(10)，侧面设有出线口(11)。所说的正、负极板是环形片状的负电极(2)和正电极(3)，也可以是平板状的负电极(2′)和正电极(3′)。外壳(1)的外形是一个六角形体，并具有螺纹部分(12)。辛烷值传感器(R)在油箱(F)内位于油箱高度H的1/3H左右位置。

本实用新型具有以下优点和效果：

1.在汽车发动机点火控制系统中加入燃油品质及辛烷值识别装置可以有效地防止爆震并为发动机在各种不同负荷、转速、温度条件下选择最佳点火提前角。

2.由于传感器的精度高，再现性强，在油箱上的安装十分方便，对于已出厂汽车的改装和汽车制造厂配套既方便，其效果又特别明显。

附图的图面说明如下：

图1是本实用新型的组成示意图

图2a是在油箱上安装辛烷值传感器的位置的第一方案示意图

图2b是在油箱上安装辛烷值传感器的位置的第二方案示意图

图3a是燃料传感器的结构图

图3b是燃料传感器的外形图

图3c是另一种正、负极板的结构图

图4a是适用于已出厂汽车改装的装置示意图

图4b是适用于汽车制造厂配套的装置示意图

图5是信号变换电路

下面结合附图和实施例作进一步说明：

图1所示，本实用新型的汽车燃料识别系统及点火提前角三维控制装置，包括以下三部分：

1、安装在油箱内的燃料识别装置(辛烷值传感器)及其信号变换器。

2、安装在仪表盘上的燃料品质辛烷值显示器(或模拟/数字仪表)。

3、点火控制组件及软件。

图2a、2b所示在油箱F内安装辛烷值传感器R位置的两种方案，其中图2a所示辛烷值传感器R由油箱F的侧壁嵌入，而图2b所示辛烷值传感器R从油箱F的顶部插入。辛烷值传感器R均位于油箱高度H的1/3H左右位置。

图3a所示，辛烷值传感器R的结构，它主要由外壳1、负电极和正电极组成，其中外壳1的一端装有滤网4，内部装平行间距的正、负极板，图3a所示的正、负极板是环形片状的负电极2和正电极3。在外壳1与负电极2、正电极3之间有绝缘架6，其中心充填环氧树脂7，并设置有半导体温度传感器5，外壳1的另一端有一腔室，其内部装有印刷电路板8和电子元器件9，腔室端部设有密封的端盖10，侧面设有出线口11。

图3b所示，外壳1的外形是一个六角形体，并具有螺纹部分12，以便用扳手拧紧在油箱F的螺口上，密封圈13用来保持密封使油不会泄漏。

图3c所示是另一种正、负极板的结构图，它与图3a的不同之点在于正、负极板是平板状的负电极2′和正电极3′，它们之间均保持一定的平行间距，该辛烷值传感器的其它结构与图3a的基本相同。

图4a是适用于已出厂汽车改装的装置示意图

图4b是适用于汽车制造厂配套的装置示意图

图中符号：

R——辛烷值传感器

C/F——(电容/频率)信号变换器

RON——汽车仪表盘上的辛烷值显示器

ECU——发动机控制计算机

IAC——点火控制组件

图5所示是(电容/频率)信号变换器的电路图，其中的芯片IC可选用7555及其它同类元件。以IC选用7555芯片为例，1脚接电源负端V_SS，4.8脚接电源正端V_DD；2脚和6脚短接后与温度补偿电阻Rt、电阻R₂和传感器电容Cx接在一起；7脚与温度补偿电阻Rt和电阻R₁、R₂接在一起；电容器C₂的一端接在IC的5脚，另一端接电源负端V_SS；电容器C₁的一端接电源的正端V_DD，另一端接地；传感器电容Cx的另一端与电源的负端相接；电阻R₁的另一端也接在电源的正端V_DD。

Claims

1.一种汽车燃料识别系统及点火提前角三维控制装置，主要由以下三部分组成：

三、点火控制组件及软件；

其特征在于：所说的辛烷值传感器(R)主要由外壳(1)和正、负极板组成，外壳(1)的一端装有滤网(4)，内部装平行间距的正、负极板，在外壳(1)与正、负极板之间有绝缘架(6)，其中心充填环氧树脂(7)，并设置有温度传感器(5)；外壳(1)的另一端有一腔室，其内部装有印刷电路板(8)和电子元器件(9)，该腔室端部设有端盖(10)，侧面设有出线口(11)。

2.根据权利要求1所述的汽车燃料识别系统及点火提前角三维控制装置，其特征在于：所说的正、负极板是环形片状的负电极(2)和正电极(3)。

3.根据权利要求1所述的汽车燃料识别系统及点火提前角三维控制装置，其特征在于：所说的正、负极板是平板状的负电极(2′)和正电极(3′)。

4.根据权利要求1所述的汽车燃料识别系统及点火提前角三维控制装置，其特征在于：外壳(1)的外形是一个六角形体，并具有螺纹部分(12)。

5.根据权利要求1所述的汽车燃料识别系统及点火提前角三维控制装置，其特征在于：辛烷值传感器(R)在油箱(F)内位于油箱高度H的1/3H左右位置。