專利名稱：發動機最佳工況控制方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及發動機領域，尤其是涉及一種發動機最佳工況控制方法及其裝置。
背景技術：
點火時刻對發動機性能影響很大，從火花塞點火到氣缸內大部分混合氣燃燒，并產生很高的爆發力需要一定的時間，雖然這段時間很短，但由于曲軸轉速很高，在這段時間內，曲軸轉過的角度還是很大的。若在壓縮上止點點火，則混合氣一面燃燒，活塞一面下移而使氣缸容積增大，這將導致燃燒壓力低，發動機功率也隨之減小。因此要在壓縮接近上止點點火，即點火提前，在火花塞點火時，曲軸曲拐位置與活塞位于壓縮上止點時曲軸曲拐位置之間的夾角稱為點火提前角。
發動機的最佳的點火提前角隨許多因素變化。為此，人們進行了長期的探索，提出了多種多樣的方案。現在廣泛使用的點火提前裝置分為模擬提前控制方式和數字提前控制方式兩種。模擬提前控制方式又可以分為機械提前控制和電子提前控制兩類。機械提前裝置。它利用了離心力的原理，主要由兩個離心重塊組成，并由曲軸或凸輪軸驅動。離心重塊和裝置中心用彈簧連接，利用彈簧力把離心重塊拉向中心，當轉速升高時，重塊在離心力的作用下向外側移動，從而改變點火時期。當轉速達到某一設定轉速時，離心重塊被擋塊擋住，不能進一步向外側移動，從而使點火時期恒定。電子提前裝置大都使用晶體管檢測發動機轉速，并控制點火提前時期。這種電控提前裝置能使點火和轉速成比例的變化。模擬提前控制不夠精細，不能在各個轉速都達到最佳化，因此，人們又研制出了數字提前控制裝置，數字提前控制方式能達到上述要求。這種提前控制方式使用計算機進行控制，各個轉速的最佳提前角信息在出廠前都預存在車用電腦芯片中。在發動機運轉時，利用脈沖線圈信號檢測出其轉速，然后從車用電腦芯片中查出該轉速的最佳點火提前角，按著最佳點火提前的數據切斷或接通初級電流。
還有人申請了名為電火花提前點火系統(申請號CN85101243)的專利，包括傳感器，用來產生一對表示最大提前角的位置信號；信號發生器，用來響應傳感器的輸出信號，在每個曲軸最大提前角度與其它曲軸轉角度之內產生一對不同電平的比較信號；控制電路，用來比較各對比較信號的電平，產生起始激勵位置信號與點火位置信號，分別決定內燃機點火線圈內激勵與點火的時間。控制電路在傳感器產生下一對位置信號中的前一個信號之前產生起始激勵位置信號，在最大提前角之內產生點火位置信號。該裝置的結構較為復雜，工作的穩定性不高，容易受到干擾。
發明內容
本發明主要是解決現有技術所存在的采用機械方式控制發動機工作存在的結構復雜，工作精度不高，易于磨損，工作性能不穩定等的技術問題；提供了一種設計合理，結構簡單，不存在機械磨損，工作精度高，穩定性好的發動機最佳工況控制方法及其裝置。
本發明還有一目的是解決現有技術所存在的信號的處理過程不夠合理，容易受到干擾，導致信號失真，而且整個裝置的造價成本較高等的技術問題；提供了一種信號的處理過程合理，不易受到干擾，并且成本較低的發動機最佳工況控制方法及其裝置。
本發明再有一目的是解決現有技術所存在的使用壽命短，無法及時對控制過程進行反饋調整等的技術問題；提供了一種使用壽命長，能夠及時通過反饋信號對發動機的工作過程進行調整的發動機最佳工況控制方法及其裝置。
本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的發動機最佳工況控制方法，其特征在于包括如下步驟a.信號采集在發動機工作過程中由曲軸傳感器產生對應于發動機四沖程的信號，通過信號采集單元采集上述信號；b.信號處理將采集到的信號分離成兩路信號，將其中的一路進行整形，另一路進行倒相整形，然后再將這兩路信號進行疊加；c.產生控制信號將疊加后的信號輸入單片機，通過單片機結合比較信號識別缸序，并由此控制點火提前量；d.控制提前點火由單片機根據缸序產生缸序控制信號，控制相應的點火線圈工作。
作為優選，單片機產生的缸序控制信號通過驅動放大和恒能控制后控制點火線圈工作。
作為優選，通過能量采樣單元采集反饋信號，并將反饋信號輸入至單片機進行反饋調整控制。
上述方法是通過下述裝置實現的發動機最佳工況控制裝置，包括與曲軸相連的曲軸傳感器，設置在各個汽缸內的點火線圈，其特征在于所述的曲軸傳感器與信號采集單元相連，信號采集單元與信號分離單元相連，所述的信號分離單元分別與整形單元和倒相整形單元相連，整形單元和倒相整形單元均連接在信號疊加單元上，所述的信號疊加單元與單片機相連，單片機通過缸序控制單元與點火線圈相連。
本發明省去了復雜的機械裝置，同時克服掉機械磨損、非線形、彈簧疲勞等因素引起的精度低，可靠性差的缺陷，使發動機工作在始終最佳工況。本發明可以根據發動機工作環境，不同工況及發動機的工作特性，電子系統硬件電路和計算機軟件進行綜合控制。包括應用特殊的硬件電路進行對原始信號的疊加、分離、鑒別等方法，將單路信號分解成雙路信號送計算機數學運算。查表等程控，保證實現發動機工作于最佳工況。
作為優選，所述的缸序控制單元與點火線圈之間連接有驅動放大單元和恒能控制單元。
作為優選，所述的缸序控制單元上連接有能量采樣單元，所述的能量采樣單元與單片機相連。將原來依靠阻容充放電閉合率近似控制火花能量法改為由電腦恒能控制確保低、中、高速全程恒定的火花能量，同時降低無用功率損耗和溫升。提高了產品壽命和可靠性。
作為優選，所述的單片機上連接有比較信號單元，在比較信號單元內預先存儲有比較信號。
作為優選，所述的單片機內設有中央處理單元，所述的中央處理單元與分別與比較信號單元、缸序控制單元和能量采樣單元相連。
因此，本發明具有如下優點1.設計合理，結構簡單，省去了復雜的機械裝置，同時克服掉機械磨損、非線形、彈簧疲勞等因素引起的精度低，可靠性差的缺陷；2.信號的處理過程合理，不易受到干擾，并且造價成本較低；3.可以根據發動機工作環境，不同工況及發動機的工作特性，電子系統硬件電路和計算機軟件進行綜合控制；4.使用壽命長，能夠及時通過反饋信號對發動機的工作過程進行調整。
附圖1是本發明的一種電結構框圖；附圖2是本發明的一種信號分解和疊加的電路結構圖；附圖3是本發明的一種缸序判別和點火控制的電路結構圖；附圖4是本發明的一種傳感器的結構示意圖；
附圖5是本發明的一種傳感器信號分解和疊加示意圖。
圖中1、2、3、4分別對應于發動機四沖程的信號，曲軸傳感器5、點火線圈6、信號采集單元7、信號分離單元8、整形單元91、倒相整形單元92、信號疊加單元10、單片機11、缸序控制單元12、點火線圈13、驅動放大單元14、恒能控制單元15、能量采樣單元16、比較信號單元17、中央處理單元18、汽缸19。
具體實施例方式
下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
實施例發動機最佳工況控制方法，包括如下步驟a.信號采集在發動機工作過程中由曲軸傳感器產生對應于發動機四沖程的信號，通過信號采集單元采集上述信號；b.信號處理將采集到的信號分離成兩路信號，將其中的一路進行整形，另一路進行倒相整形，然后再將這兩路信號進行疊加；c.產生控制信號將疊加后的信號輸入單片機，通過單片機結合比較信號識別缸序，并由此控制點火提前量；d.控制提前點火由單片機根據缸序產生缸序控制信號，控制相應的點火線圈工作。單片機產生的缸序控制信號通過驅動放大和恒能控制后控制點火線圈工作。通過能量采樣單元采集反饋信號，并將反饋信號輸入至單片機進行反饋調整控制。
如圖1所示，上述控制方法通過下述裝置實現發動機最佳工況控制裝置，包括與曲軸相連的曲軸傳感器5，設置在各個汽缸19內的點火線圈6。曲軸傳感器5與信號采集單元7相連，信號采集單元7與信號分離單元8相連，所述的信號分離單元8分別與整形單元91和倒相整形單元92相連，整形單元91和倒相整形單元92均連接在信號疊加單元10上，所述的信號疊加單元10與單片機11相連，單片機11通過缸序控制單元12與點火線圈13相連。缸序控制單元12與點火線圈13之間連接有驅動放大單元14和恒能控制單元15。缸序控制單元12上連接有能量采樣單元16，所述的能量采樣單元16與單片機11相連。單片機11上連接有比較信號單元17，在比較信號單元17內預先存儲有比較信號。單片機11內設有中央處理單元18，所述的中央處理單元18與分別與比較信號單元17、缸序控制單元12和能量采樣單元16相連。
如圖2所示，是本發明的信號采集和信號分離的兩路結構圖。通過本電路結構可以將通過如圖4所述的曲軸傳感器5所產生信號分解成兩個方波。通過如圖3的電路結構，將這兩個方波分別進行整形和倒相整形操作，并通過放大電路將信號放大，從而驅動點火線圈13工作。如圖5可以看出，將兩個方波進行疊加以后，其中有一個沖程的電路曲線是有所不同的，這樣，通過單片機就可以實現缸序辨別。
工作時，可以根據發動機工作環境，不同工況及發動機的工作特性，電子系統硬件電路和計算機軟件進行綜合控制。包括應用特殊的硬件電路進行對原始信號的疊加、分離、鑒別等方法，將單路信號分解成雙路信號送計算機數學運算。查表等程控，保證實現發動機工作于最佳工況。
本文中所描述的關于放大電路、能量采樣單元、信號采集單元等電路結構都是可以通過現有技術方便地實現的，本文不做贅述。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
盡管本文較多地使用了本1、2、3、4分別對應于發動機四沖程的信號，曲軸傳感器5、點火線圈6、信號采集單元7、信號分離單元8、整形單元91、倒相整形單元92、信號疊加單元10、單片機11、缸序控制單元12、點火線圈13、驅動放大單元14、恒能控制單元15、能量采樣單元16、比較信號單元17、中央處理單元18、汽缸19等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。
權利要求
1.一種發動機最佳工況控制方法，其特征在于包括如下步驟a.信號采集在發動機工作過程中由曲軸傳感器產生對應于發動機四沖程的信號，通過信號采集單元采集上述信號；b.信號處理將采集到的信號分離成兩路信號，將其中的一路進行整形，另一路進行倒相整形，然后再將這兩路信號進行疊加；c.產生控制信號將疊加后的信號輸入單片機，通過單片機結合比較信號識別缸序，并由此控制點火提前量；d.控制提前點火由單片機根據缸序產生缸序控制信號，控制相應的點火線圈工作。
2.根據權利要求1所述的發動機最佳工況控制方法，其特征在于單片機產生的缸序控制信號通過驅動放大和恒能控制后控制點火線圈工作。
3.根據權利要求2所述的發動機最佳工況控制方法，其特征在于通過能量采樣單元采集反饋信號，并將反饋信號輸入至單片機進行反饋調整控制。
4.一種發動機最佳工況控制裝置，包括與曲軸相連的曲軸傳感器(5)，設置在各個汽缸內的點火線圈(6)，其特征在于所述的曲軸傳感器(5)與信號采集單元(7)相連，信號采集單元(7)與信號分離單元(8)相連，所述的信號分離單元(8)分別與整形單元(91)和倒相整形單元(92)相連，整形單元(91)和倒相整形單元(92)均連接在信號疊加單元(10)上，所述的信號疊加單元(10)與單片機(11)相連，單片機(11)通過缸序控制單元(12)與點火線圈(13)相連。
5.根據權利要求4所述的發動機最佳工況控制裝置，其特征在于所述的缸序控制單元(12)與點火線圈(13)之間連接有驅動放大單元(14)和恒能控制單元(15)。
6.根據權利要求4或5所述的發動機最佳工況控制裝置，其特征在于所述的缸序控制單元(12)上連接有能量采樣單元(16)，所述的能量采樣單元(16)與單片機(11)相連。
7.根據權利要求4或5所述的發動機最佳工況控制裝置，其特征在于所述的單片機(11)上連接有比較信號單元(17)，在比較信號單元(17)內預先存儲有比較信號。
8.根據權利要求6所述的發動機最佳工況控制裝置，其特征在于所述的單片機(11)上連接有比較信號單元(17)，在比較信號單元(17)內預先存儲有比較信號。
9.根據權利要求4或5所述的發動機最佳工況控制裝置，其特征在于所述的單片機(11)內設有中央處理單元(18)，所述的中央處理單元(18)與分別與比較信號單元(17)、缸序控制單元(12)和能量采樣單元(16)相連。
10.根據權利要求6所述的發動機最佳工況控制裝置，其特征在于所述的單片機(11)內設有中央處理單元(18)，所述的中央處理單元(18)與分別與比較信號單元(17)、缸序控制單元(12)和能量采樣單元(16)相連。
全文摘要
本發明涉及一種發動機最佳工況控制方法及其裝置。包括如下步驟a.信號采集b.信號處理c.產生控制信號d.控制提前點火。該裝置包括與曲軸相連的曲軸傳感器，曲軸傳感器與信號采集單元相連，信號采集單元與信號分離單元相連，所述的信號分離單元分別與整形單元和倒相整形單元相連，整形單元和倒相整形單元均連接在信號疊加單元上，所述的信號疊加單元與單片機相連，單片機通過缸序控制單元與點火線圈相連。具有如下優點省去了復雜的機械裝置，克服掉機械磨損、彈簧疲勞等因素引起的精度低，可靠性差的缺陷；信號的處理過程合理，可以根據不同工況行綜合控制；使用壽命長，能夠及時通過反饋信號對發動機的工作過程進行調整。
文檔編號F02P5/15GK101029617SQ20061004967
公開日2007年9月5日 申請日期2006年3月2日 優先權日2006年3月2日
發明者黃金火, 黃濤, 黃浩 申請人:黃金火, 黃濤, 黃浩