專利名稱：節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制方法，屬于提高機(jī)動車發(fā)動機(jī) 混合氣空燃比的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前在確保發(fā)動機(jī)動力性能的前提下，為了降低發(fā)動機(jī)油耗量、改進(jìn)其燃油的經(jīng)濟(jì) 性、減少廢氣的排放量，對發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)做了各種技術(shù)改進(jìn)，以增加發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量， 使之燃油更加充分燃燒，提高發(fā)動機(jī)動力性等，并且取得了相應(yīng)的效果?，F(xiàn)有技術(shù)中對 發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的改進(jìn)在于1、對進(jìn)氣管變長度控制，以改善進(jìn)氣諧振性而提高充量 系數(shù)。2、改變發(fā)動機(jī)原有的進(jìn)氣管的形狀，使之進(jìn)氣氣流產(chǎn)生旋流，改善霧化。3、在 發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管上加裝風(fēng)扇，以微調(diào)進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣量，減少空濾器等進(jìn)氣結(jié)構(gòu)的阻力性， 使油氣混合充分。雖然以上改進(jìn)方法在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中不同程度的改變了發(fā)動機(jī)的進(jìn) 氣參數(shù)。上述裝置除了進(jìn)氣管變長度控制外，其它不能按發(fā)動機(jī)需氣量進(jìn)行實(shí)時(shí)的自動 調(diào)節(jié)控制，不能實(shí)現(xiàn)不同工況發(fā)動機(jī)最佳空燃比和真正提高燃油經(jīng)濟(jì)性和減少有害氣體 排放的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種依據(jù)控制器 內(nèi)預(yù)設(shè)的目標(biāo)空燃比值，根據(jù)發(fā)動機(jī)不同工況下的運(yùn)轉(zhuǎn)情況自動調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣 量，使混合比更逼近于最佳目標(biāo)空燃比值的節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控 制方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn) 氣量的控制方法，其特征在于依據(jù)控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的目標(biāo)空燃比值，采集節(jié)氣門位置傳 感器信號數(shù)據(jù)，利用噴油脈寬信號數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋修正，參考相關(guān)傳感器信號進(jìn)行修正補(bǔ) 償，通過微處理器的比例控制及計(jì)算分析處理，對不同工況發(fā)動機(jī)混合氣空燃比的需氣 量自動調(diào)節(jié)控制。
對不同工況發(fā)動機(jī)混合氣空燃比的需氣量自動調(diào)節(jié)控制采用進(jìn)氣量比例控制。 進(jìn)氣量比例控制是通過對風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比例控制實(shí)現(xiàn)?？刂破鲀?nèi)預(yù)設(shè)的目標(biāo)空燃比值是通過發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)，對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理并 存儲于控制器內(nèi)的脈譜數(shù)據(jù)。
控制器利用噴油脈寬信號數(shù)據(jù)對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量進(jìn)行反饋修正控制。
控制器包括微處理器、節(jié)氣門位置傳感器信號、噴油脈寬信號、氧傳感器信號、信 號調(diào)理電路、驅(qū)動控制電路及執(zhí)行器，節(jié)氣門位置傳感器信號、噴油脈寬信號和氧傳感 器信號通過信號調(diào)理電路與微處理器相連，微處理器通過驅(qū)動控制電路與執(zhí)行器相連。
控制器對氧傳感器的信號按模糊到精確的處理方法進(jìn)行了軟測量處理。
控制器對各傳感器信號和執(zhí)行器的時(shí)滯問題采取提前預(yù)測控制。
執(zhí)行器是由調(diào)速電機(jī)、扇葉組成的風(fēng)機(jī)和進(jìn)氣管總成。
工作原理
發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，ECU主要根據(jù)發(fā)動機(jī)相關(guān)傳感器和相關(guān)工況等狀態(tài)參數(shù)來計(jì)算 修正噴油量，以提高控制精度。但是發(fā)動機(jī)在不同工況下所需的進(jìn)氣量受自身?xiàng)l件下諸 多因素的干擾和影響，因此本發(fā)明采用獨(dú)立控制器，與發(fā)動機(jī)ECU并行工作，以調(diào)節(jié)修 正不同工況發(fā)動機(jī)的需氣量，使混合氣更逼近于最佳目標(biāo)空燃比值。
本發(fā)明依據(jù)控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的目標(biāo)空燃比值，以發(fā)動機(jī)節(jié)氣門位置傳感器信號為基本 條件，參考相關(guān)轉(zhuǎn)速傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、氧傳感 器等部分信號，判定發(fā)動機(jī)的運(yùn)行工況，發(fā)動機(jī)在不同工況下對空燃比的要求是不同的， 為保證發(fā)動機(jī)在不同工況下處于最佳的動力性能，控制器采集節(jié)氣門位置傳感器信號數(shù) 據(jù)，以噴油脈寬信號數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋修正，通過微處理器比例控制及計(jì)算分析比較判斷后， 計(jì)算出進(jìn)氣量的所需調(diào)節(jié)量，基于所需調(diào)節(jié)量計(jì)算出控制目標(biāo)的目標(biāo)值，基于此目標(biāo)值 驅(qū)動風(fēng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速工作，提高進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣量；同時(shí)控制過程中為提高響應(yīng)度控制 器對氧傳感器信號按模糊到精確的處理方法進(jìn)行了軟測量處理，即利用可測的氧傳感器 電壓信號推算出不可測的空燃比隸屬度集，在每個按隸屬度分級的等級中按中值平均法 推算出控制系數(shù)，控制的同時(shí)形成分隸屬度控制脈譜，只要確定査表?xiàng)l件所處的等級， 就可得到控制系數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；控制器為了解決各傳感器信號和執(zhí)行器的時(shí)滯問題， 利用氧傳感器信號電壓變化率判定狀態(tài)趨勢對執(zhí)行器進(jìn)行提前預(yù)測控制。從而使發(fā)動機(jī) 的混合氣更逼近于最佳目標(biāo)空燃比值，使其燃油充分燃燒，提高發(fā)動機(jī)的功率及扭矩， 同時(shí)也降低了有害氣體排放。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是設(shè)置與進(jìn)氣管總成內(nèi)風(fēng)機(jī)相連的控 制器，對不同工況發(fā)動機(jī)混合氣空燃比的需氣量自動調(diào)節(jié)控制，利用風(fēng)機(jī)的可調(diào)速原理，依據(jù)控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的目標(biāo)空燃比值，采集發(fā)動機(jī)節(jié)氣門位置傳感器信號數(shù)據(jù)，以噴油脈 寬信號數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋修正，通過微處理器的比例控制和計(jì)算分析比較判斷后，計(jì)算出進(jìn) 氣量的所需調(diào)節(jié)量，基于所需調(diào)節(jié)量計(jì)算出控制目標(biāo)的目標(biāo)值，基于此目標(biāo)值驅(qū)動風(fēng)機(jī) 按一定轉(zhuǎn)速工作，提高進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣量；同時(shí)控制過程中為提高響應(yīng)度控制器對氧傳 感器信號按模糊到精確的處理方法進(jìn)行了軟測量處理的實(shí)時(shí)調(diào)整；為了解決各傳感器信 號和執(zhí)行器的時(shí)滯問題，利用氧傳感器信號電壓變化率判定狀態(tài)趨勢對執(zhí)行器進(jìn)行提前 預(yù)測控制；從而使發(fā)動機(jī)的混合氣更逼近于最佳目標(biāo)空燃比值，使其燃油充分燃燒，提 高發(fā)動機(jī)的功率及扭矩，同時(shí)也降低了有害氣體排放。從而對發(fā)動機(jī)的混合氣進(jìn)行最優(yōu) 可控，使得進(jìn)氣充量系數(shù)可調(diào)，使發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒更充分、降低了燃燒溫度、提高了動 力性、減少了有害氣體的排放、油耗降低、真正實(shí)現(xiàn)了燃油經(jīng)濟(jì)性和減少有害氣體排放 的目的，環(huán)保節(jié)能。


' 圖1:發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管總成結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2:控制器電路原理框圖； 圖3:控制器電路原理圖。
圖1-3是本發(fā)明的最佳實(shí)施例。其中l(wèi)進(jìn)氣通道口 2空氣濾清器 3控制器 4氣流腔5風(fēng)機(jī)6風(fēng)機(jī)支架 7調(diào)速電機(jī)8扇葉 9氣流通道口 IO殼體；
圖3中Ul微處理器、U2存儲器、U3反相器、U4門電路、U5鎖相環(huán)、U6、 U8 運(yùn)算放大器、U7對數(shù)放大器、U9運(yùn)放器、Q1-Q2穩(wěn)壓三極管 MG調(diào)速電機(jī) 0P1-0P2 光電耦合器Rl-R22電阻 VR1 、VR2可調(diào)電阻 CI-C8電容 D1、D2穩(wěn)壓二極管。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖1-3對本發(fā)明的自動調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制方法做進(jìn)一步說明 如圖l所示進(jìn)氣管總成由進(jìn)氣通道口 1、空氣濾清器2、控制器3、氣流腔4、 風(fēng)機(jī)5、氣流通道口 9及殼體10組成；其中，風(fēng)機(jī)5由風(fēng)機(jī)支架6、調(diào)速電機(jī)7、扇 葉8組成；外界氣體經(jīng)進(jìn)氣通道口 l進(jìn)入空氣濾清器2，經(jīng)空氣濾清器2對所進(jìn)氣體進(jìn) 行凈化過濾后經(jīng)氣流腔4，通過氣流通道口9進(jìn)入發(fā)動機(jī)；控制器3與風(fēng)機(jī)4的調(diào)速電 機(jī)7相連接。
如圖2所示微處理器通過信號調(diào)理電路采集發(fā)動機(jī)節(jié)氣門位置傳感器信號、噴油 脈寬信號和氧傳感器信號數(shù)據(jù)，通過微處理器內(nèi)嵌的比例控制和計(jì)算方法的分析比較判 斷后，驅(qū)動控制電路控制執(zhí)行器，從而對風(fēng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速比例控制，因此進(jìn)氣量比例控制處于系統(tǒng)的可控狀態(tài)。
如圖3所示由微處理器U1及其外圍電路組成控制器，微處理器為單片機(jī)，內(nèi)嵌
比例控制及計(jì)算方法；根據(jù)發(fā)動機(jī)不同工況，依據(jù)控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的目標(biāo)空燃比值，采集 節(jié)氣門位置傳感器信號數(shù)據(jù)，以噴油脈寬信號數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋修正，通過微處理器比例控 制及計(jì)算的方法，參與控制參量計(jì)算，輸出目標(biāo)值，通過對風(fēng)機(jī)5的轉(zhuǎn)速比例控制進(jìn)行 進(jìn)氣比例控制。
微處理器U1的X1、 X2腳與晶體管Y1相連，并分別通過電容C1、 C2接地；微處 理器Ul的P62腳通過電阻R3與穩(wěn)壓管Ql的1腳連接，穩(wěn)壓晶體管Ql的3腳接地，2 腳與穩(wěn)壓晶體管Q2的1腳連接；穩(wěn)壓晶體管Q2的3腳接地，并通過穩(wěn)壓二極管Dl、 D2接高電平VCC， 2腳與電機(jī)MG的負(fù)極相連，MG的正極接高電平VCC。
由存儲器U2及其外圍電路組成數(shù)據(jù)存儲單元，對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。 存儲器U2的1、 2、 3、 4、 7腳接地，8腳接高電平VCC;存儲器U2的5、 6腳與微 處理器U1的P40、 P41相連，并分別通過電阻R1、 R2接高電平VCC。
由反相器U3和門電路U4及其外圍電路組成噴油信號脈沖鑒寬電路，輸入到微處理 器Ul的INTP3腳，參與控制參量計(jì)算。
反相器U3的1腳通過電阻R5連接VCC高電平，通過電容C4連接噴油信號，電容 C3和電阻R5串聯(lián)接在電容C4的一端和地之間；反相器U3的2腳連接門電路U4的1 腳。門電路M的2腳通過電阻R4接地，3腳連接光電耦合器0P1的第1腳；光電耦合 器0P1的2、 4腳接地，光電耦合器0P1的第3腳依次連接微處理器U1的INTP3腳。
由鎖相環(huán)U5及其外圍電路組成電源檢測電路，輸入到微處理器U1的P12腳，參與 控制參量計(jì)算。
鎖相環(huán)U5的4腳連接光電耦合器0P2的第4腳；鎖相環(huán)U5的6腳和7腳之間連接 有電容C5;鎖相環(huán)U5的9腳通過電阻R6連接電瓶電壓，9腳還通過電阻R7接地；鎖 相環(huán)U5的11腳通過電阻R8接地。光電耦合器0P2的1、 3腳接地，光電耦合器0P2 的第2腳連接微處理器Ul的P12腳。
由運(yùn)算放大器U6、對數(shù)放大器U7、運(yùn)算放大器U8、及其外圍電路組成氧傳感器信 號采集調(diào)理電路，氧傳感器信號經(jīng)運(yùn)算放大器U6對電流信號進(jìn)行10倍放大后輸入對數(shù) 放大器U7，經(jīng)對數(shù)放大器U7的10腳輸出后，經(jīng)運(yùn)算放大器U8進(jìn)行I-V變換為5-0V 電壓信號輸入到微處理器U1的P27腳，參與控制參量計(jì)算。
運(yùn)算放大器U6的2腳連接氧傳感器信號，通過電阻R9與6腳相連；運(yùn)算放大器U6的3腳與對數(shù)放大器U7的2腳相連，通過電阻R10與運(yùn)算放大器U6的6腳相連， 并通過電阻Rll連接VCC高電平。對數(shù)放大器U7的2腳通過電容C7與對數(shù)放大器U7 的7腳相連；對數(shù)放大器U7的6腳通過電阻R12、電容C6接地；對數(shù)放大器U7的15 腳通過電阻R13、可調(diào)電阻VR2接地；對數(shù)放大器U7的16腳通過電阻R14、可調(diào)電阻 VR1接VCC高電平；對數(shù)放大器U7的11腳接VCC高電平。對數(shù)放大器U7的10腳通過 電阻R15與運(yùn)算放大器U8的2腳相連，且通過電阻R16接地；運(yùn)算放大器U8的2腳通 過電阻R17與6腳相連；運(yùn)算放大器U8的6腳連接微處理器Ul的P27腳；運(yùn)算放大器 U8的3腳接地。
由運(yùn)放器U9及其外圍電路組成節(jié)氣門位置傳感器信號調(diào)理電路，經(jīng)運(yùn)放器U9對其 信號進(jìn)行放大后輸入到微處理器U1的P25腳，參與控制參量計(jì)算。
運(yùn)放器U6的2腳通過電阻R18連接傳感器信號，且通過電阻R20與運(yùn)放器U6的1 腳相連；3腳通過電阻R19接地；4腳接高電平VCC，并通過電容C8接地；運(yùn)放器U9 的1腳通過電阻R21與微處理器Ul的P25腳相連。
工作過程
發(fā)動機(jī)在運(yùn)行中，依據(jù)控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的目標(biāo)空燃比值，采集發(fā)動機(jī)節(jié)氣門位置傳感 器信號數(shù)據(jù)，以噴油脈寬信號數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋修正，通過微處理器的比例控制和計(jì)算分析 比較判斷后，計(jì)算出進(jìn)氣量的所需調(diào)節(jié)量，基于所需調(diào)節(jié)量計(jì)算出控制目標(biāo)的目標(biāo)值， 基于此目標(biāo)值驅(qū)動風(fēng)機(jī)按一定轉(zhuǎn)速工作，提高進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣量；同時(shí)控制過程中為提 高響應(yīng)度控制器對氧傳感器信號按模糊到精確的處理方法進(jìn)行了軟測量處理的實(shí)時(shí)調(diào) 整；為了解決各傳感器信號和執(zhí)行器的時(shí)滯問題，利用氧傳感器信號電壓變化率判定狀 態(tài)趨勢對執(zhí)行器進(jìn)行提前預(yù)測控制；從而使發(fā)動機(jī)的混合氣更逼近于最佳目標(biāo)空燃比 值，使其燃油充分燃燒，提高發(fā)動機(jī)的功率及扭矩，同時(shí)也降低了有害氣體的排放。
權(quán)利要求
1、節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制方法，其特征在于依據(jù)控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的目標(biāo)空燃比值，采集節(jié)氣門位置傳感器信號數(shù)據(jù)，利用噴油脈寬信號數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋修正，參考相關(guān)傳感器信號進(jìn)行修正補(bǔ)償，通過微處理器的比例控制及計(jì)算分析處理，對不同工況發(fā)動機(jī)混合氣空燃比的需氣量自動調(diào)節(jié)控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制方法，其 特征在于對不同工況發(fā)動機(jī)混合氣空燃比的需氣量自動調(diào)節(jié)控制采用進(jìn)氣量比例控 制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制方法，其 特征在于進(jìn)氣量比例控制是通過對風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比例控制實(shí)現(xiàn)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制方法，其 特征在于控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的目標(biāo)空燃比值是通過發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)，對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化 處理并存儲于控制器內(nèi)的脈譜數(shù)據(jù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制方法，其 特征在于控制器采集噴油脈寬信號數(shù)據(jù)對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量進(jìn)行反饋修正控制。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制方法，其 特征在于控制器包括微處理器、節(jié)氣門位置傳感器信號、噴油脈寬信號、氧傳感器信 號、信號調(diào)理電路、驅(qū)動控制電路及執(zhí)行器,節(jié)氣門位置傳感器信號、噴油脈寬信號和 氧傳感器信號通過信號調(diào)理電路與微處理器相連，微處理器通過驅(qū)動控制電路與執(zhí)行器 相連。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制方法，其 特征在于控制器對氧傳感器的信號按模糊到精確的處理方法進(jìn)行軟測量處理。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制方法， 其特征在于控制器對各傳感器信號和執(zhí)行器的時(shí)滯問題采取提前預(yù)測控制。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制方法，其 特征在于執(zhí)行器是由調(diào)速電機(jī)(7)、扇葉(8)組成的風(fēng)機(jī)(5)和進(jìn)氣管總成。
全文摘要
節(jié)氣門位置傳感器信號對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制方法，屬于提高機(jī)動車發(fā)動機(jī)混合氣空燃比的技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于依據(jù)控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的目標(biāo)空燃比值，控制器采集節(jié)氣門位置傳感器信號數(shù)據(jù)，利用噴油脈寬信號數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋修正，通過微處理器的比例控制及計(jì)算分析比較，對不同工況發(fā)動機(jī)混合氣空燃比的需氣量自動調(diào)節(jié)控制。對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的控制是通過對風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比例控制，實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)的混合氣進(jìn)行最優(yōu)可控，使得進(jìn)氣充量系數(shù)可調(diào)，使發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒更充分、降低了燃燒溫度、提高了動力性、減少了有害氣體的排放、油耗降低。以適應(yīng)燃油經(jīng)濟(jì)性和減少有害氣體排放的目的，環(huán)保節(jié)能。
文檔編號F02D41/26GK101418732SQ200710113188
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者宮春勇, 華 趙, 高小群 申請人:山東申普汽車控制技術(shù)有限公司