[发明专利]一种用于小型单缸四冲程汽油发动机的电子控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及发动机电子控制领域，特别是一种用于小型单缸四冲程汽油发动机的电子控制系统。

技术背景

小型汽油机由于具有体积小、结构紧凑、转速高等特点，被广泛应用于农林植保机械、园林机械、小型农机具、发电机组、建筑机械、舷外机械等。鉴于我国小型汽油机的产销量巨大，其能源消耗、排放污染等问题越来越受到重视，同时为了满足更高阶段的排放法规要求，开发配备具有更高控制精度的电子控制系统是行业的重要任务。采用电子控制技术，能使各个工况的点火提前角、喷油量控制、空燃比等达到最佳值，进而使发动机在不同工况下工作在最佳状态，使发动机的燃油消耗率和排放性能的提升。国内已申请的相关专利方面，有山东理工大学的小型汽油机电子燃油喷射控制系统(申请公布号：CN201110184060.X)、无锡伟世达电子科技有限公司的一种通用型汽油机转速控制方法及系统(申请公布号：CN201010260973.0)。这些专利虽然也是针对小型汽油机的控制系统，但是存在结构复杂、成本较高的问题。

发明内容

根据现有化油器式小型汽油机的不足，本发明要解决的问题是：根据发动机工作原理，用电子控制单元取代化油器。

本发明的技术方案为：以飞思卡尔MC9S12P128为主控制芯片，结合控制单缸机喷油点火专用芯片MC33812，设计发动机控制单元硬件电路；以时间为主线编写控制策略，包括用户管理、发动机管理、数据管理等。提供一整套小型汽油机电子控制系统，传感器包括霍尔式转速传感器(曲轴位置传感器)、机体温度传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、节气门位置传感器，执行器包括电感式点火器、电磁式喷油器、小型燃油泵、指示灯等，提供液晶触摸型显示屏作为监测、标定工具。

发动机电控系统是以控制单元(ECU)为核心，采用安装在不同部位的传感器获得与发动机运行状况和环境相关的信息，经过ECU内部程序的处理、计算和修正，获得执行器的控制参数，进而控制执行器做出相应的动作。利用曲轴位置及进气歧管压力判断发动机压缩上止点，利用机体温度传感器、进气温度传感器对喷油量进行修正，进行喷油量和点火提前角的精确控制，从而提高小型汽油机的动力性、经济性和排放性，满足更高阶段的排放法规要求，并附带有自诊断功能。

本发明的小型汽油机电子控制系统所具有的有益效果是：

(1)提供一整套小型汽油机电子控制系统，传感器包括机体温度传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、节气门位置传感器和霍尔式曲轴位置传感器，执行器包括电感式点火器、电磁式喷油器、小型燃油泵、指示灯等，提供液晶触摸型显示屏作为监测、标定工具，并附带有自诊断功能，能够精确控制各个工况下的喷油量和点火提前角，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性，满足更高阶段的排放法规要求。

(2)采用霍尔式曲轴位置传感器，配合11齿的信号盘，获取信号盘的齿边沿信号，并通过该边沿信号的时间差与旋转角度相结合，计算发动机转速；采用进气压力传感器与曲轴位置传感器相配合的方式，判断发动机的冲程，当曲轴到达上止点位置后，且连续3个进气压力信号处于递减状态，则可以判断发动机处于进气冲程。

(3)采用液晶触摸型显示屏作为发动机监测、标定工具，并且可以监测故障信息，具有携带方便、操作简便的优势。

通过传感器获取发动机运行所需的相关信息，并通过控制单元内部程序的计算，获取各个工况下最合适的喷油脉宽和点火提前角，提高发动机运行的稳定性，降低燃油消耗、减小排放污染。

本发明不仅可以提高小型单缸汽油机的整机性能，而且可以推广应用于多缸汽油机上。

附图说明

图1为本套小型汽油机电子控制系统的结构示意图；

图2为系统结构框图；

图3为电控单元的硬件结构框图；

图4为MC33812与主芯片的连接电路简图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，系统以168F型小型化油器式汽油机为对象，开发一套完整的电子控制系统。以小型汽油机为硬件基础，电子控制单元连接所有的传感器与执行器，油箱、油泵、滤清器、进油管、燃油压力调节器、回油管、喷油器共同组成了发动机的燃油回路。油箱内的汽油通过燃油泵经输油管并经过滤清器过滤后输送至喷油器位置，燃油压力调节器可以控制油管内压力为0.25MPa，当压力过高时则通过回油管泄压，多余汽油回到油箱。