一種內燃機電控共軌汽油噴射系統及其噴油控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種內燃機電控共軌汽油噴射系統，包括單片機、壓力傳感器、驅動電機、燃油泵、燃油泵輸出管、噴油嘴；所述驅動電機為直流無刷電機，連接驅動燃油泵；所述燃油泵經燃油泵輸出管連通到噴油嘴；所述壓力傳感器設置在燃油泵輸出管上、且與單片機連接；所述單片機連接控制驅動電機和噴油嘴。此外，還公開了上述內燃機電控共軌汽油噴射系統的噴油控制方法。本發明通過單片機實現燃油輸出壓力和噴油嘴開啟時間的實時調整，燃油噴射由燃油輸出壓力和噴油嘴開啟時間共同控制，具有調整精度高、調整速度快、電機耗能小、使用壽命長的優點，從而有效實現了節油減排。
【專利說明】
_種內燃機電控共軌汽油噴射系統及其噴油控制方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及汽油噴射技術領域，尤其涉及一種內燃機汽油噴射系統及其噴油控制方法。
【背景技術】
[0002]目前，摩托車發動機的汽油噴射主要由電動燃油栗的燃油輸出壓力控制。電動燃油栗結構如圖1所示，包括燃油箱1、燃油栗2、驅動電機、燃油栗輸出管3、調壓閥4、噴油嘴5、燃油回油管6。調壓閥4通常為機械結構，設置在燃油栗輸出管3上、且與燃油回油管6連通。燃油栗2的驅動電機為直流有刷電機，工作中其電壓不發生變化，為一設定的值，因此需要通過調壓閥4控制燃油的輸出壓力。這種機械式調壓閥的電動燃油栗存在著調壓精度不高、燃油栗電機功率浪費、回油管路復雜等缺陷。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種內燃機電控共軌汽油噴射系統，通過單片機控制燃油栗輸出壓力和噴油嘴的開啟時間，從而以較高的調整精度、較快的調整速度輸出噴油，以減小電機耗能、延長使用壽命，并有效實現節油減排。本發明的另一目的在于提供上述內燃機電控共軌汽油噴射系統的噴油控制方法。
[0004]本發明的目的通過以下技術方案予以實現:
[0005]本發明提供的一種內燃機電控共軌汽油噴射系統，包括單片機、壓力傳感器、驅動電機、燃油栗、燃油栗輸出管、噴油嘴;所述驅動電機為直流無刷電機，連接驅動燃油栗;所述燃油栗經燃油栗輸出管連通到噴油嘴;所述壓力傳感器設置在燃油栗輸出管上、且與單片機連接;所述單片機連接控制驅動電機和噴油嘴。
[0006]進一步地，本發明系統所述單片機包括以下組成模塊:
[0007]ADC模擬數字轉換模塊，用于接收所述壓力傳感器采集發送的模擬信號，并轉換為數字信號，而得到燃油輸出壓力數據；
[0008]油壓調整模塊，用于預設油壓調整加速度參數，并根據所述燃油輸出壓力數據選擇得到油壓調整加速度參數值；
[0009]PID控制模塊，用于根據所述油壓調整加速度參數值，計算得出所述驅動電機轉速輸出值；
[0010]DAC數字模擬轉換模塊，用于將所述驅動電機轉速輸出值轉換為模擬信號而發送給驅動電機；
[0011]定時器，用于根據所述油壓調整加速度參數值輸出PffM脈沖信號至所述噴油嘴；
[0012]所述壓力傳感器與ADC模擬數字轉換模塊連接;所述ADC模擬數字轉換模塊連接、油壓調整模塊、PID控制模塊、DAC數字模擬轉換模塊依次連接;所述油壓調整模塊還與定時器連接;所述DAC數字模擬轉換模塊、定時器分別連接到驅動電機、噴油嘴。
[0013]上述方案中，為進一步獲得合適的噴油量，本發明系統還包括發動機工況數據采集系統，所述單片機與發動機工況數據采集系統連接。所述發動機工況數據采集系統包括發動機轉速傳感器、油門移位傳感器、氧傳感器、溫度傳感器。本發明通過燃油輸出壓力和噴油嘴開啟時間對噴油進行共同控制，實現了較高的調整精度、較快的調整速度，同時結合對發動機工況的判斷，可以更好地控制燃油噴射量，從而也改善了發動機工況。
[0014]本發明系統應用于摩托車燃油噴射量的控制時，所述油門移位傳感器可具體采取如下措施:所述油門移位傳感器包括外殼、內膽、磁性材料、霍爾傳感器;所述外殼內設有移動槽;所述霍爾傳感器設置在外殼的外表面;所述內膽的下部具有孔道，所述磁性材料設置在內膽的孔道內；所述內膽設置在外殼的移動槽內、且可上下移動。進一步地，為穩定摩托車油門拉索的位置，所述油門移位傳感器還包括連接帽，所述連接帽其下部與外殼上端連接、其上部為限位孔套。連接帽連接在外殼的上端，油門拉索則經連接帽上的限位孔套穿過、與內膽的上部連接。
[0015]本發明的另一目的通過以下技術方案予以實現:
[0016]本發明提供的上述內燃機電控共軌汽油噴射系統的噴油控制方法，包括以下步驟:
[0017](I)所述壓力傳感器實時測量獲得燃油輸出壓力，并以模擬信號反饋至單片機;所述單片機通過AD轉換得到燃油輸出壓力數據；
[0018](2)所述單片機根據所述燃油輸出壓力數據，從預設的油壓調整加速度參數中選擇油壓調整加速度參數值，通過PID控制算法得到驅動電機轉速輸出值，經過DA轉換以模擬信號輸出給驅動電機以調整驅動電機的轉速；
[0019](3)所述驅動電機通過轉速的調整改變而調節控制燃油輸出壓力；
[0020](4)所述單片機向噴油嘴輸出PWM脈沖信號，根據油壓調整加速度參數值改變PWM脈沖信號的頻率和占空比以調整噴油嘴的開啟時間，結合步驟(3)得到的調節后的燃油輸出壓力，實現對噴油輸出的共同控制。
[0021]進一步地，本發明噴油控制方法所述步驟(2)中單片機還接收發動機工況數據采集系統采集的發動機轉速、油門移位、氧濃度、溫度而分析判斷發動機工況，結合所述燃油輸出壓力數據，從預設的油壓調整加速度參數中選擇油壓調整加速度參數值。
[0022]本發明具有以下有益效果:
[0023](I)本發明使用直流無刷電機，通過實時調整改變無刷電機的轉速而控制燃油輸出壓力，與現有技術有刷電機轉速恒定、只能通過機械調壓閥調壓相比，具有電機耗能小、使用壽命長的優點。
[0024](2)本發明通過單片機，對直流無刷電機轉速的調整改變而調節控制燃油輸出壓力，同時通過改變脈沖信號控制噴油嘴的開啟時間，從而實現燃油的噴射由燃油輸出壓力和噴油嘴開啟時間共同控制，調整精度高(誤差± 1kPa)、調整速度快(調整時間小于850毫秒)，從而有效實現節油減排。
[0025](3)本發明為由燃油輸出壓力和噴油嘴開啟時間共同調整燃油噴射的共軌系統，實現了噴油量在零到某值間可調，克服了傳統汽油噴射系統因噴油嘴最小開啟時間具有一定值、噴油量不能為零的不足。
[0026](4)本發明通過單片機，根據燃油輸出壓力數據，結合對發動機工況進行判斷，選擇合適的油壓調整加速度，更好地控制了燃油噴射量，從而改善了發動機工況。
【附圖說明】
[0027]下面將結合實施例和附圖對本發明作進一步的詳細描述:
[0028]圖1是現有技術電動燃油栗的結構示意圖；
[0029]圖2是本發明實施例的系統原理框圖；
[0030]圖3是本發明實施例中單片機的組成框圖；
[0031]圖4是本發明實施例中油門移位傳感器的結構示意圖；
[0032]圖5是本發明實施例中油門移位傳感器的外殼的結構示意圖；
[0033]圖6是本發明實施例中油門移位傳感器的內膽的結構示意圖(a:立體圖；b:剖視圖以及與磁性材料的裝配圖)；
[0034]圖7是本發明實施例中油門移位傳感器的連接帽的結構示意圖(a:立體圖；b:剖視圖)。
[0035]圖中:燃油箱1，燃油栗2，燃油栗輸出管3，調壓閥4，噴油嘴5，燃油回油管6，單片機7，ADC模擬數字轉換模塊71，油壓調整模塊72，PID控制算法模塊73，DAC數字模擬轉換模塊74，定時器75，壓力傳感器8，驅動電機9，發動機轉速傳感器10、油門移位傳感器11，外殼11_1，移動槽ΙΙ-la，內膽11-2，孔道ll-2a，磁性材料11-3，霍爾傳感器11-4，連接帽11-5，氧傳感器12、溫度傳感器13
【具體實施方式】
[0036]圖2?圖7所示為本發明一種內燃機電控共軌汽油噴射系統及其噴油控制方法的實施例，如圖2所示，包括發動機工況數據采集系統、單片機7、壓力傳感器8、驅動電機9、燃油栗2、燃油栗輸出管3、噴油嘴5。
[0037]發動機工況數據采集系統包括發動機轉速傳感器10、油門移位傳感器11、氧傳感器12、溫度傳感器13。驅動電機9為直流無刷電機，連接驅動燃油栗2。燃油栗2經燃油栗輸出管3連通到噴油嘴5。噴油嘴5為電磁閥噴嘴。
[0038]如圖3所示，單片機7包括以下組成模塊:
[0039]ADC模擬數字轉換模塊71，用于接收發動機工況數據采集系統、壓力傳感器8采集發送的模擬信號，并轉換為數字信號，而得到發動機工況數據和燃油輸出壓力數據；
[0040]油壓調整模塊72，用于預設10個油壓調整加速度參數，并根據發動機工況數據和燃油輸出壓力數據選擇得到油壓調整加速度參數值；
[0041]PID控制算法模塊73，用于根據油壓調整加速度參數值，計算得出驅動電機轉速輸出值；
[0042]DAC數字模擬轉換模塊74，用于將驅動電機轉速輸出值轉換為模擬信號而發送給驅動電機9;
[0043]定時器75，用于根據油壓調整加速度參數值輸出PffM脈沖信號至噴油嘴5;
[0044]發動機工況數據采集系統、壓力傳感器8與ADC模擬數字轉換模塊71連接;ADC模擬數字轉換模塊71、油壓調整模塊72、PID控制模塊73、DAC數字模擬轉換模塊74依次連接;油壓調整模塊72還與定時器75連接;DAC數字模擬轉換模塊74、定時器75分別連接到驅動電機
9、噴油嘴5。
[0045]本實施例內燃機電控共軌汽油噴射系統的噴油控制方法，其步驟如下:
[0046](I)設置在燃油栗輸出管3上的壓力傳感器8實時測量獲得燃油輸出壓力，并以模擬信號反饋至單片機7的ADC模擬數字轉換模塊71，通過AD轉換得到燃油輸出壓力數據；
[0047](2)單片機I的ADC模擬數字轉換模塊71接收發動機轉速傳感器10、油門移位傳感器11、氧傳感器12、溫度傳感器13的模擬信號并通過AD轉換為數字信號以分析判斷發動機工況，結合步驟(I)得到的燃油輸出壓力數據，通過油壓調整模塊72從10個預設的油壓調整加速度參數中選擇合適的油壓調整加速度參數值，通過PID控制算法模塊73得到驅動電機轉速輸出值，經過DAC數字模擬轉換模塊74轉換以模擬信號發送給驅動電機9的驅動芯片以調整驅動電機9的轉速；
[0048](3)驅動電機9通過轉速的調整改變，調節控制燃油輸出壓力；
[0049](4)單片機I的定時器75根據油壓調整加速度參數值改變脈沖信號的頻率和占空比而向噴油嘴輸出PWM脈沖信號，以調整噴油嘴5的開啟時間，結合步驟(3)得到的調節后的燃油輸出壓力，實現對噴油量的共同控制而獲得輸出合適的噴油量。
[0050]本實施例應用于摩托車燃油噴射量的控制時，油門移位傳感器如圖4所示，包括外殼11 -1、內膽11 -2、磁性材料11 -3、霍爾傳感器11 -4、連接帽11 -5。
[0051 ]如圖5所示，外殼11-1的上端開口、且具有螺紋結構，外殼11-1內設有移動槽11-la。霍爾傳感器11-4設置在外殼11-1外表面的中部。如圖6所示，內膽11-2的下部具有孔道ll-2a。磁性材料11-3為圓柱形，其兩個磁極位于兩端，磁性材料11-3設置在內膽11-2的孔道ll-2a內(見圖6b)。
[0052]如圖2所示，內膽11-2設置在外殼11-1的移動槽Il-1a內、且可上下移動。連接帽11-5其下部為螺紋結構、其上部為限位孔套(見圖7)。連接帽11-5通過其下部與外殼11-1的上端螺紋連接，油門拉索則經連接帽11-5上的限位孔套穿過、與內膽11-2的上部連接。
[0053]本實施例磁性材料11-3安裝在內膽11-2的孔道Il_2a里，可隨內膽11_2在外殼移動槽I 1-1a內上下移動。摩托車的油門拉索，一端與油門把手連接，另一端與內膽11-2的上部連接。當油門把手轉動時，內膽11-2在外殼移動槽I 1-1a內移動，使得磁性材料隨之發生位移。由于磁性材料與霍爾傳感器之間發生了相對位移，從而導致霍爾傳感器周圍的磁場發生了變化，改變了霍爾傳感器的輸出電壓。霍爾傳感器的輸出電壓大小隨磁性材料的位移而改變，即霍爾傳感器的輸出電壓能夠反映油門把手的運動狀況，并可將信號發送給ECU，經ECU分析處理可得到油門移位大小和速度，從而得知油門移位信息、以及駕駛員控制油門的意圖，更好地分析判斷發動機的運行工況。
【主權項】
1.一種內燃機電控共軌汽油噴射系統，其特征在于:包括單片機(7)、壓力傳感器(8)、驅動電機(9)、燃油栗(2)、燃油栗輸出管(3)、噴油嘴(5);所述驅動電機(9)為直流無刷電機，連接驅動燃油栗(2);所述燃油栗(2)經燃油栗輸出管(3)連通到噴油嘴(5);所述壓力傳感器(8)設置在燃油栗輸出管(3)上、且與單片機(7)連接;所述單片機(7)連接控制驅動電機(9)和噴油嘴(5)。2.根據權利要求1所述的內燃機電控共軌汽油噴射系統，其特征在于:所述單片機(7)包括以下組成模塊: ADC模擬數字轉換模塊(71)，用于接收所述壓力傳感器(8)采集發送的模擬信號，并轉換為數字信號，而得到燃油輸出壓力數據； 油壓調整模塊(72)，用于預設油壓調整加速度參數，并根據所述燃油輸出壓力數據選擇得到油壓調整加速度參數值； PID控制模塊(73)，用于根據所述油壓調整加速度參數值，計算得出所述驅動電機轉速輸出值； DAC數字模擬轉換模塊(74)，用于將所述驅動電機轉速輸出值轉換為模擬信號而發送給驅動電機(9); 定時器(75)，用于根據所述油壓調整加速度參數值輸出PWM脈沖信號至所述噴油嘴(5)； 所述壓力傳感器(8)與ADC模擬數字轉換模塊(71)連接;所述ADC模擬數字轉換模塊連接(71)、油壓調整模塊(72)、PID控制模塊(73)、DAC數字模擬轉換模塊(74)依次連接;所述油壓調整模塊(72)還與定時器(75)連接;所述DAC數字模擬轉換模塊(74)、定時器(75)分別連接到驅動電機(9)、噴油嘴(5)。3.根據權利要求1所述的內燃機電控共軌汽油噴射系統，其特征在于:還包括發動機工況數據采集系統，所述單片機(7)與發動機工況數據采集系統連接。4.根據權利要求3所述的內燃機電控共軌汽油噴射系統，其特征在于:所述發動機工況數據采集系統包括發動機轉速傳感器(1 )、油門移位傳感器(11 )、氧傳感器(12 )、溫度傳感器(13) ο5.根據權利要求4所述的內燃機電控共軌汽油噴射系統，其特征在于:所述油門移位傳感器(11)包括外殼(11-1)、內膽(11-2)、磁性材料(11-3)、霍爾傳感器(11-4);所述外殼(11-1)內設有移動槽(11-la);所述霍爾傳感器(11-4)設置在外殼(11-1)的外表面;所述內膽(11-2)的下部具有孔道(ll_2a)，所述磁性材料(11-3)設置在內膽(11-2)的孔道(ll-2a)內；所述內膽(11-2)設置在外殼(I)的移動槽(Il-1a)內、且可上下移動。6.根據權利要求5所述的內燃機電控共軌汽油噴射系統，其特征在于:所述油門移位傳感器(11)還包括連接帽(11-5)，所述連接帽(11-5)其下部與外殼(11-1)上端連接、其上部為限位孔套。7.權利要求1或2所述內燃機電控共軌汽油噴射系統的噴油控制方法，其特征在于包括以下步驟: (1)所述壓力傳感器(8)實時測量獲得燃油輸出壓力，并以模擬信號反饋至單片機(7);所述單片機(7)通過AD轉換得到燃油輸出壓力數據； (2)所述單片機(7)根據所述燃油輸出壓力數據，從預設的油壓調整加速度參數中選擇油壓調整加速度參數值，通過PID控制算法得到驅動電機轉速輸出值，經過DA轉換以模擬信號輸出給驅動電機(9)以調整驅動電機(9)的轉速； (3)所述驅動電機(9)通過轉速的調整改變而調節控制燃油輸出壓力； (4)所述單片機(7)向噴油嘴(5)輸出PWM脈沖信號，根據油壓調整加速度參數值改變PWM脈沖信號的頻率和占空比以調整噴油嘴(5)的開啟時間，結合步驟(3)得到的調節后的燃油輸出壓力，實現對噴油輸出的共同控制。8.根據權利要求7所述的內燃機電控共軌汽油噴射系統的噴油控制方法，其特征在于:所述系統還包括發動機工況數據采集系統，所述單片機(7)與發動機工況數據采集系統連接;所述步驟(2)中單片機(7)接收發動機工況數據采集系統采集的發動機轉速、油門移位、氧濃度、溫度而分析判斷發動機工況，結合所述燃油輸出壓力數據，從預設的油壓調整加速度參數中選擇油壓調整加速度參數值。
【文檔編號】F02M51/06GK105971753SQ201610549689
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月12日
【發明人】李智勇, 魏武學, 凌進
【申請人】廣州杰治文電子科技有限公司