专利名称：摩托车化油器节气门的电机控制装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及对摩托车油门进行控制的装置，具体地说是对摩托车化油器节气门进行控制的装置，本发明还供了对摩托车化油器节气门进行控制的控制方法。
背景技术：
目前，传统的对摩托车油门进行控制多是通过油门转把以油门拉线的方式来调节化油器的节气门开度，进而用来调整进入发动机气缸的混合气量，使摩托车发动机转速发生变化，为了适应摩托车的结构特征，油门拉线拉力方向须沿着多次弯曲弧度发挥作用，这样就要预留较大的空间，随着油门拉线弧度增多，油门拉线的阻力也随之加大，油门转把的转矩也相应加大，不仅不能自如使用，而且会因经常磨损和较大的线向拉力而导致油门拉线断裂；且由于大多数摩托车为非封闭型，在洗车或雨雪天，摩托车油门拉线不可避免地与水接触，导致油门拉线生锈而降低其使用寿命；尤其在冬天，进水的油门拉线一旦结冰，就会阻止油门拉线回位，最终可能导致油门失控；更严重的是在摩托车转弯时，油门拉线会偶然出现卡死现象，卡死的油门拉线在摩托车转弯机构的带动下，带动化油器节气门，使发动机瞬间高速运转，致使驾驶员无法控制而摔倒；通过油门转把牵动油门拉线来控制化油器节气门，这种常规的控制方式存在着行驶不够安全、设计不够美观、驾驶不够舒适等缺陷，因此，提高油门操作的安全性和驾驶者的舒适性，更是为了适应自动换档摩托车对油门精确控制的需求，有必要对油门的控制装置和控制方法进行改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种摩托车化油器节气门的电机控制装置，通过在油门转把或脚踏板处设置油门操控位移传感器、在化油器节气门对应的位置设置节气门位移传感器，然后将采集的两位移信息通过整形单元输入到单片机控制单元，单片机控制单元通过对比处理两位移信息，控制油门驱动电路驱动节气门执行机构工作，实现对化油器节气门开度的精确控制，最终实现了对摩托车油门的控制，并实现了摩托车驾驶安全、舒适，解决了油门拉线易断裂、不安全等技术缺陷，本发明还提供了对摩托车化油器节气门进行控制的闭环控制方法。
为实现上述的目的，本发明采取以下技术方案一种摩托车化油器节气门的电机控制装置主要由依次连接的信号整形单元、单片机控制单元和油门驱动电路构成，信号整形单元还与油门操控位移传感器、节气门位移传感器连接，用以采集油门操控机构的位移信息和化油器节气门的位移信息，油门驱动电路还与节气门执行机构连接，用以接收油门驱动电路发出的驱动信号，并驱动节气门执行机构工作，所述的节气门执行机构由执行电机和传动组件构成，执行电机与驱动电路电连接，执行电机还通过传动组件与化油器节气门连接。
所述的执行电机为旋转步进电机，化油器节气门为翻板式化油器本体上的化油器节气门，旋转步进电机与化油器节气门通过传动组件传动连接。
所述的传动组件由蜗杆、蜗轮构成，旋转步进电机的输出轴上固接有蜗杆，节气门翻板旋转轴的一端固接有蜗轮，蜗杆与蜗轮紧密啮合，节气门翻板旋转轴的另一端连接有节气门位移传感器，节气门位移传感器与信号整形单元连接。
所述的蜗轮为扇形蜗轮。
所述的传动组件由主动齿轮、从动齿轮构成，旋转步进电机的输出轴上固接有主动齿轮，节气门翻板旋转轴的一端固接有从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮紧密啮合，节气门翻板旋转轴的另一端连接有节气门位移传感器，节气门位移传感器与信号整形单元连接。
所述的节气门位移传感器为旋转式位移传感器。
所述的执行电机为直线步进电机，化油器节气门为柱塞式化油器本体的化油器节气门，直线步进电机中的导螺杆与化油器节气门通过连接件固定连接，柱塞式化油器本体上对应化油器节气门的侧面固定有节气门位移传感器，节气门位移传感器与化油器节气门随动连接，以保证化油器节气门与节气门位移传感器的检测探头同步运动，节气门位移传感器还与信号整形单元电连接。
所述的节气门位移传感器为直线电阻位移传感器。
一种摩托车化油器节气门的电机控制方法，执行如下步骤A、判断油门操控机构是否在操作起始位单片机控制单元根据信号整形单元拾取的油门操控位移信息判断油门操控机构的油门转把或脚踏板是否在操作起始位；B、判断节气门开度位置是否低于油门操控机构对应的控制位置系统在节气门开度和油门操控机构的油门转把或脚踏板动作的两极限位置之间建立对应关系，单片机控制单元依靠油门操控位移传感器拾取的油门转把或脚踏板的旋转位移信息，与依靠节气门位移传感器拾取的化油器节气门位移信息相比较，判断节气门开度位置是否低于油门操控机构对应的控制位置，若低于，则单片机控制单元指令油门驱动电路，进而驱动油门执行机构作提升节气门开度的动作，然后返回执行A步骤，若判断不低于，则执行C步骤；
C、判断节气门开度位置是否高于油门操控机构对应的控制位置根据系统在节气门开度和油门操控机构的油门转把或脚踏板动作的两极限位置之间建立对应关系，单片机控制单元依靠油门操控机构位移传感器拾取的油门转把或脚踏板的旋转位移信息，与依靠节气门位移传感器拾取的化油器节气门位移信息相比较，判断节气门开度位置是否高于油门操控机构对应的控制位置，若高于，则单片机控制单元指令油门驱动电路，进而驱动油门执行机构作降低节气门开度的动作，然后返回执行A步骤，若判断不高于，返回执行A步骤。
所述的对应关系是指油门执行机构所控制的化油器节气门开度按设定的比例同步跟踪油门操控机构位移的对应关系。
本发明克服了现有技术中油门拉线操作磨擦阻力大、容易断裂、油门拉线易生锈和油门控制不够安全等技术缺陷，实现了对化油器节气门进行自动控制的目的，达到了通过导线代替油门拉线，使油门操作更为安全、方便和舒适的效果，同时也是为摩托车自动换档提供了油门自动控制装置，本发明将在摩托车自动换档系统中发挥更为重要的作用，需要说明的是，本发明的电机控制方法中的B、C两步骤可以互换，最终使化油器节气门开度比例同步跟踪油门操控机构位移变化即可。
图1为本发明摩托车化油器节气门的电机控制装置的原理方框图。
图2为本发明摩托车化油器节气门的电机控制装置的电路原理图。
图3为本发明摩托车化油器节气门的电机控制装置的油门转把与油门操控位移传感器之间的位置关系图。
图4为本发明摩托车化油器节气门的电机控制装置的油门脚踏板与油门操控位移传感器之间的位置关系图。
图5为蜗杆蜗轮翻板式化油器油门执行机构的结构示意图。
图6为齿轮传动翻板式化油器油门执行机构的结构示意图。
图7为连接件式柱塞式化油器油门执行机构的结构示意图。
图8为摩托车化油器节气门的电机控制方法的程序流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的描述如图1所示该摩托车化油器节气门的电机控制装置主要由依次连接的信号整形单元3、单片机控制单元4和油门驱动电路5构成，信号整形单元3还与油门操控位移传感器1、节气门位移传感器2连接，用以采集油门操控机构的位移信息和化油器节气门22、26的位移信息；油门驱动电路5还与节气门执行机构连接，用以接收油门驱动电路5发出的驱动信号，并驱动节气门执行机构工作；所述的节气门执行机构由执行电机21、27和传动组件构成，执行电机21、27与油门驱动电路5电连接，执行电机21、27还通过传动组件与化油器节气门22、26连接。
如图2所示该摩托车化油器节气门的电机控制装置主要由运算放大器IC19A(1/2LM258)、IC19B(1/2LM258)和模/数转换器IC17(AC7810)构成的信号整形单元3，主要由主控芯片IC18(AT89C4051)构成的单片机控制单元4以及由步进电机控制器IC14(L297)、双H桥驱动器IC15(L298N)构成的步进电机驱动电路5组成。油门操控位移传感器1经接插件CZ13的2脚通过主要由电阻R124、运算放大器IC19A(1/2LM258)、模/数转换器IC17(AC7810)构成的信号整形单元3后与单片机控制单元4连接，电阻R124的另一端连接到运算放大器IC19A(1/2LM258)的同相输入端3脚，运算放大器IC19A(1/2LM258)的反相输入端2脚连接到用于调整放大倍数的反馈微调电阻W21和用于调零的电阻R125及微调电阻W22，运算放大器IC19A(1/2LM258)的输出端1脚通过电阻R123连接模拟转换开关IC16(CD4502)的第5脚，通过模/数转换器IC17(AD7810)转换后，送入主控芯片IC18(AT89C4051)，主控芯片IC18(AT89C4051)通过读入数据就可精确检测出油门操控机构的位移信息。节气门位移传感器2经接插件CZ13的4脚通过主要由电阻R127、运算放大器IC19B(1/2LM258)、模/数转换器IC17(AD7810)构成的信号整形单元3与单片机控制单元4连接，电阻R127的另一端连接到运算放大器IC19B(1/2LM258)的同相输入端5脚，运算放大器IC19B(1/2LM258)的反相输入端6脚连接到用于调整放大倍数的反馈微调电阻W23和用于调零的电阻R128及微调电阻W24，运算放大器IC19B(1/2LM258)的输出端7脚通过电阻R126连接模拟转换开关IC16(CD4502)的第1脚，模拟转换开关IC16(CD4502)的第3脚连接模/数转换器IC17(AD7810)的第2脚，通过模/数转换器IC17(AD7810)转换后，送入主控芯片IC18(AT89C4051)，主控芯片IC18(AT89C4051)通过读入数据就可精确检测出油门执行机构的化油器节气门26、22的位移信息。主控芯片IC18(AT89C4051)的第16、17、18、19脚分别输出至步进电机控制器IC14(L297)的第17、18、19、20脚，步进电机控制器IC14(L297)的第4、5、6、7、8、9、13、14脚分别和双H桥驱动器IC15(L298N)的第5、6、7、10、11、12、15、1脚连接，双H桥驱动器IC15(L298N)的第1、15脚分别连接取样电阻R30、R29到电源负极；步进电机控制器IC14(L297)的基准电压输入端15脚连接由微调电阻W20和电阻R18组成的分压电路，微调电阻W20用于调整步进电机控制器IC14(L297)的基准工作电压；双H桥驱动器IC15(L298N)的第2、3、13、14脚连接油门执行机构的步进电机27、21。
如图3、图4所示该摩托车化油器节气门的电机控制装置的油门操控机构可采用油门转把式或脚踏板式，其中，油门转把式油门操控机构包括油门转把8、转把座6，油门转把8与转把座6触接的一端设有弧形感应磁块7，转把座6上设有油门操控位移传感器1，油门操控位移传感器1设在以油门转把8端面中心为中心同一圆周的弧形感应磁块7侧面，油门操控位移传感器1与信号整形单元3电连接，用于传递油门转把8的旋转位移信息；脚踏板式油门操控机构包括脚踏板14、旋转轴9、旋转盘11，脚踏板14固定在旋转轴9上，旋转轴9穿接在支座10与封闭室12之间，支座10与封闭室12均设置在摩托车车体上，旋转轴9上还固定有旋转盘11，旋转盘11上设有弧形感应磁块7，封闭盖板13上设有油门操控位移传感器1，旋转盘11连同弧形感应磁块7及油门操控机构位移传感器1均设置在封闭室12内，油门操控位移传感器1设在以旋转轴9轴心为中心同一圆周的弧形感应磁块7侧面，油门操控位移传感器1与信号整形单元3电连接，用于传递旋转轴9的旋转位移信息。
如图5、图6所示该摩托车化油器节气门的电机控制装置的节气门执行机构包括在翻板式化油器本体18的化油器节气门22与单片机控制单元4之间的旋转步进电机21和传动组件。图5所示的旋转步进电机21与化油器节气门22之间采用蜗杆蜗轮传动组件，旋转步进电机21的输出轴上固接有蜗杆15，节气门翻板的旋转轴17的一端通过螺母固接有扇形蜗轮16，蜗杆15与扇形蜗轮16紧密啮合，节气门翻板旋转轴17的另一端连接有旋转电阻式节气门位移传感器2，旋转电阻式节气门位移传感器2与信号整形单元3电连接，用于采集化油器节气门开度的位移信息。当旋转步进电机21接到指令开始运转，带动蜗杆15旋转，从而带动扇形蜗轮16转动，进而通过节气门翻板的旋转轴17旋转调节化油器节气门22的开度；图6所示的旋转步进电机21与化油器节气门22之间采用齿轮传动式传动组件，齿轮传动式传动组件由主动齿轮19、从动齿轮20构成，旋转步进电机21的输出轴上固接有主动齿轮19，节气门翻板旋转轴17的一端固接有从动齿轮20，主动齿轮19与从动齿轮20紧密啮合，节气门翻板旋转轴17的另一端连接有旋转电阻式节气门位移传感器2，旋转电阻式节气门位移传感器2与信号整形单元3电连接，用于采集化油器节气门开度的位移信息。当旋转步进电机21接到指令开始运转，带动主动齿轮19旋转，从而带动从动齿轮20转动，进而通过节气门翻板旋转轴17旋转来调节化油器节气门22的开度。
如图7所示该摩托车化油器节气门的电机控制装置的节气门执行机构包括在柱塞式化油器本体24的化油器节气门26与单片机控制单元4之间的直线步进电机27及连接件25。节气门执行机构是在直线步进电机27中的导螺杆23的末端通过螺母固接有连接件25，连接件25又通过螺钉固定在节气门26上，柱塞式化油器本体24上对应节气门26的侧面固定有直线电阻式节气门位移传感器2，直线电阻式节气门位移传感器2与化油器节气门26随动连接，即保证直线电阻式节气门位移传感器2的检测探头与化油器节气门26任一时刻的同步运动，直线电阻式节气门位移传感器2还与信号整形单元3电连接，用于采集化油器节气门26开度的位移信息。当直线步进电机27接到指令开始运转，导螺杆23的伸缩带动连接件25进而带动节气门26上下滑动，从而完成对节气门开度的控制。
如图8所示，该摩托车化油器节气门的电机控制方法工作步骤如下801、判断油门操控机构是否在操作起始位单片机控制单元4根据信号整形单元3拾取的由油门操控位移传感器1采集的油门操控机构位移信息，判断油门操控机构的油门转把或脚踏板是否在操作起始位，在起始位，则继续判断801步骤，否则执行802步骤；802、判断节气门开度位置是否低于油门操控机构对应的控制位置系统在节气门开度和油门操控机构的油门转把8或脚踏板14动作的两极限位置之间建立对应关系，单片机控制单元4依靠油门操控位移传感器1拾取的油门转把8或脚踏板14的旋转位移信息，与依靠节气门位移传感器2拾取的化油器节气门26、22位移信息相比较，判断节气门开度位置是否低于油门操控机构对应的控制位置，若低于，则单片机控制单元4指令油门驱动电路5，进而驱动油门执行机构作提升化油器节气门26、22开度的动作，然后返回执行801步骤，若判断不低于，则执行803步骤；803、判断节气门开度位置是否高于油门操控机构对应的控制位置根据系统在节气门开度和油门操控机构的油门转把8或脚踏板14动作的两极限位置之间建立对应关系，单片机控制单元4依靠油门操控位移传感器1拾取的油门转把8或脚踏板14的旋转位移信息，与依靠节气门位移传感器2拾取的化油器节气门开度位移信息相比较，判断化油器节气门26、22的开度位置是否高于油门操控机构对应的控制位置，若高于，则单片机控制单元4指令油门驱动电路5，进而驱动油门执行机构作降低化油器节气门26、22开度的动作，然后返回执行801步骤，若判断不高于，返回执行801步骤。
该控制方法中所提到的对应关系是指油门执行机构的化油器节气门开度按设定的比例同步跟踪油门操控机构的油门转把8或脚踏板14位移变化，具体做法是在系统中设定油门操控位移传感器1采集点的范围从油门转把8或脚踏板14动作的起始点到最终点两个极限位置之间划分为若干个位置点，节气门开度的范围也划分为若干个位置点，且两者之间的位置点按一定的比例同步对应，通过油门执行移传感器1检测的化油器节气门26、22的位移变化信息即节气门开度，单片机控制单元4使化油器节气门开度按设定的比例同步跟踪油门操控机构的油门转把8或脚踏板14的位移变化。
权利要求
1.一种摩托车化油器节气门的电机控制装置，主要由依次连接的信号整形单元(3)、单片机控制单元(4)和油门驱动电路(5)构成；信号整形单元(3)还与油门操控位移传感器(1)、节气门位移传感器(2)连接，用以采集油门操控机构的位移信息和化油器节气门(22、26)的位移信息；油门驱动电路(5)还与节气门执行机构连接，用以接收油门驱动电路(5)发出的驱动信号，并驱动节气门执行机构工作；所述的节气门执行机构由执行电机(21、27)和传动组件构成，执行电机(21、27)与油门驱动电路(5)电连接，执行电机(21、27)还通过传动组件与化油器节气门(22、26)连接。
2.如权利要求书1所述的摩托车化油器节气门的电机控制装置，其特征在于执行电机(21)为旋转步进电机，化油器节气门(22)为翻板式化油器本体(18)上的化油器节气门(22)，旋转步进电机(21)与化油器节气门(22)通过传动组件传动连接。
3.如权利要求书2所述的摩托车化油器节气门的电机控制装置，其特征在于传动组件由蜗杆(15)、蜗轮(16)构成，旋转步进电机(21)的输出轴上固接有蜗杆(15)，节气门翻板旋转轴(17)的一端固接有蜗轮(16)，蜗杆(15)与蜗轮(16)紧密啮合，节气门翻板旋转轴(17)的另一端连接有节气门位移传感器(2)，节气门位移传感器(2)与信号整形单元(3)连接。
4.如权利要求书3所述的摩托车化油器节气门的电机控制装置，其特征在于蜗轮(16)为扇形蜗轮。
5.如权利要求书2所述的摩托车化油器节气门的电机控制装置，其特征在于传动组件由主动齿轮(19)、从动齿轮(20)构成，旋转步进电机(21)的输出轴上固接有主动齿轮(19)，节气门翻板旋转轴(17)的一端固接有从动齿轮(20)，主动齿轮(19)与从动齿轮(20)紧密啮合，节气门翻板旋转轴(17)的另一端连接有节气门位移传感器(2)，节气门位移传感器(2)与信号整形单元(3)连接。
6.如权利要求书3、4、5所述的摩托车化油器节气门的电机控制装置，其特征在于节气门位移传感器(2)为旋转电阻式位移传感器。
7.如权利要求书1所述的摩托车化油器节气门的电机控制装置，其特征在于执行电机(27)为直线步进电机，化油器节气门(26)为柱塞式化油器本体(24)的化油器节气门(26)，直线步进电机(27)中的导螺杆(23)与化油器节气门(26)通过连接件(25)固定连接，柱塞式化油器本体(24)上对应化油器节气门(26)的侧面固定有节气门位移传感器(2)，节气门位移传感器(2)与化油器节气门随动连接，节气门位移传感器(2)还与信号整形单元(3)电连接。
8.如权利要求书7所述的摩托车化油器节气门的电机控制装置，其特征在于节气门位移传感器(2)为直线电阻式位移传感器。
9.一种摩托车化油器节气门的电机控制方法，执行如下步骤A、判断油门操控机构是否在操作起始位单片机控制单元(4)根据信号整形单元(3)拾取的油门操控机构的位移信息判断油门操控机构是否在操作起始位；B、判断节气门开度位置是否低于油门操控机构对应的控制位置系统在节气门开度和油门操控机构的油门转把(8)或脚踏板(14)动作的两极限位置之间建立对应关系，单片机控制单元(4)依靠油门操控位移传感器(1)拾取的油门转把(8)或脚踏板(14)的旋转位移信息，与依靠节气门位移传感器(2)拾取的化油器节气门(22、26)位移信息相比较，判断节气门开度位置是否低于油门操控机构对应的控制位置，若低于，则单片机控制单元(4)指令油门驱动电路(5)，进而驱动油门执行机构作提升节气门开度的动作，然后返回执行A步骤，若判断不低于，则执行C步骤；C、判断节气门开度位置是否高于油门操控机构对应的控制位置根据系统在节气门开度和油门操控机构的油门转把(8)或脚踏板(14)动作的两极限位置之间建立对应关系，单片机控制单元(4)依靠油门操控机构位移传感器(1)拾取的油门转把(8)或脚踏板(14)的旋转位移信息，与依靠节气门位移传感器(2)拾取的化油器节气门(22、26)位移信息相比较，判断节气门开度位置是否高于油门操控机构对应的控制位置，若高于，则单片机控制单元(4)指令油门驱动电路(5)，进而驱动油门执行机构作降低节气门开度的动作，然后返回执行A步骤，若判断不高于，返回执行A步骤。
10.如权利要求书9所述的摩托车化油器节气门的电机控制方法，其特征在于对应关系是指油门执行机构的化油器节气门开度按设定的比例同步跟踪油门操控机构位移变化。
全文摘要
本发明公开了一种摩托车化油器节气门的电机控制装置，主要由依次连接的信号整形单元、单片机控制单元和油门驱动电路构成，信号整形单元还与油门操控位移传感器、节气门位移传感器连接，油门驱动电路还与节气门执行机构连接，节气门执行机构由执行电机和传动组件构成，执行电机与驱动电路电连接，执行电机还通过传动组件与化油器节气门连接。本发明还提供了一种摩托车化油器节气门的电机控制方法，使油器节气门开度比例同步跟踪油门操控机构位移变化，实现对化油器节气门的智能控制。本发明克服了现有技术中油门拉线操作磨擦阻力大、容易断裂、油门拉线易生锈和油门控制不够安全等技术缺陷，使油门操作更为安全、方便和舒适。
文档编号F02D11/10GK101042084SQ200610141769
公开日2007年9月26日 申请日期2006年10月1日 优先权日2006年3月22日
发明者韩群山, 马华伟, 裴守珠, 王水成 申请人:韩群山