專利名稱：無傳感器微電腦控制汽油機排放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用微電腦對化油器式汽油機的有害氣體排放進行優(yōu)化控制，以達到減少有害氣體排放、節(jié)省汽油和提高動力的目的。
我國生產(chǎn)的汽油機通常都采用化油器來控制和調(diào)整空燃比，化油器的品質(zhì)直接影響汽油機的動力性，經(jīng)濟性，和有害氣體排放等性能。而我國目前生產(chǎn)的化油器不能根據(jù)發(fā)動機的運行工況隨機應(yīng)變，因而使汽油機的整體性能指標不高，特別是有害氣體排放十分嚴重，污染大氣環(huán)境。
本實用新型的目的就是在現(xiàn)有化油器式發(fā)動機的條件下，利用車載微電腦隨時檢測發(fā)動機的運行工況，對發(fā)動機的空燃比進行自尋優(yōu)化控制，使之永遠處于最佳運行狀態(tài)，以取得減少有害氣體排放、降低油耗、提高動力的效果。
一般的微電腦控制裝置都要用到數(shù)量不等的不同類型的傳感器來獲取信息。而我國的傳感器技術(shù)尚不過關(guān)，有效工作壽命不長，在汽車運行的惡劣環(huán)境下，使用壽命更短，工作不可靠，價格也比較貴，難于采用。本專利不采用專用傳感器，而從分電器取出點火脈沖，經(jīng)過整形作為轉(zhuǎn)速信號。用特制的節(jié)氣門位置開關(guān)取出節(jié)氣門開度作為負荷信號送入微電腦。用專門設(shè)計的數(shù)控電磁閥作為微電腦控制發(fā)動機輔助進氣的執(zhí)行機構(gòu)。微電腦根據(jù)實驗得出的數(shù)學模型開始作開環(huán)控制，然后自動調(diào)整到最佳狀態(tài)，保證燃料充份燃燒，發(fā)揮其最大效益。當外部環(huán)境變化時，微電腦又會隨時跟蹤這種變化，改變輔助進氣量，使其始終處于優(yōu)化運行狀態(tài)。
現(xiàn)結(jié)合說明書附圖對本實用新型作進一步詳細描述


圖1是微電腦控制裝置的總體框圖，該控制裝置有兩個輸入信號，即轉(zhuǎn)速信號和負荷信號。轉(zhuǎn)速信號取自分電器(5)，它由點火脈沖經(jīng)過整形電路(6)整形而來。而從節(jié)氣門位置開關(guān)(10)取出的節(jié)氣門開度(2)作為負荷信號。把這兩個信號送到微電腦控制裝置(8)進行優(yōu)化處理。微電腦優(yōu)化控制的數(shù)學模型是以減少有害氣體排放提高動力作為目標函數(shù)，它控制加到發(fā)動機(3)的輔助進氣量，使發(fā)動機在最佳空燃比下運行?？刂戚o助進氣量的執(zhí)行機構(gòu)是數(shù)控電磁閥(9)，與它相聯(lián)的有兩個管子，一個為進氣管(11)，另一個為出氣管(12)。出氣管的另一端接到化油器(1)的輔助進氣孔上，而進氣管的另一端接到活性碳缸(7)的出口接頭。來自曲軸箱(4)的廢氣經(jīng)過單向閥送到活性碳缸的入口接頭上。新鮮空氣也經(jīng)過通風擋板(14)和濾清介質(zhì)(15)加到活性碳缸的底端，將活性碳(16)所吸附的汽油蒸氣脫附，并形成汽油蒸氣和空氣的混合氣，由軟管送到數(shù)控電磁閥作數(shù)量上的調(diào)節(jié)，然后回送到發(fā)動機化油器的輔助進氣孔上，活性碳缸用固定支架(13)安置在汽車前部通風良好的部位。
控制裝置的主體為微電腦，它是一種一次編程型(即OTP型)的八位單片微型計算機，其最大特點是其內(nèi)容一般不能被非法讀出，以達到軟件保密的效果，精心設(shè)計的軟件使其具有自尋優(yōu)化控制和自學習的功能，保證發(fā)動機始終工作在最佳狀態(tài)。為了提高其抗干擾能力和避免死機，在其RST端點應(yīng)接入電源監(jiān)控電路。
節(jié)氣門位置開關(guān)是由開關(guān)體與彈性移動臂組成，開關(guān)體是一個圓弧狀的絕緣體，上面嵌有九個均勻分布又互相隔離的導電觸點。彈性移動臂固定在節(jié)氣門的軸上，電氣上接地(即搭鐵)。腳踩油門時，移動臂在開關(guān)體的觸點上滑動，開關(guān)體的九個觸點通過九根導線接到微電腦的輸入輸出口上，第一個觸點的信號送到P3口的TO端，其余八個觸點的信號直接加到P1口，微電腦因而獲得負荷信息。從分電器取出點火脈沖經(jīng)過整形加到微電腦的外部中斷輸入端。微電腦的內(nèi)部定時器可測算出點火脈沖的周期，經(jīng)過換算可獲得發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信息。
由于該控制裝置的輸入信號取自點火脈沖，汽車的電火花干擾與其同步，對控制裝置不會產(chǎn)生巨大影響，因而可直接利用汽車蓄電池供電，簡化了電路的設(shè)計，提高了工作的可靠性。
圖2是硬件電路的組成框圖，來自分電器的點火脈沖信號VR經(jīng)過無源濾波整形網(wǎng)絡(luò)衰減整形后，送到反相器倒相放大，得到一個負極性脈沖加到微電腦的外部中斷輸入端，迫使微電腦中斷現(xiàn)行的工作對點火脈沖進行檢測。節(jié)氣門位置開關(guān)第一個觸點的信號加到P3口的TO端，其余八個觸點的信號直接送到P1口。微電腦輸出的控制信號經(jīng)反相器倒相由驅(qū)動模塊送到數(shù)控電磁閥(即VC信號)，控制發(fā)動機的輔助進氣量。輔助進氣量加得是否合適可從點火脈沖周期的變化檢測得出來，從而可實現(xiàn)自尋優(yōu)化控制和自學習功能。
圖3是無源濾波整形網(wǎng)絡(luò)的電路圖，它首先對來自分電器的點火脈沖進行衰減，然后積分以平滑點火脈沖的波動。反向連接的二極管起保護作用，防止反相器被點火脈沖的反沖擊穿。只要電路參數(shù)選擇得當，它就能把點火脈沖整形成合乎要求的正極性矩形脈沖，由反相器輸出。
圖4是數(shù)控電磁閥的兩種常用的結(jié)構(gòu)圖，它由四個有獨立磁路的電磁開關(guān)組成，每個開關(guān)控制一個孔徑，孔徑的大小比例為8∶4∶2∶1，孔徑的大小尺寸由化油器的輔助進氣孔決定，把輔助進氣孔的截面分成若干等份，按比例分配給各個開關(guān)。圖4a是一字形排列孔徑位置的結(jié)構(gòu)圖，圖4b是圓形排列孔徑位置的結(jié)構(gòu)圖。內(nèi)含電磁開關(guān)的數(shù)量根據(jù)控制精度要求而定。
圖5是活性碳缸結(jié)構(gòu)示意圖，整個活性碳缸固定在支架上，來自曲軸箱的廢氣由管子送到入口接頭，新鮮空氣由下部的擋風板經(jīng)過濾清介質(zhì)進入活性碳內(nèi)，使活性碳原來吸附的廢氣脫附成汽油蒸氣并與其混合成混合氣，再通過出口接頭由軟管送到數(shù)控電磁閥。為了保證發(fā)動機的正常工作，活性碳缸廢氣輸入口的孔徑應(yīng)小于輸出口孔徑的十分之一。
圖6是節(jié)氣門位置開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖。圖6-1是適用于輕型汽車節(jié)氣門位置開關(guān)的結(jié)構(gòu)，圖6-1a是其正視圖，圖6-1b是其剖視圖；圖6-2是適用于重型汽車節(jié)氣門位置開關(guān)的結(jié)構(gòu)，圖6-2a是其正視圖，圖6-2b是其剖視圖。不同的發(fā)動機由于結(jié)構(gòu)不同而有不同的節(jié)氣門位置開關(guān)，但基本部分是一樣的，只是外形不同尺寸不同而已。為了保證微電腦的正常檢測，開關(guān)體各觸點間的間隙應(yīng)不大于1mm。
權(quán)利要求1.一種無傳感器微電腦控制汽油機排放裝置是由節(jié)氣門位置開關(guān)、數(shù)控電磁閥、點火脈沖整形電路、微電腦控制器、活性碳缸組成，其特征在于點火脈沖經(jīng)過整形電路把來自發(fā)動機分電器的點火脈沖送到微電腦的中斷輸入端，微電腦的輸出信號控制數(shù)控電磁閥的輸出，從發(fā)動機曲軸箱取出的廢氣經(jīng)過活性碳缸與新鮮空氣混合送到數(shù)控電磁閥的輸入端，而從節(jié)氣門位置開關(guān)取得的信號加到微電腦的I/O口上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傳感器微電腦控制汽油機排放裝置，其特征在于節(jié)氣門位置開關(guān)是由開關(guān)體和彈性移動臂組成，開關(guān)體為一個圓弧狀的絕緣體，在其夾角不超過90度的區(qū)間內(nèi)嵌有九個均勻分布且互相隔離的導電觸點，觸點之間的間隔不大于1mm，而彈性移動臂固定于節(jié)氣門的軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傳感器微電腦控制汽油機排放裝置，其特征在于數(shù)控電磁閥是由四個有獨立磁路的電磁開關(guān)組成，每個開關(guān)控制一個孔徑，孔徑大小比例為8∶4∶2∶1，它們可以一字形排列，也可以圓形排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述無傳感器微電腦控制汽油機排放裝置，其特征在于數(shù)控電磁閥的輸出端與化油器的輔助進氣孔相連，輸入端與活性碳缸的輸出端相連，活性碳缸的輸入端通過管子接到曲軸箱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傳感器微電腦控制汽油機排放裝置，其特征在于活性碳缸廢氣輸入口的孔徑應(yīng)小于其輸出口孔徑的十分之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傳感器微電腦控制汽油機排放裝置，其特征在于微電腦是一種一次編程型八位單片微型計算機，經(jīng)過整形的點火脈沖加到它的外部中斷輸入端，節(jié)氣門位置開關(guān)第一個觸點的信號加到P3口的TO端，其余八個觸點的信號直接送到P1口。
專利摘要一種無傳感器微電腦控制汽油機排放裝置，主要由數(shù)控電磁閥、節(jié)氣門位置開關(guān)和微電腦控制器等三部分組成，不用傳感器，利用點火脈沖經(jīng)過整形作為轉(zhuǎn)速信號，利用特制的節(jié)氣門位置開關(guān)取得負荷信息。用微電腦隨時檢測發(fā)動機的工況，用數(shù)控電磁閥作為控制化油器的輔助進氣的執(zhí)行機構(gòu)，適時適量地加入輔助進氣，使發(fā)動機始終處于優(yōu)化運行狀態(tài)，從而達到減少排放、節(jié)省汽油、提高動力的目的。
文檔編號F02D45/00GK2353902SQ98231208
公開日1999年12月15日 申請日期1998年8月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月17日
發(fā)明者曾維誠 申請人:曾維誠