一种发动机管理系统的制作方法

专利名称：一种发动机管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机的发动机管理系统。特别地，本发明旨在提供一种系统，其允许操作者在掌上电脑和发动机控制系统之间传送发动机管理数据，并在掌上电脑和外部计算机之间传送发动机管理文件。作为一个例子，根据本发明一个实施例的系统能使操作者无论是在发动机不运转还是在预定环境下运转的情况下，通过改变调整控制值能调整发动机的运转，这种改变代表对基于发动机控制性能图(map)的基本发动机控制值的修改。更特别地，本发明使经改造的车辆的司机在骑车或开车的状态下，能够产生用来校正基本发动机控制性能图的调整控制性能图，如点火定时和燃料供应。
一般认为内燃机的性能依赖于许多因素，包括工作循环(如两冲程、四冲程、奥托、狄塞尔或汪克尔)，燃烧室的数目和设计，点火和燃料供应系统的选择和控制以及发动机运转的周围条件。
燃烧室设计选择的例子被认为包括选择一个压缩比和选择与每个燃烧室相连的进气及排气阀的数目。一般认为，在发动机制造完成后，不能为了调整发动机运转而改变这些选择。
就点火系统而言，已知有断闭点系统和电子点火系统。一般认为，这些已知的系统提供基于发动机一个运转特性如旋转速度和负载的火花定时。就断闭点系统而言，一般认为通常使用离心偏移重量机械地检测发动机的速度，通常还采用进气岐管(intake manifold)真空来检测发动机负载。就电子点火系统而言，一般认为发动机速度可以用与曲轴的旋转相联系的角运动传感器检测出来，而发动机负载通常可以通过例如节流阀门位置传感器的输出检测出来。不论那种情况，基于这些用于发动机给定运转状态的已知系统，火花定时被认为是固定不变的。
就燃料供应系统而言，已知有化油器和燃料喷射系统。一般认为这些已知的系统根据允许进入发动机的空气的数量，即根据操作者设定的节流阀门的位置提供一定数量的燃料，如汽油。就化油器来说，一般认为燃料是通过一种喷嘴(已知为“喷口”)系统来供应的。作为化油器操作的例子，一般认为，慢速喷口可在发动机慢速(idlingspeed)运转时沿下行流方向向节流阀提供燃料，且可通过一个加速器泵推进燃料供应，以便将发动机速度快速提上去。一般认为，必须分解大多数化油器，且必须安装不同尺寸的喷口或泵才能改变燃料供应量。然而，这是一项费力的过程，而且经常被认为只能在发动机不运转时进行。
一般认为，能够被电子操控的已知燃料喷射系统可以喷射数量经过精确计量的燃料进入吸入系统，或者直接进入燃烧汽缸。燃料数量被认为由控制器基于发动机状态和已知作为“性能图”或“查寻表”的数据表来决定。一般认为性能图包括对应每一个(至少一个)独立变量(即发动机状态的一个特性)的可能的值和设定点的集合，这些变量能够通过与控制器相连的传感器来测量，还包括对应一个非独立变量控制功能，如燃料数量的相应控制值的集合。
通常，性能图在工厂中由发动机制造商来设定，并永久地设置在发动机控制单元内。目前，对于上路的车辆，这被认为是为了遵守排气污染法规的要求。然而，一般认为，即便法律上不要求，也有许多原因使制造商禁止发动机操作者修改性能图，如制造商确信他们的性能图提供了最佳的发动机性能，制造商担心发动机操作者设定不合适的控制值可能会对发动机造成损坏，或者制造商假定发动机操作者可能不具备足够的技能来对性能图进行恰当的修改。然而，一般认为，制造商在他们自己规定的一组条件下已使他们的性能图达到最优，而在多数情况下，这些条件与发动机实际运转的条件并不符合。因此，厂家性能图被认为是限制了，而不是优化了发动机的性能。
更进一步说，象空气温度、海拔和大气压力等环境条件也会影响发动机的性能。这些条件一般会影响发动机的整个运转范围。就燃料喷射来说，已知可以通过为发动机的每个运转状态计算一个调整值来补偿这些条件。
这样，一般认为发动机的性能实质上依赖于在周围环境条件下燃烧是如何完成的。空气和汽油的化学计量配比为14.7∶1。然而，一般认为，从10∶1到20∶1的比率都能燃烧，通常希望调整空气一燃料比来实现特定的发动机性能(如一定水平的功率输出，燃料更节省或减少排放)。同理，还希望调整点火定时，通常通过在活塞到达压缩冲程的上死点之前根据曲柄旋转角度来测量，以便实现特定的发动机性能(如，最低的燃料消耗或减少排放)。
一般认为，已知点火定时系统和燃料供应系统的一个缺点是，发动机的操作受限于由这些系统提供者所设定的固定控制。另一个缺点是，对这些已知系统任何可能的调整都要求一个技术人员重新配置该系统的一个或更多组件，或者拆卸该系统，安装替代组件，再重新组装系统。因此，这些已知系统的又一个缺点是，当在预定的环境下连续操纵发动机时，这些调整既不有效也不充分。这些已知系统的再一个缺点是这些调整的效果不能直接比较。
相信有必要克服已知点火和燃料供应系统的上述缺陷。

发明内容
本发明提供一种用于内燃机的发动机管理系统。该发动机管理系统包括一个用于计算发动机运转控制值的发动机控制系统，一个相对于发动机控制系统可移动的掌上电脑，以及一个同该掌上电脑通信的外部计算机。发动机运转控制值适合于被提供给内燃机以改变发动机的性能。掌上电脑的高度、宽度和厚度不大于约6英寸×约4英寸×约1英寸。该掌上电脑运行一套发动机管理软件工具(tool)，用来将发动机管理数据传送到发动机控制系统。外部计算机用来把发动机管理软件工具和发动机管理文件下载到掌上电脑，并从掌上电脑上载发动机管理文件。


下面的附图加入并成为说明书的一部分，其包括本发明的一个或多个实施例，同上面给出的概括说明以及下面给出的具体说明一起根据本发明的最佳实施方式共同解释本发明的原理。
图1是用于调整发动机运转的系统的一个实施例的示意图；图2是根据第一实施例的仪表板的平面图；图3是根据第二实施例的带有缩进安装的掌上电脑的仪表板的平面图；图4是说明图3所示仪表板的透视图，其中掌上电脑处于脱离状态；图5是根据一个用于调整发动机运转的发动机管理软件工具的实施例说明调整发动机性能的方法的流程图。
具体实施例方式
本发明所使用的术语“调整”、“组”、“性能图调整定义”以及“性能图组”都有其特定的含义。术语“调整”是指改变一个或多个设定点的值。该改变的值可能是正也可能是负，可以是一个最初设定点或选定增量的函数。术语“组”是指由调整行为一致地作用的设定点的集合或包。一个组能由“性能图调整定义”来定义。例如，一个性能图调整定义能够分配打包(parcel)一个发动机控制性能图，以便产成一组位于独立变量(如检测到的发动机运转特性)的选择范围内的设定点。术语“性能图组”是指单个发动机控制性能图或多个相关的发动机控制性能图的集合，例如，一个性能图组可以只包括一个点火定时性能图，或者，也能包括一个点火定时性能图和一个燃料供应性能图。
参照图1，一个发动机管理系统10包括一个位于外部计算机130内的发动机管理文件库。这些发动机管理文件能够通过掌上电脑120提供给发动机控制系统，并可被用于调整发动机的性能。该发动机管理系统10包括与一个或多个输入或输出设备(如，传感器或致动器)耦接(如通过导线或无线)的发动机控制单元20。发动机控制单元20可包括一个处理器，该处理器使用编码指令来处理电子输入信号并提供电子输出信号。根据一个实施例，将发动机控制单元20同其它各种部件用导线电连接起来，下面将对此做详细描述。发动机控制单元20的外壳20a和其它部件能够以一种已知的方式相对于车辆底盘(未显示)，如摩托车车架电子地接地。发动机控制单元20的电连接包括两个安装在外壳20a上的插座(未显示)，用来在导线保护套管(未显示)末端接收相应的直角插头(未显示)。当然，任何数量的插座和任何数量的插头在任何组合和配置下，都可与外壳20a或导线保护套管相连。
发动机控制单元20可装配在操作者的座位下(未显示)。该发动机控制单元20可以有枢轴地安装，以便提高电子连接和点火线圈30的可维护性，可将该点火线圈30安装在发动机控制单元20的下面。发动机控制单元可以绕轴转动也便于从气压传感器22排放污染物，而气压传感器22也能集成在发动机控制单元20的外壳20a内。点火线圈30和气压传感器22的功能以及它们同发动机控制单元20的关系将在后面详细说明。另外，点火线圈30和气压传感器22中任何一个或两者都可以装配在发动机控制单元20之外。
根据一个实施例，发动机控制单元20能够提供单个发动机运转控制值，即，用来调整单个发动机控制，如点火定时。然而，根据另一个实施例，如图中所示，该发动机控制单元20能提供多个发动机运转控制值，即，用来调整多个发动机控制，如燃料数量和点火定时。
发动机控制单元20电连接到燃料供应模块40。该燃料供应模块40可以包含至少一个可装配在节流阀主体40a上的燃料喷嘴42，该节流阀本体40a从燃料入口(未显示)一直延伸到燃料出口(未显示)。一个蝶形阀(未显示)设置于节流阀本体40a中进口和出口之间，可以在阻止燃料流过节流阀本体40a的第一状态和允许燃料流过节流阀本体40a的第二状态之间绕轴(未显示)转动。一个致动器凸轮(未显示)连接到该蝶形阀上，用于抵抗回动弹簧，如扭簧(未显示)的偏压，使蝶形阀绕轴从第一状态向第二状态转动。致动器凸轮可通过一个节流阀钢索(未显示)连接到能由操作者控制的节流阀门控制元件(未显示)。一个节流阀门位置传感器44也被连到蝶形阀上，用来在蝶形阀绕轴旋转时测量蝶形阀的角度位置，对此后面将做更为详细的描述。
在二冲程发动机内，燃料喷嘴42被定向以能够从节流阀本体40a内向进气口(未显示)喷射精确数量的燃料，而对于四冲程发动机则通过提升阀口(未显示)喷射。对于具有多个进气阀(未显示)的四冲程发动机设计，每个喷嘴42都能被定向以通过各自的阀门开口喷射燃料。
燃料供应模块40还可包含一个进气温度传感器46，其例如可以通过节气门段40a的侧壁安装，并位于蝶形阀的上游。进气温度传感器46的功能和与发动机控制单元20的关系将在后面详细说明。
燃料供应模块40与发动机控制单元20合作一起拥有许多优点，包括可以进行电子调控而不必移除、拆卸、重新组装以及重新安装。另一个优点是可以在发动机运转时进行电子调控。再一个优点是可以分别控制由性能图调整定义规定的不同组设定点，这将在后面详细说明。还有另一个优点是燃料喷嘴42可以被编程以补偿周围环境的变化，如，气压或气温的变化。根据发动机管理系统10的各实施例，有可能补偿电压的变化以启动燃料喷嘴42，并且使用λ传感器也能补偿燃料喷嘴42的磨损和老化。
电子操控的燃料泵50具有一个用来接收燃油箱60中燃料的低压燃料入口52，和一个能把加压过的燃料传送给燃料喷嘴42的高压燃料出口54。燃料泵50电连接到发动机控制单元20，其可能是变容式泵，也可能是动力式泵。压力调节器70可以连接到高压燃料出口54，用以调整供给燃料喷嘴42的燃料的压力。通过把一部分高压燃料料送回燃油箱60，该压力调节器70能够释放过大的压力。油泵50可以安放在任何允许的地方，如，可安装在发动机100的外面。
燃料过滤器(未显示)也是有用的，其可作为单独部件安装在燃料供应路线的任何位置，或者也可以被集成在燃油箱60、油泵50、燃料喷嘴42或压力调节器70之内。
再参照图2-4，发动机控制单元20电连接到例如摩托车操作者容易看到的仪表板80上。该仪表板80可包括至少一个用于控制提供给发动机控制单元20的调整信号的开关，还可包括至少一个用于把发动机控制单元20提供的信息传送给操作者的显示设备82。如图2-4中所示，仪表板80可包括一个性能图组选择开关84，至少一个微调(trim)+/-调整开关86(例如图2-4所示的一个微调+按钮86a和一个分开的微调-按钮86b)，一个调整消除开关88和一个通/断开关90。调整消除开关88控制使发动机控制单元20执行两个功能的调整消除信号。在调整消除开关88的“开”位置，发动机控制单元20计算等于由调整控制参数值修改过的基本发动机控制参数值的发动机运转控制值，且发动机控制单元20处理调整信号(被至少一个微调+/-调整开关86所控制)以及调整消除信号(被调整消除开关88所控制)。在调整消除开关88的“关”位置，发动机控制单元20计算仅等于基本控制发动机的发动机运转控制值，而忽略调整信号(被至少一个微调+/-调整开关86所控制)以及调整消除信号(被调整消除开关88所控制)。通/断开关90接通或断开通往装置10所有部件的电流。例如，通/断开关90能够将发动机控制单元20同电池34和交流发电机(即，定子36和转子38)断开。显示设备82可为任何模拟或数字设备，其能够显示字母数字字符或图象画面。如图2-4所示，显示设备82可包括三个“智能”灯82a、82b、82c。下面将详细描述仪表板80上的开关84、86、88、90和显示设备82的功能以及它们与发动机控制单元20的关系。
仪表板80安装到操作者能够按人类工程学操纵开关84、86、88、90并容易看到显示设备82的地方。例如，就摩托车而言，仪表板80可以安装到车把200上，例如可装在靠近左手柄202的位置。当然，仪表板80也可以安装在当驾驶摩托车时容易被驾驶员接触到/看到的其它地方。如图2-4所示那样。确定仪表板80的位置，开关84、86、88、90就可以按人类工程学方式布置，以便进行触觉识别和用驾驶员的左拇指操作开关84、86、88、90。虚线92显示驾驶员的拇指可能移动的路线。而且，智能灯82a、82b、82c的设置使驾驶员只要快速一瞥就能获知由智能灯定义所规定的智能灯82a、82b、82c提供的信息。
图3和图4显示了仪表板80’的另一种配置方式。从图4可以最清楚地看出，仪表板80’包括一个固定部分80a和一个相对可移动的掌上电脑120(将在后面详细说明)。固定部分80a包括显示设备82、性能图选择开关84和通/断开关90，该固定部分相对于车把200固定安装。掌上电脑120包括一个显示设备，其相对车把200是可拆卸的。该显示设备可以是一个集成到掌上电脑120上的显示屏。虽然在图3和图4中没有示出智能灯82a，82b，82c，但固定部分80a也可包括该智能灯82a、82b、82c。当驾驶员不再需要调整发动机100，或希望保护掌上电脑120免受周围环境(如，雨、尘土，等等)的破坏时，可以把掌上电脑120拆下并装在驾驶员身上、车上或别的地方。
现在参照所有的

系统各组件的功能和关系。在如图中所示的发动机管理系统10中，发动机控制单元20为第一发动机控制提供第一控制信号，如燃料数量，并为第二发动机控制提供第二个控制信号，如点火定时。这样，对于储存在发动机控制单元20内的每个性能图组，都有一个点火定时性能图和一个燃料数量性能图。然而，一般来说，一个性能图组可包括不同数量的性能图(如，只有一个或多于两个)，不同类型的性能图(如，点火定时、能量喷嘴启动或增力阀启动)，或性能图类型的不同组合(如，点火定时、燃料定时和增力阀启动)。
表1示出了一个包括任意选定数目的点火定时设定点的性能图的例子。每个设定点对应两个发动机运转特性参数值，即，发动机速度参数值和节流阀门位置设定值。这样，对于一个给定发动机速度值(如，可以通过曲轴角运动传感器102的输出信号来检测或获取)，以及对于一个给定节流阀门位置设定值(如，可以通过节流阀门位置传感器44来测量)，就对应一个点火定时设定值。例如，该性能图在发动机速度为每分钟2000转时，不管节流阀门的开度是多少，都通知发动机控制单元20在达到上死点(BTDC)前提供5度的点火定时。在发动机速度为每分钟5000转时，发动机控制单元20将使点火定时从节流阀门关闭时的25度(BTDC)变到节流阀门开度为75％或更大时的30度BTDC。
表1

一般来说，一个性能图将包括许多设定点，这些设定点可分配给每个能够想到的通过测量一个或多个发动机运转特性获得的发动机性能。如果在性能图中包括规定的特性值之间的差值(如，表1中在规定的发动机转速之间存在2000或更大的差值)，则发动机控制单元20能够在该两个规定的特性值之间内插运转控制值。
发动机管理数据包括一个或多个性能图组，通过数据端口110或通过将掌上电脑120与仪表板80’的固定部分80a对接安装，这些性能图组可以从掌上电脑120下载到发动机控制单元20中。掌上电脑和数据端口110或固定部分80a之间可以通过导线耦接，也可以无线连接。除了性能图组，该发动机管理数据还包括性能图调整定义、智能灯定义，以及发动机控制单元所需的软件更新。
这里提到的词汇“掌上电脑”是指一个手持设备，它被封装在一个与普通操作者手掌大小相匹配的外壳内。该掌上电脑的高度、宽度和厚度也不大于约6英寸×约4英寸×约1英寸。这样，掌上电脑就容易携带，如可以装在正常大小的衬衣口袋里。
掌上电脑使用电池来提供能源，其一般包括一个触摸屏作为输入/输出设备。惠普公司的便携式计算机(Pocket PC)和3Com公司的掌上计算机(PalmPilot)就是这种掌上电脑的例子。
通过使用运行一套用于将发动机管理数据传送给摩托车的发动机控制系统的发动机管理软件工具的掌上电脑120，本发明人已经发现了很多意想不到的效果。例如，这些优点包括有比起膝上型或台式个人计算机，掌上电脑120的成本相对较小。同时掌上电脑的尺寸缩小，重量减轻，抵抗机械冲击(如可能由碰撞、跳动或震动等引起)能力增强，相对膝上型或台式个人计算机，这些都是掌上电脑的优势所在。对后者而言，小尺寸、轻重量和抵御机械冲击能力增强使得摩托车驾驶员甚至可能携带车载掌上电脑120，如，可以装在衣服口袋里或装在摩托车储藏箱内参加耐久比赛。这套发动机管理软件工具可包括一个调整软件工具，如Optimum Power Technology开发的OPTCal软件。使用OPT Cal软件，发动机操作者能通知发动机控制单元20激活哪个性能图组、用于指定性能图组有效，即可修改部分的性能图调整定义、以及智能灯定义。用来在掌上电脑120和发动机控制单元20之间传输数据的数据端口110可以是任何配置(如，使用诸如一个坞站(docking)或一根电缆这样的物理连接，使用无信通信技术，等等)，也可以使用任何传输协议(如RS-232或ISO9141)。
除了处理下载的数据之外，发动机控制单元20也能连接到任何必需的车载传感器。气温传感器46和气压传感器22能够提供代表吸入发动机100内的空气密度的传感信号，并能用于根据下载到发动机控制单元20的每个性能图组的值引起所有控制信号的整体变化。在本发明中，词汇“整体”是指对控制性能图中的每个设定点进行调整，而“局部”是指控制性能图中的一个设定点或一组设定点。来自发动机速度传感器102和节流阀门位置传感器44的传感器信号，除了受用于访问设定点的发动机控制单元20监视外，还能用于决定哪个或哪些设定点用做调整的基础。使用与包含燃料喷嘴42的燃料供应系统40相关的发动机管理系统10，可以认为与化油器喷射相类似，即，在一定的节流阀门开度之下，根据本发明的调整相当于改变低速喷嘴，在较大节流阀门开度下该调整相当于改变针阀调节喷嘴，在更大节流阀门开度下该调整相当于改变主喷嘴。然而，不象根据系统10进行的调整，大多数喷嘴的改变不能在发动机运转时进行。
另外，电系统电压传感器(未显示)能够测量直接影响反应时间和燃料喷嘴42内电机械运动精确性的电压变化。齿轮位置传感器和侧立散开(side stand deployment)传感器(未显示)可以用来提醒摩托车驾驶员注意潜在的损害或危险情况。用来检测齿轮变化开始的传感器(未显示)能够给发动机控制单元20传递信号，以便暂时切断点火系统或燃料供应模块40，而使换档更顺畅。当然，发动机控制单元20也可以连接到许多其它传感器，如，发动机冷却剂温度或油压传感器(未显示)，它们能向发动机操作者提供告警。
发动机控制单元20也接收来自仪表板80的调整信号、调整消除信号以及性能图选择信号，并根据智能灯定义，在恰当时间启动智能灯82a，82b，82c。调整功能由性能图组选择开关84、至少一个性能图调整+/-开关86以及性能图调整消除开关88来控制。如图2-4所示，性能图组选择开关84可为一个三位置触发器(toggle)开关，由此提供对三个性能图组的选择。或者，性能图组选择开关84也可以提供仅仅选择两个性能图组或选择多于三个性能图组。能被选择的性能图组的可能排列是非常多的。作为第一个例子，性能图组选择开关84的中间位置可以分配给最有利于车辆从静止状态加速的性能图组，性能图组选择开关84的较低位置可以分配给大部分时间内使用的性能图组，而性能图组选择开关84的较高位置可以在要求输出峰值功率时使用。作为第二个例子，性能图组选择开关84的较低位置可配置成可以根据附带的性能图调整定义使点火定时性能图能被调整，性能图组选择开关84的较高位置可配置成可以根据附带的性能图调整定义使燃料数量性能图能被调整。
性能图调整+/-开关86可以是一个三位置摇臂开关，用于根据当前有效设定点(或包括当前有效设定点的设定点组)对调整控制值增加或减少规定的函数或数量。或者，把性能图调整+/-开关86摇到(+)或者(-)上，可以开始对包括当前有效设定点的设定点组进行一系列复杂的调整。作为这种复杂调整的一个例子，对组中每个设定点的调整可与对当前有效设定点的调整成比例。而且如上所讨论的，由性能图调整+/-开关86所传输的调整可以应用于当前选定的性能图，或也能应用于所有类似的性能图。如图2-4所示，分离的按钮86a，86b可以被一个三位置摇臂类型的性能图调整+/-摇臂开关86所代替。
性能图调整消除开关88允许发动机操作者在基本性能图组和调整过的性能图组之间进行即时对比，即，“ABAB”。而且，这些比较能够在发动机在其预定环境下连续运转时进行。性能图调整消除开关88可以发信号通知发动机控制单元20是否处理来自性能图调整+/-开关86的输入。
如图2-4所示，显示设备82可以包括一组三个智能灯82a，82b，82c，这些智能灯在调整的过程中帮助发动机操作者。智能灯82a，82b，82c可以根据现用的智能灯定义被接通以传达不同的信息。例如，智能灯82a，82b，82c能够表示发动机当前是否在调整为有效的性能图的一部分内运行，或是否试图超过或低于由发动机操作者预先定义的最大或最小安全值进行调整。智能灯82a，82b，82c也能被定义为提醒发动机操作者注意诸如传感失效、电池电压低或发动机过热等情况。除了有不同的操作方式外(即，灭、连续亮、慢闪和快闪)，智能灯82a，82b，82c还可以有不同的颜色(如绿色、琥珀色和红色)，用来进一步增加由操作者一瞥便能获知的信息的数量。
图5说明了使用系统10来调整发动机100的空载特性(idelperformance)的方法1000的一个例子，其目的是通过调整燃料供应性能图来获得最佳的发动机空载速度特性。在步骤1010中，性能图调整消除开关88被配置为激活性能图调整+/-开关86a，86b。在步骤1020中，系统10被启动。该启动1020可以包括1)建立性能图调整定义来指定小节流阀门设置(如0-10％节流阀门开度)作为有效范围，并限制调整能力(如不超过基本控制性能图内设定点值的+/-20％)；2)建立智能灯定义，以便当节流阀门位置传感器44提供一个显示发动机100在有效范围内运转的传感器信号时，灯82连续亮；3)将一个性能图组、性能图调整定义和智能灯定义下载到发动机控制单元20内(如，通过数据端口110)。在步骤1030，发动机100被启动。在步骤1040，操作者释放节流阀门以使发动机100空转。在步骤1050，根据节流阀门位置传感器44提供的传感器信号，发动机控制单元20判定发动机的状态是否在基于性能图调整定义的有效范围内。在步骤1050中，如果判定为否定(即，“否”)，则发动机控制单元20不给显示设备82提供打开智能灯82c的信息信号。在步骤1050中，如果判定为肯定(即，“是”)，则发动机控制单元20给显示设备82提供打开智能灯82c的信息信号，从而指示操作者，为调整发动机100而对调整+/-开关86a，86b和调整消除开关88的操作是有效的。步骤1060中，如果步骤1050的判定为正，则操作者按下调整+按钮86a。在步骤1070中，无论操作者是否借助显示设备82，都判定发动机的性能是否已经改变为发动机100运转得更快(即，每分钟转数增加)。
在步骤2000，在步骤1070的判定为正后，操作者再次按下调整+按钮86a。在步骤2010中，操作者再次判定发动机的性能是否已经改变为发动机100运转得更快(即，每分钟转数增加)。如果步骤2010的判定为正，则重复步骤2000。步骤2000被重复直到或者达到调整能力限制(如，调整信号增加到根据基本控制性能图的设定点值的基本发动机控制值的20％)(未显示)，或者操作者判定发动机性能已变化为发动机100运转得更慢(即，每分钟转数减少)。如果步骤2010的判定为负，则操作者按下调整-按钮86b以返回先前的发动机性能。
在步骤3000中，在步骤1070的判定为负后，操作者按下调整-按钮86b。在步骤3010中，操作者再次判定发动机的性能是否已经改变为发动机100运转得更快(即，每分钟转数增加)。如果步骤3010的判定为正，则重复步骤3000直到或者达到调整能力限制(如，调整信号减少到根据基本控制性能图的设定点值的基本发动机控制值的20％)，或者操作者判定发动机性能已变化为发动机100运转得更慢(即，每分钟转数减少)。如果步骤3010的判定为负，则操作者按下调整+按钮86a以返回先前的发动机性能。
在步骤1080中，操作者已经成功地优化了发动机100的空载速度性能，即，在根据性能图调整定义的有效范围内。
性能图调整消除按钮88可以被操作用来进行ABAB比较，以便同基本控制性能图相比评价调整发动机100的效果。操作者选择的调整控制值可以被编辑并储存在调整控制性能图组中，并可以上传给个人计算机用来修改基本性能图组，这样就创建了一个新的基本性能图供以后使用。
因此，系统10具有很多优点，包括利用当发动机在其预定的环境下运转时可进行的调整来调整发动机的性能，以及在发动机运行时进行ABAB比较以评价调整的效果。“ABAB”比较是指操作者在调整消除开关88的第一和第二配置之间交替切换。在调整消除开关88的第一配置中，调整消除信号使发动机控制单元20计算等于由调整控制值修改的基本发动机控制值的发动机运转控制值(即，利用调整控制性能图修改基本控制性能图)。在调整消除开关88的第二配置中，调整消除信号使发动机控制单元20计算仅仅等于基本发动机控制值的发动机运转控制值(即，不用调整控制性能图修改基本控制性能图)。
另外，系统10的各实施例可以提供作为一个工具组(kit)，以便使发动机控制单元20和点火模块能够代替现有的点火系统，且燃料供应系统40和燃料泵50能够代替现有的化油器。该工具组还包括用于代替现有的导线保护套管的替换导线保护套外管。系统10的另一个优点是它的功能应用非常广泛，即，系统10不专用于某个特定的车型，所有主要组件可以在不同车辆间转接，而只需增加一个保护套管或者第二辆车可能需要的发动机控制单元20的更新软件。
系统10的各实施例能够提供给内燃机驱动的陆地行驶车、船舶和飞行器，因此就可包括摩托车、所有地面用车、雪上汽车、船、个人船只以及飞机。
上面所描述的各实施例是用来调整发动机管理系统的本发明的装置和方法的例子，由此很多优点得以实现。
这些优点包括允许当发动机在其预定环境下连续运转时调整发动机的运转。例如，赛车发动机性能能够在比赛时调整，而不必让发动机停下来和进入凹地(pits)。而且，发动机的性能可以在特定用户定义的发动机性能范围内进行调整。
这些优点也包括可以把性能图组从掌上电脑120下载到发动机控制单元20内。通过任何已有的传送技术或协议，包括通过互联网或通过电脑软盘，这些性能图组可以提供给外部处理器。
这些优点还包括在仪表板80、80’上提供调整控制，这些调整控制当发动机在其预定环境下连续运转时发动机操作者可以容易地得到。例如，仪表板80、80’可包括至少一个开关，该开关设置成可让抓在摩托车车把200左手柄202上的手指容易地操作。调整控制开关可以按人体工程学方式安装在仪表板80、80’上，以便触觉识别和戴着手套的驾驶员控制。
这些优点还包括在仪表板80、80’上提供一个或多个显示设备82，以便发动机操作者只要一瞥便能获知信息。这些显示设备82可以包括许多“智能”(即，可定义操作)灯82a，82b，82c，这些灯可以使用不同方式(如，关、持续发光、慢闪、快闪等)来表示不同类型的信息(如，发动机状态，发动机控制单元状态，调整条件等等)。用于操作这些智能灯82a，82b，82c的定义可以与性能图组同时下载到发动机控制单元20。
虽然本发明已经参照特定实施例进行了描述，但也能对这些实施例进行很多修改、改变和变化而不脱离本发明的领域和范围，正如在附后的权利要求书中加以限定的那样。因此，本发明不是意在局限于所描述的实施例，而是具有由下面的权利要求书中的文字及其等价物所定义的整体保护范围。
权利要求
1.一种用于内燃机的发动机管理系统，该发动机管理系统包括一个发动机控制系统，用于计算发动机运转控制值，该发动机运转控制值适合于提供给内燃机以改变发动机的性能；一个相对与发动机控制系统可移动的掌上电脑，该掌上电脑的高度、宽度和厚度不大于约6英寸×约4英寸×约1英寸，且该掌上电脑运行一套用于将发动机管理数据传送到发动机控制系统的发动机管理软件工具；一个同该掌上电脑通信的外部计算机，该外部计算机用于把发动机管理软件工具和发动机管理文件下载到掌上电脑，并从掌上电脑上载发动机管理文件。
2.如权利1所述的发动机管理系统，其中掌上电脑包括一个触摸屏和电池。
3.如权利1所述的发动机管理系统，其中掌上电脑包括一个文件子系统。
4.如权利1所述的发动机管理系统，其中掌上电脑包括一个触摸屏、电池和一个文件子系统。
5.如权利1所述的发动机管理系统，其中掌上电脑包括用于通过局域网和互联网中的一个与外部计算机进行通信的通信子系统。
6.如权利5所述的发动机管理系统，其中通信子系统包括一个网络浏览器。
7.如权利1所述的发动机管理系统，其中外部计算机可以通过一条数据线、一个坞站和电磁波中的至少一个与掌上电脑进行通信。
8.如权利1所述的发动机管理系统，其中发动机管理文件包括一个基本发动机控制性能图，该基本发动机控制性能图将一个发动机性能特征值与一个基本发动机控制值联系起来。
9.如权利8所述的发动机管理系统，其中发动机管理数据包括一个独立于基本发动机控制性能图的调整控制性能图，该调整控制性能图将发动机性能特征值与调整控制值联系起来。
10.如权利8所述的发动机管理系统，其中该套发动机管理软件工具包括一个调整软件工具，该调整软件工具能够在基本发动机控制性能图内定义所有基本发动机控制值，在基本发动机控制性能图内调整基本发动机控制值，将基本发动机控制值传送到发动机控制系统，并将该基本发动机控制性能图传送到发动机控制系统。
全文摘要
提供一种用于内燃机的发动机管理系统。该发动机管理系统包括一个用于计算发动机运转控制值的发动机控制系统，一个相对与该发动机控制系统可移动的掌上电脑，以及一个同该掌上电脑通信的外部计算机。发动机运转控制值适合于被提供给内燃机用来改变发动机的性能。该掌上电脑的高度、宽度和厚度不大于约6英寸×约4英寸×约1英寸。该掌上电脑运行一套发动机管理软件工具，用来将发动机管理数据传送到发动机控制系统。外部计算机用来把发动机管理软件工具和发动机管理文件下载到掌上电脑，并从掌上电脑上载发动机管理文件。
文档编号F02D37/02GK1404548SQ01805211
公开日2003年3月19日 申请日期2001年2月20日 优先权日2000年2月18日
发明者罗伊·D·豪斯顿, 格林·F·查特菲尔德 申请人:最佳动力技术有限合伙公司