专利名称：具有多种智能保护功能的摩托车燃油控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于摩托车控制技术领域，具体涉及一种具有多种智能保护功能的摩 托车燃油控制系统。
背景技术：
燃油系统是摩托车的关键组成部分。现在的化油器式摩托车的供油量的控制 方法，是根据骑行者操作手柄直接拉动化油器的气门和油针控制进油量和进气 量，该气门和油针相对位置经过出厂调校后保持不变。这种人为控制方式很容 易出现误操作，对行车安全不利。比如车辆在转弯过程中，为了防止側翻必须 降低车辆的行驶速度以保证转弯过程中所需要的向心力，此时必须将供油量控 制在相应的安全范围内，甚至应该停止供油，但是由于发动机的供油量由骑行 者通过调速手柄直接控制，骑行者很难准确控制此时的安全供油量，如果供油 量超出安全供油量就必然使车辆速度过快，造成车辆侧翻。再如在车辆的加速 及刹车过程中，人和车体是通过车把和座椅等提供接触力和摩擦力等附着力以 保证骑行者和车体保持一致运动，但是这种附着力是有一定限度的，当这种附 着力无法保证人体和车体的一致运动时人就会从车上跌落下来，对骑行者和车 辆造成危险。由于骑行者直接操作手柄拉动气门和油针控制车辆的加速和减速 过程，如果发动机的供油量不正确就会造成车辆加速过快或减速过快，使人车 之间的附着力不足以提供骑行者和车体相同的加速度或减速度，人就会从车上 跌落下来。要防止这种事故发生必须对车辆的行驶过程进行实时监控，根据行
马史工况控制发动4几供油量，使车辆的加速和减速过程在允许的安全范围内，保 证骑行者和车体的一致运动，防止跌落事故发生。虽然目前的摩托车的动力性 越来越好，但都没有对加速和减速进行安全控制的措施，故存在安全隐患。
CN2797660Y公告的名称为"电动分控式化油器"的实用新型专利，该专利通过 两个与控制器连接的步进电机分别控制节气门和油针来实现对燃油控制的。专 利号为ZL200520009329. 0、名称为"摩托车霍尔差动式自适应传动传感装置" 的实用新型专利公开了一种自适应传动传感装置，该装置能在直接参与传动的 同时，同步检测扭矩和速度信号，为摩托车控制器提供数据。此外，制动和转 向也采用了电子控制技术。如何综合利用摩托车各方面的控制技术的特点，是 存在的客观需要。
发明内容
本发明的目的是针对现有摩托车供油量控制方法存在的安全隐患，提供一种 具有多种智能保护功能的摩托车燃油控制系统，它能在车辆转弯的过程中自动 限制车速，能在车辆制动的过程中限制车辆的减速度，能在车辆加速的过程中 限制车辅的加速度，使发动机燃油供给量与摩托车的实际工况相匹配，减少燃 油消耗，防止驾乘人员跌落事故发生。
本发明所述的具有多种智能保护功能的摩托车燃油控制系统，包括由电平 转换电路、分别与其联接的主控电路、信号调理电路和电机驱动电路组成的控 制器，与控制器的电源接口联接的蓄电池，与控制器的第一输入口联接的调速 手柄传感器，与控制器的第二输入口联接的转向传感器，与控制器的第四输入 口联接的剎车传感器，与控制器的第七输入口联接的转速传感器，与控制器的 第八输入口联接的手动/自动转换开关，其特征在于控制器的第三输入口与扭
矩传感器联接，控制器的第五输入口与气门升程传感器联接，控制器的第六输 入口与油针升程传感器联接，信号调理电路将调理后的信号传输给主控电路；
主控电路将电机控制信号传输给电机驱动电路，电机驱动电路与电动分控式化
油器的油针驱动电机和气门驱动电机联接；主控电路将故障信号传输给故障报警灯。
主控电路完成模拟信号的转换、转速的测量、开关量的检测等，然后对信 号进行软件处理后输出步进电机控制脉冲信号、报警信号等，其中主控制器每 输出一个控制脉沖，步进电才几进行一次换相，主控电路选用的单片机为
C8051F330;
电机驱动电路选用专用的步进电机换相及驱动芯片UCN5804，配置相应的外 围电路，包括选择工作方式、限流电阻、肖特基二极管等。这部分电路的输入 信号包括转向控制和步进脉冲信号，输出脚接电机各相绕组；
电平转换电路将电池组输出的12V电压转换为5V、 3. 3V等低电平电源供给 各电路使用。
调速手柄传感器设在车把上，将手柄的转角信号转换为电压信号传送到控 制器；转向传感器设在前叉立管上，将前轮的转向信号传送到控制器； 刹车传感器设在后制动臂组件上，将后制动臂的转角信号转换为电压信号传送 到控制器；手动/自动转换开关设在车把上，供乘骑者选择；故障报警灯设在位 于车把处的仪表盘上；转速传感器为开关型霍尔传感器及与其对应的磁钢，磁 钢设在与转动轴定位连接的非磁性圓盘上，霍尔传感器设在非磁性圓盘的外缘 附近，距离盘面、1. 5mm—2mm。
所述的具有多种智能保护功能的摩托车燃油控制系统，还包括与控制器的
第九输入口联接的进气温度传感器，与控制器的第十输入口联接的缸体温度传
感器；进气温度传感器为热电阻式温度传感器，该传感器的测温部分插入发动 机的进气管内；缸体温度传感器为热电偶式温度传感器，设在发动机的缸体外 壁上。
所述的具有多种智能保护功能的摩托车燃油控制系统，还包括与控制器的 第十一输入口联接的氧传感器，氧传感器设在发动机的排气管内。
所述的具有多种智能保护功能的摩托车燃油控制系统，其扭矩传感器为霍 尔传感器及与其对应的磁钢，设在摩托车的自适应传动传感装置上。
所述的具有多种智能保护功能的摩托车燃油控制系统，其气门升程传感器 和油针升程传感器均为直线位移传感器，设在电动分控式化油器上，分别位于 油针齿条和气门齿条的上部。
摩托车供油机构为电动分控式化油器，是在现有化油器的基础上的改进， 将气门和油针用电机分别进行驱动，即进气量和进油量均可实现自动调节。摩 托车控制器实时采集各种信号，判断车辆的工况，根据转向信号限制最高转向 车速，并确定供油量，使车辆在转弯过程中自动限速或减速，保证骑车者和车 辆的安全。
控制器在测量车速时会计算车辆的加速度，用最大加速度限制法确定发动 机供油量，限制车辆在加速或刹车时的转速变化率，防止骑车者从车上跌落。 该控制方法能够在保证车辆行驶安全的前提下，有效保证整车的动力性，在转 弯、加速、刹车等变工况时减少燃油消耗。
在车辆转弯的过程中，控制器将根据转向传感器输入的转弯角度大小信号 并结合车辆的行驶工况，确定最高限速，并据此控制供油量，使车速限制在安
全范围内。
车辆刹车或加速的过程中，根据刹车传感器和调速手柄输入的信号并结合 车辆工况限制最大车速变化率，并据此确定供油量，保证人车同步运动，防止 骑行者从车上跌落。
化油器的空燃比的控制采用气门升程和油针升程分别控制的方式，进气量 和进油量可分别进行调节，从而可根据工况得到合理的空燃比。
本发明采集了转速、扭矩、调速手柄、转向、刹车、气门升程、油针升程、
进气温度、缸体温度、氧传感器、手动/自动开关的信号；其中扭矩、调速手柄、 转向、气门升程、油针升程、进气温度、缸体温度、氧传感器信号为模拟量信 号，转速为方波信号，手动/自动开关和刹车为开关信号。采集的信号经调理电 路处理后输入主控电^^，主控电路对输入的模拟信号进行A/D转换，对输入的 转速方波信号进行频率测量，计算出转速和加速度，对输入的开关信号进行状 态判断。通过对这些信号的处理，输出控制信号给电机驱动电路，准确地控制 发动机的供油量，保证车辆的安全行驶。摩托车控制器在保证安全性的前提下， 不损失整车的动力性，并减少在转弯、刹车、加速等变工况下的燃油消耗。 本发明釆用的控制方法如下
判断手动/自动开关状态，若为手动状态则控制器直接根据调速手柄信号的 大小控制电机驱动气门升程和油针升程，若为自动状态则进入自动控制程序， 自动控制程序中包括智能转向保护程序、智能刹车保护程序、智能加速保护程
序；
智能转向保护程序根据实时采集的转向信号，查最高车速-转向曲线，确 定此时车辆安全行使的最高速度，如果实际车速超过最高车速，则控制油针驱
动电机，使油针的升程降为零，停止供油，使车辆的速度尽快地降下来；
智能刹车保护程序根据实时采集的车速和车辆加速度，查最高加速度 - 车 速曲线，确定此时车辆安全刹车的最大加速度，此最大加速度的方向与车辆行 使方向相反，如果车辆实际加速度超过最大加速度，计算实际加速度和最大加 速度的加速度差值，则查油针升程-加速度差值曲线，确定此时的油针升程，
控制油针驱动电机使油针运动到给定的升程位置；
智能加速保护程序根据实时采集的车速和车辆加速度，查最高加速度-车 速曲线，确定此时车辆安全加速的最大加速度，此最大加速度的方向与车辆行 使方向相同，如果车辆实际加速度超过最大加速度，计算实际加速度和最大加 速度的加速度差值，则查油针升程-加速度差值曲线，确定此时的油针升程， 控制油针驱动电机使油针运动到给定的升程位置。
本发明和现有技术相比具有以下优点由于在原有控制器的基础上增加了 扭矩信号，并结合转速、调速手柄信号，来判断车辆工况和修正供油量，所以， 使发动机工作始终处于安全范围内，从而保证骑行者和车辆的安全；
在转向的过程中，控制器采用限制最高速度的方法，车辆转向越大，则最高 限速越低，并根据实时测得的速度、扭矩等信号决定安全供油量。当车辆转弯 时，控制器根据转向传感器的信号判断转弯角度的大小，根据车辆行驶工况计 算得到最高限速，再根据当前车速决定供油量，若实际车速高于最高限速则使 气门和油针升程降到最低点，使车辆的速度在最短时间内降到安全范围，若实 际车速低于最高限速，则根据调速手柄的给定值，能结合车辆工况及最高限速 决定供油量。这种转速控制方法能够最大限度的节约燃油消耗，提高经济性， 并在保证车辆安全转弯的同时使转弯过程灵敏快速，保证了车辆的动力性；
在车辆刹车及加速的过程中，采用最高加速度限制法，该最大加速度分为正 加速度和负加速度。单片机在实时测量转速的同时也在实时地计算车辆的加速 度，首先单片机给定加速度的初始最大限制值，然后根据车辆的工况主要是扭 矩和车速等对初始值进行修正，然后根据刹车信号和调速手柄信号等决定最终
的安全供油量。
图1是本发明的原理示意框图，图中虚线框内为控制器。
图2是本发明的电路总图 图3是电平转换电路图。 图4是主控电路图。 图5是一部分信号调理电路图。 图6是另一部分信号调理电路图。 图7是电机驱动电路图。
具体实施例方式
实施例一参见图l一图7,该实施例的具有多种智能保护功能的摩托车燃 油控制系统，包括由电平转换电路l、分别与其联接的主控电路2、信号调理电 路3和电机驱动电路4组成的控制器，与控制器的电源接口联接的蓄电池5，与 控制器的第一输入口联接的调速手柄传感器6,与控制器的第二输入口联接的转 向传感器7，与控制器的第四输入口联接的刹车传感器9，与控制器的第七输入 口联接的转速传感器12，与控制器的第八输入口联接的手动/自动转换开关13; 控制器的第三输入口与扭矩传感器8联接，控制器的第五输入口与气门升程传 感器IO联接，控制器的第六输入口与油针升程传感器11联接，信号调理电路
将调理后的信号传输给主控电路；主控电路将电机控制信号传输给电机驱动电
路，电机驱动电路与电动分控式化油器的油针驱动电机17和气门驱动电机]8 联接；主控电路将故障信号传输给故障报警灯19。扭矩传感器8为霍尔传感器 及与其对应的磁钢，设在摩托车的自适应传动传感装置上。气门升程传感器10 和油针升程传感器11均为直线位移传感器，设在电动分控式化油器上，分别位 于油针齿条和气门齿条的上部。
实施例二参见图1一图7，该实施例的具有多种智能保护功能的摩托车燃 油控制系统，包括由电平转换电路l、分别与其联接的主控电路2、信号调理电 路3和电机驱动电路4组成的控制器，与控制器的电源接口联接的蓄电池5，与 控制器的第一输入口联接的调速手柄传感器6，与控制器的第二输入口联接的转 向传感器7,与控制器的第四输入口联接的刹车传感器9,与控制器的第七输入 口联接的转速传感器12，与控制器的第八输入口联接的手动/自动转换开关13; 控制器的第三输入口与扭矩传感器8联接，控制器的第五输入口与气门升程传 感器IO联接，控制器的第六输入口与油针升程传感器11联接，信号调理电路 将调理后的信号传输给主控电路；主控电路将电机控制信号传输给电机驱动电 路，电机驱动电路与电动分控式化油器的油针驱动电机17和气门驱动电机18 联接；主控电路将故障信号传输给故障报警灯19;控制器的第九输入口联接的 进气温度传感器14，与控制器的第十输入口联接的缸体温度传感器15;进气温 度传感器为热电阻式温度传感器，该传感器的测温部分插入发动机的进气管内； 缸体温度传感器为热电偶式温度传感器，设在发动机的缸体外壁上。扭矩传感 器8为霍尔传感器及与其对应的磁钢，设在摩托车的自适应传动传感装置上。 气门升程传感器10和油针升程传感器11均为直线位移传感器，设在电动分控
式化油器上，分别位于油针齿条和气门齿条的上部。
实施例三参见图l一图7,该实施例的具有多种智能保护功能的摩托车燃 油控制系统，包括由电平转换电路l、分别与其联接的主控电路2、信号调理电 路3和电机驱动电路4组成的控制器，与控制器的电源接口联接的蓄电池5，与 控制器的第一输入口联接的调速手柄传感器6,与控制器的第二输入口联接的转 向传感器7，与控制器的第四输入口联接的刹车传感器9，与控制器的第七输入 口联接的转速传感器12,与控制器的第八输入口联接的手动/自动转换开关13; 控制器的第三输入口与扭矩传感器8联接，控制器的第五输入口与气门升程传 感器IO联接，控制器的第六输入口与油针升程传感器11联接，信号调理电路 将调理后的信号传输给主控电路；主控电路将电机控制信号传输给电机驱动电 路，电机驱动电路与电动分控式化油器的油针驱动电机17和气门驱动电机18 联接；主控电路将故障信号传输给故障报警灯19;控制器的第九输入口联接的 进气温度传感器14,与控制器的第十输入口联接的缸体温度传感器15;进气温 度传感器为热电阻式温度传感器，该传感器的测温部分插入发动机的进气管内； 缸体温度传感器为热电偶式温度传感器，设在发动机的缸体外壁上；控制器的 第十一输入口联接的氧传感器16,氧传感器设在发动机的排气管内。扭矩传感 器8为霍尔传感器及与其对应的磁钢，设在摩托车的自适应传动传感装置上。 气门升程传感器10和油针升程传感器11均为直线位移传感器，设在电动分控 式化油器上，分别位于油针齿条和气门齿条的上部。
转速测量采用开关型霍尔传感器和磁钢，其中磁钢安装在非磁性圓盘上， 并将该圓盘安装在被测转动轴上，霍尔元件安装在圓盘外缘附近，距离盘面2mm 左右，使圓盘转动一周时霍尔元件能够输出四个脉沖信号，但由于安装误差、
各霍尔元件的开关磁场强度的差异，输出的方波信号不是标准方波，经比较器 及触发器整形后得到标准方波，方波宽度随转速的升高而变窄，利用单片机的
内部定时器即可测量并计算得到转速；
扭矩信号测量利用传动传感装置和线性霍尔元件，其中传动传感装置能够 将扭矩的变化量转化为机械位移量，利用线性霍尔元件可测量该位移量，当扭 矩信号变化时，霍尔元件输出与扭矩值对应的电压信号；
调速手柄、转向、气门升程和油针升程、进气温度、缸体温度、氧传感器 信号等为模拟信号，测量方法和信号大小由具体的传感器决定；手动/自动的输 入信号加上拉电阻，开关断开时为手动控制运行方式，闭合时为自动控制运行 方式。
权利要求
1、具有多种智能保护功能的摩托车燃油控制系统，包括由电平转换电路(1)、分别与其联接的主控电路(2)、信号调理电路(3)和电机驱动电路(4)组成的控制器，与控制器的电源接口联接的蓄电池(5)，与控制器的第一输入口联接的调速手柄传感器(6)，与控制器的第二输入口联接的转向传感器(7)，与控制器的第四输入口联接的刹车传感器(9)，与控制器的第七输入口联接的转速传感器(12)，与控制器的第八输入口联接的手动/自动转换开关(13)，其特征在于控制器的第三输入口与扭矩传感器(8)联接，控制器的第五输入口与气门升程传感器(10)联接，控制器的第六输入口与油针升程传感器(11)联接，信号调理电路将调理后的信号传输给主控电路；主控电路将电机控制信号传输给电机驱动电路，电机驱动电路与电动分控式化油器的油针驱动电机(17)和气门驱动电机(18)联接；主控电路将故障信号传输给故障报警灯(19)。
2、 根据权利要求1所述的具有多种智能保护功能的摩托车燃油控制系统， 其特征在于还包括与控制器的第九输入口联接的进气温度传感器(14)，与控 制器的第十输入口联接的缸体温度传感器(15);进气温度传感器为热电阻式温 度传感器，该传感器的测温部分插入发动机的进气管内；缸体温度传感器为热 电偶式温度传感器，设在发动机的缸体外壁上。
3、 根据权利要求1或2所述的具有多种智能保护功能的摩托车燃油控制系 统，其特征在于还包括与控制器的第十一输入口联接的氧传感器(16),氧传 感器设在发动机的排气管内。
4、 根据权利要求1或2所述的具有多种智能保护功能的摩托车燃油控制系 统，其特征在于扭矩传感器(8)为霍尔传感器及与其对应的磁钢，设在摩托车的自适应传动传感装置上。
5、根据权利要求1或2所述的具有多种智能保护功能的摩托车燃油控制系 统，其特征在于气门升程传感器(10)和油针升程传感器(11)均为直线位 移传感器，设在电动分控式化油器上，分别位于油针齿条和气门齿条的上部。
全文摘要
本发明涉及具有多种智能保护功能的摩托车燃油控制系统，包括由电平转换电路、主控电路、信号调理电路和电机驱动电路组成的控制器，与控制器联接的蓄电池，与控制器联接的调速手柄传感器，转向传感器，刹车传感器，转速传感器，手动/自动转换开关，其特征在于控制与扭矩传感器、气门升程传感器、油针升程传感器联接，信号调理电路将信号传输给主控电路；主控电路将信号传输给电机驱动电路，电机驱动电路与电动分控式化油器的油针驱动电机和气门驱动电机联接。本发明具有以下优点由于增加了扭矩信号，并结合转速、调速手柄信号，来判断车辆工况和修正供油量，保证骑行者和车辆的安全。
文档编号F02D11/10GK101178030SQ200610054569
公开日2008年5月14日 申请日期2006年11月6日 优先权日2006年11月6日
发明者林毓培, 薛荣生, 郝允志 申请人:西南大学