燃气教练车怠速电控系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种燃气教练车怠速电控系统，设置一个ECU，所述ECU的输入端与一组传感器的输出端相接，根据传感器提供的当前发动机状况，将发动机转速控制在所设定目标转速运转，一个步进电机怠速控制阀（10），跨接在节气门（4）两端，用以控制怠速工况下绕过节气门进入歧管的旁通空气量。本发明由ECU根据工况，自动的调节步进电机式怠速控制阀，从而调节进气量，即调节进入歧管的混合气浓度，保证怠速稳定，工况良好，很好的维持了发动机怠速的运行。
【专利说明】燃气教练车怠速电控系统
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及一种机动车，特别是燃气教练车怠速控制系统。
【背景技术】
[0002]众所周知，在怠速状态下运转发动机是一种常见现象。所谓怠速，即发动机无负荷工况下的最低稳定转速，它是衡量发动机工作良好与否的主要特征之一。在正常情况下，发动机怠速应能在15分钟内稳定于标定转速±100r/min以内。一般在短暂的停车可以让发动机处于怠速状态，如在红绿灯路口的短暂停车，一旦通行可以迅速挂档前行，节省启动时间，在教练车使用过程中，发动机怠速运转的时间约占70%，在开始培训新学员时，开始阶段总是以极低转速，也是一种怠速状态使教练车缓慢行驶。然而在使用过程中，经常出现怠速熄火的现象。怠速熄火一般不会产生什么危害，因为发动机在怠速运行时，往往车辆是在停车时，或低速行驶，可以及时规避危险。但如果在你紧急刹车时发生熄火，那危害也就大了。因为一旦发动机熄火，制动真空助力器就不起作用，使车辆的制动效能大大降低，并且方向助力装置失效，使车辆转向很重，如在加上你的惊惶失措，那就很难免一场车祸了。
[0003]引起怠速故障的原因很多，如点火正时及机械压缩方面非怠速系统本身引起的怠速故障等，对于使用汽油或柴油的动力车辆本申请暂不考虑，主要是针对使用天燃气，如CNG或LNG作燃气的发动机进行分析，针对教练车怠速熄火进行了原因分析、排查，排除了发动机本身结构、部件及调整的问题，主要原因是因混合气浓度不当，基于此原因我们着手在ECU电控怠速方面作了改进、调整，采用怠速步进电机加节气门位置传感器，根据需要控制发动机怠速气量，能精确、适时、适量保证进气量使发动机怠速工况处于最佳工作状态。公知技术的燃气发动机在使用燃气作动力时，燃气和新鲜空气有一个混合比例，控制进空气量大小的为节气门，两种气体在混合器中混合充分再从歧管进入气缸工作，在怠速状态时，节气门全部关闭，空气绕过节气门从怠速旁通气道进入混合器与燃气混合，怠速旁通气道的过气面积一旦调定，便固定不变，混合气浓度往往不是很合适，在公知技术中，用车载电脑ECU和氧传感器来检测车辆运行状况，如混合气过浓，“混合气过浓”的故障信号传到ECU, ECU据测到的信号减小供油量，从而又造成混合气过稀，氧传感器又检测到混合器过稀的信号，ECU以此信号又增加供油量，如此反复就造成怠速游车，以致熄火，当然车载电脑ECU已广泛地应用在汽车的控制中，但对于怠速熄火，特别是燃气发动机的怠速熄火故障，还没有有效的控制手段，因此进一步发挥车载电脑在这方面能力的研究开发，是有必要的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种能克服公知技术的不足，能根据发动机的状况自动准确地调整怠速状态下油、气混合比的然气教练车怠速电控系统。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案为:设置一个E⑶，所述E⑶的输入端与一组传感器的输出端相接，根据传感器提供的当前发动机状况，将发动机转速控制在所设定目标转速运转，一个步进电机怠速控制阀跨接在节气门两端，由ECU根据工况控制怠速工况下绕过节气门进入歧管的旁通空气量从而调节进入歧管的混合气浓度。
[0006]采用上述方案，ECU根据怠速节气门电位计的输出信号和发动机转速与目标转速之差决定怠速电机的旋转方向和旋转角度，调节怠速节气门的开度。由ECU根据工况，自动的调节步进电机式怠速控制阀，从而调节进气量，即调节进入歧管的混合气浓度，保证怠速稳定，工况良好。很好的维持了发动机怠速的运行，实现了本发明的目的。
[0007]下面结合图示及实施例对方案作更详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为然气教练车怠速电控系统怠速状态下进气量控制原理图；
图2为图1中步进电机控制阀结构图；
图3为然气教练车怠速ECU控制结构框图。
【具体实施方式】
[0009]如图1所示的怠速状态下进气量控制原理图，经分析已了解到怠速产生的原因为进入气缸的混合气“过浓”或“过稀”，一般在怠速状态下燃气进气为恒量，因此进气量的调节非常重要。如图所示的原理图中，有一与空气滤清器相接的气管1，从箭头2的方向输入新鲜空气，从箭头3的方向输入至进气歧管，在气管I中装有节气门4，所述节气门为一阀门，有一与气管I内径配合的圆片，沿轴向装有转轴5，在气管I靠近节气门的外壁设有两个怠速旁通气道，一条为固定式怠速旁通气道6，绕过节气门4形成一个空气通道，用怠速调节螺钉7调节进气量大小，空气方向如箭头8所示，另一活动旁通气道9由步进电机控制阀10控制，如圈所包容的结构，所述的控制阀有一阀杆11连接的阀门12，阀门控制活动旁通气道9的开闭，从而在以固定式怠速旁通气道6为基本的进气量上，增加气体的调节量。所述的步进电机控制阀10由ECU控制。
[0010]图2为步进电机控制阀10的具体结构，图示中步进电机控制阀10由阀座13，一个与阀座上开口配合的阀门12，阀门连接阀杆11，阀杆11的上端为一进给丝杆14，所述的阀杆由阀座的一对轴承15支撑，由上述结构组成阀芯，进给丝杆与螺母16配合，螺母与电磁线圈17配合，电磁线圈形成电机定子，螺母形成电机转子，形成步进电机，接受脉冲电源输来的脉冲。螺母转动时，进给丝杆14沿轴向移动，从而调节阀门12与阀座上开口的大小，E⑶通过控制步进电机的移动，从而调节通过旁通通道的截面积及流经的空气流量。其与系统的关系见图1。
[0011]发动机的正常怠速是通过上述的步进电机控制阀来保证的。ECU根据发动机转速、温度、节气门开关位置信号及空调开关等信号，经过运算对怠速控制阀开大进气旁通通道或直接加大节气门的开度，使进气量增加，以提高发动机怠速转速。当怠速转速高于设定转速时，ECU指令怠速控制关小进气旁通道，使进气量减少，降低发动机转速，所以ECU的控制也是相当重要的。
[0012]如图3所示的E⑶控制怠速过程的结构框图，有一组传感器给E⑶的输入端提供信号，由冷却水温信号框20，空调开/关信号框21，动力转向信号框22，实际上涉及的传感器还有空气流量计，进气歧管绝对压力传感器，节气门位置传感器，氧气传感器，怠速开关信号，发动机转速传感器，框图为避免累赘，仅列出部分，由这些表征发动机当前状态信号综合出发动机的目标转速框23，设置一个比较器框24，其输入端一个为目标转速，另一输入端为发动机实际转速框25，将比较信号输入给E⑶的中央处理器CPU端26，同时由节气门开度信号框27，车速信号框28也将信息传递给一个怠速状态判别装置框29输入端，将判别结果通过输出端30传递给E⑶的中央处理器CPU26，CPU经过计算，指示驱动电路框31动作，这里所述的驱动电路为脉冲电源，驱动具体的执行器框32动作，执行器框32也即上述的步进电机控制阀10，节气门4等控制进气量的装置，使发动机的怠速转速达到所确定的目标转速，并采用转速反馈控制方式提高控制精度。协同控制怠速状态而不致意外熄火。
[0013]根据上述技术原理，进一步写出供微型计算机CPU的程序流程框图，根据框图写出控制软件，ECU即能很好地执行指令。
[0014]本装置用在燃气发动机上，效果良好，基本上解决了怠速熄火的现象。
【权利要求】
1.一种然气教练车怠速电控系统，其特征在于:设置一个ECU，所述ECU的输入端与一组传感器的输出端相接，根据传感器提供的当前发动机状况，将发动机转速控制在所设定目标转速运转，一个步进电机怠速控制阀(10)，跨接在节气门(4)两端，由ECU根据工况控制怠速工况下绕过节气门进入歧管的旁通空气量，调节进入歧管的混合器浓度。
2.根据权利要求1所述的一种然气教练车怠速电控系统，其特征在于:步进电机控制阀(10 )由阀座(13 )，一个与阀座上开口配合的阀门(12 )，阀门连接阀杆(11 )，阀杆(11)的上端为一进给丝杆(14)，所述的阀杆由阀座的轴承(15)支撑。
3.根据权利要求2所述的一种然气教练车怠速电控系统，其特征在于:进给丝杆与螺母(16)配合，螺母与电磁线圈(17)配合，电磁线圈形成电机定子，螺母形成电机转子，螺母转动时，进给丝杆(14)沿轴向移动，从而调节阀门(12)与阀座上开口的大小。
4.根据权利要求1所述的一种然气教练车怠速电控系统，其特征在于:ECU控制怠速过程的结构框图，有一组传感器给ECU的输入端提供信号，由冷却水温信号框(20)，空调开/关信号框(21 )，动力转向信号框(22)，涉及的传感器还有空气流量计，进气歧管绝对压力传感器，节气门位置传感器，氧气传感器，怠速开关信号，发动机转速传感器，目标转速框(23)，设置一个比较器框(24)，其输入端一个为目标转速，另一输入端为发动机实际转速框(25 )，将比较信号输入给E⑶的中央处理器CPU框(26 )，同时由节气门开度信号框(27 )，车速信号框(28)也将信息传递给一个怠速状态判别装置框(29)输入端，通过输出端(30)传递给E⑶的中央处理器CPU框(26 )，CPU经过计算，指示驱动电路框(31)动作，驱动具体的执行器框(32)动作。
【文档编号】F02D41/08GK103615332SQ201310424832
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】陈冬梅, 张建友, 杨志勇, 杨育林, 刁龙 申请人:东风南充汽车有限公司